KR100505074B1 - 인라인형 전자총 및 이것을 사용한 컬러 수상관 장치 - Google Patents

인라인형 전자총 및 이것을 사용한 컬러 수상관 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중앙의 전자빔에 작용하는 주 렌즈 전계와 양측의 전자빔에 작용하는 주 렌즈 전계의 강도를 동일하게 하는 동시에, 형광체 스크린면 상에 형성되는 전자빔의 스폿 형상을 진원 형상으로 하는 것에 관한 것으로, 집속 전극(12) 및 최종 가속 전극(13)의 각각이, 서로 대향하는 단면(17, 19)의 개구(18, 20)로부터 후퇴한 위치에 전계 보정용 금속판(21, 22)을 내장하고 있다. 전계 보정용 금속판(21, 22)은 인라인으로 배열된 3개의 전자빔 통과 구멍을 가지고 있다. 인라인 방향을 X축 방향, 인라인 방향에 수직인 방향을 Y축 방향으로 하고, 전계 보정용 금속판(21)에 뚫어 설치된 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)의 중심을 X = 0, Y = 0으로 하였을 때, 전자빔 통과 구멍(23b)은 (X/R1)2 + (Y/R2)2 = 1(R1, R2는 상수)에 의해서 표기되는 곡선과 X축 및 Y축의 교점을 통과하고, 또한, 상기 곡선으로 둘러싸이는 면적보다도 작은 면적이 되는 형상을 가지고 있다.

Description

인라인형 전자총 및 이것을 사용한 컬러 수상관 장치{INLINE TYPE ELECTRON GUN AND COLOR PICTURE TUBE APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 인라인형 전자총 및 이것을 사용한 컬러 수상관 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 텔레비젼 수상기나 컴퓨터 디스플레이 등에 사용되는 컬러 수상관 장치, 및 이것에 사용되는, 주 렌즈를 형성하는 집속 전극과 최종 가속 전극을 구비한 인라인형 전자총에 관한 것이다.
컬러 수상관 장치에서, 형광체 스크린면 상의 화상을 고해상도로 하기 위해서는, 전자총으로부터 출사되는 R(적), G(녹), B(청)의 각 색에 대응하는 3개의 전자빔의 형광체 스크린면 상에서의 스폿 직경을 작게 하는 동시에, 그 스폿 형상을 진원(眞圓) 형상으로 하고, 또한, 3개의 전자빔을, 형광체 스크린면 상에 동일한 포커스 전압으로 동시에 저스트 포커스시킬 필요가 있다. 또한, 전자총의 조립시에는 전자총의 각 전극에 뚫어 설치된 3개의 전자빔 통과 구멍을 고정밀도로 위치 결정할 필요가 있다.
종래, 전자총으로서는, 예를 들면, 일본국 특허 제 3056515호 공보에 개시되어 있는 것이 알려져 있다. 이 공보에 개시된 전자총에서는, 주 렌즈를 형성하는 집속 전극과 최종 가속 전극이 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 그리고, 집속 전극의 최종 가속 전극과 대향하는 단면에는, 장축을 수평 방향으로 하는 타원형의(oval-shaped) 1개의 개구(aperture)가 설치되어 있다. 또한, 집속 전극에는, 개구로부터 후퇴한 위치에 전계 보정용 금속판이 설치되어 있고, 이 전계 보정용 금속판에는 수평 방향으로 인라인으로 배열된 3개의 전자빔 통과 구멍이 뚫어 설치되어 있다. 한편, 최종 가속 전극의 집속 전극과 대향하는 단면에도, 장축을 수평 방향으로 하는 타원형의 1개의 개구가 설치되어 있다. 또한, 최종 가속 전극에도, 개구로부터 후퇴한 위치에 전계 보정용 금속판이 설치되어 있고, 이 전계 보정용 금속판에는 수평 방향으로 인라인으로 배열된 3개의 전자빔 통과 구멍이 뚫어 설치되어 있다.
이 종래의 전자총의 전계 보정용 금속판에 뚫어 설치된 3개의 전자빔 통과 구멍은 이하와 같은 형상을 가지고 있다. 즉, 도 11에 도시하는 바와 같이, 중앙의 전자빔 통과 구멍(101b)은 장축을 수직 방향으로 하는 타원형으로 형성되어 있다. 또한, 전자빔 통과 구멍(101b)의 양측에 설치된 전자빔 통과 구멍(101a, 101c)(우측의 전자빔 통과 구멍(101c)에 대해서는 도시하지 않음)은 외측의 반분이 반원 형상으로 형성되어 있다. 또한, 인라인 방향을 X축 방향, 인라인 방향에 수직인 방향을 Y축 방향으로 하고, 전자빔 통과 구멍(101a, 101c)의 중심을 X = 0, Y = 0으로 하였을 때, 전자빔 통과 구멍(101a, 101c)의 내측의 반분은 Xn + Yn= Rn (R은 상수)에 의해서 표기되고, 또한, n이 2.0을 넘고 3.0 이하인 곡선으로 둘러싸인 형상으로 형성되어 있다. 또한, 도 11에서, 100은 전계 보정용 금속판이다. 또한, 도 11에는, n이 2.0, 2.15, 2.25, 2.5일 때의 전자빔 통과 구멍(101a)의 내측 반분의 외형선이 그려져 있다.
이상과 같이, 3개의 전자빔 통과 구멍(101a, 101b, 101c)이 뚫어 설치된 전계 보정용 금속판(100)을, 집속 전극과 최종 가속 전극의 단면으로부터 멀리 배치함으로써, 3개의 주 렌즈 전계가 이웃하는 것끼리 오버랩되고, 주 렌즈의 실효 렌즈 입구 직경이 확대되므로, 형광체 스크린면 상에서의 빔 스폿 직경을 작게 할 수 있다. 또한, 양측의 전자빔 통과 구멍(101a, 101c)의 내측 반분의 상하의 원호가 외측으로 팽창된 형상으로 되고, n의 값을 적당히 선택함으로써, 세로길이의 구멍으로 한 경우와 마찬가지로, 수평 방향과 수직 방향에서 최적의 집속 조건을 얻을 수 있으므로, 형광체 스크린면 상에 형성되는 양측의 전자빔의 스폿 형상을 진원에 가까운 것으로 할 수 있다. 또한, 양측의 전자빔 통과 구멍(101a, 101c)은, 진원 형상의 경우와 마찬가지로 수평 방향의 직경과 수직 방향의 직경이 같아지는 동시에, 내측 반분의 상하의 원호가 외측으로 팽창된 형상으로 되므로, 원형 단면의 재래의 규제 핀을 양측의 전자빔 통과 구멍(101a, 101c)에 통과시킬 수 있다. 그리고, 이 경우, 외측 반분의 원호 전역과 내측 반분의 중앙점(수평축과의 교점)에 서 양측의 전자빔 통과 구멍(101a, 101c)과 규제 핀이 접하므로, 고정밀도로 센터 맞춤을 하는 것이 가능해진다.
그러나, 상기 종래의 전자총에서는, 집속 전극 내 또는 최종 가속 전극 내의 전계 보정용 금속판이, 최종 가속 전극 또는 집속 전극과의 대향 단면으로부터 후퇴한 위치에 있으므로, 3개의 전자빔의 각각에 작용하는 3개의 주 렌즈 전계 중, 중앙의 주 렌즈 전계와 양측의 주 렌즈 전계의 강도를 동일하게 할 수 없고, 그 결과, 3개의 전자빔을 형광체 스크린면 상에서 동시에 저스트 포커스시킬 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 3개의 전자빔이 포커스 및 컨버전스되어 형광체 스크린면 상에 형성되는 빔 스폿 중, 양측의 것은 진원 형상으로 할 수 있지만, 중앙의 것은 진원 형상으로 할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은, 종래 기술에서의 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 집속 전극 내 또는 최종 가속 전극 내의 전계 보정용 금속판을, 최종 가속 전극 또는 집속 전극과의 대향 단면으로부터 멀리 배치하고, 주 렌즈의 실효 렌즈 입구 직경을 크게 한 경우에서도, 3개의 전자빔의 각각에 작용하는 3개의 주 렌즈 전계중, 중앙의 주 렌즈 전계와 그 양측의 주 렌즈 전계의 강도를 동일하게 할 수 있는 동시에, 형광체 스크린면 상에 형성되는 중앙의 전자빔의 스폿 형상을 진원 형상으로 할 수 있는 인라인형 전자총 및 이것을 사용한 컬러 수상관 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 인라인형 전자총의 구성은, 소정의 간격을 가지고 배치된, 주 렌즈를 형성하는 집속 전극과 최종 가속 전극을 구비하고, 상기 집속 전극은, 상기 최종 가속 전극측의 단면에 제1 개구를 가지는 동시에, 상기 제1 개구로부터 후퇴한 위치에 제1 전계 보정용 금속판을 내장하고, 상기 최종 가속 전극은, 상기 집속 전극측의 단면에 제2 개구를 가지는 동시에, 상기 제2 개구로부터 후퇴한 위치에 제2 전계 보정용 금속판을 내장하는 인라인형 전자총으로서,
상기 제 1 및 제2 전계 보정용 금속판에는 각각, 인라인으로 배열된, 중앙의 전자빔 통과 구멍과, 상기 중앙의 전자빔 통과 구멍의 양측에 배치되고, 상기 중앙의 전자빔 통과 구멍측을 향해 볼록한 반원호 형상부를 가지는 개구 또는 절결이 설치되고,
상기 인라인 방향을 X축 방향, 상기 인라인 방향에 수직인 방향을 Y축 방향으로 하고, 상기 중앙의 전자빔 통과 구멍의 중심을 X = 0, Y = 0으로 하였을 때, 상기 집속 전극 또는 상기 최종 가속 전극의 적어도 한쪽의 상기 중앙의 전자빔 통과 구멍이, (X/R1)2 + (Y/R2)2 = 1(R1, R2는 상수)에 의해서 표기되는 곡선과 X축 및 Y축의 교점을 통과하고, 또한, 상기 곡선으로 둘러싸인 면적보다도 작은 면적으로 되는 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 인라인형 전자총의 구성에 의하면, 집속 전극 내의 제1 전계 보정용 금속판 또는 최종 가속 전극 내의 제2 전계 보정용 금속판을, 최종 가속 전극 또는 집속 전극과의 대향 단면으로부터 멀리 배치하고, 주 렌즈의 실효 렌즈 입구 직경을 크게 한 경우에서도, 3개의 전자빔의 각각에 작용하는 3개의 주 렌즈 전계 중, 중앙의 주 렌즈 전계와 그 양측의 주 렌즈 전계의 강도를 동일하게 하여, 3개의 전자빔을 형광체 스크린면 상에서 동시에 저스트 포커스시킬 수 있다. 또한, 형광체 스크린면 상에 형성되는 양측의 전자빔의 스폿 형상뿐만 아니라, 중앙의 전자빔의 스폿 형상도 진원 형상으로 할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 인라인형 전자총의 구성에서는, 상기 중앙의 전자빔 통과 구멍이, (X/R1)n + (Y/R2)n = 1에 의해서 표기되고, 또한, n이 1.5를 넘고 2.0 미만인 곡선으로 둘러싸인 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, n의 값을 1.5 < n < 2.0의 범위로 최적화함으로써, 3개의 전자빔의 각각에 작용하는 3개의 주 렌즈 전계 중, 중앙의 주 렌즈 전계와 그 양측의 주 렌즈 전계의 강도차를 작게 할 수 있다. 그 결과, 집속 전극 및 최종 가속 전극에 3개의 전자빔에 공통의 하나의 포커스 전압을 인가하여도, 3개의 전자빔을 형광체 스크린면 상에서 동시에 저스트 포커스시킬 수 있다. 그리고 또한, 이러한 구성으로 함으로써, 형광체 스크린면 상에 형성되는 중앙의 전자빔의 스폿 형상을 진원에 가까운 것으로 할 수 있다. 또한, 이 경우에는, n = 약 1.90∼약 1.95인 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 인라인형 전자총의 구성에서는, R1 < R2의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 수평 방향의 렌즈 작용이 수직 방향의 렌즈 작용보다 약한 주 렌즈 전계를, 수평 방향의 렌즈 작용이 수직 방향의 렌즈 작용보다 강한 주 렌즈 전계로 캔슬함으로써, 용이하게 수평 방향과 수직 방향의 렌즈 작용을 동일하게 하여, 형광체 스크린면 상에 형성되는 중앙의 전자빔의 스폿 형상을 진원 형상으로 할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 인라인형 전자총의 구성에서는, 상기 집속 전극과 상기 최종 가속 전극의 사이에 통 형상의 중간 전극을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 중간 전극의 전위를, 집속 전극의 전위와 최종 가속 전극의 전위의 사이의 임의의 전위로 함으로써, 주 렌즈 전계를 전자총의 축방향으로 확장하여, 주 렌즈의 실효 렌즈 입구 직경을 더욱 크게 할 수 있다. 그 결과, 형광체 스크린면 상에서의 빔 스폿 직경을 더욱 작게 하여, 컬러 수상관 장치의 한층 더한 고해상도화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 컬러 수상관 장치의 구성은, 내면에 다수색의 형광체로 이루어지는 형광체 스크린면을 갖는 페이스 패널과, 상기 페이스 패널의 후방에 접속된 펀넬로 이루어지는 벌브와,
상기 펀넬의 네크부에 내장된 전자총과,
상기 전자총으로부터 출사된 전자빔을 통과시키기 위한 다수의 전자빔 통과 구멍을 가지고, 또한, 상기 형광체 스크린면과 소정의 간격을 유지하며 상기 벌브내의 소정의 위치에 배치된 쉐도우 마스크와,
상기 펀넬의 상기 네크부측 외주에 장착된 편향 요크를 구비한 컬러 수상관 장치로서,
상기 전자총으로서 상기 본 발명의 인라인형 전자총이 사용되고 있는 것을 특징으로 한다.
이 컬러 수상관 장치의 구성에 의하면, 전자총으로서 상기 본 발명의 인라인형 전자총이 사용되고 있으므로, 전자총으로부터 출사되는 R(적), G(녹), B(청)의 각 색에 대응하는 3개의 전자빔의 형광체 스크린면 상에서의 스폿 직경을 작게 하는 동시에, 그 스폿 형상을 진원 형상으로 하고, 또한, 3개의 전자빔을, 형광체 스크린면 상에서 동일한 포커스 전압으로 동시에 저스트 포커스시킬 수 있으므로, 고해상도의 컬러 수상관 장치를 실현할 수 있다.
이하, 실시 형태를 이용하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서의 컬러 수상관 장치를 도시하는 수평 단면도, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에서의 인라인형 전자총을 도시하는 수평 단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서의 컬러 수상관 장치는, 글라스 등으로 형성된 페이스 패널(1)과, 페이스 패널(1)의 후방에 접속되고, 마찬가지로 글라스 등으로 형성된 펀넬(2)로 이루어지는 벌브를 구비하고 있다. 페이스 패널(1)의 내면에는, 적색, 녹색, 및 청색으로 발광하는 삼색의 형광체로 이루어지는 형광체 스크린면(3)이 형성되어 있다. 펀넬(2)의 네크부(5)에는 전자총(6)이 내장되어 있다. 상기 벌브 내의 소정의 위치에는, 페이스 패널(1)의 내면의 형광체 스크린면(3)과 소정의 간격을 유지하며, 전자총(6)으로부터 출사된 전자빔의 도달 위치를 규제하기 위한 쉐도우 마스크(4)가 배치되어 있다. 여기서, 쉐도우 마스크(4)는, 전자총(6)으로부터 출사되는 R(적), G(녹), B(청)의 각 색에 대응하는 3개의 전자빔(8a, 8b, 8c)에 대해 색 선별의 역할을 하는 것으로, 평판에 전자빔 통과 구멍인 대략 슬롯 형상의 뚫린 구멍을 에칭에 의해 다수 형성하여 구성되어 있다. 또한, 펀넬(3)의 네크부(5)측 외주에는, 전자총(6)으로부터 출사된 전자빔(8a, 8b, 8c)을 수직 방향 및 수평 방향으로 편향하기 위한 편향 요크(7)가 장착되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 전자총(6)은, 수평 방향으로 인라인으로 배열된 3개의 음극(cathode)(9a, 9b, 9c)과, 음극(9a, 9b, 9c)이 수용된 컵 형상의 제어 격자 전극(10)과, 플레이트 형상의 가속 전극(11)과, 집속 전극(12)과, 최종 가속 전극(13)이 순차 배열되어 구성되어 있다.
제어 격자 전극(10)에는, 3개의 음극(9a, 9b, 9c)과의 대향 위치에 3개의 구멍이 뚫어 설치되어 있다. 또한, 가속 전극(11), 및 집속 전극(12)의 가속 전극(11)과 대향하는 단면에도, 각각, 제어 격자 전극(10)에 형성된 3개의 구멍의 각각과 거의 동 축의 3개의 구멍이 뚫어 설치되어 있다. 그리고, 음극(9a, 9b, 9c)과 제어 격자 전극(10)과 가속 전극(11)으로 형성되는 캐소드 렌즈(14)에 의해, 음극(9a, 9b, 9c)에서 발생한 열 전자가 빔 정형되어, 전자빔(8a, 8b, 8c)으로서 꺼내진다. 또한, 가속 전극(11)과 집속 전극(12)으로 형성되는 프리-포커스 렌즈(pre-focus lens)(15)와, 집속 전극(12)과 최종 가속 전극(13)으로 형성되는 주 렌즈(main lens)(16)에 의해, 전자빔(8a, 8b, 8c)이 형광체 스크린면(3) 상에 집속된다.
본 실시 형태의 전자총(6)에서는, 주 렌즈(16)의 실효 렌즈 입구 직경을 크게 하고, 형광체 스크린면(3) 상에서의 빔 스폿 직경을 작게 하기 위해, 집속 전극(12)과 최종 가속 전극(13)이 이하와 같이 구성되어 있다. 즉, 집속 전극(12)의 최종 가속 전극(13)과 대향하는 단면(17)에는, 수평 방향을 장축으로 하는 타원형의 1개의 개구(18)가 주연(周緣)을 내측으로 구부린 상태로 설치되어 있다. 또한, 집속 전극(12)에는, 개구(18)로부터 후퇴한 위치에 전계 보정용 금속판(21)이 내장되어 있다. 마찬가지로, 최종 가속 전극(13)의 집속 전극(12)과 대향하는 단면(19)에는, 수평 방향을 장축으로 하는 타원형의 1개의 개구(20)가 주연을 내측으로 구부린 상태로 설치되어 있다. 또한, 최종 가속 전극(13)에는, 개구(20)로부터 후퇴한 위치에 전계 보정용 금속판(22)이 내장되어 있다. 여기서, 전계 보정용 금속판(21, 22)은, 집속 전극(12), 최종 가속 전극(13)과는 별개의 부재로 이루어지고, 각각 집속 전극(12), 최종 가속 전극(13)에 용접 등에 의해 고착되어 있다.
또한, 본 실시 형태의 전자총(6)에서는, 전계 보정용 금속판(21, 22)에 각각 3개의 전자빔(8a, 8b, 8c)에 대응하는 3개의 전자빔 통과 구멍이 뚫어 설치되어 있다. 그리고, 특히, 집속 전극(12)의 전계 보정용 금속판(21)에 뚫어 설치되는 전자빔 통과 구멍은 이하에 설명하는 것과 같은 구성을 구비하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에서의 인라인형 전자총의 집속 전극을 도시하는 정면도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 집속 전극(12)의 전계 보정용 금속판(21)에는, 수평 방향으로 인라인으로 배열된 3개의 전자빔 통과 구멍(23a, 23b, 23c)이 뚫어 설치되어 있다. 그리고, 전계 보정용 금속판(21)에 뚫어 설치되는 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)은 이하와 같은 형상을 갖고 있다. 즉, 인라인 방향을 X축 방향, 인라인 방향에 수직인 방향을 Y축 방향으로 하고, 전자빔 통과 구멍(23b)의 중심을 X = 0, Y = 0으로 하였을 때, 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)은, (X/R1)2 + (Y/R2)2= 1(R1, R2는 상수)에 의해서 표기되는 곡선과 X축 및 Y축의 교점을 통과하고, 또한, 상기 곡선으로 둘러싸이는 면적보다도 작은 면적이 되는 형상을 갖고 있다. 여기서, R1은 타원의 장축의 반분의 길이를 표시하고 있고, R2는 타원의 단축의 반분의 길이를 표시하고 있다. 또한, 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)에서의 X축 및 Y축과 기준 타원면 : (X/R1)2 + (Y/R2)2= 1과의 4개의 교점을 연결하는 곡선은, 제1∼제4 사분면의 각각에서, 외측을 향해 볼록하고, 또한, 완만한 형상으로 된다. 보다 구체적으로는, 전계 보정용 금속판(21)에 뚫어 설치되는 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, (X/R1)n + (Y/R2)n = 1(R1, R2는 상수)에 의해서 표기되고, 또한, n이 1.5를 넘고 2.0 미만인 곡선으로 둘러싸인 형상을 가지고 있는 것이 바람직하다. 또한, 후술하는 이유에 의해, 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)은 상기의 식에서 R1 < R2인 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 도 4에는, n이 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0일 때의 전자빔 통과 구멍(23b)의 외형선이 그려져 있다. 이 경우, n을 2.0에서 1.5까지 작게 하여 가면, 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)의 형상은 타원에서 마름모꼴로 변화해 간다. 또한, 최종 가속 전극(13)의 전계 보정용 금속판(22)에 뚫어 설치되는 중앙의 전자빔 통과 구멍을, 이상과 같은 형상으로 하여도 되고, 또한, 전계 보정용 금속판(21, 22)에 뚫어 설치되는 중앙의 전자빔 통과 구멍을, 모두 이상과 같은 형상으로 하여도 된다.
또한, 도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이, 전자빔 통과 구멍(23b)의 양측에 설치된 전자빔 통과 구멍(23a, 23c)은 적어도 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)측의 반분이 반원 형상으로 되어 있다. 즉, 양측의 전자빔 통과 구멍(23a, 23c)은 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)측을 향해 볼록한 반원호 형상부를 가지고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 양측의 전자빔 통과 구멍(23a, 23c)이 진원 형상으로 형성되어 있다. 이와 같이, 양측의 전자빔 통과 구멍(23a, 23c)을, 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)측을 향해 볼록한 반원호 형상부를 갖도록 구성함으로써, 원형 단면의 재래의 규제 핀을 양측의 전자빔 통과 구멍(23a, 23c)에 통과시킬 수 있다. 그리고, 이 경우, 내측 반분의 원호 전역과 외측 반분의 중앙점(수평축과의 교점)에서 양측의 전자빔 통과 구멍(23a, 23c)과 규제 핀이 접하므로, 고정밀도로 센터 맞춤을 하는 것이 가능해진다. 이상의 것은, 최종 가속 전극(13)의 전계 보정용 금속판(22)에 뚫어 설치되는 양측의 전자빔 통과 구멍에 관해서도 말할 수 있다.
전계 보정용 금속판(21, 22)에 뚫어 설치되는 중앙의 전자빔 통과 구멍의 적어도 한쪽을, (X/R1)2 + (Y/R2)2 = 1(R1, R2는 상수)에 의해서 표기되는 곡선과 X축 및 Y축의 교점을 통과하고, 또한, 상기 곡선으로 둘러싸이는 면적보다도 작은 면적이 되는 형상으로 하며, 또한, 전계 보정용 금속판(21)에 뚫어 설치되는 양측의 전자빔 통과 구멍과 전계 보정용 금속판(22)에 뚫어 설치되는 양측의 전자빔 통과 구멍을 모두 상기와 같은 구성으로 함으로써, 이하와 같은 효과가 얻어진다. 즉, 집속 전극(12) 내의 전계 보정용 금속판(21) 또는 최종 가속 전극(13) 내의 전계 보정용 금속판(22)을, 집속 전극(12)의 단면(17) 또는 최종 가속 전극(13)의 단면(19)으로부터 멀리 배치하여, 주 렌즈(16)의 실효 렌즈 입구 직경을 크게 한 경우에서도, 3개의 전자빔(8a, 8b, 8c)의 각각에 작용하는 3개의 주 렌즈 전계 중, 중앙의 주 렌즈 전계와 그 양측의 주 렌즈 전계의 강도를 동일하게 하여, 3개의 전자빔(8a, 8b, 8c)을 형광체 스크린면(3) 상에서 동시에 저스트 포커스시킬 수 있다. 또한, 형광체 스크린면(3) 상에 형성되는 양측의 전자빔(8a, 8c)의 스폿 형상뿐만 아니라, 중앙의 전자빔(8b)의 스폿 형상도 진원 형상으로 할 수 있다.
이하, 이것을, 전계 보정용 금속판(21, 22)에 뚫어 설치되는 중앙의 전자빔 통과 구멍의 적어도 한쪽이 (X/R1)n + (Y/R2)n = 1(R1, R2는 상수)에 의해서 표기되는 곡선으로 둘러싸이는 형상인 경우를 예로 들어 설명한다.
이 경우에는, n의 값을 1.5 < n < 2.0의 범위로 최적화함으로써, 3개의 전자빔(8a, 8b, 8c)의 각각에 작용하는 3개의 주 렌즈 전계 중, 중앙의 주 렌즈 전계와 그 양측의 주 렌즈 전계의 강도차를 작게 할 수 있다. 그 결과, 집속 전극(12) 및 최종 가속 전극(13)에 3개의 전자빔(8a, 8b, 8c)에 공통의 하나의 포커스 전압을 인가하여도, 3개의 전자빔(108a, 8b, 8c)을 형광체 스크린면(3) 상에서 동시에 저스트 포커스시킬 수 있다. 그리고 또한, 이와 같은 구성으로 함으로써, 형광체 스크린면(3) 상에 형성되는 중앙의 전자빔(8b)의 스폿 형상을 진원에 가까운 것으로 할 수도 있다. 이하에, n을 변화시킨 경우의 전자빔의 집속 특성에 관해서 상세히 설명한다.
도 5는 상기의 식의 n을 변화시켰을 때의 주 렌즈 전계에 의한 전자빔의 집속 특성을 검토하기 위해, 중앙의 전자빔(8b)과 그 양측의 전자빔(8a, 8c)의 수평 방향을 저스트 포커스로 하는데 필요한 집속 전극(12)에 인가되는 포커스 전압을, 3차원 전계 궤도 계산에 의해서 구하여 플롯한 도면이다. 또한, 도 6은, 마찬가지로 상기의 식의 n을 변화시켰을 때의 주 렌즈 전계에 의한 전자빔의 집속 특성을 검토하기 위해, 중앙의 전자빔(8b)과 그 양측의 전자빔(8a, 8c)의 수직 방향을 저스트 포커스로 하는데 필요한 집속 전극(12)에 인가되는 포커스 전압을, 3차원 전계 궤도 계산에 의해서 구하여 플롯한 도면이다. 도 5, 도 6으로부터 알 수 있듯이, n에 대한 저스트 포커스 전압은, 수평 방향, 수직 방향 모두 중앙의 전자빔(8b)과 그 양측의 전자빔(8a, 8c)에서 다른 변화량을 나타내고 있다. 이 경우, 중앙의 전자빔(8b)과 그 양측의 전자빔(8a, 8c)에서 50V 정도의 편차는 집속 특성에는 문제가 없는 것을 고려하면, 도 5 및 도 6으로부터, n = 약 1.90∼약 1.95로 함으로써, 주 렌즈(16)가 중앙의 전자빔(8b)에 미치는 주 렌즈 전계의 강도와 양측의 전자빔(8a, 8c)에 미치는 주 렌즈 전계의 강도를 균일하게 할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 집속 특성은, 집속 전극(12)과 최종 가속 전극(13)의 거리를 1.0㎜, 집속 전극(12)의 단면(17)과 전계 보정용 금속판(21)의 거리, 및 최종 가속 전극(13)의 단면(19)과 전계 보정용 금속판(22)의 거리를 3.5㎜, 전계 보정용 금속판(21, 22)의 세로 길이를 11.8㎜, 가로 길이를 21.3㎜로 하고, 또, 중앙의 전자빔 통과 구멍을 장축 2 ×R1 = 4.24㎜, 단축 2 ×R2 = 5.66㎜의 타원 구멍, 양측의 전자빔 통과 구멍을 직경 6.54㎜의 원 구멍으로 하여 검토한 것이다. 또한, 최종 가속 전극(13)으로의 인가 전압은 27kV로 하였다.
상기와 같이, 주 렌즈(16)가 중앙의 전자빔(8b)에 미치는 주 렌즈 전계의 강도와 양측의 전자빔(8a, 8c)에 미치는 주 렌즈 전계의 강도를 균일하게 할 수 있는 것은 이하의 이유에 의한다.
본 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 전계 보정용 금속판의 전자빔 통과 구멍은, 일반적으로, 집속 전극과 최종 가속 전극의 각각의 대향 단면에 설치된 수평 방향(인라인 방향)을 장축으로 하는 타원형의 개구에 의해 생성되는 주 렌즈 전계를 보정하기 위해, 이 개구와는 반대의, 수직 방향을 장축으로 하는 형상으로 하는 경우가 많다. 이 경우, 본 실시 형태와 같이, 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)의 형상을 타원에서 마름모꼴로 변화시켜 가면, 수평 방향보다도 수직 방향의 개구 부분이 감소하여 가므로, 수직 방향에서 중앙의 전자빔(8b)에 대한 주 렌즈 전계의 침투가 약해지고, 중앙의 전자빔(8b)에 대한 수직 방향의 렌즈 작용이 강해진다(혹은, 중앙의 전자빔(8b)에 대한 수평 방향의 렌즈 작용이 약해짐). 따라서, 중앙의 전자빔(8b)을 형광체 스크린면(3) 상에서 저스트 포커스시키기 위해서는, 강해진 수직 방향의 렌즈 작용을 약하게 하기 위해 수직 방향의 포커스 전압을 상승시키고, 약해진 수평 방향의 렌즈 작용을 강하게 하기 위해 수평 방향의 포커스 전압을 하강시킬 필요가 있다. 한편, 양측의 전자빔(8a, 8c)에 대해서는, 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)의 형상을 타원에서 마름모꼴로 변화시킴으로써, 수평 방향, 수직 방향 모두 주 렌즈 전계의 침투가 강해지므로, 양측의 전자빔(8a, 8c)에 대한 렌즈 작용이 수평 방향, 수직 방향 모두 약해진다. 따라서, 3개의 전자빔(8a, 8b, 8c)을 형광체 스크린면(3) 상에서 동시에 저스트 포커스시키기 위해서는, 약해진 수평 방향, 수직 방향의 렌즈 작용을 강하게 하기 위해서 수평 방향, 수직 방향의 포커스 전압을 모두 하강시킬 필요가 있다. 또한, 이 경우, 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)의 형상의 변화는, 수평 방향보다 수직 방향쪽이 크기 때문에, 수직 방향의 포커스 전압의 변화쪽이 수평 방향의 포커스 전압의 변화보다 커진다.
이상과 같이, 전계 보정용 금속판의 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)의 형상을 타원에서 마름모꼴로 변화시킴으로써, 주 렌즈(16)가 중앙의 전자빔(8b)에 미치는 주 렌즈 전계의 강도와 양측의 전자빔(8a, 8c)에 미치는 주 렌즈 전계의 강도를 변화시킬 수 있으므로, 양쪽의 주 렌즈 전계의 강도를 균일하게 하는 설계가 가능해진다.
도 7은 집속 전극(12) 및 최종 가속 전극(13)의 전계 보정용 금속판의 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)을, (X/R1)n + (Y/R2)n = 1(R1, R2는 상수)에 의해서 표기되는 곡선으로 둘러싸이는 형상으로 하였을 때의, 주 렌즈(16)에 입사하는 전자빔의 궤도를, 주 렌즈축을 중심으로 하여 일정한 반경으로 회전시키고, 각각의 궤도가 형광체 스크린면(3) 상에서 그리는 궤적을 계산에 의해 구하여 플롯한 도면이다. 도 7에서, 궤적이 원형인 것은, 실제의 전자빔이 형광체 스크린면(3) 상에서 원형의 스폿을 형성하는 것에 대응하고 있다. 또한, 도 7에서의 내측의 궤적은, 주 렌즈(16)의 반경 0.5㎜의 영역을 통과한 전자빔의 궤적을 나타내고 있고, 외측의 궤적은 주 렌즈(16)의 반경 1.0㎜의 영역을 통과한 전자빔의 궤적을 나타내고 있다. 도 7에 도시하는 바와 같이, n을 2.0에서 1.6까지 작게 한 경우, 중앙의 전자빔(8b)의 궤적은, 마름모꼴에서 진원으로 되며, 결국 장방형이 되는데 대해, 양측의 전자빔(8a, 8c)의 궤적은 n의 변화에 의해서는 거의 변화하지 않는다. 이와 같이, n의 값을 변화시킴으로써, 양측의 전자빔(8a, 8c)의 궤적에 영향을 미치지 않고, 중앙의 전자빔(8b)의 궤적만을 조정할 수 있다.
상기한 바와 같이, 전계 보정 금속판에 인라인으로 배열된 3개의 전자빔 통과 구멍 중, 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)은, 상기의 식 : (X/R1)n + (Y/R2)n = 1(R1, R2는 상수)에서 R1 < R2의 관계를 만족하는 것이 바람직하다(도 3, 도 4 참조). 즉, 중앙의 전자빔 통과 구멍(23b)은 인라인 방향(X축 방향)의 개구폭이 Y축 방향의 개구폭보다도 작은 것이 바람직하다. 이 구성을 채용하면, 수평 방향의 렌즈 작용이 수직 방향의 렌즈 작용보다도 약한 주 렌즈 전계를, 수평 방향의 렌즈 작용이 수직 방향의 렌즈 작용보다도 강한 주 렌즈 전계로 캔슬함으로써, 용이하게 수평 방향과 수직 방향의 렌즈 작용을 동일하게 하여, 형광체 스크린면(3) 상에 형성되는 중앙의 전자빔(8b)의 스폿 형상을 진원 형상으로 할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 3개의 음극(9a, 9b, 9c)이 수평 방향으로 인라인으로 배열되어 있는 경우를 예로 들어 설명하였는데, 3개의 음극(9a, 9b, 9c)은 수직 방향으로 인라인으로 배열되어 있어도 되고, 이 경우에는, 상술의 『수평 방향』과 『수직 방향』을 교체하면 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 전계 보정용 금속판(21, 22)에 각각 3개의 전자빔(8a, 8b, 8c)에 대응하는 3개의 전자빔 통과 구멍이 뚫어 설치되어 있는데, 반드시 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 8에 도시하는 바와 같이, 전계 보정용 금속판(24)의 중앙에 전자빔 통과 구멍(25)을 뚫어 설치하는 동시에, 전계 보정용 금속판(24)의 양측단에 중앙의 전자빔 통과 구멍(25)측을 향해 볼록한 반원호 형상부를 갖는 절결(26a, 26b)을 형성하도록 하여도 된다. 그리고, 이 경우, 양측의 2개의 전자빔(8a, 8c)은 절결(26a, 26b)의 반원호 형상부와 집속 전극(12) 또는 최종 가속 전극(13)으로 둘러싸인 영역을 통과하게 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 전계 보정용 금속판(21, 22)으로서, 집속 전극(12), 최종 가속 전극(13)과는 별개의 부재가 사용되고 있는데, 반드시 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 9에 도시하는 바와 같이, 집속 전극(12)과 전계 보정용 금속판(21)이 프레스로 일체 성형된 구성이어도 되고, 또한 마찬가지로, 최종 가속 전극(13)과 전계 보정용 금속판(22)이 프레스로 일체 성형된 구성이어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 집속 전극(12)과 최종 가속 전극(13)이 다른 부재를 개재시키지 않고 대향 배치되어 있는데, 반드시 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 10에 도시하는 바와 같이, 집속 전극(12)과 최종 가속 전극(13)의 사이에 통 형상의 중간 전극(27)을 배치한 구성이어도 된다. 그리고, 이러한 구성을 채용하면, 중간 전극(27)의 전위를, 집속 전극(12)의 전위와 최종 가속 전극(13)의 전위의 사이의 임의의 전위로 함으로써(집속 전극 전위 < 중간 전극 전위 < 최종 가속 전극 전위), 주 렌즈 전계를 전자총의 축방향으로 확장하고, 주 렌즈의 실효 렌즈 입구 직경을 더욱 크게 할 수 있다. 그 결과, 형광체 스크린면(3) 상에서의 빔 스폿 직경을 더욱 작게 하여, 컬러 수상관 장치의 한층 더한 고해상도화를 도모할 수 있다. 또한, 이 경우, 중간 전극(27)에 전계 보정용 금속판(28)을 내장시키는 것도 가능하다. 또한, 중간 전극의 수는 1개로 한정되지 않고, 다수의 중간 전극을 배치하여도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 인라인형 전자총에 의하면, 집속 전극 내의 제1 전계 보정용 금속판 또는 최종 가속 전극 내의 제2 전계 보정용 금속판을, 최종 가속 전극 또는 집속 전극과의 대향 단면으로부터 멀리 배치하여, 주 렌즈의 실효 렌즈 입구 직경을 크게 한 경우에도, 3개의 전자빔의 각각에 작용하는 3개의 주 렌즈 전계 중, 중앙의 주 렌즈 전계와 그 양측의 주 렌즈 전계의 강도를 동일하게 하여, 3개의 전자빔을 형광체 스크린면 상에서 동시에 저스트 포커스시킬 수 있다. 또한, 형광체 스크린면 상에 형성되는 양측의 전자빔의 스폿 형상 뿐만아니라, 중앙의 전자빔의 스폿 형상도 진원 형상으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 컬러 수상관 장치에 의하면, 전자총으로서 상기 본 발명의 인라인형 전자총이 사용됨으로써, 전자총으로부터 출사되는 R(적), G(녹), B(청)의 각 색에 대응하는 3개의 전자빔의 형광체 스크린면 상에서의 스폿 직경을 작게 하는 동시에, 그 스폿 형상을 진원 형상으로 하고, 또, 3개의 전자빔을, 형광체 스크린면 상에서 동일한 포커스 전압으로 동시에 저스트 포커스시킬 수 있으므로, 고해상도의 컬러 수상관 장치를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서의 컬러 수상관 장치를 도시하는 수평 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에서의 인라인형 전자총을 도시하는 수평 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에서의 인라인형 전자총의 집속 전극을 도시하는 정면도,
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에서의 인라인형 전자총의 전계 보정용 금속판의 요부를 도시하는 정면도,
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에서의 전계 보정용 금속판에 뚫어 설치되는 중앙의 전자빔 통과 구멍의 형상을 나타내는 식 (X/R1)n + (Y/R2)n= 1의 n에 대한 중앙의 전자빔과 그 양측의 전자빔의 수평 방향 저스트 포커스 전압을 플롯한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에서의 전계 보정용 금속판에 뚫어 설치되는 중앙의 전자빔 통과 구멍의 형상을 나타내는 식 (X/R1)n + (Y/R2)n = 1의 n에 대한 중앙의 전자빔과 그 양측의 전자빔의 수직 방향 저스트 포커스 전압을 플롯한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에서의 전계 보정용 금속판에 뚫어 설치되는 중앙의 전자빔 통과 구멍의 형상을 나타내는 식 (X/R1)n + (Y/R2)n= 1의 n에 대한 중앙의 전자빔과 그 양측의 전자빔의 스폿 형상을 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에서의 인라인형 전자총의 전계 보정용 금속판의 다른 예를 도시하는 정면도,
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에서의 인라인형 전자총의 집속 전극과 최종 가속 전극의 다른 구성을 도시하는 수평 단면도,
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에서의 인라인형 전자총의 주 렌즈부의 다른 구성을 도시하는 수평 단면도,
도 11은 종래 기술에서의 전자총의 전계 보정용 전극판의 요부를 도시하는 정면도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 페이스 패널 2 : 펀넬
3 : 형광체 스크린면 4 : 쉐도우 마스크
5 : 네크부 6 : 전자총
7 : 편향 요크 8a, 8b, 8c : 전자빔
9a, 9b, 9c : 음극 10 : 제어 격자 전극
11 : 가속 전극 12 : 집속 전극
13 : 최종 가속 전극 14 : 캐소드 렌즈
15 : 프리-포커스 렌즈 16 : 주 렌즈
17, 19 : 단면 18, 20 : 개구
21, 22, 24, 28 : 전계 보정용 금속판
23a, 23b, 23c, 25 : 전자빔 통과 구멍
26a, 26b : 절결
27 : 중간 전극

Claims (6)

  1. 소정의 간격을 두고 배치된, 주 렌즈를 형성하는 집속 전극과 최종 가속 전극을 구비하고, 상기 집속 전극은, 상기 최종 가속 전극측의 단면에 제1 개구를 가지는 동시에, 상기 제1 개구로부터 후퇴한 위치에 제1 전계 보정용 금속판을 내장하고, 상기 최종 가속 전극은, 상기 집속 전극측의 단면에 제2 개구를 가지는 동시에, 상기 제2 개구로부터 후퇴한 위치에 제2 전계 보정용 금속판을 내장하는 인라인형 전자총에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전계 보정용 금속판에는 각각, 인라인으로 배열된, 중앙의 전자빔 통과 구멍과, 상기 중앙의 전자빔 통과 구멍의 양측에 배치되고, 상기 중앙의 전자빔 통과 구멍측으로 향해 볼록한 반원호 형상부를 가지는 개구 또는 절결이 설치되고,
    상기 인라인 방향을 X축 방향, 상기 인라인 방향에 수직인 방향을 Y축 방향으로 하고, 상기 중앙의 전자빔 통과 구멍의 중심을 X = 0, Y = 0으로 하였을 때, 상기 집속 전극 또는 상기 최종 가속 전극의 적어도 한쪽의 상기 중앙의 전자빔 통과 구멍이, (X/R1)2 + (Y/R2)2 = 1(R1, R2는 상수)에 의해서 표기되는 곡선과 X축 및 Y축의 교점을 통과하고, 또한, 상기 곡선으로 둘러싸인 면적보다 작은 면적이 되는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 인라인형 전자총.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중앙의 전자빔 통과 구멍이, (X/R1)n + (Y/R2)n = 1에 의해서 표기되고, 또한, n이 1.5를 넘고 2.0 미만인 곡선으로 둘러싸인 형상을 가지는 인라인형 전자총.
  3. 제2항에 있어서, n = 약 1.90∼약 1.95인 인라인형 전자총.
  4. 제1항에 있어서, R1 < R2인 관계를 만족하는 인라인형 전자총.
  5. 제1항에 있어서, 상기 집속 전극과 상기 최종 가속 전극의 사이에 통 형상의 중간 전극을 더 구비한 인라인형 전자총.
  6. 내면에 다수색의 형광체로 이루어지는 형광체 스크린면을 가지는 페이스 패널과, 상기 페이스 패널의 후방에 접속된 펀넬로 이루어지는 벌브와,
    상기 펀넬의 네크부에 내장된 전자총과,
    상기 전자총으로부터 출사된 전자빔을 통과시키기 위한 다수의 전자빔 통과 구멍을 가지고, 또한, 상기 형광체 스크린면과 소정의 간격을 유지하며 상기 벌브 내의 소정의 위치에 배치된 쉐도우 마스크와,
    상기 펀넬의 상기 네크부측 외주에 장착된 편향 요크를 구비한 컬러 수상관 장치에 있어서,
    상기 전자총으로서 청구항 1∼5 중 어느 한 항 기재의 인라인형 전자총이 사용되는 것을 특징으로 하는 컬러 수상관 장치.
KR10-2003-0028938A 2002-05-09 2003-05-07 인라인형 전자총 및 이것을 사용한 컬러 수상관 장치 KR100505074B1 (ko)

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