KR920006233B1 - 칼라음극선관용 전자총 - Google Patents

칼라음극선관용 전자총 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

칼라음극선관용 전자총
제1도는 종래의 칼라음극선관용 전자총의 일부파단 정면도.
제2도(a)는 제1도에서 주정전 집속렌즈 형성전극인 제1가속 및 집속전극과 제2가속 및 집속전극 부분을 나타낸 확대 단면도, (b)는 제1도에서 제1가속 및 집속전극의 확대 평면도.
제3도는 제2도(b)의 전극이 칼라음극선관의 튜브 네크내에 수용된 상태를 나타내는 단면도.
제4도(a)는 본 발명에 의한 칼라음극선관용 전자총의 일부 파단면도, (b)는 (a)의 A-A선 단면도.
제5도는 본 발명에 의한 주정전집속렌즈 형성용전극인 제1가속 및 집속전극의 평면도, (b)는 (a)의 B-B선 일부파단 단면도, (c)는 (a)의 C-C선 일부파단 단면도.
제6도의 (a)는 본 발명에 의한 제1가속 및 집속전극측에 배설되는 경사 확장전극의 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
18, 19 : 제1, 2가속 및 집속전극 20 : 경사확장전극
22 : 외위측벽 23 : 상부림
24 : 전극 26 : 전극접속부
27 : 머리부 28 : 저면부
29 : 경사면 30a,30b,30c : 종장 장방향 3전자빔 통과공
본 발명은 대구경 주접속 렌즈를 갖는 칼라음극선관용 전자총에 관련된 것으로서, 이는 특히 주접속렌즈의 구면수차에 기인한 집속 특성의 열화를 개선하고 3개의 전자빔 사이의 거리를 단축시킴으로서 편향요크에 의한 편향수차를 최소로 함과 동시에,3전자빔의 집중특성을 양호하게 요구하는 칼라음극선관에서 3전자빔 사이의 거리가 단축되면서도 오히려 렌즈구경을 효과적으로 확장되게 설계가능케된 칼라음극선관용 전자총에 관한 것이다.
이러한 기술분야의 전자총은 동일평면에 인라인으로 3개 전자빔이 통과하는 다수 그리드 전극의 전자빔 통과공과 이에 대응배치한 3개 캐소드로부터 전자빔을 인출하여 3전자빔의 각각 수렴통로를 따라 진행하면서 3전자빔 각각을 가속 및 집속시킴으로써 칼라음극선관의 형광스크린상의 작은 수렴 면적에 3개의 빔스포트를 나타내도록 하고 있다.
이러한 전자총은 일반적으로 정전집속방식을 적용하고 있으며, 주정전 집속렌즈는 제1가속 및 집속전극과 제2가속 및 집속전극 사이에 형성되어 캐소드 및 캐소드전면측의 다수개 전극으로 구성되는 전자빔 형성영역에서부터 입사하는 전자빔을 가늘게 집속시킨다.
여기서, 주정전집속렌즈의 성능은 렌즈의 근축영역과 최외각각영역의 집속력의차, 즉, 렌즈의 구면수차에의해 나타나지는데 렌즈구경이 크면 클수록 렌즈 구면수차는 작아진다.
따라서, 칼라음극선관용 전자총의 양호한 전자빔 집속특성을 얻으려면 가능한한 주정전 집속렌즈를 형성한 전극의 전자빔통과공을 확장시켜야만 되는 것이 바람직하다.
한편, 제1도 및 제2도, 제3도는 종래의 칼라음극선관 전자총과, 주정전 집속렌즈를 형성하는 제1,2가속 및 집속전극(8,9) 및 그 배치관계를 각기 나타내었다.
여기서는 주정전 집속렌즈를 형성하는 제1,2가속 및 집속전극(8,9)은 각기 한쪽은 개방단이며, 다른쪽은 폐쇄된 장방원통형으로 되고, 제2도와 같이 이의 외위측벽(11,12)과 연결된 폐쇄상면(13,14)에는 3개의 전자빔통과공(11a, 12a, 11b, 12b, 11c, 12c)이 각각 천설되며 이 전자빔통과공은 폐쇄상면에서 연장된 원통립(15,16)으로 둘러싸여 있다.
또, 상기 제1,2가속 및 집속전극(8,9)은 외위측벽(11,12)의 높이 H는 6mm, 원통립(15,16) 높이 h=1.2∼3.5mm, 전자빔통과공 직경 D=5.5∼5.9mm, 전자빔통과공 사이의 거리 S=6.6∼6.9mm로서 통상의 칼라음극선관에서 적정화된 튜브네크 직경 29.1mm의 제한에 의해 결정되어진다.
그리고, 제1,2가속 및 집속전극(8,9)은 제1도와 같이 제1가속 및 집속전극(8)의 개방단측의 제3그리드 전극(7)과 접속되고, 전자총 하단부로부터 캐소드지지체(2)에 고정된 캐소드(4), 제1∼3그리드전극(5,6,7), 제1,2가속 및 집속전극(8,9)의 순서로 적층되어 2개의 비드그라스(10)로 고정되므로서 이뤄진다.
또, 히터지지체(1)측에 용접접속되면서 캐소드(4)내에 삽입된 히터(3)는 캐소드(4)측에서 열전자가 방출하도록 가열하는 역할을 하며, 제1,2그리드전극(5,6) 전방에는 긴장방원통형의 제3그리드전극(7)이 제1가속 및 집속전극(8)과 접속되고, 제2가속 및 집속전극(9)과 주정전 집속렌즈를 형성하는 소위 BPF (Bi-Potential Focus) 렌즈구조이다.
그리고, 여기서 상기 제3그리드전극(7) 위치에 다수개 전극이 추가 삽입되어 다단집속을 행하는 전자총 구조에서도 이들 제1,2가속 및 집속전극(8,9)이 적용된다.
그리나, 이리한 종래의 기술에 있어서는 주정전 집속렌즈 형성용 전극인 제1,2가속 및 집속전극(8,9)으로 제한된 전자빔통과공(11a∼11c,12a∼12c)에 의한 제한된 주정전집속렌즈 구경 및 편향요크에 의한 편향수차로 횡장형으로 빔이 외곡되고, 따라서 전류밀도가 높지못한 빔스포트가 얻어져서 칼라음극선관의 해상도 특성을 저하시킨다는 문제점이 있었다.
일예로 제3도는 주정전집속렌즈 형성의 전극의 칼라음극선관의 직경 29mm로 적정화된 튜브네크(17)내에 수용된 상태를 나타내고 있으며, 여기서는 제1가속 및 집속전극(8)의 폐쇄상면(13)에서 3개의 전자빔통과공을 둘러싸는 림 폭(b)은 실제 구조상 1mm가 필요하다.
따라서 D
Figure kpo00001
S-1…1의 관계식을 갖는다. 또, 튜브네크(17) 내경과 전극외위측벽(11,12) 사이 거리(a)는 적어도 1mm가 요구되며, D
Figure kpo00002
R-(2a-2(S+b)…2로 된다. 여기서 R은 튜브네크 내경으로 약 24mm이다.
그러므로 D
Figure kpo00003
20-2S…3으로 되고, 1과 3식에 의하면 Dmac=6mm, Smax=7mm이다.
결국 종래의 제1,2가속 및 집속전극(8,9)은 렌즈직경 최대 6mm의 주정전 집속렌즈밖에 형성시킬 수 없게 되고, 이로인해 작은렌즈 직경으로 렌즈의 근축영역과 최외각영역에서의 렌즈집속력차인 구면수차가 증대하여 전자빔 밀도가 낮은 빔 스포트를 형광 스크린상에 형성시키며, 주정전집속렌즈의 구경이 원형이기때문에 편향요크의 변향수차에 의하여 전자빔밀도가 낮은 빔 스포트가 더욱 횡장형으로 외곡되어 칼라음극선관의 해상도 특성을 열화시켰다 (편향요크의 편향수차에 의해 전자빔이 횡장형으로 외곡되는 기술은 이미잘 일려진 기술이므로 이를 생략한다).
또, 편향에 따른 더나은 3전자빔 집중특성(형상 스크린상에서 3개 전자빔 스포트가 작은 수렴면적내에 모이게하는 특성)을 얻기 위해서는 더 작은 전자빔통과공 사이거리(S)를 선택해야 하는데 종래의 기술은 상기 1, 3식과 같이 제한된 렌즈직경 최대 6mm에 의해 S 최대치는 7mm로 선택되며, 따라서 넓은 전자빔통과공 사이거리(S)에 의해 칼라음극선관의 집중특성도 열화시킨다는 불리한 문제점이 있었던 것이었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하고져 개발된 것이다.
본 발명은 그 목적이 주정전 집속렌즈 형성용전극인 제1,2가속 및 집속전극을 제한된 튜브네크에 수용시키더라도 전자빔 사이의 거리가 변하지 않고, 또는 오히려 전자빔 사이의 거리를 단축하면서 렌즈구경을 효과적으로 크게 확장시킬 수 있도록한 칼라음극 선관의 전자총을 제공코져 한 것이다.
본 발명은 특히 주정전 집속렌즈형성용 제 1,2가속 및 집속 전극의 상호대향면에 천설되고, 3전자빔을 공통으로 통과시키는 개구가 전극의 외위측벽에서 연장된 상부림에 의해 돌러싸이는 하나의 횡장 장방형 연속공과 전극내부에는 상부림에서 소정거리를 두고 종장 장방형 3전자빔 통과공이 천설된 경사확장전극을 구비하고, 이 횡장형 연속공과 3전자빔통과공은 수직 장방형의 구성으로 됨을 특징으로 하는 칼라음극선관의 전자총을 제공코져 한 것이다.
이하에서 이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
즉, 제4도는 본 발명에 의한 칼라음극선관용 전자총을 나타내었다. 즉, 통상의 전자총 하단부로부터 캐소드지지체(2)에 고정된 캐소드(4), 제1그리드전극(5a), 제2그리드전극(6a), 제3그리드전극(7a), 제1,2가속 및 집속전극(18,19)의 순서로 이들이 적층 배열되고 2개의 비드글라스(10)로 고정되므로서 전자총요부가 구성된다.
여기서 본 발명에 의한 제1,2가속 및 집속전극(18,19)은 제5도와 같이 좀더 구체적으로 나타내었다.
즉, 제1가속 및 집속전극(18)은 한쪽이 완전히 개방되고 다른쪽은 외부측벽(22)에서 연장된 상부림(23)에 의해 둘러싸여 개방된 장방원통전극(24) 내부의 장변측에 경사확장전극(20)이 연설된 구성으로 되어있다.
또, 상기 경사확장전극(20)은 제6도(a) 및 (b)와 같이 양접속부(26) 및 머리부(27)에서 내향으로 저면부(28)까지 경사면(29)을 형성하면서 연장된 구조로 되고, 저면부(28)에서 경사면(29)에 걸쳐 3개의 장방형 전자빔통과(30a, 30b, 30c)이 천설되어 있다.
이때, 경사확장전극(20)은 전자빔통과공(30a, 30b, 30c) 사이 거리(S)를 5.1mm∼6.6mm 범위내에서 선택할 수 있으며, 머리부(27)에서 저면부(28)까지의 경사각 θ는 100。∼140。의 범위로 주어진다.
제5도(c)에서는 장방원통 전극(24)의 상부림(23)에서 경사확장 전극(20)의 저면까지 거리 1이 1.5mm∼3mm 범위내에 있도록 장방원통형 전극(24)의 외위측벽(22)에 배설된다.
또, 제5도(a)에서는 경사확장전극(20)의 저면부(28)에서 경사면(29)에 걸쳐 천설된 장당형 전자빔통과공(30a, 30b, 30c) 각기 중앙전자빔통과공(30b)의 종(Y방향), 횡(X방향) 비는 대략 2 : 1로 되고, 양외측 전자빔통과공(30a, 30c)의 각 종횡비는 약 4 : 3으로 설정되어진다.
또, 직경 29.1mm로 적정화된 튜브네크의 제한 때문에 본 발명의 제1,2가속 및 집속전극(18,19)의 상부림(23)에 의해 둘러싸인 개방단의 횡방향(Y방향) 직경은 대략 8mm로 설정되는데 경사 확장전극(20)의 장방형 전자빔통과공(30a, 30b, 30c)의 종방향직경도 개략적으로 동일한 8mm로 설정하였다.
또, 상기 제1, 2가속 및 집속전극(18,19)은 제4도와 같이 제1가속 및 집속전극(18)의 개방단측이 제3그리도전극(7a)과 접속되고, 대항하는 상부림(23)에서 공간은 주정전 집속렌즈로서 작용케 되는 구성이다.
또, 여기서는 BPF 집속렌즈를 갖는 전자총에 대해서만 설명하였으나, 상기 제3그리도전극(7a) 위치에 다수개 전극이 추가삽입되어 다단집속을 행하는 전자총구조에서도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.
이러한 구성의 본 발명은 그 작용 및 효과는 다음과 같다.
즉, 본 발명에 의한 제1,2가속 및 집속전극(18,19)의 장방원통전극(24)의 외위측벽(22)에서 연장된 상부림(23)에 의해 돌러싸인 하나의 장방형 개구가 3개의 전자빔에 대한 공통전자빔통과공이되며, 이 공통 전자빔통과공은 3개의 전자빔에 대하여 공통의 주정전집속렌즈로 작용케 되는 것이다.
이것은 상기 장방형개구의 단(短)경이 튜브네크의 제한에 의해 8mm로 설정될지라도, 종래의 전자빔통과공 직경 5.5mm에 비해 1.45배 확장된 형태를 나타낸다.
또, 이것은 구면수차가 약 0.69 팩터 만큼 줄어든 것에 대응하는 양이다.
그리고, 정전렌즈의 디멘죤(Dimension)이 비율 M 만큼 늘어난다면 정전렌즈내의 전위에 대한 제2계축상 도함수는 1/M2만큼 감소하며,
Figure kpo00004
로 되기 때문이다.
그러므로, 본 발명의 제1,2가속 및 집속전극(18,19)으로 형성되는 주정전집속렌즈에 의해 렌즈의 구면수차를 대폭 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 약한렌즈작용으로 렌즈의 배율도 감소하기 때문에 칼라음극선관의 형광스크린상에 전자빔 밀도가 높은 작은 빔스포트를 형성하게 한다.
그러나, 상부림(23)에 의해 둘리싸인 하나의 공통적인 장방형 개구에 의해 형성되는 공통의 주정전 집속렌즈에 의하면 종방향 길이는 단경이고, 횡방향 길이는 장경이므로서, 종방향 렌즈작용은 세고, 횡방향 렌즈작용은 약하게 되어 렌즈를 통과한후 전자빔의 종횡비가 다르게되고(횡장형으로 된다), 편향요크의 편향수차를 받아 전자빔은 더욱 횡장형으로 외곡된다.
따라서, 이때는 제1,2가속 및 집속전극(18,19)에 정사확장전극(20,21)을 구비시키므로서 전자빔의 횡장화를 보상하는 보조정전렌즈의 역할을 하게 되는 것이다.
그리고, 제5도(a) 및 제6도(a)와 같이 경사확장전극(20)의 3개의 장방형 전자빔통과공은 중앙전자빔통과공(30b)에 대해 구멍지름의 종횡비(X,Y 비)는 대략 2 : 1로 종장형이고, 양외측 전자빔 통과공(30a,30b)도 그 종횡비는 4 : 3으로 종장형으로 되므로서 경사확장전극(20)의 종장 장방향 전자빔통과공을 통과하는 전자빔은 종(Y) 방향은 약한집속작용, 형(X) 방향은 강한 집속 작용을 받아 전자빔은 종장형으로 된다.
따라서, 상기 상부림(23)에 의해 돌리싸인 하나의 공통적 장방형 개구에 의해 형성되는 공통의 주정전 집속렌즈의 횡장렌즈작용과 편향수차에 의한 횡장렌즈작용을 보상하여 칼라음극선관의 형광스크린에는 전자빔 밀도가 높은 작은 원형의 빔스포트를 형성하여 칼라음극선관의 해상도를 크게 개선케 되는 것이다.
또한, 본 발명의 칼라음극선관용 전자총은 주정전집속랜즈 형성용 전극인 제1가속 및 집속전극(18)과 제2가속 및 집속전극(19)에서 경사확장전극(20)의 종장 장방향 전자빔통과공(30a, 30b, 30c)을 보조정전 렌즈의 역활만하기 때문에 3개의 전자빔 사이의 거리(S)를 좁혀도 보조정전렌즈 작용은 충분하여 3개의 전자빔사이의 거리(S)의 변화에 관계 없이 상기에서 설명한 상부림(23)에 의해 둘러싸인 공통의 장방형 개구에 의한 공통의 주정전 집속렌즈의 작용은 3개의 전자빔에 대하여 변함이 없다.
따라서 전자빔 사이의 거리(S)가 축소됨으로서 편광에 따른 더 나은 3전자빔의 집중특성을 얻을 수 있을 뿐만니라, 전자빔 사이의 거리(S)의 변화에는 관계없이 상부림(23)에 의해 둘러싸여 경사확장전극(20)의 저면부(28)까지 효과적으로 확장된 주정전 집속렌즈에 의해 그 전자총의 집속특성을 대폭 개선하였다.
그리고, 경사확장전극(20)의 저면(28)에서부터 경사면(29)에 걸쳐 천설된 종장 장방형 전자빔통과공(30a, 30b, 30c)에 의해 형성되는 보조 정전렌즈는 종장 장방형 전자빔통과공의 종횡비 뿐만아니라 경사면(29)과 저면부(28)에 천설된 개공의 정전렌즈 작용의 차에 의하여, 그 작용이 정확하게 제어된다.
또, 본 발명에 의한 칼라음극선관용 전자총에 있어서 주정전 집속렌즈 형성용 전극인 제1가속 및 집속전극(18)과 제2가속 및 집속전극(19)의 경사확장전극(20)의 전자빔 사이의 거리(S)와 전자빔통과공의 치수는 상부림(23)에서 경사확장전극의 저면(28)에 걸친 확대된 3전자빔 공통의 주정전집속렌즈의 작용을 감안하여 결정되는데, 예를들어 직경 29mm로 적정화된 튜브네크 내에 전자총이 수용되어 상부림(23)의 종방향개구가 직경 8mm로 설정될때, 전자빔 사이의 거리(S)는 5.5mm, 경사확장전극(20)의 장방형전자빔통과공의 종방향 직경은 8mm, 횡방향 직경은 중앙 전자빔통과공의 경우 4mm, 양외측전자빔 통과공의 경우 6mm로 개략 설정된다.
이러한 본 발명에 의해서는 칼라음극선관용 전자총에서 주정전 집속렌즈 형성전극인 제1,2가속 및 집속전극이 본 발명과 같은 개량된 보정정전렌즈의 구조를 포함한 것으로 되므로서 그 전자빔의 집속특성을 좋게하고, 주정전집속렌즈의 제1,2가속 및 집속전극을 제한된 튜브네크에 수용시키더라도 전자빔 사이의 거리가 변하지 않고 오히려 전자빔 사이의 거리를 단축하면서 그 렌즈 구경을 효과적으로 크게 확장시키는 것이 가능케 되어 고품위의 전자총을 제공할 수 있는 등의 유익한 특징이 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 적어도 캐소드(4), 제1,2그리드전극(5a,6a)으로 구성되는 전자빔 형성영역과, 이 영역에서 발사된 3전자빔을 실질적으로 집속시키는 제1,2가속 및 집속전극을 포함한 주정전 집속렌즈를 구비한 칼라음극선관용 전자총에 있어서, 상기 제1,2가속 및 집속전극은 이들의 상호 대향면에 3전자빔을 공통으로 통과시키는개구가 전극의 외위측벽(22)에서 연장된 상부림(23)으로 둘러싸인 하나의 횡장 장방형 연속공으로 되고, 그전극 내부에는 상부림(23)에서 소정거리(ι)를 두고 종장 장방형 3전자빔통과공(30a, 30b, 30c)이 천설된 경사확장전극(20)의 형태로 되는 제1,2가속 및 집속전극(18,19)으로 되어, 상기 상부림(23)으로 둘러싸인 횡장 장방형 연속공과 경사확장 전극(20)측의 종장 장방형 3전자빔통과공(30a, 30b, 30c)으로 본질적인 3전자빔 통과공이 구성되고, 이 종장 장방형 3전자빔통과공(30a, 30b, 30c)은 종방향 지름이 횡방향 지름보다 큰 종장 장방형으로 됨을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경사확장전극(20)은 전극 외위측벽(22)과 평행한 전극 접속부(26)와 머리부(27)에서 연장되어 저면부(28)까지 좁아지는 경사면(29)을 가지며, 저면부(28)에서 양쪽경사면(29) 까지에 걸쳐 종장 장방형의 중앙전자빔통과공이 천설되고, 상부림(23)에서 거리(ι) 위치로 전극 내부에 배치되며, 상기 경사확장전극(20)의 저면부(28)와 경사면(29)의 양외측 가장자리와 전극의 상부림(23)으로 형성되는 양외측 전자빔통과공(30a, 30c) 지름의 종횡비는 중앙 전자빔통과공(30b) 지름의 종횡비보다 크게 구성한것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.
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