KR100339405B1 - 칼라 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 음극선관의 전자총에서 주렌즈를 형성하는 전극의 구조에 관한 것으로, 고정세화 및 고주파의 사용으로 인한 화면상의 포커스를 향상시키기 위해 주렌즈경의 확대를 통해 화면상에서의 스폿경을 축소하여 화면상의 포커스를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 전자빔(2)을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 전극(13)(14)을 대향된 한 쌍으로 구성하되, 각각의 주렌즈 형성전극이 세 전자빔의 공통 통과공을 갖는 림부(19)(20)와, 상기 림부에서 일정 거리 떨어진 지점에 위치된 정전장제어전극체(23)(24)로 구성된 음극선관용 전자총에 있어서, 세 전자빔이 공통으로 통과하는 경주트랙형상의 림부를 갖는 판상전극(31)(32)과, 상기 판상전극에 고정되며 정전장제어전극체역할을 하는 공형성부(39)(40)를 갖는 컵 및 캡전극(33)(34)과, 상기 각 컵 및 캡전극에 접속 고정되며 공형성부와 동일한 형태의 공형성부(41)(42)를 갖는 또 다른 캡 및 컵전극(35)(36)으로 구성된 것이다.

Description

칼라 음극선관용 전자총{electron gun for color cathode ray tube}

본 발명은 칼라 음극선관 또는 고정세도 산업용 모니터(Monitor)에 사용되는 전자총에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 전자총에서 주렌즈를 형성하는 전극의 구조에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관의 횡단면도로서, 음극선관은 내측면에 적색, 녹색, 청색의 형광물질이 도포된 패널(1)과, 상기 패널의 내측면에 근접되게 설치되어 전자빔(2)의 색선별역할을 하는 섀도우마스크(3)와, 상기 패널의 후방에 고정되는 펀넬(4)과, 상기 펀넬의 네크부(4a)에 장착되어 전자빔(2)을 스크린측으로 주사하는 전자총(5)과, 상기 네크부의 외주면에 설치되어 전자총에서 발사된 전자빔을 수직 또는 수평방향으로 편향시키는 편향요크(6) 등으로 구성되어 있다.

상기 음극선관에 적용되는 전자총(5)의 각 전극들은 음극에서 발생된 전자빔이 일정한 세기로 제어되어 스크린에 도달할 수 있도록 전자빔이 통과하는 경로상에 수직되게 인라인(in-line)으로 배치된다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 전자총(5)은 히터(7)가 각각 내장되고 상호 독립되게 수평으로 나란히 배치된 3개의 음극(8)과, 상기 음극으로부터 일정 간격이 유지되게 배치되어 음극에서 발생되는 열전자를 제어하는 제 1 전극(9)과, 상기 제 1 전극으로부터 일정 간격이 유지되게 배치되어 음극(8)의 전자 방사물질면(도시는 생략함)에 모여 있는 열전자를 당겨내어 가속시키는 역할을 하는 제 2 전극(10) 및 제 3 전극(11), 제 4 전극(12), 제 5 전극(13) 그리고 제 6 전극(14)이 순차적으로 배치되어 있고, 상기 제 6 전극(14)의 상부에는 쉴드컵(15)이 고정되어 있으며 상기 쉴드컵에는 전자총(5)과 네크부(4a)를 전기적으로 연결해 주면서전자총을 네크부에 고정시키는 역할을 하는 3개의 B.S.C(Bulb Space Connector)(16)가 고정되어 있다.

상기한 구조의 전자총(5)은 음극(8)에 내장된 히터(7)가 스템핀(17)으로부터 전원을 인가받아 발열하면 상기 발열에 의해 음극(8)에서 전자가 방출되는데, 이렇게 방출되는 전자빔(2)은 제어전극인 제 1 전극(9)에 의해 제어되고 가속전극인 제 2 전극(10)에 의해 가속된 다음 제 2 전극(10), 제 3 전극(11), 제 4 전극(12) 그리고 제 5 전극(13)사이에 형성되는 전단집속렌즈에 의해 일부 집속 및 가속된다.

그 후, 주렌즈 형성전극인 제 5 전극(이하 "포커스전극"이라 함)(13)과 제 6 전극(이하 "애노드전극"이라 함)(14)에 의해 주집속 및 가속된다.

이렇게 주집속 및 가속된 전자빔(2)은 형광면(18)에 근접되게 설치된 섀도우마스크(3)를 통과하면서 색선별되어 형광면(18)에 충돌하여 형광체를 발광시키게 되므로 화면이 재현된다.

상기한 바와 같이 전자총(5)에서 방출된 전자빔(2)이 전자총을 떠나 스크린측으로 진행시 네크부(4a)에 설치된 편향요크(6)가 전자빔을 화면의 전영역에 걸쳐 수직 및 수평방향으로 편향시켜 준다.

도 2는 종래 전자총에서 주렌즈 전극을 나타낸 반단면도이고 도 3은 도 2를 일부 절결하여 나타낸 사시도로서, 주렌즈를 형성하는 포커스전극(13)과 애노드전극(14)의 대향면이 3개의 전자빔(2)에 공통인 경주트랙 형상의 림(Rim)부(19)(20)와, 외주부로 구성된 컵 또는 캡형태의 전극(21)(22)이 상호 일정 간격을 갖고 대향되게 설치되어 있고 상기 컵 또는 캡전극의 상호 대향 반대편에는 3개의 전자빔통과공(23a)(24a)을 가진 판상의 전극인 정전장제어전극체(23)(24)가 용접되어 있으며 그 상, 하면에는 컵 또는 캡형태의 또 다른 전극(25)(26)이 위치되어 있다.

상기한 바와 같은 구조에 의해 형성되는 주렌즈의 형태는 단순한 3개의 분리된 전자빔 통과공을 갖는 전극이 상호 대향되게 설치된 종래의 전자총에 비해 공경을 확대할 수 있게 되므로 주렌즈경을 확대하는 효과를 얻게 된다.

일반적으로 전자총의 설계특성 중 화면상의 스폿경에 영향을 미치는 요소로서, 렌즈배율, 공간 전하반발력 그리고 주렌즈의 구면수차 등이 있다.

그 중 렌즈배율로 인한 스폿경(Dx)의 영향은 기본적인 전압조건과 촛점거리 및 전자총의 길이 등이 확정되어 있는 상황이므로 전자총에서 설계요소로써 활용할 수 있는 부분이 적고 그 효과 또한 매우 미비하다.

상기 공간 전하반발력은 전자빔내의 전자들이 서로 반발 및 충돌함에 따라 스폿경이 확대되는 현상으로서, 공간 전하반발력으로 인한 스폿경(Dst) 확대를 줄이기 위해서는 전자빔이 진행하는 각도(이하 "발산각 : α"라 함)가 커지도록 설계하는 것이 보다 유리하다.

반면에 주렌즈의 구면수차 특성은 렌즈의 근축을 통과한 전자와, 원축을 통과한 전자간의 촛점거리 차이로 인한 스폿경(Dic) 확대를 의미하는 것으로, 공간 전하반발력과는 반대로 전자빔이 주렌즈에 입사하는 발산각이 작으면 작을수록 화면상에서 더 작은 스폿경을 구현할 수 있다.

일반적으로 화면상의 스폿경(Dt)은 아래의 식과 같이 3가지 요소의 합산으로표현된다.

특히, 공간 전하반발력과 구면수차를 동시에 줄이는 최선의 방법은 주렌즈경을 확대하여 발산각이 큰 전자빔이 입사되어도 구면수차로 인한 스폿의 확대를 줄이고, 주렌즈를 통과한 후의 공간 전하반발력도 줄여주므로 화면에서 작은 스폿 구현이 가능해지게 된다.

도 4는 주렌즈경에 따른 스폿경의 변화를 나타낸 그래프로서, 상기 그래프에서 알 수 있듯이 주렌즈경이 크면 클수록 주렌즈 구면수차로 인한 스폿경의 확대가 작아져 화면상에서 스폿경을 축소할 수 있음을 알 수 있다.

도 2에 나타낸 전자총의 주렌즈는 세 전자빔이 공통으로 통과하는 림부(19)(20)를 통해 주렌즈경을 확대하였으나, 세 전자빔에 대한 렌즈의 작용이 다르고, 렌즈의 작용도 수평이 수직보다 약하게 작용하는 문제점이 발생되어 이를 보정하기 위해 3개의 전자빔 통과공(23a)(24a)을 갖는 정전장제어전극체(23)(24)를 림부(19)(20)의 내부에 위치되게 설치하여 세 전자빔에 대한 렌즈의 작용을 동일하게 맞추어 주면서 수평과 수직의 집속작용을 거의 동일하게 조절해 주는 역할을 하도록 되어 있다.

도 2 및 도 3에 나타낸 전자총의 주렌즈는 세 전자빔에 공통인 림부(19)(20)와, 일정 간격 떨어져 위치된 3개의 전자빔 통과공(23a)(24a)을 갖는 정전장제어전극체(23)(24)로 렌즈작용을 최적의 상태로 맞추면서 수평(인라인 방향)이 수직(인라인에 수직인 방향)보다 집속력이 강한 렌즈작용을 하도록 림부의 치수와 정전장제어전극체(23)(24)의 공경 그리고 림부에서 정전장제어전극체까지의 거리(L1)(L2) 등을 최적의 상태로 설계하고 있다.

이와 같이 주렌즈경을 확대하는 방안으로는 주렌즈 형성전극의 공경을 기구적으로 확대하는 방법과, 렌즈 보정작용을 하는 정전장제어전극체의 설치 깊이를 조절하는 방법을 채택하고 있다.

일반적으로 주렌즈경을 확대할 수 있는 가장 효율적인 방법으로는 림부 공경을 확대하는 것인데, 이는 네크부의 직경이 27mm로 한정되어 있는 제한요소와, 컵 또는 캡형상의 전극(21)(22)으로부터 전자빔 통과공(23a)(24a)의 외주까지의 거리는 전극의 제작상 프레스 여유도 등을 고려하면 수평 19.6mm(H1), 수직 9.2mm(V1) 정도로 한정할 수 밖에 없는 한계를 갖는다.

따라서 주렌즈 정전장제어전극체의 깊이를 깊게 설계하고 있으나, 도 2 및 도 3와 같은 구조에서는 세 전자빔에 동일한 렌즈의 집속도와 요구 비점수차(수평 집속도와 수직 집속도의 차이), 외곽빔의 중앙빔으로의 집속작용으로 인한 화면상에서의 외곽빔간의 거리를 나타내는 OVC특성, 그리고 외곽빔의 수평 좌우간의 집속도 차이를 모두 만족시키는 설계가 불가능하다.

또한, 상기 전극(21)(22)을 림부 한계 치수로 제작할 경우, 도 7a와 같이 림부에 일부 전극이 말려 들어간 형태의 버링부(27)(28)를 형성하기 어렵게 되므로 도 7b와 같이 버링부를 삭제할 수 밖에 없었고, 이에 따라 림부(19)(20)가 변형에 취약해지게 되므로 전자총의 제작시 림부 치수와 정전장제어전극체(23)(24)에 형성된 중앙공과 림부 공경의 중심간의 차이인 대칭도에 문제가 발생되어 화면상에서포커스 특성의 산포가 커지게 되는 문제점이 발생되었다.

또한, 림부를 형성하는 끝단면(29)(30)을 매끄럽게 형성할 수 없게 되므로 전극간의 전위차로 인한 방전현상이 발생되므로 회로 및 음극의 손상은 물론 화면상에 노이즈(Noise)가 발생되는 문제점도 있었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 고정세화 및 고주파의 사용으로 인한 화면상의 포커스를 향상시키기 위해 주렌즈경의 확대를 통해 화면상에서의 스폿경을 축소하여 화면상의 포커스를 향상시키는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 전자빔을 방사하는 복수개의 음극과, 상기 전자빔의 방사량 조절을 위한 제어전극과 가속전극으로 구성된 삼극부와, 상기 전자빔을 일정량 집속시키는 역할을 하는 적어도 2개 이상의 전극으로 구성된 프리 포커스렌즈부와, 상기 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 전극을 대향된 한 쌍으로 구성하되, 각각의 주렌즈 형성전극이 세 전자빔의 공통 통과공을 갖는 림부와, 상기 림부에서 일정 거리 떨어진 지점에 위치된 정전장제어전극체로 구성된 음극선관용 전자총에 있어서, 세 전자빔이 공통으로 통과하는 경주트랙형상의 림부를 갖는 판상전극과, 상기 판상전극에 고정되며 정전장제어전극체역할을 하는 공형성부를 갖는 컵 및 캡전극과, 상기 각 컵 및 캡전극에 접속 고정되며 공형성부와 동일한 형태의 공형성부를 갖는 또 다른 캡 및 컵전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총이 제공된다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관의 횡단면도

도 2는 종래 전자총에서 주렌즈 형성전극을 나타낸 반단면도

도 3은 도 2를 일부 절결하여 나타낸 사시도

도 4는 주렌즈경에 따른 스폿경의 변화를 나타낸 그래프

도 5는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 반단면도

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 반단면도

도 7a 내지 도 7c는 본 발명과 종래의 주렌즈 형성전극을 비교하여 나타낸 상세도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

13 : 포커스전극 14 : 애노드전극

31, 32, 43, 44 : 판상전극 33, 36 : 컵전극

34, 35 : 캡전극 37, 45 : 플랜지부

39, 40, 41, 42 : 공형성부 46 : 라운드

이하, 본 발명을 실시예로 도시한 도 5 및 도 6을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 반단면도로서, 본 발명의 포커스전극(13)과 애노드전극(14)은 판상전극(31)(32)과, 정전장제어전극체역할을 하는 컵 및 캡전극(33)(34)(35)(36)으로 구성되어 있다.

상기 포커스전극(13)과 애노드전극(14)의 대향면에 위치하는 판상전극(31)(32)은 세 전자빔이 공통으로 통과하는 경주트랙형상의 림(Rim)부가 형성되어 있고 양측면에는 포커스전극(13)과 애노드전극(14)을 비드글라스(38)에 매입 고정할 수 있도록 플랜지부(37)가 형성되어 있다.

그리고 상기 각 판상전극(31)(32)의 반대편 일측에 3개의 전자빔 통과공을 가진 공형성부(39)(40)와, 외주부로 구성된 컵 및 캡(33)(34)전극이 판상전극(31)(32)과 용접 고정되어 있는데, 상기 공형성부(39)(40)는 종래 전자총 주렌즈 형성전극의 정전장제어전극체역할을 하게 된다.

또한, 상기 컵 및 캡전극(33)(34)의 일측면에 전술한 공형성부(39)(40)와 동일한 형태의 공형성부(41)(42)를 갖는 캡 및 컵전극(35)(36)이 각각 고정되어 상기 공형성부(41)(42)가 컵 및 캡전극(33)(34)에 형성된 공형성부(39)(40)와 함께 정전장제어전극체역할을 하게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 반단면도로서, 일 실시예와 같은 판상전극(31)(32)과, 정전장제어전극체역할을 하는 컵 및 캡전극(33)(34)(35)(36) 그리고 컵 및 캡전극에 고정되는 또 다른 판상전극(43)(44)으로 구성되어 있다.

상기 포커스전극(13)과 애노드전극(14)의 대향면에 위치하는 판상전극(31)(32)에 일 실시예와 마찬가지로 세 전자빔이 공통으로 통과하는 경주트랙형상의 림(Rim)부가 형성되어 있으나, 비드글라스(38)에 판상전극(31)(32)을 매입시키기 위한 플랜지부는 형성되어 있지 않다.

그리고 상기 각 판상전극(31)(32)의 반대편 일측에 3개의 전자빔 통과공을 가진 공형성부(40)(41)와, 외주부로 구성된 컵 및 캡전극(33)(34)이 판상전극(31)(32)과 용접 고정되어 상기 공형성부가 정전장제어전극체역할을 하도록 되어 있다.

또한, 상기 컵 및 캡전극(33)(34)의 일측면에 컵 및 캡전극에 형성된 공형성부(40)(41)와 함께 정전장제어전극체역할을 하는 판상전극(43)(44)이 고정되어 있고 상기 판상전극에는 컵 및 캡전극(35)(36)이 용접 고정되어 있는데, 상기 판상전극(43)(44)의 양측에는 포커스전극(13)과 애노드전극(14)을 비드글라스(38)에 매입 고정할 수 있도록 플랜지부(45)가 형성되어 있다.

본 발명의 다른 실시예가 일 실시예와 다른 점은 포커스전극(13)을 2개의 컵전극(33)(36)으로, 그리고 애노드전극(14)을 2개의 캡전극(34)(35)으로 구성하여 상기 각 컵 및 캡전극(33)(34)(35)(36)사이에 플랜지부(45)가 형성된 판상전극(43)(44)을 위치시킨 것이다.

그리고 본 발명의 주렌즈 형성부에 상호 대향되게 설치되는 판상전극(31)(32)은 제작시 변형에 대한 강도를 향상시키기 위해 두께가 0.7 ∼2.0mm 정도로 설정되어 있고 림부의 외주면은 도 7c에 나타낸 바와 같이 라운드(46)형태로 이루어져 있다.

상기 판상전극(31)(32)의 두께를 0.7 ∼ 2.0mm 로 설정하는 이유는, 판상전극(31)(32)의 두께가 0.7mm이하로 설정되면 전극제작시 전극이 변형될 우려가 있고, 2.0mm이상이면 프레스 성형시 금형의 수명이 단축되는 폐단이 있기 때문이다.

또한, 본 발명은 주렌즈 형성부의 상호 대향면이 판상전극(31)(32)으로 구성됨에 따라 림부의 치수를 수평 20.5mm(H2), 수직 10.5mm(V2)까지 확대 가능해지게 된다.

표 1은 주렌즈 형성전극의 림부의 치수 변화에 따른 주렌즈 구경의 변화를 나타낸 것이다.

N0	림부 공경(mm)	주렌즈경(mm)
	수평	수직	수평	수직
1	18.0	7.0	8.0	7.2
2	19.0	8.0	8.8	7.8
3	19.6	9.2	9.4	8.2
4	20.5	10.5	11.2	9.8

표 1에 나타난 바와 같이 림부 공경의 변화에 의해 주렌즈경의 변화가 상당히 크고, 림부 공경을 확대하면 할수록 렌즈경도 증가됨을 알 수 있다.

즉, 상기한 표 1에 따르면, 주렌즈경의 증가를 위해서는 림부의 치수를 확대하는 것이 가장 용이한 방법임을 알 수 있다.

따라서 본 발명에서는 주렌즈 대향면의 전극형태를 판상전극(31)(32)으로 형성하므로써 기구적인 림부 치수의 확대로 종래에 비하여 수평 19%, 수직 20%의 렌즈경 확대 효과를 얻을 수 있다.

그리고 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예는 주렌즈 형성전극을 비드 글라스(38)상에 고정하는 방법에 따른 전극 구성을 나타내고 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에서는 림부가 형성된 판상전극(31)(32)에 각각 비드 글라스(38)에 매입 고정되는 플랜지부(37)를 형성하므로써 다른 실시예보다 전극의 수를 줄일 수 있다는 장점을 갖는다.

그러나 비드 글라스(38)에 매입시 발생할 수 있는 수직측 압력에 의한 림부의 치수 변형의 문제와, 상호 대향면의 면적이 커짐에 따라 방전현상이 증대될 우려가 있다.

이에 비해, 본 발명의 다른 실시예는 림부가 형성된 판상전극(31)(32)에 비드 글라스(38)에 매입되는 플랜지부를 형성하지 않고 별도의 판상전극(43)(44)을 컵 및 캡전극(35)(36)에 고정하여 비드 글라스(38)에 매입시 발생하는 변형의 우려를 해결하였다.

또한, 림부가 형성된 판상전극(31)(32)의 상호 대향면 면적이 최소화되므로 방전현상의 발생 가능성을 줄일 수 있는 장점을 갖는다.

그러나 플랜지부(45)를 갖는 별도의 판상전극(43)(44)을 추가하여야 되는 문제점이 있다.

특히, 본 발명의 판상전극(31)(32)은 도 7c에 나타낸 바와 같이 판상전극을 프레스 가공하면서 라운드(46)가 형성되므로 방전문제를 확실하게 개선할 수 있게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 종래의 구조에 비하여 다음과 같은 장점을 갖는다.

첫째, 주렌즈를 형성하는 림부의 치수를 최대한 확대시킬 수 있게 되므로 종래의 전자총에 비하여 수평 19%, 수직 20% 렌즈경이 확대되었다.

둘째, 림부가 형성되는 판상전극의 두께를 종래 0.4mm에서 0.7mm로 증대시킬 수 있게 되므로 전자총의 제조시 림부가 변형되는 현상을 미연에 방지하게 된다.

셋째, 림부 형성전극의 프레스 가공시 림부에 자연적으로 라운드가 형성되므로 전자총의 동작시 방전현상이 발생되지 않는다.

Claims (6)

1. 전자빔을 방사하는 복수개의 음극과, 상기 전자빔의 방사량 조절을 위한 제어전극과 가속전극으로 구성된 삼극부와, 상기 전자빔을 일정량 집속시키는 역할을 하는 적어도 2개 이상의 전극으로 구성된 프리 포커스렌즈부와, 상기 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 전극을 대향된 한 쌍으로 구성하되, 각각의 주렌즈 형성전극이 세 전자빔의 공통 통과공을 갖는 림부와, 상기 림부에서 일정 거리 떨어진 지점에 위치된 정전장제어전극체로 구성된 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 주렌즈 형성전극은 세 전자빔이 공통으로 통과하는 경주트랙형상의 림부를 가지며 서로 대향되게 설치된 한 쌍의 판상전극과, 상기 판상전극을 기준으로 각 판상전극의 전후면에 각각 고정되며 정전장제어전극체 역할을 하는 공형성부를 갖는 컵 및 캡전극과, 상기 각 컵 및 캡전극에 접속 고정되며 공형성부와 동일한 형태의 공형성부를 갖는 또 다른 컵 및 캡전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
2. 제 1 항에 있어서,

   컵 및 캡전극에 형성된 공형성부가 상호 맞대어져 이들이 정전장제어전극체역할을 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 판상전극의 양측에는 비드글라스에 매입되는 플랜지부가 형성된 것을특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
4. 제 1 항에 있어서,

   컵전극과 캡전극사이에 판상전극이 위치되어 컵 및 캡전극에 형성된 공형성부와 판상전극에 형성된 공형성부가 정전장제어전극체역할을 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
5. 제 4 항에 있어서,

   림부를 갖는 판상전극에 플랜지부가 형성되지 않고, 컵전극과 캡전극사이에 위치된 판상전극의 양측에 플랜지부가 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
6. 제 1 항에 있어서,

   림부가 형성된 판상전극의 두께가 0.7 ∼ 2.0mm로 설정된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.