KR100352537B1 - 칼라수상관 - Google Patents

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KR100352537B1
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후미타카 호시노
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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

전자 빔 발생부에 의해 발생되는 일렬로 된 세 개의 전자 빔을 컨버전스 하기 위한 전자 총의 주 렌즈부에 있어서, 중앙 빔 통과 구멍의 중앙 축과 제 1 전극(G5), 제 2 전극(GM) 및 제 3 전극(G6)에서의 각 측면 빔 통과 구멍의 축 사이의 거리는 Sg(1), Sg(2) 및 Sg(3)으로 나타내며, 상기 제 1과 제 2 전극은 갭 L(1)에 의해 분리되고, 상기 제 2와 제 3 전극은 갭 L(2)에 의해 분리되며, 거리 Sg(2)는 다음의 관계식을 만족시키도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

Description

칼라 수상관
일반적으로, 칼라 수상관은 전자총으로부터 방사되는 다수의 전자빔에 의해 수직과 수평 방향으로 형광면을 스캐닝함으로써 칼라 화상을 나타낼 수 있도록 만들어진 것이다.
칼라 수상관에 적용된 전자총의 예는 인라인 전자총이고, 이는 일렬로 된 세 개의 전자빔, 즉 센터 빔과 센터 빔의 양측에 있는 한 쌍의 사이드빔을 방사하고, 이들 모두는 동일한 수평면 상을 진행한다. 전자총의 주 렌즈 부분은 그리드에 의해 구성된다. 사이드빔이 그리드 중 고전압 측의 그리드를 지나는 사이드빔 통과 구멍의 중심축은 저전압 측의 그리드의 사이드빔 통과 구멍의 중심축보다 외측으로 편심되어 있다. 다른 말로 하면, 고전압측에 있는 그리드의 사이드빔 통과 구멍의 중심축은 저전압측에 있는 그리드의 사이드빔 통과 구멍의 중심축보다 센터빔으로부터 떨어져 있는 외측에 위치한다. 즉, 세 개의 전자빔은 스크린의 중앙부에서 집중된다. 만약 편향자계가 수평 방향 즉, 전자빔이 정렬된 인라인 방향으로 핀쿠션형태이고, 수직 방향 즉, 인라인 방향에 수직인 방향으로 배럴형이라면, 일렬로 정렬된 세 개의 전자빔은 스크린의 모든 영역에서 셀프-컨버전스될 수 있다.
칼라 수상관에 사용된 전자총 중에서, 스크린의 모든 영역에서 집속 특성을 개선하기 위한 전자총의 유형이 일본국 공개특허공보 제64-38947호에 개시되어 있다. 이 전자총은 확장 필드형 전자총이라고 불리고, 다수의 집속 그리드로 구성되며, 애노드 전압부가 칼라 수상관의 네크내에 배열된 저항기에 의해 저항분할되어, 분할된 전압이 그리드에 공급됨으로써 완만한 전위 분포에 의한 긴 초점을 가지는 큰 직경의 주 렌즈를 형성한다.
도 1a와 도 1b는 확장 필드형 전자총의 예를 도시한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 전자총은 일렬로 정렬된 세 개의 캐소드(KB, KG, KR)를 포함하고, 이들 각각은 전자빔을 방사하기 위한 가열기(도시하지 않음)가 내장되어 있다. 전자총은 제 1 그리드(10), 제 2 그리드(20), 제 3 그리드(30), 제 4 그리드(40), 제 5 그리드(50), 다수의 중간 전극(70, 80), 제 6 그리드(60) 및 컨버전스 컵(90)을 추가로 포함한다. 이들 구성요소는 전자빔의 진행 방향으로 상기 순서대로 정렬되고, 절연 지지대(도시되지 않음)에 의해 서로 지지되고 고정된다.
저항기(100)는 도 1b에 도시된 바와 같이, 전자총 부근에 제공된다. 저항기(100)의 일단(一端)(110)은 제 6 그리드(60)에 연결되고, 타단(120)은 접지된다. 중간 지점(130, 140)은 중간 전극(70, 80)에 각각 연결되어 있다. 저항기(100)의 일단(110)은 동작 전압 공급 장치(131)에 연결된다.
도 1a와 도 1b에 도시된 바와 같이, 제 1 그리드(10)는 전자빔의 통과를 허용하는 작은 직경의 3개의 빔 통과 구멍을 가지는 얇은 플레이트 전극이다. 제 2그리드(20) 또한 전자빔의 통과를 허용하는 작은 직경의 3개의 빔 통과 구멍을 가지는 얇은 전극이다.
제 3 그리드(30)는 개방 단부가 함께 결합된 두 개의 컵 전극(31, 32)에 의해 형성된다. 제 2 그리드 측의 컵 전극(31)은 제 2 그리드(20)에 형성된 빔 통과 구멍의 직경보다 약간 큰 직경을 가지는 세 개의 빔 통과 구멍을 가진다. 제 4 그리드측의 컵 전극(32)은 큰 직경의 3개의 빔 통과 구멍을 가진다.
제 4 그리드(40)는 개방 단부가 함께 결합된 두 개의 컵 전극(41, 42)에 의해 형성된다. 컵 전극(41, 42) 각각은 큰 직경을 가지는 세 개의 빔 통과 구멍을 가진다. 제 5 그리드(50)는 다수의 컵 전극(51, 52, 53, 54)으로 형성되고, 이들 각각은 큰 직경을 가지는 3개의 빔 통과 구멍을 가진다.
중간 전극(70, 80)은 두꺼운 플레이트 전극이고, 각각 큰 직경의 3개의 빔 통과 구멍을 가진다. 제 6 그리드(60)는 개방 단부가 함께 결합된 두 개의 컵 전극(61, 62)으로 형성된다. 각 전극은 큰 직경의 3개의 빔 통과 구멍을 가진다. 컨버전스 컵(90)은 컵 전극(62)의 바닥에 고정된다.
예를 들면, 약 100에서 150V의 직류 전압과 중첩되는 화상에 대응한 변조 신호는 세 개의 캐소드(KB, KG, KR)에 인가된다. 제 1 그리드(10)는 접지된다. 제 2 그리드(20)와 제 4 그리드(40)는 관내에서 서로 연결되고, 거기에 약 600에서 800V의 직류 전압이 인가된다.
캐소드(KB, KG, KR), 제 1 그리드(10) 및 제 2 그리드(20)는 3극부를 구성한다. 3극부는 전자빔을 방사하고, 크로스오버를 형성한다.
제 3 그리드(30)와 제 5 그리드(50)는 관내에서 서로 연결되고, 거기에 약 6에서 9kV의 집속 전압이 인가된다. 약 25에서 30kV의 애노드 전압이 제 6 그리드(60)에 인가된다.
제 2 그리드(20)와 제 3 그리드(30)는 프리포커스 렌즈를 형성하고, 3극부로부터 방사되는 전자빔을 예비 집속한다.
제 3, 제 4 및 제 5 그리드(30, 40, 50)는 보조 렌즈를 형성하고, 이는 프리포커스 렌즈로부터 출력되는 전자빔을 예비 집속한다.
애노드 전압의 약 40%의 전압이 전자총 부근에 제공되는 저항기(100)에 의해 중간 전극(70)에 인가된다. 애노드 전압의 약 65%의 전압은 중간 전극(80)에 인가된다. 따라서, 제 5 그리드(50)와 제 6 그리드(60)에 인가된 전압의 거의 중간값의 전압이 중간 전극(70, 80)에 인가된다,
상기 구조에서, 제 5 그리드(50), 중간 전극(70, 80) 및 제 6 그리드(60)는 주 렌즈를 형성하고, 이는 스크린 상에서 전자빔을 최종 집속한다. 중간 전극(70, 80)에 의해 확장된 주 렌즈 영역을 가지는 주 렌즈는 확장된 필드 렌즈라 불린다.
중간 전극(80) 및 컵 전극(61)에 형성된 사이드빔 통과 구멍은 구멍 중심축으로부터 외측으로 편심되어 있다. 그러므로, 사이드빔은 센터 빔을 향해 편향되고, 세 개의 전자빔이 스크린의 거의 중앙에서 컨버전스된다.
종래의 확장 필드형 전자총에 있어서, 제 5 그리드(50), 중간 전극(70, 80) 및 제 6 그리드(60)로 형성된 주렌즈는 큰 직경을 가지고 있어, 스크린의 모든 영역에서의 집속 성능이 많이 개선되었다. 그러나, 칼라 수상관이 작동되는 동안, 전류는 네크내에 배치된 저항기(100)로부터 누설되는 경향이 있다, 전류가 누설될 경우, 종래의 전자총에서는 전류 누설에 대처할 방법이 없기 때문에, 중간 전극(70, 80)에 인가된 전압이 불안정하고, 결과적으로 주 렌즈의 집속 특성이 변한다. 만약 집속 특성이 변한다면, 한 지점으로 세 개의 전자빔을 집속시키는 소위 컨버전스 특성은 형광체 스크린상에서 변하게 된다.
본 발명은 일반적인 칼라 수상관에 관한 것으로, 특히 전자총에 직경이 큰 주 렌즈를 설치한 칼라 수상관에 관한 것이다.
도 1a는 인라인 방향에 수직인 선을 따라 취해진, 종래 칼라 수상관에 적용된 전자총의 개략 단면도;
도 1b는 인라인 방향의 선을 따라 취해진, 도 1a에 도시된 전자총의 개략 단면도;
도 2는 인라인 방향에 수직인 선을 따라 취해진, 종래 발명에 따른 칼라 수상관의 개략 단면도;
도 3a는 인라인 방향에 수직인 선을 따라 취해진, 본 발명의 칼라 수상관에 적용된 전자총의 개략 단면도, 및
도 3b는 인라인 방향의 선을 따라 취해진, 도 3a에 도시된 전자총의 개략 단면도이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 칼라 수상관이 작동되는 동안 네크내에 배치된 저항기로부터의 전류 누설로 인한 컨버전스 특성의 변화를 방지하는 칼라 수상관을 제공하여 안정하고 만족스러운 컨버전스 특성을 전체 스크린에서 얻는 것이다.
본 발명의 한 태양에 따르면, 동일 수평면상을 통과하는, 센터 빔(6G)과 이 센터 빔의 양측의 한 쌍의 사이드빔(6R, 6B)으로 구성되는 일렬로 된 세 개의 전자빔을 발생하는 전자빔 발생부(KR, KG, KB, G1, G2)와, 이 세 개의 전자빔을 타겟(3)상에 집속하기 위한 복수의 그리드로 형성되는 주 전자 렌즈부(G5, GM, G6)를 포함하는 인라인 전자총과;
상기 타겟을 주사하기 위해 전자총으로부터 방사되는 전자빔을 편향시키는 자기장을 발생하는 편향 요크를 구비하고,
상기 주 전자 렌즈부는 전자빔 진행방향으로 순서대로 배치된 n개의 그리드(제 1, 제 2, … , 제 k, … , 제 n 그리드)를 포함하고, 제 1 그리드와 제 2 그리드는 갭 L(1)에 의해 분리되고, 제 2 그리드와 제 3 그리드는 갭 L(2)에 의해 분리되며, 제 k 그리드와 제 k+1 그리드는 갭 L(k)에 의해 분리되고, 두 인접한 갭 L(k-1)과 L(k)을 형성하는 제 k-1 그리드(G5), 제 k 그리드(GM) 및 제 k+l 그리드(G6)는 동일 수평면상의 사이드빔 쌍의 궤도를 편향하기 위한 편향 수단을 포함하며, 제 k-1 그리드, 제 k 그리드 및 제 k+1 그리드로 구성되는 편향 수단은 갭 L(k-1)내의 단위 전압차 당 사이드빔의 편향량이 갭 L(k)내의 단위 전압차 당 사이드빔의 편향량과 동일하도록 구성되어 있는 칼라 수상관이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 동일 평면상을 통과하는 센터 빔(6G)과 이 센터 빔의 양측의 한 쌍의 사이드빔(6R, 6B)으로 구성되는 일렬로 된 세 개의 전자빔을 발생하는 전자빔 발생부(KR, KG, KB, G1, G2)와, 이 세 개의 전자빔을 타겟(3)상에 집속하기 위한 복수의 그리드로 형성되는 주 전자 렌즈부(G5, GM, G6)를 포함하는 인라인 전자총과;
상기 타겟을 주사하기 위해 전자총으로부터 방사되는 전자빔을 편향시키는 자기장을 발생하는 편향 요크를 구비하고,
상기 주 전자 렌즈부는 전자빔의 진행방향으로 순서대로 배치된 n개의 그리드(제 1, 제 2, … , 제 k, … 및 제 n 그리드)로 구성되며, 제 1 그리드와 제 2 그리드는 갭 L(1)에 의해 분리되고, 제 2 그리드와 제 3 그리드는 갭 L(2)에 의해 분리되며, 제 k 그리드와 제 k+1 그리드는 갭 L(k)에 의해 분리되고, 센터 빔이 통과하는 센터 빔 통과 구멍의 중심축과 사이드빔이 통과하는 사이드빔 통과 구멍 각각의 중심축 사이의 거리가 제 1, 제 2 및 제 k 그리드에서 Sg(1), Sg(2) 및 Sg(k)로 표현될 때 제 k 그리드의 거리 Sg(k)는 다음 관계식을 만족하도록 설정되는 칼라 수상관이 제공된다.
[수학식 1]
본 발명의 칼라 수상관의 실시예, 특히 칼라 수상관에 적용된 전자총이 첨부된 도면을 참조하여 상술될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 칼라 수상관의 실시예를 개략적으로 도시한다. 도 2에 도시된 칼라 수상관은 패널(1)과 이 패널(1)에 일체로 접합된 퍼넬(2)로 구성된외관용기를 가지고 있다. 청색, 녹색 및 적색으로 발광하는 스트라이프 형상 또는 도트 형상의 3색 칼라 형광체층으로 이루어진 형광체 스크린(3)(타겟)은 패널의 내면에 형성된다. 다수의 구멍 즉 전자빔 통과 구멍을 구비하는 섀도우 마스크(4)는 형광체 스크린(3)에 대향하는 위치에 장착된다.
세 개의 전자빔(6B, 6G, 6R)을 방사하기 위한 전자총(7)은 퍼넬(2)의 네크(5)내에 배치된다. 수평과 수직 편향 자계를 발생하는 편향 요크(8)는 퍼넬(2)의 외측에 설치된다.
상술한 구조를 가지는 칼라 수상관에서, 전자총(7)으로부터 방사된 세 개의 전자빔(6B, 6G, 6R)은 편향 요크(8)에 의해 발생하는 수평과 수직 편향 자계에 의해 편향된다. 형광체 스크린(3)은 수직과 수평 방향으로 섀도 마스크(4)를 경유하는 편향된 빔에 의해 주사된다. 그 결과, 칼라 화상이 나타난다.
본 실시예에 사용된 전자총(7)은 일렬로 된 세 개의 전자빔(6B, 6G, 6R)을 방사하는 인라인 방식의 전자총으로서, 센터 빔(6G)과 센터 빔의 양측에 있는 한쌍의 사이드빔(6B, 6R) 모두는 동일 수평면상을 통과한다.
도 3a는 인라인 방향에 수직인 선, 즉 수직 방향을 따라 취해진, 본 발명의 칼라 수상관에 적용된 전자총의 개략 단면도이다. 도 3b는 인라인 방향의 선, 즉 수평 방향을 따라 취해진 전자총의 개략 단면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 전자총은 일렬로 배치된 세 개의 캐소드(KB, KG, KR)로 구성되고, 이들 캐소드 각각은 청색(B), 녹색(G) 및 적색(R)의 전자빔을 방사하기 위해 가열기(도시하지 않음)를 내장하고 있다. 상기 전자총은 또한 제 1 그리드(G1), 제 2 그리드(G2), 제 3 그리드(G3), 제 4 그리드(G4), 제 5 그리드(G5), 중간 전극(GM), 제 6 그리드(G6) 및 컨버전스 컵(GC)을 포함한다. 이들 그리드는 전자빔의 진행 방향을 따라 상기 순서대로 배열되고, 절연 지지대(도시되지 않음)에 의해 서로에 대해 지지 고정된다.
저항기(R)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 전자총 부근에 제공된다. 저항기(R)의 일단(一端)(A)은 제 6 그리드(G6)에 연결되고, 타단(C)은 제 5 그리드(G5)에 연결된다. 저항기(R)의 거의 중간 지점(B)은 중간 전극(GM)에 연결된다.
제 1 그리드(G1)는 세 개의 캐소드(KB, KG, KR)에 의해 각각 방사되는 세 개의 전자빔의 통과를 허용하는 작은 직경의 3개의 빔 통과 구멍을 가지는 얇은 플레이트 전극이다.
제 2 그리드(G2)는 또한 제 1 그리드(G1)를 통과하는 세 개의 전자빔의 통과를 허용하는 작은 직경의 3개의 빔 통과 구멍을 가지는 얇은 플레이트 전극이다.
제 3 그리드(G3)는 컵 전극(G32)과 두꺼운 플레이트 전극(C31)으로 형성된다. 제 2 그리드(G2)측에 있는 제 3 그리드(G3)의 컵 전극(32)은 제 2 그리드(G2)를 통과하는 세 개의 전자빔의 통과를 허용하는 세 개의 빔 통과 구멍을 가진다. 컵 전극(32)에 형성된 빔 통과 구멍은 제 2 그리드(G2)에 형성된 빔 통과 구멍의 직경보다 약간 큰 직경을 가진다. 제 4 그리드(G4)측에 있는 제 3 그리드(G3)의 두꺼운 플레이트 전극(G31)은 큰 직경의 3개의 빔 통과 구멍을 가진다.
제 4 그리드(G4)는 개방 단부가 함께 결합된 두 개의 컵 전극(G41, G42)으로 형성된다. 컵 전극(G41, G42) 각각은 제 3 그리드(G3)를 통과하는 3개의 전자빔의통과를 허용하는 큰 직경의 세 개의 빔 통과 구멍을 가진다.
제 5 그리드(G5)는 두 개의 컵 전극(G51, G52), 얇은 플레이트 전극(G53) 및 두꺼운 플레이트 전극(G54)으로 형성된다. 두 개의 컵 전극(G51, G52)은 전자빔의 진행 방향으로 연장된다. 제 4 그리드(G4)측의 두 개의 컵 전극(G51, G52)은 개방 단부가 함께 결합되도록 배치된다. 컵 전극(G51, G52) 각각은 제 4 그리드(G4)를 통과하는 세 개의 전자빔이 통과하도록 세 개의 빔 통과 구멍을 가진다. 플레이트 전극(G53)은 컵 전극(G52)의 표면상에 배치되고, 전자빔 통과 구멍을 포함한다. 플레이트 전극(G53)은 세 개의 전자빔 통과 구멍을 가지고, 전자빔 통과 구멍 각각은 인라인 방향으로 연장된 주축을 가진다. 큰 직경의 세 개의 전자빔 통과 구멍을 가지는 두꺼운 플레이트 전극(G54)은 제 6 그리드(G6)측에서 플레이트 전극(G53)의 표면상에 배치된다.
중간 전극(GM)은 제 5 그리드(G5)를 통과하는 세 개의 전자빔의 통과를 허용하는 큰 직경의 세 개의 빔 통과 구멍을 가지는 두꺼운 플레이트 전극이다.
제 6 그리드(G6)는 두꺼운 플레이트 전극(G61) 및 얇은 플레이트 전극(G62) 및 개방 단부가 함께 결합된 두 개의 컵 전극(G63, G64)으로 형성된다. 두꺼운 플레이트 전극(G61)은 중간 전극(GM)을 통과하는 세 개의 전자빔의 통과를 허용하는 큰 직경을 가지는 세 개의 전자빔 통과 구멍을 가진다. 플레이트 전극(G62)은 세개의 전자빔 통과 구멍을 포함하는데, 이들 구멍은 인라인 방향에 대해 가로로 긴 구멍으로 큰 직경을 가진다. 각각의 컵 전극(G63, G64)은 세 개의 빔 통과 구멍을 가진다.
컨버전스 컵(CG)은 제 6 그리드(G6)의 컵 전극(G64)의 표면에 고정되어 있고, 여기에는 세 개의 전자빔 통과 구멍이 형성되어 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 약 100에서 150V의 DC 전압(Ek)과 여기에 중첩된 화상에 대응하는 변조 신호는 세 개의 캐소드(KB, KG, KR)에 인가된다. 제 1 그리드(G1)는 접지된다. 제 2 그리드(G2)와 제 4 그리드(G4)는 관내에서 서로 연결되고, 약 600에서 800V의 DC 전압(EC2)이 인가된다. 제 3 그리드(G3)와 제 5 그리드(G5)는 관내에서 서로 연결되고, 약 6에서 9V의 접속 전압(EC3)이 인가된다. 약 25에서 30kV의 애노드 전압(Eb)은 제 6 그리드(G6)에 인가된다. 제 5 그리드(G5)와 제 6 그리드(G6)에 인가된 전압 사이의 대략 중간값 전압은 전자총 부근에 제공된 저항기(R)에 의해 중간 전극(GM)에 인가된다.
캐소드(KB, KG, KR), 제 1 그리드(G1) 및 제 2 그리드(G2)는 3극부를 구성한다. 3극부는 전자빔을 방사하고, 크로스오버를 형성한다. 제 2 그리드(G2)와 제 3 그리드(G3)는 프리포커스 렌즈를 형성하고, 3극부로부터 방사되는 전자빔을 예비 접속한다. 제 3, 제 4 및 제 5 그리드(G3, G4, G5)는 보조 렌즈를 형성하고, 이는 프리포커스 렌즈로부터 출력되는 전자빔을 예비 집속한다. 제 5 그리드(G5), 중간 전극(GM) 및 제 6 그리드(G6)는 긴 초점과 큰 직경의 확장된 필드 주 렌즈를 구성한다. 상기 렌즈에 의해 보다 작은 전자빔 스폿이 형광체 스크린상에 형성될 수 있다.
도 3a와 도 3b에 도시된 전자총에서, 주 렌즈는 세 개의 그리드에 의해 형성된다: 제 5 그리드, 중간 전극 및 제 6 그리드(이하에서 각각 제 1, 제 2 및 제 3전극이라 칭한다). 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 간격을 L(1)이라 하고, 제 2 전극과 제 3 전극 사이의 간격을 L(2)라 하고, 센터 전자빔의 통과를 허용하는 센터 전자빔 통과 구멍의 중심축과 제 1, 제 2 및 제 3 전극에서 사이드 전자빔의 통과를 허용하는 사이드 전자빔 통과 구멍의 중심축 사이의 거리는 각각 Sg(1), Sg(2) 및 Sg(3)이라고 한다.
또한, 제 1, 제 2 및 제 3 전극에 인가된 전압을 각각 V(1), V(2) 및 V(3)로 한다.
제 1 전극과 제 2 전극 사이에 형성된 전자 렌즈에 의한 센터 빔을 향하는 사이드빔의 편향량(HS1)은 다음의 수학식에 의해 얻어지는 값에 가깝다.
[수학식 3]
상기 식에서, A는 빔 통과 구멍의 직경과 형태에 의해 결정되는 상수이다.
동일한 방법으로 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 형성되는 전자 렌즈에 의한, 센터 빔을 향하는 사이드빔의 편향량(HS2)은 다음의 수학식에 의해 얻어지는 값에 가깝다.
[수학식 4]
상기 두 개의 전자 렌즈, 즉 제 1 전극과 제 2 전극사이에 형성된 렌즈와 제 2 전극과 제 2 전극 사이에 형성된 렌즈에 의한, 센터 빔을 향하는 사이드빔의 편향량(HS)은 다음의 수학식에 의해 얻어지는 값에 가깝다.
[수학식 5]
제 2 전극에 인가된 전압 V(2)에 의해 변하지 않는 전체 편향량(HS)의 조건은 다음과 같다.
[수학식 6]
수학식 6으로부터, 제 2 전극내의 사이드빔 통과 구멍과 센터 빔 통과 구멍사이의 거리(Sg(2))는 다음의 수학식으로 표현된다.
[수학식 7]
만약 거리(Sg(2))가 수학식 7을 만족하도록 결정된다면, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 전자 렌즈에서의 단위 전압차 당 사이드범의 편향량은 제 2 전극과 제 3 전극 사이의 전자 렌즈에서의 단위 전압차 당 사이드빔의 편향량과 동일하다.
상기 상태에서, 만약 제 2 전극에 인가된 전압 V(2)가 예를 들면 +△ V만큼 증가한다면, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 전자 렌즈에 의한 사이드빔의 편향 변화량인 A HS1은 다음 수학식에 의해 표현된다.
[수학식 8]
제 2 전극과 제 3 전극 사이의 전자 렌즈에 의한 사이드빔의 편향량의 변화량인 △ HS2는 다음 수학식으로 표현된다.
[수학식 9]
사이드빔의 편향량의 전체 변화량 △ HS는 다음의 수학식으로 표현된다.
[수학식 10]
따라서, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 전자 렌즈에 의한 사이드빔의 편향 변화량은 제 2 전극과 제 3 전극 사이의 전자 렌즈에 의한 사이드빔의 편향 변화량에 의해 오프셋된다. 상기 이유 때문에, 제 2 전극에 인가되는 전압이 가변되더라도, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 전자 렌즈와 제 2 전극과 제 3 전극 사이의 전자 렌즈에 의한 사이드빔의 편향량의 총 변화량 △ HS는 0이다. 다시 말하면, 제 2 전극에 인가되는 전압이 가변되더라도, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 전자 렌즈와 제 2 전극과 제 3 전극 사이의 전자 렌즈에 의한 사이드빔의 전체 편향량 HS는 변하지 않는다.
그러므로, 칼라 수상관이 작동될 때, 제 2 전극에 전압을 인가하는 저항기로부터 전류가 누설될 경우, 제 2 전극의 전압이 불안정하게 되더라도, 사이드빔의 궤도는 변하지 않는다.
따라서, 만족스러운 컨버전스 특성이 스크린의 모든 영역에서 유지된다.
상술한 바와 같이, 전술한 관계를 만족하도록 제 2 전극(중간 전극)에서의 거리 Sg(2)가 결정된다면, 제 1 전극(제 5 그리드(G5))과 제 2 전극(중간 전극 (GM)) 사이의 전자 렌즈의 단위 전압차 당 사이드빔의 편향량은 중간 전극(GM)과 제 3 전극(제 6 그리드(G6)) 사이의 전자 렌즈의 단위 전압차 당 사이드빔의 편향량과 동일하다. 그러므로, 중간 전극(GM)에 인가되는 전압이 가변되더라도, 제 5 그리드(G5)와 중간 전극(GM) 사이의 전자 렌즈에 의한 사이드빔의 궤도 변화가 중간 전극(GM)과 제 6 그리드(G6) 사이의 전자 렌즈에 의한 사이드빔의 궤도 변화에 의해 오프셋되기 때문에, 사이드빔의 총 편향량 HS는 변하지 않는다.
그러므로, 칼라 수상관이 작동되는 동안, 중간 전극(GM)에 전압을 인가하는 저항기(R)의 중간 지점(B)으로부터 전류가 누설될 경우, 중간 전극(GM)의 전압이 불안정하게 되더라도, 사이드빔의 궤도는 변하지 않는다. 따라서, 안정적이고 만족스러운 컨버전스가 스크린의 모든 영역에서 유지된다.
상술한 실시예에서, 주 렌즈부는 세 개의 그리드에 의해 구성된다. 그러나, 본 발명은 n개의 그리드로 구성되는 주 렌즈의 경우에 적용될 수 있으며, 제 k 그리드의 거리 Sg(k)가 다음과 같이 결정된다면, 상술한 것과 동일한 효과를 얻을 수있다.
이러한 경우에, 주 렌즈부는 n개의 그리드에 의해 구성되고(제 1, 제 2, … , 제 k, … 제 n 그리드), 전자빔의 진행 방향으로 캐소드 측으로부터 상기 순서대로 배치된다. 캐소드에 가까울수록, 그리드에는 낮은 전압이 인가된다. 제 1 그리드와 제 2 그리드사이의 갭은 L(1)이라 하고, 제 2 그리드와 제 3 그리드 사이의 갭은 L(2)라 하면, 제 k 그리드와 제 k+1 그리드 사이의 갭은 L(k)이 된다. 센터 전자빔 통과 구멍의 중심축과 제 1, 제 2 및 제 k 그리드에서 사이드 전자빔 통과 구멍의 중심축 사이의 거리는 각각 Sg(1), Sg(2) 및 Sg(k)이 된다. 제 k 그리드의 사이드빔 통과 구멍과 센터 빔 통과 구멍 사이의 거리 Sg(k)는 다음 수학식으로 표현되는 관계를 만족하도록 정해진다.
[수학식 11]
수학식 11을 만족하도록 제 k 그리드의 거리 Sg(k)가 정해진다면 제 k-1 그리드와 제 k 그리드 사이의 전자 렌즈의 단위 전압차 당 사이드빔의 편향량은 k+1 그리드와 제 k 그리드 사이의 전자 렌즈의 단위 전압차 당 사이드빔의 편향량과 동일하다. 상기 이유 때문에, 제 k 그리드의 전압이 변하더라도, 이들 전자 렌즈에 의한 사이드빔의 편향 변화량은 서로에 대해 오프셋된다.
[수학식 12]
따라서, 제 k 그리드에 인가된 전압이 변하더라도, 제 k-1 그리드와 제 k 그리드 사이의 전자 렌즈와 제 k 그리드와 제 k+1 그리드 사이의 전자 렌즈에 의한 사이드빔의 총 편향량 HS는 일정하게 유지된다.
그러므로, 칼라 수상관이 작동되는 동안, 제 k그리드에 전압을 인가하는 저항기로부터 전류가 누설될 경우, 제 k 그리드의 전압이 불안정하게 되더라도, 사이드빔의 궤도는 변하지 않는다. 따라서, 만족스러운 컨버전스가 스크린의 모든 영역에서 유지된다.
상기 실시예에서, 저항기의 타단(C)은 제 5 그리드(G5)에 연결되지만, 칼라 수상관의 외부에 제공된 전압 공급 수단에 연결되거나 접지될 수도 있다.
제 5 그리드(G5)와 제 6 그리드(G6)의 플레이트 전극은 세 개의 전자빔 통과 구멍을 가지고, 이들 구멍 각각은 상기 실시예에서 인라인 방향으로 연장된 주축을 가진다. 그러나, 전자빔 통과 구멍은 상기 형태에 한정되지 않고, 수직 방향으로 주축을 가지는 형태이거나 원형일 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 칼라 수상관은 긴 초점과 큰 직경의 주 렌즈를 포함하는 확장 필드형 전자총과 네크내의 저항기를 포함하고, 이것에 의해 스크린의 모든 영역에서 집속 성능이 크게 개선되었다. 전자총의 주 렌즈부는 n개의 그리드(제 1, 제 2, … , 제 k, … 및 제 n 그리드)로 구성되고, 전자빔의 진행 방향으로 캐소드측으로부터 상기 순서대로 배치된다. 캐소드에 가까울수록, 그리드에는 낮은 전압이 인가된다. 제 1 그리드와 제 2 그리드 사이의 갭이 L(1)이고, 제 2 그리드와 제 3 그리드 사이의 갭이 L(2)라면, 제 k 그리드와 제 k+1 그리드 사이의갭은 L(k)이 되고, 센터 전자빔 통과 구멍의 중심축과 제 1, 제 2 및 제 k 그리드의 사이드 전자빔 통과 구멍의 중심축 사이의 거리가 각각 Sg(1), Sg(2) 및 Sg(k)인 경우, 제 k 그리드의 사이드빔 통과 구멍과 센터 빔 통과 구멍 사이의 거리 Sg(k)는 다음 수학식에 의해 나타난 관계식을 만족하도록 정해진다.
[수학식 13]
제 k 그리드의 거리 Sg(k)가 상기 수학식을 만족하도록 정해진다면, 제 k-1 그리드와 제 k 그리드 사이에 형성된 전자 렌즈의 단위 전압차 당 사이드빔의 편향량은 제 k 그리드와 제 k+1 그리드 사이에 형성된 전자 렌즈의 단위 전압차 당 사이드빔의 편향량과 동일하다. 상기 이유 때문에, 제 k 그리드의 전압이 변하더라도, 이들 전자 렌즈에 의한 사이드빔의 편향 변화량은 서로에 대해 오프셋된다. 그래서, 제 k-1 그리드와 제 k 그리드 사이에 형성된 전자 렌즈와 제 k와 제 k+1 그리드 사이에 형성된 전자 렌즈에 의한 사이드빔의 총 편향량 HS는 일정하게 유지된다.
그러므로, 칼라 수상관이 작동되는 동안, 제 k 그리드에 전압을 인가하는 저항기로부터 전류가 누설될 경우, 제 k 그리드의 전압이 불안정하게 되더라도, 사이드빔의 궤도는 변하지 않는다. 따라서, 만족스러운 컨버전스가 스크린의 모든 영역에서 유지된다. 그러므로 본 발명은 산업상 바람직한 기술적인 이득을 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 종래 기술의 문제점을 제거했는데, 즉 칼라 수상관이 작동되는 동안 저항기로부터 전류가 누설되어 컨버전스에 변화가 생기는 것을 방지한다. 따라서, 사이드빔의 궤도 변화에 기인한 컨버전스 특성의 변화를 방지하여, 스크린의 모든 영역에서 안정적이고 만족스러운 컨버전스 특성을 얻을 수 있도록 한다.

Claims (3)

  1. 동일 수평면상을 통과하는, 센터 빔(6G)과 이 센터 빔의 양측의 한 쌍의 사이드빔(6R, 6B)으로 구성되는 일렬로 된 세 개의 전자빔을 발생하는 전자빔 발생부(KR, KG, KB, G1, G2)와, 이 세 개의 전자빔을 타겟(3)상에 집속하기 위한 복수의 그리드로 형성되는 주 전자 렌즈부(G5, GM, G6)를 포함하는 인라인 전자총과;
    상기 타겟을 주사하기 위해 전자총으로부터 방사되는 전자빔을 편향시키는 자기장을 발생하는 편향 요크를 구비하는 칼라 수상관에 있어서,
    상기 주 전자 렌즈부는 전자빔의 진행 방향으로 순서대로 배치된 n개의 그리드(제 1, 제 2, … , 제 k, … 및 제 n 그리드)로 구성되고, 제 1 그리드와 제 2 그리드는 갭 L(1)에 의해 분리되고, 제 2 그리드와 제 3 그리드는 갭 L(2)에 의해 분리되며, 제 k 그리드와 제 k+1 그리드는 갭 L(k)에 의해 분리되고, 적어도 두 개의 인접한 갭 L(k-1)과 L(k)을 형성하는 제 k-1 그리드(G5), 제 k 그리드(GM) 및 제 k+1 그리드(G6)는 동일한 수평면상의 사이드빔 쌍의 궤도를 편향하기 위한 편향 수단을 포함하며,
    제 k-1 그리드, 제 k 그리드 및 제 k+1 그리드로 구성되는 편향 수단은 갭 L(k-1)내의 단위 전압차 당 사이드빔의 편향량이 갭 L(k)내의 단위 전압차당 사이드빔의 편향량과 동일하도록 구성되어 있으며,
    제 k 그리드는, 제 k-1 그리드에 연결된 일단(一端)(C)과 제 k+1 그리드에연결된 타단(A)을 가지는 저항기(R)의 중간 지점(B)에 연결되어, 제 k-1 그리드에 인가된 전압과 제 k+1 그리드에 인가된 전압 사이의 중간 전위가 제 k 그리드에 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 칼라 수상관.
  2. 동일 수평면상을 통과하는, 센터 빔(6G)과 이 센터 빔의 양측의 한 쌍의 사이드빔(6R, 6B)으로 구성되는 일렬로 된 세 개의 전자빔을 발생하는 전자빔 발생부(KR, KG, KB, G1, G2)와, 이 세 개의 전자빔을 타겟(3)상에 집속하기 위한 복수의 그리드로 형성되는 주 전자 렌즈부(G5, GM, G6)를 포함하는 인라인 전자총과;
    상기 타겟을 주사하기 위해 전자총으로부터 방사되는 전자빔을 편향시키는 자기장을 발생하는 편향 요크를 구비하는 칼라 수상관에 있어서,
    상기 주 전자 렌즈부는 전자빔의 진행 방향으로 순서대로 배치된 n개의 그리드(제 1, 제 2, … , 제 k, … 및 제 n 그리드)로 구성되고, 상기 제 1 그리드와 제 2 그리드는 갭 L(1)에 의해 분리되고, 상기 제 2 그리드와 제 3 그리드는 갭 L(2)에 의해 분리되며, 제 k 그리드와 제 k+1 그리드는 갭 L(k)에 의해 분리되고, 센터 빔이 통과하는 센터 빔 통과 구멍의 중심축과 사이드빔이 통과하는 사이드빔 통과 구멍 각각의 중심축 사이의 거리가 제 1, 제 2 및 제 k 그리드에서 Sg(1), Sg(2) 및 Sg(k)로 표현될 때, 제 k 그리드의 거리 Sg(k)는 다음의 관계식을 만족하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 칼라 수상관.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 k 그리드는, 제 k-1 그리드에 연결된 일단(C)과 제 k+1 그리드에 연결된 타단(A)을 가지는 저항기(R)의 중간 지점(B)에 연결되어, 제 k-1 그리드에 인가된 전압과 제 k+1 그리드에 인가된 전압 사이의 중간 전위가 제 k 그리드에 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 칼라 수상관.
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