KR100243948B1

KR100243948B1 - 음극선관용 전자총

Info

Publication number: KR100243948B1
Application number: KR1019970022581A
Authority: KR
Inventors: 후미히토 스즈키; 타카히로 하세가와; 시게루 스가와라; 주니치 키미야
Original assignee: 니시무로 타이죠; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 2000-02-01
Also published as: DE69714143T2; JPH09320483A; EP0810625A2; MY119283A; KR970077039A; CN1168001A; EP0810625B1; JP3635153B2; EP0810625A3; TW534452U; CN1072837C; DE69714143D1; US5923123A

Abstract

본 발명은 개량된 음극선관용 전자총에 관한 것으로서, 캐소드로부터 발생된 전자빔의 진행방향에 따라 제 1, 제 2 및 제 3 그리드(G3, G5, G6) 및 양극전압이 인가된 제 4 그리드(G7)가 배치되어 있으며 제 2 및 제 3 그리드(G5,G6)에 인접하여 서프레서링(suppressor ring)이 배치되며, 제 1 및 제 3 그리드(G3, G6)에 전자빔의 편향에 동기하여 변화된 다이나믹 포커스 전압이 인가되고 제 1 및 제 2 그리드(G3, G5)가 이들 그리드에 근접하여 배치된 저항기(24)에 의해 접속되고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

음극선관용 전자총{ELECTRON GUN ASSEMBLY OF CATHODE-RAY TUBE}

본 발명은 칼라수상관 등에 이용되는 음극선관용 전자총(electron gun assembly)에 관한 것이고, 특히 개량된 음극선관용 전자총의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 칼라수상관은 도 1에 나타난 바와 같이 패널(panel)(1) 및 퍼넬(funnel)(2)로 이루어진 외관용기를 갖추고 있으며 그 패널(1)의 안쪽에 청, 녹, 적으로 발광하는 삼색 형광체층으로 이루어진 형광체 스크린, 즉 타겟(3)이 형성되며 이 형광체 스크린(3)에 대향하여 그 내측에 섀도우마스크(4)가 배치되어 있다. 한편 퍼넬(2)의 넥(neck)(5)안에는 3전자빔(6B, 6G, 6R)을 방출하는 전자총(7)이 배치되어 있다. 그리고 이 전자총(7)에서 방출된 3전자빔(6B, 6G, 6R)은 퍼넬(2)의 바깥쪽에 장착된 편향장치(8)가 발생하는 수평, 수직 편향자계에 의해 편향되며, 섀도우마스크(4)를 통해 상기 형광체 스크린(3)이 3전자빔(6B, 6G, 6R)에 의해 수평, 수직 주사되므로써, 칼라화상이 표시되는 구조로 형성되어 있다.

이와 같은 칼라수상관에 있어서 셀프 컨버전스(self convergence) 인라인형 칼라수상관이 널리 실용화되고 있다. 이 타입의 칼라수상관에서는 동일 수평면상을 통과하는 센터빔(6G) 및 한쌍의 사이드빔(6B, 6R)으로 이루어진 일렬 배치의 3전자빔(6B, 6G, 6R)을 방출하는 인라인형 전자총이 채용되며 이 일렬 배치의 3전자빔(6B, 6G, 6R)이 편향장치(8)가 발생하는 핀쿠션(pin cushion)형 수평편향 자계 및 배럴형 수직편향자계에 의해 편향되며 각각의 컨버전스장치를 이용하는 일 없이 3전자빔(6B, 6G, 6R)을 집중하는 구조를 가지고 있다.

그런데 이 셀프컨버전스 인라인형 칼라수상관에 있어서, 편향장치(8)가 발생하는 수평 편향자계가 핀쿠션형, 수직 편향자계가 배럴형으로 이루어진 동일하지 않은 자계이기 때문에 3전자빔(6B, 6G, 6R)은 이 동일하지 않은 자계에 의해 비점 수차(收差)를 받아 화면 주변부에서는 수직방향으로 강하게 집속된다. 그 결과 화면 주변부에서는 빔스폿이 수평방향으로 긴 타원형상인 고휘도코어(core)부와 이 코어부의 수직방향에 저휘도 홀로(holo)부를 수반하는 형상이 되고 화면주변부의 해상도를 열화시킨다는 문제가 있다.

이 화면주변부의 해상도의 열화를 개선하기 위해서 전자빔을 집속하는 주 전자 렌즈부에 4극자 렌즈를 형성하도록 한 다이나믹 포커스방식의 전자총이 있다. 이 전자총에서는 전자빔의 진행방향, 즉 캐소드로부터 형광체 스크린에 향하는 방향을 따라 전자빔을 발생하는 전자빔 발생부, 4극자 전자 렌즈, 최종집속렌즈가 형성된다. 또 그 4극자 렌즈를 구성하는 대향 전극에 전자빔의 편향에 동기하여 변화하는 다이나믹 포커스 전압이 공급되고 화면 주변부를 향하여 전자빔이 수직방향으로 발산되어 수평방향으로 집속되며 동시에 최종 집속렌즈의 수평, 수직방향의 집속작용이 약해져 동시에 화면 주변부 해상도의 열화가 억제된다. 이와 같은 전자총에서는 그 4극자 렌즈에는 대향 전극에 외부로부터 두 종류의 중간 전압을 공급하지않으면 안되기 때문에 전압 공급부의 내전압이 문제가 된다.

이와 같은 문제에 대하여, 특개평1-232643호 공보, 미국 특허 4,945,284호 명세서에는 도 2에 나타난 바와 같이 캐소드(K)및 캐소드(K)로부터 차례로 형광체 스크린방향에 배치된 제 1 내지 제 7 그리드(G1∼G7)를 갖고 그 4극자 렌즈(QL)를 구성하는 제 5, 제 6 그리드(G5, G6)의 가까이에 저항기(10)가 배치되고 제 5, 제 6 그리드(G5, G6)를 이 저항기(10)를 통해서 접속하며 이 저항기(10)를 통해서 제 5 그리드(G5)에 전압을 공급하도록 한 전자총이 개시되어 있다.

상기와 같이 구성된 음극선관에는 다음과 같은 문제가 있다. 즉 도 1 및 도 2에 나타난 칼라수상관에서는 퍼넬(2)의 직경이 큰 부분의 내면으로부터 넥(5)의 인접부 내면에 걸쳐서 도포형성된 도전막(12), 이 도전막(12)에 탄성 접촉하는 벌브스페이서(13) 및 실드·컵(C)을 통해서 제 7 그리드(G7)에 23∼35kV의 양극전압이 인가되고 제 6 그리드(G6)에는 넥(5)단부를 기밀하게 관통하는 스템 핀(stem pin)(14)을 통해서 양극전압의 20∼35%정도의 집속전압이 인가된다.

한편 넥(5)의 내면은 상기 도전막(12)의 영향으로 대전하여 전자총을 구성하는 그리드 등으로부터 전계방출현상이 생기는 경우가 있다. 이 전계방출현상에 의해 제 6 그리드(G6)로부터 전자방출이 생기면 집속 전압이 변동하여 전자빔이 최적으로 집속되지않고, 해상도의 저하에 의해 화상품위가 열화한다는 문제가 생긴다. 또 전자방출에 의해 관내 방전이 일어나고 그 방전전류와 노이즈에 의해 음극선관장치의 전기회로가 파괴되거나 이것에 접속된 컴퓨터가 오동작하는 등의 문제가 발생한다.

이와 같은 문제를 방지하기 위해 전자총의 각 전극을 일체로 고정하는 절연지지대(16)를 둘러싸도록 금속 와이어로 이루어진 서프레서링을 설치하고 이것을 칼라수상관의 제조공정에서 가열증발시켜 넥(5)내면에 금속 증착막을 형성하여 넥(5) 내면의 전위를 안정시키는 방법이 널리 채용되고 있다.

그러나 도 2에 나타난 바와 같이 제 5, 제 6 그리드(G5, G6)의 근방에 저항기(10)가 배치된 전자총에서는 효과적인 위치에 상기 서프레서링을 배치하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.

즉 저항기(10)의 단자(17a)와 실드 컵(C)과의 사이에 예를 들면 제 6 그리드(G6)의 근방에 서프레서링을 배치한다고 하면, 금속증착막이 도전막(12)에 접근하여 형성되고, 넥(5) 내면의 전위을 내릴 수 없다. 또 저항기(10)의 양 단자(17a, 17b)의 사이에 배치하도록 한다면, 금속증착막이 그 가까이 위치하는 저항기(10)에도 부착해, 저항기(10)의 양 단자(17a, 17b)를 단락시키는 문제가 있다. 따라서 상기 위치에 서프레서링을 배치할 수 없다. 이에 대해서, 서프레서링을 저항기(10)보다도 캐소드(K)측에 배치한다고 하면, 저전위 넥(5) 내면에 금속증착막이 부착되기 때문에, 이 저전위 넥(5) 내면의 전위를 안정화할 수 있다. 그러나 제 6 그리드(G6) 부근의 넥(5) 내면은 도전막(12)에 가깝기 때문에 충분히 전위가 내려가지 않고 제 6 그리드(G6)와 이 제 6 그리드(G6)에 접속되어 있는 저항기(10)의 단자(17a)등으로부터 전계 방출의 억제효과가 불충분하게 되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 그리드와 저항기 등으로부터의 전계 방출에 의한 화상품위의 열화와 신뢰성의 저하를 방지하고, 고품위이고 신뢰성이 높은 음극선관을 구성할 수 있는 전자총을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면 캐소드 및 이 캐소드에 차례로 인접된 복수개의 그리드로 이루어진 전자빔 형성부로부터의 전자빔을 타겟상에 집속하는 복수개의 그리드로 이루어진 주 전자 렌즈부를 갖고, 복수개의 그리드가 적어도 2개의 절연지지대에 의해 고정지지되도록 이루어진 음극선관용 전자총에 있어서, 주 전자 렌즈부는 차례로 타겟 방향에 배치된 제 1, 제 2, 제 3 그리드 및 양극전압이 인가되는 제 4 그리드를 적어도 가지며, 이들 그리드 중 제 2 그리드와 제 3 그리드가 인접하며, 제 1 그리드와 제 3 그리드에 전자빔의 편향에 동기하여 변화하는 다이나믹 포커스 전압이 인가되고, 또한 제 1 그리드와 제 2 그리드가 이들 그리드의 가까이 배치된 저항기에 의해 접속된 구조로 형성된 전자총을 제공하는 것에 있다.

또한 그 제 2 그리드에 저항기보다 제 3 그리드측의 위치에 서프레서링이 접속되어 있다.

도 1은 칼라수상관의 구조를 개략적으로 나타내는 도면;

도 2는 종래 칼라수상관용 전자총의 구조를 나타내는 도면;

도 3은 본 발명 실시의 한 형태인 칼라수상관용 전자총의 구조를 나타내는 도면;

도 4a는 도 3에 나타난 상기 전자총의 제 5 그리드의 제 6 그리드와의 대향면의 전자빔 통과구멍의 형상을 나타내는 도면;

도 4b는 도 3에 나타난 제 6 그리드의 제 5 그리드와의 대향면의 전자빔 통과구멍의 형상을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 패널 2: 퍼넬

4: 섀도우마스크 7: 전자총

10, 24: 저항기 20: 주 전자 렌즈부

25: 금속밴드 K: 캐소드

G1∼G7: 그리드

이하 도면을 참조하여 본 발명의 전자총의 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 3에 그 한 형태인 칼라수상관용 전자총을 나타낸다. 이 전자총에는 수평방향으로 일렬 배치된 세 개의 캐소드(K), 이들 캐소드(K)를 각각 가열하는 세 개의 히터(H), 상기 캐소드(K)로부터 차례로 형광체 스크린, 즉 타겟 방향으로 소정 간격 떨어져 배치된 제 1 내지 제 7 그리드(G1∼G7) 및 그 제 7 그리드(G7)의 형광체 스크린측 단부에 장착된 실드컵(C)이 있으며, 상기 히터(H), 캐소드(K) 및 제 1 내지 제 7 그리드(G1∼G7)가 한쌍의 절연지지대(20)에 의해 일체로 고정되어 있다.

상기 제 1 및 제 2 그리드(G1, G2)는 일체 구조의 판형상 전극으로 이루어져 있으며, 제 3 내지 제 7 그리드(G3∼G7)는 일체 구조의 통형상 전극으로 이루어져 있다.

상기 제 1 및 제 2 그리드(G1, G2)에는 세 개의 캐소드(K)에 대응하는, 비교적 작은 원형에 가까운 세 개의 전자빔 통과구멍이 일렬 배치로 형성되어 있다.

제 3 그리드(G3)의 제 2 그리드(G2)와의 대향면에는 세 개의 캐소드(K)에 대응하여 상기 제 2 그리드(G2)의 전자빔 통과구멍보다도 큰, 원형에 가까운 세 개의 전자빔 통과구멍이 일렬 배치로 형성되어 있다. 또한 이 제 3 그리드(G3)의 제 4 그리드(G4)와의 대향면에는 세 개의 캐소드(K)에 대응하고 상기 제 2 그리드(G2)와의 대향면의 전자빔 통과구멍보다도 더욱 큰 원형에 가까운 세 개의 전자빔 통과구멍이 일렬 배치로 형성되어 있다.

제 4 그리드(G4)의 제 3 그리드(G3)및 제 5 그리드(G5)와의 대향면에는 세 개의 캐소드(K)에 대응하여 상기 제 3 그리드(G3)의 제 4 그리드(G4)와의 대향면의 전자빔 통과구멍과 같은 크기의 원형에 가까운 세 개의 전자빔 통과구멍이 일렬 배치로 형성되어 있다.

제 5 그리드(G5)의 제 4 그리드(G4)와의 대향면에는 세 개의 캐소드(K)에 대응하여 상기 제 4 그리드(G4)의 전자빔 통과구멍과 거의 같은 크기의 원형에 가까운 세 개의 전자빔 통과구멍이 일렬 배치로 형성되어 있다. 또 이 제 5 그리드(G5)의 제 6 그리드(G6)와의 대향면에는 세 개의 캐소드(K)에 대응하여 도 4a에 나타낸 바와 같이 수직방향(V축방향)을 긴직경으로 하는 실질적으로 세로가 긴 세 개의 전자빔 통과구멍(21a, 21b, 21c)이 일렬 배치로 형성되어 있다.

이에 대하여 제 6 그리드(G6)의 제 5 그리드(G5)와의 대향면에는 세 개의 캐소드(K)에 대응하여 도 4b에 나타난 바와 같이 수평방향(H축방향)을 긴 직경으로 하는 실질적으로 가로가 긴 세 개의 전자빔 통과구멍(22a, 22b, 22c)이 일렬 배치로 형성되어 있다. 또 이 제 6 그리드(G6)의 제 7 그리드(G7)와의 대향면에는 세 개의 캐소드(K)에 대응하여 상기 제 5 그리드(G5)의 제 4 그리드(G4)와의 대향면의 전자빔 통과구멍과 거의 같은 크기의 원형에 가까운 세 개의 전자빔 통과구멍이 일렬 배치로 형성되어 있다.

또한 제 7 그리드(G7)의 제 6 그리드(G6) 및 실드컵(C)과의 대향면에는 세 개의 캐소드(K)에 대응하여 상기 제 6 그리드(G6)의 제 7 그리드(G7)와의 대향면의 전자빔 통과구멍과 거의 같은 크기의 원형에 가까운 세 개의 전자빔 통과구멍이 일렬 배치로 형성되어 있다.

또한 실드컵(c)의 밑부분에도 상기 제 7 그리드(G7)의 전자빔 통과구멍과 거의 같은 크기의 원형에 가까운 세 개의 전자빔 통과구멍이 일렬 배치로 형성되어 있다.

또 이 전자총에서는 상기 제 3 및 제 5 그리드(G3, G5)의 가까이에 저항기(24)가 배치되고 이 저항기(24)에 의해 제 3 그리드(G3)와 제 5 그리드(G5)가 접속되어 있다. 또한 그 제 5 그리드(G5)에 서프레서링(25)이 상기 저항기(24)보다도 형광체 스크린측에 설치되어 있다.

이 전자총에서는 캐소드(K)에 100∼200V의 직류전압에 영상신호가 중첩된 전압이 인가되어 제 1 그리드(G1)는 접지된다. 제 2 그리드(G2)와 제 4 그리드(G4)는 관내에서 접속되며 이들 제 2 , 제 4 그리드(G2, G4)에는 500∼1000V의 컷오프전압이 인가된다. 제 3 그리드(G3)와 제 6 그리드(G6)는 관내에서 접속되고 이들 제 3, 제 6 그리드(G3, G6)에는 제 7 그리드(G7)에 인가된 양극 전압(Eb)의 20∼35%의 직류전압(Vd)에 전자빔의 편향에 동기하여 파라볼라형상으로 변화하는 전압(Vf)이 중첩된 다이나믹 포커스전압(Vd)이 인가된다. 제 5 그리드(G5)에는 저항기(24)를 통해서 상기 제 3 그리드(G3)에 인가된 다이나믹 포커스전압(Vd)의 적어도 직류 전압 성분이 인가됨과 동시에 제 5 그리드(G5)와 제 6 그리드(G6)의 정전용량에 의해 다이나믹 포커스전압(Vd)의 약 50%의 전압이 중첩된다. 또한 제 7 그리드(G7)에는 25∼35kV의 양극 전압(Eb)이 인가된다.

이와 같은 전압의 인가에 의해 이 전자총에서는 캐소드(K) 및 제 1 내지 제 3 그리드(G1∼G3)에 의한 캐소드(K)로부터의 전자 방출을 제어하고 동시에 방출된 전자를 가속 집속하여 전자빔을 형성하는 전자빔 발생부(GE)가 형성되어 제 3 그리드(G3), 제 4 그리드(G4), 제 5 그리드(G5), 제 6 그리드(G6), 제 7 그리드(G7)에 의해 상기 전자빔 발생부(GE)로부터 전자빔을 형광체 스크린 상에 가속집속하는 주 전자 렌즈부(ML)가 형성된다. 특히 이 주 전자 렌즈부(ML)에는 제 5 그리드(G5)와 제 6 그리드(G6)에 의해 전자빔의 편향에 동기하여 렌즈 강도가 변화하며 그것에 의해 편향수차를 보정하는 4극자 렌즈(QL)가 형성되고 제 6 그리드(G6) 와 제 7 그리드(G7)에 의해 전자빔을 최종적으로 형광체 스크린 상에 집속하는 최종 집속 렌즈(EL)가 형성된다.

상기와 같은 전자총을 구성하면 다음의 효과를 얻을 수 있다.

(??)저항기(24)에 의해 제 3 그리드(G3)와 제 5 그리드(G5)가 접속되고, 이 저항기(24)가 양극 전압(Eb)이 인가되는 도전막(27)으로부터 떨어진 위치에 있기 때문에 저항기(24)의 단자부로부터 전계 방사를 경감할 수가 있다.

(??)제 3 그리드(G3)와 제 5 그리드(G5)에 저항기(24)가 접속되어 있기 때문에 금속밴드인 서프레서링(25)을 저항기(24)보다도 고전압이 인가되는 제 7 그리드(G7)측에 위치하는 중전압 인가 전극인 제 5 그리드(G5)에 설치할 수 있다. 이와 같은 위치에 서프레서링(25)을 설치하면 이 서프레서링(25)에 고주파 자계를 걸어서 넥 내면에 금속 증착막을 형성하는 경우, 저항기(24)보다도 고전압이 인가되는 제 7 그리드(G7)측, 동시에 이 제 7 그리드(G7)로부터 떨어진 넥(28) 내면에 금속 증착막을 형성할 수 있다. 그 결과 저항기(24)를 넥 내면 전위의 안정된 위치에 배치할 수 있고 저항기(24)의 접속부로부터의 전계 방사를 보다 효과적으로 경감할 수 있다.

또한 금속증착막을 양극 전압 인가 부분으로부터 떨어진 위치에 형성할 수 있기 때문에 리크(leak) 전류를 줄일 수 있다.

특히 도 3에 나타난 바와 같이, 서프레서링(25)을 저항기(24)의 접속되어 있는 제 5 그리드(G5)에 설치하면 서프레서링(25)과 저항기(24)를 동일 전위로 유지할 수 있고 서프레서링(25)과 저항기(24)와의 사이의 리크전류를 방지할 수 있다.

또한 상기 실시형태에서는 전자빔을 최종적으로 형광체 스크린 상에 집속하는 최종 집속 렌즈가 축대칭의 바이포텐셜(bipontential)형인 전자총에 대하여 설명하지만, 본 발명은 다른 대칭형 전자렌즈와 비대칭형 전자렌즈, 또는 이들 전자렌즈가 조합된 전자총에도 적용된다.

또 4 극자 렌즈에 관해서도 도 4에 나타난 형태에 한정된 것은 아니다.

또한 본 발명은 칼라수상관용 전자총 이외의 음극선관용 전자총에도 적용 가능하다.

음극선관용 전자총의 주 전자 렌즈부를 차례로 타겟 방향에 배치된 제 1, 제 2, 제 3 그리드 및 음극 전압이 인가된 제 4 그리드를 적어도 갖고 그 제 2 그리드와 제 3 그리드가 인접하고 동시에 제 1 그리드와 제 3 그리드에 전자빔의 편향에 동기하여 변화하는 다이나믹 포커스 전압이 인가되고 동시에 제 1 그리드와 제 2 그리드를 이들 그리드의 가까이에 배치된 저항기에 의해 접속된 구조로 하면, 이 저항기가 양극전압(Eb)이 인가된 제 4 그리드와 넥 내면의 도전막으로부터 떨어진 위치가 되기 때문에, 저항기의 단자부로부터의 전계 방사를 경감할 수 있다.

또한 저항기를 제 1 그리드와 제 2 그리드에 접속하여 서프레서링을 제 2 그리드의 저항기보다도 제 4 그리드측에 접속한 것에 의해 저항기보다도 제 4 그리드측에서 제 4 그리드로부터 떨어진 넥 내면에 금속증착막을 형성할 수 있다. 그 결과 저항기를 넥 내면 전위의 안정된 위치에 배치할 수 있고 그것에 의해 저항기의 단자부로부터 전계 방사를 보다 효과적으로 경감할 수 있다.

특히 저항기의 접속되어 있는 제 2 그리드에 서프레서링을 접속하면 서프레서링과 저항기를 동일 전위로 유지하여 서프레서링과 저항기의 사이의 리크전류를 방지할 수 있는 등의 효과를 얻을 수 있다.

Claims

(정정) 편향된 전자빔을 발생하고, 일단 및 타단을 갖는 음극선관용 전자총에 있어서,

일단측에 배치되어 전자빔을 방출하는 캐소드,

상기 캐소드에 차례로 인접하여 배치된 복수개의 그리드로 이루어진 전자빔을 타단측으로 향하게 하는 수단,

상기 향하는 수단으로부터의 전자빔을 타겟상에 집속하는 복수개의 그리드로 이루어진 주 전자 렌즈부로서, 전자빔의 진로에 따라 차례로 배치된 제 1, 제 2, 제 3 그리드 및 양극 전압이 인가되는 제 4 그리드를 갖고, 제 2 그리드와 제 3 그리드는 인접하며, 또한 제 1 그리드와 제 3 그리드에는, 동일 전압이 인가되는 주 전자 렌즈부,

상기 복수개의 그리드를 고정지지하는 적어도 2개의 절연지지대,

제 1 그리드와 제 2 그리드를 접속하고, 이들 그리드의 가까이에 배치된 저항기,

상기 절연지지대를 둘러싸도록 금속 밴드가 배치되고, 또 이 금속 밴드는 상기 저항기와 전자총 사이에서 이 금속밴드로부터의 금속 증착물이 상기 저항기에 부착하는 것을 방지하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관용 전자총.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 3 그리드에 다이나믹 전압을 인가하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 전자총.
제 1 항에 있어서,

상기 금속밴드는 제 2 그리드와 제 3 그리드의 한쪽 또는 양쪽 위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관용 전자총.