KR100596234B1 - 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편향요크의 핀쿠션 자계에 의한 전자빔의 편향 수차를 보정하여 전자빔의 포커싱 특성 및 화면의 해상도를 향상시킬 수 있는 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명은 전자빔을 방사하기 위한 복수 개의 인라인(In-line) 형 음극과, 상기 전자빔을 제어 및 가속시키기 위한 제어전극 및 가속전극과, 상기 전자빔을 일정량 집속시키기 위한 전단집속렌즈를 형성하는 제1집속전극 및 제2집속전극과, 상기 전자빔을 스크린에 집속시키기 위한 주 렌즈를 형성하는 포커스전극 및 애노드전극을 포함하는 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 제어전극 및 가속전극에 형성된 중앙전자빔 통과공과 외곽 전자빔 통과공의 각 중심 간의 간격을 S0라 하고, 상기 제1집속전극에 형성된 중앙전자빔 통과공과 외곽 전자빔 통과공의 각 중심 간의 간격을 S1이라 하고, 상기 포커스전극 림부의 수평폭을 H1이라하고, 상기 애노드전극 림부의 수평폭을 H2라할 때, 다음식들

1< S1/S0≤1.03, 37mm ≤ H1+ H2 ≤ 38.6mm

을 만족하는 것을 특징으로 한다.

Description

음극선관용 전자총 {Electron Gun For CRT}

도 1은 일반적인 칼라 음극선관을 나타낸 도.

도 2는 종래의 음극선관용 전자총을 개략적으로 나타낸 도.

도 3은 종래의 전자빔을 편향시키기 위한 편향자계를 가시화시켜 나타낸 도.

도 4는 종래의 핀 쿠션 자계에 의해 전자빔이 편향되는 상태를 나타낸 도.

도 5는 종래의 음극선관 스크린에 나타난 전자빔 형상을 나타낸 도.

도 6은 종래 핀쿠션 자계내에서 자기력선에 의하여 편향되는 전자빔 상태를 나타낸 도.

도 7은 종래 핀 쿠션 자계에 의해 전자빔이 편향되는 또 다른 상태를 나타낸 도.

도 8은 본 발명에 따른 전자총의 제어전극, 가속전극 및 제1집속전극의 형상을 나타낸 도.

도 9는 본 발명에 따른 전자총의 전자빔 궤적과 종래 전자총의 전자빔 궤적을 비교하여 나타낸 도.

도 10은 본 발명에 따른 포커스전극 및 애노드전극의 림부 형상을 나타낸 도.

도 11은 포커스전극 및 애노드전극 림부의 수평폭 합에 따른 주렌즈 구경 및 중심구경을 나타낸 도.

***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****

1: 패널 2: 새도우 마스크

3: 펀넬 4: 전자빔

5: 전자총 6: 편향요크

7: 넥크부 8: 음극

9: 제 1전극 10: 제 2전극

11: 제 3전극 12: 제 4전극

13,14:집속전극 15: 양극

16: 쉴드컵 17: BSC

18: 비드글라스 19: 스템핀

본 발명은 음극선관용 전자총에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 핀쿠션 자계 내에서 외각 전자빔이 자계의 밀 한 부분에서 소 한 부분으로 이동하도록 전극의 구조를 변형하여 전자빔의 편향수차를 보정 할 수 있는 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

도 1은 종래의 칼라 음극선관 구조를 개략적으로 나타낸 도이다. 도시된 바와 같이 칼라 음극선관은 전면에 장착되는 패널(1)과 상기 패널의 내면에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광체가 도포된 형광면(1a)과, 상기 형광면의 후방에서 형광면으로 입사되는 전자빔의 색 선별 기능을 갖는 새도우 마스크(2)가 설치된다. 그리고 상기 패널의 후면에 결합되어 내부를 진공상태로 유지하도록 설치된 펀넬(3)과, 상기 펀넬의 후방으로 후퇴되어 있는 관 형상의 넥크부의 내부에 장착되어 전자빔(4)을 발사하는 전자총(5)과, 상기 펀넬의 외측을 둘러싸며 전자빔을 수평 또는 수직 방향으로 편향시키도록 설치된 편향요크(6)로 구성된다.

도 2는 상기 음극선관용 전자총의 구조를 설명하기 위한 개략도이다. 도시된 바와 같이, 전자빔을 발생시키는 음극(8)과, 상기 음극에서 일정거리만큼 떨어져 배치되는 제1전극(9)과, 상기 제1전극에서 일정간격으로 배치된 제2전극(10), 제3전극(11), 제4전극(12)과, 상기 제4전극에서 일정거리만큼 떨어져 배치되는 집속전극(13,14) 및 양극(15)과, 상기 양극 끝단에 부착되어 누설자계를 차폐하기 위한 쉴드컵(16)과 전자총을 지지하는 BSC(17)로 구성된다. 상기 각 전극들은 일정간격을 유지하며 비드글라스(18)에 의해 고정되며, 상기 전자총은 펀넬의 네크부를 구성하는 네크글라스(7) 내부에 삽입되고 상기 네크글라스는 외부로부터 전자총으로 전압을 인가하는 스템(19) 부분과 융착되어 음극선관에 장착된다. 이와 같이 구성된 상기 전자총의 동작원리는 먼저, 제1전극(9)과 제2전극(10)을 통하여 전자빔을 형성시키고, 이후, 제3전극(11), 제4전극(12), 집속전극(13)의 전위차에 의해서 형성되는 전단집속렌즈(Pre Focus Lens)에 의해서 일차적으로 상기 전자빔을 크게 집 속한 후, 집속전극(14)과 양극(15)에 인가되는 전압의 차이에 의해서 형성되는 주렌즈(Main Lens)를 지나면서 가늘게 집속, 가속되어 스크린 상에 전자빔 스포트를 형성하게 된다. 이때, 상기 제2전극과 제4전극에는 300V ~ 1000V의 전압이 인가되고, 상기 제3전극과 집속전극(13,14)에는 6000V ~ 10000V의 전압이 인가된다.

한편, 상기 전자총으로부터 방출된 전자빔은 비 균일자계인 셀프 컨버젼스(Self-Convergence)형 편향요크에 의해 편향되어 스크린 화면 전면에 화상을 재현하게 된다. 이와 같이 상기 편향요크에 의하여 편향된 전자빔의 형상을 살펴보면 도 3과 같다.

도 3은 편향요크에 의한 편향자계 분포와 화면상의 소정의 위치에서의 전자 빔의 형상을 도시한 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 편향요크의 수평 편향자계는 핀 쿠션(Pin- Cushion, HB)형 자계를 형성하고, 수직 편향자계는 바렐(Barrel, VB)형 자계를 형성한다. 따라서 별도의 다이나믹 컨버젼스 없이도 인라인으로 배열된 세 전자빔을 형광막의 형광체에 일치시키게 된다.

그러나 상기 도 3에서 편향요크에 의해 형성된 자계는 중앙부보다 수평방향의 주변부로 갈수록 자계 밀도가 높아지므로 인라인으로 배열된 세 전자빔 각각이 자계 밀도의 크기에 따라서 단면에 왜곡이 생기게 된다. 도 4는 세 전자빔 각각에 미치는 편향자계의 영향을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 도 4에서와 같이, 적색(R) 및 청색(B) 전자빔은 편향요크의 핀쿠션 자계에 의해 화살표 방향으로 힘을 받게 되어 할로(Halo) 현상이 발생하게 된다.

도 5는 스크린 주변부에서 세 전자빔 각각에 대하여 발생하는 할로 현상을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 음극에서 방사한 전자빔이 스크린의 좌측으로 편향할 때, 청색빔은 핀쿠션 자계에 의하여 상, 하 방향으로 할로(21)가 심하게 나타나고, 적색빔은 상 방향으로만 할로(미도시)가 발생하게 된다. 반대로 상기 전자빔이 스크린의 우측으로 편향하게 되면 적색빔은 핀쿠션 자계에 의하여 상, 하 방향으로 할로가 심하게 발생하며, 청색빔은 상 방향으로만 할로(미도시)가 발생하게 된다. 이와 같이 상기 핀쿠션 자계에 의하여 스크린의 전자빔 스폿 주변에 휘도가 낮은 산란 전자의 상이 나타나는 할로는 자기력선의 불균일한 분포로 인하여 나타나게 되는데, 상기 수평편향을 담당하는 핀쿠션 자계 내에서 자기력선에 의한 전자빔의 상태를 살펴보면 도 6과 같다.

도 6을 살펴보면, 핀쿠션 자계 내에서 자기력선이 밀 한 부분에 위치한 전자빔이 소 한 부분에 위치한 전자빔보다 화살표와 같이 더욱 많은 힘을 받게 된다. 이와 같은 자기력선에 의한 전자빔의 이동은 할로(21)현상을 일으켜 스크린 화면의 좌, 우측에서 적색 빔과 청색 빔이 언밸런스되는 현상이 나타나게 된다. 즉, 상기 할로 현상은 포커싱 특성 열화의 주요한 원인으로 스크린 주변부로 갈수록 심하게 나타나게 되는데, 이는 형광막이 여기 됨으로써 형성되는 화상의 해상도를 저하시키는 또 다른 요인이 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로써, 이른바 전극 또는 넥크부에 자성편을 설치하는 기술이 제안된 바 있다. 이러한 자성편 부착 기술의 대표적인 것으로서, 일본국 특허 공개공보 평10-116570호에 의하면, 전자총을 구성하는 전극의 일부에 자성편을 설치함과 동시에 넥크부의 외벽에 자계발생 장치를 장착하 여 이로부터 편향신호에 동기하는 자계를 발생시켜 자성편을 여기시킴으로써 전자빔의 편향수차를 보정하는 구성이 개시되어 있다. 또한, 대한민국-공개특허공보 2001-91314호에 의하면 세 전자빔을 방출하는 전자총의 양측의 전자빔의 중심과 중앙공의 중심사이에 위치하도록 쉴드컵의 배면 상에 4개의 원형상의 자성체를 형성하여 편향수차를 보정할 수 있도록 구성하였다. 즉, 도 7에서 보는 바와 같이, 쉴드컵의 배면 상에 형성된 자성체(15a)는 배럴형의 수평 편향자계를 형성하여 종래 핀쿠션 자계에 의해 형성되는 방향과 반대방향으로의 B 전자빔과 R전자빔에 발산력과 집속력이 각각 가하여져 전자빔의 왜곡을 보상하게 된다.

이와 같은 자성편 부착 기술은, R, B빔의 편향수차를 보전하는데 있어서 어느 정도의 효과는 있을 수 있으나, 자성편이 전극 면에 부착되는 경우, 자성편이 부착된 전극 면과 쉴드컵 배면을 서로 부착하는 과정에서 얼라이먼트가 유지되지 못하게 된다. 이처럼 얼라이먼트가 유지되지 못하게 되면 수직방향 자계의 등전위선이 급격히 변하여 빔의 진행경로를 상당히 왜곡시켜 컨버젼스 및 디스토션에 영향을 주어 해상도의 열화를 초래하고, 또한 원가를 상승시키는 문제점이 있게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 수평편향자계에 의하여 형성된 핀쿠션 자계 내에서 전자빔의 중앙빔과 외각빔의 거리를 축소하여 화면 좌, 우측에서 발생하는 전자빔의 편향수차를 보정하여 전자빔 포커싱 특성 및 해상도를 향상시킬 수 있는 음극선관용 전자총을 제공하는데 그 목적이 있다.

삭제

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 전자빔을 방사하기 위한 복수 개의 인라인(In-line) 형 음극과, 상기 전자빔을 제어 및 가속시키기 위한 제어전극 및 가속전극과, 상기 전자빔을 일정량 집속시키기 위한 전단집속렌즈를 형성하는 제1집속전극 및 제2집속전극과, 상기 전자빔을 스크린에 집속시키기 위한 주 렌즈를 형성하는 포커스전극 및 애노드전극을 포함하는 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 제어전극 및 가속전극에 형성된 중앙전자빔 통과공과 외곽 전자빔 통과공의 각 중심 간의 간격을 S0라 하고, 상기 제1집속전극에 형성된 중앙전자빔 통과공과 외곽 전자빔 통과공의 각 중심 간의 간격을 S1이라 하고, 상기 포커스전극 림부의 수평폭을 H1이라하고, 상기 애노드전극 림부의 수평폭을 H2라할 때, 다음식들
1< S1/S0≤1.03, 37mm ≤ H1+ H2 ≤ 38.6mm
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
상기 포커스전극 및 애노드전극 각각의 림부 수평폭은 18.5mm ~ 19.3mm의 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 8은 본 발명에 따른 전자총의 제어전극, 가속전극 및 제1집속전극의 형상을 나타낸 것이다. 상기 제어전극, 가속전극 및 제1집속전극의 형상을 살펴보기 전에 먼저, 본 발명에 따른 전자총의 구조는 전자빔을 방사하기 위한 복수 개의 인라인(In-line) 형 음극과, 상기 전자빔을 제어 및 가속시키기 위한 제어전극 및 가속전극과, 상기 전자빔을 일정량 집속시키기 위한 전단집속렌즈를 형성하는 제1집속전극 및 제2집속전극과, 상기 전자빔을 스크린에 집속시키기 위한 주 렌즈를 형성하는 포커스전극 및 애노드전극을 포함한다. 이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 전자총에서 상기 제어전극, 가속전극 및 제1집속전극은 상기 도 8에서 보는 바와 같 이, 제어전극 및 가속전극에 형성된 중앙 전자빔 통과공과 외곽 전자빔 통과공의 각 중심 간의 간격을 S0라 하고, 상기 제1집속전극에 형성된 중앙전자빔 통과공과 외곽 전자빔 통과공의 각 중심 간의 간격을 S1이라 할 때, 상기 제1집속전극의 전자빔 통과공 각 중심 간의 간격(S1)이 상기 제어전극과 가속전극의 전자빔 통과공 각 중심 간의 간격(S0)보다 더 크게 형성된다. 바람직하게는 상기 제어전극과 가속전극의 전자빔 통과공 각 중심 간의 간격(S0) 대비 제1집속전극의 전자빔 통과공 각 중심 간의 간격(S1)의 비는 1 < S1/S0≤1.03을 만족하도록 형성된다. 이는 핀쿠션 자계에 의한 영향을 덜 받도록 하기 위한 것으로 즉, 상기 제어전극과 가속전극의 전자빔 통과공 각 중심 간의 간격(S0) 대비 제1집속전극의 전자빔 통과공 각 중심 간의 간격(S1)의 비가 1보다 크게 되면, 상기 전단집속렌즈에서 외각 전자빔이 중앙 전자빔의 진행경로 방향 내측으로 이동하게 되어 자기력이 소한 부분으로 이동됨으로써 수평편향자계인 핀쿠션 자계에 의한 영향을 적게 받게 된다.

이와 같이 상기 외곽 전자빔이 핀쿠션 자계에 의한 영향을 적게 받게되면 종래 전자빔 이동으로 발생되는 할로 현상을 방지할 수 있게 된다. 따라서 상기 S1/S0의 비를 1보다 크게 하여 외각 전자빔을 중앙전자빔 경로방향 내측으로 이동시키는 것이 바람직하겠지만, 제1집속전극의 전자빔 통과공 각 중심 간의 간격(S1)이 필요이상으로 커지게 되면, 즉, 상기 S1/S0이 1.03이상이 되면 외각 전자빔의 궤적이 타전극에 충돌하게 되어 스트레이 이미션을 유발하는 문제점이 발생하기 때문에 상기 S1/S0는 최대 1.03의 값을 갖는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명에 따른 전자총의 전자빔 궤적과 종래 전자총의 전자빔 궤적 을 비교하여 나타낸 도이다. 도시된 바와 같이, 종래 전자총의 음극에서 방사된 외각 전자빔(4)은 제1집속전극(10) 앞에 형성되는 전단집속렌즈(10a)에 의하여 중앙의 전자빔 경로방향 외측으로 진행하다가 주 렌즈(14a)에서 집속되게 된다. 따라서 상기 외각 전자빔은 편향영역에서 자기력선이 밀 한 부분에 위치되어 자계에 의한 전자빔 이동량이 많아져 할로현상이 발생된다. 반면 본 발명에 따른 전자총의 음극에서 방사된 외각 전자빔(30)은 제1집속전극(35) 앞에 형성되는 전단집속렌즈(35a)에 의하여 중앙 전자빔 경로방향 내측으로 진행하다 주 렌즈(38a)에 의해 집속됨을 알 수 있다. 즉, 상기 제어전극 및 가속전극에 비하여 제1집속전극의 중앙 전자빔 통과공과 외각 전자빔 통과공간의 간격을 더 크게 형성하여 이루어진 본 발명의 음극선관용 전자총은 음극선관 동작시 상기 가속전극과 제1집속전극의 전위차에 의하여 형성된 전단집속렌즈가 왜곡되어 외각 전자빔이 자기력선이 소 한 부분에 위치되어 자계에 의한 힘을 받지 않게 된다. 따라서 종래 핀 쿠션 자계에 의한 외각 전자빔 이동으로 발생되는 할로 현상을 방지할 수 있게 된다.

한편, 스크린에 형성되는 전자빔 포커싱 특성은 다음 도 10에서 보는 바와 같이, 주 렌즈를 형성하는 포커스전극 및 애노드전극에 의하여 조절이 된다.

도 10은 본 발명에 따른 포커스전극 및 애노드전극의 림부 형상을 나타낸 도이다. 도시된 바와 같이, 상기 포커스전극(37) 및 애노드전극(38)의 림부는 트랙형으로 이루어지고, 이 때, 상기 포커스전극 림부의 수평폭을 H1이라하고, 상기 애노드전극 림부의 수평폭을 H2라 할 때, 상기 포커스전극과 애노드전극의 림부의 수평 폭 합(H1+ H2)이 37mm ~ 38.6mm의 값을 만족하게 된다. 또한, 상기 포커스전극 및 애노드전극 각각의 림부 수평 폭은 18.5mm ~ 19.3mm의 값을 갖도록 한다. 이는 다음 도 11에서 보는 바와 같이, 상기 포커스전극과 애노드전극이 이루는 주 렌즈 구경과 주 렌즈 중심구경에 따른 전자빔 포커싱 특성을 고려하여 설계한 것이다.

도 11은 포커스전극 및 애노드전극 림부의 수평폭 합에 따른 주렌즈 구경 및 중심구경을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 포커스전극 및 애노드전극 림부의 수평 폭의 크기에 따라 주 렌즈 구경이 변화됨을 알 수 있다. 따라서 전자빔의 포커싱 특성을 만족하기 위하여는 상기와 같이 포커스전극과 애노드전극의 림부의 수평 폭 합(H1+ H2)이 37mm ~ 38.6mm의 값을 갖는 것이 바람직하다. 왜냐하면 상기 포커스전극과 애노드전극의 림부의 수평 폭 합(H1+ H2)이 약 37mm이하이면 주 렌즈 구경이 작아져 전자빔 포커스 특성이 열화되어 해상도를 떨어뜨리는 결과를 가져오고, 상기 포커스전극 및 애노드전극 림부의 수평 폭이 38.6mm이상이 되면 통상 주 렌즈의 중심구경이 5.3mm 값으로 형성되어야 할 값보다 더 커지게 되어 전자빔이 주 렌즈 중심을 벗어나게 된다. 이는 결국 전자빔의 콤마수차를 발생하여 또 다른 해상도 열화를 가져오기 때문이다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 수평편향자계에 의하여 형성된 핀쿠션 자계 내에서 전자빔의 중앙빔과 외각빔의 거리를 축소하여 화면 좌, 우측에서 발생하는 전자빔의 편향수차를 보정하여 전자빔 포커싱 특성 및 해상도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 전자빔을 방사하기 위한 복수 개의 인라인(In-line) 형 음극과, 상기 전자빔을 제어 및 가속시키기 위한 제어전극 및 가속전극과, 상기 전자빔을 일정량 집속시키기 위한 전단집속렌즈를 형성하는 제1집속전극 및 제2집속전극과, 상기 전자빔을 스크린에 집속시키기 위한 주 렌즈를 형성하는 포커스전극 및 애노드전극을 포함하는 음극선관용 전자총에 있어서,

   상기 제어전극 및 가속전극에 형성된 중앙전자빔 통과공과 외곽 전자빔 통과공의 각 중심 간의 간격을 S0라 하고, 상기 제1집속전극에 형성된 중앙전자빔 통과공과 외곽 전자빔 통과공의 각 중심 간의 간격을 S1이라 하고, 상기 포커스전극 림부의 수평폭을 H1이라하고, 상기 애노드전극 림부의 수평폭을 H2라할 때, 다음식들

   1< S1/S0≤1.03, 37mm ≤ H1+ H2 ≤ 38.6mm

   을 만족하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 전자총.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 포커스전극 및 애노드전극 각각의 림부 수평폭은 18.5mm ~ 19.3mm의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관용 전자총.

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