KR100447238B1 - 칼라 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주렌즈의 수직렌즈경을 수평렌즈경보다 크게 하여 화면에서 수직 스폿 사이즈를 축소하여 화질을 개선하는데 그 목적이 있다.

이를 위하여 본 발명은 형광면을 향하여 인라인 방향으로 배설된 3개의 전자빔을 발생하는 수단과, 상기 3개의 전자빔을 형광면에 집속시키기 위해 포커스 전압이 인가되는 제1가속/집속전극과, 고압이 인가되는 양극전극으로 구성된 주렌즈를 가지고 있는 칼라음극선관용 전자총에 있어서,

상기한 제1가속/집속전극은 고압을 인가하는 양극전극에 가까이 배치된 외주전극의 외주연에 트랙 형상의 림부를 갖고, 양극전극의 림부와 일정간격을 유지하며 대향 배치되며, 상기한 제1가속/집속전극 림부의 내측 수평폭을 w, 수직폭을 h라 하고, 상기 림부 후면으로 내설되는 정전제어전극까지의 깊이를 d, 상기 정전제어전극에 형성된 중앙전자빔 통과공의 수직직경을 v, 중앙전자빔 통과공의 중심과 외곽전자빔 통과공의 중심까지의 거리를 p라 하였을 때, 상기 각 전극 치수의 관계가 (h×v×d)/30 ≥W-(2×p)를 만족하며; 상기 정전제어전극은 림부 후면으로 설치되되, 림부와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총을 제공한다.

Description

칼라 음극선관용 전자총{Gun for color CRT}

본 발명은 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자총의 전극 치수에 관한 것이다.

도 1 은 일반적인 칼라 음극선관의 횡단면도로서 도시된 바와 같이, 각각 글래스로 만들어진 패널(1)과 펀넬(2)로 이루어진 글래스 벌브내에 내장흑연이 도포되어 있고, 전자빔을 방출하는 전자총(6)과 색상을 선택하는데 있어서 중요한 역할을 하는 색선별 전극(이하 새도우 마스크라 함)이 들어있다. 상기 전자총(6)과 새도우 마스크(4)는 각각 도면과 같이 상기 글래스 벌브의 네크부(5)와 패널(1) 내부에 고정되어 있다.

또한, 전자빔의 운동에너지에 의해 발광되는 R(적).G(녹),B(청)색의 형광체(3)가 도포되어 있으며, 상기 글래스 벌브의 내부는 항상 일정한 진공도를 유지하고 있다. 또한 상기 칼라 음극선관의 펀넬부(2) 외부에는 상기 전자빔을 편향시키기 위한 편향요크(7)가 장착되어 있다.

도 2에는 종래 일반적인 칼라 음극선관용 전자총의 측면도를 도시하였다.

상기 네크부(5)의 관축방향에 봉입되어 있는 전자총은 도 2에서 도시한 바와 같이 직접 열전자를 방출하는 음극(8)과 상기 전자빔을 상기 형광막에 가속, 집속시키는 다수의 주렌즈(정전렌즈) 형성 전극들이 상기의 관축방향으로 일렬로 배열되어 봉상의 전기 절연물인 한 쌍의 비드 글래스(14)에 매몰, 고정되어 있으며, 상기 주렌즈 형성 전극들 중 상기 음극과 가장 먼 측의 전극에는 상기와 마찬가지로 관축방향으로 상기 편향요크의 누설자계를 차폐, 약화시키는 역할을 하는 차폐전극(13)이 접속되어 있다.

또한, 상기의 각 전극들에는 각각 3개의 원형공(전자빔 통과공)이 상기 전자빔의 진행방향에 수직인면 X방향(이하 X-X)으로 천공되어 있으며, 상기의 3개의 전자빔 통과공들은 각각 동일 평면상에 형성되어 있으며, 주로 상기 제1전극(9)과 제2전극(10)은 판상의 형태로 되어 있고, 상기 주렌즈 형성 전극 특히 고압인가되는 전극(12:이하 양극전극)과 이에 대향되어 있는 전극(11:집속전극:이하 제1가속/집속전극이라 함)은 타원에 가까운 실린더 형태로 되어 있다.

최근 주렌즈의 경을 크게 하기 위해서 미국특허 551297 즉, 도 3에서 보는 바와 같이 네크부(5) 내경에 의해 제약을 받지 않도록 하기 위해서 주렌즈 형성전극(11)(12)들 크기를 확대하지 않고 상기 주렌즈 구경을 효과적으로 확장시켰으며, 이때 필연적으로 발생하는 비점수차를 제거한 것으로 도 3 은 종래 칼라 수상관용 전자총의 상기 주집속 정전렌즈를 형성하는 제1가속/집속전극(11) 및 양극전극(12)의 일부 파단 평면도이다.

도면을 참조하면, 비원통형의 외위전극통과 정전장 제어전극(15)(16)으로 구성되며, 각각 한쪽 선단은 외주연을 따라 반원과 직선으로 이루어진 경주트랙형상의 림(rim)부(17)(18) 및 상기 림부(17)(18)에서 각각 전극내부로 연장된 일정길이의 내벽(22)을 가지고 있다.

도 4 에서 보는 바와 같이 림부는 일반적으로 수평방향(X-X)의 내측길이(w)가 수직방향(Y-Y)의 내측길이(h)보다 긴 원주트랙형으로 구성된다.

또한 상기 전극들(11)(12)의 내부에는 중앙 전자빔이 통과하는 축상(Z-Z)에 상기의 전극(11)(12)들의 림부 면에서 각 전극들의 내부에 각각 일정깊이 지점에 상기의 정전제어 전극들이 내설되어 있으며, 상기 정전제어전극들은 모두 상기 전자빔 진행방향(z-z)과 수직으로 내설되어 서로 대향 배치되어 있으며, 상기 전극들(11)(12)의 각 림부는 서로 일정간격을 유지한채 대향 배치되어 있다.

또한, USP-5,146,133에서 공개된 바와 같이 주렌즈 구경을 확대하기 위해서 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 제1가속/집속전극(11)에는 외곽 전자빔 통과공(20)과 중앙 전자빔 통과공(19)이 타원 종장형의 3전자빔 통과공으로 구성되어진 판상의 정전제어전극(15)을 가지며, 양극전극(12)에는 (b)에 도시한 중앙 및 외곽 전자빔 통과공이 원형공형상으로 구성되어진 종래의 정전장 제어전극(16)도 있다.

상기한 정전제어전극(15)(16)은 수평방향으로 중앙 전자빔 통과공의 중심과 외곽 전자빔의 통과공의 중심까지 거리(p)로 구성되고 중앙 전자빔 통과공의 수직높이(v)로 구성된다.

도 4 는 집속전극(11), 양극전극(12) 내부에 정전제어 전극이 체결된 상태를 림부(17) 방향에서 본 평면도로써, 림부(17)는 반원과 직선으로 이루어진 원주 트랙형으로 구성되며, 수평폭(w), 수직폭(h)의 크기를 갖는다.

이하 종래 전자총의 작동형태에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 3 에 도시한 바와 같이 종래 발명의 실시예에 의한 전자총(6)의 주집속 정전렌즈 구성 전극들은 반원과 직선으로 이루어진 원주 트랙형의 림부에 의해서 상기 대향전극의 전위가 상기 전극들의 내부로 깊이 침투하여 확대된 개공부 효과를 갖게 됨으로써 상기 주집속 정전렌즈의 구경이 확장된다.

그러나 상기 림부에 의해서 형성되는 공통 개구부는 수직방향보다 수평방향의 전계침투가 훨씬 강하여 상기 주집속 정전렌즈의 실효렌즈경 수직방향보다 수평방향이 매우 커진다.

이로 인하여 수직방향 상기 주집속 정전렌즈의 집속력보다 수평방향의 집속력이 현저히 약해져서 수평, 수직 방향의 렌즈의 집속력이 현저히 약해지므로 수평, 수직방향으로 상기 집속력의 차에 의해서 촛점거리가 달라지게 되므로 비점수차가 발생한다.

따라서 이러한 비점수차를 제거하기 위해서 도 3 및 도 4와 같이 3개의 전자빔의 진행축 사이에 상기의 정전장 제어수단(15)(16)을 설치하였다. 상기의 정전장 제어수단으로써 상기 개공부에 침투하는 정전장을 제어함으로써 상기 비점수차를 제거할 수 있게 구성되어 있다.

칼라 수상관의 해상도를 열화시키는 큰 원인 중의 하나는 화면에서의 전자빔 크기가 커서 나빠지는 원인이 되며, 전자빔 크기가 커지게 되는 원인 중의 하나는 주렌즈경이 작기 때문에 구면수차가 커지므로 해서 발생된다.

상기한 종래 발명에서 주렌즈의 수평, 수직방향에서의 렌즈 크기는 림부의 크기와 정전장 제어전극(15)(16)의 구조에 의해서 거의 결정된다.

화면 중앙에서 통상의 원형 전자빔을 얻기 위해서 주렌즈부를 구성하는 집속전극(11)과 양극전극(12)에 형성되어 있는 3개의 전자빔을 통과시키는 단일의 개구의 각직경과, 이들 전극의 내부에 배치된 전자빔 통과공 각 직경과 이들 전극 내부에 배치된 정전장 제어전극의 깊이(d)를 파라메타로 해서 수평방향과 수직방향에서 일치시킨다.

상기 종래의 전자총에서는 주렌즈의 구경을 수평방향과 수직방향에서 일치시키고 있기 때문에 음극선관의 네크부에 수납되어 있는 전자총의 구조에서는 수평 또는 수직의 어느 한쪽의 최대 설정 가능 치수중, 작은 쪽의 값에 구경이 제약되어버린다는 문제가 있다.

최근 대형화된 칼라 음극선관은 고전류 사용이 필수이므로 화면에서 수평방향의 스폿 사이즈를 제어해주는 VM 코일을 사용함에 따라 축소가 가능하나, 수직방향에서 전자빔을 제어해주는 외부 제어장치는 없기 때문에 고전류에서 화면 중앙부에서 수직 전자빔의 스폿 사이즈(blooming)가 더욱더 커져 해상도의 열화를 초래하였다. 이와 같은 문제점이 있음에도 종래의 전자총은 주렌즈의 수직직경이 수평직경보다 작거나 거의 같아 상기한 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출된 발명으로써, 주렌즈의 수직렌즈경을 수평렌즈경보다 크게 하여 화면에서 수직 스폿 사이즈를 축소하여 화질을 개선하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 일반적인 칼라 음극선관을 개략적으로 도시한 단면도.

도 2 는 종래 칼라 음극선관의 전자총을 개략적으로 도시한 측면도.

도 3 은 종래 칼라 음극선관용 전자총에서 제1가속/집속전극과 양극전극을 도시한 단면도.

도 4 는 제1가속/집속전극 및 양극전극에서 각 치수를 표시한 정면도.

도 5 는 본 발명에 의한 주렌즈의 수직직경과 h×v×d와의 관계를 도시한 그래프

도 6 은 본 발명에 의한 주렌즈의 수평직경과 림부의 수평폭(w)과의 관계를 도시한 그래프

도 7 은 본 발명에 의한 주렌즈의 수직직경과 수직 스폿사이즈와의 관계를 도시한 그래프

도 8 은 본 발명에 관련된 제1가속/집속전극과 양극전극의 다른 실시예로써 림부와 정전제어전극이 일체형성된 것을 보여주는 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1: 패널 2: 펀넬

3: 형광막 6: 전자총

11: 제1가속/집속전극 12: 양극전극

15,16: 정전제어전극

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 형광면을 향하여 인라인 방향으로 배설된 3개의 전자빔을 발생하는 수단과, 상기 3개의 전자빔을 형광면에 집속시키기 위해 포커스 전압이 인가되는 제1가속/집속전극과, 고압이 인가되는 양극전극으로 구성된 주렌즈를 가지고 있는 칼라음극선관용 전자총에 있어서,

상기한 제1가속/집속전극은 고압을 인가하는 양극전극에 가까이 배치된 외주전극의 외주연에 트랙 형상의 림부를 갖고, 양극전극의 림부와 일정간격을 유지하며 대향 배치되며, 상기한 제1가속/집속전극 림부의 내측 수평폭을 w, 수직폭을 h라 하고, 상기 림부 후면으로 내설되는 정전제어전극까지의 깊이를 d, 상기 정전제어전극에 형성된 중앙전자빔 통과공의 수직직경을 v, 중앙전자빔 통과공의 중심과 외곽전자빔 통과공의 중심까지의 거리를 p라 하였을 때, 상기 각 전극 치수의 관계가 (h×v×d)/30 ≥W-(2×p)를 만족하며; 상기 정전제어전극은 림부 후면으로 설치되되, 림부와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총을 제공한다.

본 발명의 구성에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다. 참고로 본 발명의 구성을 설명함에 앞서 설명의 중복을 피하기 위하여 종래 기술과 일치하는 부분에 대해서는 종래 도면 부호를 그대로 인용하기로 한다.

본 발명에 의한 칼라 음극선관용 전자총의 전체적인 구조는 종래와 동일하므로 자세한 서술은 생략하기로 한다.

본 발명에 의한 주렌즈는 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이 주집속 정전렌즈 구성 전극들의 전압차에 따라 반원과 직선으로 이루어진 림부에 의해서 상기 대향 전극의 전위가 상기 전극들의 내부로 깊이 침투하여 확대된 개공부 효과를 갖게 됨으로써 상기 주집속 정전렌즈의 구경이 확장된다.

그러나 상기 림부에 의해서 형성되는 공통 개구부는 종래 발명에서 말한 바와 같이 수직방향 보다 수평방향의 전계침투가 훨씬 강하여 상기 주집속 정전렌즈의 실효렌즈경 수직방향보다 수평방향이 매우 커진다.

이로 인하여 수직방향 상기 주집속 정전렌즈의 집속력 보다 수평방향의 집속력이 현저히 약해져서 수평, 수직 방향의 렌즈의 집속력이 현저히 약해지므로 수평, 수직 방향으로 상기 집속력의 차에 의해서 촛점거리가 달라지게 되므로 비점수차가 발생한다.

따라서 이러한 비점수차를 제거하기 위해서 본 발명에 의한 전자빔의 진행축 사이에 상기의 정전장 제어수단이 필요해진다. 상기 정전장 제어수단으로써 상기 개공부에 침투하는 정전장을 제어함으로써 상기 비점수차를 제거할 수 있게 구성되어 있다.

상기한 수직방향의 렌즈경은 집속전극의 단일 개구부인 림부의 수직방향 직경(h)과 정전장 제어전극의 중앙 전자빔 통과공의 수직직경(v)과 림부로부터 정전장제어전극까지 관축방향까지의 거리(d)에 의해서 결정된다.

상기한 파라메타의 크기에 대략 비례하여 전계의 침투가 커지고, 이에 비례하여 렌즈의 수직직경(dh)도 확대된다. 상기 (h×v×d)는 수직 렌즈직경(dv)과 선형관계가 성립한다. 여러가지 렌즈를 해석한 결과 주렌즈 설계시 처음에 설정되는 집속전극의 치수에 의해서 주렌즈의 직경이 결정된다.

도 5 는 본 발명에 의해 산출된 h,v,d의 곱과 수직직경의 관계를 보여주는그래프이다.

도면을 참조하면, h×v×d가 수직직경과 밀접한 관계가 있음을 보여준다.

상기 관계 그래프를 선형 방정식으로 고치면 dv=(h×v×d)/30이 된다.

또한, 주렌즈의 수평직경은 계산결과 단일 개구 림부의 수평방향 크기(w)와 비례관계를 가지며 중앙 전자빔과 외곽 전자빔 거리와 반비례 관계를 가진다.

상기한 수평방향으로 중앙 전자빔 통과공의 중심과 외곽 전자빔 통과공의 중심까지의 거리(p)와 일치한다. 실험결과 도 6에서 보는 바와 같이 내측거리(p)별로 림부의 수평방향 크기(w)에 따라서 수평방향 주렌즈경의 크기가 dh=w-(2×p)의 관계식으로 수렴함을 알 수 있다.

여기서 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 수직방향의 주렌즈 구경 dv를 수평방향의 주렌즈 구경 dh보다 크게 하려면, dv≥dh가 필요하다.

따라서, 상기한 식에서 dv와 dh를 대입하면 (h×v×d)/30 ≥W-(2×p)가 된다. 전자총 주렌즈를 구성하는 집속전극의 치수를 상기한 부등식을 만족함으로써 화면상의 수직 스폿 사이즈를 축소할 수 있고, 해상도를 향상시키는 일이 가능해진다.

도 7 은 본 발명에 의한 수직렌즈경 12mm와 종래의 10mm와의 전류량별 수직 스폿 사이즈를 도시한 것으로써 전류량에 따라서 수직 스폿 사이즈가 작아짐을 보여준다.

한편, 본 발명에 의한 집속전극의 림부 후면에 내설되는 정전제어전극은 도 8에 도시된 바와 같이 림부의 단부에 직접 연결되어 림부와 일체로 형성된다.

전자총 주렌즈를 구성하는 집속전극의 치수가 상기한 관계식을 만족함으로써 화면상의 수직 스폿 사이즈를 축소할 수 있고, 해상도를 향상시키는 일이 가능해진다.

Claims (2)

1. 형광면을 향하여 인라인 방향으로 배설된 3개의 전자빔을 발생하는 수단과, 상기 3개의 전자빔을 형광면에 집속시키기 위해 포커스 전압이 인가되는 제1가속/집속전극과, 고압이 인가되는 양극전극으로 구성된 주렌즈를 가지고 있는 칼라음극선관용 전자총에 있어서,

   상기한 제1가속/집속전극은 고압을 인가하는 양극전극에 가까이 배치된 외주전극의 외주면에 트랙 형상의 림부를 갖고, 양극전극의 림부와 일정간격을 유지하며 대향 배치되며, 상기한 제1가속/집속전극 림부의 내측 수평폭을 w, 수직폭을 h라 하고, 상기 림부 후면으로 내설되는 정전제어전극까지의 깊이를 d, 상기 정전제어전극에 형성된 중앙전자빔 통과공의 수직직경을 v, 중앙전자빔 통과공의 중심과 외곽전자빔 통과공의 중심까지의 거리를 p라 하였을 때, 상기 각 전극 치수의 관계가 (h×v×d)/30 ≥w-(2×p)를 만족하며;

   상기 정전제어전극은 림부 후면으로 설치되되, 림부와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
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