KR980013341A - 음극구조체 및 이를 이용한 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

음극구조체와 이 음극구조체를 이용한 전자총을 개시한다.

이 음극구조체를 이용한 전자총은 삼극부를 이루는 음극구조체, 제어전극 및 스크린전극과, 보조렌즈 및 주렌즈를 이루는 복수개의 포커스전극과 최종가속전극을 포함하여 된 것으로, 상기 음극구조체가 림형상의 전극부재와, 상기 전극부재에 삽입되며 상면에 인입홈이 형성된 절연부재와, 상기 인입공에 삽입되는 전계방출 소자 유니트와, 상기 절연부재에 몰입고되며 그 상단이상기 인입공에 삽입된 전계방출소자 유니트 가장자리를 탄압하는 복수개의 고정부재를 포함하여 된 것에 그 특징이 있으며, 이는 절연부재와 전계방출소자의 접착력을 향상시킬 수 있는 이점을 가진다.

Description

음극구조체 및 이를 이용한 음극선관용 전자총

본 발명은 전자의 방출원인 음극구조체와 이 음극구조체를 이용한 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

일반적인 음극선관은 도 1에 도시된 바와 같이 내면에 형광막이 형성된 패널(10)과, 이 패널(10)에 봉착되는 것으로 그 네크부(21)와 콘부(22)에 각각 전자총(30)과 편향요오크(23)가 설치된 펀넬(20)을 구비하여 구성된다. 이와 같이 구성된 음극선관은 상기 전자총(30)으로부터 방출된 전자빔이 편향요오크(23)에 의해 편향되어 형광막(11)에 주사 됨으로써 형광막을 여기시켜 화상을 형성하게 된다.

도 2에는 상기 펀넬의 네크부에 장착되어 열전자를 방출하는 전자총의 일 실시예를 나타내 보였다.

이 전자총은 삼극부를 이루는 음극구조체(40), 제어전극(32) 및 스크린전극(33)과, 상기 스크린전극(33)으로부터 순차적으로 설치되어 전자렌즈를 형성하는 포커스 전극(34)과 최종가속 전극(35)를 구비하여 구성된다.

이와 같이 구성된 상기 전자총(30)은 음극구조체(40)와 각각의 전극에 소정의 전압이 인가됨으로써 상기 음극구조체(40)로부터 열전자가 방출됨과 아울러 상기 각 전극들(32-35)사이에 전자렌즈가 형성된다. 따라서 상기 음극구조체(40)로부터 방출된 전자빔은 각 전극사이에 형성된 전자렌즈를 통과하면서 집속 및 가속된다.

상기 전자총으로부터 방출된 전자빔의 빔 전류밀도와 정상적으로 전자빔의 방출되기 까지의 시간은 상기 음극구조체(40)에 의해 좌우된다. 그러므로 상기 전자총에 있어서, 전자의 방출원인 음극구조체(40)가 무엇보다 중요하다 할 것이다.

제3도는 상술한 종래 방열형 음극구조체를 발췌하여 도시한 단면도이다.

이 음극구조체(40)는 원통형의 슬리이브(41)와, 이 슬리이브(41)의 단부에 고정된 캡부재(42)와, 상기 캡부재(42)의 상면에 도포된 전자방사물질층(43)과, 상기 원통형 슬리이브(41)의 내부에 삽입되는 히이터(44)를 구비하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래 음극구조체(40)는 상기 히이터(44)에 소정의 전위가 임가됨에 따라 히이터(44)가 발열된다. 이 히이터(44)로부터 발생되는 열은 상기 캡부재(42)와 슬리이브(41) 및 홀더(45)에 전달됨으로써 이들이 가열되고, 상기 캡부재(42)가 800도 정도로 가열되면 이의 상면에 도포된 열전자 방사물질층(43)이 가열됨으로써 열전자가 방출된다.

상기와 같이 열전자를 방출하는 음극구조체는 다음과 같은 문제점이 내재되어 있다.

첫째: 히이터로부터 발생된 열에 의해 캡부재와 슬리이브가 가열된 후 열전자 방사물질이 가열되므로 열전자가 정상적으로 발생될 때까지의 시간이 길다. 이 시간은 음극선관에 장착시 화면의 출화시간이 길어지는 것을 의미한다.(통상 8 내재 9 sec의 시간이 소요됨)

둘째: 음극구조체의 캡부재. 슬리이드 등의 열팽창에 의한 서어멀 드리프트(thermal drift) 현상이 발생한다.

셋째: 상기 열전자방사물질층을 가열하기 위한 소비전력(2 내지 4 Watts)이 필요하다.

넷째: 칼라 음극선관의 경우 세 개의 적, 청, 녹색의 형광체를 각각 여기시키기 위한 각 전자총의 음극구조체를 이루는 구성요소 즉, 캡부재, 슬리이브, 제어전극과 스크린 전극 등의 초기 열팽창의 시간적이 차이에 의해 화이트 밸런스(white balance: 백색 균형도)의 안정화 시간이 길다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 전계방출소자(field emission arry)를 이용한 음극구조체가 개발되었다. 이 음극구조체(50)는 림형 전극부재(51)와, 상기 림형 전극부재(51)에 삽입되는 절연부재(52)와, 상기 절연부재(52)의 상면에 본딩되어 고정되는 전계방출소자 유니트(54)와, 상기 전계방출소자 유니트(54)에 전압을 공급하며 상기 절연부재(51)에 몰입 고정되는 핀(53)를 포함한다.

상기 상기 전계장출소자 유니트는 기판상에 전계방출소자가 인라인 상으로 세 개가 설치되는데, 상기 전계방출소자는 도 5에 도시된 바와 같이 기판(54a)과, 이 기판(54a에 설치된 캐소오드 층(54b과, 상기 캐소오드 층(54b의 상면에 소정의 간격으로 설치된 금속팁(54c과, 상기 금속팁(54c)이 노출되도록 상기 베이스 부재(54a)상에 형성된 절연층(54d)과, 절연층(54d)의 상면에 금속팁(54c)이 노출되도록 게이트 층(54e)를 구비한다.

상술한 바와 같이 구성된 음극구조체(54)는 상기 핀(52)을 통하여 소정의 전위가 공급되면 상기 금속팁(54c)으로부터 전자가 방출된다.

그러나 상술한 바와 같이 구성된 전계방출소자를 이용한 음극구조체는 절연부재(52)에 본딩되어 있으므로 이들이 쉽게 떨어지는 문제점이 있다.

즉, 상기 절연부재(52)와 베이스 부재(54a)는 열팽창 계수가 다르므로 음극선관의 제조공정중 배기공정 같이 전자총이 고온으로 가열되는 경우 절연부재(52)와 기판(54a)의 접착력이 열화되다.

따라서 외부로부터 적은 충격이 가하여 지더라도 쉽게 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 전계방출소자 유니트와 절연부재의 접합력이 향상되어 구조적으로 안정되며, 제조가 간단하여 생산성의 향상을 도모할 수 있는 음극구조체와 이를 이용한 칼라 음극선관용 전자총을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 음극선관의 단면도

도 2는 종래 전자총의 단면도

도 3은 종래 음극구조체의 단면도

도 4는 종래 음극구조체의 다른 실시예를 도시한 단면도

도 5는 종래 전계방출소자의 단면도

도 6은 본 발명에 따른 칼라 음극선관용 전자총의 단면도

도 7은 본 발명에 따른 음극구조체의 분리 사시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

60: 음극구조체 61: 림전극부재

62: 절연부재 63: 전계방출소자 유니트

64: 지지부재

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 림형상의 전극부재와, 상기 전극부재에 삽입되며 상면에 인입홈이 형성된 절연부재와, 상기 인입공에 삽입되어 입입공의 바닥면에 접합수단에 의해 접합되는 전계방출 소자 유니트와, 상기 절연부재에 몰입고되며 그 상단이 상기 인입공에 삽입된 전계방출소자 유니트 가장자리를 탄압하는 복수개의 고정부재를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 칼라 음극선관용 전자총은, 삼극부를 이루는 음극구조체, 제어전극 및 스크린전극과, 보조렌즈 및 주렌즈를 이루는 복수개의 포커스전극과 최종가속전극을 포함하여 된 것에 있어서, 상기 음극구조체가 림형상의 전극부재와, 상기 전극부재에 삽입되며 상면에 인입홈이 형성된 절연부재와, 상기 인입공에 삽입되어 입입공의 바닥면에 접합수단에 의해 접합되는 전계방출 소자 유니트와, 상기 절연부재에 몰입고되며 그 상단이 상기 인입공에 삽입된 전계방출소자 유니트 가장자리를 가압하는 복수개의 고정 부재를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 음극구조체가 장착된 음극선관용 전자총이 도 6에 도시되어 있다.

전자총은 삼극부를 이루는 것으로, 음극구조체(60)와, 제어전극(71) 및 스크린전극(72)과, 이 스크린전극(72)로부터 순차적으로 설치되어 전자렌즈를 이루는 포커스전극(73)과, 최종가속전극(74)을 구비하여 구성된다. 상기 포커스 전극(73)은 보수개 설치하여 전자빔을 집속 및 가속하기 위한 전자렌즈를 복수개로 할 수도 있으며, 상기 제이전극(71)과 상기 스크린 전극(72)를 제거할 수도 있다.

상기 전자총에 있어서, 음극구조체(60)는 도 7에 도시된 바와 같이 상면에 개구된 캔형상의 림전극(61)의 내부에 그 상면에 인입홈(62a) 이 형성된 절연부재(62)가 삽입된다. 그리고 상기 절연부재의 인입홈(62a)에는 전계방출소자 유니트(63)가 삽입되는데, 상기 전계방출소자 유니트는 절연부재의 인입홈에 접합수단인 접합제에 의해 접합된다. 상기 절연부재(62)의 상면에는 지지부재(64)가 고정되어 상기 전계방출소자 유니트(63)의 가장자리를 인입홈(62a) 측으로 탄성바이어스 되도록 되어 있다. 성가 지지부재(64)는 상기 절연부재(62)에 몰입되는 기부(64a)와 상기 절연부재(62)의 상면으로 노출되며 인입홈측으로 연장되는 탄성부(64b)를 포함한다. 그리고 상기 절연부재(62)에는 상기 전계방출소자 유니트의 캐소오드 층과 게이트층에 소정의 전압을 인가하기 위한 핀이 설치된다.

한편 상기 전계방출소자 유니트는 기판에 소정의 간격으로 세 개의 전계방출소자(63R)(63G)(63B)가 소정간격 이격되도록 설치된다. 여기에서 상기 전계방출소자는 도 5에서 설명한 구성과 동일한데, 구성과 동일한데, 상기 배면기판상에 설치된 한 개의 금속팁 당 전류가 50nA 내지 100nA 정도 이므로 금속팁이 적어도 10,000개 이상이면 1mA 이상을 얻을 수 있으므로 음극선과의 형광막을 여기시키기 위한 충분한 전류가 된다. 현재의 기술로서는 1 ㎠ 당 1억개의 금속팁 소자 직접이 가능하다.

그러므로 상기 제어전극(71)에 형성된 전자빔 통과공과 동일한 면적에 형성할 수 있는 금속팁의 수는 약 삼천 삼백만개 정도이므로 전자총의 음극으로도 사용할 수 있는 충분한 용량을 가진다.

상술한 바와 같이 구성된 발명에 따른 음극구조체와, 이를 이용한 칼라 음극선과용 전자총의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 음극 구조체를 갖는 전자총은 음극선관의 펀넬 네크부에 장착된 상태에서 상기 전자총을 이루는 각 전극 즉, 제어전극(71)과, 스크린 전극(72)과 포커스전극(73) 및 최종각속 전극(74)에 소정의 전위가 인가되면, 각 전극들의 사이에는 전자렌즈가 형성된다. 그리고상기 음극구조체(60)의 전계방출소자 유니트에 상기 팁을 통하여 소정의 전위가 인가됨에 따라 상기 금속팁로부터 전자빔이 방출된다. 상기와 같이 방출된 전자빔은 상술한 각 전극들의 사이에 형성된 전자렌즈를 통과하면서 집속 및 가속된 후 편향요오크에 의해 편향되어 형광막의 형광점에 랜딩되어 형광막을 여기시키게 된다.

상술한 바와 같이 작동되는 음극구조체와 이를 갖는 전자총은 다음과 같은 작용효과를 갖는다.

첫째: 전자총의 스크린 전극에 소정의 전위를 인가함과 동시에 음극 구조체의 금속팁으로부터 열전자가 방출되므로 음극구조체로부터 정상적인 열전자 방출이 이루어지기 까지의 시간을 단축할 수 있다. 이 시간의 단축은 음극선관의 초기 화면 출화시간이 단축된다.

둘째: 상기 음극구조체의 절연부재에 인입홈(62a)이 형성되고, 이 인입홈(62a)에 전계장출소자 유니트(63)가 삽입되어 접합수단인 본드에 의해 접합되고, 절연부재에 고정된 지지부재(64)에 의해 그 가장자리가 지지되어 있으므로 전계방출소자 유니트와 절연부재의 열팽창계수 차이에 의해 접착력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

셋째: 종래와 같이 음극구조체의 가열에 따라 음극구조체를 구성하는 부품이 열팽창됨으로써 전자빔이 이동되는 서어멀 드리프트 현상을 방지할 수 있다.

넷째: 절연부재에 대한 전계방출소자 유니트의 접합에 따른 구조적 안정화를 도모할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 음극구조체와 이를 이용한 전자총은 상기한 실시예에 의해 한정되지 않고 당업자에 의해 본원 발명의 기술적 범위내에서 변형 가능함을 물론이다.

Claims (8)

1. 림형상의 전극부재와, 상기 전극부재에 삽입되며 상면에 인입홈이 형성된 절연부재와, 상기 인입홈에 삽입되는 전계방출 소자 유니트와, 상기 절연부재에 몰입고정되며 그 상단이 상기 인입홈에 삽입된 전계방출소자 유니트 가장자리를 가압하는 복수개의 고정부재를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 음극구조체.
2. 제1항에 있어서, 상기 전계방출소자 유니트와 인입홈의 바닥면에 결합수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 음극구조체.
3. 제2항에 있어서, 상기 접합수단이 접합제인 것을 특징으로 하는 음극구조체.
4. 제1항에 있어서, 상기 지지부재가 절연부재에 고정된 기부와, 상기 기부의 단부로부터 상기 인입홈 측으로 연장되는 탄성부로 이루어진 것을 특징으로 하는 음극구조체.
5. 삼극부를 이루는 음극구조체, 제어전극 및 스크린전극과, 보조렌즈 및 주렌즈를 이루는 복수개의 포커스전극과 최종가속전극을 포함하여 된 것에 있어서, 상기 음극구조체가 림형상의 전극부재와, 상기 전극부재에 삽입되며 상면에 인입홈이 형성된 절연부재와, 상기 인입공에 삽입되는 전계방출 소자 유니트와, 상기 절연부재에 몰입고되며 그 상단이 상기 인입공에 삽입된 전계방출소자 유니트 가장자리를 탄압하는 복수개의 고정부재를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
6. 제5항에 있어서, 상기 전계방출소자 유니트와 인입홈의 바닥면에 결합수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 음극구조체.
7. 제6항에 있어서, 상기 접합수단이 본드인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
8. 제5항에 있어서, 상기 지지부재가 절연부재에 고정된 기부와, 상기 기부의 단부로부터 상기 인입홈 측으로 연장되는 탄성부로 이루어진 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 음극구조체.

   ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.