KR920007411B1 - 간접 가열형 캐소드 어셈블리 및 그와 조립된 전자총 구조체 - Google Patents

간접 가열형 캐소드 어셈블리 및 그와 조립된 전자총 구조체 Download PDF

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KR920007411B1
KR920007411B1 KR1019890017125A KR890017125A KR920007411B1 KR 920007411 B1 KR920007411 B1 KR 920007411B1 KR 1019890017125 A KR1019890017125 A KR 1019890017125A KR 890017125 A KR890017125 A KR 890017125A KR 920007411 B1 KR920007411 B1 KR 920007411B1
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도루 야카베
사카에 기무라
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가부시키가이샤 도시바
아오이 죠이치
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Abstract

내용 없음.

Description

간접 가열형 캐소드 어셈블리 및 그와 조립된 전자총 구조체
제1도는 종래의 간접가열형 캐소드 어셈블리를 부분적으로 도시한 사시도.
제2도는 본 발명의 한 구체적 실시예에 따른 간접가열형 캐소드 어셈블리를 도시한 횡단면도.
제3도는 종래의 간접가열형 캐소드 어셈블리와 본 발명의 간접가열형 캐소드 어셈블리에 사용되는 각 스트랩의 차단 전압의 변화를 타나내는 특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
7 : 캐소드 슬리브 8 : 히터
10 : 캐소드 디스크 12 : 스트랩
13 : 열반사 실린더 15 : 제1의 그리드
본 발명은 예를 들어 칼라 CRT(cathode ray tube)와 그와 조립된 전자총 구조체에 사용하기 위한 절전형 고성능의 간접가열형 캐소드 어셈블리에 관한 것이다.
최근에는 주사선을 추가하여 해상도가 향상된 칼라 CRT, 초고주파 응답브라운관등에 관한 요구가 점증하고 있다.
또한 예를 들면 투사형 수상관(projection CRT)에 있어서도 휘도를 향상시키는 것이 요구되고 있고, 이러한 요구에 부합하기 위하여는 캐소드에서의 방출 전자밀도가 상당히 증가될 필요가 있다.
에미터 함침형 캐소드에서는 산화물 캐소드 보다 더욱 큰 전류 밀도를 얻을 수 있고, 이러한 이유 때문에 에미터 함침형 캐소드가 촬상관, 진행파관, 클라이스트론등에 사용되고 있다.
그러나 칼라 CRT의 분야에 있어서 에미터 함침형 캐소드는 한정된 응용에만 사용되고 있다.
종래에는 제1도에 도시된 바와 같은 유형의 간접가열형 어셈블리인 에미터 함침형 캐소드가 제작되었다.
제1도에 도시된 구조체에 있어서, 히터(1)는 캐소드 슬리브(2)내에 위치하고 있으며, 캡(4)은 캐소드 슬리브(2)의 한쪽 단부에 끼워지고 에미터 함침형 캐소드 디스크(3)를 지니고 있다.
원통형 홀더(6)는 캐소드 슬리브(2)의 바깥쪽 배치되어 캐소드 슬리브(2)와 동축을 이루도록 설치된다. 캐소드 슬리브(2)는 탄탈(tantalum)로 이루어진 세개의 스트랩(strap)에 의해 지지되어 고정된다.
상술한 간접가열형 캐소드 어셈블리의 동작온도는 산화물 캐소드형의 동작온도보다 약 200℃ 정도가 더 높다.
따라서 간접가열형 캐소드 어셈블리에는 더 많은 히터전력이 필요하게 되어 실용상의 장애로서 작용되고 있다. 간접가열형 캐소드 어셈블리의 전력효율을 위하여 간접가열된 캐소드 어셈블리를 소형으로 제작하는 것이 필요하게 되었다.
소형 유닛을 획득하기 위하여는 스트랩의 횡단면적과 열전도 손실을 줄이는 것이 효과적임이 입증되었다.
그러나 스트랩은 캐소드를 지지하기 위하여 사용되므로 너무 작게 만들어지면 캐소드 동작시 열에 의해 발생되는 피로 때문에 변형되게 된다. 결과적으로 휘도 또는 색상 드리프트와 같은 칼라 CRT의 특성은 불완전하게 된다.
일본국 실용신안공고공보 소화(KOKOKU)제59-33146호에는 스트랩의 외부에 설치되는 열반사 수단이 거론되어 있다. KOKOKU의 구조체에서는 이 수단이 스트랩의 외부에 설치되고 스트랩과 열적으로 첩촉되어 절전과 소형화를 달성할 수 없게 된다.
일본국 실용신안공고공보 소화 제57-26514호에는 또한 슬리브와 스트랩 사이에 위치되어 슬리브에 고정되는 열반사 실린더가 거론되어 있다.
그러나 열반사 실린더가 슬리브와 직접 접촉되도록 놓여지기 때문에 동작되는 동안 열이 슬리브를 통하여 발산되게 되어 절전을 달성할 수 없게 된다.
본 발명의 목적은 우수한 열효율을 지니는 간접가열형 캐소드 어셈블리와 히터의 전력을 절감시키는 상기한 캐소드 어셈블리와 조립된 전자총 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 간접가열형 캐소드 어셈블리는 열 반사 실린더가 캐소드 슬리브와 홀더 사이에 위치되어 홀더에 고정되는 유형의 것이다.
더욱이 스트랩은 캐소드 슬리브의 해당하는 하단부와 홀더의 해당하는 상단부에 부착되는 양단부를 지니고 있고 열반사 실린더와 열적으로 절연되어 있다. 또한 본 발명에 따른 간접가열형 캐소드 어셈블리는 스트랩이 Ta-W합금 또는 Ta-W-Hf합금으로 이루어지는 유형의 것이다.
본 발명에 따른 전자총 구조체는 제1의 그라드가 간접가열형 캐소드 어셈블리의 전단에 위치되는 유형의 것이다.
간접 가열형 캐소드 어셈블리의 제1 그리드 및 홀더는 고정편을 통하여 부분적으로 그리고 직접적으로 각각 끼워지게 된다.
캐소드 디스크는 열반사 실린더에 의해 제1의 그리드가 끼워진 스포트와 고정편의 스포트와의 사이에 규정된 절연지지체의 적어도 일부에서 보이지 않게 되어 있다.
본 발명의 첫번째 구체적 실시에 따른 간접가열형 캐소드 어셈블리 및 그와 조립된 전자총 구조체가 제2도에 도시되어 있다.
제2도에서 참조번호 ＂7＂은 탄탈로 이루어진 캐소드 슬리브를 나타낸다. 히터(8)는 캐소드 슬리브(7)내에 설치되며 2중 코일형이다.
제2도는 에리어 A에 위치한 일차 코일은 히터의 다른 부분보다 조밀한 피치로 히터부분상에 감겨진다.
이 구체적 실시예에 있어서 에리어 A의 피치는 히터의 다른 부분의 피치의 약 1/3의 비율로 감겨진다. 탄탈로된 컵(9)은 케소드 슬리브(7)의 개방된 상단부에 고정된다. 에미터 함침형 캐소드 디스크(10)는 컵(9)에 끼워지며 기공률이 약 20%인 다공질 텅스텐(W)기판에 전자 방출물질을 함침시킴으로써 획득된다.
이리듐(Ir)-텅스텐(W) 합금층이 캐소드 디스크(10)의 표면에 형성된다. 히터(8)의 절연성저하는 캐소드 디스크(10)에서 히터(8)쪽으로 바륨(Ba)과 같은 에미터재료의 증발물이 분산하기 때문에 발생하게 된다.
이와 같은 분산을 방지하기 위하여 컵(9)이 캐소드 슬리브(7)의 개방된 상단부에 끼워진다.
캐소드 슬리브(7)의 외부에 원통형 홀더(11)가 캐소드 슬리브(7)와 동축을 이루도록 설치되고 캐소드 슬리브(7)와 떨어져 소정의 거리를 두고 배치되어 있다. 캐소드 슬리브(7)는 다수의 스트립형의 스트랩(12), 예를 들면 3개의 스트랩을 통하여 홀더(11)에 의해 지지된다.
이 경우에 스트랩(12)는 한쪽 단부에서 캐소드 슬리브(7)의 하단부에 그리고 다른쪽 단부에서 홀더(11)의 상단부에 연결된다.
테스트해본 결과, 스트랩(12)이 예를 들면 Ia-10%W 합금, Ta-3%W 합금, Ta-8%W-2% Hf 합금 또는 Ta-10%W-2.5%Hf로 이루어진다면 고내열성 및 저열전도성을 지니게 됨을 알 수 있다.
테스트 한 결과에 의해 획독되는 다른 특성들이 하기의 표 1에 도시되어 있다.
[표 1]
Figure kpo00001
표 1에서 알 수 있는 바와 같이 샘플의 화학조성에 있어서 Ta에는 중량%로 2.5 내지 12.5%의 W, 또는 Ta에는 중량%로 2 내지 5%의 Hf가 바람직하다.
캐소드 슬리브(7)와 홀더(11) 사이의 열 반사 실린더(13)가 캐소드 슬리브(7)와 홀더(11)에 동축을 이루도록 위치되어 지지편(14)과 같은 다수의 지지부재에 의해 홀더(11)의 상단부에서 지지된다. 지지편(14)은 단면이 L형이다.
지지부재로서는 지지편(14)뿐만 아니라 환상형 지지부재도 사용될 수 있다. 그렇지 않으면, 열 반사 실린더 부분을 그 자체에서 절단부(struck-out portion)로서 절단할 수도 있고 또는 열 반사 실린더를 플랜지부를 설치하기 위하여 프레스로 가공할 수도 있다.
제2도에 도시된 바와 같이 캐소드 슬리브(7) 지지용 스트랩(12)는 열 반사 실린더(13)에 접촉되지 않도록 위치한다.
즉 스트랩(12)은 주요부가 실린더(13)의 축에 평행하도록 열 반사 실린더(13)의 아래로 뻗어 있고, 홀더(11)의 상단부에 용접된다.
제1의 그리드(15)는 이와 같이 구성된 간접가열된 캐소드 어셈블리의 전단에 위치되어 케소드 어셈블리에서 떨어져 소정의 거리를 두고 배치되어 있다.
제1의 그리드(15)의 주변부는 글래스로 이루어진 절연 지지체(16)에 끼워 넣어진다.
고정편(17)의 한쪽단부가 홀더(11)의 외주부에 장착되며, 다른쪽 단부는 절연지지체(16)에 끼워 넣어지게 된다.
이 경우에, 캐소드 디스크(10)는 열반사 실린더(13)에 의해 제1의 그리드(15)가 끼워진 스포트와 고정편(17)이 끼워진 스포트 사이에 규정된 절연 지지체의 적어도 일부(제2도에서 B로 표시된 부분)가 보이지 않도록 되어 있다.
결과적으로 열반사 실린더(13)는 캐소드 디스크(10)에서 방출되는 에미터 재료의 증발물을 차단시키도록 캐소드 슬리브(7)와 홀더(11) 사이에 설치된다.
이렇게 함으로써 전자총의 절연지지체와 스템부상의 에미터 물질의 증발물을 차단할 수 있게 된다. 따라서 칼라 CRT의 내전압특성 및 전자누설특성이 향상되게 된다. 구체적 실시예에 따른 간접가열형 캐소드 어셈블리는 열반사 실린더(13)를 지니고 있고 스트랩(12)에는 저열전도 물질을 사용한다.
더욱이 히터(8)는 가변피치형이므로 절연 구조를 제공하게 된다.
이렇게 함으로써 손실전력은 제1도에 도시된 종래의 어셈블리의 약 1/3이 된다. 즉, 본 발명은 0.7 W이고 종래의 어셈블리는 2W이다.
따라서 본 발명의 간접가열된 캐소드 어셈블리는 조립된 회로를 변경하는 일 없이 산화물 캐소드를 이용한 CRT에 장착될 수 있다.
절전의 결과 히터 온도가 저하되고, 히터와 슬리브사이의 내전압특성이 향상되며, 강제 시험시에 종래의 어셈블리는 600V까지 되지만 발명은 1200V까지 된다.
본 발명에 따라서 칼라 CRT의 제조시 이온충돌에 의한 캐소드 저하 (degradation)가 방지되게 된다.
즉 칼라 CRT의 배기 및 고압 에이징(aging)처리시 제1의 그리드(15)와 캐소드 디스크(10) 사이에서 방전이 발생된다.
이와 같은 방전 때문에 캐소드는 이온과 충돌하게 되어 에미션 불량이 발생된다.
그러나 본 구체적 실시예에 있어서는 열 반사 실린더를 갖고 있기 때문에 열 반사 실린더의 선단부와 제1의 그리드(15)의 전단부를 거쳐서 발생되게 되어 캐소드 디스크(10)에서의 손실은 발생되지 않는다.
본 발명에 따라서 스트랩용 재료에 의해 내열성이 향상되기 때문에, 예를 들어, 칼라 CRT의 저품위 휘도 및 색상 드리프트를 향상시킬 수 있게 된다.
즉 Ggl-K(제1의 그리드와 캐소드 표면 사이의 간격)의 치수의 변화가 여러가지 원인에 의해 일어나게 되면 상기의 치수변화에 의해 차단전압의 변화가 초래되고 따라서 애노드 전류가 변화된다.
칼라 CRT에서는 적색, 녹색 및 청색 전자총의 차단전압이 제어되어 소정의 색상을 향상시키게 된다.
그러나 칼라 CRT를 장기간 사용함에 따라 열에 의한 피로의 결과로서 조립된 구성부품의 변형이 초래되고, 따라서 Ggl-K의 치수변화가 발생된다.
치수변화는 적색, 녹색 및 청색 전자총에서 일정하지 않기 때문에 형광스크린(phosphor scereen)에서 일어나기 쉬운 애노드 전류가 변화되고 따라서 색상 드리프트와 저품위 휘도가 발생된다.
각각의 스트랩재료에 대한 가능한 치수 변화를 측정하기 위하여 가열시킨후 냉각시키는 제2도의 간접 가열형 캐소드 어셈블리를 허락하는 실험을 한다.
실험은 1150℃의 캐소드 온도로 캐소드 어셈블리를 ON시킨 상태에서 5분 동안 그리고 OFF시킨 상태에서 10분 동안 수행된다.
캐소드와 제1의 그리드 사이의 치수 변화는 차단 전압의 변화에 비례하므로 스트랩의 변형을 차단 전압의 변화를 측정함으로써 상대적으로 정확하게 측정할 수 있다.
이와 같은 방식으로 차단 전압의 변화가 측정된다. 표준동작 온도 조건에서는 느린 변화가 발생되기 때문에 캐소드는 1150℃로 가열되게 되고 안정상태에 도달된 후 냉각되게 된다. 차단 전압의 변화를 측정하기 위하여 이와 같은 동작이 반복된다. 제3도에서는 종래의 탄탈 스트랩과 본 발명의 합금 스트랩에 대한 차단 전압이 도시되어 있으며, 제3도의 참조 번호는 표 1의 번호와 동일하다.
표 1의 샘플번호 ＂5＂ 및 ＂9＂와 관련하여 상기 샘플들은 작용되지 않기 때문에 특성곡선이 제3도에 도시되어 있지않다.
제3도에서 알 수 있는 바와 같이 ON-OFF테스트가 동일한 조건하에서 실시될때 종래의 탄탈 스트랩의 경우에는 1000번의 ON-OFF테스트후에 차단 전압의 변화가 나타나지만, 본 발명의 합금 스트랩의 경우에는 훨씬 오랜동안의 타임 피리어드가 지난후에도 차단전압의 변화가 거의 없다.
더욱이 캐소드가 1250℃까지 가열되게 되어도 차단 전압의 변화는 매우 작게 발생된다.
따라서 본 발명의 스트랩은 수많은 ON-OFF테스트 후에도 매우 오래동안의 피리어드가 지난후에야 약간의 변화를 나타낸다.
본 발명에 따라서 스트랩은 향상된 내열성을 나타내면 횡단면을 더욱 작게할 수 있다. 따라서 열에 의한 스트랩의 변형을 방지하는 것이 가능하게 된다. 즉 종래의 스트랩은 횡단면이 0.025mm2까지이지만 본 발명의 스트랩은 내열성 합금을 사용함으로써 횡단면을 0.01mm2까지 축소 시킬수 있으며 0.2W(총전력이 30%)의 전력절감이 가능하게 된다.
전술된 바와 같이 본 발명의 간접 가열형 캐소드 어셈블리는 캐소드 슬리브에 접촉되어 있지 않는 열반사 실린더를 지니고 있어서 캐소드 디스크의 부근에서 열 반사가 억제되고 캐소드 열 효율이 향상되게 된다.
더욱이 열 반사 실린더는 에미터 재료의 증발물을 캐소드 디스크로부터 전자총의 절연지지체 및 스템부까지 차단시키므로 칼라 CRT의 내전압특성 및 전자누설특성이 향상된다.
스트랩은 Ta-W합금 또는 Ta-W-Hf합금의 유사합금으로 이루어지기 때문에 열변형이 방지되고 향상된 내열 유닛을 획득할 수 있게 된다.
결과적으로 간접 가열형 캐소드 어셈블리가 칼라 CRT에 사용되면, 칼라 CRT의 저품위 휘도, 색상드리프트 및 기타의 특성들이 대단히 향상되게 된다.
본 발명에 따라서 스트랩의 내열성을 향상시키고 소형의 스트랩을 획득하는 것이 가능하게 되어 전력을 절감할 수 있게 된다.
캐소드 디스크는 에미터 함침형으로 한정되지는 않는다. 열 반사 실린더, 캐소드 슬리브 및 원통형 홀더는 반드시 서로 동축을 이루도록 되지 않을 수도 있다.

Claims (5)

  1. 히터(8)을 내부에 지니고 있고, 에미터 함침형 캐소드 디스크(10)가 한쪽 단부에 부착되는 캐소드 슬리브(7), 한쪽 단부에서 캐소드 슬리브(7)의 하단부에 연결되는 다수의 스트랩(12), 상단부가 각각의 스트랩의 다른쪽 단부에 연결되고, 캐소드 슬리브(7)의 외부와 동축을 이루도록 배치되어 캐소드 슬리브(7)로부터 소정의 간격을 두고 떨어져 있는 원통형 홀더(11) 및, 상기 캐소드 슬리브(7)와 상기 원통형 홀더(11)사이에서 동축을 이루도록 배치되고 상기 원통형 홀더(11)에 의해 지지되는 열반사실린더(13)로 구성되는 간접 가열형 캐소드 어셈블리에 있어서, 상기 다수의 스트랩(12)이 열 반사 실린더(13)로부터 열적으로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 간접가열형 캐소드 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 간접가열형 캐소드 어셈블리의 전단에는 제1의 그리드(15)가 배치되고, 상기 간접가열형 캐소드 어셈블리의 상기 제1의 그리드(15)와 상기 원통형 홀더(11)는 부분적으로 그리고 직접적으로 고정편(17)을 통하여 절연지지체(16)에 각각 끼워 넣어지며, 상기 캐소드 디스크(10)는 열반사 실린더(13)에 의해 제1의 그리드(15)가 끼워넣어진 스포트와 고정편이 끼워넣어진 스포트 사이에 규정된 절연지지체(16)의 적어도 일부에서 시야에 드러나지 않게 되는 것을 특징으로 하는 캐소드 어셈블리.
  3. 히터(8)를 내부에 지니고 있고, 에미터 함침형 캐소드 디스크(10)가 한쪽 단부에 부착되는 캐소드 슬리브(7), 한쪽 단부에서 캐소드 슬리브(7)의 하단부에 연결되는 다수의 스트랩(12) 및 상단부가 각각의 스트랩의 다른쪽 단부에 연결되고, 캐소드 슬리브(7)의 외부와 동축을 이루도록 배치되어 캐소드 슬리브(7)로부터 소정의 간격을 두고 떨어져 있는 원통형 홀더(11)로 구성되는 간접 가열형 캐소드 어셈블리에 있어서, 상기 각각의 스트랩(12)이 Ta-W합금 또는 Ta-W- Hf합금의 유사 합금으로 되는 것을 특징으로 하는 간접 가열형 캐소드 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스트랩(12)이 Ta-W합금 또는 Ta-W-Hf합금의 유사합금으로 되는 것을 특징으로 하는 간접 가열형 캐소드 어셈블리.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 스트랩(12)이 Ta에서 W의 중량이 2.5 내지 12.5%의 조성 범위 또는 Ta에서 Hf의 중량이 2 내지 5%의 조성범위를 지나는 것을 특징으로 하는 간접 가열형 캐소드 어셈블리.
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