KR20010012260A - 음극선관 - Google Patents

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KR20010012260A
KR20010012260A KR1019997010211A KR19997010211A KR20010012260A KR 20010012260 A KR20010012260 A KR 20010012260A KR 1019997010211 A KR1019997010211 A KR 1019997010211A KR 19997010211 A KR19997010211 A KR 19997010211A KR 20010012260 A KR20010012260 A KR 20010012260A
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Abstract

본 발명은 다이나믹 비점수차 보상을 실시하는 전자총을 탑재하는 음극선관에 관한 것으로서, 음극선관의 전자총은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 그리드(5,6,7,8)의 순서로 배치된 적어도 4개의 전극으로 구성되는 주전자렌즈부를 갖고, 제 1 그리드(5)에는 중간정도의 제 1 전압이 인가되고, 제 4 그리드(8)에는 양극전압이 인가되고, 서로 인접하는 제 2 그리드(6)와 제 3 그리드(7)는 저항기(100)로 접속되고, 상기 중간정도의 제 1 전압보다 높고 상기 양극전압보다 낮은 전위에 상당하고, 거의 동전위의 제 2 및 제 3 전압이 각각 인가되고, 인접하는 제 2 그리드(6)와 제 3 그리드(7) 사이에 비대칭 렌즈가 형성되고, 상기 제 1 그리드(5)에 상기 편향자계에 동기하여 변화하는 전압이 부여되어 있으며, 따라서 화면 주변에서 일어나는 수평수직방향의 렌즈 배율차에 의한 전자빔의 가로 찌그러짐 현상이 감소되고, 화면 전역에 양호한 화상특성이 음극선관에 부여된다.

Description

음극선관{CATHODE­RAY TUBE}
일반적으로 칼라수상관은 도 1에 도시한 바와 같은 외관용기를 구비하고 있다. 이 외관용기는 패널(1) 및 이 패널(1)에 일체로 접합된 퍼넬(2)로 이루어지고, 그 패널(1)의 내면에, 청, 녹 및 적으로 발광하는 스트라이프 형상 또는 도트형상의 3색 형광체층으로 이루어진 형광체 스크린(3)(타겟)이 형성되어 있다. 이 형광체 스크린(3)에 대향하여 그 내측에 다수의 구멍이 형성된 섀도우 마스크(4)가 퍼넬(2) 내에 장착되어 있다. 한편, 퍼넬(2)은 네크를 구비하고, 이 네크(5) 내에 3전자빔(6B,6G,6R)을 방출하는 전자총(7)이 설치되어 있다. 그리고, 이 전자총(7)으로부터 방출되는 3전자빔(6B,6G,6R)은 퍼넬(2)의 외측에 장착된 편향요크(8)가 발생하는 수평 및 수직편향 자계에 의해 편향되고, 섀도우 마스크(4)를 통하여 형광체 스크린(3)이 상기 3전자빔(6B,6G,6R)에 의해 수평, 수직 주사됨으로써 칼라화상이 표시된다.
이와 같은 칼라수상관에서는 셀프 컨버전스 인라인형의 음극선관으로 알려진 것이 널리 사용되고 있다. 이 음극선관에서는 전자총(7)을 동일 수평면상을 지나는 센터빔(6G) 및 그 양측의 한쌍의 사이드빔(6B,6R)으로 이루어진 일렬 배치된 3전자빔(6B,6G,6R)을 방출하는 인라인형이 채용되고 있다.
이 전자총에서는 센터빔의 통과구멍의 축이 저압측 그리드 및 고압측 그리드에서 일치되고 있는 데에 대하여, 전자총의 주렌즈 부분의 저압측 그리드 및 고압측 그리드의 사이드빔 통과구멍의 위치가 편심되어 있다. 이와 같은 편심에 의해 스크린 중앙에서 3개의 전자빔이 집중된다. 또한, 편향요크(8)가 발생하는 수평편향자계를 핀쿠션형, 또한 편향요크(8)가 발생하는 수직편향자계를 배럴형으로 하여 상기 일렬 배치의 3전자빔(6B,6G,6R)을 화면 전역에서 자기집중되어 있다.
이 셀프컨버전스 방식의 인라인형 칼라수상관에서는 일반적으로 비균일 자계중을 통과한 전자빔은 비점수차를 받는다. 예를 들어, 도 2a에 도시한 바와 같이 변형이 발생하고, 형광체 스크린 주변부 상의 전자빔의 빔스폿(12)은 도 2b에 도시한 바와 같이 변형된다. 이 전자빔이 받는 편향수차는 전자빔이 수직방향으로 과집속 상태가 되기 때문에 발생하는 것이고, 도 2b에 도시한 바와 같이 수직방향으로 큰 헤일로(halo)(13)(번짐)가 발생한다. 이 전자빔이 받는 편향수차는 관이 대형이 될수록, 또한 광각편향이 될수록 커지고, 형광체 스크린의 주변부의 해상도가 현저하게 열화된다.
이와 같은 편향수차에 의한 해상도의 열화를 해결하는 수단이 일본 특개 소61-99249호 공보, 일본 특개소61-250934호 공보, 또한 일본 특개평2-72546호 공보에 개시되어 있다. 이 전자총은 모두 기본적으로 도 3에 도시한 바와 같이 제 1 그리드(G1)∼제 5 그리드(G5)로 이루어지고, 전자빔의 진행방향을 따라서 전자빔 발생부(GE), 다극자 렌즈, 예를 들어 4극자 렌즈(QL), 최종집속렌즈(EL)를 형성하는 것이다. 각 전자총의 다극자 렌즈(QL)는 각각 인접전극(G3,G4)의 대향면에, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같은 각 3개의 대칭 전자빔 통과구멍(14a,14b,14c,15a,15b,15c)를 설치함으로써 형성된다. 이 다극자 렌즈(QL)와 최종집속렌즈(EL)가 상기 편향요크의 자계의 변화와 동기하여 변화함으로써 화면주변에 편향되는 전자빔이 편향자계의 편향수차를 받아 현저하게 변형되는 것을 보정할 수 있다. 이와 같이 하여 화면 전역에서의 양호한 스폿을 얻을 수 있다는 것이다.
그러나, 이와 같은 보정수단을 설치해도 화면 주변에서는 편향요크에 의한 편향수차가 강대하고 전자빔·스폿의 수직방향의 헤일로부분을 없앨 수 있어도, 전자빔·스폿의 가로로 찌그러지는 현상까지는 보정할 수 없는 문제가 있다.
이 종래의 전자총에서의 문제에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 종래의 전자총의 렌즈 동작을 도시하고 있다. 도 5에서 실선은 화면 중앙에 전자빔이 집속될 때의 전자빔의 궤도와 렌즈의 작용을 나타내고, 파선은 화면 주변에 전자빔이 집속될 때의 전자빔의 궤도와 렌즈의 작용을 도시하고 있다.
종래의 전자총에서는 도 5에 도시한 바와 같이 주(主)전자렌즈(EL)의 음극측에 다극자 렌즈(QL1)가 배치되고, 전자빔이 화면 중앙으로 향할 때에는 실선으로 도시한 주전자렌즈(EL)의 작용만으로 전자빔은 화면상에 집속된다. 한편, 화면주변에 전자빔이 편향되면, 도 5에 파선으로 도시한 바와 같은 편향자계에 의해 편향렌즈(DYL)가 발생된다.
일반적으로 칼라음극선관에서는 셀프컨버전스형의 편향자계를 갖고 있는 것으로부터, 수평방향(H)의 집속력은 변화하지 않고, 수직방향(V)만으로 편향렌즈(DYL)로서의 집속렌즈가 발생된다.
또한, 도 5에서는 셀프컨버전스형의 편향자계에 관한 문제를 지적하기 위해, 수평방향의 편향자계의 렌즈작용은 도시되어 있지 않다.
또한, 편향렌즈(DYL)가 발생될 때, 즉 화면주변에 전자빔이 집속될 때에는 전자렌즈(EL)는 파선과 같이 약화되고, 그 수평방향(H)의 집속작용을 보상하도록 다극자 렌즈(QL1)가 파선과 같이 발생된다. 그리고, 도면 중 파선으로 도시한 바와 같은 전자빔 궤도를 지나 화면주변의 화면상에 집속된다. 이 때 전자빔은 수평방향(H)의 전자빔을 집속시키는 렌즈의 주면(가상적인 렌즈 중심; 출사빔궤도와 화면 입사빔 궤도의 교차점)은 전자빔이 화면중앙을 향하고 있을 때에는 주면(A)의 위치에 있고, 전자빔이 화면 주변으로 편향되어 다극자 렌즈가 발생되면, 수평방향(H)의 주면위치는 주전자렌즈(EL)와 다극자 렌즈(QL1) 사이의 위치(주면(B))로 이동된다. 또한, 수직방향(V)의 주면위치는 주면(A)에서 주면(C)의 위치로 이동된다. 따라서, 수평방향(H)의 주면위치는 주면(A)에서 주면(B)으로 후퇴되어 배율이 나빠지고, 또한 수직방향(V)의 주면(A)은 주면(C)으로 전진되어 배율이 좋아진다. 그 때문에, 결과적으로 수평방향과 수직방향에서 배율차가 발생하고, 화면 주변에서의 전자빔 스폿이 가로로 길어진다.
본 발명은 음극선관, 특히 다이나믹 비점수차 보상을 실시하는 전자총을 탑재하는 음극선관에 관한 것이다.
도 1은 종래의 음극선관을 개략적으로 도시한 단면도,
도 2a 및 도 2b는 핀쿠션형의 편향자계에 의한 전자빔의 가로 찌그러짐 현상을 설명하기 위한 설명도,
도 3은 도 1에 도시한 종래의 음극선관의 전자총의 구조 및 그 주변회로의 회로구성을 도시한 개략도,
도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시한 전자총의 전극의 전극형상을 도시한 평면도,
도 5는 도 1에 도시한 종래의 음극선관에 탑재되는 전자총의 렌즈동작을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 음극선관에 탑재되는 전자총의 전자렌즈의 동작을 도시한 도면,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 한 실시예에 따른 음극선관에 탑재되는 전자총의 구조를 도시한 단면도,
도 8a 내지 도 8d는 도 7a 및 도 7b에 도시한 전자총의 각 전극의 형상을 도시한 평면도,
도 9는 도 7a 및 도 7b에 도시한 전자총의 주렌즈부를 구성하는 전극구조 및 그 전극구조를 포함한 회로를 도시한 상세도,
도 10은 도 9에 도시한 각 전극에 인가되는 전압 및 그 변화를 도시한 그래프,
도 11은 도 9에 도시한 전극에 인가되는 전압파형을 도시한 그래프,
도 12는 도 9에 도시한 전극의 교류적인 등가회로를 도시한 도면,
도 13a 내지 도 13d는 도 7a 및 도 7b에 도시한 전자총의 각 전극의 다른 전극형상을 도시한 평면도,
도 14a 및 도 14b는 도 7a 및 도 7b에 도시한 전자총의 각 전극의 또 다른 전극형상을 도시한 평면도,
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음극선관에 탑재되는 전자총의 전자렌즈의 동작을 도시한 도면,
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음극선관에 탑재되는 전자총의 구조를 도시한 단면도 및
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음극선관에 탑재되는 전자총의 구조를 도시한 단면도이다.
본 발명의 목적은 화면 주변에서 일어나는 수평수직방향의 렌즈 배율차에 의한 전자빔의 가로로 찌그러지는 현상을 해결 또는 감소시킴으로써 화면 전역에서의 양호한 화상특성을 갖는 칼라음극선관을 제공하는 데에 있다.
본 발명에 의하면,
적어도 1개의 전자빔을 형성하고 사출하는 전자빔 형성부,
상기 전자빔을 가속집속시키는 주전자렌즈부를 갖는 전자총 및
상기 전자총으로부터 방출된 전자빔을 화면상, 수평 및 수직방향으로 편향 주사하는 편향자계를 발생시키는 편향요크를 구비한 음극선관에 있어서,
상기 주전자렌즈부는 그 순서로 배치된 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 그리드로 구성되고, 제 1 그리드에는 중간 정도의 제 1 전압이 인가되고, 제 4 그리드에는 양극전압이 인가되며, 서로 인접하는 제 2 그리드와 제 3 그리드는 저항기로 접속되고, 이 제 2 및 제 3 그리드에는 상기 제 1 전압보다 높고 상기 양극전압 보다도 낮은 전위에 상당하고, 거의 동전위의 제 2 및 제 3 전압이 각각 부여되며, 제 1 그리드와 제 2 그리드 사이에 제 1 렌즈 영역이 형성되고, 제 3 그리드와 제 4 그리드 사이에 제 3 렌즈 영역이 형성되고, 인접하는 제 2 그리드와 제 3 그리드 사이에 제 2 렌즈 영역이 형성되며, 이 제 2 렌즈 영역에 비대칭 렌즈가 형성되는 것을 특징으로 하는 음극선관이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면 상기 편향자계에 동기하여 제 1, 제 2, 제 3 렌즈 영역의 렌즈 작용이 변화되는 음극선관이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면 상기 편향자계에 동기하여 전자빔이 화면 중앙으로부터 화면 주변으로 편향됨에 따라 상기 제 1 및 제 3 렌즈 영역은 수평 및 수직 방향이 약화되는 렌즈작용을 갖는 것에 대하여, 상기 제 2 렌즈영역에 형성된 비대칭 렌즈는 상대적으로 수평방향으로 집속하고 수직방향으로 발산하는 렌즈작용을 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관이 제공된다. 즉, 본 발명의 한 실시예에 대한 전자총의 제 2 렌즈 영역은 전자빔이 화면 중앙에 있을 때에는 상대적으로 수평방향으로 발산작용, 수직방향으로 집속작용으로 작용하고, 전자빔이 화면주변에 있을 때에는 수평방향으로 집속작용, 수직방향으로 발산작용으로서 작용하는 구조를 갖고 있다.
또한, 본 발명에 의하면 상기 제 1 그리드에 상기 편향자계에 동기하여 변화하는 전압이 부여되고, 상기 편향자계에 동기하여 전자빔이 화면 중앙으로부터 화면 주변으로 편향됨에 따라서 상기 제 1, 제 3 렌즈 영역의 렌즈 작용이 수평, 수직방향으로 약화되는 것에 대하여, 상기 제 2 렌즈영역에 형성된 비대칭 렌즈는 상대적으로 수평방향으로 집속, 수직방향으로 발산하고, 상기 제 1, 제 3 렌즈 영역의 렌즈작용의 종합적인 수평방향의 렌즈작용의 변화를 부정하는 것과 같은 렌즈작용을 갖는 음극선관이 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면 상기 편향자계에 동기하여 변화하는 교류전압을 제 1 그리드에 인가함으로써 그 교류전압성분을 제 1 그리드, 제 2 그리드, 제 3 그리드, 제 4 그리드간의 정전용량을 통하여 제 2 그리드, 제 3 그리드에 인가하고, 제 1, 제 2, 제 3 렌즈영역의 렌즈 작용을 변화시키는 음극선관이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면 상기 제 1 그리드에는 상기 편향자계에 동기하여 변화하는 전압이 인가되고, 상기 제 2 그리드는 제 1 또는 제 5 그리드에 전기적으로 접속되며, 제 5 그리드는 상기 편향자계에 동기하여 변화되는 전압이 인가된 제 1 또는 다른 그리드에 인접하여 배치되는 음극선관이 제공된다.
도 6에 상기의 구성에 의한 전자빔 궤도와 렌즈작용을 도시한다. 여기에서, 실선은 화면 중앙에 전자빔이 집속될 때의 전자빔 궤도와 렌즈작용을, 파선은 화면 주변에 전자빔이 집속될 때의 전자빔 궤도와 렌즈작용을 나타내고 있다. 상기 도 6에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 전자총에 있어서 다극자 렌즈, 예를 들어 4극자 렌즈(QL1)는 주전자렌즈(EL)의 거의 중심부근에 위치하고, 전자빔이 화면중앙을 향할 때, 상기 다극자 렌즈(QL1)는 도면 중 실선으로 도시한 바와 같이 수평방향으로 발산작용, 수직방향으로 집속작용을 갖고, 전자빔이 화면주변으로 편향될 때에는 도면 중 파선으로 도시한 바와 같이 수평방향으로 집속작용 및 수직방향으로 발산작용을 갖게 된다. 또한 전자빔이 화면 중앙을 향할 때에는 주전자렌즈(EL)는 다극자 렌즈(QL1)가 수평방향으로 발산 렌즈, 수직방향으로 집속렌즈로 되어 있기 때문에, 상기 수평수직의 집속차를 보상하도록 수평방향으로 집속력이 강한 거의 원통렌즈로 되어 있다. 그리고, 이 주전자렌즈(EL)는 화면 주변으로 전자빔이 편향되면 전체적으로 약화되고, 수평방향에 있어서 이전의 다극자 렌즈(QL1)의 렌즈동작을 부정하도록 동작한다.
이 때 전자빔의 궤도는 수직방향으로는 파선으로 도시한 바와 같은 궤도가 되지만, 수평방향의 전자빔 궤도는 다극자 렌즈(QL1)의 위치와 주전자렌즈의 위치가 거의 일치하기 때문에, 화면 중앙에 전자빔이 집속되는 경우와 변화가 없다. 따라서, 수평방향(H)의 전자빔을 집속시키는 렌즈 주면(가상적인 렌즈 중심; 출사빔 궤도와 화면 입사빔 궤도의 교차점)은 전자빔이 화면 중앙에 있을 때와 화면주변에 편향되었을 때에 변화가 없고(주면A'=주면B'), 수직방향은 DY렌즈가 발생한 만큼, 주면위치가 전진하지만, 종래의 전자총과 비교하면 종래의 전자총에서는 다극자 렌즈(QL1)가 주전자렌즈보다도 음극측에 위치하고, 그 다극자 렌즈(QL1)에 의해 수직방향은 발산되고, 전자빔 궤도는 주전자렌즈(EL)의 보다 중심축으로부터 떨어진 위치를 통과하고, 그 만큼 주면위치(C)는 보다 스크린측으로 전진하여 있던 것이, 본 발명에 의한 전자총에서는 주전자 렌즈(EL)의 내부에 다극자 렌즈(QL)를 갖고 있으므로, 주전자렌즈(EL)의 내부에 다극자 렌즈(QL)를 갖기 때문에, 주전자렌즈(EL)로 들어 오는 전자빔 궤도는 변하지 않고 그 만큼 수직방향의 주면의 이동위치(주면 C')는 종래 전자총의 주면위치(C) 보다도 앞쪽(음극측)이 되어 수직방향의 배율은 종래의 전자총 만큼 작아 지지 않고, 화면 주변에서의 전자빔의 수직직경은 찌그러지지 않는다.
따라서, 종래의 전자총에 비해 본 발명에 의한 전자총의 화면 주변에서의 수평, 수직 방향의 주면 위치의 오차량은 적고, 그 만큼 화면 주변에서의 전자빔의 가로로 찌그러지는 현상은 감소되어 보다 둥근 전자빔이 된다. 따라서, 본 발명에 의한 전자총을 사용함으로써 화면 주변에서의 가로로 찌그러지는 현상이 감소되고, 화면 전역에서 보다 양호한 해상도를 가진 음극선관을 얻을 수 있다.
또한, 제 2 그리드, 제 3 그리드를 전자총 근방에 배치한 저항기에 접속하고, 편향자계에 동기한 교류전압이 인가되는 제 1 그리드와 직류의 양극전압이 공급되는 제 4 그리드 사이에 배치되어 있기 때문에, 제 1 그리드에 인가되는 교류전압성분을 제 1 그리드, 제 2 그리드, 제 3 그리드, 제 4 그리드 사이의 정전용량을 통하여 제 2 그리드, 제 3 그리드에 인가시킬 수 있고, 이 때 발생하는 제 2 그리드, 제 3 그리드 사이의 전위차에 의해 이들 전극간에 형성되어 있는 다극자 렌즈를 동작시킬 수 있다. 또한, 제 2 그리드, 제 3 그리드에는 전자총 근방에 배치한 저항기에 의해 제 4 그리드에 인가되는 양극전압을 저항 분할한 전압을 부여하고 있으므로, 음극선관 외부보다 여유있는 전압을 부여할 필요가 없고, 상기에 도시한 바와 같은 고품위의 음극선관을 용이하게 제공할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 음극선관의 전자총을 설명한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 한 실시예에 따른 음극선관의 전자총 부분의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 7a에서 히터(도시하지 않음)를 내장한, 전자빔을 발생하는 3개의 음극(KB,KG,KR), 제 1 그리드(1), 제 2 그리드(2), 제 3 그리드(3), 제 4 그리드(4), 제 5 그리드(5), 제 6 그리드(6), 제 7 그리드(7) 및 제 8 그리드(8), 컨버전스 컵이 이 순서로 배치되어 절연 지지체(도시하지 않음)에 의해 지지고정되어 있다.
제 1 그리드(1)는 얇은 판 형상 전극이고, 직경이 작은 3개의 전자빔 통과구멍이 설치되어 있다. 제 2 그리드(2)도 얇은 판형상 전극이고, 직경이 작은 3개의 전자빔 통과구멍이 설치되어 있다. 제 3 그리드(3)는 한개의 컵 형상 전극과 두꺼운 판 전극이 조합되고, 제 2 그리드(2)측에는 제 2 그리드(2)의 전자빔 통과구멍 보다도 약간 직경이 큰 3개의 전자빔 통과구멍이 설치되며, 제 4 그리드(4)측에는 직경이 큰 3개의 전자빔 통과구멍이 설치되어 있다. 제 4 그리드(G4)는 2개의 컵 형상 전극의 개방단을 맞댄 구조를 갖고, 각각 직경이 큰 3개의 전자빔 통과구멍이 설치되어 있다.
제 5 그리드(5)는 긴 2개의 컵형상 전극, 판형상 전극(52), 3전자빔에 공통의 개구를 갖고, 도 8d에 도시한 바와 같은 통형상 전극(51)으로 구성되어 있다. 2개의 컵형상 전극은 전자빔 통과방향을 따라서 배치되고, 그 개구단에서 고정되어 있다. 통형상 전극(51)은 컵형상 전극 사이에 판형상 전극(52)을 끼운 상태로 고정되어 있다. 컵형상 전극 및 통형상 전극(51)이 닫힌 단면에는 3개의 전자빔 통과구멍이 설치되어 있다. 제 6 그리드측에서 제 5 그리드를 보면 도 8a와 같은 형상을 갖고 있다.
다음에, 제 6 그리드는 3전자빔에 공통의 개구를 갖는 도 8d와 같은 통형상 전극(61), 3개의 전자빔 통과구멍이 설치되어 있는 판형상 전극(62)의 순서로 구성되고, 이 판형상 전극의 제 7 그리드측에는 도 8b에 도시한 바와 같은 3개의 전자빔 통과구멍의 상하에 전자빔의 진행방향으로 뻗어 나간 차양 형상 전극이 일체 성형된다.
또한, 제 7 그리드는 제 6 그리드측에 도 8c에 도시한 바와 같은 3개의 전자빔 통과구멍의 좌우에 전자빔의 진행방향으로 뻗어 나간 차양형상 전극이 일체 성형된 판형상 전극(72), 3전자빔에 공통의 개구를 갖는 도 8d에 도시한 바와 같은 통형상 전극(71)의 차례로 배치되고, 이와 같은 구조로 함으로써 제 6 그리드(6), 제 7 그리드(7) 사이에 강력한 다극자 렌즈, 예를 들어 4극자 렌즈가 형성되어 있다.
그리고, 제 8 그리드는 3전자빔에 공통의 개구를 갖는 도 8d에 도시한 바와 같은 통형상 전극(81), 3개의 전자빔 통과구멍이 설치되어 있는 판형상 전극(82)의 순서로 배치되고, 제 8 그리드(8)를 제 7 그리드(7)측으로부터 보면 도 8a와 같은 형상으로 형성되어 있다.
그리고, 3개의 음극(KG,KB,KR)에는 약 100∼150v 정도의 전압(Ek)이 인가되고, 제 1 그리드(1)는 접지되어 있다. 제 2 그리드(2)와 제 4 그리드(4)에는 약 600∼800v 정도의 전압(Ec2)이 인가되고, 제 3 그리드(3)와 제 5 그리드(5)에는 편향자계에 동기하여 변화하는 약 6∼9Kv 정도의 집속전압(Vf+Vd)이 인가되고, 제 8 그리드(8)에는 약 25∼30Kv 정도의 양극전압(Eb)이 인가되며, 제 7 그리드(7)에는 전자총 근방에 구비한 저항기(100)에 의해 제 5 그리드(5)와 제 8 그리드(8)의 거의 중간의 전압이 부여되고, 제 6 그리드(6)에는 제 7 그리드로부터 저항(103)을 통하여 전압이 공급되고 있다. 이와 같이 제 5 그리드(5)와 제 8 그리드(8) 사이의 중간전극(제 6 그리드, 제 7 그리드)에 의해 전계확장된 렌즈계가 형성되고, 상기 렌즈계는 장초점의 대구경 렌즈가 되어 스크린 상에서는 전자빔은 보다 작은 전자빔 스폿으로 형성된다.
본 발명의 한 실시예의 주전자렌즈부(5∼8)의 개략 구성이 도 9에 도시되어 있다. 상기 도 9에 도시되는 전극에 인가되는 전압의 모습이 도 10에 도시되어 있다. 상기 도 10에서 실선으로 도시되는 전압배치는 전자빔이 화면 중앙을 향하고 있는 경우를 나타내고, 일점파선은 전자빔이 화면 주변을 향하고 있는 경우의 전압배치를 도시하고 있다. 제 5 그리드에는 전압(Vf)를 기준으로 하여 패러볼러 형상의 다이나믹 전압(Vd)이 인가되고, 제 8 그리드에는 양극전압(Eb)이 인가되고 있다. 제 5 그리드(5)와 제 8 그리드(8) 사이에 배치된 제 6 및 제 7 그리드에는 관내에 배치된 저항기(100)에 의해 제 5 그리드에 공급되는 포커스 전압(Vf)과 제 8 그리드에 공급되는 양극전압(Eb)의 거의 중간의 전압(VM)이 양극전압(Eb)을 저항분할하여 공급되고 있다. 또한, 그 중간전압(VM)을 기준으로 하여 제 5 그리드(5)에 공급되는 편향자계에 동기한 패러볼러 형상의 다이나믹 전압(Vd)이 제 5 그리드(5)와 제 6 그리드(6) 사이의 전극간 용량(C56), 제 6 그리드(6)와 제 7 그리드(7) 사이의 전극간 용량(C67), 제 7 그리드(7)와 제 8 그리드(8) 사이의 전극간 용량(C78)에 의해 캐퍼시턴스 분할되어 도 11에 도시한 바와 같이 제 6 그리드(6)에는 A×Vd, 제 7 그리드(7)에는 B×Vd의 교류전압이 중첩된다. 이 A,B는 도 12에 도시한 등가적인 교류회로를 풀어 이하와 같이 구해진다.
제 6 그리드의 중첩전압(교류분);A×Vd
A=C56·(C78+C67)/(C56·C67+C67·C78+C78·C56)
제 7 그리드의 중첩전압(교류분); B×VdB:C56·C67/(C56·C67+C67·C78+C78·C56)
이와 같이 제 5 그리드(5)에는 다이나믹 전압(Vd)이, 제 6 그리드(6)에는 그 중첩전압(A×Vd)이 인가되고, 제 7 그리드(7)에는 그 중첩전압(B×Vd)이 인가된다. 즉, 제 6 및 제 7 그리드(6,7)에는 도 11에 도시한 바와 같이 편향자계에 동기하여 변화하는 전압이 인가되고, 따라서 각 전극간의 전계 렌즈는 편향자계에 동기하여 그 렌즈 작용이 변화된다.
주전자렌즈(EL)는 도 6에 도시한 바와 같은 렌즈작용을 갖고, 상기 도 6에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 전자총에서, 다극자 렌즈, 예를 들어 4극자 렌즈(QL1)는 주전자렌즈(EL)의 거의 중심부근에 위치된다. 전자빔이 화면 중앙으로부터 화면 주변으로 편향될 때, 제 5 그리드(5)에는 다이나믹 전압(Vd)이 인가되고, 제 5 그리드(5)로부터 제 8 그리드(8)로, 주로 제 5 그리드와 제 6 그리드 사이에 형성되는 제 1 렌즈 영역으로부터 제 7 그리드(7)와 제 8 그리드(8) 사이에 형성되는 제 3 렌즈 영역으로 형성되는 전계 확장형의 주전자렌즈(EL)는 실선으로부터 파선과 같이 약해지고, 또한 제 6 그리드(6)와 제 7 그리드(7) 사이에 형성되는 제 2 렌즈 영역의 다극자 렌즈(QL1)는 도 6에 도시한 바와 같은 제 6 그리드(6)에 중첩되는 A×Vd의 교류전압, 제 7 그리드(7)에 중첩되는 B×Vd의 교류전압의 전압차에 의해 그 렌즈 작용이 변화되고, 전자빔이 화면 중앙을 향할 때에는 도면 중 실선으로 도시한 바와 같이 수평방향으로 발산작용, 수직방향으로 집속작용을 갖고, 전자빔이 화면 주변으로 편향될 때에는 도면 중 파선으로 도시한 바와 같이 수평방향으로 집속작용, 수직방향으로 발산작용을 갖게 된다. 이 렌즈 작용의 변화에 의해 주전자렌즈(EL)의 수평방향의 렌즈작용과 다극자 렌즈(QL)의 수평방향의 렌즈작용이 서로 상쇄되고, 주렌즈 전체(제 1, 제 2, 제 3 렌즈영역 모두)의 종합적인 수평방향의 집속력이 거의 보존된다.
이 때의 전자빔의 궤도는 수직방향으로는 파선으로 도시한 바와 같은 궤도가 되지만, 수평방향의 전자빔 궤도는 다극자 렌즈의 위치와 주전자렌즈의 위치가 거의 일치하기 때문에, 화면 중앙에 전자빔이 집속되는 경우와 변화가 없다. 따라서 수평방향(H)의 전자빔을 집속시키는 렌즈 주면(가상적인 렌즈 중심; 출사빔 궤도와 화면 입사빔 궤도의 교차점)은 전자빔이 화면 중앙에 있을 때와 화면 주변에 편향되었을 때에 변화가 없고(주면 A'=주면 B'), 수직방향은 DY 렌즈가 발생한 만큼 주면위치가 전진하지만, 종래의 전자총과 비교하면, 종래의 전자총에서는 도 5에 도시한 바와 같이 다극자 렌즈(QL)가 주전자렌즈와 음극 사이에 위치하고, 그 다극자 렌즈에 의해 수직 방향은 발산되고, 전자빔 궤도는 주전자렌즈의 보다 중심축으로부터 떨어진 위치를 통과하고, 그만큼 주면위치(C)는 보다 전진하고 있었지만, 본 발명에 의한 전자총에서는 주전자렌즈(EL) 내부에 다극자 렌즈(QL1)이 형성되어 있으므로, 주전자 렌즈(EL)에 들어 오는 전자빔의 궤도는 변하지 않고, 그만큼 수직방향의 주면의 이동위치(주면 C')는 종래 전자총의 주면위치(C) 보다도 앞쪽(음극측)이 되고, 수직방향의 배율은 종래 전자총과 비해 작아지지 않으며, 화면 주변에서의 전자빔의 수직직경은 별로 찌그러지지 않는다. 따라서, 종래의 전자총에 비해, 본 발명에 의한 전자총의 화면 주변에서의 수평 및 수직방향의 주면위치의 오차량은 적고(수직방향의 배율은 나쁘고, 수평방향의 배율은 좋다), 그만큼 화면 주변에서의 전자빔의 가로 찌그러짐 현상은 감소되며, 보다 둥근 전자빔을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 전자총을 사용함으로써 화면주변에서의 가로 찌그러짐이 없고, 화면 전역에서 보다 양호한 해상도를 가진 음극선관을 얻을 수 있다.
또한, 제 6 그리드(6) 및 제 7 그리드(7)가 전자총 근방에 배치된 저항기(100)로 접속되고 편향자계에 동기한 교류전압이 인가되는 제 5 그리드(5)와 직류의 양극전압이 공급되는 제 8 그리드 사이에 이 제 6 그리드(6) 및 제 7 그리드(7)가 배치되어 있으므로, 제 5 그리드(5)에 인가되는 교류전압성분이 제 5 그리드(5), 제 6 그리드(6), 제 7 그리드(7) 및 제 8 그리드(8) 사이의 정전용량(C56,C67,C78)을 통하여 제 6 그리드(6), 제 7 그리드(7)에 인가될 수 있고, 이 때 발생하는 제 6 그리드(6), 제 7 그리드(7) 사이의 전위차에 의해 이들 전극간에 형성되어 있는 다극자 렌즈를 동작시킬 수 있다. 또한, 제 6 그리드(6) 및 제 7 그리드(7)에는 전자총 근방에 배치한 저항기(100)에 의해 제 8 그리드(8)에 인가되는 양극전압(Eb)을 저항분할한 전압이 부여되고 있으므로, 음극선관 외부보다 여유가 있는 전압을 부여할 필요가 없고, 상기에 도시한 바와 같은 고품위의 음극선관을 용이하게 실현할 수 있다.
이상, 발명의 한 실시예를 설명했지만 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 상기 실시예에서 제 1, 제 3 렌즈 영역의 주전자렌즈(EL)와 제 2 렌즈 영역의 다극자 렌즈(QL1)의 종합적인 수평방향의 렌즈작용은 전자빔이 화면 중앙에서 화면 주변으로 편향될 때 거의 보존된다고 기술했지만, 단지 이 2개의 렌즈 작용(EL, QL)이 서로 역방향으로 변화함으로써 종래 전자총에 비해 충분히 화면 주변부에서의 전자빔 스폿의 가로 찌그러짐 현상을 개선할 수 있는 것은 물론이다.
또한, 이 실시예에서, 제 6, 제 7 그리드간에 배치되는 다극자 렌즈는 전자빔 통과구멍의 상하, 좌우에 차양 형상의 전극을 설치한 다극자 렌즈이었지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 도 13a 및 도 13b에 도시한 바와 같은 가로로 긴 구멍, 세로로 긴 구멍의 조합에 의한 다극자 렌즈 또는 도 14a 및 도 14b에 도시한 바와 같은 원호를 따른 상하, 좌우의 차양을 가진 다극자 렌즈의 조합이어도 좋고, 수평방향과 수직방향의 렌즈 강도에 차를 발생시키는 구조이면 좋다. 또한, 그 강도도 강하면 강할수록 좋다.
또한, 제 5 그리드 및 제 8 그리드에 배치된 편형상 전극의 개구형도 이에 한정되지 않고, 예를 들어 도 13c에 도시한 바와 같은 센터구멍을 세로로 긴 타원형상, 사이드 구멍을 각이 둥근 삼각형상으로 한 것으로 통형상 전극에 의해 발생하는 사이드 전자빔이 받는 전자렌즈의 코마수차를 보정하는 형상으로 해도 좋다.
또한, 본 발명의 통형상 전극도 상기 형상에 상관없이 도 13d에 도시한 바와 같은 사각형상에 가까운 것이어도 좋다. 또한, 주전자렌즈의 렌즈 구성도 이에 한정되지 않고, 예를 들어 도 15에 도시한 바와 같이 도 6에 도시한 주전자 렌즈(EL+QL1)의 양측에 4극자성분(SQL1,SQL2)을 갖게 한 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 주전자렌즈의 각 전극의 대향면을 형성하는 전극도 통형상의 전극뿐만 아니라, 도 16a 및 도 16b에 도시한 바와 같은 두꺼운 판형상 전극에 개별적으로 전자빔 통과구멍이 형성된 것이어도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 본 실시예에서는 제 6 그리드, 제 7 그리드에 중첩되는 전압의 중첩율(A,B)은 각각 약 A=0.6, B=0.3 정도이고, 제 6 그리드(6)와 7그리드 사이의 다극자 렌즈를 동작시키는 전압은 0.3Vd이다. 예를 들어, 도 17에 도시한 바와 같이 제 5 그리드를 2분할하여 그 전극 사이에 제 9 전극을 끼워넣고, 이 제 9 전극과 제 6 전극을 접속함으로써, 이 중첩율은 약 A=0.8. B=0.4로 할 수 있고, 제 6,7 그리드 간의 다극자 렌즈를 전압 0.4Vd로 동작시킬 수 있다. 이에 의해 다극자 렌즈의 렌즈동작은 강해지고, 한층 더 화면 주변에서의 가로 찌그러짐 현상을 개선할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이 적어도 1개의 전자빔을 형성, 사출하는 전자빔 형성부, 상기 전자빔을 가속 집속시키는, 주전자 렌즈부를 갖는 전자총, 이 전자총으로부터 방출한 전자빔을 화면상, 수평, 수직방향으로 편향 주사하는 편향자계를 발생하는 편향요크를 적어도 구비한 음극선관에 있어서, 상기 주전자렌즈부는 적어도 중간정도의 전압이 공급되는 제 1 그리드와 양극전압이 공급되는 제 4 그리드를 포함하는 복수의 전극으로 이루어지고, 이 2개의 전극 사이에 상기 중간 정도의 전압 보다 높고 상기 양극전압 보다 낮은 거의 동전위의 전압이 공급되는 저항기로 접속된 적어도 2개의 인접한 제 2 그리드와 제 3 그리드가 차례로 배치되고, 제 1 그리드와 제 2 그리드 사이에 제 1 렌즈 영역, 제 3 그리드와 제 4 그리드 사이에 제 3 렌즈 영역이 형성되고, 인접하는 제 2 그리드와 제 3 그리드 사이의 제 2 렌즈 영역에 비대칭 렌즈를 형성하는 수단을 갖는 구조로 하고, 적어도 이 제 2 렌즈 영역 내에 형성된 비대칭 렌즈와, 제 1, 제 2, 제 3 렌즈 영역을 포함하는 주전자렌즈는 상기 편향 자계에 동기하여 렌즈 작용을 변화시키고, 상기 주전자렌즈부의 제 1, 제 3의 렌즈 영역의 렌즈 작용은 전자빔이 상기 편향자계에 의해 화면 중앙에서 화면 주변으로 향함에 따라서 수평방향, 수직방향에서 집속력이 약화되는 데에 대해, 상기 제 2 렌즈 영역에 형성된 비대칭 렌즈는 전자빔이 화면 중앙에서 화면주변으로 편향됨에 따라 상대적으로 수평방향으로 집속작용, 수직방향으로 발산작용으로서 작용하는 구성을 갖는다. 또한, 상기 제 1 그리드에 상기 편향자계에 동기하여 변화하는 전압이 부여되고, 상기 편향자계에 동기하여 전자빔이 화면 중앙에서 화면주변으로 편향됨에 따라, 상기 제 1, 제 3 렌즈 영역의 렌즈작용이 수평, 수직 방향으로 약화되는 데에 대하여, 상기 제 2 렌즈 영역에 형성된 비대칭 렌즈의 렌즈작용은 상대적으로 수평방향으로 집속, 수직방향으로 발산하고, 상기 제 1, 제 3 렌즈 영역의 렌즈작용의 종합적인 수평방향의 렌즈작용의 변화를 부정하는 구성으로 했다. 또한, 상기 편향자계에 동기하여 변화되는 교류전압을 제 1 그리드에 인가함으로써 그 교류전압성분을 제 1 그리드, 제 2 그리드, 제 3 그리드, 제 4 그리드 간의 정전용량을 통하여 제 2 그리드, 제 3 그리드에 인가하게 함으로써 제 1, 제 2, 제 3 렌즈 영역의 렌즈작용을 변화하게 하는 구성을 갖는다. 이와 같은 구성으로 함으로써 다극자 렌즈(QL)는 주전자렌즈(EL)의 중심부근에 위치하고, 다극자 렌즈의 위치와 주전자렌즈의 위치가 거의 일치하기 때문에 화면주변에 편향된 전자빔의 수평방향의 렌즈주면(가상적인 렌즈중심; 출사빔 궤도와 화면입사빔 궤도의 교차점)은 화면 중앙에 전자빔이 집속되는 경우와 변화가 없고, 또한 수직방향의 렌즈주면 위치의 변화도 적다.
그 때문에, 종래의 전자총에 비해 본 발명에 의한 전자총의 화면주변에서의 수평, 수직방향의 주면위치의 오차량이 적고, 그만큼 화면 주변에서의 전자빔의 가로 찌그러짐 현상은 감소되어 보다 둥근 전자빔이 된다. 또한, 제 2 그리드, 제 3 그리드를 전자총 근방에 배치한 저항기로 접속하고, 편향자계에 동기한 교류전압이 인가되는 제 1 그리드와 직류의 양극전압이 공급되는 제 4 그리드 사이에 배치되어 있으므로, 제 1 그리드에 인가되는 교류전압성분을 제 1 그리드, 제 2 그리드, 제 3 그리드, 제 4 그리드 간의 정전용량을 통하여, 제 2 그리드, 제 3 그리드에 인가하게 할 수 있고, 이 때 발생하는 제 2 그리드, 제 3 그리드간의 전위차에 의해, 이들 전극간에 형성되어 있는 다극자 렌즈를 동작시킬 수 있다. 또한, 제 2 그리드, 제 3 그리드에는 전자총 근방에 배치한 저항기에 의해 제 4 그리드에 인가되는 양극전압을 저항분할한 전압을 부여하고 있으므로, 음극선관 외부 보다 여유가 있는 전압을 부여할 필요가 없고, 상기에 도시한 바와 같은 고품위의 음극선관을 용이하게 얻을 수 있어 그 공업적 의미는 크다.

Claims (9)

  1. 적어도 1개의 전자빔을 형성하고 사출하는 전자빔 형성부,
    상기 전자빔을 가속집속시키는 주전자 렌즈부를 갖는 전자총 및
    상기 전자총으로부터 방출한 전자빔을 화면상, 수평 및 수직방향으로 편향주사하는 편향자계를 발생하는 편향요크를 구비한 음극선관에 있어서,
    상기 주전자렌즈부는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 그리드의 순서로 배치된 적어도 4개의 전극으로부터 구성되고, 제 1 그리드에는 중간 정도의 제 1 전압이 인가되고, 제 4 그리드에는 양극전압이 인가되고, 서로 인접하는 제 2 그리드와 제 3 그리드는 저항기로 접속되고, 이 제 2 및 제 3 그리드에는 상기 제 1 전압 보다 높고 상기 양극전압 보다 낮은 전위에 상당하며, 거의 동전위의 제 2 및 제 3 전압이 각각 부여되고, 제 1 그리드와 제 2 그리드 사이에 제 1 렌즈 영역이 형성되고, 제 3 그리드와 제 4 그리드 사이에 제 3 렌즈 영역이 형성되고, 인접하는 제 2 그리드와 제 3 그리드 사이에 제 2 렌즈 영역이 형성되며, 상기 제 2 렌즈 영역에 비대칭 렌즈가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 편향자계에 동기하여 제 1, 제 2, 제 3 렌즈 영역의 렌즈 작용이 변화되는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 편향자계에 동기하여 전자빔이 화면 중앙에서 화면 주변으로 편향됨에 따라서 상기 제 1 및 제 3 렌즈 영역은 수평 및 수직방향이 약화되는 렌즈 작용을 갖는 데에 대하여, 상기 제 2 렌즈 영역에 형성된 비대칭 렌즈는 상대적으로 수평방향으로 집속하고 수직방향으로 발산하는 렌즈 작용을 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 그리드에 상기 편향자계에 동기하여 변화하는 전압이 부여되고, 상기 편향자계에 동기하여 전자빔이 화면 중앙에서 화면 주변으로 편향됨에 따라 상기 제 1 및 제 3 렌즈 영역이 수평 및 수직방향으로 약화되는 렌즈작용을 갖는 데에 대하여, 상기 제 2 렌즈 영역에 형성된 비대칭 렌즈는 상대적으로 수평방향으로 집속하고 수직방향으로 발산하는 렌즈 작용을 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 그리드에 상기 편향자계에 동기하여 변화하는 전압이 부여되고, 상기 편향자계에 동기하여 전자빔이 화면 중앙에서 화면 주변으로 편향됨에 따라서 상기 제 1, 제 3 렌즈 영역의 렌즈 작용이 수평, 수직방향으로 약화되는 데에 대하여, 상기 제 2 렌즈 영역에 형성된 비대칭 렌즈는 상대적으로 수평방향으로 집속, 수직방향으로 발산하고, 상기 제 1, 제 3 렌즈 영역의 렌즈 작용의 종합적인 수평방향의 렌즈작용의 변화를 제거하는 렌즈작용을 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 편향자계에 동기하여 변화하는 교류전압을 제 1 그리드에 인가함으로써 그 교류전압성분을 제 1 그리드, 제 2 그리드, 제 3 그리드, 제 4 그리드 간의 정전용량을 통하여 제 2 그리드, 제 3 그리드에 인가하고, 제 1, 제 2, 제 3 렌즈 영역의 렌즈 작용을 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제 2 그리드와 제 3 그리드에는 상기 제 4 그리드에 공급된 양극전압을 저항 분할한 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  8. 적어도 1개의 전자빔을 형성하고 사출하는 전자빔 형성부,
    상기 전자빔을 가속집속시키고, 주전자렌즈부를 갖는 전자총 및
    상기 전자총으로부터 방출한 전자빔을 화면 상, 수평, 수직방향으로 편향 주사하는 편향자계를 발생시키는 편향요크를 구비한 음극선관에 있어서,
    상기 주전자렌즈부는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 그리드의 순서로 배치된 적어도 4개의 전극으로 구성되고, 상기 제 1 그리드에는 중간 정도의 제 1 전압이 인가되고, 제 4 그리드에는 양극전압이 인가되고, 서로 인접하는 제 2 그리드와 제 3 그리드는 저항기로 접속되고, 이 제 2 및 제 3 그리드에는 상기 제 1 전압보다 높고 상기 양극전압 보다 낮은 전위에 상당하고, 거의 동전위의 제 2 및 제 3 전압이 각각 부여되고, 상기 제 1 그리드와 상기 제 2 그리드는 서로 인접하여 배치되고, 상기 제 1 그리드에는 상기 편향자계에 동기하여 변화되는 전압이 인가되고, 상기 제 2 그리드는 제 5 그리드와 전기적으로 접속되고, 제 5 그리드는 상기 편향자계에 동기하여 변화되는 전압이 인가된 제 1 또는 다른 그리드에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 음극선관.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 2 그리드와 제 3 그리드에는 상기 제 4 그리드에 공급된 양극전압을 저항분할한 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 음극선관.
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