KR20020082697A - 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관용 전자총의 삼극부 구조에 관한 것으로서, 특히 히터에서 공급된 열에 의하여 발생하는 음극전류의 백그라운드 특성, 특히 오버슈트(Over shoot)의 안정을 위하여, 제1전극 및 제2전극의 열팽창이 특정방향으로 팽창하도록 함으로써, 초기에 발생하는 전류의 빠른 안정을 얻을 수 있도록 하는 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

본 발명은 전자빔을 방사하는 복수개의 음극과 상기 전자빔의 방사량 조절을 위한 제1전극과 전자빔의 가속을 위한 제2전극으로 구성된 삼극부와 다수의 전극으로서 전자빔의 가속 및 집속전극으로 구성되는 전자총에 있어서,

상기 제2전극의 열팽창 방향이 제3전극쪽으로 유도되도록 비드부를 제1전극쪽으로 형성함을 특징으로 하는 것임.

Description

음극선관용 전자총{Electron Gun of CRT}

본 발명은 음극선관용 전자총의 삼극부 구조에 관한 것으로서, 특히 히터에서 공급된 열에 의하여 발생하는 음극전류의 백그라운드 특성, 특히 오버슈트(Over shoot)의 안정을 위하여, 제1전극 및 제2전극의 열팽창이 특정방향으로 팽창하도록 함으로써, 초기에 발생하는 전류의 빠른 안정을 얻도록 하는 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 음극선관의 개략적인 구성을 보이는 종단면도로서, 도시된 바와 같이. 일반적인 음극선관은 내면에 형광체가 도포된 판넬(13)과, 상기판넬(13)의 내면에 근접되게 설치되어 전자총에서 발사된 전자빔의 색선별 역할을 하는 섀도우 마스크(16)와 상기 판넬의 후방에 고정된 깔때기 형상의 펀넬(14)과 상기 펀넬의 네크부에 봉입되어 R, G, B(적, 녹, 청) 3개의 전자빔(15)을 형광면(17) 측으로 주사하는 전자총(100)과 상기 네크부에 설치되어 전자총(100)에서 발사된 전자빔을 스크린측으로 향해 수평 및 수직방향으로 편향시키는 편향요크(12) 등으로 구성되어 있다.

음극선관용 인라인형 전자총의 각 전극들은 음극(3)에서 발생된 전자빔이 일정한 세기의 형태로 제어되어서 스크린에 도달할 수 있도록 하기 위해 전자빔이 통과하는 경로에 대해 수직이 되게 서로 소정의 간격을 두고 위치하고 있다.

상기 전자총(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상호 독립된 3개의 음극(3)이 있고, 이 음극에서 소정 거리 떨어져 배치되어 있는 세개의 음극의 공통 격자인 제1전극(4)과 제1전극(4)에서 소정 간격으로 배치된 제2전극(5)과 제3전극(6), 제4전극(7), 제1가속, 집속전극(8a), 그리고 제2가속, 집속전극(8b)의 순으로 구성되고, 제2가속, 집속전극(8b) 다음에는 고전압이 인가되는 집속전극(9)이 있으며, 이 고전압 집속전극(9)의 상부에는 편향 누설자계를 차폐하기 위한 실드컵(10)의 순서대로 구성되어 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 음극(3)에는 스크린 방향 끝부분에 전자를 방출시키기 위한 산화물이 부착되어 있고, 전자방출을 위한 열을 공급하기 위한 히터가 내부에 설치되어 있다.

상기한 구성의 인라인형 전자총(100)은, 상기 음극선관에 진공봉합되며,

특히, 음극(3)을 지지하고 있는 음극지지체(27), 제1전극(4)과 제2전극(5)은 초기 전류 안정화를 위해 소정 두께와 소정 거리를 유지하고 있으며, 히터의 열에 의해 각자 소정 방향으로 팽창하도록 구성되어 있다.

상기 음극(3)과 제1전극(4) 및 제2전극(5)의 열팽창 방향은 도 3에 도시되어 있다.

도 3에 상세히 도시된 바와 같이, 상기 제1전극(4)은 크게 3개의 구멍(42)과 비드부(41)로 구성되어 있는데, 구멍(42)의 크기는 전류의 량과 밀접한 관계가 있으며, 비드부(41)의 형상은 열팽창 방향과 그 관계가 있다.

CPT의 경우 제1전극(4)의 경우 구멍(42)의 지름은 0.5 ~ 0.8㎜ 정도이며, CDT의 경우는 0.3 ~ 0.6㎜ 정도이다.

제1전극(4)의 두께는 약 0.2 ~ 0.4㎜이고 각 튜브 생산업체마다 각각 고유의 두께를 사용하고 있다.

제2전극(5)의 두께는 통상 제1전극의 두께보다 두꺼운 것을 사용하는데 0.3 ~ 0.5㎜를 사용하고 있다.

또한 제2전극(5)의 구멍(52)은 제1전극의 그것에 비해 큰 것을 사용하고 있다.

그리고 제2전극도 비드부(51)를 가지고 있는데 제1전극(4) 비드부(41)의 방향은 제3전극(6) 쪽으로 형성되어 있다.

제1전극과 제2전극의 비드부 방향이 상기와 같이 형성되어 있는 것은 히터에 전압이 인가되는 순간에 전자가 순간적으로 많이 튀어나오지 않게 하기 위함이다.

상기 전자총(100)은 음극(3) 내부에 히터(미도시)가 내설되어 스템핀(1)으로부터 전원(6.3V)을 공급받아 발열되며, 음극의 온도가 720~800도 정도 올라가게 되면 열전자가 방출되고, 이 전자는 제어전극인 제1전극(4)에 의해 전자빔(15)이 제어되고, 가속전극인 제2전극(5)에 의해 전자빔이 가속하여, 제 1,2 가속, 집속전극(8a, 8b)을 지나 주렌즈 형성전극인 고전압 집속전극(9)을 통과한 후, 형광면(17) 내면에 설치된 섀도우 마스크(16)를 통과하여 형광면(17)에 충돌되어 형광체를 발광시킨다.

그리고, 전자총 외부에는 전자총에서 방출된 전자빔(15)을 형광면(17) 전체로 편향해주는 편향요크(12)가 위치되어 있다.

상기 다수의 전극(4 ~ 9)들과 음극(3)을 고정시키는 음극지지체(27)를 2개의 절연지지체(26)에 융착 고정시키고, 조립 완성된 전자총(100)을 음극선관에 내장하여 실링(Sealing)시키고, 이어서 음극선관을 진공시키기 위하여, 관내의 공기를 빼내는 배기공정을 거치게 된다.

진공정도는 음극선관의 전자방출 특성에 큰 영향을 미치므로 고진공으로 만들수록 좋은 전자방출 특성을 낼 수 있다.

일반적으로 음극선관의 진공도는 5 ×10^-6torr가 되어야 한다.

배기공정을 거친 음극선관은 배기시 완전히 제거되지 않은 잔류가스를 제거하기 위하여 게터 플레싱(Getter flashing)을 실시하는데, 게터물질인 바륨(Ba)이 음극선관의 내벽에 바륨(Ba) 필름을 형성함과 동시에 잔류가스를 흡수하게 되어 진공도는 5×10^{-4 ~ -5}torr로 올라가게 된다.

다음은 전자총의 음극(3)에 도포된 산화물에서 전자가 방출되기 위해서는 산화물 내의 탄산염이 완전히 분해되어야 하는데, 이 공정을 에이징(Aging)공정이라 하며, 음극선관 내의 진공도를 떨어뜨리므로 진공도 향상을 위한 게터 플레싱 이전에 실시된다.

이 공정은 히터(2)에 5 ~ 11V의 전압을 계단 가열식으로 약 10분간 가열하는 열활성화와 히터(2) AV 9V, 제1전극(4)에 DC 8V, 제2전극(5)에 DC 260V를 인가하여 안정화시키는 전류 활성화로 구분하여 실시한다.

음극선관이 정상동작을 하게 되어, 도 3에서 보는 바와 같이, 히터(2)에 소정 전압이 인가되어 발열하게 되면 음극(3)은 제일 먼저 열을 받아 제1전극(4) 방향으로 팽창되고, 두 번째로 음극지지체(27)가 제1전극(4)의 반대 방향으로 팽창하게 된다.

다음으로 제1전극(4)은 제2전극(5)의 방향으로 팽창하고, 마지막으로 제2전극(5)은 제1전극(4)의 방향으로 팽창하게 되는데, 이들 각각의 팽창은 음극전류의 변화를 주게 되어 백그라운드 특성에 영향을 주게 된다.

이들 각각의 팽창에 따른 음극전류 변화는 도 4에 도시한 바와 같이, 음극 팽창에 의한 전류변화가 가장 크며, 두번째로 제1전극(4)에 의한 전류변화량이 많으며, 다음은 제2전극(5)과 음극 지지체(27)의 순으로 되어 있고, 이들 조합의 전류특성을 나타낸 그래프는 도 5에 도시하였다.

일반적으로 오버슈트 특성이라 불리우며, 통상적인 특성 측정의 결과는 이그래프로 표현되고 있다.

안정시간은 초기 조정량인 20㎂에 도달되는 시점의 시간을 표기하며 빠를수록 좋다.

상기에서 간단히 서술한 음극(3)과 제1,2전극의 열팽창에 따른 음극전류의 변화를 도 4 및 도 5의 그래프를 이용하여 상세히 설명하면, 히터(2)에 소정전압(6.3V)이 인가되면 히터저항에 의해 히터, 음극(3)의 온도가 720 ~800도 정도 올라가게 되고, 1차적으로 음극(3)의 열팽창은 제1전극(4) 방향으로 진행되는데 통상 음극(3)의 종류에 따라 다소 차이는 있으나 40 ~ 70㎂ 정도 팽창하게 되어 음극의 전류는 급격하게 상승하게 되며, 도 5에서의 ①에 해당되는 전류의 변화를 나타내게 된다.

도 5에서 ①의 곡선은 히터에 전원이 인가되는 순간 방출되는 전자의 방출곡선으로서 전원이 인가될 때의 음극과 제2, 제3전극 사이에 형성된 전기장의 세기와 음극의 열팽창에 의해 그 상승곡선에 결정되어 지게 된다.

2차적으로 음극의 열이 전달되는 음극지지체(27)가 열팽창을 하게 되며, 음극과는 반대 방향으로 약 20 ~ 35㎂ 정도의 양으로 음극을 제1전극(4)의 반대 방향으로 당겨주게 되어 음극전류는 낮아지게 되며, 도 5에서의 ②에 해당되는 전류의 변화를 나타내게 된다.

다음으로는 제1전극(4)이 음극(3)으로부터의 복사열로 팽창을 하게 되어, 제2전극(5)의 방향으로 10 ~ 25㎂ 정도 변화되며 음극전류는 음극지지체와 같이 낮아지게 되는, 도 5에서의 ③에 해당되는 전류의 변화를 나타내게 된다.

상기와 같은 제1전극(4) 열팽창 방향은 제1전극(4)의 형상에 의해 결정되어지는데, 제1전극의 비드부(41)를 음극쪽으로 형성함으로써 열팽창 방향을 제2전극쪽으로 유도할 수 있다.

마지막으로 음극(3)의 열전달이 가장 늦게 되는 제2전극(5)은 제1전극(4) 방향으로 팽창을 하며, 초기 셋팅시의 전류량으로 복귀된다.

상기와 같은 제2전극(5)의 열팽창 방향은 제1전극의 경우와 같이 제2전극(5)이 형상에 의해 결정되어지는데 제2전극(5)의 비드부(51)를 제3전극(6)쪽으로 형성시킴으로써, 그 열팽창 방향을 음극(3)쪽으로 하게 하는 것이 가능하다.

상기와 같이, 열팽창이 안정이 되면 전류는 소정한 값으로 안정이 되는데 이 때의 시점을 안정시간이라 하며, 안정시간이 빠를수록 양호한 음극선관의 특성을 나타낸다고 할 수 있다.

상기한 구성 즉, 상호 독립된 3개의 음극(3)이 있고, 적어도 음극에서 소정거리 떨어져 있는 제1전극(4)과 제1전극(4)에서 소정 간격으로 배치된 제 2전극(5)을 가지고 특히 제1전극(4)의 구멍(42)의 지름이 0.3㎜인 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 제1전극(4) 비드부(41)의 방향은 음극쪽으로 형성되어 있고, 제2전극(5)의 비드부(51)의 방향은 제3전극쪽으로 형성되어 있을 경우 도 5에서 최초 20㎂가 생성되는데 걸리는 시간(T)이 길어지는 결과를 초래한다.

상기와 같이 초기 응답이 늦게 되는 것은 히터에 전압이 인가될 때에 제1전극 구멍(42)에 걸리는 전기장의 세기가 덜 걸리기 때문이다.

도 6에서는 제1전극의 구멍(42) 크기가 0.3㎜인 경우(a도)와 0.37㎜인경우(b도)에 음극에 걸리는 전기장의 세기를 모사한 것이다.

도 6에서 보는 바와 같이, 제1전극의 구멍(42)의 크기가 0.3㎜인 경우는 음극에 미치는 전기장의 세기가 미약하여 초기 20㎂의 전자가 방출하는데 많은 시간 - 2분에서 3분이 소요되고 있다.

정상적으로 20㎂의 전류가 나오는 데는 통상 30초 이내이어야 한다.

즉, 소정량의 전자가 발생되는데 걸리는 시간(T)이 길어질 경우 화상출화 시간이 늦어지는 결함이 발생되게 된다.

또한, 화상출화시간이 지연됨에 따라 안정시간이 길어지게 되어 스크린의 밝기가 일정하게 되는 시간이 길어지게 되는 결함도 발생되게 된다.

상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은,

음극선관용 전자총의 삼극부 구조에 있어서, 히터에서 공급된 열에 의하여 음극과 음극지지체, 제1전극과 제2전극의 열적 변형과 더불어 발생하는 음극 전류의 백그라운드 특성을 향상시키기 위하여, 제2전극의 비드부 방향을 제1전극 쪽으로 구성하여, 제1전극 및 제2전극의 열팽창이 특정 방향으로 팽창되도록 함으로써,

소정 전류에 도달하는 시간을 단축시킴과 동시에 안정시간을 짧게 하여 초극세용 제1전극에서 발생하는 백그라운드 특성을 향상토록 하는 음극선관용 전자총을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 음극선관의 개략적인 구성을 보이는 종단면도.

도 2는 종래 기술의 전자총의 구성도.

도 3은 종래 기술의 전자총의 3극부 구성도.

도 4는 3극부 부품의 열팽창에 의한 전류 경시변화를 보이는 그래프

도 5는 오버슈트(Over shoot) 개략도

도 6은 제1전극의 구멍 크기에 대한 전기장의 세기를 보이는 모사도로서,

a도는 제1전극의 구멍 크기가 지름 0.3㎜인 경우

b도는 제1전극의 구멍 크기가 지름 0.37㎜인 경우임.

도 7은 본 발명에 따른 전자총의 3극부 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 스템핀 2: 히터

3: 음극 4: 제1전극

5: 제2전극 6: 제3전극

7: 제4전극 8a: 제1가속ㆍ집속전극

8b: 제2가속ㆍ집속전극 9: 고전압 집속전극

10: 쉴드컵 12: 편향요크

13: 판넬 14: 펀넬

15: 전자빔 16: 섀도우마스크

17: 형광면 26: 절연지지체

27: 음극지지체 41: 제1전극 비드부

42: 제1전극의 구멍 51: 제2전극 비드부

52: 제2전극의 구멍

100: 종래 기술의 음극선관용 전자총

200: 본 발명에 따른 음극선관용 전자총

상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 음극선관용 전자총은,

전자빔을 방사하는 복수개의 음극과 상기 전자빔의 방사량 조절을 위한 제1전극과 전자빔의 가속을 위한 제2전극으로 구성된 삼극부와 다수의 전극으로서 전자빔의 가속 및 집속전극으로 구성되는 전자총에 있어서,

상기 제2전극의 열팽창 방향이 제3전극 쪽으로 유도되도록 비드부를 제1전극 쪽으로 형성함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 전자총의 제1전극은 비드부를 음극쪽으로 구성하여 그 팽창 방향이 제2전극쪽으로 되고, 상기 제1전극의 구멍은 지름 0.3㎜ 이하로 구성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 음극선관용 전자총에 대한 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 음극선관용 전자총(200)의 3극부를 발췌 도시한 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 음극선관용 전자총(200)의 바람직한 실시예는, 상호 독립된 3개의 음극(3)이 있고, 적어도 음극에서 소정 거리 떨어져 있는 제1전극(4)과 제1전극(4)에서 소정 간격으로 배치된 제2전극(5)을 가지며, 특히 제1전극(4)의 구멍(42)의 지름이 0.3㎜인 음극선관용 전자총에 있어서,

상기 제1전극(4) 비드부(41)의 방향은 음극쪽으로 형성되어 있고, 제2전극(5)의 비드부(51)의 방향을 제1전극(6)쪽으로 형성되게 하여 제2전극(5)의열팽창 방향을 제3전극(6)쪽으로 유도하여 초기 전자 발생시 음극에 걸리는 전기장의 세기를 강하게 하여 소정 전류가 나오는데 걸리는 시간(T)을 단축할 수 있다.

음극선관이 정상 동작을 하게 되면, 도 7에서 보는 바와 같이, 히터(2)에 일정 전압이 인가되어 발열하게 되고, 음극(3)은 제일 먼저 열을 받아 제1전극(4) 방향으로 팽창되며, 두번째로 음극지지체(27)가 제1전극(4)의 반대방향으로 팽창하게 된다.

다음으로 제1전극(4)은 제2전극(5)의 방향으로 팽창하고,

마지막으로 제2전극(5)은 제3전극(6)의 방향으로 팽창하게 되는데 이들 각각의 팽창은 음극전류의 변화를 주게 되어 백그라운드 특성에 영향을 주게 된다.

상세히 설명하면, 히터(2)에 소정 전압(6.3V)이 인가되면 히터저항에 의해 히터, 음국(3)의 온도가 720 ~ 800도 정도 올라가게 되고, 1차적으로 음극(3)의 열팽창은 제1전극(4) 방향으로 진행되는데 통상 음극(3)의 종류에 따라 다소 차이는 있으나, 40 ~ 70㎂ 정도 팽창하게 되어 초기 음극에 걸리는 전기장의 세기와 동조되어 음극의 전류는 급격하게 상승하게 되어 도 5에서의 ①에 해당되는 전류의 변화를 나타내게 된다.

또한 초기 전류가 20㎂까지 나오는데 걸리는 시간(T)이 짧아지게 된다.

상기와 같은 구성에서 음극의 전류가 초기 20㎂까지 나오는데 걸리는 시간(T)이 짧아지는 이유는 제2전극(5)이 제3전극(6) 쪽으로 팽창함으로써 초기 20㎂ 생성하기 위한 전기장의 세기가 종래의 전기장보다 세어야 한다는 결론에 이른다.

그리고 2차적으로 음극의 열이 전달되는 음극지지체(27)가 열팽창을 하게 되며, 음극과는 반대 방향으로 음극을 제1전극(4)의 반대 방향으로 당겨주게 되어 음극전류는 낮아지게 되는, 도 5에서의 ②에 해당되는 전류의 변화를 나타내게 된다.

다음으로 제1전극(4)이 음극으로부터의 복사열로 팽창을 하게 되며, 제2전극(5)의 방향으로 팽창되며 음극전류는 음극지지체와 같이 낮아지게 되는 도 5에서의 ③에 해당되는 전류의 변화를 나타내게 된다.

마지막으로 음극(3)의 열 전달이 가장 늦게 되는 제2전극(5)은 제3전극(6) 방향으로 팽창을 하며, 초기 셋팅시의 전류량으로 복귀된다.

상기와 같은 열팽창 매커니즘을 거쳐 열팽창이 안정되면, 전류는 일정한 값으로 안정이 된다.

따라서 본 발명과 같이, 제2전극(5)의 비드부(51)를 제1전극(4) 쪽으로 형성하여 그 팽창방향을 제3전극(6) 쪽으로 조성하여 히터 전원이 인가되는 초기의 전지장의 세기를 크게 함으로써 제1전극 구멍(42)이 작음으로 인해 발생하는 저 전기장에 의한 화면 출화시간(T)을 단축할 수 있다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 음극선관용 전자총은,

상호 독립된 3개의 음극이 있고, 적어도 음극에서 일정거리 떨어져 있는 제1전극과 이 제1전극에서 소정 간격으로 배치된 제2전극을 가지고 특히 제1전극의 구멍의 지름이 0.3㎜인 음극선관용 전자총에 있어서,

상기 제2전극의 비드부의 방향을 제1전극쪽으로 형성되게 하여 제2전극의 열팽창 방향을 제3전극쪽으로 유도하여 초기 전자 발생시 음극에 걸리는 전기장의 세기를 강하게 하여 특히 초극세공 제1전극에서 발생하는 초기 일정 전류가 나오는데 걸리는 시간(T)이 단축되도록 함으로써,

안정시간을 짧게 가져갈 수 있음과 동시에 초기 화면 출화시간이 짧아 우수한 브라운관 초기 특성을 구현하도록 하는 잇점을 갖는 기술이다.

Claims (2)

1. 전자빔을 방사하는 복수개의 음극과 상기 전자빔의 방사량 조절을 위한 제1전극과 전자빔의 가속을 위한 제2전극으로 구성된 삼극부와 다수의 전극으로서 전자빔의 가속 및 집속전극으로 구성되는 전자총에 있어서,

   상기 제2전극의 열팽창 방향이 제3전극쪽으로 유도되도록 비드부를 제1전극쪽으로 형성함을 특징으로 하는 음극선관용 전자총
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전자총의 제1전극은 비드부를 음극쪽으로 구성하여 그 팽창 방향이 제2전극쪽으로 되고, 상기 제1전극의 구멍은 지름 0.3㎜ 이하로 구성됨을 특징으로 하는 음극선관용 전자총.