KR100346964B1 - 전자총을지닌화상디스플레이장치및그장치에사용되는전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명인 화상 디스플레이 장치는 진공 엔벨로프가 구비되고 전자휘도 디스플레이 스크린을 가진 제 1 측부 및 전자총(6)을 가진 대향 측부가 제공된다. 전자총(6)과 디스플레이 스크린 사이의 상기 장치는 작동하는 동안 편향될 수 있는 전자총(6)에 의해 발생된 전자 빔을 가진 편향 수단을 포함한다. 전자총(6)은 적어도 전자 빔 발생부(20)를 가지고, 최초 전극(44) 및 최종 전극(45)을 가지는 주 렌즈 시스템(40)과, 전자광학 주 집속 렌즈 형태를 이루도록 하기 위해 작동하는 동안 주 렌즈 전압이 점차적으로 단계적 적용되는 적어도 한개의 중간 전극(42 내지 44)이 제공된다. 중간 전극(42 내지 44)은 주 면이 서로 대향 위치되고 서로 연결된 복수개의 각 개별체(421 내지 423, 431 내지 433, 441 내지 443)가 구비된다.

Description

전자총을 지닌 화상 디스플레이 장치 및 그 장치에 사용되는 전자총{Picutre display device provided with an electron gun, and electron gun for use in such a device}

본 발명은 화상 디스플레이 장치에, 전자휘도 디스플레이 스크린이 구비된 제 1 측부와 전자총이 구비된 대향 측부로 이루어지며, 적어도 작동중에는 상기 전자총과 디스플레이 스크린 사이에 편향 수단이 배열되는 진공 엔벨로프를 포함하고, 상기 전자총에 의해 발생되는 전자 빔은 편향될 수 있으며, 상기 전자총은 적어도 하나의 전자 빔을 발생하는 부분을 구비하고, 전기광학 주 집속 렌즈를 형성하기 위해 작동중에 점차로 단계적으로 적용되는 주 렌즈 전압에 걸쳐 최초 전극, 최종 전극 및 적어도 하나의 중간 전극을 구비하는 렌즈 시스템이 상기 전자총에 제공되는 것이다. 또한, 본 발명은 상기 장치에 사용되는 전자총에 관한 것이다.

상기 장치는 유럽 특허 명세서 제 302 657호에 공지되어 있다. 상기 명세서에 개시된 전자총은 주 렌즈 시스템의 최초 전극과 최종 전극 사이의 2개의 중간 전극을 포함하고, 다른 종래의 전자총에 비해 비교적 다수의 전자총을 포함한다. 이러한 이유로, 상기 주 렌즈는 통상적으로 DML(Distributed Main Lens: 분산 주 렌즈), MSFL(Multi-Stage Focus Lens: 멀티스테이지 집속 렌즈) 또는 MEL(Multi-Element Lens: 멀티 소자 렌즈)로서 고려된다. 공지된 장치에서의 주 렌즈 시스템의 개별 전극은 저항 전압 분할기에 의해 연결되므로, 주 렌즈 전압은 주 렌즈 시스템에서 전위 점프(potential jump)의 크기를 감소시키도록 작동하는 중에 전극을 가로질러 점차 단계적으로 분배된다. 이는 주 렌즈 전압이 2개의 전극만을 가로질러 완전히 적용되는 보다 종래의 전자총에 비해 상당히 향상된 렌즈 특성을 초래하게 된다. 현저한 구면 수차(spherical aberrations)는 필요한 렌즈 직경의 증가없이 전자 빔 전류가 비교적 커지도록 적절하게 억제될 수 있다.

렌즈 작동을 향상시키기 위해, 공지된 장치의 전자총의 주 렌즈 시스템의 중간 전극은 비교적 두꺼운 시트 재료로 이루어진다. 이러한 점에서, 대략 최소로 1 내지 2mm의 두께가 바람직하다. 그러나, 상기 두꺼운 시트 재료의 사용상의 결점은 상기 재료를 처리하는 단계가 방해받는다는 것이다. 예를 들면, 상기 두꺼운 시트 재료는 전극에 전자빔을 통과시키는 구멍을 펀칭하기가 어렵고, 그 결과 예를 들어, 사용되어야 하는 레이저 절단과 같이 상당히 작업시간이 오래 걸리고 기술비용이 더욱 상승되어진다. 또한, 전극의 구멍과 가장자리에서의 편차와 에러의 위험은 시트 재료가 두꺼워질수록 보다 커진다. 이러한 결점은 전자총이 대량 생산되어지는 경우에 더욱 더 곤란해진다.

특히, 본 발명의 목적은 비교적 두꺼운 하나 이상의 중간 전극이 상기 결점이 전혀 없거나 거의 없이 사용되는 서문에 기재된 형태의 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 서문에 상술된 형태의 장치는 적어도 하나의 주 렌즈 시스템의 중간 전극이 주 면이 서로 대향 위치되어 연결된 복수개의 개별 플레이트형부분을 포함하는 것이 특징이다. 주 렌즈 시스템의 중간 전극의 개별 플레이트형 부분은 충분히 박형으로 유지되어 대량 생산에 문제가 없다. 예를 들면, 전자빔이 통과하는 구멍을 제공하기 위해 상기 부분을 펀칭할 때 가해지는 힘은 불규칙 및 편차를 최소로 제한하도록 충분히 낮게 유지될 수 있다. 본 발명에 따라 상기 부분을 충분한 수로 구성함으로써, 전극의 두께는 만족스러운 렌즈 작용을 획득하도록 증가될 수 있다.

이러한 관점에서, 0.3 내지 1.5mm의 두께를 가지는 부분은 본 발명에 따른 장치의 특정 실시예에 따라 양호하게 사용된다. 상기 두께는 대량 생산에서 문제없이 사용되도록 충분히 작고, 비교적 적은 수의 부분이 사용될 때는 관련 중간 전극의 전체 두께가 충분히 커지도록 충분히 크다.

중간 전극의 특정 두께를 고려할 때, 다수의 인자가 역할을 담당한다. 예를 들면, 다른 전극들 사이의 상호 간격은 정전기 파손을 피하기 위해 최소로 된다. 한편, 상기 경우에서 너무 큰 상호 간격은 보호되기 힘든 전자빔의 전자기 교란의 위험을 증가시킨다. 또한, 최적 렌즈 필링(lens filling) 즉, 빔 직경과 렌즈 구멍 및 전극의 직경(이하, 간단히 렌즈 직경으로서 언급함)의 비율은 칼라 전자총이 사용될 때 대략 70%로 적용되는 것으로 나타난다. 보다 적은 렌즈 필링에 있어서, 디스플레이 스크린상의 전자빔의 최종 스폿의 해상력은 빔에서 전자의 내부 반발로 인하여 악화되는 반면, 보다 큰 값에 있어서는, 빔은 전극의 금속과 상당히 많은 상호작용을 하게 된다.

설명된 형태의 장치에 대해 주어진 중간 전극의 최적 개수는 품질이 명백하게 악화되는 렌즈의 수보다는 적고 품질 향상이 전혀 없는 렌즈의 수보다는 많은 것이 발견되었으며, 보다 많은 수의 전극으로 인해 전자총의 원가가 증가한다. 상술된 주변 상태에서, 상기 재인식은 중간 전극의 두께가 렌즈 직경의 30% 내지 40%이고, 보다 양호하게는 렌즈 직경의 대략 35%인 본 발명에 따른 장치의 특정 실시예를 이루게 된다.

본 발명에 따른 주 렌즈 시스템의 중간 전극에서의 제조 허용 오차가 상당히 제한될지라도, 상기 허용 오차는 불가피하게 잔존된다. 상기 해로운 결과를 억제하기 위해, 본 발명에 따른 장치의 양호한 실시예는, 짝수인 적어도 실질적으로 균일한 제 1 부분이 중심의 제 2 부분 둘레로 반사된 관계로 배열된 홀수의 플레이트형 부분을 포함하는 것이 특징이다. 상기 경우에서, 제 1 부분에서의 가능한 제조 에러의 전자광학 영향은 제 2 부분의 다른 측부에 배치된 균일한 제 1 부분의 형태로 그 거울상의 반대 영향에 의해 적어도 부분적으로 보상된다.

본 발명에 따른 장치의 양호한 실시예의 특정한 이행은 중심의 제 2 부분에는 절연 서포터에 상기 제 2 부분을 고정하는 고정 수단이 제공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상술한 양태 및 다른 양태는 후술되는 실시예를 참조로 보다 분명해질 것이다.

제 1 도는 본 발명에 따른 화상 디스플레이 장치의 일실시예의 횡단면도.

제 2 도는 제 1 도의 화상 디스플레이 장치의 전자총의 구조를 확대하여 도시한 사시도.

제 3 도는 제 2 도의 전자총의 주 렌즈 시스템의 중간 전극의 1개를 분리하여 나타낸 사시도.

상기 도면을 명백히 나타내기 위해 면적이 확대된다. 상기 도면에서의 대응 성분에는 가능한 한 동일 참조번호가 주어진다.

제 1 도에 도시된 본 발명에 따른 화상 디스플레이 장치의 실시예에는 디스플레이 윈도우(3), 콘(4) 및 네크(5)를 갖는 진공 엔벨로프(2)를 구비한 음극선관(1)이 제공된다. 본 실시예에서, 상기 네크(5)는 3개의 전자 빔(7 내지 9)을 발생하는 전자총(6)을 수용한다. 본 실시예에서 예를 들면, 본 발명의 특허청구범위 내에서의 전자총이라는 용어는 넓은 의미로 간주되어야 하고, 전자총은 하나의 전자빔 만을 발생하기에 적합한 단일 총을 포함할 뿐 아니라, 상술된 3개의 전자총의 통합된 시스템 또는 통합되지 않은 시스템이 포함된다.

상기 실시예에서, 적색, 녹색 및 청색 인광 소자를 포함하는 전자휘도 디스플레이 스크린(10)은 디스플레이 윈도우(3)의 내측에 존재한다. 상기 엔벨로프(2)의 외측부에는 개략적으로 도시된 편향 수단(11)이 제공되고, 일반적으로 자기 코일 시스템 형태로 편향 유닛을 포함한다. 디스플레이 스크린(10)으로의 통로상에서, 전극 빔(7 내지 9)이 편향 유닛에 의해 편향될 수 있기 때문에 전체 디스플레이 스크린(10)이 주사(scan)될 수 있고, 상기 빔은 본 실시예에서 구멍(13)을 가지는 플레이트 형태로 섀도우 마스크를 포함하는 칼라 선택 수단(12)을 통과한다. 상기 빔(7 내지 9)은 작은 상호각으로 구멍(13)을 통과하므로 관련 빔(7,8,9)과 연관된 칼라의 인광 소자에만 충돌된다. 개략적으로 도시된, 상기 화상 디스플레이 장치는 리드 관통 전극(15)에 의해 최종 제품에서 전자총(6)에 연결되어 전자총의 전극에 전기 전압을 적용하는 수단(14)을 부가로 포함한다. 조립체는 하우징을 부가로 구비한다(도시되지 않음).

제 1 도에 도시된 장치의 전자총(6)은 제 2 도에 더욱 상세히 도시되어 있다. 상기 전자총(6)은 공통 전극(21)이 제공되어 병합된 3개의 병렬 전자원인 삼극관으로서 언급되고, 작동하는 중에 접지된 G1으로서 종종 언급되는 전자 빔 발생부(20)를 포함한다. 전자총(6)의 모든 다른 전극과 유사하게, 공통 전극(21)에는 전자 빔이 통과하는 대략 5.5 mm의 직경을 가지며 연속으로 정렬되는 3개의 구멍(16)이 제공된다. 상기 직경은 하기에는 렌즈 직경으로서 언급된다.

또한, 상기 전자총(6)은 각각 G2 및 G3로서 보통 표시되고 통상적으로 400 내지 500V 및 5 내지 6kV의 작동 전위를 가지는 2개의 연속 전극(31,32)으로 구성된 사전 집속부(30)가 포함된다. 전극의 본 시스템(31,32)으로 구성되는 전자광학 사전 집속 렌즈는 전자총의 후속 주 집속부에 구성되는 주 집속 렌즈의 대상물로서 기능하는 전자원의 허상을 제공한다.

주 집속부는 작동중에 적용된 통상적으로 주 렌즈 전압이 25 내지 30kV인 최초 전극(41), 최종 전극(45) 및 3개의 중간 전극(42 내지 44)을 가지는 주 렌즈 시스템(40)을 포함한다. 상기 실시예에서, 5 내지 6kV의 전위(V_g)는 시스템의 최초 전극(41)에서 작동하는 중에 존재하는 반면, 일반적으로 양극으로서 언급되는 최종 전극(45)의 전위는 작동하는 중에 30 내지 35kV이다.

상술된 장치의 주 렌즈 시스템에서, 주 렌즈 전압은 주 렌즈 시스템(40)의 5개의 전극(41-45)을 가로질러 점차 단계적으로 분포된다. 이러한 점에서, 상기 중간 전극(42 내지 44)은 저항 전압 분할기(46)에 의해 연결되고 상기 시스템의 외부 전극(41, 45)에 접속된다. 5개의 전극을 가로지르는 주 렌즈 전압의 균일하고 단계적인 분포에 의해, 주 렌즈 시스템 내에서의 인접 전극간의 전위 점프는 주 렌즈의 렌즈 작용에 대해 매우 양호한 효과를 갖는 5 내지 15kV로 제한된다. 따라서, 예를 들면 렌즈 직경을 증가시킬 필요없이 보다 큰 빔 흐름에서조차, 구면 수차가 적절하게 방지될 수 있다.

렌즈의 품질과 중간 전극(42 내지 45)의 두께 사이의 관계에서 두께가 임의 범위보다 큰 경우에는 렌즈 작용을 향상시킨다. 이러한 점에서 다수의 인자가 역할을 한다. 예를 들면, 다른 전극간의 상호 거리는 전극이 파손되지 않도록 최소로 설정된다. 한편, 너무 큰 상호 거리는 잘 보호되지 않은 경우에는 전자빔의 전자기 교란의 위험을 증가시킨다. 또한, 최적 렌즈 필링 즉, 상기 전극(42 내지 44)에서의 렌즈 구멍(16)의 직경과 빔의 직경의 비율은 상술된 칼라 전자총이 사용될 때, 대략 70%로 적용되는 것으로 나타난다. 보다 적은 렌즈 필링에서 디스플레이 스크린(10)상의 전자빔(7 내지 9)의 최종 스폿의 해상력은 빔에서 전극의 내부 반발에 기인하여 악화되는 반면, 보다 큰 값에 있어서는, 빔의 전극(42 내지 44)의 금속과 상당히 많은 상호작용을 하게 된다.

또한, 주어진 중간 전극의 최적의 개수는 품질이 명백하게 악화되는 렌즈의 수보다는 적고 품질 향상이 전혀 없는 렌즈의 수보다는 많은 것이 발견되었으며,보다 많은 수의 전극으로 인해 전자총의 원가가 증가한다. 이는 상술된 렌즈 직경의 30% 내지 40%인 최적 전극 두께를 초래한다. 결과적으로, 상술된 실시예에서 렌즈 직경의 35%인 두께는 본 실시예에서 직경이 2.0mm인 전극(42 내지 44)에 대해 사용된다.

본 발명에 따르면, 상기한 바는 중간 전극이 주면이 서로 대향 위치되어 연결된 복수인, 본 실시예에서는 3개인 개별 플레이트형 부분(421 내지 423, 431 내지 433, 441 내지 443)을 포함하는 경우에 달성된다. 제 3 도는 보다 명료하게 도시된 제 2 도의 전자총의 중간 전극 중 하나를 분리한 사시도이다.

각 개별 부분에 의해, 상기 목적을 위해 사용되는 시트 재료의 두께는 대량 생산에서도 문제없이 처리되도록 하기 위해 충분히 얇게 유지될 수 있다. 결과적으로, 렌즈의 최종 품질에 기여하는 제조상의 에러와 성분의 악화가 제한된다. 상기 실시예에서, 중간 전극의 외측 부분은 대략 0.8mm두께의 시트 재료로 이루어지고 중심 부분은 대략 0.4mm 두께의 스테인레스 강의 시트 재료로 이루어진다. 서로에 대해 고정된 후, 각 개별체는 다수의 지점에서 함께 용접된다.

잔존할 수 있는 제조상의 에러의 영향을 제한하기 위해, 상기 실시예에서 각각의 중간 전극(42 내지 44)은 2개의 균일한 외부 부분이 중심 부분 둘레에 반사된 관계로 배열된 홀수개의 3개의 부분을 포함한다. 결과적으로, 제조중에 동일한 처리 단계에 위치되는 외부 부분의 주면은 관련 전극의 중심에 대해 반사된다. 상기 경우에서 외부 부분에 의해 야기되는 렌즈 작용에서의 편차는 다른 외부 부분에서의 대향 편차를 제외하고는 적어도 실질적으로 동일하게 보상된다. 그러므로 본 발명에 따른 장치에서 불가피한 제조 허용오차의 영향은 최소로 제한될 수 있다.

전자총의 다른 성분은 멀티폼(multiform) 로드 또는 비딩(beading) 로드로서 자주 언급되고 서로에 대하여 고정된 절연 서포터(46)에 의해 양 측부에서 함께 고정된다. 요구된 안전 수단(48)은 서포터가 미소 유동 상태에 있게 되는 상승된 온도에서 절연 서포터(46)로 가압된 중간 전극(42 내지 44)에서 3개의 부분 중 중심 부분상에 비딩 브래킷의 형태로 항상 제공된다. 상기 조립체는 전자총이 엔벨로프(2)의 네크(5)의 중심에 위치되고 양극(45)용 고전압이 튜브 벽으로부터 취해질 수 있는 복수의 방사상으로 배열된 중심 스프링(49)을 부가로 포함한다. 대향 측부에서, 도면에서는 명료성을 위해 생략되었지만 전자총에 필요한 다른 전위가 적용될 수 있는 리드 관통 전극(15)이 전자총에 제공된다.

본 발명이 단일 실시예를 참조하여 상술되었을지라도, 그것에 제한됨이 없고 통상의 기술을 가진자는 본 발명의 특허청구범위 내에서 다양한 변경 및 설계를 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 본 발명은 상술된 양전위(bipotential) 형태의 전자총에 적합할 뿐만 아니라 전위가 상기 주 렌즈 시스템의 전극 중 적어도 하나의 전극에 관련된 단일전위(unipotential) 및 삼전위(three-potential) 전자총에도 적합하다. 또한, 본 발명의 범위 내에서, 3개보다 많거나 적은 수의 전극이 주 렌즈 시스템의 최초 전극과 최종 전극 사이에 사용될 수 있고, 모든 다양한 중간 전극은 전극의 전체 두께를 증가시키고 부가로 각 개별체의 두께를 제한하도록 3개의 부분 이상으로 이루어질 수 있기도 하고 또는 이루어지지 못할 수도 있다. 또한, 본 발명은 집적 칼라 진자총을 가지는 칼라 디스플레이 장치에 적합할 뿐만 아니라(3개의)개별 전자총을 가지는 칼라 디스플레이 장치 및 흑백 화상 디스플레이 장치에도 적합하다.

일반적으로, 본 발명은 비교적 두꺼운 중간 전극을 가지는 다중 주 렌즈가 제공되어 제조 공정을 방해하지 않고 렌즈 품질을 양호하게 할 수 있는 전자총과 함께 서문에서 상술된 형태의 화상 디스플레이 장치를 제공한다.

Claims (6)

1. 전자휘도 디스플레이 스크린이 구비된 제 1 측부와 전자총이 구비된 대향 측부로 이루어지며, 적어도 작동중에는 상기 전자총과 디스플레이 스크린 사이에 편향 수단이 배열되는 진공 엔벨로프를 포함하고, 상기 전자총에 의해 발생되는 전자 빔은 편향될 수 있으며, 상기 전자총은 적어도 하나의 전자 빔을 발생하는 부분을 구비하고, 전기광학 주 집속 렌즈를 형성하기 위해 작동중에 점차로 단계적으로 적용되는 주 렌즈 전압에 걸쳐 최초 전극, 최종 전극 및 적어도 하나의 중간 전극을 구비하는 렌즈 시스템이 상기 전자총에 제공되는 화상 디스플레이 장치에 있어서,

   상기 주 렌즈 시스템의 적어도 하나의 중간 전극은 주 면이 서로 대향 위치되어 접속된 복수의 개별 플레이트형 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 디스플레이 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 중간 전극은 적어도 균일한 짝수개의 제 1 부분이 중앙의 제 2 부분 둘레에 대칭 관계로 배열된 홀수개의 플레이트형 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 디스플레이 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 2 부분에는 절연 서포터에 상기 제 2 부분을 고정하기 위한 고정 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 화상 디스플레이 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 중간 전극은 전자 빔을 통과시키기 위한 적어도 하나의 구멍을 구비하고, 상기 중간 전극의 두께는 상기 구멍 직경의 30% 내지 40%, 양호하게는 상기 구멍 직경의 35%인 것을 특징으로 하는 화상 디스플레이 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중간 전극의 개별 플레이트형 부분은 0.3mm 내지 1.5mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 디스플레이 장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 화상 디스플레이 장치에 사용하기 위한 전자총.