KR100332099B1 - 음극선관의 인-라인형 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극에서 방출되는 전자빔의 양을 제어하고 가속하는 삼극부와, 상기 전자빔을 일정량만큼 집속시켜 전단집속 렌즈로 작용하는 전극과, 상기 전자빔을 화면에 포커싱하기 위한 주렌즈로 작용하는 집속전극 및 양극전극으로 구성되는 전자총에 있어서, 상기 전단집속렌즈와 주렌즈로 작용하는 전극 사이의 전극은, 소정의 편향 전류량에 의해 동기하여 화면 주변부로 갈수록 전압이 증가하는 동적 전압을 제공받아 주렌즈로 작용하는 제 1 전극(155-2)과, 상기 전자빔이 화면의 좌측에서 우측으로 편향될 때 그 이동량에 따라 전압이 단순 증가하며, 상기 제 1 전극으로 인가되는 동적 전압에 의한 기생 미분전압 파형을 제공받는 제 2 전극(155-1)과, 상기 제 2 전극의 전단에 설치되어 정적 전압을 제공받아 상기 가속전극으로부터 방출되는 전자빔을 집속하는 제 3(133-3) 및 제 5 전극(133-1), 및 상기 제 3 전극과 제 5 전극 사이에 설치되어 상기 제 2 전극으로 인가되는 미분전압 파형의 평균값에 해당하는 정적 전압을 제공받아 전자빔을 집속하는 제 4 전극(133-2)을 포함하여 구성함으로써, 동적 렌즈의 화면 좌우간의 빔 형상의 차이로 인한 주변부에서의 전반적인 포커스 품위의 저하를 종래의 외부에서 인가하는 별도의 전압인가 장치 없이 자체적으로 기생된 전위를 인가하여 열화 품위를 향상시킬 수 있는 음극선관의 인-라인형 전자총을 제공한다.

Description

음극선관의 인-라인형 전자총{Electronic Gun of In-Line type in CRT}

본 발명은 음극선관에서 비대칭 동적 정전렌즈를 형성하는 전자총에 관한 것으로, 특히 기존의 동적 사극자 렌즈를 적용한 전자총과 대비하여 음극선관 외부에서 별도의 전압 입력 없이 모든 전자빔이 화면 주변부에서 수평, 수직 방향으로 정 포커싱되도록 하여 기존의 안쪽 빔과 바깥쪽 빔에서 발생한 스폿 형상의 차이를 없앨 수 있는 음극선관의 인-라인형 전자총에 관한 것이다.

음극선관의 인-라인형 전자총의 각 전극들은 음극에서 발생된 전자빔이 일정한 세기로 제어되어서 스크린까지 도달할 수 있도록 전자빔이 통과하는 경로에 대해 수직 방향으로 서로 일정한 간격을 두고 위치하고 있다.

일반적인 음극선관용 전자총은 도 1과 같이 상호 독립된 3개의 음극(18)과, 이 음극(18)에서 일정 거리 떨어져 배치되어 있는 세 개의 음극의 공통 격자인 제 1 전극(11)과, 제 1 전극(11)에서 일정 간격으로 배치된 제 2 전극(12)과, 제 3 전극(13), 제 4 전극(14), 제 5 전극의 첫 번째 전극(15-1), 제 5 전극의 두 번째 전극(15-2) 그리고 제 6 전극(16)의 순으로 구성되고, 제 6 전극(16)의 상부에는 B.S.C가 부착된 실드컵(17-1)의 순서로 구성된 인-라인형 전자총(10)으로 이루어져 있다.

이 전자총(10)은 음극(18) 내부에 내장된 히터(19)가 음극(18)을 가열하여 열전자가 방출되고, 이 전자는 제어전극인 제 1 전극(11)에 의해 전자빔(R, G, B)이 제어되고, 가속전극인 제 2 전극(12)에 의해 전자빔이 가속되고, 주렌즈 형성 전극인 제 5 전극의 두 번째 전극(15-2)과 제 6 전극(16)을 통과하여 형광면 내면에 설치된 섀도우마스크(70)를 통과하여 형광면(90)에 충돌되어 발광된다.

그리고, 전자총(10) 외부의 펀넬 상에 전자총(10)에서 방출된 전자빔을 스크린 전체로 편향해 주는 편향요크(50)가 위치되어 있다.

도 2는 종래의 음극선관용 인-라인형 전자총의 개략도를 나타낸 것으로서, 제 5 전극은 첫 번째 전극(15-1)과 두 번째 전극(15-2)으로 분리되어 있는 데, 제 5 전극의 두 번째 전극(15-2)의 음극(18) 방향으로 형성된 전극 면에는 수평 격벽(15-2-1)을 가지고 있고, 제 5 전극의 첫 번째 전극(15-1)의 제 6 전극(16) 방향으로 형성된 면에는 공 모양이 세 전자빔에 공통인 림(15-1-1)을 가지고 그 내부에 세 개의 공을 가진 판(15-1-2)을 가지며, 제 5 전극의 두 번째 전극(15-2)의 수평 격벽(15-2-1)이 제 5 전극의 첫 번째 전극(15-1)의 림(15-1-1) 내측으로 삽입되어 구성되어 있다.

도 3은 도 2의 전자총을 개선한 종래 기술에 의한 다른 예로서, 그 구성은다음과 같다.

제 5 전극을 3개의 전극 즉, 제 5-1 전극(15-1), 제 5-2 전극(15-2), 제 5-3 전극(15-3)으로 분리하여 도 3과 같이 제 5-1 전극(15-1)과 제 5-2 전극(15-2) 대향부에 전자빔의 경로 방향으로 세 빔간에 서로 다른 높이의 버링(burring)부를 형성하였다.

또한, 제 5-3 전극(15-3)의 동적 전극부(15-3-1)를 제 5-2 전극(15-2)의 내측으로 삽입하고, 제 5-3 전극의 동적 전극부(15-3-1)와 중첩되는 제 5-2 전극(15-2) 구간에 전자빔의 경로 방향의 상하 방향으로 대향하는 직사각형 버링부(15-2-1)를 형성한다.

그리고, 제 5-1 전극(15-1)에는 정적 전압을 인가하고, 제 5-3 전극(15-3)에는 동적 전압을 인가하며, 제 5-2 전극(15-2)은 저항체를 이용하여 제 5-1 전극(15-1)으로 인가되는 정적 전압단과 연결하였다.

한편, 도 2와 같이 제 5 전극의 분리된 두 개의 전극(15-1, 15-2) 사이에는 사극자 렌즈가 형성되는 데, 이 렌즈는 도 4와 같은 편향 전류에 의해 동기되는 동적 전압에 의해 그 강도가 변하게 된다.

이러한, 렌즈 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

두 개의 제 5 전극(15-1, 15-2) 사이에 형성되는 사극자 렌즈는 편향요크(50)의 편향력이 가장 크게 작용하는 즉, 도 4의 편향 전류가 가장 높은(b) 화면의 주변부의 편향시 가장 큰 사극자 렌즈 작용을 하고, 편향력이 없는(편향 전류가 거의 없는; a) 화면의 중앙부에서 가장 작은 사극자 렌즈의 작용을 한다.

종래의 사극자 렌즈가 구비되지 않은 인-라인형 전자총은 셀프 컨버전스 편향요크(50)의 비균일 자계로 인한 화면 주변부에서의 수평 스폿경 확대와 수직 스폿경 과집속으로 인한 할로우(Halo) 현상을 유발하여 화면 주변부에서 포커스의 열화를 가져온다.

이러한 현상은 편향 비균일 자계에 의한 수평방향(인라인 방향) 전자빔 집속력 약화 현상과 수직방향(인라인 방향에 수직한 방향) 전자빔 집속력 강화 현상을 말한다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 형성한 사극자 렌즈는 화면 주변부에서 수직방향 집속력을 약화시켜 전화면에서 우수한 포커스를 구현한다.

그러나, 종래의 사극자 렌즈를 가지는 음극선관용 전자총은 화면 주변부에서 세 전자빔이 포커싱되는 데 필요한 전압은 서로 다르다.

이로 인해 만약 중앙 빔을 화면의 주변부에서 포커싱되도록 하면 도 5와 같이 화면 오른쪽 주변부에서는 R빔은 할로우 현상(31), B빔은 블루밍 현상(33)이 각각 일어나고, 화면의 왼쪽 주변부에서는 B빔의 할로우 현상(31), R빔의 블루밍 현상(33)이 일어나 포커스의 품위를 떨어뜨리게 된다.

이러한 현상은 전자빔이 화면 주변부로 편향될 때 편향요크(50)에 의한 사극자 렌즈 효과가 편향 중심에서 바깥쪽의 빔에 더욱 크게 작용하고 바깥쪽 빔의 초점 길이가 안쪽 빔의 초점 길이보다 길기 때문에 바깥쪽 빔이 안쪽 빔보다 수평, 수직 방향으로 집속 작용을 더 받기 때문이다.

이와 같은 현상은 도 6에서 보는 바와 같이 결국 바깥쪽 빔은 수평, 수직 방향으로 모두 과집속(㉮, ㉯)되고, 안쪽 빔은 양방향 모두 미집속(㉲, ㉳)되어 포커스의 열화 현상을 가져온다.

이러한 현상을 개선하기 위해서는 빔이 화면 주변부로 편향됨에 따라 안쪽 빔에는 다른 빔들에 비해 상대적으로 강한 집속 렌즈를, 바깥쪽 빔에는 다른 빔들에 비해 상대적으로 약한 집속 렌즈를 구비하면 된다.

그러나, 일반적인 인-라인형 구조의 전자총은 공통의 전극에 3개의 공을 가지는 전극들로 구현되므로 편향에 따라 각각의 빔들에 그 세기를 달리하는 정전렌즈를 구현하기 위해서는 세 빔이 지나는 공 주위에 비대칭 전극을 구성하고, 편향에 동기하는 별도의 동적 전압을 음극선관 외부에서 비대칭 전극에 인가하여 세 빔 주위에 생기는 서로 다른 정전렌즈의 세기를 빔이 편향되는 방향에 따라 가변할 수 있어야 한다.

이를 구현하기 위해서는 전자총의 전극 형태의 변경과 특수한 파형의 전압이 인가되어야만 그 개선이 가능하다.

이러한 시스템을 구현하기 위한 특수한 동적 파형 형성방법으로 음극선관 스템부(20)에 하나의 단자를 추가하여서 그 단자에 인가되는 별도의 동적 파형을 구현하는 회로를 외부에 추가하는 방법이 있으나, 이 경우는 기존의 샤시(chassis)에 그대로 적용될 수 없어서 기존의 샤시를 그대로 이용하기 위해서는 음극선관 내부에 상기의 동작들을 가능케 하는 장치를 구현하여야 한다.

이러한 이유로 전자총 자체에 미분회로를 구성하여 필요로 하는 전압 파형을구현하는 전자총을 개발하게 되었다.

그 전자총을 회로적으로 등가 모델링하면 도 7과 같고, 그 전자총의 구성은 도 3과 같다.

제 5-2 전극(15-2)의 내부 버링부(15-2-1)와 제 5-3 전극(15-3)의 동적 전극부(15-3-1)에 형성된 기생용량 성분(25)과 제 5-1 전극(15-1)과 제 5-2 전극(15-2) 사이의 저항체(24)가 직렬로 연결되어 폐쇄회로를 형성함으로써, 제 5-2 전극(15-2)에는 제 5-3 전극(15-3)에 인가되는 동적 전압을 미분한 전압 파형이 인가된다.

저항체(24)의 저항 성분을 R, 제 5-2 전극(15-2)과 제 5-3 전극(15-3) 사이의 기생용량 성분을 C, 저항체(24) 양단에 걸리는 전압의 크기를 Vo, 제 5-3 전극(15-3)에 인가되는 동적 전압을 Vi라 하고 Vi＝Acosωt 라 가정할 때 저항체(24) 양단에 걸리는 전압 Vo의 크기는 다음과 같다.

따라서, 저항체(24)의 크기 R과 기생용량 성분의 크기 C의 곱이 동적 파형의 주기 1/ω보다 충분히 작다면 도 8과 같이 미분된 전압 파형을 얻을 수 있다. 이때 미분된 전압 파형의 진폭은 R·C·A·ω 가 되므로 적당한 R값을 선택함으로써, 제 5-2 전극(15-2)에 인가되는 미분된 전압 파형의 크기를 제어할 수 있다.

이 미분된 전압 파형에 의해 제 5-2 전극(15-2)의 전위가 빔이 화면 좌측으로 편향될 때 도 8의 (c)부분과 같이 제 5-1 전극(15-1)의 전위보다 낮게 되고, 빔이 화면 우측으로 편향될 때 도 8의 (d)부분과 같이 제 5-1 전극(15-1)의 전위보다 높게 되어 제 5-1 전극(15-1)과 제 5-2 전극(15-2) 사이에 약한 정전 집속렌즈를 형성시킨다.

이때, 형성되는 정전 집속렌즈의 세기는 세 빔간에 서로 다르며, 도 3과 같이 제 5-1 전극(15-1)의 버링(burring)부의 깊이는 B빔 쪽이 가장 깊고, 그 다음 G빔 쪽이 깊고, R빔 쪽이 가장 얕으나, 제 5-2 전극(15-2)의 버링부는 그 반대이다.

따라서, 빔이 화면 좌측으로 편향될 때 R빔 쪽에 형성되는 정전집속 렌즈는 낮은 전위를 가지는 제 5-2 전극(15-2)의 깊은 버링부에 의해 B, G빔 쪽의 정전집속 렌즈보다 강한 집속 작용을 받고, 빔이 화면 우측으로 편향될 때에는 B빔 쪽의 정전 렌즈가 낮은 전위를 가지는 제 5-1 전극(15-1)의 깊은 버링부에 의해 R, G빔 쪽의 정전집속 렌즈보다 강한 집속 작용을 받는다.

결론적으로 빔이 편향될 때, 안쪽 빔이 중앙 빔과 바깥쪽 빔보다 더 강한 정전집속 렌즈의 영향을 받고, 바깥쪽 빔이 가장 약한 정전집속 렌즈의 영향을 받는다.

도 3과 같은 전자총은 제 5-2 전극(15-2)과 제 5-3 전극(15-3) 사이에 형성되는 동적 렌즈는 화면의 좌측부의 렌즈 강도가 화면 우측부의 렌즈 강도에 비해 크게 나타나 특히 G빔의 좌우 차이가 발생하는 문제점을 가진다.

이와 같은 문제는 도 8에서와 같이 동적 전압(21)과 미분된 전압(23) 간의차이가 화면 좌측에서 보다 화면 우측에서 더 작게 나타나기 때문에 발생되는 현상이다.

그리고, 전자빔의 안쪽 빔과 바깥쪽 빔 간의 화면 좌우의 포커스 특성 차이를 보상하기 위한 도 3의 제 5-1 전극(15-1)과 제 5-2 전극(15-2) 사이의 렌즈는 그 강도가 커야만 하는 데, 상기의 미분된 전압(23)의 최대치와 최소치의 차이가 동적 전압(21)이 500V일 경우 최대 500V 정도밖에 형성되지 않아 그 렌즈의 강도 증가를 위한 별도의 방법이 필요하다.

도 3의 종래의 전자총의 경우는 그 렌즈의 강도를 강하게 하는 데 어려움이 있어 낮은 전위차에서도 충분한 렌즈 액션을 나타낼 수 있는 구조가 필요하다.

뿐만 아니라 이러한 구조를 사용할 경우라도 빔 형상 자체에 대한 변화는 가져올 수 없으므로, 이에 따른 화면 주변부에서는 불완전하게 제거된 할로우 성분이 남아 있고 빔 형상 또한 R빔과 G빔 간에 차이가 상존하게 된다.

이러한 현상으로 인하여 화면 주변부에서는 컨버전스의 어려움이 생기며 실제 R, G, B 빔을 모두 주사할 경우 그 차이가 더욱 크게 나서 미세한 불량시 매우 큰 불량으로 이어지는 등 양산 관리에 있어서도 매우 많은 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 기존의 동적 사극자 렌즈를 적용한 전자총과 대비하여 음극선관 외부에서 별도의 전압 입력 없이 모든 전자빔이 화면 주변부에서 수평, 수직 방향으로 정 포커싱되도록 하여 기존의 안쪽 빔과 바깥쪽 빔에서 발생한스폿 형상의 차이를 없애 포커스 품위를 향상시킬 수 있는 음극선관의 인-라인형 전자총을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 복수개의 음극에서 방출되는 전자빔의 양을 제어하고 가속하는 제어전극과 가속전극으로 이루어진 삼극부와, 상기 전자빔을 일정량만큼 집속시켜 전단집속 렌즈로 작용하는 전극과, 상기 전자빔을 화면에 포커싱하기 위한 주렌즈로 작용하는 집속전극 및 양극전극으로 구성되는 전자총에 있어서, 상기 전단집속 렌즈와 주렌즈로 작용하는 전극 사이의 전극은, 소정의 편향 전류량에 의해 동기하여 화면 주변부로 갈수록 전압이 증가하는 동적 전압을 제공받아 주렌즈로 작용하는 제 1 전극(155-2)과; 상기 전자빔이 화면의 좌측에서 우측으로 편향될 때 그 이동량에 따라 전압이 단순 증가하며, 상기 제 1 전극으로 인가되는 동적 전압에 의한 기생 미분전압 파형을 제공받는 제 2 전극(155-1)과; 상기 제 2 전극의 전단에 설치되어 정적 직류전압을 제공받아 상기 가속전극으로부터 방출되는 전자빔을 집속하는 제 3 전극(133-3) 및 제 5 전극(133-1); 및 상기 제 3 전극과 제 5 전극 사이에 설치되어 상기 제 2 전극으로 인가되는 미분전압 파형의 평균값에 해당하는 정적 직류전압을 제공받아 전자빔을 집속하는 제 4 전극(133-2)을 포함하여 구성됨과 아울러 상기 음극 쪽에서부터 제 5 전극, 제 4 전극, 제 3 전극, 제 2 전극 및 제 1 전극 순으로 설치하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 음극선관용 전자총을 도시한 도면이고,

도 2는 종래의 일 예에 의한 전자총의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고,

도 3은 종래의 다른 예에 의한 전자총의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고,

도 4는 도 2의 각 전극으로 인가되는 동적/정적 전압을 도시한 파형도이고,

도 5는 종래 기술에 의한 화면상에 주사되는 전자빔의 스폿 모양을 나타낸 도면이고,

도 6은 종래 기술에 의한 전자총 및 전자빔의 광학 모델을 도시한 도면이고,

도 7은 도 3의 등가회로를 나타낸 회로도이고,

도 8은 도 3의 각 전극으로 인가되는 동적/정적 전압을 도시한 파형도이고,

도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 전자총의 구성을 나타낸 도면이고,

도 10은 본 발명에 의한 도 9의 제 3 전극의 형상을 도시한 도면이고,

도 11은 도 9에 의한 전자총 및 전자빔의 광학적 모델을 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101: 음극 105: 히터

111: 전자총의 제 1 전극 122: 전자총의 제 2 전극

133: 전자총의 제 3 전극 133-1: 제 3 전극의 첫 번째 전극

133-2: 제 3 전극의 두 번째 전극 133-3: 제 3 전극의 세 번째 전극

144: 전자총의 제 4 전극 155: 전자총의 제 5 전극

155-1: 제 5 전극의 첫 번째 전극 155-2: 제 5 전극의 두 번째 전극

166: 전자총의 제 6 전극

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 전자총의 구조를 나타낸 도면으로서, 상호 독립된 3개의 음극(101)과, 이 음극(101)에서 일정 거리 떨어져 배치되어 있는 각 음극(101)의 공통 격자인 제 1 전극(111)과, 제 1 전극(111)에서 일정 간격으로 배치된 제 2 전극(122)과, 제 3 전극의 첫 번째 전극(133-1), 제 3 전극의 두 번째 전극(133-2), 제 3 전극의 세 번째 전극(133-3)과, 제 4 전극(144)과, 제 5 전극의 첫 번째 전극(155-1), 제 5 전극의 두 번째 전극(155-2) 그리고 제 6 전극(166)의 순으로 구성되고, 제 6 전극(166)의 상부에는 B.S.C가 부착된 실드컵(180)으로 구성된 인-라인형 전자총(100)으로 이루어져 있다.

아울러, 전자총(100)의 각 전극(grid)에 대한 명칭은 물리적인 위치로 정해지는 것이 아니라 그 기능(제어, 가속, 집속, 포커싱 등)에 따라 제 1 전극 내지 제 6 전극으로 선택적으로 명명하는 것이 바람직하지만, 여기서는 편의상 물리적인 위치를 기준으로 제 1 전극부터 제 6 전극까지 순차적으로 칭하도록 한다.

본 발명은 도 2의 전자총에 2개의 전극을 추가한 형태의 전자총으로써, 제 3 전극을 3개의 전극 즉, 제 3-1 전극(133-1), 제 3-2 전극(133-2), 제 3-3 전극(133-3)으로 분리하고, 도 10과 같이 각 대향면은 R빔 통과공과 B빔 통과공이 서로 다른 형상을 취하도록 했다.

도 10은 제 3 전극의 제 3-1 전극(133-1), 제 3-2 전극(133-2), 제 3-3 전극(133-3)의 각 빔의 통과공의 구조를 도시한 것으로서, R 및 B 빔 통과공은 대략 직사각형 모양의 키홀(Key Hole) 형상으로 이루어져 있고, G 빔 통과공은 원 형상으로 이루어져 있고, 제 3-1 전극(133-1)과 제 3-3 전극(133-3)은 동일한 형상과 구조로 이루어져 있다.

아울러, 종래의 도 3의 제 5-1 전극(15-1)부터 제 5-3 전극(15-3)에 형성된 다량의 전극은 본 발명과 같이 제 5-1 전극(155-1)과 제 5-2 전극(155-2)으로 매우 간소화하고, 제 3 전극에는 4개가 아닌 추가로 2개의 연결된 전극을 구성하고 있다.

그리고, 본 발명의 전극들의 전압 결선은 도 3과는 달리 제 3-2 전극(133-2)에 미분된 전압을 형성하기 위해 제 3-2 전극(133-2)에 저항(135)을 형성시켜 제 3-1 전극(133-1)과 제 3-3 전극(133-3) 사이에 기생용량 성분을 형성한다.

또한, 제 3-1 전극(133-1)과 제 3-3 전극(133-3)으로 동일한 전압이 인가될 수 있도록 전기적으로 연결하여 고정된 전압(115)을 인가하고, 제 3-2 전극(133-2)에는 미분된 전압이 인가되도록 소정의 저항체(135)를 통해 제 5-1 전극(155-1)으로부터 전원을 제공받는다.

한편, 제 5-1 전극(155-1)에는 제 3-1 전극(133-1) 및 제 3-3 전극(133-3)과 동일한 전압(115)이 동시에 인가되는 구조로 이루어져 있고, 제 5-2 전극(155-2)에는 또다른 동적전압(159)이 인가된다.

즉, 상기 제 3-1 전극(133-1), 제 3-3 전극(133-3) 및 제 5-1 전극(155-1)으로 포커스 정적전압(155)이 인가되는 것이다.

본 발명은 도 3에 의한 전자총의 문제점인 안쪽과 바깥쪽 빔의 편향량에 따른 빔 형상 크기 차이를 삼극부(111, 122, 144)에 가까운 집속전극에 가변의 전압을 인가하여 각각의 크기 차이에 해당하는 만큼의 정전렌즈에 변화를 주어 동일한 빔 형상을 화면 주변부에서 갖게 할 수 있다.

아래 수학식 2는 본 발명의 동작 원리에 해당하는 Lagrange-Helmholts 식을 간단히 설명한 것으로 입사각이 클수록 배율은 반비례하여 작아지며, 따라서 주렌즈로 입사하는 빔의 입사각을 줄일 경우 이에 해당하는 만큼 배율은 커지게 되며 반대로 입사각을 키울 경우는 배율이 작아지게 된다. 즉, 입사각과 배율은 반비례 관계임을 알 수 있다.

상기 Lagrange-Helmholts 식은 본 발명에 의한 전자총의 다이나믹부에 작용하는 원리를 설명할 수 있으며, 이러한 식이 의미하는 구조를 삼극부(제 1 및 제 2 전극)에 가까운 전극에 적용함으로써, 종래의 빔 형상의 차이를 동일한 크기로 가져가게 한다.

도 9와 같이 제 5 전극의 분리된 두 개의 전극(155-1, 155-2) 사이에는 사극자 렌즈가 형성된다.

이 렌즈는 도 4와 같은 편향 전류에 의해 동기되는 동적 전압(21)에 의해 그 강도가 변하게 된다.

이러한 렌즈 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

두 개의 제 5 전극(155-1, 155-2) 사이에 형성되는 사극자 렌즈는 편향요크(50)의 편향력이 가장 크게(편향 전류가 가장 높은) 작용하는 화면 코너부(b)의 편향시 가장 큰 사극자 렌즈의 작용을 하고, 편향력이 없는(편향 전류가 거의 없는) 화면 중앙부(a)에서는 가장 작은 사극자 렌즈의 작용을 한다.

종래의 사극자 렌즈가 구비되지 않은 인라인형 전자총은 셀프 컨버전스 편향 요크의 비균일 자계로 인한 화면 주변부에서의 수평 스폿경 확대와 수직 스폿경 과집속으로 인한 할로우 현상을 유발하여 화면 주변부에서의 포커스 열화를 가져온다.

이 현상은 편향 비균일 자계에 의한 수평방향(인라인 방향) 전자빔 집속력의 약화 현상과 수직방향(인라인 방향에 수직한 방향) 전자빔 집속력의 강화 현상을 말한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 형성된 사극자 렌즈는 화면 주변부에서의 수직 방향 집속력을 약화시켜 전화면에서 우수한 포커스를 구현한다.

그러나, 종래의 사극자 렌즈를 가지는 음극선관용 전자총에서 화면 주변부에서 빔 경로의 차이로 인한 편향력 차이가 발생하여 세 전자빔의 빔 형상이 다르게 된다.

이로 인해 만약 중앙 빔을 화면의 주변부에서 포커싱되도록 하면, 화면 오른쪽 주변부에서는 R빔의 횡장화 현상과 B빔의 종장화 현상이 심해지고, 화면의 왼쪽 주변부에서는 B빔의 횡장화 현상과 R빔의 종장화 현상을 유발하여 화면의 감성 품질을 떨어뜨린다.

이러한 현상은 도 11에서 보는 바와 같이 결국 바깥쪽 빔은 상대적으로 편향수차를 덜 받게 되고, 안쪽 빔은 상대적으로 더 많은 편향 수차를 받게 되며, 따라서 안쪽 빔의 횡장화가 심해지게 된다.

따라서, 이를 해결하기 위해서는 빔이 화면 주변부로 편향됨에 따라 안쪽 빔에는 발산을 많이 받게 되므로 상대적으로 입사각을 크게 주어 주렌즈(제 5 전극의 두 번째 전극과 제 6 전극 사이에서 작용 집속 기능)의 통과 후에는 편향수차를 적게 받게 한다.

반대로 바깥쪽 빔은 상대적으로 주렌즈의 입사각을 작게 하여 편향수차를 더 받게 하여 안쪽 빔과 바깥쪽 빔은 서로 안쪽빔은 횡장화 축소되고 바깥쪽 빔은 상대적으로 종장화 축소되게 된다.

그러나, 일반적인 인-라인형 구조의 전자총은 공통의 전극에 3개의 공을 가진 전극들로 구현되므로 편향에 따라 각각의 빔들에 그 세기를 달리하는 정전렌즈를 구현하기 위해서는 세 빔이 지나는 공 주위에 비대칭 전극을 구성하고 편향에 동기하는 별도의 동적 전압을 비대칭 전극에 인가하여 세 빔 주위에 생기는 서로 다른 정전렌즈의 세기를 빔이 편향되는 방향에 따라 가변할 수 있어야 한다.

본 발명에 의한 도 10의 제 3 전극의 형상 즉, 제 3-1 전극(133-1), 제 3-2 전극(133-2), 제 3-3 전극(133-3)이 그것으로 제 3-2 전극(133-2)에는 임의의 미분된 전압을 인가하는 데, 제 5-2 전극(155-2)의 동적 전극부(159)에 의해 형성된 기생용량 성분과 제 3-1 전극(133-1)과 제 3-2 전극(133-2) 사이의 저항체(135)가 직렬로 연결되어 폐쇄회로를 형성함으로써, 제 3-2 전극(133-2)에는 제 3-3전극(133-3)에 인가되는 동적 전압을 미분한 전압 파형이 인가된다.

저항체(135)의 저항 성분을 R, 제 3-1 전극(133-1)과 제 3-3 전극(133-3) 사이의 기생용량 성분을 C, 저항체(135) 양단에 걸리는 전압의 크기를 Vo, 제 3-1 전극(133-1)에 인가되는 정적전압을 Vi라 하고, Vi=Acosωt 라 가정할 때 저항체(135) 양단에 걸리는 전압(Vo)의 크기는 다음과 같다.

따라서, 저항(135)의 크기 R과 기생용량 성분의 크기 C의 곱이 동적 파형의 주기 1/ω보다 충분히 작다면 도 8과 같이 미분된 전압(23) 파형을 얻을 수 있다.

이때, 미분된 전압 파형의 진폭은 R·C·A·ω가 되므로 적당한 R값을 선택함으로써, 제 3-3 전극(133-3)에 인가되는 미분된 전압(23) 파형의 크기를 제어할 수 있다.

상기 미분된 전압(23) 파형에 의해 제 3-2 전극(133-2)의 전위가 빔이 화면 좌측으로 편향될 때(도 8의 c부분) 제 5-1 전극(155-1)의 전위보다 낮게 되고, 빔이 화면 우측으로 편향될 때(도 8의 d부분) 제 5-1 전극(155-1)의 전위보다 높게 되어 제 3-3 전극(133-3)과 제 3-2 전극(133-2) 사이에 약한 정전집속 렌즈를 형성시킨다.

이때, 형성되는 정전집속 렌즈의 세기는 세 빔 간에 서로 다르다.

즉, 도 11과 같이 화면 좌측으로 편향될 때는 R 빔의 통과공의 4극자가 작용하여 수평 방향은 발산각을 크게 하고 수직 방향은 발산각을 줄이게 되며, 반대로 B 빔은 수평 방향의 발산각은 작게 되고, 수직 방향의 발산각은 증가하게 된다.

화면 우측으로 편향할 때는 반대로 R빔의 통과공의 4극자가 수평 방향은 발산각을 작게 하고, 수직 방향은 발산각을 크게 하며, 반대로 B 빔은 수평 방향의 발산각은 크게 되고, 수직 방향의 발산각은 작게 된다.

결론적으로, 빔이 편향될 때 안쪽빔은 수평방향은 발산각을 증가시켜 주렌즈에 입사시키고 수직방향은 감소시키며, 바깥쪽 빔은 반대로 주렌즈 입사각의 수평 방향은 감소시키고 수직 방향은 입사각을 증가시키게 된다.

이러한 구조와 형상을 취할 경우 화면 주변부에서도 우수한 스폿 형상을 갖는 빔 형상을 구현할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 동적 렌즈의 화면 좌우간의 빔 형상의 차이로 인한 화면 주변부에서의 전반적인 포커스 품위의 저하를 종래의 외부에서 인가하는 부가적인 전압인가 장치 없이 자체적으로 기생된 전위를 인가하여 열화 품위를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 광각, 고정세화로 가면서 증가하는 화면 주변부의 포커스 품위의 열화를 보다 더 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 복수개의 음극에서 방출되는 전자빔의 양을 제어하고 가속하는 제어전극과 가속전극으로 이루어진 삼극부와, 상기 전자빔을 일정량만큼 집속시켜 전단집속 렌즈로 작용하는 전극과, 상기 전자빔을 화면에 포커싱하기 위한 주렌즈로 작용하는 집속전극 및 양극전극으로 구성되는 전자총에 있어서,

   상기 전단집속 렌즈와 주렌즈로 작용하는 전극 사이의 전극은,

   소정의 편향 전류량에 의해 동기하여 화면 주변부로 갈수록 전압이 증가하는 동적 전압을 제공받아 주렌즈로 작용하는 제 1 전극(155-2);

   상기 전자빔이 화면의 좌측에서 우측으로 편향될 때 그 이동량에 따라 전압이 단순 증가하며, 상기 제 1 전극으로 인가되는 동적 전압에 의한 기생 미분전압 파형을 제공받는 제 2 전극(155-1);

   상기 제 2 전극의 전단에 설치되어 정적 전압을 제공받아 상기 가속전극으로부터 방출되는 전자빔을 집속하는 제 3 전극(133-3) 및 제 5 전극(133-1); 및

   상기 제 3 전극과 제 5 전극 사이에 설치되어 상기 제 2 전극으로 인가되는 미분전압 파형의 평균값에 해당하는 정적 전압을 제공받아 전자빔을 집속하는 제 4 전극(133-2)을 포함하여 구성됨과 아울러 상기 음극 쪽에서부터 제 5 전극, 제 4 전극, 제 3 전극, 제 2 전극 및 제 1 전극 순으로 설치하는 것을 특징으로 하는 음극선관의 인-라인형 전자총.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 4 전극은,

   상기 제 2 전극으로 인가되는 정적 전압을 소정의 저항체를 통해 제공받도록 구성하는 것을 특징으로 하는 음극선관의 인-라인형 전자총.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 5 전극, 제 4 전극 및 제 3 전극 중 R 및 B 빔 통과공은 대략 직사각형 모양의 키홀(Key Hole) 형상이고, G 빔 통과공은 원 형상인 것을 특징으로 하는 음극선관의 인-라인형 전자총.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 5 전극과 제 3 전극의 각 전자빔 통과공은 동일한 형상과 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 음극선관의 인-라인형 전자총.