KR20010093676A - 음극선관장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관장치에 관한 것이며, 특히 다이나믹 비점수차(dynamic astigmatism)보상을 실시하는 전자총구체를 탑재한 음극선관장치에 관한 것으로서, 주렌즈는 전자빔 진행방향(Z)에 따라서 순차 배치된 다이나믹 포커스전극(G6), 제 1 보조전극(GM1), 제 2 보조전극(GM2) 및 양극전극(G7)에 의해 형성되고, 주렌즈의 캐소드(K)측에 형성되는 서브렌즈는 제 3 그리드(G3), 제 4 그리드(G4) 및 제 5 그리드(G5)에 의해 형성되고, 제 1 보조전극(GM1)은 제 4 그리드(G4)에 접속되고, 이것은 제 4 그리드(G4)의 근방에서 저항기(R1) 상의 전압공급단자(R1-1)에 접속되어 있고, 제 4 그리드(G4)를 사이에 끼우도록 배치된 제 3 그리드 및 제 5 그리드에는 고정된 포커스전압(Vf1)이 인가되는 것을 특징으로 한다.

Description

음극선관장치{CATHODE RAY TUBE APPARATUS}

본 발명은 음극선관장치에 관한 것이며, 특히 다이나믹 비점수차 보상을 실시하는 전자총구체를 탑재한 음극선관장치에 관한 것이다.

일반적으로, 컬러음극선관장치는 3전자빔을 방출하는 인라인형 전자총구체와, 전자총구체로부터 방출된 전자빔을 편향하여 형광체 스크린 상을 수평방향 및 수직방향으로 주사하는 편향자계를 발생하는 편향요크를 구비하고 있다. 이 편향요크는 핀쿠션형의 수평편향자계와 배럴형의 수직편향자계에 의해 비균일 자계를 형성한다.

이러한 비균일 자계 속을 통과한 전자빔은 편향수차, 즉 편향자계에 포함되는 비점수차의 영향을 받는다. 이 때문에 형광체 스크린 주변부에 도달한 전자빔의 빔스폿이 일그러져, 해상도를 현저하게 열화시킨다. 이러한 편향수차에 의한 해상도의 열화를 해결하는 수단으로서 일본 특개소 64-38947호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 다이나믹 포커스타입의 전자총구체가 개발되고 있다.

이 전자총구체는 도 10에 도시한 바와 같이 다이나믹 포커스 전압(Vd)이 인가되는 다이나믹 포커스전극(G5), 양극전압(Eb)이 인가되는 양극전극(G6) 및 이들 사이에 배치된 보조전극(GM1, GM2)에 의해 주렌즈(ML)를 구성하고 있다. 보조전극(GM1, GM2)에는 전자총구체의 근방에 배치된 저항기(100)를 이용하여 양극전압(Eb)을 저항 분할한 전압이 공급된다.

이에 의해 다이나믹 포커스전극(G5)과 보조전극(GM1)과의 사이 및 보조전극(GM2)과 양극전극(G6)과의 사이에 비대칭 렌즈(QL1, QL2)를 형성한다. 전자빔을 형광체 스크린의 주변부에 편향함에 따라서 다이나믹 포커스전극(G5)은 다이나믹 포커스전압이 인가되고, 비대칭렌즈(QL1)는 수평방향의 렌즈작용이 발생하지 않으며, 수직방향에서만 발산작용을 발생한다.

이 전자총구체는 이러한 렌즈작용에 의해 형광체 스크린의 주변부에서의 전자빔 스폿의 왜곡을 보정하고자 하는 것이다.

그러나, 이러한 전자총구체에서는 다이나믹 포커스전극(G5)에 다이나믹 포커스전압을 인가함으로써 주렌즈(ML)를 구성하는 전극사이에서의 정전용량에 의해 다이나믹 포커스전압의 교류성분의 일부가 보조전극(GM1, GM2)의 인가전압에 중첩된다. 이에 의해 다이나믹 포커스전극(G5)과 보조전극(GM1)의 사이에 형성되는 비대칭 렌즈(QL1)는 렌즈작용이 부족함과 동시에 보조전극(GM2)과 양극전극(G6)의 사이에 형성되는 비대칭렌즈(QL2)에 원하지 않는 렌즈작용이 발생하게 된다.

따라서, 형광체 스크린의 주변부에서의 빔스폿의 일그러짐을 충분히 보정할 수 없고, 형광체 스크린 전역에서의 양호한 포커스특성을 얻는 것이 곤란하게 되는문제가 발생한다.

또, 도 10에 도시한 바와 같이 주렌즈(ML)에 전자총구체 근방에 배치된 저항기(100)에 의해 전압을 공급하는 보조전극(GM1, GM2)이 2개 이상 있는 경우, 저항기(100)상의 전압공급단자(110, 120)를 근접하여 배치하는 것은 내전압적으로 불리하게 된다.

즉, 이들 보조전극(GM1, GM2)에 전압을 공급하기 위한 전압공급 리드선을 저항기(100)로부터 배선하는 경우, 저항기(100)의 전압공급단자(110, 120)는 작업효율 면에서 각각 보조전극(GM1, GM2)의 근방에 있는 쪽이 바람직하다. 이 때문에 보조전극(GM1, GM2)이 2개 이상 존재하는 경우, 2개의 전압공급단자(110, 120)가 저항기(100) 상에서 근접하여 배치되게 되고, 2개 이상의 전압공급단자(110, 120)가 저항기(100) 상의 근접한 위치에 배치되게 되면, 이 2개 이상의 전압공급단자(110, 120) 사이에 있어서 음극선관 동작중에 방전 등을 일으키기 쉽고, 내전압 상의 문제가 일어나게 된다.

이러한 문제점을 회피하기 위해서 도 11에 도시한 바와 같은 전자총구체는 제 1 보조전극(GM1)과는 떨어진 위치, 즉 2개의 포커스전극(G5, G7) 사이에 배치된 위치에 제 2 보조전극(G6)을 구비하고 있다. 이 제 2 보조전극(G6)은 제 1 보조전극(GM1)에 접속되어 있는 동시에 그 근방의 저항기(100) 상에 설치된 전압공급단자(110)로부터 전압이 공급된다. 이에 의해 제 1 보조전극(GM1) 및 제 2 보조전극(G6)으로의 전압공급단자(110)와 보조전극(GM2)으로의 전압공급단자(120)와의 간격을 충분히 떨어뜨릴 수 있어 내전압 상의 문제를 해소할 수 있다.

그러나, 이러한 구성이라 해도 전자총구체에 제 2 보조전극(G6)을 별도 설치할 필요가 있기 때문에, 전자총구체를 구성하는 모든 전극수가 증가하게 되어 비용의 증대를 초래한다. 또 전자총구체 내에 형성되는 전자렌즈의 수도 증가하게 되어 전자빔 궤도의 에러가 일어나기 쉬워진다.

상술한 바와 같이 종래의 전자총구체의 구성에서는 다이나믹 포커스전압의 교류성분이 인접하는 전극의 인가전압에 중첩되고, 이들 전극에 의해 형성되는 전자렌즈에 원하지 않는 렌즈작용이 발생하여 형광체 스크린의 주변부에 편향된 전자빔의 빔스폿의 왜곡을 충분히 보정하는 것이 곤란하다.

또, 종래의 전자총구체에서는 저항기를 이용하여 양극전압을 저항 분할한 전압을 공급하는 보조전극을 근접하여 2개 이상 배치한 경우, 저항기상의 전압공급단자가 근접하여 배치됨으로써 내전압상, 불리하게 된다.

또한, 내전압 상의 불이익을 해소하기 위해서 근접하여 배치된 복수의 제 1 보조전극과는 별도로 그것과는 떨어진 위치에 제 2 보조전극을 배치하고, 제 1 보조전극의 1개와 제 2 보조전극을 전기적으로 접속하는 동시에 제 2 보조전극의 근방의 저항기 상에 이들 전압공급단자를 설치한 경우, 전자총구체를 구성하는 전극수가 증가하게 되어 비용의 증대를 초래하는 동시에 전자총구체 내에 형성되는 전자렌즈의 수도 증가하여 전자빔 궤도의 에러가 생기기 쉬워진다.

이에 의해 형광체 스크린 전역에 있어서 포커스특성이 열화하고, 양호한 형상의 빔스폿을 얻는 것이 곤란하게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 감안한 것으로서, 그 목적은 내전압상의 불이익을 해소하면서 비용을 증대하지 않고 형광체 스크린 전역에 걸쳐 양호한 빔스폿 형상을 형성하는 것이 가능한 음극선관장치를 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명의 음극선관장치에 적용되는 가속형 서브렌즈를 구비한 전자총구체의 한 실시형태를 개략적으로 나타내는 수직 단면도,

도 2는 본 발명의 음극선관장치에 적용되는 전자총구체의 다른 실시형태를 개략적으로 나타내는 수직 단면도,

도 3은 본 발명의 음극선관장치의 구성을 개략적으로 나타내는 수평 단면도,

도 4는 종래의 전자총구체에 있어서 주렌즈의 등가회로를 설명하기 위한 도면,

도 5는 도 1에 도시한 전자총구체에 있어서 주렌즈의 등가회로를 설명하기 위한 도면,

도 6은 이 가속형 서브렌즈를 사용한 전자총구에 있어서, 제 4 그리드(G4)의 전극길이(G4L(mm))에 대한 배율(M)의 관계를 나타내는 도면이며, 각 파라메터는 G4φ이고,

도 7은 이 가속형 서브렌즈를 사용한 전자총구체에 있어서 제 4 그리드(G4)의 전극길이(G4L(mm))에 대한 수차계수(Cso)의 관계를 나타내는 도면이며, 각 파라메터는 G4φ이고,

도 8은 이 가속형 서브렌즈를 사용한 전자총구체에 있어서 제 4 그리드(G4)의 전극길이(G4L(mm))에 대한 형광체 스크린 중앙부 상에서의 빔스폿 크기(SS(mm))의 관계를 나타내는 도면이며, 각 파라메터는 G4φ이고,

도 9는 가속형 서브렌즈를 사용한 전자총구체에 있어서 제 4 그리드(G4)의 전극길이(G4L)를 제 4 그리드(G4)에 형성되는 전자빔 통과구멍의 구멍직경(G4φ)으로 나눈 G4L/G4φ에 대한 최소 스폿크기로 규격화한 스폿크기(SS%)의 관계를 나타내는 그래프,

도 10은 도 4에 도시한 등가회로에 상당하는 주렌즈를 구비한 전자총구체의 구성을 개략적으로 나타내는 도면, 및

도 11은 다른 종래의 전자총구체의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 패널 2: 퍼넬

3: 형광체 스크린 4: 섀도우마스크

5: 넥 6G: 센터빔

6B, 6G: 사이드빔 7: 전자총구체

8: 편향요크 K: 캐소드

G1: 제 1 그리드 G2: 제 2 그리드

G3: 제 3 그리드(포커스전극) G4: 제 4 그리드(제 2 보조전극)

G5: 제 5 그리드(포커스전극) G6: 제 6 그리드(다이나믹 포커스전극)

G7: 제 7 그리드(제 1 보조전극) G8: 제 8 그리드(제 1 보조전극)

G9: 제 9 그리드(양극전극) C: 컨버젼스 컵

V1: 제 1 그리드 인가전위 V2: 제 2 그리드 인가전위

Vf1: 제 1 포커스전압(G3, G5) Eb: 양극전압(G9, C)

Vf2: 제 2 포커스전압 Vd: 교류전압

Vf2+Vd: 제 6 그리드 인가전위 R1: 저항기

VR: 가변저항

상기 과제를 해결하고 목적을 달성하기 위해서,

청구항 1에 기재된 음극선관장치는

적어도 1개의 전자빔을 형성하는 전자빔 발생부와, 상기 전자빔을 스크린 상에 집속시키는 주집속렌즈부를 갖는 전자총구체와,

상기 전자총구체에서 방출된 전자빔을 편향하여 스크린 상의 수평방향 및 수직방향으로 주사하기 위한 편향자계를 발생하는 편향요크를 구비한 음극선관장치에 있어서,

상기 주집속렌즈부는 제 1 레벨의 일정 포커스전압이 인가되는 적어도 하나의 포커스전극과, 제 1 레벨보다 높은 제 2 레벨의 양극전압이 인가되는 적어도 하나의 양극전극과, 저항기를 통하여 양극전압을 저항 분할한 제 1 레벨보다도 높고 제 2 레벨보다도 낮은 제 3 레벨의 전압이 인가되는 적어도 하나의 제 1 보조전극과, 포커스전압에 상기 편향요크가 발생하는 편향자계에 동기하여 변동하는 교류전압을 중첩한 다이나믹 포커스전압이 인가되는 적어도 하나의 다이나믹 포커스전극을 구비하고,

상기 주집속렌즈부는 적어도 전자빔 진행방향을 따라서 순차 배치된 상기 다이나믹 포커스전극과 적어도 하나의 상기 제 1 보조전극과 양극전극에 의해 구성되는 최종 주집속렌즈부를 구비하는 동시에 상기 최종 주집속렌즈부의 상기 전자빔 발생부측에 상기 제 1 보조전극에 접속된 적어도 하나의 제 2 보조전극을 구비하고,

상기 최종 주집속렌즈부의 상기 제 1 보조전극에 유도되는 유도전압을 감소시키는 상기 제 2 보조전극의 근방에 고정전압이 인가된 전극을 배치한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 음극선관장치의 한 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 음극선관장치, 예를 들어 컬러음극선관장치는 패널(1) 및 상기 패널(1)에 일체로 접합된 퍼넬(2)로 이루어지는 외관용기를 갖고 있다. 패널(1)은 그 내면에 배치된 청, 녹, 적으로 발광하는 스트라이프형상 또는 도트형상의 3색 형광체층으로 이루어지는 형광체 스크린(3)을 구비하고 있다. 섀도우마스크(4)는 이 형광체 스크린(3)에 대향하여 장착되고, 그 내측에 다수의 애퍼쳐를 갖고 있다.

퍼넬(2)은 그 넥(5) 내에 배치된 인라인형 전자총구체(7)를 구비하고 있다. 이 전자총구체(7)는 동일 수평면 상을 통과하는 센터빔(6G) 및 그 양측의 한쌍의 사이드빔(6B, 6R)으로 이루어지는 일렬 배치의 3전자빔(6B, 6G, 6R)을 관축방향(Z)으로 방출한다. 이 전자총구체(7)는 주렌즈부를 구성하는 저압측 그리드 및 고압측 그리드의 각 사이드빔 통과구멍의 위치를 편심시킴으로써 형광체 스크린(3)의중앙에 있어서 3전자빔을 자기 집중시킨다.

편향요크(8)는 퍼넬(2)의 외면에 장착되어 있다. 이 편향요크(8)는 전자총구체(7)에서 방출되는 3전자빔(6B, 6G, 6R)을 수평방향(H) 및 수직방향(V)으로 편향하는 비균일한 편향자계를 발생한다. 이 비균일한 편향자계는 핀쿠션형 수평편향자계와, 배럴형 수직편향자계에 의해 형성된다.

전자총구체(7)로부터 방출된 3전자빔(6B, 6G, 6R)은 형광체 스크린(3)을 향하여 자기집중되면서 형광체 스크린(3) 상의 대응하는 형광체층 상에 집속된다. 그리고, 이 3전자빔은 비균일한 편향자계에 의해 형광체 스크린(3)의 수평방향(H) 및 수직방향(V)으로 주사된다. 이에 의해 컬러화상이 표시된다.

이 음극선관장치에 적용되는 전자총구체(7)는 도 1에 도시한 바와 같이 캐소드(K), 제 1 그리드(G1), 제 2 그리드(G2), 제 3 그리드(G3)(포커스전극), 제 4 그리드(G4)(제 2 보조전극), 제 5 그리드(G5)(포커스전극), 제 6 그리드(G6)(다이나믹 포커스전극), 제 7 그리드(G7)(제 1 보조전극), 제 8 그리드(G8)(제 1 보조전극), 제 9 그리드(G9)(양극전극) 및 컨버젼스 컵(C)을 구비하고 있다. 이들 그리드 및 컨버젼스 컵은 전자빔의 전행방향에 따라서 이 순서로 배치되고, 절연지지체에 의해 지지 고정되어 있다.

제 1 그리드(G1)는 접지되어 있다(또는 마이너스전위(V1)가 인가되고 있다). 제 2 그리드(G2)에는 음극선관 외부보다 저전위의 가속전압(V2)이 인가되고 있다. 이 가속전압(V2)은 500V 내지 1KV이다.

제 3 그리드(G3)와 제 5 그리드(G5)는 관 내에서 접속되고 또한 음극선관 외부에서 일정 중전위의 제 1 포커스전압(Vf1)이 인가되고 있다. 이 제 1 포커스전압(Vf1)은 양극전압(Eb)의 약 22% 내지 32% 정도에 상당하는 전압이며, 예를 들면 6 내지 10KV이다.

제 6 그리드(G6)에는 음극선관 외부에서 제 1 포커스전압(Vf1)과 대략 동등한 제 2 포커스전압(Vf2)에 편향요크가 발생하는 편향자계에 동기한 교류전압(Vd)이 중첩된 다이나믹 포커스전압(Vf2+Vd)이 안가되고 있다. 제 2 포커스전압(Vf2)은 제 1 포커스전압(Vf1)과 동일하게 양극전압(Eb)의 약 22% 내지 32% 정도에 상당하는 전압이며, 예를 들면 6 내지 10KV이다. 또, 교류전압(Vd)은 편향자계에 동기하여 0V에서 300 내지 1500V로 변동한다.

제 9 그리드(G9) 및 컨버젼스 컵(C)은 접속되고, 음극선관 외부에서 양극전압(Eb)이 인가되고 있다. 이 양극전압(Eb)은 25 내지 35KV이다.

전자총구체(7)의 근방에는 도 1에 도시한 바와 같이 저항기(R1)가 구비되어 있다. 저항기(R1)의 일단(一端)은 컨버젼스 컵(C)에 접속되고, 다른 단(端)은 관 밖에 가변저항(VR)을 통하여 접지되어 있다. 저항기(R1)는 그 중간부에 있어서 전자총구체(7)의 그리드에 전압을 공급하기 위한 전압공급단자(R1-1, R1-2)를 구비하고 있다.

제 4 그리드(G4)와 제 7 그리드(G7)는 관 내에서 접속되어 있는 동시에 제 4 그리드(G4) 근방에서 저항기(R1) 위의 전압공급단자(R1-1)에 접속되어 있다. 이들 제 4 그리드(G4) 및 제 7 그리드(G7)에는 전압공급단자(R1-1)를 통하여 양극전압(Eb)을 저항 분할한 전압, 예를 들면 양극전압(Eb)의 약 35 내지 45% 정도의 전압이 공급된다.

제 8 그리드(G8)는 그 근방에서 저항기(R1) 위의 전압공급단자(R1-2)에 접속되어 있다. 이 제 8 그리드(G8)에는 전압공급단자(R1-2)를 통하여 양극전압(Eb)을 저항 분할한 전압, 예를 들면 양극전압(Eb)의 약 50%∼70% 정도의 전압이 공급된다.

제 1 그리드(G1)는 얇은 판형상 전극에 의해 구성되어 있다. 이 판형상 전극은 그 판면에 수평방향으로 일렬 배치된 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 소직경의 3개의 원형의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다. 제 2 그리드(G2)는 얇은 판형상 전극에 의해 구성되어 있다. 이 판형상 전극은 그 판면에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 3개의 원형의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다. 제 2 그리드(G2)에 형성된 전자빔 통과구멍의 구멍직경은 제 1 그리드(G1)에 형성된 구멍직경보다도 약간 크다.

제 3 그리드(G3)는 관축방향(Z)으로 긴 2개의 컵형상 전극의 개구단을 맞댐으로써 형성되어 있다. 제 2 그리드(G2)에 대향하는 컵형상 전극은 그 단면(端面)에 3개의 캐소드에 대응하여 형성되고 약간 더 큰 정도의 3개의 원형의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다. 제 4 그리드(G4)에 대향하는 컵형상 전극은 그 단면에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 대직경의 3개의 원형의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다.

제 4 그리드(G4)는 관축방향(Z)으로 긴 2개의 컵형상 전극의 개구단을 맞댐으로써 형성되어 있다. 제 3 그리드(G3)에 대향하는 컵형상 전극은 그 단면에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 대직경의 3개의 원형의 전극빔 통과구멍을 구비하고 있다. 또, 제 5 그리드(G5)에 대향하는 컵형상 전극은 그 단면에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 대직경의 3개의 원형의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다.

제 5 그리드(G5)는 관축방향(Z)으로 긴 3개의 컵형상 전극 및 1개의 판형상 전극에 의해 구성되어 있다. 제 4 그리드(G4)측의 2개의 컵형상 전극은 각각의 개구단(端)을 맞대고, 또 그 일단과 다음의 컵형상 전극은 각각의 단면을 맞대고, 또한 제 6 그리드(G6)측의 컵형상 전극의 개구단은 얇은 판형상 전극과 맞대어져 있다. 3개의 컵형상 전극의 단면은 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 대직경의 3개의 원형의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다. 제 6 그리드(G6)에 대향하는 판형상 전극은 그 판면에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 수직방향(V)으로 연장한 세로로 긴형상 또는 원형상의 3개의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다.

제 6 그리드(G6)는 관축방향(Z)의 길이가 짧은 2개의 컵형상 전극 및 2개의 판형상 전극에 의해 구성되어 있다. 제 5 그리드(G5)측의 2개의 컵형상 전극은 각각 개구단을 맞대고, 또 제 7 그리드(G7)측의 컵형상 전극의 개구단은 얇은 판형상 전극과 맞대어지며, 또한 이 얇은 판형상 전극은 두꺼운 판형상 전극과 맞대어져 있다. 제 5 그리드(G5)에 대향하는 컵형상 전극은 그 단면에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 수평방향(H)으로 연장된 가로로 긴 3개의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다. 제 7 그리드(G7)측의 컵형상 전극의 단면은 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 대직경의 3개의 원형의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다. 얇은 판형상전극은 그 판면에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 수평방향(H)으로 연장된 가로로 긴 대직경의 3개의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다. 제 7 그리드(G7)에 대향하는 두꺼운 판형상 전극은 그 판면에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 대직경의 3개의 원형의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다.

제 7 그리드(G7) 및 제 8 그리드(G8)는 두꺼운 판형상 전극에 의해 구성되어 있다. 이들 판형상 전극은 그 판면에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 3개의 대직경의 원형의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다.

제 9 그리드(G9)는 2개의 판형상 전극 및 2개의 컵형상 전극에 의해 구성되어 있다. 제 8 그리드(G8)에 대향하는 두꺼운 판형상 전극은 얇은 판형상 전극과 맞대어지고, 또 얇은 판형상 전극은 컵형상의 단면에 맞대어지며, 또한 2개의 컵형상 전극은 각각의 개구단을 맞대고 있다. 제 8 그리드(G8)에 대향하는 두꺼운 판형상 전극은 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 대직경의 3개의 원형의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다. 얇은 판형상 전극은 그 판면에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 수평방향(H)으로 연장된 가로로 긴 대직경의 3개의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다. 2개의 컵형상 전극은 그 단면은 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 대직경의 3개의 원형의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다.

컨버젼스 컵(C)은 그 단면과 제 9 그리드(G9)의 컵형상 전극의 단면이 맞대어져 있다. 컨버젼스 컵(C)은 그 단면에 3개의 캐소드(K)에 대응하여 형성된 대직경의 3개의 원형의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다.

상술한 바와 같은 구성의 전자총구체(7)에 있어서 전자빔 발생부는캐소드(K), 제 1 그리드(G1) 및 제 2 그리드(G2)에 의해 형성된다. 이 전자빔 발생부는 전자빔을 발생하는 동시에 주렌즈에 대한 물점을 형성한다. 프리 포커스렌즈는 제 2 그리드(G2)와 제 3 그리드(G3)에 의해 형성된다. 이 프리 포커스렌즈는 전자빔 발생부로부터 발생된 전자빔을 예비 집속한다.

주집속 렌즈부는 제 3 그리드(G3) 내지 제 9 그리드(G9)에 의해 형성된다. 이 주집속 렌즈부에 있어서 서브렌즈는 제 3 그리드(G3), 제 4 그리드(G4) 및 제 5 그리드(G5)에 의해 형성된다. 이 서브렌즈는 프리 포커스렌즈에 의해 예비 집속된 전자빔을 다시 예비 집속한다. 또, 주집속 렌즈부에 있어서 주렌즈(최종 주집속렌즈부)는 제 6 그리드(G6), 제 7 그리드(G7), 제 8 그리드(G8) 및 제 9 그리드(G9)에 의해 형성된다. 이 주렌즈는 예비 집속된 전자빔을 형광체 스크린상에 최종적으로 집속한다.

제 6 그리드(G6)에 전자빔의 편향량에 따라서 변동하는 교류전압(Vd)이 중첩됨으로써 제 5 그리드(G5)와 제 6 그리드(G6)의 사이에는 렌즈강도가 전자빔의 편향량에 따라서 다이나믹하게 변화하는 4극자 렌즈가 형성된다. 이 4극자 렌즈는 전자빔이 화면 중앙에서 화면 주변을 향하여 편향됨에 따라서 상대적으로 수평방향(H)으로 집속작용으로서 작용하고, 수직방향(V)으로 발산작용으로서 작용한다.

또, 주렌즈를 형성하는 제 6 그리드(G6)와 제 7 그리드(G7)와의 사이에는 수평방향(H)과 수직방향(V)에서 렌즈강도가 다른 비대칭 렌즈가 형성된다. 이 비대칭렌즈는 전자빔이 화면중앙에서 화면주변을 향하여 편향됨에 따라서 전자빔의 편향량에 따라서 변동하는 교류전압(Vd)에 의해 렌즈강도가 변화하고, 상대적으로 수직방향(V)으로 발산작용으로서 작용하고, 수평방향(H)으로 집속작용으로서 작용하도록 구성된다.

또, 주렌즈를 형성하는 제 8 그리드(G8)와 제 9 그리드(G9)의 사이에는 수평방향(H)과 수직방향(V)에서 렌즈강도가 다른 비대칭 렌즈가 형성된다. 이 비대칭 렌즈는 상대적으로 수직방향(V)으로 발산작용을 갖는 동시에 수평방향(H)으로 집속작용을 갖고 있다.

상술한 바와 같이 제 4 그리드(G4)는 고정의 제 1 포커스전압(Vf1)이 공급되는 한쌍의 포커스전극, 즉 제 3 그리드(G3) 및 제 5 그리드(G5)에 의해 사이에 끼워지도록 배치되어 있다. 또, 주렌즈를 구성하는 제 7 그리드(G7)는 이 제 4 그리드(G4)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 때문에 종래 주렌즈 내의 그리드(GM1) 및 그리드(GM2)에 중첩하고 있던 다이나믹 포커스전압의 교류전압성분의 중첩율을 감소시킬 수 있다.

즉, 종래와 본 발명의 등가회로를 비교하면, 도 4 및 도 5와 같이 된다. 도 4는 도 10에 도시한 종래의 전자총구체에 있어서 주렌즈의 등가회로이며, 도 5는 도 1에 도시한 전자총구체에 있어서 주렌즈의 등가회로이다. 이들의 등가회로에 기초하여 다이나믹 포커스전극에 인가되는 다이나믹 포커스전압의 종래와 본 발명의 각각의 그리드(GM1) 및 그리드(GM2)로의 중첩률을 계산하였다. 종래에서는 그리드(GM2)로의 중첩률이 66%이며, 그리드(GM1)로의 중첩률이 33%이었다. 이에 대하여 본 발명의 실시형태에 의하면 제 8 그리드(G8)(GM2)로의 중첩률이 26%이고,제 7 그리드(G7)(GM1)로의 중첩률이 13%가 되었다.

종래, 주렌즈에 저항 분할에 의해 전압을 부여하는 보조전극을 포함하는 전자총구체에서는 다이나믹 포커스전극에 다이나믹 포커스전압을 인가함으로써 보조전극에 그 전후의 전극간의 정전용량을 통하여 다이나믹 포커스전압의 교류성분의 일부가 중첩된다. 이 때, 다이나믹 포커스전압의 중첩률이 극히 크기 때문에, 다이나믹 포커스전극과 보조전극의 사이에 형성되는 비대칭 렌즈 및 보조전극와 양극전극의 사이에 형성되는 비대칭 렌즈에 원하지 않는 렌즈동작이 생기게 되는 등의 문제점이 발생한다. 이에 의해 형광체 스크린 주변에서의 빔스폿의 왜곡을 보정할 수 없어, 형광체 스크린 전역에서의 양호한 포커스 특성을 얻는 것이 곤란하게 된다.

이에 대하여 이 실시형태에 관한 전자총구체에서는 다이나믹 포커스전극(G6)에 다이나믹 포커스전압을 인가한 경우라도 전극간의 정전용량을 통하여 제 7 그리드(G7)(GM1) 및 제 8 그리드(G8)(GM2)에 중첩되는 교류성분의 중첩률을 저감할 수 있다.

이 때문에, 다이나믹 포커스전극(G6)과 제 7 그리드(G7)(GM1)의 사이 및 제 8 그리드(G8)(GM2)와 양극전극(G9) 사이에 발생하는 원하지 않는 렌즈동작을 억제하는 것이 가능하게 되고, 형광체 스크린 전역에서 양호한 포커스 특성을 얻을 수 있다.

또, 이 실시형태와 같은 구성으로 함으로써 주렌즈를 구성하는 복수의 보조전극, 즉 제 7 그리드(G7)(GM1) 및 제 8 그리드(G8)(GM2)에 전압을 공급하기 위한저항기 상의 전압공급단자를 떨어뜨려 배치할 수 있다. 이 때문에 음극선관장치의 동작 중에서 내전압 상의 문제를 해소할 수 있다.

또한, 이 실시형태와 같은 구성으로 함으로써 도 11에 도시한 바와 같은 종래의 전자총구체와 비교하여 전극수가 증가하지 않는다. 즉, 이 실시형태에 의하면 종래의 서브렌즈전극(G4)을 제 2 보조전극(G4)으로서 구성하고, 주렌즈 내의 제 1 보조전극(G7)과 접속하는 구성으로 하고 있다. 이 때문에 비용의 상승을 억제하고 전자렌즈수의 증가에 의한 전자빔 궤도의 에러를 방지할 수 있다.

그런데, 도 11에 도시한 바와 같은 종래의 전자총구체에서는 서브렌즈를 구성하는 그리드(G3, G4, G5)의 전위는 각각 고(高)-저(低)-고(高)이었지만, 이 실시형태에 관한 전자총구체에서는 그리드(G3, G4, G5)의 전위는 저-고-저이며, 전위관계가 역전한 유니포텐셜형의 가속형 서브렌즈가 형성된다. 이 가속형 서브렌즈는 종래의 서브렌즈와 비교하여 충분한 렌즈강도를 얻는 것이 어렵고, 그대로 채용하기에는 문제가 있다.

그래서, 이 실시형태에서는 제 4 그리드(G4)(제 2 보조전극)의 개구부의 평균직경을 “φ”, 그 관축방향(Z)의 전극길이를 “L”로 하고, 이들 사이에 다음 식의 관계가 성립하도록 구성하고 있다.

0.4×φ≤L≤1.7×φ

그렇게 함으로써 이 실시형태에 관한 전자총구체에 있어서, 형광체 스크린에 도달한 전자빔의 빔스폿 직경을 최소로 설계할 수 있다.

즉, 도 6은 이 가속형 서브렌즈를 사용한 전자총구체에 있어서, 제 4그리드(G4)의 전극길이(G4L)(mm)에 대한 배율(M)의 관계를 나타내는 도면이다. 여기에서 배율(M)은 전자빔 발생부에 있어서 물점(物点) 크기에 대한 형광체 스크린 상에서 상점(像点) 크기의 비이다.

이 때 전자총구체에서 전자총 길이는 22.5mm이다. 여기에서의 전자총 길이는 전자총구체 전체의 길이를 실질적으로 결정하는 제 3 그리드(G3)의 제 2 그리드(G2)측 단면에서 제 6 그리드(G6)의 제 7 그리드(G7)측 단면까지의 관축방향(Z)에 따른 길이이다. 또, 주렌즈의 렌즈 구경은 φ6.0mm이다.

도 6에서는 가속형 서브렌즈를 구성하는 제 4 그리드(G4)에 형성된 전자빔 통과구멍의 구멍직경(φ)이 2mm, 3mm 및 4mm인 경우에 대해서 제 4 그리드(G4)의 전극길이(G4L)에 대한 배율(M)을 계산하였다. 그 결과, 이러한 가속형 서브렌즈를 채용한 경우에는 전극길이(G4L)를 증대하였을 때에 배율(M)에 극대값이 존재하고, 이 배율(M)의 극대값은 구멍직경(φ)이 커짐에 따라서 전극길이(G4L)가 증대하는 방향으로 시프트하는 경향이 있는 것을 알 수 있다. 이 때, 전극길이(G4L)와 구멍직경(φ)의 사이에 최적값이 존재하고, 전극길이(G4L)와 구멍직경(φ)이 거의 동등하게 될 때에 배율(M)이 극대가 된다.

도 7은 이 가속형 서브렌즈를 사용한 전자총구체에 있어서 제 4 그리드(G4)의 전극길이(G4L)(mm)에 대한 수차계수(Cso)의 관계를 나타내는 도면이다. 여기에서 수차계수(Cso)는 가속형 서브렌즈 및 주렌즈를 합친 렌즈계에서 구면수차에 대응한 계수이다.

이 때, 전자총구체에서 전자총 길이는 22.5mm이며, 주렌즈의 렌즈구경은φ6.0mm이다.

도 7에서는 가속형 서브렌즈를 구성하는 제 4 그리드(G4)에 형성된 전자빔 통과구멍의 구멍직경(φ)이 2mm, 3mm 및 4mm인 경우에 대해서 제 4 그리드(G4)의 전극길이(G4L)에 대한 수차계수(Cso)를 계산하였다. 그 결과, 이러한 가속형 서브렌즈를 채용한 경우에는 전극길이(G4L)을 증대하였을 때에 수차계수(Cso)에 극소값이 존재하고, 이 수차계수(Cso)의 극소값은 구멍직경(φ )이 커짐에 따라서 전극길이(G4L)가 증대하는 방향으로 시프트하는 경향이 있는 것을 알 수 있다. 이 때, 전극길이(G4L)와 구멍직경(φ)의 사이에 최적값이 존재하고, 전극길이(G4L)와 구멍직경(φ)이 거의 동등하게 될 때에 수차계수(Cso)가 극소가 된다.

도 8은 이 가속형 서브렌즈를 사용한 전자총구체에 있어서 제 4 그리드(G4)의 전극길이(G4L)(mm)에 대한 형광체 스크린 중앙부 상에서의 빔스폿 크기(SS)(mm)의 관계를 나타내는 도면이다.

이 때, 전자총구체에서 전자총 길이는 22.5mm이며, 주렌즈의 렌즈구경은 φ6.0mm이다.

도 8에서는 가속형 서브렌즈를 구성하는 제 4 그리드(G4)에 형성된 전자빔 통과구멍의 구멍직경(φ)이 2mm, 3mm 및 4mm인 경우에 대해서 제 4 그리드(G4)의 전극길이(G4L)에 대한 빔스폿크기(SS)을 계산하였다. 그 결과, 이러한 가속형 서브렌즈를 채용한 경우에는 전극길이(G4L)를 증대하였을 때에 빔스폿크기(SS)에 최소값이 존재하고, 이 빔스폿크기(SS)의 극소값은 구멍직경(φ)이 커짐에 따라서 전극길이(G4L)가 증대하는 방향으로 시프트하는 경향이 있는 것을 알 수 있다. 이때, 전극길이(G4L)와 구멍직경(φ)과의 사이에 최적값이 존재하고, 전극길이(G4L)와 구멍직경(Φ)이 거의 동등하게 될 때에 빔스폿크기(SS)가 극소가 된다.

한편, 종래의 서브렌즈(고-저-고)에서는 상술한 바와 같은 제 4 그리드의 전극길이에 대한 배율, 수차계수 및 빔스폿크기의 특성은 제 4 그리드의 전극길이를 크게 해가면, 극소값 및 극대값이 존재하지 않고, 단순하게 증가 또는 감소하도록 변화한다.

도 9는 가속형 서브렌즈를 사용한 전자총구체에 있어서 제 4 그리드(G4)의 전극길이(G4L)를 제 4 그리드(G4)에 형성되는 전자빔 통과구멍의 구멍직경(G4φ)으로 나눈 값(G4L/G4φ)에 대한 최소 스폿크기로 규격화한 스폿크기(SS%)의 관계를 나타내는 그래프이다.

이 때 그래프(A, B, C)는 전자총구체에서 전자총 길이가 22.5mm이며, 주렌즈의 렌즈구경은 φ6.0mm인 경우로서 각각 제 4 그리드(G4)의 구멍직경(φ)이 2mm, 3mm, 4mm인 경우를 나타낸다.

또, 그래프(D, E, F)는 전자총구체에서 전자총 길이가 16.9mm이며, 주렌즈의 렌즈 구경은 φ6.0mm인 경우로서 각각 제 4 그리드(G4)의 구멍직경(φ)이 2mm, 3mm, 4mm인 경우를 나타낸다.

또한, 그래프(G, H, I)는 전자총구체에서 전자총 길이가 22.5mm이며, 주렌즈의 렌즈구경은 φ8.0mm인 경우로서 각각 제 4 그리드(G4)의 구멍직경(φ)이 2mm, 3mm, 4mm인 경우를 나타낸다.

일반적으로 스폿크기의 설계는 최적의 크기에서 10% 다운까지가 한계이며,그 점에서 생각하면, 최소 스폿크기를 100%로 한 경우 110% 이하의 범위가 설계 가능한 범위가 된다. 즉, 다음 식

0.4×φ≤L≤1.7×φ

의 관계를 갖는 것으로 전자빔스폿을 거의 최소의 최적 크기로 설계할 수 있다.

또, 도 9에 도시한 값(G4L/G4φ)에 대한 스폿크기(SS%)의 특성은 전자총 길이 및 주렌즈를 구성하는 그리드의 구멍직경에 따라 그만큼 크게 변화하지 않는 경향이 있고, 또 최적값의 범위도 크게 변동하는 일이 없다.

따라서, 상술한 바와 같은 조건을 만족하는 가속형 서브렌즈를 탑재한 전자총구체라면 최적한 빔스폿크기를 얻는 것이 가능하게 된다.

또, 본 발명의 효과는 그것에만 그치지 않는다.

주렌즈에 전자빔이 입사하기 전에 제 3, 제 4, 제 5 그리드에 의해 구성되는 가속형 서브렌즈에 의해 전자빔 속도를 가속하기 때문에(종래의 저-고-저의 서브렌즈에서는 전자빔 속도는 감속된다) 주렌즈에서 받는 색수차 성분이 종래보다도 적다는 이점이 있다. 그리고, 동일 전자총 길이라도 포커스전압이 상대적으로 낮아지기 때문에 다이나믹 포커스전압이 낮게 끝나는 이점이 있다.

상술한 실시형태에서는 주렌즈를 구성하는 그리드 중, 저항기에서 전압이 공급되는 그리드를 2개로 하고, 각각의 그리드에 각각의 전압공급단자를 통하여 전압이 공급되고 있지만, 본 발명은 이 예에 한정되는 것은 아니다.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이 주렌즈를 다이나믹 포커스전압이 공급되는 다이나믹 포커스전극(G6)과, 양극전압이 공급되는 양극전극(G7)과 이들 사이에 배치되는 1개의 제 1 보조전극(GM1)에 의해 형성되어도 좋다. 이러한 구성인 경우, 제 1 보조전극(GM1)은 관 내에서 제 2 보조전극(G4)에 접속되어 있는 동시에 저항기(R1) 상의 단일 전압공급단자(R1-3)로부터 전압이 공급된다.

이러한 전자총구체에서는 다이나믹 포커스전극(G6)의 제 1 보조전극(GM1)과의 대향면, 제 1 보조전극(GM1)의 다이나믹 포커스전극(G6) 및 양극전극(G7)과의 대향면, 양극전극(G7)의 제 1 보조전극(GM1)과의 대향면은 3전자빔 공통의 전자빔 통과구멍을 구비하고 있다.

이에 의해 상술한 실시형태와 동일하게 다이나믹 포커스전극(G6)에 다이나믹 포커스전압을 인가한 경우라도 전극간의 정전용량을 통하여 제 1 보조전극(GM1)에 중첩되는 교류성분의 중첩률을 저감할 수 있다.

이 때문에, 다이나믹 포커스전극(G6)과 제 1 보조전극(GM1)과의 사이 및 제 1 보조전극(GM1)과 양극전극(G7)의 사이에 발생하는 원하지 않는 렌즈동작을 억제하는 것이 가능하게 되고, 형광체 스크린 전역에서 양호한 포커스특성을 얻을 수 있다.

또, 주렌즈를 구성하는 제 1 보조전극(GM1)에 전압을 공급하는 저항기 상의 전압공급단자를 1개로 할 수 있기 때문에, 음극선관장치의 동작 중에서 내전압 상의 문제를 해소할 수 있다.

또한, 전극수를 삭감할 수 있기 때문에, 비용의 상승을 억제하고, 전자렌즈수의 증가에 의한 전자빔 궤도의 에러를 방지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 내전압 상의 불이익을 해소하면서 비용을 증대시키지 않고 형광체 스크린 전역에 걸쳐 양호한 빔스폿형상을 형성하는 것이 가능한 음극선관장치를 제공할 수 있다.

Claims (9)

1. 적어도 1개의 전자빔을 형성하는 전자빔발생부와, 상기 전자빔을 스크린 상에 집속시키는 주집속렌즈부를 갖는 전자총구체와,

   상기 전자총구체에서 방출된 전자빔을 편향하여 스크린 상의 수평방향 및 수직방향으로 주사하기 위한 편향자계를 발생하는 편향요크를 구비한 음극선관장치에 있어서,

   상기 주집속렌즈부는 제 1 레벨의 일정 포커스전압이 인가되는 적어도 하나의 포커스전극과, 제 1 레벨보다 높은 제 2 레벨의 양극전압이 인가되는 적어도 하나의 양극전극과, 저항기를 통하여 양극전압을 저항 분할한 제 1 레벨보다도 높고 제 2 레벨보다도 낮은 제 3 레벨의 전압이 인가되는 적어도 하나의 제 1 보조전극과, 포커스전압에 상기 편향요크가 발생하는 편향자계에 동기하여 변동하는 교류전압을 중첩한 다이나믹 포커스전압이 인가되는 적어도 하나의 다이나믹 포커스전극을 구비하고,

   상기 주집속렌즈부는 적어도 전자빔 진행방향을 따라서 순차 배치된 상기 다이나믹 포커스전극과 적어도 하나의 상기 제 1 보조전극과, 양극전극에 의해 구성되는 최종 주집속렌즈부를 구비하고, 또한 상기 최종 주집속렌즈부의 상기 전자빔 발생부측에 상기 제 1 보조전극에 접속된 적어도 하나의 제 2 보조전극을 구비하며,

   상기 최종 주집속 렌즈부의 상기 제 1 보조전극에 유도되는 유도전압을 감소시키도록 상기 제 2 보조전극의 근방에 고정 전압이 인가된 전극을 배치한 것을 특징으로 하는 음극선관장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 보조전극은 일정 포커스전압이 인가되는 한쌍의 상기 포커스전극에 의해 사이에 끼워지도록 배치된 것을 특징으로 하는 음극선관장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 보조전극은 상기 전자빔 발생부에 의해 형성되는 전자빔에 대응하여 형성된 전자빔 통과구멍을 갖고,

   그 전자빔 통과구멍의 평균직경을 “φ”로 하고, 그 전극길이를 “L”로 하였을 때, 이들 사이에는

   0.4×φ≤L≤1.7×φ

   의 관계가 성립하는 것을 특징으로 하는 음극선관장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 2 보조전극과 한쌍의 상기 포커스전극에 의해 유니포텐셜형의 서브렌즈부를 구성하는 것을 특징으로 하는 음극선관장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 서브렌즈부를 구성하는 상기 포커스전극과, 상기 최종 주집속렌즈부를 구성하는 다이나믹 포커스전극이 인접하여 배치되고, 이들 전극사이에 상기 편향자계에 동기하여 변동하는 다극자 렌즈를 형성한 것을 특징으로 하는 음극선관장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 최종 주집속렌즈부를 구성하는 상기 제 1 보조전극과 상기 양극전극에 의해 형성되는 렌즈공간 내에 렌즈강도가 수평방향과 수직방향에서 다른 비대칭 렌즈성분을 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 비대칭 렌즈성분은 상대적으로 수직방향으로 발산, 수평방향으로 집속하는 렌즈작용을 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 최종 주집속렌즈부를 구성하는 상기 제 1 보조전극과 상기 다이나믹 포커스전극에 의해 형성되는 렌즈공간 내에 렌즈강도가 수평방향과 수직방향에서 다른 비대칭 렌즈성분을 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 비대칭 렌즈성분은 상대적으로 수직방향으로 집속, 수평방향으로 발산하는 렌즈작용을 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관장치.