KR100209692B1 - 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관용 전자총에 관한 것으로 전자총의 캐소드와 제어전극간의 간격을 확보하도록 하여 음극선관의 전기적 특성 및 화면의 고해상도를 향상시키도록 한 것이다.

이를 위해, 전자빔을 방출하는 캐소드와, 상기 캐소드에서 방출되는 전자빔의 방출량을 제어하도록 복수개의 공경이 형성된 제어전극과, 상기 제어전극의 각 공경 주위에 가속전극 방향으로 경사진 경사면으로 구성된 것이다.

Description

음극선관용 전자총

본 발명은 음극선관용 전자총에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 전자총의 캐소드와 제어전극간의 간격을 확보하도록 하여 음극선관의 전기적 특성 및 화면의 고해상도를 향상시키도록 한 것이다.

일반적인 음극선관은 통상 인라인(in-line)형 전자총을 이용하고 있으며, 상기 인라인형 전자총을 이용하는 음극선관에서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3개의 전자빔이 수평으로 나란하게 배열되어 있기 때문에 3개의 전자빔을 형광면의 한곳에 수렴시키기 위하여 음극선관의 편향요크는 비균일 자계를 이용한 자기 집중형(self-convergence)을 적용하고 있다.

도 1은 일반적인 음극선관의 개략구조도이고, 도 2는 종래 음극선관용 전자총의 구조도이고, 도 3a는 종래 음극선관용 전자총의 제어전극 정면도이고, 도 3b는 종래 음극선관용 전자총의 제어전극 부분단면도로써, 그 구성을 살펴보면, 음극선관(1)의 전면에 장착되는 패널(2)과, 상기 패널(2)의 내면에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광체가 도포된 형광면(4)과, 상기 형광면(4)의 후방에 형광면(4)으로 입사되는 전자빔(a)의 색선별 기능을 갖는 새도우 마스크(5)와, 상기 새도우 마스크(5)을 지지하도록 설치된 프레임(6)과, 상기 패널(2)의 후면에 결합되어 내부를 진공상태로 유지하도록 설치된 펀넬(3)과, 상기 펀넬(3)의 후방으로 후퇴되어 있는 관형상의 네크부(7)의 내부에 장착되어 전자빔(a)을 방출하는 전자총(8)과, 상기 펀넬(3)의 외측을 둘러싸며 전자빔(a)을 수평 또는 수직방향으로 편향시키도록 설치된 편향요크(9)로 구성되어 진다.

상기 전자총(8)은 삼극부와 주렌즈부로 구성되어 지며, 상기 삼극부는 히터가 내장되어 인라인 배열된 캐소드(11)와, 상기 캐소드(11)에서 방출되는 전자빔(a)을 제어 및 가속시키는 제어전극(12)과 가속전극(13)으로 구성되어 지며, 상기 제어전극(12)에는 제어전극 공경(16)이 형성되어 있고, 상기 가속전극(13)에는 가속전극 공경(17)이 형성되어 있다.

상기 주렌즈부는 삼극부에서 생성된 전자빔(a)을 집속시키는 집속전극(14)과 전자빔(a)을 최종 가속시키는 양극(15)으로 구성되어 진다.

상기 전자총(8)과 각 전극들은 서로 일정한 간격을 두고 떨어져 관축방향으로 순차 배치되어 있다.

상기 제어전극(12)의 두께(t)와 제어전극 공경(16)의 크기는 전자빔(a)이 나오지 않는 캐소드의 전압 즉, 휘점소거전압(Ekco)과 큰 관계를 가지고 있으며 특히, 제어전극 공경(16)의 크기는 화상의 해상력과 캐소드(11)의 수명에 큰 영향을 주게 된다.

상기 가속전극(13)은 캐소드(11)면에 모여 있는 열전자를 당겨내어 가속시키는 역할을 하며 상기 가속전극(13)에 인가되는 전압은 휘점소거전압(Ekco)에 영향을 주게 되며, 상기 가속전극 공경(17)의 크기는 제어전극 공경(16)과 거의 같을수록 전자빔(a) 스포트(spot)의 모양이 샤프(sharp)해 진다.

상기 제어전극(12)은 접지되어 지고, 상기 가속전극(13)에는 500~1000V, 상기 양극(15)에는 25~35kv의 고전압이 인가되어 지고, 상기 집속전극(14)에는 양극(15)전압의 20~30%의 중간전압이 인가되어 진다.

상기 제어전극(12)과 가속전극(13)간의 간격은 0.10mm로, 가속전극(13)과 집속전극(14)의 간격은 0.8mm로, 캐소드(11)와 제어전극(12)간의 간격은 80~90μm로 형성되어 있고, 상기 제어전극(12)의 두께(t)는 0.1mm로, 가속전극(13)의 두께는 0.12mm로 형성되어 있고, 상기 제어전극(12)의 제어전극 공경(16)은 0.40mm로, 가속전극(13)의 가속전극 공경(17)은 0.52mm정도로 형성되어 있다.

이러한 구조의 음극선관은 음극선관(1)내면에 형광면(4)이 형성된 패널(2)과 내측면에 전기전도성을 갖는 흑연이 도포된 펀넬(3)은 약 450℃의 로에서 융착글라스로 서로 결합되어 진다.

상기 펀넬(3)의 후방으로 후퇴되어 있는 관형상의 네크부(7)내에 전자빔(a)을 방출하도록 장착된 전자총(8)에 영상신호를 입력하면 전자총(8)의 캐소드(11)로 부터 전자빔(a)이 방출되어 진다.

상기 캐소드(11)에서 방출되는 전자빔(a)은 전자총(8)의 각 전극에 인가된 전압에 의하여 제어전극(12)의 제어전극 공경(16)을 통과하면서 제어되어 지고, 상기 제어전극(12)을 통과한 전자빔(a)은 가속전극(13)의 가속전극 공경(17)을 통과하면서 가속되어 진다.

상기 가속전극(13)에 의해 가속되어진 전자빔(a)은 집속전극(14)에서 집속된 후 양극(15)을 통해 최종가속되어 패널(2)쪽으로 가속 및 집속과정을 거치면서 진행하게 된다.

이때, 집속전극(14)과 양극(15)의 전압차에 의해 정전렌즈가 형성되므로 삼극부에서 생성된 전자빔(a)은 형광면(4)의 중앙에 집속되어 지며, 상기 형광면(4)의 중앙에 집속된 전자빔(a)을 스크린 전영역으로 편향시키도록 상기 펀넬(3)의 외측에 설치된 편향요크(9)가 작동되어 진다.

상기 전자총(8)에서 방출되어진 전자빔(a)이 편향요크(9)에 의하여 편향되어져 새도우 마스크(5)를 통과하면서 패널(2)내면의 형광면(4)을 발광시키게 되는데 이때, 새도우 마스크(5)는 전자총(8)에서 방출되는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)에 해당되는 인라인의 세 전자빔(a)이 새도우 마스크(5)의 슬롯(10)에서 녹색을 중심으로 서로 크로스되어져 스크린의 적(R), 녹(G), 청색(B)의 각각의 형광면(4)을 발광시키도록 하는 색선별기능을 하게 된다.

이때, 음극선관(1)의 해상도를 높이기 위하여 음극선관(1)의 전자총(8)내에 설치된 제어전극(12)의 제어전극 공경(16)을 축소하는 방법을 채택하고 있으며 특히, 음극선관용 전자총(8)에 제어전극(12)의 제어전극 공경(16)은 0.35mm까지 형성할 수 있다.

상기 제어전극(12)의 제어전극 공경(16)의 크기와 관련되는 휘점소거전압(Ekco)은 다음 식에서와 같이

,

ik는 캐소드 전류

D는 제어전극 공경

Ekco는 전자빔이 나오지 않는 캐소드 전압(휘점소거전압)

k는 상관계수

d₁은 캐소드와 제어전극간의 간격

d₂는 제어전극과 가속전극간의 간격

t는 제어전극의 두께

Ec₂는 가속전극의 전압으로 이루어 진다.

일반적으로 휘점소거전압(Ekco)은 모니터 섀시(chassis)와의 호환성을 유지하기 위하여 동일하게 가져가야 하며 여기서, 제어전극 공경(16)을 0.35mm로 가져간다면 제어전극 공경(16) 즉, D³에 비례하여 휘점소거전압(Ekco)은 급격히 떨어지게 된다.

그러므로, 상기 휘점소거전압(Ekco)을 동일하게 가져가야 되는 입장에서 상기 휘점소거전압(Ekco)을 높히기 위하여 가변해야 되는 펙터(Factor)로는 제어전극(12)과 가속전극(13)간의 간격, 캐소드(11)와 제어전극(12)간의 간격, 제어전극(1)의 두께(t)를 조정해주어야 한다.

그러나, 이러한 종래 음극선관의 전자총은 전자총의 제어전극과 가속전극간의 간격은 현재의 간격(0.10mm)이 한계치이며, 상기 제어전극과 가속전극간의 간격을 0.10mm이하로 줄이면 공정중에서 제어전극과 가속전극이 접촉되는 터치(Touch)현상이 심하게 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 캐소드와 제어전극간의 간격(80-90μm)을 줄이면 공정중의 활성화 공정에서 캐소드의 열팽창이 70μm정도 발생하기 때문에 캐소드와 제어전극에 접촉되므로 활성화 공정에서의 효율이 저하되어 음극선관의 전기적 특성 및 해상도가 저하되는 문제점도 있었다.

그리고, 상기 제어전극의 두께(t,0.1mm)를 줄일 경우 0.08mm까지는 조정할 수 있으나, 상기 제어전극의 두께를 0.08mm이하로 형성할 경우 제어전극의 제어전극 공경에 변형이 발생하므로 음극선관의 전기적 특성 및 스크린의 포커스 특성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 전자총의 캐소드에서 방출되는 열전자를 제어하는 제어전극의 제어전극 공경의 치수를 줄이고 캐소드와 제어전극간의 간격을 충분히 확보하도록 하여 활성화 공정에서의 효율을 높여주므로 음극선관의 전기적 특성 및 해상도를 높이도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 전자빔을 방출하는 캐소드와, 상기 캐소드에서 방출되는 전자빔의 방출량을 제어하도록 복수개의 공경이 형성된 제어전극과, 상기 제어전극의 각 공경 주위에 가속전극 방향으로 경사진 경사면으로 구성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 전자총이 제공된다.

도 1은 일반적인 음극선관의 개략구조도

도 2는 종래 음극선관용 전자총의 구조도

도 3a는 종래 음극선관용 전자총의 제어전극 정면도

도 3b는 종래 음극선관용 전자총의 제어전극 부분단면도

도 4는 본 발명 음극선관용 전자총의 구조도

도 5a는 본 발명 음극선관용 전자총의 제어전극 정면도

도 5b는 본 발명 음극선관용 전자총의 제어전극 부분단면도

도 6은 본 발명 제어전극의 경사면 두께(t₂)의 변화에 따른 Ekco변화를 나타낸 그래프

도 7은 음극선관용 전자총의 캐소드에서 제어전극으로의 전자빔 침투전계 대비도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101: 전자총 102: 캐소드

103: 제어전극 104: 가속전극

105: 접속전극 106: 양극

107: 제어전극 공경 108: 가속전극 공경

109: 경사면

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 첨부된 도 4내지 도 6b를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명 음극선관용 전자총의 구조도이고, 도 5a는 본 발명 음극선관용 전자총의 제어전극 정면도이고, 도 5b는 본 발명 음극선관용 전자총의 제어전극 부분단면도이고, 도 6은 본 발명 제어전극의 경사면 두께(t₂)의 변화에 따른 휘점소거전압(Ekco)변화를 나타낸 그래프로써, 본 발명은 음극선관의 후면부에 전자빔을 방출하는 전자총(101)이 설치되어 있고, 상기 전자총(101)은 삼극부와 주렌즈부로 구성되어 진다.

상기 삼극부는 히터가 내장되어 인라인 배열된 캐소드(102)와, 상기 캐소드(102)에서 방출되는 전자빔을 제어 및 가속시키는 제어전극(103)과 가속전극(104)이 설치되어 있다.

상기 제어전극(103)에는 제어전극 공경(107)이 형성되어 있고, 상기 가속전극(104)에는 가속전극 공경(108)이 형성되어 있고, 상기 제어전극 공경(107) 주위에 가속전극(104) 방향으로 일정한 각도로 경사진 경사면(109)이 형성되어 있다.

상기 주렌즈부는 삼극부에서 생성된 전자빔을 집속시키는 집속전극(105)과 전자빔을 최종 가속시키는 양극(106)이 설치되어 있다.

상기 전자총(101)과 각 전극들은 서로 일정한 간격을 두고 떨어져 관축방향으로 순차 배치되어 있다.

상기 제어전극(103)은 접지되어 지고, 상기 가속전극(104)에는 500~1000V, 상기 양극(106)에는 25~35kv의 고전압이 인가되어 지고, 상기 집속전극(105)에는 양극(106)전압의 20~30%의 중간전압이 인가되어 진다.

상기 제어전극(103)과 가속전극(104)간의 간격은 0.10mm로, 가속전극(104)과 집속전극(105)의 간격은 0.8mm로, 캐소드(102)와 제어전극(103)간의 간격은 80~90μm로 형성되어 있고, 상기 제어전극(103)의 전체두께(t₁)는 0.1mm로, 가속전극(104)의 두께는 0.12mm로 형성되어 있고, 상기 제어전극(103)의 제어전극 공경(107)은 0.35mm로, 가속전극(104)의 가속전극 공경(108)은 0.52mm로 형성되어 있다.

상기 캐소드(102)에서 활성화된 전자빔이 제어전극(103)으로 원활하게 끌려나오도록 상기 제어전극(103)의 경사면(109) 부분을 제외한 나머지 부분의 두께(t₂)와 제어전극(103)의 전체두께(t₁)와의 비(t₂/t₁)가 0.2~0.8범위이내로 형성되어 진다.

상기 제어전극(103)의 전체두께(t₁)와 제어전극 공경(107)의 크기는 전자빔이 나오지 않는 캐소드(102)의 전압 즉, 휘점소거전압(Ekco)과 큰 관계를 가지고 있으며 특히, 제어전극 공경(107)의 크기는 화상의 해상력과 캐소드(102)의 수명에 큰 영향을 주게 된다.

상기 가속전극(104)은 캐소드(102)면에 모여 있는 열전자를 당겨내어 가속시키는 역할을 하며, 상기 가속전극(104)에 인가되는 전압은 휘점소거전압(Ekco)에 영향을 주게 되며, 상기 가속전극 공경(108)의 크기는 제어전극 공경(107)과 거의 같을수록 전자빔 스포트(spot)의 모양이 샤프(sharp)해 진다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 음극선관의 후면부에 설치된 전자총에 전자총(101)에 영상신호를 입력하면 전자총(101)의 캐소드(102)로 부터 전자빔이 방출되어 진다.

상기 캐소드(102)에서 방출되는 전자빔은 전자총(101)의 각 전극에 인가된 전압에 의하여 제어전극(103)의 제어전극 공경(107)을 통과하면서 제어되어 지고, 상기 제어전극(103)을 통과한 전자빔은 가속전극(104)의 가속전극 공경(108)을 통과하면서 가속되어 진다.

상기 가속전극(104)에 의해 가속되어진 전자빔은 집속전극(105)에서 집속된 후 양극(106)을 통해 최종가속되어 진다.

상기 집속전극(105)과 양극(106)의 전압차에 의해 정전렌즈가 형성되므로 삼극부에서 생성된 전자빔은 음극선관의 형광면 중앙에 집속되어 지며, 상기 형광면의 중앙에 집속된 전자빔은 음극선관의 펀넬 외측에 설치되어 작동되는 편향요크에 의해 스크린 전영역으로 편향되어 진다.

상기 편향요크에 의하여 편향되어진 전자빔은 새도우 마스크를 통과하면서 패널내면에 설치된 형광면을 발광시키게 되며 이때, 전자총(101)에서 방출되는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)에 해당되는 인라인의 세 전자빔은 형광면의 후면에 설치되어 색선별을 하는 새도우 마스크의 슬롯에서 녹색을 중심으로 서로 크로스되어져 스크린의 적(R), 녹(G), 청색(B)의 각각의 형광면을 발광시킴으로써 영상신호가 재현되어 진다.

이때, 음극선관의 해상도를 높이기 위해서는 상기 캐소드(102)와 제어전극(103)간의 간격을 충분히 확보하고 또한, 캐소드(102)에서 활성화된 전자빔이 제어전극(103)으로 많이 끌려 나와야 한다.

그러기 위해서는, 전자총(101)에 설치된 제어전극(103)의 전체두께(t₁)와 상기 제어전극(103)과 가속전극(104)간의 간격 조정없이 제어전극(103)의 제어전극 공경(107)의 크기를 0.35mm로 형성하고, 상기 제어전극(103)의 제어전극 공경(107) 주위에 일정한 각도로 가속전극(104) 방향으로 경사진 경사면(109)을 형성함으로써, 도 7에서와 같이 상기 가속전극(104)과 집속전극(105)의 전압에 의한 침투전계(p₁)의 깊이가 종래의 제어전극(103)의 침투전계(p₂)를 대비하여 깊어지기 때문에 캐소드(102)에서 활성화된 전자빔이 많이 끌려나오게 된다.

즉, 제어전극(103)의 제어전극 공경(107) 주위에 형성된 경사면(109)의 반지름(d)을 0.3mm로, 제어전극 공경(107)의 반지름(D)을 0.2mm로 형성하고, 제어전극(103)의 전체두께(t₁)를 0.1mm로 하였을 때 제어전극의 경사면 부분을 제외한 나머지 부분의 두께(t₂)와 제어전극(103)의 전체두께(t₁)와의 비(t₂/t₁)는 도 6에서와 같이 0.2~0.8 범위이내에서 휘점소거전압(Ekco)의 변화가 급격하게 변화되어 지며, 상기 휘점소거전압(Ekco)의 변화는 가속전극(104) 전압에 의한 침투전계(p₁)가 캐소드(102)쪽으로 깊이 침투하기 때문에 캐소드(102)에서 활성화된 전자빔이 제어전극(103)으로 많이 끌려나오게 되므로 휘점소거전압(Ekco)이 높아지게 된다.

산업용 모니터에서는 상기 휘점소거전압(Ekco)을 일정하게 유지해야 하므로 상기 가속전극(104)의 전압(Ec₂전압)과 휘점소거전압(Ekco)을 일정하게 유지한 상태에서 전자빔을 동일하게 조정하기 위해서는 캐소드(102)와 제어전극(103)과의 간격(d₁)를 더 멀리 해주어야만 동일의 전류가 방출되어 진다.

상기와 같이 상기 캐소드(102)와 제어전극(103)간의 간격(d₁)이 멀어져 공정중에서 특히, 활성화 공정에서 제어전극(103)과 캐소드(102)와의 터치현상은 사라지고 양호한 전기적 특성을 얻을 수 있다.

그러나, 상기 캐소드(102)와 제어전극(103)과의 간격이 너무 멀 경우에는 캐소드(102)와 제어전극(103)간의 정전용량이 증가하여 텔레비젼(TV)의 대역폭을 줄이게 되는 문제점이 발생하게 되며, 그리고 캐소드(102)와 제어전극(103)간의 간격(d₁)이 너무 가까우면 활성화가 되지않는 더 많은 문제점이 발생되게 된다.

상기 제어전극 공경(107) 주위에 경사면(109)의 각도를 ０°로 형성하였을 경우에는 제어전극 공경(107)을 전자빔이 종래와 같이 통과하게 되어 제어전극(103)의 전체두께(t₁)는 0.08mm까지는 형성할 수 있으나 0.08mm이하로는 줄이기 힘들다.

그러나, 제어전극 공경(107) 주위에 형성된 경사면(109)의 각도를 90°로 형성하였을 경우에는 제어전극(103)의 전체두께(t₁)를 0.04mm까지 형성할 수 있으며, 상기 경사면(109)의 각도를 45°정도로 형성할 경우에는 제어전극(103)의 전체두께(t₁)를 0.05~0.06mm까지 형성할 수 있다.

상기 제어전극 공경(107) 주위에 경사면(109)을 형성함으로써, 상기 제어전극 공경(107)의 축소로 인한 화소(spot size)의 축소와 캐소드(102)와 제어전극(103)간의 간격을 충분히 확보할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 음극선관용 제어전극의 제어간극 공경을 0.35mm로 형성하고, 전자총의 캐소드에서 방출되는 열전자를 제어하는 제어전극의 제어전극 공경주위에 일정한 각도로 경사진 경사면을 형성함으로써, 제어전극 공경의 축소로 인한 화소(spot size)를 축소할 뿐만 아니라 캐소드와 제어전극간의 간격을 충분히 확보하여 활성화 공정에서의 효율을 높여주므로 음극선관의 전기적 특성 및 고해상도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 전자빔을 방출하는 캐소드와, 상기 캐소드에서 방출되는 전자빔의 방출량을 제어하도록 복수개의 공경이 형성된 제어전극과, 상기 제어전극의 각 공경 주위에 가속전극 방향으로 경사진 경사면으로 구성된 것을 특징으로 하는 음극선관용 전자총.
2. 제 1 항에 있어서, 제어전극의 경사면 부분을 제외한 나머지 부분의 두께(t₂)와 상기 제어전극의 전체두께(t₁)와의 비(t₂/t₁)가 0.2 ∼ 0.8범위이내인 것을 특징으로 하는 음극선관용 전자총.

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