KR100778406B1 - 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

외부 영향에 의한 제1 메인 포커스 렌즈의 비대칭화를 최소화하여 전자빔의 포커스 특성 열화를 억제할 수 있는 음극선관용 전자총에 관한 것으로서,

상기 전자총은 열전자를 방출하는 단일의 캐소드와, 상기 캐소드와 더불어 삼극관부를 구성하는 제1, 2 전극들과, 상기 제2 전극 다음에 배치되는 제3 전극과, 상기 제3 전극 다음에 순차적으로 배치되는 제1, 2 포커스 전극과, 상기 제2 포커스 전극의 일부를 감싸면서 제2 포커스 전극 다음에 배치되는 애노드 전극과, 상기 제3 전극과 애노드 전극을 연결하는 커넥터와, 상기한 전극들을 일렬로 정렬 및 고정하는 한쌍의 지지체를 포함하며, 상기 제3 전극에 대향하는 제1 포커스 전극의 일부가 제3 전극 내부에 위치하여 상기 제3 전극 내부에 제1 메인 포커스 렌즈를 형성한다.

음극선관, 전자총, 프로젝션, 캐소드, 프리포커스렌즈, 메인포커스렌즈, 애노드전극

Description

음극선관용 전자총 {ELECTRON GUN FOR CATHODE RAY TUBE}

도 1은 종래 기술에 의한 음극선관용 전자총의 단면도.

도 2는 종래 기술에 의한 전자총에서 제1 메인 포커스 렌즈 주변의 등전위선 분포를 나타낸 개략도.

도 3은 본 발명에 의한 음극선관용 전자총의 정면도.

도 4는 도 3의 I-I선 단면도.

도 5는 제3 전극과 제1, 2 포커스 전극 및 애노드 전극의 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 전자총에서 제3 전극 주변의 등전위선 분포를 나타낸 개략도.

도 7a, 도7b, 도8a 및 도8b는 각각 제3 전극 출구부의 다른 실시예들을 도시한 제3 전극 출구부의 단면도.

본 발명은 음극선관용 전자총에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 영향에 의한 제1 메인 포커스 렌즈의 비대칭화를 최소화하여 전자빔의 포커스 특성 열화를 억제할 수 있는 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관을 이용하는 프로젝션 표시장치는 녹, 청, 적 단색의 화상을 구현하는 3개의 모노크롬(monochrome) 음극선관과, 상기 음극선관에서 각기 구현된 단색의 영상들을 프로젝션 스크린으로 동시에 확대 투사하여 칼라 영상을 구현하는 광학 시스템을 주요 구성으로 한다.

이러한 프로젝션 표시장치에 사용되는 모노크롬 음극선관은, 세줄기 전자빔을 방출하는 전자총과 섀도우 마스크를 구비하여 영상을 구현하는 통상의 음극선관과 달리, 섀도우 마스크를 구비하지 않고 한줄기 전자빔으로 화상을 구현하므로, 전자빔의 포커스 특성이 표시장치의 해상도에 직접적인 영향을 미치게 된다.

또한, 각 모노크롬 음극선관이 구현하는 화상은 대략 10배 정도 확대되어 프로젝션 스크린에 투사되므로, 프로젝션 스크린이 구현하는 화상의 휘도를 높이기 위해서는, 각 모노크롬 음극선관에 구비되는 전자총에서 높은 전류 밀도를 갖는 전자빔을 방출해야 한다.

따라서 프로젝션 표시장치에 사용되는 통상의 모노크롬 음극선관에는 고전류 영역에서 포커스 특성이 우수한 유니 포텐셜 포커스(Uni Potential Focus, 일명 "UPF")형 전자총이 널리 사용되고 있으며, 도 1에 종래 기술에 의한 UPF형 전자총의 일례를 도시하였다.

도시한 바와 같이, 상기 전자총(1)은 열전자를 방출하는 단일의 캐소드(3)와, 캐소드(3)와 더불어 삼극관부를 구성하는 제1, 2 전극(5, 7)과, 제2 전극(7) 다음에 배치되는 제3 전극(9)과, 제3 전극(9) 다음에 순차적으로 배치되는 제1, 2 포커스 전극(11, 13)과, 제2 포커스 전극(13)의 일부를 감싸면서 제2 포커스 전극(13) 다음에 배치되는 애노드 전극(15)과, 제3 전극(9)과 애노드 전극(15)을 연결하는 커넥터(17)를 포함한다.

상기한 구성에 따라, 제3 전극(9)은 커넥터(17)를 통해 애노드 전극(15)과 동일한 고전압(대략 30∼32 kV)을 인가받아, 제1 포커스 전극(11)과의 전위 차에 의해 제3 전극(9)과 제1 포커스 전극(11) 사이에 제1 메인 포커스 렌즈(M1)를 형성하며, 제2 포커스 전극(13)과 애노드 전극(15)의 전위 차에 의해 제2 포커스 전극(13)의 끝단과 마주하는 애노드 전극(15) 내부에 제2 메인 포커스 렌즈(M2)를 형성한다.

그러나 상기한 구성의 전자총(1)은 고전압이 인가되는 커넥터(17)에 의해 제1 메인 포커스 렌즈(M1)를 구성하는 전계가 비대칭으로 변화하는 단점을 안고 있다.

도 2는 제1 메인 포커스 렌즈 주변의 등전위선 분포를 나타낸 개략도로서, A가 전자총(1)의 중심을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 등전위선들은 고전압이 인가되는 커넥터(17)를 중심으로 매우 조밀하게 분포하며, 그 결과 제1 메인 포커스 렌즈(M1)를 형성하는 전계를 비대칭으로 변화시키고 있음을 알 수 있다.

이와 같이 비대칭으로 변화된 제1 메인 포커스 렌즈(M1)는 전자빔의 포커스 특성을 열화시켜, 형광 스크린(미도시)에 도달하는 전자빔의 스폿 형상을 변형시키고, 스폿 사이즈를 증가시키는 등, 모노크롬 음극선관의 화면 품위를 악화시킨다.

한편, 전자총(1)에 형성되는 렌즈의 변형은 전위 차에 의해 상기 렌즈를 형성하는 두 전극 사이의 간격을 줄임으로써 감소시킬 수 있다.

그러나, 상기한 제1 메인 포커스 렌즈(M1)의 경우에는 제3 전극(9)과 제1 포커스 전극(11) 사이의 전위 차가 대략 20 kV 이상으로 크기 때문에, 제3 전극(9)과 제1 포커스 전극(11) 사이의 간격을 줄일 경우, 내전압 특성이 악화되므로, 상기 두 전극 사이의 간격을 좁히는 방법은 실질적으로 적용이 불가능한 한계를 안고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 제1 메인 포커스 렌즈를 형성하는 두 전극 사이의 내전압 특성을 악화시키지 않으면서 외부 영향에 의한 제1 메인 포커스 렌즈의 비대칭화를 최소화하여 전자빔의 포커스 특성 열화를 억제할 수 있는 음극선관용 전자총을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

열전자를 방출하는 단일의 캐소드와, 상기 캐소드와 더불어 삼극관부를 구성하는 제1, 2 전극들과, 상기 제2 전극 다음에 배치되는 제3 전극과, 상기 제3 전극 다음에 순차적으로 배치되는 제1, 2 포커스 전극과, 상기 제2 포커스 전극의 일부를 감싸면서 제2 포커스 전극 다음에 배치되는 애노드 전극과, 상기 제3 전극과 애노드 전극을 연결하는 커넥터와, 상기한 전극들을 일렬로 정렬 및 고정하는 한쌍의 지지체를 포함하며, 상기 제3 전극에 대향하는 제1 포커스 전극의 일부가 제3 전극 내부에 위치하여 상기 제3 전극 내부에 제1 메인 포커스 렌즈를 형성하는 음극선관용 전자총을 제공한다.

바람직하게, 상기 제3 전극과 제1 포커스 전극 사이의 최소 간격은 내전압 특성을 고려하여 제2 메인 포커스 렌즈가 형성되는 제2 포커스 전극과 애노드 전극 사이의 최소 간격 이상으로 이루어진다.

이와 같이 본 발명에 의한 전자총에 따르면, 제1 메인 포커스 렌즈가 제3 전극 내부에 형성되므로, 외부 영향에 의한 제1 메인 포커스 렌즈의 변형을 최소화하여 화면 품질에 영향을 미치는 전자빔의 포커스 특성 열화를 효과적으로 억제할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 음극선관용 전자총의 정면도이고, 도 4는 도 3의 I-I선 단면도이다.

도시한 바와 같이, 전자총(2)은 열전자를 방출하는 단일의 캐소드(4)와, 캐소드(4)와 더불어 삼극관부를 구성하며 열전자의 방출을 제어하는 제1, 2 전극(6, 8)과, 제2 전극(8) 다음에 배치되는 제3 전극(10)과, 제3 전극(10) 다음에 순차적으로 배치되는 제1, 2포커스 전극(12, 14)과, 제2 포커스 전극(14)의 일부를 둘러싸면서 제2 포커스 전극(14) 다음에 배치되는 애노드 전극(16)을 포함한다.

상기한 전극들은 지지체인 비드 글래스(18)에 고정되어 캐소드(4)로부터 전자빔의 진행 방향을 따라 일렬로 정렬되며, 커넥터(20)의 양측단이 제3 전극(10)과 애노드 전극(16)의 외주면에 각기 고정되어 제3 전극(10)과 애노드 전극(16)을 전기적으로 연결한다.

보다 구체적으로, 상기 제3 전극(10)은 커넥터(20)를 통해 애노드 전극(16)과 고전압(대략 30∼32 kV)을 공유하며, 상기 제1, 2 포커스 전극(12, 14)은 도시하지 않은 전압 인가선을 통해 편향 장치(미도시)의 편향 주파수와 동기되는 대략 7∼10 kV의 가변 포커스 전압을 공급받는다.

이 때, 상기한 전극들은 모두 원형의 단면 형상을 가지며, 제3 전극(10)과 애노드 전극(16) 사이에 위치하는 포커스 전극은 그 갯수와 형상이 도시한 실시예에 한정되지 않는다.

상기 구성에 따라, 제3 전극(10)과 제1 포커스 전극(12)의 전위 차에 의해 제1 메인 포커스 렌즈(M1)가 형성되고, 제2 포커스 전극(14)과 애노드 전극(16)의 전위 차에 의해 애노드 전극(16) 내부에 제2 메인 포커스 렌즈(M2)가 형성된다. 이로서 캐소드(4)에서 방출되어 제1, 2 전극(6, 8)을 통과한 전자들은 제1 메인 포커스 렌즈(M1)에 의해 예비 집속되고, 제2 메인 포커스 렌즈(M2)에 의해 최종 집속 및 가속되면서 도시하지 않은 형광 스크린을 향해 방출된다.

여기서, 본 실시예가 제공하는 전자총(2)은 외부 영향, 특히 고전압이 인가되는 커넥터(20)에 의한 제1 메인 포커스 렌즈(M1)의 변형을 최소화하기 위하여, 제3 전극(10)과 제1 포커스 전극(12)을 겹쳐 배열함으로써 상기 제3 전극(10) 내부에 제1 메인 포커스 렌즈(M1)가 형성되도록 한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 제3 전극(10)은 제2 전극(8)에 대향하는 입구부(10a)와, 상기 입구부(10a)보다 확대된 내, 외경을 갖는 출구부(10b)로 이루어지며, 상기 제1 포커스 전극(12)은 자신의 일부가 제3 전극(10) 내부에 위치하도록 제3 전극(10)의 출구부(10b) 내경보다 작은 외경을 갖는 입구부(12a)를 구비한다.

즉, 제1 포커스 전극(12)은 상기 입구부(12a)와, 자신의 입구부(12a)보다 확대된 내, 외경을 갖는 출구부(12b)로 이루어지며, 입구부(12a)의 일부가 제3 전극(10) 내부에 위치하여 상기 제3 전극(10)이 제1 포커스 전극(12)의 일부를 둘러싸도록 한다.

이로서, 제1 메인 포커스 렌즈(M1)는 제1 포커스 전극(12)의 끝단과 마주하는 제3 전극(10)의 출구부(10b) 내부에 형성되며, 제1 메인 포커스 렌즈(M1)로 작용하는 전계는 제3 전극(10)의 보호 아래 제3 전극(10) 내부에서 원형의 대칭 형상으로 분포하게 된다.

도 6은 제3 전극(10) 주변의 등전위선 분포를 나타낸 개략도로서, A가 전자총(2)의 중심을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 제3 전극(10) 외부에 형성되는 등전위선은 커넥터(20)에 의해 약간의 비대칭 형상을 띄고 있으나, 실질적으로 전자빔을 집속시키는 제3 전극(10) 내부에 형성되는 등전위선은 A를 중심으로 원형의 대칭 형상으로 분포하고 있음을 알 수 있다.

이와 같이 제1 메인 포커스 렌즈(M1)를 제3 전극(10) 내부에 형성함에 따라, 본 실시예는 제1 메인 포커스 렌즈(M1)로 작용하는 전계의 비대칭성을 제거하였으며, 이러한 결과로 전자빔의 포커스 특성 열화를 효과적으로 억제하는 장점을 갖는다.

이 때, 상기 전자총은(2) 제3 전극(10)과 제1 포커스 전극(12) 사이의 내전압 특성을 고려하여, 도 5에 도시한 바와 같이 제3 전극(10)과 제1 포커스 전극(12) 사이의 최소 간격(B)이 제2 메인 포커스 렌즈(M2)를 형성하는 제2 포커스 전극(14)과 애노드 전극(16) 사이의 최소 간격(C)보다 크거나 같도록 설정한다.

이를 위하여 상기 제1 포커스 전극(12)의 입구부(12a)는 제3 전극(10)의 출구부(10b)와 비교하여 충분히 작은 내, 외경을 갖도록 형성되고, 제3 전극(10)의 출구부(10b)는 비드 글래스(18)에 융착 가능한 범위 내에서 확대된 외경을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 이로서 제3 전극(10)과 제1 포커스 전극(12)은 우수한 내전압 특성을 유지하면서 제1 메인 포커스 렌즈(M1)의 구경을 확대시켜 전자빔의 포커스 성능을 향상시킨다.

다른 실시예로서 상기 제3 전극(10)의 출구부(10b)는 원형 이외에 비드 글래스(18)가 위치하지 않는 방향으로 확대된 내, 외경을 갖는 종장형 또는 횡장형의 실린더 형상으로 이루어질 수 있다.

즉, 도 7a와 도7b에 도시한 바와 같이, 비드 글래스(10)가 전자총의 수평축(x) 상에 위치하는 경우, 제3 전극(10)의 출구부(10b)는 전자총의 수직축(y)을 장축으로 하는 종장형의 타원 형상으로 이루어지거나, 상기 수직축(y)을 장축으로 하는 종장형의 직사각 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 도 8a와 도 8b에 도시한 바와 같이, 비드 글래스(18)가 전자총의 수직축(y) 상에 위치하는 경우, 제3 전극(10)의 출구부(10b)는 전자총의 수평축(x)을 장축으로 하는 횡장형의 타원 형상으로 이루어지거나, 상기 수평축(x)을 장축으로 하는 횡장형의 직사각 형상으로 이루어질 수 있다.

이 때, 제3 전극(10)의 출구부(10b)는 전술한 모든 실시예에 있어서, 수평축(x)과 수직축(y) 모두에서 축대칭 형상으로 이루어져 제3 전극(10) 내부에 형성되는 제1 메인 포커스 렌즈(M1)가 축대칭 형상이 되도록 한다.

이와 같이 제3 전극(10)의 출구부(10b)가 전자총의 수직축(y) 또는 수평축(x)을 장축으로 하는 종장형 또는 횡장형으로 이루어지면, 상기 장축 방향으로 제1 메인 포커스 렌즈(M1)의 구경을 확대시켜 장축 방향에 대한 전자빔의 집속 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 이 때, 제3 전극 출구부(10b)의 장축방향 외경은 넥크부와의 내전압 특성을 고려하여 넥크부 내경의 70% 이내로 설정되는 것이 바람직하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 발명에 의한 전자총에 따르면, 제1 메인 포커스 렌즈를 제3 전극 내부에 형성하여 외부 영향, 특히 고전압이 인가되는 커넥터에 의한 제1 메인 포커스 렌즈의 변형을 최소화한다. 따라서, 본 발명은 화면 품질에 영향을 미치는 전자빔의 포커스 특성 열화를 효과적으로 억제할 수 있다.

Claims (9)

1. 열전자를 방출하는 단일의 캐소드와;

   상기 캐소드와 더불어 삼극관부를 구성하는 제1, 2 전극들과;

   상기 제2 전극 다음에 배치되는 제3 전극과;

   상기 제3 전극 다음에 순차적으로 배치되는 제1, 2 포커스 전극과;

   상기 제2 포커스 전극의 일부를 감싸면서 제2 포커스 전극 다음에 배치되는 애노드 전극과;

   상기 제3 전극의 외주면과 애노드 전극의 외주면에 양측단이 각기 고정되어 제3 전극과 애노드 전극을 연결하는 커넥터; 및

   상기한 전극들을 일렬로 정렬 및 고정하는 한쌍의 지지체를 포함하며,

   상기 제3 전극에 대향하는 제1 포커스 전극의 일부가 제3 전극 내부에 위치하여 상기 제3 전극 내부에 제1 메인 포커스 렌즈를 형성하는 음극선관용 전자총.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제3 전극과 제1 포커스 전극 사이의 최소 간격이 상기 제2 포커스 전극과 애노드 전극 사이의 최소 간격 이상으로 이루어지는 음극선관용 전자총.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제3 전극이 제2 전극에 대향하는 입구부와, 상기 제1 포커스 전극에 대 향하는 출구부를 포함하며, 상기 출구부의 내, 외경이 입구부의 내, 외경보다 크게 이루어지는 음극선관용 전자총.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제1 포커스 전극이 상기 제3 전극의 출구부 내경보다 작은 외경을 갖는 입구부와, 상기 입구부보다 확대된 내, 외경을 갖는 출구부를 포함하며, 상기 입구부의 일부가 상기 제3 전극의 출구부 내부에 위치하는 음극선관용 전자총.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 제3 전극의 출구부가 장축과 단축이 설정되는 형상으로 이루어지고, 상기 단축이 한쌍의 지지체를 연결하는 축과 평행하며, 상기 장축과 단축이 수직으로 교차하는 음극선관용 전자총.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 지지체가 전자총의 수평축 상에 위치하며, 상기 제3 전극의 출구부가 전자총의 수직축을 장축으로 하는 타원 형상으로 이루어지는 음극선관용 전자총.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 지지체가 전자총의 수평축 상에 위치하며, 상기 제3 전극의 출구부가 전자총의 수직축을 장축으로 하는 직사각 형상으로 이루어지는 음극선관용 전자총.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 지지체가 전자총의 수직축 상에 위치하며, 상기 제3 전극의 출구부가 전자총의 수평축을 장축으로 하는 타원 형상으로 이루어지는 음극선관용 전자총.
9. 제 5항에 있어서,

   상기 지지체가 전자총의 수직축 상에 위치하며, 상기 제3 전극의 출구부가 전자총의 수평축을 장축으로 하는 직사각 형상으로 이루어지는 음극선관용 전자총.

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