KR200187024Y1 - 비스무스 코팅 전극을 갖는 칼라 브라운관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 고안은 방출 전자들이 G1또는 G2전극 근처에서 크로스 오버지점을 이루고 G3 전극으로 발산해 들어간 후 G3부터 G6까지의 전극이 이루는 주 렌즈부를 전자빔이 지나면서 집속되어 전자빔의 형태를 갖도록 하는 전자총에 관한 것으로 특히, G2와 G3전극 사이의 열팽창차이를 줄이기 위해 G3전극에 열팽창성이 좋으며 밀착성이 높은 비스무스로 코팅처리하되 G3전극에 국한되지 않고 각 전극중 어느 하나의 전극에 비스무스 코팅 전극을 갖는 칼라 브라운관용 전자총 즉, 브라운관 내 전자총의 여러 전극 중 최소한 1개 이상의 전극에 열방사율이 높은 비스무스 코팅을 함으로써, 전자총의 특성을 결정짓는 중요한 요소중의 하나인 정 컨버어젼스의 향상과 전차총의 작동이 빨라지는 효과를 볼 수 있다.

Description

비스무스 코팅 전극을 갖는 칼라 브라운관용 전자총

본 고안은 칼라 브라운관용 전자총에 관한 것으로 특히, 전자총의 정컨버어젼스를 향상시키기 위해 전자빔을 집속 또는 발산시키는 렌즈 역할을 하도록 구성된 여러 개의 전극 중 최소한 1개 이상의 전극에 열방사 특성이 높은 비스무스 코팅을 함으로써 흑화처리보다 밀착성이 뛰어나도록하는 1개 이상의 비스무스 코팅 전극을 갖는 칼라 브라운관용 전자총에 관한 것이다.

일반적으로, 칼라 브라운관에 사용되는 전자총은 RGB 각각의 색상에 대한 전자총을 구비하고 그렇게 구비되어 있는 전자총에서 방출된 3개의 전자빔이 형광체에 집속됨으로써 화면을 형성하게 된다.

칼라 브라운관에서 사용되는 대표적인 전자총 형성 방식이 인-라인형으로 그에 따른 칼라 브라운관에 대한 개략도는 첨부한 도 1에 도시되어 있는 바와같이, 벌브 앞면은 패널(21)로 이루어져 있고 이 패널 내면에 형광체(22)가 도포되어 있다.

섀도우 마스크(23)는 형광체와 일정한 거리만큼 떨어져 있으며 전자빔(25R,25G,25B)을 선별하여 지정된 형광체에 집속되도록 한다. 전자총은 벌브의 뒤쪽 끝단 부위인 네크부(24)에 설치된다.

전자총은 3개의 음극(28a, 28b, 28c), 이 음극들을 가열하는 히터(미도시) 및 6개의 전극(31,32,33,34,35,36)으로 구성되어 있다. 각각의 전극들을 보통 G1,G2,G3,G4,G5,G6이라 부르며, 얇은 평면 또는 실린더 형태로 되어 있다. 각각의 전극에는 전자빔이 통과할 수 있도록 3개의 구멍이 형성되어 있다.

전자총의 각 부위에는 아래의 표 1에 나타낸 바와 같은 전압이 걸린다. 비디오 신호를 받는 음극부에서 전자빔이 방출되며, 이는 표 1에 보인 음극부 전압에 의해 컷-오프된다. 전자빔은 G1또는 G2전극 근처에서 크로스 오버지점을 이루고 G3 전극으로 발산해 들어간다. 그 후 G3부터 G6까지의 전극이 이루는 주 렌즈부를 전자빔이 지나면서 집속되어 스크린 형광체에 부딪혀 영상을 형성하게 된다. 정확한 이미지 형성은 음극부와 각각의 전극이 열적으로 평형된 상태 이후에야 가능하다. 정상(안정화)상태에서의 음극부 및 각 전극의 온도는 표 2와 같다. 정상 상태까지의 소요되는 시간은 음극부의 경우 약 5초, G1과 G2 전극의 경우 약 10분, G3에서 G6 전극들은 약 15-20분 정도이다. 온도 상승에 의해 각 부분은 팽창하게 되는데, 벌브의 축방향 및 축방향의 수직방향으로 각각 팽창한다. 축방향으로의 팽창은 각 전극 사이의 지정된 거리를 변화시키므로 플라잉 현상을 유발시키며 이때, 음극과 G1전극 사이의 거리 변화가 가장 큰 영향을 미친다. 반면에 축방향의 수직방향으로의 팽창은 각 전극에서 통과되는 전자빔의 중심이 편심되므로 정 컨버어젼스를 악화시키나. 여기서 정 컨버어젼스란 3개의 전자빔이 스크린 중심부에 집중 집속되는 정도를 말한다. 이러한 이유 때문에 정 컨버어젼스와 컷오프는 전자빔이 충분히 가열된 후 세팅한다.

주요부분	전압
음 극 부	100∼150 V
G1 전극	0 V
G2 전극	300∼1000 V
G3 전극	G6 전극에 걸리는 전압의 16∼35%
G4 전극	G2 전극과 같음
G5 전극	G3 전극과 같음
G6 전극	10∼30 KV
히 터	3∼6.3 V

주요부분	온 도
음 극 부	700∼900 ℃
G1 전극	150∼300 ℃
G2 전극	100∼200 ℃
G3 전극	80∼120 ℃
G4 전극	50∼100 ℃
G5,G6 전극	약 50 ℃

칼라 브라운관에 있어서 전자빔은 정상상태로 안정화 되기 전에 급격히 변화되는 현상을 보이는데, 이를 플라잉(Flying)현상이라 부르며, 보통 음극에 히터가 가동된 직후 급격히 증가하는 경향을 보인다.

이러한 플라잉 현상을 감소시켜 전자빔을 빨리 정상화 사키기 위해서 보통 G1전극을 열팽창이 매우 낮은(약 12.0 X 10^-6)재질로 만든다. 전자빔의 플라잉 특성은 G1전극의 열팽창 정도에 의해 큰 영향을 받는데 그 이유는 다음과 같다.

전자빔의 전류값과 비례관계를 나타내는 컷오프 전압 Ec는 다음의 관계식을 보인다.

Ec∝Φ³.Ec₂/a.f.t

상기 수학식 1에서 변수 Φ는 G1 전극의 구멍 직경이고, a는 G1 전극과 음극과의 거리이며, f는 G1 전극과 G2 전극 사이의 거리이고, t은 G1전극의 두께이며, Ec₂는 G2 전극에 걸리는 전압이다. 이때, 상기 수학식 1에서 Φ, t 및 Ec₂는 상수로 생각할 수 있으나, a,f는 음극의 히터의 작동 직후부터 변화된다고 볼 수 있다.

여기서 히터 작동 직후를 a1, f1 충분히 가열된 상태에서의 값을 각각 a2, f2라 표시하고, 만약 각 값의 곱이 일정 즉, a1·f1=a2·f2이라고 가정하면, 첨부한 도 2에 도시되어 있는 참조번호 5와 같이 아주 이상적인 플라잉 특성을 나타낸다. 만약, a1·f1>a2·f2이라고 가정하면, 참조번호 6으로 지지되는 곡선을 보이게 되며, a1·f1<a2·f2이 라고 가정하면 참조번호 7과 같은 곡선 특성을 얻게 된다. 따라서 G1전극의 열팽창이 낮다면 a1, f1의 변화가 감소되어 참조번호 5로 지지되는 이상적인 곡선과 근접한 특성을 얻게된다. 첨부한 도 2에서의 참조번호 8은 설정된 전자빔의 전류값을 나타낸다.

그러나, G1 전극의 열팽창이 낮아 플라잉 특성이 향상되더라도 각 전극이 충분히 가열되기 전까지 정컨버어젼스는 향상되어질 수 없다. 이는 주 렌지부를 형성하는 각각의 전극들이 충분히 가열되기까지 필요한 시간사이에 편차가 있어 각 전극의 구멍 중심부 위치가 어긋나기 때문이다.

또한, 각 전극이 일반적으로 사용되는 스테인레스 강으로 만들어진 경우의 정 컨버어젼스의 측정치를 나타내면 첨부한 도 3에 도시되어 있는 바와같이 나타낼수 있는데, 각 곡선들이 나타내는 특성을 설명하면 다음과 같다.

우선, 참조번호 39로 표시되는 곡선은 G1과 G2전극의 구멍 중심이 틀어져 발생하는 정 콘버어젼스의 변화를 나타내고, 참조번호 40 내지 42는 각각 G2와 G3, G3와 G4, G4와 G5 전극 사이의 구멍위치 어긋남에 의해 발생하는 정컨버어젼스의 변화를 나타낸다.

각각의 변화가 서로 합쳐져서 전체로서의 정 컨버어젼스 변화는 참조번호 43이 나타내고 있다. 이러한 전 컨버어젼스 특성을 향상시키기 위한 연구는 미합중국 특허 제 4900978에서 볼 수 있다.

여기서는 주렌즈부를 형성하는 전극에 흑화 또는 흑색필름을 입히는 것을 주 내용으로 하는데, 흑화를 함으로써 각 전극의 열방사 효과를 높이자는 것이다. 스텐레스 강의 열 복사율이 약 0.1-0.2 임에 비해 흑화처리를 함으로써 약 0.6 정도로 향상시킬 수 있어 각 전극이 가지는 열에너지를 주위로 쉽게 방사시킬 수 있게 된다. 이렇게 함으로써 각 전극의 정상화상태까지 필요한 시간을 줄일 수 있고, 또한 정상상태가 되기 전까지 발생하는 정 컨버어젼스 특성도 향상시킬 수 있는 것이다.

그러나 브라운관 제조 과정에서 열처리 공정(특히 배기공정) 중 높은 온도에 의해 종종 흑화층의 산소 성분이 분리되고 이로 인해 흑화층의 밀착성이 저하되어, 외부 진동에 대해 쉽게 흑화층의 박리현상이 발생하고 작은 조각들이 떨어지게 된다. 이러한 작은 조작들은 음극의 특성을 저해해서 결국 전자빔 특성을 악화시킬 수 있다. 바로 이러한 이유 때문에 미합중국 특허에서도 음극부에 근접해 있는 G1, G2 전극에 대해서는 흑화처리를 하지 말 것을 명시하고 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 고안의 목적은 전자총의 각 전극 중 최소한 1개 이상의 전극에 열방사율이 아주 높은 비스무스(Bi₂O₃)코팅막을 입히는 것이다. 특히 비스무스 코팅의 경우 흑화처리보다 밀착성이 뛰어나기 때문에 온도가 높은 G1, G2전극에도 사용할 수 있어 정 컨버어젼스 특성의 큰 향상을 도모할 수 있는 1개 이상의 비스무스 코팅 전극을 갖는 칼라 브라운관용 전자총을 제공하는 데 있다.

도 1은 칼러 브라운관의 개략적 구조도

도 2는 전자빔의 프라잉 현상의 그래프

도 3은 정 컨버젼스의 변화 그래프

도 4는 일반적인 전자총 구조

도 5는 본 고안에 따른 비스무스 코팅시 G3 전극의 온도 안정화 경향에 따른 그래프

도 6은 본 고안에 따른 비스무스 코팅시 정 컨버전스의 특성 향상 그래프

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은 방출 전자들이 G1또는 G2전극 근처에서 크로스 오버지점을 이루로 G3 전극으로 발산해 들어간 후 G3부터 G6까지의 전극이 이루는 주 렌즈부를 전자빔이 지나면서 집속되어 전자빔의 형태를 갖도록 하는 전자총에 있어서, 상기 제 1 전극 내지 제 6 전극중 어느 하나의 전극에 열팽창성이 좋으며 밀착성이 높은 비스무스(Bi₂O₃)를 코팅처리하는 데 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 일반적인 전자총의 구조도로서, 본 고안에서는 상기한 종래의 문제들을 해결하기 위해 도 4와 같은 전자총의 각 전극 중 최소한 1개 이상의 전극에 열방사율이 아주 높은 비스무스(Bi₂O₃)코팅막을 입히는 것이다. 특히 비스무스 코팅의 경우 흑화처리보다 밀착성이 뛰어나기 때문에 온도가 높은 G1, G2전극에도 사용할 수 있어 정 컨버어젼스 특성의 큰 향상을 도모할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의해 전자총의 여러 전극 중 최소한 1개 이상의 전극에 비스무스 코팅을 함으로써 정 컨버어젼스 특성이 향상된다. 비스무스 코팅막은 열방사 특성이 아주 높은 값을 나타내는데, 보통 상온에서 150℃까지의 온도 범위에서 0.8-0.9의 열방사율을 보인다 표면에서의 열에너지 복사량은 표면의 열방사율과 비례관계에 있기 때문에, 흑화처리시의 열방사율 0.6보다 50%정도 더 많은 에너지를 복사하게 된다.

따라서, 비스무스 코팅막을 갖는 전극은 흑화처리한 전극에 비해 더 빠른 시간에 열적 평형상태에 도달하며, 안정화 상태에서의 온도도 낮게 유지되는 잇점이 있다. 이러한 비스무스 코팅은 모든 전극에 적용할 수도 있으며, 또는 필요한 전극에만 선택적으로 적용할 수 있다. 또한 비스무스 코팅의 경우 흑화처리보다 밀착성이 뛰어나기 때문에 온도가 높은 G1, G2전극에도 사용할 수 있으나 일반적으로 G2전극의 열팽창이 가장 적으므로 비스무스 코팅은 G1전극에 적용하는 것이 더 효과적이다. 즉, 열팽창이 상대적으로 더 큰 G1전극에 비스무스 코팅을 함으로써 G1전극의 온도를 떨어뜨려 G1과 G2전극의 상대적 열 팽창 차이를 줄여주게 되며, 이 두전극 구멍 중심의 위치차이가 감소하게 되어 음극부의 히터 작동초기 정 컨버어젼스 특성의 큰 향상을 도모할 수 있다.

일반적으로 오버 컨버어젼스 특성을 감소시키면 자연히 언더 컨버어젼스 특성도 따라서 감소되어 전체적인 컨버어젼스 특성은 향상된다.

그러므로, 비스무스 코팅을 하는 전극의 선택이 중요하다는 관점에서 비스무스 코팅의 최적 전극 위치를 찾아보면, 첨부한 도 3에서 참조번호 40과 42에서 나타내고 있는 그래프는 오버 컨버젼스 경향을 보이므로 G2와 G3, G4와 G5사이의 열팽창차이만 줄여주면 전체적으로 컨버어젼스 특성은 향상될 수 있다.

따라서, 비스무스 코팅을 G3전극의 G2쪽면(제 4도의 33a), 또는 G5전극의 G4쪽면(도 4의 35a)에 적용시키면 효율적인 전자총의 정컨버어젼스특성 향상을 도모할 수 있게 된다. 물론 비용과 적용효과 측면을 고려하여 위의 두 지점 모두를 적용하지 않고 한곳만을 선택해서 적절히 적용할 수도 있다.

첨부한 도 5는 G3전극에 비스무스코팅을 적용한 경우 시간에 따른 온도변화 대략적으로 나타낸 그림이다. 앞에서 언급하였듯이 온도가 안정화될 때까지 소요되는 시간을 줄일뿐더러, 안정화 상태에서의 온도도 코팅하지 않았을 때에 비해 낮게 나타난다.

또한, 첨부한 도 6은 전자총의 정 컨버어젼스 변화를 나타낸다. 참조번호 43은 전혀 코팅하지 않은 경우이며, 참조번호 44는 G3전극에만 코팅한 경우, 참조번호 45는 G3, G5전극에 모두 코팅한 경우를 나타낸다. 비스무스 코팅에 의해 정컨버어젼스가 향상되고 안정화되기까지 소요되는 시간도 단축됨을 알 수 있다.

상기와 같이 동작하는 본 고안에 따른 1개 이상의 비스무스 코팅 전극을 갖는 칼라 브라운관용 전자총을 제공하면, 브라운관 내 전자총의 여러 전극 중 최소한 1개 이상의 전극에 열방사율이 높은 비스무스 코팅을 함으로써, 전자총의 특성을 결정짓는 중요한 요소중의 하나인 정 컨버어젼스의 향상과 전차총의 작동이 빨라지는 효과를 볼 수 있다.

Claims (4)

1. 방출 전자들이 G1또는 G2전극 근처에서 크로스 오버지점을 이루고 G3 전극으로 발산해 들어간 후 G3부터 G6까지의 전극이 이루는 주 렌즈부를 전자빔이 지나면서 집속되어 전자빔의 형태를 갖도록 하는 전자총에 있어서,

   G2와 G3전극 사이의 열팽창차이를 줄이기 위해 G3전극에 열팽창성이 좋으며 밀착성이 높은 물질로 코팅처리하는 것을 특징으로 하는 비스무스 코팅 전극을 갖는 칼라 브라운관용 전자총.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열팽창성이 좋으며 밀착성이 높은 물질로는 비스무스(Bi₂O₃)를 사용하는 것을 특징으로 하는 비스무스 코팅 전극을 갖는 칼라 브라운관용 전자총.
3. 방출 전자들이 G1또는 G2전극 근처에서 크로스 오버지점을 이루고 G3 전극으로 발산해 들어간 후 G3부터 G6까지의 전극이 이루는 주 렌즈부를 전자빔이 지나면서 집속되어 전자빔의 형태를 갖도록 하는 전자총에 있어서,

   G4와 G5전극 사이의 열팽창차이를 줄이기 위해 G5전극에 열팽창성이 좋으며 밀착성이 높은 비스무스(Bi₂O₃)를 코팅처리하는 것을 특징으로 하는 비스무스 코팅 전극을 갖는 칼라 브라운관용 전자총.
4. 방출 전자들이 G1또는 G2전극 근처에서 크로스 오버지점을 이루로 G3 전극으로 발산해 들어간 후 G3 내지 G6까지의 전극이 이루는 주 렌즈부를 전자빔이 지나면서 집속되어 전자빔의 형태를 갖도록 하는 전자총에 있어서,

   G3과 G5전극에 모두 열팽창성이 좋으며 밀착성이 높은 비스무스(Bi₂O₃)를 코팅처리하는 것을 특징으로 하는 비스무스 코팅 전극을 갖는 칼라 브라운관용 전자총.