KR100442953B1 - 칼라브라운관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라음극선관에 관한 것으로서, 특히 전자빔이 전극에 충돌하는 것을 방지하여 화면전역에서 고품질의 화상표시를 얻을 수 있도록 하는 칼라브라운관용 전자총에 관한 것이다.

본 발명에 따른 칼라음극선관용 전자총은 음극 및 제어전극 그리고 가속전극으로 이루어진 전자빔 발생수단인 전치 삼극부와, 상기 전치 삼극부에서 발생되어진 전자빔을 집속하기 위한 제 3그리드 및 제 4그리드 그리고 집속전극으로 이루어는 전단 집속렌즈와, 상기 전단 집속렌즈와 더불어 전자빔을 형광면에 집속시키기 위한 집속전극 및 양극전극으로 이루어지는 주 집속렌즈로 구성되는 인-라인 칼라브라운관용 전자총에 있어서, 상기 가속전극의 전면부에 일정간격으로 코인닝부가 형성되고, 상기 코인닝부의 깊이를 제외한 전극두께를 t라 하고, 상기 가속전극에서 제 3그리드 전극까지의 간격을 d라 하고, 상기 제 3그리드 전극과 일정간격을 유지하는 제 4그리드 전극의 두께를 T라 하고, 상기 제 4 그리드 전극의 전면에 형성된 전자빔 통과공의 직경을 A라고 할 때, 0.6≤ t/d+T/A ≤0.8 관계식을 만족하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 고전류 영역에서도 전자빔이 전자빔 통과공에 충돌하지 않고 동시에 해상도를 만족할 수 있는 포커스 특성을 얻어 화면전역에서 고품질의 화상표시를 얻을 수 있는 효과를 갖게 되는 것이다.

Description

칼라브라운관용 전자총{Electron gun of color cathode ray tube}

본 발명은 칼라음극선관에 관한 것으로서, 특히 전자빔이 전극에 충돌하는 것을 방지하여 화면전역에서 고품질의 화상표시를 얻을 수 있도록 하는 칼라브라운관용 전자총에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관(Cathode Ray Tube: 브라운관)이란 전기신호를 전자빔(beam)화 하여 형광면에 주사시켜 광학상으로 변환하여 표시하는 장치를 말한다.

상기와 같은 음극선관은 가장 널리 사용되고 있는 표시장치로서 표시품질과 가격성능비가 우수하다는 장점을 가지고 있어 일반용 화상표시장치로 널리 사용되고 있다. 상기와 같은 음극선관(CRT)의 대략적인 원리를 설명하면 다음과 같다.

음극선관은 진공의 유리관속에서 전자총으로부터 발사된 전자빔이 전자렌즈를 통해 집속되고, 상기 집속된 전자빔은 유리관의 목 부분에 부착된 편향요크의 자계에 의해 형광면의 소정의 위치로 향하도록 굴절되며, 상기 굴절되어진 전자빔이 형광면의 형광체에 부딪혀 빛을 발하게 된다.

도 1은 일반적인 칼라음극선관의 구조를 보인 단면도이다.

동 도면에 나타난 바와 같이 종래의 음극선관은 외면이 평면 또는 특정 곡률로 이루어지는 판넬(1)과, 상기 판넬(1)에 콘 형상의 펀넬(2)이 봉착되어 하나의 튜브로 구성된다. 여기서, 상기 판넬(1)과 펀넬(2)은 프리트 글라스에 의해서 봉착된다.

그리고, 상기 펀넬(2)은 좁은 관 형상의 넥부(5)를 형성하고 상기 넥부(5)의 끝단이 확장되는 콘부로 형성된다. 그리고 상기 넥부(5)에는 전자빔을 방출시키기 위한 전자총(6)이 삽입되고, 상기 전자빔을 편항시키기 위한 편향요크(7)가 상기 콘부에 장착되며, 상기 편향요크(7)에 의해서 편향되어진 전자빔이 미세 구멍들로 천공된 섀도우 마스크(4)에 의해서 색선별 되어 상기 판넬(1) 내면에 형성한 형광막(3)을 타격하여 각각의 색(R, G, B)을 발광시키게 된다.

그리고, 상기 전자총(6)의 구조를 도 2를 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 일반적인 전자총의 구조를 보인 단면도이다. 동 도면에서 보여지는 바와 같이 인-라인 칼라브라운관용 전자총(6)은 음극(8) 및 제어전극(9) 그리고 가속전극(10)으로 이루어진 전자빔 발생수단인 전치 삼극부와, 상기 전치 삼극부에서 발생되어진 전자빔을 집속하기 위한 제 3그리드 전극(11) 및 제 4그리드 전극(12) 그리고 집속전극(13)로 이루어지는 전단 집속렌즈와, 상기 전단 집속렌즈와 더불어 전자빔을 형광면에 집속시키 위한 집속전극(13) 및 양극전극(14)으로 이루어지는 주 집속렌즈로 구성된다.

그리고, 외부전계 및 자계를 차폐하기 위하여 실드컵(15)을 양극전극(14)에 용접하여 전자총(6)의 주요골격을 갖추게 된다.

또한, 상기 제 4그리드 전극(12)은 일정 두께(T)를 갖는 판형식의 전극으로 이루어지는데, 도 5에서 보여지는 바와 같이 전면에 R,G,B 각 전자빔이 통과 되도록 한 원형의 전자빔 통과공(12a)이 일정 간격을 유지하여 형성된다.

그리고, 상기 제 4그리드 전극(12)의 상하면에 돌기 형상의 비드샤포트(12d)가 형성되도록 하는데 이와 같은 비드샤포트(12d)에 의해 이후 비드그라스(16)에 의한 융착 및 고정작업이 가능하게 된다.

또한, 상기 가속전극(10)의 구성을 설명하기 위한 참조도면 도 3의 (a)는 가속전극(10)의 평면도이고, (b)는 (a)의 "A"부 확대단면도이다.

동 도면에서 보여지는 바와 같이 가속전극(10)의 대략적인 구조는 상기 제 4그리드 전극(12)와 동일하게 판형식의 전극으로서 이루어진다.

그리고, 전면에 R,G,B의 각 전자빔이 통과할 수 있도록 된 전자빔 통과공(10a)이 일정 간격으로 형성된다. 그리고, 상기 전자빔 통과공(10a)의 외측 동심원부에 전자빔 통과공(10c)의 가공정도 및 변형을 최소화시키기 위한 코인닝부(10c)가 형성된다.

상기 코인닝부(10c)는 전자빔 통과공(10a)의 외측 동심원 일정범위를 원형 단부가 형성되도록 한 것이다.

또한, 상기 코인닝부(10c) 내부에는 제 3그리드 전극(11)쪽 개방구멍에 가로 방향의 직사각형의 리세스(10b)가 형성되어 진다. 상기 리세스(10b)는 일정한 깊이를 갖는 홈을 형성하고 그 중심부에 전자빔 통과공(10a)이 형성되도록 하여 가속전극(10) 전체 두께(t)에 비해 보다 얇게 형성된 리세스(10b)면에 전자빔 통과공(10a)을 형성하게 됨으로써 가공에 더욱 유리하게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 칼라브라운관용 전자총의 작용에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 제어전극(9)과 가속전극(10)을 통하여 전자빔이 형성된다. 그리고 상기 전자빔은 제 3그리드 전극(11) 및 제 4그리드 전극(12) 그리고, 집속전극(13)의 전위차에 의해서 형성되는 전단집속렌즈에 의해서 일차적으로 크게 집속되어진다.

상기 전단 집속렌즈에 의해서 일차적으로 집속되어진 전자빔은 집속전극(13)과 양극(14)에 인가되는 전압의 차이에 의해서 형성되는 주렌즈를 지나면서 다시 한번 집속 및 가속되어 스크린상에 전자빔 스포트(beam spot)를 형성하게 된다.

이때, 상기 제 3그리드 전극(11)과 집속전극(13)은 같은 전위를 가지며, 일반적으로 6000~10000V정도가 인가된다.

그리고, 가속전극(10)과 제 4그리드 전극(12) 또한 같은 전위를 가지며 대략 300~1000V정도가 인가된다.

그리고, 상기 주렌즈에 의해 3개의 전자빔이 각각 집속되고, 형광면상에 초점이 결합되어서 화면에 전자빔 스폿(Beam spot)을 형성하게 되는데, 이때, 화면 주변부에 스폿의 집속열화 현상이 발생되는 것을 방지하기 위해, 도 3에서와 같이 가속전극(10)의 제 3그리드(11)쪽 개방구멍에 가로방향의 직사각형 리세스(10b)를 형성하게 된다.

도 7의 (a)는 주렌즈에 입사되는 전자빔 형상이고, (b)는 화면에 ??히는 전자빔의 형상이다. 동 도면의 (a)에서 보여지는 바와 같이 상기 리세스의 전극두께 방향의 깊이를 크게 하므로서 상기한 주렌즈 입사전의 전자빔의 형상을 횡장형으로 형성할 수 있게 된다. 이는 전자빔에 큰 비점수차를 가지게 하고, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 화면 전역에서 편향수차를 제거할 수 있게 된다.

상기와 같은 전자총(6)은 도 6에서 도시되어진 바와 같이 캐소우드에서 방출된 전자빔이 가속전극(10)과 제 3그리드 전극(11)의 전위차에 의해서 생성되는 프리포커스 렌즈에 의해서 1차적으로 집속되고, 제 3그리드 전극(11) 및 제 4그리드 전극(12)와 집속전극(13)에 의해서 생성되는 전단집속렌즈에 의해서 2차적으로 집속되면 최종적으로 주렌즈에 의해서 스크린에 집속되는 일련의 수순을 밟는다.

이때, 도 6에서 도시된 바와 같이 주렌즈 입사전의 전자빔의 최대크기(D)는 화면전역에서 스폿의 크기(Spot size)에 영향을 주며, 그 크기가 클 경우 전자빔이 전자빔 통과공에 충돌하게 된다.

최근 인터넷의 급속한 발달로 인해서 모니터관용 음극선관으로도 움직이는 동영상을 시청하는 사람들이 급속하게 증대되고 있다.

그러나, 모니터용 음극선관의 단점은 화면의 밝기가 일반적인 TV용 음극선관보다 어두워 실감나는 화질을 시청할 수 없다는 단점이 있다.

그래서 최근 개발되고 있는 고휘도 모니터용 음극선관의 전자총이 사용되는데, 이러한 고휘도용 전자총은 전류량을 종래의 모니터용 음극선관과 비교하여 3배이상 사용하게 된다.

이로 인해, 도 6에서 도시한 바와 같은 빔 경(D)이 커지게 되고 상기 빔 경(D)이 커짐으로 인해 전자빔이 전극에 충돌하여 회로를 파괴하는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 고전류 영역에서도 전자빔이 전자빔 통과공에 충돌하지 않고 동시에 해상도를 만족할 수 있는 포커스 특성을 얻어 화면전역에서 고품질의 화상표시를 얻을 수 있는 인라인 전자총을 구비한 컬러 음극선관을 제공하도록 하는데 있다.

도 1은 일반적인 칼라음극선관의 구조를 보인 단면도.

도 2는 일반적인 전자총의 구조를 보인 단면도.

도 3의 (a)는 가속전극을 나타내는 평면도이고, (b)는 "A"부 확대 단면도.

도 4는 각 전극의 배치도.

도 5는 제 4그리드의 구조를 보인 평면도 및 그 단면도.

도 6은 각 렌즈에 의한 전자빔 집속도.

도 7의 (a)는 주렌즈에 입사되는 전자빔 형상이고, (b)는 화면에 ??히는 전자빔의 형상이다.

도 8은 t/d + T/A 값의 변화에 따른 스폿사이즈와의 관계를 보인 그래프.

도 9은 전류량 증가에 따른 빔경(D) 변화 관계를 보인 그래프.

도 10은 t/d + T/A 값의 변화에 따른 빔경(D) 변화 관계를 보인 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 판넬 2: 펀넬

3: 형광막 4: 섀도우 마스크

5: 네크 6: 전자총

7: 편향요크 8: 음극

9: 제어전극 10: 가속전극

11: 제 3그리드 전극 12: 제 4그리드 전극

13: 집속전극 14: 양극전극

15: 실드컵 16: 비드그라스

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칼라음극선관용 전자총은 음극 및 제어전극 그리고 가속전극으로 이루어진 전자빔 발생수단인 전치 삼극부와, 상기 전치 삼극부에서 발생되어진 전자빔을 집속하기 위한 제 3그리드 및 제 4그리드 그리고 집속전극로 이루어는 전단 집속렌즈와, 상기 전단 집속렌즈와 더불어 전자빔을 형광면에 집속시키 위한 집속전극 및 양극전극으로 이루어지는 주 집속렌즈로 구성되는 인-라인 칼라브라운관용 전자총에 있어서,

상기 가속전극의 전면부에 일정간격으로 코인닝부가 형성되고, 상기 코인닝부의 깊이를 제외한 전극두께를 t라 하고, 상기 가속전극에서 제 3그리드 전극까지의 간격을 d라 하고, 상기 제 3그리드 전극과 일정간격을 유지하는 제 4그리드 전극의 두께를 T라 하고, 상기 제 4 그리드 전극의 전면에 형성된 전자빔 통과공의 직경을 A라고 할 때, 0.6≤ t/d+T/A ≤0.8 관계식을 만족하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 인-라인 칼라브라운관용 전자총(6)은 음극(8) 및 제어전극(9) 그리고 가속전극(10)으로 이루어진 전자빔 발생수단인 전치 삼극부와, 상기 전치 삼극부에서 발생되어진 전자빔을 집속하기 위한 제 3그리드 전극(11) 및 제 4그리드 전극(12) 그리고 집속전극(13)로 이루어는 전단 집속렌즈와, 상기 전단 집속렌즈와 더불어 전자빔을 형광면에 집속시키 위한 집속전극(13) 및 양극전극(14)으로 이루어지는 주 집속렌즈로 구성되고, 외부전계 및 자계를 차폐하기 위하여 실드컵(15)을 양극전극(14)에 용접하여 전자총(6)의 주요골격을 갖추게 된다.

상기 본 발명에 따른 구성은 앞서 설명한 바 있는 종래의 구성과 동일한 것으로서, 본 발명에서는 가속전극 및 제 3그리드 전극 그리고, 제 4그리드 전극에 있어서, 각 전극의 두께 및 설치간격, 전자빔 통과공과의 상관 관계를 통한 문제해결을 하고자 한다. 이에 따른 도 4는 각 전극의 배치도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같이 가속전극(10)과, 제 3그리드 전극(11) 그리고, 제 4그리드 전극(12)이 순차배열 되어있다.

이때, 상기 가속전극(10)의 코인닝부(10c)의 깊이를 제외한 전극두께를 t라 하고, 상기 가속전극(10)에서 제 3그리드 전극(11)까지의 간격을 d라 하고, 상기 제 3그리드 전극(11)과 일정간격을 유지하는 제 4그리드 전극(12)의 두께를 T라 하고, 상기 제 4 그리드 전극(12)의 전면에 형성된 전자빔 통과공(12a)의 직경을 A라고 정의한다.

이러한, 본 발명에 따른 칼라음극선관용 전자총의 작용에 대해 각 실험에 따른 데이터 값을 반영한 그래프들을 참조하여 설명한다.

도 9는 전류량 증가에 따른 빔경(D) 변화 관계를 보인 그래프이다. 동 도면에서 보여지는 바와 같이 전류량에 따라서 주렌즈 입사전 전자빔경(D)이 증가되는 것을 볼 수 있다.

최근 인터넷의 빠른 데이터 전송속도는 모니터용 음극선관의 동영상을 볼 수 있게 되었으나 동영상을 구현하기 위해서는 전류량이 0.2㎃~1.0㎃로 가변 되면서 모니터용 음극선관을 구동시키게 되는데, 이때 1㎃의 고 전류에 의해서 빔 경(D)이 4㎜이상으로 커지게 된다.

이는 전자빔 통과공이 4.0㎜인 일반적인 전자총에서는 전자가 전극에 충돌되는 문제가 있는 것으로서, 상기 빔 경(D)를 제어하는 인자는 도 6에 도시되어진 바와 같이 프리포커스 렌즈(가)와 전단 집속렌즈(나)에 의해서 좌우된다.

이는, 상기 프리포커스 렌즈(가)와 전단집속렌즈(나)의 세기가 강하면 빔 경(D)이 작아지는 원리이다.

또한, 상기 프리포커스 렌즈(가)를 제어하는 인자는 가속전극(10)의 두께(t)와, 상기 가속전극(10)으로부터 제 3그리드 전극(11)까지의 거리(d)가 주요인자이고, 전단집속렌즈(나)를 제어하는 인자는 도 5에서 도시된 제 4그리드 전극(12)의 전자빔 통과공 직경(A)과 두께(T)에 의해서 제어된다.

상기 프리포커스 렌즈(가)의 세기는 t/d의 관계로 가속전극 두께(t)가 두꺼울수록, 거리(d)가 가까울수록 프리포커스 렌즈(가)의 강도가 강해지고, 전단집속렌즈(나)의 세기는 T/A관계로 제 4그리드 전극(12)의 두께(T)가 두꺼울수록, 전자빔 통과공(A)이 작을수록 전단집속렌즈(나)의 세기의 합으로 산출된다. 즉 t/d+T/A의 값이 빔 경(D)를 제어하는 중요한 요인이 되는 것이다.

도 10은 t/d + T/A 값의 변화에 따른 빔경(D) 변화 관계를 보인 그래프이다.

동 도면에서 보여지는 바와 같이 t/d+T/A값이 작을수록 빔 경(D)은 커지는 반비례 관계가 성립한다. 일반적으로 전자빔 통과의 크기가 4.0㎜로 t/d+T/A이 0.6보다 작으면 전자가 전극에 충돌되는 문제점이 있다.

도 8은 t/d + T/A 값의 변화에 따른 스폿사이즈와의 관계를 보인 그래프이다. 동 도면에서 도시된 바와 같이 t/d+T/A값이 커지면 스폿트 사이즈가 커져 해상도 열화라는 문제가 발생한다.

일반적으로 칼라 모니터관의 해상도를 유지하기 위해서 0.7㎜이하가 되어야 한다. 도 8에서 도시된 바와 같이 t/d+T/A=0.8일 때 스포트 사이즈가 0.7㎜로 계산되어 해상도를 유지할 수 있다. 결론적으로, 전자빔이 전극에 충돌되는 것을 피할려면 t/d+T/A가 0.6이상 되어야 하고, 칼라 모니터관의 해상도를 유지하기 위해서는 0.8이하가 되어야 하는 것이다.

본 발명은 고전류 영역에서도 전자빔이 전자빔 통과공에 충돌하지 않고 동시에 해상도를 만족할 수 있는 포커스 특성을 얻어 화면전역에서 고품질의 화상표시를 얻을 수 있는 효과를 갖게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 음극 및 제어전극 그리고 가속전극으로 이루어진 전자빔 발생수단인 전치 삼극부와, 상기 전치 삼극부에서 발생되어진 전자빔을 집속하기 위한 제 3그리드 및 제 4그리드 그리고 집속전극로 이루어는 전단 집속렌즈와, 상기 전단 집속렌즈와 더불어 전자빔을 형광면에 집속시키 위한 집속전극 및 양극전극으로 이루어지는 주 집속렌즈로 구성되는 인-라인 칼라브라운관용 전자총에 있어서,

   상기 가속전극의 전면부에 일정간격으로 코인닝부가 형성되고, 상기 코인닝부의 깊이를 제외한 전극두께를 t라 하고, 상기 가속전극에서 제 3그리드 전극까지의 간격을 d라 하고, 상기 제 3그리드 전극과 일정간격을 유지하는 제 4그리드 전극의 두께를 T라 하고, 상기 제 4 그리드 전극의 전면에 형성된 전자빔 통과공의 직경을 A라고 할 때, 0.6≤ t/d+T/A ≤0.8 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.