KR20030090939A - 음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것으로, 대구경 주렌즈를 형성하는 인너전극의 형상을 제어함으로써 포커스 전압 변화 시 컨버젼스의 변화를 최소화시켜 화질을 향상하는데 목적이 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 전자빔을 방사하기 위한 복수 개의 음극과, 상기 전자빔의 방사량 조절을 위한 제어 전극과 화면으로 가속시키기 위한 가속 전극으로 구성된 삼극부와, 상기 전자빔을 일정량 집속시키는 역할을 하는 적어도 2개 이상의 전극들로 구성되는 프리포커스 렌즈부와, 상기 전자빔을 화면에 집속하기 위한 포커스 전압이 인가되는 집속 전극과 양극 전압이 인가되는 양극전극들로 구성되는 주렌즈부를 포함하는 칼라 음극선관용 전자총에 있어서, 상기 주렌즈를 구성하는 집속 전극과 양극 전극의 내부에 매설된 각 인너전극과 상기 삼극부의 가속전극에 대향하는 프리포커스 렌즈부 인너전극과 주렌즈부의 집속전극에 대향하는 프리포커스 렌즈부 인너전극의 전자빔 통과공의 센터 전자빔 통과공과 사이드 전자빔 통과공의 형상 및 각 센터 전자빔 통과공과 사이드 전자빔 통과공의 중심간의 거리를 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

음극선관용 전자총{Electron gun for CRT}

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대구경 주렌즈를 형성하는 인너전극의 형상을 개선한 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것이다.

음극선관용 인라인형 전자총의 각 전극들은 음극(3)에서 발생된 전자빔이 일정한 세기의 형태로 제어되어서 스크린(15)에 도달할 수 있도록 하기 위해 전자빔(13)이 통과하는 경로에 대해 수직이 되게 서로 일정한 간격을 두고 위치하고 있다.

도면을 참조하여 상세히 설명하면, 도 1에서와 같이 음극선관용 인라인형 전자총은 상호 독립된 3개의 음극(3)과 상기 음극에서 일정거리 떨어져 배치되어 있는 세 개의 음극(3)의 공통격자인 제1전극(4)과, 상기 제1전극(4)에서 일정간격으로 배치된 제2전극(5)과 제3전극(6), 제4전극(7), 제5전극(8) 그리고 제6전극(9)의 순으로 구성되고, 제6전극(9) 상부에는 전자총과 튜브를 전기적으로 연결해 주면서 전자총을 튜브의 네크 부위에 고정시키는 역할을 B.S.C(Bulb Space Connector)(11)가 부착된 실드컵(10)의 순서대로 구성된다.

또, 상기 전자총은 음극(3) 내부에 내장된 히터(2)가 스템핀(1)을 통해 전원과 연결되어 음극표면으로부터 전자가 방출되고, 이 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 전단집속 렌즈에 의해 전자빔이 일부 집속 또는 가속되고, 주렌즈 형성전극인 포커스전극 제5전극(8)과 애노드전극 제6전극(9)에 의해서 또한 집속 또는 가속하게되며, 상기 전극들 내부에는 인너전극(8-1,9-1)(이하 인너전극이라 칭함)이 매설되어 전계를 자유로이 제어할 수 있는 역할을 한다. 또한 스크린(15) 내면에 설치된 새도우마스크(14)를 통과하여 형광면(17)에 충돌되어 발광을 일으킨다.

그리고, 외부에는 전자총에서 방출된 전자빔(13)을 스크린(15) 전체로 편향해 주는 편향요크(12)가 음극선관의 펀넬 외벽에 위치되어 있어 전자빔(13)을 형광면(16) 전체로 편향시켜 주며 화면 중앙의 퓨리티 조정을 위하여 센터 퓨리티 마그네트(16, 이하 'CPM'이라 칭함)가 설치되어져 있다.

도 2에서 도시된 전자총은 전자총 분해 사시도로써, 일반적으로 제2전극(5)에 인가되는 전압(Vg2)은 400∼1,000V 정도이고, 양극전극에 인가되는 전압은 20,000∼35,000V정도이며, 집속전극에 인가되는 전압(Vg3)은 양극전압의 20∼30%의 전압이 인가된다. 그리고 제5전극(8) 및 제6전극(9)에는 3개의 전자빔이 통과하는 개구부와 상기 개구부에서 일정한 간격 후퇴되는 전정장 제어전극체인 인너전극(8-1, 9-1)이 내장되어 있다.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 칼라음극선관 전자총의 인너전극의 형상은 상기 인너전극(8-1, 9-1)의 사이드(Side) 전자빔 통과공은 적어도 2개의 원호로 구성되며, 센터(Center) 전자빔 통과공 쪽인 내측의 원호(Ri)가 외측의 원호(Ro)보다 크게 구성되어 있고, 센터 전자빔 통과공은 가로보다 세로가 긴 종장형으로 구성된다.

따라서, 칼라음극선관의 전자총의 인너전극은 집속 및 발산 측 인너전극의 사이드 전자빔 통과공의 내측 원호(Ri)가 외측 원호(Ro)보다 크게 구성되어 대구경 렌즈를 실현할 수 있었다.

또한, 집속 전압은 양극 전압의 20∼30%로써 상기 집속 전극과 양극 전극 사이에는 매우 강한 전계로 이루어진 정전렌즈가 구성되어지는데, 정전렌즈의 집속 작용은 전극의 형상 및 치수, 그리고 각 전극에 인가되는 전압에 의해서도 영향을 받는다.

그러므로, 렌즈의 집속 및 발산 작용(F)은 전극의 형상(X, Y, Z)과 전위(Volt)에 의해 결정되는 함수로 표현할 수 있다.

종래의 칼라 음극선관용 주렌즈로써 갖추어야 할 특성으로는 첫째, 센터빔과 사이드빔과의 집속력의 차이인 최적 집속전압이 같아야 하며, 둘째, 센터빔과 양 사이드전자빔이 스크린(15)의 한 점에 집속 되어야 하는 점이다.

따라서 상술한 특성을 동시에 만족하는 집속 및 발산 전극의 3차원 치수인 주렌즈 치수를 적절히 제어함으로써 최적 설계가 이루어지는데, 도 5a와 도 5b는집속 전압 변화 시 주렌즈의 집속력의 변화로 인하여 컨버젼스가 변화됨을 보여주는 것이다.

일반적으로는 도 5a에 도시된 바와 같이, 양극 전압은 고정되어 지고, 집속전압은 사용자에 의해 가변 되어짐으로, 집속 전압을 내리면 정전렌즈의 집속력이 강해져 사이드 전자빔을 센터빔쪽으로 과집속하게 되어 R(Red)빔과 B(Blue)빔이 스크린 이전에서 교차하는 오버 컨버젼스(Over convergence)된다.

또한 반대의 경우, 도 5b에 도시된 바와 같이, 집속 전압을 올리면 정전렌즈의 집속력이 떨어져 스크린 상에서 사이드 전자빔은 센터빔에 집속되지 않고 벌어지게 되어 언더 컨버젼스(Under convergence)된다.

따라서 상술한 바와 같이, 집속 전압을 내리면 오버 컨버젼스(Over convergence)가 되고, 집속 전압을 올리면 언더 컨버젼스(Under convergence)로 변화하게 된다. 이것은 포커스 전압 변화시 화면 중심에서 컨버젼스가 변화되고, 또 주변부로 갈수록 편향각이 커져 컨버젼스의 열화는 더욱 커져 화질의 열화를 초래하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 칼라 음극선관의 전자총의 주렌즈를 구성하는 집속 전극과 양극 전극의 내부에 매설된 각 인너전극과, 삼극부의 가속전극에 대향하는 프리포커스 렌즈부 인너전극 및 주렌즈부의 집속전극에 대향하는 프리포커스 렌즈부 인너전극의 전자빔 통과공의 센터 전자빔 통과공과 사이드 전자빔 통과공의 형상 및 각 센터 전자빔 통과공과 사이드 전자빔 통과공의 중심간의 거리를 제어하여 형성함으로써, 포커스 전압 변화 시 컨버젼스의 변화를 최소화시켜 화질을 향상시키는데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 칼라 음극선관의 단면도.

도 2 는 종래 칼라 음극선관의 전자총 단면도.

도 3 은 종래 제 5 전극과 제 6 전극의 인너전극 정면도.

도 4 는 본 발명의 제 5 전극과 제 6 전극의 인너전극 정면도.

도 5a 은 종래 집속 전압 감소 시 오버컨버젼스를 나타낸 도.

도 5b 는 종래 집속 전압 상승 시 언더컨버젼스를 나타낸 도.

도 5c 은 본 발명의 집속 전압 변화 시 컨버젼스를 나타낸 도.

도 6a 은 본 발명의 가속전극 대향 프리포커스 렌즈의 인너전극을 나타낸 도.

도 6b 는 본 발명의 집속전극 대향 프리포커스 렌즈의 인너전극을 나타낸 도.

도 7 은 본 발명에 따른 집속 전압 변화 시 컨버젼스의 변화를 나타낸 그래프.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

2:히터 3:음극

4:제1전극 5:제2전극

8:제5전극8-1:제6전극의 인너전극

9:제6전극9-1:제5전극의 인너전극

10:실드컵11:BSC

13:전자빔14:새도우마스크

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전자빔을 방사하기 위한 복수 개의 음극과, 상기 전자빔의 방사량 조절을 위한 제어 전극과 화면으로 가속시키기 위한 가속 전극으로 구성된 삼극부와, 상기 전자빔을 일정량 집속시키는 역할을 하는 적어도 2개 이상의 전극들로 구성되는 프리포커스 렌즈부와, 상기 전자빔을 화면에 집속하기 위한 포커스 전압이 인가되는 집속 전극과 양극 전압이 인가되는 양극전극들로 구성되는 주렌즈부를 포함하는 칼라 음선관용 전자총에 있어서,상기 주렌즈를 구성하는 집속 전극과 양극 전극의 내부에 매설된 각 인너전극은 각각 독립된 3개의 전자빔 통과공을 가지며, 상기 각 인너전극의 센터 전자빔 통과공은 가로보다 세로가 긴 종장형으로 구성되며, 상기 각 인너전극의 사이드 전자빔 통과공은 적어도 2개의 원 혹은 타원의 일부인 호로써 구성되며, 상기 집속 인너전극의 사이드 전자빔 통과공의 내측 원호를 Ri, 그 반대쪽인 외측 원호를 Ro라고 할 때, Ri < Ro 이고,상기 양극 인너전극의 사이드 전자빔 통과공은 내측의 원호를 Ri, 그 반대쪽인 외측 원호를 Ro라고 할 때, Ri > Ro 인 것을 특징으로 한다.

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

칼라음극선관의 전자총의 동작을 설명하면, 칼라 음극선관용 인라인형 전자총의 각 전극들은 음극(3)에서 발생된 전자빔이 일정한 세기의 형태로 제어되어 스크린(15)에 도달할 수 있도록 하기 위해 전자빔(13)이 통과하는 경로에 대해 수직이 되게 서로 일정한 간격을 두고 위치하고 있다.

그리고, 상기 전자총은 음극(3) 내부에 내장된 히터(2)가 스템핀(1)을 통해 전원과 연결되어 음극표면으로부터 전자가 방출되고, 이 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)의 사이에 형성되는 전단집속 렌즈에 의해 전자빔이 일부 집속 또는 가속되고, 주렌즈 형성전극인 포커스전극 제5전극(8)과 애노드전극 제6전극(9)에 의해서 주로 집속 또는 가속을 하게되어, 스크린(15) 내면에 설치된 새도우마스크(14)를 통과하여 형광면에 충돌되어 발광을 일으킨다.

도 4 에 도시된 것은 본 발명의 구성 예로써, 주렌즈를 구성하는 전극인 제5전극 및 제6전극의 인너전극(9-1, 8-1)의 특징을 나타낸 것이다. 제5전극 및 제6전극에는 3개의 전자빔이 통과하는 개구부와 상기 개구부에서 일정간격 후퇴되는 전정장 제어전극체인 인너전극(9-1, 8-1)이 내장되어 있다.

상기 제5전극 및 제6전극의 인너전극(9-1, 8-1)의 센터(Center) 전자빔 통과공은 가로보다 세로가 긴 종장형으로 구성되며, 사이드(Side) 전자빔 통과공은 적어도 2개의 원 혹은 타원의 일부인 호로 구성되며, 상기 집속전극인 제5전극의 인너전극의 사이드 전자빔 통과공은 센터(Center) 전자빔 통과공측인 내측의원호(Ri)가 외측의 원호(Ro)보다 작게 구성되어 있으며, 상기 발산전극인 제6전극의 인너전극의 사이드 전자빔 통과공은 센터 전자빔 통과공측인 내측의 원호(Ri)가 외측의 원호(Ro)보다 크게 구성된다.

따라서, 제5전극의 인너전극(9-1)의 사이드 전자빔 통과공에 있어서, 내측 및 외측 원호가 교차하는 중심점에서 센터 전자빔 통과공의 중심까지 거리가 상기한 제6전극 측 인너전극(8-1)의 것보다 더 작게 구성되어 진다.

또한, 도 6a에 도시된 바와 같이, 프리포커스 렌즈(Prefocus lens)를 구성하는 상기 제3전극(6)의 경우, 삼극부의 가속전극인 제2전극(5)에 대향하는 프리포커스 렌즈부의 인너전극(6)은 원형의 중앙전자빔 통과공과 수직길이보다 수평길이가 긴 횡장형의 사이드 전자빔 통과공으로 형성되고, 센터 전자빔 통과공의 중심과 사이드 전자빔 통과공의 중심간의 거리는 상기 삼극부 제어전극(5)의 센터 전자빔 통과공과 사이드 전자빔의 통과공의 중심간 거리보다 크게 형성되어 질 수 있다.

그리고, 도 6b와 같이, 주렌즈부의 집속전극(7)에 대향하는 프리포커스 렌즈부 인너전극(6)의 전자빔 통과공은 삼극부의 가속전극(5)에 대향하는 프리포커스 렌즈부의 인너전극(6)과 반대로, 원형의 센터 전자빔 통과공과, 수직보다 수평길이가 긴 횡장형의 사이드 전자빔 통과공으로 형성되고, 센터 전자빔 통과공의 중심과 사이드 전자빔 통과공의 중심간의 거리는 상기 삼극부 제어전극(5)의 센터 전자빔 통과공과 사이드 전자빔 통과공의 중심간 거리보다 작게 형성되어 질 수 있다.

따라서 도 4 는 본 발명에 의한 제5전극 및 제6전극의 인너전극(9-1, 8-1)의 형상으로써, 대구경 렌즈를 실현할 수 있는 구조를 보여준다.

일반적으로 집속 전압은 양극전압의 20∼30%로써 상기 집속 전극과 양극 전극사이에는 매우 강한 전계로 이루어진 정전렌즈로 구성되는데, 정전렌즈의 집속 작용은 전극의 형상 및 치수뿐만 아니라 각 전극에 인가되는 전압에 의해서도 영향을 받는다.

다시 말해, 렌즈의 집속 및 발산 작용(F)은 각 전극의 형상(X, Y, Z)과 전위(Volt)에 의해 결정되는 함수로 표현할 수 있다.

상술한 바와 같이, 일반적인 칼라 음극선관용 주렌즈는 센터 전자빔과 2개의 사이드 전자빔의 세 빔이 스크린의 한 점에 집속되어 컨버젼스 되어야 하고, 어떠한 상황의 변화에 있어서도 상기한 컨버젼스의 변화를 가급적 억제하여야 하는 특성을 가져야 한다.

그러므로, 위의 특성을 만족하는 주렌즈를 구현하기 위해서는 상기 각 제5전극과 제6전극측의 인너전극(9-1, 8-1)의 사이드 전자빔 통과공의 내측과 외측의 원호의 곡률 반경을 제어함으로써 실현할 수 있다.

또한 종래의 상기한 주렌즈의 작용은 집속 작용과 발산작용으로 나눌 수 있는데, 상기 집속 전극인 제5전극(8)측은 집속력이 강하고, 상기 제6전극(9)측은 발산력이 강한 부분으로써, 제5전극의 인너전극(9-1)의 전자빔 통과공의 공경이 작아질수록 집속력은 강하게 작용되며, 제6전극의 인어전극(8-1)은 상기한 바와 반대로 작용하여 발산이 강하게 작용된다.

따라서, 위와 같은 정전 렌즈의 성질을 이용하여 제5전극의 인너전극(9-1)의 사이드 전자빔 통과공이 내측 원호(Ri)가 외측 원호(Ro)보다 작게 구성하고, 제6전극의 인너전극(8-1)의 사이드 전자빔 통과공은 내측 원호(Ri)가 외측 원호(Ro)보다 크게 구성하면, 상기한 집속 전압 변화 시 정전렌즈의 작용과 반대의 작용을 함으로써, 컨버젼스 에러(Error)의 보상이 이루어진다.

다시 말해, 제5전극의 인너전극(9-1) 사이드 전자빔의 통과공의 내측 원호의 곡률이 외측보다 작으므로, 일정한 집속 전압 하에서는 내측의 집속력이 외측보다 강해지며, 상기 집속 전압을 내릴 경우에는 상기한 내측의 집속력이 더욱 강해져 전자빔은 외측으로 이동하려는 성질을 함으로써, 상술한 집속전압을 내릴 경우 정전 렌즈의 일반적인 성질과 반대의 작용을 함으로써 컨버젼스의 에러(Error)를 보정하게 된다. 한편, 집속 전압을 올리면 상기한 바와 반대의 작용을 하여 컨버젼스의 에러를 보정하게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 스크린(15) 상에서 사이드 전자빔의 내측과 외측의 집속력 차이로 인한 코마 수차(Coma abbreation)가 발생할 수 있으므로, 상술한 프리포커스 렌즈(Prefocus lens)를 구성하는 제3전극(6) 및 제4전극(7)의 사이드 전자빔 통과공의 이심을 이용하여 도 5-3에서와 같이 프리포커스 렌즈부의 사이드 전자빔을 내측으로 꺾어줌으로써, 상기한 코마 수차(Coma abbreation)를 보정해 줄 수 있다.

또한, 도 7에 나타난 그래프는 종래 기술과 본 발명을 적용하고, 집속 전압 변화를 주었을 때, 스크린 중앙에서의 컨버젼스 변화량을 조사한 것이다. 본 발명을 28"와 29" 칼라 브라운관에 적용하고, 집속 전압 1000V를 변화 시켰을 때, 컨버젼스 변화량이 0.1mm 이하로써 매우 안정된 것을 알 수가 있었다.

그러므로 집속 전압 변화에 따른 컨버젼스의 열화 현상을 대폭 감소 할 수 있는 효과로 스크린 주변부에 있어서 더욱 또렷한 화질을 제공함은 물론 제조공정에서의 화질 조정 시 작업성도 개선할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 음극선관용 전자총의 주렌즈를 구성하는 집속 전극과 양극 전극의 내부에 매설된 각 인너전극과, 상기 삼극부의 가속전극에 대향하는 프리포커스 렌즈부 인너전극과, 주렌즈부의 집속전극에 대향하는 프리포커스 렌즈부 인너전극의 전자빔 통과공의 센터 전자빔 통과공과 사이드 전자빔 통과공의 형상 및 각 센터 전자빔 통과공과 사이드 전자빔 통과공의 중심간의 거리를 개선하여 포커스 전압을 변화했을 때 컨버젼스의 변화를 최소화 시켜 화질을 향상하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 전자빔을 방사하기 위한 복수 개의 음극과, 상기 전자빔의 방사량 조절을 위한 제어 전극과 화면으로 가속시키기 위한 가속 전극으로 구성된 삼극부와, 상기 전자빔을 일정량 집속시키는 역할을 하는 적어도 2개 이상의 전극들로 구성되는 프리포커스 렌즈부와, 상기 전자빔을 화면에 집속하기 위한 포커스 전압이 인가되는 집속 전극과 양극 전압이 인가되는 양극전극들로 구성되는 주렌즈부를 포함하는 칼라 음극선관용 전자총에 있어서,

   상기 주렌즈를 구성하는 집속 전극과 양극 전극의 내부에 매설된 각 인너전극은 각각 독립된 3개의 전자빔 통과공을 가지며, 상기 각 인너전극의 센터 전자빔 통과공은 가로보다 세로가 긴 종장형으로 구성되며, 상기 각 인너전극의 사이드 전자빔 통과공은 적어도 2개의 원 혹은 타원의 일부인 호로써 구성되며,

   상기 집속 인너전극의 사이드 전자빔 통과공의 내측의 원호를 Ri, 그 반대쪽인 외측 원호를 Ro라고 할 때, Ri < Ro 이고,

   상기 양극 인너전극의 사이드 전자빔 통과공은 내측의 원호를 Ri, 그 반대쪽인 외측 원호를 Ro라고 할 때, Ri > Ro 인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관용 전자총.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 삼극부의 가속전극에 대향하는 프리포커스 렌즈부 인너전극의 전자빔 통과공은 원형의 센터 전자빔 통과공과, 수직보다 수평길이가 긴 횡장형의 사이드 전자빔 통과공으로 형성되고, 센터 전자빔 통과공의 중심과 사이드 전자빔 통과공의 중심간의 거리는 상기 삼극부 제어전극의 센터 전자빔 통과공과 사이드 전자빔 통과공의 중심간 거리보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 주렌즈부의 집속전극에 대향하는 프리포커스 렌즈부 인너전극의 전자빔 통과공은 원형의 센터 전자빔 통과공과, 수직보다 수평길이가 긴 횡장형의 사이드 전자빔 통과공으로 형성되고 센터 전자빔 통과공의 중심과 사이드 전자빔 통과공의 중심간의 거리는 상기 삼극부 제어전극의 센터 전자빔 통과공과 사이드 전자빔 통과공의 중심간 거리보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총.