KR100215816B1 - 칼라 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제 3 그리드 전극을 복수개로 분할 형성하여 셀프 컨버젼스 편향요크의 사용에 따른 화면 주변부에서의 포커스 열화 및 화면 주변부에서의 전자빔 횡장화를 억제하는 칼라 음극선관용 전자총을 제공한다.

상기 칼라 음극선관용 전자총은 전자빔들을 방사하는 음극과, 전자빔들을 제어하고 가속하는 제 1 그리드 전극 및 제 2 그리드 전극과, 유니 포텐셜 렌즈를 형성하는 제 3, 제 4, 제 5 그리드 전극과, 바이 포텐셜 렌즈를 형성하는 제 5, 제 6 그리드 전극을 포함하는 전자총을 구비한 음극선관에 있어서, 상기 제 3 그리드 전극을 2개의 전극으로 분할 구성하되, 상기 2개의 전극 중 음극측에 위치하는 전극은 3개의 전자빔 통과공을 갖는 판상전극으로, 양극측에 위치하는 전극은 3개의 전자빔 통과공을 갖는 2개의 판상전극이 용접된 형태로 하고, 상기 양극측 및 음극측에 위치하는 2개의 판상전극 중 어느 하나의 전극에 형성되는 전자빔 통과공들의 수평경을 수직경과 다르게 구성하여 상기 2개의 전극사이에 비축대칭 정전렌즈가 형성되도록 함을 특징으로 한다.

Description

칼라 음극선관용 전자총

본 발명은 칼라수상관(Color Cathode Ray Tube : CCRT)에 관한 것으로서, 특히 셀프 컨버젼스 편향요크를 사용하는 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관을 나타낸 횡단면도로서, 전면에 방폭특성을 유지하기 위해 방폭유리(도시는 생략함)가 고정되어 있는 패널(Panel)(1)과, 상기 패널(1)에 전면부가 융착되어 진공관을 구성하며 후변부에는 네크부(2a)가 일체로 형성된 펀넬(Funnel)(2)과, 상기 네크부(2a)에 봉입되어 적, 녹, 청 3색의 전자빔(3)을 패널(1)측으로 방사시키는 전자총(4)과, 상기 패널(1)의 내면에 도트(Dot) 또는 스트라이프(Stripe) 타입으로 도포된 적, 녹, 청의 형광면(5)과, 상기 형광면(5)과 일정간격 유지되게 상기 패널(1)에 고정되어 색선별 역할을 하며 표면에는 공극형상 또는 원형의 작은구멍이 무수히 뚫린 새도우 마스크(6)와, 상기 펀넬(2)의 외주면에 설치되어 전자총에서 방사되는 전자빔을 편향시키는 편향요크(7)로 구성되어 있다.

따라서 전자총에서 방사된 전자빔은 색선별 역할을 하는 섀도우 마스크(6)의 미세한 구멍을 통해 상기 패널(1)의 내면에 도포된 소정의 형광체에 부딪히게 되므로 전자총(4)에 인가된 영상신호를 재현한다.

도 2는 종래의 인-라인(In-Line)형 유니바이(Uni-Bi) 전자총을 나타낸 횡단면도 및 종단면도로서, 전자총(4)의 음극(8)에 내장된 히터(9)가 스템핀(10)으로부터 전원을 공급받아 발열되면, 발생되는 열에 의해 가열된 음극(8)으로부터 각각 열전자가 방사된다.

이와 같이 방사된 3색의 전자빔(3)은 음극(8)에서 스크린(Screen) 방향으로 일정간격을 두고 인-라인으로 위치한 다수의 전극구멍을 통과하면서 집속 및 가속되어 화면에 도달한다.

상기 음극(8)에서 출발한 전자빔(3)이 화면까지 도달하는 과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

전자총(4)의 음극(8)에서 방사된 전자빔(3)은 제 1 그리드 전극(11), 제 2 그리드 전극(12), 제 3 그리드 전극(13)으로 이루어진 빔형성영역(Beam Forming Region)에서 적절히 제어 및 가속되어 제 3 그리드 전극(13), 제 4 그리드 전극(14), 제 5 그리드 전극(15)에 인가되는 전압차에 의해 형성되는 유니포텐셜 정전렌즈(Uni-Potential Electro Static Lens)에서 재집속 및 가속된다.

그 후에는 제 5 그리드 전극(15)과 제 6 그리드 전극(16)에 인가되는 전압차에 의해 형성되는 바이 포텐셜 정전렌즈(Bi-Potential Electro Static Lens)에 의해 전자빔은 다시 집속 및 가속된다.

전자총(4)의 주렌즈인 정전렌즈를 통과한 전자빔은 펀넬(2)의 외주면에 감싸여지게 설치한 편향요크(7)에 인가되는 전류의 세기에 의해 형성된 자계의 영향으로 인해 그 경로가 결정된다.

이에 따라, 결정된 경로를 진행하는 전자빔(3)은 형광면(5)과 일정간격 유지되게 설치된 섀도우 마스크(6)의 미세한 구멍을 통과하면서 색선별되어 형광면에 부딪혀 형광체를 발광시키게 되므로 스크린에 화상이 재현된다.

또한, 상기와 같이 전자빔(3)이 각 전극을 통과할 때 화면의 중앙에서 일치되도록 하기 위해 정전렌즈를 구성하는 전극에서 외곽빔(청 및 적색을 구현하는 전자빔)이 통과하는 구멍를 중앙에 형성된 구멍측으로 오프셋(offset)시키거나, 다른 적절한 방법으로 외곽빔의 경로를 중앙빔(녹색을 구현하는 전자빔)측으로 향하도록 정전렌즈를 형성시킨다.

상기 전자총에서 나타낸 바와 같이 청, 녹, 적의 색을 구현하는 전자빔(3)이 화면전체에서 균일하게 일치되도록 하기 위해 셀프 컨버젼스(Self-Convergence) 편향요크(7)를 사용한다.

상기 편향요크(7)는 도 3과 같이 수평방향으로 핀 쿠션(Pin Cushion) 자계를 형성하고, 수직방향으로는 바렐(Barrel) 자계를 형성하므로 편향요크에 의해 편향되는 3개의 전자빔은 스크린상의 화면전체에서 일치하게 된다.

이 때, 전자빔은 편향요크(7)에 의해 형성되는 자계에 따라 수평방향으로 발산하고, 수직방향으로는 집속하는 힘을 받게 된다.

상기 전자빔은 패널(1)의 기하학적 구조에 의해 수직방향으로는 과집속되는 할로(Halo)현상이 나타나고, 수평방향으로는 수직방향에 비해 아주 작은 할로현상이 나타난다.

이에 따라, 스크린에 투영된 화면의 주변부에서 전자빔의 수직방향으로 발생되는 할로현상을 제거하기 위한 연구가 오래전 부터 진행되어 왔으며, 도 4는 그 일 예를 나타낸 것으로, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4를 참조하면, 종래 기술에 따른 전자총은 제 5 그리드 전극(15)을 스테틱 전압이 인가되는 전극(이하 스테틱 전극이라 함)(15a)과, 다이나믹 전압이 인가되는 전극(이하 다이나막 전극이라 함)(15b)으로 분할 형성하여 구성한다.

상기 스테틱 전극(15a)에는 다이나믹 전극(15b)측으로 3개의 전자빔이 동시에 통과하는 경주 트랙(Race Track) 형상의 전자빔 통과공(h)이 형성되어 있다.

상기 경주트랙 형상의 전자빔 통과공(h)으로부터 일정간격 이격된 지점에는 3개의 전자빔 통과공이 각각 형성된 판상전극(18)이 위치되어 있다.

또한, 상기 스테틱 전극(15a)내에 위치된 판상전극(18)에서 다이나막 전극(15b)을 지향하고 있는 각 전자빔 통과공의 일측으로는 수직격벽 전극(19)이 각각 고정되어 있다.

그리고 다이나믹 전극(15b)에는 스테틱 전극(15a)측으로 형성된 전자빔 통과공의 인-라인 방향에 평행한 한쌍의 수평격벽 전극(20)이 고정되어 있다.

이 때, 상기 다이나믹 전극(15b)에 고정되는 수평격벽 전극(20)의 일부는 스테틱 전극(15a)에 형성된 경주트랙 형상의 전자빔 통과공(h)을 통해 내부로 삽입되어 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 전극구성에서 편향요크(7)에 동조하여 가변되는 도 5와 같은 전압이 다이나믹 전극(15b)에 인가됨에 따라 스테틱 전극(15a)에 인가되는 일정한 전압과의 차이에 의해 도 6과 같은 쿼드러펄 렌즈(Quardruple Lens)를 스테틱 전극(15a)과 다이나믹 전극(15b) 사이에 형성하여 줌으로써 상기 전극을 통과하는 전자빔을 수평방향이 수직방향 보다 작은 종장형의 전자빔을 만들어 준다.

이러한 전자총의 편향요크(7)로 인해 화면의 주변부로 전자빔이 편향될 때 편향자계에 의한 전자빔의 수직방향에서 오버 포커싱 되는 현상(촛점거리가 짧아지는 현상)을 보상하므로 화면전체에 걸쳐 수직방향의 할로현상을 제거하게 된다.

그러나 이러한 종래의 전자총은 셀프 컨버젼스 요크에 의해 발생되는 화면의 주변부에서 전자빔이 수평방향으로 증대되는 현상을 보상하지 못하는 문제가 있다.

또한, 수직방향에서의 할로가 제거되어진 보다 작아진 전자빔의 수직길이는 저전류 영역에서 모아레(Moire)현상을 발생시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명은 제 3 그리드 전극을 복수개로 분할 형성하여 셀프 컨버젼스 편향요크의 사용에 따른 화면 주변부에서의 포커스 열화 및 전자빔 횡장화를 억제할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관을 나타낸 횡단면도

도 2는 종래의 인-라인형 유니바이 전자총을 나타낸 횡단면도 및 종단면도

도 3은 화면의 수평, 수직방향 편향자계를 나타낸 개략도

도 4는 종래의 다이나믹 전압이 인가되는 전자총의 횡단면도 및 종단면도

도 5는 도 4의 구성에서 화면에 인가되는 다이나믹 전압을 나타낸 파형도

도 6은 스테틱 전극과 다이나믹 전극의 전압차에 의한 전위분포도

도 7은 본 발며에 따른 칼라 음극선관용 전자총을 나타낸 횡단면도 및 종단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 전자빔 4 : 전자총

7 : 편향요크 8 : 음극

11 : 제 1 그리드 전극 12 : 제 2 그리드 전극

13 : 제 3 그리드 전극 13a, 13b : 판상전극

14 : 제 4 그리드 전극 15 : 제 5 그리드 전극

15a : 스테틱 전극 15b : 다이나믹 전극

16 : 제 6 그리드 전극

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칼라 음극선관용 전자총의 특징은, 전자빔들을 방사하는 음극과, 상기 전자빔들을 제어하고 가속하는 제 1 그리드 전극 및 제 2 그리드 전극과, 유니 포텐셜 렌즈를 형성하는 제 3, 제 4, 제 5 그리드 전극과, 바이 포텐셜 렌즈를 형성하는 제 5, 6 그리드 전극을 포함하는 전자총을 구비한 음극선관에 있어서, 상기 제 3 그리드 전극을 2개의 전극으로 분할 구성하되, 상기 2개의 전극 중 음극측에 위치하는 전극은 3개의 전자빔 통과공을 갖는 판상전극으로, 양극측에 위치하는 전극은 3개의 전자빔 통과공을 갖는 2개의 판상전극이 용접된 형태로 하고, 상기 양극측 및 음극측에 위치하는 2개의 판상전극 중 어느 하나의 전극에 형성되는 전자빔 통과공들의 수평경을 수직경과 다르게 구성하여 상기 2개의 전극사이에 비축대칭 정전렌즈가 형성되도록 함에 있다.

이하, 본 발명에 따른 칼라 음극선관용 전자총의 바람직한 일 실시예를 첨부도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 칼라 음극선관용 전자총을 나타낸 횡단면도 및 종단면도로서, 본 발명은 전자가 방사되는 음극(8)과, 상기 음극(8)에서 방사된 전자빔을 제어하는 제 1 그리드 전극(11) 및 제 2 그리드 전극(12)과, 형광체가 도포된 화면에 촛점이 맺히도록 전자빔을 적절히 집속 및 가속시키도록 유니 포텐셜 렌즈를 형성하는 제 3, 제 4, 제 5 그리드 전극(13)(14)(15)과, 상기 제 4 그리드 전극의 일측으로 설치되어 바이 포텐셜 렌즈를 형성하는 제 5, 6 그리드 전극(15)(16)을 관축 방향으로 순차 배열할 때 상기 제 2 그리드 전극(12) 및 제 4 그리드 전극(14) 사이에 위치하는 제 3 그리드 전극(13)을 적어도 2개 이상의 전극(13a)(13b)으로 분할 형성하여 이를 일정간격 유지되게 설치한다.

상기 구성 중 제 5 그리드 전극(15)은 스테틱 전극(15a)과 다이나믹 전극(15b)으로 분할 형성하여 순차적으로 배열하고 스테틱전극(a)에 고정된 판상전극에는 전자빔 진행방향의 수직방향으로 수직격벽 전극(19)을 각각 고정한다.

또한, 다이나믹 전극(15b)의 전자빔 통로인 수평방향으로는 수평격벽 전극(20)을 고정하여 상기 다이나믹 전극(15b)에 편향요크(7)에 동조하여 가변되는 전압이 인가되도록 한다.

또한, 분할 형성된 제 3 그리드 전극의 첫 번째인 음극측 판상전극(13a)에 접속전압이 인가되도록 제 5 그리드 전극(15)의 스테틱 전극(15a)과 결선한다.

또한 , 제 3 그리드 전극의 두 번째인 양극측 판상전극(13b)의 전자빔 통과공은 축대칭으로 함과 동시에 편향요크(7)에 동조하여 가변되는 전압이 인가되도록 제 5 그리드 전극의 다이나믹 전극(15b)과 결선한다.

또한, 분할 형성된 제 3 그리드 전극 중 판상형태로 구성된 음극측 판상전극(13a)의 공경은 수평방향의 길이가 수직방향의 길이보다 긴 횡장형이고, 제 3 그리드 전극 중 2개의 판상전극이 용접된 형태로 구성된 음극측 판상전극(13b)에서 음극(8)측에 위치된 판성전극의 공정은 수직방향의 길이가 수평방향의 길이보다 긴 종장형이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 칼라 음극선관용 전자총의 동작을 설명하면 다음과 같다.

편향요크(7)에 동조하여 상기 제 5 그리드 전극의 다이나믹 전극(15b)에 인가되는 전압이 증가함에 따라 상기 스테틱 전극(15a)과 다이나믹 전극(15b) 사이의 비대칭 구조로 인하여 제 1 쿼드러펄 렌즈가 형성된다.

또한, 상기 다이나믹 전극(15b)에 인가되는 전압이 증가함에 따라 상기 다이나믹 전극(15b)과 제 6 그리드 전극(16) 사이에 형성되는 바이 포텐셜 렌즈의 세기가 약하게 된다.

또한, 다이나믹 전극(15b)에 인가되는 전압이 증가됨에 따라 상기 다이나믹 전극과 결선된 제 3 그리드 전극의 양극측 판상전극(13b)에 인가되는 전압이 증가되는데, 제 3 그리드 전극을 구성하는 판상전극(13a)(13b) 사이의 비대칭 구조로 인하여 이들 사이에 제 2 쿼드러펄 렌즈가 형성된다.

또한, 상기 제 3 그리드 전극의 양극측 판상전극(13b)에 인가되는 전압이 증가함에 따라 제 3 그리드 전극(13), 제 4 그리드 전극(14), 제 5 그리드 전극(15) 사이에 형성되는 유니 포텐셜 렌즈의 세기가 증대된다.

상기와 같이 편향요크(7)에 동조하여 가변되는 전압을 다이나믹 전극(15b)과 제 3 그리드 전극의 양극측 판상전극(13b)에 인가하므로 형성된 렌즈의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 제 1 쿼드러펄 렌즈는 전자빔을 수평방향으로 집속시키고, 수직방향으로는 발산시키므로 셀프 컨버젼스 요크에 의하여 화면 주변부에서 과집속되는 전자빔의 수직방향을 전자총내에서 미리 적절히 발산시켜 스크린상에서 정확한 상이 맺히도록 하는 작용을 한다.

그리고, 세기가 약화된 바이 포텐셜 렌즈는 상기 제 1 쿼드러펄 렌즈에 의해 집속되어진 전자빔의 수평방향을 화면상에서 정확한 상이 맺히도록 한다.

상기 바이포텐셜 렌즈의 세기가 약화될수록 바이 포텐셜 렌즈에서 물점까지의 거리는 증대되고 바이렌즈에 입사되는 전자빔의 입사각은 감소되어져야 하므로 세기가 증대된 유니 포텐셜 렌즈는 약화된 바이 포텐셜 렌즈에 최적의 전단 집속렌즈를 제공하여 화면에서 보다 작은 전자빔을 형성하도록 한다.

또한, 상기 제 2 쿼드러펄 렌즈는 전자빔을 수평방향으로 발산시키고, 수직 방향으로 집속시키므로 셀프 컨버젼스 요크와, 상기 제 1 쿼드러펄 렌즈 및 세기를 약화시킨 바이 포텐셜 렌즈 사용시 화면중심에서의 빔크기에 비해 증가된 전자빔의 수평크기와 감소된 전자빔의 수직크기를 보상하는 역할을 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 칼라 음극선관용 전자총에 따르면 셀프 컨버젼스 요크에 의해 발생되는 화면 주변부에서의 횡장화된 전자빔특성을 보상할 수 있는 효과가 있다.

또한, 저전류 영역에서 모아레 현상을 제거하고, 화면전역에서 전자빔의 수평방향 길이를 보다 작게 함으로써 해상도를 높일수 있는 효과도 있다.

Claims (5)

1. 전자빔들을 방사하는 음극과, 상기 전자빔들을 제어하고 가속하는 제 1 그리드 전극 및 제 2 그리드 전극과, 유니 포텐셜 렌즈를 형성하는 제 3, 제 4, 제 5 그리드 전극과, 바이 포텐셜 렌즈를 형성하는 제 5, 6 그리드 전극을 포함하는 전자총을 구비한 음극선관에 있어서, 상기 제 3 그리드 전극을 2개의 전극으로 분할 구성하되, 상기 2개의 전극 중 음극측에 위치하는 전극은 3개의 전자빔 통과공을 갖는 판상전극으로, 양극측에 위치하는 전극은 3개의 전자빔 통과공을 갖는 2개의 판상전극이 용접된 형태로 하고, 상기 양극측 및 음극측에 위치하는 2개의 판상전극 중 어느 하나의 전극에 형성되는 전자빔 통과공들의 수평경을 수직경과 다르게 구성하여 상기 2개의 전극사이에 비축대칭 정전렌즈가 형성되도록 함을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 그리드 전극의 음극측 판상전극은 스테틱전압이 인가되는 제 5 그리드 전극과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 그리드 전극의 양극측 판상전극은 다이나믹 전압이 인가되는 제 5 그리드 전극과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 그리드 전극의 음극측 판상전극의 공경은 수평경이 수직경보다 큰 횡장형인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 그리드 전극의 양극측 판상전극의 공경은 수직경이 수평경보다 큰 종장형 형태로 축대칭 되개 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.