KR20030071222A - 칼라 음극선관 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 음극선관의 전자총에 관한 것으로, 이는 전자총을 이루는 구성요소이면서 인가된 전압의 전압차에 의해 주렌즈가 형성되는 집속전극 및 양극 사이와, 다이나믹렌즈가 형성되는 다이나믹전극 및 집속전극 사이의 단면적을 작게 구성하므로서, 이에 따른 단면적이 변화된 비드글라스에 의해 형성된 전자기장의 세기가 시간경과에 따라 종래 발생하였던 R, G, B 전자빔들의 컨버젼스 변화량을 줄일 수 있으며, 특히 상기와 같이 구성된 비드글라스에 의해 상기 주렌즈부인 집속전극과 양극 사이에 존재하는 커패시티(Capacity : 전하량)를 감소시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Description

칼라 음극선관 전자총{CRT electron gun}

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자총을 이루는 구성요소이면서 인가된 전압의 전압차에 의해 주렌즈가 형성되는 집속전극 및 양극 사이와, 다이나믹렌즈가 형성되는 다이나믹전극 및 집속전극 사이의 단면적을 작게 구성하므로서, 이에 따른 단면적이 변화된 비드글라스에 의해 형성된 전자기장의 세기가 시간경과에 따라 종래 발생하였던 R, G, B 전자빔들의 컨버젼스 변화량을 줄일 수 있으며, 특히 상기와 같이 구성된 비드글라스에 의해 상기 주렌즈부인 집속전극과 양극 사이에 존재하는 커패시티(Capacity : 전하량)를 감소시킬 수 있는 칼라 음극선관 전자총에 관한 것이다.

일반적으로, T.V 브라운관이라 불리우는 음극선관(Cathode Ray Tube)은, 전기신호를 전자빔 작용에 의해 영상이나 도형, 문자 등의 광학적인 상(象)으로 변환하여 표시하는 것으로서, 이에 대한 구성을 설명하면 다음과 같다.

상기 칼라 음극선관(braungwan)은, 도 1 에 도시한 바와 같이, 주사된 전자빔의 충돌시 발광하여 시각적인 정보로 변환시키는 3원색(적색, 녹색, 청색) 형광체(7)가 내면에 도포된 유리재의 패널(panel)(1)과, 전체형상이 콘 형태를 이루면서 내부에 내장흑연이 도포되어 있으며, 상기 패널(1)에 고정되어 벌브(bulb)형태의 진공용기를 이루는 유리재의 펀넬(funnel)(2)과, 상기 펀넬(2)의 네크부(5)에 삽입되며, 영상정보를 표시하는 전기신호에 따라 전자빔을 발사하는 전자총(3)과, 상기 펀넬(2) 외측 네크(5)부분에 장착되어 상기 전자총(3)으로부터 발사되는 전자빔을 상하좌우로 편향시켜 상기 패널(1)에 2차원적으로 재생되도록 하는 편향요크(deflection yoke)(4)와, 상기 3원색 형광면(7) 배면에 위치되도록 상기 패널(1) 내에 장착되어 상기 편향요크(4)에 의해 편향된 전자빔이 홀을 통해 정해진 위치의 상기 형광면(7)으로 주사되도록 하는 색선택 전극인 섀도우마스크(shadow mask)(6)로 구성되어 있다.

또한, 상기 칼라 음극선관의 구성요소인 전자총(3)에 대한 세부구성을 설명하면, 이는 도 2 에 도시한 바와 같이, 내재된 히터의 열원에 따라 전자를 방출하는 음극(10)과, 상기 음극(10)에서 방출된 전자의 양을 제어하는 제 1 그리드전극인 제어전극(11)과, 상기 제어전극(11)을 통해 일정량으로 제어된 전자를 빔 형태로 가속시키는 제 2 그리드전극인 가속전극(12)과, 상기 음극(10) 및 제어전극(11), 가속전극(12)으로 이루어진 삼극부(13)를 통해 주사된 전자빔의 발산각을 주렌즈(21)의 입사각에 맞게 조절하는 제 3 그리드전극(14) 및 제 4 그리드전극(15)과, 상기 제 3, 4 그리드전극(14)(15)을 통해 주렌즈(21) 입사각에 맞게발산각이 조절된 전자빔이 주렌즈(정전렌즈)(21)효과에 의해 집속 및 가속되어 형광면(7)에 주사되도록 하는 집속전극(18) 및 양극(20)과, 상기 양극(20)에 장착되어 상기 편향요크(4)의 누설자계를 차폐시키는 차폐전극(쉴드컵 : Shield Cup)(22)과, 상기 전극들의 양 끝단에 고정되어 상기 전극들을 소정의 간격으로 고정 및 유지시켜주는 비드글라스(30)와, 상기 네크부(5) 내에 전자총(3)이 지지 고정되도록 하는 B.S.C(23)로 구성된다.

이 때, 도 2 에 도시된 전단집속렌즈(16)는 제 3 그리드전극(14)과 제 4 그리드전극(15)으로 구성되고, 다이나믹렌즈(19)는 다이나믹전극(직류인가전극)(17)과 집속전극(교류인가전극)(18)으로 구성되며, 주렌즈(21)는 집속전극(18)과 양극(20)으로 구성되는데, 특히 상기 다이나믹전극(17)은 상기 집속전극(18)에 인가된 교류전압을 가변시켜 상기 가변화된 교류전압을 통해 상기 다이나믹전극(17)과 집속전극(18) 사이에 다이나믹렌즈(19)가 형성되도록 함과 동시에, 상기 다이나믹렌즈(19)의 집속도를 가변시켜 화면의 중앙과 코너부분에 주사되는 전자빔의 집속거리를 조절하도록 하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 전자총의 작동과정에 대하여 상세히 설명하면, 도 2 와 도 3 에 도시된 바와 같이, 히터(미도시)에 6.3V, 음극(10)에 -100V, 제어전극(11)에 0V, 가속전극(12)에 500∼1000V, 양극(20)에 25∼35㎸, 집속전극(18)에 상기 양극(20)전압의 20∼30%의 중전압 등이 인가되게 되면, 상기 히터에서 열이 발생되면서 음극(10)이 가열되고, 그 열로 인해 음극(10)면에 흡착되어 있던 산화물로부터 전자들이 활성화되면서 상기 제어전극(11)과 가속전극(12)의 전기장에 의해 전자들이 빨려 나와 전방(前方)으로 주사되며, 상기 주사된 전자빔은 상기 집속전극(18)과 양극(20)의 전압차에 의해 형성된 주렌즈(21)를 통해 집가속 되게 되는데, 이 때 양극(20)의 경우 패널(1)과의 접합부로부터 전자총(3)의 쉴드컵(22) 위치까지 도포되어 있는 흑연(26)을 따라 B.S.C(23), 쉴드컵(22)을 거쳐 펀넬(2)의 고압 케이블로부터 25∼35㎸의 고압이 흐르게 된다.

이와 같이, 상기 양극(20)과 집속전극(18)의 전압차에 의해 형성된 주렌즈(21)에 집가속된 전자빔은 펀넬(2)의 네크부(5)에 부착된 편향요크(4)에 의해 상하좌우로 편향된 다음, 상기 섀도우 마스크(6)의 전자빔 통과공을 통과하여 3원색(적색, 녹색, 청색) 형광면(7)에 부딪쳐 상기 형광면(7)이 형성된 패널(1)에 화상이 형성되게 된다.

이 때, 통상의 인라인(In-Line)형 전자총을 이용한 칼라 수상관에서는 적색, 녹색, 청색의 3개의 전자빔이 수평으로 나란하게 배열되기 때문에, 3개의 전자빔을 한 곳에 수렴시키기 위하여 비균일자계를 이용한 자기집중형(self-convergence) 편향요크(4)를 적용하고 있다. 또한, 화면 중앙과 화면 주변에서 전자총과 화면과의 거리가 각각 달라 화면 전(全) 영역에 전자빔을 집속시키기 위해서는 상기 집속전극(18)과 양극(20)과의 전압차에 의해 형성된 정전렌즈 즉 주렌즈의 강도를 조절해야만 화면 전 영역에서 전자빔이 한 점에 집속될 수 있기 때문에, 상기 집속전극(18)과 다이나믹전극(17)간의 전압차를 임의(0∼500V)로 조정하므로써, 각각의 거리에 맞는 집속도를 구현하게 된다.

하지만, 상기 집속전극(18)의 위치에서 음극(10)방향의 네크(5) 내벽엔흑연(24)이 도포되어 있지 않아 고압이 서서히 감압되면서 음극(10) 부근의 내벽까지 이르게 되어 상기 집속전극(18)과 양극(20)사이에 고압(20㎸)의 직류전원이 걸릴 경우, 상기 전극들(18)(20)을 고정시켜주는 비드글라스(30)가 일종의 콘덴서와 같이 전하가 충전되면서 상기 비드글라스(30)에 의해 전자기장이 형성되고, 상기 전자기장은 주렌즈(21), 즉 상기 집속전극(18)과 양극(20) 사이에 형성되는 정전장에 영향을 주어 설계자가 의도한 바와는 다르게 전자빔의 궤도가 형성되게 되는 커다란 문제점이 있었다.

또한, 상기 비드글라스(30)에 의해 형성된 전자기장의 세기가 시간경과에 따라 달라지게 되면서 R, G, B 전자빔들이 한 점에 모이도록 설계된 주렌즈(21) 기능이 간섭을 받아 상기 전자빔들의 세점이 화면의 한점에 모이는 컨버젼스 특성이 변화되어 상기 R, G, B 전자빔들이 상기 화면상에서 흐트러지게 되는 색번짐 현상이 발생하게 되는 커다란 문제점도 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 전자총을 이루는 구성요소이면서 인가된 전압의 전압차에 의해 주렌즈가 형성되는 집속전극 및 양극 사이와, 다이나믹렌즈가 형성되는 다이나믹전극 및 집속전극 사이의 단면적을 작게 구성하므로서, 이에 따른 단면적이 변화된 비드글라스에 의해 형성된 전자기장의 세기가 시간경과에 따라 종래 발생하였던 R, G, B 전자빔들의 컨버젼스 변화량을 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기와 같이 비드글라스의 단면적을 작게 구성하므로서, 상기 주렌즈부인 집속전극과 양극 사이에 존재하는 커패시티(Capacity : 전하량)를 감소시키는데 또 다른 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 주렌즈부인 집속전극 및 양극 사이와, 다이나믹렌즈부인 다이나믹전극 및 집속전극 사이의 비드글라스 단면적을 작게 구성한 본 발명의 칼라 음극선관 전자총에 의해 해결될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.

도 1 은 일반적인 칼라 음극선관의 주요부위를 나타낸 단면도.

도 2 는 도 1 에 장착된 전자총의 평면을 나타낸 단면도.

도 3 은 도 1 에 장착된 전자총의 측면을 나타낸 단면도.

도 4 는 본 발명의 전자총 평면을 나타낸 단면도.

도 5 는 본 발명의 전자총 측면을 나타낸 단면도.

도 6 은 주렌즈부가 고정되는 비드글라스의 인라인방향 수직두께를 감소시켜 시간경과에 따라 컨버젼스 변화량을 측정한 도표.

도 7 은 다이나믹렌즈부가 고정되는 비드글라스의 인라인방향 수직두께를 감소시켜 시간경과에 따라 컨버젼스 변화량을 측정한 도표.

도 8 은 주렌즈부가 고정되는 비드글라스의 인라인방향 두께를 감소시켜 시간경과에 따라 컨버젼스 변화량을 측정한 도표.

도 9 는 다이나믹렌즈부가 고정되는 비드글라스의 인라인방향 두께를 감소시켜 시간경과에 따라 컨버젼스 변화량을 측정한 도표.

도 10 은 본 발명의 전자총에 대한 컨버젼스 변화량과 종래 전자총에 대한 컨버젼스 변화량을 비교 도시한 도표.

* 도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명 *

3, 3a. 전자총 5. 네크 9. 히터 10. 음극

11. 제어전극 12. 가속전극 13. 삼극부 14. 제 3 그리드전극

15. 제 4 그리드전극 16. 전단집속렌즈 17. 다이나믹전극

18. 집속전극 19. 다이나믹렌즈 20. 양극 21. 주렌즈부

22. 쉴드컵 23. B.S.C 24. 흑연 30, 30a. 비드글라스

도 4 는 본 발명의 전자총 평면을 나타낸 단면도이고, 도 5 는 본 발명의 전자총 측면을 나타낸 단면도이다.

본 발명의 칼라 음극선관 전자총(3a)은, 내재된 히터(9)의 열원에 따라 전자를 방출하고 상기 방출된 전자의 방사량을 조절 및 제어하여 빔의 형태로 주사되도록 하는 음극(10), 제어전극(11), 가속전극(12)의 삼극부(13)와, 상기 삼극부(13)를 통해 주사된 전자빔의 발산각을 주렌즈(21)의 입사각에 맞게 조절하는 제 3, 4 그리드전극(14)(15)과, 상기 제 3, 4 그리드전극(14)(15)을 통해 화면의 중앙과 코너부분에 주사되는 전자빔의 집속거리를 조절할 수 있게 집속전극(18)과의 사이에 다이나믹렌즈(19)가 형성되도록 하는 다이나믹전극(17)과, 상기 다이나믹전극(17)을 통해 주사된 전자빔을 화면에 집가속시킬 수 있게 주렌즈(21)가 형성되도록 하는 집속전극(18) 및 양극(20)과, 상기 전극들을 관축방향으로 일정간격만큼 이격시켜 융착 고정시킨 비드글라스(30)로 구성된 칼라 음극선관 전자총에 있어서;

상기 주렌즈(21) 통해 전자빔이 화면의 한점에 모이게 하는 컨버젼스의 변화량을 감소시키기 위하여, 상기 주렌즈(21)가 형성되는 집속전극(18) 및 양극(20)과, 상기 다이나믹렌즈(19)가 형성되는 다이나믹전극(17) 및 집속전극(18)이 고정되는 부분의 비드글라스(30a) 인라인 방향 두께를 감소시킨 구성이다.

또한, 상기 주렌즈(31)가 형성되는 집속전극(18) 및 양극(20)과, 상기 다이나믹렌즈(19)가 형성되는 다이나믹전극(17) 및 집속전극(18)이 고정되는 부분의 비드글라스(30a) 인라인 방향 수직두께를 감소시킨 구성이다.

이하, 본 발명의 칼라 음극선관 전자총에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 칼라 음극선관 전자총(3a)은, 도 2 에 도시된 종래 전자총(3)에서 상기 비드글라스(30)에 의해 형성된 전자기장의 세기가 시간경과에 따라 변화되면서, 집속전극(18)과 양극(20)과의 전압차에 의해 형성된 주렌즈(21)에 영향을 주어 발생하였던 R, G, B 전자빔들의 컨버젼스 변화량을 감소시키기 위하여, 도 4 및 도 5 에 도시한 바와 같이, 상기 주렌즈(21)가 형성되는 집속전극(18) 및 양극(20) 사이와, 상기 다이나믹렌즈(19)가 형성되는 다이나믹전극(17) 및 집속전극(18) 사이의 비드글라스(30a) 두께, 즉 집속전극(18) 및 양극(20) 사이의 비드글라스(30a) 인라인방향 수직두께(A) 및 다이나믹전극(17) 및 집속전극(18) 사이의 비드글라스(30a) 인라인방향 수직두께(B)와, 상기 집속전극(18) 및 양극(20) 사이의 비드글라스(30a) 인라인방향 두께(D) 및 다이나믹전극(17) 및 집속전극(18) 사이의 비드글라스(30a) 인라인방향 두께(E)를 각각 감소시킨 것이다.

상기와 같이, 비드글라스(30a)의 인라인방향 수직두께 및 인라인방향 두께를 감소시킬 경우, 상기 집속전극(18)과 양극(20) 사이에 존재하는 커패시티(전하량)가 감소하게 되며, 상기 커패시티를 수식으로 표현하면 다음과 같다.

C = uA / L

C : 커패시티(Capacity : 전하량)

u : 유전계수

A : 전극의 면적

L : 두 전극의 거리

또한, 도 4 및 도 5 에 도시된 전자총(3a)의 비드글라스(30a) 중 삼극부(13)가 고정된 비드글라스(30a) 두께는 제외하고, 상기 주렌즈(21)부와 다이나믹렌즈(19)부의 비드글라스(30a) 두께는 감소시켜 시간경과에 따른 컨버젼스(Convergence) 변화량을 측정하였으며, 그 결과는 도 6 및 도 7, 도 8, 도 9 에 도시하였다.

이 때, 도 4 에 도시된 다이나믹렌즈(19)부 즉, 다이나믹전극(17)과 집속전극(18)이 고정된 비드글라스(30a)의 인라인방향 수직두께를 감소시켰을 때 시간경과에 따른 컨버젼스 변화량이 종래 전자총의 다이나믹전극(17)과 집속전극(18)이 고정된 비드글라스(30)의 인라인방향 수직두께에서 측정된 컨버젼스 변화량에 비해 도 7 에 도시한 바와 같이 상대적으로 적은 영향을 나타내었지만, 주렌즈(21)부 즉, 집속전극(18)과 양극(20)이 고정된 비드글라스(30a)의 인라인방향 수직두께를 감소시켰을 때 시간경과에 따른 컨버젼스 변화량이 종래 전자총의 집속전극(18)과양극(20)이 고정된 비드글라스(30)의 인라인방향 수직두께에서 측정된 컨버젼스 변화량에 비해 도 6 에 도시한 바와 같이 최대의 영향을 나타내었다.

그리고, 도 5 에 도시된 다이나믹렌즈(19)부 즉, 다이나믹전극(17)과 집속전극(18)이 고정된 비드글라스(30a)의 인라인방향 두께를 감소시켰을 때 시간경과에 따른 컨버젼스 변화량이 종래 전자총의 다이나믹전극(17)과 집속전극(18)이 고정된 비드글라스(30)의 인라인방향 두께에서 측정된 컨버젼스 변화량에 비해 도 9 에 도시한 바와 같이 상대적으로 적은 영향을 나타내었지만, 주렌즈(21)부 즉, 집속전극(18)과 양극(20)이 고정된 비드글라스(30a)의 인라인방향 두께를 감소시켰을 때 시간경과에 따른 컨버젼스 변화량이 종래 전자총의 집속전극(18)과 양극(20)이 고정된 비드글라스(30)의 인라인방향 두께에서 측정된 컨버젼스 변화량 비해 도 8 에 도시한 바와 같이 최대의 영향을 나타내었다.

이와 같이, 본 발명의 전자총과 종래 전자총에 대하여 시간경과에 따른 컨버젼스(Convergence) 변화량을 측정한 데이터를 표 1 에 나타내었으며, 보다 효과적으로 본 발명의 전자총에 대한 컨버젼스 변화량과 종래 전자총에 대한 컨버젼스 변화량을 비교할 수 있도록 도 10 에 도시하였다.

	A/C	B/C	D/F	E/F	72시간 최대 컨버젼스 변화량
S(본 발명)	0.5	0.5	0.8	0.8	0.06
T(종래)	0.7	1.0	1.0	1.0	0.12

또한, 네크 직경이 φ29.1인 통상의 음극선관 전자총의 경우,비드글라스(30) 두께가 3∼4㎜ 정도이지만, 상기 비드글라스의 두께가 3∼4㎜ 이하일 경우, 음극선관이 고온 공정을 거치면서 균열이 발생할 수 있기 때문에, 본 발명은 상기와 같은 결과를 토대로 상기 비드글라스 각부의 최적화 두께를 다음 식과 같이 도출하였으며, 본 발명의 전자총이 적용된 음극선관이 종래 전자총이 적용된 음극선관에 비해 최대 컨버젼스 변화량이 0.06 이내로 매우 우수함을 알 수 있다.

0.3＜A/C, B/C＜0.7

0.7＜D/F, E/F＜0.9

A : 집속전극과 양극전극사이의 비드글라스 인라인방향 수직두께.

B : 다이나믹전극과 집속전극사이의 비드글라스 인라인방향 수직두께.

C : 비드글라스 인라인방향 수직최대두께.

D : 집속전극과 양극전극사이의 비드글라스 인라인방향 두께.

E : 다이나믹전극과 집속전극사이의 비드글라스 인라인방향 두께.

F : 비드글라스 인라인방향 최대두께.

본 발명의 칼라 음극선관 전자총은, 전자총을 이루는 구성요소이면서 인가된 전압의 전압차에 의해 주렌즈가 형성되는 집속전극 및 양극 사이와, 다이나믹렌즈가 형성되는 다이나믹전극 및 집속전극 사이의 단면적을 작게 구성하므로서, 이에 따른 단면적이 변화된 비드글라스에 의해 형성된 전자기장의 세기가 시간경과에 따라 종래 발생하였던 R, G, B 전자빔들의 컨버젼스 변화량을 줄일 수 있는 탁월한 효과가 있다.

또한, 상기와 같이 비드글라스의 단면적을 작게 구성하므로서, 상기 주렌즈부인 집속전극과 양극 사이에 존재하는 커패시티(Capacity : 전하량)를 감소시킬 수 있는 탁월한 효과도 있다.

그리고, 본 발명의 전자총 구성요소인 비드글라스의 두께, 즉 집속전극과 양극전극사이의 비드글라스 인라인방향 수직두께 및 다이나믹전극과 집속전극사이의 비드글라스 인라인방향 수직두께와, 집속전극과 양극전극사이의 비드글라스 인라인방향 두께 및 다이나믹전극과 집속전극사이의 비드글라스 인라인방향 두께를 감소시켜 0.3＜A/C, B/C＜0.7, 0.7＜D/F, E/F＜0.9를 만족하였을 때, 본 발명의 전자총이 적용된 음극선관이 종래 전자총이 적용된 음극선관에 비해 최대 컨버젼스 변화량이 0.06 이내로 감소되게 되는 탁월한 효과도 있다.

Claims (3)

1. 내재된 히터의 열원에 따라 전자를 방출하고 상기 방출된 전자의 방사량을 조절 및 제어하여 빔의 형태로 주사되도록 하는 음극, 제어전극, 가속전극의 삼극부와, 상기 삼극부를 통해 주사된 전자빔의 발산각을 주렌즈의 입사각에 맞게 조절하는 제 3, 4 그리드전극과, 상기 제 3, 4 그리드전극을 통해 화면의 중앙과 코너부분에 주사되는 전자빔의 집속거리를 조절할 수 있게 집속전극과의 사이에 다이나믹렌즈가 형성되도록 하는 다이나믹전극과, 상기 다이나믹전극을 통해 주사된 전자빔을 화면에 집가속시킬 수 있게 주렌즈가 형성되도록 하는 집속전극 및 양극과, 상기 전극들을 관축방향으로 일정간격만큼 이격시켜 융착 고정시킨 비드글라스로 구성된 칼라 음극선관 전자총에 있어서;

   상기 주렌즈가 형성되는 집속전극 및 양극 또는 상기 다이나믹렌즈가 형성되는 다이나믹전극 및 집속전극이 고정되는 부분의 비드글라스 인라인 방향 두께를 감소시킨 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관 전자총.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 주렌즈가 형성되는 집속전극 및 양극 또는 상기 다이나믹렌즈가 형성되는 다이나믹전극 및 집속전극이 고정되는 부분의 비드글라스 인라인 방향의 수직두께를 감소시킨 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관 전자총.
3. 제 1 항 및 제 2 항에 있어서, 상기 집속전극과 양극전극사이의 비드글라스인라인 방향의 수직두께를 A, 상기 다이나믹전극과 집속전극사이의 비드글라스 인라인 방향의 수직두께를 B, 상기 비드글라스 인라인 방향의 수직최대두께를 C, 상기 집속전극과 양극전극사이의 비드글라스 인라인 방향의 두께를 D, 상기 다이나믹전극과 집속전극사이의 비드글라스 인라인 방향의 두께를 E, 상기 비드글라스 인라인방향 최대두께를 F 라 할 때 상기 비드글라스의 각부 두께가 0.3＜A/C, B/C＜0.7, 0.7＜D/F, E/F＜0.9을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관 전자총.