KR100370070B1 - 칼라 음극선관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관의 시스템을 개선하여, 스크린 전영역의 해상도를 향상시키도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 전자빔을 방사하는 음극과 상기 전자빔을 가속시키고 제어하는 전극으로 구성된 삼극부와, 상기 전자빔을 스크린에 집속시키기 위해 포커스 전극과 양극전극에 의해 형성된 메인렌즈와, 상기 전자빔의 컨버젼스를 보정하기 위한 컨버젼스 회로부와, 상기 전자빔의 상ㆍ하 디스토션을 보정하기 위해 편향요크의 개구부에 형성되는 핀쿠션형 수직 편향 자계와, 상기 수직 핀쿠션 자계로 인해 발생되는 비점수차를 보정하기 위한 보정수단이 포함되어 구성된 칼라 음극선관을 제공한다.

Description

칼라 음극선관{Color cathode ray tube}

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 더 상세하게는 해상도를 향상시키기 위한 칼라 음극선관에 관한 것이다.

종래의 칼라 음극선관은 도 1에 도시된 바와 같이, 유리제로 만들어진 패널(1)과 펀넬(2)로 구성되어 10^-7Torr의 진공도를 유지하도록 한 벌브(3)와, 상기 벌브에 형성된 네크부(4) 내에 전자빔(5)을 방사할 수 있도록 장착된 전자총(6)과,상기 패널에 적,녹,청의 삼색의 형광막이 도포된 스크린(7)과, 상기 전자총에서 방사된 전자빔이 상기 스크린에 선별적으로 충돌하도록 하는 섀도우마스크(8)와, 상기 펀넬의 외부에 위치하여 전자총에서 방사된 전자빔을 편향시키기 위한 편향요크(9)가 포함되어 구성된다.

그리고, 상기 편향요크(9)는, 상기 펀넬에 위치하여 지름이 큰 편향요크의 개구부와, 상기 네크부에 위치하여 지름이 작은 편향요크의 네크부로 구별된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 유니-바이(Uni-Bi)형 다단집속 전자총은, 열전자를 방사하는 캐소드(10)와 상기 캐소드에서 방사된 열전자를 제어하는 제1 전극(11)과 그리고 가속시키는 제2 전극(12)으로 구성된 삼극부와, 상기 전자빔(5)을 상기 스크린(7)에 집속시키기 위해 렌즈를 형성시키는 제3 전극(13), 제4 전극(14), 포커스 전극(15), 애노드 전극(16) 그리고 실드컵(17)이 일정한 간격으로 비드글라스(18)에 의해 고정되어 구성된다.

상기 제2 전극(12)과 상기 제4 전극(14)에는 약 1000볼트이하의 전압이 인가되고, 상기 제3 전극(13)과 상기 포커스전극(15)에는 상기 애노드전극(16)에 인가되는 전압의 약 20-40%에 해당하는 전압이 인가된다.

따라서, 상기 제2 전극(12)과 상기 제3 전극(13) 사이에는 상기 전압을 인가받아 제1 프리포커스 렌즈가 형성되고, 상기 제3 전극(13)과 상기 제4 전극(14) 및 상기 포커스 전극(15) 사이에는 상기 전압을 인가받아 제2 프리포커스 렌즈가 형성된다.

이와 더불어, 상기 애노드전극(16)에는 약 20,000 ∼30,000볼트의 고전압을인가되고, 상기 애노드전극과 약 0.8-1.3mm간격을 두고 이웃한 상기 포커스전극(15)에는 상기 고전압의 약 20-40%에 해당하는 전압을 인가되어, 두 전극 사이에 메인렌즈가 형성된다.

결국, 상기 전자빔(5)은 상기 제1 프리포커스 렌즈와 상기 제2 프리포커스 렌즈에 의해 제어되어, 상기 메인렌즈에 입사되는 입사각이 결정되고, 그 후 상기 메인렌즈에 의해 집속되어 상기 스크린(7)에 스폿이 형성된다.

그리고 상기 전자빔(5)인 R.G.B빔은 상기 스크린(7) 중심에서 메인렌즈의 구조적인 배치에 의하여 한점에서 집속되며, 이를 스태틱 컨버젼스(static convergence)라 한다.

또한, 상기 스크린(7) 주변부에서 세 전자빔(5)을 일치시키기 위하여, 도 3a에 도시된 바와 같은 핀쿠션형 수평편향 자계와 도 3b에 도시된 바와 같은 배럴형 수직 편향 자계가 되며 이를 셀프 컨버젼스(self-convergence)자계라 한다.

그러나 상기 셀프 컨버젼스 자계는 상기 편향요크의 네크부에 강한 비균일 자계를 사용하여 컨버젼스를 보정하고 상기 편향요크의 개구부에는 강한 비균일 자계를 사용하여 디스토션(distortion)을 보정하므로, 전자빔(5)은 수평으로는 발산작용을 받고, 수직으로는 집속작용을 받는다.

따라서 상기 전자빔(5)은 상기 스크린(7) 주변부에서 심하게 왜곡되므로 주변부에서는 심한 수직 할로(halo)현상이 발생된다.

이를 해결하기 위하여 최근에는 다이나믹 포커스(dynamic focus ＆ astigmatism correction) 전자총을 많이 채용한다.

상기 다이나믹 포커스 전자총은 메인렌즈의 집속강도를 가변시키는 다이나믹 포커싱 작용과 비점수차를 보정하는 다이나믹 비점수차 보정작용을 함께 수행하여 스크린(7) 전역에서 적절한 포커스를 이루게 해준다.

일반적으로, 상기 다이나믹 포커스 전자총은, 도 2의 도시된 유니-바이형 다단집속 전자총의 포커스 전극(15)을 도 4a와 도 4b에 도시된 바와 같이, 두 개의 전극인 스태틱 포커스전극(19)과 다이나믹 포커스전극(20)으로 분할하고, 스태틱 포커스전극과 다이나믹 포커스 전극 사이에 비점수차를 보정하기 위한 수단을 갖추고, 편향에 동기된 가변전압을 다이나믹 포커스전극에 인가하여 다이나믹 포커싱 작용과 다이나믹 비점수차 보정작용을 동시에 이루도록 한 것이다.

그러나 상기 다이나믹 포커스 전자총에서 방사된 전자빔(5)은 스크린(7) 주변부에서 수직방향으로 매우 작아져 모아레(Moire)현상을 보이거나, 대전류시 전자빔 수평 크기가 작아지지 않아서 해상도를 저하시킨다.

따라서 비균일 자계에 의한 해상도 저하를 해결하기 위하여 균일 자계와 스태틱 컨버젼스작용이 제거된 전자총을 사용하고, R.G.B 음극에 인가하는 신호에 시간적인 차이를 두어 컨버젼스를 이루는 방법이 제안되었다.

도 6은 균일 자계와 스태틱 컨버젼스작용이 제거된 전자총인 직진형 전자총을 사용한 경우의 스크린 패턴을 보인 것이다.

도 6에 도시된 미스컨버젼스(misconvergence)를 보정하기 위하여 스크린(7)의 한 점에 화상을 표시할 때 R.G.B 음극에 각각 필요한 전압을 동시에 인가하지 않고, 도 5b와 같이 R.G.B 음극에 요구되는 전압을 편향요크(9)의 편향에 따라 전자빔(5)이 이동되는 위치에 연동하여 시간적인 차이를 준다.

이러한 균일 자계와 편향시간에 연동한 컨버젼스 회로의 사용에 따라 스크린에서의 해상도는 향상시키고 세전자빔을 일치시킬 수는 있으나 스크린 패턴의 디스토션이 보정되지 않았기에 패턴 왜곡은 여전하게 된다.

이때, 좌ㆍ우 디스토션은 통상적으로 회로에서 쉽게 보정가능하므로 회로를 사용하여 좌ㆍ우 디스토션을 보정한다. 이에 따라 보정된 패턴을 도 7에 표시하며 세빔의 일치는 고려되지 않았다. 상ㆍ하 디스토션은 주파수가 높으므로 특히 모니터용 등에서는 보정이 불가능하다.

또한 패턴 보정을 위한 일부 비균일 자계 사용이 필요하나 종래의 다이나믹 포커스 전자총으로는 상기 비균일 자계에 의한 전자빔 왜곡을 보정할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 종래기술에 대한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 음극선관의 시스템을 개선을 하여, 해상도를 향상시키는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 음극선관의 구조를 나타낸 구성도.

도 2는 일반적인 유니-바이(Uni-Bi)형 다단집속 전자총을 나타낸 구성도.

도 3a는 일반적인 핀쿠션형 수평 편향 자계를 나타낸 개략도.

도 3b는 일반적인 배럴형 수직 편향 자계를 나타낸 개략도.

도 4a는 종래기술의 다이나믹 포커스 전자총에서 스태틱 포커스 전극의 빔 통과공 형상을 나타낸 정면도.

도 4b는 종래기술의 다이나믹 포커스 전자총에서 다이나믹 포커스 전극의 빔 통과공 형상을 나타낸 정면도.

도 5a는 종래기술에 따른 미스컨버젼스(misconvergence)를 타나낸 개략도.

도 5b는 종래기술에 따른 회로에 의해 신호가 시간차를 두어 음극에 인가되는 상태를 나타낸 개략도.

도 6은 종래기술의 균일자계와 직진형 전자총에 의한 스크린 패턴을 나타낸 그래프.

도 7은 종래기술의 좌ㆍ우 디스토션 보정회로에 의한 스크린 패턴을 나타낸 그래프.

도 8은 본 발명에 따른 구성을 나타낸 요부단면도.

도 9a는 본 발명에 따른 스태틱 포커스 전극의 빔 통과공 형상을 나타낸 정면도.

도 9b는 본 발명에 따른 다이나믹 포커스 전극의 빔 통과공 형상을 나타낸 정면도.

도 10은 본 발명에 따른 좌ㆍ우 및 상ㆍ하 디스토션 보정회로에 의한 스크린 패턴을 나타낸 그래프.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30: 삼극부 31: 음극

40: 포커스전극 41: 스태틱 포커스전극

41a: 스태틱 포커스전극의 통과공 42: 다이나믹 포커스전극

42a: 다이나믹 포커스전극의 통과공 61: 편향요크의 개구부

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 전자빔을 방사하는 음극과 상기 전자빔을 가속시키고 제어하는 전극으로 구성된 삼극부와, 상기 전자빔을 스크린에 집속시키기 위해 포커스 전극과 양극전극에 의해 형성된 메인렌즈와, 상기 전자빔의 수평방향 컨버젼스를 보정하기 위한 컨버젼스 회로부와, 상기 전자빔의 상ㆍ하 디스토션을 보정하기 위해 편향요크의 개구부에 형성되는 핀쿠션형 수직 편향 자계와, 상기 핀쿠션형 수직 편향 자계로 인해 발생되는 비점수차를 보정하기 위한 보정수단이 포함되어 구성된 칼라 음극선관을 제공한다.

상기 내용을 더 상세하게 설명하기 위해 도면을 참조하면 다음과 같다.

도 8은 본 발명에 따른 구성을 나타낸 요부단면도이고, 도 9a는 본 발명에 따른 스태틱 포커스 전극의 빔 통과공 형상을 나타낸 정면도이며, 도 9b는 본 발명에 따른 다이나믹 포커스 전극의 빔 통과공 형상을 나타낸 정면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 좌ㆍ우 및 상ㆍ하 디스토션 보정회로에 의한 스크린 패턴을 나타낸 그래프이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 세 전자빔을 방사하는 음극(31)과 상기 전자빔을 가속시키고 제어하는 전극(32)으로 구성된 삼극부(30)와, 상기 전자빔을 스크린에 집속시키기 위해 포커스 전극(40)과 양극전극(50)에 의해 형성된 메인렌즈와, 상기 세 전자빔의 수평방향 컨버젼스를 보정하기 위한 컨버젼스 회로부(도시생략)와, 상기 전자빔의 상ㆍ하 디스토션을 보정하기 위해 편향요크의 개구부(61)에 형성되는 핀쿠션형 수직 편향 자계와, 상기 수직 핀쿠션 자계로 인해 발생되는 비점수차를 보정하기 위한 보정수단이 포함되어 구성된다.

이때, 상기 핀쿠션형 수직 편향 자계는 도 3a를 90도 회전한 것과 같은 형태이며 상기 전자빔을 수평방향으로 집속시킴과 함께 수직방향으로 발산시키게된다.

그리고, 상기 보정수단은, 도 9a와 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 전자빔을 수평방향으로 발산시키고 수직방향으로 집속시키기 위해, 상기 포커스 전극(40)에서 분할되어 전자빔 통과공(41a)이 수평방향으로 길게 형성됨과 함께 일정한 집속전압을 인가받는 스태틱 포커스전극(41)과, 상기 포커스 전극에서 분할되어 전자빔 통과공(42a)이 수직방향으로 길게 형성됨과 함께 편향신호에 동기된 가변전압을 인가받는 다이나믹 포커스전극(42)과, 상기 스태틱 포커스전극과 상기 다이나믹 포커스전극 사이에 형성된 사극자렌즈로 이루어진다.

또한, 상기 다이나믹 포커스전극(42)에는 상기 스태틱 포커스전극(41) 보다 높은 전압이 인가됨이 바람직하다.

그리고, 상기 다이나믹 포커스전극의 통과공(42a)과 상기 스태틱 포커스전극의 빔 통과공(41a)은 상기한 형상의 조건을 만족하는 범위에서 타원 형상을 하거나 직사각형 형상을 할 수 있고, 타원 형상과 직사각형 형상이 조합된 형상을 할 수 있으며, 다수개의 각을 가진 다각 형상을 할 수 있다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 다음과 같은 작용을 수행한다.

상기 컨버젼스 회로에 의해 서로 다른 시간차를 가진 전압이 상기 음극(31)에 인가됨에 따라 상기 음극에서는 전자빔이 방사되고, 방사된 전자빔은 제어/가속전극(32)에서 제어되고 가속되며, 그 후 상기 메인렌즈에 의해 전자빔이 집속되어 스크린에 스폿된다.

그리고, 이때 상기 스크린 상의 수평방향 컨버젼스는 상기 컨버젼스 회로에 의해 쉽게 보정할 수 있고, 상기 스크린 상의 상ㆍ하 디스토션은 상기 편향요크의 개구부에 형성되는 핀쿠션형 수직 편향 자계에 의해 보정된다.

또한, 상기 수직 핀쿠션 자계를 이용하여 보정함과 더불어 상기 편향요크의 네크부(62) 자계를 균일하게 유지하므로써 컨버젼스에 미치는 영향을 최소화하고전자빔의 왜곡현상을 현저히 줄일 수 있다.

그리고 상기 편향요크 개구부(61)의 수직 핀쿠션 자계에 의해 상기 전자빔은 수평방향으로 약한 집속작용과 수직방향으로 약한 발산작용을 받으므로 종래 기술인 셀프 컨버젼스 자계에 의한 왜곡에 비하여 월등히 작은 왜곡을 받으므로 우수한 해상도를 나타낸다.

한편, 본 발명은 상기 편형요크 개구부(61)의 수직 핀쿠션 자계에 의해 상기 스크린 주변부에서는 상기 전자빔이 수직으로 발산되고 수평으로 집속된다.

따라서 이를 보정하기 위해, 상기 스태틱 포커스전극의 각 전자빔 통과공(41a)은 수직방향으로 길게 형성시키고, 상기 다이나믹 포커스전극의 각 전자빔 통과공(42a)은 수평방향으로 길게 형성시킨다. 또한 서로 다른 전압을 상기 두 전극에 인가시켜, 상기 두 전극 사이에 사극자렌즈를 형성시킨다.

이때, 상기 스태틱 포커스전극(41)에는 일정한 집속전압을 인가하고, 상기 다이나믹 포커스전극(42)에는 편향신호에 동기된 가변전압을 인가한다.

즉, 상기 다이나믹 포커스전극(42)에 상기 스태틱 포커스전극(41)보다 높은 전압을 인가하면, 스태틱 포커스전극과 다이나믹 포커스전극 사이에 형성된 사극자렌즈는 전자빔을 수평방향으로 발산시키고 수직방향으로 집속하게 된다.

그리고 상기 다이나믹 포커스전극(42)은 상기 메인렌즈를 구성하는 전극이므로 다이나믹 포커스 전극에 다이나믹 전압이 인가되면 전자빔을 집속시키는 메인렌즈의 강도는 상대적으로 약화된다.

따라서 상기 스크린 주변부로 전자빔이 편향될 때 스크린 중심부와의 거리차가 보정된다.

즉, 상기 메인렌즈의 강도가 약화되어 상기 스크린 주변부에서 전자빔이 집속된다.

결국, 상기 음극(31)에 서로 다른 시간차로 전압을 인가하는 컨버젼스 회로를 사용하여 세 전자빔의 컨버젼스를 일치시킬 수 있음에 따라 본 발명에 따른 전자총 및 편향요크 시스템은 컨버젼스를 위한 편향요크 네크부(62)의 강한 비균일 자계가 필요 없게 되며, 단지 디스토션을 보정하기 위한 편향요크 개구부(61)의 약한 핀쿠션형 수직 편향 자계만이 필요하게 된다.

이에 따라, 상기 편향요크의 개구부(61)에 약화된 핀쿠션형 수직 편향 자계를 사용하여 상ㆍ하 디스토션을 해결하므로써 상기 전자빔의 왜곡 정도가 월등히 줄어듦에 따라, 상기 스크린 주변부에서 균일한 빔형상을 갖게되어 스크린 전영역의 해상도가 향상된다. 또한 좌ㆍ우 디스토션은 종래의 기술과 같이 회로를 사용하면 보정 가능하다.

요컨데, 도 10에 도시된 바와 같이, 수평/수직 핀쿠션이 보정된 스크린 패턴을 얻을 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 편향요크의 개구부에 약화된 핀쿠션형 수직 편향 자계를 사용하여 상ㆍ하 디스토션을 해결하므로써, 종래의 편향요크 네크부의 강한 비균일 자계를 통과한 전자빔에 비해 왜곡의 정도가 월등히 줄어든다.

따라서 스크린 주변부에서 균일한 빔형상을 갖게되고, 이로 인해 스크린 전영역의 해상도가 향상된다.

또한, 발명의 상세한 설명에 언급한 모든 효과를 다 포함한다.

Claims (9)

1. 전자빔을 방사하는 음극과 상기 전자빔을 가속시키고 제어하는 전극으로 구성된 삼극부와;

   상기 전자빔을 스크린에 집속시키기 위해 포커스 전극과 양극전극에 의해 형성된 메인렌즈와;

   상기 전자빔의 수평방향 컨버젼스를 보정하기 위해 음극선관의 외부에 설치되는 컨버젼스 회로부와;

   상기 전자빔의 상ㆍ하 디스토션을 보정하기 위해 편향요크의 개구부에 형성되며 상기 전자빔을 수평방향으로 집속시킴과 함께 수직방향으로 발산시키는 핀쿠션형 수직 편향 자계와;

   상기 핀쿠션형 수직 편향 자계로 인해 발생되는 비점수차를 보정하기 위해 보정수단을 포함하는 것을 특징으로 하되,

   상기 보정수단은 상기 전자빔을 수평방향으로 발산시키고 수직방향으로 집속시키기 위해 상기 포커스 전극에서 분할되어, 전자빔 통과공이 수평방향으로 길게 형성됨과 함께 일정한 집속전압을 인가받는 스태틱 포커스전극과, 상기 포커스 전극에서 분할되어, 전자빔 통과공이 수직방향으로 길게 형성됨과 함께 편향신호에 동기된 가변전압을 인가받는 다이나믹 포커스전극과, 상기 스태틱 포커스전극과 상기 다이나믹 포커스전극 사이에 형성된 사극자렌즈로 이루어짐을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 다이나믹 포커스전극이 상기 스태틱 포커스전극 보다 높은 전압을 인가받음을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 다이나믹 포커스전극과 상기 스태틱 포커스전극의 빔 통과공은 타원 형상을 함을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 다이나믹 포커스전극과 상기 스태틱 포커스전극의 빔 통과공은 직사각 형상을 함을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 다이나믹 포커스전극과 상기 스태틱 포커스전극의 빔 통과공은 타원형과 직사각형이 조합되어 이루어진 형상을 함을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 다이나믹 포커스전극과 상기 스태틱 포커스전극의 빔 통과공은 다수개의 각을 가진 다각 형상을 함을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 컨버젼스 회로는 상기 음극에 전압을 인가하되, 서로 다른 시간차로 전압을 인가하는 것임을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
8. 삭제
9. 삭제