KR100634692B1 - 칼라 음극선관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고 휘도를 구현할 수 있는 전자총이 포함된 칼라 음극선관에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은 내면에 형광체 스크린이 형성된 패널과, 상기 패널과 결합되는 펀넬과 상기 펀넬에 장착되어 음극, 제어전극 및 가속전극을 포함하여 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 전자총에서 방출된 전자빔을 수평, 수직으로 편향시키는 편향요크와, 상기 전자총에서 방출된 전자빔의 색선별작용을 하는 새도우 마스크가 포함되는 칼라 음극선관에 있어서, 상기 제어전극의 전자빔 통과공은 수직공경보다 수평공경이 더 큰 횡장형을 이루고, 상기 제어전극의 수직공경 크기(Dv)와 상기 제어전극의 두께(t)는 (0.4*Dv)mm < t < 0.17mm를 만족하며, 제어전극의 수직공경 크기 대비 수평공경 크기의 비는 170% ~ 250%의 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

칼라 음극선관 {Color-CRT}

도 1은 일반적인 칼라 음극선관을 나타낸 도.

도 2는 종래의 음극선관용 전자총을 개략적으로 나타낸 도.

도 3은 종래 전자총의 삼극부에 형성된 제1, 제2전극과 프리포커스 렌즈부에 형성된 제3전극의 구조를 개략적으로 나타낸 도.

도 4는 종래 전자총의 삼극부에서 전자빔의 특성을 나타낸 도.

도 5는 종래 일반적인 음극선관과 고 휘도 음극선관에 있어서, 전자총의 캐소드 드라이브 전압에 따른 전류량을 나타낸 도.

도 6은 본 발명에 따른 음극선관용 전자총 제어전극의 형상을 나타낸 도.

도 7은 본 발명에 따른 전자총의 컷오프 전압이 70V일 때, 제어전극 두께와 제어전극 수직공경의 관계를 나타낸 도.

도 8은 본 발명의 제어전극 두께에 따른 화면상 전자빔의 스폿특성을 나타낸 도.

도 9는 본 발명에 따른 제어전극의 전자빔 통과공 형상에 따른 수평 스폿사이즈 특성을 나타낸 도.

도 10은 본 발명에 따른 가속전극과 상기 가속전극과 대향하여 형성된 집속전극의 구조를 나타낸 도.

도 11은 본 발명에 따른 전자총 삼극부의 전자빔 방사 형상을 나타낸 도.

도 12는 본 발명의 전자총 캐소드 드라이브 전압에 따른 전류량과 종래 전자총 캐소드 드라이브 전압에 따른 전류량을 비교하여 나타낸 도.

***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****

1: 패널 2: 새도우 마스크

3: 펀넬 4: 전자빔

5: 전자총 6: 편향요크

10: 음극 11: 제1전극

12: 제2전극 13: 제3전극

14: 제4전극 15: 집속전극

11: 제 3전극 12: 제 4전극

16: 양극 17: 쉴드컵

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 전자총의 제어전극 형상을 변형하여 캐소드 드라이브 전압 변화 없이도 높은 전류량을 구현하여 휘도를 향상시키고 동시에 샤시 가격 절감 및 캐소드 수명의 열화됨을 방지할 수 있는 전자총이 포함된 칼라 음극선관에 관한 것이다.

도 1을 참조하여, 종래의 칼라 음극선관 구조를 간략히 설명하면 다음과 같다. 먼저 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 종래 음극선관용 전자총의 구조를 설명하기 위한 개략도이다. 도시된 바와 같이, 상기 전자총은 전자빔을 발생시키는 음극(10)과, 상기 음극에서 일정거리만큼 떨어져 배치되어 전자빔을 제어하는 제1전극(11)과, 상기 제1전극에서 일정간격으로 배치되어 전자빔을 가속시키는 제2전극(12)이 삼극부를 이루고, 상기 제2전극과 일정간격으로 배치되어 프리포커스 렌즈부를 형성하는 제3전극(13), 제4전극(14)과, 상기 제4전극에서 일정거리만큼 떨어져 주 렌즈부를 형성하는 제5전극(15-1,15-2) 및 양극(16)과, 상기 양극 끝단에 부착되어 누설자계를 차폐하기 위한 쉴드컵(17)으로 구성된다.

도 3은 종래 전자총의 삼극부에 형성된 제1, 제2전극과 프리포커스 렌즈부에 형성된 제3전극의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 전자총의 삼극부에 형성된 (a) 제1전극인 제어전극(11)은 전자빔 통과공에 원형 또는 수평이 수직보다 작은 종장형의 공(11a)이 형성되고, (b) 제2전극인 가속전극(12)의 전자빔 통과공(12a)에 횡장형의 함몰부(12b)가 형성되며, (c) 프리포커스 렌즈부를 형성하는 제3전극인 제1가속/집속전극(13)은 상기 제2전극에 대향하여 전자빔 통과공에 원형공(13a)이 형성된다. 이와 같이 소정의 구조를 갖는 전극을 포함한 전자총이 구동될 때, 각 전극에 인가되는 전압으로 제어전극에 인가되는 전압은 그라운드전압 즉, 0V로 인가되고, 가속전극에는 약 400 ~ 800V의 전압이 인가되며, 제1가속/집속전극에는 약 5000 ~ 8000V의 포커스전압이 인가되어 구동하게 된다. 이때, 음극으로부터 방출된 전자빔은 삼극부인 제어전극과 가속전극사이에 일정한 특성을 가지게 되는데 이에 대한 설명은 다음 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 종래 전자총의 삼극부에서 전자빔의 특성을 나타낸 도이다. 도시된 바와 같이, 음극으로부터 방출된 전자빔은 전자총의 삼극부인 제어전극(11)과 가속전극(12)사이에서 집속되어 초점을 맺는 크로스오버점(22)을 형성하게 되는데, 이러한 크로스오버점은 화면에서의 전자빔 스폿특성을 결정짓는 매우 중요한 역할을 한다. 즉, 상기 크로스오버점은 그 크기가 작을수록 전자빔 스폿특성이 좋아지는 특성을 가지고 있어 가능하면 크로스오버점의 크기를 줄이는 것이 바람직하다. 그러나 상기 크로스오버점의 크기는 제어전극의 공경에 의하여 영향을 받게 되는데 즉, 제어전극의 공경을 축소할수록 그 크기가 줄어들기 때문에 제어전극의 공경을 축소하는 것이 바람직하나 제어전극의 공경을 축소하게 되면 캐소드의 전자빔 방출면적이 작아져 많은 전류량을 요구하는 고 휘도 음극선관에서는 음극선관의 수명이 열화되는 문제점이 발생한다.

한편, 최근에는 시청자들이 TV프로그램이나 동영상과 같은 화상을 시청하는데 있어 고 휘도를 갖는 음극선관 요구에 대하여 부응하고자 캐소드 드라이브전압 상승 없이 전류량을 증대할 수 있도록 즉, 고 휘도 전자총을 구현하기 위하여 상기 전자총의 제어전극 공경을 확대하거나 전자총의 삼극부인 제어전극과 가속전극간의 간격을 증가 시켜 컷오프전압(Ekco)을 낮추어 동일한 캐소드 드라이브전압에서도 더 많은 전류량이 인가되어 고 휘도 음극선관을 구현하도록 형성 하였다. 그러나 상기 제어전극의 공경을 무한정 확대하는 것은 이미 상술한 바와 같이 화면의 전자빔 스폿특성이 열화 되는 문제점이 있으므로 대부분은 컷오프전압을 낮추어 캐소드 드라이브전압에 대한 전류량의 방출 민감도를 증대시키고자 하였다. 그러나 상기와 같이 컷오프전압을 낮추는 것에도 일정한 한계를 가지고 있는데 이는 캐소드 드라이브전압의 범위가 최소 60V정도가 되어야만 회로 상에서 충분한 화면의 밝기 명암을 구현할 수 있게 된다.

따라서 종래 고 휘도 음극선관을 구현하기 위한 최소 컷오프전압은 약 65V이상은 되어야 한다. 이와 같이 상기 종래 고 휘도 음극선관의 캐소드 드라이브 전압에 따른 최대전류량의 관계는 도 5와 같다.

도 5는 종래 일반적인 음극선관과 고 휘도 음극선관에 있어서, 전자총의 캐소드 드라이브 전압에 따른 전류량을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 캐소드 드라이브 전압을 60V로 했을 때, 종래 일반적인 음극선관 보다 종래 고 휘도 특성을 갖는 음극선관은 전류량이 최대 약 1000㎂정도 구현되어 밝기 량은 약 380cd정도 되는 수준이 된다.

이러한 밝기 량은 최근에 모니터를 통한 TV시청 및 동영상 시청 시 적절한 밝기환경에 미치지 못하는 문제가 있다. 한편, 전자총의 구동회로를 개선하여 고 휘도를 갖는 음극선관을 구현할 수 있지만 이는 회로 개선에 따른 재료비상승이라는 또 다른 문제점이 발생하게 된다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전자총 제어전극의 형상을 변형하여 캐소드 드라이브전압을 높이지 않고도 높은 전류량을 구현하여 고 휘도 특성을 갖는 전자총을 포함한 칼라 음극선관을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 이에 따라 발생될 수 있는 전자총의 캐소드 수명 열화를 방지할 수 있는 전자총이 포함된 칼라 음극선관을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 내면에 형광체 스크린이 형성된 패널과, 상기 패널과 결합되는 펀넬과 상기 펀넬에 장착되어 음극, 제어전극 및 가속전극을 포함하여 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 전자총에서 방출된 전자빔을 수평, 수직으로 편향시키는 편향요크와, 상기 전자총에서 방출된 전자빔의 색선별작용을 하는 새도우 마스크가 포함되는 칼라 음극선관에 있어서, 상기 제어전극의 전자빔 통과공은 수직공경보다 수평공경이 더 큰 횡장형을 이루고, 상기 제어전극의 수직공경 크기(Dv)와 상기 제어전극의 두께(t)는(0.4*Dv)mm < t < 0.17mm를 만족하며, 상기 제어전극의 수직공경 크기 대비 수평공경 크기의 비는 170% ~ 250%의 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 음극선관용 전자총 제어전극의 형상을 나타낸 것이다. 도 6을 살펴보기 전에 먼저, 본 발명의 음극선관은 종래 설명한 음극선관의 구조와 거의 유사한 구조를 갖는다. 이와 같은 구조를 갖는 음극선관에서 전자빔을 방사하기 위한 복수 개의 인라인(In-line) 형 음극과 상기 음극으로부터 방사된 전자빔을 조절하는 제어전극 및 가속전극과, 상기 제어전극 및 가속전극에서 제어 및 가속된 전자빔을 스크린에 집속시키기 위해 주렌즈부를 형성하는 집속전극 및 양극을 포함하는 음극선관용 전자총은, 상기 전자총의 제어전극(31)은 음극으로부터 방사된 전자빔이 통과하는 전자빔 통과공(31a)이 횡장형으로 형성된다. 즉, 상기 제어전극의 전자빔 통과공은 수평공경이 수직공경보다 더 크게 형성되는 것으로, 그 형상은 도 6의 (a) 또는 (b)와 같은 형상을 이룬다. 이와 같은 본 발명의 제어전극 구조는 종래 제어전극에 원형 또는 종장형의 전자빔 통과공 면적보다 크게 되어 캐소드 드라이브 전압에 따른 전류량이 많이 방출되어 휘도를 향상시킬 수 있게 된다. 그러나 제어전극의 공경이 커지는 것은 다음식 1과 같이 음극선관의 전류량을 제어하는 컷오프 전압(Ekco)이 상승하는 결과를 가지고 오게 된다.

식 1)

상기 식 1)에서 k는 비례상수, d1은 음극과 제어전극간의 간격, d2는 제어전극과 가속전극간의 간격, G₁t는 제어전극의 빔 통과공 주위의 두께, D는 제어전극의 빔 통과공의 지름, Ec2는 가속전극에 인가되는 전압을 나타낸 것이다.

즉, 상기 식 1에서와 같이 컷오프 전압은 제어전극 공경의 증가에 따라 상승하게 되므로, 일정한 캐소드 드라이브 전압에서 캐소드의 전류량은 감소하게 되어 휘도가 저하 된다. 따라서 상기 컷오프 전압의 상승을 방지하기 위하여는 제어전극의 두께를 증가시키는 것이 바람직하다. 이러한 제어전극의 두께 증가는 전자총의 컷오프 전압과 제어전극 수직공경과 밀접한 관계를 가지고 있는데, 이에 대하여는 다음 도 7과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 전자총의 컷오프 전압이 70V일 때, 제어전극 두께와 제어전극 수직공경의 관계를 나타낸 것이다. 도 7을 살펴보면, 싱기 컷오프 전압을 70V로 설정한 이유는 종래 화면의 고 휘도를 구현하기 위한 최적의 전압 값이기 때문이다. 이러한 컷오프 전압을 만족하기 위한 본 발명의 제어전극 두께(t)는 상기 제어전극의 수직공경 크기(Dv)에 0.4배의 비율로 증가시키면 가능하다. 이와 같이 상기 제어전극의 두께는 제어전극의 수직공경 크기에 0.4배로 증가시키는 것이 바람직하지만 상기 제어전극의 두께에 따라 화면상 전자빔의 스폿특성이 일정하지 않기 때문에 전자빔 스폿특성이 열화되지 않은 최적의 두께 값을 구성하여야 한다.

도 8은 본 발명의 제어전극 두께에 따른 화면상 전자빔의 스폿특성을 나타낸 것이다. 도 8을 살펴보면, 상기 제어전극 두께의 변화에 따른 전자빔의 수직 스폿경은 거의 변화가 없지만 상기 제어전극 두께가 0.17mm이상이 되면 전자빔의 수평 스폿경이 커지는 문제가 발생하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 제어전극의 두께(t)는 0.17mm이하의 값을 만족하여야 한다.

이와 같이, 상술한 제어전극의 수직공경에 따른 전류량 증가와 화면상 전자 빔의 스폿특성을 모두 만족할 수 있는 본 발명에 따른 제어전극의 두께는 (0.4*Dv) mm < t < 0.17mm의 범위를 만족하도록 한다.

한편, 본 발명의 제어전극에 횡장형으로 형성된 전자빔 통과공은 수직공경 대비 수평공경의 비율에 따라 화면상 수평 전자빔의 스폿사이즈를 결정하게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 제어전극의 전자빔 통과공 형상에 따른 수평 스폿사이즈 특성을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 화면상에서 전자빔의 수평 스폿사이즈는 제어전극의 전자빔 통과공이 더욱 횡장화 되면 될 수록 전자빔 스폿 사이즈가 작아지다가 다시 커지는 경향을 갖게 된다. 따라서 화면상의 최적인 전자빔 스폿사이즈를 구현하기 위하여는 상기 제어전극의 수직공경 크기 대비 수평공경 크기의 비가 170% ~ 250%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 이 때, 본 발명에 따른 가속전극 및 상기 가속전극과 대향하여 형성된 집속전극의 형상은 도 10과 같다. 도10에서 보는 바와 같다. 본 발명에 따른 (a)가속전극(32)은 전자빔 통과공(32a)이 종장형을 이루고, 상기 가속전극(32)과 대향하여 형성된 집속전극(33) 방향으로 횡장형의 함몰부(32b)가 형성된다. 또한, (b) 상기 가속전극(32)과 대향하여 형성된 집속전극(33)은 전자빔 통과공(33a)이 가속전극 대향면으로 종장형을 이룬다. 이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 전자총 삼극부에 나타난 전자빔의 방사 모식도를 살펴보면 다음 도 11과 같다.

도 11은 본 발명에 따른 전자총 삼극부의 전자빔 방사 모식도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 횡장형 전자빔 통과공을 갖는 제어전극은 (a) 수평방향 렌즈 집속은 최소화되어 즉, 수평방향으로 크로스오바를 형성하지 않아 수평 방향 렌 즈 구면수차를 줄일 수 있게 되고, (b) 수직 방향의 제어전극 공경으로 인하여 크로스오바점의 사이즈가 줄어들게 되어 가속전극과 집속전극사이에 형성되는 프리 포커스렌즈부에 의한 구면수차 증대를 보상 할 수 있게 된다. 또한, 상기와 같이 횡장화된 제어전극의 전자빔 통과공은 캐소드 면에서의 전자 방출 면적이 넓어 캐소드의 수명이 열화 됨을 방지할 수 있게 된다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 음극선관용 전자총의 캐소드 드라이브 전압에 따른 전류량을 종래 음극선관용 전자총과 비교하면 도12와 같다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 음극선관용 전자총은 종래 고 휘도의 전자총보다 더욱 많은 전류량을 방출하여 인터넷 및 영상미디어물의 급속한 발달로 인해 컴퓨터 모니터를 통해 동영상물을 시청하는데 필요한 화면의 밝기를 구현할 수 있게 된다.

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 전자총 제어전극의 형상을 변형하여 캐소드 드라이브전압을 높이지 않고도 높은 전류량을 구현하여 화면의 휘도를 향상시키고, 동 시에 전자총의 캐소드 수명 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 내면에 형광체 스크린이 형성된 패널과, 상기 패널과 결합되는 펀넬과 상기 펀넬에 장착되어 음극, 제어전극 및 가속전극을 포함하여 전자빔을 방출하는 전자총과, 상기 전자총에서 방출된 전자빔을 수평, 수직으로 편향시키는 편향요크와, 상기 전자총에서 방출된 전자빔의 색선별작용을 하는 새도우 마스크가 포함되는 칼라 음극선관에 있어서,

   상기 제어전극의 전자빔 통과공은 수직공경보다 수평공경이 더 큰 횡장형을 이루고, 상기 제어전극의 수직공경 크기(Dv)와 상기 제어전극의 두께(t)는

   (0.4*Dv)mm < t < 0.17mm

   를 만족하며, 상기 제어전극의 수직공경 크기 대비 수평공경 크기의 비는 170% ~ 250%의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제어전극과 가속전극사이에 수평방향으로 크로스오바가 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 가속전극은

   상기 가속전극과 대향하여 형성된 집속전극방향으로 횡장형의 함몰부가 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 가속전극과 대향하여 형성된 집속전극의 전자빔 통과공은 가속전극 대향 면으로 종장형을 이루는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.

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