KR20010024962A

KR20010024962A - 컬러음극선관장치

Info

Publication number: KR20010024962A
Application number: KR1020007010648A
Authority: KR
Inventors: 우에노히로후미; 사토가즈노리; 다케카와츠토무
Original assignee: 니시무로 타이죠; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2001-03-26
Also published as: CN1297573A; KR100344205B1; MY120837A; TW446984B; EP1075013A1; WO2000045414A1; EP1075013A4; US6489736B1; CN1133195C

Abstract

본 발명은 컬러음극선관장치에 관한 것으로서, 전자총구체(22)는 주렌즈를 형성하는 포커스전극(G3)과 애노드전극(G4) 사이에 형성되는 전위분포의 등전위면을 따라 배치된 적어도 1개의 부가전극(Gs)을 갖고 있고, 부가전극(Gs)에는 무편향시에 있어서, 부가전극(Gs)이 배치된 등전위면의 전위에 상당하는 소정 레벨의 전압이 인가되고, 편향시에 있어서 포커스전극(G3)의 인가전압을 Vf, 애노드전극(G4)의 인가전압을 Eb, 부가전극(Gs)의 인가전압을 Vs로 할 때, (Vs-Vf)/(Eb-Vf)의 값이 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 변화함에 따라, 부가전극(Gs)에 의해 수평방향(X)과 수직방향(Y)의 집속력이 다른 전자렌즈를 형성하는 구성으로 한 것을 특징으로 한다.

Description

컬러음극선관장치{COLOR CATHODE-RAY TUBE}

컬러음극선관 장치는 패널 및 퍼넬로 이루어진 외관용기를 갖고 있다. 퍼넬은 그 넥내에 동일 수평면을 통과하는 센터빔 및 한쌍의 사이드빔으로 이루어진 3전자빔을 방출하는 전자총구체를 구비하고 있다. 또, 퍼넬은 그 외측에 3전자빔을 편향하기 위한 비제일(非齊一) 자계를 형성하는 편향요크를 구비하고 있다. 비제일자계는 핀쿠션형 수평편향자계 및 배럴형 수직편향자계에 의해 형성된다.

전자총구체로부터 방출된 3전자빔은 비제일 자계에 의해 섀도우마스크를 사이에 두고 패널의 내면에 설치된 형광체스크린의 전면에 걸쳐 컨버전스되면서 형광체스크린상으로 포커스된다. 이에 의해 컬러화상이 표시된다.

이와 같은 컬러음극선관 장치에서는 예를 들면 BPF(Bi-Potential Focus)형 DAC ＆ F(Dynamic Astigmatism Correction and Focus)방식의 전자총구체가 적용된다.

이 전자총구체는 도 1에 도시한 바와 같이, 일렬 배치의 3개의 캐소드(K), 상기 캐소드(K)로부터 형광체스크린을 향하여 관축방향으로 차례로 배치된 제 1 그리드(G1), 제 2 그리드(G2), 제 1 세그먼트(G31) 및 제 2 세그먼트(G32)로 이루어진 제 3 그리드(G3) 및 제 4 그리드(G4)를 갖는다. 각 그리드는 각각 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다.

이 전자총구체에서는 캐소드(K)에는 150V의 기준 전압으로 영상신호가 중첩된 전압이 인가되고, 제 1 그리드(G1)는 접지된다. 제 2 그리드(G2)에는 약 600V의 전압이 인가되고, 제 3 그리드(G3)의 제 1 세그먼트(G31)에는 약 6kV의 전압이 인가된다. 제 3 그리드(G3)의 제 2 세그먼트(G32)에는 약 6kV의 기준 전압으로 파라볼라형상의 전압이 중첩된 변동 전압이 인가된다. 이 파라볼라형상의 전압은 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 증대하고, 최대 편향량시, 즉 형광체스크린의 코너부에 전자빔을 편향할 때 가장 높아진다. 제 4 그리드(G4)에는 약 26kV의 전압이 인가된다.

캐소드(K), 제 1 그리드(G1) 및 제 2 그리드(G2)는 전자빔을 발생하고, 후술하는 주 렌즈에 대한 물점을 형성하는 전자빔 발생부를 형성한다. 제 2 그리드(G2) 및 제 3 그리드(G3)의 제 1 세그먼트(G31)는 발생된 전자빔을 예비 집속하는 프리포커스렌즈를 형성한다. 제 3 그리드(G3)의 제 2 세그먼트(G32) 및 제 4 그리드(G4)는 예비 집속된 전자빔을 최종적으로 형광체스크린상에 가속, 집속하는 BPF형 주 렌즈를 형성한다.

전자빔이 형광체스크린의 코너부로 편향되는 경우, 제 2 세그먼트(G32)와 제 4 그리드(G4)사이의 전위차가 가장 작아지고, 주 렌즈의 강도가 가장 약해진다. 동시에 제 1 세그먼트(G31)와 제 2 세그먼트(G32)사이에 최대의 전위차가 생기는 것에 의해 수평방향으로 집속하고, 또 수직방향으로 발산하는 4극자렌즈가 형성된다. 이때의 4극자렌즈의 강도는 가장 강해진다.

전자빔이 형광체스크린의 코너부로 편향되는 경우 전자총구체로부터 형광체스크린까지의 거리가 가장 커지고, 물점으로부터 상점(像点)까지의 거리가 멀어진다. 물점으로부터 상점까지의 거리의 증가는 주 렌즈의 강도를 약하게 하는 것에 의해 보상하고 있다. 또, 제 1 세그먼트(G31)와 제 2 세그먼트(G32)사이에 형성되는 4극자렌즈의 작용에 의해 편향요크가 형성되는 비제일 자계의 편향수차를 보상하고 있다.

그런데, 컬러음극선관 장치의 화질을 양호하게 하기 위해서는 형광체스크린상에서의 포커스특성 및 빔스폿형상을 양호하게 할 필요가 았다. 특히, 일렬배치의 3전자빔을 방출하는 인라인형 컬러음극선관 장치에서는 도 2에 도시한 바와 같이 화면 중앙부의 빔스폿(1)은 원형으로 할 수 있지만, 수평축(X축)단으로부터 대각축(D축)단에 걸친 주변부의 빔스폿(1)은 편향수차에 의해 타원형상으로 왜곡되고(가로 변형), 번짐(2)이 발생한다.

그러나, 이것들의 빔스폿(1)의 번짐(2)은 주 렌즈를 형성하는 저전압측 전극을 상술한 전자총구체의 제 3 그리드(G3)와 같이 복수개의 세그먼트로 분할하는 DAC ＆ F 방식으로 하는 것에 의해 도 3에 도시한 바와 같이 해소할 수 있다. 그러나, 화면 주변부의 빔스폿(1)의 타원 왜곡은 해소되지 않는다. 이때문에 이 타원 왜곡이 섀도우마스크의 전자빔 통과구멍과 간섭하여 모아레(moire)를 발생하여 표시 화면을 보기 어렵게 한다.

주변부에서의 빔스폿(1)의 가로 왜곡 현상을 도 4 및 도 5에 도시한 광학모델에 의해 설명한다. 즉, 전자빔발생부로부터 발생된 전자빔(8)은 화면 중앙부에 집속하는 무편향시에는 프리포커스렌즈에 의해 예비집속되고, 주 렌즈(4)에 의해 형광체스크린(5)상에 집속된다. 또, 전자빔(8)은 화면 주변부로 편향되는 편향시에는 프리포커스렌즈에 의해 예비 집속되고, 4극자렌즈(6)를 통과한 후, 주 렌즈(5)에 의해 형광체스크린(5)상에 집속되면서 4극자 성분을 갖는 편향자계(7)에 의해 편향된다. 형광체스크린(5)상에 집속된다.

일반적으로 화면상의 빔스폿의 크기는 배율(M)에 의존한다. 그 배율(M)은 전자빔(8)의 발산각(α0)과 입사각(αi)의 비(α0/αi)로 표시된다. 따라서, 수평방향의 배율을 “Mh”, 수직방향의 배율을 “Mv”, 수평방향의 발산각을 “α0h”, 입사각을 “αih”, 수직방향의 발산각을 “α0v”, 입사각을 “αiv”로 하면,

Mh=α0h/αih

Mv=α0v/αiv

로 표시된다.

따라서,

α0h=α0v

로 한 경우, 도 4에 도시한 무편향시에는,

αih=αiv

Mh=Mv

가 되고, 화면 중앙부의 빔스폿은 원형이 된다. 이에 대해 도 5에 도시한 편향시에는,

αih〈αiv

Mh〉Mv

가 되고, 주변부의 빔스폿은 가로로 길어진다.

상술한 바와 같이, 컬러음극선관 장치의 화질을 양호하게 하기 위해서는 형광체스크린상에서의 포커스 특성 및 빔스폿 형상을 양호하게 할 필요가 있다.

이 포커스특성 및 빔스폿 형상에 관해 종래의 BPF형 DAC ＆ F방식의 전자총구체는 전자빔의 편향량의 변화에 따라서 주 렌즈의 강도를 가변으로 하고, 또 동적으로 변화하는 4극자 렌즈를 형성하는 것에 의해 편향수차에 의한 빔스폿의 수직방향의 번짐을 없애 화면 전면에 걸쳐 포커스시키고 있다.

그러나, 화면 주변부의 빔스폿의 타원 왜곡을 없앨 수는 없다. 이때문에 이 타원 왜곡이 섀도우마스크의 전자빔 통과구멍과 간섭하여 모아레를 발생하여 표시 품위를 저하시킬 우려가 있다.

본 발명은 컬러음극선관 장치에 관한 것으로서, 특히 화면 주변부에서의 빔스폿의 타원 왜곡을 경감하여 품위가 양호한 화상을 표시하는 컬러음극선관 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 컬러음극선관 장치의 BPF형 DAC ＆ F방식 전자총구체의 구성을 도시한 도면,

도 2는 종래의 인라인형 컬러음극선관 장치의 형광체스크린상의 빔스폿의 형상을 도시한 도면,

도 3은 도 1에 도시한 전자총구체를 갖는 컬러음극선관 장치의 형광체스크린상의 빔스폿의 형상을 도시한 도면,

도 4는 도 1에 도시한 전자총구체를 갖는 컬러음극선관 장치의 무편향시의 광학 모델 도면을 도시한 도면,

도 5는 도 1에 도시한 전자총구체를 갖는 컬러음극선관 장치의 편향시의 광학 모델 도면을 도시한 도면,

도 6은 본 발명의 컬러음극선관 장치의 구성을 도시한 도면,

도 7은 도 6에 도시한 컬러음극선관 장치에 적용되는 제 1 실시형태에 따른 전자총구체의 구성을 도시한 도면,

도 8은 도 7에 도시한 전자총구체에 적용되는 부가전극의 구조를 도시한 사시도,

도 9a는 도 7에 도시한 전자총구체의 포커스전극에 인가되는 변동 전압을 도시한 도면,

도 9b는 편향요크에 공급되는 편향전류를 도시한 도면,

도 10a는 회전 대칭의 BPF형 주 렌즈의 수평방향 및 수직방향의 전계를 도시한 도면,

도 10b는 그 포커스전극과 애노드전극 사이의 중심축상의 전위 분포를 도시한 도면,

도 11a는 회전 대칭의 BPF형 주 렌즈에 부가전극을 배치한 경우의 수평방향 및 수직방향의 전계를 도시한 도면,

도 11b는 그 포커스전극과 애노드전극 사이의 중심축상의 전위 분포를 도시한 도면,

도 12a는 회전 대칭의 BPF형 주 렌즈에 부가전극을 배치하고, 이 부가전극을 다른 전위로 한 경우의 수평방향 및 수직방향의 전계를 도시한 도면,

도 12b는 그 포커스전극과 애노드전극 사이의 중심축상의 전위 분포를 도시한 도면,

도 13a는 회전 대칭의 BPF형 주 렌즈에 부가전극을 배치하고, 이 부가전극을 또 다른 전위로 한 경우의 수평방향 및 수직방향의 전계를 도시한 도면,

도 13b는 그 포커스전극과 애노드전극 사이의 중심축상의 전위 분포를 도시한 도면,

도 14는 본 발명의 한 실시형태에 따른 컬러음극선관 장치에 적용되는 전자총구체의 기본 구성을 설명하기 위한 광학 모델 도면,

도 15는 도 14에 도시한 전자총구체에 의한 형광체스크린상에서의 빔스폿의 타원왜곡의 완화를 설명하기 위한 도면,

도 16은 도 6에 도시한 컬러음극선관 장치에 적용되는 제 2 실시형태에 따른 전자총구체의 구성을 도시한 도면,

도 17은 도 16에 도시한 전자총구체에 적용되는 부가전극의 구조를 도시한 사시도,

도 18은 도 16에 도시한 전자총구체에 적용되는 다른 부가전극의 구조를 도시한 사시도,

도 19a는 도 16에 도시한 전자총구체의 부가전극에 인가되는 변동 전압을 도시한 도면,

도 19b는 편향요크에 공급되는 편향 전류를 도시한 도면,

도 20은 도 6에 도시한 컬러음극선관 장치에 적용되는 제 3 실시형태에 따른 전자총구체의 구성을 도시한 도면,

도 21은 본 발명의 한 실시형태에 따른 컬러음극선관 장치에 적용되는 2중 4극자렌즈 방식의 전자총구체의 기본 구성을 설명하기 위한 광학 모델 도면,

도 22는 도 21에 도시한 전자총구체에 의한 형광체스크린상에서의 빔스폿의 타원 왜곡의 완화를 설명하기 위한 도면,

도 23은 도 6에 도시한 컬러음극선관 장치에 적용되는 제 4 실시형태에 따른 전자총구체의 구성을 도시한 도면, 및

도 24는 도 6에 도시한 컬러음극선관 장치에 적용되는 제 5 실시형태에 따른 전자총구체의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 화면 전면의 빔스폿의 타원 왜곡을 경감하여 품위가 양호한 화상을 표시하는 컬러음극선관 장치를 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해,

청구항 1에 기재된 컬러음극선관 장치는,

적어도 포커스전극과 애노드전극으로 구성되며, 전자빔을 형광체스크린상에 가속, 집속하는 주 렌즈를 갖는 전자총구체와 이 전자총구체로부터 방출되는 전자빔을 편향하기 위한 편향 자계를 발생하는 편향요크를 구비한 컬러음극선관 장치에 있어서,

상기 전자총구체는 상기 주 렌즈를 형성하는 포커스전극과 애노드전극 사이에 형성되는 전위 분포의 등전위면을 따라서 배치된 적어도 1개의 부가전극을 갖고,

상기 부가전극에는 전자빔을 상기 형광체스크린의 중앙부로 집속하는 무편향시에 있어서, 상기 부가전극이 배치된 상기 등전위면의 전위에 상당하는 소정 레벨의 전압이 인가되고,

전자빔을 상기 형광체스크린의 주변부로 편향하는 편향시에 있어서, 상기 포커스전극의 인가전압을 “Vf”, 상기 애노드전극의 인가전압을 “Eb”, 상기 부가전극의 인가전압을 “Vs”로 할 때,

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값이 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 변화함에 따라 상기 부가전극에 의해 수평방향과 수직방향의 집속력이 다른 전자렌즈를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또, 청구항 14에 기재된 컬러음극선관 장치는,

적어도 포커스전극과 애노드전극으로 구성되며, 전자빔을 형광체스크린상에 가속, 집속하는 주 렌즈를 갖는 전자총구체와 이 전자총구체로부터 방출되는 전자빔을 편향하기 위한 편향자계를 발생하는 편향요크를 구비하는 컬러음극선관 장치에 있어서,

상기 부가전극에는 전자빔을 상기 형광체스크린의 주변부를 향해서 편향하는 소정의 편향시에 있어서, 상기 부가전극이 배치된 상기 등전위면의 전위에 상당하는 소정 레벨의 전압이 인가되고,

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 컬러음극선관 장치의 실시형태에 대해서 상세히 설명한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 이 컬러음극선관 장치(1)는 패널(17)과 깔대기형상의 퍼넬(18)로 이루어진 외관용기를 갖고 있다. 패널(17)은 그 내면에 청, 녹, 적으로 발광하는 3색 형광체층으로 이루어진 형광체스크린(5)을 구비하고 있다. 또, 패널(17)은 그 내측에 형광체스크린(5)에 대향하여 다수의 전자빔 통과구멍을 갖는 섀도우마스크(19)를 구비하고 있다.

퍼넬(18)은 그 넥(21)내에 인라인형 전자총구체(22)를 구비하고 있다. 이 전자총구체(22)는 동일 수평면상을 통과하는 센터빔(8G) 및 한쌍의 사이드빔(8B, 8R)으로 이루어진 일렬배치의 3전자빔(8B, 8G, 8R)을 방출한다. 퍼넬(18)은 그 외부면에 대직경부(24)로부터 넥(21)에 걸쳐 장착된 편향요크(25)를 구비하고 있다. 이 편향요크(25)는 전자총구체(22)로부터 방출된 3전자빔을 형광체스크린(5)을 향해서 컨버전스하고, 또 형광체스크린(5)상에 포커스하는 비제일자계를 형성한다. 이 비제일자계는 핀쿠션형 수평편향자계와 배럴형 수직편향자계에 의해 형성된다.

전자총구체(22)로부터 방출된 3전자빔(8B, 8G, 8R)은 비제일자계에 의해 편향되고, 섀도우마스크(19)를 통하여 형광체스크린(5)을 수평방향 및 수직방향으로 주사한다. 이에 의해 컬러화상이 표시된다.

상술한 컬러음극선관에 적용되는 전자총구체(22)는 도 7에 도시한 바와 같이 수평방향(X)으로 일렬로 배치된 3개의 캐소드(K)와 상기 캐소드(K)를 개별적으로 가열하는 3개의 히터(도시하지 않음), 제 1 그리드(G1), 제 2 그리드(G2), 제 3 그리드(G3), 부가전극(Gs) 및 제 4 그리드(G4)를 갖고 있다. 이들 5개의 전극은 캐소드(K)로부터 형광체스크린 방향으로 차례로 배치되어 있다. 이들 히터, 캐소드(K) 및 5개의 전극은 한쌍의 절연지지체(도시하지 않음)에 의해 일체로 고정되어 있다.

제 1 그리드(G1) 및 제 2 그리드(G2)는 판형상 전극에 의해 형성되어 있다. 상기 판형상 전극은 3개의 캐소드(K)에 대응하여 일렬로 배치된 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 제 3 그리드(G3)는 통형상 전극에 의해 형성되어 있다. 이 통형상 전극은 그 양 단에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 일렬로 배치된 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 제 4 그리드(G4)는 컵형상 전극에 의해 형성되어 있다. 이 컵형상 전극은 제 3 그리드(G3)와의 대향면에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 일렬로 배치된 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다.

제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)사이에 배치된 부가전극(Gs)은 판형상 전극에 의해 형성되어 있다. 이 판형상 전극은 도 8에 도시한 바와 같이 3개의 캐소드(K)에 대응하여 일렬로 배치된 3개의 전자빔 통과구멍(15)을 갖고 있다. 상기 전자빔 통과구멍(15)은 수평방향(X) 직경보다 수직방향(Y) 직경이 큰 세로로 긴 비원형상으로 형성되어 있다.

캐소드(K)에는 150V의 직류 전압으로 영상신호가 중첩된 전압이 인가된다. 제 1 그리드(G1)는 접지된다. 제 2 그리드(G2)에는 약 600V의 직류전압이 인가된다. 제 3 그리드(G3)에는 약 6kV의 직류 전압에서 파라볼라형상으로 변화하는 전압이 중첩된 변동 전압(28)(Vf)이 인가된다. 이 파라볼라형상의 전압은 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 톱니형상의 편향전류(27)에 동기하고, 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 높아진다. 부가전극(Gs)에는 약 16kV의 직류전압(Vs)이 인가된다. 제 4 그리드(G4)에는 약 26kV의 직류전압(Eb)이 인가된다.

캐소드(K), 제 1 그리드(G1) 및 제 2 그리드(G2)는 전자빔을 발생하고, 또 후술하는 주 렌즈에 대한 물점을 형성하는 전자빔 발생부를 형성한다. 제 2 그리드(G2) 및 제 3 그리드(G3)는 전자빔발생부로부터 발생된 전자빔을 예비집속하는 프리포커스렌즈를 형성한다. 제 3 그리드(G3)(포커스전극), 부가전극(Gs) 및 제 4 그리드(G4)(애노드전극)는 프리포커스렌즈에 의해 예비 집속된 전자빔을 최종적으로 형광체스크린(5)상에 집속하는 BPF형 주 렌즈를 형성한다. 이 주렌즈는 전자빔을 편향하는 편향시에 그 내부에 4극자렌즈를 형성한다. 이 4극자렌즈는 전자빔의 편향량의 변화에 따라서 그 렌즈 강도가 동적으로 변화한다.

계속해서, 주 렌즈내에서 동적으로 변화하는 4극자렌즈를 형성하는 방법과 그 작용에 대해 설명한다.

회전대칭의 BPF형 주 렌즈는 도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같이 주 렌즈는 6kV가 인가된 포커스전극(Gf)과 26kV가 인가된 애노드전극(Ga)사이의 전위차에 의해 형성된다. 도 10a에 도시한 바와 같이 이 주 렌즈는 등전위면(10)으로 나타낸 수평방향(X) 및 수직방향(Y)에 대칭인 전계를 형성하고 전자빔(8)에 수평방향 및 수직방향 모두 같은 집속력을 부여한다. 또, 도 10b에 도시한 바와 같이 주 렌즈는 포커스전극(Gf)과 애노드전극(Ga)사이의 중심축(12)상에 있어서, 전자빔(8)의 진행방향을 따라서 증가하는 전위분포(11)를 형성한다. 도 10a 및 도 10b에 도시한 주 렌즈의 경우 주 렌즈의 기하학적 중심으로 형성되는 등전위면(13)은 평면이 되고 이 평면에서의 전위는 16kV가 된다.

따라서, 이 컬러음극선관(1)의 전자총구체(22)에서는 도 11a에 도시한 바와 같이, 회전 대칭의 BPF형 주 렌즈의 기하학적 중심, 즉 등전위면(13)에 도 8에 도시한 부가전극(Gs)을 배치하고 있다. 이 부가전극(Gs)은 상술한 바와 같이 수평방향(X)의 직경보다 수직방향(Y)의 직경이 큰 세로로 긴 비원형상 전자빔 통과구멍(15)을 갖고 있다. 이 부가전극(Gs)에 등전위면(13)과 동일한 전위, 즉 16kV의 전위를 부여하면 주 렌즈는 중심축(12)상에 있어서, 도 11b에 도시한 바와 같이 부가전극(Gs)을 배치하지 않은 경우와 같은 전위 분포(11)가 얻어진다. 즉, 도 11a에 도시한 주 렌즈는 도 10a에 도시한 주 렌즈와 같은 등전위면(10)의 분포가 형성되고, 전자빔(8)에 대해 수평방향 및 수직방향 모두 같은 집속력을 부여한다.

그러나, 부가전극(Gs)에 등전위면(13)의 전위(16kV)보다 낮은 전위를 인가하면 도 12a에 도시한 바와 같이 부가전극(Gs)의 전자빔 통과구멍(15)을 통하여 애노드전극(Ga)측에서 포커스전극(Gf)측으로 전위가 침투하고, 이에 의해 애퍼처렌즈가 형성된다. 이 때, 주 렌즈는 도 12b에 도시한 바와 같이, 중심축(12)상의 부가전극(Gs)부근에서 도 11a 및 도 11b에 도시한 전위분포(11)보다 낮은 전위분포(11a)를 형성한다.

부가전극(Gs)에 등전위면(13)의 전위보다 낮은 전위를 인가한 경우, 부가전극(Gs)의 전자빔통과구멍(15)이 세로로 길기 때문에 전자빔통과구멍(15)을 통하여 포커스전극(Gf)측으로 침투한 등전위면은 수평방향(X)의 곡률이 수직방향(Y)보다 작아진다. 이때문에, 주 렌즈의 수평방향 (X)의 집속력은 수직방향(Y)의 집속력보다 강해진다. 그 결과, 주 렌즈는 비점수차를 갖게 된다.

또, 부가전극(Gs)에 등전위면(13)의 전위(16kV)보다 높은 전위를 인가하면 도 13a에 도시한 바와 같이 부가전극(Gs)의 전자빔통과구멍(15)을 통하여 포커스전극(Gf)측에서 애노드전극(Ga)측으로 전위가 침투하고, 이에 의해 애퍼처렌즈가 형성된다. 이때, 주 렌즈는 도 13b에 도시한 바와 같이 중심축(12)상의 부가전극(Gs)부근에서 도 11a 및 도 11b에 도시한 전위 분포(11) 보다 높은 전위분포(11b)를 형성한다.

부가전극(Gs)에 등전위면(13)의 전위보다 높은 전위를 인가한 경우, 부가전극(Gs)의 전자빔통과구멍(15)이 세로로 길기 때문에 전자빔 통과구멍(15)을 통하여 애노드전극(Ga)측으로 침투한 등전위면은 수평방향(X)의 곡률이 수직방향(Y)보다 작아진다. 이때문에, 주 렌즈의 수평방향(X)의 집속력은 수직방향(Y)의 집속력보다 약해진다. 이 결과, 주 렌즈는 도 12a 및 도 12b에 도시한 주 렌즈와 역의 비점수차를 갖게 된다.

즉, 이 컬러음극선관에 적용되는 BPF형 주 렌즈는 포커스전극(Gf)과 애노드전극(Ga)사이에 부가전극(Gs)을 배치하고, 이 부가전극(Gs)에 소정의 전위를 인가하고 있다. 이에 의해, 주 렌즈는 그 구경(口徑)을 축소하지 않고 수평방향의 집속력과 수직방향의 집속력을 조정하는 비점수차를 갖을 수 있다.

또, 상술한 설명에서는 부가전극의 전위를 변화시켜 주 렌즈의 비점수차를 조정하는 경우에 대해 설명했지만, 일반적으로는 포커스전극의 전압을 “Vf”, 애노드전극의 전압을 “Eb”, 부가전극의 전압을 “Vs”로 할 때,

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값을 변화시키는 것에 의해 동일하게 조정할 수 있다.

도 7에 도시한 제 1 실시형태에 따른 전자총구체(22)는 부가전극(Gs)의 인가전압(Vs) 및 애노드전극(Ga)에 상당하는 제 4 그리드(G4)의 인가전압(Eb)을 고정하고, 포커스전극(Gf)에 상당하는 제 3 그리드(G3)의 인가전압(Vf)을 전자빔의 편향량의 변화에 따라서 변화시킨다. 이에 의해,

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값을 변화시키고 있다.

즉, 무편향시에 있어서, 전자빔발생부로부터 발생된 전자빔은 우선 제 2 그리드(G2)와 제 3 그리드(G3)에 의해 형성된 프리포커스렌즈에 의해 예비집속된다. 예비집속된 전자빔은 제 3 그리드(G3), 부가전극(Gs) 및 제 4 그리드(G4)에 의해 형성된 주 렌즈에 의해 형광체스크린의 중앙부로 포커스된다. 주 렌즈는 비점수차를 갖지 않고, 전자빔에 대해 수평방향 및 수직방향 모두 같은 집속력을 부여하기 때문에 형광체스크린상의 빔스폿은 거의 원형상이 된다.

이에 대해, 편향시에 있어서, 전자빔이 형광체스크린의 주변방향으로 편향됨에 따라서 제 3 그리드(G3)의 인가전압(Vf)이 높아지고,

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값이 작아진다. 부가전극(Gs)은 세로로 긴 전자빔 통과구멍(15)을 갖고 있기 때문에 전자빔에 대한 수평방향의 집속력이 수직방향의 집속력보다 강해진다. 또, 동시에 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)사이의 전위차가 작아지고 전자빔에 대한 수평방향 및 수직방향의 집속력이 작아진다.

따라서, 부가전극(Gs)에 의해 강해지는 수평방향의 집속력과 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)사이의 전위차의 감소에 의해 약해지는 수평방향의 집속력이 상쇄되는 구성으로 하는 것에 의해 화면 주변부에서도 전자빔의 집속 조건을 성립시킬 수 있다. 또, 주 렌즈가 비점수차를 갖는 것에 의해 화면 주변부의 빔스폿의 타원 왜곡을 개선할 수 있다.

도 14는 편향시의 주 렌즈의 작용을 설명하는 광학 모델 도면이다.

도 14에 도시한 바와 같이, 이 주 렌즈(4)는 편향시에 있어서는 제 3 그리드(G3)의 인가전압을 전자빔(8)의 편향량의 변화에 따라서 변화시키는 것에 의해 주 렌즈의 내부에 전자빔(8)에 대해 수평방향 및 수직방향의 집속력이 다른 4극자렌즈(6)를 형성한다.

이 경우의 수평방향(X)의 발산각을 “α0h1”, 입사각을 “αih1”, 수직방향(Y)의 발산각을 “α0v1”, 입사각을 “αiv1”으로 하고, 수평방향(X)의 배율을 “Mh1”, 수직방향(Y)의 배율을 “Mv1”으로 하면,

Mh1=α0h1/αih1

Mv1=α0v1/αiv1

로 나타난다. 또, 주렌즈(4)의 내부에 형성된 4극자렌즈(6)는 도 5에 나타낸 바와 같이 주렌즈(4)의 앞쪽에 4극자렌즈(6)를 형성한 경우와 비교하여 편향자계에 의해 형성되는 4극자렌즈(7)에 근접하는 것에서,

α0h=α0h1

α0v=α0v1

인 때,

αih＜αih1

αiv＞αiv1

이 된다. 따라서,

Mh1＜Mh

Mv1＞Mv

로 할 수 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 종래의 전자총구체에서는,

Mh=α0h/αih

Mv=α0v/αiv

로 나타나는 수평방향 및 수직방향의 배율(Mh 및 Mv)이 화면주변부에서

αih＜αiv

가 되기 때문에

Mh＞Mv

가 되어 타원왜곡을 생기게 했다.

이에 대해 이 제 1 실시형태에 관련된 전자총구체에서는 αih1을 αih보다 크게 하고, αiv1을 αiv보다 작게 할 수 있기 때문에,

Mh1＜Mh

Mv1＞Mv

로 할 수 있다. 이 때문에, 수평방향의 배율(Mh)과 수직방향의 배율(Mv)의 차를 완화할 수 있다. 따라서, 도 15에 나타낸 바와 같이 수평축(X)단에서 대각축(D)단에 걸친 화면주변부에 있어서, 빔스폿(1)의 타원왜곡을 완화할 수 있다.

또, 제 3 그리드, 부가전극(Gs) 및 제 4 그리드(G4)에 의해 형성되는 주렌즈가 그 수직방향의 집속력보다도 강한 수평방향의 집속력을 갖도록 구성한 경우는 무편향시에 있어서, 부가전극(Gs)의 인가전압을 부가전극(Gs)의 배치위치에 대응한 등전위면(13)의 전위보다 낮게 설정하여 같은 효과를 얻을 수 있다. 또, 편향시에 있어서, 제 3 그리드(G3)에 편향량의 증대에 따라 높아지는 파라볼라 형상의 변동전압을 인가하여,

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값을 작게 하고, 부가전극(Gs)에 의해 강해진 수평방향의 집속력과, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4) 사이의 전위차의 감소에 의해 약해진 수평방향의 집속력이 상쇄되는 구성으로 하는 것에 의해 같은 효과를 얻을 수 있는 컬러음극선관장치를 구성할 수 있다.

다음에, 제 2 실시형태에 관련된 전자총구체의 구성에 대해 설명한다.

도 16에 나타낸 바와 같이, 제 2 실시형태에 관련된 전자총구체(22)는 도 7에 나타낸 전자총구체와 대략 같은 구성을 갖고 있다. 이 때문에, 상세한 설명을 생략하고 상이한 구성에 대해서만 설명한다.

부가전극(Gs)은 도 17 또는 도 18에 나타낸 바와 같이, 수직방향(Y) 지름보다도 수평방향(X) 지름이 큰 3개 또는 1개의 가로로 긴 비원형상의 전자빔 통과구멍(15)을 갖고 있다. 또, 이 부가전극(Gs)에는 도 19a에 나타낸 바와 같이 약 16kV의 직류전압에서 파라볼라 형상으로 변화하는 전압이 중첩된 변동전압(30)(Vs)이 인가된다. 이 파라볼라 형상의 전압은 도 19a 및 도 19b에 나타낸 바와 같이, 톱니형상의 편향전류(27)에 동기하고, 또 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 높아진다. 이 파라볼라 형상의 변동전압(30)은 도 9a에 나타낸 바와 같은 제 3 그리드(G3)에 인가된 변동전압(28)과 거의 동등한 진폭을 갖는다.

이와 같이 구성해도 무편향시에 있어서 프리포커스렌즈에 의해 예비집속된 전자빔은 주렌즈에 의해 형광체 스크린 중앙부에 포커스된다. 주렌즈는 비점수차를 갖고 있지 않고, 전자빔에 대해 수평방향 및 수직방향 모두 같은 집속력을 부여하기 때문에, 형광체 스크린 상의 빔스폿은 도 15에 나타낸 바와 같이 거의 원형상이 된다.

이에 대해 편향시에 있어서 전자빔이 형광체 스크린의 주변방향에 편향됨에 따라 제 3 그리드(G3)의 인가전압(Vf)이 높아진다. 또, 이에 동기하여 전자빔이 형광체 스크린 주변방향에 편향됨에 따라 부가전극(Gs)의 인가전압(Vs)도 높아진다. 그에 따라

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값이 커진다. 부가전극(Gs)은 가로로 긴 전자빔 통과구멍(15)을 갖고 있기 때문에 전자빔에 대한 수평방향의 집속력이 수직방향의 집속력보다도 강해진다. 또 동시에 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4) 사이의 전위차가 작아져서 전자빔에 대한 수평방향 및 수직방향의 집속력이 동시에 작아진다.

따라서, 부가전극(Gs)에 의해 강해진 수평방향의 집속력과, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4) 사이의 전위차의 감소에 의해 약해진 수평방향의 집속력이 상쇄되는 구성으로 하는 것에 의해 화면주변부에서도 전자빔의 집속조건을 성립시킬 수 있다. 또, 주렌즈가 비점수차를 갖는 것에 의해 도 15에 나타낸 바와 같이 화면주변부의 빔 스폿의 타원왜곡은 개선된다.

또, 제 3 그리드, 부가전극(Gs) 및 제 4 그리드(G4)에 의해 형성된 주렌즈가 그 수직방향의 집속력보다도 강한 수평방향의 집속력을 갖도록 구성한 경우는 무편향시에 있어서 부가전극(Gs)의 인가전압을 부가전극(Gs)의 배치위치에 대응하는 등전위면(14)의 전위보다 높게 설정하여 같은 효과를 얻을 수 있다. 또, 편향시에 있어서 제 3 그리드(G3)에 편향량의 증대에 따라 높아진 파라볼라 형상의 변동전압을 인가하여

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값을 크게 하고, 부가전극(Gs)에 의해 강해진 수평방향의 집속력과, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4) 사이의 전위차의 감소에 의해 약해진 수평방향의 집속력이 상쇄되는 구성으로 하는 것에 의해 같은 효과를 얻을 수 있는 컬러음극선관장치를 구성할 수 있다.

상기한 바와 같이, 전자빔을 최종적으로 형광체 스크린 상에 집속하는 주렌즈를 형성하는 포커스전극과 애노드전극 사이에 적어도 1개의 부가전극을 배치하고, 이 주렌즈에 동적으로 변화하는 비점수차를 갖도록 구성하는 것에 의해 화면 전면에 걸쳐 빔스폿의 타원왜곡을 완화할 수 있어 품위양호한 화상을 표시하는 컬러음극선관장치를 구성할 수 있다.

다음에 제 3 실시형태에 관련된 전자총구체의 구성에 대해 설명한다.

상기한 제 1 및 제 2 실시형태에 관련된 전자총구체는 형광체 스크린 중앙부에 집속되는 빔 스폿을 원형상으로 하고, 또 주변부에 집속되는 빔스폿의 타원왜곡을 완화할 수 있는 구성을 갖고 있는데, 이 제 3 실시형태에 관련된 전자총구체는 또한 주변부의 빔스폿의 타원왜곡을 완화할 수 있는 구성을 갖고 있다.

즉, 이 제 3 실시형태에 관련된 전자총구체는 2개의 4극자렌즈를 구비하고 있다.

예를 들면, 3개의 세그먼트로 구성된 제 3 그리드를 갖는 2중 4극자렌즈방식의 전자총구체는 편향시에 있어서, 주렌즈의 앞쪽에 제 1 및 제 2의 4극자렌즈를 형성한다. 제 1의 4극자렌즈는 제 1 세그먼트와 제 2 세그먼트 사이에 형성되고, 수평방향으로 발산작용, 수직방향으로 집속작용을 갖는다. 제 2의 4극자 렌즈는 제 2 세그먼트와 제 3 세그먼트 사이에 형성되고, 수평방향으로 집속작용, 수직방향으로 발산작용을 갖는다.

이와 같은 2중 4극자 렌즈방식의 전자총구체는 배율의 이론상, 형광체 스크린의 전면에 있어서, 원형의 빔스폿을 형성하는 것이 가능하다. 그러나, 실제로는 빔스폿의 수직방향지름(Ssv)은 확대되지만, 수평방향지름(Ssh)이 축소되지 않아 빔스폿의 평균지름((Ssv+Ssh)/2)은 확대된다. 결과적으로 스크린상의 빔스폿이 커지고, 화상을 열화시킨다.

이와 같이, 2중 4극자 렌즈방식의 전자총구체에서는 전자빔이 제 1 및 제 2의 4극자렌즈에 포함되는 수차의 영향이 증대되기 때문에, 스크린 상의 빔스폿의 수평방향지름을 충분히 축소할 수 없다. 또, 주렌즈에 입사하는 전자빔의 지름이 크고, 주렌즈에 포함되는 구면수차의 영향이 증대하는 것도 기인되고 있다.

이 때문에, 제 3 실시형태에 관련된 전자총구체는 주렌즈의 앞쪽에 제 1의 4극자렌즈를 형성하고, 주렌즈의 중앙에 제 2의 4극자렌즈를 형성한 2중 4극자렌즈방식으로 구성되어 있다. 이 전자총구체는 수평방향의 배율(Mh)과 수직방향의 배율(Mv)의 차를 해소하고, 또 4극자렌즈의 수차와 주렌즈의 수차를 완화하는 것을 기본구성으로 하고 있다.

즉, 도 20에 나타낸 바와 같이, 제 3 실시형태에 관련된 전자총구체(22)는 도 7에 나타낸 전자총구체와 대략 같은 구성을 갖고 있다. 이 때문에, 상세한 설명을 생략하고 상이한 구성에 대해서만 설명한다.

제 3 그리드(G3)는 제 2 그리드(G2)에 인접하여 배치된 제 1 세그먼트(G31)와, 부가전극(Gs)에 인접하여 배치된 제 2 세그먼트(G32)를 갖고 있다. 제 1 세그먼트(G31) 및 제 2 세그먼트(G32)는 통형상 전극에 의해 형성되어 있다.

이 통형상 전극은 각각 그 양단에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 일렬로 배치된 3개의 전자빔 통과구멍을 갖고 있다. 제 1 세그먼트(G31)의 제 2 세그먼트(G32)측에 형성된 3개의 전자빔 통과구멍은 수평방향지름보다도 수직방향지름이 큰 세로로 긴 비원형상으로 형성되어 있다. 제 2 세그먼트(G32)의 제 1 세그먼트(G31)에 형성된 3개의 전자빔 통과구멍은 수직방향지름보다도 수평방향지름이 큰 가로로 긴 비원형상으로 형성되어 있다.

부가전극(Gs)은 제 2 세그먼트(G32)와 제 4 세그먼트(G4) 사이에 배치된 판형상 전극에 의해 형성되어 있다. 이 판형상 전극은 도 8에 나타낸 바와 같이 3개의 가로로 긴 비원형 전자빔 통과구멍(15)을 갖고 있다.

제 3 그리드(G3)의 제 1 세그먼트(G31)에는 약 6kV의 직류전압이 인가된다. 제 2 세그먼트(G32)에는 도 9a에 나타낸 바와 같은 변동전압(28)(Vf)이 인가된다. 부가전극(Gs)에는 약 16kV의 직류전압(Vs)이 인가된다.

무편향시에 있어서, 제 3 그리드(G3)의 제 1 세그먼트(G31) 및 제 2 세그먼트(G32)는 동전위가 되고, 이 사이에 전자렌즈는 형성되지 않는다. 제 2 세그먼트(G32), 부가전극(Gs) 및 제 4 그리드(G4)에 의해 형성되는 주렌즈는 비점수차, 즉 4극자렌즈작용을 갖지 않는다. 따라서, 전자빔발생부에서 방출된 전자빔은 프리포커스렌즈에 의해 예비집속된 후, 제 1 세그먼트(G31)를 통과하고 주렌즈에 의해 형광체스크린 중앙부에 집속된다. 주렌즈는 비점수차를 갖지 않고, 전자빔에 대해 수평방향 및 수직방향 모두 같은 집속력을 부여하기 때문에, 형광체 스크린 상의 빔 스폿은 도 15에 나타낸 바와 같이 거의 원형상이 된다.

이에 대해 편향시에 있어서, 제 1 세그먼트(G31) 및 제 2 세그먼트(G32)는 그 사이에 제 1의 4극자렌즈를 형성한다. 이 제 1의 4극자렌즈는 전자빔에 대해 수평방향으로 발산작용, 수직방향으로 집속작용을 부여한다. 또, 제 2 세그먼트(G32), 부가전극(Gs) 및 제 4 그리드(G4)는 제 2의 4극자렌즈를 내장한 주렌즈를 형성한다. 이 제 2의 4극자렌즈는 제 2 세그먼트(G32)의 인가전압(Vf)이 무편향시보다 높아지는 점에서,

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값이 작아지고, 또 부가전극(Gs)에 형성된 세로로 긴 비원형 전자빔 통과구멍(15)에 의해 전자빔에 대해 수평방향으로 집속작용, 수직방향으로 발산작용을 부여한다. 또, 제 2 세그먼트(G32)와 제 4 그리드(G4) 사이의 전압차(Eb-Vf)가 작아지는 점에서, 수평방향의 집속작용과 수직방향의 발산작용이 동시에 감소한다.

따라서, 제 2 세그먼트(G32)와 제 4 그리드(G4)와의 전압차(Eb-Vf)가 작아지는 것에서 생기는 집속력의 감소와, 제 1 세그먼트(G31) 및 제 2 세그먼트(G32)에 의해 생기는 발산작용이 서로 상쇄되도록 구성하는 것에 의해 형광체 스크린의 주변부에서도 전자빔의 집속조건이 성립한다.

이 때문에, 형광체 스크린의 주변부에 형성된 빔스폿의 수평방향과 수직방향과의 배율차가 해소된다. 또, 제 1 세그먼트(G31)와 제 2 세그먼트(G32) 사이에 형성되는 제 1의 4극자렌즈의 수차와, 주렌즈에 형성되는 제 2의 4극자렌즈의 수차를 감소시킬 수 있다. 또, 주렌즈에 입사하는 전자빔 지름을 축소하는 것에 의해 주렌즈의 구면수차를 감소시킬 수 있다. 이것에 의해 형광체스크린 주변부에서의 빔스폿의 타원왜곡을 개선할 수 있다.

상기한 2중 4극자렌즈방식의 전자총구체의 작용을 도 21에 나타낸 바와 같은 광학모델도면을 이용하여 보다 상세하게 설명한다.

즉, 도 21에 나타낸 바와 같이, 이 2중 4극자렌즈방식 전자총구체는 주렌즈(4)의 앞쪽에 제 1의 4극자렌즈(6a)를 구비하고, 또 주렌즈(4)의 내부에 제 2의 4극자렌즈(6b)를 형성한다. 이 경우, 수평방향의 배율을 Mh2, 수직방향의 배율을 Mv2, 수평방향의 발산각을 α0h2, 입사각을 αih2, 수직방향의 발산각을 α0v2, 입사각을 αiv2로 하면,

Mh2=α0h2/αih2

Mv2=α0v2/αiv2

가 된다. 또,

αih2=αiv2

이기 때문에,

Mh2=Mv2

가 되고, 수평방향 및 수직방향의 배율차를 해소할 수 있다. 또, 주렌즈(4)의 중앙에 제 2의 4극자렌즈(6b)를 형성하여 제 1의 4극자렌즈(6a)와 제 2의 4극자렌즈(6b) 간격을 크게 할 수 있고, 제 1, 제 2의 4극자렌즈(6a, 6b)의 수평방향 발산각(θQ1h2, θQ2h2), 수직방향 발산각(θQ1v2, θQ2v2)이 각각 주렌즈의 앞쪽에 제 1 및 제 2의 4극자렌즈를 배치한 경우보다 작아진다. 이 때문에, 제 1 및 제 2의 4극자렌즈(6a, 6b)의 수차를 감소시킬 수 있다.

또, 주렌즈(4)의 중앙에 제 2의 4극자렌즈(6b)를 형성하여 주렌즈에 입사할 때의 전자빔지름(Dh2)이 주렌즈의 앞쪽에 제 1 및 제 2의 4극자렌즈를 배치한 경우보다 작아진다. 이 때문에, 주렌즈의 구면수차를 감소시킬 수 있다.

이와 같이 구성한 것에 의해 전자빔을 형광체 스크린(5)의 주변부에 편향한 경우에 생기는 수평, 수직방향의 배율차를 해소할 수 있고, 또 4극자렌즈의 수차와 주렌즈의 구면수차를 완화할 수 있다. 이 때문에, 도 22에 나타낸 바와 같이 형광체 스크린의 전면에 걸쳐 빔스폿(1)의 왜곡을 해소할 수 있다.

다음에, 제 4 실시형태에 관련된 2중 4극자렌즈방식의 전자총구체에 대해 설명한다.

도 23에 나타낸 바와 같이 제 4 실시형태에 관련된 전자총구체(22)는 도 20에 나타낸 제 3 실시형태에 관련된 전자총구체와 대략 같은 구성을 갖고 있다. 이 때문에, 상세한 설명을 생략하고 상이한 구성에 대해서만 설명한다.

부가전극(Gs)은 도 17 및 도 18에 나타낸 바와 같이, 수직방향(Y) 지름보다도 수평방향(H) 지름이 큰 3개 또는 1개의 가로로 긴 비원형 전자빔 통과구멍(15)을 갖고 있다.

이 부가전극(Gs)에는 도 19a에 나타낸 바와 같이, 약 16kV의 직류전압에서 파라볼라 형상으로 변화하는 전압이 중첩된 변동전압(30)(Vs)이 인가된다. 이 파라볼라 형상 전압은 도 19a 및 도 19b에 나타낸 바와 같이, 톱니형상의 편향전류(27)에 동기하고, 또 전자빔의 편향량의 증대에 따라 높아진다. 이 파라볼라 형상의 전압(30)은 도 9a에 나타낸 바와 같은 제 3 그리드(G3)에 인가된 변동전압(28)과 거의 동등한 진폭을 갖는다.

이와 같이 구성해도 무편향시에 있어서, 제 1 세그먼트(G31) 및 제 2 세그먼트(G32)는 동전위가 되고, 이 사이에 전자렌즈는 형성되지 않는다. 또 제 2 세그먼트(G32), 부가전극(Gs) 및 제 4 그리드(G4)에 의해 형성된 주렌즈는 비점수차, 즉 4극자렌즈작용을 갖지 않는다. 따라서, 프리포커스렌즈에 의해 예비집속된 전자빔은 주렌즈에 의해 형광체 스크린 중앙부에 집속된다. 주렌즈는 전자빔에 대해 수평방향 및 수직방향 모두 같은 집속력을 부여하기 때문에, 형광체 스크린 상의 빔 스폿은 도 22에 나타낸 바와 같이 대략 원형상이 된다.

이에 대해 편향시에 있어서, 전자빔이 형광체 스크린의 주변방향으로 편향됨에 따라 제 3 그리드(G3)의 인가전압(Vf)이 높아진다. 또, 이에 동기하여 전자빔이 형광체 스크린 주변방향으로 편향됨에 따라 부가전극(Gs)의 인가전압(Vs)도 높아진다. 그것에 의해

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값이 커진다. 부가전극(Gs)은 가로로 긴 전자빔 통과구멍(15)을 갖고 있기 때문에, 전자빔에 대해 수평방향으로 집속작용, 수직방향으로 발산작용을 부여한다. 또, 동시에 제 2 세그먼트(G32)와 제 4 그리드(G4)와의 전압차(Eb-Vf)가 작아지는 점에서 전자빔에 대한 수평방향의 집속작용과 수직방향의 발산작용이 동시에 감소한다.

따라서, 상기한 제 3 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.

다음에 제 5 실시형태에 관련된 2중 4극자렌즈방식의 전자총구체에 대해 설명한다.

도 24에 나타낸 바와 같이, 제 5 실시형태에 관련된 전자총구체(22)는 도 20에 나타낸 제 3 실시형태에 관련된 전자총구체와 대략 같은 구성을 갖고 있다. 이 때문에, 상세한 설명을 생략하고 상이한 구성에 대해서만 설명한다.

이 전자총구체(22)는 도 24에 나타낸 바와 같이 판형상의 제 1 세그먼트(G31)와 통형상의 제 2 세그먼트(G32)에 의해 구성된 제 3 그리드(G3)를 갖고 있다. 제 1 세그먼트(G31)는 제 2 그리드(G2)쪽에 배치되고, 제 2 세그먼트(G32)는 부가전극(Gs)쪽에 배치되어 있다.

제 1 세그먼트(G31)는 도 17에 나타낸 바와 같이, 수직방향(Y) 지름보다도 수평방향(H) 지름이 큰 3개의 가로로 긴 비원형 전자빔 통과구멍(15)을 갖고 있다. 제 2 세그먼트(G32)는 그 제 1 세그먼트(G31)쪽에 수평방향(H) 지름보다도 수직방향(Y) 지름이 큰 3개의 세로로 긴 비원형전자빔 통과구멍을 갖고 있다.

또, 제 2 세그먼트(G32)와 제 4 그리드(G4) 사이에 배치된 부가전극(Gs)은 도 8에 나타낸 바와 같이, 수평방향(H) 지름보다도 수직방향(Y) 지름이 큰 3개의 세로로 긴 비원형전자빔 통과구멍(15)을 갖고 있다.

제 3 그리드(G3)의 제 1 세그먼트(G31)에는 소정의 직류전압을 인가하고, 제 2 세그먼트(G32)에는 상기한 바와 같은 변동전압(28)(Vfd)을 인가한다. 또, 부가전극(Gs)에는 소정의 직류전압(Vs)을 인가한다.

이와 같이 전자총구체(22)를 구성하면, 무편향시에 있어서, 비점수차가 없는 프리포커스렌즈를 형성하는 것이 가능하고, 또 편향시에 있어서 제 2 세그먼트(G32)에 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 변동하는 변동전압을 인가하는 것에 의해 프리포커스렌즈에 4극자렌즈작용을 갖고 올 수 있다.

따라서, 상기한 제 3 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.

상기한 바와 같이, 전자총구체를 2중 4극자렌즈방식으로 하고, 편향시에 한쪽 4극자렌즈를 주렌즈의 앞쪽에 형성하고, 다른쪽 4극자렌즈를 주렌즈의 내부에 형성하는 것에 의해 빔스폿을 확대하지 않고 빔스폿의 타원왜곡을 완화할 수 있고, 화면전면에 걸쳐 품위양호한 화상을 표시하는 컬러음극선관장치를 구성할 수 있다.

Claims

적어도 포커스전극과 애노드전극으로 구성되고, 전자빔을 형광체 스크린 상에 가속, 집속하는 주렌즈를 갖는 전자총구체와, 이 전자총구체에서 방출되는 전자빔을 편향하기 위한 편향자계를 발생하는 편향요크를 구비하는 컬러음극선관장치에 있어서,

상기 전자총구체는 상기 주렌즈를 형성하는 포커스전극과 애노드전극 사이에 형성되는 전위분포의 등전위면을 따라 배치된 적어도 1개의 부가전극을 갖고,

상기 부가전극에는 전자빔을 상기 형광체 스크린의 중앙부에 집속하는 무편향시에 있어서 상기 부가전극이 배치된 상기 등전위면의 전위에 상당하는 소정 레벨의 전압이 인가되고,

전자빔을 상기 형광체 스크린의 주변부에 편향하는 편향시에 있어서, 상기 포커스 전극의 인가전압을 Vf, 상기 애노드전극의 인가전압을 Eb, 상기 부가전극의 인가전압을 Vs로 할 때,

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값이 전자빔의 편향량의 증대에 따라 변화하는 것에 수반하여, 상기 부가전극에 의해 수평방향과 수직방향과의 집속력이 다른 전자렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 1 항에 있어서,

상기 포커스전극에 인가되는 전압은 전자빔의 편향량의 증대에 따라 동적으로 변화하는 전압인 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 1 항에 있어서,

전자빔의 편향량의 증대에 따라 주렌즈의 수평방향의 집속력보다도 수직방향의 집속력이 약해지는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 1 항에 있어서,

상기 부가전극은 수직방향을 장축으로 하는 비원형 전자빔 통과구멍을 갖는 판형상 전극에 의해 형성되고,

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값이 상기 편향요크에 공급되는 편향전류에 동기하여 변화하고, 또 전자빔의 편향량의 증대에 따라 작아지는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 1 항에 있어서,

상기 부가전극에 인가되는 전압은 전자빔의 편향량의 증대에 따라 동적으로 변화하는 전압인 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 1 항에 있어서,

상기 부가전극은 수평방향을 장축으로 하는 비원형 전자빔 통과구멍을 갖는 판형상 전극에 의해 형성되고,

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값이 상기 편향요크에 공급되는 편향전류에 동기하여 변화하고, 또 전자빔의 편향량의 증대에 따라 커지는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전자총구체는 상기 주렌즈에 입사하기 전의 전자빔에 대해 작용하는 적어도 하나의 다극자렌즈와,

상기 주렌즈 및 상기 적어도 하나의 다극자렌즈의 집속력이 상기 편향요크에 공급되는 편향전류에 동기하여 동적으로 변화하도록 전압을 인가하는 전압인가수단을 갖는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 7 항에 있어서,

상기 주렌즈는 전자빔의 편향량의 증대에 따라, 그 수평방향의 집속력이 상대적으로 강해지고 수직방향의 집속력이 상대적으로 약해지며,

상기 다극자렌즈는 전자빔의 편향량의 증대에 따라서, 그 수평방향의 집속력이 상대적으로 약해지고 수직방향의 집속력이 상대적으로 강해지는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 7 항에 있어서,

상기 포커스전극에 인가되는 전압은 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 동적으로 변화하는 전압인 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 7 항에 있어서,

상기 부가전극은 수직방향을 장축으로 하는 비원형 전자빔 통과구멍을 갖는 판형상 전극에 의해 형성되고,

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값이 상기 편향요크에 공급되는 편향전류에 동기하여 변화하고, 또 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 작아지는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 7 항에 있어서,

상기 부가전극에 인가되는 전압은 전자빔의 편향량의 증대에 따라 동적으로 변화하는 전압인 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 7 항에 있어서,

상기 부가전극은 수평방향을 장축으로 하는 비원형 전자빔 통과구멍을 갖는 판형상 전극에 의해 형성되고,

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값이 상기 편향요크에 공급되는 편향전류에 동기하여 변화하고, 또 전자빔의 편향량의 증대에 따라서 커지는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
제 7 항에 있어서,

상기 전자총구체는 주렌즈에 입사하는 전자빔을 예비집속하는 프리포커스렌즈를 갖고, 상기 다극자렌즈는 상기 프리포커스렌즈 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.
적어도 포커스전극과 애노드전극으로 구성되고, 전자빔을 형광체 스크린 상에 가속, 집속하는 주렌즈를 갖는 전자총구체와, 이 전자총구체로부터 방출되는 전자빔을 편향하기 위한 편향자계를 발생하는 편향요크를 구비한 컬러음극선관장치에 있어서,

상기 전자총구체는 상기 주렌즈를 형성하는 포커스전극과 애노드전극 사이에 형성되는 전위분포의 등전위면을 따라 배치된 적어도 1개의 부가전극을 갖고,

상기 부가전극에는 전자빔을 상기 형광체 스크린의 주변부를 향해 편향하는 소정의 편향시에 있어서, 상기 부가전극이 배치된 상기 등전위면의 전위에 상당하는 소정 레벨의 전압이 인가되고,

전자빔을 상기 형광체 스크린의 주변부에 편향하는 편향시에 있어서, 상기 포커스전극의 인가전압을 Vf, 상기 애노드전극의 인가전압을 Eb, 상기 부가전극의 인가전압을 Vs로 할 때,

(Vs-Vf)/(Eb-Vf)

의 값이 전자빔의 편향량의 증대에 따라 변화함에 따라, 상기 부가전극에 의해 수평방향과 수직방향의 집속력이 다른 전자렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러음극선관장치.