KR20010028631A - 컬러 브라운관의 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자총에 있어서 전자빔을 집속 및 가속시키기 위한 메인렌즈에 관한 것이다.

본 발명에 따른 컬러 브라운관의 전자총은 자신에게 인가되는 전압신호에 의해 정전렌즈를 형성하는 전극을 구비하는 전자총에 있어서, 상기 전극은 원형을 가지는 동시에 원주상의 일부분이 직선으로 함입된 형태를 갖는 적어도 하나 이상의 개구부를 구비한다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 컬러 브라운관의 전자총은 제작의 어려움 없이 전자빔의 수평방향과 수직방향간의 특성이 미세하게 조절될 수 있을 뿐 아니라 전자빔의 수평방향 특성과 수직방향 특성 조절이 보다 쉽게 된다.

Description

컬러 브라운관의 전자총{Electron Gun Of Color Braun Tube}

본 발명은 컬러 브라운관에 관한 것으로, 특히 전자총에 있어서 전자빔을 집속 및 가속시키기 위한 메인렌즈에 관한 것이다.

통상적으로, 브라운관은 전자총에서 생성된 전자빔을 형광면에 조사하여 광점을 형성하고 편향전극 또는 편향코일에 의한 전계(또는 자계)의 작용에 의해서 전자빔을 수평·수직의 양방향으로 편향시켜 그에 따른 광점의 궤적으로 나타낸다. 이러한 브라운관은 텔레비젼은 물론 레이더, 계측기 등 표시장치가 필요한 거의 모든 전자기기, 계측기기 등에 널리 사용되고 있다.

도 1을 참조하면, 전자빔(1a)을 발생하여 가속 및 집속시키는 전자총(1)과, 전자빔(1a)을 화면상의 각 위치로 편향시키는 편향요크(2)와, 전자총(1)과 형광체(3) 사이에 위치하여 전자빔(1a)이 형광체(3)에 충돌하도록 전자빔을 분리하는 새도우 마스크(4)를 구비하는 일반적인 컬러 브라운관이 도시되어 있다. 브라운관의 내부는 봉착된 패널(Panel)(5)과 펀넬(Funnel)에 의해 진공상태를 유지한다. 패널(5)의 안쪽면에는 형광체(3)가 도포되고, 새도우 마스크(4)를 지탱하기 위한 프레임(7)과 스프링(8)이 설치되어 있다. 전자총(1)은 펀넬(6)의 네크부(6a) 내에 설치되며, 편향요크(2)는 펀넬(6)의 네크부(6a)와 헤드부(6b) 사이에 설치된다. 브라운관의 동작은 먼저, 전자총(1)에서 적색, 녹색 및 청색의 전자빔(1a)을 발생하면서 시작된다. 전자총(1)에서 발생된 전자빔(1a)은 편향요크(2)에 의해 화면상의 각 위치로 편향된 후, 새도우마스크(4)의 전자빔 통과홀을 경유하여 적색, 녹색 및 청색에 대응하는 전자빔으로 분리되어 형광체(3)에 충돌한다. 형광체(3)는 전자빔(1a)에 의해 여기되어 바닥상태로 천이하면서 가시광을 발생하게 된다.

전자총(1)은 도 2와 같이 적색, 녹색 및 청색에 해당하는 전자빔을 발생하는 적색 캐소우드(9R), 녹색 캐소우드(9G) 및 청색 캐소우드(9B)와, 캐소우드들(9R,9G,9B)에서 발생되는 전자빔(1a)을 빔 다발로 형성하는 삼극부(14)와, 삼극부(14)로부터 입사되는 빔다발을 집속 및 가속시키는 메인렌즈부(15)로 이루어진다. 캐소우드들(9R,9G,9B)은 컬러 구현이 가능하게끔 전기적으로 독립되게 제어된다. 삼극부(14)는 제1 그리드(10), 제2 그리드(11) 및 제3 그리드(또는 포커스 그리드)(12)의 캐소우드쪽 전극부분을 포함한다. 메인렌즈부(15)는 제3 그리드(12)의 스크린쪽 전극부분과 제4 그리드(13)(또는 양극)를 포함한다. 캐소우드들(9R,9G,9B)에는 수십 V, 제1 그리드(10)에는 0 V, 제2 그리드(11)에는 수백 V, 제3 그리드(12)에는 수천 V 그리고 제4 그리드(13)에는 수만 V의 전압이 인가된다.

메인렌즈부(15)는 적색, 녹색 및 청색 각각의 개별 빔다발의 전자들을 한 곳에 집속시킴(focusing)과 아울러 세 빔다발을 한점에 집중(Covergence)시키게 된다. 이 메인렌즈부(15)에서 포커싱된 전자빔(1a)은 제3 그리드(12)와 제4 그리드(13)의 인가전압에 의한 전기장에 의해 형성되는 메인렌즈(15a)의 구면수차 특성에 따라 그 크기가 달라지게 된다. 즉, 도 3에 나타낸 바와 같이 구면수차가 큰 메인렌즈(15a)에 의해 포커싱된 전자빔(1a)은 구면수차가 작은 메인렌즈(15a)에 의해 포커싱된 전자빔(1a)에 비하여 그 크기가 크게 된다. 메인렌즈(15a)의 구면수차는 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 메인렌즈(15a)의 구경에 반비례하게 된다. 메인렌즈(15a)의 구경이 클수록 구면수차는 작아지게 된다. 따라서, 포커싱된 전자빔의 크기를 줄여 화질을 개선하기 위해서는 메인렌즈(15a)의 구경이 커져야 한다. 메인렌즈(15a)의 구경은 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 제3 그리드(12)와 제4 그리드(13)에 형성된 개구부(aperture)(20)의 크기와 네크부(6a)의 구경에 의해 결정된다. 제3 그리드(12)와 제4 그리드(13)에 인가된 전압에 따라 개구부(20) 내에 정전렌즈를 형성하여 적색, 녹색 및 청색의 전자빔을 수평방향 및 수직방향으로 포커싱함과 아울러 세 전자빔의 컨버젼스를 조절하게 된다. 따라서, 메인렌즈(15a)의 구경을 크게 하기 위해서는 제3 그리드(12)와 제4 그리드(13)에 형성된 개구부(20)를 크게하여야 하지만 이렇게 하면 당연히 네크부(6a)의 직경도 크게 하여야 한다. 이렇게 되면 전자빔의 편향특성의 열화가 유발되어 네크부(6a)의 직경을 크게 하는데는 한계가 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여, 도 6과 같이 제3 그리드(12)와 제4 그리드(13)에 공통개구부(16a,16b)를 형성하고, 공통개구부(16a,16b) 내에 공통렌즈를 형성하도록 하고, 공통개구부(16a,16b) 내부에 보정전극(24a,24b)을 삽입하여 적색, 녹색 및 청색 각각의 빔에 대하여 비점수차 보정작용을 하는 보정렌즈(21)를 형성한다. 공통렌즈(17)와 보정렌즈(21)로 구성된 형태의 메인렌즈는 도 5와 같이 적색, 녹색 및 청색의 전자빔(1a)을 독립적으로 집광하는 메인렌즈보다 큰 구경으로 형성된다.

공통개구부(16a,16b)를 갖는 메인렌즈(15a)는 보정전극(24)에 형성된 개구부(18a,18b)의 형상에 따라 원형과 타원형으로 나뉘어질 수 있다. 도 6과 같이 보정전극(24a,24b)에 형성된 개구부(18a,18b)가 원형공인 경우, 제조성과 조립성이 우수하여 전자총(1)을 구성하는 전극간의 정렬(alignment)특성이 우수한 장점이 있는 반면, 적색, 녹색 및 청색의 전자빔을 포커싱함과 동시에 , 세 전자빔(1a)을 한 점에 컨버젼스시키기가 어려운 단점이 있다. 이는 도 5와 같이 적색, 녹색 및 청색의 세 전자빔(1a)에 모두 영향을 주는 공통렌즈(17)가 형성된 경우, 전자빔(1a)의 수평방향과 수직방향간의 특성을 조절하는 데 어려움이 있기 때문이다. 이와 달리 개구부(18a,18b)가 도 7과 같이 타원형인 경우, 전자빔(1a)의 수평방향과 수직방향 간의 특성을 용이하게 조절할 수 있는 장점이 있는 반면, 전자총(1)의 제작 및 조립에 있어서 원형보다 금형제작이 어렵고 조립지그(jig)의 단가와 제조 정밀도가 더욱 높은 수준으로 요구되는 등의 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 제작과 조립이 용이하고 전자빔의 수평방향과 수직방향간의 특성의 조절이 용이하도록 한 컬러 브라운관의 전자총을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 컬러 블라운관의 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 전자총의 구조를 상세히 나타내는 단면도.

도 3은 도 2에 도시된 메인렌즈부의 메인렌즈의 구경, 구면수차 및 빔사이즈의 관계를 나타내는 도면.

도 4는 도 3에 도시된 메인렌즈의 구경과 펀넬의 네크부를 나타내는 단면도.

도 5는 RGB 독립적인 렌즈구조를 가지는 메인 렌즈부를 나타내는 단면도.

도 6은 RGB 공통개구부 및 공통렌즈를 가지는 메인 렌즈부를 나타내는 단면도.

도 7은 타원형 개구부가 설치된 보정전극을 가진 메인 렌즈부를 나타내는 도면.

도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 컬러 브라운관의 전자총을 나타내는 메인 렌즈부에 삽입되는 보정전극의 개구부를 나타내는 도면.

도 9는 메인렌즈가 만족해야 하는 주요 특성을 도식적으로 나타내는 도면.

도 10a 내지 도 10c는 도 8에 도시된 수직방향 함입부가 끼워지는 멘드렐과 전극의 멘드렐을 이용한 그리드의 조립을 나타내는 도면.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 컬러 브라운관의 전자총을 나타내는 사시도.

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 컬러 브라운관의 전자총을 나타내는 사시도.

＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞

1 : 전자총 1a : 전자빔

2 : 편향요크 3 : 형광체

4 : 샤도우 마스크 5 : 패널

6 : 펀넬 6a : 펀넬의 네크부

6b : 펀넬의 헤드부 7 : 프레임

8 : 스프링 9R,9G,9B : 캐소우드

10 : 제1 그리드 11 : 제2 그리드

12 : 제3 그리드(포커스 그리드) 13 : 제4 그리드(양극)

14 : 삼극부 15 : 메인렌즈부

15a : 메인렌즈 17 : 공통렌즈

20 : R,G,B 독립렌즈 구조의 개구부 21 : 보정렌즈

30 : 맨드렐 31 : 수직방향 함입부

16a,16b : 포커스 공통개구부, 양극 공통 개구부

18a,18b : 포커스 보정전극 개구부, 양극 보정전극 개구부

24a,24b : 포커스 보정전극, 양극 보정전극

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 컬러 브라운관의 전자총은 인가되는 전압신호에 의해 정전렌즈를 형성하는 전극을 구비하는 전자총에 있어서, 상기 전극은 원형을 가지는 동시에 원주상의 일부분이 직선으로 함입된 형태를 갖는 적어도 하나 이상의 개구부를 구비한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 8 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 8을 참조하면, 제3 그리드(12)와 제4 그리드(13) 각각에 형성된 보정전극(24)과, 보정전극(24)에 형성되어 메인렌즈(15a)를 형성하는 개구부의 원주상의 일부분에서 직선으로 함입된 수직방향 합입부(31)를 구비하는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보정전극이 도시되어 있다. 수직방향 합입부(31b)는 개구부의 원형공의 상하측 원주상에서 수평방향으로 커팅됨으로써 수직방향으로 함입된 형태를 가지게 된다.

메인렌즈(15a)는 도 9와 같이 녹색 전자빔(G)의 수평측 특성(CH)을 적색 전자빔(R)과 청색 전자빔(B)의 수평측 특성(OH)과 일치시켜야 하고, 녹색 전자빔(G)의 수직측 특성(CV)을 적색 전자빔(R)과 청색 전자빔(B)의 수직측 특성(OV)에 일치시켜야 한다. 이와 같이 각 전자빔의 특성이 만족되면서 동시에, 컨버젼스 특성(OCV)이 설계자가 의도한 값에 맞아야 한다. 이러한 특성의 조절은 각 보정전극(24a,24b)의 위치와 개구부(18a,18b)의 크기 및 형상에 의해 결정된다. 본 발명에서는 도 8과 같이 개구부에서 원형공의 반지름(r)과 수직방향 함입부(31)의 높이(h)를 설계변수로하여 메인렌즈(15a)의 특성을 조절하게 된다. 여기서, 반지름(r)은 전자빔의 수평방향 초점거리를 조절하기 위한 변수이며, 수직방향 함입부(31)의 높이(h)는 전자빔의 수직방향 초점거리를 조절하기 위한 변수이다. 이에 따라, 전자빔의 수평방향 특성과 수직방향 특성을 독립적으로 조절하여 전자빔의 특성을 보다 용이하게 그리고 정확하게 조절할 수 있게 된다. 이에 반하여, 도 4와 같은 원형 개구부(20)의 설계변수는 반지름밖에 없기 때문에 개구부(20)의 반지름을 크게 하거나 작게 하는 경우 메인렌즈의 수직방향과 수평방향의 구경이 동시에 증가 또는 감소하여 전자빔의 수직특성과 수평특성이 상호 영향을 받게 되므로 전자빔의 수직·수평방향 특성을 조절하기가 어렵고 그 정확도가 떨어지게 된다.

한편, 종래의 타원형 개구부와 대비할 때 도 8에 도시된 개구부는 원형과 직선만 포함하게 되므로 제작 및 조립이 용이하게 된다. 예를 들어, 전극을 비딩(Beading)하기 위한 멘드렐(mandrel)을 제작하는 경우, 도 8에 도시된 개구부가 끼워지는 맨드렐(30)은 도 10a 내지 도 10c에서 알 수 있는 바와 같이 종래의 원형 맨드렐에서 수직방향 함입부(31)가 끼워지게끔 원주상의 대향부분이 오목하게 커트된 단면을 가지게 된다. 따라서, 종래의 타원형 개구부와 같이 복잡한 가공이 필요없이 맨드렐(30)을 제작할 수 있게 된다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자총에 채용된 보정전극의 개구부를 나타낸다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자총은 제3 그리드(12) 내에 장착되고 세 개의 원형 개구부(18a)가 형성되는 포커스 보정전극(24a)과, 제4 그리드(13) 내에 장착되고 중앙에 위치한 제1 개구부(32)만이 수직방향 함입부(31)가 형성되고 양가장자리의 위치하는 개구부들(18b)은 원형인 양극 보정전극(24b)을 구비한다. 제3 그리드(12) 및 포커스 보정전극(24a)에는 수천 V의 포커스 전압이 인가되어 자신에게 입사되는 전자빔을 집속하게 된다. 이 포커스 보정전극(24a)의 원형 개구부(18a)는 적색, 녹색 및 청색 전자빔 각각을 집속시키기 위한 메인렌즈를 형성하게 된다. 제4 그리드(13) 및 양극 보정전극(24b)에는 수만 V의 양극전압이 인가되어 자신에게 입사되는 전자빔을 가속시키게 된다. 이 양극 보정전극(24b)의 중앙에 형성되어 녹색 전자빔을 가속시키기 위한 메인렌즈를 형성하는 개구부(32)는 수직방향 함입부(31)가 형성된다. 수직방향 함입부(31)가 형성된 개구부(32)의 반지름(r)과 수직방향 함입부(31)의 높이(h)는 녹색 전자빔의 수평측 특성(CH), 적색 및 청색 전자빔의 수평측 특성(OH), 녹색 전자빔의 수직측 특정(CV), 적색 및 청색 전자빔의 수직측 특성(OV) 및 콘버젼스 특성(OCV)의 오차가 보정되게끔 그 크기가 설계된다. 즉, 적색과 녹색 전자빔을 집속 및 가속시키기 위한 개구부(18b)에 대한 설계변수는 고정하고 녹색 전자빔을 가속시키기 위한 개구부(32)의 반지름(r)과 수직방향 함입부(31)의 높이(h)만을 조절하여 전술한 전자빔간의 수직 수평방향 오차를 보정하게 된다. 여기서, 수직방향 함입부(31)가 형성된 개구부(32)의 반지름(r)이 커지면 녹색 전자빔의 수평방향 초점거리가 길어지게 되며, 반지름(r)이 작아지면 녹색 전자빔의 수평방향 초점거리가 짧아지게 된다. 또한, 수직방향 함입부(31)의 높이(h)가 커지면 녹색 전자빔의 수직방향 초점거리가 길어지게 되며, 높이(h)가 작아지게 되면 녹색 전자빔의 수직방향 초점거리가 짧아지게 된다. 이에 따라, 녹색 전자빔의 수직, 수평방향의 초점거리를 적색과 청색 전자빔의 그것들에 따라 쉽게 조절할 수 있게 된다.

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자총에 채용된 보정전극의 개구부를 나타낸다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자총은 제3 그리드(12) 내에 장착되고 양가장자리에 위치한 개구부(33)에 수직함입부(31)가 형성됨과 아울러 중앙에 위치한 개구부(59a)는 원형으로 된 포커스 보정전극(24a)과, 제4 그리드(13) 내에 장착되고 중앙에 위치한 제1 개구부(34)만이 수직방향 함입부(31)가 형성되는 양극 보정전극(24a)을 구비한다. 제3 그리드(12) 및 포커스 보정전극(24a)에는 자신에게 입사되는 전자빔을 집속하게 된다. 이 포커스 보정전극(24a)의 양가장자리에 형성된 개구부들(33)은 각각 포커스 전압에 응답하여 정전렌즈로 된 메인렌즈를 형성하여 자신에게 입사되는 적색 전자빔과 청색 전자빔을 집속하게 된다. 이들 개구부들(33)에는 적색 전자빔과 청색 전자빔의 수직방향 초점거리를 조정하기 위한 수직방향 함입부(31)가 형성된다. 중앙부에 형성된 원형 개구부(18a)는 녹색 전자빔을 집속하게 된다. 제4 그리드(13) 및 양극 보정전극(24b)에는 양극전압에 응답하여 자신에게 입사되는 전자빔을 가속시키게 된다. 이 양극 보정전극(24b)의 중앙에 형성되어 녹색 전자빔을 가속시키기 위한 메인렌즈를 형성하는 개구부(34)는 수직방향 함입부(31)가 형성되고 적색 전자빔과 청색 전자빔 각각을 가속시키기 위한 메인렌즈를 형성하는 개구부(18b)는 원형으로 된다. 포커스 보정전극(24a) 내의 수직방향 함입부(31)가 형성된 개구부(33)는 녹색 전자빔의 수평측 특성(CH)과 수직측 특성(CV)보다 콘버젼스 특성에 많은 영향을 주는 적색과 청색 전자빔의 수평측 특성(OH)과 수직측 특성(OV)의 특성을 조절하게 된다. 이 포커스 보정전극(24a) 내의 개구부들(18a,33)을 이용하여 적색과 청색 전자빔의 수평측 특성(OH)과 수직측 특성(OV)의 특성을 맞춘 후, 양극 보정전극(24b)의 중앙에 형성된 개구부(34)의 반지름(r)과 수직방향 함입부(31)의 높이(h)를 조절하여 적색과 청색 전자빔의 특성(OH,OV)을 기준으로 녹색 전자빔의 수평측 특성(CH)과 수직측 특성(CV)을 맞추게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 컬러 브라운관의 전자총은 원형과 직선만이 존재하는 개구부를 형성하여 전극 제작과 조립이 용이하고 원형의 반지름과 원형의 원주상에 형성되는 수직방향 함입부의 높이를 조절하여 전자빔의 수평방향과 수직방향간의 특성이 미세하게 조절될 수 있을 뿐 아니라 전자빔의 수평방향 특성과 수직방향 특성 조절이 보다 쉽게 된다. 나아가, 전자빔의 특성을 미세하게 조정함으로써 화질을 개선할 수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (7)

1. 인가되는 전압신호에 의해 정전렌즈를 형성하는 전극을 구비하는 전자총에 있어서,

   상기 전극은 원형을 가지는 동시에 원주상의 일부분이 직선으로 함입된 형태를 갖는 적어도 하나 이상의 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 브라운관의 전자총.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전극은 전자빔을 집속하기 위한 포커스 전극 내부와 상기 전자빔을 가속하기 위한 양극 전극 내부에 장착되는 것을 특징으로 하는 컬러 브라운관의 전자총.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 개구부는 원형공과,

   상기 원형공의 원주상에서 수직방향으로 대향된 부분에 형성되어 상기 전자빔의 수직방향 초점거리를 조절하기 위한 수직방향 함입부를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 브라운관의 전자총.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 개구부는 상기 양극 전극 내부에 설치된 보정전극의 중앙부에 형성되어 녹색 전자빔을 가속시키기 위한 정전렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러 브라운관의 전자총.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 포커스 전극 내에 설치된 보정전극에 형성되어 적색, 녹색 및 청색 전자빔 각각에 대응하는 세 개의 개구부는 원형 및 타원형 중 어느 하나의 형태를 가지는 것과,

   상기 양극 전극 내부에 설치된 보정전극의 양가장자리에 형성되어 상기 적색 및 청색 전자빔 각각에 대응하는 두 개의 개구부는 원형 및 타원형 중 어느 하나의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 컬러 브라운관의 전자총.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 개구부는 적색 전자빔과 청색 개구부 각각을 집속하도록 상기 포커스 전극 내부에 설치된 보정전극의 양가장자리에 형성됨과 아울러 녹색 전자빔을 가속하도록 상기 양극 전극 내부에 설치된 보정전극의 중앙부에 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러 브라운관의 전자총.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 포커스 전극 내에 설치된 보정전극의 중앙부에 형성되어 녹색 전자빔에 대응하는 개구부는 원형 및 타원형 중 어느 하나의 형태를 가지는 것과,

   상기 양극 전극 내부에 설치된 보정전극의 양가장자리에 형성되어 상기 적색 및 청색 전자빔 각각에 대응하는 두 개의 개구부는 원형 및 타원형 중 어느 하나의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 컬러 브라운관의 전자총.