KR100418935B1 - 칼라 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것으로, 컵/캡전극류와 판상전극으로 이루어진 전극체의 각 부품 전극들의 변형을 줄임으로써 구면수차 및 비점수차를 최소화할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 전자빔을 방사하는 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하고 전자빔을 화면으로 가속시키는 제어전극과 가속전극으로 구성된 삼극부와, 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 집속전극과 양극전극 및, 상기 전극들이 일렬로 배열된 상태로 고정시키기 위해 각 전극들이 결합되는 비드글라스를 포함하여 구성된 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 집속전극 및/또는 양극전극은 컵전극과 캡전극 및 판상전극의 3개의 부품 전극이 상호 결합되어 구성되고, 상기 3개의 부품 전극들의 두께의 합은 1.20mm 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총을 제공한다.

Description

칼라 음극선관용 전자총{Gun for Color Cathode Ray Tube}

본 발명은 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것으로, 특히 전자총의 집속전극과 양극전극 등 컵/캡류 전극과 판상전극의 3개의 전극으로 이루어진 전극체의 두께를 최적화하여 용접 및 비드글라스 융착시의 변형을 줄일 수 있도록 한 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

일반적으로, 음극선관용 인라인형(in-line) 전자총의 각 전극들은 음극에서 발생된 전자빔이 일정한 세기의 형태로 제어되어 스크린에 도달할 수 있도록 하기 위해 전자빔이 통과하는 경로에 대해 수직이 되도록 서로 일정한 간격으로 배치된다.

첨부된 도면의 도 1과 도 2는 일반적인 칼라 음극선관 및 그의 전자총 구조를 나타낸 것으로, 칼라 음극선관은 전체적으로 전면에 설치되는 패널(1)과, 상기패널(1)의 후부에 설치되는 펀넬(2)로 이루어지며, 상기 패널(1)의 내측면에는 적색, 녹새, 청색의 형광체가 도포되어 형광면(1a)이 형성되고, 상기 펀넬(2)의 넥크부(2a)(neck)에는 상기 형광면(1a)을 발광시키기 위한 전자빔(7)을 방사하는 전자총(8)이 내설되며, 상기 형광면(1a) 내측에는 소정의 형광면(1a)을 발광시키도록 색을 선별해 주는 섀도우 마스크(4)가 고정되게 설치되어 구성된다.

그리고, 상기 펀넬(2)의 넥크부(2a) 외측에는 전자총 외부에서 전자빔(7)을 스크린 전체로 편향시켜주는 편향요크(4)가 설치된다.

한편, 전자총은 상호 독립된 3개의 음극(10)과, 이 음극(10)으로부터 일정 거리 떨어져 배치된 3개의 음극(10)의 공통격자인 제어전극(11)(G1)과, 상기 제어전극(11)으로부터 일정 간격으로 배치된 제 1가속전극(12)(G2)과, 예비집속전극(13)(G3), 제 2가속전극(12b)(G4), 제 1,2,3집속전극(14a, 14b, 14c)(G5), 양극전극(15)(G6)의 순으로 구성되고, 최종전극인 상기 양극전극(15)의 상부에는 전자총과 음극선관의 펀넬(2)을 전기적으로 연결해주면서 전자총을 펀넬(2)의 넥크부(2a)에 고정시키는 벌브스페이스콘택트(BSC)(17)가 부착된 실드컵(16)이 설치된 구성으로 이루어진다.

여기서, 상기 제어전극(11)은 접지되고, 제 1,2가속전극(12a, 12b)에는 500~1000V의 전압이 인가되며, 양극전극(15)에는 25~35KV의 고전압이 인가되고, 예비집속전극(13) 및 제 1,2,3집속전극(14a, 14b, 14c)에는 양극전극(15)의 20~30%의 중간전압이 인가된다.

상기와 같이 구성된 전자총은 음극(10) 내부에 내장된 히터(10a)가 후단의스템핀으로부터 전원을 공급받아 가열되면서 전자를 방출하고, 이 전자는 빔을 이루어 제어전극(11)에 의해 제어되고, 가속전극(12)에 의해 가속되며, 예비집속전극(13)과 제 2가속전극(12b) 및 제 1,2집속전극(14a, 14b)의 전위차에 의해 형성되는 전단집속렌즈(pre-focus lens)에 의해 일차적으로 크게 집속되며, 제 3집속전극(14c)과 양극전극(15)에 인가되는 전압의 차이에 의해서 형성되는 주렌즈를 지나면서 가늘게 집속 및 가속되어, 형광면(1a)의 내측에 설치된 섀도우 마스크(3)를 통과하여 형광면(1a)을 타격함으로써 발광시킨다.

한편, 통상적으로 전자빔의 화소의 크기는 구면수차의 영향에 기인하는데, 이러한 영향에 의해서 구면수차가 클 경우 전자빔은 선명도(Sharpness)가 저하되어 해상도가 저하되는 현상이 발생한다. 이는 편향영역인 화면 주변부에서도 동일하게 발생한다.

상기와 같은 구면수차는 통상적으로 주렌즈 구경의 3승에 반비례하며, 주렌즈 구경은 집속전극(14c)과 양극전극(15)의 빔통과공 직경과 거의 비례한다. 또한, 집속전극(14c)과 양극전극(15) 사이에 형성되는 주렌즈의 구경이 커질수록 집속강도가 저하되고 화소는 화면 앞쪽에 상을 맺게 되며 집속전압이 낮아지는 문제가 따른다.

따라서, 집속전압을 동일하게 유지하기 위하여 전자총의 길이를 길게한다든지 하는 조치를 취하여 집속강도를 동일하게 하면, 주렌즈의 직경이 클수록 화소의 크기는 작아지고 선명도를 향상시킬 수 있다.

스크린 상의 최종 화소의 크기(Ds)는 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.

여기서, Dx는 주렌즈의 배율이고, Dsa는 구면수차이며, Dsc는 공간 전하 반발효과에 의한 전자빔 확대 성분이다.

따라서, 공간 전하 반발효과가 커지면 반발력에 의해서 화소는 커지고 반발효과를 억제하려고 전자빔 반경을 키우면 구면수차가 증가되는 현상이 발생되어 최적의 조건을 찾아주어야 한다.

상기와 같이, 구면수차는 특히 주렌즈를 형성하는 전극, 즉 집속전극(14c)과 양극전극(15) 사이의 전극의 변형 또는 편심 등에 의해 더욱 증가되어 이들 전극의 열적 변형 또는 제작상의 변형이 최소가 되어야 한다.

도 3a와 도 3b는 종래의 전자총의 집속전극(14c)의 구성을 나타내고, 도 4a 내지 도 4c는 종래의 전자총의 양극전극(15)의 구성을 나타낸 것으로, 집속전극(14c)은 캡(cap)전극(140)과 판상전극(141)과 컵(cup)전극(142)의 3개의 부품전극으로 이루어지고, 양극전극(15)도 이와 유사하게 캡전극(152)과 판상전극(151) 및 컵전극(150)의 3개의 부품전극으로 구성된다. 상기 집속전극(14c)과 양극전극(15)들의 각 전극들은 용접에 의해 서로 결합된다.

주렌즈를 형성하는 양극전극(15)의 컵전극(150)과 집속전극(14c)의 캡전극(140)은 구면수차를 최소화하기 위하여 3전자빔의 공통의 통과공(150a)이 형성되고, 판상전극(151)들은 3전자빔의 분리를 위해 3전자빔이 각각 개별적으로 통과하는 3개의 빔통과공(151a)이 형성되어 있다.

또한, 양극전극(15)의 캡전극(152)과 집속전극(14c)의 컵전극(142)은 비딩(beading)공정의 효율을 위해서 3전자빔의 공통의 통과공(152a)이 구성되는데, 상기 비딩공정이라함은 각 전극을 한 쌍의 비드글라스(18; bead glass)(도 2참조)에 순차적으로 배치되도록 융착시키는 공정을 말한다.

그런데, 종래의 전자총은 전술한 바와 같이 구면수차를 줄이기 위해서 양극전극(15)의 컵전극(150)과 집속전극(14c)의 캡전극(140)을 3전자빔의 공통의 통과공(150a, 140a)으로 구성하고 있으나, 각각의 3개의 부품 전극을 용접하는 공정 및 용접된 전극을 한 쌍의 비드글라스(18)에 융착하는 공정에서 전극의 변형이 발생하게 되는 문제점이 있다.

이러한 전극 변형의 문제에 대해 도 5와 도 6을 참조하여 부품 용접 공정과 비딩공정 각각에서의 양극전극(15)의 변형을 예로써 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5에 도시된 것과 같이 종래의 양극전극(15)의 컵전극(150)의 두께는 0.33mm로 통상 사용되고 있는 두께이고, 판상전극(151)은 0.4mm, 캡전극(152)은 0.33mm를 사용하여 총 두께가 1.06mm이다.

먼저, 판상전극(151)의 변형에 대해 설명하면, 가공방향 즉 금형에서 타발 방향과 변형방향은 일치하게 되는데, 타발했을 경우 전단면 방향이 양극전극(15)의 컵전극(150) 방향으로 올 경우 컵전극(150) 방향으로 변형이 발생하고, 타발방향이 캡전극(152) 방향으로 올 경우에는 캡전극(152) 방향으로 변형이 발생하게 된다.

그리고, 용접과 동시에 열변형에 의해 판상전극(151)과 상관없이캡전극(152)과 컵전극(150)은 외측으로 변형이 발생한다.

상기와 같이 변화된 후 각 부품 전극들의 변형량을 측정한 결과, 컵전극(150)의 변형량(VScup)은 15㎛이고, 판상전극(151)의 변형량(VSaper)은 10㎛, 캡전극(152)의 변형량(VScap)은 17㎛로 나타났다.

또한, 도 6에 도시된 것과 같이 양극전극(15)을 비드글라스(18)에 융착시키는 과정에서도 상기한 각 부품 전극의 변형을 더욱 심화시키는 방향으로 각 부품 전극에 변형이 발생하게 되는데, 도 6에서 비드글라스 융착시 양극전극(15)의 컵전극(150)의 변형량은 VBcup으로, 판상전극(151)의 변형량은 VBaper로, 캡전극(152)의 변형량은 VBcap으로 나타난다.

그러나, 이러한 변형량보다 더욱 중요한 것은, 상기와 같은 변형에 의해 컵전극(150)의 장단경, 즉 3전자빔의 공통의 통과공(150a)의 장경(L)과 단경(W)의 변화량이 커진다는데 문제가 있는데, 컵전극(150)의 장단경이 커지거나 작아지게 되면 전자빔의 구면수차 뿐만 아니라 비점수차에 악영향을 미치기 때문에 전자빔의 형태가 횡장형 또는 종장형으로 되어 해상도 열화를 초래하게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 컵(cup)/캡(cap)류의 전극과 판상전극의 3개의 부품전극으로 구성되는 전극체의 용접 및 비드글라스 융착시 변형을 최소화하면서 제작이 용이하게 이루어지도록 함으로써 구면수차를 최소화할 수 있도록 한 칼라 음극선관용 전자총을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관의 구성을 나타낸 요부 단면도

도 2는 도 1의 음극선관에 설치된 전자총의 구성을 나타낸 요부 단면도

도 3a는 종래의 전자총의 집속전극의 단면도

도 3b는 도 3a의 집속전극의 분해도

도 4a는 종래의 전자총의 양극전극의 정면도

도 4b는 도 4a의 양극전극의 단면도

도 4c는 도 4a의 양극전극의 분해도

도 5는 종래의 양극전극의 용접과정에서 발생하는 변형을 설명하는 단면도

도 6은 종래의 양극전극을 비드들라스에 융착하는 과정에서 발생하는 변형을 설명하는 단면도

도 7은 본 발명에 따른 전자총의 양극전극의 일 실시예를 나타낸 단면도

도 8은 양극전극의 컵전극의 두께별 판상전극 두께와 장경(L) 변화량의 관계를 나타낸 그래프

도 9는 양극전극의 컵전극의 두께별 판상전극 두께와 단경(W) 변화량의 관계를 나타낸 그래프

도 10은 본 발명에 따른 전자총의 양극전극의 다른 실시예를 나타낸 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 음극 11 : 제어전극

12a : 제 1가속전극 12b : 제 2가속전극

13 : 예비집속전극 14a, 14b, 14c : 제 1,2,3집속전극

18 : 비드글라스 25, 35 : 양극전극

250, 350 : 컵전극 251, 351 : 판상전극

252, 352 : 캡전극

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전자빔을 방사하는 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하고 전자빔을 화면으로 가속시키는 제어전극과 가속전극으로 구성된 삼극부와, 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 집속전극과 양극전극 및, 상기 전극들이 일렬로 배열된 상태로 고정시키기 위해 각 전극들이 결합되는 비드글라스를 포함하여 구성된 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 집속전극 및/또는 양극전극은 컵전극과 캡전극 및 판상전극의 3개의 부품 전극이 상호 결합되어 구성되되, 상기 3개의 부품 전극들의 두께의 합은 1.20mm 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 칼라 음극선관의 전자총의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

이해를 돕기 위하여, 본 발명에 따른 음극선관의 전자총의 전체적인 전극 배치는 도 2에 도시된 일반적인 전자총의 배치와 동일하므로 이에 대해서는 도 2에 도시된 전자총의 전극 배치를 참조하며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 7은 본 발명에 따른 전자총의 일 실시예로서 양극전극(25)의 구성을 나타낸 것으로, 양극전극(25)은 3전자빔의 공통의 통과공(250a)이 형성된 컵전극(250)과, 역시 3전자빔의 공통의 통과공(252a)이 형성된 캡전극(252) 및, 상기 컵전극(250)과 캡전극(252) 사이에 배치되는 판상전극(251)의 3개의 부품 전극으로 구성되고, 이들 3개의 부품 전극들은 서로 용접되어 결합된다.

상기 양극전극(25)의 컵전극(250)의 두께는 T1, 판상전극(251)의 두께를 T2,캡전극(252)의 두께를 T3로 하여, 상기 컵전극(250)을 두께(T1)가 0.20mm와 0.33mm, 0.4mm, 0.5mm인 4종으로 구성하고, 판상전극(251)을 두께(T2)가 0.3mm, 0.4mm, 0.5mm, 0.6mm, 0.7mm, 0.8mm인 6종으로 구성하여 각각의 컵전극(250)들과 판상전극(251)들을 조합하여 장단경(L, W)의 변화량을 측정한 실험 결과를 도 8과 도 9에 나타내었다.

먼저, 도 8에 도시된 것과 같이, 종래의 양극전극(25)의 컵전극 두께(T1)는 0.33mm이고 판상전극 두께(T2)는 0.4mm로 이 때의 장경(L) 변화량은 약 +7㎛정도이고, 단경(W) 변화량은 약 -12㎛정도이다.

따라서, 판상전극(251)의 두께(T2)를 0.4mm인 것을 사용하는 경우, 종래보다 장경 및 단경 변화량을 줄이기 위해서는 컵전극(250)의 두께(T1)를 0.4mm 이상인 것을 사용해야 함을 알 수 있다.

통상적으로, 컵전극(250)과 캡전극(252)은 두께가 동일한 것을 사용하게 되므로, 양극전극(25)의 각 부품 전극들의 총 두께는 1.20mm 이상이 된다.

만약, 판상전극(251)의 두께(T2)가 0.6mm 이상인 것을 사용하고자 한다면, 컵전극(250) 및 캡전극(252)은 두께(T1, T3)가 0.33mm 보다 작은 것을 사용하여도 되는 것으로 나타나지만, 컵전극(250) 및 캡전극(252)의 두께(T1, T3)가 0.33mm미만, 예컨대 0.2mm인 경우에는 용접과 비딩공정에서뿐만 아니라 음극선관에서 사용도중 열에 의한 변형이 커지기 때문에 실제로 적용이 불가능하다.

또한, 컵전극(250) 및 캡전극(252)의 두께(T1, T3)를 0.4mm 보다 크게 할 경우에는 원재료를 컵 또는 캡모양으로 전극을 형성하는 드로잉성이 취약해지고, 비용측면에서도 불리하게 작용하게 되므로, 컵전극(250) 및 캡전극(252)의 두께(T1, T3)를 무한정 크게 하는 것은 사실상 어렵다.

판상전극(251)은 두께(T2)가 0.4mm 이상이 되어야 하는데, 판상전극(251) 두께가 0.4mm보다 작을 경우 평면도 및 용접성이 좋지 않기 때문이다.

따라서, 본 발명의 양극전극(25)은 판상전극(251)의 두께(T2)를 0.4mm 이상으로 하고, 컵전극(250) 및 캡전극(252)의 두께(T1, T3)를 0.4mm 이상으로 하여 전체 두께의 합을 1.20mm이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 판상전극(251)의 두께(T2)를 0.5mm 이상으로 할 경우에는 컵전극(250) 및 캡전극(252)의 두께(T1, T3)를 0.4mm 이상으로 하여, 판상전극(251)의 두께(T2)가 컵전극(250) 및 캡전극(252)의 두께(T1, T3)의 1.25배 이상이 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 도 10은 본 발명에 따른 양극전극의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 이 실시예에서는 양극전극(35)은 컵전극(350) 끝단의 비드글라스 매입부가 제거된 형태로 구성되는데, 여기서 양극전극(35)의 각 부품 전극들의 두께는 전술한 실시예에서 제시된 두께와 동일하게 구성된다.

전술한 실시예에서는 양극전극(25)의 전체 두께가 1.20mm 이상으로 형성되기 때문에 양극전극(25)의 끝단을 비드글라스(18)(도 2참조)에 매입시 비드글라스에 크랙(crack)이 발생할 수 있는 확률이 있으나, 이 실시예는 컵전극(350)의 비드글라스 매입부를 제거함으로써 양극전극(35)의 전체 두께의 증가에 의한 비드글라스 크랙 현상을 방지할 수 있게 된다.

상기 다른 실시예에서는 컵전극(350)의 비드글라스 매입부를 제거한 것으로 설명하였으나, 이와는 다르게 캡전극(352)의 비드글라스 매입부를 제거하거나 또는 캡전극(352)과 컵전극(350)의 비드글라스 매입부를 동시에 제거하여도 동일한 효과를 얻을 수 있음은 물론이다.

한편, 전술한 실시예들에서는 양극전극의 각 부품전극들의 두께를 소정치로 조정함으로써 변형을 줄일 수 있도록 한 것으로 하였으나, 본 발명은 단지 전자총의 양극전극 뿐만 아니라 컵/캡전극류와 판상전극으로 이루어진 모든 전극체, 예컨대 집속전극에도 동일하거나 유사하게 적용할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 컵/캡전극류와 판상전극으로 이루어진 전극체의 각 부품 전극들의 변형을 줄임으로써 구면수차 및 비점수차를 최소화할 수 있게 되고, 이로써 해상도 열화를 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 전자빔을 방사하는 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하고 전자빔을 화면으로 가속시키는 제어전극과 가속전극으로 구성된 삼극부와, 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 집속전극과 양극전극 및, 상기 전극들이 일렬로 배열된 상태로 고정시키기 위해 각 전극들이 결합되는 비드글라스를 포함하여 구성된 음극선관용 전자총에 있어서,

   상기 집속전극 및/또는 양극전극은 3개의 부품 전극이 상호 결합되어 구성되되, 상기 3개의 부품 전극들의 두께의 합은 1.20mm 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
2. 제 1항에 있어서, 상기 3개의 부품 전극은 컵(cup)전극 및 캡(cap)전극과, 상기 컵전극 및 캡전극 사이에 배치되는 판상전극으로 구성되며, 상기 판상전극은 컵전극 및 캡전극보다 두께가 더 큰 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
3. 제 2항에 있어서, 상기 판상전극의 두께는 컵전극 및 캡전극 두께의 1.25배 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 집속전극 및/또는 양극전극은 2개의 부품 전극에만 비드글라스에 결합되는 부분이 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.