KR100337877B1 - 렌즈 수차를 감소시키는 음극선관 전자총의 다단렌즈 전극구조 - Google Patents

Abstract

양 측의 전극(120, 120)사이에서 길이방향을 따라 각각 독립된 저항층(130)과 도전층(140)이 반복적으로 적층 및 부착되어 형성되는 다단 렌즈부(100)를 포함하여 이루어져, 상기 양 전극에 전압을 걸면 상기 복수개의 저항층들에서는 전압강하가 발생하여 도전층사이에서 다단의 전자렌즈가 형성됨을 특징으로 하는 음극선관 전자총의 다단렌즈 전극 구조체(100)를 본 발명은 개시한다.

Description

렌즈 수차를 감소시키는 음극선관 전자총의 다단렌즈 전극구조 {Electron gun electrode structure of multi-stage lens for decreasing the aberration of the lens}

본 발명은 음극선관의 전자총의 전극구조에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 그 제조가 용이한 렌즈수차를 감소할 수 있는 다단 렌즈 전극 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관의 해상도는 전자총의 전자렌즈에 의해 집속 및 가속되는 전자빔이 음극선관의 전방 패널(pannel)에 설치되는 스크린면에서 가지는 빔경의 크기에 의해 주로 좌우된다. 여기서 빔경은 전자렌즈의 수차(aberration)가 작을수록 작아지는데, 렌즈의 수차는 렌즈를 이루는 전극들의 구경이 클수록 작아지게 된다. 이에 따라 전자총의 설계는 대구경화를 추구한다. 그러나 전자총이 위치하는 음극선관의 넥 글라스(neck glass)의 구경이 크면 편향 요크의 소비전력이 늘어나며 편향 요크의 편향 자계의 왜곡도 심해지게 되어 전자총의 렌즈구경의 크기는 한계를 지닌다. 또한 전자총의 전극들을 지지하는 비드 글라스(bead glass)의 두께도 전자총의 렌즈 구경에 한계조건으로 작용한다.

이러한 한계를 극복하여, 렌즈수차를 줄이는 다른 방법으로서 복수개의 전자렌즈를 배치하여 총합으로서 렌즈 수차를 작게하는 다단렌즈 방식이 존재한다. 그러나 이 경우는 많은 전극들을 사용하게 되어 전자총의 구조가 복잡해지고 신뢰성이 떨어지며 원가가 상승되는 문제가 있다. 또한 이 경우에도, 한정된 길이의 전자총에 배치할 수 있는 전극의 수는 한정된다는 한계를 지닌다.

대안으로서 헬리컬 렌즈(helical lens) 방식의 전극구조체가 존재한다. 도 1은 헬리컬 렌즈(helical lens) 방식의 전극구조체(10)의 단면도이다. 헬리컬 렌즈(helical lens) 방식의 전극구조체(10)는 고저항막(14)을 유리 파이프(12) 내면에 암나사 형식으로 도포하여 나선(helix) 형상(14)이 되게하고 나선의 양단에 두 개의 서로 다른 전압을 걸어서 나선의 수 만큼 렌즈를 형성하는 다단 렌즈 방식이다. 즉 나선의 양단에 서로 다른 전압이 걸리면 전압 강하에 의해 나선의 한 피치(pitch)간에서 그 사이의 작은 전압차에 의해 얇은 렌즈들이 나선의 감긴 수만큼 형성되는 것이다. 이러한 헬리컬 렌즈 방식의 다단렌즈 구조체는 기존의 대구경 전자총보다 훨씬 작은 렌즈 수차를 달성할 수 있으며, 동등 수차의 대구경 렌즈를 만들려면 넥 글라스(neck glass) 구경의 한계를 벗어나야 하는 것으로 알려져 있다. (논문 Society of Information Display 1998 digest 429 페이지) 이러한 헬리컬 렌즈 방식의 전극 구조체는 유리 파이프내에 저항막을 도포한 후 기계적 방법에 의하여 저항막을 나선형태로 깍아내어 제조된다.

그러나, 이러한 헬리컬 렌즈(helical lens) 방식의 다단 렌즈 전극구조체는 그 제조방법이 곤란한 문제가 있다. 즉 유리 파이프에 저항 물질을 도포하고 나선의 형태로 깍아내는 것은 정밀도나 생산성면에서 용이하지 않아 그러한 제조설비를 구현하기가 곤란하다. 이에 따라 정밀도, 신뢰성, 양품률등에서 문제가 있을 수 있다. 또한, 저항막의 도포 밀도나, 두께, 나선의 단면이 부위별로 균일하고 개체별로 일정하지 않다면 렌즈 특성의 산포가 크게되며 도포안된 유리면에서의 차지 업(charge-up)이나 나선 패턴(helix pattern)연마중에 발생할 수 있는 입자들의 존재로 내전압 불량의 문제가 발생할 우려도 있다. 나아가서, 헬리컬 렌즈 전극구조체를 전자총에 고정시키기 위하여 비드 글라스(bead glass)에 매립할 수 있는 매립부를 상기 렌즈 구조체에 형성하여야 하는데, 이 과정은 유리와 금속을 접합하는어려운 기술이 요구된다.

이와 같은 제조상의 난점으로 인하여, 헬리컬 렌즈 전극구조체가 적용된 음극선관은 아직까지도 상용화되지 못하는 실정이다.

본 발명은 종래의 헬리컬 다단 렌즈 전극구조체가 가지는 제조상의 난점을 극복하고 효과적으로 렌즈 수차를 줄일 수 있는 다단 렌즈 전극 구조체를 제공한다. 본 발명에 따른 다단렌즈 전극 구조체는 양 측의 전극사이에서 길이방향을 따라 각각 독립된 저항층과 도전층이 반복적으로 적층 및 부착되어 형성되는 다단 렌즈부를 포함하여 이루어져, 상기 양 전극에 전압을 걸면 상기 복수개의 저항층들에서는 전압강하가 발생하여 도전층사이에서 다단의 전자렌즈가 형성됨을 특징으로 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 도전층과 저항층은 링 형상으로 이루어진다. 여기서, 저항층의 폭은 도전층의 폭보다 작으며, 또한 그 내경은 도전층의 것보다 큰 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의하여 상기 저항층이 렌즈 작용에 참여하지 않게 되어 저항체의 균일성이 문제 되지 않게 된다.

도 1은 종래의 헬리컬 다단렌즈 구조체를 보이는 단면도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 다단 렌즈 전극 구조체의 사시도이며.

도 3은 도 2의 다단렌즈 전극 구조체의 단면도이고,

도 4는 본 발명에 의한 다단렌즈 전극 구조체가 BPF 결선의 주 렌즈를 이룬 경우를 보이는 단면도이며,

도 5는 본 발명에 의한 다단렌즈 전극 구조체가 UPF 결선의 주 렌즈를 이룬 경우를 보이는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 다단렌즈 전극 구조체 120: 전극부

130: 저항층 140: 도전층

200: 쉴드 컵 280: 고전압 인가 컨텍터

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 다단렌즈 전극 구조체는 양 측의 전극사이에서 길이방향을 따라 각각 독립된 저항층과 도전층이 반복적으로 적층 및 부착되어 형성되는 다단 렌즈부를 포함하여 이루어진다. 도 2 및 도 3은 이러한 본 발명에 따른 다단렌즈 전극 구조체(100)의 일 실시예를 보인다. 도 2는 상기 다단렌즈 전극 구조체(100)의 사시도이고, 도 3은 그 단면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 다단렌즈 전극 구조체(100)는 양 측의 전극(120, 120)사이에서 저항층(130), 도전층(140)이 반복적으로 적층된 형상으로서, 각각의 저항층(130)과 도전층(140)은 링 형상이다.

이러한 전극 구조체에 있어서는, 상기 양 전극(120, 120)에 전압을 걸면 그 사이의 복수개의 저항체(130)에서 전압강하가 발생하고 따라서 복수개의 도전체(140) 사이에서는 그사이의 전압차에 의하여 전자렌즈가 다단으로 형성된다.

본 실시예에서, 저항링(130)은 그 축방향 길이(폭)가 도전링(140)의 경우보다 짧으며, 그 내경은 도전링(140)의 경우보다 크게 형성되어 있다. 종래의 헬리컬 다단 렌즈 전극구조체의 경우, 축대칭 무너짐에 따른 수차의 발생을 방지하기 위하여 나선(helix)의 모든 피치(pitch)에서 저항이 균일해야만 하였다. 그러나, 본 발명과 같이, 저항체의 폭을 도전체의 폭보다 작게하며 또한 그 내경을 도전체의 것보다 크게 한 경우는 저항체가 렌즈 작용에는 참여하지 않게 되어 저항체의 균일성이 문제되지 않게 된다. 따라서, 본 실시예의 경우, 저항 링(130)의 원주상 저항 균일성이 문제 되지 않는다.

전극링(140)들은 일반 전극재료로 프레스 가공을 통하여 제조된 후, 소정의 조성 비율을 갖는 분말로 성형된 저항 링(130)들과 함께 적층된후, 이들을 전체로서 성형/소결하여 상기 실시예와 같은 전극 구조체를 제조할 수 있다. 또는 전극링(140) 자체도 프레스 가공이 아닌 금속 분말로 성형하여 형성 한후, 상기와 같이 분말로 성형된 저항 링(130)들과 함께 적층하여 이들을 전체로서 성형/소결하여 전극 구조체를 제조할 수도 있다. 이러한 공정 자체는 공지의 기술로서 그 자세한 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 다단렌즈 전극 구조체는 다양한 결선의 전자총에 주렌즈 또는 예비 집속렌즈로 사용될 수 있다. 도 4 및 도 5는 그러한 예를 보인다.

먼저 도 4는 BPF 결선의 주 렌즈를 이룬 경우를 보이는 단면도로서, 상하 대칭의 구조이므로, 상부만 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 다단렌즈 전극 구조체(100)는 그 일단부가 내부 도전막(미도시)과 스페이서(250)를 통하여 연결된 쉴드 컵(Shield Cup:200)과 연결되며, 또한 타단부는 비드 글라스(300)에 매립부(310)를 통하여 매립된 전극(350)과 연결되어 있다. 따라서, 쉴드 컵(200)을 통하여 음극선관의 최종 가속전압이 상기 일단부에 인가되고 타단부에서는 전극(350)을 통하여 포커스 전압이 인가되어 BPF 결선의 주 렌즈를 이룬다.

도 5는 UPF 결선의 주 렌즈를 이룬 경우를 도시하는 단면도로서, 도 4와 같이 상하 대칭으로서 상부만 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 다단렌즈 전극 구조체(100)는 그 일단부가 내부 도전막(미도시)과 스페이서(250)를 통하여 연결된 쉴드 컵(Shield Cup:200)과 연결되며, 또한 타단부는 비드 글라스(300)에 매립부(310)를 통하여 매립된 전극(350)과 연결되어 있다. 여기서, 비드 글라스에 매립된 전극(350)에 쉴드 컵(200)을 통하여 인가되는 최종 가속전압을 인가하기 위하여 컨텍터(280)가 상기 쉴드 컵(200)과 상기 전극(350)을 연결한다. 또한 상기 전극 구조체의 중간에 포커스 전압이 인가된다. 따라서, UPF 결선의 주 렌즈를 이룬다. 도면에서는 포커스 전압을 인가하기 위한 컨넥터는 도시되지 않았으나, 상기컨텍터(280)에 대하여 다단렌즈 전극 구조체(100)의 상하 대칭 축상 반대편에 위치하는 것이 유리하다. 이러한 위치 구조에 의하여 상기 고전압이 인가되는 컨넥터(280)와의 관계에서, 방전을 방지할 수 있다. 또한, 본 UPF 결선의 주 렌즈를 위한 구조에서는 상기 다단 렌즈 전극 구조체(100)는, 도시된 바와 같이, 그 외경이 비드 글라스(300)측으로 가면서 줄어드는 것이 유리한데, 이는 비드 글라스(300)측으로 이동할수록 그 내경이 감소하는 넥크(neck)부의 형상과 방전문제를 고려하여, 고전압이 인가되는 커넥터(280)의 공간 확보 및 방전문제의 해결을 위함이다.

이와 같이 본 발명은 그 제조가 용이한 다단렌즈 전극 구조체를 제공한다. 본 발명에 따른 렌즈 전극 구조체는 종래의 헬리컬 다단렌즈 전극 구조체와는 달리 유리 파이프등을 사용하지 않고 그 자체로 견고성을 가질 수 있는 하나의 부품으로 만들어지므로, 그 제조가 용이하고 이에 따라 양품률, 생산성등을 크게 높일 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명 되었으나 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해 할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 양 측의 전극사이에서 길이방향을 따라 각각 독립된 저항층과 도전층이 반복적으로 적층 및 부착되어 형성되는 다단 렌즈부를 포함하여 이루어져, 상기 양 전극에 전압을 걸면 상기 복수개의 저항층들에서는 전압강하가 발생하여 도전층사이에서 다단의 전자렌즈가 형성됨을 특징으로 하는 음극선관 전자총의 다단렌즈 전극 구조체.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도전층과 저항층은 링 형상임을 특징으로 하는 음극선관 전자총의 다단렌즈 전극 구조체.
3. 제 2 항에 있어서,

   저항층의 폭은 도전층의 폭보다 작으며, 또한 그 내경은 도전층의 것보다 큼을 특징으로 하는 음극선관 전자총의 다단렌즈 전극 구조체.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 일항에 있어서,

   그 일단부는 쉴드 컵과 연결되며, 그 타단부는 비드 글라스 매립된 전극과 연결되어, 상기 쉴드 컵을 통하여 음극선관의 최종 가속전압이 상기 일단부에 인가되고 상기 비드 글라스에 매립된 전극을 통하여 상기 타단부에 포커스 전압이 인가되어 BPF 결선의 주 렌즈를 이룸을 특징으로 하는 음극선관 전자총의 다단렌즈 전극 구조체.
5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 일항에 있어서,

   그 일단부는 쉴드 컵과 연결되고, 그 타단부는 비드 글라스에 매립된 전극과 연결되며, 상기 쉴드 컵과 상기 전극은 컨텍터에 의하여 상호 전기적으로 연결되며, 그리고 그 중간부에는 포커스 전압이 인가되어, UPF 결선의 주 렌즈를 이룸을 특징으로 하는 음극선관 전자총의 다단렌즈 전극 구조체.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 포커스 전압을 인가하기 위한 컨넥터는 상기 쉴드 컵과 상기 전극을 전기적으로 연결하는 컨텍터에 대하여 상하 대칭 축상 반대편에 설치됨을 특징으로 하는 음극선관 전자총의 다단렌즈 전극 구조체.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   그 외경은 비드 글라스측으로 가면서 줄어드는 것을 특징으로 하는 음극선관 전자총의 다단렌즈 전극 구조체.