KR900002078B1

KR900002078B1 - 칼라 수상관

Info

Publication number: KR900002078B1
Application number: KR1019870002506A
Authority: KR
Inventors: 가모하라에이지
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 와다리 스기이찌로오
Priority date: 1986-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1990-03-31
Also published as: EP0238019A3; DE3763607D1; US4870321A; CN87101668A; CN1017108B; EP0238019A2; JP2735176B2; JPS62217541A; KR870009439A; EP0238019B1

Abstract

내용 없음.

Description

칼라 수상관

제 1 도는 본 발명의 한 실시예를 나타낸 칼라 수상관의 개략 단면도.

제 2 도 및 제 3 도는 본 발명의 한 실시예의 전자총 부를 나타낸 설명도로서, 제 2 도는 단면도.

제 3 도는 광학적 등가도(等價圖).

제 4 도 및 제 5 도는 다른 실시예를 나타낸 도면으로서,

제 4 도는 단면도.

제 5 도는 광학적 등가도.

제 6 도 및 제 7 도는 종래예의 광학적 등가도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전자총 3a, 3b, 3c : 전자비임

9a, 9b, 9c : 음극 13 : 제 3 그리드

14, 14' : 제 4 그리드 15 : 제 5 그리드

21 : 대구경(大口徑) 전자렌즈

본 발명은 칼라 수상관에 관한 것으로서 특히 여러개의 전자비임을 집중시켜서 집속하기 위한 전자총의 주렌즈부의 성능을 향상시킨 칼라 수상관에 관한 것이다.

칼라 수상관은 전자총을 내장하고 있는데, 이 전자총에 의하여 소정의 표적위에 전자비임 스포트를 형성시키도록 되어 있다. 그리고, 칼라 수상관의 성능을 결정하는 매우 중요한 인자의 하나로서 표적 위에서의 스포트 지름이 있다.

이 스포트 지름은 작은 것일수록 바람직한 것이 당연한데, 이러한 스포트 지름은 전자총의 성능에 따라서 결정된다.

일반적으로 전자총은 전자비임을 발생시키고 제어하기 위한 전자비임 발생부와전자비임을 가속, 집속시키기 위한 주 렌즈부로 형성되는데 이 전자총의 성능을 향상시키는 유효한 방법의 하나로서 주렌즈부의 성능을 향상시키는 것이 있었다.

이 주렌즈부의 대부분은 정전(靜電)렌즈로서, 구멍이 뚫린 여러개의 전극을 동일한 축위에 배치하고 각각 소정의 전위(電位)를 인가함으로써 형성된다.

이와같은 정전렌즈는 전극 구성의 차이에 따라 몇 종류가 있는데, 기본적으로는 전극 구멍의 지름을 크게하여 대구경 렌즈를 형성시키든지, 또는 전극 사이의 거리를 길게하며 완만한 전위 변화를 주어서 장초점(長焦點)렌즈를 형성하므로써 렌즈성능을 향상시킬 수가 있다.

그러나, 칼라 수상관의 전자총은 일반적으로 가는 유리 원통인 넥(neck)내에 봉해지므로 우선 전극의 구멍, 즉 렌즈 구경이 물리적으로 제한될 뿐만 아니라, 전극간에 형성되는 집속 전계가 넥내의 다른 불필요한 전극의 영향을 받지 않도록 하기 위하여 전극간의 거리가 제한 받게 된다.

특히, 칼라 수상관과 같이 세개의 전자총을 델타 배열이나 인 라인(in-Line)배열로서 일체화한 경우에는 전자비임 간격(Sg)이 작을수록 세개의 전자비임을 스크린 전면에서 한점으로 집중시키기 쉽고, 또한 편향 전력면에서도 유리하다. 따라서, 전자총 간격을 작게 하기 때문에 전극의 구멍은 더욱 작아진다.

이 대책으로서 동일 평면상에 늘어 놓은 3개의 전자렌즈를 완전히 포개서 한개의 커다란 전자렌즈로 하여 이 대구경 전자렌즈의 중앙부에 세개의 전자비임을 교차적으로 통과시키므로써 렌즈성능을 최대한으로 향상시키도록 한 구조가 일본 특공소 49-5591호 공보, USP 4,528,476호 명세서에 제안되어 있다.

일본 특공소 49-5591호 공보, USP 3,448,316호 명세서에 나타나는 전자총의 광학적 등가도를 제 6 도를 참조로 하여 설명하기로 한다.

즉, 음극 (9a), (9b),(9c)에서 발생한 전자비임 (3a), (3b), (3c)은 프리 포커스 ( pre-focus)렌즈 (20a), (20b),(20c)에 의해 예비 집속을 받은 뒤에 한개의 대구경 전자렌즈(51)의 중심을 향하도록 되어 있다.

이 대구경 전자렌즈(51)를 떠난 전자비임(3a), (3c)은 편향 장치(51a), (51c)에 의해 +ψ°로 매우 강한 편향을 받은 뒤 스크린(30)상에 집속하도록 되어 있다.

따라서, 양쪽의 전자비임(3a), (3c)에는 큰 편향 수차(收差)또는 코마(coma)수차가 발생하여 스크린(30)위에서 세개의 전자비임(3a), (3b), (3c)의 스포트 형상이 다르게 된다.

이 비임의 왜곡을 경감시키기 위해서는 대구경 전자렌즈(51)의 성능을 다소 약화시키는 방향으로 조정하지 않으면 안되므로 대구경 집속 렌즈(51)의 성능을 충분히 발휘시킬 수 없는 문제점이 있다.

USP 4,528,476호 명세서에서 제안된 전자총의 광학적 등가도를 제 7 도를 참조하여 설명하기로 한다. 음극(9a), (9b), (9c)에서 발생된 전자비임(3a), (3b), (3c)은 프리 포커스렌즈(20a), (20b), (20c)에 의해 예비 집속을 받은 뒤 편향 렌즈(53a), (53c)에 의해 편향되어 한개의 대구경 렌즈(51)의 중심을 향하도록 되어 있다.

이 대구경 전자렌즈(51)를 떠난 전자비임(3a), (3c)은 또 다른 하나의 대구경 렌즈(52)에 의해 ψ°로 매우 강한 편향을 받은 뒤 스크린(30)상에 집속하도록 되어 있다.

따라서, 양쪽의 전자비임(3a), (3c)에는 큰 편향수차 또는 코마 수차가 발생하여 스크린(30)위에서 세개의 전자비임(3a), (3b), (3c)의 스포트 형상이 다르게 된다.

이상과 같이 일본 특공소 49-5591호 공보, USP 3,448,318호 명세서와 USP 4,528,476호 명세서는 모두 동일하게 대구경 집속렌즈(51)의 성능을 충분히 발휘시킬 수 없다는 문제가 있다.

이 강한 편향을 방지하기 위하여 대구경 집속렌즈에 입사하는 전자비임을 평행으로 해서 중앙의 전자비임을 렌즈의 중심을 통과시켜 양쪽의 전자비임을 렌즈의 둘레 가장자리를 통과시키는 구조도 생각할 수 있는데, 이 경우 스크린 위에 중앙의 전자비임의 스포트를 적정하게 집속시키면 양쪽의 전자비임은 과집중 상태로 되어 스크린에서는 세개의 전자비임이 떨어지는 문제점이 있다.

즉, 종래 기술에서는 세개의 전자비임을 동일 한 대구경 전자렌즈를 통과시키는 경우 다소 문제가 있으며 실용화하기가 어렵다.

본 발명의 목적은 여러개의 전자비임을 집속시키는 동시에 집중시키기 위한 전자총이 있는 칼라 수상관에 있어서, 주 렌즈부의 렌즈 성능을 향상시킬 수 있는 우수한 전자총을 제공하여 화상품위가 우수한 칼라 수상관을 제공하는데 있다.

본 발명은 여러개의 전자비임을 발생시키고, 제어하기 위한 전자비임 발생부와 이 여러개의 전자비임을 소정의 표적위에 가속, 집속시키기위한 주렌즈부로된 전자총을 구비하는 칼라 수상관에 있어서, 주 렌즈부가 여러개의 전자비임을 서로 교차하는 일 없이 공통으로 통과하는 적어도 한개의 공통 전자렌즈와, 이 공통 전자렌즈에 의해 발생하는 여러개의 전자비임 간격의 축소화를 보정하기 위한 적어도 한개의 보정 장치를 갖추고 있는 전자총을 구비하는 칼라 수상관으로서, 보정장치가 여러개의 전자비임이 서로 교차하는 일 없이 공통으로 통과하는 발산 전자렌즈를 포함한 것을 실시형태로 하고 있다.

이어서, 본 발명의 한 실시예를 도면에 따라 설명하기로 한다.

제 1 도는 본 발명을 실시한 칼라 수상관의 한 실시예이다. 제 1 도에 있어서 칼라 수상관(100)은 Y축 방향으로 가늘고 긴 스트라이프(stripe) 형상의 형광체를 트리플리트(triplet)형상을 한 스크린면(106)을 가진 패널(102), 이 패널에 접합된 원추형상의 퍼넬부(103), 이 퍼넬부에 이어지는 작은 지름의 넥부(104), 전술한 스크린면(106)에 대향되게 배치된 새도우 마스크(107), 전술한 넥부(104)에서 X-Z면 위에 소정의 간격으로 배치된 전자총(1) 및 전술한 퍼넬부로 부터 넥부에 걸쳐서 배치된 편향 요크 (yoke)(108)로서 대략 구성된다.

전자총(1)은 제 2 도에 나타낸 바와같이 적, 녹, 청 각 색의 형광체층에 투사되는 세개의 전자비임(3a), (3b),(3c)을 발생하기 위한 세개의 히이터(6a), (6b), (6c)를 내장하는 일렬로 배치된 음극(9a), (9b), (9c)과 이 세개의 음극(9a), (9b), (9c)에 대한 위치에 각각 소정의 전자비임 통과 구멍이 설치되고, 일체화구조로된 제 1 그리드(11), 제 2 그리드(12), 제 3 그리드(13), 제 4 그리드(14), 제 5 그리드(15) 및 컨버전스(convergence)전극(16)과, 이들 전극을 지지하는 절연 지지체(2)로 구성되어 있다.

제 1 그리드(11)와 제 2 그리드(12)는 근접 배치된 평판 형상의 전극이며, 제 3 그리드(13)는 제 2 그리드(12)쪽에 바닥을 가진 컵 형상의 전극으로 바닥에는 제 2 그리드의 전자비임 통과 구멍에 대응하여 세개의 전자비임 통과구멍(33a), (33b),(33c)이 설치되어 있고, 제 4 그리드(14)는 제 5 그리드(15)쪽에 바닥을 가진 컵 형상의 전극으로, 바닥에는 세개의 전자바임 통과구멍(34a), (34b),(34c)이 설치되어 있으며, 제 5 그리드(15)는 컨버전스 전극(16)쪽에 바닥을 가진 컵 형상의 전극으로 바닥에는 세개의 전자비임 통과구멍(35a), (35b), (35c)이 설치되어 있으며 그 근방에는 자계 수정 소자(17)가 설치되어 있어서 도시하지 않은 스크린 위에서 세개의 전자비임이 정확하게 컨버전스(집중)하도록 되어 있다.

이 컨버전스 전극(16)에는 도시하지 않은 양극단자에 인가되는 약 25-30KV의 고전압을 유도하는 벌브 스페이서(bulb spacer)가 부착되어 있다.

이상의 전극 구성에 있어서 예를 들면 전극(9a), (9b), (9c)에는 약150V의 컷 오프(cut-off) 전압과 변조 신호를 가하여 제 1 그리드(11)는 접지 전위로 하고, 제 2 그리드(12)에는 약 300-7000V, 제 3 그리드(13)에는 약 4-6KV, 제 4 그리드(14)에는 약 15-20KV, 제 5 그리드(15)에는 약 25-30KV를 인가한다.

이와같은 전위 구성을 하므로써 주 렌즈부의 등전위(等電位) 곡선은 제 3 도에 나타낸 바와같이 되고, 제 3 그리드(13)와 제 4 그리드(14)사이에는 제 3 도에 나타낸 바와같이 한개의 대구경 전자렌즈(21)가 생기며, 또한 제 4 그리드(14)와 제 5 그리드(15)사이에는 개개의 작은 집속 전자렌즈(22a), (22b),(22c)와 한개의 대구경 발산 전자렌즈(23)가 형성된다.

일반적으로, 대구경 전자렌즈(21)의 바로 뒤에 약한 발산 전자렌즈가 형성되는에, 여기에서는 대구경 전자렌즈(21)에 포함되는 것으로 한다. 그리고, 음극(9a), (9b), (9c)으로 부터 발생한 전자비임(3a), (3b), (3c)은 제 1 그리드(11)와, 제 2 그리드(12)에 의해 각각 제어되며, 제 2 그리드(12)와 제 3 그리드(13) 사이에 형성되어 있는 개개의 프리포커스 렌즈(20a), (20b), (20c)에 의해 각각 예비 집속을 받으며, 제 3 그리드(13)와 제 4 그리드(14) 사이에 형성되어 있는 한개의 대구경 전자렌즈(21)에 의해 주 집속을 받는다. 이때, 일렬로 늘어선 세개의 전자비임중 양쪽의 전자비임(3a), (3c)은 중앙의 전자비임(3b)보다 약간 강하게 집속되는 동시에 이 전자비임(3b)쪽에 α° 집중 작용을 받는다.

그러나, 제 4 그리드(14)와 제 5 그리드(15)사이에 형성되는 개개의 작은 집속 전자 렌즈(22a), (22b), (22c)와 한개의 대구경 전자렌즈(23)에 의해 보조 집속을 받으며 또한 양쪽의 전자비임(3a), (3c)은 중앙의 전자비임(3b)보다 집속 상태를 약하거ㅔ 하는 동시에 중앙의 전자비임(3b)과 떨어지는 방향으로 β°의 발산작용을 받는다. 이때문에 세개의 전자비임(3a), (3b), (3c)은 스크린(30)위에서 한 점으로 집중하는 동시에, 각 전자비임(3a), (3b), (3c)은 스크린(30)위에서 한 점으로 집중하는 동시에, 각 전자비임(3a), (3b), (3c)은 적정한 집속상태가 된다.

또한, 대구경 집속전자렌즈(21)에 의해 발생하는 양쪽의 전자비임(3a), (3c)의 "+"수차는 대구경 발산 전자렌즈(23)에 의해 발생되는 "-" 수차에 의해 상쇄되므로 스크린(30)위의 세개의 비임 스포트의 형상도 일치하게 된다.

따라서, 제 3 그리드(13)와 제 4 그리드(14) 사이에 형성되는 대구경 전자렌즈의 성능을 충분히 발휘시킬 수 있다.

전술한 실시예에서 각 그리드의 전자비임 통과구멍은 원형을 하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며 광각 편향관의 스크린 주변부에서의 헤일로우(halo)를 감소시키기 위하여 스크린 중앙부에서의 비임 스포트를 수직방향으로 타원형으로 하는 경우에는 전자비임 통과구멍의 지름을 타원으로 하면 좋으며, 또한 절연 지지체의설치장소를 확보하기 위하여 영향이 없도록 컵형상의 전극을 형성시킬 수도 있다.

또한 실시예에서는 제 3 그리드(13)와 제 4 그리드(14)의 사이에 형성되는 대구경렌즈로 입사하는 세개의 전자비임은 평행인 것으로 하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 집속 전압인 제 3 그리드(13)의 전위의 변화에 대한 세개의 전자비임의 집중점의 변화를 없애기 위하여, 예를들면 일본특공소 60-51232호 공보에 나타나 있는 바와같이 제 2 그리드(12)와 제 3 그리드(13)에 형성되는 비대칭 렌즈에 의해 양쪽의 전자비임을 사전에 중앙의 전자비임 쪽으로 편향시켜 두어서 집중작용의 변화를 상쇄하도록 해도 좋다.

또한 실시예에서는 제 4 그리드(14)와 제 5그리드(15)의 사이에 대구경 발산렌즈를 형성시키고 있지만, 이때 발산의 미세조정 또는 비임의 왜곡에 대한 미세조정을 위하여 제 4 그리드(14)쪽이나 제 5 그리드(15)쪽의 구조를 조작하거나, 간단한 보정판을 설치해도 좋다.

이어서, 본 발명의 다른 실시예를 제 4 도 및 제 5 도에 의거하여 설명하기로 한다.

단, 앞의 실시예와 동일부호는 동일부분을 나타내므로 특별히 설명하지 않는다.

즉, 제 3 그리드(13)까지는 앞의 실시예와 동일하지만, 제 4 그리드(14')는 한개의 원통형 전극이며, 이 제 4 그리드(14')의 다음에는 정전편향판(40)이 설치되어 있다.

이 정전 편향판(40)은 관으로 된 축(Z축)에 실질적으로 평행한 4장의 판 형상의 전극(41), (42), (43), (44)으로 되며, 중앙의 두장의 판형상의전극(42), (43)은 서로 평행한 판 형상의 전극이며, 또한 양쪽의 두장의 판 형상의 전극(41), (44)은 스크린을 향하는데 따라 점차 넓어진 전극이며, 양쪽의 전자비임(3a), (3c)을 중앙의 전자비임(3b)으로부터 떨어진 방향으로 편향시키기 위하여 양쪽의 두장의 판 형상의 전극(41)(44)에는 중앙의 두장의 판형상 전극(42)(43)보다 조금 높은 전위를 인가한다.

또한 이때 양쪽의 전극(41), (44)이 점차 젊어지고 있으므로, 양쪽의 전자비임에 대하여 발산렌즈가 형성된다.

예를들면, 제 3 그리드(13)에 약 5-10KV 제 4 그리드(14') 및 정전편향판의 중앙의 두개의 판 형상 전극(42)(43)에 약 25-30KV, 양쪽의 판 형상 전극(41)(44)에 중앙판 형상 전극(42)(43)보다 수백 V-1KV 높은 전압을 인가한다.

이때의 동가 광학 모델을 제 5 도에 나타낸다. 이와같은 구조로 하면 음극(9a), (9b), (9c)으로 부터 나와 프리포커스렌즈(20a), (20b), (20c)를 통과한 세개의 전자비임(3a), (3b), (3c)은 제 3 그리드(13)와 제 4 그리드(14') 사이에 형성되어 있는 한개의 대구경 전자렌즈(21)에 의해 집속을 받는 동시에, 양쪽의 전자비임(3a), (3c)은 중앙의 전자비임(3b)쪽으로 +α°만큼 약간 강하게 집중 작용을 받는다. 따라서, 이대로는 도면에서 점선과 같이 스크린(30)의 바로 앞의 'P'점에서 세개의 전자비임이 집중하게 되지만, 본 실시예에서는 정전 편향판(40)에의 프리즘(24)의 작용에 의해 양쪽의 전자비임(3a), (3c)은 중앙의 전자비임(3b)으로부터 떨어진 방향으로 -β°의 편향 보정작용을 받아 세개의 전자비임은 스크린(30)위에서 한점으로 집중하게 된다.

또한, 대구경 전자렌즈(21)에 의해 양쪽의 전자비임(3a), (3c)은 중앙의 전자비임(3b)보다 과집속되는데, 정전 편향판(40)의 부분에 형성되어 있는 발산렌즈(25a), (25c)에 의해 보정되고, 스크린(30)위에서 중앙의 전자비임(3b)과 같은 쪽의 전자비임(3a), (3c)의 집속상태는 동일하게 된다.

이것을 일본 특공소 49-5591호 공보와 USP4,528,476호 명세서의 기술과 대비해 보면, 이들 공지예에서는 양자의 전자비임(3a), (3c)은 대구경 전자렌즈(51)를 통과한 다음, 중앙의 전자비임(3b)으로부터 떨어진 방향으로 발산되어 가므로 +

°라는 매우 큰 각도의 편향이 필요하며 이때 큰 편향수차를 갖게 되어 버린다. 실제로 19인치-20인치인 컬러 수상관에서는 최종의 전자렌즈로부터 스크린(30)까지의 거리가 300-350mm이며, 캐소우드로부터 대구경 렌즈(51) 또는 (21)까지의 거리는 20-30 mm로서 각 캐소우드 간격은 5-7mm정도이므로

는 10도-15도로서 매우 큰 각도로 되어 있다. 그러나, 본 실시예에서는 양쪽의 전자비임(3a), (3c)은 최초 대구경 전자렌즈에 의해 +α°의 집속 작용을 받으며, 이것은 실제로는 1-4도 정도로 매우 작으므로 확실히

에 비하여 α는 매우 작으며 따라서 편향 수차는 작고, 또한 본실시예에서는 -β°(1-3도)의 발산작용을 받으므로 수차는 상쇄하는 방향이다. 이 실시예에서는 정전 편향판을 사용하였지만, 이것은 자계를 사용해도 좋다.

이상의 실시예에 있어서는 대구경 전자렌즈로서 제 3그리드와 제 4 그리드에 의해 형성되는 바이포텐셜형 렌즈를 기본으로 하고 있는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 전자렌즈로서 알려져 있는 유니포텐셜형 렌즈또는 트라이포텐셜형 렌즈 또는 이들 전자렌즈의 복합형 렌즈라도 좋으며, 혹은 개개의 전자렌즈와 대구경 전자렌즈를 조립해도 좋다.

또한, 대구경 전자렌즈의 부분에 USP 3,932, 786호 명세서에 나타나 있는 바와같은 장 촛점 렌즈를 적용하면 렌즈 성능을 현저히 상승시킬 수 있다. 또한 , 대구경 렌즈로서는 정전렌즈 뿐만 아니라, 자계렌즈를 사용해도 좋은 것으 말할 나위도 없다.

또한, 이상의 실시예에서는 인 라인 형 칼라 수상관용 전자총의 경우를 기술하였지만 델타형 전자총 및 기타의 것이라도 좋으며 여러개의 전자비임인 경우 또는 칼라 수상관 이외의 경우에도 그대로 적용할 수 있는 것은 설명할 필요도 없다.

이상과 같이 본 발명에 따르면 여러개의 전자비임을 집속시키는 전자총을 구비한 칼라 수상관에 있어서, 이들 여러개의 전자비임이 서로 교차하는 일 없이 공통으로 통과하는 대구경 전자렌즈와, 이 전자렌즈에 의해 발생하는 여러개의 전자비임의 집중현상을 보정하는 전자렌즈로 구성하므로써 대구경 전자렌즈의 성능을 충분히 발휘시켜서 스크린 위의 비임 스포트 지름을 작게 할 뿐만 아니라, 스크린 위에서의 여러개의 전자비임을 용이하게 한점으로 집중시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 정자총이 있는 칼라 수상관에서는 전자총의구조가 간단하므로 제조가 용이하며 실용성 뛰어난 고성능 칼라 수상관을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 전자총이 있는 칼라 수사오간에서는 여러개의 전자비임의 비임 간격을 크게 할 필요없이 성능 칼라 수상관을 얻을 수 있으므로, 칼라 수상관으로서는 평향 전력이 적을 뿐만 아니라 컨버전(convergence) 품위를 양호하게 할 수 있다.

Claims

여러개의 전자비임을 발생시키고, 제어하기 위한 전자비임 발생부와 전술한 여러개의 전자비임을 소의 표적위에 가속, 집속시키기 위한 주렌즈부로 된 전자총을 구비하는 칼라 수상관에 있어서, 주렌즈부가 여러개의 전자비임을 서로 교차하는 일 없이 공통으로 통과하는 적어도 한개의 공통 전자렌즈와 이 공통 전자렌즈에 의해 발생하는 여러개의 전자비임 간격의 축소화를 보정하기 위한 적어도 한개의 보정장치를 구비하고 있는 것은 특징으로 하는 칼라 수상관.
제 1 항에 있어서, 보정장치가 여러개의 전자비임이 서로 교차하는 일없이 공통으로 통과하는 발산자렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 수상관.