KR100232156B1 - 칼라 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균일자계 편향요크를 사용하는 칼라 음극선관용 전자총에서 전자총의 삼극부에 비대칭 렌즈를 형성하여 화면 주변부에서의 해상도 열화를 방지할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 균일자계 편향요크를 구비한 칼라 음극선관에서 전자빔을 방사하는 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하고 가속하는 제어전극 및 가속전극으로 구성된 삼극부와, 상기 전자빔을 스크린에 접속시키기 위해 주정진 집속렌즈를 형성하는 복수개 집속전극 및 양극으로 구성된 칼라 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 삼극부를 구성하는 전극중 적어도 하나의 전극에 수평 및 수직방향의 집속작용이 비축대칭 되는 렌즈수단을 구비하여 주렌즈로 입사되는 전자빔의 수평방향의 입사각이 수직방향의 입사각보다 작게 되도록 한 것이다.

Description

칼라 음극선관용 전자총

본 발명은 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것으로, 특히 전자총의 삼극부에 비대칭 렌즈를 형성시켜 화면 주변부에서의 해상도 열화를 방지할 수 있도록 구성된 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

일반적으로, 칼라 음극선관은 제1도에 도시한 바와같이 판넬(1)과 펀넬(2), 펀넬의 넥크부위의 내부에 설치된 전자총(3)과, 외측에 설치된 편향요크(4), 판넬의 내면에 설치된 섀도우마스크(5)와 형광면(6) 등으로 이루어져 있다.

또한, 상기와 같은 칼라 음극선관에 채용된 종래의 전자총은 제2도와 같이 삼극부와 주렌즈로 구성되는데, 삼극부는 히터(10)가 내장된 음극(11)과, 상기 음극으로부터 방출된 열전자를 제어 및 가속시키는 제어전극(12)과 가속전극(13)으로 이루어져 있으며, 주렌즈부는 삼극부에서 생성된 전자빔(7)을 집속 및 최종 가속시키는 집속전극(14)과 양극(15)으로 이루어져 있다.

상기 제어전극(12)은 접지되고, 가속전극(13)에는 500∼1000V의 전압이 인가되며, 양극(15)에는 25∼35KV의 고전압이 인가되고 집속전극(14)에는 양극전압의 20∼30%에 해당하는 중간전압이 인가된다.

상기와 같이 구성된 종래의 칼라 음극선관용 전자총은 각 전극에 소정의 전위가 인가됨에 따라 특히 집속전극(14)과 양극(15)의 전압차에 의해 이들사이에 정전렌즈가 형성되어 삼극부에서 생성된 전자빔(7)이 형광면(6)의 중앙에 집속되며, 이 집속전극(14)과 양극(15)의 전압차 의해 형성되는 정전렌즈를 주렌즈라고 한다.

이때, 형광면의 중앙에 집속된 전자빔을 화면 전 영역으로 편향시키기 위해서는 펀넬(2)의 넥크부에 부착된 편향요크(4)가 작용하게 되는데, 통상 인라인(In-Line)형 전자총을 채용하는 칼라 음극선관에서는 R.G.B 3개의 전자빔이 수평으로 나란히 배열되기 때문에 3전자빔을 형광면의 한곳에 수렴시키기 위해 비균일 자계를 이용 셀프 컨버전스(Self Convergence)형 편향요크가 적용된다.

상기 셀프 컨버전스형 편향요크에서 생성되는 자계의 분포는 제3(a)도와 제3(b)도에 도시한 바와같이 수평 편향자계는 핀쿠션(Pinchusion)형으로 되고 수직편향자계는 배럴(Barrel)형으로 되어 형광면에서는 집중의 어긋남(Mis-Convergence)을 방지하게 된다.

그리고, 제3(a)도와 제3(b)도와 같이 편향요크에서 생성되는 자계를 2극 성분과 4극 성분으로 분리하여 설명하면, 2극 성분은 전자빔을 수평 및 수직 방향으로 편향시키는 역할을 하고, 4극 성분은 전자빔을 수직 방향으로 집속하고 수평 방향으로는 발산시키는 역할을 함으로써, 비점수차를 발생시켜 전자빔 스폿(Spot)을 왜곡시킨다.

또한, 비록 균일에 가까운 자계인 경우에도 미세한 핀쿠션이나 배럴자계 성분 때문에 형광면 주변부에서는 전자빔이 현저히 비점수차를 받게되어 전자빔 스폿이 왜곡되는 경향을 나타낸다.

제4도에서는 상기와 같은 전자빔 스폿의 왜곡 현상을 더욱 구체적으로 도시하였다.

제4도에서와 같이 화면 중앙부에서는 편향자계가 가해지지 않아 전자빔 스폿이 정확히 원형상을 갖지만, 주변주에서는 전술한 바와같이 수평 방향으로 발생되고, 수직방향으로는 과집속되어 왜곡된 고밀도의 횡장형 코어(Core)(17)와, 그 상하로 저밀도의 상퍼짐 현상인 헤이즈(Haze)(18)가 발생하게 되므로 특히 화면 주변부에서의 해상도 열화를 초래하게 되며, 이러한 현상은 화면이 대형일수록 또는 편향각도가 클수록 더욱 심해진다.

상기와 같은 주변부 상퍼짐 현상은 편향요크의 중심점에서의 편향수차를 많이 받기 때문에 발생하는 것으로, 전자빔이 편향중심에서 수평방향은 편향자계의 발산력과 거리차에 의한 집속력이 상쇄되어 거의 정확한 상을 맺을 수 있지만, 수직방향으로 편향수차에 의한 집속력과 거리차에 의한 집속력이 중첩되어 발생되는 주변부에서의 헤이즈를 적게하기 위해서는 삼극부에서 전자빔을 조정해줄 필요가 있다.

제5도는 화면의 주변부로 전자빔이 편향되었을 때 편향요크에 의해 비점수차 및 빔궤도를 나타낸 설명도이다.

편향요크는 전자빔을 수평방향으로 발산시키고 수직방향으로는 집속시키는 역할을 하여 전자빔이 주변부로 편향되었을 때에 수평방향에서는 거리차에 의한 오버 포커싱(Over Focusing) 성분과, 편향요크에 의한 언더 포컷싱(Under Focusing) 성분이 서로 상쇄되어 거의 정확한 집속상태를 나타내고 있으나, 수직 방향에서는 거리차에 의한 오버 포커싱 성분과 편향요크의 수직 방향 오버 포커싱 성분이 서로 중첩되어 심한 오버 포커싱 현상을 나타내므로 전자빔이 주변부로 편향되었을 때 전자빔의 수직방향에서의 상퍼짐 현상이 심하게 나타나 주변부의 해상도 열화를 가져오게 된다.

상기와 같은 화면 주변부에서의 상퍼짐 현상을 개선하기 위해서는 전술한 바와같이 삼극부에서 전자빔을 조정해줄 필요가 있으며, 이를 위해 삼극부를 비대칭으로 형성하는 기술이 개발되고 있다.

제6도는 비대칭 삼극부를 형성하기 위해 종래 기술(미국특허 4,886,998호, 한국특허 공고번호 91-1511호 등)을 나타낸 것으로, 제2전극인 가속전극(13)에 수평폭이 수직폭보다 큰 횡장형의 슬롯(Slot)(21)을 형성시키고 상기 슬롯(21)을 제3전극인 집속전극과 대향하도록 하고 있다.

상기 슬롯(21)은 전자빔을 수평 방향으로 발산시키고 수직 방향으로 집속시키는 역할을 하며, 이슬롯의 수평폭과 수직폭은 전자빔 통과공(20)보다 크게 형성되어 있다.

또한, 상기 슬롯의 깊이가 깊을수록 편향 중심에서 수직 방향으로 편향수차를 적게 받으므로 주변부의 해상도 열화를 줄일 수 있게 된다.

한편 삼극부 비대칭 렌즈로서 개선이 불가능한 경우에는 집속전극을 2개로 분할하여 제1집속전극에는 일정한 포커스 전압을 인가하고 제2집속전극에는 편향요크의 편향신호에 동기하여 변화하는 다이나믹 전압을 인가하여 주변부의 해상도 열화를 개선하는 방법을 많이 채택하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 기술은 비균일 자계를 사용하는 편향요크에만 한정되어 적용할 수 있다.

즉, 비균일 자계에 의한 주변부의 해상도 열화 현상인 스폿 디스토션(Spot Distortion)은 화면 중앙부와 주변의 거리차에 의한 오버 포커싱 현상과 편향요크의 편향수차에 의한 현상이 겹쳐서 나타나는 현상이므로 종래 기술로는 비균일 자계를 사용하는 편향요크에만 적용이 가능하였다.

그러나, 최근 고해상도를 요구하는 대형 칼라 디스플레이관(CDT)에서는 주변부의 스폿 디스토션 때문에 균일자계 편향요크를 사용하는 경향으로 발전되어 가고 있으며, 균일자계 편향요크가 사용되는 경우에는 전술한 바와같은 편향요크의 수차성분이 없어지므로 거리차에 의한 오버 포키싱 현상만 개선하여 주면 주변부의 해상도 열화를 방지할 수 있다.

또한, 상기와 같은 오버 포커싱 현상은 편향요크의 편향신호에 동기하여 변화하는 다이나믹 전압을 인가하여 주는 방법으로 개선이 가능하다.

일반적으로 비균일 자게를 사용하는 경우에는 집속전극을 제1집속전극과 제2집속전극으로 분할하여 구분하고 그 사이에서 4극자 렌즈가 작용되도록 하여야 하지만, 균일자계 편향요크를 적용하는 경우에는 집속전극의 분할없이 집속전극에 편향요크의 편향신호에 동기하여 변화하는 다이나믹 전압을 인가하면 된다.

왜냐하면, 균일자계 편향요크에서는 거리차에 의한 오버 포커싱 현상만 개선하면 주변부 해상도 열화가 방지되기 때문이다.

그러나 균일자계 편향요크를 사용하는 경우에도 문제는 있다.

예를들어, 일반적인 칼라 음극선관용 전자총은 주렌즈 구면수차를 줄이기 위해 비대칭 주렌즈를 사용하게 되는데, 이들 주렌즈는 통상 실제의 원통렌즈를 사용하는 것이 아니고 수평과 수직이 서로 다른 비대칭으로 수평렌즈가 수직렌즈보다 작게되기 때문이다.

즉, 제7도에서와 같이 주렌즈의 수평과 수직렌즈가 다르기 때문에 다이나믹 포커스 전압이 주렌즈에 인가될 경우 수평과 수직의 집속력의 차이로 화면의 중앙부에서는 정확한 상태가 될 수 있으나, 주변부에서는 여전히 해상도의 열화를 초래하게 된다.

이는 첫째로 주렌즈가 수평이 수직보다 작기 때문이고, 둘째는 삼극부 비대칭 렌즈가 수평으로 발산하면서 수직으로는 집속하는 기능을 하기 때문에 발생한다.

특히, 수평 방향에서 주렌즈경이 작은데도 불구하고 삼극부 비대칭 렌즈가 전자빔을 수평 방향으로 키워주는 역할을 하므로, 즉 수평방향의 입사각(α₁)은 크나 수직방향의 입사각(β₁)은 작으므로 주렌즈에서 수평방향의 구면수차는 더욱 증가하고 수직방향은 반대로 작아진다.

이와같은 현상으로 다이나믹 전압이 인가되었을 때 다이나믹 전압 변화에 대한 스폿 사이즈의 변화가 발생하며, 이는 수평과 수직 렌즈 경의 차이로 발생하는 성분이다.

본 발명은 균일자계 편향요크를 사용하는 경우에 발생하는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것이다.

상기 문제점을 개선하기 위해서는 제8도에서와 같이 다이나믹 전압의 변화에 대한 렌즈경의 크기가 동일하게 작용하도록 설계해 주어야 한다.

이는 주렌즈의 수평 방향의 렌즈경이 수직 방향보다 작기 때문에 삼극부에서 발생된 전자빔이 주렌즈에 입사될 때 전자빔 입사각이 수평이 수직보다 커지도록 해주어야 함을 의미한다.

즉, 삼극부에서 발생된 전자빔은 비균일 자게일 경우에는 수평이 수직보다 큰 횡장형의 전자빔을 구성하여 편향요크의 편향중심에서 편향수차를 적게 받도록 구성하고 있으나, 균일자계 편향요크를 사용할 경우는 상기 비균일 자계 편향요크가 적용된 삼극부와 반대가 되도록 구성해 주어야 한다.

다시 말하여, 주렌즈의 수평방향으로 입사되는 전자빔은 렌즈경이 작기 때문에 전자빔 입사각을 줄여 주렌즈 구면수차를 적게 받도록 하고, 수직방향으로 입사되는 전자빔은 렌즈경이 크기 때문에 수평방향에서의 구면수차와 거의 동일하게 되도록 전자빔 입사각을 키워주어야 한다.

상기와 같이 구성하는 경우 삼극부에서 발생된 전자빔은 수평이 수직보다 작은 종장형의 전자빔이 된다.

본 발명의 목적은 삼극부에서 전자빔의 발산각을 수평이 수직보다 작게 되도록 구성한 칼라 음극선관을 제공하기 위한 것이다.

제1도는 칼라 음극선관의 개략 구성도.

제2도는 일반적인 칼라 음극선관용 전자총의 구성도.

제3도는 종래 셀프 컨버전스 요크에서 생성되는 비균일 자계의 분포도.

제4도는 종래 칼라 음극선관용 전자총에서 전자빔 스폿의 왜곡 현상을 나타낸 정면도.

제5도는 전자빔이 주변부로 편향되었을 때 편향요크에 의한 비점수차 및 빔궤도를 나타낸 설명도.

제6도는 비대칭 삼극부를 형성하기 위해 종래 전극의 정면도와 단면도.

제7도는 비균일 자계 편향요크를 사용하는 경우의 광학 모식도.

제8도는 균일자계 편향요크를 사용하는 경우의 광학 모식도.

제9도는 본 발명의 일 실시에를 나타낸 전극의 정면도와 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 음극 12 : 제어전극

13 ; 가속전극 14 : 집속전극

15 : 양극 21,22 : 슬롯

삼극부에서 전자빔의 발산각을 수평이 수직보다 작게되도록 하기 위해 여러 가지 방법이 고려될 수 있다.

제9도는 그 하나의 실시예로서, 가속전극(13)의 양면중 집속전극(14)과 대향하는 면에 수직이 수평보다 큰 종장형의 슬롯(22)을 형성한 구성으로 되어 있으며, 상기 구성에 의해 전자빔의 발산각은 수평보다 수직이 커지므로 균일자계 편향요크를 적용하였을 때 화면 주변부의 해상도 열화를 방지할 수 있게 된다.

또한 집속전극(14)의 양면중 가속전극과 대향하는 면에 수평이 수직보다 큰 횡장형 슬롯을 형성하거나, 가속전극의 양면중 제어 전극과 대향하는 면에 수직이 수평보다 큰 종장형의 슬롯을 형성하는 경우에도 전자빔의 발산각은 수평보다 수직이 커진다.

그리고 제어전극(12)의 양면중 가속전극과 대향하는 면에 횡장형 슬롯을 형성하거나 제어전극의 양면중 음극과 대향하는 면에 종장형 슬롯을 형성하는 경우에도 같은 효과를 얻을 수 있다.

한편, 제어전극의 양면중 가속전극과 대향하는 면에 횡장형 슬롯을 구성하고 가속전극의 양면중 제어전극과 대향하는 면에 종장형 슬롯을 구성하는 경우, 또는 제어전극의 양면중 집속전극과 대향하는 면에 종장향 슬롯을 구성하고 집속전극의 양면중 가속전극과 대향하는 면에 회정형 슬롯을 구성하는 경우에도 전자빔의 발산 각은 수평보다 수직이 커지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 여러 실시예에 의해 전자빔의 발산각을 수평보다 수직이 크게 할 수 있고, 따라서 균일자계 편향요크에 적용하는 경우 화면 주변부에서의 해상도 열화를 방지하여 양질의 화면을 얻을 수 있게 된다.

Claims (6)

1. 균일자계 편향요크를 구비한 칼라 음극선관에서 전자빔을 방사하는 음극관 상기 전자빔의 방사량을 조절하고 가속하는 제어전극 및 가속전극으로 구성된 삼극부와, 상기 전자빔을 스크린에 접속시키기 위해 주정전 집속렌즈를 형성하는 복수개의 집속전극 및 양극으로 구성된 칼라 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 삼극부를 구성하는 전극중 적어도 하나의 전극에 수평 및 수직방향의 집속작용이 비축대칭 되는 렌즈수단을 구비하여 주렌즈로 입사되는 전자빔의 수평방향의 입사각이 수직방향의 입사각보다 작게되도록 한 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
2. 제1항에 있어서, 상기 가속전극의 양면중 집속전극과 대향하는 면에 수직이 수평보다 큰 종장형 슬롯을 구성한 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
3. 제1항에 있어서, 상기 가속전극의 양면중 가속전극과 대향하는 면에 수직이 수평보다 큰 종장형 슬롯을 구성한 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
4. 제1항에 있어서, 상기 제어전극의 양면중 가속전극과 대향하는 면에 횡장형 슬롯을 구성한 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
5. 제1항에 있어서, 상기 제어전극의 양면중 음극과 대향하는 면에 종장형 슬롯을 구성하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
6. 제1항에 있어서, 상기 제어전극의 양면중 가속전극과 대향하는 면에 횡장형 슬롯을 구성하고 가속전극의 양면중 제어전극과 대향하는 면에 종장형 슬롯을 구성하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.