KR200271014Y1 - 칼라 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제 1,2 집속전극사이에 4극자 렌즈를 형성하기 위해 제 1 집속전극내에 설치되는 칼라 음극선관용 전자총의 가이드 인너전극에 관한 것으로 가이드 인너전극의 구조를 변경하여 전자빔의 편향량에 따른 비점수차를 보정하므로써 화면 주변부에서의 해상도를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 전자빔(5)을 방사하는 복수개의 전자 방사수단과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하고 크로스 오버를 형성하기 위한 제어전극(11)과 가속전극(12)으로 구성된 삼극부와; 상기 전자빔을 화면에 집속시키기 위한 주정전 렌즈를 형성하는 복수개의 집속전극과 양극(14); 으로 구성된 칼라 음극선관에서 림 통과공(16a)이 형성된 제 1 집속전극(16)의 내부에 3개의 전자빔 통과공(18a)이 형성된 가이드 인너전극(18)을 고정하고 상기 제 1 집속전극(16)과 근접되게 설치된 제 2 가속전극(17)에는 림 통과공(16a)의 내부를 통해 가이드 인너전극(18)에 근접되게 수평 격벽(19)을 고정하도록 된 것에 있어서, 가이드 인너전극(18)의 S치인 외측 전자빔 통과공(18b)의 중심과 중앙 전자빔 통과공(18a)의 중심거리를 제 1 집속전극(16)의 대향면에 설치된 제 2 집속전극(17)의 S치 보다 작게 설정하여서 된 것이다.

Description

칼라 음극선관용 전자총

본 고안은 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것으로써, 좀 더 구체적으로는 제 1,2 집속전극사이에 4극자 렌즈를 형성하기 위해 제 1 집속전극내에 설치되는 가이드 인너전극에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관을 나타낸 횡단면도로써, 패널(1)의 내면에 적색, 녹색, 청색의 형광체가 도포되어 형광면(2)을 이루고 있고 상기 패널(1)의 후방으로는 네크부(3a)에 전자총(4)이 봉입된 펀넬(3)이 글라스에 의해 융착되어 내부가 10^-7Torr정도의 고진공상태를 유지하고 있다.

상기 패널(1)내면의 형광면(2)과 근접된 부위에는 전자총(4)에서 발사된 전자빔(5)의 색선별역할을 하는 섀도우마스크(6)가 지지프레임(7)에 고정된 상태로 설치되어 있고 펀넬의 외주면에는 전자총에서 발사된 전자빔을 수평 및 수직방향으로 편향시키는 편향요크(8)가 설치되어 있다.

도 2는 전자총의 전극배열을 나타낸 횡단면도로써, 상기 전자총은 삼극부(beam forming region)와 주렌즈 형성전극으로 구성되는데, 삼극부는 히터(9)가 내장되어 인라인 배열된 음극(10)과, 상기 음극에서 방열된 열전자를 제어 및 가속시키는 제어전극(11)과 가속전극(12)으로 구성되고, 주렌즈 형성전극은 삼극부에서 생성된 전자빔(5)을 집속 및 최종 가속시키는 집속전극(13)과 양극(14)으로 구성된다.

이때, 제어전극(11)은 접지되고 가속전극(12)에는 500 ∼ 1,000 V, 양극(14)에는 25 ∼ 35 KV의 고전압이 인가되며, 집속전극(13)에는 양극에 인가되는 전압의 20 ∼ 30% 인 중간전압이 인가된다.

이와 같이 구성된 종래의 전자총은 각 전극에 소정의 전위가 인가됨에 따라 집속전극(13)과 양극(14)의 전압차에 의해 이들 사이에 정전 렌즈가 형성되므로 삼극부에서 생성된 전자빔(5)이 정전 렌즈를 통과하여 형광면의 중앙에 집속된다.

상기한 바와 같이 형광면의 중앙에 집속되는 전자빔(5)은 펀넬(3)의 외주면에 설치된 편향요크(8)에 의해 화면의 전영역으로 편향된다.

통상, 인라인(in - line)형 전자총을 이용한 칼라 음극선관에서는 적색, 녹색, 청색의 전자빔(5)이 수평으로 나란히 배열되기 때문에 3개의 전자빔을 형광면(2)의 한 곳에 수렴하기 위해 편향요크(8)는 비균일 자계를 이용한 자기 집중형(self - convergence)을 적용하고 있다.

상기 자기 집중형을 적용한 편향요크(8)에서 생성되는 자계 중 수평 편향자계는 도 3a와 같이 핀쿠션(pinchusion)형으로 하고, 수직 편향자계는 도 3b와 같이 배럴(barrel)형으로 하므로써 형광면에서의 집중의 어긋남(mis - convergence)을 방지하게 된다.

그러나 상기 자계는 도 3c와 같은 2극 성분과, 도 3d와 같은 4극 성분으로 분리하여 설명할 수 있는데, 이때 2극 성분은 전자빔을 수평 및 수직방향으로 발산시키는 역할을 하게 되므로 비점수차가 발생되어 전자빔 스폿을 왜곡시키게 된다.

비록 균일에 가까운 자계라도 전자빔이 미세한 핀쿠션이나, 배럴자계 성분의 영향을 받으면 형광면의 주변부에서 현저한 비점수차를 받게 되므로 전자빔 스폿이 왜곡된다.

도 4에서는 이러한 전자빔 스폿의 왜곡현상을 더욱 더 구체적으로 나타내고 있다.

도 4에 의하면 화면의 중앙부에서는 편향자계가 가해지지 않으므로 전자빔 스폿이 정확한 원형상을 갖지만, 그 주변부에서는 전술한 원리에 의해 수평방향으로 발산되고, 수직방향으로는 과집속되어 왜곡된 고밀도의 횡장형 코어(15) 형상을 갖고 그 상하로는 저밀도의 상퍼짐 현상인 헤이즈(haze)가 발생되므로 화면 주변부에서의 해상도를 열화시키게 된다.

이러한 문제점은 음극선관이 대형일수록, 또는 편향각이 커질수록 더욱 심화된다.

따라서 상기한 문제점을 개선하기 위해 전자빔이 화면의 주변부로 편향될 때 편향신호에 동기하여 비점수차를 보정해 주는 방법을 주로 채택하고 있다.

그 보정수단으로는 집속전극을 2개로 분할하여 제 1 집속전극과 제 2 집속전극으로 구성하고, 상기 제 1,2 집속전극사이에는 4극자 전극을 설치하여 4극자 렌즈(quadrupole lens)가 형성되도록 하므로써 비점수차를 보정하고 있다.

종래의 실시예를 통해 비점수차의 보정수단을 간략히 설명하면 다음과 같다.

히다찌(HITACHI)사의 일본 특허공개 평 2 - 72,546호 및 특허공개 평 3 - 67, 441호에 의해 공개된 보정수단을 도 5에 나타내었다.

제 1 집속전극(16)과 제 2 집속전극(17)이 상호 일정간격을 유지하고 있고 상기 제 2 집속전극(17)에 대향하는 제 1 집속전극(16)에는 3개의 전자빔이 공통으로 통과하는 림 통과공(16a)이 형성되어 있으며 상기 림 통과공의 내측에는 가이드 인너전극(18)이 고정되어 있다.

그리고 제 1 집속전극(16)에 대향하는 제 2 집속전극(17)에 각각 형성된 3개의 전자빔 통과공(17a) 상,하에는 상기 제 1 집속전극(16)의 내부에 고정된 가이드 인너전극(18)과 일정 간격을 유지하도록 수평 격벽(19)이 제 1 집속전극(16)의 림 통과공(16a)에 삽입되게 고정되어 있다.

상기 제 1 집속전극(16)의 내부에 고정된 가이드 인너전극(18)의 전자빔 통과공(18a)은 수직으로 긴 장방형이나, 원형으로 되어 있고 제 2 집속전극(17)의 전자빔 통과공(17a)은 횡장형이나, 원형으로 되어 있다.

이러한 전극의 설계치수를 살펴보면, 제 1 집속전극(16)에 고정된 가이드 인너전극(18)의 깊이는 2.5mm, 가이드 인너전극(18)의 두께는 0.7mm 정도로 되어 있고 제 2 집속전극(17)에 고정된 수평 격벽(19)의 높이는 2.5mm 로 되어 있으며, 제 1 집속전극(16)의 가이드 인너전극(18)과 제 2 집속전극(17)의 수평 격벽(19)과의 간격은 0.5mm 로 되어 있다.

이러한 전자총은 삼극부에서 생성된 전자빔이 제 1 집속전극(16)의 가이드 인너전극(18)과 제 2 집속전극(17)의 수평 격벽(19)을 통과하여 주렌즈에서 집속되므로 화면을 재현하게 된다.

특히, 전자빔이 주변부로 편향될 때 수평 격벽(19)에 전자빔(5)의 편향량에 따라 동기되는 다이나믹전압이 인가되므로 가이드 인너전극(18)과의 전위차로 인해 4극자 렌즈를 형성하게 된다.(이하, 제 1 집속전극의 가이드 인너전극과 제 2 집속전극의 수평격벽을 "4극자 전극"이라 칭한다.)

상기 제 1 집속전극(16)에 인가되는 전압은 전자빔 편향량에 따라 변화하지 않고 일정하지만, 제 2 집속전극(17)에 인가되는 전압은 전자빔의 편향량에 따라 변하게 된다.

일반적으로 음극선관이 대형화되거나, 편향각이 크면 클수록 제 2 집속전극(17)에 인가되는 전압이 제 1 집속전극(16)에 인가되는 전압보다 높다.

상기 제 2 집속전극(17)에 인가되는 전압은 TV 또는 모니터의 회로에서 파라보라(parabola)파형으로 대개 제 1 집속전극(16)에 인가되는 전압보다 약 300 ∼ 1,000 V 정도 높다.

상기 제 2 집속전극(17)에 전압이 인가되었을 때 제 1 집속전극(16)에 인가되는 전압의 차이로 이들 사이에 형성되는 4극자 렌즈에 의해 전자빔의 형태가 종장형으로 변하여 주렌즈를 통과하게 되므로 편향요크의 비균일 자계에 의해 발생된 헤이즈를 개선하는 방향으로 작용하게 된다.

이하, 4극자 렌즈에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6a는 주변부로 전자빔이 편향되었을 때의 편향요크에 의한 비점수차 및 빔궤도를 나타낸 모식도이다.

편향요크(8)는 전자빔을 수평방향으로 발산시키고, 수직방향으로는 집속시키는 역할을 하여 전자빔이 주변부로 편향되었을 때 수평방향에서는 거리차에 의한 오버 포커싱성분과 편향요크에 의한 언더 포커싱성분이 서로 상쇄되어 거의 정확한 집속상태를 나타낸다.

그러나 수직방향에서는 거리차에 의한 오버 포커싱성분과 편향요크에 의한 오버 포커싱성분이 중첩되어 더욱 심한 오버 포커싱현상을 나타내므로 전자빔이 주변부로 편향되었을 때 전자빔의 수직방향에서의 상퍼짐현상을 심화시키게 되므로 주변부에서의 해상도를 열화시키게 된다.

도 6b는 이러한 상퍼짐현상을 개선하기 위하여 4극자 렌즈를 형성하는 전극을 적용하였을 때의 모식도로써, 주렌즈(20)의 집속력을 동일하게 유지한 상태에서 4극자 렌즈(21)에 의해 편향요크(8)의 비점수차를 보상한 상태를 나타내고 있다.

상기 편향요크(8)의 수평방향 발산력만큼 4극자 렌즈(21)가 전자빔(5)을 수평방향으로 집속시키고, 편향요크의 수직방향 집속량만큼 수직방향으로 발산시키는 역할을 하게 된다.

이 경우에는 주렌즈(20)를 약화시키는 성분(다이나믹 전압)이 필요하게 되는데, 상기 주렌즈(20)를 약화시키는 성분은 도 6b에서와 같이 수평 및 수직방향에서 일치된 전자빔을 필요로 하는 주변부의 위치에 집속되도록 하는 역할을 하게 된다.

이와 같은 적절한 4극자 렌즈(21)와 인가되는 다이나믹 전압은 화면 주변부에서 전자빔이 최적의 집속력을 갖도록 한다.

그러나 이러한 종래의 전자총은 4극자 전극(16)(17)이 최적의 상태로 설계되었다 하더라도 다이나믹 스폿 시프트(이하 "DSS" : Dynamic Spot Shift라 함)의 문제점을 갖는다.

즉, DSS는 제 2 집속전극(17)에 다이나믹 전압이 인가되면 제 2 집속전극(17)과 양극(14)간의 전압차가 작아지게 되므로 중앙 전자빔에 대한 외측 전자빔의 수렴도(OCV : Outer beam Convergence Variance)가 달라지게 된다.

이와 같이 외측 전자빔의 수렴도가 달라지면 화면의 주변부에서 3개의 전자빔의 수렴도가 화면의 중앙과 달라지게 되므로 화면 주변부에서 외측 전자빔의 수렴도가 떨어지게 되고, 이에 따라 해상도의 열화를 초래하는 문제점이 발생되었다.

본 고안은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 제 1 집속전극에 고정되는 가이드 인너전극의 구조를 변경하여 전자빔의 편향량에 따른 비점수차를 보정하므로써 화면 주변부에서의 해상도를 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 형태에 따르면, 전자빔을 방사하는 복수개의 전자 방사수단과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하고 크로스 오버를 형성하기 위한 제어전극과 가속전극으로 구성된 삼극부와; 상기 전자빔을 화면에 집속시키기 위한 주정전 렌즈를 형성하는 복수개의 집속전극과 양극; 으로 구성된 칼라 음극선관에서 림 통과공이 형성된 제 1 집속전극의 내부에 3개의 전자빔 통과공이 형성된 가이드 인너전극을 고정하고 상기 제 1 집속전극과 근접되게 설치된 제 2 가속전극에는 림 통과공의 내부를 통해 가이드 인너전극에 근접되게 수평격벽을 고정하도록 된 것에 있어서, 가이드 인너전극의 S치인 외측 전자빔 통과공의 중심과 중앙 전자빔 통과공의 중심거리가 제 1 집속전극의 대향면에 설치된 제 2 집속전극의 S치 보다 작게 설정된 칼라 음극선관용 전자총이 제공된다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관을 나타낸 횡단면도

도 2는 전자총의 전극배열을 나타낸 횡단면도

도 3a 내지 도 3d는 자기 집중형을 적용한 편향요크에서 생성되는 자계의 분포도

도 4는 비균일자계에 의해 빔 스폿이 형성된 상태도

도 5는 종래의 비점수차 보정수단이 구비된 전자총의 횡단면도

도 6a는 전자빔이 주변부로 편향되었을 때 편향요크에 의한 비점수차 및 빔궤도를 나타낸 모식도

도 6b는 4극자 렌즈를 형성하는 전극을 적용하였을 때의 모식도

도 7은 종래의 제 1 집속전극에 형성되는 전계를 나타낸 상태도

도 8은 본 고안의 요부를 나타낸 제 1 집속전극의 정면도

도 9는 도 8에 나타낸 외측 전자빔 통과공과 중앙 전자빔 통과공을 확대하여 나타낸 상태도

도 10은 본 고안에 따른 전자빔의 경로를 나타낸 개략도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 제어전극 12 : 가속전극

14 : 양극 16 : 제 1 집속전극

17 : 제 2 집속전극 18 : 가이드 인너전극

18a : 중앙 전자빔 통과공 18b : 외측 전자빔 통과공

18c : 장홈 19 : 수평 격벽

이하, 본 고안을 일 실시예로 도시한 도 8 내지 도 10을 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 8은 본 고안의 요부를 나타낸 제 1 집속전극의 정면도이고 도 9는 도 8에 나타낸 외측 전자빔 통과공과 중앙 전자빔 통과공을 확대하여 나타낸 상태도이며 도 10은 본 고안에 따른 전자빔의 경로를 나타낸 개략도로써, 본 고안의 구성 중 종래의 전자총 구성과 동일한 부분은 그 설명을 생략하고 동일부호를 부여하기로 한다.

본 고안은 제 1 집속전극(16)내의 가이드 인너전극(18)에 형성된 전자빔 통과공의 중심거리, 즉 S치인 외측 전자빔 통과공(18b)의 중심과 중앙 전자빔 통과공(18a)의 중심거리가 제 1 집속전극(16)의 대향면에 설치된 제 2 집속전극(17)의 S치 보다 작게 설정되어 있다.

그리고 상기 가이드 인너전극(18)에 형성된 외측 전자빔 통과공(18b)의 중심에는 중앙 전자빔 통과공(18a)방향으로 연통하는 장홈(18c)이 형성되어 있는데, 가이드 인너전극(18)의 장홈(18c)을 포함하는 외측 전자빔 통과공의 수평폭(H)이 전자빔 통과공 수직폭(V)의 1.02 ∼ 1.06 배로 설정되어 있다.

상기 외측 전자빔 통과공(18b)의 수평 및 수직폭의 비율이 1.02배 이하로 설정되면 DSS가 주렌즈 약화성분에 의한 변동이 크며, 이와는 반대로 1.06배 이상으로 설정되면 4극자 렌즈에 의한 변동이 커져서 편향량에 따른 비점수차를 보정할 수 없게 된다.

또한, 가이드 인너전극(18)의 외측 전자빔 통과공(18b)에 연통되게 형성된 장홈(18c)의 수직폭(v)이 전자빔 통과공의 1/3 ∼ 1/6로 설정되어 있는데, 만약 1/6이하가 되면 전계 침투가 장홈(18c)측으로 원활하게 이루어지지 못하므로 적당하지 못하고, 이와는 반대로 1/3이상이면 외측 전자빔의 전체에 걸쳐 집속력이 약화되어 전자빔의 상퍼짐현상이 발생되므로 실현 불가능하게 되는 문제점을 갖는다.

또한, 상기 장홈(18c)의 끝부분은 원활한 전계의 형성을 위해 반원형상으로 라운딩되어 있다.

따라서 도 10에 나타낸 도면을 참고로 장홈(18c)의 역할을 살펴보면, 제 2 집속전극(17)에 다이나믹 전압이 인가될 때 제 1 집속전극(16)과 제 2 집속전극(17)사이에 형성되는 4극자 렌즈(21)는 종래 전자빔 통과공(18a)의 중심간 거리인 S치 보다 작은 S로 작용하게 된다.

즉, 외측 전자빔 통과공(18b)을 통과하는 전자빔은 도 10에 나타낸 바와 같이 수정진로인 중앙 전자빔 통과공(18a)측으로 끌어 당겨지게 된다.

이로 인해 주렌즈에서 다이나믹 전압이 인가될 때 전자빔이 주렌즈 약화성분에 의해 발생되는 DSS를 개선하는 방향으로 작용하게 되고, 이에 따라 상기 4극자 렌즈에 의해 편향량에 따른 비점수차를 보정할 수 있게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 고안은 가이드 인너전극에 형성된 장홈에 의해 침투전계가 중앙 전자빔 통과공측으로 침투하도록 되어 있어 통과되는 전자빔을 중앙 전자빔측으로 끌어들이게 되므로 주렌즈 약화성분에 의해 발생되는 DSS를 충분히 개선할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 전자빔을 방사하는 복수개의 전자 방사수단과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하고 크로스 오버를 형성하기 위한 제어전극과 가속전극으로 구성된 삼극부와; 상기 전자빔을 화면에 집속시키기 위한 주정전 렌즈를 형성하는 복수개의 집속전극과 양극; 으로 구성된 칼라 음극선관에서 림 통과공이 형성된 제 1 집속전극의 내부에 3개의 전자빔 통과공이 형성된 가이드 인너전극을 고정하고 상기 제 1 집속전극과 근접되게 설치된 제 2 가속전극에는 림 통과공의 내부를 통해 가이드 인너전극에 근접되게 수평격벽을 고정하도록 된 것에 있어서, 가이드 인너전극의 S치인 외측 전자빔 통과공의 중심과 중앙 전자빔 통과공의 중심거리가 제 1 집속전극의 대향면에 설치된 제 2 집속전극의 S치 보다 작게 설정된 칼라 음극선관용 전자총.
2. 제 1 항에 있어서,

   가이드 인너전극에 형성된 외측 전자빔 통과공의 중심에 중앙 전자빔 통과공방향으로 연통하는 장홈이 형성된 칼라 음극선관용 전자총.
3. 제 2 항에 있어서,

   가이드 인너전극의 장홈을 포함하는 외측 전자빔 통과공의 수평폭이 전자빔 통과공 수직폭의 1.02 ∼ 1.06배로 설정된 칼라 음극선관용 전자총.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   가이드 인너전극의 외측 전자빔 통과공에 연통되게 형성된 장홈의 수직폭이 전자빔 통과공의 1/3 ∼ 1/6로 설정된 칼라 음극선관용 전자총.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   장홈의 끝부분이 반원 형상으로 라운딩된 칼라 음극선관용 전자총.