KR19990048622A

KR19990048622A - 음극선관용 전자총

Info

Publication number: KR19990048622A
Application number: KR1019970067365A
Authority: KR
Inventors: 박인규; 김유선
Original assignee: 손욱; 삼성전관 주식회사
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 1999-07-05
Also published as: JPH11195388A; CN1219748A; MY132973A; DE19845429A1; US6163105A; KR100274245B1

Abstract

캐소드와 제1 그리드 전극, 제2 그리드 전극으로 3극부를 구성하고 있는 음극선관의 인라인형 전자총으로서, 캐소드 구동 전압 가변시, 전자빔의 스폿 사이즈가 변화되어 전자빔의 방출능이 저하되는 것을 방지하기 위해, 제1 그리드 전극은 그 전자빔 통과공의 크기를 제2 그리드 전극에 형성된 전자빔 통과공의 크기에 비해 크게 하고, 또한 그 전자빔 통과공 부위 두께는 제2 그리드 전극의 전자빔 통과공 부위 두께보다 얇게 한다. 또한, 캐소드와 제1 그리드 전극 사이의 간격은 상기 제1 그리드 전극과 제2 그리드 전극 사이의 거리보다 좁게 한다. 이러한 음극선관용 전자총은, 3극부의 기하학적인 구조로 인해 전자빔의 방출 반경을 크게 하여 이의 전류 밀도를 크게 하므로, 전자빔의 방출능의 향상에 따른 모아레 현상 방지로 화상의 해상도 향상과, 자체 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

음극선관용 전자총

본 발명은 음극선관의 전자총에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캐소드, 제1 그리드 전극, 제2 그리드 전극으로 3극부를 형성하고 전자빔 통과공을 인라형으로 이루고 있는 음극선관의 전자총에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 음극선관은, 전자총으로부터 출사된 전자빔을 형광면에 랜딩시켜 발광되는 빛으로 소정의 화상을 구현하는 전자기기로서, 상기에서 전자총은, 방출한 전자빔을 형광면에 집속시켜 휘점을 형성하는 역할을 하고 있다.

이러한 전자총은, 통상 캐소드, 제1 그리드 전극(이하, G1라 칭함), 제2 그리드 전극(이하, G2라 칭함)로 이루어지는 3극부에, 제3 그리드 전극인 G3와 제4 그리드 전극인 G4를 설치하고, 이에 시일드 컵을 설치하여 이루어지는 것이 통상적이다.

이와 같은 전자총에서 전자빔의 형성은, 캐소드에서 방출된 전자가 G1과 G2의 전자빔 통과공을 통과하고, G3 및 G4의 전자빔 통과공을 통과하는 과정에서 예비 집속과 집속을 이루고 더불어 가속됨에 따라 이루어지게 된다.

한편, 종래의 전자총에서 상기한 3극부는, 전술한 바와 같이 전자총에서 전자를 방출하고 이를 예비 집속시키는 역할을 하는 부위로서, 이는 전자총의 컷오프(cut-off) 전압 특성 및 전자빔의 전류 밀도 분포 등에 민감한 영향을 미치게 된다.

실질적으로 전자총에서 방출되는 전자빔의 방출능은, 상기 3극부의 기하학적인 구조 및 이에 인가되는 전압에 의해 결정되는 것으로 알려져 있다.

즉, 3극부에서 G1의 전자빔 통과공 크기, 이 통과공부의 두께, 그리고 G1과 캐소드와의 거리등은 전자총의 전자빔 방출능에 영향을 미치는 인자로서, 여기서 상기 G1 전자빔 통과공의 지름이 작을수록 또한, G1과 캐소드와의 거리가 좁을수록 전자빔의 방출능은 불리해지게 된다.

가령, 도 4에 도시된 바와 같이 종래의 전자총 3극부에서 G1(20)의 전자빔 통과공(20a)은, 통상적으로 G2(22)의 전자빔 통과공(22a)보다 작거나 같게 형성되고 있는 바, 이 때, 상기 G1(20) 전자빔 통과공(20a)이 작아지면 작아질수록 캐소드(24)에 인가되는 구동(drive)전압에 대한 전자빔(26)의 방출 반경의 변화가 심해지게 된다.

그런데, 상기에서 전자빔(26)의 방출 반경 변화가 심해진다는 것은, 음극선관의 작용시 상기 전자빔(26)이 섀도우 마스크의 구멍부를 통과할 때, 인접 전자빔과의 간섭현상을 일으켜 모아레 현상을 일으킬 확률이 많다는 것을 의미하는 것으로서, 이는 음극선관의 해상도를 저하시키는 결과를 낳게 된다.

이러한 문제점을 방지하기 위해, 일본국 공개 특허 소63-266736 에 제시된 기술에서는, G1의 전자빔 통과공의 크기를 G2의 전자빔 통과공 크기보다 크게 하고, G1의 전자빔 통과공 부위의 판 두께를 컷오프 전압이 양호한 특성을 유지할 수 있도록 두텁게 하여 구성된 전자총을 제안하고 있다.

즉, 상기한 기술의 전자총에서는, G1의 전자빔 통과공을 크게 하고, 그 전자빔 통과공 부위의 두께를 크게 하여 캐소드의 전자 방출 면적이 증대되도록 함으로써 상기한 문제점을 해소하려 하고 있다.

그러나, 상기한 전자총은, G1 전자빔 통과공의 크기 확장에 따른 캐소드의 전자 방출 면적의 증대로 많은 전자빔을 발생시켜 이 전자빔이 형광면으로 가늘게 주사되지 않도록 함으로써, 음극선관의 작용시, 전자빔들간의 상호 간섭 현상을 막아 모아레 현상을 방지하려고는 하고 있으나, G1 전자빔 통과공 부위의 두께를 크게 함에 따라, 캐소드 구동 전압에 따른 전자빔 사이즈 변화 억제 효과를 어렵게 하는 문제점이 있다.

즉, 전자총에서 캐소드 컷오프 전압(V_CO)은,

V_CO∝1/(G1t×kG1)

G1t; G1의 두께, kG1; 캐소드와 G1의 거리

의 특성을 보이므로, 여기서 G1의 두께(G1t)가 두꺼워지면, 캐소드와 G1의 거리(kG1)는 일반적으로 전자총에서 상기 캐소드의 컷오프 전압치가 일정하게 정해진 관계로 작아져야 한다.

따라서, G1의 두께(G1t)가 두꺼워져 캐소드와 G1의 거리가 작아지게 되면, 캐소드의 전자빔 방출 반경이 작아지게 되고, 이러한 상태에서 구동 전압이 가변되면, 전류 밀도의 변화가 작아지게 되므로 결국, 전자빔 사이즈의 변화를 억제하기 힘들게 되어 전자빔의 양호한 방출능 효과를 기대하기 어렵게 되는 것이다.

또한, 상기한 전자총은 상기 G1을 제조시, 이 G1의 가공성에 문제점을 갖게 되는데, 이는 상기 G1의 전자빔 통과공부의 두께가 두꺼운 관계로 이 부위에 전자빔 통과공을 형성하기가 어렵기 때문이다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 캐소드의 구동 전압 가변시에도 전자빔의 사이즈 변화를 억제하면서도 전자빔의 방출능이 향상되도록 함은 물론, G1의 가공성에도 용이함을 갖도록 하여 생산성 향상에 이점을 지니도록 한 음극선관용 전자총을 제공함에 있다.

이에, 본 발명은 상기 목적을 실현하기 위하여,

캐소드, 제1 그리드 전극, 제2 그리드 전극으로 구성된 3극부를 포함하는 음극선관용 전차총에 있어서,

상기 제1 그리드 전극에 형성된 전자빔 통과공의 크기가 상기 제2 그리드 전극에 형성된 전자빔 통과공의 크기에 비해 크고,

상기 제1 그리드 전극의 전자빔 통과공 부위 두께는 상기 제2 그리드 전극의 전자빔 통과공 부위 두께보다 얇으며,

상기 캐소드와 상기 제1 그리드 전극 사이의 간격은 상기 제1 그리드 전극과 제2 그리드 전극 사이의 거리보다 좁게 이루어져 형성되는 음극선관용 전자총을 제안한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자총이 적용된 음극선관을 개략적으로 도시한 개략도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자총의 중요 부위를 도시한 단면도이고,

도 3은 종래 기술에 의한 음극선관용 전자총의 중요 부위를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명을 명확히 하기 위한 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자총이 적용된 음극선관을 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자총의 중요 부위를 도시한 단면도이다.

우선, 도 1을 참고하여 보면, 상기 전자총(1)은 내면에 형광면(3)이 형성되는 패널(5)과, 넥크부(7)를 갖으면서 그 외주에는 편향 요크(9)를 설치한 펀넬(11)로 이루어진 튜브(13)에 있어, 상기 넥크부(7)의 내부에 배치되어, 음극선관의 작용시 전자빔(15)을 출사하게 된다.

이러한 전자총(1)의 구성은, 통상의 음극선관용 전자총과 마찬가지로 캐소드(10a), 제1 그리드 전극(G1)(12a), 제2 그리드 전극(G2)(14a)로 이루어지는 3극부와, 여기에 상기 캐소드(10a)로 방출된 전자를 집속 및 가속시키기 위한 다수의 전극(16a,18a)을 포함하고 있다.

상기한 구성의 전자총(1)은, 음극선관의 작용시, 상기 캐소드(10a)에 열이 공급되어 이로부터 열전자가 방출되면, 이를 상기 G1(12a)과 G2(14a)로 거쳐 크로스 오버(cross-over)시킨 후, 상기 집속 전극(16a)과 가속 전극(18a)을 거쳐 이를 빔으로 형성하여 상기 형광면(3)에 주사시키게 된다.

이 때, 상기 전자빔(15)은, 최적의 빔 스폿(spot)을 지니며 상기 형광면(3)에 랜딩되어야 하는데, 특히 최근의 디스플레이 음극선관은 그 용도가 멀티미디어(multi-media)화 추세이므로, 이에 따른 음극선관에서는 상기 전자빔이 높은 방출능을 가지고 주사됨이 요구되고 있는 실정이다.

한편, 상기 전자총(1)은 R, G, B 전자빔이 인라인(in-line) 방식으로 주사되므로, 이에 상기 전극(12a,14a,16a,18a)에 형성되는 3개의 전자빔 통과공은 수평방향을 따라 일렬로 형성되고 있다.

물론, 상기 가속 전극(18a)의 일측으로 결합되는 시일드 컵(20a)에도 전자빔 통과공은 상기한 바와 같이 형성된다.

이에 상기와 같은 구성되는 상기 전자총(1)은, 상기 캐소드(10a)로부터 방출된 전자의 전류 밀도를 높여 전자빔의 방출능을 향상시키기 위해, 다음의 사항을 고려하여 상기한 3극부를 구성하게 된다.

우선, 상기한 전류 밀도는 다음의 식으로 정의된다.

j(r) = c E_o ^3/2/d^1/2× (1-r²/r_o ²)^3/2

c ; 상수

E_o; 캐소드 중심부에서의 전기장 세기

d ; 캐소드와 G2 간의 사이 거리

r_o; 캐소드의 전자빔 방출 반경

r ; 캐소드의 중심으로부터 반경

상기 식에 근거하면, 상기 캐소드(10a)에서 방출되는 전자의 전류 밀도(j)는, 전자빔의 방출 반경(r_o)이 작아질수록 작아짐을 알 수 있다.

따라서, 상기 전류 밀도를 크게 하려면 상기 전자빔의 방출 반경(r_o)을 크게 하여야 하는데, 여기서 이 전자빔의 방출 반경(r_o)은 다음과 같은 식으로 정의된다.

r_o= R{(V_CO-V_C)/(V_CO+aV_C)}^1/2, a ∝ R/kG1, V_CO∝ R³/(kG1×G1t)

R ; G1의 전자빔 통과공의 반경

V_CO; 캐소드의 컷오프 전압

V_C; 캐소드 인가 전압

a ; 상수

kG1 ; 캐소드와 G1 간의 사이 거리

G1t ; G1의 전자빔 통과공 부위의 두께

즉, 상기 식으로 미루어 볼 때, 상기 방출 반경(r_o)은 상기 G1의 전자빔 통과공이 클수록 또한, 상기 캐소드와 G1 간의 사이 간격이 멀수록 커지게 되는 것을 알 수 있는 바, 이러한 사항은 상기 전류 밀도를 크게 하여 전자빔의 방출능을 향상시키는 요소로 작용하게 됨을 더불어 알 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 전자총(1)을 제조시, 상기 G1(12a)의 전자빔 통과공(120a)의 크기가 상기 G2(14a)의 전자빔 통과공의 크기보다 크게 하고, 아울러 상기 G1(12a),G2(14a) 사이 간격을 상기 캐소드(10a),G1(12a)사이 간격보다는 대략, 2∼3배 넓게 하여 상기 3극부를 구성한다.

여기서 상기 G1(12a),G2(14a) 사이 간격을 상기 캐소드(10a),G1(12a)사이 간격보다는 넓게 하는 것은, 전자빔이 상기 삼극부에서 크로스 오버(cross over)를 형성하여 상기 집속 전극(16a)으로 입사될 때, 메인 렌즈(main lens)에 의한 구면 수차에 의해 형광면(3) 상에서 전자빔의 스폿경이 커지게 되는 것을 방지하기 위함이다.

상기에서 전자빔의 크로스 오버는, G1(12a)과 G2(14a) 사이에서 형성되는 것이 바람직하다.

물론, 이 때, 상기 G1(12a)은, 그 전자빔 통과공 부위의 두께(t1)를 상기 G2(14a) 전자빔 통과공 부위의 두께(t2) 보다 얇게 하여 형성되는 것이 좋다. 바람직하게는 이 두께(t1)를 0.1㎜ 이하로 유지하도록 한다.

이에 상기와 같이 형성되는 상기 전자총(1)은, 상기 캐소드(10a), G1(12a), G2(14a)에 인가되는 전압에 의해 캐소드(10a)의 전자빔이 화면에서 사라지는 전압(컷오프 전압)을 양호하게 유지하고, 또한 상기 G2(14a)에 인가되는 전압에 의한 전위가 상기 G1(12a)의 전자빔 통과공을 완만하게 통과하도록 하여 캐소드(10a)의 표면에서는 등전위선이 보다 완만해지도록 함으로써, 화면의 다양한 패턴을 만들기 위한 캐소드의 구동 전압 가변시 전자빔 스폿 사이즈 변화를 억제할 수 있게 된다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허 청구의 범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

상기한 구성과 작용 설명을 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 음극선관의 전자총은, 3극부의 기하학적인 배치에 의해 캐소드의 구동 변화시, 전자빔의 스폿 사이즈가 변화되는 것을 억제하여 전자빔의 방출능을 향상시키면서 전자빔에 의한 모아레 현상으로 화상의 해상도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖게 된다.

또한, 전자빔의 방출능이 향상되는 관계로 수명 특성에 있어서도 좋은 효과를 갖게 된다.

아울러, G1의 제조시에는 그 전자빔 통과공 부위의 두께를 두껍게 하지 않고도 양호한 특성을 보이도록 제조할 수 있어, 제조상의 이점도 가지게 된다.

Claims

캐소드, 제1 그리드 전극, 제2 그리드 전극으로 구성된 3극부를 포함하는 음극선관용 전차총에 있어서,

상기 제1 그리드 전극에 형성된 전자빔 통과공의 크기가 상기 제2 그리드 전극에 형성된 전자빔 통과공의 크기에 비해 크고,

상기 제1 그리드 전극의 전자빔 통과공 부위 두께는 상기 제2 그리드 전극의 전자빔 통과공 부위 두께보다 얇으며,

상기 캐소드와 상기 제1 그리드 전극 사이의 간격은 상기 제1 그리드 전극과 제2 그리드 전극 사이의 거리보다 좁게 이루어져 형성됨을 특징으로 하는 음극선관용 전자총.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 그리드 전극과 제2 그리드 전극 사이의 거리는, 상기 캐소드와 상기 제1 그리드 전극 사이의 거리 보다 2∼3배 넓게 되어 있음을 특징으로 하는 음극선관용 전자총.