KR100201132B1 - 칼라 음극선관의 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 음극선관의 인라인형 전자총의 개선에 대해 개시한다.

비점수차를 보상하는 사중극렌즈를 형성하기 위한 종래의 전자총 구성은 전극의 고정이 어려워 전극의 정렬상태가 흐트러지는 문제가 있었다.

본 발명에서는 원형구멍과 연장형 구멍을 중앙전자빔 통과공과 측방의 전자빔 통과공, 그리고 인접전극의 전자빔 통과공간에 서로 교호적으로 배열하여 전자총 조립시 전극간의 정렬상태를 자동적으로유지하도록 하였다.

Description

칼라 음극선관의 전자총

제1도는 사중극렌즈를 형성하는 종래의 인접전극들의 구성을 보이는 평면도.

제2도는 제1도의 전극들이 전극지지봉에 지지되는 상태를 보이는 사시도.

제3도는 본 발명에 의해 사중극렌즈를 형성하는 인접전극들의 구성을 보이는 평면도.

제4도는 제3도의 전극들이 전극지지봉에 지지되는 상태를 보이는 사시도.

제5도 (a) 내지 (e)는 각각 본 발명 전자총전극에 사용될 수 있는 전자빔통과공의 형상들을 보이는 개략 평면도.

제6도는 본 발명에 의해 구성되는 전자총의 요부 단면도.

제7도는 제6도의 각 전극에 있어서 전자빔 통과공들의 위치관계와 크기를 예시한 투영 평면도들이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

E1 : (고전압측) 전극 E2 : (저전압측) 전극

Gi : 전극 Gi1 : i전극의 입구측판

Gi3 : i전극의 출구측판 Hij : i전극의 j위치의 전자빔 통과공

j=c : 중앙의 전자빔 통과공 s : 측방의 전자빔 통과공

S : 빔간격(beam spacing) ΔS : 오프셋(offset) 거리

Q1, Q2 : 사중극 렌즈(quadrupole lens)

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로, 더 상세히는 인라인(in-line)형 전극들로 구성되어 사중극렌즈를 형성하는 칼라음극선관의 전자총에 관한 것이다.

음극선관은 캐소드에서 발생된 전자를 집속 및 가속시켜 전자빔을 형성하고, 이 전자빔을 편향수단에 의해 형광면에 선택적으로 랜딩시켜 주사함으로써 화상을 표시하는 장치이다.

이와같은 전자빔의 형성에는 전자총이 사용되는데, 일반적으로는 복수의 전극에 서로 다른 전위를 인가하여 그 전위차에 의해 형성되는 정전(靜電) 렌즈에 의해 전자빔을 집속하는 정전방식의 전자총이 사용되고 있다.

전자총의 각 전극에는 제어될 전자빔이 통과하는 전자빔 통과공이 형성되어 있는데, 흑백용의 전자총에는 주로 원형의 전자빔 통과공과 이에 따른 원형렌즈가 사용된다.

그런데 칼라음극선관용 전자총은 세 전자빔 통과공을 가지게 되므로, R, G, B 세 전자빔에 대한 경계조건이 서로 달라 큰 구면수차와 비점수차가 발생하게 된다. 예를들어 고휘도용 칼라 음극선관의 메인렌즈는 세 전자빔이 큰 공통의 전자빔 통과공을 통과하게 되는 대구경렌즈로 구성되어 구면수차를 감소시키게 된다. 이때 메인렌즈는 그 형태에 따라 내재적(built-in)인 비점수차를 가지게 되어 랜딩스포트의 변형등을 야기하게 되고 이에따라 음극선관의 해상도가 저하된다.

이러한 비점수차는 전자빔의 수직성분과 수평성분, 즉 수직빔과 수평빔이 서로 다른 크기로 집속될때 발생된다. 예를들어 양의 비점수차는 수평빔보다 수직빔이 더 강하게 집속되는 경우를 의미하며, 음의 비점수차는 그 반대이다.

이와같은 비점수차는 전자총의 적어도 한 위치에 반대의 비점수차를 가지는 사중극렌즈(quadrupole lens)를 설치함으로써 보상될 수 있다. 이러한 사중극렌즈는 모든 전자빔을 한점으로 집속하는 원형렌즈에 비교할때, 두 수직면에서 서로 다른 세기로 전자빔을 집속하는 비(非)회전대칭 렌즈의 일반적인 명칭으로 여러가지 형태로 구성되고 있다.

한편 전자빔의 주사에는 전술한 바와같이 편향요크등의 편향수단이 사용된다. 그런데 셀프컨버전스(selfconvergence)방식의 편향요크는 양의 비점수차를 가지는 편향자계(yoke field)를 형성하게 되어 빔스포트의 집속을 저해(deflection defocusing)하고 빔스포트의 형상을 왜곡(distortion)시키게 된다. 즉 전자빔은 편향요크의 양의 비점수차에 의해 그 수직성분, 즉 수직빔이 과집속(overfocusing)되는데, 이러한 오버포커싱 효과는 다이나믹 포커스 전자총의 채택으로 보정될 수 있다. 즉 메인렌즈와 사중극렌즈의 세기를 편향에 동기되어 변화되도록 함으로써 빔스포트를 다시 원형으로 형성하여 집속시키게 된다.

제1도에서, 일반적인 사중극렌즈는 두 인접전극(E1', E2')들에 종장형 또는 횡장형등 연장형(elongated type)의 전자빔통과공(Hv, Hh)을 구비함으로써 형성된다. 두 전극(E1', E2')의 전자빔통과공(Hv, Hh)들은 각각 나란하게 종장형 또는 횡장형으로 형성되어 있는데, 고전압측 전극에 종장형의 전자빔통과공을 형성하거나 저전압측 전극에 횡장형의 전자빔 통과공을 형성하면 두 전극 사이에 형성되는 사중극렌즈는 양의 비점수차를 가지게 된다. 예를들어 도면상측의 전극(E1')이 고전압측, 하측의 전극(E2')이 저전압측이라고 가정하면 도시된 두 전극(E1', E2')간에는 양의 비점수차를 가지는 사중극렌즈가 형성된다. 한편 전자빔 통과공(Hv, Hh)들의 외단부(edge portion)에는 전계의 형태를 조절하는 플랜지(flange; f)가 형성되어 있다.

이러한 전극(E1', E2')들은 일반적으로 비이드글래스(bead glass)로 불리우는 유리막대에 열융착으로 고정되어 전자총을 구성하게 된다. 이러한 전자총의 조립시 각 전극(E1', E2')들은 그 전자빔통과공(Hv, Hh)으로 지그(jig)의 전극지지봉(mandrel) 이삽입되어 일시 고정된 상태로 비이드글래스와 결합된다.

즉 제2도에서, 도시되지 않은 지그에는 세 전극지지봉(P)이 설치되어 있고, 이 전극지지봉(P)에 전자총을 구성할 각 전극(E1', E2')들이 순차적으로 삽입된다. 전극지지봉(P)들은 전자총의 다른 전극들이 일반적으로 원형의 전자빔통과공을 가지므로 원형의 단면을 가지게 되고, 전자총의 캐소드(cathode)측으로 갈수록 전자빔통과공의 직경이 점차 작아지므로 그 직경이 단계적으로 축경(縮徑)된 형태를 가지게 된다.

그런데 사중극렌즈의 형성을 위한 전극(E1', E2')들은 종장형 또는 횡장형의 전자빔통과공(Hv, Hh)들을 가지므로 원형단면의 전극지지봉(P)에는 고정될 수 없게 된다. 즉 제2도에 도시된 바와같이 종장형의 전자빔통과공(Hv)을 가지는 상측의 전극(E1')은 전극지지봉(P)에 대해 전후로 유동하게 되고, 횡장형의 전자빔통과공(Hh)을 가지는 하측의 전극(E2')은 좌우로 유동하게 되어 조립된 전자총의 정렬상태가 흐트러지게 된다. 이와같이 전자총의 정렬상태가 흐트러지면 색순도와 해상도가 저하될 뿐아니라, 전자렌지의 왜곡문제도 야기된다. 이러한 문제의 방지를 위해서는 별도의 정밀한 조립구멍및 가이드핀이나 외부가이드수단등을 사용하지 않으면 안 된다.

이와같은 종래의 문제점을 감안하여 본 발명의 목적은 우수한 정렬상태를 유지하면서 사중극렌즈를 형성할 수 있는 칼라음극선관의 전자총을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제작이 용이한 칼라 음극선관의 전자총을 제공하는 것이다.

본 발명의 주된 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 칼라음극선관의 전자총은, 각각 전자빔이 통과하는 세 전자빔 통과공이 인라인(in-line)형으로 배열된 적어도 한쌍의 인접전극간에 형성되는 사중전극렌즈를 가지는 칼라음극선관의 전자총에 있어서, 두 인접전극중 한 전극은 원형의 중앙 전자빔 통과공과 연장형의 양측방 전자빔 통과공들을 구비하고, 나머지 한 전극은 연장형의 중앙 전자빔 통과공과 원형의 양 측방 전자빔통과공들을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이들 두 인접전극에는 각각 서로 다른 전위가 인가되는데, 그 사이에 형성되는 사중극렌즈가 양의 비점수차를 가질때, 고전압측 전극의 중앙의 전자빔 통과공이 종장형 구멍이면 양측방의 전자빔통과공들은 원형구멍으로 형성되고, 이에 대향하는 저전압측 전극의 중앙의 전자빔 통과공은 원형구멍으로 양측방의 전자빔 통과공들은 횡장형 구멍으로 형성된다. 이와는 달리 고전압측 전극의 중앙의 전자빔 통과공이 원형구멍일때 양측방의 전자빔 통과공들은 종장형구멍으로 형성되고, 저전압측 전극의 중앙의 전자빔 통과공이 횡장형으로 양측방의 전자빔 통과공들은 원형구멍으로 형성된다.

한편 본 발명의 부차적인 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 사용되는 전자빔 통과공은 절결원(segmented circle)형태로 형성되는 것이 바람직하며, 전자빔 통과공 주변에 플랜지를 형성하는 대신 양측방의 전자빔 통과공들의 중심을 소정거리만큼 오프셋(offset)시키게 된다.

이와같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

제3도에서, 본 발명에 의한 칼라 음극선관용 전자총은 사중극렌즈의 형성을 위해 두 인접전극(E1, E2)의 전자빔 통과공(H1c, H1s, H2c, H2s)의 형태를 소정형태로 형성하고 있다.

본 발명에 의한 전극(E1, E2)은 제3도에서 알수 있는 바와 같이 각 전극(E1 또는 E2)의 전자빔 통과공(H1c, H1s, H2c, H2s)들의 형상이 중앙의 전자빔 통과공(H1c, H2c)과 양측방의 전자빔 통과공(H1s, H2s)이 서로 다르고, 또한 대향측 전극(E2 또는 E1)의 전자빔 통과공(H1c, H1s, H2c, H2s)들에 대해서도 서로 다르게 구성된다. 다시말해 중앙의 전자빔 통과공(H1c)과 양측방의 전자빔 통과공(H1s)들은 원형구멍과 연장형구멍으로 선택적으로 구성될 수 있으나 상호 교호적 또는 배타적이고, 대향측 전극(E2)의 대응 전자빔 통과공(H2c, H2s)간에도 서로 배타적인 관계를 가진다.

예를들어 상측의 전극(E1)이 더 높은 전위가 인가되는 고전압측이고 하측의 전극(E2)이 저전압측이며, 양 전극(E1, E2)사이에 양의 비점수차를 가지는 사중극렌즈가 형성된다고 가정하면, 고전압측 전극(E1)의 중앙의 전자빔 통과공(H1c)이 종장형구멍으로 형성될때 측방의 두 전자빔 통과공(H1s)들은 원통구멍으로 형성된다. 이때 이에 대향하는 저전압측전극(E2)의 중앙의 전자빔 통과공(H2c)은 원형구멍으로 양측방의 전자빔 통과공(H2s)들은 횡장형 구멍으로 형성된다.

이와같은 구성에 의하면 중앙의 전자빔 통과공(H1c, H2c)을 통과하는 중앙빔은 고전압측 전극(E1)의 종장형 전자빔 통과공(H1c)과 저전압측 전극(E2)의 원형 전자빔 통과공(H2c)간에 형성되는 사중극렌즈에 의해 양의 비점수차를 가지게 된다. 한편 양측방의 전자빔 통과공(H1s, H2s)들을 통과하는 측방빔은 고전압측 전극(E1)의 원형 전자빔 통과공(H1s)과 저전압측 전극(E2)의 횡장형 전자빔 통과공(H2s)간에 형성되는 사중극렌즈에 의해 역시 양의 비점수차를 가지게 된다.

이러한 구성과는 달리 고전압측 전극(E1)의 중앙의 전자빔 통과공(H1c)이 원형구멍으로 양측방의 전자빔 통과공(H1s)이 종장형 구멍으로 형성되면, 저전압측 전극(E2)의 중앙의 전자빔 통과공(H2c)은 횡장형 구멍으로 양측방의 전자빔 통과공(H2s)은 원형구멍으로 형성될 수 있다.

한편 양 전극(E1, E2)사이에 음의 비점수차를 가지는 사중극렌즈를 형성하는 경우 상술한 설명은 모두 반대가 된다.

이와같이 본 발명에 의한 칼라 음극선관의 전자총은 고전압측전극(E1)에 종장형 전자빔 통과구멍(H1c) 또는 저전압측 전극(E2)에 횡장형 전자빔 통과구멍(H2s)을 형성하고 그 대향측의 전자빔 통과공(H2c, H1s)을 원형구멍으로 형성으로써 두 전극(E1, E2)간에 양의 비점수차를 가지는 사중극렌즈를 형성하게 된다. 이러한 본 발명 구성에 의해 형성되는 사중극렌즈의 세기를 제1도를 통해 설명한 종래의 사중극렌즈의 세기의 약 1/2정도가 된다.

이와같은 구성에 의하면 전자총의 조립시 그 정열상태가 현저히 개선된다. 즉 비이드글래스로 각 전극(E1, E2)을 결합할때 각 전극(E1, E2)은 제4도에 도시된 바와 같이 지그상의 전극지지봉(P)상에 그 전자빔 통과공(H1c, H1s, H2c, H2s)이 삽입되어 일시고정된다. 두 전극(E1, E2)의 전자빔 통과공(H1c, H1s, H2c, H2s)들은 각각 원형의 전자빔 통과공9H1s, H2c)과 종장형 및 횡장형등의 연장형 전자빔 통과공(H1c, H2s)들이 서로 조합되어 있으므로 전극지지봉(P)과의 사이에 유동없이 지지된다. 이에따라 별도의 가이드수단이 없이도 전자총은 우수한 정렬상태를 유지한 채 조립될 수 있게 된다.

한편 제5도 (a) 내지 (e)에는 본 발명의 구성에 있어서 횡장형 또는 종장형등 연장형 전자빔 통과공의 구성에 채택가능한 여러 가지 구멍(H)의 형태를 예시하였다.

여기서 제5도 (a)는 타원(oval)형, (b)는 장방(rectangular)형, (c)는 키이홀(keyhole)형, (d)는 절결원(segmented circle)형, (e)는 원형단부(round end)형 이다.

이들 각 형태의 연장형 구멍(H)으로 전자빔 통과공을 형성하는 경우의 제반 특성을 다음 표 1에 정리하였다.

여기서 정렬상태는 전극지지봉(P)의 삽입시 유동이 제한되는 방향을 의미하는 것으로 키이홀형 구멍을 제외하고는 모두 일방향이 된다.

한편 전극(E1, E2)들은 금속판재를 블랭킹(blanking) 및 딥드로잉(deep drawing) 성형한 후 전자빔 통과공을 형성하는 구멍(H)을 펀칭(punching)하여 제작된다. 이와같은 제작을 감안할때 장방형 구멍은 제작이 가장 용이하나 집속특성은 좋지 않다. 한편 타원형 구멍은 집속특성이 가장 우수하나 제작이 어렵고, 키이홀형 구멍은 정렬상태는 우수하나 역시 제작이 어렵다.

이에따라 본 발명 전자총의 구멍에 사용될 연장형 전자빔 통과공의 형태는 가장 바람직하기로 제5도 (d)에 도시된 바와 같은 절결원형이다. 이 절결원형 구멍은 소정반경(R)의 원을 그 지름에 평행하도록 소정폭(h)으로 절취한 형태를 가지게 된다. 또한 장방형의 연장구멍의 양단을 소정곡률로 라운딩한 제5도 (e)의 라운드 엔드형 구멍역시 절결원형 구멍과 함께 본 발명 구성에 채택될 수 있다.

여기서 각 전자빔 통과공의 외단에는 측벽(side wall) 효과등을 차단하여 전계를 조성하기 위해 플랜지를 형성할 수 있다. 그런데 장방형 구멍이나 원형구멍등에 비해 타원형 구멍이나 절결원형 또는 라운드 엔드형 구멍에는 플랜지를 형성하기 매우 어렵다. 이에따라 본 발명에서는 플랜지를 형성하는 대신 양측방의 전자빔 통과공들이 중심을 소정거리만큼 오프셋 시킴으로써 측벽효과등을 차단하도록 구성하는 것이 바람직하다.

제6도 및 제7도에는 이상과 같은 본 발명의 구성에 따른 실제 설계예를 도시하고 있다.

제6도 내지 제7도에서, 각 전극(G4∼G6)은 컵(cup)형의 두 전극부품들로 이루어져 있는데, 사중극렌즈(Q1, Q2)는 G4 전극의 출구측판(G43)과 G5전극의 입구측판(G51), 그리고 G5 전극의 출구측판(G53)과 G6전극의 입구측판(G61)간에 2개 형성되어 있다. 이와같이 사중극렌즈(Q1, Q2)가 2개 형성되는 것은 본 발명의 사중극렌즈(Q1, Q2)의 세기가 제1도에 도시된 종래의 사중극렌즈의 세개의 약 1/2에 해당하는 것을 보상하기 위해서이다.

각 전극(E1, E2)에는 소정의 집속전압(VF1, VF2)이 인가되는데, G4전극과 G6전극에는 예를들어 6600V의 집속전압(VF1)이 공통접속되고, G5전극에는 7800V의 집속전압(VF2)이 접속된다. 이에따라 G5전극이 고전압측 전극, G4 및 G6전극이 저전압측 전극이 된다.

도면에 표시된 수치는 각각 mm단위로, R은 원형 전자빔 통과공(H43s, H51c, H53c, H61s)의 반경과 절결원형 전자빔 통과공(H43s, H51c, H53c, H61s)의 곡률, 즉 기초원의 반경을 나타내며 h는 절결원형 전자빔 통과공(H43s, H51c, H53c, H61s)의 폭을 나타낸다. 한편 도면에 표시되지 않은 대표적 치수들은 대략 다음과 같다. (단위 ; mm)

전극간 갭(gap) G : 0.8

전극두께 T : 0.4

전극길이 D : 4.2

전극높이 H : 5.4

빔간격 S : 6.6

여기서 빔간격(S)는 세 전자빔 통과공들을 통과하는 전자빔의 중심축간의 간격으로 전자총 축간격(gun axis spacing)으로도 불리운다.

도면에서, G5전극의 입구측 및 출구측판(G51, G53)에 형성된 측방 전자빔 통과공(H51s, H53c)들은 그 중심축이 전자총의 중심축으로부터 예를들어 0.3mm의 소정거리(ΔS)만큼 외측으로 오프셋되어 측벽효과등을 차단하고 있다.

이와같은 본 발명 구성에 의하면 간편한 제조 및 조립과 정확한 정렬상태가 자동적으로 보장되면서 비점수차를 효율적으로 보상할 수 있는 사중극렌즈를 가지는 전자총을 제공할 수 있게 된다.

Claims (8)

1. 각각 세 전자빔 통과공이 인라인형으로 배열된 적어도 한쌍의 인접전극간에 형성되는 사중극렌즈를 가지는 칼라 음극선관의 전자총에 있어서, 상기 두 인접전극중 한 전극은 원형의 중앙 전자빔 통과공과 연장형의 양측방 전자빔 통과공들을 구비하고, 나머지 한 전극은 연장형의 중앙 전자빔 통과공과 원형의 양 측방전자빔통과공들을 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 전자총.
2. 제1항에 있어서, 상기 두 인접전극에 각각 서로 다른 전위가 인가되어 고전압측 전극과 저전압측 전극으로 구분되는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 전자총.
3. 제1항에 있어서, 상기 두 전극간에 형성되는 사중렌즈가 양의 비점수차를 가지는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 전자총.
4. 제2항 또는 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 고전압측 전극의 중앙의 전자빔 통과공이 종장형 구멍일때 측방의 두 전자빔 통과공이 원형구멍으로 형성되고, 상기 저전압측 전극의 중앙의 전자빔 통과공은 원형구멍으로, 측방의 두 전자빔 통과공은 횡장형 구멍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 전자총.
5. 제2항 또는 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 고전압측 전극의 중앙의 전자빔 통과공이 원형구멍일때 측방의 두 전자빔 통과공이 종장형 구멍으로 형성되고, 상기 저전압측 전극의 중앙의 전자빔 통과공은 횡장형 구멍으로, 측방의 두 전자빔 통과공은 원형구멍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 전자총.
6. 제1항에 있어서, 상기 연장형 구멍이 타원형, 자방형, 키이홀형중의 어느 한 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 전자총.
7. 제1항에 있어서, 상기 연장형 구멍이 소정반경의 원을 그 지름에 평행하게 소정폭으로 절취한 절결원형, 또는 장방형 구멍의 양단을 라운딩한 라운드 엔드형중의 어느 한 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 전자총.
8. 제1항에 있어서, 상기 측방의 두 전자빔 통과공의 중심이 상기 전자총의 중심축으로부터 소정거리만큼 오프셋되는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관의 전자총.