KR20030071338A

KR20030071338A - 칼라 음극선관용 전자총

Info

Publication number: KR20030071338A
Application number: KR1020020010996A
Authority: KR
Inventors: 김동영
Original assignee: 엘지.필립스디스플레이(주)
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-03
Also published as: KR100418934B1

Abstract

본 발명은 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것으로, 프리포커스렌즈부를 형성하는 전극의 구조를 개선하여 대형화 및 고정세화, 고휘도화의 요구에 따른 휘도 증가에 의해 전자빔 스폿 크기가 확대되고 전자빔 스폿의 열화가 심화되는 것을 억제함과 동시에 스트레이(stray) 발생을 개선할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 전자빔을 방사하는 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하고 전자빔을 화면으로 가속시키는 2개 이상의 전극으로 구성된 삼극부렌즈부와, 전자빔을 일정량 집속하는 2개 이상의 전극으로 구성된 프리포커스렌즈부와, 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 2개 이상의 전극으로 구성되는 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 삼극부렌즈부를 형성하는 전극중 제 3전극(G3)의 제 2전극 대향면의 빔통과공 형상이 원형인 경우 제 2전극(G2)의 빔통과공 공경(D2)에 대해 제 3전극(G3)의 제 2전극 대향면의 빔통과공 공경(D3)이 D2 ×0.75 ≤D3 ≤D2 이고, 상기 제 2전극(G2)의 두께(t2)에 대해 제 3전극(G3)의 두께(t3)가 0.5 ×t2 ≤t3 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총을 제공한다.

Description

칼라 음극선관용 전자총{Gun for Color CRT}

본 발명은 칼라 음극선관의 전자총에 관한 것으로, 특히 프리포커스렌즈부를 형성하는 전극의 구조를 개선하여 대형화 및 고정세화, 고휘도화의 요구에 따른 휘도 증가에 의해 전자빔 스폿 크기가 확대되고 전자빔 스폿의 열화가 심화되는 것을 억제함과 동시에 스트레이(stray) 발생을 개선할 수 있도록 한 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

일반적으로, 음극선관용 인라인형(in-line) 전자총의 각 전극들은 음극에서 발생된 전자빔이 일정한 세기의 형태로 제어되어 스크린에 도달할 수 있도록 하기 위해 전자빔이 통과하는 경로에 대해 수직이 되도록 서로 일정한 간격으로 배치된다.

첨부된 도면의 도 1 내지 도 3은 일반적인 전자총의 구조를 나타낸 것으로, 전자총은 상호 독립된 3개의 음극(3)과, 이 음극(3)으로부터 일정 거리 떨어져 배치된 3개의 음극(3)의 공통격자인 제 1전극(4)과, 상기 제 1전극(4)으로부터 일정간격으로 배치된 제 2전극(5) 및 제 3전극(6), 제 4전극(7), 제 5전극(8), 제 6전극(9)의 순으로 구성되고, 최종전극인 상기 제 6전극(9)의 상부에는 전자총과 음극선관의 펀넬(15)을 전기적으로 연결해주면서 전자총을 펀넬(15)의 넥크부에 고정시키는 벌브스페이스콘택트(BSC)(11)가 부착된 실드컵(10)이 설치된 구성으로 이루어진다.

상기 펀넬(15)의 넥크부 외측에는 전자총 외부에서 전자빔(17)을 스크린 전체로 편향시켜주는 편향요크(12)가 설치된다.

상기와 같이 구성된 전자총은 음극(3) 내부에 내장된 히터(2)가 후단의 스템핀(1)으로부터 전원을 공급받아 가열되면서 전자를 방출하고, 이 전자는 빔을 이루어 제어전극인 제 1전극(4)에 의해 제어되고, 가속전극인 제 2전극(5)에 의해 가속되며, 제 2전극(5)과 제 3전극(6) 사이에 형성되는 프리포커스렌즈(20)(도 4참조)와 제 3전극(6)과 제 4전극(7) 및 제 5전극(8)에 의해 형성되는프리포커스렌즈(20)(도 4참조)에 의해 일정량 집속되며, 주렌즈(30)(도 4참조) 형성전극인 제 5전극(8)과 제 6전극(6)을 통과하고 스크린의 형광면(14a) 내측에 설치된 섀도우 마스크(16)를 통과하여 형광면(14a)을 타격함으로써 발광시킨다.

도 4에 도시된 것과 같이 상기와 같은 종래의 전자총 구조에 있어서 프리포커스렌즈(20)의 작용은 음극(3)에서 방출된 전자빔을 집속하여 주렌즈(30)에 이를 때 최적의 발산각을 갖도록 하는 작용함으로써 전자빔 스폿 크기의 최소화를 구현함을 목적으로 한다.

즉, 프리포커스렌즈(20)를 통과한 전자빔은 주렌즈(30)를 통과하여 스크린에 상이 맺히게 되는데, 음극(3)으로부터 출발한 전자빔(17)은 내곽빔(17b)과 외곽빔(17a)으로 구분되며 실질적인 스폿 크기는 외곽빔(17a)의 상점의 크기에 따라서 결정되는 바, 최적의 발산각과 최소의 스폿 크기를 구현하기 위해서는 내곽빔(17b)과 외곽빔(17a)의 발산각 조절이 매우 중요하며, 특히 외곽빔(17a)의 발산각 조절을 통해 최소 스폿 크기를 구현하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 전자총은 고휘도로 갈수록 내곽빔(17b)과 외곽빔(17a)의 발산각 차이가 점차적으로 증가하여 화면에서의 빔형상과 크기가 휘도가 증가할수록 기하급수적으로 증가하는 현상이 나타나는 문제점이 있었다.

이에 종래에는 상기와 같은 현상을 극복하기 위하여 제 2전극(5)에 횡장형의 구멍과 함몰부를 형성하였으나, 이 경우 수직방향의 빔경은 축소되나 수평방향의 빔경의 조절이 매우 난해하여 수평방향의 빔경의 증대를 초래하는 경우가 자주 발생하였다.

또한, 칼라 음극선관에 있어서는 셀프컨버젼스(self-convergence) 편향요크(12)의 비균일 자계로 인한 화면 주변부에서의 수평 스폿경 확대와 수직 스폿경의 집속으로 인한 열화가 발생하게 되는데, 이 경우 저수차를 위해서는 스폿 크기의 축소가 필수 불가결하게 된다.

즉, 스폿 크기가 클 경우는 편향요크의 자계가 강하게 작용하고 대화면일수록 그 현상이 심화되어 편향시 더욱 강한 편향작용으로 인하여 주변부 스폿이 매우 열화된다. 따라서, 스폿 크기를 축소할 경우 셀프컨버젼스 편향요크(12)의 비균일 자계로 인한 주변부의 빔 열화를 개선할 수 있다.

그런데, 종래의 전자총의 제 2전극(5)과 제 3전극(6) 대향면 전극은 서로 다른 크기를 하고 있으며, 대체적으로 제 2전극(5)에 비해 제 3전극(6)의 크기가 크도록 구성되는 바, 이러한 구조를 취할 경우 제 2전극(5)과 제 3전극(6)이 이루는 수차저감 삼극부(abberation reduced triode) 구조가 매우 약하여 고전류로 구동할 경우 스폿 크기의 확대를 피할 수 없게 되므로 화면 중앙 및 주변부에서 스폿 크기가 다량 확대되게 된다.

또한, 도 5에 도시된 것과 같이 종래의 전자총은 상기 제 2전극(5)의 공경(D2)(도 3참조)이 제 3전극(6)의 공경(D3)(도 3참조)보다 작기 때문에 제 2전극(5)에서 발생된 이물이 제 3전극(6)의 공경 주위에 충돌하여 스트레이(stray)(전자총 내부 및 화면상에 나타나는 방전현상)가 발생하는 문제점도 있었다.

요컨대, 최근의 칼라 음극선관은 대형화 및 고정세화, 고휘도화 요구에 따라 화면 중앙과 특히 화면 주변부에서 전자빔 스폿의 열화가 심화되는 것을 보상하면서 화면의 주변부의 고해상도를 유지할 수 있어야 하지만, 제 2전극(5)과 제 3전극(6)의 크기를 다르게 구성한 종래의 전자총 구조에 의하면 스폿 크기의 개선이 가능하기는 하지만 이를 위한 작업이 매우 어려우며, 스트레이 발생을 억제할 수 없고 더욱 열화시키는 구조를 취하기 쉬운 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 음극선관의 고해상도, 고선명화, 평면화의 요구에 대응하여, 음극으로부터 방출된 전자빔의 내곽빔과 외곽빔의 발산괘도를 교차시킴으로써 휘도 변화에 따른 스폿 크기의 변화를 축소함과 동시에 스폿 크기의 축소가 가능하며 화면 전역의 포커스를 개선함과 더불어, 스트레이 발생을 억제시킬 수 있도록 한 칼라 음극선관용 전자총을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 칼라 음극선관의 구조를 나타낸 단면도

도 2는 종래의 전자총 구조를 나타낸 단면도

도 3은 종래의 전자총의 전극부 구조를 개략적으로 나타낸 도면

도 4는 종래의 전자총의 전극부에 의해 형성되는 렌즈 구조 및 작용을 나타낸 작용도

도 5는 종래의 전자총에서 발생하는 전자빔 흐름을 나타낸 도면

도 6은 도 3의 대응도로서, 본 발명에 따른 전자총의 전극부 구조를 개략적으로 나타낸 도면

도 7a 내지 도 7d는 각각 본 발명에 따른 전자총의 제 3전극의 실시예들의 구조를 나타낸 정면도

도 8은 도 4의 대응도로, 본 발명에 따른 전자총의 전극부에 의해 형성되는 렌즈 구조 및 작용을 나타낸 작용도

도 9는 도 5의 대응도로, 전자총에서 발생하는 전자빔 흐름을 나타낸 도면

도 10은 본 발명에 따른 전자총과 종래의 전자총의 인가 전류에 대한 전자빔 스폿 크기의 변화를 나타낸 그래프

도 11은 본 발명에 따른 전자총의 전극 공경에 대한 전자빔 스폿 크기의 변화를 나타낸 그래프

도 12는 본 발명에 따른 전자총의 전극 두께에 대한 전자빔 스폿 크기의 변화를 나타낸 그래프

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

3 : 음극 4 : 제 1전극(G1)

5 : 제 2전극(G2) 60, 601, 602, 603 : 제 3전극(G3)

60r, 60g, 60b : 빔통과공 7 : 제 4전극(G4)

8 : 제 5전극(G5b, G5a) 9 : 제 6전극(G6)

10 : 실드컵 17 : 전자빔

17a : 외곽빔 17b : 내곽빔

20 : 프리포커스렌즈 30 : 주렌즈

D2 : 제 2전극 공경 D3 : 제 3전극 공경

t2 : 제 2전극 두께 t3 : 제 3전극 두께

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전자빔을 방사하는 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하고 전자빔을 화면으로 가속시키는 2개 이상의 전극으로 구성된 삼극부렌즈부와, 전자빔을 일정량 집속하는 2개 이상의 전극으로 구성된 프리포커스렌즈부와, 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 2개 이상의 전극으로 구성되는 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 삼극부렌즈부를 형성하는 전극중 제 3전극(G3)의 제 2전극 대향면의 빔통과공 형상이 원형인 경우 제 2전극(G2)의 빔통과공 공경(D2)에 대해 제 3전극(G3)의 제 2전극 대향면의 빔통과공 공경(D3)이 D2 ×0.75 ≤D3 ≤D2 이고, 상기 제 2전극(G2)의 두께(t2)에 대해 제 3전극(G3)의 두께(t3)가 0.5 ×t2 ≤t3 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 칼라 음극선관용 전자총의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

이해를 돕기 위해 본 발명에 따른 음극선관 및 전자총의 구성 중 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 병기하며, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 6에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 칼라 음극선관용 전자총은 상호 독립된 3개의 음극(3)과, 이 음극(3)으로부터 일정 거리 떨어져 배치된 3개의 음극(3)의 공통격자인 제 1전극(4)과, 상기 제 1전극(4)으로부터 일정간격으로 배치된 제 2전극(5) 및 제 3전극(60), 제 4전극(7), 제 5전극(8) 및 제 6전극(9)의 순으로 구성된다.

상기 제 6전극(9)의 상부에는 종래와 마찬가지로 전자총과 음극선관의 펀넬(10)을 전기적으로 연결해주면서 전자총을 펀넬(15)(도 1참조)의 넥크부에 고정시키는 벌브스페이스콘택트(BSC)(11)(도 1참조)가 부착된 실드컵(10)(도 1참조)이 설치된다.

그리고, 도 7a에 도시된 것과 같이 상기 제 3전극(60)의 제 2전극 대향면에는 전자빔이 통과하는 3개의 원형의 빔통과공(60r, 60g, 60b)이 존재하고, 이 때 제 3전극(60)의 빔통과공(60r, 60g, 60b)의 공경(D3)은 제 2전극(5)의 빔통과공 공경(D2)(도 6참조)과 다음의 관계를 갖는다.

D2 ×0.75 ≤D3 ≤D2

그리고, 상기 제 3전극(60)의 두께(t3)와 제 2전극(5)의 두께(t2)는 다음의 관계를 갖는다.

0.5 ×t2 ≤t3

한편, 도 7b에 도시된 것과 같이 상기 제 3전극(601)에 형성되는 빔통과공은 한변의 길이가 H1인 정사각형 형상으로 이루어질 수 있는데, 이 경우 제 3전극(601)의 빔통과공(601r, 601g, 601b)의 길이(H1)는 제 2전극(5)의 빔통과공 공경(D2)(도 6참조)과 다음의 관계를 갖는다.

D2 ×0.75 ≤H1 ≤D2

또한, 도 7c에 도시된 것과 같이 제 3전극(602)에 형성되는 빔통과공(602r, 602g, 602b)이 세로 길이가 H1이고 가로 길이가 H2인 직사각형 형상으로 이루어지는 경우, 제 3전극(60)의 빔통과공(602r, 602g, 602b)의 각 변의 길이(H1, H2)는 제 2전극(5)의 빔통과공 공경(D2)(도 6참조)과 다음의 관계를 갖는다.

D2 ×0.75 ≤H1 ≤D2

D2 ×0.75 ≤H2 ≤D2

그리고, 도 7d에 도시된 것과 같이 제 3전극(603)에 형성되는 빔통과공(603r, 603g, 603b)이 세로 길이가 H1이고 가로 길이가 H2인 종장형의 키홀(key hole) 형상으로 이루어지는 경우, 제 3전극(60)의 빔통과공(603r, 603g, 603b)의 각 변의 길이(H1, H2)는 제 2전극(5)의 빔통과공 공경(D2)(도 6참조)과 다음의 관계를 갖는다.

D2 ×0.75 ≤H1 ≤D2

D2 ×0.75 ≤H2 ≤D2

상기와 같이 구성된 본 발명의 전자총들은 도 8에 도시된 것과 같이 음극(3)으로부터 방출된 전자빔의 내곽빔(17b)과 외곽빔(17a)은 프리포커스렌즈(20)를 통과한 후 그 경로가 교차되며 화면에 최소의 스폿 크기를 구현하게 된다.

또한, 상기와 같이 발산각의 교차가 일어나면 고휘도하에서도 일정한 빔경을 갖게 되어 화면 전역에서 우수한 포커스 성능을 나타내게 된다.

도 9는 상기와 같은 본 발명의 전자총의 작용을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것으로, 도 5의 외곽빔 이동경로와 비교하여 보면 본 발명에 따른 전자총의 외곽빔(17a)의 발산각은 근축(X)과 거의 나란한 방향으로 진행하며 내곽빔(17b)(도 8참조)과 교차하게 되며, 이러한 외곽빔(17a)에 의하여 화면 상점이 매우 축소됨을 알 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 도 9에 도시된 것과 같이 스트레이(stray) 발생 이물의 경로가 바뀜으로 인하여 스트레이가 거의 발생하지 않게 된다. 즉, 제 3전극(60)의 빔통광공(60r, 60g, 60b)의 공경의 축소로 인하여 제 2전극(5)에서 잔류되어 있는 이물이 제 3전극(60)의 빔통과공(60r, 60g, 60b) 주위에 도달하지 못하게 되어 스트레이를 방지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 10은 종래의 전자총과 본 발명의 전자총에 인가되는 전류에 따른 스폿 크기의 변화를 나타낸 그래프로, 종래의 전자총의 구조에서는 고휘도일 경우 스폿 크기의 변화가 급격히 증가하나 본 발명의 전자총의 구조에서는 고휘도의 경우 스폿 크기가 어느 정도 증가하다가 기울기가 감소되는 것을 볼 수 있다.

또한, 도 11은 제 3전극(60)의 빔통과공(60r, 60g, 60b)의 공경(D3)에 대한 스폿 크기의 변화를 나타낸 것으로, 제 3전극(60)의 빔통과공(60r, 60g, 60b)의 공경(D3)이 제 2전극(5)의 빔통과공 공경(D2)의 75% 보다 작은 경우에는 매우 강한 프리포커스렌즈가 형성되어 전자빔의 발산각이 과도하게 왜곡되어 오히려 스폿 크기가 급격히 증가하게 되며, 제 3전극(60)의 빔통과공(60r, 60g, 60b)의 공경(D3)이 제 2전극(5)의 빔통과공 공경(D2)보다 큰 경우에도 스폿 크기가 증가하는 것을 볼 수 있다.

또한, 도 12는 인가전류가 200mA일 때 제 3전극(60)의 두께(t3)에 대한 스폿 크기의 변화를 나타낸 것으로, 제 3전극(60)의 두께(t3)가 제 2전극(5)의 두께(t2)의 50% 보다 작은 경우에는 매우 약한 프리포커스렌즈를 형성하여 공경이 큰 종래의 경우와 매우 유사하게 되므로, 적절한 발산각 교차와 스폿크기의 축소를 위해서는 제 3전극(60)의 두께(t3)가 제 2전극(5)의 두께(t2)의 50% 이상이 되어야 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 전자빔의 외곽빔과 내곽빔의 경로가 교차시킴으로써 휘도 변화에 따른 스폿 크기의 변화를 축소하며, 종래에 비해 15~20% 정도의 스폿 크기의 축소가 가능하고, 화면 전역에 걸쳐 우수한 포커스를 구현할 수 있게 될 뿐만 아니라, 스트레이(stray) 발생이 억제되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims

전자빔을 방사하는 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하고 전자빔을 화면으로 가속시키는 2개 이상의 전극으로 구성된 삼극부렌즈부와, 전자빔을 일정량 집속하는 2개 이상의 전극으로 구성된 프리포커스렌즈부와, 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 2개 이상의 전극으로 구성되는 음극선관용 전자총에 있어서,

상기 삼극부렌즈부를 형성하는 전극중 제 3전극(G3)의 제 2전극 대향면의 빔통과공 형상이 원형인 경우 제 2전극(G2)의 빔통과공 공경(D2)에 대해 제 3전극(G3)의 제 2전극 대향면의 빔통과공 공경(D3)이

D2 ×0.75 ≤D3 ≤D2

의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
전자빔을 방사하는 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하고 전자빔을 화면으로 가속시키는 2개 이상의 전극으로 구성된 삼극부렌즈부와, 전자빔을 일정량 집속하는 2개 이상의 전극으로 구성된 프리포커스렌즈부와, 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 2개 이상의 전극으로 구성되는 음극선관용 전자총에 있어서,

상기 삼극부렌즈부를 형성하는 전극중 제 3전극(G3)의 제 2전극 대향면의 빔통과공 형상이 한변의 길이가 H1인 정사각형인 경우 제 2전극(G2)의 빔통과공공경(D2)에 대해 제 3전극(G3)의 제 2전극 대향면의 빔통과공 길이(H1)가

D2 ×0.75 ≤H1 ≤D2

의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
전자빔을 방사하는 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하고 전자빔을 화면으로 가속시키는 2개 이상의 전극으로 구성된 삼극부렌즈부와, 전자빔을 일정량 집속하는 2개 이상의 전극으로 구성된 프리포커스렌즈부와, 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 2개 이상의 전극으로 구성되는 음극선관용 전자총에 있어서,

상기 삼극부렌즈부를 형성하는 전극중 제 3전극(G3)의 제 2전극 대향면의 빔통과공 형상이 한변의 길이가 H1이고 다른 한변의 길이가 H2인 직사각형인 경우 제 2전극(G2)의 빔통과공 공경(D2)에 대해 제 3전극(G3)의 제 2전극 대향면의 각 빔통과공 길이(H1, H2)가

D2 ×0.75 ≤H1 ≤D2

D2 ×0.75 ≤H2 ≤D2

의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
전자빔을 방사하는 음극과, 상기 전자빔의 방사량을 조절하고 전자빔을 화면으로 가속시키는 2개 이상의 전극으로 구성된 삼극부렌즈부와, 전자빔을 일정량 집속하는 2개 이상의 전극으로 구성된 프리포커스렌즈부와, 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 2개 이상의 전극으로 구성되는 음극선관용 전자총에 있어서,

상기 삼극부렌즈부를 형성하는 전극중 제 3전극(G3)의 제 2전극 대향면의 빔통과공 형상이 세로 길이가 H1이고 가로 길이가 H2인 키홀(key hole) 형상인 경우, 제 2전극(G2)의 빔통과공 공경(D2)에 대해 제 3전극(G3)의 제 2전극 대향면의 각 빔통과공 길이(H1, H2)가

D2 ×0.75 ≤H1 ≤D2

D2 ×0.75 ≤H2 ≤D2

의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2전극(G2)의 두께(t2)에 대해 제 3전극(G3)의 두께(t3)가 0.5 ×t2 ≤t3 의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.