KR960012415B1 - 칼라 수상관용 전자총 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

칼라수상관용 전자총

제1도는 종래 칼라 수상관의 횡단면도.

제2도는 종래 칼라 수상관용 전자총의 일부 절개한 상태도.

제3도는 종래 칼라 수상관용 전자총의 주렌즈 형성전극의 일부를 절개한 사시도.

제4도는 종래 칼라 수상관용 전자총의 주렌즈 형성전극의 넥크부 내에서 본 상태도.

제5도는 본 발명 칼라 수상관용 전자총의 애노드전극으로써

(a)는 정면도.

(b)는 (a)의 A-A선 단면도.

제6도는 본 발명 칼라 수상관용 전자총의 포커스전극으로써

(a)는 정면도.

(b)는 (a)의 B-B선 단면도.

(c)는 정전제어 전극의 단면도.

제7도는 본 발명 칼라 수상관용 전자총의 다른 실시예의 애노드전극으로써

(a)는 정면도.

(b)는 (a)의 B-B선 단면도.

제8도는 본 발명 칼라 수상관용 전자총의 다른 실시예의 포커스전극으로써

(a)는 정면도.

(b)는 (a)의 B-B선 단면도.

(c)는 정전제어 전극의 단면도.

제9도는 범전류에 의한 구면수차의 영향을 나타낸 도표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 애노드전극 102 : 포커스전극

103, 104 : 정전제어 전극 105, 106 : 외위통벽

107, 108 : 림부 107', 108' : 내벽

109, 110 : 개공부 111, 112, 111', 112' : 개구부

본 발명은 칼라 수상관용 전자총에 관한 것으로 특히 구면수차에 의한 전자빔 스포트 특성의 열화를 방지하고 비점수차를 제어하여 칼라 수상관의 해상도를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

종래의 칼라 수상관은 제1도와 같이 유리제로 만들어진 판넬(1)과 판넬(2)로 형성되고 10-7Torr의 진공도를 유지하도록 형성된 벌브(3)와 상기 벌브(3)에 형성된 넥크부(4)내에 전자빔(5)을 방출할 수 있도록 장착한 전자총(6)과, 상기 전자총(6)에서 방출된 전자빔(5)에 의하여 색상을 선택하는 중요한 역할을 하는 섀도우마스크(7)와, 상기 전자총(6)에서 방출된 전자빔(5)이 충돌하여 빨강, 초록, 파랑색의 발광하도록 판넬(1)에 도포한 형광막(8)과, 상기 펀넬(2)의 외부에는 전자총(6)에서 방출된 전자빔(5)을 편향시키기 위한 편향요크(9)를 구비하였다.

그리고, 상기 전자총(6)은 제2도와 같이 열전자를 방출하는 음극인 캐소드(10)와, 상기 캐소드(10)에서 방출된 열전자를 제어하는 제1전극(11) 및 제2전극(12)과, 상기 전자빔(5)을 형광막(8)에 집속시키기 위한 주렌즈(정전렌즈)를 형성하도록 관축방향(Z-Z)방향으로 형성하는 제3전극(13), 제4전극(14), 포커스전극(15), 애노드전극(16)과 상기 편향요크(9)의 누설자계를 차폐 및 약화시키는 역할을 하는 차폐전극인 쉴드컵(17)을 일렬로 배열하고 이들을 봉상의 전기 절연물인 비드그라스(18)로 고정하였다.

상기 포커스전극(15)과 애노드전극(16)에는 전자빔이 통과하도록 각각 3개씩 형성된 통과구멍(15a), (15b), (15c) 및 (16a), (16b), (16c)과, 상기 통과구멍(15a), (15b), (15c) 및 (16a), (16b), (16c)는 동일 평면상에 형성되어 있으며, 상기 제1전극(11)과 제2전극(12)은 판상의 형태로 되어 있고, 주렌즈를 형성하고 특히 고압이 인가되는 애노드전극(16)과 이에 대향되어 있는 포커스전극(15)은 비원형 실린더 형태로 되어 있으며, 상기 포커스전극(15)과 애노드전극(16)에 형성되고 전자빔이 통과하는 통과구멍(15a), (15B), (15C) 및 (16a), (16b), (16c)들은 내부로 후퇴된 원형의 실린더상의 측벽을 가졌다.

이상과 같이 구성된 전자총(6)은 전자빔(5)을 방출하여 판넬(1)내에 형성된 샤도우마스크(7)를 통과함과 더불어 선택된 형광막(8)을 발광시킴으로써 화상을 형성케 하였다.

이때 전자빔(5)에 의하여 발광되는 화소(spot)는 칼라 수상관의 해상도를 결정하는 중요한 인자가 되는 것이다.

그리고 전자총은 제2도에는 도시하지 않았지만 캐소드(10) 내부에 삽입되어 있는 히터의 발열에 의하여 상기 캐소드(10)로부터 열전자가 방출되며 제 1 전극(11)에 의하여 전자빔의 양이 제어되며 또한 제2전극(12)에 의하여 가속되게 된다.

그리고 제2전극(12)에는 약 1000볼트 이하의 전압이 인가되며 상기 제3전극(13)에는 애노드전극(16)에 인가하는 고압의 약 20∼30%에 해당하는 전압이 인가되며 이들 제2전극(12)과 제3전극(13)의 전위차에 의하여 상기 전극들 사이에는 약한 정전렌즈(이하는 프리포커스렌즈라 칭함)가 형성된다.

그리고 상기 정전렌즈에 의하여 전자빔(5)이 상기 주집속 정전렌즈에 입사할때의 입사 각도가 결정되어 전자총의 포커스 특징에 중요한 영향을 미친다.

또한 상기 프리포커스렌즈는 상기 제3전극(13)의 전계가 캐소드(10)측에 침범하는 것을 차폐하는 역할도 동시에 수행하고 있다.

이와 같이 프리포커스렌즈를 통과한 전자빔(5)은 일정한 발산각을 유지한채 가속되어 상기 정전렌즈에 입사하게 되어 집속되기 때문에 형광막(8)상에 위점을 생성케 됨으로써 화상을 구성케 된다.

이때 상기 주집속 정전렌즈를 형성하는 제2가속, 애노드전극(16)에는 약 22,000∼35,000볼트의 고전압이 인가되며, 제1가속, 포커스전극(15)에는 상기 고전압의 약 20∼30%의 중전압이 인가되어 이들의 전위파로 인하여 주집속 정전렌즈가 형성된다.

그리고, 전자빔(5)의 포커스 특성에 매우 중요한 영향을 끼치고, 상기 제1가속, 포커스전극(15)과 제2가속, 애노드전극(16)의 각 통과구멍(15a)와 (16a) 및 (15c)와 (16c)는 서로 약 0.8∼1.2mm 간극을 유지한 상태로 대향되며 약 0.1∼0.2mm 이상되어 있다.

따라서 사이드 전자빔의 주집속 정전렌즈는 상기 전자빔의 진행방향에 대하여 비축대칭이 됨으로써, 상기 사이드 전자빔은 센터 전자빔 측으로 집중 작용을 받게되어 상기 전자빔이 형광막(8)상에서 한점으로 모여지게 된다.

이와 같은 종래의 전자총은 상기 주집속 정전렌즈의 구경이 통상 5.5∼5.9mm 정도의 소구경이므로 구면수차의 영향을 많이 받게 되기 때문에 근래에는 이러한 구면수차의 영향을 감소시키기 위하여 다단 집속형을 많이 채용하고 있다.

그러나 칼라 수상관의 해상도를 열화시키는 큰 원인중의 하나는 전자빔 스포터(화소) 주위가 선명하지 않고 희미하게 발광되는 소위 헤이즈 현상인바, 이러한 형상은 상기 주집속 정전렌즈의 구면수차 및 비점수차의 영향에 기인하는 것이다.

이러한 경우 상기 전자빔 스포트(화소)의 선예도(sharpness)가 떨어질 뿐만 아니라 전자빔 스포트의 크기가 커지게 되므로 칼라 수상관의 해상도가 매우 나빠지게 된다.

이러한 구면수차의 영향은 상기 주집속 정전렌즈의 구경(R)의 3승에 반비례하며 이 주집속 정전렌즈의 구경(R)은 상기 제1가속, 포커스전극(15) 및 제2가속 애노드전극(16)의 직경과 거의 정비례하는 것으로 즉, 상기 제1가속, 포커스전극(15) 및 제2가속 애노드전극(16)의 직경(D)이 커질수루록 상기 구면수차의 영향은 작아지게 된다.

그러나 이 경우에는 상기 직경(D)이 커질수록 주집속 정전렌즈의 집속강도(Lens Action)는 약화되어 비점수차 즉, 상기 전자빔 스포트에 대한 정확한 포커싱 전압이 일치하지 않는 문제가 발생된다.

즉, 전위의 제2계 축상도 함수(Φ)와 구면수차 성분(C)는 다음과 같이 나타내진다.

여기서 : V2 : 제2가속, 애노드전극(16)의 전압

V1 : 제1가속, 포커스전극(15)의 전압

S : 제1가속, 포커스전극(15)과 제2가속, 애노드전극(16)의 간격

M : 주집속 정전렌즈의 배율

R : 주집속 정전렌즈의 직경

따라서 주집속 정전렌즈의 직경이 △R만큼 커진다면 상기 주집속 정전렌즈의 집속강도는, 구면수차성분은로 감소한다.

따라서, 상기의 비점수차 문제를 제거하며 주집속 정전렌즈의 직경을 크게하면 화면(screen)상에서 최종전자빔 스포트의 크기는

여기서 : Dx : 주집속 정전렌즈의 배율(M)에 의한 크로스오버(cross-over)점 (dx)의 확대성분 즉, DxMdx

Dsc : 공간저하(space chage) 효과에 의한 전자빔의 확대 성분

즉,

i : 빔흐름

V : 고압

: 빔 스프리트(spread)

Dsa : 구면수차 성분에 의한 전자빔의 확대성분에 의해서 작게 만들 수 있으므로 해상도를 높일 수가 있다.

그러나 인 라인(In-Line)형 칼라 수상관은 3개의 전자빔 통과구멍이 각각 동일 평면상에 배열되어 있으므로 상기 주집속 정전렌즈를 형성하는 제1가속 포커스전극(15)과 제2가속, 애노드전극(16)의 각 전자빔 통과구멍(15a, 15b, 15c)(16a, 16b, 16c)은 상기 넥크부(4) 내경의 1/3 이하의 크기로 제한된다.

즉, 전자빔 통과구멍(15a, 15b, 15c,)(16a, 16b, 16c)의 직경을 D, 각 전자빔 통과구멍(15a, 15b, 15c), (16a, 16b, 16c)의 중심축 간의 간격 즉, 빔 세퍼레이션(Beam Separation)을 S, 상기 제1가속, 포커스전극(15) 및 제2가속, 애노드전극(16)과 상기 넥크부(4) 내면의 최소 간격(전기적으로 절연이 유지되는 최소간격)을 g, 각 전자빔, 통과구멍 사이의 브리지 부분의 폭(기구적으로 전극가공이 유지되는 최소폭)을 l1,2이라고할때 l1,2=1.0는 유지되어야 한다.

따라서 D≤S-1(mm)

상기 넥크부(4)의 내경을 L이라 할 때

D+2(S+G+1)≤L

실제로 g=1.0mm 이상되어야 전기적으로 절연이 유지되므로 D≤L/3-2(mm)가 된다.

따라서 전자빔 통과구멍(15a-15bc), (16a-16c)의 직경(D)은 상기 넥크부(4) 내경(L)의 1/3 미만의 치수로 제한될 수밖에 없다.

그러므로 이상과 같은 종래의 전자총에 있어서는 상기 주집속 정전렌즈를 형성하는 제1가속, 포커스전극(15) 및 제2접속, 애노드전극(16)의 전자빔 통과구멍(15a∼15c), (16a∼16c)의 직경(D)을 크게하기 위해서는 상기의 빔 세퍼레이션(S)을 크게하거나 상기 넥크(13)의 내경(L)을 크게 만들지 않으면 안된다.

그러나, 어느 경우로 하더라도 편향요크의 편향 소비전력이 커지며 전자빔의 세퍼레이션이 크므로 집중특성 즉 수렴(Convergente) 특성이 약화되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 발명한 것으로서 애노드전극과 포커스전극에 형성된 정전제어 전극에 1개의 중앙개공부와 양측면에 개구부를 형성하고 일부가 1개 이상으로 절곡된 것에 있어서, 상기 중앙개공부는 수평경보다 수직경이 더 큰 직사각형의 개공부와 개구부는 다각형을 대칭되게 절반으로 잘라놓은 반형태로 구성함으로써 구면수차의 영향을 현저히 감소시킴과 동시에 이때 발생되는 비점수차를 제거하여 해상도를 향상시키는데 목적이 있다.

본 발명 칼라 수상관용 전자총을 제5도 내지 제7도에 의하여 설명하면 다음과 같다.

칼라 수상관용 전자총은 주집속 정전렌즈를 형성하는 제1가속, 애노드전극(101)과 제2가속, 포커스전극(102)을 비원통형의 외위 전극통으로 형성하고, 상기 애노드전극(101)과 포커스 전극(102)내에는 정저제어 전극(103), (104)를 각각 형성하며, 상기 애노드전극(101)과 포커스전극(102)의 일측 단에는 개방단이 외위통벽(105), (106)과 이의 반대편 단에는 림부(107), (108)을 형성하고, 상기 림부(107), (108)에서 전극 내부로 연장된 내벽(107'), (108')을 구성하였다.

상기 정전제어 전극(103), (104)은 림부(107), (108)에서 일정길이 지점에 형성되고, 전자빔 진행방향과 수직으로 내설되어 대향비치 되었다.

그리고, 상기 정전제어 전극(103), (104)은 중앙에 직사각형의 개공부(109), (110)와 상기 개공부(109), (110)의 좌우에는 반육각형의 개구부(111), (113) 또는 반직사각형 개구부(111'), (112')를 구성하고, 상기 개공부(109), (110)의 상하부를 일정각도(θ)로 절곡하였다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 전자총의 주집속 정전렌즈 구성전극인 애노드전극(101)과 포커스전극(102)의 전위가 반원과 직선으로 이루어진 림부(107), (108)에 의하여 상기 애노드전극(101)과 포커스전극(102)의 내부로 깊이 침투하여 확대된 개공부의 효과를 가지게 된다.

그러나, 림부(107), (108)에 의해 형성되는 공통 개공부는 수직방향보다 수평방향의 전계 침투가 훨씬 강하여 상기 주집속 정전렌즈의 실효 렌즈경이 수직방향보다 수평방향이 매우 커진다.

따라서, 수직방향의 상기 주집속 정전렌즈의 집속력보다 수평방향의 렌즈의 집속력이 현저히 약해지므로 이 수평과 수직방향의 집속력의 차에 의하여 촛점거리가 달라지게 되므로 비점수차가 발생한다.

이와 같은 비점수차를 제거하기 위하여 3개의 접전자빔의 진행축 사이에 정전제어 전극(103), (104)이 필요로 하는데, 상기 정전제어 전극(103), (104)이 개공부(109), (110)으로 침투하는 정전장을 제어함으로써 비점수차를 제어할 수 있다.

상기 정전제어 전극(103), (104)은 양측단 반직육각형 형태의 개구부(111), (112)와 직사각형 형태의 개공부(109), (110)로 구성되고 개공부(109), (110)의 상하에 일정각(θ)으로 절곡되었기 때문에 상기 림부(107), (108)에 의해 형성된 주집속 정전렌즈의 수평방향의 집속강도를 강화시킴으로써 수평과 수직방향의 집속강도를 균형있게 만들어서 비점수차를 효과적으로 제거할 수 있다.

그리고, 정전제어 전극(103), (104)의 양단에 형성된 반직육각형 형태의 개구부(111), (112)는 특히 사이드빔에 대한 비점수차의 제거에 큰 영향을 미치기 때문에 비점수차 이외에 전자총의 정수렴 특성도 변화하게 된다.

그러나, 비점수차를 우선으로 하여 상기 비점수차의 양과 정수렴 특성의 최량의 타협점을 찾아서 침수를 결정한 다음 각 정전제어 전극(103), (104)의 각 림부(107), (108)면에서부터 내부로 일정깊이(d1), (d2)만큼 후퇴시켜서 상기 비점수차와 정수렴 특성을 동시에 최량의 상태로 반복, 미조정한다.

그 다음에 상기 정전제어 전극(103), (104)의 중앙 개공부(109), (110)의 수평 및 수직방향의 크기를 결정하고 상기의 중앙빔에 대한 비점수차의 양도 최향량으로 조정하여 약 +200∼+400볼트의 범위내에서 조정되도록 하였다.

이와같은 본 발명은 주집속 정전렌즈를 형성하는 애노드전극 및 포커스전극의 대향면을 림부가 되도록 확장하여 실효대구경 정전렌즈를 만듬으로써 렌즈에 의한 구면수차의 영향을 현저히 감소시킴과 동시에 이때 발생하는 비점수차를 정전제어 전극이 효과적으로 제거하여 칼라 수상관의 해상도를 향상시키는 것이다.

Claims (3)

1. 전자빔을 방사하는 복수개의 음극과, 상기 전자빔의 방사량 조절을 위한 제1전극과 제2전극으로 구성된 삼극부와, 상기 전자빔을 화면에 집속하기 위한 주렌즈를 형성하는 포커스전극과 애노드전극으로 구성되며, 상기 주렌즈 형성용 전극들의 상호 대향면이 구면수차의 영향을 줄이기 위해 세개의 전자빔에 공통인 하나의 통공으로 형성되고, 상기의 통공에서 일정간격 전극 내부로 후퇴되어 위치되는 정전제어 전극을 가지는 칼라 수상관용 전자총에 있어서, 상기 정전제어 전극이 수평액보다 수직경이 더 큰 직사각형의 중앙개공부와, 다각형의 일부분으로 구성되어 외곽 전자빔을 일부 둘러싸는 외곽 개공부로 구성되고, 상기 정전제어 전극의 일부가 1회 이상 절곡된 것을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총.
2. 제1항에 있어서, 중앙개공부는 수평경보다 수직경이 더 큰 직사각형으로 하고 개구부는 직사각형의 반형태로 구성한 것을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총.
3. 제1항에 있어서, 포커스전극 내부의 상기 정전제어 전극의 절곡부는 정전제어 전극의 개공부의 상하에 각각 전자빔 진행방향과 반대 방향으로 1개씩 절곡되고, 애노드전극 내부의 상기 정전제어 전극의 절곡부는 정전제어 전극의 개공부의 상하에 각각 전자빔 진행방향으로 1개씩 절곡된 것을 특징으로 하는 칼라 수상관용 전자총.