KR20020003614A - 음극선관용 전자총 - Google Patents

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Abstract

전자빔의 수직측 집속 정도를 용이하게 제어할 수 있는 음극선관용 전자총을 제공한다. 전자총은 열전자를 방출하는 캐소드와, 상기 캐소드로부터 방출된 열전자를 제어하여 전자빔화하는 제어 전극 및 스크린 전극과, 상기 전자빔을 집속 및 가속시키는 포커스 전극 및 애노드 전극과, 상기 포커스 전극에서 전계 분포를 변화시켜 전자빔의 수직측 집속 정도를 제어하는 수단을 포함한다. 상기 포커스 전극은 공통대구경 타입으로서, 애노드 전극과 마주하며 하나의 공통된 전자빔 통과공을 갖는 제 1전극과, 제 1전극의 내부에 배치되며 세개의 전자빔 통과공을 갖는 제 2전극으로 이루어진다. 상기 수단은 포커스 전극의 제 2전극 내부에 구비되며, 전자빔의 상하측과 근접하여 전자빔의 수직측 집속 영역을 확장시키는 제 3전극으로 이루어진다.
제 3전극을 제공함으로써 전자빔의 수직측 집속 정도를 용이하게 제어할 수 있으며, 최적의 전자빔경 구현을 위한 종횡비 설계를 용이하게 하고, 음극선관의 포커스 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

음극선관용 전자총 {Electron gun assembly for cathode ray tube}
본 발명은 음극선관용 전자총에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자빔의 수직측 집속 정도를 제어할 수 있는 수단을 제공하여 최적 빔경 구현을 위한 종횡비 설계를 용이하게 하고, 음극선관의 포커스 품질을 향상시킬 수 있는 전자총에관한 것이다.
일반적으로 음극선관에 사용되는 전자총은 도 8에서 도시하는 바와 같이, 캐소드(1)와 다수개의 전극들(G1, G2, G3, G4)을 일체로 구비하며, 가열된 히터에서 열을 전도받은 캐소드(1)에서 열전자를 방출하면 각 전극에 인가된 전위차에 의해 이 전자들이 집속 및 발산되면서 형광막 스크린(3)에 도달하여 형광체를 발광시키게 된다.
상기 캐소드(1)에서 방출된 전자들은 포커스 전극(G3)과 애노드 전극(G4) 사이에 형성된 메인 포커스 렌즈(5)에서 특히 강한 집속과 발산이 이루어지는데, 이 메인 포커스 렌즈(5)에 입사하는 전자빔의 분포는 형광막 스크린(3)상의 전자빔경에 영향을 미친다.
상기한 포커스 전극(G3)은 이 메인 포커스 렌즈(5)에 입사하는 전자빔의 분포를 제어하게 되며, 수평측 저스트 포커스 전압과 수직측 저스트 포커스 전압이 다를 경우, 상퍼짐(halo) 현상을 방지하기 위하여 상기 포커스 전극(G3)에 인가되는 포커스 전압(VF)을 높은쪽의 저스트 포커스 전압 근처로 설정하는 것이 일반적이다.
일례로, 수평측 저스트 포커스 전압이 수직측 저스트 포커스 전압보다 크고, 수평측 저스트 포커스 전압 근처로 포커스 전압(VF)을 설정한 경우, 전자빔의 수평측은 적정하게 포커싱되어 최소 빔경을 형성하지만, 수직측은 코어(core) 발생으로 빔경이 확대되면서 전자빔은 수직측 빔경이 수평측 빔경보다 큰 종장형이 된다.
이로서 전자빔의 종횡비는 수평측 저스트 포커스 전압과 수직측 저스트 포커스 전압의 차이로 그 정도를 예측할 수 있다.
그러나 전자빔은 형광막 스크린 중앙에서 주변으로 갈수록 이동거리가 길어지게 되므로, 형광막 스크린에 맺히는 수평빔경과 수직빔경은 이동거리에 따라 변화되어 전자빔의 종횡비 또한 전자총에서 형광막 스크린까지의 거리에 따라 변화하게 된다.
따라서 화면의 중앙부와 주변부 모두에서 최적의 화질을 구현할 수 있도록 하면서, 화면의 크기와 곡률 등이 각기 다른 각각의 튜브 특성에 맞추어 전자빔경을 최적화해주는 작업이 필요하며, 이러한 작업을 종횡비 설계라고 한다.
상기한 종횡비 설계 과정에서, 포커스 전극이 공통대구경 타입으로 이루어지는 경우, 전자빔의 집속 정도를 조절하는 하나의 방법으로 대구경 깊이를 조절하는 방법이 있다.
도 9와 도 10에서 도시하는 바와 같이, 공통대구경 타입의 포커스 전극(G3)은 애노드 전극(G4)과 마주하며 하나의 공통된 전자빔 통과공(7a)을 갖는 제 1전극(7)과, 제 1전극(7)의 안쪽에 배치되며 세개의 전자빔 통과공(9a)을 갖는 제 2전극(9)으로 이루어진다. 이와 같은 구성의 공통대구경 타입은 메인 포커스 렌즈를 크게하여 구면수차를 줄이고, 포커스 거리를 확대시키는데 유용하게 사용된다.
이와 같은 공통대구경 타입의 경우, 대구경 깊이, 즉 제 1전극(7)과 제 2전극(9) 사이의 간격(D)에 의해 전자빔의 집속 정도를 조절하는데, 상기 간격(D)이 커질수록 등전위선이 포커스 전극(G3) 내부로 더욱 침투하면서 전자빔 집속을 강하게 하고, 저스트 포커스 전압을 상승시킨다.
그러나 위와 같은 간격 조절에 의한 방법은 수평측 저스트 포커스 전압과 수직측 저스트 포커스 전압을 동시에 변화시킨다.
따라서 전자빔의 수평측 집속 정도는 그대로 유지하면서 수직측 집속 정도만을 제어하고자 할 때, 기존의 공통대구경 타입 구조에서는 전자빔의 수직측 집속 정도만을 제어할 수 없는 한계가 있었다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 공통대구경 구조에서 전자빔의 수직측 집속 정도만을 제어할 수 있는 수단을 제공하여, 보다 정밀한 종횡비 설계를 가능하게 하며, 최적 전자빔경 구현으로 음극선관의 화질을 향상시킬 수 있는 음극선관용 전자총을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 전자총을 포함하는 음극선관의 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 전자총의 단면도.
도 3은 도 1의 A-A선을 기준으로 절개한 전자총의 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 전자총 가운데 포커스 전극의 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 전자총 가운데 포커스 전극의 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전자총 가운데 포커스 전극의 단면도.
도 7은 수직 저스트 포커스 전압별 수직측 전자빔의 경로를 나타낸 그래프.
도 8은 종래 기술에 의한 전자총의 단면도.
도 9는 종래 기술에 의한 전자총 가운데 포커스 전극의 사시도.
도 10은 종래 기술에 의한 전자총 가운데 포커스 전극의 단면도.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
열전자를 방출하는 캐소드와,
상기 캐소드로부터 방출된 열전자를 제어하여 전자빔화하는 제어 전극 및 스크린 전극과,
상기 전자빔을 집속 및 가속시키는 포커스 전극 및 애노드 전극과,
상기 캐소드와 다수개의 전극들을 일렬로 정렬시키는 한쌍의 지지체와,
상기 포커스 전극에서 전계 분포를 변화시켜 전자빔의 수직측 집속 정도를 제어하는 수단을 포함하는 음극선관용 전자총을 제공한다.
상기 포커스 전극은 애노드 전극과 마주하며 하나의 공통된 전자빔 통과공을 갖는 제 1전극과, 상기 제 1전극 내부에 위치하며 전자빔별 전자빔 통과공을 갖는 제 2전극을 포함한다.
상기 수단은 포커스 전극의 제 2전극 내부에 구비되며, 전자빔의 수직측과 근접하여 수직측 전계 분포를 변화시키는 제 3전극으로 이루어진다.
상기와 같이 제 3전극을 더욱 형성함으로써 전자빔의 수직측이 집속받는 영역을 더욱 확장하여 수직측 집속 정도를 강화시키는 등, 전자빔의 수평측 집속 정도에 영향을 주지 않으면서 전자빔의 수직측 집속 정도만을 용이하게 제어할 수 있는 장점을 갖는다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 실시예에 의한 전자총이 장착된 음극선관의 단면도이다.
도시하는 바와 같이, 음극선관은 내면에 형광막 스크린(2)이 형성된 패널(4)과, 내주면으로 전자총(6)을 장착하는 넥크부(8)와, 상기 패널(4)과 넥크부(8)를 연결하는 펀넬(10)을 포함하며, 상기 형광막 스크린(2) 안쪽으로 다수개의 빔통과용 어퍼쳐(12a)를 갖는 섀도우 마스크(12)를 고정 장착하고, 펀넬(10)의 외주면으로 편향 요크(14)를 장착한다.
상기 전자총(6)에서 형광막 스크린(2)을 향하여 세줄기의 전자빔(16)을 방출하면, 전자빔(16)은 편향 요크(14)가 발생한 수평 및 수직 자계에 의해 편향되고, 섀도우 마스크(12)에 형성된 빔통과용 어퍼쳐(12a)에 의해 해당 R, G, B 형광체로분리된다.
이로서 전자총(6)에서 방출된 세줄기의 전자빔(16)은 형광막 스크린(2)상에 라스터를 그리면서 해당 형광체를 발광시킨다.
도 2는 본 실시예에 의한 전자총의 확대 단면도이고, 도 3은 도 1의 A-A선을 기준으로 절개한 전자총의 확대 단면도이다.
도시하는 바와 같이, 본 실시예에 의한 전자총(6)은 열전자를 방출하는 캐소드(18)와, 캐소드(18)에서 방출된 열전자를 예비 집속하여 전자빔화하는 제어 전극(20) 및 스크린 전극(22)과, 상기 전자빔을 집속 및 가속시키는 포커스 전극(24) 및 애노드 전극(26)과, 상기 캐소드(18)와 다수개의 전극들을 일렬로 정렬시키는 한쌍의 지지체(28)를 포함한다.
상기 캐소드(18)는 내장된 히터에 의해 가열되어 열전자를 방출하며, 캐소드(18) 전위와 스크린 전극(22)의 전위를 고정시킨 상태에서 화면 신호에 따라 제어 전극(20)의 전위를 조절하여 전류 밀도를 제어한다.
이와 같이 전류 밀도가 제어된 전자는 스크린 전극(22)과 포커스 전극(24) 사이에 형성되는 프리 포커스 렌즈에서 예비 집속되고, 포커스 전극(24)과 애노드 전극(26) 사이에 형성되는 메인 포커스 렌즈에서 최종 집속 및 가속되어 형광막 스크린(2)으로 향한다.
이 메인 포커스 렌즈에 입사하는 전자들을 제어하는 전극인 포커스 전극(24)은 앞서 설명한 공통대구경 타입으로, 도 4에 포커스 전극(24)의 일부를 도시하였다.
도시하는 바와 같이, 포커스 전극(24)은 애노드 전극(26)과 마주하며 세줄기 전자빔 경로를 모두 포함하는 하나의 전자빔 통과공(34a)을 갖는 제 1전극(34)과, 상기 제 1전극(34) 내부에서 제 1전극(34)과 일정한 간격을 두고 위치하며 각각의 전자빔 경로에 따라 세개의 전자빔 통과공(36a)을 형성하는 제 2전극(36)을 구비한다.
이 때, 본 실시예에 의한 전자총(6)은 메인 포커스 렌즈에 입사하는 수직측의 전자 분포를 변화시켜 전자빔의 수직측 집속 정도를 제어할 수 있는 수단을 제공하는바, 상기 수단은 제 2전극(36) 내부에서 제 2전극(36)과 일정한 간격을 두고 구비되는 제 3전극(38)으로 이루어진다.
상기 제 3전극(38)은 세줄기의 전자빔 경로를 모두 포함하는 하나의 전자빔 통과공(38a)을 가지며, 전자빔 중심을 향하여 돌출된 수직방향 너비(B1)가 수평방향 너비(B2)보다 크게 이루어진다.
위와 같이 수직방향 너비(B1)를 크게 형성함으로써 제 3전극(38)은 전자빔의 상하부와 근접 배치되어 전자빔의 수직측 전계 분포를 변화시켜 수직측의 집속 정도를 제어하게 된다.
다른 실시예로서, 상기 제 3전극(38)은 도 5에서 도시하는 바와 같이, 세줄기의 전자빔 경로를 모두 포함하며 포커스 전극(24) 내주면의 상하부에서 일정 높이로 수직하게 형성되는 한쌍의 수평부재(38b, 38c)로 이루어질 수 있다.
상기 한쌍의 수평부재(38b, 38c)에 의해 제 3전극(38)은 전자빔의 상하부와 근접 배치되어 전자빔의 수직측 전계 분포를 변화시키면서, 전자빔의 수평측 전계분포에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
상기한 제 3전극(38) 형성에 의한 전자빔의 수직측 전계 분포 변화를 살펴보면 다음과 같다.
도 6은 포커스 전극(24)의 단면도로서, 도시하는 바와 같이 제 3전극(38)에 인가된 전위의 영향으로 등전위선은 제 3전극(38) 안쪽으로 더욱 깊게 침투하게 되어 전자빔의 집속 영역이 더욱 확장되었음을 알 수 있다.
이로서 전자빔의 수직측은 집속이 더 강하게 되어 형광막 스크린(2)에 도달하기 전에 포커싱되므로 더 높은 포커스 전압을 인가해야 형광막 스크린(2)에 정확히 포커싱된다. 따라서 전자빔의 수직측 저스트 포커스 전압이 높아지는 결과를 나타낸다.
이와 같이 제 3전극(38)을 제공함으로써 전자빔의 수직측 전계 분포를 변화시켜 수직측 저스트 포커스 전압을 제어할 수 있으며, 제 2전극(36)과 제 3전극(38) 사이의 간격(C)을 변화시키거나 제 3전극(38)의 수직방향 너비(B1)에 변화를 주는 것으로써 전자빔의 수직측 집속 정도를 용이하게 제어할 수 있다.
이 때, 제 2전극(36)과 제 3전극(38) 사이의 간격(C)이 작아질수록 집속 영역을 확대시키는 효과가 저하되고, 이 간격(C)이 커질수록 제 2전극(36)과 제 3전극(38)이 발생하는 전기력이 각각 독립적으로 분리되어 메인 포커스 렌즈(32)에 미치는 영향을 감소시키게 되므로, 위와 같은 사항을 고려하여 제 2전극(36)과 제 3전극(38) 사이의 간격(C)을 설정한다.
이와 같이 전자빔의 수직측 집속 정도를 변화시키는 제 3전극(38)은 그 둘레부가 포커스 전극(24) 내부에서 레이저로 용접되어 일체로 구성되거나, 포커스 전극(34)의 내부와 마주하는 일정 폭의 단을 형성하여 제 3전극(38) 자체를 포커스 전극(24) 내부에 삽입하여 일체로 구성할 수 있다.
상기한 제 3전극(38)의 형성으로 전자빔의 수직측 집속 정도를 제어할 수 있으며, 이는 전자총의 포커스 매칭 작업에 이용될 수 있다. 특히, 튜브 특성에 따라 최적의 빔경을 찾아서 포커스 품질을 향상시키는 종횡비 설계에 유용하게 이용될 수 있다.
상기한 제 3전극(38)으로 인한 수직측 저스트 포커스 전압의 변화가 종횡비 설계에 적용되는 과정을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 7은 수직측 저스트 포커스 전압별 수직측 전자빔의 경로를 나타낸 그래프로서, 포커스 전극(24)의 포커스 전압(VF)을 수평측 저스트 포커스 전압에 가깝게 설정한 경우를 가정한다.
상기 그래프에서, 실선은 높은 수직측 저스트 포커스 전압(E)을 가진 경우, 쇄선은 낮은 수직측 저스트 포커스 전압(F)을 가진 경우에 있어서 수직측 전자빔의 경로를 나타낸 것이다.
일반적으로 수평측 저스트 포커스 전압이 수직측 저스트 포커스 전압보다 높게 설정되고, 종횡비는 높은쪽 저스트 포커스 전압과 낮은쪽 저스트 포커스 전압과의 차이이므로, 높은 수직측 저스트 포커스 전압(E)을 가지면 종횡비는 작아지고, 낮은 수직측 저스트 포커스 전압(F)을 가지면 종횡비는 커지게 된다.
그리고 스크린 중앙 및 주변에서 전자빔의 수직빔경을 살펴보면, 높은 수직측 저스트 포커스 전압(E)을 가진 경우, 수직빔경은 스크린 중앙에서 주변으로 갈수록 확대된다. 반면, 낮은 수직측 저스트 포커스 전압(F)을 가진 경우, 수직빔경은 스크린 중앙에서 주변으로 갈수록 축소된다.
따라서 수직측 저스트 포커스 전압의 제어에 따라 종횡비와 전자빔경을 용이하게 제어할 수 있으며, 최적의 전자빔경을 구현하는 종횡비 설계에 유용하게 이용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이와 같이 본 발명에 의한 전자총은 전자빔의 수평측 집속 정도에는 변화 없이, 수직측 집속 정도만을 용이하게 제어할 수 있다. 따라서 보다 정밀한 포커스 매칭 작업이 가능해지고, 튜브 특성에 따라 최적의 전자빔경을 구현하여 음극선관의 포커스 품질과 화질을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 열전자를 방출하는 캐소드와;
    상기 캐소드로부터 방출된 열전자를 제어하여 전자빔화하는 제어 전극 및 스크린 전극과;
    상기 전자빔을 집속 및 가속시키는 포커스 전극 및 애노드 전극과;
    상기 캐소드와 다수개의 전극들을 일렬로 정렬시키는 한쌍의 지지체와;
    상기 포커스 전극에서 전계 분포를 변화시켜 전자빔의 수직측 집속 정도를 제어하는 수단을 포함하는 음극선관용 전자총.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 포커스 전극은,
    애노드 전극과 마주하며 세줄기 전자빔 경로를 모두 포함하는 하나의 전자빔 통과공을 갖는 제 1전극과,
    상기 제 1전극 내부에 배치되며 각각의 전자빔 경로를 포함하는 세개의 전자빔 통과공을 갖는 제 2전극을 포함하는 음극선관용 전자총.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 수단은
    포커스 전극의 제 2전극 내부에 구비되며, 전자빔의 상하측과 근접하여 전자빔의 수직측 집속 영역을 확장시키는 제 3전극으로 이루어짐을 특징으로 하는 음극선관용 전자총.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 3전극은
    세줄기 전자빔 경로를 모두 포함하는 하나의 전자빔 통과공을 형성하는 음극선관용 전자총.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 3전극은
    전자빔 중심을 향하여 돌출된 수직방향 너비가 수평방향 너비보다 크게 이루어지는 음극선관용 전자총.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 제 3전극은
    포커스 전극 내주면의 상, 하부에 각각 형성되는 한쌍의 수평부재로 이루어지는 음극선관용 전자총.
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