KR920010660B1 - 칼라음극선관용 전자총 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

칼라음극선관용 전자총

제1도는 본 발명의 제1실시예 구조단면도.

제2도는 제1도의 또다른 제2실시예 구조단면도.

제3a도는 본 발명에서 4극자렌즈전극계를 구성하는 종격벽그리드전극과 횡격벽그리드전극의 종,횡격벽의 상호관계를 나타내는 사시도, 제3b도는 제1도에서 4자극렌즈전극계 구성의 종격벽그리드전극의 평면도, 제3c도는 제1에서 4자극렌즈전극계를 구성하는 횡격벽그리드전극의 평면도.

제4도는 제1도의 4자극렌즈전극계의 작용을 나타내는 참고도.

제5도는 셀프 컨버젼스를 위해 적용한 비균일자기장의 일예인 수평편향 핀쿠션자계에 그 전자빔의 작용을 나타낸 참고도.

제6a도는 일반적인 원형축 대칭인 전지빔통과공과 주정전접속렌즈로 집속된 칼라음극선관화면에서의 빔,스포트 형상, 제6b도는 일반적인 편향요크의 전자빔 횡장화를 도모한 방법에서의 빔,스포트 형상을 나타내는 참고도, 제6c도는 본 발명에 의한 빔,스포트 형상을 나타내는 참고도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 4극자렌즈전극계 4 : 주정전집속렌즈계

8 : 종격벽그리드 9 : 횡격벽그리드

12-17 : 전자빔통과공 12a-14a : 좌종격벽

12b-14b : 우종격벽 15a-17a : 상횡격벽

15b-17b : 하횡격벽

본 발명은 칼라음극선관용 전자총에 관한 것으로, 특히 칼라음극선관의 진공외우기 외부에 위치한 편향요크에 의해 전자빔이 칼라음극선관 화면전역에 걸쳐 주사될때 칼라음극선관의 화면 중앙부는 물론 화면의 주변부까지 해상도의 양호함을 얻기위해서, 전자빔 스포트(electron beam spot)의 휘도가 높은 코아(Core) 주위에 휘도가 낮은 소위 할로(HALO) 현상이 생기지 않도록 전극구조를 갖는 전자총에 관한 것이다.

일반적으로 칼라음극선관용 전자총은 통평면의 그리드전극상에 수평 인, 라인(in-lin)으로 복수개의 전자빔통과공이 진원으로 천공된 인, 라인 일체화 그리드전극을 다수개 적층시켜 소정의 그리드전극 사이의 간격을 유지한채 비드글라스(Bead glass)로 고정 유지시킴으로써 주요부가 구성되며, 상기 다수개의 순차적으로 적층된 그리드전극은 히이터(Heater)를 내장한 캐소오드(Cathode)에서 발사된 열전자를 전자빔으로 형성시키기위한 전자빔 형성영역(electron beam forming region)을 구성하는 제1그리드전극과 제2그리드전극, 연이어 입사하는 전자빔을 가늘게 집속(focusing)시켜 칼라음극선관의 화면상에 빔.스포트(Beam Spot)를 형성시키기위한 주정전집속렌즈(Mainfocusing lens)를 구성하는 제1가속 및 집속전극과 제2가속 및 집속전극의 순서로 배열된다.

또한 칼라음극선관에 따라서는 집속 효과를 강화한 다단집속을 행하는 전자총을 적용하는 예도 있는데, 이러한 예의 칼라음극선관용 전자총은 전자빔 형성영역을 구성하는 그리드전극과 주정전집속렌즈를 구성하는 전극사이에 전단(前段) 집속을 위한 제3그리드전극과 제4그리드전극을 추가삽입함으로서 구성된다.

상기와 같이 구성된 칼라음극선관용 전자총의 주요부에 칼라음극선관 동작시 칼라음극선관 외부 전원으로부터 동작전압을 인가하며, 동시에 전자총을 칼라수상관내에 위치시키기위한 스템(Stem)과 차페컵에 부착되는 발브 스페이스 콘택트(Bulb Space Contact)가 배설됨으로서 완성된 전자총이 이뤄지는 것이다.

그리고, 상기와 같은 구조를 갖는 일반적인 칼라음극선관용 전자총은 히이터의 가열에 의해 캐소오드로부터 발산된 열전자를 전자빔 형성영역을 구성하는 제1그리드전극과 제2그리드전극을 통하여 전자빔으로 형성시키며, 계속하여 간행하는 전자빔은 제1가속 및 집속전극과 제2가속 및 집속전극에 인가되는 전압의 차이에 의해 이들 두전극 사이에 형성되는 주정전 집속렌즈를 지나면서 라그랑지(Lagrange)의 굴절법칙에 따라 가늘게 집속되며 칼라음극선관의 화면까지 가속되어 칼라음극선관의 화면상에 빔,스포트를 형성한다. 이때 칼라음극선관용 전자총의 제1그리드전극에서 순차적으로 적층된 제2가속 및 집속전극까지의 모든 전극이 전자빔통과공은 진원에 가까운 원형으로 천공되어 있기 때문에 전자총을 떠날때의 전자빔은 원형이며 편향요크의 영향을 받지 않는 칼라음극선관의 화면중앙에 도달할때는 전자빔은 원형인채로 가늘게 집속되어 작은 원형의 빔,스포트를 형성시킨다.

그러나, 도시하지는 않았지만 칼라음극선관에서는 전자총을 떠난 전자빔을 소위 “편향영역”이라 부르는 전자총출구 근방에서 화면쪽으로의 소정 구간을 칼라음극선관의 진공외우기 외부에 편향요크(Deflection Yoke)를 배설하여 형성시키고, 이 편향요크에서 편향 자기장에 의해 화면전체에 걸쳐 주사시킴으로서 화상을 재현시킨다.

또, 편향요크의 자기장은 복수개의 전자빔을 방출시키는 칼라음극선관에서는 전자빔을 화면가득히 편향시킴과 동시에 복수개의 전자빔을 화면상 한지점에서 집중(Convering)시켜야 하는데, 이를 위해서 상기에서 언급한 것과 같이 칼라음극선관용 전자총에서 전자빔을 수평 인,라인으로 방출시키고 상기 편향요크에서 발생하는 자기장을 비균일자계로함으로서 목적을 달성하는 소위 “셀프 컨버젼스(Self-Convegenc)”방식을 채택하고 있다.

상기와 같은 “셀프, 컨버젼스”를 달성하기 위한 비균일자계의 의한 전자빔의 작용의 일예를 제5도에 도시하였다.

여기서는 비균일자계가 전자빔 전체를 우측(도면으로 보아)으로 이동시키는 작용을 하고 있으나, 전자빔의 각 부분에 미치는 자기장성분이 다르기 때문에 상,하에서는 전자빔을 인장하는 4극자렌즈(guadrupole lens) 성분의 작용으로, 편향영역을 지나면서 전자빔 전체로보아서는 주사됨과 동시에 횡장형으로 찌그러지는 형상을 갖게 된다.

다시 전자총으로 돌아가면, 제1그리드전극으로부터 순차적으로 제2가속 및 집속전극까지 전자빔통과공은 원형으로 천설되고, 따라서 제1가속 및 집속전극과 제2가속 및 전극에 의해 형성되는 주정전 집속렌즈도 원형축 대칭인 렌즈이기때문에 이러한 원형축 대칭인 집속렌즈를 통과하는 전자빔은 원형으로 가늘게 집속되어 전자총을 출사하여, 계속하여 편향영역으로 입사한다.

따라서 상기에서 설명한 것과 같이 원래 원형의 전자빔은 편향요크에 의한 비균일 편향자계의 4극자렌즈 작용을 받아 횡장형으로 찌그러지며, 칼라음극선관 화면상에 도달하여서는 횡장형의 전자밀도가 높은 코아부분과 전자밀도가 낮은 할로부분으로 구성되는 빔,스포트를 형성하게 된다.

이와 같이 편향자기장에 의해 전자빔이 횡장화되는 현상은 화면주변부로 갈수록 비균일자계의 세기가 세어지기때문에 화면주변부로 편향되면서 더욱 현저해지는데, 이러한 현상과 전자빔의 초점궤적과 화면까지의 거리가 화면주변부로 갈수록 커지는 현상때문에 칼라음극선관의 화면주변부로 가면갈수록 화면상에 나타나는 빔,스포트에서 코아(Core)부분은 가늘어지고 전자밀도가 낮은 할로(HALO)부분은 커져 칼라음극선관의 해상도를 크게 저하시킨다.

제6a도에 화면상에서의 빔,스포트 형상을 도시하였는데 비균일자기장의 영향을 받지않는 중앙부는 진원형상의 코아(a)로만 형성되어 있으나, 주변으로 크게 편향되어 비균일자계의 영향을 받은 주변부에는 가는 코아(b)의 상,하에 넓은 폭의 할로(c)가 형성되어 있다.

상기와 같은 칼라음극선관 주변부에서 가는 횡장형코아(core)(b)와 코아(b)의 상,하에 생기는 할로(c)를 제거하기 위해서, 전자총의 주정전 집속렌즈에 입사하기 직전에 전자빔을 미리 횡장형으로 다시 주정전집속렌즈의 원형측대칭렌즈를 거침으로서 편향영역에 들어갈때 전자빔을 종강형으로 함으로서 편향요크의 전자빔 횡장화를 보상하도록하는 방법이 제시되었는데, 그러나 이러한 방법에 의해서는 비균일자계에 의한 비점 수차를 어느정도 보정하여 화면주변부에서의 빔,스포트의 균일성은 얻을수 있었으나, 화면중앙에서의 빔,스포트는 자기장의 영향을 받지않기 때문에 전자총에서 출사된 종장형의 전자빔이 그대로 나타나 종방향으로 굵은 코아로만 나타나며, 칼라음극선관 화면중앙부근에서 화질특성을 나쁘게한다.

제6b도는 이때의 화면상에서의 빔,스포트 형상을 나타낸것인데, 화면주변부에서는 코아(e) 상,하에 어느정도 감소된 할로(f)를 가진 빔,스포트를 형성하나 화면중앙에서는 종장형의 코아(d)만으로된 빔,스포트를 형성한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 개선하고져 한 것으로서, 이는 특히 칼라음극선관의 주변부 뿐만아니라 중앙부의 빔,스포트 특성을 양호하게 하여 화면주변에서 중앙에 걸쳐 빔,스포트의 양호한 균일성을 보장가능케되는 칼라음극선관용 전자총을 제공코져한 것이다.

본 발명은 특히 칼라음극선관용 전자총에서의 집속렌즈 전극계는 4극자렌즈계와 주정전집속렌즈계로 되며, 상기 4극자렌즈전극계는 관축방향으로 순차배치되어 각각 전자빔을 통과시키기위한 종격벽그리드전극과 횡격벽그리드전극으로 되고, 상기 종격벽그리드는 일정한 직류집속전압이 인가되어지며 횡격벽그리드는 상기 직류집속전압에 전자빔의 편향량 증감에 따라 서서히 상승 또는 하강하는 교류전원의 동(動)집속전압을 증첩시켜 인가하는 관련구성을 그 특징으로 하는 것이다.

이하에서 이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 의한 칼라음극선관용 전자총의 일실시예를 나타내었다. 즉, 여기서는 수평일직선상에 배열된 3개의 캐소오드(1)(1a)(1b) 각각 내부에 3개의 히이터(2)(2a)(2b)를 수용하고 있으며, 순차적으로 제1그리드전극(5), 제2그리드전극(6), 4극자전극계(3) 및 주정전집속렌즈계(4)를 가진다.

그리고 상기 4극자(Quadrupole)전극계(3)는, 종격벽그리드전극(8)이 제2그리드전극(6)과 인접한 중간그리드전극(7)과 접속되어 있으며 횡격벽그리드전극(9)은 주정전집속렌즈전극계(4)의 제1가속 및 집속전극(10)과 접속되어있다.

또한 제1가속 및 집속전극(10)과 제2가속 및 집속전극(11)은 주정전집속렌즈전극계(4)를 구성한다. 또, 제3a,b,c도는 종격벽그리드전극(8)과 횡격벽그리드전극(9)의 구조 및 그 상호관계를 나타내고 있다.

여기서는 종격벽그리드전극(8)이, 캐소오드(1)(1a)(1b)로부터 제1그리드전극(5) 및 제2그리드전극(6)의 각 전자빔통과공을 통해서 오는 전자빔을 통과시키기 위한 전자빔통과공(12)(13)(14)을 가지는 동시에, 전자빔통과공(12)(13)(14)에 연하여 횡격벽그리드전극(9)쪽으로 돌출된 원통형립을 수평기준선에 대해 상하 45°의 범위만 남긴 각 전자빔통과공에 대한 2개씩의 좌,우종격벽(12a,12b)(13a,13b)(14a,14b)이 형성되어 있으며, 전자빔 통과공(12)(13)(14)의 직경과, 좌,우종격벽(12a,12b)(13a,13b)(14a,14b)의 내경은 동일하다.

또한, 횡격벽그리드전극(9)은, 종격벽그리드전극(8)의 전자빔통과공(12)(13)(14)과 각각 대향하는 위치에 역시 전자빔통과공(15)(16)(17)을 가짐과 동시에, 전자빔통과공(15)(16)(17)에 연하여 종격벽그리드전극(8)쪽으로 원통립을 수평기준선에 대해 상,하 45°의 범위부분을 제거하고 상,하에 남은 각 전자빔통과공에 대한 2개씩의 상,하횡격벽(15a,15b)(16a,16b)(17a,17b)이 형성되어 있으며, 전자빔통과공(15)(16)(17)의 직경과 이들 내경은 동일하다.

한편, 제3a도는 상기에서 설명한 종격벽그리드전극(8)과 횡격벽그리드전극(9)을 대향시켜 종격벽그리드전극(8)의 종격벽(12a,12b)(13a,13b)(14a,4b) 사이에 횡격벽그리드전극(9)의 횡격벽(15a,15b)(16a,16b)(17a,17b)이 삽입되어 있는 종,횡격벽의 상호관계를 나타내는 것이다.

여기서는 하나의 전자빔통과공에 대한 2개의 횡격벽(15a,15b)(16a,16b)(17a,17b)이 삽입되고 격벽들은 서로 접촉하지 않도록 종격벽, 횡격벽(12a,12b)(13a,13b)(14a,14b)(15a,15b)(16a,16b)(17a,17b)의 길이(t)는 종격벽그리드전극(8)과 횡격벽그리드전극(9) 사이의 간격(S)보다 적으며 종격벽과 횡격벽은 거리(t₀)만큼 중첩되는 구성이다.

또, 제2도는 본 발명의 제2실시예 전자총을 나타내었다. 여기서는 다단집속 방식을 채용한 전자총을 4극자전극계(3)를 적용한 실시예로서, 제2그리드전극(6)과 4극자전극계(3) 사이에 전단집속렌즈전극계(20)를 채용하고 있다. 이 전단집속렌즈전극계(20)은 제2그리드전극(6)과 인접하여 제3그리드전극(18)이, 종격벽그리드전극(8)과 접속된 중간전극(7a)과 인접하여서는 제4그리드전극(19)이 배치되어 이루어지며, 상기 전단집속렌즈전극계(20)가 삽입된 이외에는 제2도의 다단집속방식을 채용한 제2실시예의 칼라수상관용 전자총은 제1도의 제1실시예의 칼라수상관용 전자총과 동일하며, 동일부분에 대해서는 동일부호를 사용했다.

이러한 구성의 본 발명은 그 작용 및 효과는 다음과 같다.

즉 제1,2실시예의 전자총에선 종격벽그리드전극(8)에 제1도 및 제2도에 도시한 것과 같이 직류전원에 의해 일정한 집속전압(Vf)가 주어지며, 횡격벽그리드전극(9)에는 일정한 집속전압(Vf)에 전자빔 편향량에 따라서 변화하는 교류전압원(vd)을 중첩시킨 다이나믹집속전압(Dynamic focus voltage)(Vfa)가 인가된다.

이때 다이나믹집속전압(Vfa)은 편향요크의 편향전류 파형과 시간축이 맞아야하며 편향요크의 편향전류가 0일때, 즉 칼라음극선관 화면의 중앙에 전자빔이 위치할때 종격벽그리드전극(8)의 일정한 집속전압(vf)와 동일한 값을 취하며 편향전류의 증감 즉, 전자빔의 위치가 화면 한 가운데에서 부터 편향량의 증가(주변부로 전자빔이 이동)에 따라서 종격벽그리드전극(8)의 일정한 집속전압(vf) 보다 크게된다.

따라서 빔,스포트가 형광면 중앙에 위치하는 경우는 종격벽그리드전극(8)과 횡격벽그리드전극(9)은 동전위가 되며, 이들 사이에는 렌즈전계가 형성되지 않기때문에 화면중앙에서는 단지 제1가속 및 집속전극(10)과 제2가속 및 집속전극(11)로 구성되는 주정전집속렌즈의 작용으로 진원형의 빔,스포트를 얻을 수 있다.

한편 전자빔의 편향량의 증대애 다라서 다이나믹집속전압(vfa)이 상승하면 종격자그리드전극(8)과 횡격자그리드전극(9) 사이에 전위차가 발생하여 양극간에는 각 전자빔의 대해서 4극자전계를 발생한다.

제4도는 이와 같이 발생하는 4극자전계를 표시하여, 점선화살표(21)는 등전위선을 표시한다.

이와 같은 전제하에서 전자빔통과공(12,15)(13,16)(14,17)을 각각 통과하는 전자빔은 수직방향으로 발산작용을 또 수평방향으로는 집속작용을 받게되며, 그 결과 제4도에 점선으로 나타낸 것과 같이 종장형으로 형성되며 수직방향과 수평방향의 초점길이가 달라지게 된다.

또, 여기서 실선원형으로 나타낸 전자빔은 교류전원 Vd=0일때의 형상이고 점선으로 나타낸 전자빔은 교류전원 Vd가 인가되었을때 형상이다.

또한 편향량에 따라 횡격벽그리드전극(9)에 점차로 증가하는 다이나믹집속전압(vfa)이 인가되면, 주정전집속렌즈를 구성하는 제1가속 및 집속전극(10)의 전압도 동일하게 증가하기 때문에 주정전집속렌즈의 렌즈작용이 편향량에 따라 달라지게 되며, 이는 제2가속 및 집속전극(11)에 인가되는 전압이 높으면 높을수록 주정전 집속렌즈의 초점길이는 길어지기 때문에 편향량이 증가해도 주정전 집속렌즈의 초점궤적은 항상 칼라음극선관의 화면상에 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 것과 같이 본 발명에 의한 칼라음극선관용 전자총에 의하면 종격벽그리드전극(8)과 횡격벽그리드전극(9)에 의해 구성되는 4극자렌즈전극계(3)에 의해 편향량의 증가에 따라 수직방향의 조점거리와 수평방향의 초점거리가 다른 종장향의 전자빔을 형성할 수 있기 때문에 제5도에 도시한 것과 같이 편향요크의 비균일자기장에 의해 편향량의 증가에 따라 횡장형으로 찌그러지는 전자빔 형상을 미리 보상함으로서 화면주변부에서도 거의 원형의 빔,스포트를 형성시킬 수 있고, 또한 종래의 전자총에서 발생하는 전자빔 초점궤적과 칼라음극선관의 화면까지의 거리가 화면주변부로 갈수록 커지는 현상을 횡격벽그리드전극(9)에서 동시에 인가되는 제1가속 및 집속전극(10)의 편향량에 따른 다이나믹집속전압(vfa)의 증가에 의해 제1가속 및 집속전극(10)과 제2가속 및 집속전극(11) 사이에 형성되는 주정전집속렌즈의 렌즈작용을 약화시켜 칼라음극선관의 화면상에 주정전집속렌즈의 초점궤적을 일치하게 함으로서, 상당히 줄일 수 있고 따라서 화면주변부로 가면서 생기는 빔,스포트의 코아(core)부분을 둘러싸는 전자밀도가 낮은 할로부분을 대폭 줄이게 된다.

상기와 같이 본 발명에 의한 칼라음극선관용 전자총에 의하면, 빔,스포트형상이 화면의 중앙부는 물론 주변부까지 거의 원형으로 되며, 빔,스포트가 전자밀도가 높은 거의 코아(core)부분만으로 되기 때문에 칼라음극선관의 해상도를 화면 중앙에서 주변부에 걸쳐 대폭개선하며, 균일성도 얻을 수 있다.

또, 제6c도는 주정전집속렌즈전극(4) 전단에 4극자렌즈전극계(3)을 삽입하고 4극자렌즈전극계(3)의 횡격벽그리드전극(9)에 편향량에 따라 증감하는 다이나믹집속전압(vfa)을 인가한 본 발명에 의한 칼라음극선관용 전자총의 칼라음극선관의 화면에서 그 빔,스포트 형상을 나타낸 것인데, 화면중앙부에서는 4극자렌즈작용과 편향장의 영향을 받지 않기 때문에 진원의 코아(g)만으로도 빔,스포트로 나타나며 화면주변부에서도 원형에 가까운 거의 코아(h)만으로된 빔,스포트로 나타남을 알 수 있다.

Claims (1)

1. 관축방향으로 순차배치되는 캐소드(1,1a,1b)와, 전자빔 형성 전극계, 4극자렌즈전극계(3)와 주정전집속렌즈계(4)로 되고 상기 4극자렌즈전극계(3)는 관축방향으로 순차배치되어 각각 전자빔을 통과시키기 위한 전자빔을 가진 종격벽 그리드전극(8) 및 횡격벽그리드전극(9)을 가지며, 상기 종격벽그리드전극(8)에는 일정한 직류집속전압(vf)을 인가하고 상기 횡격벽그리드전극(9)에는 일정한 직류집속전압(vf)에 교류전원의 동집속전압을 중첩시켜 인가하는 구성의 집속렌즈전극계가 구비된 칼라음극선관용 전자총에 있어서, 상기 종격벽그리드전극(8)과 횡격벽그리드전극(9)은 각각 일직선으로 배열된 복수개의 원형 전자빔통과공(12)(13)(14)(15)(16)(17)을 가짐과 동시에, 각각 전자빔통과공의 원형공 원주에서 종,횡격벽그리드전극의 대향측으로 연장된 원통립의 일부분으로 이루어지는 격벽을 가지는 것으로 되고, 상기 종격벽그리드전극(8)의 격벽은 원통립을 4등분하여 상,하 부분을 제거한 원형공 원주의 좌우종격벽(12a,12b)(13a,13b)(14a,14b)으로 되며, 상기 횡격벽그리드전극(9)의 격벽은 원통립을 4등분하여 좌,우 부분을 제거한 원통형 원주의 상,하 횡격벽(15a,15b)(16a,16b)(17a,17b)으로 되어, 상기 종격벽그리드전극(8) 및 횡격벽그리드전극(9)을 각각의 종격벽그리드전극과 횡격벽이 사이사이에 접촉되지 않도록 삽입되어 원통형으로 포개지도록 조립한 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 전자총.

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