KR20010021329A

KR20010021329A - 컬러음극선관장치

Info

Publication number: KR20010021329A
Application number: KR1020000047388A
Authority: KR
Inventors: 우에노히로후미; 다케카와츠토무; 미야모토노리유키
Original assignee: 니시무로 타이죠; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2001-03-15
Also published as: JP2001057163A; KR100383857B1; TW462069B; CN1285609A; US6538397B1

Abstract

본 발명은 컬러음극선관장치에 관한 것이며, 특히 화면 주변부에서 빔스폿의 타원 일그러짐을 경감하여 품위가 양호한 화상을 표시하는 컬러음극선관장치에 관한 것으로서, 전자빔을 형광체 스크린상에 집속하는 주렌즈를 포함하는 복수의 전자렌즈를 형성하기 위한 복수의 전극을 갖는 전자총구조체와, 상기 전자총구조체에서 방출된 전자빔을 수평방향 및 수직방향으로 편향하는 편향자계를 발생하는 편향요크를 구비하고 있고, 상기 주렌즈를 형성하는 전극의 적어도 1개에 설치된 전자빔 통과구멍은 전자빔이 통과하는 영역의 수평방향 직경을 최소로 하는 실질적으로 전자렌즈의 형성에 작용하는 협소부를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

컬러음극선관장치{COLOR CATHODE-RAY TUBE DEVICE}

본 발명은 컬러음극선관장치에 관한 것이며, 특히 화면 주변부에서 빔스폿의 타원 일그러짐을 경감하여 품위가 양호한 화상을 표시하는 컬러음극선관장치에 관한 것이다.

현재, BPF(Bi-Potential Focus)형 DAC&F(Dynamic Astigmatism Correction and Focus)방식의 전자총구조체를 구비한 셀프컨버젼스·인라인형 컬러음극선관장치가 널리 실용화되고 있다.

이 BPF형 DAC&F방식의 전자총구조체는 도 13에 도시한 바와 같이 일렬로 배치된 3개의 캐소드(K), 이들 캐소드(K)로부터 차례로 형광체 스크린방향으로 배치된 제 1 그리드(G1), 제 2 그리드(G2), 제 3 그리드(G3)의 2개의 세그먼트(G31, G32) 및 제 4 그리드(G4)를 갖고 있다. 각 그리드는 각각 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 일렬 배치의 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다.

캐소드(K)에는 약 150V의 전압에 영상신호가 중첩된 전압이 인가된다. 제 1 그리드(G1)는 접지되어 있다. 제 2 그리드(G2)에는 약 600V의 전압이 인가된다. 제 3 그리드의 제 1 세그먼트(G31)에는 약 6kV의 직류전압이 인가된다. 제 3 그리드의 제 2 세그먼트(G32)에는 약 6kV의 직류전압에 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 상승하는 파라볼라형상의 교류전압성분(Vd)이 중첩된 다이나믹전압이 인가된다. 제 4 그리드(G4)에는 약 26kV의 전압이 인가된다.

전자빔 발생부는 캐소드(K), 제 1 그리드(G1) 및 제 2 그리드(G2)에 의해 형성되며 전자빔을 발생하고 동시에 주렌즈에 대한 물점을 형성한다. 프리포커스렌즈(pre focus lens)는 제 2 그리드(G2) 및 제 1 세그먼트(G31)에 의해 형성되며 전자빔 발생부에서 발생된 전자빔을 예비 집속한다. BPF형 주렌즈는 제 2 세그먼트(G32) 및 제 4 그리드(G4)에 의해 형성되고 예비 집속된 전자빔을 형광체 스크린을 향하여 가속함과 동시에 최종적으로 형광체 스크린상에 집속한다.

전자빔이 형광체 스크린의 코너부에 편향되는 경우, 제 2 세그먼트(G32)와 제 4 그리드(G4)의 사이의 전위차가 가장 작아지고, 이들 사이에 형성되는 주렌즈의 강도는 가장 약해진다. 동시에 제 1 세그먼트(G31)와 제 2 세그먼트(G32)의 사이에 최대 전위차가 형성되고 수평방향에 집속작용, 수직방향으로 발산작용을 갖는 4극자렌즈가 형성된다. 이 때 4극자렌즈(quadrupole lens)의 강도는 가장 강해진다.

전자빔이 형광체 스크린의 코너부에 편향되는 경우, 전자총구조체로부터 형광체 스크린까지의 거리가 가장 커지고, 상점이 멀어진다. 상술한 BPF형 DAC&F방식의 전자총구조체에서는 상점이 멀어지는 것은 주렌즈의 강도를 약하게 하여 보상한다. 또, 편향요크의 핀쿠션형 수평편향자계 및 배럴형 수직편향자계에 의해 발생하는 편향수차는 4극자렌즈를 형성하여 보상한다.

그런데, 컬러음극선관장치의 화질을 양호하게 하기 위해서는 형광체 스크린상에서의 포커스특성 및 빔스폿의 형상을 양호하게 할 필요가 있다. 그러나, 종래의 인라인형 컬러음극선관장치에 있어서는 도 14a에 도시한 바와 같이 형광체 스크린 중앙부의 빔스폿(1)은 원형이지만, 수평축(X축)단에서 대각축(D축)단에 걸친 주변부의 빔스폿(1)은 편향수차에 의해 수평축(X축)방향으로 긴 타원형상으로 일그러지고(옆으로 찌그러지고), 또한 수직축(Y축)방향으로 블리딩(bleeding)(2)이 발생하여 화질을 열화시킨다.

이에 대응하기 위해서는 상술한 BPF형 DAC&F방식의 전자총구조체에서는 주렌즈를 형성하는 저전압측 그리드를 제 3 그리드(G3)와 같이 복수개의 세그먼트에 의해 구성하고, 이들 세그먼트 사이에 전자빔의 편향량에 따라서 렌즈강도가 동적으로 변화하는 4극자렌즈를 형성함으로써 빔스폿(1)의 블리딩(2)은 도 14b에 도시한 바와 같이 해소할 수 있다.

그러나, BPF형 DAC&F방식의 전자총구조체에 있어서도 도 14b에 도시한 바와 같이 형광체 스크린에 있어서 수평축(X)단에서 대각축(D)단에 걸친 주변부의 빔스폿(1)은 옆으로 찌그러짐을 발생시킨다. 이러한 빔스폿(1)의 옆으로 찌그러짐은 전자총구조체를 인라인형으로 하고, 편향요크가 발생하는 수평편향자계를 핀쿠션형, 수직편향자계를 배럴형으로 하고 있는 것이 원인으로 되어 있다.

이 빔스폿(1)의 옆으로 찌그러짐을 도 15a 및 도 15b에 도시하는 광학모델에 의해 설명한다. 도 15a 및 도 15b는 관축(Z축)보다도 상측에 수직축(Y)방향 단면, 하측으로 수평축(X)방향 단면을 나타내고 있다. 도 15a는 전자빔(4)이 편향되지 않고 형광체 스크린(5)의 중앙부에 입사하는 경우의 광학모델이며, 도 15b는 편향된 전자빔(4)이 형광체 스크린(5)의 주변부에 입사하는 경우의 광학모델이다. 여기에서 “ML”은 주렌즈, “QL”은 4극자렌즈, “DL”은 편향자계에 의해 형성되는 4극자렌즈성분이다.

일반적으로 형광체 스크린상에서 빔스폿(1)의 크기는 배율(M)에 의존한다. 그 배율(M)은 전자빔(4)의 발산각(α0)과 형광체 스크린으로의 입사각(αi)의 비

α0/αi

로 나타낸다. 그래서, 수평방향의 배율(Mh1) 및 수직방향의 배율(Mv1)은 수평방향의 발산각을 “α0h1”, 입사각을 “αih1”, 수직방향의 발산각을 “α0v1”, 입사각을 “αiv1”로 하면,

Mh1=α0h1/αih1

Mv1=α0v1/αiv1

로 나타낸다.

따라서,

α0h1=α0v1

인 경우, 도 15a에 도시한 바와 같이 무편향시에는 주로 수평방향 및 수직방향으로 균등한 집속작용을 갖는 주렌즈(ML)에 의해

αih1=αiv1

이 되고,

Mh1=Mv1

이 된다. 따라서, 형광체 스크린 중앙부에서는 빔스폿은 원형이 된다. 이에 대하여 도 15b에 도시한 편향시에는 수평방향에 발산작용을 갖음과 동시에 수직방향에 집속작용을 갖는 편향자계의 4극자렌즈성분(DL)을 보상하기 위해서 수평방향에 집속작용을 갖음과 동시에 수직방향으로 발산작용을 갖는 4극자렌즈(QL)를 주렌즈(ML)보다 앞에 형성하였기 때문에

αih1>αiv1

이 되고,

Mh1>Mv1

이 된다. 따라서, 형광체 스크린의 주변부에서는 빔스폿은 옆으로 길게 된다.

상술한 바와 같이 컬러음극선관장치의 화질을 양호하게 하기 위해서는 형광체 스크린상에서의 포커스특성 및 빔스폿형상을 양호하게 할 필요가 있다.

종래의 BPF형 DAC&F방식의 전자총구조체는 편향수차에 의한 빔스폿의 수직방향의 블리딩을 해소하고, 또한 형광체 스크린의 전역에 걸쳐서 포커스시키고 있다. 그러나, 이 BPF형 DAC&F방식의 전자총구조체에서는 형광체 스크린의 수평축단에서 대각축단에 걸친 주변부의 빔스폿은 옆으로 찌그러짐을 해소할 수 없다. 이 때문에 이 빔스폿의 옆으로 찌그러짐이 섀도우마스크의 전자빔 통과구멍과 간섭하여 무아레(moire) 등을 일으키고, 문자 등의 표시화상의 품위를 저하시키는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로 화면 전체면에서 최적한 집속을 얻을 수 있으며, 또한 화면 주변부에서 빔스폿의 타원 일그러짐을 경감하고 양호한 화질의 화상을 표시할 수 있는 컬러음극선관장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1a는 회전대칭인 BPF형 주렌즈의 전계를 나타내는 도면,

도 1b는 도 1a에 도시한 주렌즈를 구성하는 전극의 중심축상의 전위를 나타내는 도면,

도 2a는 도 1a에 도시한 주렌즈의 기하학적 중심에 부가전극을 배치한 경우에 형성되는 전계를 나타내는 도면,

도 2b는 도 2a에 도시한 주렌즈를 구성하는 전극의 중심축상의 전위를 나타내는 도면,

도 3a는 도 2a에 도시한 부가전극의 인가전압을 16kV보다 낮게 한 경우에 형성되는 전계를 나타내는 도면,

도 3b는 도 3a에 도시한 주렌즈를 구성하는 전극의 중심축상의 전위를 나타내는 도면,

도 4a는 도 2a에 도시한 부가전극에 수평방향 직경을 최소로 하는 협소부를 설치한 경우에 형성되는 전계를 나타내는 도면,

도 4b는 도 4a에 도시한 주렌즈를 구성하는 전극의 중심축상의 전위를 나타내는 도면,

도 5a는 도 4a에 도시한 부가전극의 인가전압을 16kV보다 낮게 한 경우에 형성되는 전계를 나타내는 도면,

도 5b는 도 5a에 도시한 주렌즈를 구성하는 전극의 중심축상의 전위를 나타내는 도면,

도 6a는 도 4a에 도시한 부가전극의 인가전압을 16kV보다 높게 한 경우에 형성되는 전계를 나타내는 도면,

도 6b는 도 6a에 도시한 주렌즈를 구성하는 전극의 중심축상의 전위를 나타내는 도면,

도 7은 본 발명의 한 실시형태에 관한 컬러음극선관장치의 구성을 개략적으로 나타내는 수평단면도,

도 8은 도 7에 도시한 컬러음극선관장치에 적용되는 실시예 1에 관한 전자총구조체의 구성을 개략적으로 나타내는 수평단면도,

도 9는 도 8에 도시한 전자총구조체에서 부가전극에 형성된 전자빔 통과구멍의 형상을 나타내는 사시도,

도 10은 도 7에 도시한 컬러음극선관장치에 적용되는 실시예 2에 관한 전자총구조체의 구성을 개략적으로 나타내는 수평단면도,

도 11a 및 도 11b는 각각 실시예 2의 컬러음극선관장치에서 적용 가능한 부가전극에 형성되는 다른 전자빔 통과구멍의 형상을 나타내는 도면,

도 12는 실시예 2의 컬러음극선관장치의 부가전극에 인가되는 다이나믹전압과 편향요크의 편향전류의 관계를 나타내는 도면,

도 13은 종래의 컬러음극선관장치에서 전자총구조체의 구성을 나타내는 도면,

도 14a는 종래의 셀프컨버젼스·인라인형 컬러음극선관장치에서 형광체 스크린상의 빔스폿의 형상을 나타내는 도면,

도 14b는 전자총구조체를 BPF형 DAC&F방식으로 한 경우에서 형광체 스크린상의 빔스폿의 형상을 나타내는 도면,

도 15a는 종래의 셀프컨버젼스·인라인형 컬러음극선관장치에 있어서 무편향시의 광학모델을 나타내는 도면,

도 15b는 종래의 셀프컨버젼스·인라인형 컬러음극선관장치에 있어서 편향시의 광학모델을 나타내는 도면,

도 16은 실시예 1의 컬러음극선관장치에서 적용 가능한 부가전극에 형성되는 다른 전자빔 통과구멍의 형상을 나타내는 도면,

도 17은 실시예 1의 컬러음극선관장치에서 적용 가능한 부가전극에 형성되는 다른 전자빔 통과구멍의 형상을 나타내는 도면,

도 18은 실시예 1 및 실시예 2에 관한 전자총구조체의 제 3 그리드에 인가되는 다이나믹전압과 편향요크의 편향전류의 관계를 나타내는 도면,

도 19는 실시예 2에 있어서 부가전극에 수직방향 직경을 최소로 하는 협소부를 설치한 경우에 형성되는 전계를 나타내는 도면, 및

도 20은 도 19에 도시한 부가전극의 인가전압을 16kV보다 낮게 한 경우에 형성되는 전계를 나타내는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 빔스폿 2: 블리딩

4: 전자빔 4G: 센터빔

4B, 4R: 사이드빔 5: 형광체 스크린

9: 편향전류 10: 다이나믹전압

20, 23: 등전위면 21: 전계

24: 패널 25: 퍼넬

26: 섀도우마스크 28: 넥

29: 전자총구조체 30: 대직경부(퍼넬)

32: 편향요크 34, 34R, 34G, 34B: 전자빔 통과구멍

35: 협소부 37: 교류전압성분

38: 다이나믹전압

본 발명에 의하면,

전자빔을 형광체 스크린상에 집속하는 주렌즈를 포함하는 복수의 전자렌즈를 형성하기 위한 복수의 전극을 갖는 전자총구조체와, 상기 전자총구조체에서 방출된 전자빔을 수평방향 및 수직방향으로 편향하는 편향자계를 발생하는 편향요크를 구비한 컬러음극선관장치에 있어서,

상기 주렌즈를 형성하는 전극의 적어도 1개에 설치된 전자빔 통과구멍은 전자빔이 통과하는 영역의 수평방향 직경을 최소로 하는 실질적으로 전자렌즈의 형성에 작용하는 협소부(narrow part)를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치가 제공된다.

또, 본 발명에 의하면

전자빔을 형광체 스크린상에 집속하는 주렌즈를 포함하는 복수의 전자빔을 형성하기 위한 복수의 전극을 갖는 전자총구조체와, 상기 전자총구조체에서 방출된 전자빔을 수평방향 및 수직방향으로 편향하는 편향자계를 발생하는 편향요크를 구비한 컬러음극선관장치에 있어서,

상기 주렌즈를 형성하는 전극의 적어도 1개에 설치된 전자빔 통과구멍은 전자빔이 통과하는 영역의 수직방향을 최소로 하는 실질적으로 전자렌즈의 형성에 작용하는 협소부를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치가 제공된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 관한 컬러음극선관장치의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.

전자빔을 최종적으로 형광체 스크린상에 가속하고, 집속하는 주렌즈내에 충분한 렌즈강도를 갖는 4극자렌즈를 형성하는 방법에 대해서 설명한다.

우선, 일반적인 회전대칭인 BPF형 주렌즈에 대해서 설명한다.

회전대칭의 BPF형 주렌즈는 도 1a에 등전위면(20)으로 나타내는 바와 같이 수평방향(X) 및 수직방향(Y)에 대칭인 전계(21)에 의해 형성된다. 이 주렌즈는 전자빔(4)을 동일 집속력으로 수평방향 및 수직방향에 집속한다. 이 주렌즈를 형성하는 포커스전극(Gf) 및 애노드전극(Ga)의 중심축(Zg)상의 전위(축상전위)는 도 1b에 곡선(22a)으로 나타내는 바와 같이 전자빔(4)의 진행방향을 따라서 증가한다. 이 경우 예를 들면 포커스전극(Gf)으로의 인가전압을 6kV, 애노드전극(Ga)으로의 인가전압을 26kV로 하면, 이 주렌즈의 기하학적중심(포커스전극 및 애노드전극에서 등거리한 위치)에 형성되는 등전위면(23)은 평면이 되고 16kV의 전위가 된다.

도 2a에 도시한 바와 같이 이 주렌즈의 기하학적 중심에 부가전극(Gs)를 배치한 경우에 대하여 설명한다. 이 부가전극(Gs)은 판면에 수직방향으로 장축을 갖는 세로로 긴 전자빔 통과구멍이 형성된 판형상 전극에 의해 구성되고 있다. 포커스전극(Gf)에 6kV의 전압을 인가하고, 애노드전극(Ga)에 26kV의 전압을 인가한 경우에 부가전극(Gs)에 16kV의 전위를 부여한다. 이 때, 이 주렌즈의 축상전위는 도 2b에 곡선(22b)으로 나타내는 바와 같이 도 1b에 도시한 부가전극을 배치하지 않는 경우와 동일한 전위분포가 된다. 따라서, 이 주렌즈는 전자빔(4)을 동일 집속력으로 수평방향 및 수직방향으로 집속한다.

부가전극(Gs)에 16kV보다도 낮은 전압을 인가한 경우에 대하여 설명한다. 도 3a에 도시한 바와 같이 부가전극(Gs)의 애노드전극(Ga)측의 전위는 부가전극(Gs)의 전자빔 통과구멍을 통하여 포커스전극(Gf)측에 침투한다. 이에 의해 주렌즈의 내부에 애퍼처렌즈(4극자렌즈)가 형성된다. 이 경우, 주렌즈의 축상전위는 도 3b에 곡선(22c)으로 나타낸 바와 같이 된다. 부가전극(Gs)의 전자빔 통과구멍이 세로로 길기 때문에, 주렌즈내에 형성된 애퍼처렌즈는 전자빔(4)에 대하여 수평방향으로 상대적으로 강한 집속력을 갖음과 동시에, 수직방향으로 상대적으로 약한 집속력을 갖는다. 즉, 주렌즈는 비점수차를 갖게 된다. 그러나, 애퍼처 렌즈는 수평방향 및 수직방향 모두 전자빔을 집속하기 위한 충분히 강한 비점수차를 형성할 수 없다.

이에 대하여 도 4a에 도시한 바와 같이 전자빔 통과구멍을 통과하는 전자빔(4)에 대하여 작용하는 전자렌즈를 형성하기 위해서 전자빔 통과구멍에 수평방향 직경을 최소로 하는 협소부를 설치한 경우에 대하여 설명한다. 즉, 회전대칭의 BPF형 주렌즈의 기하학적 중심에 배치된 부가전극(Gs)은 수직방향에 장축을 갖는 세로로 긴 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 이 비원형상의 전자빔 통과구멍은 전자빔(4)이 통과하는 영역의 수평방향 직경을 최소로 하는 협소부를 갖고 있다. 이러한 구성의 주렌즈는 포커스전극(Gf)의 인가전압을 6kV, 부가전극(Gs)의 인가전압을 16kV, 애노드전극(Ga)의 인가전압을 26kV로 하였을 때, 도 4b에 곡선(22d)으로 나타내는 바와 같이 도 2b에 도시한 주렌즈의 축상전위와 동일 전위분포가 된다. 따라서, 이 주렌즈는 부가전극이 존재하지 않는 주렌즈와 동일하게 전자빔(4)을 동일 집속력으로 수평방향 및 수직방향으로 집속한다.

부가전극(Gs)에 16kV보다도 낮은 전압을 인가한 경우에 대해서 설명한다. 도 5a에 도시한 바와 같이 부가전극(Gs)의 애노드전극(Ga)측의 전위는 부가전극(Gs)의 전자빔 통과구멍을 통하여 포커스전극(Gf)측에 침투한다. 이에 의해 주렌즈의 내부에 애퍼처렌즈(4극자렌즈)가 형성된다. 이 경우, 주렌즈의 축상전위는 도 5b에 곡선(22e)으로 나타낸 바와 같이 된다. 부가전극(Gs)에 형성된 전자빔 통과구멍에 협소부를 설치하였기 때문에, 전자빔 통과구멍을 통하여 침투한 전위는 도 5a에 도시한 바와 같은 등전위면이 된다. 즉, 이 등전위면은 수평방향(X)에 대하여 전자빔 통과구멍의 주변에서 중심축(Zg)에 가까워짐에 따라서 서서히 포커스전극(Gf)측에 침투하고, 중심축(Zg) 부근에서 최고로 침투한다. 또, 이 등전위면은 수직방향(Y)에 대해서 전자빔 통과구멍의 주변에서 중심축(Zg)에 가까워짐에 따라서 포커스전극(Gf)측에 침투하는 도중에서 최고로 침투하고, 또한 중심축(Zg)에 가까워짐에 따라서 침투정도는 작아진다. 그 결과, 전위의 침투에 따라 형성되는 애퍼처렌즈(4극자렌즈)는 전자빔(4)에 대하여 수평방향에 집속력을 갖음과 동시에 수직방향으로 발산력을 갖는다. 이에 의해 주렌즈는 충분히 강한 비점수차를 형성할 수 있다.

부가전극(Gs)에 16kV보다도 높은 전압을 인가한 경우에 대해서 설명한다. 도 6a에 도시한 바와 같이 부가전극(Gs)의 포커스전극(Gf)측의 전위는 부가전극(Gs)의 전자빔 통과구멍을 통하여 애노드전극(Ga)측에 침투한다. 이 경우, 주렌즈의 축상의 전위는 도 6b에 곡선(22f)으로 나타내는 바와 같이 된다. 부가전극(Gs)의 전자빔 통과구멍에 형성된 협소부에 의해 전자빔 통과구멍을 통하여 침투한 전위는 도 6a에 도시한 바와 같은 등전위면이 된다. 즉, 이 등전위면은 수평방향에 대해서 전자빔 통과구멍의 주변에서 중심축(Zg)에 가까워짐에 따라서 서서히 애노드전극(Ga)측으로 침투하고, 중심축(Zg)부근에서 최고로 침투한다. 또 이 등전위면은 수직방향에 대하여 전자빔 통과구멍의 주변에서 중심축(Zg)에 가까워짐에 따라서 애노드전극(Ga)측에 침투하는 도중에서 최고로 침투하고, 또한 중심축(Zg)에 가까워짐에 따라서 침투정도는 작아진다. 그 결과, 전위의 침투에 따라서 형성되는 애퍼처렌즈(4극자렌즈)는 전자빔(4)에 대하여 수평방향에 집속력을 갖음과 동시에 수직방향에 발산력을 갖는다. 이에 의해 주렌즈는 충분히 강한 비점수차를 형성할 수 있다.

즉, 이 실시형태에 관한 회전대칭의 BPF형 주렌즈는 그 기하학적 중심에 배치된 부가전극(Gs)을 구비하고 있다. 이 부가전극(Gs)은 수직방향(Y)에 장축을 갖는 세로로 긴 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 이 비원형의 전자빔 통과구멍은 통과하는 전자빔에 대하여 작용하는 전자렌즈를 형성하기 위해서 전자빔의 중심을 통과하는 수평방향 직경을 최소로 하는 협소부를 갖는다. 이 부가전극(Gs)에 대하여 포커스전극(Gf)에 인가하는 전압보다도 높고, 애노드전극(Ga)에 인가하는 전압보다도 낮은 동적으로 변화하는 전압을 인가함으로써 주렌즈의 구경(口徑)을 손상하지 않고, 수평방향의 집속력과 수직방향의 집속력을 컨트롤하는 비점수차를 형성할 수 있다.

또한, 상기 설명에서는 부가전극에 인가하는 전압을 변화하는 경우에 대하여 설명하였지만, 이 부가전극의 전압을 변화시키는 대신에

[(부가전극의 인가전압)-(포커스전극의 인가전압)]/[(애노드전극의 인가전압)-(포커스전극의 인가전압)]

의 값을 변화시켜도 동일한 결과를 얻을 수 있다.

이하에 본 발명의 실시형태를 실시예에 의해 설명한다.

[실시예 1]

도 7에 도시한 바와 같이, 인라인형 컬러음극선관장치는 패널(24), 넥(28) 및 패널(24)과 넥(28)을 일체로 접합하는 깔때기형상의 퍼넬(25)로 이루어지는 외관용기를 갖고 있다. 패널(24)은 그 내면에 청, 녹, 적으로 발광하는 3색 형광체층으로 이루어지는 형광체 스크린(5)을 구비하고 있다. 섀도우마스크(26)는 그 내측에 다수의 전자빔 통과구멍을 갖고, 형광체 스크린(5)에 대향하여 배치되어 있다. 넥(28)은 그 내부에 배설된 인라인형 전자총구조체(29)를 구비하고 있다. 이 전자총구조체(29)는 동일 수평면상을 통과하는 센터빔(4G) 및 한쌍의 사이드빔(4B, 4R)으로 이루어지는 일렬 배치의 3전자빔(4B, 4G, 4R)을 방출한다. 편향요크(32)는 퍼넬(25)의 대직경부(30)에서 낵(28)에 걸쳐 장착되어 있다. 이 편향요크(32)는 전자총구조체(29)에서 방출된 3전자빔(4B, 4G, 4R)을 수평방향(X) 및 수직방향(Y)에 편향하는 비제일인 편향자계를 발생한다. 이 비제일자계는 핀쿠션형 수평편향자계 및 배럴형 수직편향자계에 의해 형성된다.

전자총구조체(29)에서 방출된 3전자빔(4B, 4G, 4R)은 편향요크(32)가 발생하는 비제일자계에 의해 편향되고, 섀도우마스크(26)를 통하여 형광체 스크린(5)을 수평방향 및 수직방향으로 주사한다. 이에 의해 컬러화상이 표시된다.

도 8에 도시한 바와 같이, 전자총구조체(29)는 수평방향(X)에 일렬로 배치된 3개의 캐소드(K), 이들 캐소드(K)를 개별로 가열하는 3개의 히터(도시하지 않음) 및 5개의 전극을 갖고 있다. 5개의 전극, 즉 제 1 그리드(G1), 제 2 그리드(G2), 제 3 그리드(G3), 부가전극(Gs) 및 제 4 그리드(G4)는 캐소드(K)에서 형광체 스크린 방향으로 차례로 배치되어 있다. 이들 히터, 캐소드(K) 및 5개의 전극은 한쌍의 절연지지체(도시하지 않음)에 의해 일체로 고정되어 있다.

제 1 및 제 2 그리드(G1, G2)는 각각 일체 구조의 판형상 전극에 의해 구성되어 있다. 이들 판형상 전극은 3개의 캐소드(K)에 대응하여 수평방향으로 일렬로 형성된 3개의 원형전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 제 3 그리드(G3)는 일체 구조의 통형상전극에 의해 구성되어 있다. 이 통형상전극은 그 양단면, 즉 제 2 그리드(G2)와의 대향면 및 부가전극(Gs)과의 대향면에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 수평방향으로 일렬로 형성된 3개의 원형 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 제 4 그리드(G4)는 일체구조의 컵형상 전극에 의해 구성되어 있다. 이 컵형상 전극은 그 부가전극(Gs)과의 대향면에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 수평방향으로 일렬로 형성된 3개의 원형 전자빔 통과구멍을 갖고 있다.

부가전극(Gs)은 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 사이의 기하학적 중심, 즉 제 3 그리드(G3) 및 제 4 그리드(G4)에서 등거리의 위치에 배치되어 있다. 이 부가전극(Gs)은 도 9에 도시한 바와 같이 일체구조의 판형상전극이며, 3개의 캐소드(K)에 대응하여 수평방향으로 일렬로 형성된 수직방향(Y)을 장축으로 하는 3개의 비원형 전자빔 통과구멍(34R, 34G, 34B)을 갖고 있다. 이들 전자빔 통과구멍(34)은 전자빔이 통과하는 영역의 수평방향 직경을 최소로 하는 협소부(35)를 갖고 있다. 이 협소부(35)는 전자빔 통과구멍(34)을 통과하는 전자빔에 대하여 작용하는 전자렌즈의 형성에 기여한다. 또한, 부가전극(Gs)에 형성되는 전자빔 통과구멍은 도 16 및 도 17에 도시한 바와 같은 형상이라도 좋다.

이러한 구성의 전자총구조체(29)에 있어서 캐소드(K)에는 150V의 직류전압에 영상신호가 중첩된 전압이 인가된다. 제 1 그리드(G1)는 접지되어 있다. 제 2 그리드(G2)에는 약 600V의 직류전압이 인가된다. 제 3 그리드(G3)에는 도 18에 도시한 바와 같이 약 6kV의 직류전압에 파라볼라형상으로 변화하는 교류전압성분(Vd)이 중첩된 다이나믹전압(10)이 인가된다. 교류전압성분(Vd)은 톱니형상의 편향전류(9)에 동기하고 또한 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 파라볼라형상으로 상승한다. 제 4 그리드(G4)에는 약 26kV의 양극전압(Eb)이 인가된다. 부가전극(Gs)에는 약 16kV의 직류전압이 인가된다.

전자총구조체(29)는 각 그리드에 상술한 바와 같은 전압을 인가함으로써 전자빔 발생부, 프리포커스렌즈 및 주렌즈를 형성한다. 전자빔 발생부는 캐소드(K), 제 1 그리드(G1) 및 제 2 그리드(G2)에 의해 형성된다. 이 전자빔 발생부는 전자빔을 발생하고 또한 주렌즈에 대한 물점을 형성한다. 프리포커스렌즈는 제 2 그리드(G2) 및 제 3 그리드(G3)에 의해 형성된다. 이 프리포커스렌즈는 전자빔 발생부에서 발생된 전자빔을 예비 집속한다. 주렌즈는 제 3 그리드(G3)(포커스전극), 부가전극(Gs) 및 제 4 그리드(G4)(애노드전극)에 의해 형성된다. 이 주렌즈는 프리포커스렌즈에 의해 예비집속된 전자빔을 최종적으로 형광체 스크린상에 집속한다. 또, 편향시에는 주렌즈는 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 사이에 배치된 부가전극(Gs)에 의해 그 내부에 4극자렌즈를 형성한다.

각 전자빔(4B, 4G, 4R)이 형광체 스크린(5)의 중앙부에 집속되는 무편향시에는 주렌즈는 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같은 전계(21)에 의해 형성되기 때문에 비점수차를 갖지 않는다. 따라서, 각 전자빔(4B, 4G, 4R)은 수평방향 및 수직방향에 동일 집속력으로 집속된다. 이 때문에 각 전자빔(4B, 4G, 4R)은 형광체 스크린(5)의 중앙에 거의 원형의 빔스폿을 형성하도록 집속된다.

각 전자빔(4B, 4G, 4R)이 형광체 스크린(5)의 주변을 향하여 편향되는 편향시에는 전자빔의 편향량이 증대함에 따라서 제 3 그리드(G3)에 인가되는 다이나믹전압(10)이 증대한다. 이 때,

[(부가전극의 인가전압)-(제 3 그리드의 인가전압)]/[(제 4 그리드의 인가전압)-(제 3 그리드의 인가전압)]

즉,

의 값이 무편향시에 비해 작아진다.

이 경우, 부가전극(Gs)의 각 전자빔 통과구멍(34B, 34G, 34R)에 협소부(35)가 형성되어 있기 때문에 주렌즈는 도 5a에 도시한 바와 같은 전계에 의해 형성된다. 따라서, 이 주렌즈는 비점수차를 갖게 된다. 즉, 수평방향으로 집속작용 및 수직방향으로 발산작용을 갖는 애퍼처렌즈(4극자렌즈)가 주렌즈의 내부에 형성된다. 동시에 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 전위차가 감소한다. 그에 따라 주렌즈의 수평방향의 집속력 및 수직방향의 집속력을 감소시키는 작용이 생긴다.

이 전자총구조체(29)에서 내부에 4극자렌즈를 형성한 주렌즈는 그 수평방향에 대하여 부가전극(Gs)의 협소부(35)에 의해 강해지는 집속력과, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 전위차의 감소에 따라서 약해지는 집속력이 상쇄되도록 구성되어 있다.

또, 이 전자총구조체(29)에서 주렌즈는 그 수직방향에 대하여 부가전극(Gs)의 협소부(35)에 의해 형성되는 발산력과 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 전위차의 감소에 따라서 약해지는 집속력에 따라서 상대적으로 발산작용을 갖는다.

이렇게 편향시에 있어서 주렌즈는 비점수차를 갖는, 즉 그 수평방향에 상대적으로 약한 집속력을 갖음과 동시에 그 수직방향에 발산력을 갖음으로써 전자빔을 형광체 스크린(5)상에 최적으로 집속하고 또한 집속된 전자빔의 빔스폿형상을 거의 원형으로 개선할 수 있다.

또한, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)에 의해 형성되는 주렌즈가 수평방향의 집속력이 수직방향의 집속력보다도 강한 전자렌즈로서 형성되는 경우, 무편향시에부가전극(Gs)의 인가전압을 16kV보다 낮게 설정하여(즉, 주렌즈의 기하학적 중심에서의 전위보다 낮은 전위를 부가전압(Gs)에 인가한다) 동일한 효과를 얻을 수 있다.

[실시예 2]

실시예 2의 인라인형 컬러음극선관장치는 상술한 실시예 1과 동일하게 구성되어 있다. 이 컬러음극선관장치에 적용되는 전자총구조체는 도 10에 도시한 바와 같이 기본적으로 도 8에 도시한 실시예 1과 동일하게 구성되어 있다. 특히, 이 실시예 2에서는 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 사이의 부가전극(Gs)은 도 11a에 도시한 바와 같이 수평방향(X)에 장축을 갖는 옆으로 긴 비원형의 전자빔 통과구멍(34B, 34G, 34R)을 갖고 있다. 또는 부가전극(Gs)은 도 11b에 도시한 바와 같이 수평방향에 장축을 갖는 3전자빔 공통의 비원형 전자빔 통과구멍(34)을 갖고 있어도 좋다. 이들 전자빔 통과구멍은 각각 전자빔이 통과하는 영역의 수직방향 직경을 최소로 하는 협소부(35)를 갖고 있다. 이 협소부(35)는 전자빔 통과구멍(34)을 통과하는 전자빔에 대하여 작용하는 전자렌즈의 형성에 기여한다.

이러한 구성의 전자총구조체(29)에 있어서, 캐소드(K), 제 1 그리드(G1), 제 2 그리드(G2), 제 3 그리드(G3) 및 제 4 그리드(G4)에는 실시제 1과 동일한 전압이 인가되고 있다. 부가전극(Gs)에는 도 12에 도시한 바와 같이 약 16kV의 직류전압에 파라볼라형상으로 변화하는 교류전압성분(37)이 중첩된 다이나믹전압(38)이 인가된다. 교류전압성분(37)은 톱니형상의 편향전류(9)에 동기하고 또한 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 파라볼라형상으로 상승한다.

이 전자총구조체에 있어서 무편향시에는 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 사이에 형성되는 주렌즈는 도 19에 도시한 바와 같은 전계에 의해 형성되기 때문에 비점수차를 갖지 않는다. 따라서, 각 전자빔은 수평방향 및 수직방향에 동일 집속력으로 집속된다. 이 때문에 각 전자빔은 형광체 스크린(5)의 중앙에 거의 원형의 빔스폿을 형성하도록 집속된다.

편향시에는 전자빔의 편향량이 증대함에 따라서 제 3 그리드(G3)에 인가되는 다이나믹전압(10)이 증대함과 동시에 부가전극(Gs)에 인가되는 다이나믹 전압(38)도 증대한다. 이 때문에,

의 값이 무편향시에 비해 커진다.

이 경우, 부가전극(Gs)의 각 전자빔 통과구멍에 협소부가 형성되어 있기 때문에, 주렌즈는 도 20에 도시한 바와 같은 전계에 의해 형성된다. 따라서, 이 주렌즈는 비점수차를 갖게 된다. 즉, 수평방향으로 집속작용 및 수직방향으로 발산작용을 갖는 애퍼처렌즈(4극자렌즈)가 주렌즈의 내부에 형성된다. 동시에 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 전위차가 감소한다. 그에 의해 주렌즈의 수평방향의 집속력 및 수직방향의 집속력을 감소시키는 작용이 생긴다.

부가전극(Gs)의 협소부에 의해 강해지는 수평방향의 집속력과, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 전위차의 감소에 따라서 약해지는 수평방향의 집속력이 상쇄되도록 구성해둠으로써 상술한 실시예 1과 동일하게 형광체 스크린(5)의 주변부에 있어서도 각 전자빔을 최적으로 집속하고, 또한 주렌즈에 비점수차를 갖게 하여 빔스폿의 타원형상을 개선할 수 있다.

또한, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)에 의해 형성되는 주렌즈가 수평방향의 집속력이 수직방향의 집속력보다도 강한 전자렌즈로서 형성되는 경우, 무편향시에 부가전극(Gs)의 인가전압을 16kV보다 높게 설정하여(즉, 주렌즈의 기하학적 중심에서의 전위보다 낮은 전위를 부가전극(Gs)에 인가한다) 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 컬러음극선관장치에 적용되는 전자총구조체는 전자빔을 최종적으로 형광체 스크린상에 집속하는 주렌즈를 갖고 있다. 이 주렌즈는 캐소드측에 배치된 포커스전극과, 형광체 스크린측에 배치된 애노드전극과, 포커스전극과 애노드전극 사이에 배치된 부가전극에 의해 형성된다. 부가전극은 주렌즈의 기하학적 중심에 배치되어 있다. 이 부가전극은 전자빔이 통과하는 영역의 수평방향 직경 또는 수직방향 직경을 최소로 하는 협소부를 갖는 비원형상의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 이 주렌즈는 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 동적으로 변화하는 비점수차를 갖는다. 이 비점수차는 전자빔의 편향량의 증대 따라서 강해진다. 이러한 비점수차를 갖는 주렌즈는 수평방향으로 집속작용을 갖음과 동시에 수직방향으로 발산작용을 갖고 있다. 이 때문에 형광체 스크린의 주변부에서 빔스폿의 옆으로 찌그러짐을 완화할 수 있다. 따라서, 형광체 스크린 전체면에 걸쳐서 빔스폿은 최적으로 집속된다. 또, 빔스폿의 타원 일그러짐을 완화하여 품위가 양호한 화상을 표시하는 컬러음극선관을 구성할 수 있다.

Claims

전자빔을 형광체 스크린상에 집속하는 주렌즈를 포함하는 복수의 전자렌즈를 형성하기 위한 복수의 전극을 갖는 전자총구조체와, 상기 전자총구조체로부터 방출된 전자빔을 수평방향 및 수직방향으로 편향하는 편향자계를 발생하는 편향요크를 구비한 컬러음극선관장치에 있어서,

상기 주렌즈를 형성하는 전극의 적어도 1개에 설치된 전자빔 통과구멍은 전자빔이 통과하는 영역의 수평방향 직경을 최소로 하는 실질적으로 전자렌즈의 형성에 작용하는 협소부를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
수평방향으로 일렬로 배열된 3전자빔을 형광체 스크린상에 집속하는 주렌즈를 포함하는 복수의 전자렌즈를 형성하기 위한 복수의 전극을 갖는 전자총구조체와, 상기 전자총구조체로부터 방출된 3전자빔을 수평방향 및 수직방향으로 편향하는 편향자계를 발생하는 편향요크를 구비한 컬러음극선관장치에 있어서,

상기 주렌즈는

포커스전극, 애노드전극 및 이들 포커스전극과 애노드전극 사이에 배치된 적어도 1개의 부가전극과,

상기 부가전극에 대하여 상기 포커스전극에 인가하는 전압보다도 높고, 상기 애노드전극에 인가하는 전압보다도 낮은 전압을 인가하는 전압인가수단을 구비하고,

상기 부가전극에 설치된 전자빔 통과구멍은 전자빔이 통과하는 영역의 수평방향 직경을 최소로 하는 실질적으로 전자렌즈의 형성에 작용하는 협소부를 갖고,

S=[(부가전극전압)-(포커스전극전압)]/[(애노드전극전압)-(포커스전극전압)]

의 값(S)은 상기 편향요크에 의한 상기 3전자빔의 편향에 동기하여 변화하는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 2 항에 있어서,

상기 값(S)은 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 작아지는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 2 항에 있어서,

상기 값(S)은 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 커지는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 2 항에 있어서,

상기 주렌즈는 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 그 수평방향의 집속작용보다도 수직방향의 집속작용이 약해지는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
전자빔을 형광체 스크린상에 집속하는 주렌즈를 포함하는 복수의 전자렌즈를 형성하기 위한 복수의 전극을 갖는 전자총구조체와, 상기 전자총구조체로부터 방출된 전자빔을 수평방향 및 수직방향으로 편향하는 편향자계를 발생하는 편향요크를 구비한 컬러음극선관장치에 있어서,

상기 주렌즈를 형성하는 전극의 적어도 1개에 설치된 전자빔 통과구멍은 전자빔이 통과하는 영역의 수직방향 직경을 최소로 하는 실질적으로 전자렌즈의 형성에 작용하는 협소부를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
수평방향으로 일렬로 배열된 3전자빔을 형광체 스크린상에 집속하는 주렌즈를 포함하는 복수의 전자렌즈를 형성하기 위한 복수의 전극을 갖는 전자총구조체와, 상기 전자총구조체에서 방출된 3전자빔을 수평방향 및 수직방향으로 편향하는 편향자계를 발생하는 편향요크를 구비한 음극선관장치에 있어서,

상기 주렌즈는

포커스전극, 애노드전극 및 이들 포커스전극과 애노드전극 사이에 배치된 적어도 1개의 부가전극과,

상기 부가전극에 대하여 상기 포커스전극에 인가하는 전압보다도 높고, 상기 애노드전극에 인가하는 전압보다도 낮은 전압을 인가하는 전압인가수단을 구비하고,

상기 부가전극에 설치된 전자빔 통과구멍은 전자빔이 통과하는 영역의 수직방향 직경을 최소로 하는 실질적으로 전자빔의 형성에 작용하는 협소부를 갖고,

S=[(부가전극전압)-(포커스전극전압)]/[(애노드전극전압)-(포커스전극전압)]

의 값(S)은 상기 편향요크에 의한 상기 3전자빔의 편향에 동기하여 변화하는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 7 항에 있어서,

상기 값(S)은 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 작아지는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 7 항에 있어서,

상기 값(S)은 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 커지는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 7 항에 있어서,

상기 주렌즈는 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 그 수평방향의 집속작용보다도 수직방향의 집속작용이 약해지는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.