KR20020029869A

KR20020029869A - 칼라음극선관 장치

Info

Publication number: KR20020029869A
Application number: KR1020017016254A
Authority: KR
Inventors: 다케카와츠토무; 우에노히로후미; 미야모토노리유키
Original assignee: 니시무로 타이죠; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2002-04-20
Also published as: DE60100696D1; KR100405233B1; WO2001082326A1; EP1204131A4; EP1204131A1; US6479951B2; DE60100696T2; TWI230388B; JP2001307655A; US20020053887A1; CN1366704A; EP1204131B1; CN1201367C

Abstract

본 발명은 칼라음극선관 장치에 관한 것으로서, 회전대칭인 바이포텐셜형 렌즈를 형성하는 포커스전극(G3)과 애노드전극(G4) 사이의 기계적 중심에 중간전극(GM2)이 배치되고, 포커스전극(G3)과 중간전극(G4)사이의 기계적 중심에 디스크형상의 중간전극(GM1)이 배치되어 있는 전자총을 구비하며, 디스크형상 중간전극(GM1)에는 수평직경보다 수직직경 쪽이 큰 전자빔 통과구멍이 형성되고, 중간전극(GM2)에는 원형의 전자빔 통과구멍이 형성되고, 디스크형상 중간전극(GM1) 및 중간전극(GM2)에는 디스크형상 중간전극(GM1)이 존재하지 않은 경우와 동일한 전자렌즈가 형성되는 전압이 인가되어 있다. 따라서, 형광체스크린 전체면에서 전자빔 스폿이 최적으로 집속되고, 또 타원 변형이 감소되어 형광체스크린 전체면에서 양호한 화상이 표시되는 것을 특징으로 한다.

Description

칼라음극선관 장치{COLOR CATHODE-RAY TUBE APPARATUS}

일반적으로 칼라음극선관은 도 1에 도시한 바와 같이 패널(1)이 퍼넬(2)에 일체로 접합되고, 패널(1)의 페이스플레이트 내면에는 적, 녹 및 청의 광선을 발하는 3색의 형광체층으로 이루어진 형광체스크린(4)이 형성되어 있다. 패널(1)의 내측에는 형광체스크린(4)에 대향하도록 다수의 전자빔 통과구멍이 형성된 섀도우마스크(3)가 장착되어 있다. 퍼넬(2)의 넥(5)내에는 전자총(6)이 배치되고, 이 전자총(6)으로부터 방출되는 3전자빔(7B, 7G, 7R)은 퍼넬(2)의 외측에 장착된 편향요크(8)가 발생하는 자계에 의해 편향되어 형광체스크린(4)으로 향한다. 형광체스크린(4)이 편향된 전자빔(7B, 7G, 7R)에 의해 수평 및 수직으로 주사됨으로써 이 형광체스크린(4)상에 칼라화상이 표시된다.

이와 같은 칼라음극선관으로는 특히 전자총(6)이 동일 수평면상을 통과하는 센터빔 및 한쌍의 사이드빔으로 이루어진 일렬배치의 3전자빔을 방출하는 인라인형 전자총을 구비하고, 한편 수평편향자계가 보빈형(핀쿠션형) 및 수직편향자계가 술통형(배럴형)이 되는 비균형 자계를 편향요크(8)가 발생하여 3전자빔이 자기집중(셀프컨버전스)되는 인라인형 칼라음극선관이 있다.

일렬배치의 3전자빔을 방출하는 인라인형 전자총으로는 각종 방식의 것이 있지만 그중 한종류로 BPF(Bi-Potential Focus) 형 다이나믹 포커스(Dynamic Astigmatism Correction and Focus)방식으로 불리우는 것이 있다. 이 BPF형 다이나믹 변형 보상 포커스 방식 전자총은 도 2에 도시한 바와 같이 일렬배치의 3개의 캐소드(K)로부터 형광체스크린(4)의 방향을 따라서 차례로 배치된 일체 구조의 제 1 그리드(G1) 내지 제 4 그리드(G4)를 갖고, 그 각 그리드(G1∼G4)에는 일렬배치의 3개의 캐소드(K)에 대응하여 3개의 전자빔 통과구멍이 형성되어 있다. 이 전자총에서는 캐소드(K)에 약 150V의 전압이 인가되고, 제 1 그리드(G1)는 접지되며, 제 2 그리드(G2)에는 약 600V의 전압이 인가되고, 제 3-1 그리드(G3-1)에는 약 6kV의 전압이 인가되고, 제 3-2그리드(G3-2)에도 약 6kV의 전압이 인가되어 있다. 제 4 그리드(G4)에는 약 26kV의 고전압이 인가되어 있다.

이와 같은 전압이 인가되는 상술한 전극 구조에 있어서는 캐소드(K), 제 1 그리드(G1) 및 제 2 그리드(G2)에 의해 전자빔이 발생되고, 후술하는 주 렌즈에 대한 물점을 형성하는 삼극부(三極部)가 구성된다. 제 2 그리드(G2) 내지 제 3-1그리드(G3-1)사이에는 프리포커스렌즈가 형성되고, 이 프리포커스렌즈는 상기 삼극부로부터 방출되는 전자빔을 예비 집속하는 기능을 갖고 있다. 제 3-2그리드(G3-2) 내지 제 4 그리드(G4)에 의해 이 예비 집속된 상기 전자빔을 최종적으로 형광체스크린상에 집속시키는 BPF(Bi-Potential Focus)형의 주 렌즈가 형성된다. 또, 편향요크(8)에 의해 형광체스크린 주변에 전자빔이 편향되는 경우, 그 편향 거리에 따라서 제 3-2그리드(G3-2)에는 미리 설정된 전압이 인가된다. 이 전압은 전자빔이 형광체스크린의 중심으로 향해져 있는 경우에 가장 낮고 전자빔이 형광체스크린 코너를 향하도록 편향되는 경우에 높아지는 파라볼라형상의 파형을 갖고 있다. 형광체스크린 코너에 상기한 전자빔이 편향됨에 따라 제 3-2 그리드(G3-2)와 제 4 그리드(G4)의 전위차도 작아지고, 상기한 주 렌즈 강도는 약해지며, 형광체스크린 코너에 전자빔이 향해졌을 때 주 렌즈의 강도가 가장 작아진다. 주 렌즈의 강도의 변화에 따라 제 3-1 그리드(G3-1) 내지 제 3-2 그리드(G3-2)에 의해 4극자 렌즈가 형성되고, 형광체스크린의 코너에 전자빔이 향해질 때 이 4극자 렌즈는 가장 강해진다. 이 4극자 렌즈는 수평방향으로 집속작용을 갖고, 수직방향으로 발산작용을 갖고 있다. 이에 의해 전자총과 형광체스크린의 거리가 떨어져 물점이 멀어지는 것에 대응하여 주 렌즈 강도가 약해진다. 이 결과, 거리의 변화에 기초한 포커스 에러가 보상되고, 또 편향요크의 보빈형 수평 편향 자계와 배럴형 수직 편향 자계에 의해 발생하는 편향수차가 4극자 렌즈로 보상된다.

그런데, 칼라음극선관의 화질을 양호하게 하기 위해서는 형광체스크린상에서의 포커스 특성을 양호하게 하는 것이 필요하다. 특히, 일렬배치의 3전자빔을 방출하는 전자총을 봉입한 방식의 칼라음극선관에 있어서는 도 3a에 도시한 편향수차에 기인하는 전자빔 스폿의 타원 변형 및 번짐의 발생이 문제가 된다. 그러나, 일반적으로 BPF형 다이나믹 변형 보상 포커스방식이라는 불리우는 것의 편향수차를 보상하는 방식에 있어서는 주 렌즈를 형성하는 저전압측 전극이 제 3-1 그리드(G3-1) 및 제 3-2 그리드(G3-2)와 같이 복수로 분할되고, 전자빔의 편향에 따라서 4극자 렌즈가 발생된다. 이 방식으로는 도 3b에 도시한 번짐의 문제를 해소할 수 있다. 그러나, 도 3b에 도시한 바와 같이 형광체스크린 수평축단 및 대각축단은 전자빔 스폿이 가로로 변형되는 현상이 여전히 발생하고, 상기 섀도우마스크(3)와의 간섭에 의한 무아레(moire) 등이 초래되어 전자빔 스폿으로 문자 등이 그려지는 경우, 보기 어려운 문제가 있다.

도 4a, 도 4b, 도 4c에 도시한 광학렌즈 모델을 참조하여 전자빔이 가로로 변형되는 현상을 이하에 설명한다.

도 4a는 전자빔이 편향되지 않고 형광체스크린 중앙에 도달하는 경우에 형성되는 광학계 및 전자빔의 궤적을 도시하고 있다. 도 4b는 전자빔이 편향자계에 의해 편향되어 화면 주변에 도달한 경우에 형성되는 광학계 및 전자빔의 궤적을 도시하고 있다. 형광체스크린상의 전자빔 스폿의 크기는 배율(M)에 의존하고, 전자빔 수평방향의 배율을 “Mh”, 수직방향 배율을 “Mv”로 정의한다. 여기서 배율(M)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 (발산각(αo)/입사각(αi))으로 나타낼 수 있다. 즉,

Mh(수평배율)=αoh(수평발산각)/αih(수평입사각)

Mv(수직배율)=αov(수직발산각)/αiv(수직입사각)

이 된다.

수평 발산각(αoh)과 수직 발산각(αov)이 같은 경우(αoh=αov), 도 4a에 도시한 무편향시에는 수평입사각(αih)과 수직입사각(αiv)이 같고(αih=αiv), 수평배율(Mh)와 수직배율(Mv)이 같아지며(Mh=Mv), 도 4b에 도시한 편향시에는 수평발산각(αoh)이 수직발산각(αov) 보다 작아지고(αih〈αiv), 수직배율(Mv)이 수평배율(Mh) 보다 작아진다(Mv〈Mh). 즉, 전자빔 스폿 형상은 형광체스크린 중앙에서는 원형이 되지만 형광체스크린 주변에서는 가로로 길어져버린다.

이 형광체스크린 주변에서 전자빔 스폿이 가로로 길어지는 현상을 완화하는 방법으로서 주 렌즈내에 4극자 렌즈를 형성하는 방법이 있다. 이 방법을 도 4c에 도시한 광학모델을 참조하여 설명한다.

도 4a 및 도 4b에 도시한 모델과 마찬가지로,

M_h'(수평배율)=α_oh'(수평발산각)/α_ih'(수평입사각)

M_v'(수직배율)=α_ov'(수직발산각)/α_iv'(수직입사각)

이다.

여기서 도 4b와 도 4c를 비교하면 명확해지는 바와 같이 4극자 렌즈가 편향자계에 의해 형성되는 4극자에 의해 가깝게 되어,

α_oh(수평발산각)=α_oh'(수평발산각)

α_ov(수직발산각)=α_ov'(수직발산각)

α_ih(수평입사각)〈α_ih'(수평입사각)

α_iv(수직입사각) 〉α_iv'(수직입사각)

이 된다. 즉,

Mh'〈Mh

Mv'〉Mv

가 얻어져 화면 주변에서의 전자빔 스폿 타원율은 도 5에 도시한 바와 같이 완화된다.

주 렌즈내에는 구체적으로는 4극자 렌즈가 다음과 같은 방법으로 형성된다. 포커스 전극과 애노드 전극의 중간에 디스크형상의 중간 전극이 설치되고, 포커스전극과 애노드전극에 인가되는 전압의 중간 전압이 이 디스크형상의 중간전극에 인가된다. 디스크형상 전극에는 도 6에 도시한 바와 같이 세로로 긴 전자총 통과구멍이 형성된다. 포커스전극에는 이후에 다시 참조하는 도 16a에 도시한 바와 같이 편향자계의 변화에 동기하고, 전자빔의 편향량이 증대함에 따라 상승하는 파라볼라형상 전압이 인가된다. 포커스전극의 전압이 상승하면 포커스전극과 중간전극의 전위차가 감소하고, 중간전극의 전자빔 통과구멍을 통해 전위 침투가 발생하여 전자빔의 수평방향과 수직방향으로 집속력의 차가 생기고, 주 렌즈내에 4극자 렌즈 작용이 형성된다.

그러나, 도 6에 도시한 전극을 채용한 전극 구조에서, 실제로 중간전극의 전자빔 통과구멍에 전위 침투시켜 형성되는 4극자 렌즈에서는 4극자 렌즈 작용이 작은 문제가 있다. 즉, 전자빔이 형광체스크린 주변으로 편향된 경우에 필요한 4극자 렌즈 작용이 부족하고, 도 7에 도시한 바와 같이 형광체스크린 주변으로 편향된 전자빔은 수평방향이 부족 집속, 수직방향이 과집속이라는 현상이 발생하여 양호한 화질은 얻을 수 없는 문제가 있다.

상기한 바와 같이, 칼라음극선관의 화질을 양호하게 하기 위해서는 형광체스크린 전체면에서 양호한 포커스 상태를 유지하고, 전자빔 스폿의 타원 변형을 적게 하는 것이 필요하다. 종래의 BPF형 다이나믹 포커스 방식의 전자총에서는 주 렌즈의 저전압측에 적당한 파라볼라 전압을 인가하여 주 렌즈의 렌즈 강도(렌즈 파워)를 가변으로 함과 동시에 동적으로 변화하는 4극자 렌즈를 형성하여 편향수차에 의한 전자빔의 수직방향의 번짐을 해소할 수 있고, 형광체스크린 전면에서 집속하는 것이 가능해진다. 그러나, 형광체스크린 주변에서의 전자빔 스폿의 가로 변형은 현저하다. 이 현상은 전자빔이 형광체스크린의 주변을 주사한 경우에 전자총에 의해 형성되는 전자렌즈와 편향자계의 비점 수차에 의해 수평 방향 배율(Mh)과 수직/방향 배율(Mv)이 Mv〉Mh의 관계에 있기 때문에 생기는 것이다.

이 대책으로서, 주 렌즈내에 4극자 렌즈를 형성하는 방법이 유효하고, 포커스 전극과 애노드 전극의 중간에 판형상의 중간전극이 설치되고, 포커스 전극과 애노드 전극의 중간 전압이 이 중간전극에 인가되고, 중간전극에 세로로 긴 전자빔 통과구멍이 형성되고, 포커스 전극에 적당한 파라볼라 전압이 인가됨으로써 주 렌즈내에 4극자 렌즈를 형성하는 것이 가능해진다.

그러나, 이 방법으로는 4극자 렌즈의 효과를 충분히 얻을 수 없고, 형광체스크린 주변에서의 전자빔 스폿은 수평방향이 부족 집속, 및 수직방향이 과집속이 되어 양호한 화질을 얻을 수 없다.

본 발명은 칼라음극선관에 관한 것으로서, 특히 형광체스크린 주변에서의 전자빔 스폿 형상의 타원 변형을 개량하고, 양호한 화질을 갖는 화상을 표시할 수 있는 칼라음극선관에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 칼라음극선관의 구조를 개략적으로 도시한 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 칼라음극선관에 조립되는 전자총의 구조를 수평단면을 따라서 개략적으로 도시한 단면도,

도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 전자총에 의해 형광체스크린상에 형성되는 전자빔 스폿의 타원 변형을 설명적으로 도시한 평면도,

도 4a, 도 4b 및 도 4c는 도 2에 도시된 전자총의 전자광학계를 광학렌즈 모델로 나타낸 설명도,

도 5는 도 4c에 도시된 광학계를 갖는 전자총에 의해 형광체스크린상에 형성되는 전자빔 스폿의 타원 변형이 개선되는 것을 설명적으로 도시한 평면도,

도 6은 종래의 전자총의 전극 구조로 조립되는 디스크형상 중간전극을 도시한 사시도,

도 7은 종래의 도 6에 도시된 디스크형상 중간전극을 조립한 전자총에 의해 형광체스크린상에 형성되는 전자빔 스폿의 타원 변형을 설명적으로 도시한 평면도,

도 8a 및 도 8b는 회전대칭의 바이포텐셜 렌즈의 수평수직단면의 전위분포도및 등전위선을 나타내는 그래프,

도 9a 및 도 9b는 회전 대칭의 바이포텐셜 렌즈 사이에 디스크 전극을 삽입한 경우의 수평수직단면에서의 전위분포 및 등전위선을 나타내는 그래프,

도 10a 및 도 10b는 회전대칭의 바이포텐셜 렌즈 사이에 디스크 전극을 삽입한 경우의 수평수직단면에서의 전위분포도 및 등전위선을 나타내는 그래프,

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 한 실시예에 따른 전자총에 있어서, 회전대칭의 바이포텐셜 렌즈 사이에 2개의 중간전극을 삽입한 경우의 수평수직단면의 전위분포도 및 등전위선을 나타내는 그래프,

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자총에 있어서, 회전대칭의 바이포텐셜 렌즈사이에 2개의 중간전극을 삽입한 경우의 수평수직단면에서의 전위분포도 및 등전위선을 나타내는 그래프,

도 13a 및 도 13b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자총에 있어서, 회전대칭의 바이포텐셜 렌즈사이에 2개의 중간전극을 삽입한 경우의 수평수직단면에서의 전위분포도 및 등전위선을 나타내는 그래프,

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자총에 있어서 회전대칭의 바이포텐셜 렌즈 사이에 2개의 중간전극을 삽입한 경우의 수평수직단면에서의 전위분포도 및 등전위선을 나타내는 그래프,

도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 칼라음극선관에 조립되는 전자총의 구조를 수평단면을 따라서 개략적으로 도시한 단면도,

도 16a 및 도 16b는 도 15에 도시한 전자총의 포커스전극에 인가되는 전압및 편향요크에 인가하는 전압을 나타내는 파형도,

도 17은 도 15에 도시한 전자총의 전극 구조에 조립되는 디스크형상 중간전극의 일례를 나타내는 사시도,

도 18은 도 15에 도시한 전자총의 전극구조에 조립되는 디스크형상 중간전극의 다른 예를 도시한 사시도,

도 19a 및 도 19b는 도 15에 도시한 전자총의 디스크형상 중간전극에 인가하는 전압 및 편향요크에 인가하는 전압을 나타내는 파형도 및

도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 칼라음극선관에 조립되는 전자총의 구조를 수평 단면을 따라서 개략적으로 도시한 단면도이다.

본 발명의 목적은 형광체스크린 전체면에서 전자빔 스폿이 최적으로 집속되고, 또 타원 변형을 적게 하여 형광체스크린 전체면에서 양호한 성능을 갖는 칼라음극선관 장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면,

전자빔을 스크린상을 향해서 가속 및 집속하는 주 렌즈가 형성되는 전자총과,

상기 전자총으로부터 방출된 전자빔을 편향하고 이 편향된 전자빔에 의해 스크린을 수평 및 수직방향으로 주사시키는 편향요크를 구비한 칼라음극선관 장치에 있어서,

상기 주 렌즈는 전자빔 통과구멍이 형성되고, 전자빔 진행방향을 따라서 배치되어 있는 포커스 전극, 복수의 중간전극 및 애노드 전극에 의해 구성되고,

상기 중간전극의 적어도 1개는 디스크형상으로 형성되며,

상기 디스크형상 중간전극은 (포커스 전극과 디스크형상 중간전극의 거리)≠(디스크형상 중간전극과 애노드 전극의 거리)를 충족하는 위치에 배치되고,

상기 디스크형상의 중간전극에는 비원형 전자빔 통과구멍이 형성되며,

각각의 중간전극에 인가되는 전압은 포커스전극 전압과 애노드전극 전압 사이에 정해지고, 또 포커스전극에 대향하여 배치되는 중간전극에 인가되는 전압이 다른 중간전극에 인가되는 전압에 비해 낮고, 중간전극에 인가되는 전압은 전자빔의 진행방향을 따라서 차례로 높아지도록 인가되고,

상기 디스크형상의 중간전극에 인가되는 전압은 임의의 편향량일 때 전자빔 통과구멍을 통과하는 축상의 전위 분포가 상기 디스크형상 중간전극이 설치되어 있지 않는 경우와 실질적으로 등가가 되도록 인가되고,

전자빔 편향량의 증대에 동기하여 {(디스크형상 중간전극 전압)-(포커스 전극 전압)}/{(애노드전압)-(포커스전극 전압)}의 값이 변화되고,

편향요크에 의해 편향되는 전자빔의 편향량이 증대함에 따라 포커스 전극 내지 애노드 전극으로 형성되는 주 렌즈의 수평방향의 집속력보다 수직방향의 집속력이 약해지는 방향으로 변화되는 칼라음극선관 장치가 제공된다.

또, 본 발명에 의하면 상기한 칼라음극선관 장치에 있어서,

상기 디스크형상 중간전극은 (포커스전극과 디스크형상 중간전극의 거리)〈(디스크형상 중간전극과 애노드 전극의 거리)가 되는 위치에 배치되고,

또 상기 디스크형상 중간전극에는 상기 스크린의 수직방향과 평행한 방향으로 장축을 갖는 비원형의 전자빔 통과구멍이 형성되고,

전자빔의 편향량의 증대에 동기하여 {(디스크형상 중간전극 전압)-(포커스전극 전압)}/{(애노드 전압)-(포커스 전극 전압)}의 값이 작아지도록 전압이 상기 각 전극에 인가되어 있는 칼라음극선관 장치가 제공된다.

또, 본 발명에 의하면 상술한 칼라음극선관 장치에 있어서,

상기 디스크형상 중간전극은 (포커스 전극과 디스크형상 중간전극의 거리)〉(디스크형상 중간전극과 애노드 전극의 거리)가 되는 위치에 배치되고,

또 상기 디스크형상 중간전극에는 스크린의 수평방향과 평행한 방향으로 장축을 갖는 비원형 전자빔 통과구멍이 형성되며,

전자빔 편향량의 증대에 동기하여 {(디스크형상 중간전극 전압)-(포커스전극 전압)}/{(애노드 전압)-(포커스 전극 전압)}의 값이 커지도록 전압이 상기 각 전극에 인가되어 있는 칼라음극선관 장치가 제공된다.

주 렌즈내에 동적으로 변화하는 충분히 감도가 높은 4극자 렌즈를 형성함으로써 종래 기술에서 설명한 문제를 해결할 수 있다. 그 방법과 그 작용에 대해 이하에 설명한다.

도 8a에는 일반적인 회전 대칭인 바이포텐셜형의 주 렌즈를 형성하는 전극의 단면도와 이 전극에 의해 형성되는 전계의 등전위선이 도시되어 있다. 이 도 8a에 도시된 전계는 수평방향과 수직방향이 대칭으로 형성되고, 수평방향의 전자빔(9) 및 수직방향의 전자빔(10)은 거의 동일한 집속력으로 집속된다. 전극 중심축의 전위는 도 8b에 도시한 바와 같이 전자빔 진행방향을 따라서 증가된다. 이 경우, 포커스 전극(11)에 6kV의 전압이 인가되고, 애노드전극(12)에 26kV의 전위가 인가되면, 주 렌즈의 기계적인 중심에 형성되는 등전위면은 평면이고, 또 16kV전위가 된다.

계속해서 도 9a에 도시한 바와 같이 도 8a와 마찬가지로 회전 대칭인 바이포텐셜형 렌즈의 기계적 중심에 수평 직경보다 수직 직경 쪽이 큰 전자빔 통과구멍이 형성되어 있는 디스크 전극(13)이 배치되고, 이 디스크 전극(13)에 16kV의 전위가 인가되어 있으면 전극에 의해 형성되는 전위 분포가 도 9a에 도시한 바와 같이 형성된다. 이 도 9a에 도시된 전극 구조에 있어서는, 그 축상 전위는 도 9b에 도시한 바와 같이 변화되고, 디스크전극(13)이 존재하지 않는 경우의 전극 구조와 실질적으로 등가의 전자렌즈가 형성된다. 즉, 수평방향의 전자빔(9)과 수직방향의 전자빔(10)은 거의 동일한 집속력으로 집속된다.

도 10a에는 포커스전극의 전압이 6kV 보다 높은 전압으로 변화된 경우의 수평 단면과 수직 단면의 등전위선 및 도 8a 및 도 9a와 마찬가지로 전자빔이 입사된 경우의 전자빔의 궤도가 도시되어 있다. 도 10b는 포커스 전극의 전압을 상승시킨 경우의 축상 전위의 변화를 도시하고 있다. 포커스 전극에 부여되는 전압이 상승하면 디스크형상 중간전극(13)으로부터 포커스 전극측을 향하는 전위 구배(TF)와 디스크형상 중간전극(13)에서 애노드 전극측을 향하는 전위 구배(TA)에 차가 생긴다. 여기서, TF〈TA이다. 이에 의해 애노드전극측에서 포커스전극측으로 디스크전극(13)의 전자빔 통과구멍을 통해 전위 침투가 발생하고, 애퍼처(aperture)렌즈가 형성된다. 디스크전극(13)의 전자빔 통과구멍은 세로로 긴 구멍이므로 전자빔의 집속력은 수평방향으로 강한 집속 효과를 발생하고, 수직방향으로는 약한 집속 효과를 발생한다. 즉, 주 렌즈에 비점 수차를 부여하는 것이 가능해진다. 그러나, 상기 구성에서는 전자빔 수평방향에 대해 포커스 전극의 전압이 상승될 때 생기는 주 렌즈의 렌즈 작용 저하분을 보상하는데 충분히 강한 비점 수차 효과를 얻을 수 없다. 그 이유는 포커스 전극의 전압의 상승에 의해 생기는 전위 침투가 비교적 적어 충분한 렌즈 효과를 얻을 수 없기 때문이다.

계속해서 본 발명의 작용을 설명한다. 회전 대칭인 바이포텐셜형 렌즈의 포커스 전극(11)과 애노드전극(12) 사이의 기계적 중심에 중간전극(13-2)이 배치되고, 포커스 전극(11)과 중간전극(13-2) 사이의 기계적 중심에 디스크 형상의 중간전극(13-1)이 배치된다. 디스크형상 중간전극(13-1)에는 수평직경보다 수직직경 쪽이 큰 전자빔 통과구멍이 형성되고, 중간전극(13-2)에는 원형의 전자빔 통과구멍이 형성되고, 디스크형상 중간전극(13-1)에는 11kV의 전위가 인가되고, 중간전극(13-2)에는 16kV의 전위가 인가된 경우의 전계 분포가 도 11a에 도시되어 있다. 이 도 11a에 도시된 바와 같이 축상 전위는 도 11b에 도시한 바와 같이 변화되고, 디스크형상 중간전극(13-1)이 존재하지 않는 경우와 같은 전자렌즈가 형성된다. 즉, 수평방향의 전자빔(9)과 수직방향의 전자빔(10)은 거의 동일한 집속작용을 받게 된다.

도 12a에는 포커스 전극의 전압이 6kV 보다 높은 전압으로 변화된 경우의 수평단면과 수직단면의 등전위선과, 도 9a, 도 10a와 마찬가지로 전자빔이 입사된 경우의 전자빔 궤도를 도시하고 있다. 도 12b는 포커스 전극의 전압을 상승시킨 경우의 축상 전위의 변화를 도시하고 있다. 포커스 전극의 전압을 상승시킴으로써 애노드 전극측에서 포커스 전극측으로 디스크전극(13)의 전자빔 통과구멍을 통해 전위 침투가 발생하고, 애퍼처 렌즈가 형성된다. 디스크 전극의 전자빔 통과구멍은 세로로 긴 구멍이므로 전자빔의 집속력에 대해서는 수평방향으로 강한 집속효과가 발생되고, 수직방향으로는 약한 집속 효과가 발생된다. 즉, 주 렌즈에 비점 수차가 형성된다. 또, 이 경우는 전술한 바이포텐셜형 렌즈의 기계적 중심에 디스크형상 중간전극이 배치된 경우에 비해 디스크형상 중간전극으로부터 포커스 전극측의 전위 구배와 디스크형상 중간전극으로부터 애노드 전극측의 전위 구배의 차는 디스크형상 중간전극을 바이포텐셜형 렌즈의 기계적 중심에 배치한 경우에 비해 커질 수 있기 때문에 전위 침투를 더 증대시킬 수 있어 충분한 렌즈 효과를 얻는 것이 가능해진다.

계속해서, 회전 대칭인 바이포텐셜형 렌즈의 포커스전극(11)과 애노드전극(12)의 기계적 중심에 중간전극(13-1)이 배치되고, 중간전극(13-1)과 애노드전극(12)의 기계적 중심에 디스크형상의 중간전극(13-2)이 배치되어 있다. 중간전극(13-1)에는 원형의 전자빔 통과구멍이 형성되고, 디스크형상 중간전극(13-2)에는 수직직경보다 수평직경 쪽이 큰 전자빔 통과구멍이 형성되며, 중간전극에는 16kV의 전위가 인가되고, 디스크형상 중간전극에는 21kV의 전위가 인가된 경우가 도 13a에 도시되어 있다. 이 경우의 축상 전위는 도 13b에 도시한 바와 같이 변화되어 디스크 전극이 존재하지 않은 경우와 동일한 전자렌즈를 형성할 수 있다. 즉, 수평방향의 전자빔(9)과 수직방향의 전자빔(10)은 거의 동일한 집속작용을 받게 된다.

도 14a에는 포커스 전극의 전압을 6kV 보다 높은 전압으로 변화시키고 또 디스크형상 중간전극의 전압도 21kV 보다 높은 전압으로 변화시킨 경우의 수평단면과 수직단면의 등전위선과, 도 9a 및 도 10a와 마찬가지로 전자빔이 입사된 경우의 전자빔 궤도가 도시되어 있다. 도 14b는 그 경우의 축상 전위를 도시하고 있다. 포커스전극 전압과 디스크형상 중간전극의 전압을 상승시킴으로써 포커스 전위측으로부터 애노드 전극측으로 디스크 전극의 전자빔 통과구멍을 통해 전위 침투가 발생하여, 애퍼처 렌즈가 형성된다. 디스크 전극의 전자빔 통과구멍은 가로로 긴 구멍이므로 전자빔의 집속력은 수평방향으로 약한 발산효과를 발생하고, 수직방향으로는 강한 발산효과를 발생한다. 즉, 주 렌즈에 비점 수차가 형성된다. 또, 이 경우도 충분한 렌즈 효과를 얻는 것이 가능해진다.

이상의 설명은 포커스전극의 전압만을 변화시키는 경우, 및 포커스 전극의 전압과 디스크형상 중간전극 전압을 변화시키는 경우에 대해 설명했지만 {(디스크형상 중간전극 전압)-(포커스전극 전압)}/{(애노드전극 전압)-(포커스전극 전압)}의 값을 변화시킬 수 있으면 좋고, 따라서 전압을 변화시키는 전극은 어느 것이라도 좋고, 복수의 전극 전압이 동시에 변화되어도 좋다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 칼라음극선관을 실시예에 기초하여 설명한다.

본 발명의 칼라음극선관은 도 1에 도시한 일반적인 브라운관과 거의 동일한 구조를 갖고 있으므로 그 설명은 생략한다. 따라서, 브라운관의 구조에 대해서는 도 1 및 그 설명을 참조하고 싶다.

도 15에는 본 발명의 한실시예에 따른 칼라음극선관에 조립되는 전자총이 도시되어 있다. 이 도 15에 도시되는 전자총은 동일 수평면상을 통과하는 센터빔 및 한쌍의 사이드빔으로 이루어진 일렬배치의 3전자빔을 방출하는 인라인형 전자총이다. 이 전자총은 3개의 캐소드(K)와, 이 캐소드(K)를 별도로 가열하는 도시하지 않은 3개의 히터와, 상기 캐소드(K)상에 차례로 인접하여 배치된 일체 구조의 제 1그리드(G1) 내지 제 4 그리드(G4)를 갖고, 그것들이 도시하지 않은 한쌍의 절연 지지체에 의해 일체로 고정되어 있다.

상기 그리드 중, 제 1 그리드(G1) 내지 제 2 그리드(G2)는 판형상으로 형성되고, 그 판면에는 각각 상기 일렬배치의 3개의 캐소드(K)에 대응하여 3개의 전자빔 통과구멍이 형성되어 있다. 또, 제 3 그리드(G3)는 통형상의 전극으로 이루어지고, 각각의 전극의 양단(兩端)에는 전자빔의 통과구멍이 형성되어 있다. 제 4 그리드(G4)의 제 3 그리드(G3)측에도 전자빔 통과구멍이 형성되어 있다. 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)사이의 기계적 중심에는 원형구멍이 형성되어 있는 중간전극(GM2)이 배치되고, 또 제 3 그리드(G3)와 중간전극(GM2)사이의 기계적 중심에는 도 6에 도시한 세로로 긴 구멍을 형성한 디스크형상 중간전극(GM1)이 배치되어 있다.

제 3 그리드(G3)에는 약 6kV의 전압이 인가되고, 또 도 16a에 도시한 편향요크에 동기하여 편향량이 증대함에 따라 전압이 높아지는 파라볼라형상의 전압이 인가되어 있다. 디스크형상 중간전극(GM1)에는 약 11kV의 전압이 인가되고, 다른쪽 중간전극(GM2)에는 약 16kV의 전압이 인가되며, 제 4 그리드(G4)에는 약 26kV의 전압이 인가되어 있다.

우선, 전자빔이 편향요크에 의해 편향되지 않는 경우는 제 3 그리드(G3) 내지 제 4 그리드(G4)로 형성되는 전자렌즈는 비점 수차를 갖고 있지 않다. 캐소드(K)로부터 사출된 전자빔은 제 1 그리드(G1), 제 2 그리드(G2)를 통과하고, 제 3 그리드(G3) 내지 제 4 그리드(G4)로 형성된 주 렌즈로 형광체스크린 중앙에집속되어 거의 원형의 전자빔 스폿이 형성된다.

계속해서, 전자빔이 편향요크에 의해 편향되는 경우에 대해 설명한다. 전자빔이 편향요크에 의해 형광체스크린의 주변으로 편향됨에 따라서 제 3 그리드(G3)의 전압은 파라볼라 전압에 의해 높아진다. 여기서,

{(디스크형상 중간전극전압)-(G3전압)}/{(G4전압)-(G3전압)}

의 값이 작아진다. 디스크형상 중간전극에는 세로로 긴 구멍이 형성되어 있어 수평방향의 집속력은 수직방향의 집속력 보다 강해진다. 또, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 전위차가 감소하므로 수평방향의 집속력과 수직방향의 집속력이 동시에 감소하는 작용도 발생한다. 여기서, 디스크형상 중간전극의 효과에 의해 강해지는 수평집속력과, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 전압차의 감소에 의해 약해지는 수평집속력은 미리 상쇄하도록 구성되어 있다. 이 효과에 의해 형광체스크린 주변에서도 전자빔의 집속 조건이 성립하고, 또 주 렌즈가 비점 수차 효과를 갖고 있어 전자빔 스폿 형상의 타원율이 개선된다.

또, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)에 의해 형성되는 주 렌즈가 수평방향의 집속력이 수직방향의 집속력보다 강한 전자렌즈로 구성되어 있는 경우는 무편향시에 디스크전극의 전압을 낮게 설정하여 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 편향시에 제 3 그리드(G3)에 파라볼라 형상으로 변화하는 전압이 인가되어,

{(디스크형상 중간전극 전압)-(G3전압)}/{(G4전압)-(G3전압)}

이 작게 설정되고, 디스크전극의 효과에 의해 강해지는 수평집속력과, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 전위차의 감소에 의해 약해지는 수평 집속력은 미리 상쇄되므로 상기한 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

계속해서, 상기 실시예와 동일한 기본 구조로 디스크 전극의 전자빔 통과구멍이 도 17 또는 도 18에 도시한 가로로 긴 구멍인 경우의 실시예를 설명한다. 전자총의 기본 구조는 도 20에 도시되어 있다. 디스크전극의 전자빔 통과구멍이 가로로 긴 구멍이므로 제 3 그리드(G3)에는 약 6kV의 전압이 인가되고, 도 16a에 도시한 편향요크에 동기하여 편향량이 증대함에 따라 전압이 높아지는 파라볼라형상의 전압이 인가된다. 중간전극(GM1)에는 약 16kV의 전압이 인가되고, 또 디스크형상 중간전극(GM2)에는 약 21kV의 전압이 인가되고, 도 16a에 도시한 편향요크에 동기하여 편향량이 증대함에 따라 전압이 높아지는 파라볼라 형상의 전압이 인가된다. 제 4 그리드(G4)에는 약 26kV의 전압이 인가되어 있다.

우선, 전자빔이 편향요크에 의해 편향되지 않는 경우는 제 3 그리드(G3) 내지 제 4 그리드(G4)로 형성되는 전자렌즈는 비점 수차를 갖지 않고, 캐소드(K)로부터 사출된 전자빔은 제 1 그리드(G1) 및 제 2 그리드(G2)를 통과하고, 제 3 그리드(G3) 내지 제 4 그리드(G4)로 형성된 주 렌즈로 형광체스크린 중앙에 집속되어 거의 원형의 전자빔 스폿이 형성된다.

계속해서, 전자빔이 편향요크에 의해 편향되는 경우에 대해 설명한다. 전자빔이 편향요크에 의해 형광체스크린 주변으로 편향됨에 따라서 제 3 그리드(G3)의 전압은 파라볼라 전압에 의해 높아진다. 또, 디스크형상 중간전극 전압에도 제 3 그리드(G3)에 인가한 파라볼라 전압과 거의 동등한 진폭을 갖는 파라볼라 전압이 인가된다.

이에 의해,

{(디스크형상 중간전극전압)-(G3전압)}/(G4전압)-(G3전압)}

의 값은 커진다. 디스크전압에는 가로로 긴 구멍이 형성되어 있으므로 수평방향의 집속력은 수직방향의 집속력보다 강해진다. 또, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 전위차가 감소하므로 수평방향의 집속력과 수직방향의 집속력이 동시에 감소하는 작용도 발생한다. 여기서, 디스크형상 중간전극의 효과에 의해 강해지는 수평 집속력과, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 전위차의 감소에 의해 약해지는 수평 집속력은 미리 상쇄하도록 구성되어 있다. 이 효과에 의해 형광체스크린 주변에서도 전자빔의 집속조건이 성립하고, 또 주 렌즈에 비점 수차 효과를 부여하여 전자빔 스폿 형상의 타원율은 개선된다.

또, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)에 의해 형성되는 주 렌즈가 수평방향의 집속력이 수직방향의 집속력보다 강한 전자렌즈로서 구성되어 있는 경우는 무편향시에 디스크형상 중간전극의 전압을 높게 설정하는 것으로 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 편향시에 제 3 그리드(G3)에 파라볼라형상으로 변화하는 전압이 인가되고,

{(디스크형상 중간전극 전압)-(G3전압)}/{(G4전압)-(G3전압)}

이 크게 설정되고, 디스크전극의 효과에 의해 강해지는 수평 집속력과, 제 3 그리드(G3)와 제 4 그리드(G4)의 전위차의 감소에 의해 약해지는 수평 집속력이 미리 상쇄하도록 구성하는 것에 의해 상기한 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 전자빔을 최종적으로 형광체스크린상에 집속하는 주 렌즈에 동적으로 변화하는 비점 수차 효과를 부여하는 것에 의해 형광체스크린 전체면에서 전자빔 스폿의 타원 변형을 완화시킬 수 있다. 즉, 양호한 화질의 칼라음극선관 장치를 제공할 수 있다.

Claims

스크린;

전자빔을 발생하고, 상기 전자빔을 상기 스크린을 향해 가속 및 집속하는 주 렌즈가 형성되는 전자총; 및

상기 전자총에서 방출된 전자빔을 스크린의 수평 및 수직방향으로 주사하는 편향요크를 구비한 칼라음극선관 장치에 있어서,

상기 주 렌즈는 전자빔 통과구멍이 형성되고 전자빔 진행방향을 따라서 배치되어 있는 포커스전극, 복수의 중간전극 및 애노드전극에 의해 구성되고,

상기 중간전극의 적어도 1개는 디스크형상으로 형성되며,

상기 디스크형상 중간전극은 (포커스 전극과 디스크형상 중간전극의 거리)≠(디스크형상 중간전극과 애노드전극의 거리)를 충족하는 위치에 배치되고,

상기 디스크형상의 중간전극에는 비원형 전자빔 통과구멍이 형성되며,

각각의 중간전극에 인가되는 전압은 포커스전극 전압과 애노드전극 전압 사이의 전압으로 정해지며, 포커스전극에 대향하여 배치되는 중간전극에 인가되는 전압이 다른 중간전극에 인가되는 전압에 비해 낮고, 중간전극에 인가되는 전압은 전자빔의 진행방향을 따라서 차례로 높아지도록 인가되며,

상기 디스크형상의 중간전극에 인가되는 전압은 임의의 편향량일 때 전자빔 통과구멍을 통과하는 축상의 전위분포는 상기 디스크형상 중간전극이 설치되어 있지 않은 경우와 실질적으로 등가가 되도록 인가되며,

전자빔 편향량의 증대에 동기하여 {(디스크형상 중간전극 전압)-(포커스전극 전압)}/{(애노드전압)-(포커스전극 전압)}의 값이 변화되고,

편향요크에 의해 편향되는 전자빔의 편향량이 증대함에 따라 포커스전극 내지 애노드전극으로 형성되는 주 렌즈의 수평방향의 집속력보다 수직방향의 집속력이 약해지는 방향으로 변화되는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 디스크형상 중간전극은 (포커스전극과 디스크형상 중간전극의 거리)〈(디스크형상 중간전극과 애노드전극의 거리)가 되는 위치에 배치되고,

또 상기 디스크형상 중간전극에는 상기 스크린의 수직방향과 평행한 방향으로 장축을 갖는 비원형의 전자빔 통과구멍이 형성되고,

전자빔의 편향량의 증대에 동기하여 {(디스크형상 중간전극전압)-(포커스전극 전압)}/{(애노드전압)-(포커스전극 전압)}의 값이 작아지도록 전압이 상기 각 전극에 인가되어 있는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 디스크형상 중간전극은 (포커스전극과 디스크형상 중간전극의 거리)〉(디스크형상 중간전극과 애노드전극의 거리)가 되는 위치에 배치되고,

또 상기 디스크형상 중간전극에는 스크린의 수평방향과 평행한 방향으로 장축을 갖는 비원형 전자빔 통과구멍이 형성되며,

전자빔 편향량의 증대에 동기하여 {(디스크형상 중간전극 전압)-(포커스전극 전압)}/{(애노드전압)-(포커스전극 전압)}의 값이 커지도록 전압이 상기 각 전극에 인가되어 있는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관 장치.