KR960016260B1 - 인라인형 칼라 음극선관용 전자총의 전압 인가 방법 및 전극 구조 - Google Patents

인라인형 칼라 음극선관용 전자총의 전압 인가 방법 및 전극 구조 Download PDF

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Abstract

없음

Description

인라인형 칼라 음극선관용 전자총의 전압 인가 방법 및 전극 구조
제1도는 종래 전자총의 일부를 나타낸 단면도,
제2도는 종래 전자총에 의한 광학적 렌즈 구조를 보인 참고도.
제3도는 일반적인 스폿 크기에 대한 최적 발산각 산출 원리를 보인 참고도.
제4도는 일반적인 전류량별 최적 발산각 산출 원리를 보인 참고도,
제5도는 종래 전자총의 전류량별 발산각과 최적 발산각을 보인 참고도.
제6도는 본 발명에 의한 전자총의 일부를 보인 단면도.
제7도는 본 발명에 의한 전자총의 다른 실시예를 보인 단면도.
제8도는 본 발명에 의한 전자총의 캐소드 다이나믹 전극 상세도로서, (가)는 평면도, (나)는 (가)의 A-A'선 단면도, (다)는 (가)의 B-B'선 단면도.
제9도는 본 발명에 의한 전자총의 캐소드 다이나믹 전극에 인가되는 시간별 전압 파형도.
제10도는 본 발명에 의한 전자총의 캐소드 다이나믹 전극이 제1가속전극과 접속전극 사이에 삽입되었을 경우의 전류량별 비교 그래프로서, (가)는 전류량별 발산각 비교도, (나)는 전류량별 스폿 크기 비교도.
제11도는 본 발명에 의한 전자총의 캐소드 다이나믹 전극이 제1집속전극과 제2집속전극 사이에 삽입되었을 경우의 전류량별 비교 그래프로서, (가)는 전류량별 발산각 비교도, (나)는 전류량별 스폿 크기 비교도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3 : 제1가속전극4 : 집속전극
4A, 4B : 제1, 제2집속전극20, 20': 캐소드 다이나믹 전극
23 : 세라믹 절연부24 : 리이드선
본 발명은 인라인형 칼라 음극선관용 전자총에 관한 것으로, 특히 전자빔을 제어하는 정전 렌즈의 세기를 전류량에 따라 동적으로 제어하여 브라운관의 고해상도를 실현하는데 적당하도록 한 것이다.
종래의 전자총은 도면 제1에서와 같이 전자빔을 방출하는데 캐소드(1)와, 전자방출을 제어하는 제어전극(2)과, 전자빔을 스크린 쪽으로 가속시키는 제1가속전극(3)와, 그리고 두개 이상의 접속전극(4)과 제2가속전극(5)으로 구성된 다수의 전극들로 배열되어 있으며, 상기의 제어전극(2)에는 일반적으로 그라운드(접지)가, 제1가속전극(3)에는 300-1000[V]가 인가되어 전자빔 형성 영역을 이루고, 집속전극(4)과 제2가속전극(5)에는 각각 포커스 전압(Vf :5000-9000[V]) 및 가속 전압(Vg : 2000-3200[V])이 인가되어 정전주렌즈(9)를 형성시키도록 되어 있다.
전자빔은 캐소드(1)로부터 방사되어 제1가속전극(3) 부근에서 크로스 오버(7)를 형성하여 전자들은 크로스 오버(7)에서부터 넓게 퍼지게 되는데, 제1가속전극과 집속전극의 전위차에 의해서 생성되는 정전렌즈 즉, 프리포커스 렌즈(8)에 의해서 일차적으로 집속을 받고, 정전 주렌즈(9)에 의해 스크린(6)에 작은 화소를 형성하도록 구성되어 있다.
이러한 종래 구성에서 전자들(10)은 캐소드(1)에 의해서 열적으로 방출되어 시간적으로 진폭이 변하는 캐소드 전압(Vc)에 의해 제어되며, 전류량은 전자빔 형성 영역의 구조와 캐소드 및 각 전극에 인가되는 전압에 의해서 결정되므로 상기 전자들은 크로스오버(7)를 형성하여 크로스 오버 지점부터 발산하게 되고, 제1가속전극(3)과 집속전극(4)의 전위차에 의해서 형성되는 프리포커스 렌즈(8)에 의해서 일차적으로 집속을 받은 후 정전 주렌즈(9)에 의해서 재차 지속되어 스크린에 작은 빔 스폿(Beam Spot)를 형성하도록 되어 있다.
상기의 빔 즉, 스폿사이즈(Spot size)는 브라운관의 해상도와 매우 밀접한 관계를 가지며, 일반적으로 스폿 사이즈가 작으면 작을수록 해상도를 높일수 있는데, 이 스폿사이즈에 관계되는 중요한 요소는 주렌즈에 의한 배율, 구면수차, 전자총과 화면간의 자유공간에서 전하에 작용하는 공간전하 등이다. 이들 요소는 도면 제2도에 도시한 정전 주렌즈(9)에 어떤 각도로 입사하는 전자빔의 발산각과 매우 밀접한 관계를 가진다.
즉, 주렌즈 배율(M)에 의한 스폿의크기(Dx)는 발산각을 외삽하므로써 얻어지는 물점(11)의 크기 (dx)에 대해 Dx=M·dx이고, 구면수차에 의한 스폿의 크기(Dsa)는 구면수차의 계수(Cs)와 발산각(α)에 대해 Dsa=Csa3이며, 공간 전하에 의한 스폿의 크기(Dsc)는 전류량(I)과, 주렌즈층의 빔의 굵기(Db)와, 주렌즈에서 화면까지의 거리(L)와, 양극 최대전압(Va)과, 전자가 진공 전계중에 이동할때의 상수(β)에 대해 Dsc=0.8βIL2/Db Va2 3로 표현된다.
상기 각 식에 의하여 결정되는 전체 스폿의 크기(Dt)는으로 주어지고, 이 전체 스폿의 크기를 최소로 하는 발산각을 최적 발산각(ao)이라고 하며, 이것을 도면 제3도에 나타내었는데, 여기서 가로축과 세로축은 각각 발산각(α)과 스폿의 크기(D) 를 나타내고, 주렌즈 배열에 의한 스폿의 크기(Dx), 구면 수차에 의한 스폿의 크기(Dsa), 공간저하에 의한 스폿의 크기(Dsc)에 의해서 전체 스폿의 크기(Dt)가 결점됨을 보여주며, 전체 스폿의 크기를 가장 작게하는 세로축의 발산각이 최적 발산각(ao)임을 보여준다.
제4도는 전류량별로 최적 발산각을 표시한 그래프로서, 각 전류량 1[mA], 2[mA], 3[mA]에서의 최적 발산각(ao1)(ao2)(ao3)과, 이 최적 발산각에 대응하는 스폿의 크기(Do1)(Do2)(Do3)도 커짐을 나타내며, 제5도는 전류량별로 종래 전자총에서의 발산각 변화(Ao)와 최적 발산각 변화(Bo)를 보이는 것으로서, 종래의 전자총은 고전류(1[mA] 이상)에서의 최적 발산각보다 발산각의 크기가 증가하여 주렌즈에 입사하게 되어 스폿 크기의 열화를 초래하고, 어느 특정 전류량에서 최적 발산각으로 설계하였을때 다른 전류량에서는 일치하지 않는다.
따라서 상기와 같은 종래 전자총에서는 전류량별로 발산각은 전류량이 증가하면발산각은 매우 급한 기울기로 증가하기 때문에 주렌즈의 배율을 전류량에 따라 변화시켜야 하며, 이러한 이유로 집속전극의 전압을 전류량에 따라 변화시켜야 하므로 상기와 같은 방법은 비용측면이나 인라인 전자총에서는 새로운 전극을 요구하므로 문제점이 뒤따르게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출한 것으로, 이것은 특히 전자빔의 발산각을 전류량에 따라 제어하기 위한 확장 정전 렌즈를 형성시키는 캐소드 다이나믹 전극을 제1가속전극과 집속전극 또는 집속전극과 집속전극 사이에 적어도 1개 이상 설치하고, 상기 캐소드 다이나믹 전극에 시간에 따라 변화는 진폭을 갖는 캐소드 전압과 동기 증폭된 파형의 캐소드 다이나믹 전압을 인가하는 인라인형 칼라 음극선관용 전자총의 전압인가 방법 및 전극구조를 제공하고자 한 것이다.
이하에서 첨부도면에 의해 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.
제6도는 본 발명에 의한 전자총의 일부 구성을 보인 단면도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 전자빔 방사를 위한 캐소드(1)와, 방사된 전자빔을 제어, 가속 및 집속시키는 다수의 전극(2-5)들이 연속적으로 배열된 전자총에서, 제1가속전극(3)과 집속전극(4) 사이에 일정두께(t1)의 캐소드 다이나믹 전극(20)을 일정간격(l1)을 유지시켜 삽입하여 구성하고, 상기 캐소드 다이나믹 전극(20)에는 시간에 따라 변하는 진폭(전압크기)을 갖는 캐소드 전압(Vc)에 동기시켜 증폭시킨 캐소드 다이나믹 전압(Vc')을 인가하여 전자총을 구동한다.
제7도는 본 발명에 의한 전자총의 다른 실시예를 보인 단면도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 집속전극의 제1집속전극(4A)과 제2집속전극(4B) 사이에 일정두께(t2)의 캐소드 다이나믹 전극(20')을 일정간격(l2)을 유지시켜 삽입하여 구성하고, 이때의 캐소드 다이나믹 전극(20')에도 시간에 따라 변하는 진폭(전압크기)을 갖는 캐소드 전압(Vc)에 동기시켜 증폭시킨 캐소드 다이나믹 전압(Vc')을 인가하여 구동한다.
제8도는 본 발명에 의한 전자총의 캐소드 다이나믹 전극을 상세하게 보인 평면도로서, 도면 (가)에 도시된 바와 같이, 세개의 공경(21R)(21G)(21B)을 전기적으로 절연시키기 위해 금속재로 되는 공경 외곽부와 전극 외곽부(22) 사이에 세라믹 메탈라이징 처리공법으로 특수 처리하여 세라믹 절연부(23:빗금친 부분)를 형성하고, 상기 각 공경(21R)(21G)(21B)에 전원을 인가하기 위한 리이드선(24:점선으로 표시된 부분)을 세라믹 내부에 삽입시켜 각각의 리이드선을 전기적으로 절연시켜 구성하며, 상기와 같은 캐소드 다이나믹 전극을 전자총의 각 전극의 중심에 일치시켜 고정하기 위해 다수의 비드그라스 삽입부(25)를 도면(나)와 같이 각 공경(21R)(21G)(21B)의 중심에 대해 상, 하로 되면서 도면(다)와 같이 전극 외곽부(22)로부터 일정높이(h) 돌출시켜 형성한다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 작용 및 효과는 다음과 같다.
본 발명에 의한 전자총의 동작은 시간에 따라 변하는 진폭(전압크기)을 갖는 도면 제9도(A)와 같은 캐소드 전압(Vc)이 (B)와 같이 증폭된 형태(Vc')로 되어 제6도의 제1가속전극(3)과 집속전극(4) 사이에 삽입된 캐소드 다이나믹 전극(20)에 동기되어 제1가속전극(3)과 집속전극(4) 사이에 전류량별로 민감하고 조절가능한 확장 정전렌즈(8')를 형성시키게 되는데, 이것은 도면 제10도 (가)와 같이 전류량(I)이 많을때는 일반적으로 캐소드의 전위가 낮고 여기에 등기되어 있는 캐소드 다이나믹 전극(20)의 전위가 낮아지므로 상기 확장 정전렌즈(8')가 두꺼워져 전자빔의 발산각(α)을 줄여주고, 반대로 전류량이 적을때는 캐소드 전위가 높아지고 여기에 동기된 캐소드 다이나믹 전극(20)의 전위도 높아지므로 상기 확장 정전렌즈(8')가 얇아 져서 전자빔의 발산각(α)을 크게하여 종래 전자빔의 발산각 변화 그래프(α1)에 비해 비교적 변화가 적은 형태의 그래프(α2)를 형성시켜 준다.
상기와 같은 확장 정전렌즈(8')의 작용에 의해 전류량별 최적 발산각으로 주렌즈(9)에 전자빔을 입사시킴으로써 브라운관의 해상도에 매우 밀접한 관계를 가지는 세로축의 스폿크기(D)를 가로축의 전류량(I)에 따라서 도면 제10도 (나)와 같이 종래 스폿 크기 변화 그래프(D1)에 비해 본 발명에서는 비교적 크게 변화하지 않는 그래프(D2)를 형성시켜 작고 밀도가 높은 형태의 화소를 재현할 수 있게 된다.
한편 제4그리드(28')가 종래의 전자총에서는 제1가속 그리드(6)와 동일한 전위는 제1포커스 전극(4A)과 제2포커스 전극 사이에서 유니포텐셜(unipotential) 렌즈를 형성하여 프리포커스 렌즈(7)에서 1차로 집속된 전자빔을 상기 유니포텐셜 렌즈를 다단 집속하여 주렌즈(30)에 입사시킴으로써 수차 영향을 최소화하고 있으나 본 발명의 다른 일실시예에서는 캐소드 다이나믹 전극(20')에 인가되는 전압(Vc')을 캐소드 전압(Vc)과 동기 및 증폭시킴으로써, 도면 제11도 (가)와 같이 전류량이 많을때는 캐소드 전위가 낮고 여기에 동기되어 있는 캐소드 다이나믹 전극(20')의 전위가 낮아지므로 확장 정전렌즈(9)가 두꺼워져 전자빔의 발산각(α)을 줄여주고 전류량이 적을때는 캐소드 전위가 높아 캐소드 다이나믹 전극(20')의 전위가 높아지므로 확장 정전렌즈(9)가 얇아져 전자빔의 발산각(α)을 크게하여 종래 전자빔의 발산각 변화 그래프(α3)에 비해 비교적 변화가 적은 형태의 그래프(a4)를 형성시켜 준다.
즉, 본 발명에 의한 다른 실시예의 전자총에서 전류량에 최적 발산각은 제11도의 그래프(α4)로 계산되어지고, 캐소드 다이나믹 전극(20')의 전위가 전류량에 따라서 최적 발산각 α4로 만들어 주게 되는 것이다.
상기와 같은 확장 정전렌즈(9; 전단 집속 렌즈)의 작용에 의해 전류량별 최적 발산각으로 주렌즈에 입사시킴으로써, 브라운관의 해상도에 매우 밀접한 관계를 가지는 세로축의 스폿 크기(D)를 가로축의 전류량(I)에 따라서 도면 제11도 (나)와 같이 종래 스폿 크기 변화 그래프(D3)에 비해 본 발명에서는 비교적 크게 변화하지 않는 그래프(D4)를 형성시켜 작고 밀도가 높은 화소를 재현할 수 있게 된다.
이상과 같은 본 발명은 전류량별로 전자빔을 제어하는 정전 렌즈를 형성시켜 저전류 영역과 고전류 영역에서의 스폿크기의 변화가 적고 특히 고전류 영역에서의 스폿 크기가 보다 작아지므로 칼라 음극선관의 해상도를 높일 수 있는 유용함이 있다.

Claims (3)

  1. 전자빔 방사 수단과, 관축 방향으로 연속적으로 배치된 다수의 전극으로 구성된 전자총에 전압을 인가하는 방법에 있어서, 적어도 1개 이상의 캐소드 다이나믹 전극에 시간에 따라 변하는 진폭을 갖는 캐소드 전압과 동일한 파형으로 동기되어 증폭된 캐소드 다이나믹 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 인라인형 칼라 음극선관용 전자총의 전압 인가 방법.
  2. 전자빔 방사 수단과, 관축 방향으로 연속적으로 배치된 다수의 전극으로 구성된 전자총에 있어서, 제1가속전극(3)과 집속전극(4) 사이 또는 제1집속전극(4A)가 제2집속전극(4B) 사이에 전자빔의 발산각을 전류량에 따라 제어하는 확장 정전렌즈를 형성시키기 위한 일정두께(t1)(t2)의 캐소드 다이나믹 전극(20)의 전극간에 일정간격(l1)(l2)을 유지시켜 삽입하는 것을 특징으로 하는 인라인형 칼라 음극선관용 전자총의 전극 구조.
  3. 제2항에 있어서, 상기 캐소드 다이나믹 전극(20)(20')의 세개의 공경을 전기적으로 절연시키기 위해 금속재로 되는 공경 외곽부와 전극 외곽부 사이에 세라믹 절연부(23)를 형성하고, 상기 절연부(23) 내부에는 각 공경에 전원을 인가하기 위한 리이드선(24)을 배열시킨 것을 특징으로 하는 인라인형 칼라 음극선관용 전자총의 전극 구조.
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