KR100352754B1 - 전체 길이가 단축된 음극선관 - Google Patents

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Abstract

컬러 음극선관은, 패널부, 네크부, 및 패널부와 네크부를 접속시키기 위한 퍼넬부를 포함하는 진공 엔벨로프, 패널부의 내부면 상에 형성된 형광 스크린, 네크부에 수납된 인라인형 전자총, 및 퍼넬부와 네크부 사이의 천이 영역 부근에 장착되어 편향 자기장을 발생시키는 전자빔 편향 요크를 포함한다. 인라인형 전자총은, 복수의 인라인 캐소드, 전자빔 제어 전극, 및 가속 전극이 기재된 순서대로 배치되어, 복수의 전자빔을 형광 스크린을 향한 수평면 내의 개별적인 경로를 따르는 방향으로 발생시키기 위한 전자빔 발생부; 및 복수의 전자빔을 전자빔 발생부로부터 형광 스크린 상으로 집속시키기 위한 전자빔 집속부를 포함한다. 전자빔 집속부에는, 집속 전극, 적어도 하나의 중간 전극, 및 최고 전압이 인가되는 애노드가 기재된 순서대로 배치된다. 적어도 하나의 중간 전극에는, 최고 전압과 집속 전극에 인가되는 전압 사이의 중간 전압이 인가된다. D(㎜)가 형광 스크린의 화상 표시 가능 영역의 대각선 길이이고, L(㎜)은 형광 스크린의 중앙에서 집속 전극에 대향하는 애노드의 집속 전극측 단부까지의 거리이며, d(㎜)는 네크부의 외부 직경일 때, 1.55 ≤ D/L ≤ 1.72 및 18.2㎜ ≤ d ≤ 26㎜의 관계를 만족한다.

Description

전체 길이가 단축된 음극선관{CATHODE RAY TUBE HAVING AN OVERALL LENGTH THEREOF SHORTENED}
본 발명은, 음극선관에 관한 것으로, 특히 편향 전력 소모를 증가시키거나 해상도를 저하시키지 않고, 편향각을 크게 하여 전체 길이를 단축시킨 음극선관에 관한 것이다.
텔레비젼 수상관이나 정보 단말의 모니터관으로서 이용되는 컬러 음극선관 등의 음극선관은, 진공 엔벨로프의 한쪽 끝에 복수 라인(일반적으로 3개)의 전자빔을 발사하는 전자총, 복수색(일반적으로 3색)의 광을 출사시키기 위해 진공 엔벨로프의 내면에 코팅된 형광 재료로 이루어진 형광 스크린(스크린 화면), 및 이 형광 스크린에 근접하게 배치되어 색 선택 전극의 역할을 하는 섀도 마스크를 내장하고 있다.
그리고, 전자총으로부터 출사되는 전자빔들은, 진공 엔벨로프의 외부에 설치된 편향 요크(deflection yoke)로부터 발생되는 자기장에 의해, 형광 스크린을 수평과 수직의 2차원으로 스캐닝하여, 원하는 화상을 형광 스크린 상에 표시하도록 편향된다.
도 16은 본 발명을 적용하는 음극선관의 일례로서의 섀도 마스크형의 컬러 음극선관을 설명하는 개략 단면도이고, 도 17은 도 16의 음극선관의 패널부의 정면도이다.
도 16에서, 참조 번호 1은 스크린 화면을 구성하는 패널부, 참조 번호 2는 네크부(neck portion), 참조 번호 3은 퍼넬부(funnel portion), 참조 번호 4는 형광 스크린, 참조 번호 5는 섀도 마스크(shadow mask), 참조 번호 6은 마스크 프레임, 참조 번호 7은 자기 실드(magnetic shield), 참조 번호 8은 마스크 서스펜션 기구, 참조 번호 9는 인라인 전자총(in-line type electron gun), 참조 번호 10은 편향 요크, 참조 번호 11은 내부 도전막, 참조 번호 12는 실드컵(shield cup), 참조 번호 13은 컨택트 스프링, 참조 번호 14는 게터, 참조 번호 15는 스템, 참조 번호 16은 스템핀, 참조 번호 17은 방폭 밴드(implosion protection band), 참조 번호 18은 자기빔 조절 장치, 참조 번호 19는 화상 표시 가능 영역이다.
도 16에서, 치수 L은 형광 스크린(4)으로부터 인라인 전자총(9)의 집속 전극측의 애노드의 단부면까지의 거리이고, 치수 d는 네크부(2)의 외부 직경이다. 도 17에서, 치수 D는 화상 표시 가능 영역(19)의 대각선 길이이다.
이 컬러 음극선관의 진공 엔벨로프는, 패널부(1), 네크부(2) 및 퍼넬부(3)로 구성된다. 네크부(2)에 수납된 인라인 전자총으로부터 출사된 3개의 전자빔(센터 전자빔 Bc, 2개의 사이드 전자빔 Bs)은, 퍼넬부(3)와 네크부(2) 사이의 천이 영역 부근에 외장된 편향 요크(10)에 의해 발생되는 수평과 수직의 편향 자기장에 의해, 형광 스크린(4)을 2차원적으로 스캐닝한다.
전자총에의 최고 전압(애노드 전압)은, 실드컵(12)에 부착한 컨택트 스프링(13)에 의해, 퍼넬부(3)의 벽에 매립된 애노드 버튼(도시되지 않음)으로부터 퍼넬부(3)의 내면에 도포된 내부 도전막(11)을 통해 공급된다.
편향 요크(10)는, 핀-쿠션형(pin-cushion type)의 수평 편향 자기장 및 배럴형(barrel-like) 수직 편향 자기장을 제공하여 복수의 전자빔을 형광 스크린 전체에 수렴시키는 자기-수렴형(self-converging type)이다.
전자빔 Bc, Bs는, 스템핀(16)을 통해 공급되는 영상 신호 등의 변조 신호로 강도 변조되고, 형광 스크린(4)의 바로 앞에 설치된 섀도 마스크(5)로 색 선택되어 각각의 형광체에 투사되고, 소정의 컬러 화상을 재생한다. 재생되는 컬러 화상의 색 순도와 3개의 전자빔의 스태틱 컨버전스(static convergence)는 네크부(2) 부근에 탑재된 자기빔 조절 장치(18)에 의해 조정된다.
이러한 종류의 음극선관에서, 형광 스크린의 전역에 걸쳐 충분히 작은 전자빔 스폿을 제공하기 위해, 전자총의 주렌즈계로서 애노드와 집속 전극 사이에 비축대칭의 대직경 렌즈를 형성한 것이 널리 이용되고 있다.
도 18은 비축대칭의 대직경 렌즈계를 채용한 종래의 전자총의 개략 구조를 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향으로부터 본 측면도이다. 이 전자총에서, 전자빔 발생부는 캐소드(21), 제1 그리드 전극(22) 및 제2 그리드 전극(23)으로 구성되고, 가속 집속부는 집속 전극인 제3 그리드 전극(24)과 애노드인 제4 그리드 전극(25)으로 구성된다. 캐소드와 전극들은, 유리로 이루어지는 한 쌍의 절연 지지봉(26)에 의해 소정의 순서와 간격으로 고정되어 있다.
또, 애노드(25)에는 실드컵(12)이 접속되어 있고, 이 실드컵(12)의 선단부에는 컨택트 스프링(13)이 부착된다. 이 컨택트 스프링(13)을 퍼넬부(3) 내벽의 내부 도전막(11)에 탄성 접합시킴으로써, 애노드(15)에 최고 전압을 인가한다.
도 19는 제3 그리드 전극(24)을 애노드측으로부터 본 평면도, 도 20은 제3 그리드 전극(24)을 3개의 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향으로부터 본 측단면도이다. 참조 번호 31은 제3 그리드 전극(24)의 내부에 설치되어 전자빔의 인라인 방향으로 단직경을 갖는 3개의 수직 연장형 전자빔 개구를 갖는 전기장 보정판을 나타내고, 참조 번호 32는 전자빔의 인라인 방향으로 장직경을 갖는 단일 개구를 구비한 레이스트랙(racetrack) 형태의 외부 둘레를 갖는 전극(이하 레이스트랙 전극으로 칭함)을 나타낸다.
또한, 도 21은 애노드(25)를 제3 그리드 전극(24)측으로부터 본 평면도이고,도 22는 애노드(25)를 3개의 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향으로부터 본 측단면도이다. 참조 번호 33은 애노드(25)의 내부에 설치되어 중앙에 전자빔의 인라인 방향으로 단직경을 갖는 수직 연장형 전자빔 개구를 가지며 그 전자빔 개구의 양측에 절단부를 가지는 전기장 보정판을 나타내고, 참조 번호 34는 전자빔의 인라인 방향으로 장직경을 갖는 단일 개구를 구비한 레이스트랙 전극을 나타낸다. 이러한 전극 구성에 의하면, 제3 그리드 전극(24)과 애노드(25) 사이에 실질적인 대직경의 전자 렌즈를 형성할 수 있어, 고정밀한 화상 표시를 얻을 수 있다.
정보 단말기의 모니터관으로서 현재 이용되는 음극선관의 화면 사이즈의 대형화가 진행되는 한편, 공간의 유효 활용이라는 관점으로부터, 전체 길이의 축소가 요구되고 있다.
화면 사이즈(스크린 화면의 크기)를 변경하지 않고 음극선관의 전체 길이를 단축하기 위해서는, 전자빔의 최대 편향각을 증가시켜 애노드의 집속 전극(제3 그리드 전극) 측단면으로부터 형광 스크린까지의 치수를 짧게 하는 방법이 있다.
본 명세서에서는, 편향각 대신 D/L이라는 값을 이용한다. D(㎜)는 화면의 화상 표시 가능 영역의 대각선 직경, L(㎜)은 음극선관의 애노드의 집속 전극측 단부면으로부터 형광 스크린의 중심까지의 거리를 각각 나타낸다.
현행의 정보 단말기의 모니터관에서는, 90°의 편향각이 주류이고, D/L은 약 1.35에 상당한다. 전자총의 전체 길이를 바꾸지 않고서 D/L을 크게 하면, 음극선관의 전체 길이는 그만큼 짧아진다.
예를 들면, D/L을 1.55 이상으로 하면, D가 460㎜(공칭 19 인치)인 음극선관의 전체 길이는 D/L=1.35이고 D가 410㎜(공칭 17인치)인 음극선관과 거의 동등하게 단축되고, D가 510㎜(공칭 21인치)인 음극선관의 전체 길이는 D/L=1.35이고 D가 460㎜(공칭 19인치)인 음극선관과 거의 동등하게 단축된다.
그러나, 상기 종래의 음극선관에 대해 D/L이 1.55 이상인 경우, 네크부를 구성하는 유리관 (이하, 네크부 유리관이라 칭함) 의 외부 직경이 종래의 29.1㎜ 그대로 유지되면, 편향각의 증가로 인해 편향 전력 소모가 증가한다.
도 23은, 편향 전력 소모(mHA2)와 유리 네크관의 외부 직경(d㎜)의 관계를 비(D/L)를 파라미터로 하여 나타내는 그래프이다. 여기에서, D(㎜)는 이용 가능한 디스플레이 영역의 대각선 길이이고, L(㎜)는 형광 스크린의 중심에서 초점측의 애노드의 단부까지의 거리이다. 본 명세서에서 편향 전력 소모는 편의상 편향 요크의 인덕턴스(mH)와 편향 전류(A)의 피크-대-피크값의 제곱값의 곱의 항으로서 계산된다. 곡선 (a)는 D/L=1.35 (90°편향), 곡선 (b)는 D/L=1.55 (100°편향), 곡선 (c)는 비교를 위해 도시한 D/L=2.25 (110°편향)의 각 음극선관의 경우이다.
도 23으로부터, 음극선관이 외부 직경 29.1㎜인 네크부 유리관을 이용하는 경우, D/L = 1.35인 음극선관에 비해, D/L = 1.55인 음극선관의 편향 전력 소모가 약 17% 증가하고 있는 것을 알 수 있다.
편향 전력이 증가하면 편향 회로의 부담도 증가하기 때문에, D/L = 1.35인 종래의 음극선관과 동일하게 높은 편향 주파수에 대응하기 위해서는 10% 정도의 증가, 즉 17.4 mHA2이하로 제한할 필요가 있다. 그래서, 네크부 유리관의 외부 직경은 26㎜ 이하로 제한되어야 함을 의미한다.
방전에 의한 유리관의 파괴를 방지하기 위해, 네크부 유리관의 두께는 일반적으로 2.5㎜ 정도는 필요하기 때문에, 네크부 유리관의 외부 직경의 축소는 네크부 유리관의 내부 직경의 축소로 이어지며, 결국에는 네크부 유리관 내에 수납되는 전자총의 외부 직경을 축소하게 된다.
도 24는 도 19∼도 22에 도시된 전극으로 구성되는 주렌즈의 실효 렌즈 직경과 네크부 유리관의 외부 직경 간의 관계의 설명도이다. 본 명세서에서, 렌즈의 실효 렌즈 직경은 본 렌즈와 거의 동일한 수차를 가지는 등직경 2-실린더 렌즈의 직경으로서 정의된다. 이 도면으로부터, 네크부 유리관의 외부 직경이 29.1㎜일 때는 실효 렌즈 직경이 8㎜이고, 네크부 유리관의 외부 직경이 24.3㎜일 때는 실효 렌즈 직경이 5.6㎜로 되므로, 실효 렌즈 직경은 약 30% 작아지게 된다.
이러한 실효 렌즈 직경의 감소는 주렌즈의 구면 수차를 증대시키고, 그 결과 빔스폿의 직경이 증대하고, 화질의 열화를 초래하게 된다. 이것이 빔의 편향각을 크게 하는 데에 있어서의 장해로 되어 있었다.
형광 스크린 상에서의 빔스폿의 직경을 축소하기 위해서는, 주렌즈 내에서의 전자빔의 직경을 최적치로 할 필요가 있다. 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 해석에 의하면, 주렌즈 직경이 8㎜인 경우, 주렌즈 내의 빔직경의 최적치는 약 1.3㎜이며, 이 때 형광 스크린 상에서의 전자 빔스폿 직경이 가장 작아진다.
도 25는 네크부 유리관의 이용 가능한 최소의 외부 직경(이용 가능한 최소의 외경)을 설명하는 네크부의 모식 단면도로서, N은 네크부 유리관, M은 주렌즈 전극, A는 주렌즈 전극 M의 전자빔 개구를 나타낸다. 도 25에서, 주렌즈 전극에 필요한 다수의 특징은 편의상 생략한다.
주렌즈 전극 M은 외부 직경 d(㎜)인 네크부 유리관 N에 수납된다. 전극 M의 각 전자빔 개구 A의 직경 d1은, 전자빔이 전극 M에 닿지 않도록 하기 위해서는 1.3㎜ 이상이어야 한다.
주렌즈 전극 M (예를 들어, 도 19의 전기장 보정판(31)) 을 판형 부품으로 형성한 경우, 충분한 강도를 확보하기 위해 판 두께는 0.5㎜ 이상이어야하고, 펀칭 프레스로 전자빔 개구를 열기 위해서는, 인접한 2개의 전자빔 개구 A의 대향 에지 간의 간격 S2는 0.5㎜ 이상이어야 한다.
도 26은 사이드 전자빔의 경로의 중심선으로부터 네크부 유리관의 내벽까지의 거리 S1과, 음극선관을 24시간 동작시킨 후의 네크부 유리관의 내면의 대전에 의한 전자빔 스폿의 형광 스크린 상에서의 이동량 P의 관계를 나타내는 그래프이다.
일반적으로, 24시간 동작 후의 전자빔 스폿의 형광 스크린 상에서의 이동량 P의 최대 허용량은 0.1㎜이므로, 도 26은 거리 S1을 4.8㎜ 이상으로 함으로써, 24시간 동작 후의 전자빔 스폿 이동량 P를 최대 허용 한계 내로 유지할 수 있음을 나타낸다.
네크부 유리관 N의 외부 직경 d의 최소치는, 네크부 유리관의 벽 두께 S3을2.5㎜로 할 때,
d = 2×(S1 + S2 + d1 + S3) = 2×(4.8 + 0.5 + 1.3 + 2.5) = 18.2㎜
로 된다.
실용 가능한 네크부 유리관 N의 외부 직경 d의 최소치는 18.2㎜이다.
도 27은, 네크부 유리관의 외부 직경이 18.2㎜와 29.1㎜일 때의 유효 표시 영역의 대각선 직경 D과 음극선관의 애노드의 집속 전극측 단부면으로부터 형광 스크린의 중심까지의 거리의 비(D/L)와, 편향 전력 소모 간의 관계를 나타내는 그래프이다. 곡선 (a)는 네크부 유리관의 외부 직경이 18.2㎜인 경우, 비교를 위한 곡선 (b)는 네크부 유리관의 외부 직경이 29.1㎜인 경우를 나타낸다.
곡선 (a)에 도시된 바와 같이, 편향 전력 소모를 17.4mHA2로 제한하기 위해서는, D/L을 1.72 이하로 할 필요가 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 편향 전력의 소모를 증가시키거나 화질을 열화시키지 않고, 음극선관의 전체 길이를 단축하는 것은 곤란하였다.
본 발명의 목적은, 상기 종래 기술에 있어서의 문제점을 해소하여, 편향 전력 소모를 증가시키거나 화질을 열화시키지 않고, 전체 길이를 단축한 음극선관을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 음극선관의 전형적인 구성을 기술하면, 하기와 같다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 패널부,네크부, 및 상기 패널부와 상기 네크부를 접속시키기 위한 퍼넬부를 포함하는 진공 엔벨로프, 상기 패널부의 내부면 상에 형성된 형광 스크린, 상기 네크부에 수납된 인라인형 전자총, 및 상기 퍼넬부와 상기 네크부 사이의 천이 영역 부근에 장착되어 편향 자기장을 발생시키는 전자빔 편향 요크를 포함하는 컬러 음극선관에 있어서, 상기 인라인형 전자총은, 복수의 인라인 캐소드, 전자빔 제어 전극, 및 가속 전극이 기재된 순서대로 배치되어, 복수의 전자빔을 상기 형광 스크린을 향한 수평면 내의 개별적인 경로를 따르는 방향으로 발생시키기 위한 전자빔 발생부; 및 상기 복수의 전자빔을 상기 전자빔 발생부로부터 상기 형광 스크린 상으로 집속시키기 위한 전자빔 집속부를 포함하고, 상기 전자빔 집속부에는, 집속 전극, 적어도 하나의 중간 전극, 및 최고 전압이 인가되는 애노드가 기재된 순서대로 배치되어 있고, 상기 적어도 하나의 중간 전극에는, 상기 최고 전압과 상기 집속 전극에 인가되는 전압 사이의 중간 전압이 인가되며, D(㎜)가 상기 형광 스크린의 화상 표시 가능 영역의 대각선 길이이고, L(㎜)은 상기 형광 스크린의 중앙에서 상기 애노드의 상기 집속 전극측 단부까지의 거리이며, d(㎜)는 상기 네크부의 외부 직경일 때, 1.55 ≤ D/L ≤ 1.72 및 18.2㎜ ≤ d ≤ 26㎜의 관계를 만족하는 컬러 음극선관이 제공된다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 집속 전극은 복수의 전극 부재로 세분되고, 적어도 하나의 제1형 전자 렌즈는, 상기 복수의 전극 부재 중에서, 상기 복수의 전자빔을 수평 및 수직 방향 중 한 방향으로 집속시키고 상기 복수의 전자빔을 상기 수평 및 수직 방향 중 다른 방향으로 확산시키기 위한 전극 부재들로 이루어지며, 상기 적어도 하나의 제1형 전자 렌즈의 강도는 상기 복수의 전자빔의 편향이 증가함에 따라 약화되고, 제2형 전자 렌즈는, 상기 복수의 전자 부재 중에서, 상기 복수의 전자빔에 대해 상기 복수의 전자빔의 편향이 증가함에 따라 약화되는 집속 작용을 가하기 위한 전극 부재들로 이루어지며, 주 렌즈는, 상기 애노드, 상기 적어도 하나의 중간 전극, 및 상기 복수의 전자 부재 중에서 상기 적어도 하나의 중간 전극에 대향하며 상기 복수의 전자빔을 수직 방향보다 수평 방향으로 더 강하게 집속하기 위한 하나의 전극 부재로 이루어지는 컬러 음극선관이 제공된다.
상기 실시예들은, 편향 전력 소모를 증가시키거나 화질을 열화시키지 않고 전체 길이를 단축한 음극선관을 제공한다.
본 발명은 이러한 구성으로 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고, 여러가지의 변경 및 수정이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 음극선관의 일 실시예를 설명하는, 도 16과 유사한 섀도 마스크형 컬러 음극선관의 개략 단면도.
도 2는 도 1의 컬러 음극선관의 네크부에 수납되는 인라인형 전자총을, 전자빔의 인라인 방향에 직각인 직각 방향으로부터 본 개략 측면도.
도 3은 도 2의 라인 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절취한 제3 그리드 전극의 평면도.
도 4는 도 3의 라인 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절취한 제3 그리드 전극의 단면도.
도 5는 도 2의 라인 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절취한 애노드의 평면도.
도 6은 도 5의 라인 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절취한 애노드의 단면도.
도 7은 도 2의 라인 Ⅶ-Ⅶ을 따라 절취한 중간 전극의 평면도.
도 8은 도 7의 라인 Ⅷ-Ⅷ을 따라 절취한 중간 전극의 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 음극선관의 일 실시예를 설명하기 위한, 중간 전극에 인가되는 전압과 주렌즈의 실효 렌즈 직경의 관계를 나타내는 그래프.
도 10은 본 발명에 따른 음극선관의 다른 실시예를 설명하는, 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향으로부터 본 인라인형 전자총의 측면도.
도 11은 도 10의 제3-1 그리드 전극에 대향하는 쪽의 제3-2 그리드 전극의개략 평면도.
도 12는 도 10의 제3-2 그리드 전극에 대향하는 쪽의 제3-1 그리드 전극의 단부면의 개략 평면도.
도 13은 도 10의 제3-1 그리드 전극에 대향하는 쪽의 제2 그리드 전극 단부면의 개략 평면도.
도 14는 도 13의 라인 ⅩⅣ-ⅩⅣ을 따라 절취한 제2 그리드 전극의 단면도.
도 15는 집속 전압의 파형의 설명도.
도 16은 본 발명을 적용하는 음극선관의 일례로서의 섀도 마스크형의 컬러 음극선관을 설명하는 개략 단면도.
도 17은 도 16의 컬러 음극선관의 패널부의 정면도.
도 18은 비-축대칭의 대직경 렌즈계를 채용한 종래의 전자총을, 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향으로부터 본 개략 측면도.
도 19는 도 18의 전자총의 제3 그리드 전극을 애노드측으로부터 본 평면도.
도 20은 도 18의 제3 그리드 전극을, 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향으로부터 본 단면도.
도 21은 제3 그리드 전극측으로부터 본 애노드 전극의 평면도.
도 22는 3개의 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향으로부터 본 애노드의 단면도.
도 23은, 편향 전력 소모(mHA2)와 유리 네크관의 외부 직경(d㎜)의 관계를비(D/L)를 파라미터로 하여 나타내는 그래프 [D(㎜)는 이용 가능한 디스플레이 영역의 대각선 길이이고, L(㎜)는 형광 스크린의 중심에서 초점측의 애노드의 단부까지의 거리임].
도 24는 도 19∼도 22에 도시된 전극으로 구성되는 주렌즈의 유리 네크관의 외부 직경과 주렌즈의 실효 렌즈 직경 간의 관계를 나타내는 그래프.
도 25는 사용 가능한 유리 네크관의 최소 외부 직경을 설명하기 위한 네크부의 개략 단면도.
도 26은 24시간 동작 후의 형광 스크린 상에서의 전자빔 스폿의 이동량 P와 사이드 전자빔의 경로의 중심선으로부터 유리 네크관까지의 거리 간의 관계를 나타내는 그래프.
도 27은 네크부 유리관의 외부 직경이 18.2㎜와 29.1㎜일 때의 유효 표시 영역의 대각선 길이과 음극선관의 애노드의 집속 전극측 단부면으로부터 형광 스크린의 중심까지의 거리의 비(D/L)와 편향 전력 소모 간의 관계의 설명도.
도 28은 본 발명의 제3 실시예의 음극선관을 설명하기 위한, 3개의 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향으로부터 본 인라인형 전자총의 측면도.
도 29는 도 28의 제5-3 그리드 전극(54)의 제5-2 그리드 전극(55)측 정면도.
도 30은 도 29의 라인 130-130을 따라 절취한 제5-3 그리드 전극(54)의 단면도.
도 31은 도 28의 제5-2 그리드 전극(55)의 제5-3 그리드 전극(54)측 정면도.
도 32는 도 31의 라인 132-132을 따라 절취한 제5-2 그리드 전극(54)의 단면도.
도 33은 도 28의 제5-2 그리드 전극(55)의 제5-1 그리드 전극(56)측 정면도.
도 34는 본 발명의 제3 실시예의 치수예를 설명하기 위한, 3개의 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향에서 본 인라인형 전자총의 측면도.
도 35는 도 34의 애노드(51)에 대향하는 중간 전극(52)의 측면의 정면도.
도 36은 도 35의 전자빔의 인라인 방향에서 본 중간 전극(52)의 측면도.
도 37은 도 34의 컵형 전극(71)의 평면도.
도 38은 도 37의 라인 138-138을 따라 절취한 컵형 전극(71)의 단면도.
도 39는 도 34의 판형 전극(74)의 평면도.
도 40은 도 39의 판형 전극의 측면도.
도 41은 도 34의 제5 그리드 전극의 제4 부재(52)에 대향하는 애노드(51)의 측면의 평면도.
도 42는 도 41의 라인 142-142을 따라 절취한 애노드(51)의 단면도.
도 43은 도 34의 판형 전극(76)의 평면도.
도 44는 도 43의 라인 144-144를 따라 절취한 판형 전극(76)의 단면도.
도 45는 도 34의 컵형 전극(75)의 정면도.
도 46은 도 45의 라인 146-146을 따라 절취한 컵형 전극(75)의 단면도.
도 47은 도 34의 중간 전극(52)에 대향하는 제5-4 그리드 전극의 측면도.
도 48은 도 47의 라인 148-148을 따라 절취한 제4 부재(53)의 단면도.
도 49는 도 34의 판형 전극(77)의 평면도.
도 50은 도 49의 라인 150-150을 따라 절취한 판형 전극의 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 캐소드
22 : 제1 그리드 전극
23 : 제2 그리드 전극
24 : 집속 전극인 제3 그리드 전극
25 : 애노드인 제5 그리드
26 : 절연 지지봉
27 : 중간 전극
35 : 내부 저항기
36 : 애노드 단자
37 : 중간 단자
38 : 저전압 단자
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 음극선관의 제1 실시예를 설명하기 위한 것으로, 도 16에 도시된 것과 유사한 섀도 마스크형 컬러 음극선관의 개략 단면도이다. 이 컬러 음극선관의 구성과 동작은 도 16의 음극선관과 마찬가지이므로, 그에 대한 설명은 생략한다.
도 17의 스크린 화면을 구성하는 패널부(1)의 화상 표시 가능 영역의 대각선길이 D는, 도 1에서는 460㎜이고, 네크부의 외부 직경 d는 24.3㎜이다.
도 2는 도 1에 도시한 컬러 음극선관의 네크부에 수납된 인라인형 전자총의 개략 구조를, 인라인 방향과 직각 방향으로부터 본 측면도이다. 이 전자총이 도 18에 도시한 종래의 전자총과 다른 점은, 집속 전극인 제3 그리드 전극(24)과 애노드인 제5 그리드 전극(25) 사이에 중간 전극(27)을 설치한 점이다.
또한, 이 전자총에는, 전자총의 전극들을 고정하는 한 쌍의 절연 지지봉(26) 중 하나에 부착된 내부 저항기(35)가 제공된다. 내부 저항기(35)는, 실드컵(12)에 용접된 애노드 단자(36), 중간 전극(27)에 용접된 중간 단자(37), 및 전자총의 접지 단자 등에 용접된 저전압 단자(38)를 포함한다.
도 3은 도 2의 라인 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절취한 제3 그리드 전극의 평면도이고, 도 4는 도 3의 라인 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절취한 제3 그리드 전극의 단면도이며, 도 5는 도 2의 라인 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절취한 애노드의 평면도이고, 도 6은 도 5의 라인 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절취한 애노드의 단면도이고, 도 7은 도 2의 라인 Ⅶ-Ⅶ을 따라 절취한 중간 전극의 평면도이며, 도 8은 도 7의 라인 Ⅷ-Ⅷ을 따라 절취한 중간 전극의 단면도이다.
도 1 내지 도 8과 관련하여 설명한 본 실시예의 컬러 음극선관에서는, 화면의 화상 표시 가능 영역(19)의 대각선 길이 D를 460㎜, 형광 스크린의 중심으로부터 집속 전극측의 단부면까지의 거리 L을 292.9㎜, 네크부 외부 직경 d를 24.3㎜로 하면, D/L=1.57로 된다.
본 실시예에서의 거리 L은, D = 410㎜이고 D/L=1.4인 종래의 컬러 음극선관과 거의 동일하므로, 본 실시예의 전체 길이도 종래의 컬러 음극선관 정도로 단축된다.
또한, 네크부(2)의 외부 직경 d를 24.3㎜로 감소시킴으로써, 도 23에 도시된 바와 같이 편향 전력 소모가 16.3mHA2로 되었기 때문에, 본 실시예에서의 편향 전력 소모 증가는 종래의 컬러 음극선관에 비해 약 3%로 억제된다.
도 3 및 도 4에서, 참조 번호 39는 전자빔의 인라인 방향으로 단직경을 갖는 3개의 수직 연장형 전자빔 개구를 구비한 전기장 보정판을 나타내고, 참조 번호 40은 전자빔의 인라인 방향으로 장직경을 갖는 단일 개구를 구비한 레이스트랙을 나타낸다. 전기장 보정판(39)은 레이스트랙(40)의 개방단으로부터 후퇴한 위치에 배치되어 있다.
도 5 및 도 6에서, 참조 번호 41은 전자빔의 인라인 방향으로 단직경을 갖는 수직 연장형 전자빔 개구를 중앙에 구비한 전기장 보정판을 나타내고, 참조 번호 42는 전자빔의 인라인 방향으로 장직경을 갖는 가로 길이 단일 개구를 구비한 레이스트랙을 나타낸다. 전기장 보정판(41)은 레이스트랙(42)의 개방단으로부터 후퇴한 위치에 배치되어 있다.
도 7 및 도 8에서, 참조 번호 43은 전자빔의 인라인 방향으로 단직경을 갖는 3개의 수직 연장형 전자빔 개구를 구비한 전기장 보정판을 나타내고, 참조 번호 44는 전자빔의 인라인 방향으로 장직경을 갖는 단일 개구를 각각 구비한 한 쌍의 레이스트랙 전극을 나타낸다. 레이스트랙 전극쌍(44)은 전기장 보정판(43)을 사이에두도록 배치되어 있고, 전기장 보정판(43)은 레이스트랙(44)의 개방단으로부터 후퇴한 위치에 배치되어 있다.
도 2에 도시된 내부 저항기(35)는 절연 지지봉(26) 중 하나에 인접하여 부착되고, 애노드 단자(36)는 실드컵(12)의 측면에 용접되고, 중간 단자(37)는 중간 전극(27)의 측면에 용접되고, 또한 저전압 단자(38)는 전자총의 접지 단자에 용접되고, 스템핀(16) 중 하나를 통해 접지되어 있다. 내부 저항기(35)는 애노드 전압을 분압하여, 중간 전극(27)에 애노드 전압보다 낮은 고전압을 공급한다.
내부 저항기(35)는, 예를 들면 세라믹으로 제조된 기판, 산화 루테늄을 주성분으로 하며 기판 상에 인쇄된 저항체, 및 저항막 상에 코팅된 절연 유리를 포함하며, 전체 저항치는 전체 1∼3GΩ 정도이다.
중간 전극(27)에 공급되는 전압은, 애노드 단자(36)와 저전압 단자(38) 간의 저항에 대한 중간 단자(37)와 저전압 단자(38) 간의 저항의 비율을 변경함으로써 원하는 값으로 조절될 수 있다.
애노드(25)에는 실드컵(12)이 용접되어 있고, 이 실드컵(12)의 선단부에는 컨택트 스프링(13)이 부착된다. 애노드 전압은, 퍼넬부(3)의 내벽에 도포된 내부 도전막(11)에 탄성 접합된 컨택트 스프링(13)에 의해 애노드(25)에 공급된다.
도 9는 본 발명에 따른 음극선관의 일 실시예를 설명하기 위한 중간 전극의 전위와 주렌즈의 실효 렌즈 직경 간의 관계를 설명하는 그래프이다. 도 9에는, 일례로서, 네크부 유리관의 직경이 24.3㎜이고, 중간 전극(27)의 축 길이가 3㎜인 경우에서, 중간 전극(27)의 전압의 애노드 전압에 대한 비율과 주렌즈의 실효 렌즈직경 간의 관계를 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 해석한 결과를 나타낸다. 도 9는, 중간 전극(27)에 애노드 전압의 50%를 인가하면, 실효 렌즈 직경이 8.2㎜로 되고, 이러한 실효 렌즈 직경은 직경이 29.1㎜인 네크부 유리관에 이용되는 종래의 전자총과 등가임을 나타낸다.
본 실시예에 의하면, 편향 전력 소모의 증가는 최소한으로 억제되고, 고정밀한 화상 표시가 획득된다.
다음으로, 화상 표시 가능 영역의 대각선 길이 D가 510㎜ 이하인 음극선관에 특히 유효한 제2 실시예를 설명한다.
비 D/L과 네크부 유리관 N의 외부 직경 d가 다음의 부등식
D/L≥1.57, d≤26㎜
를 만족시키도록 선택되면, 형광 스크린의 중심으로부터 애노드의 집속 전극측 단부면까지의 거리 L이 364㎜에서 325㎜로 단축되기 때문에, 모니터의 전체 길이도 단축될 수 있게 되어, 데스크 상의 사용 가능 공간이 증가되며, 따라서 작업 환경이 향상된다.
화상 표시 가능 영역의 대각선 길이 D가 510㎜ 이하인 음극선관의 경우, L 치수는 325㎜ 이하가 되므로, L 치수의 감소도 작업 환경의 향상을 가져온다.
도 10은 제2 실시예의 음극선관을 설명하기 위한 것으로, 인라인 전자총을 3개의 전자빔의 인라인 방향으로부터 본 측면도이다. 도 10에서, 참조 번호 51은 애노드, 참조 번호 52는 중간 전극, 참조 번호 53은 제5-4 그리드 전극(제5 그리드 전극의 제4 부재), 참조 번호 54는 제5-3 그리드 전극, 참조 번호 55는 제5-2 그리드 전극이다. 참조 번호 56은 제5-1 그리드 전극, 참조 번호 57은 제4 그리드 전극, 참조 번호 58은 제3-2 그리드 전극, 참조 번호 59는 제3-1 그리드 전극, 참조 번호 60은 제2 그리드 전극, 참조 번호 61은 제1 그리드 전극, 참조 번호 62는 캐소드(음극), 참조 번호 63은 스템이다.
참조 번호 54A는 제5-3 그리드 전극(54)의 제5-2 그리드 전극(55)측 단부에 부착된 4개의 수직판이고, 참조 번호 55A는 제5-2 그리드 전극(55)의 제5-3 그리드 전극(54)측에 부착된 2개의 수평판이며, 이러한 수직판(54A) 및 수평판(55A)들이 후단 정전 4중극 렌즈(second-stage electrostatic quadrapole lens)를 구성한다. 참조 번호 64는 실드컵, 참조 번호 65은 내부 저항기, 참조 번호 66은 애노드 단자, 참조 번호 67은 중간 단자, 참조 번호 68은 저전압 단자이다.
도 11은 제3-2 그리드 전극의 제3-1 그리드 전극측 대향부의 모식 평면도이고, 도 12는 제3-1 그리드 전극의 제3-2 그리드 전극측 대향부의 모식 평면도이며, 도 13은 제2 그리드 전극의 제3-1 그리드 전극측 대향부의 모식 평면도이고, 도 14는 도 13의 ⅩⅣ-ⅩⅣ선을 따라 절취한 제2 그리드 전극의 단면도이다.
도 10에서, 애노드(51)에는 최고 전압인 애노드 전압이 인가되고, 중간 전극(52)에는 내부 저항기(65)를 통해 애노드 전압의 50∼60%인 중간 전압이 인가된다.
제5-4 그리드 전극(53), 제5-2 그리드 전극(55) 및 제3-2 그리드 전극(58)은 음극선관의 내부에서 접속되고, 전자빔의 편향량의 증대에 따라 증가하는 다이내믹 전압이 중첩된 애노드 전압의 약 25%의 고정 전압으로 이루어지는 제2 집속 전압이인가된다. 또한, 제5-3 그리드 전극(54), 제5-1 그리드 전극(56), 제3-1 그리드 전극(59)은 음극선관의 내부에서 접속되고, 애노드 전압의 약 28%인 제1 집속 전압이 인가된다.
제4 그리드 전극(57)과 제2 그리드 전극(60)도 내부적으로 접속되고, 약 500 내지 800V의 스크린 전압이 인가되며, 제1 그리드 전극(61)에는 -50 내지 0V 정도의 전압이 인가된다.
도 15는 집속 전압의 크기와 파형의 설명도이다. 제2 집속 전압 (Vf2 + dVf)은 화면 상에서는 항상 제1 집속 전압(Vf1)보다 낮다. 그러나, 제2 집속 전압은 화면의 주변부에서 제1 집속 전압(Vf1)보다 약간 크도록 선택될 수 있다.
이러한 구성에서, 애노드(51), 중간 전극(52), 제5-4 그리드 전극(53) 사이에서 주렌즈를 형성한다.
각 그리드 전극의 형상은, 도 3 내지 도 8에 도시된 대응 그리드 전극들과 유사하다. 전기장 보정판의 개구부의 형상, 및 전기장 보정판이 개구로부터 레이스트랙 전극의 내부로 후퇴한 거리는, 전자빔에 대해 수평 방향으로 강한 집속 작용을 부여하는 주 렌즈를 형성하도록 최적화된다.
제5-3 그리드 전극(54)과 제5-2 그리드 전극(55)의 대향부 사이에는 후단 정전 4 중극 렌즈가 형성되어 있어서, 전자빔이 편향되지 않을 때에 전자빔에 대해 수직 방향으로 강한 집속 작용을 부여하고, 전자빔의 편향량의 증대에 따라 강한 수직 방향의 집속 작용의 강도가 감소하게 한다.
여기서, 전자빔을 상기 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향으로 전자빔을사이에 두고, 제5-3 그리드 전극(54) 방향으로 연장하도록, 2개의 수평판(55A)이 제5-2 그리드 전극(55)에 부착되고, 각 전자빔을 상기 전자빔의 인라인 방향으로 사이에 두고, 제5-2 그리드전극(55) 방향으로 연장하도록, 4개의 수직판(54A)을 제5-3 그리드 전극(54)에 부착한다. 2개의 수평판(55A)과 4개의 수직판(54A)이 후단 정전 4중극 렌즈를 형성한다.
제5-4 그리드 전극(53)과 제5-3 그리드 전극(54)의 대향부 사이에 하나의 상면 만곡 보정 렌즈(correction lens for the curvature of the image field)가 형성되고, 제5-2 그리드 전극(55)과 제5-1 그리드 전극(56)의 대향부 사이에 다른 하나의 상면 만곡 보정 렌즈가 형성되어, 전자빔의 편향량의 증대에 따라 집속 작용을 약하게 하도록 기능한다.
또한, 제3-2 그리드 전극(58)과 제3-1 그리드 전극(59)의 대향부 사이에는 전단 정전 4중극 렌즈가 형성되어, 전자빔을 편향하지 않을 때에는 전자빔에 대해 수평 방향으로 강한 집속 작용을 부여하고, 편향량의 증대에 따라 상기 수평 방향의 강한 집속 작용을 약화시킨다.
여기에서, 제3-2 그리드 전극(58)의 제3-1 그리드 전극(59)측 대향부에는, 도 11에 도시된 바와 같이, 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향으로 장직경을 갖는 3개의 키홀(69)이 형성되고, 제3-1 그리드 전극(59)의 제3-2 그리드 전극(58)측 대향부에는, 도 12에 도시된 바와 같이, 전자빔의 인라인 방향으로 장직경을 갖는 3개의 구형 개구(70)가 형성된다.
제2 그리드 전극(60)의 제3-1 그리드 전극(59)측에는, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 전자빔의 인라인 방향으로 장직경을 갖는 대형 슬롯(72)과 각각 중첩된 3개의 원형 개구(71)가 형성된다.
이러한 전자총의 구성에 의하면, 본 발명과는 달리 중간 전극을 이용하지 않는 종래의 전자총에 비해, 주 렌즈의 실효 렌즈 직경은 약 40% 정도 증가되며, 화면 전체에 걸친 전자빔 스폿의 직경도 감소된다.
화면 중앙부에서는, 전자빔을 수직 방향으로 강하게 집속시키는 후단 정전 4중극 렌즈가 전자빔을 수평 방향으로 강하게 집속시키는 주렌즈의 비점수차를 상쇄시키고, 전자빔을 수평 방향으로 강하게 집속시키는 전단 정전 4중극 렌즈가 전자빔을 수직 방향으로 강하게 집속시키는 제2 그리드 전극(60)의 비점수차를 상쇄시켜, 원형에 가까운 전자빔 스폿을 얻을 수 있게 한다.
화면 주변부에서는, 후단 정전 4중극 렌즈 및 전단 정전 4중극 렌즈의 집속 작용이 약화되고, 수직 방향보다 수평 방향으로 강하게 집속시키는 주렌즈의 비점수차가 수평 방향보다 수직 방향으로 강하게 집속시키는 편향 자기장에 의한 비점수차를 상쇄시킨다.
또한, 제2 그리드 전극(60)의 작용에 의해, 거의 원형의 빔스폿을 얻을 수 있다. 이와 동시에, 상면 만곡 보정 렌즈의 집속 작용 및 주렌즈의 집속 작용이 약해져서 촛점 거리가 길어지므로, 화면 주변부에서도 전자빔의 집속 상태가 최적화된다. 이러한 상면 만곡 보정 렌즈의 효과에 의해, 요구되는 다이내믹 전압의 크기도 감소되어, 최대 편향각의 증가에 따른 다이내믹 전압의 증대도 억제할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 의해서도, 편향 전력 소모의 증가는 최소화되며, 고정밀한 화상 표시를 얻을 수 있다.
다음으로, 화상 표시 가능 영역의 대각선 길이가 510㎜ 이하인 음극선관에 특히 유효한 제3 실시예를 설명한다.
도 28은 제3 실시예의 음극선관을 설명하기 위한 도면으로, 3개의 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향에서 본 인라인형 전자총의 측단면도이다. 도 10에서와 동일한 참조 번호는 도 28에서도 동일한 부분을 나타내고 있다.
제3 실시예에 따른 컬러 음극선관의 구성은, 정전 4중극 렌즈의 구조물이 제5 그리드 전극 내에 형성되어 있다는 점을 제외하면, 제2 실시예에 따른 컬러 음극선관과 실질적으로 동일하다.
도 29는 제5-3 그리드 전극(54)의 제5-3 그리드 전극(55)측 정면도이고, 도 30은 도 29의 라인 130-130을 따라 절취한 제5-3 그리드 전극(54)의 단면도이며, 도 31은 제5-2 그리드 전극(55)의 제5-3 그리드 전극(54)측 정면도이고, 도 32는 도 31의 라인 132-132를 따라 절취한 제5-2 그리드 전극(54)의 단면도이다. 도 33은 제5-2 그리드 전극(55)의 제5-1 그리드 전극(56)측 정면도이다.
제5-3 그리드 전극(54)과 제5-2 그리드 전극(55)의 대향부 사이에 3단 정전 4중극 렌즈가 형성되어, 전자빔이 편향되지 않을 때에는 전자빔에 대해 수직 방향으로 강한 집속 작용을 하고, 전자빔의 편향량이 증가하면 수직 방향의 강한 집속 작용의 강도를 약화시킨다.
3쌍의 수평판(55A)이 제5-2 그리드 전극(55)에 부착된다. 각각의수평판(55A)의 쌍은 각각의 전자빔을 그 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향으로 사이에 두고, 제5-3 그리드 전극(54) 내에 형성된 각각의 전자빔 개구(54A)로 연장된다. 전자빔 개구(54A)는 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향으로 장직경을 갖는 키홀 형상이다. 키홀 개구(54A) 중 하나와 수평판(55A)의 관련쌍이 각각의 3단 정전 4중극 렌즈를 구성한다.
제5-4 그리드 전극(53)과 제5-3 그리드 전극(54)의 대향부 사이에 상면 만곡 보정 렌즈가 형성되어, 전자빔의 편향 증가에 따라 보정 렌즈의 집속 강도를 약화시킨다.
제3-2 그리드 전극(58)과 제3-1 그리드 전극(59)의 대향부 사이와, 제5-2 그리드 전극(55)과 제5-1 그리드 전극(56) 사이에, 전단 정전 4중극 렌즈 및 후단 정전 4중극 렌즈가 각각 형성되어, 전자빔이 편향되지 않을 때에는 전자빔에 대해 수평 방향으로 강한 집속 작용을 하고, 전자빔의 편향량이 증가하면 수평 방향의 강한 집속 작용의 강도를 약화시킨다.
제5-2 그리드 전극(55)의 제5-1 그리드 전극(56) 측에는, 도 33에 도시된 바와 같이, 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향으로 장직경을 갖는 3개의 키홀(55B)이 형성되고, 제5-1 그리드 전극(56)의 제5-2 그리드 전극(55) 측에는 3개의 원형 개구가 형성되어, 제5-2 그리드 전극과 제5-1 그리드 전극 사이에 후단 정전 4중극 렌즈를 형성한다.
제3-2 그리드 전극(58)의 제3-1 그리드 전극(59) 측에는, 도 11에 도시된 바와 같이, 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향으로 장직경을 갖는 3개의 키홀(69)이 형성되고, 제3-1 그리드 전극(59)의 제3-2 그리드 전극(58) 측에는, 도 12에 도시된 바와 같이, 전자빔의 인라인 방향으로 장직경을 갖는 3개의 구형 개구(70)가 형성되어, 제3-2 그리드 전극과 제3-1 그리드 전극 사이에 전단 정전 4중극 렌즈를 형성한다.
제2 그리드 전극(60)의 제3-1 그리드 전극(59) 측에는, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 전자빔의 인라인 방향으로 장직경을 갖는 대형 슬롯(72)과 각각 중첩된 3개의 원형 개구(71)가 형성된다.
이러한 전자총의 구성에 의하면, 본 발명과 달리 중간 전극을 이용하지 않는 종래의 전자총에 비해, 주 렌즈의 실효 렌즈 직경은 40% 정도 증가하고, 화면 전체에 걸친 전자빔 스폿의 직경은 감소한다.
화면의 중앙부에서, 전자빔을 수직 방향으로 강하게 집속시키는 3단 정전 4중극 렌즈는 전자빔을 수평 방향으로 강하게 집속시키는 주 렌즈의 비점수차를 상쇄시키고, 전자빔을 수평 방향으로 강하게 집속시키는 전단 및 후단 정전 4중극 렌즈는 전자빔을 수직 방향으로 강하게 집속시키는 제2 그리드 전극(60)의 비점수차를 상쇄시켜, 거의 원형인 전자빔 스폿을 제공한다.
화면의 주변부에서, 3단, 전단 및 후단 정전 4중극 렌즈의 집속 작용은 약화되므로, 수직 방향보다 수평 방향으로 더 강하게 집속하는 주 렌즈의 비점수차가 수평 방향보다 수직 방향으로 더 강하게 집속하는 편향 자기장에 의한 비점수차를 상쇄시킨다.
또한, 제2 그리드 전극(60)은 거의 원형의 빔스폿을 제공하는 역할을 한다.이와 동시에, 상면 만곡 보정 렌즈의 집속 작용과 주 렌즈의 집속 작용이 약화되어 초점 길이가 길어지므로, 화면의 주변부에서도 전자빔의 집속 상태가 최적화된다. 이러한 상면 만곡 보정 렌즈의 효과는, 요구되는 다이내믹 전압의 크기를 감소시킬 수 있게 하며, 최대 편향각의 증가로 인한 다이내믹 전압의 증가를 억제할 수 있게 한다.
따라서, 본 실시예에서도, 편향 전력 소모의 증가가 최소화되고, 고정밀한 화상이 제공된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인형 전자총의 구성, 주 전극들의 치수 및 외부 직경이 24.3㎜인 네크부를 가지는 음극선관 내의 인라인형 전자총의 전극들에 인가되는 전압이 설명되며, 전자빔의 인라인 방향에 직각인 방향에서 본 평면도가 도 34에 도시되어 있다. 도 28에서 사용된 것과 동일한 참조 번호들은 도 34의 대응 부분들을 나타낸다.
다음은 주 전극들의 축방향 길이이다.
- 애노드(51) = 5㎜, 중간 전극(52) = 3.5㎜, 제5-4 그리드 전극(53) = 5.5㎜, 제5-3 그리드 전극(54) = 2㎜, 제5-2 그리드 전극(55) = 11㎜, 제5-1 그리드 전극(56) = 2㎜, 제4 그리드 전극(57) = 0.5㎜, 제3-2 그리드 전극 = 1.8㎜, 실드컵(64) = 9.6㎜.
다음은 중간 전극 간격들이다.
- 애노드(51) - 중간 전극(52) = 0.6㎜, 중간 전극(52) - 제5-4 그리드 전극(53) = 0.6㎜, 제5-4 그리드 전극(53) - 제5-3 그리드 전극(54) = 0.5㎜, 제5-3 그리드 전극(54) - 제5-2 그리드 전극(55) = 0.6㎜, 제5-2 그리드 전극(55) - 제5-1 그리드 전극(56) = 0.4㎜, 제5-1 그리드 전극(56) - 제4 그리드 전극(57) = 0.6㎜, 제4 그리드 전극(57) - 제3-2 그리드 전극(58) = 2㎜, 제3-2 그리드 전극(58) - 제3-1 그리드 전극(59) = 0.3㎜.
애노드(51)에는 약 27㎸의 애노드 전압 Va가 인가되고, 중간 전극(52)에는 약 2GΩ의 내부 저항기(65)를 통해 애노드 전압 Va의 55% 정도의 전압이 인가된다. 제5-4 그리드 전극(53), 제5-2 그리드 전극(55) 및 제3-2 그리드 전극(58)은 음극선관 내에서 서로 내부적으로 접속되며, 전자빔의 편향이 증가함에 따라 증가하는 약 500 내지 800V의 다이내믹 전압 dVf과 중첩된 애노드 전압 Va의 약 25%의 전압 Vfd가 인가된다.
제5-3 그리드 전극(54), 제5-1 그리드 전극(56), 및 제3-1 그리드 전극(59)은 서로 내부적으로 접속되며, 애노드 전압 Va의 약 28% 정도의 전압 Vfc가 인가된다. 제4 그리드 전극(57)과 제2 그리드 전극(60)은 서로 내부적으로 접속되며, 약 600V의 스크린 전압 VG2가 인가된다.
도 35는 중간 전극(52)의 애노드(51)측 정면도이고, 도 36은 전자빔의 인라인 방향에서 본 중간 전극(52)의 측면도이다. 중간 전극(52)은 한 쌍의 컵형 전극(73), 및 상기 한 쌍의 컵형 전극(73) 사이에 삽입된 판형 전극(74)을 포함한다. 중간 전극의 축방향 길이는 3.5㎜이다.
도 37은 컵형 전극(73)의 평면도이고, 도 38은 도 37의 라인 138-138을 따라 절취한 컵형 전극(73)의 단면도이다. 컵형 전극(73)에는, 전자빔의 인라인 방향으로 연장되고, 장직경이 15㎜이고, 단직경이 5.8㎜이며, 좌측 및 우측에서 반경 2.9의 반원인 단일 개구가 형성된다. 컵형 전극(73)의 축방향 길이는 1.4㎜이다.
도 39는 판형 전극(74)의 평면도이고, 도 40은 판형 전극(74)의 측면도이다. 도 39에서, 중앙 전자빔 개구는 다음의 수학식 (1)에 의해 표현되는 타원이다.
여기에서, X축은 전자빔의 인라인 방향이고, Y축은 인라인 방향에 직각인 방향이며, 사이드 전자빔 개구의 내측부는 수학식 (2)에 의해 표현되는 준-타원이다.
사이드 전자빔의 외측부는 반경 2.9㎜인 반원이다.
도 41은 애노드(51)의 중간 전극(52)측 정면도이고, 도 42는 도 41의 라인 142-142를 따라 절취한 애노드(51)의 단면도이다. 애노드(51)는 컵형 전극(75) 및 상기 컵형 전극(75)의 개방단으로부터 내부로 1.3㎜ 떨어진 곳에 용접된 판형 전극(76)을 포함한다.
도 43은 판형 전극(76)의 평면도이고, 도 44는 도 43의 라인 144-144를 따라 절취한 판형 전극(76)의 단면도이다. 중심 전자빔 개구는 수학식 (3)에 의해 표현되는 타원이다.
사이드 전자빔 개구의 내측부는 수학식 (4)에 의해 표현되는 준-타원과 직선으로 이루어진다.
도 45는 컵형 전극(75)의 정면도이고, 도 46은 도 45의 라인 146-146을 따라 절취한 컵형 전극(75)의 단면도이다. 컵형 전극(75) 내의 단일 개구는 도 37에서와 동일하다.
도 47은 제5-4 그리드 전극(53)의 중간 전극(52)측 정면도이고, 도 48은 도 47의 라인 148-148을 따라 절취한 제5-4 그리드 전극(53)의 단면도이다. 컵형 전극(75)은 도 41에서와 동일하다. 판형 전극(77)은 컵형 전극(75)의 개방단으로부터 내측으로 1.3㎜ 떨어진 곳에 용접된다.
도 49는 판형 전극(77)의 평면도이고, 도 50은 도 49의 라인 150-150을 따라 절취한 판형 전극의 단면도이다. 중앙 전자빔 개구는 수학식 (5)에 의해 표현되는 타원이다.
사이드 전자빔 개구의 내측부는 수학식 (6)에 의해 표현되는 준-타원의 세그먼트이다.
사이드 전자빔 개구의 외측부는 수학식 (7)에 의해 표현되는 준-타원의 세그먼트이다.
사이드 전자빔 개구의 내측부 및 외측부는 2개의 직선으로 연결된다.
이러한 구성에 의하면, 애노드(51), 중간 전극(52) 및 제5-4 그리드 전극(53)의 사이에 주 렌즈가 형성된다. 이러한 주 렌즈는 외부 직경이 24.3㎜인 네크부 유리관 내에 수납되어, 8.3㎜의 큰 실효 렌즈 직경을 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 음극선관에서는, 네크부 유리관의 외부 직경이 감소되어 최대 편향각의 증가로 인한 편향 전력 소모의 증가가 상쇄되는 경우에도, 주 렌즈의 실효 렌즈 직경은 외부 직경이 29.1㎜인 종래의 네크부 유리관에서 얻을 수 있던 것과 거의 동일해질 수 있으므로, 본 발명은 전체 길이가 단축된 고성능의 음극선관을 제공한다.

Claims (8)

  1. 패널부, 네크부(neck portion), 및 상기 패널부와 상기 네크부를 접속시키기 위한 퍼넬부(funnel portion)를 포함하는 진공 엔벨로프,
    상기 패널부의 내부면 상에 형성된 형광 스크린,
    상기 네크부에 수납된 인라인형 전자총(in-line type electron gun), 및
    상기 퍼넬부와 상기 네크부 사이의 천이 영역 부근에 장착되어 편향 자기장을 발생시키는 전자빔 편향 요크(electron beam deflection yoke)
    를 포함하는 컬러 음극선관에 있어서,
    상기 인라인형 전자총은,
    복수의 인라인 캐소드, 전자빔 제어 전극, 및 가속 전극이 기재된 순서대로 배치되어, 복수의 전자빔을 상기 형광 스크린을 향한 수평면 내의 개별적인 경로를 따르는 방향으로 발생시키기 위한 전자빔 발생부; 및
    상기 복수의 전자빔을 상기 전자빔 발생부로부터 상기 형광 스크린 상으로 집속시키기 위한 전자빔 집속부(electron beam focusing section)
    를 포함하고,
    상기 전자빔 집속부에는, 집속 전극, 적어도 하나의 중간 전극, 및 최고 전압이 인가되는 애노드가 기재된 순서대로 배치되어 있고,
    상기 적어도 하나의 중간 전극에는, 상기 최고 전압과 상기 집속 전극에 인가되는 전압 사이의 중간 전압이 인가되며,
    D(㎜)가 상기 형광 스크린의 화상 표시 가능 영역의 대각선 길이이고, L(㎜)은 상기 형광 스크린의 중앙에서 상기 집속 전극에 대향하는 상기 애노드의 상기 집속 전극측 단부까지의 거리이며, d(㎜)는 상기 네크부의 외부 직경일 때,
    1.55 ≤ D/L ≤ 1.72 및 18.2㎜ ≤ d ≤ 26㎜
    의 관계를 만족하는 컬러 음극선관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 네크부의 상기 외부 직경 d는 약 24.3㎜인 칼라 음극선관.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 집속 전극은 복수의 전극 부재로 세분되고,
    적어도 하나의 제1형 전자 렌즈는, 상기 복수의 전극 부재 중에서, 상기 복수의 전자빔을 수평 및 수직 방향 중 한 방향으로 집속시키고, 상기 복수의 전자빔을 상기 수평 및 수직 방향 중 다른 방향으로 확산시키기 위한 전극 부재들로 형성되며,
    상기 적어도 하나의 제1형 전자 렌즈의 강도는 상기 복수의 전자빔의 편향이 증가함에 따라 약화되고,
    제2형 전자 렌즈는, 상기 복수의 전자 부재 중에서 상기 복수의 전자빔에 대해 상기 복수의 전자빔의 편향이 증가함에 따라 약화되는 집속 작용을 가하기 위한 전극 부재들로 형성되며,
    주 렌즈는, 상기 애노드, 상기 적어도 하나의 중간 전극, 및 상기 복수의 전자 부재 중에서 상기 적어도 하나의 중간 전극에 대향하며 상기 복수의 전자빔을 수직 방향보다 수평 방향으로 더 강하게 집속하기 위한 하나의 전극 부재로 형성되는 컬러 음극선관.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 집속 전극은 복수의 전극 부재들로 세분되고,
    적어도 하나의 제1형 전자 렌즈는, 상기 복수의 전극 부재 중에서, 상기 복수의 전자빔을 수평 및 수직 방향 중 한 방향으로 집속시키고, 상기 복수의 전자빔을 상기 수평 및 수직 방향 중 다른 하나로 확산시키기 위한 전극 부재들로 형성되고,
    상기 적어도 하나의 제1형 전극 렌즈의 강도는 상기 복수의 전자빔의 편향이 증가함에 따라 약화되며,
    제2형 전자 렌즈는, 상기 복수의 전극 부재 중에서, 상기 복수의 전자빔에 대해 상기 복수의 전자빔의 편향이 증가함에 따라 약화되는 집속 작용을 가하기 위한 전극 부재들로 형성되며,
    주 렌즈는, 상기 애노드, 상기 적어도 하나의 중간 전극, 및 상기 복수의 전극 부재 중에서 상기 적어도 하나의 중간 전극에 대향하며 상기 복수의 전자빔을 수직 방향보다 수평 방향으로 더 강하게 집속시키기 위한 하나의 전극 부재로 형성되는 컬러 음극선관.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 중간 전극에는, 상기 최고 전압을 상기 음극선관 내에 탑재된 내부 저항기로 분압하여 얻은 전압이 인가되는 컬러 음극선관.
  6. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 중간 전극에는, 상기 최고 전압을 상기 음극선관 내에 탑재된 내부 저항기로 분압하여 얻은 전압이 인가되는 컬러 음극선관.
  7. 제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 중간 전극에는, 상기 최고 전압을 상기 음극선관 내에 탑재된 내부 저항기로 분압하여 얻은 전압이 인가되는 컬러 음극선관.
  8. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 중간 전극에는, 상기 최고 전압을 상기 음극선관 내에 탑재된 내부 저항기로 분압하여 얻은 전압이 인가되는 컬러 음극선관.
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