KR100470341B1 - 칼라음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로서, 특히 형광면 방향으로 3개의 전자빔을 공통 평면내로 평행하게 발사하는 전자총을 구비한 칼라 음극선관에 관한 것이다.

본 발명에 따른 칼라음극선관용 전자총은 패널과 펀넬 및 패널 내면에 도포된 형광면과 전자총을 구비하는 칼라 음극선관에 있어서,

상기 형광면은 3색의 형광체 화소가 배열된 형광체막을 구비하고, 상기 전자총은 전자빔을 발생하는 수단과 주렌즈를 형성하는 수단을 구비하며,

상기 전자빔을 발생하는 수단은 상기 형광면 방향으로 상기 전자빔을 발사하기 위한 캐소드, 제 1전극, 제 2전극을 포함하며,

상기 주렌즈를 형성하는 수단은 전자빔을 상기 형광면에 집속하는 복수의 전극을 포함하고,

상기 제 1전극의 전자빔 통과공 수평과 수직직경을 각각 Gx1mm, Gy1mm이라 하고, 상기 제 2전극의 전자빔 통과공 수평과 수직직경을 각각 Gx2mm, Gy2mm이라 하며, 수직과 수평을 제외한 나머지 경사방향의 직경을 Gxy2mm이라고 할 때,

상기 Gx1, Gy1, Gx2, Gy2, Gxy2는 Gx1 ≥2 Gy1이고, Gxy2 ≤Gx2 = Gy2의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 한다.

Description

칼라음극선관용 전자총{Electron gun for Color Cathode Ray Tube}

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로서, 특히 형광면 방향으로 3개의 전자빔을 공통 평면내로 평행하게 발사하는 전자총을 구비한 칼라 음극선관에 관한 것이다.

일반적으로 칼라음극선관은 이하의 구성요소를 포함한다.

진공 튜브의 내부에 설치되고, 복수(통상3개) 전자빔을 발사하는 전자총과, 진공 튜브의 내면에 도포되고, 복수(통상3개) 형광체 화소가 모자이크와 같이 배열된 형광면과, 상기 형광면에 근접하여 설치된 색 선택전극인 새도우 마스크와, 상기 전자총에서 발사된 복수의 전자빔을 편향하기 위해 상기 진공 튜브의 외부에 장착된 편향요크를 포함하며, 상기 편향요크에 의해 발생된 자계에 의해 전자빔을 이차원으로 주사함으로써 칼라음극선관은 원하는 화상을 표시한다.

도 1은 종래의 칼라 음극선관의 개략 구조를 설명하는 수직 단면도이다.

동 도면에서 보여지는 바와 같이 종래의 칼라 음극선관의 구성은 판넬과 펀넬의 접합으로 이루어지는 밀폐용기(1)의 내부로 전압을 인가하기 위하여 스템핀(2)이 설치되어 있으며, 상기 스템핀(2)을 통해 인가된 전압을 받아 전자빔을 발생 및 집속시키는 전자총(3)과, 상기 전자총(3)에서 방사된 전자빔을 화면 전역으로 편향시켜주는 편향요크(4)와, 상기 편향요크(4)에 의해 편향된 각 전자빔이 R, G, B의 빛깔을 발생시킬 수 있도록 색 선별 기능을 가지는 섀도우 마스크(shadow mask)(6)와, 상기 섀도우 마스크(6)를 통과한 전자빔이 충돌하여 발광함으로써 화상을 구현하는 형광면(7)으로 구성된다.

이에 대한 작용을 설명하면, 넥크(neck)내에 인라인형 전자총(3)은 공통 평면(수평면)상에 3개의 전자빔 즉, 하나의 중앙빔(Ebc)과 두 개의 사이드빔(Ebs)을 발사한다.

그리고, 상기 전자빔의 강도는 스템핀(2)을 통해 외부의 드라이브 회로에서인가되는 영상신호(적 Sr, 녹 Sg, 청 Sb)에 따라 변조된다.

또한, 상기 전자빔은 편향요크(4)에서 발생되는 '수평방향과 수직방향'의 편향자계에 의해 편향된다.

그리고, 상기 전자빔은 형광막(7) 상에 이차원 주사되어 영상이 재현된다.

도 2는 종래의 음극선관 내에 내장되는 인라인형 전자총의 구조를 나타낸 개략도 이다.

동 도면에서 보여지는 바와 같이 인라인형 전자총(3)은 히터(20), 캐소드(21), 제1전극(22)과 제2전극(23), 제3전극(24)이 일정한 간격을 가지고 배치되어 있으며, 상기 제1전극(22)의 하단부에는 열전자를 방출하는 음극(21)이 각각의 전자빔 통과공과 일직선으로 3개 설치되어 구성되어 있다. (28)은 물점을 표시한다.

도 3은 도 2에 도시한 전자총의 전자빔 발생부의 구성을 설명하는 개략도 이다. 동 도면에서 보여지는 바와 같이 전자빔 발생부는 제1전극의 전자빔 통과구멍(22A), 제2전극의 전자빔 통과구멍(23A), 제3전극의 전자빔 통과구멍(24A)을 구비한다. (30)은 드라이브 회로이다. 도2와 동일 부호는 동일 부분에 대응한다.

상기한 인라인형 전자총(3)의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

우선, 제2전극(23)에 인가된 400 ~ 1000V의 정 전위에 의해 히터(20)로 가열된 캐소드(21)에서 방출된 전자는 제1전극(22) 측으로 가속되어 3개의 전자빔이 형성된다.

그리고, 이들 3개의 전자빔은 제1전극(22)의 전자빔 통과구멍(22A)을 통과하고, 제2전극(23)의 전자빔 통과구멍(23A)을 통과한다. 제3전극(24)에는 5 ~ 10 KV의 고전압이 인가된다.

그리고, 제2전극(23)과 제3전극(24)의 사이에 형성되는 프리포커스 렌즈에 의해 3개의 전자빔은 약간의 포커싱 작용을 받는다.

상기 프리포커스 렌즈는 제2전극(23)과 제3전극(24)의 공경 크기, 전극의 두께 및 간격으로 제어된다.

또한, 상기 프리포커스 렌즈를 통과한 3개의 전자빔은 주 렌즈에 입사된다.

그리고, 칼라 음극선관에 편향요크(4)에서 발생되는 자계에 의해 이 빔스폿은 형광체막(7)으로 구성되는 화면전체에 이차원 주사된다. 또 이 빔스폿은 새도우 마스크(6)의 개구에서 각 색깔용으로 선별되어 원하는 칼라 화상을 구성한다.

또, 상기와 같은 칼라 음극선관의 실제 동작에 있어서, 상기 각 전극에 소정의 전압이 인가된다. 동시에 영상을 표시하기 위해 화면의 색도 및 휘도를 제어하는 것이 필요하다.

도 2에 도시한 것과 같이 3색의 형광체 각각에 대응한 캐소드에 인가되는 드라이브 전압을 변화시킴으로써 편향에 동기되어 각각의 캐소드(21)에서 방출되는 전자빔의 양이 제어된다. 또 캐소드(21)에서 전자빔이 방출되기 직전의 캐소드 전압을 컷오프(cutoff)전압이라 부른다. 즉 이것은 화면의 휘도가 제로 레벨(어두운 시점)인 시점이 된다.

일반적으로, 칼라 텔레비젼에 이용되는 칼라 음극선관에 있어서는,전자총(3)의 제1전극(22)의 전자빔 통과구멍(22A)의 직경이 통상 0.6mm이고, 컴퓨터 등의 정보처리용 모니터에 이용되는 음극선관에 있어서는 드라이브 전압은 약 50V이다.

그리고, 이때 캐소드(21)에서 방출되는 전류량은 약 0.3mA이다. 이것은 상기 음극선관의 화면을 추천 휘도로 표시한 때의 전류치에 해당한다. 이 추천 휘도는 약 100 cd/m²이다.

또, 이러한 종류의 종래 기술은 특공소 53-18866호 공보에 개시되어있다.

상기와 같은 칼라 음극선관의 표시 영역에 있어서, '휘도, 해상도 및 컨트라스트'가 높은 것이 중요하다.

그러므로, 이들의 특성이 요구되는 모니터용 음극선관에 있어서는 고휘도에서의 빔스폿 직경의 축소가 필요하다.

또, 형광체막을 구성하는 각 색의 도트 피치의 고해상도화가 요구되고 또한 표시화면의 확대에 따른 화소수의 증가가 요구된다.

그리고, 빔 스폿 직경의 축소를 위해서는 제1전극(22)이나 그 주변 전극의 전자빔 통과구멍을 축소하고 전극간의 간격을 최상화 설계함으로써 투영되는 물점의 직경의 축소와 캐소드에 있어서의 전류밀도를 증대시켜야 한다.

그러나, 일반적으로 주울 열의 상승에 따라 캐소드(21) 전류밀도의 증대는 해당 캐소드(21)를 구성하는 바륨(Barium)등의 전자방출 물질의 증발을 가속시킨다. 그러므로 캐소드 능력의 저하에 따라 음극선관의 수명을 단축시키는 문제를 갖게된다.

또한, 형광체 도트 피치의 고해상도화, 화면 확대에 따른 표시 화면수의 증가는 새도우 마스크(6)의 빔투과율 저하에 관련된다. 그러므로 화면 휘도를 유지하기 위해서는 캐소드(21)에서 방출되는 전류량은 증가하게 되어 상기 수명 단축화를 한층 가속시킨다.

또, 표시 화면수의 증가를 위해서는 캐소드(21)에 인가되는 영상신호가 증폭되는 드라이브 전압의 주파수를 높일 필요가 있다. 이 드라이브 전압은 진폭을 변조시킨다. 1.3M Pixel(1280도트 ×1024 라인에 상당함) ~ 2M Pixel(1600 × 1200)의 화소수를 표시하기 위해서는 비디오 대역의 클럭 주파수를 150 ~ 200MHz정도로 할 필요가 있다.

그러나, 영상신호의 진폭을 드라이브 전압까지 증폭시키기 위한 회로의 주파수 특성에는 한계가 있다.

도 4a, 4b, 4c는 캐소드 드라이브 전압의 응답 특성에 대한 설명도이다.

도 4a에 도시한 바와같이 클럭 주파수 150 ~ 200MHz의 비디오 대역에 있어서는 화면 휘도를 확보하기 위한 드라이브 전압의 진폭 상한은 약 50V이다. 도 4b에 도시한 바와 같이 150MHz에 있어서는 신호의 상승 하강 시간에 지연이 발생된다. 도 4c에 도시한 바와 같이 200MHz에 있어서는 신호의 상승 하강 시간에 지연이 발생함과 동시에 진폭의 손실이 발생하고 입력신호가 열화되어 버린다.

그 결과, 입력신호는 캐소드에 정확하게 전달되지 않고 빔 스폿의 축소가 해상도로서 나타나지 않는다.

즉, 비교적 고주파인 수평편향 주파수의 영향을 직접 받는 종선의 표시가 어렵게 된다. 이는 종선의 휘도 저하와 휘선이 주사 방향으로 흐르는 현상을 초래한다.

한편, 비교적 저주파인 수직 편향 주파수의 영향을 직접 받는 횡선에 관해서는 드라이브 전압은 확보된다. 이것에 의해 종선과 횡선과의 휘도차가 증대하여 화상이 부자연스럽게 된다.

음극선관에 있어서의 드라이브 특성으로부터, 캐소드에서 전자가 나오기 시작하는 시점에 있어서의 캐소드 전압을 낮게 설정함으로서 드라이브 전압의 진폭이 저감된다는 것이 알려져 있다. 그러나 이 경우, 동시에 캐소드에서의 전류밀도가 감소함으로써 화면에서의 빔 스폿 직경이 크게 되어 해상도가 열화된다.

한국등록 308366호에 명시되어 있는 기술로는 삼극부의 구성에 다음의 관계식을 적용한다.

도 5는 종래의 제1전극과 제2전극간의 거리에 따른 컷오프 전압과 전류밀도를 보인 그래프이고, 도 6은 종래의 드라이브 전압과 전류의 상관관계를 보인 그래프다.

동 도면에서 보여지는 바와 같이 컷오프 전압을 80V이하에서 동작시킬 때, 캐소드 전류밀도를 유지하기 위해서는 상기 D, T, B가 다음의 관계식을 만족하도록 되어있다.

D³≤ 1.54 T1(B+0.17)

상기 제1전극(22)에 있어서의 전자빔 통과부의 전극판 두께를 T1이라 하고, 상기 제1전극에 있어서의 전자빔 통과구멍의 종과 횡 방향의 평균 직경을 D라 한다.

상기 제1전극(22)에 있어서의 전자빔 통과구멍(22A)과 상기 제 2전극(23)에 있어서의 전자빔 통과구멍(23A)간의 간격을 B라 한다.

음극선관에 있어서 상기 관계식을 만족하도록 하면서 해상도를 만족하도록 하기 위해선 마찬가지로 제1전극(22)의 구멍직경 축소가 필수적이다.

이로 인해, 캐소드(21)를 구성하는 탄산염의 전자 방사 유효면이 작아지게 된다. 이는 동일한 환경과 검사조건에서 캐소드(21)의 전자 방사 유효면이 작으면, 단위 면적당 관내 잔존Gas에 의한 영향을 많이 받아서 여러 가지 관련특성에 불리하게 작용하게 된다.

즉, 이로 인한 캐소드(21) 능력의 저하에 따라 음극선관의 수명에 불리하게 작용하게된다.

또한, 제1전극(22)과 제2전극(23)간의 간격을 크게 할 경우, 물점(28)에서의 발산 각의 증대로 인한 빔 스폿 직경의 열화를 초래할 수 있다.

또한, 기존보다 낮은 컷오프 전압의 조절을 위해 회로에서도 설계상의 변경이 필요하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 컷오프 전압을 기존과 동일시함과 동시에 낮은 드라이브 전압에서 캐소드 전류밀도가 동일이상이 되게 발생되도록 하는데 그 목적이 있다.

그리고, 수직방향으로 두개의 물점을 생성하여 주렌즈 입사경을 충분히 작게하여 Focus전압에 따른 스폿크기의 변화율을 최소화하고, 최 외각 전자가 받는 DY편향자계를 최소화하여 Dynamic Parabola전압의 저감 또는 제거를 가능토록 하는데 다른 목적이 있다.

또한, 수평 방향으로는 물점의 형성을 없도록 하고 최 외각 전자의 발산 각을 최소화하여, 높은 비디오 대역(20MHz 이상)에서의 입력 신호의 열화를 방지할 필요가 있음과 동시에 그때의 포커스 특성의 열화를 방지하도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

도 1은 종래의 칼라 음극선관의 개략 구조를 설명하는 수직 단면도이다.

도 2는 종래의 음극선관 내에 내장되는 인라인형 전자총의 구조를 나타낸 개략도 이다.

도 3은 도2에 도시한 전자총의 전자빔 발생부의 구성을 설명하는 개략도 이다.

도 4a, 4b, 4c는 캐소드 드라이브 전압의 응답 특성에 대한 설명도이다.

도 5는 종래의 제1전극과 제2전극간의 거리에 따른 컷오프 전압과 전류밀도를 보인 그래프이다.

도 6은 종래의 드라이브 전압과 전류의 상관관계를 보인 그래프다.

도 7은 본 발명에 따른 삼극부의 설계요소들을 보여준다.

도 8은 본 발명에 따른 제1전극 구조를 도시한다.

도 9는 본 발명에 따른 제1전극과 제2전극간의 렌즈작용을 나타낸다.

도 10은 Gxy2＞Gx2일 때, 삼극부에서의 빔 형상을 나타낸다.

도 11은 본 발명에 따른 삼극부에서의 빔 형상을 나타낸다.

도 12는 본 발명에 따른 삼극부에서의 빔 경로를 나타낸다.

도 13a는 종래의 스크린 코너에서의 빔 형상을 나타내고, 13b는 본 발명에따른 스크린 코너에서의 빔 형상을 나타낸다.

도 14는 본 발명에 따른 드라이브 전압과 전류의 상관관계를 보인 그래프다.

도 15는 전자총 삼극부의 종장 비가 1.4배 이하일 때의 전자빔 발산반경을 나타낸 그래프.

도 16은 전자총 삼극부의 종장 비가 1.5배 이상일 때의 전자빔 발산반경을 나타낸 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 밀폐용기 3: 전자총

4: 편향요크 5: 넥크 글라스

6: 섀도우 마스크 7: 형광면

20: 히터 21: 캐소드

22: 제1전극 23: 제2전극

24: 제3전극 25: 제4전극

28: 물점 30: 드라이브 회로

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칼라음극선관용 전자총은 패널과 펀넬 및 패널 내면에 도포된 형광면과 전자총을 구비하는 칼라 음극선관에 있어서,

상기 형광면은 3색의 형광체 화소가 배열된 형광체막을 구비하고,

상기 전자총은 전자빔을 발생하는 수단과 주렌즈를 형성하는 수단을 구비하며,

상기 전자빔을 발생하는 수단은 상기 형광면 방향으로 상기 전자빔을 발사하기 위한 캐소드, 제 1전극, 제 2전극을 포함하며,

상기 주렌즈를 형성하는 수단은 전자빔을 상기 형광면에 집속하는 복수의 전극을 포함하고,

상기 제 1전극의 전자빔 통과공 수평과 수직직경을 각각 Gx1mm, Gy1mm이라 하고, 상기 제 2전극의 전자빔 통과공 수평과 수직직경을 각각 Gx2mm, Gy2mm이라 하며, 수직과 수평을 제외한 나머지 경사방향의 직경을 Gxy2mm이라고 할 때,

상기 Gx1, Gy1, Gx2, Gy2, Gxy2는 Gx1 ≥2 Gy1이고, Gxy2 ≤Gx2 = Gy2의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다. 도면의 설명에 앞서 종래 기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하도록 한다.

도 7은 본 발명에 따른 삼극부의 설계요소들을 보여준다.

본 발명을 이루기 위한 전자총은 3개의 전자빔을 발생하는 수단과 주렌즈를 형성하는 수단을 구비하고, 상기 전자빔을 발생하는 수단은 상기 형광면 방향으로 상기 3개의 전자빔을 공통 평면 내로 평행하게 발사하기 위한 캐소드(21), 제1전극(22), 제2전극(23), 제3전극(24)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

특히, 도 7에서 보여지는 바와 같이 본 발명에 따른 삼극부의 구성은 다음의 관계식이 작용하게 된다.

Gx1 ≥1.5 Gy1, Gxy2 ≤Gx2 = Gy2

또는, Gx1 ≥1.5 Gy1, Gxy2 ≤Gx2 = Gy2, Gxy3 ≥Gx3 or Gy2

여기서, 상기 Gx1, Gy1는 각각 제1전극(22)의 전자빔 통과공의 수평 및 수직직경을 의미한다.

그리고, 상기 Gx2, Gy2는 각각이 제2전극(23)의 전자빔 통과공의 수평 및 수직직경을 의미하고, Gxy1는 수직과 수평을 제외한 나머지 경사방향의 직경을 의미한다.

또한, 상기 Gx3, Gy3 제3전극(24)의 전자빔 통과공의 수평 및 수직직경을 각각 의미하고, Gxy3는 중심에서 경사방향 모서리까지의 거리를 의미한다.

상기에서 그 단위는 모두 mm로 한다.

이때, 상기 Gx1 ≥1.5 Gy1가 되도록 하는데, 보다 바람직하게는 Gx1 ≥2.0 Gy1가 되도록 하는 것이 바람직하다.

이는, 도 15내지 도 16에서 보여지는 바와 같이 Gx1/Gy1 < 1.5가 되면 삼극부에서 크로스오버가 발생하여 전자간의 반발력에 의해 스폿 사이즈가 열화되고, Gx1/Gy1 ≥2.0이상에서는 스폿사이즈 감소효과가 더욱 뚜렷하게 나타나게 되기 때문이다.

상기와 같은 삼극부의 구성에 의해 기존과 동일 컷오프 전압에서 드라이브 특성을 강화하고, 수직방향으로 입사되는 빔경의 축소로 인해 Focus전압변화에 따른 스크린상의 빔경의 변화를 최소화하여 스크린에서의 특성을 강화함과 동시에 DY자계에 의한 편향 수차를 최소화해서 스크린 Corner부에서의 빔 축소를 위해 인가되는 Dynamic Parabola전압의 감소 및 제거가 가능해지게 된다.

또한, 수평발산 각의 최적화 조절로 인해 편향 주파수가 높은 고해상도 화면 표시라도 입력 신호에 대한 응답의 열화가 없게 되고 또 포커스 특성의 열화도 발생하지 않게 된다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 작용에 대해 설명하도록 한다.

도 7에서 보여지는 바와 같은 삼극부를 이루는 설계요소들에 의해 드라이브 특성 및 컷오프 전압, 포커스 특성 등이 결정된다.

일반적으로 캐소드(21)에서의 전류 량은 다음의 관계식에 의해 결정된다.

여기서, 상기 상수 K는 perveance값으로 불린다. 또 이 상수 K는 삼극부의 구성요소에 의해 결정된다.

K=K(s₀₁, s₁₂, t₁, r₁, r₂)

그리고, 상기 Vco는 컷오프 전압으로 Vg2와 연계된다.

Vco=D×Vg2

D is the durchgriff 상수로서 마찬가지로 삼극부의 구성요소들에 의해 결정된다.

D=D(s₀₁, s₁₂, t₁, r₁, r₂)

또, 상기 Vd는 드라이브전압을 나타낸다.

Vd=Vco-Vc

이것은 드라이브 전압이 0V일 때, 전류는 0mA를 의미한다.

또한, 드라이브 전압은 Vco 을 넘어서는 안된다. 만약 드라이브 전압이 컷오프 전압을 넘어서게 되면 제1전극(22)에 캐소드(21) 전압보다 높은 전압이 걸리게 되어 드라이브 특성을 저감하는 결과를 초래하게 된다.

따라서, 최대 드라이브 전압은 : Vd_max=Vco

그리고, b는 상수로서, s₀₁과 r₁에 의해 결정된다.

b=b(s₀₁, r₁)

먼저, 컷오프 전압을 기존과 동일시함과 동시에 드라이브 전압의 저감을 위해 제1전극(22)의 수평 및 수직 직경의 비를 가능한 한 크게 한다.

도 8은 본 발명에 따른 제1전극 구조를 도시한다.

동 도면에서 보여지는 제1전극(22)의 수평방향은 캐소드(21) 면적에 제한적이고 수직 방향은 금형 가공상의 제한요소가 있다.

이러한 두 제한적인 요소에 침범하지 않도록 충분히 그 설계 값을 정하여야한다.

일반적으로 캐소드(21)의 방사 면적은 1.35mm이다.

제1전극(22)의 형상 관계식은 다음과 같게되고 그 두께는 0.8mm이상이 되게한다.

Gx1 ≥ 1.5 Gy1

여기서, 상기 Gx1, Gy1은 제1전극(22)의 전자빔 통과공의 수평과 수직직경을 각각 의미한다.

또한, 상기의 제1전극(22)으로 구성된 전자총에 있어서 제2전극(23)은 아래의 관계식을 만족하도록 한다.

Gxy2 ≤ Gx2 = Gy2

여기서, 상기 Gx2, Gy2는 제2전극(23)의 전자빔 통과공의 수평과 수직직경을 각각 의미하고, 수직과 수평을 제외한 나머지 경사방향의 직경을 Gxy1이라 한다.

이는 제1전극(22)과 제2전극(23)간의 렌즈작용으로 인한 빔 형상의 개선을 위한 것이다.

도 9는 제1전극(22)과 제2전극(23)간의 렌즈작용을 나타낸 것이고, 도 10에서는 Gxy2 ＞ Gx2일 때의 삼극부에서의 빔 형상을 나타낸 것으로서, 수평과 수직방향에서의 렌즈작용으로 인해 경사부분의 형상이 바깥으로 돌출 된 형상을 보여준다.

이러한, 형상 개선을 위해 본 발명에서는 상기의 제2전극(23)의 관계식을 적용한다.

참고로, 도 11에서 보여주듯이 본 발명에서는 수직방향에서의 물점은 충분히 작게되고 수평방향으로의 물점은 존재하지 않게 된다.

또한, 기존과 동일 컷오프전압을 유지하고, 그 영향은 작지만 발산 각을 조절하기 위해 다음의 조건들을 설정한다.

첫째, S₀₁은 가능한 한 작게 하되 히터의 점등전의 냉각된 상태에서 100um이상이 되게 한다.

둘째, S₁₂는 그 영향은 작으나 0.15mm이상이 되게 한다.

셋째, 제1전극(22)의 두께 t1은 0.08mm이상이 되게 한다.

넷째, 제2전극(23)의 두께 t2는 0.3mm이상이 되게 한다.

상기의 관계식에 만족된 전자총의 구성에 있어 빔경로를 도12에 도시한다.

칼라음극선관의 Corner부에서 발생되는 빔 퍼짐 현상을 최소화 할 목적으로 인가되는 Dynamic Parabola전압의 저감 또는 제거를 위해 수직 방향에서는 물점(28)의 크기를 최소화함과 동시에 두개의 물점(28)을 형성시켜 주 렌즈로 입사되는 빔경을 충분히 작게 한다.

이는, 전자총의 Focus전압에 따른 빔 크기의 변화율을 최소화할 수 있고, 또 DY자계에 의한 편향수차를 최소화 할 수 있게 되어 칼라음극선관의 Corner부에서 발생되는 빔 퍼짐 현상을 최소화 할 수 있게 된다.

이로 인해, Dynamic Parabola전압의 저감 또는 제거가 가능해지도록 한다.

수평방향으로는 물점(28)의 생성 없이 캐소드(21)상의 최 외각 전자가 최소의 발산 각을 가지도록 하여 스크린에서의 빔경을 결정토록 한다.

그리고, 빔 형상의 최적화로 인한 Focus특성의 열화 방지와 상기의 Dynamic Parabola전압의 저감 또는 제거를 위한 보다 나은 삼극부의 구성을 위해 제3전극(24)을 다음의 관계식에 만족하도록 한다.

Gxy3 ≥ Gx3 or Gy3

여기서, 상기 Gx3, Gy3은 제3전극(24)의 전자빔 통과공의 수평과 수직직경을 의미하고, Gxy3는 중심에서 경사방향 모서리까지의 거리를 의미한다.

본 발명의 다른 실시 예를 보면, 히터(20)에는 히터전압으로서 5~10V의 전위차를 인가한다. 그리고, 캐소드(21)에는 영상신호인 캐소드 전위를 인가한다.

그리고, 제1전극(22)에는 0 ~ -200V정도를 인가하고, 제2전극(23)에는 가속전극 전위로서 400 ~ 1000V정도를 인가한다. 또, 제3전극(24)에는 5 ~ 10KV를 인가하고 양극전위로서는 20 ~ 35KV정도를 인가한다.

본 실시 예에 있어서 다음과 같이 설정되어있다.

S01: 159um S12: 0.175mm S23: 1.0mm

Gx1: 0.75mm Gy1: 0.33mm Gx2: 0.5mm

Gy2: 0.5mm Gxy2: 0.45mm Gx3: 0.9mm

Gy3: 1.1mm Gxy3: 0.71mm t1: 0.1mm

t2: 0.3mm

제1전극으로 인가되는 전위는 0V

제2전극으로의 인가전위는 600V

이때, 캐소드(21)의 컷오프 전압은 110V정도가 된다. 캐소드(21) 전류 량이 각 캐소드당 0.3mA인 경우, 컷오프 전압 110V에 있어서 필요한 드라이브 전압은 30V이하이다.

따라서, 비디오 주파수 200MHz이상에서의 종선휘도에 열화는 나타나지 않고, 또 스크린에서의 빔 스폿 직경의 열화도 나타나지 않는다.

또, 제2전극(23)에 있어서의 전자빔 통과구멍(23A)의 형상은 원형일수도 있다. 음극선관의 필요한 특성에 따라, 제2전극(23)에 있어서의 전자빔 통과구멍(23A)을 원형, 마름모형, 타원형 등의 여러 가지 형상으로 변경할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 있어서의 설정은 다음과 같다.

S01: 159um S12: 0.175mm S23: 1.0mm

Gx1: 0.75mm Gy1: 0.33mm Gx2: 0.5mm

Gy2: 0.5mm Gxy2: 0.45mm Gx3: 0.9mm

Gy3: 1.1mm Gxy3: 0.71mm t1: 0.1mm

t2: 0.3mm

제1전극으로 인가되는 전위는 0V

제2전극으로의 인가전위는 600V

상기와 같은 본 발명의 또 다른 실시 예를 따르면, 캐소드(21)의 컷오프 전압은 110V정도가 된다.

캐소드(21) 전류량이 각 캐소드당 0.3mA인 경우, 컷오프 전압 110V에 있어서 필요한 드라이브 전압은 30V이하이다.

따라서, 비디오 주파수 200MHz이상에서의 종선휘도에 열화는 나타나지 않고, 또 스크린에서의 빔 스폿 직경의 열화도 나타나지 않는다.

또한, DY자계에 의한 영향을 도13에 도시한다. 도 13a에서와 같이 종래의 경우, 그 자계 영향을 많이 받아 스크린 Corner에서의 수직경은 Center대비 11배 가량이 커지고, 도 13b에서와 같이 본 발명의 실시 예에서는 7배 가량이 됨을 볼 수 있다.

상기 실시 예에서의 드라이브특성을 도 14에서 나타낸다.

일반적인 칼라 음극선관에 있어서는, 드라이브 전압은 약 50V일 때, 캐소드에서 방출되는 전류량은 약 0.3mA이다.

이것은, 상기 음극선관의 화면을 추천 휘도로 표시한 때의 전류치에 해당한다. 이 추천 휘도는 약 100 cd/m²이다.

또한, 종래 기술에서는 드라이브 전압이 50V일 때 전류량은 약 0.6mA인데 반해, 본 발명의 실시 예에서는 드라이브 전압이 50V일 때, 캐소드(21)에서 방출되는 전류 량은 약 0.9mA임을 알 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 예에 도시한 형식의 전자총을 구비한 칼라음극선관에 한정되지 않는다. 본 발명은 다른 전극 구성을 갖는 각종 음극선관에도 마찬가지로 적용될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 칼라 음극선관은, 캐소드(21), 제1전극(22), 제2전극(23)을 구비한 전자빔 발생수단을 가지는 인라인형 전자총을 구비한다.

그리고, 본 발명의 칼라 음극선관은, 제1전극(22)에 있어서의 수평에 대한 수직비와 제2전극(23)에 있어서의 전극비 및 제3전극(24)에 있어서의 전극형상비의 관계를 설정하고 있다.

또한, 각 전극간의 간격을 명시하고 있다.

본 발명의 음극선관에 의하면, 기존과 동일 컷오프 전압에서 드라이브 특성을 강화하고, 수직방향으로 입사되는 빔 경의 축소로 인해 Focus전압변화에 따른 스크린 상의 빔 경의 변화를 최소화하여 스크린에서의 특성을 강화함과 동시에 DY자계에 의한 편향 수차를 최소화해서 스크린 Corner부에서의 빔 축소를 위해 인가되는 Dynamic Parabola전압의 감소 및 제거가 가능해지고, 또한 수평발산 각의 최적화 조절로 인해 Focus 특성의 열화를 방지하고, 상기의 전자총에서는 편향 주파수가 높은 고해상도 화면 표시라도 입력 신호에 대한 응답의 열화가 없게 되는 칼라 음극선관을 얻을 수 있다.

본 발명의 음극선관에 의하면 다음과 같은 효과를 갖게 된다.

첫째, 기존과 동일 컷오프 전압에서 드라이브 특성을 강화하고, 수직방향으로 입사되는 빔경의 축소로 인해 Focus전압변화에 따른 스크린상의 빔경의 변화를 최소화하여 스크린에서의 특성을 강화함과 동시에 DY자계에 의한 편향 수차를 최소화해서 스크린 Corner부에서의 빔 축소를 위해 인가되는 Dynamic Parabola전압의 감소 및 제거가 가능해진다.

둘째, 수평발산 각의 최적화 조절로 인해 Focus 특성의 열화를 방지하게된다.

셋째, 상기의 전자총에서는 편향 주파수가 높은 고해상도 화면 표시라도 입력 신호에 대한 응답의 열화가 없게 되는 칼라 음극선관을 얻게되는 효과를 갖게 된다.

Claims (14)

1. 패널과 펀넬 및 패널 내면에 도포된 형광면과 전자총을 구비하는 칼라 음극선관에 있어서,

   상기 형광면은 3색의 형광체 화소가 배열된 형광체막을 구비하고,

   상기 전자총은 전자빔을 발생하는 수단과 주렌즈를 형성하는 수단을 구비하며,

   상기 전자빔을 발생하는 수단은 상기 형광면 방향으로 상기 전자빔을 발사하기 위한 캐소드, 제 1전극, 제 2전극을 포함하며,

   상기 주렌즈를 형성하는 수단은 전자빔을 상기 형광면에 집속하는 복수의 전극을 포함하고,

   상기 제 1전극의 전자빔 통과공 수평과 수직직경을 각각 Gx1mm, Gy1mm이라 하고, 상기 제 2전극의 전자빔 통과공 수평과 수직직경을 각각 Gx2mm, Gy2mm이라 하며, 수직과 수평을 제외한 나머지 경사방향의 직경을 Gxy2mm이라고 할 때,

   상기 Gx1, Gy1, Gx2, Gy2, Gxy2는 Gx1 ≥2 Gy1이고, Gxy2 ≤Gx2 = Gy2의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 형광면에 있어서의 화소가 2M Pixel이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 캐소드에 인가되는 드라이브 전압의 주파수가 200MHz이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 형광면의 휘도가 100cd/mm²이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
5. 제 1항에 있어서,

   캐소드 전류가 0.3mA이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 캐소드의 컷오프 전압이 120V이하인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 캐소드와 상기 제1전극간의 거리가 0.1mm이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
8. 제 1항에 있어서,

   제1전극의 두께가 0.08mm이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 제1전극과 제2전극간의 거리가 0.15mm이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
10. 제 1항에 있어서,

    제2전극의 두께가 0.3mm이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 제 1전극의 전자빔 통과공 수평과 수직직경을 각각 Gx1mm, Gy1mm이라 하고, 상기 제2전극의 전자빔 통과공 수평과 수직직경을 각각 Gx2mm, Gy2mm라 하고, 수직과 수평을 제외한 나머지 경사방향의 직경을 Gxy1mm이라 하고, 상기 제3전극의 전자빔 통과공 수평과 수직직경을 각각Gx3mm, Gy3mm라하고, 중심에서 경사방향 모서리까지의 거리를 Gxy3mm라 할 때, 상기 Gx1, Gy1, Gx2, Gy2, Gxy2, Gx3, Gy3, Gxy3는 Gx1 ≥2 Gy1, Gxy2 ≤Gx2 = Gy2, Gxy3 ≥ Gx3 or Gy3의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
12. 패널과 펀넬 및 패널 내면에 도포된 형광면과 전자총을 구비하는 칼라 음극선관에 있어서,

    상기 형광면은 3색의 형광체 화소가 배열된 형광체막을 구비하고,

    상기 전자총은 전자빔을 발생하는 수단과 주렌즈를 형성하는 수단을 구비하며,

    상기 전자빔을 발생하는 수단은 상기 형광면 방향으로 상기 전자빔을 발사하기 위한 캐소드, 제 1전극, 제 2전극을 포함하며,

    상기 주렌즈를 형성하는 수단은 전자빔을 상기 형광면에 집속하는 복수의 전극을 포함하고,

    상기 제 1전극의 전자빔 통과공 수평과 수직직경을 각각 Gx1mm, Gy1mm이라 하고, 상기 제 2전극의 전자빔 통과공 수평과 수직직경을 각각 Gx2mm, Gy2mm이라 하며, 수직과 수평을 제외한 나머지 경사방향의 직경을 Gxy2mm이라고 할 때,

    상기 Gx1, Gy1, Gx2, Gy2는 Gx1 ≥1.5 Gy1이고, Gy1 ≤Gy2의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 Gx1 ≥2.0 Gy1이고, Gy1 ≤Gy2의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
14. 제 12항에 있어서,

    상기 제 2전극 다음에 형성되는 제 3전극의 전자빔 통과공의 수평과 수직직경을 각각 Gx3mm, Gy3mm라 할 때,

    Gy2 ≤Gy3의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.