KR20010069068A - 음극선관의 인-라인형 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수개의 음극에서 방출하는 전자빔을 제어하고 가속하는 복수의 전극과, 상기 전자빔을 일정량만큼 집속시키는 두 개 이상의 전극으로 구성되는 적어도 하나의 전단집속 렌즈부와, 상기 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 집속 전극으로 구성되는 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 전단집속 렌즈부와 주렌즈부 사이에 형성되는 제 5 전극은, 소정의 편향 전류량에 의해 동기하는 동적 전압이 인가되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극으로 인가되는 동적 전압보다 낮은 정적 전압이 인가되는 제 2 전극과, 상기 편향 전류량에 의해 동기하고 편향 구간에서 상기 제 2 전극으로 인가되는 정적 전압보다 낮은 단조 증가 또는 단조 감소하는 동적 전압이 인가되는 제 3 전극, 및 상기 제 3 전극으로 인가되는 동적 전압보다 낮은 정적 전압이 인가되는 제 4 전극을 포함하여 구성함으로써, 기존의 동적 전압 파형과 별도로 새로운 동적 전압 파형을 인가하여 전자빔이 편향될 때 모든 전자빔이 수평, 수직 방향으로 바깥쪽과 안쪽 빔의 포커스가 틀어지는 현상을 개선하여 화면 전 영역에서 포커스의 품위를 향상시킬 수 있는 음극선관의 인-라인형 전자총을 제공한다.

Description

음극선관의 인-라인형 전자총{Electronic Gun of In-line type in CRT}

본 발명은 음극선관에서 비대칭 원통 렌즈를 형성하는 전자총에 관한 것으로, 특히 기존의 비대칭 사극자 렌즈를 적용한 전자총과 대비하여 화면 주변부에서 모든 전자빔을 수평, 수직 방향으로 정(正) 포커싱되도록 하는 음극선관의 인-라인형 전자총에 관한 것이다.

음극선관의 인-라인형 전자총의 각 전극들은 음극에서 발생된 전자빔이 일정한 세기로 제어되어서 스크린까지 도달할 수 있도록 전자빔이 통과하는 경로에 대해 수직 방향으로 서로 일정한 간격을 두고 위치하고 있다.

일반적인 음극선관용 전자총은 도 1과 같이 상호 독립된 3개의 음극(18)과, 이 음극(18)에서 일정 거리 떨어져 배치되어 있는 세 개의 음극의 공통 격자인 제1 전극(11)과, 제 1 전극(11)에서 일정 간격으로 배치된 제 2 전극(12)과, 제 3 전극(13), 제 4 전극(14), 제 5 전극의 첫 번째 전극(15-1), 제 5 전극의 두 번째 전극(15-2) 그리고 제 6 전극(16)의 순으로 구성되고, 제 6 전극(16)의 상부에는 B.S.C가 부착된 실드컵(17-1)의 순서로 구성된 인라인형 전자총(10)으로 이루어져 있다.

이 전자총(10)은 음극(18) 내부에 내장된 히터(19)가 음극(18)을 가열하여 열전자가 방출되고, 이 전자는 제어전극인 제 1 전극(11)에 의해 전자빔(R, G, B)이 제어되고, 가속전극인 제 2 전극(12)에 의해 전자빔이 가속되고, 주렌즈 형성 전극인 제 5 전극의 두 번째 전극(15-2)과 제 6 전극(16)을 통과하여 형광면 내면에 설치된 섀도우마스크(70)를 통과하여 형광면(90)에 충돌되어 발광된다.

그리고, 전자총(10) 외부의 펀넬 상에 전자총(10)에서 방출된 전자빔을 스크린 전체로 편향해 주는 편향요크(50)가 위치되어 있다.

도 2는 종래의 인-라인형 전자총의 개략적인 구성을 나타낸 것으로서, 제 5 전극은 첫 번째 전극(15-1)과 두 번째 전극(15-2)으로 분리되어 있는 데, 제 5 전극의 두 번째 전극(15-2)의 음극(18) 방향으로 형성된 전극 면에는 수평 격벽(15-2-1)을 가지고 있고, 제 5 전극의 첫 번째 전극(15-1)의 제 6 전극(16) 방향으로 형성된 면에는 세 전자빔에 공통인 림(15-1-1)을 가지고 그 내부에 세 개의 홀을 가진 판(15-1-2)을 가지며, 제 5 전극의 두 번째 전극(15-2)의 수평 격벽(15-2-1)이 제 5 전극의 첫 번째 전극(15-1)의 림(15-1-1) 내부로 삽입되어 구성되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 제 5 전극의 분리된 두 개의 전극(15-1, 15-2) 사이에는 사극자 렌즈가 형성되는 데, 이 렌즈는 도 3과 같은 편향전류에 의해 동기되는 동적 전압에 의해 그 강도가 변하게 된다.

이러한 렌즈의 작용에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

두 개의 제 5 전극(15-1, 15-2) 사이에 형성되는 사극자 렌즈는 편향요크(50)의 편향력이 가장 크게(편향 전류가 가장 높은; 도 3의 b부분) 작용하는 화면 코너부의 편향시 가장 큰 사극자 렌즈의 작용을 하고, 편향력이 없는(편향전류가 거의 없는; 도 3의 a부분) 화면의 중앙부에서 가장 작은 사극자 렌즈의 작용을 한다.

종래의 사극자 렌즈가 구비되지 않은 인-라인형 전자총은 셀프 컨버전스 편향요크의 비균일 자계로 인한 화면 주변부에서의 수평 스폿경 확대와 수직 스폿경 과집속으로 인한 도 4와 같이 할로우(Halo; 21) 현상을 유발하여 화면 주변부에서의 포커스 열화를 가져온다.

이 할로우(21) 현상은 편향 비균일 자계에 의한 수평방향(인라인 방향) 전자빔 집속력 약화 현상과 수직방향(인라인 방향의 수직방향) 전자빔 집속력 강화 현상을 말한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 형성된 사극자 렌즈는 화면 주변부에서의 수직방향 집속력을 약화시켜 전화면에서 우수한 포커스(23)를 구현한다.

종래의 사극자 렌즈를 가지는 음극선관용 전자총을 보면, 화면 주변부에서 세 전자빔이 포커싱될 때 각 전자빔이 필요로 하는 전압은 서로 다르다.

이로 인해 만약 중앙빔(G)을 화면의 주변부에서 포커싱되도록 하면 화면 오른쪽이 주변부에서는 R빔의 할로우(halo; 21) 현상, B빔의 블루밍(blooming; 25) 현상이 각각 일어나고, 화면의 왼쪽 주변부에서는 B빔의 할로우 현상, R빔의 블루밍 현상을 각각 유발하여 포커스의 품위가 떨어지게 된다.

이러한 현상은 전자빔이 화면 주변부로 편향될 때 편향요크(50)에 의한 사극자 렌즈 효과가 편향 중심에서 바깥쪽의 빔에 더욱 크게 작용하고, 바깥쪽 빔의 초점 길이가 안쪽 빔의 초점 길이보다 길기 때문에 바깥쪽 빔이 안쪽 빔보다 수평, 수직 방향으로 집속 작용을 더 받기 때문이다.

이러한 현상은 도 5에서 보는 바와 같이 결국 바깥쪽 빔은 수평, 수직 방향으로 모두 과집속(㉮, ㉯)되고, 안쪽 빔은 양방향 모두 미집속(㉲, ㉳)되어 특히 포커스의 열화 현상을 가져온다.

이러한 현상을 개선하기 위해서는 빔이 화면 주변부로 편향됨에 따라 바깥쪽 빔에는 다른 빔들에 비해 상대적으로 약한 집속 렌즈를, 안쪽 빔에는 다른 빔들에 비해 상대적으로 강한 집속 렌즈를 구비하면 된다.

그러나, 보통의 인-라인형 구조의 컬러 전자총은 공통의 전극에 3개의 홀을 가진 전극들로 구현되므로 편향에 따라 각각의 빔들에 그 세기를 달리하는 정전렌즈를 구현하기 위해서는 세 빔이 지나는 홀 주위에 비대칭 전극을 구성하고 편향에 동기하는 별도의 동적 전압을 음극선관 외부에서 비대칭 전극 인가하여 세 빔 주위에 생기는 서로 다른 정전 렌즈의 세기를 빔이 편향되는 방향에 따라 가변할 수 있어야 한다.

이러한 시스템에 필요한 비대칭 정전 렌즈를 구성하는 여러 형태의 전극들은 도 6과 같다.

도 6a와 같이 비대칭 사극자 렌즈를 이용하여 상기 문제를 해결하도록 하는 경우, 사극자 렌즈의 특성상 빔을 수평, 수직 방향에 서로 반대의 렌즈 액션을 형성하므로, 수평, 수직 방향 중 한 쪽 방향으로 상기 문제를 해결하면 그 반대 방향의 전자빔의 포커스 특성은 기존의 시스템에 비해 오히려 더 나빠지게 된다.

상기와 같이 비대칭 사극자 렌즈를 이용했을 때 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 도 6b와 같이 비대칭 원통렌즈를 이용한 경우에는, 각 빔에 형성되는 렌즈 액션의 세기는 대향하고 있는 전극의 전자 통과홀 주위의 버링부(31, 33)와 전극에 인가되는 전압의 극성에 의존한다. 즉, 대향하는 두 전극 중 상대적 낮은 전압이 얕은 버링부(31)를 가진 전극에 인가되고 상대적으로 높은 전압이 깊은 버링부(33)를 가지는 전극에 인가되면 얕은 버링부(31)를 갖는 전극 쪽으로 전계의 침투가 심하여 저전계에서 발생되는 전자빔의 집속 렌즈 효과가 전계의 침투가 적은 깊은 버링부(33)에서의 발산 효과보다 강하기 때문에 결과적으로 대향 전극 사이에 집속 렌즈가 형성된다.

이때, 반대편의 전자 통과홀에는 반대의 버링부 구조를 가지므로, 그 전자 통과홀을 지나는 빔은 발산 렌즈 효과를 받게 된다.

그러나, 화면 주변부에서 R 및 B빔의 포커스의 전압차가 약 100V일 때 도 6b와 같이 비대칭 원통렌즈를 적용하여 상기의 문제를 개선하기 위해서는 도 7에서 보는 것과 같이 대향하는 두 전극에 수 KV의 전압을 인가해야 하므로 비대칭 원통렌즈로서 실제로 상기의 문제를 해결할 수 없다.

상기의 문제점은 음극선관이 대형화될수록 편향각이 커질수록 더욱 크게 나타나고 있으므로 고해상도를 요구하는 음극선관 시스템에서는 그 해결이 절실하게 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 기존의 비대칭 사극자 렌즈를 적용한 전자총과 대비하여 새로운 구조의 비대칭 원통렌즈를 구성하여 빔이 화면 주변부로 편향될 때 세 빔에 서로 다른 정전 렌즈를 형성시켜 전화면에서 세 빔 모두 수평, 수직 방향으로 정 포커싱을 구현할 수 있는 음극선관의 인-라인형 전자총을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 복수개의 음극에서 방출하는 전자빔을 제어하고 가속하는 복수의 전극과, 상기 전자빔을 일정량만큼 집속시키는 두 개 이상의 전극으로 구성되는 적어도 하나의 전단집속 렌즈부와, 상기 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 집속 전극으로 구성되는 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 전단집속 렌즈부와 주렌즈부 사이에 형성되는 전극은, 소정의 편향 전류량에 의해 동기하는 동적 전압이 인가되는 제 1 전극과; 상기 제 1 전극으로 인가되는 동적 전압보다 낮은 정적 전압이 인가되는 제 2 전극과; 상기 편향 전류량에 의해 동기하고 편향 구간에서 상기 제 2 전극으로 인가되는 정적 전압보다 낮은 단조 증가 또는 단조 감소하는 동적 전압이 인가되는 제 3 전극; 및상기 제 3 전극으로 인가되는 동적 전압보다 낮은 정적 전압이 인가되는 제 4 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 음극선관용 전자총을 도시한 도면이고,

도 2는 종래 기술에 의한 전자총의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고,

도 3은 도 2의 각 전극으로 인가되는 동적/정적 전압을 도시한 파형도이고,

도 4는 종래 기술에 의한 화면상에 주사되는 전자빔의 스폿 모양을 나타낸 도면이고,

도 5는 도 2에 의한 전자총 및 전자빔의 광학적 모델을 도시한 도면이고,

도 6은 종래의 일 예에 의한 전자총의 비대칭 렌즈를 구성한 도면으로서, 도 6a는 비대칭 사극자 렌즈를 도시한 것이며, 도 6b는 비대칭 원통 렌즈를 도시한 도면이고,

도 7은 도 6b에서 양 전극의 전위차에 따른 R 빔과 B 빔의 포커스 전압차를 나타낸 그래프이고,

도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 전자총의 구성을 나타낸 도면으로, 도 8a는 전자총의 평면도이며, 도 8b는 전자총 중 제 5 전극을 나타낸 정면도이고,

도 9는 도 8의 각 전극에 인가되는 동적/정적 전압을 도시한 파형도이고,

도 10은 도 8에 의한 전자총 및 전자빔의 광학적 모델을 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101: 전자총의 제 1 전극 102: 전자총의 제 2 전극

103: 전자총의 제 3 전극 104: 전자총의 제 4 전극

108: 음극 109: 히터

110: 전자총의 제 5 전극 111: 제 5 전극의 첫 번째 전극

112: 제 5 전극의 두 번째 전극 113: 제 5 전극의 세 번째 전극

114: 제 5 전극의 네 번째 전극 120: 제 6 전극

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 전자총의 구조를 나타낸 도면으로, 도 8a는 전자총의 측면도이고, 도 8b는 전자총 중 제 5 전극을 나타낸 정면도이다.

전자총은 도 8a와 같이 상호 독립된 3개의 음극(108)과, 음극(108) 내부에 내장되어 음극을 가열하여 열전자를 방출시키는 히터(109)와, 상기 음극(108)에서 일정 거리 떨어져 배치되어 있는 세 개의 음극의 공통 격자인 제 1 전극(101)과, 제 1 전극(101)에서 일정 간격으로 배치된 제 2 전극(102)과, 제 3 전극(103), 제 4 전극(104), 제 5 전극(110) 그리고 제 6 전극(120)의 순으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 제 5 전극(110)을 4개의 전극으로, 즉 제 5-1 전극(111), 제 5-2 전극(112), 제 5-3 전극(113), 제 5-4 전극(114)으로 분리하여, 도 8b와 같이 제 5-1 전극(111)과 제 5-2 전극(112)의 대향면에 있는 R빔 통과홀의 직경을 다른 전자빔의 통과경의 직경보다 크게 하고, 제 5-3 전극(113)과 제 5-4 전극(114)의 대향면에 있는 B빔 통과홀의 직경을 다른 전자빔의 통과홀의 직경보다 크도록 구성한다.

아울러, 나머지 통과홀보다 직경이 큰 통과홀은 원 또는 타원 형상으로 만들 수 있다.

그리고, 도 9와 같이 제 5-1 전극(111)에는 가장 낮은 전압(111-1)을 인가하고, 제 5-3 전극(113)에는 제 5-1 전극(111)에 비해 상대적으로 높은 전압(113-1)을 인가하고, 제 5-2 전극(112)에는 제 5-1 전극에 가한 전압(111-1)과 제 5-3 전극에 가한 전압(113-1) 사이에서 편향 전류에 동기된 동적 전압(112-1)을 인가하고, 제 5-4 전극(114)에 기존의 동적 전압(114-1)을 인가하도록 제 5 전극을 구성한다.

도 9에서 보는 바와 같이 전자빔이 화면 좌측으로 편향될 때, 제 5-1 전극(111)과 제 5-2 전극(112) 사이의 전위차는 제 5-2 전극(112)과 제 5-3 전극(113) 사이의 전위차 보다 항상 작다.

따라서, 제 5-2 전극(112)과 제 5-3 전극(113) 사이에 형성되는 렌즈 액션이 제 5-1 전극(111)과 제 5-2 전극(112) 사이에 형성되는 렌즈 액션보다 강하여 전체 전극에서 형성되는 렌즈 액션은 제 5-2 전극(112) 사이에 형성되는 렌즈 액션보다 강하여 전체 전극에서 형성되는 렌즈 액션은 제 5-2 전극(112)과 제 5-3 전극(113) 사이의 렌즈 액션을 따르게 된다.

이때, R빔이 지나는 홀의 직경은 B빔이 지나는 홀의 직경보다 작기 때문에 R빔에 형성되는 렌즈가 전자빔을 더욱 집속하게 된다.

기존의 전자총에서 전자빔이 화면 좌측으로 편향될 때 R빔의 집속력이 약하므로 본 발명의 전자총을 적용하면 이를 보상할 수 있는 것이다.

그리고, 전자빔이 화면 우측으로 편향될 때 제 5-2 전극(112)과 제 5-3 전극(113) 사이의 전위차는 제 5-1 전극(111)과 제 5-2 전극(112) 사이의 전위차보다 항상 작다.

따라서, 제 5-1 전극(111)과 제 5-2 전극(112) 사이에 형성되는 렌즈 액션이 제 5-2 전극(112)과 제 5-3 전극(113) 사이에 형성되는 렌즈 액션보다 강하여 전체 전극에서 형성되는 렌즈 액션은 제 5-1 전극(111)과 제 5-2 전극(112) 사이의 렌즈 액션을 따르게 된다.

이때, B빔이 지나는 홀의 직경은 R빔이 지나는 홀의 직경보다 작기 때문에 B빔에 형성되는 렌즈가 전자빔을 더욱 집속하게 된다.

기존의 전자총에서 전자빔이 화면 우측으로 편향될 때 B빔의 집속력이 약하므로 본 발명의 전자총을 적용하여 이를 보상할 수 있다.

이러한 작용으로 형성되는 전자빔의 광학적 모델은 도 10과 같다.

빔이 편향될 때 바깥쪽 빔에는 상대적으로 약한 정전 집속 렌즈가 형성되어 편향요크에 의해 발생되는 과집속 사극자 렌즈 효과를 상쇄시켜 수평, 수직 방향의 포커스를 개선함과 아울러, 안쪽 빔에는 상대적으로 강한 정전집속 렌즈가 형성되어 편향요크에 의해 발생되는 미집속 사극자렌즈 효과를 상쇄시켜 수평, 수직 방향의 포커스를 개선하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명에서는 전자총의 제 5 전극으로 기존의 동적 전압 파형과 별도로 새로운 동적 전압 파형을 인가하여 전자빔이 편향될 때 모든 전자빔이 수평, 수직 방향으로 바깥쪽과 안쪽 빔의 포커스가 틀어지는 현상을 개선하여 화면 전 영역에서 포커스의 품위를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 복수개의 음극에서 방출되는 전자빔의 양을 제어하고 가속하는 제어전극과 가속전극으로 이루어진 삼극부와, 상기 전자빔을 일정량만큼 집속시켜 전단집속 렌즈로 작용하는 전극과, 상기 전자빔을 화면에 포커싱하기 위한 주렌즈로 작용하는 집속전극 및 양극전극으로 구성되는 전자총에 있어서,

   상기 전단집속 렌즈와 주렌즈로 작용하는 전극 사이의 전극은,

   소정의 편향 전류량에 의해 동기하는 동적 전압을 제공받는 제 1 전극;

   상기 제 1 전극으로 인가되는 동적 전압보다 낮은 정적 전압을 제공받는 제 2 전극;

   상기 편향 전류량에 의해 동기하고 편향 구간에서 상기 제 2 전극으로 인가되는 정적 전압보다 낮은 단조 증가 또는 단조 감소하는 동적 전압을 제공받는 제 3 전극; 및

   상기 제 3 전극으로 인가되는 동적 전압보다 낮은 정적 전압을 제공받는 제 4 전극을 포함하여 구성됨과 아울러 상기 제 1 전극 내지 제 4 전극은 음극 방향으로 일정 간격을 유지하며 순차 설치된 것을 특징으로 하는 음극선관의 인-라인형 전자총.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 전극 내지 제 4 전극의 각 전자빔 통과홀은,

   하나 이상의 전자빔 통과홀이 나머지 통과홀의 직경과 다른 크기의 대략 원 또는 타원 형상의 통과홀로 이루어진 것을 특징으로 하는 음극선관의 인-라인형 전자총.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 전극 내지 제 4 전극은,

   상기 제 1 전극 및 제 2 전극이 동일한 형상의 통과홀을 갖는 구조이고, 상기 제 3 전극 및 제 4 전극이 동일한 형상의 통과홀을 갖는 구조인 것을 특징으로 하는 음극선관의 인-라인형 전자총.