KR100560887B1 - 칼라음극선관용 전자총 - Google Patents

칼라음극선관용 전자총 Download PDF

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Abstract

본 발명은 칼라음극선관용 전자총에 관한 것으로서, 특히 전자총의 삼극부를 이루는 전극을 비대칭으로 형성하여 스폿 사이즈를 축소할 수 있도록 한 칼라음극선관용 전자총에 관한 것이다.
본 발명에 따른 칼라음극선관용 전자총은 R, G, B 각각의 전자빔을 방사하기 위한 음극과, 상기 음극으로부터 방출된 R, G, B 3개의 전자빔을 제어하기 위한 공통 격자인 제 1전극과, 상기 제 1전극에 의해 제어된 전자빔을 가속시키기 위한 제 2전극으로 구성된 삼극부와, 상기 전자빔을 일정량 집속시키는 적어도 두개 이상의 집속전극으로 구성되는 프리포커스 렌즈부와, 상기 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 두개 이상의 전극으로 구성되는 음극선관용 전자총에 있어서,
상기 삼극부를 구성하는 제 1전극의 전자빔 통과공의 수평홀경 대비 수직홀경의 종장 비율이 1.5 ~ 4.3배인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전극수명을 연장시키는 효과와, 화면 전역에서의 스폿 사이즈를 30~40% 축소할 수 있게 되어 해상도를 향상시키는 효과와, 얼라인먼트(Alignment)특성을 향상 시켜서 전반적인 수율 향상시킬 수 있게 되는 효과를 갖는다. 또한, 캐소드 드라이브 전압 대비 전류량 증가 비율이 매우 높아 고휘도의 브라운관을 실현할 수 있게 되는 효과를 갖는다.

Description

칼라음극선관용 전자총{Electron gun for Color Cathode Ray Tube}
도 1은 일반적인 칼라 음극선관의 구조를 보인 단면도이다.
도 2는 종래의 인라인형 전자총의 구조를 보인 개략도이다.
도 3은 종래의 전자총 삼극부의 제 1전극구조를 보인 정면도.
도 4는 종래의 전자총 삼극부의 제 2전극구조를 보인 정면도.
도 5는 종래의 전자총 삼극부의 빔괘적 및 전극구조를 보인 횡단면도.
도 6은 종래의 전자총 삼극부의 빔괘적 및 전극구조를 보인 종단면도.
도 7은 종래의 전자총 삼극부를 통과하는 수평방향의 빔괘적 시뮬레이션.
도 8은 종래의 전자총 삼극부를 통과하는 수직방향의 빔괘적 시뮬레이션.
도 9는 본 발명의 전자총 삼극부의 빔괘적 및 전극구조를 보인 횡단면도.
도 10은 본 발명의 전자총 삼극부의 빔괘적 및 전극구조를 보인 종단면도.
도 11은 본 발명에 따른 전자총 삼극부를 통과하는 수평방향의 빔괘적 시뮬레이션도.
도 12는 본 발명에 따른 전자총 삼극부를 통과하는 수직방향의 빔괘적 시뮬레이션도.
도 13은 본 발명에 따른 전자총 삼극부의 종장 비에 의한 크로스오버 변화 및 스폿사이즈 변화를 보인 그래프.
도 14는 본 발명에 따른 핀쿠션자계 및 배럴자계 영향에 의한 스폿 변화도.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자총 삼극부의 빔괘적 및 전극구조를 보인 횡단면도.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자총 삼극부의 빔괘적 및 전극구조를 보인 종단면도.
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자총 삼극부를 통과하는 수평방향의 빔괘적 시뮬레이션도.
도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자총 삼극부를 통과하는 수직방향의 빔괘적 시뮬레이션도.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자총 삼극부의 빔괘적 및 전극구조를 보인 횡단면도.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자총 삼극부의 빔괘적 및 전극구조를 보인 종단면도.
도 21은 종래 기술의 스폿의 전류 분포곡선 및 빔 형상에 대한 그래프.
도 22는 본 발명에 따른 스폿의 전류 분포곡선 및 빔 형상에 대한 그래프.
도 23은 전자총 삼극부의 종장 비가 1.4배 이하일 때의 전자빔 발산반경을 나타낸 그래프.
도 24는 전자총 삼극부의 종장 비가 1.5배 이상일 때의 전자빔 발산반경을 나타낸 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 스템핀 2: 히터
3: 음극 4: 제 1전극
5: 제 2전극 6: 제 3전극
7: 제 4전극 8: 제 5전극
9: 제 6전극 10: 실드컵
11: BSC 12: 편향요크
13: 전자빔 14: 섀도우 마스크
15: 형광면 17: 스프링
18: 프레임 20: 인너쉴드
50: 패널부 60: 펀넬부
70: 네크부 80: 전자총
본 발명은 칼라음극선관용 전자총에 관한 것으로서, 특히 전자총의 삼극부를 이루는 전극을 비대칭으로 형성하여 스폿 사이즈를 축소할 수 있도록 한 칼라음극선관용 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 편향 요크의 자계에 의해 형광면의 소정의 위치로 향하도록 굴절되며, 상기 굴절되어진 전자빔이 형광면의 형광체에 부딪혀 빛을 발하게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 일반적인 칼라 음극선관의 구성에 대해 살펴보면 다음과 같다. 도 1은 일반적인 칼라 음극선관의 구조를 보인 단면도이다.
동 도면에서 보여지는 바와 같이 일반적인 음극선관은 크게는 전면 몸체인 대략 직사각형 형상의 패널(Pannel)부(50)와, 후면 몸체인 대략 통형인 네크(Neck)부(70)와, 상기 패널부(50)와 상기 네크부(70)를 연결하는 대략 깔대기형의 진공 케이싱인 펀넬(Funnel)부(60)를 포함하고 있으며, 상기 패널(50)부의 페이스 플레이트의 내면에 적색, 녹색, 청색(R,G,B)으로 발광되는 형광면(15)이 도포 되어 있고, 상기 형광면(15)과 소정 간격을 유지하며 색 선별 전극인 다 공의 박판 금속소재인 섀도우 마스크(14)가 내장되어 설치된다.
또, 상기 네크부(70)에는 적색, 녹색, 청색(R,G,B) 세 개의 전자빔(13)을 발생시키는 전자총(80)이 설치되어 이 전자빔(13)을 동일 평면상의 집중 경로를 따라 상기 섀도우 마스크(14)를 통하여 형광면(15)에 도달하게 한다.
또한, 상기 펀넬부(60)는 음극선관 전면 몸체인 상기 패널부(50)와 후면 몸 체인 상기 네크부(70)를 연결하며, 내부에는 설치되어 음극선관이 동작중 외부 지자계의 영향을 적게 받도록 차폐 역할을 해주는 인너쉴드(20)와, 상기 인너쉴드(20)와 상기 섀도우 마스크(14)를 고정 스프링(19)에 의해 지지하는 프레임(18)과, 상기 프레임(18) 어셈블리를 상기 패널부(50)에 결합되도록 해주는 스프링(17)과 안전성 확보를 위한 펀넬(60) 외부를 감싸는 보강밴드(도시되지 않음)를 포함하고 있다.
상기 전자총(80)은 화면신호를 제어하는 전자빔(13)을 발사하며, 상기 전자빔(13)은 상기 네크부(70)와 상기 펀넬부(60)의 연결부 둘레에 있는 편향 요크(12)가 발생하는 편향자계의 영향으로 상, 하, 좌, 우로 편향되면서 섀도우 마스크(14)에 형성되어 있는 빔 통과용 홀을 통과한 후 형광면(15) 내의 각각의 해당 형광체들을 순차적으로 주사하며 분리 랜딩되어 정확한 색상으로 소정의 화상을 구현하게 된다.
그리고, 상기 인라인형 전자총(80)의 각 전극들은 음극(3)에서 발생된 전자빔(13)이 일정한 세기의 형태로 제어되어서 스크린에 도달 할 수 있도록 하기 위해 전자빔(13)이 통과하는 경로에 대해 수직이 되게 서로 일정한 간격을 두고 위치하고 있다.
이하, 첨부되어진 도면을 참조하여 인라인형 전자총(80)의 구조에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 종래의 인라인형 전자총의 구조를 보인 개략도 이다.
동 도면에서 보여지는 바와 같이, 상호 독립된 3개의 음극(3)과, 상기 음극(3)에서 일정거리 떨어져 3개(R,G,B)의 음극(3)으로부터 방출된 전자빔을 제어하기 위한 공통 격자인 제 1전극(4)과, 상기 제 1전극(4)에서 일정간격으로 배치되어 전자빔을 가속시키기 위한 제 2전극(5)과, 제 3전극(6), 제 4전극(7), 제 5전극(8), 제 6전극(9)의 순으로 구성되고, 상기 제 6전극(9) 상부에는 전자총(80)과 튜브를 전기적으로 연결해 주면서 전자총(80)을 튜브의 네크부(70) 부위에 고정시키는 역할을 하기 위한 BSC(11)가 부착된 실드컵(10)이 순서대로 구성된다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 전자총의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
우선, 상기 전자총(80)은 음극(3) 내부에 내장된 히터(2)가 스템 핀(1)을 통해 전원과 연결되어 음극(3)표면으로부터 전자가 방출된다.
그리고, 상기 전자는 제어전극인 제 1전극(4)에 의해 제어되고, 가속전극인 제 2전극(5)에 의해 전자빔(13)이 가속되고, 상기 제 2전극(5) 및 제 3전극(6), 제 4전극(7), 제 5전극(8) 사이에 형성되는 전단 집속렌즈에 의해 전자빔(13)이 일부 집속/가속되며, 주렌즈 형성전극인 제 5전극(8) 및 제 6전극(9)에 의해서 대부분의 집속/가속이 이루어져, 스크린 내면에 설치된 섀도우 마스크(14)를 통과하여 형광면(15)에 충돌되어 빛을 발하게 된다.
그리고, 상기 전자총(80)에서 방출된 전자빔(13)을 스크린 전체로 편향해주는 편향 요크(12)가 위치되어 있어 전자빔(13)을 형광면 전체로 편향시켜 준다.
그리고, 상기 제 1전극(4)에 인가되는 전압(Vg1)은 400~1,000V정도이고, 제 2전극(5) 내지 제 4전극(7)에 인가되는 전압(Vg2)은 6,000~10,000V정도이며, 제 5 전극(8)에 인가되는 전압(Vf)은 20,000~35,000V정도가 된다.
도 3은 종래의 전자총 삼극부의 제 1전극구조를 보인 정면도이고, 도 4는 종래의 전자총 삼극부의 제 2전극구조를 보인 정면도이다.
동 도면에서 보여지는 바와 같이, 제 1전극(4)과 제 2전극(5)의 수평 홀 경(h4)과 수직 홀 경(v4)이 거의 동일하게 제작되어지는데, 각각의 비율은 2배를 넘지 못한다.
그 이유로는, 스크린 상의 스폿을 축소하기 위해서는 홀 경을 축소시켜 물점 크기를 축소시켜야 하는데, 만약, 수평 또는 수직의 한 방향으로만 홀 경을 축소시키게 되면 전극 수명이 단축되는 문제가 발생된다.
그리고, 한 방향으로만 홀을 확대시키게 되면 확대된 홀 방향의 스크린 스폿이 확대되게 되어 고정세 브라운관에서 적용시키기 어려운 문제가 있다.
일반적으로 전자총의 설계 특성 중 화면상의 스폿 경에 영향을 미치는 요소로써, 렌즈 배율, 공간전하 반발력, 그리고 주렌즈의 구면수차가 있다.
그 중 렌즈 배율로 인한 스폿경(Dx)의 영향은 기본적인 전압 조건과 초점 거리 및 전자총의 길이 등이 확정되어 있는 상황이라서 전자총에서 설계 요소로써 활용할 수 있는 부분이 적고 그 효과도 미미하다.
공간전하 반발력은 전자빔 내의 전자간의 반발 및 충돌로 인한 스폿경 확대 현상으로써, 공간전하 반발력으로 인한 스폿경(Dst) 확대를 줄이기 위해서는 전자빔이 진행하는 각도(이하 발산 각이라 표현함; α)가 크게 될 수 있도록 설계해 주는 것이 유리하다. 이는, 제 1전극(4)의 홀 경을 축소함으로써 가능하다.
반면, 주 렌즈의 구면수차 특성은 렌즈의 근축을 통과한 전자와 원축을 통과한 전자간의 초점 거리 차이로 인한 스폿 경(Dic) 확대를 말하는 특성으로 이 특성은 공간전하 반발력과는 반대로 전자빔이 주 렌즈에 입사하는 발산 각이 작으면 화면상에서 더 작은 스폿 경을 구현할 수 있다.
화면상의 스폿 경(Dt)은 일반적으로 아래의 식과 같이 세 가지 요소의 합산으로 표현된다.
Figure 112003003006118-pat00001
특히, 공간전하 반발력은 줄이면서 구면수차를 줄이는 방법으로써 최선의 방법이 주 렌즈경을 확대하여 발산 각이 큰 전자빔이 입사되어도 구면수차로 인한 스폿의 확대를 줄이고, 주 렌즈를 통과한 후의 공간전하 반발력도 줄여줄 수 있어 화면상에서의 작은 스폿 구현이 가능하게 된다.
그러나, 주 렌즈 구경의 증대를 위해 림부를 확대하고 림부에서 정전장 제어 전극체 까지의 깊이를 깊게 구성함에 있어서는 네크경의 제약으로 인하여 일정크기 이상으로는 확대하기가 어려워짐에 따라서 주 렌즈 외에 삼극부에서의 발산 각을 확대시키는 구조가 필요하다.
전술한 바와 같은 구조를 위해서는 제 1전극(4)의 홀경 및 제 2전극(5)의 홀경을 축소시키는 것이 필요하다.
그러나, 고정세 및 고휘도에 필요한 고정세의 삼극부에 있어서는 캐소드(1) 의 수명저하가 발생하여 함침형 캐소드를 적용하게 되는데, 이는 코스트의 상승을 가져오므로 적용하기가 쉽지 않게 된다.
또한, 종래의 축소된 홀 경에서는 수명 외에 전극의 크기 축소로 인한 얼라인먼트 특성에 매우 큰 악영향을 일으키게 되어 수율의 저하를 가져오게 된다.
도 5는 종래의 전자총 삼극부의 빔괘적 및 전극구조를 보인 횡단면도이고, 도 6은 종래의 전자총 삼극부의 빔괘적 및 전극구조를 보인 종단면도이며, 도 7은 종래 전자총의 삼극부를 통과하는 수평방향의 빔괘적을 보인 그래프이고, 도 8은 종래 전자총의 삼극부를 통과하는 수직방향의 빔괘적을 보인 그래프이다.
동 도면에서 보여지는 바와 같이 종래 전자총의 삼극부 구조는, 제 1전극(4)의 수평 홀 경과 수직 홀 경이 거의 유사하게 제작되어지는데, 이때, 수직 홀 경보다는 수평 홀 경이 더 크게 제작되도록 한다.
이와 같은 수직 홀 경의 축소로 인해, 수직 방향의 스폿은 성능이 향상되지만, 불가피하게 수평 홀 경의 확대로 인한 크로스 오버의 증가로 인하여 수평스폿은 확대되게 된다.
또한, 제 2전극(5)에서도 마찬가지로 수평 홀 경과 수직 홀 경이 서로 유사하게 제작되어지거나 수평 홀 경을 더 크게 제작한다.
이러한 경우 제 1전극(4)과 제 2전극(5)의 사극자 작용은 수평과 수직의 작용을 비대칭으로 구성하여 주 렌즈를 통과한 후에는 수평과 수직방향의 화면상의 스폿사이즈가 유사하게 되도록 한다.
그러나, 이러한 효과를 증대시키기 위해서 수평과 수직홀 경의 비율을 비대 칭으로 형성할 경우 전극의 수명이 단축되는 문제가 있다.
따라서, 종래의 전자총에 있어서는 삼극부에서 제 1 및 제 2전극의 홀 경을 축소하면서 주 렌즈의 대구경화를 통한 스폿사이즈의 축소를 도모하였다.
종래의 전자총 삼극부의 제1전극(4)과 제2전극(5)의 종장 비는 1.3배 이하였다.
이러한 구조에서는 도 7내지 도 8에서와 같이 수평과 수직은 동일한 크로스 오버(cross over)를 갖게 되며, 따라서 유사한 화면상 스폿사이즈를 나타내게 된다.
또한, 스폿사이즈를 축소하기 위해서는 크로스오버의 수평, 수직 사이즈를 동시에 축소해야 하며, 이는 수직 및 수평 홀 경의 축소를 가져오므로 한계에 직면하게 된다.
종래의 전자총 삼극부를 구성하는 제 1전극(4)과 제 2전극(5)의 홀 경은 도 5내지 도 6에서와 같이 일정한 비율의 비대칭구조를 나타낸다.
그 이유는 크로스오버와 화면상 스폿사이즈는 매우 밀접한 관계가 있으므로 크로스 오버를 축소하기 위한 비율을 형성하기 위하여 일정한 비율로 비대칭을 형성하며 이러한 구조에서는 주 렌즈 입사 전 발산 각이 증가하게 되어 스폿사이즈가 축소된다.
그러나 , 상기의 구조를 취할 경우는 스폿사이즈 축소를 위해서 한계에 가까운 금형 기술이 필요하며 극 미세한 홀 가공기술을 필요로 하게 된다.
상기한 바와 같이 수명저하가 염려되는 종래의 삼극부 구조에서는 더 이상 스폿사이즈를 축소할 수 없게 되며, 이러한 구조에서 확대된 발산 각은 화면 중앙에서는 미세한 스폿을 구성하지만 주변부로 편향 시에는 더 많은 자계의 영향으로 인하여 비대칭 이전보다 더 나쁜 상황을 초래하게 된다.
즉, 광각 및 고휘도 시에는 종래의 삼극부로서는 더 이상의 진보된 기술을 바라보기 어렵게 된다.
이러한 상황은 미세 가공 홀에 대한 제조상의 난해한 점을 불러 일으켜서 수율 및 전극 조립상의 얼라인먼트(Alignment)에 있어서 치명적인 결함을 유발하여 제조 수율 저하를 불러오게 된다.
상기와 같은 종래 기술은 브라운관의 대형화 및 고정세화 요구에 따라 삼극부의 전극 홀 경이 매우 축소되어지는데, 이러한 경우 캐소드의 수명이 열화되는 결함을 갖게된다.
그리고, 종래에는 함침형 캐소드를 적용하였으나, 비용이 과다하여 저가의 브라운관 구현에 매우 어려운 점이 있었다.
또한, 종래의 삼극부를 그대로 적용할 경우, 대화면일수록 주변부로의 편향력이 더 커져 전자빔 스폿의 열화가 심화되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 최근 고정세화 및 광각화에 의한 화면상의 포커스향상 요구에 대응하고자 화면 전면에서의 스폿사이즈를 축소하고, 고휘도로 구현하면서도 종래보다 월등한 포커스를 구현하는 칼라음극선관용 전자총을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 전자총 삼극부의 제 1전극 및 제 2전극의 전극홀 경을 확대하여 캐소드 로드를 축소하여 전극수명을 향상시키며 더불어 미세 전극가공기술의 한계치 보다 낮은 수준에서 제작이 가능하여 설계의 여유도가 향상되도록 하는 칼라음극선관용 전자총을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칼라음극선관용 전자총은 R, G, B 각각의 전자빔을 방사하기 위한 음극과, 상기 음극으로부터 방출된 R, G, B 3개의 전자빔을 제어하기 위한 공통 격자인 제 1전극과, 상기 제 1전극에 의해 제어된 전자빔을 가속시키기 위한 제 2전극으로 구성된 삼극부와, 상기 전자빔을 일정량 집속시키는 적어도 두개 이상의 집속전극으로 구성되는 프리포커스 렌즈부와, 상기 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 두개 이상의 전극으로 구성되는 음극선관용 전자총에 있어서,
상기 삼극부를 구성하는 제 1전극의 전자빔 통과공의 수평홀경 대비 수직홀경의 종장 비율이 1.5 ~ 4.3배인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
설명에 앞서, 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하도록 한다.
도 9는 본 발명에 따른 전자총 삼극부의 빔괘적 및 전극구조를 보인 횡단면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 전자총 삼극부의 빔괘적 및 전극구조를 보인 종단 면도이며, 도 11은 본 발명에 따른 전자총 삼극부를 통과하는 수평방향의 빔괘적 시뮬레이션도 이고, 도 12는 본 발명에 따른 전자총 삼극부를 통과하는 수직방향의 빔 괘적 시뮬레이션도 이며, 도 13은 본 발명에 따른 전자총 삼극부의 종장 비에 의한 크로스 오버변화 및 스폿 사이즈변화를 보인 그래프이고, 도 14는 핀쿠션자계 및 배럴자계 영향에 의한 스폿 변화도 이다.
동 도면에서 보여지는 바와 같은 본 발명의 전극구조는 제 1전극(4)의 수평홀 경을 h4라 하고, 수직홀 경을 v4라 하며, 제 2전극(5)의 수평홀 경을 h5라 하고, 수직홀 경을 v5라 할 때, 다음의 관계식을 만족하도록 구성된다.
v4 ≥1.5 ×h4 , v5 ≥1.5 ×h5
상기의 구조에서 종장 비를 1.5배 이상으로 구성하는 이유는, 도 13에서 보여지는 바와 같이 1.5배 이상부터 크로스 오버가 없어져서 최대 4.3배가되면, 그 영향이 축소하게 되는 구조를 가지고 있기 때문이다.
특히, 전자빔 통과공의 종장 비를 1.9 ~ 3.5배가 되도록 하는 것이 바람직한데, 이는 1.5배 이하에서는 크로스오버가 발생되고, 4.3배를 초과하게 되면 전자빔의 충돌현상이 발생하여 신뢰성이 저하되고, 종장 비가 1.9 ~ 3.5배일 때, 스폿 사이즈가 가장 균일하며 최적의 입사각을 방사할 수 있게 되기 때문이다.
상기와 같은 본 발명은, 종래의 개념과 달리 비대칭구조를 매우 크게 하여 한 방향의 크로스 오버가 없어지는 전극 구조를 갖게 된다.
따라서, 이와 같은 본 발명의 비대칭구조를 따르게 되면, 전극수명의 저하를 방지하고 크로스 오버가 발생하지 않게 되기 때문에 주 렌즈로 입사 시의 빔 경이 축소되어서 화면 중앙 및 주변부에서 향상된 스폿을 보여주게 된다.
즉, 제 1전극 및 제 2전극의 수직방향의 홀 경(v4,v5)이 수평방향의 홀 경(h14,h15)에 비해 1.5배 이상이 되는 시점부터 크로스오버가 사라지게 되고, 빔 경 또한 축소하게 되어 종래 보다 월등한 성능구현이 가능하게 된다.
도 10은 본 발명에 따른 전자총 삼극부의 빔 괘적 및 전극구조를 보인 종단면도로서, 도면에서 나타나듯이 수직 방향에는 크로스오버(cross over)가 발생하지 않음을 알 수 있다.
본 발명에서 수직 방향을 비대칭으로 1.5배 이상 확대한 이유는 주렌즈는 대구경화가 되면서 종장 비대칭 공을 일반적으로 형성하게 되며 이에 상응하는 삼극부를 위해서는 종장 비대칭의 제 1전극(4)이 필수적으로 필요하며 종래의 삼극부는 기술적인 한계로 인하여 이를 구현하지 못했다.
즉, 횡장공을 구성하여 수직 방향의 성능을 향상시키면서 수평방향의 성능은 저하되게 되는 것이다.
그러나, 본 발명에서는 수직 비율을 극대화시키면서 홀경에 의한 효과가 아니라 비대칭의 비율에 의한 크로스 오버를 형성하여서 해상도의 월등한 향상을 가져오게 되었다.
도 14는 핀쿠션자계 및 배럴자계 영향에 의한 스폿 변화도를 나타낸다. 동 도면에서 보여지는 바와 같이, 종래에는 주변부로 편향 시에 핀쿠션 자계와 배럴 자계에 의한 자계 효과를 특히, 수직 방향으로 상쇄하기 위하여 횡장형의 제 1전극(4)을 적용하였지만, 본 발명은 종장형의 제 1전극(4)을 적용하면서 크로스오 버를 발생시키지 않음으로 인하여 종래의 횡장공의 수직 방향보다 빔 경을 축소시키게 되어 광각 편향 시에 탁월한 효과를 얻을 수 있다.
도 15내지 도 18은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자총 삼극부의 빔괘적 및 전극구조를 보인 횡단면도이고, 도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자총 삼극부의 빔 괘적 및 전극구조를 보인 종단면도이며, 도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자총 삼극부를 통과하는 수평방향의 빔 괘적 시뮬레이션도 이고, 도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자총 삼극부를 통과하는 수직방향의 빔 괘적 시뮬레이션도 이다.
동 도면에서 보여지는 바와 같은 전극구조는, 제 1전극(4)이 이중구조로 형성된다. 그리고, 제 1전극(4)의 수평 홀 경을 h4, h4'라하고, 수직 홀 경을 v4, v4'라 하며, 제 2전극(5)의 수평 홀 경을 h5라 하고, 수직 홀 경을 v5라 할 때, 다음의 관계식을 만족하도록 구성된다.
v4 ≥1.5×h4 , v4' ≥1.5×h4' , v5 ≥1.5×h5
여기서, 상기 제 1전극(4)의 수직방향 홀경 v4'는 제 2전극(5)방향으로 함몰된 형태의 슬롯(slot)을 나타내며, 이때 상기 v4와 v4'는 동일한 홀 경이 아니어도 무방하다.
그리고, 상기 h4와 h4', h5는 각각 제 1전극(4) 및 제 2전극(5)의 수평방향의 홀 경을 나타내며, 전술한 바와 같이 상기의 관계를 만족하면서 수직방향의 홀 경이 수평방향의 홀 경과 같거나 1.5배 이상으로 구성된다.
또한, 상기와 같은 전극 구조에서는 수평방향의 크로스오버는 매우 축소되며, 제 2전극(5)의 수평방향 홀 경 h5는 제 1전극(4)의 수직방향 홀 경 v4와의 관계에 의해서 제 2전극(5)의 수직방향 홀 경 v5보다 작거나 클 수 있다.
h5 < v4 , h5 > v4
도 19내지 도 20은 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자총 삼극부의 빔 괘적 및 전극구조를 보인 횡단면도이고, 도 20은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자총 삼극부의 빔 괘적 및 전극구조를 보인 종단면도이다.
동 도면에서 보여지는 바와 같은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전극구조는 제 1전극(4) 및 제 2전극(5)이 각각 슬롯을 형성한 경우로서, 제 1전극(4)의 수평 홀 경을 h4, h4'라하고, 수직 홀 경을 v4, v4'라 하며, 제 2전극(5)의 수평 홀 경을 h5, h5'라하고, 수직 홀 경을 v5, v5'라 할 때, 다음의 관계식을 만족하도록 구성되어야 비대칭 크로스 오버를 구현할 수 있게 된다.
v4 ≥1.5×h4, v4' ≥1.5×h4', v5 ≥1.5×h5, v5' ≥1.5×h5', v4 ≥v5'
상기와 같은 구조에 따르게 되면, 매우 극대화된 비대칭 크로스 오버를 형성할 수 있으며, 종장 비대칭구조와 더불어 제 1전극(4)의 수직 홀 경 v4의 크기를 제 2전극(5)의 수직 홀 경 v5'보다 크게 형성하였을 경우 가장 큰 비대칭 크로스 오버를 형성할 수 있게된다.
그리고, 상기 도 19내지 도 20에서 나타나는 바와 같이 수직 방향에는 크로스오버(cross over)가 발생하지 않음을 알 수 있다.
본 발명은 제1전극(4) 및 제2전극(5)의 전극 홀 경을 확대하여 캐소드 로드를 축소하여 수명을 향상시키며 더불어 미세 전극가공기술의 한계 치 보다 낮은 수준에서 제작이 가능하여 설계의 여유도가 향상되게 된다.
또한, 본 발명의 수직비대칭 크로스오버 삼극부를 적용할 경우는 수직방향에 크로스오버가 발생하지 않으므로 고밀도의 전자빔을 주사할 수 있으며 화면상의 휘도 향상은 물로 콘트라스트의 향상도 가져오게 되어 고휘도 및 틴크(tint)글라스 판넬을 적용하여도 월등한 휘도를 나타낼 수 있게 된다.
도 21은 종래 기술의 스폿의 전류 분포곡선 및 빔 형상에 대한 그래프이고, 도 22는 본 발명에 따른 스폿의 전류 분포곡선 및 빔 형상에 대한 그래프이며, 도 23은 전자총 삼극부의 종장 비가 1.4배 이하일 때의 전자빔 발산반경을 나타낸 그래프이고, 도 24는 전자총 삼극부의 종장 비가 1.5배 이상일 때의 전자빔 발산반경을 나타낸 그래프이다.
상기 그래프를 통해서 알 수 있듯이 본 발명의 삼극부를 적용함으로 인해서, 수직 방향에 나타나지 않는 크로스오버의 영향으로 기울기가 급한 빔을 얻을 수 있게 되고, 이러한 빔으로 인하여 고휘도를 구현할 수 있으며, 전류밀도에 의한 고휘도 특성 외에 스폿사이즈의 축소로 인하여 더 많은 고 전류에서도 고해상도를 구현할 수 있게된다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 작용 및 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
우선, 캐소드에서 방출된 전자는 제 1전극(4)을 향하게 된다. 이때에 제 1전 극(4)이 수직 비대칭으로 형성되어짐으로 인해 수평방향은 강하게 집속하여 미소 크로스오버를 형성하게 되며, 수직방향은 크로스 오버가 생기지 않고 발산하게 된다.
다시 말해, 수평방향은 매우 강한 크로스 오버를 형성시키게 되고, 수직방향은 발산 각을 증가 시켜서 주 렌즈로 입사시키게 됨으로써, 수평과 수직방향의 빔 경이 모두 축소되어 마치 제 1전극(4)과 제 2전극(5)의 수직, 수평의 홀 경(h4,v4,h5,v5)을 모두 축소한 것과 같은 효과를 나타내게 된다.
본 발명은 전자총 삼극부의 홀 경을 비대칭으로 형성함으로써, 전극수명을 연장시키는 효과와, 화면 전역에서의 스폿 사이즈를 30~40% 축소할 수 있게 되어 해상도를 향상시키는 효과와, 얼라인먼트(Alignment)특성을 향상 시켜서 전반적인 수율 향상시킬 수 있게 되는 효과를 갖는다.
또한, 전극의 구조를 축소하지 않고 확대함으로써, 향후 적용에 매우 용이하고, 캐소드 드라이브 전압 대비 전류량 증가 비율이 매우 높아 고휘도의 브라운관을 실현할 수 있게 되는 효과를 갖는다.

Claims (8)

  1. 음극과 상기 음극으로부터 방출된 전자빔을 제어 및 가속하기 위한 제 1전극 및 제 2전극으로 구성된 삼극부와, 상기 전자빔을 집속시키기 위한 다수의 집속전극이 포함되어 구성된 칼라음극선관용 전자총에 있어서,
    상기 제 1전극에 형성된 전자빔 통과공의 수평 크기 대비 수직 크기의 비는 1.9 ~ 3.5 이고, 상기 제 2전극에 형성된 전자빔 통과공의 수평 크기 대비 수직 크기의 비는 1.5이상인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 집속전극 중 상기 제 2전극에 인접한 제 3전극은 전자빔 통과공이 원형인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 집속전극 중 적어도 하나의 전극에 다이나믹 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 삼극부를 통과하는 전자빔이 수평 방향으로는 크로스오버가 형성되고, 수직 방향으로는 크로스오버가 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.
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