KR20030072929A - 칼라음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극으로부터 형광체 스크린을 향해 방출된 전자빔을 집속시키는 집속전극과 양극으로 이루어진 메인전극부를 포함하는 칼라음극선관용 전자총에 있어서, 상기 메인전극부는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 3색의 전자빔 통과공이 인라인상에 배열된 보조전극을 가지며;상기 보조전극의 양 사이드에 위치한 전자빔통과공의 수평길이와 수직길이가 서로 다르며; 상기 양 사이드에 위치한 전자빔 통과공은 수직축을 기준으로 내측부와 외측부로 구분되며; 상기 외측부는 서로 다른 원호의 일부 또는 직선의 조합으로 이루어지며; 상기 외측부의 서로 다른 원호의 일부 또는 직선이 연결되는 연결점이 상기 외측부의 수평길이의 2배와 수직길이를 각각 단축과 장축으로 하는 가상타원의 외부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 메인렌즈부 보조전극의 양 사이드 전자빔 통과공의 외측부에서 발생되는 할로를 개선하기 위하여 상기 전자빔통과공의 외측부를 3개 이상의 원호로 구성함으로 제5평면(인라인방향의 수평축과 수직축을 기준으로 ±108~144°)부근에서의 전자빔의 해상도를 향상시킬 수 있다.

Description

칼라음극선관용 전자총{The Electric Gun For The C-CRT}

본 발명은 칼라음극선관용 전자총에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자빔 수차를 최적화하여 해상도를 향상시키기 위한 전자총에 관한 것이다.

종래의 칼라 음극선관의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 패널(1)이라고 하는 전면유리와 펀넬(2)이라고 하는 후면유리가 결합되고, 내부에는 소정의 발광 역할을 하는 형광면과, 상기 형광면을 발광시키는 전자빔(11)을 방출하는 전자총(8)과, 색선별 역할을 하는 새도우마스크(3)와, 상기 새도우마스크를 용접 고정시키는 프레임(4)과 스터드핀(6), 스프링(5)으로 구성된다. 또한 상기 음극선관이 동작 중에 외부 지자기의 영향을 적게 받도록 차폐하는 역할을 해주는 이너쉴드(7)가 상기 프레임(4)에 고정되어 고진공으로 밀폐되어 있다.

일반적인 음극선관의 동작원리는 다음과 같다. 펀넬(2)의 네크부에 내장된 전자총(8)에서 전자빔(11)이 음극선관에 인가된 양극전압에 의해서 패널(1) 내면에 형성되어 있는 형광면을 타격하게 되고, 상기 전자빔은 형광면에 도달하기 전에 편향요크(9)에 의해서 상하좌우로 편향되어 화면을 이루게 된다. 그리고 마그네트가있어서 전자빔이 정확히 형광체를 타격하도록 진행궤도를 수정해주어 색순도 불량을 방지해준다. 또한 상기 음극선관은 고진공으로 되어있기 때문에 외부의 충격에 쉽게 폭축이 일어날 수 있으며 이것을 방지하기 위하여 패널의 스커트부에 보강밴드(10)를 장착함으로써 고진공상태의 음극선관의 응력을 분산하여 내충격 성능을 확보한다.

상기 전자총의 구성을 도면을 통하여 상세히 설명하면, 도 2와 같이 전자빔을 발생시키는 음극(12)과, 상기 음극에서 일정거리만큼 떨어져 배치되는 제어전극(13)과, 상기 제어전극에서 일정간격으로 배치되어 전자빔을 가속시키는 가속전극(14-1, 14-2)과, 상기 가속전극에서 일정거리만큼 떨어져 배치되는 집속전극(15-1, 15-2) 및 양극(16)으로 구성된 메인전극부로 구성된다. 상기 각 전극들은 일정간격을 유지하며 비드글라스에 의해 고정되며, 상기 전자총은 펀넬(2)의 네크부를 구성하는 네크글라스 내부에 삽입되고 상기 네크글라스는 외부로부터 전자총으로 전압을 인가하는 스템부분과 융착되어 음극선관에 장착된다.

상기 전자총의 동작을 설명하면, 음극(12) 내부에 내장된 히터(17)는 스템핀으로 인가된 전압을 받아서 전자를 방출하고, 상기 방출된 전자는 제어전극인 제어전극(13)에 의해 제어되고, 제1가속전극(14-1)에 의해 가속되고, 제1집속전극(15-1), 제2가속전극(14-2), 제2집속전극(15-2) 사이에 형성된 UPF렌즈에 의해 일부 집속되고, 제2집속전극(15-2)과 양극(16)에 의해 주된 집속 및 가속을 하게 되어 형광면 내면에 설치된 새도우마스크(3)를 통과하여 형광면에 충돌되어 발광을 일으킨다. 이때 상기 전자빔은 전자총의 메인전극부를 통과하여 중앙으로 집중되고, 이러한 전자빔을 주변부로 주사하기 위해 상기 편향요크(9)에서는 수평 및 수직자계를 발행시켜서 전자빔(11)이 스크린 전체로 편향되어 화면을 구현할 수 있게 된다. 일반적인 인라인형 전자총을 구비한 칼라음극선관에서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 3색 의 전자빔이 수평으로 나란하게 배열되기 때문에 상기 편향요크(7)는 전자빔을 한 곳에 수렴시키기 위하여 비균일자계를 이용한 자기집중(Self- convergence)형을 적용하고 있다.

상기와 같은 종래의 전자총은 주렌즈를 형성하는 제2집속전극(15-2)의 전압에 의해 전자빔을 화면에 집속하는데, 이때 상기 전자빔의 집속 상태 즉, 스크린 상의 최종 화소의 크기(Ds)는 하기 식으로 나타낼 수 있다.

상기 식에서 Dx는 주렌즈의 비율이고, Dsa는 전자빔의 구면수차이고, Dsc는 공간 전하 반발 효과에 의한 전자빔의 확대성분이다.

상기 식에서 화소 크기(Ds)에 가장 많은 영향을 미치는 것이 구면수차(Dsa)이다. 상기 구면수차를 결정하는 주렌즈는 제2집속전극(15-2)과 양극(16) 사이에 형성되는 것으로서, 상기 제2집속전극 및 양극의 대향면은 림(Rim)구조(150, 160)로 되어 있으며, 상기 대향면으로부터 일정간격을 두고 보조전극(151, 161)이 형성되어 있다.

상기 보조전극(151, 161)은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 3색 전자빔의 균일성을 얻기 위한 것으로서 3색 전자빔을 동일한 형상으로 만들어 주는 역할을 한다.

도 3의 전극 형상은 일본특허 소(昭)58-103752에 제시되어 있는 것으로서 3색 전자빔 통과공이 타원형이며, 특히 보조전극의 전자빔 통과공의 수직폭(WI)이 주렌즈 림구조(150, 160)의 수직폭(WR)보다 작거나 같게 구성되어 있다. 이러한 형상은 구면수차를 줄이는데 효과가 있다.

또한 도 4a와 도 4b의 전극 형상은 일본특허 평(平)9-190774에 제시되어 있는 것으로서 도 3에 제시된 기술보다 한층 진보된 것이다. 상기 전극형상은 주렌즈의 구면 수차를 줄이기 위해 보조전극내 전자빔통과공의 수직폭(WI, WJ)을 주렌즈 림구조(150, 160)의 수직폭(WR)보다 크게 한 것을 특징으로 하고 있다. 상기 도 4a는 도 2의 A에서 본 양극의 형상으로 WI는 양극 내 보조전극(161)의 전자빔통과공의 수직크기이고, 도 4b는 도 2의 B에서 본 제2집속전극의 형상으로 WJ는 제2집속전극 내 보조전극(151)의 전자빔통과공의 수직크기이다.

상기 제시한 종래의 전극구조는 구면수차를 줄여 전자빔의 화소의 크기는 줄일 수 있으나, 3색의 전자빔 중 양 사이드에 위치하는 적색과 청색 전자빔에 있어서 문제점을 갖고 있다. 즉, 도 5에서 보는 것처럼 보조전극 내 양 사이드에 위치한 전자빔통과공의 외측방향을 제2평면, 수직방향을 제7평면, 내측방향을 제12평면이라고 할 때 제5평면 부근에서 전자빔 화소가 도 6과 같이 나타났다. 이것은 제5평면(12평면을 0°로 할 때 126°부근)에서 화소의 집속력이 강해서 할로(Halo)가 튀어나오는 현상이 발생하는 것으로, 이러한 현상은 해상도를 열화시킨다.

상기와 같은 현상이 일어나는 원인을 알아보기 위해 도 7에 도시된 바와 같이 주렌즈의 최외곽 전자빔(r2지점)과 1/2지점(r1지점)에 있는 두 전자빔이 만나는 위치에 따른 주렌즈 중심과의 거리(L)를 살펴본 결과, 도 8과 같이제5평면(108°~144°)부근에서 집속거리 L이 급격히 줄어드는 것을 확인하였다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 제5평면 근처의 전자빔통과공의 크기를 조절함으로써 전자빔 수차를 최적화하여 해상도를 향상시키는 전자총을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 음극선관의 구조도

도 2는 일반적인 전자총의 구조도

도 3은 종래의 보조전극 내 전자빔통과공 형상을 나타낸 도

도 4a 내지 도 4b는 종래의 보조전극 내 전자빔통과공의 다른 형상을 나타낸 도

도 5는 종래의 보조전극 내 사이드에 위치한 전자빔통과공의 형상을 나타낸 도

도 6은 종래기술에 의한 전자빔의 형상을 나타낸 도

도 7은 메인렌즈부에서의 전자빔을 나타낸 도

도 8은 종래의 보조전극 내 사이드에 위치한 전자빔통과공의 위치에 따른 전자빔의 집속거리를 나타낸 도

도 9는 본 발명의 보조전극 내 사이드에 위치한 전자빔통과공의 형상을 나타낸 도

도 10은 본 발명에 의한 전자빔의 형상을 나타낸 도

도 11은 본 발명의 보조전극 내 사이드에 위치한 전자빔통과공의 위치에 따른 전자빔의 집속거리를 나타낸 도

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

8 : 전자총15-2 : 집속전극

16 : 양극151,161 : 보조전극

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 음극으로부터 형광체 스크린을 향해 방출된 전자빔을 집속시키는 집속전극과 양극으로 이루어진 메인전극부를 포함하는 칼라음극선관용 전자총에 있어서, 상기 메인전극부는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 3색의 전자빔 통과공이 인라인상에 배열된 보조전극을 가지며; 상기 보조전극의 양 사이드에 위치한 전자빔통과공의 수평길이와 수직길이가 서로 다르며; 상기 양 사이드에 위치한 전자빔 통과공은 수직축을 기준으로 내측부와 외측부로 구분되며; 상기 외측부는 서로 다른 원호의 일부 또는 직선의 조합으로 이루어지며; 상기 외측부의 서로 다른 원호의 일부 또는 직선이 연결되는 연결점이 상기 외측부의 수평길이의 2배와 수직길이를 각각 단축과 장축으로 하는 가상타원의 외부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기 구성에 따른 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명에 의한 보조전극 양 사이드에 위치한 전자빔통과공의 형상으로, 본 발명은 전자빔 통과공의 수평길이(Ws)는 종래와 동일하게 유지하면서 제5평면(인라인방향의 수평축과 수직축을 기준으로 ±108~144°)부근의 비점수차를 줄이기 위해 상기 제5평면 주위의 전자빔통과공의 크기를 증가시킨다. 즉, 메인전극부의 보조전극 양 사이드에 위치한 전자빔 통과공을 수직축을 기준으로 내측부와 외측부로 구분할 때, 상기 내측부는 종래와 같이 단일 원호(21)로 이루어지고, 외측부는 3개의 원호로 이루어진다. 상기 외측부를 이루는 3개의 원호 중 양 사이드에 위치한 두 개의 원호는 동일한 원호(R2; 22)로 구성되며, 이는 중앙에 위치한 원호(R1; 23)와는 다른 것이다. 또한 내측부 원호(21)의 반경은 상기 외측부 원호(22, 23)의 반경보다 크다.

또한 상기 R1과 R2가 만나는 두 개의 연결점은 제5평면에 위치하도록 구성하였다. 이때 상기 제5평면 부근의 전자빔통과공이 종래보다 커야 하므로 상기 연결점은 전자빔통과공의 수평길이(Ws)와 수직길이(Wy)를 각각 단축과 장축으로 하는 가상타원의 외부에 위치하도록 해야한다.

상기 외측부의 원호 R1과 R2의 반경이 무한대 즉, 직선일 경우도 생각할 수 있는데, 이 경우 상기 외측부가 사각형상을 띠게 되며 제5평면에서 할로(Halo)성이 아닌 블루밍(Blooming)성을 띠게 되어 해상도를 저해시키는 문제점이 발생한다. 따라서 상기 외측부 원호 R1, R2의 최적치를 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 구한 결과, R1은 R2의 2배~4배 수준이 바람직함을 알 수 있었다.

도 10과 도 11은 각각 본 발명의 전자빔통과공을 적용할 경우 위치에 따른전자빔의 집속거리와 전자빔의 형상을 나타낸 것이다. 도 10에 도시된 바와 같이 제5평면 부근에서의 집속거리가 증가하였으며, 따라서 전자빔의 형상도 도 11과 같이 균일한 형상을 띠게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 메인렌즈부 보조전극의 양 사이드 전자빔 통과공의 외측부에서 발생되는 할로를 개선하기 위하여 상기 전자빔통과공의 외측부를 3개 이상의 원호로 구성함으로 제5평면(인라인방향의 수평축과 수직축을 기준으로 ±108~144°)부근에서의 전자빔의 해상도를 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 음극으로부터 형광체 스크린을 향해 방출된 전자빔을 집속시키는 집속전극과 양극으로 이루어진 메인전극부를 포함하는 칼라음극선관용 전자총에 있어서,

   상기 메인전극부는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 3색의 전자빔 통과공이 인라인상에 배열된 보조전극을 가지며;

   상기 보조전극의 양 사이드에 위치한 전자빔통과공의 수평길이와 수직길이가 서로 다르며;

   상기 양 사이드에 위치한 전자빔 통과공은 수직축을 기준으로 내측부와 외측부로 구분되며;

   상기 외측부는 서로 다른 원호의 일부 또는 직선의 조합으로 이루어지며;

   상기 외측부의 서로 다른 원호의 일부 또는 직선이 연결되는 연결점이 상기 외측부의 수평길이의 2배와 수직길이를 각각 단축과 장축으로 하는 가상타원의 외부에 위치하는 것을 특징으로 칼라음극선관용 전자총.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 외측부는 3개 이상의 서로 다른 원호의 일부 및/또는 직선의 조합인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 외측부는 3개 이상의 직선으로 이루어지며;

   상기 각 직선이 인라인 방향으로 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 내측부는 단일 원호로 이루어진 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 외측부는 3개 이상의 원호로 이루어지며;

   상기 내측부 및 외측부를 이루는 각 원호의 반경이 서로 다른 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.
6. 제 1항 및 제 3항에 있어서,

   상기 내측부 원호의 반경이 상기 외측부 원호의 반경보다 큰 것을 특징으로하는 칼라음극선관용 전자총.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 연결점의 위치가 인라인방향의 수평축과 수직축을 기준으로 ±108~144°인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.