KR100192348B1 - 칼라 수상관용 전자총 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인라인형 칼라 수상관의 전자총에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 해상도를 향상시킬 수 있는 인라인형 칼라 수상관의 전자총에 설치되어 주렌즈를 구성하는 전극의 조립정도를 유지함과 동시에 전자빔이 주변부로 편향될 때 편향요크의 편향수차를 중앙전자빔이 적게 받도록 하여 칼라 수상관의 해상도가 향상될 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 스크린을 향하여 한쪽 방향으로 각각 3개의 전자빔(3)을 편행하게 발생하는 전자빔 발생수단과, 상기 3개의 전자빔을 스크린에 집속시키는 제1, 2 집속 및 가속전극을 구비하도록 된 것에 있어서, 한쪽 선단이 개방단인 외위통벽이고 다른 선단은 외주연을 따라 원호와 직선으로 이루어진 림부이며 상기 외위통벽과 림부가 일체로 형성된 외위전극통을 각기 구비한 제1, 2 가속 및 집속전극(21)(22)과, 3개의 전자빔통과공이 형성되어 상기 제1, 2 집속 및 가속전극의 내부에 각각 설치되며 중앙 전자빔 통과공(25a)(25b)을 둘러싸는 상, 하, 좌, 우측의 두께가 양측 전자빔통과공(25a)(25c)(26a)(26c)을 둘러싸는 상, 하, 외전극측의 두께와 다르고, 외측경의 중앙 전자빔통과공측의 두께는 중앙 전자빔통과공의 두께와 같은 정전장 제어전극(23)(24)으로 구성하거나, 상기 정전장 제어전극을 3개의 전자빔통과공이형성되어 상기 제1, 2 집속 및 가속전극(21)(22)의 내부에 각각 설치되며 중앙 전자빔통과공(25b)(26b)을 둘러싸는 상, 하, 좌, 우측의 두께가 양측 전자빔통과공(25a)(25c)(26a)(26c)을 둘러싸는 상, 하, 좌, 우측의 두께와 다르게 하거나, 3개의 전자빔 통과공이 형성되어 상기 제1, 2 집속 및 가속전극(21)(22)의 내부에 각각 설치되며 중앙전자빔통과공(25b)(26b)을 둘러싸는 상, 하, 좌, 우측의 두께가 양측 전자빔통과공(25a)(25c)(26a)(26c)을 둘러싸는 외측의 두께와 다르고 양측 전자빔통과공에서 상, 하측의 두께중 중앙 전자빔통과공 근처의 일정구간은 중앙 전자빔통과공의 두께와 같고, 나머지 부분은 양측 전자빔통과공의 외측두께와 같게 하여서 된 것이다.

Description

칼라 수상관용 전자총
제1도는 종래의 인라인형 칼라 수상관을 개략적으로 나타낸 종단면도.
제2도는 제1도의 전자총을 일부 절결하여 나타낸 종단면도.
제3도는 제1, 2 집속 및 가속 전극을 일부 절결하여 나타낸 분해 사시도.
제4도는 제3도의 종단면도.
제5도는 종래 제1, 2 집속 및 가속전극의 다른 예를 일부 절결하여 나타낸 분해 사시도.
제6도는 제5도의 횡단면도.
제7도는 본 발명 제1, 2 집속 및 가속전극의 일 실시예를 일부 절결하여 나타낸 분해 사시도.
제8도는 제7도에서 정전장 제어전극을 발췌하여 나타낸 사시도.
제9도는 정전장 제어전극의 다른 실시예를 나타낸 사시도.
제10도는 종래 및 본 발명의 각 전자빔 통과공에서 수평 및 수직집속력을 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 제1 집속 및 가속전극 22 : 제2집속 및 가속전극
23, 24 : 정전장 제어전극 25a, 25c, 26a, 26c : 양측 전자빔통과공
25b, 26b : 중앙 전자빔통과공
본 발명은 칼라 수상관용 전자총에 관한 것으로서, 특히 해상도를 향상시킬 수 있는 인라인형 칼라 수상관의 전자총에 관한 것이다.
종래의 인라인형 전자총 구조체를 장착한 칼라 수상관에서는 편향자계를 가지는 편향요크가 사용되므로 인해 통상의 칼라 수상관에 비하여 전자빔의 비점수차, 코마수차로 인한 형광 스크린상의 포커스(focus) 특성이 열화되는 경우가 많다.
일반적으로 사용되는 인라인형(in-line type) 칼라 수상관의 내부 구조를 개략적으로 설명하면, 제1도에 나타낸 바와 같이 칼라 수상관은 글래스 재질로 만들어진 판넬(1)과 판넬(2)이 합하여진 일체형으로 구성되고, 상기 판넬(1)의 후방면에는 전자빔(3)의 운동에너지에 의하여 발광되는 적색, 녹색, 청색의 형광물질이 도포된 형광면(4)이 도포되며, 형광면(4)의 후방에는 일정한 간격을 두고 상기 3개의 전자빔(3)의 색상을 선택하는 기능을 수행하는 섀도우 마스크(5)가 설치된다.
또한, 칼라 수상관의 네크부(2a)에는 3개의 전자빔(3)을 방사하는 전자총(6)이 관축 방향(제1도에서 Z-Z방향)으로 봉입되어 있고, 상기 3개의 전자빔(3)을 편향시키는 편향 요크(7)가 상기 네크부(2a)의 외주면에 장착되어 있으며, 칼라 수상관의 내부는 통상 10-6∼ 10-7의 진공도를 유지하게 된다.
이와 같이 구성된 칼라 수상관에 사용되는 전자총(6)의 일예는 제2도에 나타낸 바와 같이, 내부에 설치된 히터(도시는 생략함)의 발열에 따라 열전자를 직접 방출하는 케소우드(8)과, 전자빔(3)을 제어하는 제1 그리드전극(9), 제2 그리드전극(10)으로 이루어진 3극부와 ; 제3, 4, 5, 6 그리드전극(11)(12)(13)(14)으로 이루어진 주렌즈부로 구성되며, 상기 캐소우드(8) 내지 제6 그리드전극(14)은 전자총(6)의 축(Z-Z)을 따라 각각 소정의 간격을 갖도록 배치되어 봉 형태의 전기 절연물인 한쌍의 비드 글래스(15)에 매몰 고정되며, 상기 제6 그리드전극(14)의 좌측에는 편향요크(7)의 누설자계를 차폐하여 약화시키는 역할을 수행하는 쉴드컵(16)이 접속되어 설치된다.
상기 제1 그리드전극(9) 내지 제6 그리드전극(14)에는 후술하게 될 3개의 전자빔통과공이 전자빔(3)의 진행 방향(Z-Z)에 수직인 X방향(X-X)으로 각각 형성되어 있는데, 상기 전자빔통과공들은 각 전극의 동일 평면상에 형성된다.
또한, 제1, 2 그리드전극(9)(10)은 판상의 형태로 형성되어 있고 고압이 인가되는 제6 그리드전극(14)(이하 제2 집속 및 가속전극이라 칭한다)과, 이와 대향되는 제5 그리드전극(13)(이하 제1 가속 및 집속전극 이라 칭한다)는 제3도에 나타낸 바돠 같이, 비원형 실린더 형태로 형성되어 있다.
제3도는 종래 전자총의 제1, 2 집속 및 가속전극의 일예를 일부 절결하여 나타낸 사시도로써, 전자총(6)으로부터 발사된 전자빔(3)은 제1 집속 및 가속전극(13) 측으로 들어온 뒤 제2 집속 및 가속전극(14)을 경유하여 진행되면서 형광면(4)에 촛점을 맺게 된다.
또한, 제4도에 도시한 바와 같이 제1, 2 집속 및 가속전극(13)(14)의 전자빔통과공(13a)(13b)(13c), (14a)(14b)(14c)의 직경(D)은 통상 5.5mm ∼ 5.9mm 이고, 상기 전극(13)(14)의 간격( 1)은 0.8 ∼ 1.2 mm이며, 2는 1.0 ∼ 1.4mm로 되어 있다.
상기 전극(13)(14)의 전자빔통과공(13a)(13b)(13c), (14a)(14b)(14c)은 일정한 값으로 이심되어 있으나, 통상적으로 칼라 수상관의 크기 및 인가 전압조건에 따라 약 0.1 ∼ 1.2mm정도 이심되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 일반적인 인라인형의 칼라 수상관용 전자총(6)은 상기 전자총에서 방출된 전자빔(3)이 섀도우 마스크(5)를 통과한 후 선택된 형광막을 발광시키므로써 화상을 재현하게 되는데, 이 때 전자빔(3)에 의하여 발광되는 스폿(Spot)(이하 화소라 칭함)의 형상은 칼라 수상관의 해상도(Resolution)를 결정하는 중요한 인자가 된다.
상기 인라인형 전자총(6)의 동작원리를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제2도에 도시한 바와 같은 전자총(6)은 캐소우드(8)의 내부에 삽입된 히터의 발열에 의하여 열전자가 방출되고, 방출된 열전자는 제1 그리드전극(9)에 의하여 전자빔(3)의 양이 제어되며, 제2 그리드전극(10)에 의하여 가속 성질을 갖게 되는데, 이 때 상기 제1, 2 그리드전극(9)(10)을 각각 제어 및 스크린 전극이라고도 칭한다.
통상, 제2 그리드전극(10)에는 약 1000볼트 이하의 전압이 인가되며, 제3 그리드전극(11)에는 제2집속 및 가속전극(14)에 인가되는 전압의 약 20 ∼ 30%에 해당하는 전압이 인가된다.
상기 제2그리드전극(10) 및 제3 그리드전극(11)의 전위차에 의하여 제2 그리드전극(10) 및 제3 그리드전극(11)의 사이에는 약한 정전렌즈(이하 프리 포커스렌즈라 칭함)에 의하여 전자빔(3)의 발산각(프리 포커스렌즈 통과 후의 Z-Z축에 대한 각도)이 결정된다.
즉, 상기 전자빔(3)이 주집속 정전렌즈(Main lens)에 입사할 때의 각도(입사각)가 결정되며, 이는 전자총(6)의 포커스 특성에 중요한 영향을 미치는 변수로 작용하게 된다.
또한, 상기 프리 포커스렌즈는 제3 그리드전극(11)의 전계가 캐소우드(8)측으로 침범하는 것을 차폐시키는 역할도 동시에 수행하게 된다.
이와 같이 상기 프리 포커스렌즈를 통과한 전자빔(3)은 일정한 발산각을 유지한 상태로 가속되어 정전렌즈에 입사된 후 집속되므로써 형광면(4)을 재현하게 된다.
이 때, 상기 주집속 정전렌즈를 형성하는 제2 집속 및 가속전극(14)에는 약 22,000 ∼ 35,000 볼트의 고전압이 인가되며, 제1 집속 및 가속전극(13)에는 상기한 고전압의 약 20 ∼ 33%의 중전압이 인가되므로 이들의 전위차로 인하여 주집속 정전렌즈를 형성하게 되는데, 상기 주집속 정전렌즈는 전자빔의 포커스 특성에 매우 중요한 영향을 미치게 된다.
또한, 제1, 2 집속 및 가속전극(13)(14)의 전자빔통과공(13a)(13b)(13c), (14a)(14b)(14c)은 서로 0.8mm ∼ 1.2mm 간극을 유지한 채로 대향되며, 또한 약 0.1 ∼ 0.2mm 정도로 이심되어 있으므로 사이드 전자빔의 주집속 정전렌즈는 상기 전자빔(3)의 진행방향(Z-Z)에 대하여 비축대상이 되므로써 사이드전자빔은 센터전자빔측으로 집중작용을 받게되어 3개의 전자빔(3)이 형광면(4)상에서 한 점으로 모여지게 되는데, 이와 같은 현상을 전자총(6)의 정수렴(STatic Convergence : STC)특성이라고 한다.
상기한 바와 같은 일반적인 칼라 수상관용 전자총은 주집속 정전렌즈의 구경이 통상 5.5mm ∼ 5.9mm 정도의 소구경이어서구면수차의 영향을 많이 받게 되므로 최근에는 이러한 구면수차의 영향을 감소기키기 위하여 다단 집속형태를 많이 채용하고 있다.
제2도에 도시한 전자총(6)도 다단 집속형태의 일예를 나타낸 것으로써, 제2 그리드전극(10)은 제4 그리드전극(12)과 전기적으로 접속되어 있고, 제3 그리드전극(11)은 제1 집속 및 가속전극(13)과 전기적으로 접속되어 있는 형태이다.
그러나, 상기한 바와 같은 일반적인 칼라 수상관용 전자총에 있어서 칼라수상관의 해상도를 열화시키는 큰 원인중의 하나는 전자빔(3)의 화소주위가 선명하지 못하고 희미하게 발광되는 소위 헤이지(haze)현상이 일어나기 때문이다.
이와 같은 현상은 주집속 정전렌즈의 구면수차(Spherical aberration) 및 비점수차(Astignatism)의 영향에 기인하는 것으로, 이러한 경우 상기한 전자빔 화소의 선예도(Sharpness)가 떨어질 뿐만 아니라 전자빔 스폿의 크기가 커지게 되므로 칼라 스상관의 해상도가 매우 나빠지게 된다.
이와 같은 구면수차의 영향은 후술되는 공식에서 알 수 있는 바와 같이, 주집속 정전렌즈 구경(R)의 3승에 반비례하며, 주집속 정전렌즈의 구경은 제1 집속 및 가속전극(13)과 제2 집속 및 가속전극(14)의 직경과 거의 정비례하게 된다.
즉, 제1 집속 및 가속전극(13)과 제2집속 및 가속전극(14)에 형성된 전자빔 통과공(13a)(13b)(13c), (14a)(14b)(14c)의 직경(D)이 커질수록 주집속 정전렌즈의 집속강도가 약화되어 비점수차, 즉 전자빔 화소에 대한 저스트 포커싱(Just focusing) 전압이 일치하지 않는 문제가 발생하게 된다.
이를 수식으로 설명하면, 전위의 제2 계축상 도함수[●]와 구면수차 성분(C)은 다음과 같이 나타낼 수 있게된다.
●
여기서, V1: 제1 집속 및 가속전극의 전압
V2: 제2 집속 및 가속전극의 전압
S : 제1, 2 집속 및 가속전극 사이의 간격
M : 주집속 정전렌즈의 배율
R : 주집속 정전렌즈의 직경
따라서, 주집속 정전렌즈의 직경(R)이 커진다면 상기 주집속 정전렌즈의 집속강도 및 구면 수차성분은 아래의 식과 같이 감소하게 된다.
집속강도 [●], 구면수차성분 [●] 로 감소한다.
따라서 상기한 바와 같은 비점수차 문제를 제거하기 위하여 주집속 정전렌즈의 직경(R)을 크게 하면 화면상에서의 최종 전자빔의 화소크기는 다음의 식에 의거하여 작게 만들 수 있으므로 해상도를 높일 수 있게 된다.
스크린상에서 최종 전자빔 스폿의 크기 DS는,
●
여기서 DS: 주집속 정전렌즈의 배율에 의한 크로스 오버(Cross Over)점(dx)의 확대 성분
DSA: 구면 수차성분에 의한 전자빔의 확대성분
DSC: 공간전하(Space Charge) 효과에 의한 전자빔의 확대성분
즉, [●]
여기서, i : 빔 커런트(Beam Current)
V : 고전압
[●] : 빔 스프레이드(spread)
그러나, 인라인형 칼라 수상관은 제3도 및 제4도에 나타낸 바와 같이, 제1, 2 집속 및 가속전극(13)(14)에 전자빔 통과공(13a)(13b)(13c), (14a)(14b)(14c)이 각각 동일 평면상에 인라인 방향(X-X 방향)으로 배열되어 있으므로 상기 주집속 정전렌즈를 형성하는 제1, 2 집속 및 가속전극(13)(14)의 전자빔 통과공(13a)(13b)(13c), (14a)(14b)(14c)의 크기는 네크부(2a)내경의 1/3 이하로 제한된다.
이것은 제4도에 나타낸 바와 같이, 전자빔통과공(13a)(13b)(13c), (14a)(14b)(14c)의 직경을 D, 각 전자빔통과공(13a)(13b)(13c), (14a)(14b)(14c)의 중심축간의 간격, 즉 빔 세퍼레이션(Beam seperation)을 S, 제1, 2 집속 및 가속전극(13)(14)과 네크부(2a)내면의 최소 간격(전기적으로 절연이 유지되는 최소간격)을 g, 각 전자빔 통과공(13a)(13b)(13c), (14a)(14b)(14c)의 브릿지(bridge)부분의 폭(기구적으로 전극가공이 유지되는 최소 폭)을 1, 2= 1.0mm가 유지되어야 한다.
따라서, D ≤S - 1(mm), 네크부(2a)의 직경을 L이라고 할 경우, D + 2(S + g + 1) ≤ L의 식이 성립하게 되며, 실제로 g = 1.0 mm 이상이어야 전기적으로 절연이 유지되므로 D ≤ L / (3 - 2) (mm)의 식이 성립하게 됨에 따라 전자빔 통과공(13a)(13b)(13c), (14a)(14b)(14c)의 직경 (D)은 네크부(2a)내경의 1/3 미만으로 제한될 수 밖에 없게 된다.
그러므로, 상기한 바와 같은 일반적인 칼라 수상관용 전자총에서는 주집속 정전렌즈를 형성하는 전자빔통과공(13a)(13b)(13c), (14a)(14b)(14c)의 직경 (D)을 크게 하기 위하여 빔 세퍼레이션(S)을 크게 하거나, 네크부(2a)의 내경(L)을 크게 만들지 않으면 안된다.
그러나, 종래의 칼라 수상돤에서는 어떻게 구성하더라도 편향 요크(7)의 편향 소비전력이 커지게 되며, 전자빔(3)의 세퍼레이션(S)이 길어지게 되므로써, 집중특성, 즉 컨버젼스 특성이 약화되었으므로 칼라 수상관의 해상도가 저하되었다.
따라서, 상기한 문제점을 효율적으로 개선시킨 칼라 수상관용 전자총으로는 대한민국 특허공고번호 제89-3825호와, 일본 특허공개번호 소59-215, 640호에 기재된 바와 같이 대구경화 된 외주전극과, 그 내부에 설치된 타원형 후퇴판으로 실효렌즈경을 확대하고, 사이드 빔의 전자빔통과공 일부를 제거하여 사이드 빔에 생기는 비점수차를 개선하도록 되어 있다.
그러나 이러한 종래의 전자총은 후퇴판이 평판상의 형태로 각 전자빔통과공의 브릿지부분 폭이 0.5mm 정도 밖에 되지 않아 강도가 떨어지므로 인해 전극의 조립작업시 전자빔통과공으로 삽입되는 치구의 충돌로 인한 변형이 발생될 우려가 있었음은 물론 각 전극을 일정간격 유지시키기 위해 조립하는 비드글래스의 융착, 압착력에 의해 후퇴판의 브릿지부분이 변형되므로 인해 전자빔의 컨버젼스 특성을 약화시키거나, 비점수차량을 크게 하였으므로 해상도를 저하시키게 되었다.
전술한 바와 같은 전자총의 문제점은 네크부(2a)의 내경을 확대할 수 밖에 없다는 것과, 3개의 전자빔통과공의 구성상 문제점으로 인해 수직폭과 수평폭을 최대로 확대시키는데 한계가 있으므로 브릿지의 폭은 작아질 수 밖에 없다는 것이다.
따라서 종래의 전자총은 강도의 취약에 의해 생산시 불량이 빈번히 발생되었음은 물론 전극의 취급에 있어서도 세심한 주의를 필요로 하게 되었으므로 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 개선하기 위해 출원인에 의해 선출원된 제5도 및 제6도와 같은 전자총은 제1, 2 집속 및 가속전극내에 ㄷ자형의 정전자 제어전극을 배치하여 대구경렌즈의 특성을 충실하게 살리면서 기구적강도를 보강함과 동시에 전극의 기구적강도의 취약에 따른 양산 문제점을 해결하였다.
그 구성을 살펴보면, 제1, 2 집속 및 가속전극(15)(16)은 각기 중공형태의 비원통형 외위전극통(17)(18)과, 상기 외위전극통의 내부에 설치된 ㄷ자형태의 전전장 제어전극(19)(20)으로 구성되어 있다.
상기 외위전극통(17)(18)은 각각 일측선단이 개방단인 외위통벽(17a)(18a)으로 되어 있고, 다른 일측선단은 외주연을 따라 반원과 직선으로 이루어진 림(rim)부(17b)(18b)와, 상기 림부로 부터 각각 제1, 2 집속 및 가속전극(15)(16)의 내부로 연장됨과 동시에 소정의 길이를 갖는 내벽(17c)(18c)으로 구성되어 있다.
또한, 상기 림부(17b)(18b) 및 내벽(17c)(18c)도 외위통벽(17a)(18a)과 마찬가지로 역시 개방되어 있다.
또한, 제1, 2 집속 및 가속전극(15)(16)의 내부에 중앙전자빔이 통과하는 축(Z-Z)상에 림부(17b)(18b)로 부터 일정거리(c)(a)를 두고 서로 대향하게 배치되는 정전장 제어전극(19)(20)은 각각 전자빔(3)의 진행방향과 수직되게 배치되어 있다.
상기 정전장 제어전극은 중앙부분에 직사각형 형태로 관통된 중앙 전자빔통과공(19a)(20a)을 갖는 평판부(19b)(20b)가 구비되어 있다.
상기 평판부(19b)(20b)에 형성된 중앙 전자빔통과공의 수직폭(v)(V)은 서로 다르게 되어 있는데, 수직폭의 관계는 제2 집속 및 가속전극(16)의 수직폭(V)이 지 1집속 및 가속전극(15)의 수직폭(v)보다 작게 되어 있다.
또한, 수평폭(h)(H)도 상호 다르게 형성되어 있는데, 상기 수직폭과 수평폭에 대한 구체적인 수치는 후술하기로 한다.
상기 중앙 전자빔통과공(19a)(20a)의 좌, 우(X-X 방향)에는 제5도 및 제6도에 도시한 바와 같이 일정한 폭(b)(B)을 갖는 블레이드(19c)(20c)가 각각 형성되어 있는데, 이때 블레이드의 폭(b)(B)은 각각 다르게 형성된다.
그리고 블레이드는 제6도와 같이 중앙 전자빔통과공(19a)(20a)의 중심선에서 좌, 우로 W/2 만큼 일정한 거리를 유지하면서 대향되게 형성된 것으로 상기 블레이드는 이심량이 없도록 설계되어야 한다.
한편, 전자총의 주집속 정전렌즈를 구성하는 제1, 2 집속 및 가속전극(15)(16)은 반원과 직선으로 이루어진 상기 림부(17b)(18b)에 의해 전위가 상기 제1, 2 집속 및 가속전극의 내부로 깊숙히 침투하여 확대된 개공부의 효과를 갖게 되므로 주집속 정전렌즈의 구경이 확대되는 효과를 얻게 된다.
그러나 림부(17b)(18b)에 의해 성성되는 공통개공부는 수직방향(Y-Y 방향)보다 수평방향(X-X방향)의 전계침투가 훨씬 강하여 주집속 정전렌즈의 실효렌즈경이 수직방향보다 수평방향이 매우 커지게 된다.
이로 인하여 수직방향(Y-Y)의 주집속 정전렌즈의 집속력보다 수평방향(X-X)의 렌즈집속력이 현저히 약하게 되므로 촛점거리가 달라지게 되고, 이에 따라 비점수차가 발생한다.
이와 같이 발생되는 비점수차를 제거하기 위해 3개의 전자빔의 진행축사이에 정전장 제어수단인 정전장 제어전극(19)(20)을 설치하게 된다.
상기 정전장 제어전극은 중앙 전자빔통과공으로 침투하는 정전장을 제거하여 비점수차의 발생을 미연에 방지하게 되는 것으로 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
주렌즈 형성전극인 제1, 2 집속 및 가속전극(15)(16)의 블레이드(19c)(20c)가 실제로 전자빔의 진행축사이에 배치되어 있어 림부(17b)(18b)에 의해 형성된 주집속 정전렌즈의 수평방향의 집속강도가 균형을 이루게 되므로 비점수차가 효과적으로 제거된다.
상기 정전장 제어전극(19)(20)의 블레이드(19c)(20c)는 특히 양측 전자빔에 대한 비점수차의 제거에 큰 영향을 주게 된다.
이 경우 비점수차는 물론 전자총의 정수렴특성(Static Convergence)도 변화하게 되나, 상기 비점수차를 우선으로 고려하여 비점수차의 양과 정수렴특성 양의 최적치를 찾아 블레이드(19c)(20c)의 폭을 결정하게 된다.
상기 각 림부(17b)(18b)면으로 부터 제1, 2 집속 및 가속전극(15)(16)의 내부로 일정거리 (c)(a)만큼 후퇴하여 설치되는 정전장제어전극(19)(20)의 위치는 비점수차와 정수렴특성을 동시에 만족시킬 수 있도록 미세조정하여 설치하게 된다.
그리고 정전장 제어전극(19)(20)간의 이심량(off-set양)은 가능한 없도록 설계하여야 된다.
이러한 종래의 전자총에 따른 구체적 치수는 다음과 같다.
1. 제1, 2집속 및 가속전극의 블레이드 간격 : W = 6.1mm
2. 블레이드의 폭 : b = 1.5mm
3. 제2 집속 및 가속전극의 블레이드 후퇴량 : a = 2.4mm
4. 제1 집속 및 가속전극의 블레이드 후퇴량 : c = 3.5mm
5. 제2 집속 및 가속전극의 정전장 제어전극의 수직높이 : V = 4.4mm
6. 제2 집속 및 가속전극의 정전장 제어전극의 수평폭 : H = 4.2mm
7. 제1 집속 및 가속전극의 정전장 제어전극의 수직높이 : v = 8.0mm
8. 제1 집속 및 가속전극의 정전장 제어전극의 수평폭 : h = 4.4mm
9. 제1 집속 및 가속전극의 림부의 수평폭 : 18mm
10. 제1 집속 및 가속전극의 림부의 수직폭 : 8.0mm
11. 정전장 제어전극의 두께 : 0.5mm
상기 제1, 2 집속 및 가속전극의 블레이드의 폭이 1.2mm ∼ 1.8mm일 경우 중앙전자빔과 양측전자빔의 비점수차 및 정수렴특성이 양호하게 나타났고, 제1, 2 집속 및 가속전극(15)(16)의 블레이드 후퇴량은 각각 3.3 ∼ 3.7mm 와 2.3 ∼ 2.8mm 에서 양호한 중앙전자빔과 양측전자빔의 비점수차 및 정수렴 특성을 나타냈다.
그리고 제1집속 및 가속전극(15)의 중앙 전자빔통과공의 수평폭은 4.2 ∼ 4.8 mm이고, 수직 높이는 7.0 ∼ 8.0 mm에서 양호한 중앙전자빔의 비점수차를 얻을 수 있었고, 제2 집속 및 가속전극(16)의 중앙전자빔통과공의 수평폭은 4.2 ∼ 4.6mm이고, 수직높이는 4.2 ∼ 5.0mm에서 양호한 중앙전자빔의 비점수차특성을 나타내었다.
그러나 출원인에 의해 선출원된 전자총에서는 림부의 내부에 용접되어진 정전장 제어전극의 깊이가 깊으면 깊을수록 렌즈경이 커져서 구면수차가 줄어드는 경향을 나타냈다.
이에 따라 렌즈경의 확대를 위해 정전장 제어전극의 깊이를 깊게 하면 다음과 같은 문제점이 발생된다.
첫째, 제1 집속 및 가속전극의 정전장 제어전극의 깊이를 깊게하면, 비점수차가 - 경향으로써, 전자빔의 수평방향은 언더포커싱, 수직방향은 오버포커싱되어 수직방향으로 상퍼짐현상이 발생되고, 양측전자빔의 수렴도를 나타내는 OCV가 오퍼 컨버젼스되는 경향을 나타낸다.
둘째, 제2 집속 및 가속전극의 정전장 제어전극의 깊이를 깊게 하면, 비점수차는 제1 집속 및 가속전극과는 반대로 +경향으로써, 전자빔의 수평방향은 오버포커싱, 수직방향은 언더포커싱되어 수평방향으로 상퍼짐현상이 발생되고, 양측 전자빔의 수렴도를 나타내는 OCV가 언더 컨버젼스되는 경향을 나타낸다.
셋째, 상기한 문제점으로 인해 정전장 제어전극의 위치를 적당히 조절하면, OCV와 비점수차를 만족시키는 적절한 설치위치를 얻을 수 있게 되나, 그것은 어느 정도의 한계를 갖게 되므로 정전장 제어전극의 설치위치를 조절하는 것 만으로는 제어가 불가능해지게 된다.
그 대표적인 예가 제10도에 도시한 바와 같이 중앙전자빔과 양측전자빔의 포커스전압이 차이가 나타나기 때문이다.
이를 해결하기 위해서는 정전장 제어전극의 중앙 전자빔통과공의 공경이 반드시 작아져야만 가능하게 되고, 그렇게 되었을 경우에도 포커스전압을 가변시키면서 전자빔 스폿의 크기를 측정하여 보면 중앙전자빔이 양측전자빔보다 스폿크기의 변화폭이 점점 커지게 됨을 알 수 있다.
상기한 바와 같은 현상은 화면의 중앙에서는 나타나지 않지만, 화면주변부로 전자빔이 편향될 때 편향수차를 많이 받게 되므로 전자빔의 수직방향으로 상퍼짐 현상이 발생되고, 이에 따라 화면주변부의 해상도를 열화시키게 되는 결과를 초래하게 된다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 해상도를 향상시킬 수 있는 인라인형 칼라 수상관의 전자총에 설치되어 주렌즈를 구성하는 전극의 조립정도를 유지함과 동시에 전자빔이 주변부로 편향될 때 편향요크의 편향수차를 중앙전자빔이 적게 받도록 하여 칼라 수상관의 해상도가 향상 될 수 있도록 하는 칼라 수상관용 전자총을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 스크린을 향하여 한쪽방향으로 각각 3개의 전자빔을 평행하게 발생하는 전자빔 발생수단과, 상기 3개의 전자빔을 스크린에 집속시키는 제1, 2 집속 및 가속전극을 구비하도록 된 것에 있어서, 한쪽 선단이 개방단인 외위통벽이고 다른 선단은 외주연을 따라 원호와 직선으로 이루어진 림부이며 상기 외위통벽과 림부가 일체로 형성된 외위통을 각기 구비한 제1, 2 집속 및 가속전극과, 3개의 전자빔통과공이 형성되어 상기 제1, 2 집속 및 가속전극의 내부에 각각 설치되며 중앙 전자빔통과공을 둘러싸는 상, 하, 좌, 우측의 두께가 양측 전자빔통과공을 둘러싸는 상, 하, 외부전극측의 두께와 다르고, 외측경의 중앙 전자빔통과공의 두께는 중앙 전자빔통과공의 두께와 같은 정전장 제어전극으로 구성됨을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 스크린을 향하여 한쪽방향으로 각각 3개의 전자빔을 평행하게 발생하는 전자빔 발생수단과, 상기 3개의 전자빔을 스크린에 집속시키는 제1, 2 집속 및 가속전극을 구비하도록 된 것에 있어서, 한쪽 선단이 개방단인 외위통벽이고 다른 선단은 외주연을 따라 원호와 직선으로 이루어진 림부이며 상기 외위통벽과 림부가 일체로 형성된 외위전극통을 각기 구비한 제1, 2 집속 및 가속 전극과, 3개의 전자빔통과공이 형성되어 상기 제1, 2 집속 및 가속전극의 내부에 각각 설치되며 중앙 전자빔통과공을 둘러싸는 상, 하, 좌, 우측의 두께가 양측 전자빔통과공을 둘러싸는 상, 하, 좌, 우측의 두께와 다른 정전장 제어전극으로 구성됨을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 스크린을 향하여 한쪽방향으로 각각 3개의 전자빔을 평행하게 발생하는 전자빔 발생수단과, 상기 3개의 전자빔을 스크린에 집속시키는 제1, 2 집속 및 가속전극을 구비하도록 된 것에 있어서, 한쪽 선단이 개방단인 외위통벽이고 다른 선단은 외주연을 따라 원호와 직선으로 이루어진 림부이며 상기 외위통벽과 림부가 일체로 형성된 외위전극통을 각기 구비한 제1, 2 집속 및 가속전극과, 3개의 전자빔통과공이 형성되어 상기 제1, 2 집속 및 가속전극의 내부에 각각 설치되며 중앙 전자빔통과공을 둘러싸는 상, 하, 좌, 우측의 두께가 양측 전자빔통과공을 둘러싸는 외측의 두께와 다르고 양측 전자빔통과공에서 상, 하측의 두께중 중앙 전자빔통과공 근처의 일정구간은 중앙 전자빔통과공의 두께와 같고, 나머지부분은 양측 전자빔통과공의 외측 두께와 같은 정전장 제어전극으로 구성됨을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총에 제공된다.
이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 첨부된 도면 제5도 내지 제7도를 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 제7도는 본 발명 제1, 2 집속 및 가속전극의 일 실시예를 일부 절결하여 나타낸 분해 사시도이고 제8도는 제7도에서 정전장 제어전극을 발췌하여 나타낸 사시도이며 제9도는 정전장 제어전극의 다른 실시예를 나타낸 사시도로써, 본 발명은 제1, 2집속 및 가속전극(21)(22)의 내부에 설치되는 정전장 제어전극(23)(24)에서 3개의 전자빔중 중앙전자빔이 통과하는 중앙 전자빔통과공(25b)(26b)과, 양측 전자빔이 통과하는 양측 전자빔통과공(25a)(25c)(26a)(26c)의 두께를 다르게 구성하였다.
이를 좀더 상세히 설명하면, 중앙 전자빔통과공(25b)(26b)의 상, 하, 좌, 우의 두께를 동일하게 구성하고 양측 전자빔통과공(25a)(25c)(26a)(26c)의 상, 하 외부전극측의 두께를 중앙전자빔통과공(25b)(26b)의 두께보다 얇게 구성하였다.
이 때, 양측 전자빔통과공(25a)(25c)(26a)(26c)에서 내측의 두께는 중앙전자빔통과공(25b)(26b)과 접하여 있으므로 상기 중앙 전자빔통과공의 둘레면 두께와 동일하다.
그리고 중앙 전자빔통과공(25b)(26b)의 두께는 양측 전자빔통과공(25a)(25c)(26a)(26c)의 두께보다 약 10 ∼ 50%정도 더 두껍게 형성한다.
상기 전자빔통과공 두께의 변화는 정전장 제어전극(23)(24)의 설치깊이와 중앙 전자빔통과공(25b)(26b)의 크기에 달라질 수 있기 때문이다.
전술한 바와 같이 포커스전압에 따른 스폿크기의 변화는 중앙전자빔이 커 발생되기 때문에 중앙 전자빔통과공(25b)(26b)의 두께와 양측 전자빔통과공(25a)(25c)(26a)(26c)의 두께차이로 포커스전압에 따른 스폿크기의 민감도를 개선하는 것이 바람직하다.
이와 같이 중앙전자빔의 스폿크기의 변화가 양측전자빔보다 큰 것은 중앙 전자빔통과공(25b)(26b)이 양측 전자빔통과공(25a)(25c)(26a)(26c)보다 작아서 실효렌즈의 직경이 작은 것과 같은 역할을 하기 때문이다.
포커스 전압에 따른 스폿크기의 민감도를 중앙전자빔과 양측 전자빔을 맞추기 위해 중앙 전자빔통과공(25b)(26b)을 최대한 크게 하였으며, 개략적인 설계치수는 아래와 같다.
1. 제1집속 및 가속전극의 정전장 제어전극
중앙 전자빔통과공 주위의 두께(T) : 0.7mm
양측 전자빔통과공 주위의 두께(t) : 0.5mm
중앙 전자빔통과공의 수평폭(DC) : 4.4mm
중앙 전자빔통과공의 수직경(HC) : 7.0mm
양측 전자빔통과공의 수직경(HS) : 8.0mm
양측 전자빔통과공의 수평경(DS) : 7.0mm
브릿지의 폭(W) : 5.8mm
2. 제2집속 및 가속전극의 정전장 제어전극
중앙 전자빔통과공 주위의 두께(T) : 0.7mm
양측 전자빔통과공 주위의 두께(t) : 0.5mm
중앙 전자빔통과공의 수평폭(DC) : 4.2mm
중앙 전자빔통과공의 수직경(HC) : 7.0mm
양측 전자빔통과공의 수직경(HS) : 8.0mm
양측 전자빔통과공의 수평경(DS) : 7.5mm
브릿지의 폭(W) : 5.6mm
3. 제1집속 및 가속전극의 정전장 제어전극의 설치깊이 : 4.2mm
4. 제2집속 및 가속전극의 정전장 제어전극의 설치깊이 : 4.0mm
상기한 바와 같은 조건으로 제1, 2 집속 및 가속전극(21)(22)을 구성하였을 경우 제10도에 도시한 바와 같이 포커스전압에 따른 스폿크기를 비교하여 보면 중앙전자빔과 양측전자빔이 거의 동일한 상태가 되어 전자빔이 주변부로 편향될 때에 편향수차를 중앙전자빔이 적게 받게 된다.
따라서 화면주변부에서의 수렴도를 판단하는 OCV는 -1.0mm를 얻었으며, 종래의 전자총에 비해 중앙부에서 스폿크기는 15%, 주변부에서는 10% 정도의 감소를 가져오게 되므로 해상도를 향상시키게 되는 효과를 얻었다.

Claims (10)

  1. 스크린을 향하여 한쪽 방향으로 각각 3개의 전자빔을 평행하게 발생하는 전자빔 발생수단과, 상기 3개의 전자빔을 스크린에 집속시키는 제1, 2 집속 및 가속전극을 구비하도록 된 것에 있어서, 한쪽 선단이 개방단인 외위통벽이고 다른 선단은 외주연을 따라 원호와 직선으로 이루어진 림부이며 상기 외위통벽과 림부가 일체로 형성된 외위전극통을 각기 구비한 제1, 2 집속 및 가속 전극과, 3개의 전자빔통과공이 형성되어 상기 제1, 2 집속 및 가속 전극의 내부에 각각 설치되며 중앙 전자빔통과공을 둘러싸는 상, 하, 좌, 우측의 두께가 양측 전자빔통과공을 둘러싸는 상, 하, 외부전극측의 두께와 다르고, 외측경의 중앙전자빔통과공측의 두께는 중앙 전자빔통과공의 두께와 같은 정전장 제어전극으로 구성됨을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총.
  2. 제1항에 있어서, 제1, 2 집속 및 가속전극내에 설치되는 각 정전장 제어 전극에서 중앙 전자빔통과공을 둘러싸는 상, 하, 좌, 우측의 두께가 양측 전자빔통과공을 둘러싸는 상, 하, 외부전극측의 두께보다 두껍게 형성됨을 특징으로하는 칼라 수상관용 전자총.
  3. 제1항에 있어서, 제1, 2 집속 및 가속전극내에 설치되는 각 정전장 제어전극에서 중앙 전자빔통과공의 크기가 양측 전자빔통과공보다 작은 것을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총.
  4. 제3 항에 있어서, 제1 집속 및 가속전극의 내부에 설치된 정전장 제어전극의 양측 전자빔통과공의 수평경이 제2 집속 및 가속전극 내부에 설치된 정전장 제어전극의 양측 전자빔통과공의 수평경보다 작은 것을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총.
  5. 제1 항에 있어서, 제1, 2 집속 및 가속전극의 내부에 설치된 정전장 제어전극의 중앙 전자빔통과공은 수직경이 수평경보다 큰 것을 톡징으로 하는 칼라 수상관용 전자총.
  6. 제5 항에 있어서, 중앙 전자빔통과공과 양측 전자빔통과공이 직사각형임을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총.
  7. 제5 항 또는 제6 항에 있어서, 중앙 전자빔통과공은 4면이 직선으로 연결된 사각형이고, 양측 전자빔통과공은 3개의 직선과 원호가 교차하여 이루어짐을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총.
  8. 제7 항에 있어서, 정전장 제어전극에 형성되는 각 전자빔통과공의 모서리 부분이 모따기됨을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총.
  9. 스크린을 항햐여 한쪽 방향으로 각각 3개의 전자빔을 평행하게 발생하는 전자빔 발생수단과, 상기 3개의 전자빔을 스크린에 집속시키는 제1, 2 집속 및 가속전극을 구비하도록 된 것이 있어서, 한쪽 선단이 개방단인 외위통벽이고 다른 선단은 외주연을 따라 원호와 직선으로 이루어진 림부이며 상기 외위통벽과 림부가 일체로 형성된 외위전극통을 각기 구비한 제1, 2 접속 및 가속전극과, 3개의 전자빔통과공이 형성되어 상기 제1, 2 집속 및 가속 전극의 내부에 각각 설치되며 중앙 전자빔통과공을 둘러싸는 상, 하, 좌, 우측의 두께가 양측 전자빔통과공을 둘러싸는 상, 하, 좌, 우측의 두께와 다른 정전장 제어전극으로 구성됨을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총.
  10. 스크린을 항햐여 한쪽 방향으로 각각 3개의 전자빔을 평행하게 발생하는 전자빔 발생수단과, 상기 3개의 전자빔을 스크린에 집속시키는 제1, 2 집속 및 가속전극을 구비하도록 된 것이 있어서, 한쪽 선단이 개방단인 외위통벽이고 다른 선단은 외주연을 따라 원호와 직선으로 이루어진 림부이며 상기 외위통벽과 림부가 일체로 형성된 외위전극통을 각기 구비한 제1, 2 접속 및 가속전극과, 3개의 전자빔통과공이 형성되어 상기 제1, 2 집속 및 가속 전극의 내부에 각각 설치되며 중앙 전자빔통과공을 둘러싸는 상, 하, 좌, 우측의 두께가 양측 전자빔통과공을 둘러싸는 상, 하, 좌, 우측의 두께와 다르고 양측 전자빔통과공에서 상, 하측의 두께 중 중앙 전자빔통과공 근처의 일정구간은 중앙 전자빔통과공의 두께와 같고, 나머지 부분은 양측 전자빔통과공의 외측두께와 같은 정전장 제어전극으로 구성됨을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총.
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