KR0150813B1 - 전계 방출을 소거하는 음극선관 디스플레이 - Google Patents

Abstract

감소된 전계 방출을 갖는 음극선관 디스플레이가 음극선관(100) 및 CRT의 최종 양극 전압내의 변조를 검출하고 편향 구동 수단(115)에 직접 좌우되지 않는 신호를 제공하기 위해 도입된 소자(200)를 포함한다. 정합 회로망(205)는 소자(200)으로부터의 신호에 대해 위상 및 이득 보정을 제공하고, 증폭 수단(210)은 회로망(205)로부터 신호를 수신하며, 방출 수단(215)는 상기 소자(200)에 의해 검출된 변조에 따라 소거 전계를 방사한다.

Description

전계 방출을 소거하는 음극선관 디스플레이

제1도는 CRT 디스플레이의 블럭도.

제2도는 본 발명의 소거 시스템의 제1 실시예의 블럭도.

제3도는 제1도의 디스플레이로부터 방출된 전계의 충전 펄스 및 라인 램프(ramp)성분들을 도시한 파형도.

제4도는 제1도의 디스플레이로부터 방출된 전계의 폰트(font)변조 성분을 도시한 파형도.

제5도는 제1도의 디스플레이의 EHT전압의 언더슈트(undershoot) 및 오버슈트(overshoot)를 도시한 다이어그램 및 파형도.

제6도는 제2도의 소거 시스템의 위상 보정 회로망 및 증폭기의 회로도.

제7도는 제2도의 증폭기내에 사용되는 오프셋(offset)보정 회로의 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 음극선관 110 : 편향 수단

115 : 편향 구동 수단 205 : 정합 회로망

210 : 증폭 수단 215 : 방출 수단

본 발명은 소거 전계(cancellation field)의 부가에 의해 음극선관(CRT)디스플레이의 전계 방출을 감소시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

텔레비전 수신기 또는 컴퓨터 영상 디스플레이 장치와 같은 종래의 래스터(raster)주사 CRT 디스플레이는 디스플레이를 넘어서 방사되기에 충분한 세기의 전계를 발생시킬수 있는 회로를 포함한다. 많은 연구들이 이러한 전계에 의하여 건강에 악영향을 미칠 가능성에 대해 대중의 관심을 불러 일으켰다. 이들 관심의 결과로 전자 제품들이 방출할 수 있는 최소 방출 레벨을 한정하기 위해 여러 가지 표준들이 도입되었다. 북유럽에서는, 제품들이 TCO, 전문 고용인의 스웨덴 연맹(the Swedish Confeder ation of Professional Employees)에 의해 개발되어 관리되는 표준으로 테스트될 수 있다. 이 표준을 충족시키기 위해서는, 2kHz∼400kHz 주파수 대역에서 측정된 방출 rms 값들이 1볼트/미터(volt/meter)보다 작아야 한다.

전형적으로 CRT 디스플레이는 CRT의 목(neck)부근에 탑재된 요크(yoke)상에 배열된 수평 및 수직 전자기 편향 코일을 포함한다. 동작 중에, 톱니 형상 파형을 갖는 전류가 래스터 패턴으로 CRT 스크린을 가로지르는 전자비임 또는 비임들을 주사하기 위해 편향코일을 통하여 흐른다. 편향코일을 가로지르는 전압들은 톱니파 전류의 리트레이스(retrace)또는 플라이백(flyback)주기동안 피크에 도달한다. 피크 전압 신호들은 대응하는 편향 주파수의 고조파의 큰 성분을 가진다.

전자 비임 또는 비임들은 CRT의 목으로부터 스크린으로 최종 양극(final anode) 또는 컬러 디스플레이에 대해 전형적으로 25kV인 초고압(Extra High Ten sion; EHT)전압에 의해 가속된다. 전자의 흐름은 비임 전류라 지칭된다. EHT 전압은 전형적으로 라인 주사에 동기된 승압 변압기(step up transformer)로부터 발생된다. 통합형 EHT 발생 및 수평 편향 회로들을 갖는 디스플레이에서, 변압기의 1차 권선을 구동하는 전압 펄스 신호는 수평 편향 코일을 가로지르는 피크 전압으로부터 유도된다. 분리형 EHT발생 및 수평 편향 회로들을 갖는 디스플레이에서, 전압 펄스 신호는 라인주사 신호로부터 따로 따로 발생되고, 비록 반드시 동위상은 아니지만 주사 신호와 동기될 수 있다.

EHT 발생기의 출력 임피던스는 스크린 면적을 통해 부하되는 비임 전류의 변화가 EHT전압의 변조를 일으킬 정도로 충분히 높다. 이것이 디스플레이 전면에 방사되는 전계의 주요 소스(source)이다. 내장 CRT 최종 양극 전압의 이러한 변조는 CRT면판을 통해 결합되고, 사이에 낀 매체(이 경우에는 대기)를 통해 관찰점으로 송신된다.

CRT 디스플레이로부터의 전계 방출은 접지된 금속 스크린을 방사 도전체로 밀폐시키는 것에 의해 감소될 수 있다. 그러나, 이러한 스크린은 제조비용이 많이 들고, 디스플레이의 어샘블리를 복잡하게 할 수 있다. 부가하여, 디스플레이의 전면으로부터의 방출을 감소시키는데 필요한 스크리닝(screening)은 일반적으로 주문 형태에 따라 제조되는 CRT인광 물질로부터 방출되는 광에 대해 투과성인 도전성 광 패널(optical pannel)이다. 스크린 화상은 화상 품질에 영향을 미칠 수 있는 도전성 광 패널을 통하여 보여진다. 부가하여, 이들 패널들은 제조 비용이 많이 든다.

미합중국 특허 번호 제5,151,635호에는 디스플레이에 의해 발생된 전계에 대해 크기는 동일하고 극성이 반대인 소거 전계를 제공하는 것에 의해 시간에 따라 변화하는 전계를 감소시키는 장치 및 방법이 기술되어 있다. 수평 편향 회로에 의해 발생된 전계에 대한 분리 센서, 탈자기(degaussing) 회로 및 다른 회로들이 제공되고, 방사 안테나들이 각각의 이들 소거 전계를 위하여 제공된다.

유럽 특허 출원 번호 제0 523 741호에는 편향 요크와 관련된 전계를 감지하고, 방사 안테나들에 신호를 제공하는 유사한 장치가 기술되어 있다.

통합 EHT 발생 및 수평 편향 회로를 갖는 디스플레이에 있어서, 편향 회로로부터 감지된 전계는 디스플레이로부터 방출되는 실질 전계와 유사하므로, 디스플레이 전면에 방사되는 전계의 주요 소스의 일부 소거가 달성된다. 그러나, 분리형 EHT발생 및 수평 편향 회로를 갖는 디스플레이에 있어서, 비록 2개의 회로들이 항상은 아니나 통상 동기되어 있으나 일반적으로 동위상은 아니기 때문에, 이러한 시스템은 전계의 소거를 달성하지 못할 수 있다.

전계 방출을 감소시키기 위해 소거 전계들을 사용하는 종래의 기술 방법은 동기되었을 뿐만 아니라 동위상을 가진 조합형 EHT발생 및 수평 편향 회로 또는 분리형 회로를 사용한다. 이들 모니터들에 대해, 수평 편향 회로에서 나오는 신호를 소거 전계를 제어하기 위해 사용하면 전계 방출을 약간 감소시킬 수 있지만, 디스플레이의 전면에서 나오는 방사 전계의 주요 소스가 내장 CRT 최종 양극 전압의 변조라는 사실은 2개 회로의 동위상 동기 성질 때문에 명백하지 않았다.

이러한 변조를 직접 감지하고, 수평 편향 회로에 기초하기 보다는 이러한 변조에 기초하는 소거를 제공하는 것이 유리하다. 비록 통합형 EHT발생 및 수평 편향 회로 내의 수평 편향에 의해 발생된 전계를 감지하는 종래의 기술 방법이 약간의 전계 소거 효과를 제공할지라도, CRT 최종 양극 전압의 변조를 직접 감지하는 것에 의해 향상된 전계 소거 효과가 달성될 수 있다. TCO 표준을 충족시키기 위해서는 1V/m미만의 방출 레벨을 달성하는 것이 요구된다. 1V/m미만의 방출 레벨은 CRT 최종 양극 전압의 변조를 제거하지 않고는 달성될 수 없을 것이다.

따라서, 본 발명은 전계 방출을 감소시키며, 최종 양극 전압이 제공되는 음극선관, 편향 수단 및 상기 편향 수단을 구동하기 위한 수단, 상기 최종 양극 전압내의 변조를 검출하고, 상기 변조를 나타내고 편향 구동 수단에 직접 좌우되지 않는 신호를 제공하는데 적합한 소자, 회로망으로부터 신호를 수신하고 상기 변조를 나타내는 신호와 반대 극성의 신호를 제공하는 증폭 수단, 및 증폭 수단에 의하여 제공된 신호에 대응하는 소거 전계를 방사하기 위한 방출 수단을 포함하는 음극선관 디스플레이를 제공한다. 본 발명은 음극선관 디스플레이가 검출 소자로부터 수신한 신호에 대해 신호의 주파수에 따른 위상 보정 및 이득 보정을 제공하는 정합 회로망(matching network)를 포함하고, 상기 소자는 음극선관으로부터의 방출 전계에서 변조를 검출하고, 상기 증폭 수단은 신호를 상기 정합 회로망으로부터 수신하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 최종 양극 전압이 제공되는 CRT 디스플레이로부터의 전계 방출을 감소시키기 위한 방법을 제공하는데, 이 방법은 최종 양극 전압에서 변조의 크기 및 위상을 검출하고, 상기 변조를 나타내고 편향 구동 수단(115)에 직접 종속되지 않는 신호를 제공하는 단계, 상기 변조를 나타내는 신호와 반대극성의 신호가 발생되도록 위상 및 이득이 보정된 신호를 증폭하는 단계, 및 CRT 디스플레이로부터의 전계 방출이 감소되도록 소거 전계를 발생시키기 위해 상기 발생된 신호를 방사하는 단계를 포함한다. 본 발명은 신호의 주파수에 따라 상기 제공된 신호에 위상 보정 및 이득 보정을 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 검출 단계는 음극선관으로부터의 방출 전계에서 변조를 검출하는 단계임을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 다음에 기술된다. 제1도에는 베즐(bezel)(105)에 프레임되어 지지된 CRT(100)을 포함하는 컬러 CRT 디스플레이가 도시되어 있다. 수평 및 수직 편향 코일들은 요크(110)내의 CRT의 목 부분에 배치된다. 사용시, CRT는 구동 회로에 의해 제어된다. 구동 회로는 각각 수평 및 수직 편향 코일에 접속된 수평 주사 회로(115) 및 수직 주사 회로(120),CRT(100)의 전자총에 접속된 비데오 증폭기(125), 및 메인(main)(135)으로부터 공급 레일(supply rail)(Vs 및 0V)를 경유하여 주사회로들(115 및 120) 및 비데오 증폭기(125)로 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치(130)을 포함한다. 수평 편향 회로(115)는 CRT(10 0)의 최종 양극에 접속된 통합형 EHT 발생기를 포함한다. 다른 실시예에서, ETH 발생기는 수평 편향 회로로부터 분리되지만, 수평 주사 회로에 동기되어 동작한다. 비록 동작이 수평 주사 회로와 동기되더라도, 반드시 동위상이 되는 것은 아니다. EHT발생기는 출력이 고전압 다이오드에 의해 CRT 캐패시턴스와 관련하여 dc출력을 발생시키기 위해 정류되는 승압 변압기를 포함한다. CRT 캐패시턴스를 방전시키기 위한 고저항 경로[블리드(bleed)어셈블리]가 CRT를 가로질러 존재한다. 제1도의 블럭도에 도시되지 않은 것은 CRT 섀도우 마스크(Shadow mask)를 탈자기시키기 위한 탈자기(degauss coil) 코일이다. 이러한 코일은 일반적으로 전력이 디스플레이에 인가될 때는 언제나 동작한다. 저항이 온도에 좌우되는 서미스터(thermistor)가 탈자기 코일을통하는 합성전류를 스위치 온(on)에서의 피크로부터 보다 낮은 값으로 빠르게 감쇠시키기 위해 사용된다. 이러한 낮은 값은 스크린상에 아무런 영상 효과를 미치지 못하지만,그럼에도 불구하고 스크린상에는 방출된 잔류 메인 주파수계(frequency field)가 있게 된다.

동작에서, 전원 공급 장치(130)은 메인(135)로부터 전력을 수신한다. 라인 및 프레임 주사 회로(115 및 120)이 래스터 패턴으로 CRT 스크린(100)을 가로지르는 3개의 전자 비임을 주사하는 수평 및 수직 편향 코일내로 라인 및 프레임 톱니파 전류를 발생시킨다. 비데오 증폭기(125)는 전자 비임 세기를 외부적으로 제공되는 적색, 녹색 및 청색 비데오 신호에 응답하는 화상 정보로 변조시킨다. 톱니파 주사 전류는 외부적으로 제공되는 수평 및 수직 동기 신호에 의해 입력 화상 정보에 동기된다.

제1도의 CRT 디스플레이의 전면에 방사되는 전계의 주요 소스는 내장 CRT 최종 양극 전압의 변조이다. 이러한 변조는 CRT 면판을 통해 결합되어, 사이에 낀 매체(이 경우에는 대기)를 통해 관찰점으로 송신된다. 최종 양극 변조는 비임 전류가 흐를 때 불완전한 전압 조정에 의하여 야기된다. 이러한 EHT변조 전압으로부터의 전계를 소거시키기 위해서는, 변조 전압이 감지되고, 그 다음으로 최초 신호를 소거시키기 위해 2차 라디에이터(radiator)에 의해 역위상으로 전송되어야 한다.

제2도에는 본 발명의 개방 루프 전계 소거 시스템의 필수 소자들이 도시되어 있다. 소자(200)은 CRT 면판으로부터 방사된 전계를 검출하는데 사용되는 안테나이다. 정합 회로망(205)가 증폭기(210)에 의한 증폭 및 라디에이터(215)에 의한 후속 방사전에 소자(200)에 의해 검출된 신호에 주파수 및 위상 보정을 제공하기 위해 요구된다.

단지 CRT 면판에 나타나는 EHT 변조만을 검출하기 위해서는 유일하게 이들 변조들을 식별하는 신호가 요구된다. 제1도의 종래의 모니터에 기술된 회로 안에는 이러한 신호가 존재하지 않는다. 예를 들어, 그 안에 이들 변조들과 관련한 정보를 갖고 있는, 분리 EHT 발생기의 EHT 피드백 루프(feedback loop)는 조정을 목적으로 제공한 EHT 전압의 DC성분을 가진다. 부가적으로, 이 신호상에는 승압 또는 플라이백 변압기(FBT) 블리드 저항기 어셈블리를 통해 진행하는 정동작 전류가 존재한다. 또한, 이 신호상에는 FBT에서의 일시적 EHT 권선 스위칭과도 전류와 결합된 상당한 잡음도 존재한다. 그러므로, 이 신호를 CRT 어셈블리 자체만을 통하여 흐르는 비임 전류상에 정보를 제공하는데 사용하는 것은 불가능하다. 비임 전류상에 정보를 제공하는 신호는 EHT 전압 편차의 정확한 측정이다.

이러한 신호의 가능한 소스는 정전 결합을 통해 CRT 새도우 마스크에 이른다. 도전 평판이 임의의 다른 도전 재료, 예를 들어, 다그(dag)코팅이 없는 CRT 유리 영역에 부착된다. 이러한 도전 평판은 제1평판이 섀도우 마스크인 캐패시터의 제2평판을 형성한다. 그 사이에 낀 진공 및 유리가 캐패시터 유전체를 형성한다. 섀도우 마스크는 최종 양극을 형성하는 내장 CRT 금속부에 전기적으로 접속되므로 임의의 최종 양극 전압 변조가 이러한 캐패시터의 제2평판상에서 관찰된다. 다른 성분들에서 나오는 표유(stray)전자기장이 이 평판에 원하지 않는 신호들을 유도하지 않도록 주의가 요구된다. 이러한 표유 전자기장의 예로는 탈자기 코일을 흐르는 잔류 전류가 있다. 이러한 효과는 제2 캐패시터 평판을 차폐시키거나 전자기장이 침입하지 못하는 CRT영역상에 이 평판을 위치시킴에 의해 배제될 수 있다. 이 실시예는 검출방법이 기계적으로 간단하기 때문에 양호한 실시예이다. 장점으로, 상기된 제2 평판은 베즐 부근의 CRT의 하면에 부착된 1 조각의 구리 테이프일 수 있다. 이러한 점에서, 탈자기 코일 및 요크 트리머(trimmer)(강한 원하지 않는 전계의 소스)는 안테나로부터 떨어져 배치되어 소정 신호내의 측정가능 에러를 유도하지 않는다.

다른 실시예에서, 절연된 도전체가 대략 100㎜의 거리로 최종 양극 도선에 근접 배치된다. 최종 양극 도선에 흐르는 전류는 인접한 도전체에 비임전류를 나타내는 등가 전압을 유도하므로 EHT 변조가 유도된다. 감지 도전체는 스크린이 CRT 요크와 같은 소스들로부터 도전체 내로 확장되는 무관한 전압을 방지하는 것을 필요로 한다.

제3도에는 디스플레이로부터 방사된 전계의 아날로그형인, 도전 평판에 유도된 전압이 도시된다. 유도된 전압 파형은 복잡하지만 3개의 이산 성분들 즉, 충전(charging) 펄스(305), 라인 램프(ramp) 변조(315) 및 제4도의 폰트(font) 변조(410)가 식별될 수 있다. 효율적인 소거 시스템을 제공하기 위해서는 이들 각각을 이해하는 것이 필요하다. 이들 성분들이 모든 조정 시스템에 존재하지는 않는다. 예를 들어, 라인 램프 및 폰트 변조는 간단한 벌크(bulk)조정기에는 존재하지 않는다. 그러나 이러한 벌크 조정기는 보다 많은 전력을 소모하고 비용도 보다 높아진다. 본 발명을 사용하면 보다 낮은 전력, 보다 높은 성능 및 보다 저렴한 가격의 조정기로 저전계 방출을 할 수 있다.

파형 성분(305)는 충전 펄스이다. 이 펄스는 반사인파 펄스에 가깝고 이 펄스의 지속 기간은 EHT발생 회로내의 다이오드들의 도전 주기와 관련된다. 전형적으로 이러한 펄스는 2내지 3μS 지속 기간을 가지고 1MHz 이상까지 달하는 유효 주파수 크기를 가진다. 이 펄스가 가장 높은 주파수 크기를 가진 성분이므로 충실도를 갖는 증폭에 대한 상부 주파수 한계를 결정한다. 이들 펄스들의 반복 주파수가 디스플레이의 라인 주파수이다.

파형 성분(315)는 라인 램프 변조이다. EHT 캐패시턴스(CRT의 고유 캐패시턴스 및 임의의 부가적인 외부 캐패시턴스를 포함한다)는 싸이클의 플라이백 기간동안에만 재충전된다. 이 기간 동안 전류는 캐패시터로 유입된다. 싸이클의 연속적인 플라이백 기간 사이에는 전류가 충전된 캐패시터로부터 유출된다. 경로들 중의 1개는 전형적으로 50μA의 전류 크기가 블리드 어셈블리를 경유하여 흐르는 정동작 방전이다. 경로들중의 다른 1개는 CRT안에서 흐르는 임의의 비임 전류이다. 라인 전체에 걸친 임의의 점에서 비임 전류가 흐르지 않는 주사 라인에 대해, 부가 전류가 흐르지 않는다. 라인 전체에 걸쳐 디스플레이되는 정보가 고강도 백색(white)주사 라인에 대해, 유효 비임 전류가 흐른다. 다른 패턴들은 이들 극한값들 사이의 전류를 발생시킨다. 이들 전류들에 기인된 EHT 전압 변조는 최종 양극 전압의 지수 함수적인 감쇠이고, 변조의 크기는 비임 전류에 좌우된다.

제4도에는 폰트 변조 성분(410)이 도시되어 있다. 폐루프 EHT 조정 시스템을 갖는 모니터에서, 이 시스템은 일시적 EHT 로드에 대한 유한 응답 시간을 가진다. 이러한 응답 시간은 100μS의 크기이고, 부하 증가에 대한 언더 슈트 및 부하가 감소되거나 제거될 때의 오버슈트로서 제5도에 도시될 수 있다.

제5도에는 실질적으로 블랙(black)인 데이타가 디스플레이되지 않은 스크린(500)의 부분(510 및 530)을 갖는 디스플레이된 화상이 도시되어 있다. 이 주기동안은 비임 전류가 흐르지 않는다. 제5도에서, 스크린(500)의 중앙 부분(520)은 디스플레이된 데이타를 가진다. 스크린의 상부에서 하부까지의 스폿(spot)주사중 이 부분의 스폿 주사 동안은 비임 전류가 흐른다. 또한, 제5도에 이러한 폰트 변조와 관련된 전계의 편차가 도시된다. 참조부호 550에는 유효 비임 전류가 흐름을 개시할 때의 언더슈트가 도시되고, 참조부호 560에는 전류가 흐르지 않는 순간에 발생한 오버슈트가 도시된다. 합성 전체 전계(resultant overall field)파형은 충전 펄스 및 그 위에 겹쳐진 라인 램프 변조를 가진다. 폰트 변조 성분의 주파수는 4가지 이유로 특히 중요하다.

a) 폰트 변조 주파수는 텍스트(text)의 라인 수를 활성 프레임 시간으로 나눔으로써 구해진다. 텍스트 모드에 대해, 이 주파수는 전형적으로 1.6kHz내지 2.5kMz범위이다. 많은 라인 수의 텍스트가 디스플레이될 때 그래픽 모드로 디스플레이되는 텍스트에 대해서는 주파수가 보다 높아질 수 있다. 이러한 변조 주파수가 프레임 비율에 좌우되고 라인 비율에는 좌우되지 않음을 주목하여야 한다. 이는 가변 주파수 라인 비율 동작을 갖지만 EHT 조정 시스템으로부터의 고정된 응답 시간을 갖는 디스플레이에 본 발명이 사용됨을 고려할 때 중요하다. 부가적으로, 폰트 변조 주파수는 디스플레이되는 텍스트 및 가변 주파수 라인 비율을 갖는 이같은 모니터가 동작되는 특정 모드의 라인수 즉, 폰트를 나타내기 위해 사용된 라인 수에 비례하여 변한다.

b) 공간으로의 전계의 효율적인 전파에 대한 CRT 컷오프(cutoff) 주파수는 전형적인 CRT 즉, 14 내지 15인치(35.56내지 38.1cm)스크린을 가지는 CRT에 대해 2kHz영역에 있게 된다.

c) TCO91 표준으로 측정될 때, 측정 시스템의 -3dB한계의 하부 통과 대역은 2kHz이다.

d) 이러한 낮은 주파수 폰트 변조는 밝은 텍스트의 행들에 대해 전형적으로 30V영역의 피크 대 피크(pp)의 유효 진폭을 가진다. 이로인해 나중에 기술되는 증폭기 회로상에 특정한 요구가 발생한다.

이들 4가지 효과들과 함께 취해지면, 소거 문제는 처음에 제안된 것보다 훨씬 복잡해질 수 있다. 특히, 회로는 통과 대역에서 컷오프로의 천이가 있었던 영역에만 정확하게 동작하여야 한다. SWEDAC(Swedish National Board for Measurement and Testing)에 의해 한정된 TCO91에 대한 측정기술은 방사된 전계의 실질 rms 판독을 채택하므로 소거를 달성하기 위해서는 역위상 신호의 우수한 위상 제어가 요구된다. 이를 달성하기 위해,센서에 대해 분리 이득/위상 보정 회로망을 제공하는 것이 필수적임이 발견되었다.

도전 평판으로부터의 신호는 EHT 변조 전압의 우수한 아날로그형을 제공한다. 그러나, 원하는 레벨의 전계 소거를 달성하기 위해서는 보정되어야만 하는 왜곡과 관련된 일부 주파수가 존재한다. 부가적으로, 상기된 대로, 외부로부터의 신호들이 이 신호상에 부과되지 않도록 주의하여야 한다. 제6도에 도시된 동축 케이블(605)와 같은 안테나(200)으로부터 증폭기(210)까지 차폐 접속을 제공하는 것이 필요함이 발견되었다. 동축 전송 라인이 그의 특성 임피던스로 구동되고 종결될 때에만, 전송 라인의 반응 소자들은 0이 된다. 만약 그렇지 않으면, 유한 케이블 인덕턴스 및 캐패시턴스는 신호 전파에 대해 중요한 요소로 된다. 사용된 안테나(도전 평판)은 매우 높은 임피이던스를 가지므로 동축 케이블은 특성 임피던스에 의해 구동 및 종결되지 않을 수 있다. 이 케이블은 분산 임피던스를 나타내지만, 실제로는 짧은 길이(270㎜)에 기인하여 집중 인덕턴스 및 캐패시턴스로 설계될 수 있다. 위상 보정 회로망(205)는 제1 증폭기의 피드백 회로망내의 센서에 대해 부가적인 저주파수 이득을 제공한다. 이것은 컷오프와 통과 대역사이의 CRT 방사 주파수 천이 영역에서의 검출 폰트 변조를 증가시킨다. 만일 간단한 회로망이 전체 라인 주파수 동작 범위에 걸쳐 최적화된다면, 간단한 회로망이 컷오프와 통과 대역 사이의 CRT 방사 주파수 천이 영역 전반에 걸쳐 적합한 보정을 제공한다. 특정 주파수들은 회로망이 보다 복잡해짐으로써 또한 향상될 수 있다. 다른 CRT크기의 방사 특성들이 고려되어야 하고 동축 보정 회로망과 유리하게 결합될 수 있다. 이렇게 함으로써 , CRT 크기 변화시 회로를 최적 동작으로 동조시키는 것이 1개의 작은 캐패시터(607)를 교체시킴으로써 달성될 수 있다.

상기된 대로, 충전 펄스 및 라인 램프 변조들과 같은 효과들이 수평 주사 주파수와 약 1㎒사이의 주파수에서 발생한다. 이들은 전형적으로 2차 라디에이터상의 10Vpp보다 작고 고성능 연산 증폭기에 의해 쉽게 증폭될 수 있다. 그러나, 폰트 변조 주파수는 주파수는 낮지만(수 kHz)양성 비데오로 디스플레이되는 H문자들의 스크린에 대해 전형적으로 30Vpp인 높은 진폭을 갖는다. 충전 펄스 및 라인 램프 변조들이 이 위에 겹쳐진다. 그러므로 증폭기(210)은 큰 다이나믹 영역(dynamic range) 및 높은 회전율(slew rate)을 가져야 한다. 증폭기(210)의 다이나믹 영역은 40V 이상이어야 하고, 증폭기(210)은 1MHz에 이르는 주파수를 갖는 신호들에 대해 충실도를 갖는 증폭을 제공하여야 한다.

고전압 연산 증폭기들이 이용 가능하지만 불량한 고주파수 응답을 갖는다. 고전압 및 고주파수 연산 증폭기들은 전계 감소를 위한 본드식 패널 용액(bonded panel solution)과 동일한 비용으로 매우 값이 비싸므로 본 발명의 잇점으로 채택되지 않는다. 고전압 출력을 제공하기 위해 신호 경로내에 캐스코드 단(cascode stage)(625 및 627)을 갖는 폐루프내에 구성된 고속 연산 증폭기(620)이 양호한 실시예에 사용된다. 캐스코드(625 및 627) 및 연산 증폭기(620) 둘 모두는 원하지 않는 HF방사를 발생시키지 않고 밴드폭을 유지하기 위해 그들간에 소요 이득 분할을 가진다. 선택적으로, 증폭기는 또한 전계 방출의 최종적인 최적화를 가능하게 하기 위해 가변 이득(621)을 가진다. 이러한 연산 증폭기/캐스코드 조합은 캐스코드가 변환기이므로 캐스코드 피드백 신호의 감지가 변환되기 때문에 비변환 입력에 인가되는 피드백을 가진다는 것 외에는, 변환 구성에 연산 증폭기(620)을 사용한다는 것에 주목하여야 한다. 또한, 피킹(peaking)회로망들이 파형 충실도를 유지하기 위해 사용되지 않는다.

제6도에 도시된 상기 회로를 사용하면 14 또는 15인치(35.56또는 38.1cm)컬러 CRT를 갖는 CRT 디스플레이와 같은 대부분의 응용들에 대해 충분한 다이나믹 영역을 가질 수 있다. 그러나, EHF회로용 초고성능 조정기를 가지는 디스플레이들에 대해서는, 방출 레벨은 3배까지 더 높아질 수 있다. 이로 인해 보다 높은 소거 전압 및 보다 큰 면적의 방사 안테나(215)가 요구된다. 또한, 이러한 회로들이 17또는 21인치(43.18또는 53.34cm) CRT를 갖는 CRT 디스플레이와 같은 보다 큰 크기의 CRT 디스플레이들에 사용되면, 방출 레벨은 요구되는 비임 전류가 증가하기 때문에 보다 높아진다. 스크린 면적대 베즐 라디에이터(bezwl radiator)의 비율은 스크린 CRT가 커질수록 작아지고 이로 인해 안테나(215)의 효율은 감소된다. 그러므로, 조정기의 성능이 높아지고 CRT의 크기가 커질수록, 큰 증폭기(210)의 다이나믹 영역이 보다 커지는 것이 요구된다.

이는 증폭기(210)에 사용되는 공급 전압을 증가시킴으로써 달성될 수 있지만, 이로 인해 증폭기의 전력 소산이 증가하게 된다. 또한, 대형 스크린 CRT 디스플레이상의 최악의 경우의 테스트 패턴을 사용할 때, 170볼트에 이르는 다이나믹 영역이 요구된다. 최악의 경우의 테스트 패턴은 예를 들어, 스크린의 중앙 영역에 위치되어 비임 전류 한계가 동작을 개시하지 않도록 충분히 크고 최대 치수가 수평으로 놓인 블랙(black)직사각형을 갖는 화이트 스크린이다. 이러한 증폭기를 구성하는 것이 비용, 적당한 전원 공급 및 전력 소산과 같은 현재의 여러 가지 문제들을 실질적으로 해결하지는 못한다.

이 문제에 대한 다른 해결법은 감지 증폭기에서 나오는 신호내의 오프셋 편차를 보상할 수 있도록 전력 증폭기의 입력에 오프셋을 부가하는 것이다. 이러한 방식으로 출력 증폭기의 다이나믹 영역은 보다 완전하게 활용될 수 있다. 제7도에는 개략적인 적당한 오프셋 보상회로(700)가 도시되어 있다. 감지 회로에서 나와 참조부호 회로(702)에 제공되는 출력 전압내의 오프셋은 고주파 펄스를 제거하고 저주파 엔벨로프(envelope)를 남기기 위해(조정기 자연 시상수를 정합시키는 감쇠 비율을 갖는) 피크 검출 감지 증폭기 신호에 의해 검출된다. 감지 증폭기로부터의 입력 신호의 피크가 임계값 이상일 때, 보정 전류가 발생된다. 임계값은 저항기(708,710,712 및 714)의 값들 모두에 의해 설정된다. 분리 피크 검출기(704 및 706)이 피크 양 전압 및 피크 음 전압을 검출 하기 위해 사용된다. 보정 전류가 감지 증폭기 신호내의 오프셋을 나타낸다. 보정 전류는 오프셋이 저항기(708,710,712 및 714)에 의해 설정된 임계값 이상일 때만 발생된다. 증폭기(720)은 오프셋이 양의 임계값 이상일 때 전류에 대해 싱크(sink)를 제공하고, 증폭기(722)는 오프셋이 음의 임계값 이상일 때 전류에 대해 소스를 제공한다. 참조부호 708에서의 보정 전류는 출력 증폭기 합산 파절(node)로 주입되므로, 감지 증폭기로부터 저항기(621)을 통하여 출력 증폭기에 수신되는 오프셋을 보정한다. 이러한 방식으로, 출력 증폭기는 포화로 구동되지는 않지만 보다 큰 대체 신호로 구동될 수 있다. 감지 신호가 방향이 변할 때 한계 오프(thresholding off)시키는 제너 다이오드(Zener diode)들이 피크 검출 회로에 부가된다.

다음에 기술되는 방사 안테나(도전 평판)은 전기적으로 캐스코드 출력(630)상의 용량성 부하로 고려될 수 있다. 이러한 용량성 부하는 고속 연산증폭기에 대해 루프 안정성 문제를 발생시킬 수 있다. 이를 피하기 위해, 캐패시턴스가 2차 라디에이터로의 구동에 직렬 저항기(제6도에 도시되지 않음)을 사용하거나, 증폭기의 입력 캐패시턴스를 평형시키기 위해 부가되는 용량성 피드백을 사용함에 의해 캐스코드로부터 고립될 수 있다. 후자의 경우, 단지 평형에 요구되는 최소 캐패시턴스(일반적으로 2-3 pF)이 밴드폭 감소를 피하기 위해 사용되는 것이 중요하다.

방사 안테나(2차 라디에이터)(215)의 기하학적 도형이 전체적인 소거 시스템의 동작을 효율적으로 하는데 중요하다. 1차 CRT 방사는 CRT 면판과 크기가 동일한 금속 평판으로부터 송신되는 것으로 고려될 수 있다. 이러한 전계를 피하기 위해, 공간에서의 효율적인 소거가 과잉 왜곡없이 달성될 수 있도록 2차 라디에이터(215)가 1차 라디에이터를 둘러싸도록 설계된다. 그 다음으로 공간을 통하여 전파하는 조합된 파면내의 파절 및 반파절(antinode)의 소형화가 달성된다. 이는 만일 진정한 취지의 TCO 표준 준수가 고수된다면 필수적이다. 2차 라디에이터에 요구되는 전압 구동은 적당한 방사 표면적에 좌우된다. 증폭기 설계를 단순하게 하기 위해서는 라디에이터가 가능한 한 크게 만들어져야 한다.

양호한 실시예에서, 2차 라디에이터들은 CRT 베즐(105)내로 도전성 삽입물(140)을 삽입시켜 제조된다. 베젤 삽입물(140)을 다르게 함으로써 CRT(100)의 크기를 다르게 할 수 있다. 상기된 증폭기(210)의 이득 조정부(621)은 여러가지 크기로 된 CRT(100)에 대한 2차 라디에이터(215)가 최상으로 구동할 수 있게 한다.

상기된 실시예는 TCO 준수를 위해 효율적이고 이에 필요한 필수 전계 소거를 용이하게 제공한다. 잔류 전계의 측정을 통해 이 방사 방출이 표준에 의한 허용 한도의 약1/4임이 밝혀졌다. 허용 한계는 300㎜의 거리에서 1V/m이고, 상기된 실시예는 최악의 조건하에서도 0.25V/m를 달성할 수 있다.

1차 방사계의 검출이 주사 회로와 관련된 어느 신호들과도 무관하기 때문에, 이 회로는 모드, 라인 주파수, 또는 실제 방사계에서 발생하는 것이 아닌 다른 주사 파라미터들에 좌우되지 않는다. 이것은 이러한 검출 방법의 결과가 가변 라인 주파수 모니터의 전체 동작 주파수 범위에 걸친 방출에 대해 소거가 자동적으로 수행되기 때문에 특별한 장점을 가진다. 또한, 이 회로는 스크린 패턴이나 디스플레이되는 휘도에 좌우되지 않는다.

2차 라디에이터 설계의 다른 실시예에서, 단일 라디에이터가 한쌍(또는그 이상)의 동심 라디에이터들에 의해 대체될 수 있다. 요구된 소거 신호는 2개의 주성분 즉, 큰 진폭의 저주파수 성분 및 작은 진폭의 높은 주파수 성분을 가진다. 고주파 라디에이터는 이상적으로 작은 면적 및 이에 따른 캐패시턴스를 가지므로, 고주파수 폐루프 증폭기로부터의 구동이 보다 용이해진다. 이러한 증폭기는 단지 고주파수, 낮은 진폭 성분만을 처리하기 때문에, 넓은 다이나믹 영역에 대한 요구가 감소된다. 반대로 저주파수 라디에이터에 대해서는 단지 저주파수의 증폭을 가질뿐 높은 다이나믹 영역이 요구된다. 각각의 라디에이터에 의해 방사되는 주파수 대역의 분리는 비록 비용은 많이 들지만 보다 효율적인 시행을 가능하게 한다.

효율적이지만 간단한 평판들을 사용하면 최상의 성능을 제공하지 못할 수 있다. 다른 실시예에서, 3차원 안테나 설계를 사용하면 증폭기의 설계를 다시 단순화시키는 보다 지향적인 소거 전계를 발생시킬 수 있다.

양호한 실시예의 변형으로, LED는 역위상 소거 신호가 실제 발생하는 때를 나타내기 위해 회로에 설치될 수 있다. 이것은 소거 회로의 고장이 모니터 동작에 대해 관찰가능하지 않은 영향을 미칠수 있다는 문제를 해결해 준다.

이러한 회로의 양호한 실시예에서, 모든 성분들은 주 회로 카드상에 탑재된다. 그러나, 다른 실시예에서, 이러한 회로는 시스템이 현존 디스플레이에 대해 선택 여분(optional extra) 될 수 있도록 2차 베즐 라디에이터상에 용이하게 설비될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 2차 라디에이터는 또한 상부 캐스코드 트랜지스터에 대한 열 싱크(heat sink)로서 작용할 수도 있다. 주 회로 카드와 2차 라디에이터간의 어떠한 접속도 전력을 공급하기 위해 그들로부터 분리되는 것이 요구되지 않는다.

본 발명의 양호한 실시예들이 칼라 CRT 디스플레이를 참조하여 본 명세서에 기술되었다. 그러나, 본 발명이 단색 CRT 디스플레이들에도 응용가능함이 인식될 것이다.

Claims (15)

1. 전계 방출을 감소시키는 음극선관 디스플레이에 있어서, 최종 양극 전압, 편향수단(110) 및 상기 편향 수단(110)을 구동시키기 위한 수단(115)가 설비된 음극선관(100), 상기 최종 양극 전압 내의 변조를 검출하고, 상기 변조를 나타내는 신호를 제공하는 소자(200), 상기 최종 양극 전압 내의 변조를 나타내는 상기신호와 반대되는 극성을 가지는 신호를 제공하기 위한 증폭수단(210), 및 상기 증폭수단에 의하여 제공된 신호에 대응하는 소거 전계를 방사하기 위한 방출 수단(215)를 포함하고, 상기 소자로부터 수신되는 신호에 상기 신호의 주파수에 따른 위상보정 및 이득 보정을 제공하는 정합 회로망(205)를 더 포함하고, 상기소자(200)은 음극선관(100)으로부터 방출되는 전계 내의 변조를 검출하며, 상기 증폭 수단(210)은 상기 신호를 상기 회로망(205)로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 음극선관 디스플레이.
2. 제1항에 있어서, 상기 변조를 나타내는 신호가 CRT(100)으로부터 정전기적으로 결합된(coupled) 음극선관 디스플레이.
3. 제2항에 있어서, 상기 소자가 CRT(100)외부의 도전 평판에 의해 형성되는 음극선관 디스플레이.
4. 제2항에 있어서, 상기 소자(200)이 상기 음극선관(100)상에서 상기 편향 수단(110)으로부터의 표유 전자기장이 실질적으로 존재하지 않는 위치에 배치된 음극선관 디스플레이.
5. 제1항에 있어서, 소자(200)이 최종 양극 전압을 공급하는 도선에 평행하게 배치된 도전체에 의해 형성되는 음극선관 디스플레이.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서, 상기 소자(200)이 상기 편향수단(110)으로부터의 표유 전자기장으로부터 차폐된 음극선관 디스플레이.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서, 음극선관 디스플레이가 최종 양극 전압의 제어를 제공하는 조정 수단을 더 포함하는 음극선관 디스플레이.
8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서, 상기 방출 수단이 CRT(100)과 동심원상으로 배치되는 음극선관 디스플레이.
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서, 상기 증폭 수단(210)이 각각 특정 범위의 주파수들을 증폭하는 복수의 증폭기들을 포함하고, 상기 방출 수단이 각각 특정 범위의 주파수들을 방출하는 복수의 방출 수단을 포함하는 음극선관 디스플레이.
10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서, 소거 시스템이 동작중임을 표시하는 시각 표시 수단을 더 포함하는 음극선관 디스플레이.
11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서, 증폭 수단(210)이 방출수단상에 물리적으로 배치되는 음극선관 디스플레이.
12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서, 증폭 수단(210)이 증폭 수단의 입력에 존재하는 임의의 오프셋을 감소시키기 위한 수단을 더 포함하는 음극선관 디스플레이.
13. 최종 양극 전압이 설비된 CRT 디스플레이로부터의 전계 방출을 감소시키기 위한 방법에 있어서, 최종 양극 전압 내의 변조의 크기 및 위상을 검출하고, 상기 변조를 나타내고 편향 구동 수단(115)에 직접 종속되지 않는 신호를 제공하는 단계, 상기 변조를 나타내는 신호와 반대 극성의 신호를 발생시키도록 위상 및 이득이 보정된 신호를 증폭하는 단계, 및 CRT 디스플레이로부터의 전계 방출이 감소되도록 소거 전계를 발생시키기 위해 발생된 신호를 방사하는 단계를 포함하고, 상기 제공된 신호의 주파수에 따라 상기 신호에 위상 보정 및 이득 보정을 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 검출 단계는 음극선관(100)으로부터의 전계 방출에서 변조를 검출하는 것을 특징으로 하는 CRT 디스플레이로부터의 전계 방출 감소 방법.
14. 제13항에 있어서, 보정된 신호의 엔벨로프를 검출하는 단계, 및 만일 검출된 엔벨로프가 양의 임계값을 초과하거나 음의 임계값을 초과하면, 출력 방출 소거 증폭기의 출력 전압 요동 범위(swing range)안에 소거 신호를 위치시키기 위한 오프셋으로서 검출된 엔벨로프를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CRT 디스플레이로부터의 전계 방출 감소 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 임계값들이 전체 입력 진폭에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 CRT 디스플레이로부터의 전계 방출 감소 방법.