KR100336223B1

KR100336223B1 - 음극선관

Info

Publication number: KR100336223B1
Application number: KR1020007007896A
Authority: KR
Inventors: 기미야준이치; 스가와라시게루; 오쿠보순지
Original assignee: 니시무로 타이죠; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2002-05-10
Also published as: CN1129162C; KR20010034230A; CN1292929A; WO2000031772A1; US6472832B1; EP1050896A1; TW478002B; JP2000156178A; EP1050896A4

Abstract

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 주전자렌즈부를 구성하는 제 6 그리드(G6)를 제 1 양극전극(G61), 보조전극(G62) 및 제 2 양극전극(G63)에 의해 구성하고 있고, 제 5 그리드(G5)에는 중간레벨의 전압이 인가되고 제 1 및 제 2 양극전극(G61,G63)에는 양극전압이 인가되며, 중간전극(GM) 및 보조전극(G62)에는 이의 중간전압이 인가되는 것을 특징으로 한다.

Description

음극선관{CATHODE-RAY TUBE}

셀프 컨버전스 방식의 인라인형 칼라수상관은 동일 수평면상을 지나는 센터빔 및 그 양측의 한쌍의 사이드빔으로 이루어지는 일렬 배치의 3전자빔을 방출하는 인라인형 전자총 구조체와, 전자총 구조체로부터 방출된 전자빔을 편향하기 위한 비균일 자계를 형성하는 편향요크를 구비하고 있다. 이 전자총 구조체로부터 방출된 3전자빔은 전자총 구조체에 포함되는 주렌즈 부분의 작용에 의해 스크린 중앙에 집중됨과 동시에, 핀쿠션형 수평편향자계 및 배럴형 수직편향자계로 이루어지는 비균일 자계에 의해 화면 전역에서 자기 집중한다.

이와 같은 비균일 자계중을 통과한 전자빔(6)은 각각 비점수차를 받고, 예를 들어 도 1a에 도시한 바와 같이 핀쿠션형 자계(10)에 의해 화살표(11H,11V)방향의 힘을 받는다. 이 전자빔(6)이 형광체 스크린의 주변부에 도달했을 때, 형광체 스크린상에 형성되는 빔 스폿(12)은 도 1b에 도시한 바와 같이 변형된다. 이 변형은 전자빔(6)을 수직방향, 즉 V축 방향으로 과집속하는 편향수차에 의해 발생한다.

이에 의해, 빔스폿(12)은 수직방향으로 확장되는 할로부(13A)와, 수평방향,즉 H축 방향으로 연장된 코어부(13B)를 형성한다. 이와 같은 편향수차는 관이 대형일수록 또한 관의 편향각이 광각이 될수록 커지고, 형광체 스크린 주변부의 해상도를 현저하게 열화시킨다.

이와 같은 편향수차에 의한 해상도의 열화를 해결하기 위해 스크린 주변부에 전자빔을 편향함에 따라서 전자총 구조체에 형성되는 전자렌즈의 렌즈작용을 일부 변화시킴으로써, 스크린 주변부에서의 편향수차를 보정하는 고성능 전자총 구조체가 개발되어 있다.

그의 한 예로서 일본 특개소64-38947호 공보에는 이하에 도시한 바와 같은 전자총 구조체가 기재되어 있다. 즉, 이 전자총 구조체는 도 2에 도시한 바와 같이 캐소드K(R,G,B)측으로부터 형광체 스크린측을 향하여 차례로 배치된 제 1 그리드(G1), 제 2 그리드(G2), 제 3 그리드(G3), 제 4 그리드(G4), 제 5 그리드(G5), 제 1 중간전극(GM1), 제 2 중간전극(GM2), 제 6 그리드(G6)를 구비하고 있다. 이 제 3 내지 제 6 그리드에는 도 3에 도시한 바와 같은 전압이 각각 인가되어 있다.

도 3에서 도면 중의 실선은 전자빔을 형광체 스크린의 중앙에 집속하는 무편향시의 전압을 나타내고, 도면 중의 파선은 전자빔을 형광체 스크린의 주변부에 집속하는 편향시의 전압을 각각 나타낸다. 횡축(Z)은 전자총 구조체가 배치되는 원통형 네크부의 실질적인 중심축에 상당하는 관축, 즉 Z축상에서의 각 전극의 위치에 대응한다. Z축의 정방향은 형광체 스크린측에 대응하고, Z축의 음방향은 캐소드측에 대응한다. 종축(V)은 각 그리드에 인가되는 전압 레벨을 도시하고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이 제 3 그리드 및 제 5 그리드에는 소정의직류전압(Vf)에 전자빔의 편향량에 따라서 변화하는 변동전압(Vd)을 중첩한 다이나믹 포커스 전압이 인가된다.

이와 같은 전압이 각 그리드에 인가됨으로써 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 제 5 그리드(G5)와 제 1 중간전극(GM1) 사이에 4극자 렌즈부(QL2), 제 1 중간전극(GM1)과 제 2 중간전극(GM2) 사이에 원통 렌즈부(CL), 제 2 중간전극(GM2)과 제 6 그리드(G6) 사이에 4극자 렌즈부(QL1)가 각각 형성된다. 4극자 렌즈부(QL2)는 상대적으로 집속작용의 수직방향성분과, 상대적으로 발산작용의 수평방향 성분을 갖는다. 4극자 렌즈부(QL1)는 상대적으로 발산작용의 수직방향성분과, 상대적으로 집속작용의 수평방향성분을 갖는다. 전자총 구조체의 주전자렌즈부(ML)는 이와 같은 4극자 렌즈부(QL1 및 QL2)와 원통 렌즈부(CL)에 의해 구성된다.

편향시에는 도 3에 도시한 바와 같이 제 3 그리드(G3) 및 제 5 그리드(G5)에 인가되는 전압을 실선으로부터 파선으로 도시한 바와 같이 상승시킴으로써 도 4b에 도시한 바와 같이 4극자 렌즈부(QL2) 및 원통렌즈부(CL)가 약화되고, 수평방향의 집속력은 변화시키지 않고, 수직방향으로만 발산작용을 가지게 하여 편향자계에 의한 수직방향의 전자빔의 과집속을 보정하는 구성으로 하고 있다.

그러나, 수평방향의 편향자계에 동기한 다이나믹 포커스 전압은 15㎑ 이상의 편향주파수에 동기하므로, 그 경우에는 제 5 그리드-제 1 중간전극 사이 제 1 중간전극-제 2 중간전극 사이, 제 2 중간전극-제 6 그리드 사이의 정전용량을 통하여 교류성분이 전달되고, 제 1 및 제 2 중간전극에 수평방향의 다이나믹 포커스 전압의 일부가 중첩된다. 그 때문에, 4극자 렌즈부(QL2) 및 주렌즈부(CL) 뿐만 아니라, 4극자 렌즈부(QL1)의 렌즈 작용도 변동한다.

따라서, 수직방향의 발산작용이 부족하고, 또한 셀프컨버전스 타입에서는 집속력이 변화되어서는 안되는 수평방향의 집속력이 약화되어 버린다. 이에 의해, 형광체 스크린 주변부에서 수직방향으로는 과집속의 할로부가 남고, 수평방향으로는 집속력 부족의 전자빔 스폿이 형성된다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해, 일본 특개평7-147146호 공보에는 도 5에 도시한 바와 같은 구성의 전자총 구조체가 기재되어 있다. 즉, 제 5 그리드는 제 1 세그먼트(G51) 및 제 2 세그먼트(G52)에 의해 구성되어 있다. 제 3 그리드 및 제 2 세그먼트(G52)에는 도 6에 파선으로 도시한 바와 같이 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 상승하는 전압이 인가된다. 이에 의해, 도 7에 파선으로 도시한 바와 같이 편향시에만 제 1 세그먼트(G51)와 제 2 세그먼트(G52) 사이에 발산작용의 수직방향성분과 집속작용의 수평방향성분을 갖는 4극자 렌즈부(QL3)를 형성한다.

그러나, 상술한 바와 같이 보조적인 4극자 렌즈부(QL3)를 작용시키면, 렌즈주면(主面), 즉 전자빔을 형광체 스크린에 집속시키는 경우의 가상적인 렌즈중심(캐소드로부터 출사된 빔궤도와 형광체 스크린에 입사하는 빔궤도의 교차점)이 이동하는 문제가 발생한다.

즉, 수직방향의 렌즈주면은 무편향시에 주렌즈부(ML)의 거의 중앙에 있다. 이에 대하여, 4극자 렌즈부(QL3)를 작용시킨 편향시에는 수직방향의 렌즈주면은 4극자 렌즈부(QL3)의 수직방향성분에 의해 전자빔을 수직방향으로 발산하므로, 주렌즈부(ML) 보다도 형광체 스크린측, 즉 Z축의 정방향으로 이동한다.

또한, 수평방향의 렌즈 주면은 무편향시에는 수직방향과 동일하게 주렌즈부(ML)의 거의 중앙에 있다. 이에 대하여, 4극자 렌즈부(QL3)를 작용시킨 편향시에는 수평방향의 렌즈주면은 4극자 렌즈부(QL3)의 수평방향성분에 의해 전자빔을 집속하므로, 주렌즈부(ML) 보다도 캐소드측, 즉 Z축의 음의 방향으로 이동한다.

이와 같은 렌즈주면의 이동에 의해 편향된 전자빔이 집속되는 형광체 스크린 주변에서는 수직방향의 각(角) 배율이 수평방향의 각 배율 보다 상대적으로 작아진다. 이 때문에, 전자빔의 빔스폿의 형상은 편향요크의 편향자계에 의한 영향과는 별도로, 수직방향 보다 수평방향으로 상대적으로 확대된 가로로 길게 변형되는 작용을 받는다.

따라서, 형광체 스크린 주변부에서는 빔스폿 형상의 수평방향직경이 보다 확대되고 화상열화를 일으킨다. 또한, 빔스폿 형상의 수직방향 직경이 보다 축소되고, 주변부에서 무아레(moire)가 발생하는 문제도 발생한다.

또한, 편향각이 큰 칼라음극선관의 경우 편향자계에 코머수차성분을 가지고, 편향자계의 렌즈작용성분, 즉 편향요크렌즈의 각각의 사이드빔에 대한 집속력이 달라져, 도 14에 도시한 바와 같이 화면의 좌측과 우측에서 빔스폿 직경 형상이 현저하게 달라지는 현상이 일어난다. 이 경우, 포커스 전극에 적절한 다이나믹 전압을 인가해도, 화면의 좌우에서 동시에 전자빔 스폿을 적절하게 집속시킬 수 없다는 문제가 발생한다.

상술한 바와 같이, 일본 특개소64-38947호 공보에 의한 전자총 구조체에서는주렌즈부(ML)를 구성하는 각 전극간의 정전용량을 통하여 제 5 그리드(G5)에 인가된 다이나믹 포커스 전압의 교류성분이 제 1 및 제 2 중간전극에 전달된다. 이 때문에, 제 2 중간전극과 제 6 그리드 사이에 형성되는 4극자 렌즈부(QL1)의 렌즈작도 변동한다. 따라서, 수직방향의 발산작용이 부족하고, 수평방향의 집속력이 부족하므로 형광체 스크린 주변부에서 수직방향으로 과집속에 의한 할로부가 남고, 수평방향으로 집속력이 부족하여 빔스폿은 수평방향으로 확장되도록 변형된다.

이와 같은 현상을 해결한 일본 특개평7-147146호 공보에 의한 전자총 구조체에서는 편향시에만 주렌즈부(ML)의 캐소드측의 보조적인 4극자 렌즈(QL3)를 형성하고 있다. 이와 같은 4극자 렌즈부(QL3)를 편향시에 작용시키면, 수직방향의 렌즈주면은 스크린측으로 전진하고 수평방향의 렌즈 주면은 캐소드측으로 후퇴한다. 이 때문에, 수직방향과 수평방향 사이에 렌즈배율의 차가 발생하고 수평방향으로 길게 변형된 빔스폿이 형성되는 문제가 발생한다.

또한, 편향각이 큰 칼라음극선관의 경우, 편향자계에 코머수차성분을 가지고, 편향자계의 렌즈작용성분, 즉 편향요크렌즈의 각각의 사이드빔에 대한 집속력이 달라져, 도 14에 도시한 바와 같이 화면의 좌측과 우측에서 빔스폿 직경형상이 현저하게 달라지는 현상이 일어난다. 이 경우, 포커스 전극에 적절한 다이나믹 전압을 인가해도, 화면의 좌우에서 동시에 전자빔 스폿을 적절하게 집속시킬 수 없다는 문제가 발생한다.

본 발명은 음극선관, 특히 화면주변에서의 해상도의 열화가 적은 전자총 구조체를 탑재한 음극선관에 관한 것이다.

도 1a 및 도 1b는 형광체 스크린 주변부에 형성되는 빔스폿의 변형을 설명하기 위한 도면,

도 2는 종래의 전자총 구조체의 일례를 개략적으로 도시한 수평단면도,

도 3은 도 2에 도시한 전자총 구조체의 주요 그리드에 인가되는 전압레벨을 개략적으로 도시한 도면,

도 4a 및 도 4b는 편향시 및 무편향시에서의 주전자렌즈부의 렌즈작용을 설명하기 위한 도면,

도 5는 종래의 전자총 구조체의 다른 일례를 개략적으로 도시한 수평단면도,

도 6은 도 5에 도시한 전자총 구조체의 주요 그리드에 인가되는 전압 레벨을 개략적으로 도시한 도면,

도 7은 편향시 및 무편향시에서의 주전자렌즈부의 렌즈작용을 설명하기 위한 도면,

도 8은 본 발명의 음극선관의 일례로서의 칼라음극선관의 구조를 개략적으로 도시한 수평단면도,

도 9a는 본 발명에 의한 전자총 구조체에서의 주전자렌즈부의 구성을 개략적으로 도시한 도면,

도 9b는 도 9a에 도시한 주전자렌즈부의 등가회로를 도시한 도면,

도 10a는 종래의 전자총 구조체에서의 주전자렌즈부의 구성을 개략적으로 도시한 도면,

도 10b는 도 10a에 도시한 주전자렌즈부의 등가회로를 도시한 도면,

도 11a는 도 8에 도시한 바와 같은 칼라음극선관에 적용되는 전자총 구조체의 구성을 개략적으로 도시한 수직단면도,

도 11b는 도 11a에 도시한 바와 같이 전자총 구조체에서의 렌즈작용을 설명하기 위한 도면,

도 12a 내지 도 12e는 도 11a에 도시한 전자총 구조체의 주전자렌즈부를 구성하는 각 전극의 구조를 도시한 정면도,

도 13a 및 도 13b는 DY렌즈와 애스틱 렌즈의 위치관계와, 배율의 관계를 설명하기 위한 도면,

도 14는 사이드빔(R) 궤도의 편향자계 중의 위치와, 화면주변에서의 빔스폿형상을 도시한 도면,

도 15a는 사이드빔(R)이 도 14의 (A)로 나타난 궤도를 지나는 경우의 제 2 양극전극의 보조전극측의 전자빔 통과구멍과의 위치관계를 도시한 도면,

도 15b는 사이드빔(R)이 도 14의 (B)로 나타난 궤도를 지나는 경우의 제 2 양극전극의 보조전극측의 전자빔 통과구멍과의 위치관계를 도시한 도면,

도 15c는 도 15a에 도시한 경우에서의 사이드빔(R)이 받는 렌즈작용을 개략적으로 도시한 도면이고,

도 15d는 도 15b에 도시한 경우에서의 사이드빔(R)이 받는 렌즈작용을 개략적으로 도시한 도면 및

도 16은 본 발명의 제 3 실시형태에서의 사이드빔이 받을 가능성이 있는 주렌즈부의 코머수차를 받는 경우의 빔스폿 형상을 스크린측에서 본 도면이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은 화면주변부에서 발생하는 빔스폿 형상의 변형현상을 해결 또는 감소시킴으로써 화면전역에서 양호한 해상도를 얻는 것이 가능한 음극선관을 제공하는 데에 있다.

앞에서 설명한 바와 같이 수평방향의 렌즈 주면의 캐소드측으로의 후퇴 및 수직방향의 렌즈주면의 스크린측으로의 전진에 의한 전자빔의 수평방향과 수직방향의 각배율차에 의해 가로로 길어지는 것으로, 제 3의 4극자 렌즈(QL3)의 강도가 클수록, 각배율 차가 커진다고 할 수 있다. 이것은 수평방향 및 수직방향의 렌즈주면의 이동량이 제 3의 4극자렌즈(QL3)의 집속 및 발산의 렌즈작용에 영향을 주기 때문이다. 또한, 이 제 3의 4극자 렌즈(QL3)의 렌즈작용은 앞서 설명한 바와 같이 주렌즈부의 중간전극(GM1 및 GM2)으로의 다이나믹 전압의 교류성분의 중첩에 의한 수직방향의 발산작용의 부족 및 수평방향의 집속작용의 부족을 보충하기 위해 작용시키는 것이다. 이러한 것으로부터 다이나믹 전압의 중간전압으로의 중첩이 감소되면, 제 3의 4극자 렌즈(QL3)의 렌즈작용은 약해도 된다. 이것은 즉 수평방향 및 수직방향의 렌즈주면의 이동량이 적어지는 것이고, 화면주변에서의 전자빔 스폿의 각배율차에 의해 가로로 길어지는 현상을 감소시키는 방향이다.

따라서, 화면주변에서의 전자빔의 가로로 길어지는 현상의 감소는 다이나믹 전압의 중간전극(GM1 및 GM2)으로의 중첩을 감소시키면 달성된다.

본 발명에서는 이 다아나믹 전압의 중간전극(GM1 및 GM2)으로의 중첩을 감소시키는 수단으로서, 이하의 구성으로 했다.

도 9a는 본 발명의 음극선관에 적용되는 전자총 구조체의 주렌즈부의 전극구성 및 배선을 나타내고, 도 9b는 도 9a에 도시한 주렌즈부의 등가회로를 도시하고있다.

편향자계와 동기하여 변동하는 중간 레벨의 포커스 전압이 인가되는 포커스 전극(G5)과, 양극전압이 인가되는 제 1 양극전극(G61) 사이에 하나의 중간전극(GM)이 배치되고, 중간 레벨의 포커스 전압 보다 높고 양극전압 보다 낮은 전압이 부여되어 있다. 이 3개의 전극에 의해 전계확장형 주렌즈부(ML)가 형성되어 있다. 그리고, 이 전계확장형 주렌즈부(ML)를 형성하는 제 1 양극전극(G61)과, 이 전극 보다 전자빔의 진행방향 스크린측에 배치된 것과 동일하게 양극전압이 인가되는 제 2 양극전극(G63) 사이에 적어도 하나의 보조전극(G62)이 배치되고, 이 전극(G62)과 중간전극(GM)이 전기적으로 접속되어 있다.

이상, 설명을 간략화하기 위해 중간전극(GM)이 하나인 경우에 대해서 설명했지만, 이에 한정되지 않고 중간전극이 복수 존재해도 좋은 것은 물론이다. 또한, 이 전극구성도에는 도시하고 있지 않지만, 포커스 전극(G5)의 캐소드측에는 제 3의 4극자 렌즈(QL3)가 존재한다.

종래, 도 10a에 도시한 바와 같은 전극구성이면 도 10b에 도시한 바와 같은 등가회로가 되고, 중간전극(GM)으로의 중첩전압(Vm)은 다이나믹 전압의 교류성분을 Vd로 하면, 도 10b에 도시한 바와 같은 등가회로로부터, Vm=C/2C·Vd=1/2·Vd로 계산할 수 있으므로, 중간전극(GM)에는 포커스 전극(G5)에 인가되는 교류성분(Vd)의 50%(포커스 전극(G5)-중간전극(GM)간 및 중간전극(GM)-양극전극(G6) 사이의 정전용량이 동일한 경우)가 중첩된다. 그에 비해, 본 발명에 의한 구성에서는 도 9a에 도시한 바와 같은 전극구성이 되고, 도 9b에 도시한 바와 같은 등가회로가 된다.이 때, 중간전극(GM)으로의 중첩전압(Vm)은 Vm=C/4C·Vd=1/4·Vd로 계산할 수 있므로, 중간전극(GM)에는 포커스 전극(G5)에 인가되는 교류성분(Vd)의 25%가 중첩된다. 따라서, 본 발명의 구성으로 함으로써, 종래의 50%의 중첩전압을 반정도의 25%로 할 수 있다.

이에 의해, 지금까지 주렌즈부의 중간전극(GM)에 다이나믹 전압의 교류성분이 50% 중첩하고 있어 발생하고 있던 수직방향의 발산작용의 부족 및 수평방향의 집속작용의 부족, 이를 보충하기 위한 제 3의 4극자 렌즈(QL)의 동작에 의한 수평방향의 렌즈주면의 캐소드측으로의 후퇴, 수직방향의 렌즈주면의 스크린측으로의 전진에 의한 전자빔의 수평방향 및 수직방향의 각배율차에 의한 가로로 길어지는 현상을 반감시킬 수 있다.

또한, 도 11b에 도시한 바와 같이 전계확장형 주렌즈부를 형성하는 제 1 양극전극(G61), 이 전극 보다 전자빔의 진행방향 스크린측에 배치된 것과 동일하게 양극전압이 인가되는 제 2 양극전극(G63), 이 사이에 배치된 중간전극(GM)에 전기적으로 접속된 보조전극(G62) 사이에 상대적으로 수직방향으로 발산, 수평방향으로 집속 렌즈작용을 가진 비대칭 렌즈가 형성되고, 편향자계의 DY 렌즈의 근방에 배치된다.

도 13a에는 DY 렌즈의 근방에 애스틱렌즈를 배치한 경우의 렌즈상태와 전자빔의 궤도를 도시하고, 도 13b에는 DY렌즈로부터 떨어진 위치에 애스틱 렌즈를 배치한 경우의 렌즈상태와 전자빔의 궤도를 도시하고 있다. 여기에서, αO는 전자빔 형성부로부터의 출사각, α1(V) 및 α1(H)은 스크린으로의 빔 입사각을 나타내고,LH 및 LV는 각각 수직방향(V) 및 수평방향(H)의 렌즈주면위치를 나타낸다. 이 렌즈주면위치는 빔출사각이 α0으로 동일한 경우, 캐소드측에 있는 쪽에 있어서 스크린으로의 빔입사각이 작아지고 각배율은 커진다. 그 때문에, 스크린에 투영되는 전자빔 스폿은 커진다. 반대로, 이 렌즈주면위치가 스크린측에 있으면, 각배율은 작아지고 전자빔 스폿은 작아진다.

즉, 도 13a에 도시한 DY 렌즈의 근방에 애스틱렌즈를 배치한 경우와, 도 13b에 도시한 DY렌즈로부터 떨어진 위치에 애스틱렌즈를 배치한 경우에서 비교하면, 도 13a에 도시한 경우와 같이 DY렌즈의 근방에 애스틱 렌즈를 배치한 경우에는 애스틱렌즈와 DY렌즈가 합성된 렌즈주면은 수직방향(V)에서 DY렌즈의 약간 스크린측으로(LV), 수평방향(H)에서는 애스틱 렌즈의 약간 캐소드측(LH)에 위치하게 되고, 수직방향의 전자빔 직경보다도 수평방향의 전자빔 직경쪽이 커진다. 그리고, 이 현상은 도 13b에 도시한 경우와 같이, DY렌즈로부터 떨어진 위치에 애스틱 렌즈를 배치한 경우에는 보다 현저해지고, 수직방향(V)의 주면위치(LV')는 별로 변화되지 않지만 수평방향의 주면위치(LH')는 크게 캐소드측으로 이동하고, 전자빔 스폿의 수평방향의 빔직경은 보다 커진다. 이와 같이, DY렌즈의 근방에 애스틱 렌즈를 배치함으로써 DY렌즈로부터 떨어진 위치에 애스틱렌즈를 배치하는 것보다도, 화면주변에서의 전자빔의 스폿형상을 둥글게 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 주렌즈부를 구성하는 중간전극으로의 다이나믹 전압의 중첩전압을 감소시키는 효과와, DY 렌즈의 근방에 상대적으로 수직방향으로 발산작용, 수평방향으로 집속작용을 가져온 비대칭 렌즈를 형성시킴으로써, 화면주변에서의 전자빔 스폿의 과도한 가로방향 변형(과도한 수직직경의 축소와 수평직경의 확대)를 감소시킬 수 있다.

즉, 상기 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해,

청구항 1에 의하면,

적어도 1개의 전자빔을 형성하고 사출하는 전자빔 형성부 및 이 전자빔을 가속하여 화면상에 집속시키는 주전자렌즈부를 갖는 전자총 구조체와,

이 전자총 구조체로부터 방출된 전자빔을 편향하여 화면상의 수평방향 및 수직방향으로 주사하기 위한 편향자계를 발생시키는 편향요크를 구비한 음극선관에 있어서,

상기 주전자렌즈부는 제 1 레벨의 집속전압이 인가되는 집속전극, 제 1 레벨 보다 높은 제 2 레벨의 양극전압이 인가되는 양극전극, 상기 집속전극과 양극전극 사이에 배치되는 상기 제 1 레벨 보다 높고 제 2 레벨 보다 낮은 제 3 레벨의 중간전압이 인가되는 적어도 1개의 중간전극으로 이루어지는 전계확장형 렌즈이고,

상기 양극전극은 제 1 양극전극, 상기 제 1 양극전극 보다 전자빔 진행방향의 상기 화면측에 배치된 제 2 양극전극 및 상기 제 1 양극전극과 제 2 양극전극 사이에 배치된 적어도 1개의 보조전극을 구비하고,

적어도 1개의 상기 보조전극과 상기 중간전극 중 적어도 1개가 전기적으로 접속된 것을 특징으로 하는 음극선관이 제공된다.

이하, 본 발명의 음극선관에 관한 한 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

우선, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해서 설명한다.

도 9a는 본 발명의 음극선관에 적용되는 전자총 구조체의 주렌즈부의 전극구성 및 배선을 도시하고, 도 9b는 도 9a에 도시한 주렌즈부의 등가회로를 도시하고 있다.

도 9a에 도시한 바와 같이 편향자계와 동기하여 변동하는 중간 레벨의 포커스 전압이 인가되는 포커스 전극(G5)과, 양극전압이 인가되는 제 1 양극전극(G61) 사이에 하나의 중간전극(GM)이 배치되고, 저항기에 의해 중간 레벨의 포커스 전압 보다 높고 양극전압 보다 낮은 전압이 부여되고 있다. 이 3개의 전극에 의해 전계확장형 주렌즈부(ML)가 형성되어 있다. 그리고, 이 전계확장형 주렌즈부(ML)를 형성하는 제 1 양극전압(G61)과, 이 전극 보다도 전자빔의 진행방향 스크린측에 배치된 것과 동일하게 양극전압이 인가되는 제 2 양극전극(G63) 사이에 적어도 하나의 보조전극(G62)이 배치되고, 이 전극(G62)과 중간전극(GM)이 전기적으로 접속되어 있다.

종래, 도 10a에 도시한 바와 같은 전극구성이면 도 10b에 도시한 바와 같은 등가회로가 되고, 중간전극(GM)으로의 중첩전압(Vm)은 다이나믹 전압의 교류성분을 Vd로 하면, 도 10b에 도시한 등가회로로부터 Vm=C/2C·Vd=1/2·Vd로 계산할 수 있다(각 전극간의 갭의 정전용량(C)을 동일하게 한 경우). 이 때문에, 중간전극(GM)에는 포커스 전극(G5)에 인가되는 교류성분(Vd)의 50%(포커스전극(G5)-중간전극(GM)간 및 중간전극(GM)-양극전극(G6)간의 정전용량이 동일한 경우)의 교류전압성분이 중첩된다.

그에 비해, 이 실시형태에 의한 구성에서는 도 9a에 도시한 바와 같은 전극구성이 되고, 도 9b에 도시한 바와 같은 등가회로가 된다. 이 때, 중간전극(GM)으로의 중첩전압(Vm)은 Vm=C/4C·Vd=1/4·Vd로 계산할 수 있다(각 전극간의 갭의 정전용량(C)을 동일하게 한 경우). 이 때문에, 중간전극(GM)에는 포커스 전극(G5)에 인가되는 교류성분(Vd)의 25%가 중첩된다.

따라서, 이 실시형태에 의한 구성으로 함으로써, 종래의 50%의 중첩전압을 절반인 25%로 할 수 있어, 종래에 비해서는 반감된다.

이에 의해, 지금까지 주렌즈부의 중간전극(GM)에 다이나믹 전압의 교류성분의 중첩에 의한 수직방향의 발산작용의 부족 및 수평방향의 집속작용의 부족을 보충하기 위한 제 3의 4극자 렌즈의 강도를 감소시킬 수 있고, 특히 수평방향의 렌즈주면의 캐소드측으로의 후퇴, 수직방향의 렌즈주면의 스크린측으로의 전진에 의한 전자빔의 수평방향 및 수직방향의 각배율차에 의한 가로로 길어지는 현상을 감소시킬 수 있다.

다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다.

본 발명의 음극선관의 일례로서의 셀프컨버전스방식의 인라인형 칼라수상관은 도 8에 도시한 바와 같이, 패널부(1) 및 이 패널부(1)에 일체로 접합된 퍼넬부(2)로 이루어지는 외관용기를 갖고있다. 이 패널부(1)는 그 내부에 청색, 녹색, 적색으로 발광하는 스트라이프 형상 또는 도트형상의 3색 형광체층으로 이루어지는 형광체 스크린(타겟)(3)을 갖고 있다. 또한, 패널부(1)는 그 내부에 형광체 스크린(3)에 대향하여 장착된 다수의 구멍을 갖는 섀도우 마스크(4)를 갖고 있다.

퍼넬부(2)는 그 네크부(5) 내에 설치된 동일 수평면상을 지나가는 센터빔 및 이 양측의 한쌍의 사이드빔으로 이루어지는 일렬배치의 3전자빔(6B,6G,6R)을 방출하는 인라인형 전자총 구조체(7)를 구비하고 있다. 이 3전자빔(6)(B,G,R)은 원형의 단면형상을 갖는 원통형 네크부의 중심축에 상당하는 관축, 즉 Z축을 따라서 방출된다. 전자총 구조체(7)로부터 방출되는 3전자빔(6)(B,G,R)은 Z축에 직교하는 수평방향, 즉 H축 방향을 따라서 일렬로 배치되어 있다.

퍼넬부(2)는 그 외측에 장착된 비균일 편향자계를 형성하는 편향요크(8)를 구비하고 있다. 이 비균일 편향자계는 전자빔의 진행방향, 즉 Z축방향에 대해서 직교하는 수평방향(인라인 방향), 즉 H축방향에 형성된 핀쿠션형 수평편향자계와, 관축방향 및 수평방향에 대해서 직교하는 수직방향, 즉 V축방향으로 형성된 배럴형 수직방향자계로 이루어진다.

이 칼라수상관에서, 인라인형 전자총 구조체(7)는 그 주렌즈 부분에서 저전압측의 그리드에 설치된 사이드빔 통과구멍의 위치를 고전압측의 그 위치에서 서로 편심시킴으로써 형광체 스크린(3)의 중앙에서 3전자빔을 집중시킨다. 전자총 구조체(7)로부터 방출된 3전자빔(6B,6G,6R)은 편향요크(8)에 의해 발생되는 비균일 자계에 의해 수평방향 및 수직방향으로 편향되어, 섀도우 마스크(4)를 통하여 형광체 스크린(3) 전역을 자기 집중하면서 수평방향 및 수직방향으로 주사한다. 이에 의해, 칼라화상이 표시된다.

도 11a는 본 발명의 한 실시형태에 관한 음극선관에 적용되는 전자총 구조의 개략단면도이다.

도 11a에 도시한 바와 같이 전자총 구조체는 히터(도시하지 않음)를 내장한 3개의 캐소드(K)(B,G,R), 제 1 그리드(G1), 제 2 그리드(G2), 제 3 그리드(G3), 제 4 그리드(G4), 제 5 그리드(G5), 중간전극(GM), 제 6 그리드(G6) 및 컨버전스 컵(C)을 구비하고 있다. 이 캐소드, 그리드 및 전극은 이 순서로 배치되고, 절연지지체(도시하지 않음)에 의해 지지 고정되어 있다.

3개의 캐소드(K)(B,G,R)는 수평방향을 따라서 배치되어 있다.

제 1 그리드(G1)는 얇은 판형상 전극이고, 직경이 작은 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 제 2 그리드(G2)는 얇은 판형상 전극이고, 직경이 작은 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 제 3 그리드(G3)는 1개의 컵형상 전극과 두꺼운 판 전극에 의해 구성되어 있다. 이 제 3 그리드(G3)는 그 제 2 그리드(G2)와의 대향면에 제 2 그리드(G2)의 전자빔 통과구멍 보다 약간 직경이 큰 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 또한, 제 3 그리드(G3)는 그 제 4 그리드(G4)와의 대향면에 직경이 큰 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 제 4 그리드(G4)는 2개의 컵형상 전극의 개방단을 맞대어 구성되고, 각각 제 3 그리드(G3) 및 제 5 그리드(G5)의 대향면에 직경이 큰 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다.

제 5 그리드(G5)는 Z축방향을 따라서 제 4 그리드(G4)측에 배치된 제 1 세그먼트(G51) 및 중간전극(GM)측에 배치된 제 2 세그먼트(G52)를 갖고 있다. 제 1 세그먼트(G51)는 Z축방향으로 긴 2개의 컵형상 전극의 개방단을 맞대어 구성된다. 이 제 1 세그먼트(G51)는 제 4 그리드(G4)와의 대향면에 직경이 큰 3개의 전자빔 통과구멍을 구비함과 동시에, 제 2 세그먼트(G52)와의 대향면에 도 12a에 도시한 바와 같은 3개의 V축 방향으로 긴 전자빔 통과구멍을 갖고 있다.

제 2 세그먼트(G52)는 제 1 세그먼트(G51)와의 대향면에 도 12b에 도시한 바와 같은 3개의 H축방향으로 긴 전자빔 통과구멍을 갖고, 중간전극(GM)의 대향면에는 도 12c에 도시한 바와 같은 3개의 거의 원형의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다.

중간전극(GM)은 두꺼운 판전극이고, 도 12c에 도시한 바와 같은 3개의 거의 원형의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다.

제 6 그리드(G6)는 Z축 방향을 따라서 캐소드(K)측으로부터 차례로 배치된, 제 1 양극전극(G61), 보조전극(G62) 및 제 2 양극전극(G63)을 갖고 있다. 제 1 양극전극(G61)은 중간전극(GM)과의 대향면에 배치된 도 12c에 도시한 바와 같은 3개의 거의 원형의 전자빔 통과구멍을 갖는 두꺼운 판 전극과, 상기 두꺼운 판 전극의 보조전극(G62)측에 배치된 도 12b에 도시한 바와 같은 3개의 H축방향으로 긴 전자빔 통과구멍을 갖는 판형상 전극을 구비하고 있다.

보조전극(G62)은 판형상 전극이고, 도 12c에 도시한 바와 같은 3개의 거의 원형의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 제 2 양극전극(G63)은 보조전극(G62)의 대향면에 배치된 도 12b에 도시한 바와 같은 3개의 H축방향으로 긴 전자빔 통과구멍을 갖는 판형상 전극을 갖고 있다. 제 2 양극전극(G63)은 형광체 스크린측의 면에 컨버전스컵을 구비하고 있다.

이 전자총 구조체에서는 도 11a에 도시한 바와 같이 3개의 음극(K)(B,G,R)에는 약 100 내지 150V정도의 전압(EK)이 인가되고, 제 1 그리드(G1)는 접지되어 있다. 제 2 그리드(G2)및 제 4 그리드(G4)는 관내에서 접속되고, 약 600 내지 800V 정도의 전압EC(2)가 인가되어 있다. 제 3 그리드(G3) 및 제 5 그리드(G5)의 제 1 세그먼트(G51)는 관내에서 접속되고, 중간레벨로 고정된 약 6 내지 9㎸정도의 집속전압(Vf)이 인가되어 있다.

제 5 그리드(G5)의 제 2 세그먼트(G52)에는 중간레벨로 고정된 전압(Vf)에 전자빔의 편향량에 따라서 패러볼러형상으로 변화하는 전압(Vd)이 중첩된 약 6 내지 9㎸정도의 집속전압(Vf+Vd)이 인가되어 있다.

제 6 그리드(G6)의 제 1 양극전극(G61) 및 제 2 양극전압(G63)은 관내에서 접속되고, 약 25 내지 30㎸정도의 양극전압(Eb)이 인가되어 있다. 중간전극(GM) 및 제 6 그리드(G6)의 보조전극(G62)은 관내에서 접속되고, 저항기(100)를 통하여 제 2 세그먼트(G52)에 인가되는 집속전압 보다 높고, 제 1 양극전극(G61)에 인가되는 양극전압 보다 낮은 이들의 거의 중간 전압이 인가되어 있다.

이와 같이, 제 5 그리드(G5)의 제 2 세그먼트(G52)와 제 6 그리드(G6)의 제 1 양극전극(G61) 사이에서 중간전극(GM)에 의해 전계확장된 렌즈계는 주전자렌즈부(ML)를 형성하고, 긴 초점의 대구경 렌즈를 구성한다. 이에 의해, 스크린상에서 보다 작은 전자빔 스폿을 재현할 수 있다.

도 11b에는 도 11a에 도시한 바와 같은 전압인가에 의해 제 5 그리드(G5) 내지 제 6 그리드(G6)에 의해 형성되는 주전자렌즈부의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 여기에서, 실선은 전자빔을 형광체 스크린의 중앙에 집속하는 무편향시의 전자빔 궤도 및 렌즈작용을 나타내고, 파선은 전자빔을 형광체 스크린 주변으로 편향하는 편향시의 전자빔 궤도 및 렌즈작용을 나타내고 있다.

도 11b에 실선으로 도시한 바와 같이, 무편향시에는 주전자렌즈부(ML)는 제 2 세그먼트(G52)와 중간전극(GM) 사이에 형성된 4극자 렌즈부(QL2)와, 중간전극(GM)과 제 1 양극전극(G61) 사이에 형성된 4극자 렌즈부(QL1)를 구비하고 있다.

4극자 렌즈부(QL2)는 주전자렌즈부(ML)의 전자빔 입사부분에 형성되고, 상대적으로 집속작용을 갖는 수직방향성분과, 상대적으로 발산작용을 갖는 수평방향성분을 구비하고 있다. 또한, 4극자 렌즈부(QL1)는 주전자렌즈부(ML)의 전자빔 출사부분에 형성되고, 상대적으로 발산작용을 갖는 수직방향성분과, 상대적으로 집속작용을 갖는 수평방향성분을 구비하고 있다.

또한, 제 1 양극전극(G61), 보조전극(G62) 및 제 2 양극전극(G63)에 의해, 편향자계의 렌즈작용으로서의 편향요크렌즈(DYL)의 근방에 상대적으로 발산작용을 갖는 수직방향성분과, 집속작용을 갖는 수평방향성분을 구비한 4극자 렌즈부(QL4)가 형성된다.

또한, 도 11b에 파선으로 도시한 바와 같이, 편향시에는 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 패러볼러형상으로 변화하는 전압(Vd)이 제 2 세그먼트(G52)에 중첩되므로, 제 1 세그먼트(G51)와 제 2 세그먼트(G52) 사이에 상대적으로 발산방향으로 작용하는 수직방향성분과, 집속방향으로 작용하는 수평방향성분을 구비한 4극자렌즈부(QL3)가 형성된다. 또한, 이 때 4극자 렌즈부(QL1 및 QL2)의 렌즈작용은 무편향시 보다 약하게 작용한다.

도 11a에 도시한 바와 같이 편향자계와 동기하여 변동하는 중간 레벨의 집속전압이 인가되는 제 5 그리드(G5)의 제 2 세그먼트(G52)와, 양극전압이 인가되는 제 1 양극전극(G61) 사이에 하나의 중간전극(GM)이 배치되고, 이 중간전극(GM)에는 중간레벨의 집속전압과 양극전압의 거의 중간의 전압이 인가되어 있다. 이 3개의 전극에 의해 전계확장형 주전자렌즈부(ML)가 형성되어 있다.

이 전계확장형 주전자렌즈부(ML)를 형성하는 제 1 양극전극(G61)과, 이 전극 보다도 전자빔의 진행방향 스크린측에 배치된 제 2 양극전극(G63) 사이에 적어도 하나의 보조전극(62)이 배치되고, 이 보조전극(G62)과 중간전극(GM)이 전기적으로 접속된 구성으로 되어 있다. 또한, 여기에서는 설명을 간략화하기 위해, 중간전극이 하나인 경우에 대해서 설명했지만, 이에 한정되지 않고 중간전극이 복수 존재하고 있어도 좋다.

상술한 바와 같은 구성으로 함으로써 집속전극으로서의 제 2 세그먼트(G52)에 인가되는 교류전압성분(Vd)의 중간전극(GM)으로의 중첩을 하는 비율, 즉 중첩율을 감소시키는 것이 가능해지고, 제 1 실시형태에서 설명한 바와 같이 화면 전면에서 양호한 빔스폿형상을 얻는 것이 가능해진다.

또한, 전자빔 편향시에 4극자 렌즈(QL3)가 동작하는 경우, 수평방향의 렌즈주면의 캐소드측으로의 후퇴 및 수직방향의 렌즈주면의 스크린측으로의 전진에 의해, 전자빔에 대한 수평방향의 각배율과 수직방향의 각배율 사이에 차이가 발생하고, 화면의 주변부에서 빔스폿이 가로로 길어지는 문제가 있다. 수평방향과 수직방향의 각배율차는 4극자 렌즈(QL3)의 렌즈작용이 강할수록 커진다고 할 수 있다. 이것은 수평방향 및 수직방향의 렌즈주면의 이동량이 4극자 렌즈(QL3)의 수평방향성분, 즉 집속작용과, 수직방향성분, 즉 발산작용의 강도에 영향을 받기 때문이다.

이 4극자 렌즈(QL3)의 렌즈작용은 앞에서 설명한 바와 같이 주렌즈부의 중간전극으로의 교류전압성분(Vd)의 교류성분의 중첩에 의한 수직방향의 발산작용의 부족 및 수평방향의 집속작용의 부족을 보충하기 위해 작용시키는 것이다. 이것으로부터 교류전압성분(Vd)의 중간전극으로의 중첩율이 감소되면, 4극자 렌즈(QL3)의 렌즈 작용을 종래만큼 강하게 할 필요가 없어진다.

즉, 4극자 렌즈부(QL3)의 렌즈작용을 저하시킴으로써, 수평방향 및 수직방향의 렌즈주면의 이동량을 적게 하는 것이 가능해지고, 수평방향과 수직방향의 각배율차를 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 화면주변에서의 전자빔 스폿의 가로로 길어지는 현상을 감소시키는 것이 가능해진다.

따라서, 화면 주변부에서의 전자빔의 가로로 길어지는 현상의 감소는 교류전압성분(Vd)의 중간전극으로의 중첩율을 감소시킴으로써 달성할 수 있다.

그래서, 본 발명에서는 상기 교류전압성분(Vd)의 중간전극으로의 중첩율을 감소시키는 수단으로서, 상술한 바와 같은 구성으로 하고 있다.

즉, 종래의 전자총 구조체와 같이 도 10a와 같은 전극구성에서는 도 10b에 도시한 바와 같은 등가회로가 되고, 제 5 그리드(G5)-중간전극(GM)간 및 중간전극(GM)-제 6 그리드(G6) 간의 정전용량이 동일하다고 가정하면,중간전극(GM)에는 집속전극(G5)에 인가되는 교류전압성분(Vd)의 50%가 중첩된다. 이에 대하여, 도 9a에 도시한 바와 같은 본 발명의 전극구성에서는 도 9b에 도시한 바와 같은 등가회로가 되고, 각 전극간의 정전용량을 동일하다고 하면, 중간전극(GM)에 인가되는 교류전압성분(Vd)의 25%가 중첩된다. 이것은 종래의 전자총 구조체와 비교하여 중첩율을 반감시킬 수 있는 것이 된다.

이에 의해, 주전자렌즈부(ML)의 중간전극(GM)으로의 교류전압성분(Vd)의 중첩에 의한 수직방향의 발산작용의 부족 및 수평방향의 집속작용의 부족을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 이 렌즈작용의 부족을 보완하기 위해 형성하는 4극자 렌즈(QL3)의 렌즈강도를 감소시킬 수 있고, 수평방향의 렌즈주면의 캐소드측으로의 후퇴 및 수직방향의 렌즈주면의 스크린측으로의 전진에 의한 전자빔에 대한 수평방향 및 수직방향의 각배율차를 감소시킬 수 있다. 따라서, 화면주변부에서의 빔스폿의 가로로 길어지는 현상을 감소시키는 것이 가능해진다.

또한, 도 11b에 도시한 바와 같이, 전계확장형 주렌즈부(ML)를 형성하는 제 1 양극전극(G61)과, 이 전극(G61) 보다도 전자빔의 진행방향 스크린측에 형성된 제 2 양극전극(G63)과, 중간전극(GM)과 전기적으로 접속되고, 제 1 양극전극(G61)과 제 2 양극전극(G63) 사이에 배치된 보조전극(G62)에 의해 비대칭 렌즈(QL4)가 형성된다. 이 비대칭 렌즈(QL4)는 상대적으로 발산작용을 갖는 수직방향성분과, 상대적으로 집속작용을 갖는 수평방향성분을 구비하고, 편향요크렌즈(DYL)의 근방에 배치되어 있다.

이 때문에, 과제를 해결하기 위한 수단으로 이미 설명한 바와 같이 화면 주변부에 전자빔을 편향할 때에 발생하는 편향요크렌즈(DYL)의 강력한 집속작용을 갖는 수직방향성분 및 강력한 발산작용을 갖는 수평방향성분을 효과적으로 보정할 수 있다. 따라서, 화면주변부에 형성되는 빔스폿은 수직직경의 과도한 축소 및 수평직경의 과도의 증대를 억제할 수 있으므로 원형에 가깝게 할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해서 설명한다.

본 발명의 음극선관은 상술한 제 2 실시형태와 동일한 인라인형 칼라수상관이고, 이에 적용되는 전자총 구조체는 도 10a에 도시한 바와 같이 히터(도시하지 않음)를 내장한 3개의 캐소드(K)(B,G,R), 제 1 그리드(G1), 제 2 그리드(G2), 제 3 그리드(G3), 제 4 그리드(G4), 제 5 그리드(G5), 중간전극(GM), 제 6 그리드(G6) 및 컨버전스컵(C)을 구비하고 있다. 이 캐소드, 그리드 및 전극은 이 순서로 배치되고, 절연지지체(도시하지 않음)에 의해 지지고정되어 있다.

3개의 캐소드(K)(B,G,R)는 수평방향을 따라서 배치되어 있다.

제 1 그리드(G1)는 얇은 판형상 전극이고, 직경이 작은 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 제 2 그리드(G2)는 얇은 판형상 전극이고, 직경이 작은 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 제 3 그리드(G3)는 1개의 컵형상 전극과 두꺼운 판 전극으로 구성되어 있다. 이 제 3 그리드(G3)는 그 제 2 그리드(G2)와의 대향면에 제 2 그리드(G2)의 전자빔 통과구멍 보다 약간 직경이 큰 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 또한, 제 3 그리드(G3)는 그 제 4 그리드(G4)와의 대향면에 직경이 큰 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 제 4 그리드(G4)는 2개의 컵형상 전극의 개방단을 맞대어 구성되고, 각각 제 3 그리드(G3) 및 제 5 그리드(G5)의 대향면에 직경이 큰 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다.

제 5 그리드(G5)는 Z축방향을 따른 제 4 그리드(G4)측에 배치된 제 1 세그먼트(G51) 및 중간전극(GM)측에 배치된 제 2 세그먼트(G52)를 갖고 있다. 제 1 세그먼트(G51)는 Z축방향으로 긴 2개의 컵형상 전극의 개방단을 맞대어 구성된다. 이 제 1 세그먼트(G51)는 제 4 그리드(G4)와의 대향면에 직경이 큰 3개의 전자빔 통과구멍을 구비함과 동시에, 제 2 세그먼트(G52)의 대향면에 도 12a에 도시한 바와 같은 3개의 V축방향으로 긴 전자빔 통과구멍을 갖고 있다.

제 2 세그먼트(G52)는 제 1 세그먼트(G51)와의 대향면에 도 12b에 도시한 바와 같은 3개의 H축방향으로 긴 전자빔 통과구멍을 갖고, 중간전극(GM)의 대향면에는 도 12c에 도시한 바와 같은 3개의 거의 원형의 전자빔 통과구멍을 갖고 잇다.

중간전극(GM)은 두꺼운 판 전극이고, 도 12c에 도시한 바와 같은 3개의 거의 원형의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다.

제 6 그리드(G6)는 Z축방향을 따라서 캐소드(K)측으로부터 차례로 배치된, 제 1 양극전극(G61), 보조전극(G62) 및 제 2 양극전극(G63)을 갖고 있다. 제 1 양극전극(G61)은 중간전극(GM)의 대향면에 배치된 도 12c에 도시한 바와 같은 3개의 거의 원형의 전자빔 통과구멍을 갖는 두꺼운 판 전극과, 이 두꺼운 판 전극의 보조전극(G62)측에 배치된 도 12b에 도시한 바와 같은 3개의 H축 방향으로 긴 전자빔 통과구멍을 갖는 판형상 전극을 구비하고 있다.

보조전극(G62)은 판형상 전극이고, 도 12c에 도시한 바와 같은 3개의 거의 원형의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 제 2 양극전극(G63)은 보조전극(G6)과의 대향면에 배치된 도 12d에 도시한 바와 같은 3개의 전자빔 통과구멍을 갖는 판형상 전극을 갖고 있다. 즉, 3개의 전자빔 통과구멍 중, 센터빔이 통과하는 센터빔 통과구멍은 H축방향으로 길고, 사이드빔이 통과하는 사이드빔 통과구멍은 센터빔 통과구멍에 가까운 측의 수직직경이 넓고, 센터빔 통과구멍으로부터 멀어지는 측의 수직직경이 좁게 형성되어 있다. 제 2 양극전극(G63)은 형광체 스크린측의 면에 컨버전스컵을 구비하고 있다.

이 전자총 구조체에서는 도 11a에 도시한 바와 같이 3개의 음극(K)(B,G,R)에는 약 100 내지 150V정도의 전압(EK)이 인가되고, 제 1 그리드(G1)는 접지되어 있다. 제 2 그리드(G2) 및 제 4 그리드(G4)는 관내에서 접속되고, 약 600 내지 800V정도의 전압(EC)(2)이 인가되어 있다. 제 3 그리드(G3) 및 제 5 그리드(G5)의 제 1 세그먼트(G51)는 관내에서 접속되고, 중간레벨로 고정된 약 6 내지 9㎸ 정도의 집속전압(Vf)이 인가되어 있다.

제 5 그리드(G5)의 제 2 세그먼트(G52)에는 중간레벨로 고정된 전압(Vf)에 전자빔의 편향량에 따라서 패러볼러형상으로 변화하는 전압(Vd)이 중첩된 약 6 내지 9㎸ 정도의 집속전압(Vf+Vd)이 인가되어 있다.

제 6 그리드(G6)의 제 1 양극전극(G61) 및 제 2 양극전극(G63)은 관내에서 접속되고, 약 25 내지 30㎸정도의 양극전압(Eb)이 인가되어 있다. 중간전극(GM) 및 제 6 그리드(G6)의 보조전극(G62)은 관내에서 접속되고, 저항기(100)를 통하여 제 2 세그먼트(G52)에 인가되는 집속전압 보다 높고, 제 1 양극전극(G61)에 인가되는 양극전압 보다 낮은 이들의 거의 중간의 전압이 인가되어 있다.

도 11b에 실선으로 도시한 바와 같이, 무편향시에는 주전자렌즈부(ML)는 제 2 세그먼트(G52)와 중간전극(GM) 사이에 형성된 4극자 렌즈부(GL2)와, 중간전극(GM)과 제 1 양극전극(G61) 사이에 형성된 4극자 렌즈부(QL1)를 구비하고 있다.

또한, 제 1 양극전극(G61), 보조전극(G62) 및 제 2 양극전극(G63)에 의해, 편향자계의 렌즈작용으로서의 편향요크렌즈(DYL)의 근방에 상대적으로 발산작용을갖는 수직방향성분과 집속작용을 갖는 수평방향성분을 구비한 4극자 렌즈부(QL4)가 형성된다.

또한, 도 11b에 파선으로 도시한 바와 같이, 편향시에는 전자빔의 편향량의 증대에 수반하여 패러볼러형상으로 변화하는 전압(Vd)이 제 2 세그먼트(G52)에 중첩되므로, 제 1 세그먼트(G51)와 제 2 세그먼트(G52) 사이에 상대적으로 발산방향으로 작용하는 수직방향성분과, 집속방향으로 작용하는 수평방향성분을 구비한 4극자 렌즈부(QL3)가 형성된다. 또한, 이 때 4극자 렌즈부(QL1 및 QL2)의 렌즈작용은 무편향시 보다 약하게 작용한다.

도 11a에 도시한 바와 같이 편향자계와 동기하여 변동하는 중간레벨의 집속전압이 인가되는 제 5 그리드(G5)의 제 2 세그먼트(G52)와, 양극전압이 인가되는 제 1 양극전극(G61) 사이에, 하나의 중간전극(GM)이 배치되고, 이 중간전극(GM)에는 중간레벨의 집속전압과 양극전압의 거의 중간의 전압이 인가되어 있다. 이 3개의 전극에 의해 전계확장형 주전자렌즈부(ML)가 형성되어 있다.

이 전계확장형 주전자렌즈부(ML)를 형성하는 제 1 양극전극(G61)과, 이 전극 보다도 전자빔의 진행방향 스크린측에 배치된 제 2 양극전극(G63) 사이에, 적어도 하나의 보조전극(G62)이 배치되고, 이 보조전극(G62)과 중간전극(GM)이 전기적으로 접속된 구성으로 하고 있다. 또한, 여기에서는 설명을 간략화 하기 위해, 중간전극이 하나인 경우에 대해서 설명했지만, 이에 한정되지 않고 중간전극이 복수 존재해도 좋다.

상술한 바와 같은 구성으로 함으로써, 집속전극으로서의 제 2 세그먼트(G52)에 인가되는 교류전압성분(Vd)의 중간전극(GM)으로의 중첩비율, 즉 중첩율을 감소시키는 것이 가능해지고, 제 1 실시형태에서 설명한 바와 같이 화면 전면에서 양호한 빔스폿 형상을 얻는 것이 가능해진다.

또한, 전자빔 편향시에는 4극자 렌즈(QL3)가 동작하는 경우, 수평방향의 렌즈주면의 캐소드측으로의 후퇴 및 수직방향의 렌즈주면의 스크린측으로의 전진에 의해 전자빔에 대한 수평방향의 각배율과 수직방향의 각배율 사이에 차이가 발생하고, 화면의 주변부에서 빔스폿이 가로로 길어지는 문제가 있다. 수평방향과 수직방향의 각배율차는 4극자 렌즈(QL3)의 렌즈작용이 강할수록 커진다고 할 수 있다. 이것은 수평방향 및 수직방향의 렌즈주면의 이동량이 4극자 렌즈(QL3)의 수평방향성분, 즉 집속작용과, 수직방향성분, 즉 발산작용의 강도에 영향을 받기 때문이다.

이 4극자 렌즈(QL3)의 렌즈작용은 앞서 설명한 바와 같이 주렌즈부의 중간전극으로의 교류전압성분(Vd)의 교류성분의 중첩에 의한 수직방향의 발산작용의 부족 및 수평방향의 집속작용의 부족을 보충하기 위해 작용시키는 것이다. 이것으로부터 교류전압성분(Vd)의 중간전극으로의 중첩율이 감소되면, 4극자 렌즈(QL3)의 렌즈작용을 종래만큼 강하게 할 필요가 없어진다.

따라서, 화면주변부에서의 전자빔의 가로로 길어지는 현상의 감소는 교류전압성분(Vd)의 중간전극으로의 중첩율을 감소시킴으로써 달성할 수 있다.

그래서, 본 발명에서는 이 교류전압성분(Vd)의 중간전극으로의 중첩율을 감소시키는 수단으로서, 상술한 바와 같은 구성으로 하고 있다.

즉, 종래의 전자총 구조체와 같이 도 10a와 같은 전극구성에서는 도 10b에 도시한 바와 같은 등가회로가 되고, 제 5 그리드(G5)-중간전극(GM)간 및 중간전극(GM)-제 6 그리드(G6)간의 정전용량이 동일하다고 가정하면, 중간전극(GM)에는 집속전극(G5)에 인가되는 교류전압성분(Vd)의 50%가 중첩된다. 이에 대해서, 도 9a에 도시한 바와 같은 본 발명의 전극구성에서는 도 9b에 도시한 바와 같은 등가회로가 되고, 각 전극간의 정전용량을 동일하다고 하면, 중간전극(GM)에 인가되는 교류전압성분(Vd)의 25%가 중첩된다. 이것은 종래의 전자총 구조체와 비교하여 중첩율을 반감시킬 수 있게 된다.

또한, 도 11b에 도시한 바와 같이 전계확장형 주전자렌즈부(ML)를 형성하는 제 1 양극전극(G61)과, 이 전극(G61) 보다도 전자빔의 진행방향 스크린측에 형성된제 2 양극전극(G63)과, 중간전극(GM)과 전기적으로 접속되고, 제 1 양극전극(G61)과 제 2 양극전극(G63) 사이에 배치된 보조전극(G62)에 의해 비대칭 렌즈(QL4)가 형성된다. 이 비대칭 렌즈(QL4)는 상대적으로 발산작용을 갖는 수직방향성분과, 상대적으로 집속작용을 갖는 수평방향성분을 구비하고, 편향요크렌즈(DYL)의 근방에 배치되어 있다.

이 때문에, 상술한 제 2 실시형태에서 이미 설명한 바와 같이 화면주변부로 전자빔을 편향할 때 발생하는 편향요크렌즈(DYL)의 강력한 집속작용을 갖는 수직방향성분 및 강력한 발산작용을 갖는 수평방향성분을 효과적으로 보정할 수 있다. 따라서, 화면주변부에 형성되는 빔스폿은 수직직경의 과도한 축소를 억제할 수 있으므로 원형에 가깝게 할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 편향각이 큰 칼라음극선관의 경우, 편향자계가 가진 코머수차성분에 의해 일어나는 도 14에 도시한 바와 같은 화면의 좌측과 우측에서 빔스폿형상이 달라지는 문제에 대해서도 대처하고 있다. 즉, 편향요크렌즈(DYL)의 근방에 비대칭 렌즈를 배치하고, 이 비대칭 렌즈 중에서 편향자계에 의한 예비편향을 일으키는 구성으로 한다. 그리고, 이 비대칭 렌즈는 센터빔 및 사이드빔에 대해서 각각 효과가 다른 렌즈작용을 갖고 있고, 그 사이드빔이 받는 렌즈작용은 도 14 및 도 15a 내지 도 15d에 도시한 바와 같이 사이드빔이 편향자계의 예비편향에 의해 센터빔의 궤도를 지나는 경우(도 15b) 보다 사이드빔이 편향자계의 예비편향에 의해 센터빔으로부터 떨어진 궤도를 지나는 경우(도 15a) 쪽이 상대적으로 수직방향으로 전자빔에 대해서 강한 발산력을 받도록 이루어져 있다.

즉, 도면을 참조하여 설명하면 도 15a 및 도 15b에는 제 2 양극전극(G63)의 보조전극(G62)측의 전자빔 통과구멍과, 센터빔(G), 사이드빔(R)의 위치를 스크린측에서 본 도면을 나타내고, 도 15c 및 도 15d에는 사이드빔이 받는 상대적으로 수직방향의 발산작용 및 수평방향의 집속작용의 렌즈작용을 도시하고 있다. 사이드빔(R)이 도 14에서 (A)로 도시하는 궤도를 지나는 경우는 제 2 양극전극(G63)의 보조전극(G62)측의 전자빔 통과구멍을 도 15a에 도시한 바와 같이 통과하고, 그 때 사이드빔(R)이 받는 렌즈작용은 도 15c와 같이 된다.

한편, 사이드빔(R)이 도 14에서 (B)로 도시하는 궤도를 지나는 경우는 제 2 양극전극(G63)의 보조전극(G62)측의 전자빔 통과구멍을 도 15b에 도시한 바와 같이 통과하고, 그 때 사이드빔(R)이 받는 렌즈작용은 도 15d와 같이 된다.

따라서, 도 14의 (A)의 궤도를 사이드빔이 통과하는 경우에는 화면주변에서 상대적으로 수직방향으로는 과집속, 수평방향으로는 집속부족의 상태로 되어 있고, 이 수직방향으로 과집속, 수평방향으로 집속부족의 상태를 보정하도록, 도 15a에 도시한 바와 같이 제 2 양극전극(G63)의 보조전극(G62)측의 전자빔 통과구멍의 수직직경이 작아져 있는 부분을 사이드빔(R)이 지나도록 구성되고, 이에 의해 도 15c에 도시한 바와 같이 상대적으로 수직방향으로는 강한 발산작용, 수평방향으로는 집속작용을 받도록 이루어져 있다.

또한, 한편 도 14의 (B)의 궤도를 사이드빔이 통과하는 경우에는 화면주변에서, 상대적으로 수직방향으로는 집속부족, 수평방향으로는 과집속 상태로 되어 있고, 이 수직방향으로 집속부족, 수평방향으로 과집속의 상태를 보정하도록, 도 15b에 도시한 바와 같이 제 2 양극전극(G63)의 보조전극(G62)측의 전자빔 통과구멍의 수직직경이 커져 있는 부분을 사이드빔(R)이 통과하도록 구성되고, 이에 의해 도 15d에 도시한 바와 같이 상대적으로 수직방향으로는 도 15c에 도시한 경우보다 약한 발산작용, 수평방향으로 약한 집속작용을 받도록 이루어져 있다.

이와 같은 구성으로 함으로써 화면주변의 좌우에서 사이드빔의 형상차를 없앨 수 있고, 그 결과 편향자계에 의해 일어나는 도 14에 도시한 바와 같은 코머수차성분을 적절하게 보정할 수 있다. 따라서, 사이드빔이 화면의 좌측과 우측에서 편향요크렌즈(DYL)가 다른 집속력에 의해 집속전극에 적절한 교류전압성분을 인가해도, 화면의 좌우에서 동시에 전자빔 스폿을 적절하게 집속시킬 수 없다는 문제를 해소하는 것이 가능해진다.

그리고, 상기와 같은 구성으로 한 경우, 화면 센터에서 사이드빔(R)이 도 16에 도시한 바와 같은 코머수차를 따른 삼각형상이 되는 경우가 있다. 이와 같이 가령 코머수차성분을 갖는 경우에는 다음과 같은 구성으로 해도 좋다. 즉, 제 1 양극전극(G61)의 중간전극(GM)과의 대향면에 도 12e에 도시한 바와 같은 형상의 3개의 전자빔 통과구멍을 갖는 판형상 전극을 배치함으로써 코머수차성분을 보정할 수 있다. 즉, 도 12e에 도시한 바와 같이 이 판형상 전극은 수평방향으로 긴 센터빔 통과구멍과, 센터빔 통과구멍에 가까운 부분의 수직직경이 좁고, 센터빔 통과구멍으로부터 멀어짐에 따라 수직직경이 넓어지는 한쌍의 사이드빔 통과구멍을 갖고 있다. 이와 같은 형상으로 함으로써, 도 16의 삼각형 형상의 사이드빔의 코머수차를 보정할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 중간전극을 2개 이상의 구성으로 해도 좋고, 그 경우 모든 중간전극과 제 6 그리드(G6)의 보조전극(G62)을 전기적으로 접속해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는 집속전극, 즉 제 5 그리드(G5)를 2개의 세그먼트로 구성했지만, 이에 한정되는 것은 아니고 3개 이상의 세그먼트로 구성해도 좋다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 화면주변에서 발생하는 수평방향 및 수직방향의 렌즈배율차에 의한 빔스폿형상의 변형현상을 해결 또는 감소시킴으로써 화면전역에서 양호한 해상도를 얻는 것이 가능한 음극선관을 제공할 수 있다.

Claims

적어도 1개의 전자빔을 형성하고, 사출하는 전자빔 형성부 및 이 전자빔을 가속하여 화면상에 집속시키는 주전자렌즈부를 갖는 전자총 구조체와,

상기 전자총 구조체로부터 방출되는 전자빔을 편향하여 화면상의 수평방향 및 수직방향으로 주사하기 위한 편향자계를 발생시키는 편향요크를 구비하는 음극선관에 있어서,

상기 주전자렌즈부는 제 1 레벨의 집속전압이 인가되는 집속전극, 제 1 레벨 보다 높은 제 2 레벨의 양극전압이 인가되는 양극전극 및 상기 집속전극과 양극전극 사이에 배치되는 상기 제 1 레벨보다 높고 제 2 레벨 보다 낮은 제 3 레벨의 중간전압이 인가되는 적어도 1개의 중간전극으로 이루어지는 전계확장형 렌즈이고,

상기 양극전극은 제 1 양극전극, 상기 제 1 양극전극 보다 전자빔의 진행방향의 상기 화면측에 배치된 제 2 양극전극 및 상기 제 1 양극전극과 제 2 양극전극 사이에 배치된 적어도 하나의 보조전극을 구비하고,

적어도 하나의 상기 보조전극과 상기 중간전극 중 적어도 하나가 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 음극선관.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 양극전극, 보조전극 및 제 2 양극전극에 의해 비대칭렌즈부를 형성하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
제 2 항에 있어서,

상기 비대칭렌즈부는 상대적으로 집속작용을 갖는 수평방향성분과 상대적으로 발산작용을 갖는 수직방향성분을 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
제 2 항에 있어서,

상기 전자빔 형성부는 수평방향으로 일렬로 배열된 센터빔 및 한쌍의 사이드빔으로 이루어지는 적어도 3개의 전자빔을 형성하고,

상기 비대칭렌즈부는 센터빔 및 한쌍의 사이드빔의 각각에 대하여 다른 렌즈작용을 부여하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
제 4 항에 있어서,

3개의 전자빔을 상기 화면의 수평방향단부로 편향할 때, 상기 비대칭렌즈부 중 한쌍의 사이드빔이 각각 통과하는 비대칭렌즈는 서로 렌즈강도가 다르도록 형성되는 것을 특징으로 하는 음극선관.
제 5 항에 있어서,

한쌍의 사이드빔이 각각 통과하는 비대칭 렌즈의 전자빔에 대한 집속력은 사이드빔이 상기 편향자계의 예비편향에 의해 센터빔 근처의 궤도를 통과하는 경우보다도 사이드빔이 상기 편향자계의 예비편향에 의해 센터빔으로부터 떨어진 궤도를지나는 경우 쪽이 상대적으로 수직방향으로 강한 발산작용을 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관.
제 1 항에 있어서,

상기 주전자렌즈부의 집속전극에 인가되는 제 1 레벨의 집속전압에 전자빔의 편향량의 증대에 수반하여 패러볼러형상으로 변화하는 교류전압성분을 중첩하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
제 1 항에 있어서,

상기 주전자렌즈부를 구성하는 상기 집속전극과 상기 집속전극에 인접하는 중간전극 사이에 상대적으로 집속작용을 갖는 수직방향성분과 발산작용을 갖는 수평방향성분을 구비한 비대칭렌즈부를 형성하는 수단 및

제 1 양극전극과 이에 인접하는 중간전극 사이에 상대적으로 발산작용을 갖는 수직방향성분 및 집속작용을 갖는 수평방향성분을 구비한 비대칭렌즈부를 형성하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 음극선관.