KR20030044274A - 칼라 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 음극선관용 전자총을 개시한다. 이에 의하면, 발산전극인 제 6 그리드 전극에 종래의 키이홀 형상의 전자빔 투과공이 형성되고, 집속전극인 제 5 그리드 전극에 대략 수직 종장형 직사각형으로 이루며 좌, 우 수직변을 내측 중심부를 향해 라운드된 오목렌즈 형상의 전자빔 통과공이 형성된다.

따라서, 집속전극의 전자빔 투과공의 라운드된 좌, 우변의 반지름이 작을수록 4극자 렌즈의 효과가 커진다. 그 결과, 전자총의 형광면 중앙부와 주변부에 균일한 전자빔 스폿트를 형성하고 나아가 해상도 향상을 이룰 수 있다.

Description

칼라 음극선관용 전자총{Electron Gun For Color Cathode Ray Tube}

본 발명은 칼라 음극선관용 전자총(Electron Gun)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 집속전극의 전자빔 투과공을 오목렌즈 형상으로 형성하여 형광면의 중앙부 및 주변부에 걸쳐 전자빔의 스폿트를 균일하게 하고 화면 해상도를 향상시키도록 한 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

일반적으로 칼라 음극선관용 다이나믹 포커싱 전자총은 도 1에 도시된 바와 같이 구성된다. 도면에서 제 1 그리드 전극(11), 제 2 그리드 전극(12), 제 3 그리드 전극(13), 제 4 그리드 전극(14), 제 5 그리드 전극(15), 제 6 그리드 전극(16) 및 제 7 그리드 전극(17)과 음극 지지체(18)가 비드 유리(19)에 의해 각각 정해진 간격을 유지하면서 조립되어 전극 조립체를 구성한다. 또한, 제 7 그리드 전극(17)에 차폐컵(20)이 스폿트(Spot) 용접되며 상기 차폐컵(20)에는 음극선관의 네크부(도시 안됨)에 일정한 간격으로 위치시키기 위한 발브 스페이스 콘택트(Bulb Space Contact)(21)가 스폿트 용접된다. 제 1 그리드 전극(11), 제 2 그리드 전극(12),제 3 그리드 전극(13), 제 4 그리드 전극(14), 제 5 그리드 전극(15), 제 6 그리드 전극(16) 및 제 7 그리드 전극(17)과 음극 지지체(18)의 음극(도시 안됨)에 전압을 인가하기 위한 스템(Stem)(22)이 스템 러그(Stem Lug)(23)에 스폿트 용접된다.

또한, 전자총(10)의 전압인가 결선은 도 2에 도시된 바와 같이 이루어진다. 즉, 제 1 그리드 전극(11)에는 그라운드 전압(V1)이 인가되고, 제 2 그리드 전극(12) 및 제 4 그리드 전극(14)에는 양의 스크린 전압(V2)이 인가되고, 제 3 그리드 전극(13)과 제 5 그리드 전극(15)에는 포커스 전압(Vfs)이 인가되며, 제 6 그리드 전극(16)에는 포커스 전압(Vfd)을 기저전압으로 하며 편향 요크의 편향 신호에 동기하여 변조되는 다이나믹 포커스 전압(Vd)이 인가되며, 제 7 그리드 전극(17)에는 포커스 전압보다 높은 애노우드 전압(Va)이 인가된다. 3개의 음극(18R),(18G),(18B)은 각각으로부터 방출되는 전자빔이 적색, 녹색 및 청색의 형광체를 발광시키도록 수평 인라인(In-line)으로 배열 설치된다. 각각의 그리드 전극에는 3개의 전자빔 통과 구멍이 형성된다.

이와 같이 구성된 전자총은 음극선관(도시 안됨)의 내부에 봉입되고, 히터의 가열에 의해 3개의 음극(18R),(18G),(18B)에서 열 전자를 방출하며, 상기 열 전자는 제 2 그리드 전극(12)에 인가된 전압(V2)에 의해 가속되어 전자빔을 형성한다. 이때, 전자빔량은 음극 지지체(18)에 인가되는 전압에 의해 제어된다.

또한, 상기 전자빔들은 제 2 그리드 전극(12)을 지난 후 점차 가속되고, 제 3 그리드 전극(13), 제 4 그리드 전극(14), 제 5 그리드 전극(15)을 지나면서 제 6 그리드 전극(16) 및 제 7 그리드 전극(17)에 입사하는 전자빔의 경로 및 크기가 조정된다. 제 6 그리드 전극(16)과 제 7 그리드 전극(17)의 사이에서 형성된 정전렌즈는 전자빔을 음극선관 화면에 빔 스폿트가 형성되도록 한다. 이때, 전자빔은 편향 요크에 의해 자기장이 발생되는 편향장으로 화면 가득히 주사되어야 하며, 전자총은 다수의 전자빔을 방출시켜 음극선과 화면의 색소를 발광시킴으로써 이들 색상의 조합으로 화상을 재현하게 된다. 그러므로, 다수의 전자빔을 화면 한 지점에 집중하는 것이 중요하다.

이를 위해 전자총은 다수의 전자빔을 수평 인라인으로 방출시키고 편향 요크의 편향 시스템이 수평 편향계를 핀쿠션(Pin Cushion) 형으로, 수직 편향계를 바렐(Barrel) 형으로 비균일하게 변형시키는 셀프 컨버젼스(Self Convergence) 방식을 채택하고 있다. 편향 요크에는 도 3에 도시된 바와 같은 4극자 렌즈(Quadrupole lens) 성분이 존재하는데 이는 편향 영역을 지나는 전자빔(31)에 영향을 줌으로써 전자빔(31)을 횡장형으로 형성시킨다. 이로써, 포커스 열화와 모아레 현상이 발생하므로 화면 주변부의 해상도가 화면 중앙부에 비하여 현저하게 열화한다.

최근에는 화면 주변부의 전자빔 스폿트 형상을 원형으로 보정하기 위해 제 5 그리드 전극(15)과 제 6 그리드 전극(16) 사이에 4극자 렌즈를 형성하며, 발산전극인 제 6 그리드 전극(16)에 인가하는 포커스 전압(Vfd)에 수평 및 수직 편향 주파수에 동기하여 화면 주변부에서 높아지는 변조 전압인 다이나믹 포커스 전압(Vd)을중첩시킴으로써 도 4의 화면(41) 주변의 타원형의 스폿트 형상을 화면(41) 중앙부의 원형 형상으로 성형시키는 다이나믹 포커스 전자총이 제안되었다.

상기 다이나믹 포커스 전자총의 다이나믹 전극의 상호 대향하는 면에는 종장형 전자빔 통과공과 횡장형 전자빔 통과공이 형성된다. 집속전극인 제 5 그리드 전극(15) 및 애노우드 전극인 제 7 그리드 전극(17)에는 포커스 전압(Vfs)과 애노우드 전압(Va)이 각각 인가되고, 다이나믹 전극인 제 6 그리드 전극(16)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 수직 동기신호 주기(V)에 따라 포물선과 같은 곡선 형태로 가변됨과 아울러 수평 동기신호 주기(H)에 따라 가변되는 다이나믹 전압(Vd)이 포커스 전압(Vfd)에 중첩 인가된다.

이와 같이 구성된 다이나믹 포커스 전자총에서는 전자빔이 편향되지 않을 경우, 즉 전자빔이 형광면의 중앙부에 주사될 때 다이나믹 전극에 다이나믹 전압(Vd)이 인가되지 않으므로 다이나믹 전압(Vd)이 0V가 되고, 집속전극인 제 5 그리드 전극(15)과 다이나믹 전극인 제 6 그리드 전극(16) 사이에 4극자 렌즈가 형성되지 않는다. 따라서, 전자빔이 제 6 도에 도시된 바와 같이, 주렌즈에 의해 형광면의 중앙부에 최적의 원형 상태로 랜딩된다.

반면에, 전자빔이 편향 요크에 자계에 의해 화면 주변부로 편향될 때에는 수평 동기신호 및 수직 동기신호에 따라 가변되는 다이나믹 전압(Vd)이 다이나믹 전극인 제 6 그리드 전극(16)에 인가되므로 집속전극인 제 5 그리드 전극(15)과 다이나믹 전극인 제 6 그리드 전극(16) 사이에 제 3 도에 도시된 바와 같은 4극자 렌즈가 형성된다. 즉, 수직방향으로는 수평방향에 비하여 상대적으로 약한 집속렌즈와강한 발산렌즈가 각각 형성되므로 이들 두 렌즈를 통과하는 전자빔이 수평방향으로 집속되고 수직방향으로는 발산하는 힘을 받아서 종장형의 형상을 갖게 된다.

이러한 작용으로 형광면 주변부에 형성된 횡장형 빔 스폿트가 도 6에 도시된 바와 같이, 종장형으로 형성됨으로써 편향 요크의 불균일한 자계로 인한 전자빔의 왜곡(Distortion)이 보정되어서 형광면의 주변부에 제 7도에 도시된 바와 같은 원형의 전자빔이 형성된다.

또한, 다이나믹 전극인 제 6 그리드 전극(16)에는 포커스 전압(Vfd)과 다이나믹 전압(Vd)이 혼합되어 인가됨으로써 다이나믹 전압(Vd)에 따라 주 렌즈의 강도가 약해짐으로서 촛점거리가 길어져 전자빔이 형광면의 주변부로 편향될 때에도 도 8에 도시된 바와 같이, 전자빔의 최적 포커스를 얻을 수가 있다.

따라서, 4극자 렌즈를 형성하는 집속전극인 제 5 그리드 전극(15)과 다이나믹 전극인 제 6 그리드 전극(16)의 전자빔 통과공의 형상과, 상기 다이나믹 전극에 인가되는 다이나믹 전압(Vd)을 적절하게 조절하면, 상기 4극자 렌즈의 집속력 및 발산력이 변화되므로 형광면의 모든 영역 상에서 전자빔의 최적 포커스가 이루어지고 해상도가 향상될 수 있다.

이러한 과제를 성취하기 위해 제 5 그리드 전극과 제 6 그리드 전극에 키이홀(Key Hole) 형태를 비롯한 다양한 형태의 종장형 전자빔 통과공이 주로 형성되어 왔다. 그러나, 여전히 형광면의 중앙부 및 주변부에 걸쳐 전자빔의 스폿트가 균일하게 형성되지 못하고 해상도 향상에 한계가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 형광면의 중앙부와 주변부에 걸쳐 균일한 전자빔스폿트를 형성하여 해상도의 향상을 이루도록 한 칼라 음극선관용 전자총을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 집속전극과 다이나믹 전극의 전자빔 통과공 형상을 개선하여 해상도 향상을 이루도록 한 칼라 음극선관용 전자총을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 일반적인 칼라 음극선관용 다이나믹 포커스 전자총을 나타낸 측면도.

도 2는 도 1의 전자총의 전압 인가도.

도 3은 편향 요크의 비균일 자기장에 의한 4극자 자계 렌즈의 작용을 설명하기 위한 예시도.

도 4는 종래의 전자총의 화면에 나타나는 전자빔 스폿트 형상도.

도 5는 다이나믹 포커스 전자총의 다이나믹 전극에 인가되는 전압의 파형도.

도 6은 편향 요크의 불균일한 자계로 인한 비점수차가 발생한 상태를 나타낸 예시도.

도 7은 도 6의 비점수차를 보정한 상태를 나타낸 예시도.

도 8은 포커스 보정 상태를 나타낸 예시도.

도 9는 본 발명에 의한 칼라 음극선관용 전자총의 4극자 정전 렌즈 전극을 위한 집속전극의 오목렌즈 형상의 전자빔 투과공을 나타낸 예시도.

도 10은 본 발명에 의한 칼라 음극선관용 전자총의 집속전극 및 발산전극의 전자빔 투과공의 곡률을 각각 나타낸 예시도.

도 11은 도 10의 집속렌즈의 전자빔 투과공의 라운드된 좌, 우변 반지름에 따른 4극자 렌즈의 세기를 나타낸 그래프.

도 12은 도 10의 발산렌즈의 전자빔 투과공의 라운드된 상, 하변 반지름에 따른 4극자 렌즈의 세기를 나타낸 그래프.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 칼라 음극선관용 전자총은

전자빔을 방사하는 복수개의 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하기 위한 제어전극과 가속전극으로 구성된 삼극부와 상기 전자빔을 일정량 집속시키는 역할을 하는 두 개 이상의 전극으로 구성되는 적어도 하나의 프리 포커스 렌즈와 상기 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주 렌즈를 형성하는 집속전극과 애노우드 전극으로 구성되어, 상기 음극 및 복수개의 전극에 일정한 전압을 인가하고 나머지 전극들중 적어도 하나에 다이나믹 전압을 인가하여 상기 일정 전압을 인가하는 전극과 다이나믹 전압을 인가하는 전극의 상호 대향면에 4극자 렌즈 형성부를 구비한 칼라 음극선관용 전자총에 있어서,

상기 다이나믹 전압이 인가되는 발산전극에 대향하는 집속전극에 오목렌즈 형상의 전자빔 통과공이 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 집속전극에 오목렌즈 형상으로 형성되는 대신에 상기 발산전극에 오목렌즈 형상의 전자빔 통과공이 형성되어 수평 횡장형 전자빔을 얻을 수가 있다.

바람직하게는, 상기 집속전극에 다이나믹 전압이 인가되고 상기 발산전극에 일정한 전압을 인가한다.

바람직하게는, 상기 오목렌즈 형상의 전자빔 투과공의 라운드된 좌, 우변이 대칭 또는 비대칭으로 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 칼라 음극선관용 전자총을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명에 의한 칼라 음극선관용 전자총의 집속전극과 다이나믹 전극에 형성된 전자빔 통과공을 나타낸 개략도이다.

도 9를 참조하면, 도 1의 집속전극인 제 5 그리드 전극(15)의 원통형 본체 내에 제 1 플레이트 부재(150)가 내장되고, 상기 제 1 플레이트 부재(150)에 3개의 전자빔 통과공(151),(152),(153)이 일정 간격을 두고 이격하여 형성된다. 또한, 다이나믹 전극인 제 6 그리드 전극(16)의 원통형 본체 내에 제 2 플레이트 부재(160)가 내장되고, 상기 제 2 플레이트 부재(160)에 3개의 전자빔 관통공(161),(162),(163)이 일정 간격을 두고 이격하여 형성된다. 상기 전자빔 통과공(161),(162),(163)은 각각 상기 전자빔 통과공(151),(152),(153)에 동일축선상에 위치한다. 설명의 편의상 상기 제 1, 2 플레이트 부재(150),(160)가 상당한 간격으로 이격한 것처럼 도시되어 있으나, 통상 0.5mm의 간격을 두고 대향하여 배치된다.

또한, 상기 전자빔 통과공(151),(152),(153)은 대략 수직 종장형 직사각형을이루며, 특히 좌, 우측변이 직사각형의 내측 중심부를 향해 예를 들어 반지름(R)으로 표시되는 곡률로 라운드(Round)된 형상, 즉 도면에서 오목렌즈 형상을 이룬다. 상기 전자빔 통과공(161),(162),(163)은 종래의 형상과 마찬가지로, 대략 수평 횡장형 직사각형을 이룬다.

이와 같은 형상의 전자빔 통과공(151),(152),(153)을 갖는 제 5 그리드 전극(15)을 채택한 전자총의 경우, 상기 제 5 그리드 전극(15)에 포커스 전압(Vfs)이 인가되고, 제 6 그리그 전극(16)에 포커스 전압(Vfd + Vfs)이 인가되는 경우에 있어서, 상기 전자빔 통과공(151),(152),(153)을 거쳐 전자빔이 입사될 때, 상기 전자빔의 세기가 가장 큰 중심부에 비해 5%, 10%, 25%의 세기를 각각 갖는 렌즈의 효과가 없는 거리에서 상기 전자빔의 수직 사이즈 대 수평 사이즈의 비율(V/H)의 값을 상기 전자빔 통과공(151),(152),(153)의 좌, 우변의 곡률 즉, 반지름(R1)을 변화시키면서 시뮬레이션하였다.

또한, 제 5 그리드 전극(15)에 상기 포커스 전압이 인가되고, 발산전극인 제 6 그리드 전극(16)에 포커스 전압(Vfd)과 다이나믹 전압(Vd)을 중첩한 전압이 인가되는 경우에 있어서, 상기 전자빔 통과공(151),(152),(153)을 거쳐 전자빔이 입사될 때, 상기 전자빔의 세기가 가장 큰 중심부에 비해 5%, 10%, 25%의 세기를 각각 갖는 렌즈의 효과가 없는 거리에서 상기 전자빔의 수직 사이즈 대 수평 사이즈의 비율(V/H)의 값을 상기 전자빔 통과공(161),(162),(163)의 상, 하변의 곡률 즉, 반지름(R2)을 변화시키면서 시뮬레이션하였다. 여기서, 상기 반지름(R1),(R2)는 도 10에 도시된 바와 같다.

그리고, 종래의 키이홀 형상의 전자빔 통과공을 갖는 제 5 그리드 전극을 채택한 전자총에 대하여도 동일한 방식으로 시뮬레이션하였다.

상기 시뮬레이션을 실시한 결과, 집속전극인 제 5 그리드 전극(15)의 좌, 우변의 반지름(R1)의 변화에 따라 4극자 렌즈의 효과가 도 11에 도시된 바와 같이 변화함을 알 수가 있다. 발산전극인 제 6 그리드 전극(16)의 상, 하변의 반지름(R2)의 변화에 따라 4극자 렌즈의 효과가 도 12에 도시된 바와 같이 변화함을 알 수가 있다.

즉, 도 11에서 제 5 그리드 전극(15)은 전자빔 투과공(151),(152),(153)의 좌, 우변의 반지름(R1)이 작을수록 큰 4극자 렌즈의 효과를 나타낸다. 도 12에서 제 6 그리드 전극(16)은 전자빔 투과공(161),(162),(163)의 상, 하변의 반지름(R2)이 클수록 큰 4극자 렌즈의 효과를 나타내므로 도 9에 도시된 바와 같은 종래의 키이홀 형상의 전자빔 투과공(161),(162),(163)이 큰 4극자 렌즈의 효과를 갖는 것을 알 수 있다.

한편, 설명의 편의상 상기 오목렌즈 형상의 전자빔 투과공의 라운드된 좌, 우변이 대칭을 이루는 것을 기준으로 설명하였으나, 상기 오목렌즈 형상의 전자빔 투과공의 라운드된 좌, 우변이 비대칭을 이루는 것도 가능하다.

따라서, 집속전극과 발산전극의 전자빔 투과공이 모두 키이홀 형상인 종래의 전자총에 비하여 발산전극의 전자빔 투과공이 키이홀 형상이고 집속전극의 전자빔 통과공이 오목렌즈 형상인 본 발명의 전자총이 큰 4극자 렌즈 효과를 나타낸다.

한편, 지금까지는 수직 종장형 전자빔을 형성하는 경우에 대하여 설명하였으나 도 9의 전압인가 방식과는 반대로 제 5 그리드 전극(15)에 전압(Vfd +Vd)이 인가되고 제 6 그리드 전극(16)에 포커스 전압(Vfs)을 인가하면, 수평 종장형 전자빔을 형성하는 것도 가능하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 칼라 음극선관용 전자총은 발산전극인 제 6 그리드 전극에 종래의 키이홀 형상의 전자빔 투과공이 형성되고, 집속전극인 제 5 그리드 전극에 대략 수직 종장형 직사각형으로 이루며 좌, 우 수직변을 내측 중심부를 향해 라운드된 오목렌즈 형상의 전자빔 통과공이 형성된다.

따라서, 집속전극의 전자빔 투과공의 라운된 좌, 우변의 반지름이 작을수록 4극자 렌즈의 효과가 커진다. 그 결과, 전자총의 형광면 중앙부와 주변부에 균일한 전자빔 스폿트를 형성하고 나아가 해상도 향상을 이룬다.

한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.

Claims (5)

1. 전자빔을 방사하는 복수개의 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하기 위한 제어전극과 가속전극으로 구성된 삼극부와 상기 전자빔을 일정량 집속시키는 역할을 하는 두 개 이상의 전극으로 구성되는 적어도 하나의 프리 포커스 렌즈와 상기 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주 렌즈를 형성하는 집속전극과 애노우드 전극으로 구성되어, 상기 음극 및 복수개의 전극에 일정한 전압을 인가하고 나머지 전극들중 적어도 하나에 다이나믹 전압을 인가하여 상기 일정 전압을 인가하는 전극과 다이나믹 전압을 인가하는 전극의 상호 대향면에 4극자 렌즈 형성부를 구비한 칼라 음극선관용 전자총에 있어서,

   상기 다이나믹 전압이 인가되는 발산전극에 대향하는 집속전극에 오목렌즈 형상의 전자빔 통과공이 형성된 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 집속전극에 오목렌즈 형상으로 형성되는 대신에 상기 발산전극에 오목렌즈 형상의 전자빔 통과공이 형성되어 수평 횡장형 전자빔을 얻도록 한 것을 특징으로 한 칼라 음극선관용 전자총.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 집속전극에 다이나믹 전압이 인가되고 상기 발산전극에 일정한 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
4. 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서, 상기 오목렌즈 형상의 전자빔 투과공의 라운드된 좌, 우변이 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
5. 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서, 상기 오목렌즈 형상의 전자빔 투과공의 라운드된 좌, 우변이 비대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.