KR19990024967A - 칼라 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비축대칭 주렌즈를 사용하는 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것으로 비축대칭 주렌즈를 사용하는 전자총에서 빔왜곡현상을 억제하여 화면의 전 영역에 걸쳐 해상도를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 전자가 방사되는 음극과, 상기 음극에서 방사된 전자빔의 양을 제어 및 가속시키는 제 1,2 그리드(10)(11)와, 상기 가속된 전자빔을 화면에 스폿이 형성되도록 집속 및 재가속시키는 제 3,4 그리드(12)(13)와, 상기 제 3,4 그리드의 내부에 설치된 내부전극(16)과, 상기 제 4 그리드에 고정되어 비점수차를 보정하는 보정전극으로 구성된 칼라 음극선관용 전자총에 있어서, 일정한 높이를 갖는 컵형상으로 내측에 내벽(17a)이 형성되고 상기 내벽을 연결한 중간 연결면(17b)에는 직사각형의 전자빔 통과공(19a)(19b)(19c)이 형성된 보정전극(17)이 제 4 그리드(13)에 위치되게 쉴드컵(18)에 고정하여서 된 것이다.

Description

칼라 음극선관용 전자총

본 발명은 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것으로써, 좀 더 구체적으로는 비축대칭 주렌즈를 사용하는 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관을 나타낸 횡단면도로써, 패널(1)의 내면에 적색, 녹색, 청색의 형광체가 도포되어 형광막(2)을 이루고 있고 상기 패널(1)의 후방으로는 네크부(3a)에 전자총(4)이 봉입된 펀넬(3)이 글라스에 의해 융착되어 내부가 10^-7Torr정도의 고진공상태를 유지하고 있다.

상기 패널(1)의 내면에 도포된 형광막(2)과 근접된 부위에는 전자총(4)에서 발사된 전자빔(5)의 색선별역할을 하는 섀도우마스크(6)가 지지프레임(7)에 고정된 상태로 설치되어 있다.

도 2는 도 1과 같은 칼라 음극선관에 사용되는 인라인형 전자총 중 비피에프(BPF) 타입의 전자총을 나타낸 것이다.

전자총의 음극(Cathode)내부에 설치된 히터(8)가 스템 핀(9)으로부터 전원을 공급받아 발열하면 음극으로부터 열전자가 방사되므로 방사된 전자빔(5)이 음극에서 화면방향으로 수직되게 일정한 간격을 두고 설치된 다수개의 전극들의 구멍을 통과하면서 가속 및 집속되어 형광막(2)에 도달하게 된다.

상기 음극에서 출발한 전자빔이 화면에 도달하는 과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

전자총의 음극에서 방사된 전자빔(5)은 제 1 그리드(제어전극이라고도 함)(10), 제 2 그리드(제 1 가속전극이라고도 함)(11) 및 제 3 그리드(집속전극이라고도 함)(12)의 하단부로 구성된 빔형성 영역(Beam Forming Region)을 통과하면서 적절히 제어 및 가속된다.

그 후 전자빔(5)은 제 3 그리드(12)와 제 4 그리드(가속전극이라고도 함)(13)에 인가되는 전압차에 의해 형성된 바이 포텐셜(Bi-Potential) 정전렌즈(Electro-Static Lens)를 통과하면서 집속 및 가속된다.

전자총(4)의 주렌즈인 상기 정전렌즈를 통과한 전자빔은 네크부(3a)에 설치된 편향요크(14)의 자계 영향으로 인하여 그 경로가 결정된 다음 그 경로를 따라 진행하여 형광면에 근접되게 설치된 섀도우마스크(6)를 통과한 후 형광막(2)에 충돌하므로써 화면이 재현된다.

상기한 바와 같은 과정에 의해 화면을 재현할 때 청(blue), 녹(green), 적(red)의 색을 구현하는 3개의 전자빔(5)이 화면의 중앙에서 일치하도록 하기 위해 정전렌즈를 구성하는 전극에서 외곽빔(청색 및 적색을 구현하는 전자빔)이 통과하는 전자빔 통과공을 이심(offset)시키거나, 또는 다른 적절한 방법으로 외곽빔의 경로를 중앙빔(녹색을 구현하는 전자빔)쪽으로 향하도록 정전렌즈를 형성하고 있다.

또한, 인라인형 전자총에서 청, 녹, 적의 색을 구현하는 전자빔(5)을 화면의 전 영역에 걸쳐 일치시키기 위해 셀프 컨버젼스(Self-Convergence) 편향요크(14)를 사용하고 있다.

이러한 편향요크(14)는 수평방향으로 핀 쿠션(Pin-cushion), 수직방향으로는 바렐(Barrel)자계를 형성하여 형성된 자계에 의해 3개의 전자빔(5)을 화면의 전 영역에 걸쳐 일치시키게 된다.

이때 청, 녹, 적 3개의 전자빔(5)은 전술한 자계에 의해 전자빔의 수평방향으로 발산하고 수직방향으로는 집속하는 힘을 받게 되지만, 패널(panel)(1)의 기하학적 구조에 의해 수직방향으로 과집속되는 할로(halo)현상을 나타낸다.

따라서 이러한 문제점인 화면 주변부에서의 비점수차가 음(-)의 방향으로 증가하는 현상을 제거하기 위해 전자총의 삼극부를 비대칭으로 하여 화면의 중앙에서 비점수차가 양(+)의 값을 취하도록 하므로써 화면 주변부에서의 비점수차 값이 비록 음(-)의 값으로 되지만, 절대값이 줄어 들도록 하여 화면의 전 영역에서 해상도가 향상되도록 하고 있다.

또, 3개의 전자빔(5)이 화면에 작은 스폿으로 맺히도록 하기 위해 사용되는 제 3 그리드(12)와 제 4 그리드(13)의 전압차에 의해 형성되는 주렌즈의 크기는 네크부(3a)의 직경에 따라 크게 좌우된다.

상기 3개의 전자빔(5)이 통과할 때 주렌즈를 형성시키는 제 3 그리드(12)와 제 4 그리드(13)의 서로 대향하고 있는 전자빔 통과공의 크기가 클수록 화면상에서 보다 작은 스폿이 형성됨은 이미 널리 알려진 사실이다.

이는, 구면수차와 배율이 감소되기 때문이다.

일반적으로 인라인 전자총은 일정한 네크부(3a)의 직경에 설치된 제 3 그리드(12)와 제 4 그리드(13)의 각각의 전자빔 통과공을 3개의 전자빔(5)이 통과하게 된다.

따라서 3개의 전자빔(5)이 통과하는 독립된 3개의 주렌즈를 도 3에 나타낸 바와 같이 대향면의 전자빔 통과공을 내부로 후퇴시켜 실질적인 주렌즈의 크기가 커지도록 하고 있다.

이에 따라 렌즈의 구면수차를 감소시킴과 동시에 배율을 줄일 수 있게 되므로 화면상에서 보다 작은 스폿을 얻을 수 있게 된다.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이 제 4 그리드(13)내에 설치된 보정전극(15)은 상기의 구조 및 셀프 컨버젼스 편향요크(14)를 사용할 경우에 발생되는 비점수차를 보정하는 역할을 하게 된다.

즉, 수평방향으로는 저스트 포커스전압을 올리고, 수직방향으로는 저스트 포커스전압을 낮추는 역할을 하게 된다.

도 4에 나타낸 바와 같이 직사각형 형상의 내부전극(16)은 수평 및 수직길이에 비하여 대각선방향의 길이가 길기 때문에 화면상에서는 도 5와 같은 스폿을 형성하게 된다.

도 5는 제 3 그리드(12)와 제 4 그리드(13)에 내부전극(16)을 설치하였을 때 화면에 형성되는 스폿을 시뮬레이션하여 나타낸 것이다.

즉, 스폿의 대각선방향으로 저스트 포커스전압이 가장 낮기 때문에 스폿의 대각선방향으로 크기가 가장 커지게 되므로 대각선방향으로의 가장 큰 스폿이 해상도의 열화를 초래하게 되는 문제점을 나타낸다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 보다 큰 주렌즈를 형성하도록 사용하는 비축대칭의 기하학적 구조에 의해 발생되는 빔왜곡현상을 억제하여 화면의 전 영역에 걸쳐 해상도를 향상시키는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 전자가 방사되는 음극과, 상기 음극에서 방사된 전자빔의 양을 제어 및 가속시키는 제 1,2 그리드와, 상기 가속된 전자빔을 화면에 스폿이 형성되도록 집속 및 재가속시키는 제 3,4 그리드와, 상기 제 3,4 그리드의 내부에 설치된 내부전극과, 상기 제 4 그리드내에 위치되게 쉴드컵에 고정되어 비점수차를 보정하는 보정전극으로 구성된 칼라 음극선관용 전자총에 있어서, 일정한 높이를 갖는 컵형상으로 내측에 내벽이 형성되고 상기 내벽을 연결한 중간 연결면에는 직사각형의 전자빔 통과공이 형성된 보정전극이 제 4 그리드에 위치되게 쉴드컵에 고정된 칼라 음극선관용 전자총이 제공된다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관을 나타낸 횡단면도

도 2는 종래 인라인형 비피에프(BPF) 전자총의 일 실시예를 나타낸 횡단면도 및 종단면도

도 3은 종래 인라인형 비피에프(BPF) 전자총의 다른 실시예를 나타낸 횡단면도 및 종단면도

도 4는 도 3에 설치된 내부전극을 나타낸 사시도

도 5는 종래의 내부전극을 사용할 때 스폿 형상도

도 6은 본 발명 인라인형 비피에프(BPF) 전자총의 일 실시예를 나타낸 횡단면도 및 종단면도

도 7은 본 발명의 요부를 일부 절결하여 나타낸 사시도

도 8은 본 발명의 다른 실시예를 일부 절결하여 나타낸 사시도

도 9는 본 발명의 보정전극을 사용할 때 스폿 형상도

면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 제 1 그리드 11 : 제 2 그리드

12 : 제 3 그리드 13 : 제 4 그리드

16 : 내부전극 17 : 보정전극

18 : 쉴드컵 19a,19b,19c : 전자빔 통과공

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 6 및 도 7을 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명 인라인형 비피에프(BPF) 전자총의 일 실시예를 나타낸 횡단면도 및 종단면도이고 도 7은 본 발명의 요부를 일부 절결하여 나타낸 사시도로써, 종래의 전자총 구성과 동일한 부분은 그 설명을 생략하고 동일부호를 부여하기로 한다.

본 발명은 전극에서 인라인 축까지의 길이가 전자빔 통과공의 중심에서 외곽방향으로 갈수록 커지도록 되어 있고 인라인 축과 대칭되도록 전자빔의 비점수차를 보정하는 보정전극(17)이 제 4 그리드(13)내에 위치되게 쉴드컵(18)에 고정되어 있다.

제 4 그리드(13)내에 위치되게 쉴드컵(18)에 고정된 보정전극(17)은 일정한 높이(h1)를 갖는 컵(cup)형상으로서 외벽으로 둘러 쌓여 있고 내측으로는 깊이(h2)를 갖는 내벽(17a)이 형성되어 있으며 내벽과 내벽을 연결한 중간 연결면(17b)에는 직사각형의 전자빔 통과공(19a)(19b)(19c)이 형성되어 있다.

이때, 중간 연결면(17b)은 전극의 변화를 줄수 있는 특징으로 갖는다.

본 발명의 일 실시예에서는 전자빔 통과공(19a)(19b)(19c)의 크기를 동일하게 나타내었으나, 다른 실시예로 나타낸 도 8에서와 같이 전극의 y방향으로의 크기를 달리 구성할 수도 있다.

이는, 외곽 전자빔의 비점수차와 중앙 전자빔의 비점수차를 조정할 수 있도록 하기 위함이다.

이에 따라 형성되는 주렌즈는 제 3,4 그리드(12)(13)에 설치된 내부전극(16), 제 4 그리드(13)내에 위치되게 쉴드컵(18)에 고정된 보정전극(17), 그리고 제 3,4 그리드(12)(13)에 대향되게 형성된 개구부에 의해 그 세기 및 수차가 결정된다.

따라서 음극에서 방사된 전자빔이 상기 제 3,4 그리드(12)(13)내에 설치된 내부전극(16)과 제 3,4 그리드(12)(13)의 구조 및 치수에 의해 주렌즈가 음(-)의 비점수차를 갖더라도 제 4 그리드(13)내에 위치되게 쉴드컵(18)에 고정된 보정전극(17)에 의해 양(+)의 비점수차를 갖도록 보정된다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 상기한 보정전극(17)은 내벽의 높이(h2)에 의해 수직방향으로 전자빔의 발산작용을 가장 강하게 하고, 대각방향의 발산작용은 종래의 보정전극보다 약하게 하여 수직방향으로의 저스트 포커스전압을 가장 낮게 하므로서 인라인축에서 전자빔 스폿까지의 길이를 전자빔의 중심일 때 가장 크게할 수 있게 된다.

즉, 직사각형의 전자빔 통과공(19a)(19b)(19c)은 일정한 깊이(h2)를 유지하고 있고, 이러한 깊이를 갖는 내벽이 y방향으로 형성되어 있으므로 주렌즈를 지나온 전자빔이 보정전극(17)을 지날 때 깊이(h2)를 갖는 내벽의 영향으로 수직방향으로의 발산작용을 강하게 받게 되어 양(+)의 비점수차를 갖도록 하여 비점수차를 보정하게 되므로 화면의 주변부에서도 양질의 스폿을 얻게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 보정전극(17)을 컵형상으로 하고 내벽을 연결한 중간 연결면(17b)상에는 전자빔 통과공(19a)(19b)(19c)을 형성하여 주렌즈를 형성하기 위해 사용되는 비축대칭의 기하학적 구조에 의해 발생되는 빔스폿의 형상을 개선하게 되므로 화면의 전 영역에 걸쳐 보다 개선된 해상도를 얻게 된다.

Claims (2)

1. 전자가 방사되는 음극과, 상기 음극에서 방사된 전자빔의 양을 제어 및 가속시키는 제 1,2 그리드와, 상기 가속된 전자빔을 화면에 스폿이 형성되도록 집속 및 재가속시키는 제 3,4 그리드와, 상기 제 3,4 그리드의 내부에 설치된 내부전극과, 상기 제 4 그리드내에 위치되게 쉴드컵에 고정되어 비점수차를 보정하는 보정전극으로 구성된 칼라 음극선관용 전자총에 있어서, 일정한 높이를 갖는 컵형상으로 내측에 내벽이 형성되고 상기 내벽을 연결한 중간 연결면에는 직사각형의 전자빔 통과공이 형성된 보정전극이 제 4 그리드에 위치되게 쉴드컵에 고정된 칼라 음극선관용 전자총.
2. 제 1 항에 있어서,

   전자빔 통과공의 수직방향 크기를 각각 다르게 형성하여서 된 칼라 음극선관용 전자총.