KR100546579B1 - 칼라 음극선관용 전자총_ - Google Patents

Abstract

본 발명은 포커스 전극과 애노드 전극의 정전장 제어전극 구조를 변경하여, 사이드 빔 통과공의 축방향 중심을 기준으로 센터 빔 통과공에 가까운 쪽의 집속력을 강화함에 따라 센터 빔 통과공으로부터 먼 쪽에 위치한 집속력과 균형을 이루어 셀프 컨버젼스를 이룸과 함께 코마수차를 제거하여 전자빔 스폿의 선명도를 향상시킬 수 있도록 한 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은 첫째, 전자빔을 방사하는 캐소드와, 전자빔의 방사량을 조절하는 제어 및 가속전극과, 전자빔을 스크린상에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하며 대향면에 수직길이보다 수평길이가 긴 하나의 빔 통과공이 각각 형성된 포커스 전극 및 애노드 전극과, 상기 포커스 전극과 애노드 전극의 내부에 복수개의 빔 통과공을 가진 정전장 제어전극이 설치된 칼라 음극선관용 전자총에 있어서;

상기 포커스 전극(15)과 애노드 전극(16)의 내부에 설치된 각 정전장 제어전극(19)(20)의 외곽빔 통과공(21)(22)을 상기 캐소드 또는 쉴드컵 쪽으로 소정거리 만큼 근접되게 형성하되, 각 정전장제어전극의 외곽빔 통과공 형성부위를 중앙빔 통과공(25) 형성부위로부터 캐소드 쪽으로 절곡하여 캐소드쪽으로 근접되도록 한 것이다.

둘째, 전자빔을 방사하는 캐소드와, 전자빔의 방사량을 조절하는 제어 및 가속전극과, 전자빔을 스크린상에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하며 대향면에 수직길이보다 수평길이가 긴 하나의 빔 통과공이 각각 형성된 포커스 전극 및 애노드 전극과, 상기 포커스 전극과 애노드 전극의 내부에 복수개의 빔 통과공을 가진 정전장 제어전극이 설치된 칼라 음극선관용 전자총에 있어서;

상기 포커스 전극내(15)에 있는 정전장 제어전극을 2개이상의 전극으로 구성하되, 애노드 전극에 가깝게 위치한 정전장 제어전극(19a)의 외곽빔 통과공의 축방향 중심이 중앙빔 통과공 중심으로부터 먼쪽으로 편심되도록 함과 아울러,

상기 애노드 전극(16)내에 있는 정전장 제어전극을 2개이상의 전극으로 구성하되, 포커스 전극에 가깝게 위치한 정전장 제어전극(20a)의 외곽빔 통과공의 축방향 중심이 중앙빔 통과공 중심쪽으로 편심되도록 한 것이다.

Description

칼라 음극선관용 전자총{Electron gun for color cathode ray tube}

본 발명은 칼라 음극선관에 관련한 것으로서, 보다 상세하게는 포커스 전극과 애노드 전극의 각 정전장 제어전극 구조를 변경하여, 사이드 빔 통과공의 축방향 중심을 기준으로 센터 빔 통과공에 가까운 쪽의 집속력을 강화함에 따라 센터 빔 통과공으로부터 먼 쪽에 위치한 집속력과 균형을 이루어 셀프 컨버젼스를 이룸과 함께 코마수차를 제거하여 전자빔 스폿의 선명도를 향상시킬 수 있도록 한 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관의 개략적인 구성을 나타낸 일부 종단면도로서, 패널(1)의 내면에 적색, 녹색, 청색의 형광체가 도포되어 형광막(2)을 이루고 있고, 상기 패널(1)의 후방으로는 네크부(3a)에 전자총(4)이 봉입된 펀넬(3)이 융착되어 내부가 10^-7Torr의 고 진공상태를 유지하고 있다.

상기 패널(1)의 내면에 도포된 형광막(2)과 근접된 부위에는 전자총(4)에서 발사된 전자빔(5)의 색선별역할을 하는 새도우마스크(6)가 지지프레임(7)에 고정된 상태로 설치되어 있고, 상기 펀넬의 외주면에는 전자총에서 방사된 전자빔을 수직 또는 수평방향으로 편향시키는 편향요크(8)가 설치되어 있다.

상기 전자총의 뒷부분, 즉 네크부(3a)의 끝단에는 스템(9)이 외부로 노출되게 고정되어 있어 상기 스템에 고정된 다수개의 스템핀(10)을 통해 전자총의 각 전극에 전압을 인가하게 된다.

도 2는 종래 전자총의 구성을 나타낸 개략도로서, 전자총은 삼극부와 주렌즈부로 구성된다.

삼극부는 열원인 히터(11)가 내장되고 상호 독립되게 수평으로 나란히 배치된 3개의 음극(12)과, 상기 음극에서 일정 간격이 유지되게 배치되어 음극에서 발생되는 열전자를 제어하는 제어전극(또는 제 1 전극)(13)과, 상기 제어전극에서 일정간격이 유지되게 배치되어 음극의 전자방사 물질면(도시는 생략함)에 모여 있는 열전자를 당겨내어 가속시키는 역할을 하는 가속전극(또는 제 2 전극)(14)으로 구성된다.

그리고 주렌즈부는 삼극부에서 생성된 전자빔을 집속 및 최종 가속시키는 집속전극(또는 제 3 전극)(15)과 양극(또는 제 4 전극)(16)으로 구성되어 있다.

상기 제어전극(13)은 접지되어 있고, 가속전극(14)에는 약 500∼1000V의 저전압이 인가되고, 양극(16)에는 약 25∼35KV의 고전압이 인가되며, 집속전극(15)에는 양극전압의 25∼35%에 해당하는 중전압이 인가된다.

이와 같이 구성된 종래의 전자총은 각 전극에 소정의 전위가 인가됨에 따라 집속전극(15)과 양극(16)에 인가되는 전위차에 의해 이들 사이에 정전렌즈가 형성되므로 삼극부에서 생성된 전자빔(5)이 집속전극(15)과 양극(16)을 통과하면서 정전렌즈에 의해 집속된 다음 형광면의 중앙에서 집속된다.

이 때, 형광면의 중앙에 집속되는 전자빔(5)을 화면의 전 영역, 즉 형광면의 수평이나 수직방향으로 편향시키기 위해 수평 및 수직 편향코일이 구비된 편향요크(8)가 작동된다.

통상 인라인형 전자총을 이용한 칼라 음극선관에서는 형광면에 적, 녹, 적색의 형광체가 규칙적으로 배열되어 있기 때문에 3개의 전자빔(5)을 형광면의 한 곳에 집중시키기 위하여 비균일 자계를 이용한 자기 집중(self convergence)형의 편향요크(8)를 적용하고 있다.

상기 자기 집중형을 적용한 편향요크(8)에서 생성되는 자계의 분포는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 수평 편향자계는 핀 쿠션(pin cushion)형으로 하고, 수직 편향자계는 배럴(barrel)형으로 하므로써 형광면 주변부에서 미스 컨버젼스(misconvergence)을 방지함과 동시에 플레밍의 왼손법칙에 의해 전자빔을 수평 및 수직방향으로 편향시키게 된다.

그러나 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이 상기 수평 및 수직 편향자계는 2극 성분과 4극 성분으로 분리하여 설명할 수 있는데, 2극 성분은 전자빔을 수평 및 수직방향으로 편향시키는 역할을 하고, 4극 성분은 전자빔을 수직방향으로 집속함과 아울러 수평방향으로는 발산시키는 역할을 하므로써 수평방향의 전자빔보다 수직방향의 전자빔이 더 짧은 거리에서 집속되어 스크린상에서 전자빔의 수직방향이 볼록하게 솟아오르는 할로(holo)현상을 야기시키게 되므로 화질의 열화를 초래하게 된다.

도 4a 및 도 4b에 의하면, 화면의 중앙에서는 편향자계의 영향을 받지 않으므로 전자빔 스폿은 정확히 원형상을 갖지만, 그 주변부에서는 전술한 바와 같이 수평방향으로 발산되고, 수직방향으로는 과집속되어 왜곡된 고밀도의 횡장형 코어와, 그 상/하로는 저밀도의 상퍼짐 현상인 할로가 발생되므로 화면 주변부에서의 해상도를 떨어 뜨리는 원인으로 직용되고 있다.

도 5는 편향요크에 의해 나타나는 전자빔 스폿의 화면 주변부에서 집속되지 않고 비점수차를 발생시키는 원리를 도시하고 있다.

비록 균일자계에 가까운 미세한 핀 쿠션이나, 배럴 자계성분 때문에 형광면의 주변부에서 전자빔의 스폿이 비점수차에 의해 왜곡되므로 비균일자계를 채택한 경우에도 화면 주변부에서 전자빔 스폿의 왜곡현상이 발생되는 것을 당연하다고 볼 수 있다.

이러한 문제점은 음극선관이 대형일수록, 또는 편향각이 크면 클수록 더욱 심하게 나타나며, 대형 음극선관을 선호하는 소비자의 경향과 음극선관의 크기에 따라 증가하는 편향각을 고려할 때 반드시 해결되어야 하는 과제중의 하나이다.

한편, 상기 집속전극(또는 포커스 전극)(15)과 양극(애노드 전극)(16) 사이에는 두 전극사이의 전위차에 의해 주정전 집속렌즈(이하 주렌즈라 함)가 형성되며, 전자빔(5)은 주렌즈를 통하면서 스크린상의 한점으로 모이게 된다.

이 때, 스크린에서의 전자빔 스폿의 선명도(sharpness:선예도)는 주렌즈의 배율에 의한 크로스 오버점의 확대성분, 주정전 집속렌즈의 구면수차에 의한 전자빔 분산성분, 공간전하 효과에 의한 전자빔 분산성분 등의 3가지 성분에 의해 좌우된다.

특히, 이들 성분중 구면수차는 전자총의 성능에 큰 영향을 미치게 되는데, 일반적으로 구면수차를 저감시킴과 아울러 해상도를 향상시키기 위하여 실효 대구경 전자총을 적용하고 있다.

도 6은 이러한 실효 대구경 전자총의 일예를 도시한 것으로서, 이러한 구조의 전자총은 포커스 전극(15)의 애노드 전극(16) 대향면에 수직길이보다 수평길이가 경주 트랙(race track) 형상의 단일 빔 통과공(15a)이 형성되고, 애노드 전극(16)의 포커스 전극(15) 대향면에는 도그 본(dog bone) 형상의 빔 통과공(16a)이 형성되어 있다.

이와 함께, 포커스 전극(15)의 내부 소정위치에는 복수개의 빔 통과공(17a)이 형성된 포커스 정전장 제어전극(17)이 설치되어 있으며, 애노드 전극(16)의 내부 소정위치에도 역시 복수개의 빔 통과공(18a)이 형성된 애노드 정전장 제어전극(18)이 설치되어 있다.

이 상태에서, 상기 애노드 전극(16)에 약 20,000∼35,000V의 고압을 인가하고, 포커스 전극(15)에는 약 5,000∼8,000V의 전압을 인가하면, 이 두 전극 사이에는 전위차에 의해 실효 대구경화된 주렌즈가 형성된다.

이 때, 포커스 전극(15)과 애노드 전극(16)의 각 대향면에 형성된 단일의 빔 통과공(15a)(16a)는 수평길이가 수직길이보다 길게 형성되어 있으므로 수직방향으로 강한 집속자계의 영향을 받게 되고, 두 전극사이에 형성된 집속작용을 하는 정전렌즈에 의해 수평으로 집속이 이루어진다.

한편, 상기 외곽 전자빔(R, B빔)은 주렌즈를 통과할 때 주렌즈의 중앙을 통과하지 않고 사이드 쪽으로 통과하게 되므로 전자빔(5)을 중심으로 수평방향으로 서로 다른 집속력을 받는 코마(coma)수차가 발생하게 된다.

이러한 코마수차에 의해 외곽 전자빔들은 스크린에서 수평방향으로 정확하게 포커싱 되지 못하고 혜성의 꼬리와 같은 흔적을 남기게 되어 결국은 해상도를 저하시키게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 사이드 빔의 축방향 중심선을 기준으로 센터빔을 향하는 쪽으로는 강화된 집속력과 약화된 발산력을 받으며, 센터빔의 반대쪽으로는 약화된 집속력과 강화된 발산력을 받음에 따라 전계가 균형을 이루어 코마수차를 제거하기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 첫째, 전자빔을 방사하는 캐소드와, 전자빔의 방사량을 조절하는 제어 및 가속전극과, 전자빔을 스크린상에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하며 대향면에 수직길이보다 수평길이가 긴 하나의 빔 통과공이 각각 형성된 포커스 전극 및 애노드 전극과, 상기 포커스 전극과 애노드 전극의 내부에 복수개의 빔 통과공을 가진 정전장 제어전극이 설치된 칼라 음극선관용 전자총에 있어서;

상기 포커스 전극과 애노드 전극의 내부에 설치된 각 정전장 제어전극의 외곽빔 통과공을 상기 캐소드 또는 쉴드컵 쪽으로 소정거리 만큼 근접되게 형성하되, 각 정전장제어전극의 외곽빔 통과공 형성부위를 중앙빔 통과공 형성부위로부터 캐소드 쪽으로 절곡하여 캐소드쪽으로 근접되도록 한 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총을 제공함에 있다.

둘째, 전자빔을 방사하는 캐소드와, 전자빔의 방사량을 조절하는 제어 및 가속전극과, 전자빔을 스크린상에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하며 대향면에 수직길이보다 수평길이가 긴 하나의 빔 통과공이 각각 형성된 포커스 전극 및 애노드 전극과, 상기 포커스 전극과 애노드 전극의 내부에 복수개의 빔 통과공을 가진 정전장 제어전극이 설치된 칼라 음극선관용 전자총에 있어서;

상기 포커스 전극내에 있는 정전장 제어전극을 2개이상의 전극으로 구성하되, 애노드 전극에 가깝게 위치한 정전장 제어전극의 외곽빔 통과공의 축방향 중심이 중앙빔 통과공 중심으로부터 먼쪽으로 편심되도록 함과 아울러,

상기 애노드 전극내에 있는 정전장 제어전극을 2개이상의 전극으로 구성하되, 포커스 전극에 가깝게 위치한 정전장 제어전극의 외곽빔 통과공의 축방향 중심이 중앙빔 통과공 중심쪽으로 편심되도록 한 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총을 제공함에 있다.

도 7은 본 발명 전자총의 일예를 도시한 요부 단면도이고, 도 8은 본 발명 전자총의 다른 실시예를 도시한 요부 단면도로서, 이들 첨부도면을 참조하여 본 발명의 칼라 음극선관용 전자총에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

실효 대구경의 주렌즈를 가진 칼라 음극선관에서 코마수차는 포커스 전극(15)과 애노드 전극(16) 내부에 설치된 포커스 전극측 정전장 제어전극(19)과 애노드 전극측 정전장 제어전극(20)의 양 외곽빔 통과공(21)(22)의 축방향 중심을 기준으로 센터빔 반대쪽의 집속력이 센터빔쪽 집속력에 비해 크거나 작을 경우에 발생하게 된다.

즉, 양 정전장 제어전극(19)(20)의 외곽빔 통과공(21)(22)의 축방향 중심선을 기준으로 양쪽의 전계 집속력이 불균형을 이룰 때 코마수차가 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 코마수차를 제거하기 위해 양 정전장 제어전극(19)(20)의 외곽빔 통과공(21)(22)의 축방향 중심을 기준으로 양쪽의 집속력이 균형을 이루도록 한 것이다.

이를 위한 본 발명의 일실시예로 도 7에서와 같이 포커스 전극(15)과 애노드 전극(16)내에 설치된 양 정전장 제어전극(19)(20)의 외곽빔 통과공(21)(22)을 캐소드(12) 또는 쉴드컵쪽으로 소정거리만큼 근접되게 형성한 것이다.

특히, 각 정전장 제어전극(19)(20)의 외곽빔 통과공(21)(22) 형성부위를 중앙빔 통과공(25) 형성부위로부터 캐소드(12)쪽으로 근접되도록 한 것이다.

이에 따라 양 외곽빔(5a)(5c)의 축방향 중심선을 기준으로 센터빔(5b)을 향하는 쪽으로는 강화된 집속력과 약화된 발산력을 받으며, 센터빔(5b)의 반대쪽으로는 약화된 집속력과 강화된 발산력을 받음에 따라 전계가 균형을 이루어 코마수차를 보정할 수 있게 된다.

또한, 도 8에서와 같이 포커스측 정전장 제어전극(19)을 2개이상의 전극으로 구성하여 중첩시키되, 애노드 전극(20)에 가깝게 위치한 정전장 제어전극(19a)은 외곽빔 통과공(19b)의 축방향 중심이 중앙빔 통과공 중심으로부터 먼쪽으로 편심되도록 형성하였다.

이와 아울러 상기 애노드 전극(16)내에 있는 정전장 제어전극(20)을 2개이상의 전극으로 구성하되, 포커스 전극(15)에 가깝게 위치한 정전장 제어전극(20a)의 외곽빔 통과공의 축방향 중심이 중앙빔 통과공의 중심쪽으로 편심되도록 하여도 전계가 균형을 이루어 코마수차를 보정할 수 있게 된다.

이상과 같이 구성된 본 발명은 각 실시예가 공통적으로 코마수차를 줄이는 공통적인 효과가 있으므로 통합하여 그 작용을 설명하기로 한다.

포커스 전극측 정전장 제어전극(19)과 애노드 전극측 정전장 제어전극(20)의 중앙빔 통과공(25)에 비해 외곽빔 통과공(21)(22)이 캐소드(12)쪽 또는 쉴드컵 쪽으로 어긋나 있으므로 상기 포커스 정전장 제어전극(19)의 외곽빔 통과공(21)의 축방향 중심선을 기준하여 센터빔(5b)측으로는 애노드 전극(20)으로부터의 침투전압을 저지하게 된다.

이에 따라 침투전위의 중심은 외곽빔 통과공(21)의 축방향 중심선을 기준하여 포커스 외부전극(23) 쪽을 지나게 되며, 이로인해 외곽빔(5a)(5c)들은 전위의 중심에서 축방향 중심선을 기준으로 센터빔(5b)측을 통과함에 따라 내측방향(센터빔 방향)으로는 강한 집속력을 받게 되며, 포커스 외부전극(23) 방향으로는 약한 집속을 받는다.

또한, 상기 외곽빔(5a)(5c)은 포커스 외부전극(23)의 단일 빔 통과공(23a)을 지나면서 센터빔(5b) 반대방향에 형성된 강한 집속전계에 의해 내측에는 약한 집속을 외측에는 강한 집속을 받으면서 애노드 전극(16)으로 통하게 된다.

한편, 애노드 외부전극(24)의 단일 빔 통과공(24a)에서는 센터빔(5b) 반대방향에 형성된 발산전계에 의해 외곽빔(5a)(5c)은 그 축방향 중심선을 기준하여 외측으로는 강한 발산력을 받으며, 내측으로는 약한 발산력을 받게 된다.

그리고, 애노드 정전장 제어전극(20)의 외곽빔 통과공(22)에서는 외측으로 강한 발산력을 받게 되고, 내측으로는 약한 발산력을 받게 된다.

한편, 전자빔은 저전위 전극내를 통과할 때 통과속도가 상대적으로 느려져 전계의 작용을 더 받게 되는데, 상대적으로 저전위인 포커스 전극(15)에서는 전계에 의해 좀더 강한 집속력을 받게 되고, 애노드 전극(16)에서는 발산력을 받음에 따라 전체적으로 전자빔은 집속된다.

그리고, 외곽빔(5a)(5c)은 그 축방향 중심선을 기준으로 센터빔(5b)을 향하는 쪽으로는 강화된 집속력과 약화된 집속력을 동시에 받게 되며, 센터빔(5b)의 반대쪽으로는 약화된 집속력과 강화된 발산력을 동시에 받아 축을 기준으로 전계가 균형을 이루게 되므로 코마수차가 제거된다.

이에 따라 전자빔의 선명도가 양호해 지게 된다.

이상과 같은 본 발명은 사이드 빔의 축방향 중심선을 기준으로 센터빔을 향하는 쪽으로는 강화된 집속력과 약화된 발산력을 받으며, 센터빔의 반대쪽으로는 약화된 집속력과 강화된 발산력을 받음에 따라 전계가 균형을 이루어 코마수차를 제거할 수 있으므로 결과적으로 스크린 상의 전자빔 스폿의 선명도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관의 종단면도

도 2는 종래 전자총의 종단면도

도 3a는 핀 쿠션형 수평편향자계의 분포도

도 3b는 배럴형 수직편향자계의 분포도

도 3c는 핀 쿠션형 수평편향자계의 2극성분과 4극성분의 분해 설명도

도 3d는 배럴형 수직편향자계의 2극성분과 4극성분의 분해 설명도

도 4a는 종래 칼라 브라운관 화면에서의 왜곡된 전자빔 스폿의 형상을 나타낸 도면

도 4b는 편향자계에 의해 전자빔 스폿이 왜곡된 형상을 나타낸 도면

도 5는 편향요크에 의한 비점수차 및 전자빔 궤도를 나타낸 광학적 모델도

도 6은 실효 대구경을 위한 종래 전자총의 일예를 도시한 요부 종단면도

도 7은 본 발명 전자총의 일예를 도시한 요부 단면도

도 8은 본 발명 전자총의 다른 실시예를 도시한 요부 단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

15 : 포커스 전극 16 : 애노드 전극

19, 19a : 포커스 전극측 정전장 제어전극

20, 20a : 애노드 전극 측 정전장 제어전극

21, 22 : 외곽빔 통과공

Claims (1)

1. 전자빔을 방사하는 캐소드와, 전자빔의 방사량을 조절하는 제어 및 가속전극과, 전자빔을 스크린상에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하며 대향면에 수직길이보다 수평길이가 긴 하나의 빔 통과공이 각각 형성된 포커스 전극 및 애노드 전극과, 상기 포커스 전극과 애노드 전극의 내부에 복수개의 빔 통과공을 가진 정전장 제어전극이 설치된 칼라 음극선관용 전자총에 있어서;

   상기 포커스 전극과 애노드 전극의 내부에 설치된 각 정전장 제어전극의 외곽빔 통과공 형성부위를 중앙빔 통과공 형성부위로부터 캐소드 쪽으로 절곡하여 캐소드쪽으로 근접되도록 한 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.