KR20060098321A - 음극선관용 전자총 및 음극선관 - Google Patents

음극선관용 전자총 및 음극선관 Download PDF

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KR20060098321A
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김후득
배민철
이규홍
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Abstract

다이나믹하게 변화하는 또 하나의 렌즈를 형성하는 것에 의하여 횡선 방향의 전자빔의 포커스에 대한 균일도를 향상시켜 표시품위를 향상시키도록, 열전자를 방출하는 캐소드와, 캐소드와 함께 3극관부를 이루는 제1전극 및 제2전극과, 복수의 포커스전극 및 애노드전극과, 제2전극과 포커스전극 사이에 설치되고 수평 편향주사에 동기시키고 전자빔의 도달 위치에 대응하여 전자빔의 가상 출사점 위치를 다이나믹하게 제어하는 보조전극을 포함하는 음극선관용 전자총을 제공한다.
음극선관, 전자총, 다이나믹 포커스, 광각, 편향, 전극, 저스트 포커스, 오버 포커스, 더블 크로스

Description

음극선관용 전자총 및 음극선관 {Electron Gun for Cathode Ray Tube}
도 1은 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예를 나타내는 부분단면 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 일실시예를 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 일실시예에 있어서 보조전극을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 일실시예를 개략적으로 나타내고 보조전극 및 포커스전극에 전압을 인가하는 방식을 설명하기 위한 측면 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 일실시예에 있어서 보조전극에 인가하는 다이나믹 전압의 파형을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 일실시예 있어서 전자빔의 궤도를 시뮬레이션한 이미지 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 일실시예에 있어서 렌즈 작용 및 전자빔의 궤도를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 종래 음극선관용 전자총에 있어서 렌즈 작용 및 전자빔의 궤도를 설 명하기 위한 개념도이다.
도 9는 종래 음극선관용 전자총에 있어서 횡선의 전자빔 궤적을 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 편향요크의 자계에 의한 전자빔의 왜곡현상을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 종래 음극선관에 있어서 스크린의 횡선에 있어서 전자빔의 포커싱 형태를 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명은 음극선관용 전자총 및 음극선관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보조전극을 추가적으로 구성하는 것에 의하여 화면의 각 위치에 따라 강도가 다른 프리포커스 렌즈를 형성하여 화면 전체의 횡선 균일도를 향상시킨 음극선관용 전자총 및 음극선관에 관한 것이다.
일반적으로 음극선관은 전자총으로부터 발사된 전자빔이 편향요크의 편향자계에 의하여 편향되면서 색선별기능을 갖는 섀도우 마스크를 통과하여 패널 내면에 형성된 형광막의 녹색, 청색, 적색의 형광체에 충돌하고, 전자빔이 충돌된 형광체가 여기 발광하는 것에 의하여 소정의 화상을 구현하도록 이루어진다.
상기 음극선관의 전자총은 열전자를 방출하는 캐소드와, 상기 캐소드에 설치되어 열전자를 방출시키기 위하여 가열을 행하는 히터와, 상기 캐소드에서 방출된 열전자를 집속 및 가속시키기 위한 다수의 전극으로 이루어진다.
상기에서 다수의 전극은 상기 캐소드와 함께 3극관부를 구성하는 제1전극 및 제2전극, 포커스전압이 인가되는 복수의 포커스전극, 고압의 애노드전압이 인가되는 애노드전극 등으로 이루어진다.
최근 음극선관의 화면이 대형화되고 평면화됨에 따라 화면의 중앙지점과 주변부의 화질 선명도가 많은 차이를 보이는 현상이 발생한다. 특히 음극선관의 슬림(slim)화를 위하여 광각화(편향각을 대략 125°정도로 광각화)를 구현하는 기술에 있어서는 기구적으로 종래 편향각이 102∼106°인 음극선관에 비하여 중앙과 주변의 거리차가 보다 커져서 횡선의 균일도(uniformity)가 문제가 되며, 과도한 편향요크의 편향 수차로 인하여 열화되는 품위 요소이다.
도 8에는 종래 음극선관용 전자총에 있어서 각 전극에 의하여 형성되는 렌즈와 전자빔의 궤도를 나타낸다. 즉 캐소드(2)에서 방출되는 전자는 제1전극부(4)를 통과하면서 빔을 형성하고, 프리포커스 렌즈부(6)에서 1차로 예비 포커싱된 다음, 다이나믹 오토 포커스 렌즈부(7)를 통과하면서 예비 발산되고, 다시 메인 렌즈부(8)를 통과하면서 집속되어 패널의 스크린(1) 상에 충돌하게 된다. 도 8에서 실선으로 나타내는 전자빔의 궤도는 스크린(1)의 중앙으로 편향되는 전자빔의 포커싱 형태를 나타내고, 이점쇄선으로 나타내는 전자빔의 궤도는 스크린(1)의 주변부(양쪽 끝부분)으로 편향되는 전자빔의 포커싱 형태를 나타낸다.
상기에서 전자빔의 궤도(포커싱 형태)는 중앙으로 향하는 궤도와 주변으로 향하는 궤도의 거리가 서로 다르기 때문에 스크린(1)에 충돌하는 빔의 포커싱된 형 태가 서로 다르게 된다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 메인 렌즈부(8)를 통과한 전자빔이 편향될 때에, 스크린(1)의 중앙부(O)에서 횡선(X축)방향으로 멀어질수록 오버 포커스(over focus)되는 경향을 나타낸다.
상기와 같은 전자빔의 오버 포커스되는 경향은, 도 10에 나타낸 바와 같이, 광각화된 음극선관에서 편향요크에 의한 전계 렌즈의 작용(수평 핀쿠션 자계의 영향)이 강해져서 나타나며, 수평 지름이 크고 수직 지름이 짧은 장타원형으로 전자빔이 포커싱된다.
즉, 도 9 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 전자빔은 패널의 횡선(X축)방향에서 스크린(1)의 중앙부(O)에서는 언더 포커스(under focus)를 나타내고, 스크린(1)의 1/2지점(C)에서는 정 포커스(just focus)를 나타내고, 스크린(1)의 좌우 끝부분(D)에서는 오버 포커스(over focus)를 나타낸다.
상기와 같이 스크린(1)의 1/2지점(C)에서 정 포커스가 이루어지므로, 새도우 마스크의 피치에 비하여 너무 작은 빔경을 형성하고, 간섭에 의한 고리모양의 모아레(moire)가 발생되고, 표시품위를 저하시키는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보조전극을 설치하고 프리 포커스 렌즈부에 다이나믹(dynamic)하게 변화하는 또 하나의 렌즈를 형성하는 것에 의하여 횡선 방향의 전자빔의 포커스에 대한 균일도를 향상시켜 표시품위를 향상시킨 음극선관용 전자총을 제공하기 위한 것이다.
또 본 발명의 다른 목적은 전자총에 보조전극을 설치하고 프리 포커스 렌즈부에 다이나믹(dynamic)하게 변화하는 또 하나의 렌즈를 형성하는 것에 의하여 횡선 방향의 전자빔의 포커스에 대한 균일도를 향상시켜 표시품위를 향상시킨 음극선관을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 제안하는 음극선관용 전자총은 열전자를 방출하는 캐소드와, 상기 캐소드와 함께 3극관부를 이루는 제1전극 및 제2전극과, 복수의 포커스전극 및 애노드전극과, 상기 제2전극과 포커스전극 사이에 설치되는 보조전극을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 음극선관용 전자총은 상기 보조전극을 설치하는 것에 의하여 전자빔이 메인렌즈를 통과하여 패널의 형광막(스크린)에 도달할 때, 도달 위치에 대응하여 전자빔의 가상 출사점(Cross Over Point) 위치를 다이나믹(dynamic)하게 제어하는 것이 가능하다.
상기 보조전극에는 수평 편향주사로 동기시킨 다이나믹 전압을 인가한다.
상기 보조전극에는 수직 개구경이 수평 개구경보다 작게 개구부를 형성한다.
그리고 본 발명에 따른 음극선관은 일체로 결합되어 진공용기를 이루는 패널과 펀넬, 넥크부와, 상기 패널의 내면에 설치되고 적색, 청색, 녹색의 형광체를 소정의 패턴으로 도포하여 형성되는 형광막과, 상기 넥크부에 설치되고 전자빔을 방출하고 집속하는 전자총과, 상기 펀넬의 외면에 설치되고 상기 전자총에서 방출된 전자빔을 편향시키는 편향요크와, 상기 패널의 내부에 설치되고 상기 전자총에서 방출된 전자빔을 해당하는 형광막의 형광체에 충돌하도록 색선별기능을 하는 새도우마스크를 포함하여 이루어지고, 상기 전자총은 열전자를 방출하는 캐소드, 상기 캐소드와 함께 3극관부를 이루는 제1전극 및 제2전극, 복수의 포커스전극 및 애노드전극, 상기 제2전극과 포커스전극 사이에 설치되는 보조전극을 포함하여 이루어진다.
다음으로 본 발명에 따른 음극선관용 전자총 및 음극선관의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 음극선관의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 일체로 결합되어 진공용기를 이루는 패널(12)과 펀넬(14), 넥크부(16)와, 상기 패널(12)의 내면에 설치되고 적색, 청색, 녹색의 형광체를 소정의 패턴으로 도포하여 형성되는 형광막(13)과, 상기 넥크부(16)에 설치되고 전자빔을 방출하고 집속하는 전자총(20)과, 상기 펀넬(14)의 외면에 설치되고 상기 전자총(20)에서 방출된 전자빔을 편향시키는 편향요크(15)와, 상기 패널(12)의 내부에 설치되고 상기 전자총(20)에서 방출된 전자빔을 해당하는 형광면(13)의 형광체에 충돌하도록 색선별기능을 하는 새도우마스크(18)를 포함하여 이루어진다.
상기 형광막(13)은 패널(2)의 내면에 원형, 사각형 등의 도트(dot) 또는 스트라이프(stripe) 형상으로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광체가 블랙매트릭스(BM)를 사이에 두고 소정의 패턴으로 도포되어 형성된다.
상기 새도우마스크(18)는 상기 패널(12)에 프레임(17)을 통하여 지지되며, 상기 새도우마스크(18)는 상기 형광막(13)으로부터 소정의 간격을 두고 설치된다.
상기 새도우마스크(18)에는 전자빔이 통과하는 다수의 빔통과구멍(19)이 소정의 패턴으로 배열되어 형성된다.
상기 편향요크(15)는 슬림(slim)화를 위하여 110°이상으로 편향각의 광각화(종래 음극선관의 경우에는 대략 102∼106°범위의 편향각을 가짐)를 구현하도록 이루어진다.
상기한 구성 이외에는 본 발명에 따른 음극선관에서도 일반적인 음극선관의 구성을 적용하여 실시하는 것이 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 음극선관은 전자총(20)으로부터 발사된 전자빔이 편향요크(15)의 편향자계에 의하여 편향되면서 색선별기능을 갖는 새도우마스크(18)의 빔통과구멍(19)을 통과하여 패널(12) 내면에 형성된 형광막(13)의 녹색, 청색, 적색의 형광체에 충돌하고, 전자빔이 충돌된 형광체가 여기 발광하는 것에 의하여 소정의 화상을 구현하도록 이루어진다.
그리고 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 일실시예는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 열전자를 방출하는 캐소드(22)와, 상기 캐소드(22)와 함께 3극관부를 이루는 제1전극(24) 및 제2전극(26)과, 복수의 포커스전극(32) 및 애노드전극(30)과, 상기 제2전극(26)과 포커스전극(32) 사이에 설치되는 보조전극(40)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1전극(24), 제2전극(26), 포커스전극(32), 애노드전극(30), 보조전극(40)은 비드 글라스(21)에 고정되어 지지된다.
상기 보조전극(40)에는 수직 개구경이 수평 개구경보다 작게 개구부(42)를 형성한다.
상기 개구부(42)는 적색, 청색, 녹색의 전자빔에 각각 대응되도록 배열하여 형성하는 것이 가능하다.
상기 개구부(42)는 장타원형이나 트랙형상, 직사각형 등의 수직부보다 수평부의 길이가 큰 형상으로 설정한다.
상기 보조전극(40)에는 수평 편향주사로 동기시킨 다이나믹 전압(VGS)을 인가한다.
본 발명에 따른 음극선관용 전자총에서는 상기와 같이 보조전극(42)을 설치하고 수평 편향주사에 동기시킨 다이나믹 전압(VGS)을 인가하는 것에 의하여 전자빔이 메인 렌즈부(8)를 통과하여 패널(12)의 형광막(12)에 도달할 때, 도달 위치에 대응하여 전자빔의 가상 출사점(Cross Over Point) 위치를 다이나믹(dynamic)하게 제어하는 것이 가능하다.
상기와 같이 구성되는 음극선관용 전자총(20)에 의하면, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 제1전극(24)과 제2전극(26)에 의하여 프리포커스 렌즈부(6)가 형성되고, 상기 제2전극(26)과 포커스전극(32)의 일부에 의하여 다이나믹 오토 포커스 렌즈부(7)가 형성되며, 상기 포커스전극(32)에 의하여 메인 렌즈부(8)가 형성된다.
그리고 본 발명에 있어서는 상기 제2전극(26)과 보조전극(40)에 의하여 다이나믹 프리포커스 렌즈부(9)가 더 형성된다.
상기에서 다이나믹 프리포커스 렌즈부(9)를 형성하기 위하여 보조전극(40)에 인가하는 다이나믹 전압(VGS)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 포커스전극(32)에 인가하는 전압(Vfoc)과 유사한 파형을 유지하게 제어한다.
즉 상기 보조전극(40)에 인가하는 다이나믹 전압(VGS)은 도 5에 나타낸 바와 같이, 수평 편향주사 시간의 중간 시점을 기준으로 좌우 대칭인 포물선의 파형으로 변화하며 인가된다.
그리고 상기 보조전극(40)에 다이나믹 전압(VGS)이 인가되었을 때는 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 전자빔이 제1전극(24)의 후단과 상기 보조전극(40)의 후단에서 각각 크로스 오버하는 더블 크로스 오버 궤도를 나타낸다. 도 7에 있어서 실선은 보조전극(40)에 다이나믹 전압(VGS)을 인가한 경우의 전자빔 궤도를 나타내고, 이점쇄선은 보조전극(40)에 전압을 인가하지 않은 경우의 전자빔 궤도를 나타낸다.
즉 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 보조전극(40)에 다이나믹 전압(VGS)을 인가하게 되면, 다이나믹 프리포커스 렌즈부(9)가 추가로 형성되어 전자빔을 다시 크로스 오버시키는 더블 크로스 오버 궤도를 형성하게 되고, 형광막(13)의 주변부(D)에 있어서도 정 포커스(just focus)가 형성된다. 상기 보조전극(40)에 전압을 인가하지 않게 되면, 형광막(13)의 주변부(D)에서는 전자빔이 오버 포커스(over focus)를 형성하게 된다(도 7의 이점쇄선 참조).
상기 보조전극(40)은 수평 편향 주사시에만 전압이 인가되는 다이나믹 전압(VGS) 방식으로 구동되므로, 상기 수평 편향 주사시에만 동작되어 프리포커스 렌즈부(6)를 통과하여 집속된 전자빔을 다시 더욱 집속시키게 된다.
상기에서 보조전극(40)에 인가하는 다이나믹 전압(VGS)을 올리면 감속 전위 렌즈의 효과가 약해져, 더블 크로스 지점이 메인 렌즈부(8)쪽으로 이동하게 되고, 수직방향의 빔 집속점이 형광막(13)쪽으로 이동하게 된다. 이와 같이 수직방향 빔 집속점을 다이나믹하게 이동하여 형광막(13)쪽으로 접근시키는 것이 가능하므로, 오버 포커싱(over focusing)을 정 포커싱(just focusing)으로 유도하는 것이 가능하고, 횡선의 균일도(uniformity)를 향상시키는 것이 가능하다.
상기 제1전극(24)을 통과하면서 크로스 오버된 전자빔은 프리포커스 렌즈부(6)에서 예비 집속되고, 다시 보조전극(40)을 통과하면서 다이나믹 프리포커스 렌즈부(9)에서 더욱 집속 작용을 받게 되어, 다이나믹 오토 포커스 렌즈부(7)에 대하여 큰 각도로 입사하게 되며, 그 결과로 다이나믹 오토 포커스 렌즈부(7)의 전단에서 크게 발산되고, 2회의 집속 작용을 받아 형광막(13)에 정 포커싱(just focusing)을 형성하게 된다.
그리고 상기 보조전극(40)의 개구부(42)를 통과하는 전자빔의 수직 개구경이 커지고 수평 개구경이 작아지는 작용을 하도록, 수직 개구경은 작고 수평 개구경이 크게 설정된 직사각형, 타원형, 트랙형상 등으로 형성하면, 패널(12)의 주변부로 주사되는 전자빔은 수직 개구경이 크고 수평 개구경이 작은 형태로 주사되어서 새 도우마스크(18)를 통과하여 형광막(13)에 도달될 때는, 수직 핀쿠션 자계의 영향을 받아 수직경이 줄고 수평 개구경이 늘어나는 형태로의 변형을 상쇄시키는 것이 가능하다.
상기와 같은 본 발명에 따른 음극선관용 전자총은 슬림(slim)화를 위하여 110°이상으로 편향각의 광각화(종래 음극선관의 경우에는 대략 102∼106°범위의 편향각을 가짐)를 구현하는 음극선관에 적용하는 경우에 보다 더 큰 효과를 얻을 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 음극선관용 전자총 및 음극선관의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 음극선관용 전자총 및 음극선관에 의하면, 보조전극을 설치하고 수평 편향주사에 동기하여 다이나믹 전압을 인가하므로, 전자빔의 집속점을 이동시키는 것이 가능하여 스크린의 주변부에서도 정 포커스를 형성하는 것이 가능하다. 따라서 스크린의 횡선에 있어서의 균일도를 향상시키는 것이 가능하고, 간섭에 의한 모아레의 발생을 방지하여 표시품위를 개선하는 것이 가능하다.

Claims (9)

  1. 열전자를 방출하는 캐소드와,
    상기 캐소드와 함께 3극관부를 이루는 제1전극 및 제2전극과,
    복수의 포커스전극 및 애노드전극과,
    상기 제2전극과 포커스전극 사이에 설치되고 전자빔이 메인렌즈를 통과하여 패널의 형광면에 도달할 때 도달 위치에 대응하여 전자빔의 가상 출사점 위치를 다이나믹하게 제어하는 보조전극을 포함하는 음극선관용 전자총.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조전극에는 수평 편향주사에 동기시키고 상기 포커스전극에 인가하는 전압과 같은 파형의 다이나믹 전압을 인가하는 음극선관용 전자총.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 보조전극에 인가하는 다이나믹 전압은 수평 편향주사 시간의 중간 시점을 기준으로 좌우 대칭인 포물선의 파형으로 변화하는 음극선관용 전자총.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조전극에는 수직 개구경이 수평 개구경보다 작게 개구부를 형성하는 음극선관용 전자총.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보조전극의 개구부는 직사각형, 타원형, 트랙형상 중에서 선택하여 형성하는 음극선관용 전자총.
  6. 일체로 결합되어 진공용기를 이루는 패널과 펀넬, 넥크부와, 상기 패널의 내면에 설치되고 적색, 청색, 녹색의 형광체를 소정의 패턴으로 도포하여 형성되는 형광막과, 상기 넥크부에 설치되고 전자빔을 방출하고 집속하는 전자총과, 상기 펀넬의 외면에 설치되고 상기 전자총에서 방출된 전자빔을 편향시키는 편향요크와, 상기 패널의 내부에 설치되고 상기 전자총에서 방출된 전자빔을 해당하는 형광막의 형광체에 충돌하도록 색선별기능을 하는 새도우마스크를 포함하고,
    상기 전자총은 열전자를 방출하는 캐소드, 상기 캐소드와 함께 3극관부를 이루는 제1전극 및 제2전극, 복수의 포커스전극 및 애노드전극, 상기 제2전극과 포커스전극 사이에 설치되는 보조전극을 포함하고,
    상기 보조전극에는 전자빔이 메인렌즈를 통과하여 상기 패널의 형광막에 도달할 때 도달 위치에 대응하여 전자빔의 가상 출사점 위치를 다이나믹하게 제어하는 수평 편향주사에 동기시키고 상기 포커스전극에 인가하는 전압과 같은 파형의 다이나믹 전압을 인가하는 음극선관.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 보조전극에 인가하는 다이나믹 전압은 수평 편향주사 시간의 중간 시점을 기준으로 좌우 대칭인 포물선의 파형으로 변화하는 음극선관.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 보조전극에는 수직 개구경이 수평 개구경보다 작게 개구부를 형성하는 음극선관.
  9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한항에 있어서,
    상기 편향요크에 의하여 편향되는 전자빔의 최대 편향각이 110°이상인 음극선관.
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