KR20030023826A - 칼라음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라음극선관용 전자총에 관한 것이다.

본 발명의 구성은, 형광체 스크린을 향해 전자빔을 방출하는 음극과 스크린측의 에노드 전극과 캐소드측의 포커스 전극으로 구성된 메인 전극을 포함하는 전자총, 및 상기 포커스 전극의 위치가 자계의 중심이 되고 음극선관의 네크부 위에 장착되어 회로의 영상신호와 동기해서 작용하는 VM(Velocity Modulation)코일을 포함하는 음극선관에 있어서, 상기 전자총은 고정된 포커스 전압을 인가 받는 메인전극의 포커스 전극들이 연속적으로 2개 이상으로 이루어지며; 상기 두 개 이상의 전극으로 이루어진 메인전극의 포커스 전극의 길이의 합을 'L'이라 하고, 상기 전극들 간의 간격의 합을 'g' 라고 할 때 , 다음 식, (g×100) / L = 5 ~ 30(%)을 만족하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 화면상의 포커스 향상의 필요에 따라 전자총의 구조를 적절히 변경하고 VM코일을 적용하여 종래의 구조 변경 이전보다 화면 스폿의 수평방향으로의 크기를 15 ~ 30% 축소하여 화면상의 해상도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

칼라음극선관용 전자총{Electron gun for CRT}

본 발명은 칼라음극선관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포커스에 큰 영향을 미치는 스폿경을 축소하기 위한 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

음극선관용 인라인형 전자총의 각 전극들은 음극(3)에서 발생된 전자빔이 일정한 세기의 형태로 제어되어서 스크린(16)에 도달할 수 있도록 하기 위해 전자빔(13)이 통과하는 경로에 대해 수직이 되게 서로 일정한 간격을 두고 위치하고 있다.

이하 도면에서 상세히 설명하면, 도 1에서와 같이 상호 독립된 3개의 음극(3)과 상기 음극에서 일정거리 떨어져 배치되어 있는 세 개의 음극(3)의 공통격자인 제1전극(4)과 제1전극에서 일정간격으로 배치된 제2전극(5)과 제3전극(6),제4전극(7), 제5전극(8), 그리고 제6전극(9)의 순으로 구성되고, 6전극(9) 상부에는 전자총과 튜브를 전기적으로 연결해 주면서 전자총을 튜브의 네크부 위에 고정시키는 역할을 하는 B.S.C(11)가 부착된 실드컵(10)의 순서대로 구성된 인라인형 전자총을 나타낸다.

또, 상기 전자총은 음극(3) 내부에 내장된 히터(2)가 스템핀(1)으로부터 전자가 방출되고, 상기 전자는 제어전극인 제1전극(4)에 의해 전자빔(13)이 제어되고, 가속전극인 제2전극(5)에 의해 전자빔(13)이 가속되고, 제2전극(5), 제3전극(6),제4전극(7), 그리고 제5전극(8) 사이에 형성되는 전단집속렌즈에 의해 전자빔이 일부 집속 및 가속된다.

편향요크에 의해서 발생되는 비점수차를 보상하기 위한 사극자 렌즈를 형성하기 위해서 편향 신호에 동기해서 가변전압이 인가되는 제6전극, 주렌즈 형성전극인 포커그전극 이라고도 불리는 제6전극(9)과 애노드전극이라고도 불리는 제7전극(10)에 의해 전자빔은 주된 집속 및 가속을 하게 되어, 형광면(16)내면에 설치된 새도우마스크(15)를 통과하여 형광면(16)에 충돌되어 발광을 일으킨다.

그리고, 전자총 외부에서, 전자총에서 방출된 전자빔(13)을 스크린(17)전체로 편향해주는 편향요크(12)가 위치되어 화면을 구현할 수 있게 된다.

그리고, 종래의 전자총이 장착된 음극선관의 네크부에 회로의 영상신호와 동기해서 작용하는 VM(Velocity modulation;이하 코일이라 칭함)(18)이 장착되어 있다.

전자총의 설계 특성 중 화면상의 스폿경에 영향을 미치는 요소로써, 렌즈배율, 공간전하반발력, 그리고 주렌즈의 구면수차 특성이 있다.

그 중 렌즈배율로 인한 스폿경(D_x)의 영향은 기본적인 전압 조건과 초점거리 및 전자총의 길이 등이 확정되어 있는 상황이라서 전자총에서 설계요소로써 활용할 수 있는 부분이 적고 그 효과도 미미하다.

공간전하반발력은 전자빔 내의 전자간의 서로 반발 및 충돌로 인한 스폿경 확대현상으로써, 공간전하반발력으로 인한 스폿경(D_st)확대를 줄이기 위해서는 전자빔이 진행하는 각도(이하 발산각이라 표현함 ; α)가 크게 될 수 있도록 설계해 주는 것이 유리하다.

반면에, 주렌즈의 구면수차 특성은 렌즈의 근축을 통과한 전자와 원축을 통과한 전자간의 초점거리 차이로 인한 스폿경(D_ic)확대를 말하는 특성으로, 상기 특성은 공간전하반발력과는 반대로 전자빔이 주렌즈에 입사하는 발산각이 작으면 화면상에서 더 작은 스폿경을 구현할 수 있다.

화면상의 스폿경(D_t)은 일반적으로 아래의 식과 같이 세 가지 요소의 합산으로 표현된다.

=

특히, 공간전하반발력을 줄이면서 구면수차를 줄이는 방법으로써 최선의 방법은 주렌즈경을 확대하여 발산각이 큰 전자빔이 입사되어도 구면수차로 인한 스폿의 확대를 줄이고, 주렌즈부를 통과한 후의 공간전하반발력도 줄일 수 있어 화면상에서의 작은 스폿구현이 가능하게 된다.

도 2는 상기의 내용을 나타내는 실험결과로써 주렌즈경에 따른 스폿경의 변화를 나타낸다.

상기 도 2에 도시된 그래프에서 알 수 있듯이 주렌즈경이 크면 클수록 주렌즈 구면수차로 인한 스폿경의 확대가 작아져 화면상에서의 스폿경을 축소할 수 있다는 것을 알 수 있다.

그리고, 일반적으로 높은 전압이 인가되는 제5전극과 편향신호에 동기하여 가변 전압이 인가되는 제6전극을 통칭하여 포커스 전극이라고 하며, 포커스 전극의 길이는 전자총의 전압비(%:포커스/고압)를 결정짓는 중요한 요소이다.

편향요크의 비점수차를 보상하기 위해서 제6전극을 설치하기도 하지만 상대적으로 높은 해상도와 화면 주변부의 선명도를 향상시킬 필요성이 적은 경우에는 제6전극을 적용하지 않는 경우도 있다.

주렌즈부를 확대하는 방법으로는 주렌즈 형성 전극의 홀 지름을 기구적으로 확대하는 방법과 렌즈 보정 작용을 하는 정전장제어전극체의 깊이를 깊게 하는 방법등이 있다.

그러나, 기구적인 전극의 홀 지름을 확대하는 것에는 φ29.1mm라는 네크경의 제한 요소가 있기 때문에 거의 불가능해져서 포커스의 품질의 향상에도 어려움이 있다.

따라서, 화면상에서의 스폿의 크기를 줄이고 해상도를 향상시키기 위해서 음극선관을 구동하는 샤시(Chassis)의 회로를 적절히 조작하여, 화면에 전자빔을 주사하도록 하는 영상신호의 미분신호를 전자총이 장착된 음그선관의 네크부에 설치된 코일에 동기 시켜 인가함으로써, 전자빔이 편향요크의 편향자계에 의해 균일하게 편향되는 속도로 변조함으로써 화면에서의 해상도 및 선명도를 향상시킬 수 있다.

도 3은 VM(Velocity modulation)코일의 작동 원리를 간략히 나타내고 있다.

그러나, 이러한 회로적인 해상도 향상 방법을 극대화시키기 위해서는 종래의 고정된 포커스 전압이 인가되는 전극의 길이가 짧고, 상기 코일의 영상신호에 동기되어 인가되는 전류에 의한 속도 변조 자계가 효과적으로 침투하도록 충분히 간격을 형성 시켜야 한다.

상기와 같이 코일의 효과를 극대화시키기에 종래의 전자총의 구조는 부적당하다.

일반적으로 코일에 의해 발생되는 자계의 중심은 상기 고정되어 상대적으로 높은 전압이 인가되는 제5전극 부근에 위치하게 되는데, 설계 상 필요한 전압비를 맞추기 위해 전극의 길이를 늘려 놓는다.

이는 또한 작은 부품을 연이어 설치하는 경우와 비교했을 때 비용절감 및 생산공정의 단순화를 가져오는 유리한 점이 있다.

하지만, 이런 단순화된 긴 전극에 의한 전자총의 구조는 해상도 향상을 위한 코일의 자계에 의한 속도 변조 효과를 약화시켜 해상도의 향상을 저해하는 요소로 작용된다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 에노드 전극과 포커스 전극으로 구성된 메인전극 중 고정된 포커스 전압이 인가되는 포커스 전극을 2개 이상 연이어 배치하고, 상기 고정된 포커스 전압이 인가되는 포커스 전극들 간에 적절한 간격을 유지시킴으로써 영상신호의 미분신호에 동기 하여 작용하는 VM(Velocity modulation)코일의 작용을 극대화시키는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 음극선관의 개략도.

도 2는 주렌즈경에 의한 스폿경의 변화를 나타낸 그래프.

도 3은 VM(Velocity Modulation)코일의 작동원리를 나타낸 도면.

도 4는 종래 전자총의 구조와 본 발명에 따른 전자총의 구조를 나타낸 도면.

도 5는 포커스 전극들과 VM코일에 의해 화면의 스폿경의 변화를 나타낸 그래프로써,

(a)는 연속적으로 설치된 포커스 전극들의 간격을 형성시키는 간격 숫자와 VM코일의 속도 변조 자계에 의한 화면스폿의 축소량을 나타낸 그래프.

(b)는 연속적으로 설치된 포커스 전극들의 각각의 간격 넓이와 VM코일의 속도 변조 자계에 의한 화면 스폿의 축소량을 나타낸 그래프.

(C)는 전자총의 전장과의 VM코일의 속도 변조 자계에 의한 화면 스폿의 축소량을 나타낸 그래프.

도 6의 (a)는 본 발명에 따른 전자총의 구조를 나타낸 도면.

(b)는 본 발명에 따른 전자총의 구조에 가변 포커스 전압을 인가하는전극이 포함된 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1;스템핀 2;히터

18:VM코일 24:제1전극

25;제2전극 26:제3전극

27:제4전극 28:고정전압을 인가 받는 포커스 전극

29:제9전극 31:가변전압을 인가 받는 포커스 전극

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 형광체 스크린을 향해 전자빔을 방출하는 음극과 스크린측의 에노드 전극과 캐소드측의 포커스 전극으로 구성된 메인 전극을 포함하는 전자총, 및 상기 포커스 전극의 위치가 자계의 중심이 되고 음극선관의 네크부 위에 장착되어 회로의 영상신호와 동기해서 작용하는 VM(Velocity Modulation)코일을 포함하는 음극선관에 있어서, 상기 전자총은 고정된 포커스 전압을 인가 받는 메인전극의 포커스 전극들이 연속적으로 2개 이상으로 이루어지며; 상기 두 개 이상의 전극으로 이루어진 메인전극의 포커스 전극의 길이의 합을 'L'이라 하고, 상기 전극들 간의 간격의 합을 'g' 라고 할 때 , 다음 식, (g×100) / L = 5 ~ 30(%)을 만족하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 상기의 목적을 달성하는 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

VM코일의 회로적인 해상도 향상 방법을 극대화시키기 위해서 VM코일에 의해발생되는 자계의 중심이 위치하는 고정된 포커스 전압을 인가 받는 포커스 전극의 길이를 높은 전압비를 맞추기 위해 길게 하고, 상기 VM코일의 영상신호에 동기 되어 인가되는 전류에 의한 속도 변조 자계가 효과적으로 침투하도록 충분한 전극의 간격을 형성 시켜야 한다.

따라서, 본 발명의 전자총 주렌즈 구조는 도 1에서와 같이 종래의 전자총 구조와 유사한 세 전자빔에 공통인 개구부를 가지는 전극과 세 개의 전자빔 통과홀을 가진 판상 형상의 정전장제어전극체, 그리고 캡모양의 전극이 적층되어 구성되고, 상기 전극들은 용접 공정등을 통해 전기적으로 연결되어 있어 고압과 편향신호에 동기 된 가변전압이 인가된다.

그리고, 종래에 스크린측의 에노드 전극과 캐소드 측의 포커스 전극으로 구성된 메인 전극 중, 상기 포커스 전극은 가변 포커스 전압을 인가하는 전극과 고정된 포커스 전극을 인가하는 전극으로 분류된다.

그 중에서 고정된 포커스 전압을 인가하는 포커스 전극이 2개 이상으로 나누어져 배치되어 있다.

도 4의 (a)와 (b)는 종래 전자총 구조이고, 도 4의 (c)는 본 발명에 따른 전자총의 구조로써 고정된 포커스 전압을 인가 받는 포커스 전극들(28)이 연이어 배치된 전자총 구조이다.

그리고, 도 4의 (d)도 본 발명에 따른 전자총의 구조로써, 가변 포커스 전압을 인가 받은 포커스 전극(31)과, 고정된 포커스 전압을 인가 받는 포커스 전극들(28)이 연이어 배치되어 있는 전자총의 구조를 나타내고 있다.

도 4의 (c)는 영상신호가 인가되는 음극(23)과 음극으로부터 방출된 전자들을 모아서 화면 방향으로 가도록 끌어당기는 제2전극(25)과 전자빔이 음극에 인가되는 일정이상의 영상신호에 해당하는 전압이 인가되지 않을 경우 전자의 방출을 막아주는 제1전극(24)이 배치되어 있고, 상대적으로 높은 전압을 인가하는 제3전극(26)과 상대적으로 낮은 전압이 인가되는 제4전극(27)과 상대적으로 높은 고정된 전압을 인가하는 포커스 전극들(28a, 28b, 28c)이 있다.

그리고, 고압이 인가되는 제9전극(29)에 의해서 화면에 전자빔을 주사하도록 주렌즈를 형성시켜 음극선관의 화면을 형성하게 된다.

도 4의 (d)는 도 4의 (c)와 같은 구조에, 편향요크의 편향신호에 동기 되어 가변되는 포커스 전압을 인가하고 편향요크 자계에 의해서 발생되는 비점수차를 보상하도록 사극자렌즈를 형성시키는 제8전극(31)이 하나 더 배치되어 있다.

상기 제8전극(31)과 고압이 인가되는 제9전극(29)에 의해서 화면에 전자빔을 주사하도록 주렌즈를 형성시켜 음극선관의 화면을 형성하게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 고정된 포커스 전압을 인가하는 포커스 전극을 가진 전자총의 구조이다.

메인전극은 에노드 전극(29)과 포커스 전극(28)으로 구성되어 있으며, 상기 포커스 전극(28)은 가변 포커스 전압을 인가하는 전극(31)과 고정된 포커스 전압을 전극(28)으로 구성된다.

그 중에서 고정된 포커스 전압을 인가하는 포커스 전극들(28)을 도 4의 (c) 및(d)의 28a, 28b,28c와 같이 연이어 2개 이상 배치하고, 그 연이어 배치한 포커스전극(28)의 길이의 합(L)은 4mm이상 30mm이하의 값을 갖는다.

이때, 상기 연이어 배치된 포커스 전극들(28)간의 각각의 형성된 간격들(g1,g2)의 합을 g라 할 때, 다음 식, (g × 100) / L = 5 ~ 30(%)을 만족하도록 한다.

상기의 식을 만족하는 고정된 포커스 전압을 인가 받는 포커스 전극(28)에 대한 실험 결과가 도 5의 그래프에 나타나 있다.

도 5 는 고정된 포커스 전압을 인가 받는 포커스 전극들과 영상신호의 미분 신호에 동기 하여 작용하는 코일에 의해 화면의 스폿경의 변화를 나타낸다.

도5의 (a)는 전자총 전극, 특히 코일의 작용 자계의 중심에 위치한 고정된 포커스 전압을 입가 받는 포커스 전극의 간격의 수 즉, 도 4의 제5전극(28a), 제6전극(28b), 및 제7전극(28c)같이 간격을 형성시키는 숫자와 코일의 속도 변조 자계에 의한 화면 스폿의 축소량을 나타낸 그래프로써, 그 간격의 수가 늘어날수록 효과는 증대함을 알 수 있다.

도5의 (b)는 포커스 전극들(28)의 각각 형성된 간격의 넓이와 코일의 속도 변조 자계에 의한 화면 스폿의 축소량을 표시한 것으로, 약 0.6 ~ 1.2mm의 간격을 가질 때 코일의 효과가 극대화됨을 알 수 있다.

또한, 도 5의 (c)는 전자총의 전장과 코일의 속도 변조 자계의 관계를 그래프로 나타낸 것으로, 음극선관에 삽입된 전자총에 비례하는 구간이 있음을 알 수 있다.

따라서, 상기와 같은 도 5의 데이터를 분석해 보면, 포커스 전극(28)의 간격의 수는 1개 이상 되어야 하며, 포커스 전극들(28)간의 각각의 간격의 넓이는 0.6 ~ 1.2mm수준이 가장 효과적이고, 전자총의 전장은 길수록 유리하나 일정수준을 넘어서면 그 효과가 크지 않다.

상기의 조건을 가지고 시료를 제작하여 평가한 결과, 화면에서의 스폿의 크기는 종래의 전자총에 대비해 수평방향에서 약 15 ~ 30%의 축소효과를 가질 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 포커스에 큰 영향을 미치는 스폿경의 축소를 위해, 고정된 포커스 전압이 인가되는 포커스 전극의 전체 길이를 그대로 유지하면서 2개 이상의 전극으로 분할하여 동일한 전압을 인가하고, 각 전극간의 간격을 0.6 ~ 1.2 mm 형성함으로써, 화면 스폿의 수평방향으로의 크기를 15 ~ 30% 축소할 수 있고 적은 비용과 단기간에 적용 가능하여 포커스의 품질을 조기에 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 형광체 스크린을 향해 전자빔을 방출하는 음극과 스크린측의 에노드 전극과 캐소드측의 포커스 전극으로 구성된 메인 전극을 포함하는 전자총, 및 상기 포커스 전극의 위치가 자계의 중심이 되고 음극선관의 네크부 위에 장착되어 회로의 영상신호와 동기해서 작용하는 VM(Velocity Modulation)코일을 포함하는 음극선관에 있어서,

   상기 전자총은 고정된 포커스 전압을 인가 받는 메인전극의 포커스 전극들이 연속적으로 2개 이상으로 이루어지며;

   상기 두 개 이상의 전극으로 이루어진 메인전극의 포커스 전극의 길이의 합을 'L'이라 하고, 상기 전극들 간의 간격의 합을 'g' 라고 할 때 , 다음 식, (g×100) / L = 5 ~ 30(%)을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 L은 다음 식, 4mm < L < 30mm을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.