KR20000060048A - 전자총과 이 전자총을 이용한 음극선관 - Google Patents

Abstract

내면에 형광막이 형성된 스크린면을 가지며 네크부를 가진 펀넬부를 구비한 벌브와; 상기 네크부에 장착되는 것으로 삼극부를 이루는 캐소오드, 제어전극 및 스크린 전극과, 상기 스크린전극으로부터 순차적으로 설치되어 보조렌즈를 형성하는 적어도 하나 이상의 포커스 전극과, 상기 포커스 전극중 캐소오드로부터 최단부에 위치된 포커스 전극를 감싸며 이 포커스전극과 주렌즈를 형성하는 최종가속 전극를 구비하며, 상기 최종 포커스 전극이 원통형상의 베이스부와, 상기 베이스부의 단부에 베이스부의 직경부다 큰직경의 단부를 가지는 테이퍼부를 포함하여 된 전자총과; 상기 네크부와 펀넬부의 경계부에 장착되어 전자총으로부터 방출되는 전자빔을 형광막의 각 부위로 편향시키는 편향요오크;를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

전자총과 이 전자총을 이용한 음극선관{Electron gun and cathode ray tube utilizing the same}

본 발명은 전자총과 이를 이용한 음극선관에 관한 것으로서, 더 상세하게는 단색의 화상을 형성하는 단색 음극선관(monochrome cathode ray tube)과 이에 장착되는 전자총에 관한 것이다.

단색의 화상을 형성하는 음극선관 특히 프로젝션 텔리비젼에 이용되는 단색 음극선관은 도 1에 나타내 보인 바와 같이 스크린면(11)을 가지며 이 스크린면의 내면에 형광막(12)이 형성된 벌브(10)를 포함한다. 그리고 상기 벌브(10)의 네크부(13)에는 형광막을 여기시키기 위한 전자빔을 방출하는 전자총(20)이 설치되며, 벌브(10)의 콘부에는 전자총(20)으로부터 방출된 전자빔을 편향시키기 위한 편향요오크(30)가 설치된다.

상술한 바와 같은 음극선관은 상기 전자총(20)으로부터 방출되는 전자빔이 편향요오크(30)에 의해 편향되어 형광막에 주사됨으로써 화상을 형성하게 된다.

이러한 화상을 형성하기 위한 구성을 가진 음극선관은 칼라 화상을 형성하는 프로젝터의 구성시 세 개가 이용된다. 즉, 상기 프로젝터는 세 개의 음극선관에 의해 적색, 녹색, 청색의 화상을 각각 형성하여 투사 스크린에서 합성함으로써 칼라 화상을 형성하게 된다. 따라서 투사 스크린에 투영되는 화상의 해상도와 휘도를 높이기 위해서는 음극선관의 휘도를 높여야 한다. 왜냐하면 각 음극선관에 의해 형성되는 화상을 시청자가 직접 보는 것이 아니라 투사렌즈를 통하여 스크린에 투사하여 보게 되므로 휘도가 낮은 경우 선명한 화상을 시청할 수 없게 된다. 상기 음극선관의 휘도를 높이기 위해서는 전자총으로부터 방출되는 전자빔의 전류밀도를 높여야하며, 전자총을 구성하는 각 전극에 상대적으로 높은 전압을 인가하여 전자렌즈를 구성하여야 한다.

도 2에는 이러한 전자총의 일예를 나타내 보였다.

도시된 바와 같은 전자총은 미국특허 4,904,898호에 개시되어 있는 것으로, 열전자를 방출하기 위한 캐소오드(21), 제어전극(22) 및 스크린 전극(23)과, 상기 스크린 전극과 인접되게 설치되며 분할된 하부포커스 전극(24) 및 상부 포커스 전극(25)과, 상기 상부포커스 전극(25)의 단부를 감싸는 최종 가속전극(26)를 구비한다. 그리고 최종가속전극(26)와 더블어 메인렌즈를 형성하는 상기 상부 포커스 전극(25)은 원통형의 베이스부(25a)와 연결된 컵형상부를 가지는데, 이 컵형상부는 짧은 원통형부(25b)와, 상기 짧은 원통형부로부터 연장되어 베이스부(25a)와 연결되는 테이퍼부(25c)를 구비한다.

상술한 바와 같은 종래의 전자총은 최종가속전극(25)과 상부 포커스 전극(25)에 소정의 전압이 인가되어 메인렌즈를 형성하게 된다. 이 과정에서 상기 최종가속전극(26)의 내부에 위치되는 상부 포커스 전극(25)의 단부가 원통형부(25b)와 테이퍼부(25c)로 이루어져 있으므로 최종 가속전극(26)의 내주면과 상부 포커스 전극(25)의 외주면 사이에 대응되는 면적이 줄어들고 테이퍼부와 최종가속전극(26)의 내주면 사이의 간격을 넓어지게 되어 내전압특성이 향상된다.

그러나 상기와 같은 전자총은 상부 포커스 전극(25)의 테이퍼부(25c)의 단부에 원통형부(25b)가 형성되어 있으므로 대응면적을 줄이는데 한계가 있다. 또한 상기 원통형부(25b)에서는 최종가속 전극(26)과의 간격이 종래와 동일한 상태를 유지하고 있으므로 상부 포커스 전극(25)의 외주면과 최종가속 전극(26) 사이에서의 고전압 차이에 의한 아크방전의 발생을 근본적으로 해결할 수는 없다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 최종가속전극과 최종 포커스 전극 사이의 내전압특성을 향상시킬 수 있으며, 전자총의 에이징시 고압을 인가할 수 있으므로 에이징(aging)시간을 단축할 수 있는 전자총과 이 전자총을 이용한 음극선관을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 음극선관의 단면도,

도 2는 종래 음극선관용 전자총의 도시한 일부절제 측면도,

도 3은 본 발명에 따른 음극선관의 일부절제 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 전자총의 일부절제 측면도.

도 5는 전자총의 삼극부를 발췌하여 도시한 일부 절제 사시도로서, 전자빔의 궤적을 가시화 시켜 나타내 보인 것이다,

도 6, 도 7은 전류와 전자빔 사이즈의 관계를 나타내 보인 그래프.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

40; 벌브 50; 전자총

51; 캐소오드 55; 최종 포커스 전극

56;최종 가속전극 60; 편향요오크

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전자총은,

삼극부를 이루는 캐소오드, 제어전극 및 스크린 전극과, 상기 스크린 전극으로부터 순차적으로 설치되어 보조렌즈를 형성하는 적어도 하나 이상의 포커스 전극과, 상기 포커스 전극중 최종의 포커스 전극를 감싸며 최종 포커스 전극과 주렌즈를 형성하는 최종가속 전극을 포함하는 칼라 음극선관용 전자총에 있어서,

상기 최종 포커스 전극이 원통형상의 베이스부와, 상기 베이스부의 단부에 베이스부의 직경보다 큰직경의 단부를 가지는 테이퍼부를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 테이퍼부는 상기 베이스부의 단부로부터 연장되어 일체로 형성되거나 별도로 제작되어 베이스부와 결합되어 이루어질 수 있다. 그리고 상기 태이퍼부의 테이퍼 각도는 전자총의 축과 10도 내지 30도를 이루도록 함이 바람직하다. 또한 본 발명에 있어서, 상기 제어전극의 전자빔 통과공부 두께를 제어전극 전자빔 통과공 직경의 10% 이상으로 형성함이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 음극선관은 내면에 형광막이 형성된 스크린면을 가지며 네크부를 가지는 펀넬부를 구비한 벌브와;

상기 네크부에 장착되는 것으로 삼극부를 이루는 캐소오드, 제어전극 및 스크린 전극과, 상기 스크린전극으로부터 순차적으로 설치되어 보조렌즈를 형성하는 적어도 하나 이상의 포커스 전극과, 상기 포커스 전극중 캐소오드로부터 최종단부에 위치되는 포커스 전극를 감싸며 이 포크스전극과 주렌즈를 형성하는 최종가속 전극를 구비하며, 상기 포커스 전극중 최종의 포커스 전극이 원통형상의 베이스부와, 상기 베이스부의 단부에 베이스부의 직경부다 큰직경의 단부를 가지는 테이퍼부를 포함하여 된 전자총과;

상기 네크부와 펀넬부의 경계부에 장착되어 전자총으로부터 방출되는 전자빔을 형광막의 각 부위로 편향시키는 편향요오크;를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 전자총과 이 전자총을 채용한 음극선관 즉, 프로젝터의 적, 청, 녹색화상중 하나의 화상을 형성하기 위한 음극선관의 일 실시예를 도 3에 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 음극선관은 벌브(40)을 구비하는데, 상기 내부에 형광막(41)이 형성된 스크린면(42)과 네크부(43a)를 가지는 펀넬부(43)를 포함한다. 그리고 상기 네크부(43a)에는 상기 형광막(41)를 여기시키기 위한 전자빔을 방출하는 전자총(50)이 설치되고, 상기 펀넬부(43)에는 상기 전자총(50)으로부터 방출되는 전자빔을 형광막(41)의 각 부위로 주사시키기 위한 편향요오크(60)가 설치된다.

상기 전자총(50)은 도 4에 도시된 바와 같이 전치 삼극부를 이루는 캐소오드(51), 제어전극(52) 및 스크린전극(53)과, 보조렌즈를 이루는 적어도 하나 이상의 포커스 전극(54)(55)과, 상기 포커스 전극(54)(55)중 캐소오드(51)로부터 가장 멀리 떨어져 있는 포커스 전극(55; 이하 최종 포커스 전극이라 함)과 인접되게 설치되어 주렌즈를 이루는 최종가속전극(56)를 포함한다. 여기에서 상기 제어전극(52)과 스크린전극(53)은 원통형 또는 판상의 전극으로 이루어질 수 있으며, 포커스 전극(54)는 원통형으로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 최종 포커스전극(55)는 원 통형상의 베이스부(55a)와, 상기 베이스부(55a)의 단부에 베이스부의 직경부다 큰직경의 단부를 가지는 테이퍼부(55b)를 포함한다. 상기 테이퍼부(55b)는 베이스부(55a)의 단부로부터 연장하여 일체형으로 형성할 수 있으며, 별도의 부재로 제작하여 베이스 부재(55a)와 접합하여 형성할 수 있다. 상기 테이퍼부(55b)를 별도의 부재로 제작하여 접합하는 경우에는 테이퍼부(55b)의 기부(bottom)와 베이스부(55b)의 단부에 플랜지부를 형성하여 상호 접합함이 바람직하다. 상기 테이퍼부(55b)의 테이퍼 각도는 전자총의 중심축에 대해 10도 내지 30도를 이루도록 함이 바람직하다.

그리고 상기와 같이 최종 포커스 전극(55)에 단일의 테이퍼부(55b)가 형성되며 주렌즈의 직경이 다소 작아지는 경우가 있는데, 이를 감안하여 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제어전극(52)의 전자빔 통과공(52H) 형성부위의 두께(T)를 전자빔 통과공 직경(D)의 10% 이상으로 형성함이 바람직하다.

상기 최종 가속전극(56)은 상기 베이스부(55a)의 단부와 테이퍼부(55b)를 감싸는 원통형의 형상으로 형성되는데, 베이스부(55a)측의 단부는 최종 포커스 전극(56) 단부의 직경보다 작은 직경으로 형성된다.

그리고 상술한 바와 같이 전자총을 구성하는 각 전극은 한쌍의 비드 글라스(57)에 의해 위치 고정되고 상기 각 전극은 스템(70)에 지지된 리드핀(71)과 도전성 컨넥터(72)에 의해 연결된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 전자총과 이 전자총을 채용한 음극선관은 각 전자총(50)의 캐소오드(51)와 각 전극(52)(56)에 소정의 전압이 인가됨에 따라 전극들의 사이 즉, 스크린전극(53)과 포커스 전극(54) 사이에는 프리 포커스 렌즈가 형성되고, 상기 포커스 전극(54)와 최종 포커스전극(55)의 사이에는 보조 집속렌즈가 형성되며 상기 최종 포커스전극(55)과 최종 가속전극(56)의 사이에는 주렌즈가 형성된다.

상기와 같이 각 전극에 전압을 인가하여 전자렌즈를 형성하는 과정에서 캐소오드(51)로부터 방출된 전자빔의 가속력과 집속력을 높이기 위해서는 전자렌즈를 형성하는 전극간의 전압차를 크게 하게 된다. 예컨데, 주렌즈를 형성하는 최종 포커스전극(55)과 최종가속 전극(56)의 사이의 전압차는 20Kv 이상의 되는데, 이 경우 높은 전압차에 의해 절연파괴가 일어나 최종 포커스전극(55)과 최종 가속전극(56) 사이에 아크(arc)가 발생된다. 그러나 상기 전자총의 최종 포커스 전극(55)의 베이스부(55a)에는 테이퍼부(55b)가 형성되어 있으므로 최종 가속전극(56)의 내주면과 최종포커스 전극(55)의 외주면 사이에 대응되는 면적을 줄일 수 있어 이들 사이에 절연파괴가 일어나는 것을 방지할 수 있다.

특히 상기 테이퍼부(55b)의 테이퍼 각도는 전자총의 중심에 대해 10도 내지 30도로 형성되어 있으므로 최종가속전극(56)의 내주면과 테이퍼부(55b)의 단부 사이의 간격이 충분히 확보된다. 상기 테이터부의 각도를 10 내지 30도로 형성하는 경우 주렌즈의 구경이 작아짐으로써 주렌즈의 구면수차에 의해 전자빔 스폿(spot) 사이즈가 다소 커지는 경향이 있으나 본원 발명인의 시뮬레이션(simulation)결과 주렌즈와 수차가 크게 증가하지 않고 전자빔 스폿 사이즈도 중,저전류 영역에서 크게 커지지 않는 다는 것을 알 수 있었다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 최종 포커스 전극에 테이퍼부와 원통부가 형성된 경우 전자빔 스폿의 사이즈(그래프 A)는 저전류 영역과 상대적으로 커지고 고전류 영역에서는 다소 커지는 것을 알 수 있었으며, 최종 포커스 전극(52)을 테이퍼부(55b) 만을 형성하는 경우 중저전류 영역에서는 전자빔 스폿 사이즈(그래프 B)가 상대적으로 작아지고 고전류 영역에서는 다소 커지는 것을 알 수 있었다.

그리고 최종 포커스 전극(55)에 단일의 테이퍼부(55b)를 형성하고 제어전극(52)의 전자빔 통과공(52H)의 두께(T)를 전자빔 통과공 직경(D)의 10% 이상으로 형성한 경우 도 6에 도시된 바와 같이 저전류 영역 및 고전류 영역에서 전자빔 스폿의 사이즈(도 6 그래프 C, 도 7 그래프 E)가 현격하게 작아지는 것을 알 수 있었다. 본 발명인의 실험에 의하면 제어전극(52)의 전자빔 통과공(52H)의 두께(T)를 전자빔 통과공 직경(D)의 10% 이하로 하는 경우에는 오히려 전자빔 스폿의 사이즈(도 7의 그래프 F)가 커지는 것을 알 수 있었다. 이러한 작용은 도 5에 도시된 바와 같이 제어전극의 두께(T)를 두껍게 형성하게 되면 캐소오드(51)의 전자방출부 가장자리로부터 방출된 전자빔(BE)의 크로스 오버점(P)의 위치가 캐소오드(51) 측으로 이동되어 스크린 전극(52)과 포커스 전극(53)의 사이에 형성되는 프리 포커스 렌즈로의 전자빔 입사각이 커지고 나아가서는 주렌즈로 입사되는 전자빔의 입사각이 작아지게 되어 전자빔의 스폿 사이즈가 작아지게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 전자렌즈가 형성된 상태에서 상기 캐소오드로부터 방출된 열전자들 즉, 전자빔은 각 전자렌즈를 통과하면서 집속 및 가속되어 형광막에 랜딩됨으로써 화상을 형성하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 전자총과 이 전자총을 채용한 음극선관은 최종 포커스 전극과 최종 가속전극의 높은 전압차에 의한 절연파괴를 방지할 수 있으므로 내전압측성을 향상시킬 수 있으며, 특히 내전압특성의 향상으로 고압에이징이 가능하여 에이징에 따른 시간을 단축할 수 있는 이점을 가진다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 삼극부를 이루는 캐소오드, 제어전극 및 스크린 전극과, 상기 스크린전극으로부터 순차적으로 설치되어 보조렌즈를 형성하는 적어도 하나 이상의 포커스 전극과, 상기 포커스 전극중 최종의 포커스 전극를 감싸며 최종 포커스 전극과 주렌즈를 형성하는 최종가속 전극을 포함하는 전자총에 있어서,

   상기 최종 포커스 전극이 원통형상의 베이스부와, 상기 베이스부의 단부에 베이스부의 직경부다 큰직경의 단부를 가지는 테이퍼부를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 전자총.
2. 제1항에 있어서,

   상기 테이퍼부는 상기 베이스부의 단부로부터 연장되어 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 전자총.
3. 제1항에 있어서,

   상기 테이퍼부의 테이퍼 각도가 전자총의 중심축에 대해 10도 내지 30도로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자총.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제어전극의 전자빔 통과공 부위의 두께가 제어전극 전자빔 통과공 직경의 10% 이상인 것을 특징으로 하는 전자총.
5. 내면에 형광막이 형성된 스크린면을 가지며 네크부를 가지는 펀넬부를 구비한 벌브와;

   상기 네크부에 장착되는 것으로 삼극부를 이루는 캐소오드, 제어전극 및 스크린 전극과, 상기 스크린전극으로부터 순차적으로 설치되어 보조렌즈를 형성하는 적어도 하나 이상의 포커스 전극과, 상기 포커스 전극중 캐소오드로부터 최단부에 위치된 포커스 전극를 감싸며 이 포커스전극과 주렌즈를 형성하는 최종가속 전극를 구비하며, 상기 최종 포커스 전극이 원통형상의 베이스부와, 상기 베이스부의 단부에 베이스부의 직경부다 큰직경의 단부를 가지는 테이퍼부를 포함하여 된 전자총과;

   상기 네크부와 펀넬부의 경계부에 장착되어 전자총으로부터 방출되는 전자빔을 형광막의 각 부위로 편향시키는 편향요오크;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 음극선관.
6. 제5항에 있어서,

   상기 테이퍼부의 테이퍼 각도가 전자총의 중심축에 대해 10도 내지 30도로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자총.
7. 제5항에 있어서,

   상기 제어전극의 전자빔 통과공 부위의 두께가 제어전극 전자빔 통과공 직경의 10% 이상인 것을 특징으로 하는 전자총.