KR100459221B1 - 칼라 모니터용 음극선관의 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 모니터용 음극선관의 전자총에 관한 것으로, 낮은 휘점소거 전압(Ekco)을 구현함으로써 동일한 구동전압에서 전류량을 증가시키고, 고전류와 저전류 영역에서 동시에 높은 해상도를 만족할 수 있는 포커스 특성을 얻을 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 전자빔을 방사하는 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하는 제어전극과 전자빔을 화면으로 가속시키는 가속전극으로 구성된 전자총의 삼극부에 있어서, 상기 제어전극의 빔통과공의 면적이 0.061㎟ ~ 0.091㎟이고, 제어전극과 가속전극의 간격은 0.12mm ~ 0.30mm가 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 칼라 모니터용 음극선관의 전자총을 제공한다.

Description

칼라 모니터용 음극선관의 전자총{Gun in Cathode Ray Tube for Monitor}

본 발명은 칼라 모니터용 음극선관의 전자총에 관한 것으로, 특히 컴퓨터 등의 모니터에 사용되는 음극선관의 전자총을 개선하여 저전류 영역과 고전류 영역에서 동시에 해상도를 만족할 수 있는 포커스 특성을 얻을 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 음극선관 및 이 음극선관에 설치되는 종래의 전자총의 구조를 나타낸 것으로, 음극선관은 내측면에 R, G, B의 형광면(1a)이 도포되어 있고, 전면부에는 방폭수단이 고정되어 있는 패널(1)과, 상기 패널의 후단에 융착된 펀넬(2)과, 펀넬의 네크부(2a)에 삽입되어 전자빔(5)을 방사하는 전자총과, 전자빔(5)을 편향시키는 편향요크(4)와, 패널의 내측에 일정한 간격을 두고 장착되어 전자빔(5)이 통과하도록 다수의 구멍이 형성된 새도우마스크(3)로 구성된다.이와 같이 구성된 음극선관의 내부는 10^-7Torr의 고진공 상태로 유지된다.전자총은 상호 독립된 3개의 음극(62)과, 이 음극(62)으로부터 일정 거리 떨어져 배치된 3개의 음극(62)의 공통격자인 제어전극(64)(G1)과, 상기 제어전극(64)으로부터 일정간격으로 배치된 가속전극(65)(G2) 및 제 3그리드전극(66)(G3), 제 4그리드전극(67)(G4), 집속전극(68)(G5), 양극전극(69)(G6)의 순으로 구성되고, 최종전극인 상기 양극전극(69)의 상부에는 전자총과 음극선관의 펀넬(2)을 전기적으로 연결해주면서 전자총을 펀넬(2)의 넥크부(2a)에 고정시키는 벌브스페이스콘택트(BSC)(71)가 부착된 실드컵(70)이 설치된 구성으로 이루어진다.

상기 펀넬(2)의 넥크부 외측에는 전자총 외부에서 전자빔(5)을 스크린 전체로 편향시켜주는 편향요크(4)가 설치된다.

상기와 같이 구성된 전자총은 음극(62) 내부에 내장된 히터(63)가 후단의 스템핀(61)으로부터 전원을 공급받아 가열되면서 전자를 방출하고, 이 전자는 빔을 이루어 제어전극(64)에 의해 제어되고, 가속전극(65)에 의해 가속되며, 제 3그리드전극(66)과 제 4그리드전극(67) 및 집속전극(68)의 전위차에 의해 형성되는 전단집속렌즈(pre-focus lens)에 의해 일차적으로 크게 집속되며, 집속전극(68)과 양극전극(69)에 인가되는 전압의 차이에 의해서 형성되는 주렌즈를 지나면서 가늘게 집속 및 가속되어, 스크린(1)의 내측에 설치된 섀도우 마스크(3)를 통과하여 스크린(1)의 형광면(1a)을 타격함으로써 발광시킨다.

이 때, 전자빔(5)은 상기 전자총 외부에 설치된 편향요크(4)에 의해 스크린 전체로 편향되어 일점에 집속된다.

한편, 도 3에 도시된 것과 같이 상기 제어전극(64)은 음극(62)과 일정한 간격(KG1g)을 유지한 상태로 배치되고, 일정한 크기의 빔통과공(64d)을 갖는다. 또한, 상기 가속전극(65)은 제어전극(64)과 일정한 간격(G1G2g)을 유지한 상태로 배치된다.

그리고, 상기 제 3그리드전극(66)과 집속전극(68)은 같은 전위를 갖는데, 통상적으로 6000V ~ 10000V가 인가되며, 가속전극(65)과 제 4그리드전극(67) 또한 같은 전위를 가지며, 통상 300V ~ 1000V가 인가된다. 상기 제어전극(64)은 접지된다. 또한, 상기 양극전극(69)에는 25~35kV의 고전압이 인가된다.

음극선관의 전류량을 제어하는 휘점소거 전압(Ekco)은 하기의 수학식 1과 같이 표현된다.

여기서, K는 비례상수이고, D는 제어전극(64)의 빔통과공(64d)의 면적, KG1g는 음극(62)과 제어전극(64) 간의 간격, G1t는 제어전극의 빔통과공(64d) 주위의 두께, G1G2g는 제어전극(64)과 가속전극(65) 간의 간격이며, Vg2는 가속전극에 인가되는 전압이다.

상기 가속전극(65)의 전압을 표준으로 260V를 인가하여 휘점소거 전압(Ekco)을 표현하면 칼라 모니터용 음극선관의 휘점소거 전압(Ekco)은 대략 55V이다.

도 4는 음극에 인가되는 영상신호 파형전압을 나타낸 것으로, 휘점소거 전압(Ekco)에서는 전자가 방출되지 않고 그 이하 전압에서는 구동전압(Ed)의 크기에 따라 전류량이 제어되는데, 여기서 구동전압(Ed)는 일반적으로 Ed = Ekco - Ek로 표현되며, Ek는 음극에 인가되는 전압이다.

도 5는 휘점소거 전압(Ekco)에 따른 구동전압(Ed)와 전류량의 관계를 나타낸 것으로, 동일한 Ed에서는 휘점소거 전압(Ekco)이 낮은 30V에서 전류량이 많이 방출됨을 볼 수 있다.

그러나, 최근의 인터넷 및 영상미디어물의 급속한 발달로 인해 컴퓨터 모니터를 통해 동영상물을 시청하는 경향이 증가하고 있는데, 컴퓨터 모니터는 화면의 밝기가 일반적인 TV보다 어두워 실감나는 화질을 제공할 수 없는 문제점이 있다.

이를 구체적으로 설명하면, 음극선관의 휘도는 전자총의 전류량에 의해서 결정되는데, 모니터의 음극선관은 가속전극(65)에 표준으로 260V가 인가될 때 휘점소거 전압(Ekco)이 통상 50V ~ 55V로 휘점소거 전압(Ekco)이 높아 도 5에 도시된 것과 같이 구동전압(Ed)이 60V에서 휘점소거 전압(Ekco)이 30V일 때보다 전류량이 절반 정도로 작게 방출되고, 이에 따라 휘도가 저하되어 소비자의 욕구를 충족시켜줄 수 없었다.

따라서, 모니터 제작업체에서는 음극에 더욱 높은 구동전압(Ed)을 인가하여 전류량을 증가시키려고 노력하고 있으나, 칼라 모니터의 고주파수에서 구동전압(Ed)을 증가시킬 경우 가격이 상승하게 되는 문제를 초래하게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 비용을 증가시키지 않고 전자총의 제어전극 및 가속전극을 개선하여 낮은 휘점소거 전압(Ekco)을 구현함으로써 동일한 구동전압에서 전류량을 증가시키고, 고전류와 저전류 영역에서 동시에 높은 해상도를 만족할 수 있는 포커스 특성을 얻을 수 있도록 한 칼라 모니터용 음극선관의 전자총에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 칼라 모니터용 음극선관의 구성을 나타낸 요부 단면도

도 2는 도 1의 음극선관의 전자총의 구성을 나타낸 도면

도 3은 도 1의 전자총의 삼극부 구성을 개략적으로 나타낸 도면

도 4는 음극에 인가되는 영상신호 파형전압을 나타낸 도면

도 5는 휘점소거 전압(Ekco)에 따른 구동전압(Ed)와 전류량의 관계를 나타낸 그래프

도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 제어전극들의 실시예들을 나타낸 정면도

도 7은 도 3의 대응도로, 본 발명에 따른 전자총의 삼극부 구성을 개략적으로 나타낸 도면

도 8은 제어전극의 빔통과공 면적에 따른 전류량별 스폿 크기의 변화를 나타낸 그래프

도 9는 제어전극의 빔통과공의 면적에 따른 제어전극과 가속전극 간의 간격과 휘점소거 전압의 관계를 나타낸 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

62 : 음극 64 : 제어전극

65 : 가속전극 66 : 제 3그리드전극

67 : 제 4그리드전극 68 : 집속전극

69 : 양극전극 70 : 실드컵

Ekco : 휘점소거 전압 Ed : 구동전압

KG1g : 음극과 제어전극 간의 간격

G1G2g : 제어전극과 가속전극 간의 간격

G1t : 제어전극의 빔통과공 주위의 두께

D : 제어전극의 빔통과공의 면적

Vg2 : 가속전극에 인가되는 전압

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전자빔을 방사하는 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하는 제어전극과 전자빔을 화면으로 가속시키는 가속전극으로 구성된 전자총의 삼극부에 있어서, 상기 제어전극의 빔통과공의 면적이 0.061㎟ ~ 0.091㎟이고, 제어전극과 가속전극의 간격은 0.12mm ~ 0.30mm가 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 칼라 모니터용 음극선관의 전자총을 제공한다.

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

먼저, 본 발명에 따른 음극선관의 전자총의 전체적인 전극 배치 순서는 종래와 동일하므로 이에 대해서는 도 1과 도 2에 도시된 전자총의 전극 배치 순서를 참조하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 6a 내지 도 6c는 각각 본 발명에 따른 전자총의 제어전극(64)들의 실시예들을 나타낸 것으로, 도 6a는 제어전극(64)의 빔통과공(64a)이 원형으로 형성된 경우이고, 도 6b는 빔통과공(64b)이 사각형인 경우이며, 도 6c는 빔통과공(64c)이 타원형인 경우의 실시예들로, 상기 제어전극(64)들의 빔통과공(64a, 64b, 64c)들의 면적은 공통적으로 0.061㎟ ~ 0.091㎟의 범위 내로 제한된다.

그리고, 도 7을 참조하면, 제어전극(64)과 가속전극(65)의 간격(G1G2g)은 0.12mm ~ 0.30mm의 범위 내로 형성된다.

본 발명은 상기와 같이 제어전극(64)의 빔통과공(64a, 64b, 64c)을 면적을 소정 범위 내로 제한함과 더불어, 제어전극(64)과 가속전극(65) 간의 간격(G1G2g)을 소정범위로 제한함으로써 가속전극(65)에 표준으로 260V를 인가했을 때 휘점소거 전압(Ekco)을 대략 30V에서 조정할 수 있는데, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

전술한 수학식 1에서 휘점소거 전압(Ekco)을 표현했는데, 이 수학식에서 비례상수 K는 항상 일정하며, 음극(62)과 제어전극(64) 간의 간격(KG1g)는 음극의 활성화를 위하여 약 0.1mm를 유지해야 한다. 그리고, 제어전극(64)의 빔통과공 주위 두께(G1t)는 전자총의 공정에서 작업조건 및 프레스 금형의 제약조건으로 0.1mm정도에서 고정된다.

따라서, 전자총 설계시 휘점소거 전압(Ekco)을 제어하기 위해서는 사실상 제어전극(64)의 빔통과공(64a, 64b, 64c)의 크기 및 제어전극(64)과 가속전극(65)과의 간격(G1G2g)을 조정할 수 밖에 없다. 상기한 제어전극(64)의 빔통과공(64a, 64b, 64c)의 크기는 도 6a 내지 도 6c에 도시된 것처럼 여러가지 형상으로 구성되므로 빔통과공(64a, 64b, 64c)의 면적으로 계산하는 것이 일반적이다.

도 8은 제어전극(64)의 빔통과공(64a, 64b, 64c) 면적(D)에 따른 전류량별 스폿 크기의 변화를 나타낸 것으로, 제어전극(64)의 면적(D)이 클수록 스폿 크기는 증가하는 경향이 있는데, 제어전극(64)의 빔통과공(64a, 64b, 64c) 면적(D)이 0.061㎟ 이하에서는 스폿 크기는 작지만 금형 가공이 매우 어려워지고 음극선관의 수명에 문제를 야기시키기 때문에 실용상으로는 적용이 어렵다.

그리고, 제어전극(64)의 빔통과공(64a, 64b, 64c) 면적(D)이 0.091㎟ 이상에서는 스폿 크기가 급격히 커져 칼라 음극선관의 해상도에 치명적인 악영향을 주게 되고, 수학식 1에 나타낸 휘점소거 전압(Ekco)을 낮추는데 문제가 발생한다.

또한, 도 9는 본 발명에 의한 제어전극(64)의 빔통과공(64a, 64b, 64c)의 면적(D)에 따른 제어전극(64)과 가속전극(65) 간의 간격(G1G2g)과 휘점소거 전압(Ekco)의 관계를 나타낸 그래프로, 도 9를 참조하면 휘점소거 전압(Ekco)을 30V로 조정하기 위해서는 제어전극 빔통과공(64a, 64b, 64c) 면적(D)이 0.061㎟일 때 제어전극(64)과 가속전극(65) 간의 간격(G1G2g)은 0.12mm이고, 제어전극 빔통과공(64a, 64b, 64c) 면적(D)이 0.091㎟일 때에는 제어전극(64)과 가속전극(65) 간의 간격(G1G2g)은 0.30mm이 되어야 한다.

상술한 바와 같이, 가속전극(65)의 전압을 표준으로 260V를 인가시 휘점소거 전압(Ekco)을 30V로 조정하게 되면, 구동전압(Ed)은 Ed = Ekco - Ek의 식으로 표현되므로 음극에 인가되는 전압(Ek)이 -30V일 경우 구동전압(Ed)은 60V로, 도 5에 도시된 바와 같이 가속전극(65)의 전압을 표준으로 260V를 인가시 휘점소거 전압(Ekco)이 대략 50V인 종래의 음극선관에 비하여 대략 2배 높은 전류량을 얻을 수 있다.전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 저전류 영역과 고전류 영역에서 동시에 휘점소거 전압(Ekco)을 소정치, 즉 약 30V로 조정이 가능하여 저전류영역과 고전류영역에서 동시에 해상도를 만족할 수 있는 포커스 특성을 얻을 수 있게 되고, 이에 따라 고품질의 화면을 구현할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 저전류영역과 고전류영역에서 동시에 해상도를 향상시킬 수 있는 포커스 특성을 얻게 되고, 칼라 모니터에서 동영상을 구현시 전류량을 종래보다 많이 사용하게 됨과 더불어 전류량에 따라 급격히 변화하는 스폿 크기를 효과적으로 제어하여 모니터의 해상도를 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 전자빔을 방사하는 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하는 제어전극과 전자빔을 화면으로 가속시키는 가속전극으로 구성된 전자총의 삼극부에 있어서,

   상기 제어전극의 빔통과공의 면적이 0.061㎟ ~ 0.091㎟이고, 제어전극과 가속전극의 간격은 0.12mm ~ 0.30mm가 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 칼라 모니터용 음극선관의 전자총.