KR20000032542A - 칼라 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

칼라 음극선관용 전자총이 개시된다. 개시된 칼라 음극선관용 전자총은, 삼극부를 이루는 캐소오드 제어전극 및 스크린 전극과, 상기 스크린 전극으로부터 순차적으로 설치되는 제1,2,3,4포커스 전극과, 상기 제4포커스 전극과 인접되게 설치되는 아노드전극을 구비하고, 상기 아노드전극과 함께 확장 전계 렌즈를 형성하기 위하여 상기 제4포커스전극과 상기 아노드전극 사이에 적어도 하나 이상 설치된 중간전극을 구비하며, 상기 제4포커스전극과 상기 제1포커스전극에는 편향신호에 동기하는 전압이 인가되고, 상기 제3 및 제4포커스전극에는 상기 전압을 강하시켜 다른 포커스전극에 인가하기 위한 전압강하수단이 설치되는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 음극선관의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

칼라 음극선관용 전자총

본 발명은 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 빔왜곡을 줄여 음극선관의 전반적인 성능 향상에 기여할 수 있도록 개선된 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

통상적으로 칼라 음극선관은 삼극관의 원리를 이용한 것으로, 일 예를 도 1에 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 내면에 소정패턴의 형광막이 형성된 패널(11)과 상기 패널의 내부에 장착되며 상기 형광막과 소정간격 이격된 섀도우마스크(12a)를 갖는 섀도우마스크 프레임 조립체(12)와, 상기 펀넬(11)과 봉착되는 것으로, 상기 네크부(13a)와 콘부(13b)에 각각 인라인 방식의 전자총(16)과 편향요오크(17)가 설치된 펀넬(13)을 구비하여 구성된다. 그리고 상기 네크부(13a)의 단부에는 전자총(16)을 이루는 각 전극에 소정의 전압을 인가하기 위한 리드핀(18)이 설치된다. 상기 편향요오크(17)는 상기 인라인 방식의 전자총(16)으로부터 방출된 전자빔의 셀프 콘버젼스를 위한 배럴형의 수직 편향자계와 핀쿠션형의 수평편향 자계를 가지는 셀프 콘버젼스 방식의 편향요오크가 이용된다.

이와 같이 구성된 음극선관은 전자총으로부터 방출된 전자빔이 편향요오크(17)에 의해 선택적으로 편향되어 형광막의 형광체를 여기시킴으로써 화상을 형성하게 된다.

이와 같은 과정에서 도 2에 도시된 바와 같이 전자총(16)으로부터 방출된 전자빔은 편향요오크의 불균일 자계 즉, 핀쿠션형의 수평 편향자계(22)는 전자빔이 좌우로 편향될 때에 전자빔(24)을 수직 방향으로 집속시키고 횡장형으로 일그러뜨리게 되며, 배럴형의 수직편향 자계(21)는 전자빔이 상하방향으로 편향 될 때에 전자빔(25)을 횡장형으로 발산시켜 형광막의 주변부에서 할로(26)를 만들게 된다. 따라서 형광막의 전면에 랜딩되는 전자빔의 형상이 불균일 해지고 포커스 특성이 열화되어 화상의 해상도를 향상시킬 수 없다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 형광막 즉, 스크린막의 주변부에서 전자빔의 스포트가 일그러져 해상도가 저하되는 것을 방지하기 위하여 전자총의 포커스전극을 복수개로 분할하고 최종가속전극과 이와 근접한 포커스 전극에 또는 상기 분할된 포커스 전극들 사이에서 사중극렌즈가 형성되도록 하고, 상기 사중극렌즈를 형성하는 적어도 하나의 포커스전극에 편향신호에 동기하는 다이나믹 포커스 전압을 인가한다. 이로써 전자빔이 편향될 때에 편향요오크의 불균일 자계에 의해 전자빔 단면의 찌그러짐을 보상하여 형광막 전면에서 균일한 포커스 특성을 얻을 수 있는 다이나믹 포커스 방식이 사용되고 있다.

이러한 다이나믹 포커스 방식 전자총의 일예가 미국특허 5,519,290호에 개시된 것으로, 도 3에 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 전자방출원인 캐소오드(K)와 이 캐소오드(K)로부터 순차적으로 설치되어 전자렌즈를 형성하는 제1, 2, 3, 4, 5, 6, 7그리드(G1-G7)를 포함한다. 상기 전극에는 인라인 상으로 배열된 전자빔 통과공이 형성되는데, 제5, 6그리드(G5, G6)의 상호 대향되는 면에는 종장형의 전자빔 통과공(H1)과 횡장형의 전자빔 통과공(H2)이 각각 형성된다. 그리고 상기 제3, 6그리드(G3, G6)에는 편향신호에 동기하는 다이나믹 포커스 전압(Vf)이 인가되고, 상기 제5전극(G5)에는 제6전극(G6)에 인가되는 전압이 저항체(R)와 제5,6그리드(G5)(G6) 사이의 정전용량을 이용하여 효율적으로 AC 전압이 감압되어 인가된다.

이와 같이 구성된 다이나믹 포커스 방식의 전자총은 다음과 같은 문제점을 가진다.

편향신호에 동기하여 인가되는 AC성분의 포커스 전압의 진폭에 대한 저항체와 정전용량에 의해 AC전압이 감압되어 타전극에 인가되는 전압의 진폭의 비율이 50% 정도이므로 음극선관의 화면 주변부에서 빔왜곡현상을 보정하기 위해 높은 전압(400V)이 필요하게 된다. 따라서 회로구성시 일반적인 기존의 방식에 비하여 높은 파형 전압의 출력이 요구되고, 음극선관의 화면 양 끝단부에서 전자빔 언밸런스(beam unbalance)가 우려된다. 또한 다양한 해상도가 요청되는 최근의 모니터(monitor) 시장에서 필수적인 멀티 스캔닝(multi-scanning) 기술과의 접목에서는 편향요오크의 주파수(frequency) 가변에 따른 위상차(phase shift)등의 장애가 초래되어 해상도를 열화시키게 된다.

그리고 칼라 음극선관 장치의 제조공정중 전극간의 정전용량과 제5, 6그리드 사이에 설치되는 저항의 고유 특성변화가 발생될 수 있는데, 이러한 특성은 제5그리드에 인가되는 AC전압의 제어가 어렵게 되어 형광막에서 포커스 특성의 열화가 발생될 수 있고, 상기 제5, 6그리드 사이에 연결된 저항체가 음극선관의 내부에 설치되므로 저항치를 가변시키거나 바꿀 수 없다.

또한 기존의 음극선관 장치의 전자총은 이에 인가되는 DC포커스 전압과 AC포커스 전압을 각각 회로에서 조정할 수 있으나 상기 다이나믹 포커스 방식의 전자총은 한 AC 전압을 저항체를 이용하여 제5, 6그리드에 인가하게 되므로 스크린의 중앙부 수직성분과 수평성분의 포커스 전압차가 변하면 스크린의 중앙 또는 주변부에서 포커스 특성이 열화될 수 있다.

그리고 미국특허 4,897,575호에 개시된 것으로, 도 4에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 전자총구조는, 선형적으로 마련된 캐소오드(K), 제1, 2, 3, 4, 5전극(30, 40, 50, 60, 70), 두 개의 중간전극(80, 90), 제6전극(100), 및 컨버젼스 컵(110)을 포함한다. 이들 전극들은 도면에 도시되지 않은 한 쌍의 인슐레이팅 로드(insulating rod)에 지지된다. 그리고 도 4에서 참조부호 130은 전압 공급 시스템을 지시한다.

이와 같이 구성된 전자총을 작동하기 위하여 전극들은 다음과 같이 각각 전압이 인가된다. 상기 캐소오드(K)에는 예컨대 150V의 직류 전압이 인가되고, 제1전극(30)은 대지전위에 연결되고, 약 600V의 직류 전압은 제2전극(40)에 공급된다. 상기 캐소오드(K), 제1, 2전극(30, 40)은 3극진공관을 구성한다. 상기 제3, 5전극(50, 70)은 엔벨로프(envelope) 내부에 연결되고 포커스 전극으로 약 6kV 내지 8kV 인가된다. 마찬가지로, 이들 전극(50, 70)은 편향각에 따라서 변화하는 다이나믹 포커스 전극(VD)이 인가된다. 상기 제4전극(60)은 엔벨로프 내부에서 제2전극(40)에 연결된다. 그리고 25kV 내지 30kV의 가속 전압은 제6전극(100)에 인가되고, 가속 전압의 40%와 65%의 전압은 저항기(120)를 통하여 중간 전극(80, 90)에 인가되며, 제5전극(70), 중간전극(80, 90), 및 제6전극(100)은 각 전자빔을 포커싱하는 메인 포커스 렌즈를 구성하고, 형광막상에 세 개의 전자빔을 집중시킨다.

따라서 이러한 형태의 메인 포커스 렌즈의 면적은 중간 전극(80, 90)의 의해 확대되고, 소위 확장 전계 렌즈(Expanded or extended electric field lens)라 하는 장초점 길이를 갖는 렌즈가 만들어질 수 있다. 상기의 확장 전계 렌즈는 집속렌즈와 발산렌즈가 서로 독립적으로 작용하게 되어 메인 포커스 렌즈에 다이나믹 사중극을 만들 수가 있게 된다.

그러나 상술한 전자총은 원 핀 다이나믹 구조(one pin dynamic)가 아니다. 따라서 원가에서 높아질 수밖에 없다. 그리고 도시바(Toshiba)에서 원 핀 다이나믹 구조를 발표했지만, 수직 편향시 빔왜곡을 줄이기 위하여 저항을 20MΩ에서 1.2GΩ으로 크게 하여야 한다. 마찬가지로, 1.2GΩ 저항의 사용으로 원가 상승의 요인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 원가 절감(cost down)을 시킬 수 있고, 빔왜곡을 줄일 수 있으며, 포커스 품위 향상 및 산포를 줄일 수 있는 칼라 음극선관용 전자총을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 음극선관의 단면도.

도 2는 편향요오크의 비균일 자계를 도시한 도면.

도 3은 종래 전자총의 일 실시예를 나타낸 단면도로써 전극에 전압인가 상태를 도시한 도면.

도 4는 종래 전자총의 다른 실시예를 나타낸 단면도로써 전극에 전압인가 상태를 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 음극선관의 단면도로써 전극에 전압인가 상태를 도시한 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

510. 캐소오드 520. 제어전극

530. 스크린전극 540. 제1포커스전극

541, 551, 561, 571. 전자빔 통과공

550. 제2포커스전극 560. 제3포커스전극

570. 제4포커스전극 580. 제1중간전극

590. 제2중간전극 600. 아노드전극

610. 컨버젼스 컵 R1. 제1저항기

R2. 제2저항기

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 칼라 음극선관용 전자총은, 삼극부를 이루는 캐소오드 제어전극 및 스크린 전극과, 상기 스크린 전극으로부터 순차적으로 설치되는 제1,2,3,4포커스 전극과, 상기 제4포커스 전극과 인접되게 설치되는 아노드전극을 구비하고, 상기 아노드전극과 함께 확장 전계 렌즈를 형성하기 위하여 상기 제4포커스전극과 상기 아노드전극 사이에 적어도 하나 이상 설치된 중간전극을 구비하며, 상기 제4포커스전극과 상기 제1포커스전극에는 편향신호에 동기하는 전압이 인가되고, 상기 제3 및 제4포커스전극에는 상기 전압을 강하시켜 다른 포커스전극에 인가하기 위한 전압강하수단이 설치되는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 있어서, 상기 전압강하수단은 음극선관의 네크부의 내부 또는 외부에 설치된 제1저항기를 포함하고, 상기 제1저항기에는 20㏁∼40㏁의 저항이 구비되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 중간전극 및 상기 아노드전극에는 상기 아노드전압을 강하시키기 위한 전압강하수단용의 제2저항기가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 제1, 2, 3, 4포커스전극과 상기 아노드전극중 적어도 하나 이상의 전극에는 횡장으로 된 비원형 홀이 형성된 전자빔 통과공이 형성되고,

상기 아노드전극에 원형의 전자빔 통과공이 형성될 때, 적어도 하나의 상기 중간전극에는 종장으로 된 비원형의 전자빔 통과공이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 제3, 4포커스전극중 하나의 전극에 종장으로 된 비원형 홀로 형성된 전자빔 통과공이 형성될 때, 다른 전극에는 횡장으로 된 비원형 홀로 형성된 전자빔 통과공이 구비되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 5에는 본 발명에 따른 칼라 음극선관용 전자총이 개략적으로 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 음극선관용 전자총은 형광막이 형성된 패널과 봉착되는 펀넬의 네크부에 봉입되어 형광막을 여기시키기 위한 전자빔을 방출하는 것으로, 특히 원 핀 다이나믹 구조와 확장 전계 렌즈를 이루는 것으로 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 음극선관용 전자총 구조는, 선형적으로 마련된 히터(H)가 마련되어 전자 방출원을 이루는 캐소오드(510)와, 상기 캐소오드(510)와 함께 삼극부를 이루는 제어전극(520) 및 스크린전극(530)과, 상기 스크린전극(530)으로부터 순차적으로 설치되는 제1, 2, 3, 4포커스전극(540, 550, 560, 570)과, 상기 제4포커스전극(570)에 인접 설치된 아노드전극(600)과, 상기 제4포커스전극(570)과 아노드전극(600) 사이에 적어도 바람직하게는 두 개가 설치되는 제1, 2중간전극(580, 590)과, 상기 아노드전극(600)과 함께 설치되는 컨버젼스 컵(610)을 포함한다. 한편, 이들 전극들은 한 쌍의 인슐레이팅 로드(미도시)에 각각 지지된다.

여기에서, 상기 스크린전극(530)으로부터 순차적으로 설치된 제1, 2, 3, 4포커스전극(540, 550, 560, 570)들의 개수는 상기 실시예에 의해 한정되지 않고, 집속을 위한 전자렌즈를 형성할 수 있는 적어도 세 개 이상이면 바람직하다.

그리고 상기 전자총을 이루는 각 전극에는 전자렌즈를 형성하기 위한 전자빔 통과공이 형성된다. 즉, 각 전극에는 세 개의 전자빔 통과공이 인라인상으로 배열되는데, 형성하고자 하는 전자렌즈의 형상에 따라 다양한 형상을 가진다. 일예로써 전술한 바 있는 원 핀 다이나믹 구조를 이루는 상기 제3, 4포커스전극(560, 570)중 하나의 전극에는 종장의 비원형 홀로 이루어진 전자빔 통과공(561, 571)이 형성되면, 다른 하나의 전극에는 횡장의 비원형 홀로 이루어진 전자빔 통과공(561, 571)을 각각 형성되므로써, 상기 제3, 4포커스전극(560, 570)은 사중극렌즈를 형성할 수 있다.

그리고 상기 아노드전극(600)과 제1, 2, 3, 4포커스전극(540, 550, 560, 570)이 모두 원형 홀로 이루어진 전자빔 통과공(541, 551, 561, 571)을 형성할 때, 상기 제1, 2중간전극(580, 590)중 적어도 하나의 전극에는 종장의 비원형 홀로 형성된 전자빔 통과공을 형성한다. 한편 전술한 바와 같이, 제1, 2, 3, 4포커스전극(540, 550, 560, 570)과 아노드전극(600) 사이에 적어도 하나 이상의 중간전극이 구비될 때, 상기 제1, 2, 3, 4포커스전극(540, 550, 560, 570)과 아노드전극(600)중 적어도 하나 이상의 전극이 횡장의 비원형 홀로 형성된 전자빔 통과공을 구비한다. 따라서 상기 제3, 4포커스전극(560, 570), 제1, 2중간전극(580, 590), 및 아노드전극(600)은 사중극렌즈를 형성하게 된다.

상기 사중극렌즈를 형성하기 위한 전자빔 통과공의 형상은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 사중극렌즈를 형성할 수 있는 형상이면 어느 것이나 가능하다.

이와 같이 구성된 전자총을 작동하기 위하여 전극들은 다음과 같이 각각 전압이 인가된다. 상기 캐소오드(510)에는 직류 전압이 인가되고, 제어전극(520)은 대지전위에 연결되고, 직류 전압이 스크린전극(530)에 공급된다. 상기 캐소오드(510), 제어전극(520), 스크린전극(530)은 전술한 바와 같이 3극진공관을 구성하고, 상기 제2포커스전극(550)은 엔벨로프 내부에서 스크린전극(530)에 연결된다. 상기 제1포커스전극(540)과 제4포커스전극(570)은 엔벨로프 내부에 연결되어 포커스전극을 이루고, 이 제1, 4포커스전극(540, 570)에는 편향신호에 동기하는 전압이 인가되고, 즉 편향각에 따라서 변화하는 다이나믹 포커스 전압(Vd)과 변화하지 않는 정전압(Vs)이 동시에 인가된다.

그리고 상기 스크린전극(530) 및 제1포커스전극(540)은 3극관을 통하여 지나는 전자빔을 예비 포커싱하는 프리 포커스 렌즈를 구성하고, 제1, 2, 3, 4포커스전극(540, 550, 560, 570)은 보조 포커스 렌즈를 구성하며, 25kV 내지 30kV의 아노드전압은 상기 아노드전극(600)에 인가되고, 상기 제3, 4포커스전극(560, 570)에는 6kV 내지 8kV가 인가된다.

또한 제1저항기(R1)가 원 핀 다이나믹 구조를 이루는 상기 제3, 4포커스전극(560, 570)에 설치되고, 제2저항기(R2)가 제1, 2중간전극(580, 590) 및 아노드전극(600)에 각각 설치된다. 특히 상기 제1저항기(R1)는 전압강하수단과, 로 패스 필터(low pass filter) 효과를 갖는 저항기(resistor)로써, 그 저항치가 20㏁∼40㏁이다. 이러한 제1저항기(R1)는 음극선관의 네크부의 내부 또는 외부에 설치되어 전자총의 각 전극에 전압을 인가하기 위한 리드핀과 결합된 소켓(미도시)에 설치된다. 상기 제2저항기(R2)는 전압강하수단으로서의 저항기이다. 따라서 상기 아노드전극(600)에 인가된 25kV 내지 30kV의 아노드전압은 제1중간전극(580)에서 60%, 제2중간전극(590)에서 40% 이내의 범위에서 낮은 전압이 인가된다. 그리고 상기 제1, 2중간전극(580, 590)에도 이들 전극(580, 590)에 전압차를 두기 위한 제3저항기가 설치된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 칼라 음극선관용 전자총은 상기 제1, 2중간전극(580, 590)과 아노드전극(600)에 의한 확장 전계 렌즈를 사용한 상기 제3, 4포커스전극(560, 570)에 의한 원 핀 다이나믹 구조를 이루는 것으로써, 상기 확장 전계 렌즈는 메인 렌즈에서 다이나믹 효과가 있으므로 제4포커스전극(570)과 아노드전극(600)의 사중극렌즈에 의해서 수직 편향시 빔경왜곡이 줄어든다. 마찬가지로, 확장 전계 렌즈를 형성하는 제1, 2중간전극(580, 590)과, 아노드전극(600)과, 원 핀 다이나믹 구조를 이루는 제3, 4포커스전극(560, 570)의 사중극렌즈에 의해서 수평 편향시 빔경왜곡이 줄어든다.

그리고 상기 제3, 4포커스전극(560, 570)과 제1, 2중간전극(580, 590)의 사중극을 같은 양의 비점수차로 적용하여 다이나믹 전압을 낮출 수 있고, 제3, 4포커스전극(560, 570)의 사중극을 음의 비점수차로 적용하고 제1, 2중간전극(580, 590)의 사중극렌즈를 양의 비점수차로 각각 적용하여 원 핀 다이나믹 구조로 더블 사중극의 효과를 나타낼 수 있는 것으로 이용될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 칼라 음극선관용 전자총은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 전자총이 원 핀 다이나믹 구조로 이루어지므로써 구조가 단순해지며 원가 절감의 효과가 있다.

둘째, 메인 렌즈에서 확장 전계 렌즈를 사용하게 되어 수차를 적게 설계할 수 있어서 포커스 품위 향상 및 산포를 줄일 수 있다.

셋째, 포커스전극의 사중극을 음의 비점수차로 설계하면 더블 다이나믹 효과를 나타낼 수 있어 주변에서의 빔왜곡을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

따라서 전체적인 음극선관의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 삼극부를 이루는 캐소오드 제어전극 및 스크린 전극과, 상기 스크린 전극으로부터 순차적으로 설치되는 제1,2,3,4포커스 전극과, 상기 제4포커스 전극과 인접되게 설치되는 아노드전극을 구비하고,

   상기 아노드전극과 함께 확장 전계 렌즈를 형성하기 위하여 상기 제4포커스전극과 상기 아노드전극 사이에 적어도 하나 이상 설치된 중간전극을 구비하며,

   상기 제4포커스전극과 상기 제1포커스전극에는 편향신호에 동기하는 전압이 인가되고, 상기 제3 및 제4포커스전극에는 상기 전압을 강하시켜 다른 포커스전극에 인가하기 위한 전압강하수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전압강하수단은 음극선관의 네크부의 내부 또는 외부에 설치된 제1저항기인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제1저항기에는 20㏁∼40㏁의 저항이 구비되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 중간전극 및 상기 아노드전극에는 상기 아노드전압을 강하시키기 위한 전압강하수단용의 제2저항기가 설치되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제1, 2, 3, 4포커스전극과 상기 아노드전극중 적어도 하나 이상의 전극에는 횡장으로 된 비원형 홀이 형성된 전자빔 통과공이 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 아노드전극에 원형의 전자빔 통과공이 형성될 때, 적어도 하나의 상기 중간전극에는 종장으로 된 비원형의 전자빔 통과공이 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 제3, 4포커스전극중 하나의 전극에 종장으로 된 비원형 홀로 형성된 전자빔 통과공이 형성될 때, 다른 전극에는 횡장으로 된 비원형 홀로 형성된 전자빔 통과공이 구비되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.