KR0184536B1

KR0184536B1 - 전자총 및 음극선관 그 구동방법

Info

Publication number: KR0184536B1
Application number: KR1019950003033A
Authority: KR
Inventors: 유이치 고보리; 고지 오노다카; 가츠야 히라가
Original assignee: 호소야 레이지; 후다바 덴시 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1994-02-21
Filing date: 1995-02-17
Publication date: 1999-03-20
Also published as: CN1067799C; CN1113603A; KR950034381A; TW253971B; US5786669A

Abstract

본 발명은 FEC를 전자원으로 한 전자총을 가진 CRT의 계조제어에 관한 것이다.

계조제어의 방식으로서는 전자원의 FEC를 복수개의 소영역(예컨대 64개)으로 분할하고, 다시 이 소영역을 수개(4개씩)조로 하고, FEC의 구동면적을 제어하여 16계조의 계조제어를 행하려고 하는 것이다.

또 실시예2에서는 전자원의 FEC가 상기 구조의 소영역을 가진 구조로, FEC의 구동면적을 제어하여 휘도조정하는 것 이외에, 게이트 전극에도 펄스폭을 변경하거나 또는 펄스의 진폭(전압)을 변경한 계조신호가 가해지도록 하여 더욱 많은 계조제어를 할 수 있도록 한 것이다.

Description

전자총 및 음극선관 그 구동방법

제1도는 실시예 1에 있어서 전자총의 단면도.

제2도는 제1도의 부분확대도.

제3도는 실시예 1에 있어서의 FEC의 구동블록도.

제4도는 실시예 1에 있어서의 FEC의 한 소영역(S)에 있어서의 입력신호와 출력관계를 예시하는 도면.

제5도는 실시예 1에 있어서의 FEC를 사용하여 16 계조(階調)의 휘도제어를 행하는 경우의 디코더 출력의 조합을 예시하는 도면.

제6도는 실시예 1에 있어서, 각 계조에 있어서의 FEC 전자의 방출영역을 예시하는 도면.

제7도는 실시예 2에 있어서의 FEC의 구동불록도.

제8도는 실시예 3에 있어서의 FEC의 구동블록도.

제9도는 일반적인 음극선관의 구조를 도시하는 단면도.

제10도는 종래의 전자총의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 편향전극 6 : 패널부

10 : 음극선관(CRT) 12 : 전자총

17 : 게이트 19 : 에미터

20, 20' : 전계방출형음극(FEC)

30 : 휘도제어수단으로서의 휘도제어회로

32 : 기억수단으로서의 화상메모리

33 : CRT컨트롤러

34 : 계조제어회로로서의 D/A 변환회로

40, 40' : 휘도제어수단으로서의 X 디코더

41, 41' : 휘도제어수단으로서의 Y 디코더

43 : 펄스폭변조 회로를 구성하는 카운터

44 : 펄스폭변조 회로를 구성하는 비교회로

45 : 펄스폭변조 회로를 구성하는 스위칭수단

50 : 휘도제어회로를 구성하는 보정회로

51 : 휘도제어회로를 구성하는 D/A 변환회로

52 : 휘도제어회로를 구성하는 증폭회로

S, S' : 소영역

[산업상의 이용분야]

본 발명은 전계방출형 음극을 전자원으로 하는 전자총과, 이에 관련된 전자총을 구비한 음극선관(이하 CRT라 약칭한다)과, 이에 관련된 음극선관의 구동방법에 관한 것이다.

[종래 기술]

제9도는 종래의 일반적인 CRT를 도시하고 있다. 이 CRT(1)는 전자총(2)을 구비한 경부(neck)(3)와, 이 경부(3)로부터 방출된 전자빔을 편향시키는 편향전극(4)이 설치된 퍼넬부(funnel)(5)와, 상기 전자빔에 의해 여기(勵起)발광하는 형광체가 피착된 패널부(panel)(6)를 가지고 있다.

제10도는 종래의 일반적인 CRT(1)에 사용되고 있는 종래의 전자총(2)이다. 이 전자총(2)은 히터로 산화물층을 가열하는 방열형 캐소드(7)와, 인출전극(8)과, 집속전극(9)을 가지고 있다.

상기와 같이 구성된 CRT(1)에 의하면, 경부의 전자총(2)으로부터 방출된 접속한 전자빔은 퍼넬부(5)의 편향전극(4)에 의해 패널부(6)의 소정위치에 유도되고, 이것에 의해 형광면이 여기발광하여 소망의 표시가 행해진다.

상기한 종래의 전자총을 이용한 CRT에 의하면 다음과 같은 문제가 있었다.

(1) 종래의 전자총의 캐소드는 방열형이었으므로, 히터를 가열하기 위한 히터전원이 필요하였다.

(2) 히터전원을 ON으로 하고 나서 전자빔이 얻어질 때까지 어느 정도의 시간이 소요되었다.

(3) 전자총의 히터의 수명이 짧으므로, 긴 수명의 CRT가 가능할 수 없었다.

(4) 고전류 밀도의 전자빔을 방출하는 전자원이 얻어질 수 없었다.

(5) 전자총의 전자발생부의 직경이 수mm나 되는 크기였기 때문에, 전자렌즈계에 의해 어느 정도 이하까지 빔을 미소하게 집속시키면, 수율차에 의해 빔형상에 왜곡이 생기는 동시에, 빔직경내에서 전자밀도의 불균일이 생기기 쉽다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근에는 전자총의 전자발생부에 전계방출형 음극(Field Emission Cathode, 이하 FEC라고도 부른다)을 사용한 CRT도 제안되고 있다. 이것은 소형으로 히터를 필요로 하지 않으며 높은 전류밀도가 얻어지는 FEC의 이점에 착안한 것이라고 할 수 있다.

[발명이 해결하려고 하는 과제]

FEC를 사용한 종래의 CRT 중에는, 2 진관계에 있는 상이한 수마다 FEC셀을 차례차례로 연속하여 접속한 그룹을 복수구성하고, 이들의 그룹을 상이한 조합으로 구동함으로써 상이한 밝기를 실현하려고 한 것도 있었다.

그러나, 상기한 바와 같은 구성의 CRT에서는 복수의 FEC셀을 연속된 소정의 패턴으로 접속한 그룹을 소정의 범위내에 복수종류 설정하지 않으면 안 되나, 이와 같은 복잡한 구조는 제작비용을 상승시킨다고 하는 문제가 있었다. 또, 그룹의 선택 내지 조합에 따라서는 구동되는 FEC셀이 좁은 범위에 집중되지 않고, 구동되는 복수의 FEC셀의 사이에 틈새가 생기고 마는 일이 있었다. 이렇게 되면, 실질적인 전자총의 전자발생부의 직경이 상당한 크기로 되고, 수율차에 의해 빔형상에 왜곡이 생기는 동시에, 빔직경내에서 전자밀도의 불균일이 생기기 쉽게 된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 전자빔의 스폿직경이 작고, 구동속도가 빠르며, 더구나 간단한 구성으로 휘도제어를 행할 수 있는 FEC를 구비한 전자총 및 이에 관련된 전자총을 가진 음극선관 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

청구항 1에 기재된 전자총은, 캐소드 도체와 캐소드 도체에 설치된 에미터와 에미터의 근방에 설치된 게이트를 가진 전계방출형 음극을 구비한 전자총에 있어서, 상기 전계방출형 음극이 행렬형상으로 배열설치된 복수의 소영역으로 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 2에 기재된 전자총은, 캐소드 도체와 캐소드 도체에 설치된 에미터와 에미터의 근방에 설치된 게이트를 가진 전계방출형 음극을 구비한 전자총에 있어서, 상기 전계방출형 음극이 행렬형상으로 배열설치된 복수의 소영역으로 형성되고, 각 소영역의 캐소드 도체와 게이트가 각각 행 또는 열마다 구동되도록 구성된 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 3에 기재된 전자총은, 캐소드 도체와 캐소드 도체에 설치된 에미터와 에미터의 근방에 설치된 게이트를 가진 전계방출형 음극을 구비한 전자총에 있어서, 상기 전계방출형 음극이 행렬형상으로 배열설치된 복수의 소영역으로 구성되는 동시에 상기 소영역의 일부가 다른 소영역 집합의 외부 가장자리로부터 돌출되어 있고, 각 소영역의 캐소드 도체와 게이트가 각각 행 또는 열마다 구동되도록 구성된 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 4에 기재된 전자총은 청구항 1에 기재된 전자총에 있어서, 전계방출형 음극의 게이트에는 음극선관에 부여되는 휘도데이타에 따른 신호를 인가함으로써, 휘도를 조정하는 휘도제어수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 5에 기재된 음극선관은, 캐소드 도체와 캐소드 도체에 설치된 에미터와 에미터의 근방에 설치된 게이트를 가지는 전계방출형 음극이 행렬형상으로 배열설치된 복수의 소영역으로 분할되어 형성되는 전자총과, 상기 전자총으로부터 방출된 전자빔을 편향시키는 전자빔의 편향전극과, 전자빔의 사돌(射突)에 의해 발광하는 형광체가 피착된 패널부와, 상기 전자총에 있어서 각 소영역의 캐소드 도체와 게이트를 각각 행 또는 열마다 구동하므로써 전계방출형 음극의 구동면적을 제어하여 휘도를 제어하는 휘도제어수단을 가지는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 6에 기재된 음극선관은 청구항 5에 기재된 음극선관에 있어서, 휘도제어수단은 전계방출형 음극의 구동면적을 제어하는 동시에, 휘도데이타에 따른 신호를 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써 휘도를 조정하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 7에 기재된 음극선관은 청구항 6에 기재된 음극선관에 있어서, 휘도제어수단은 전계방출형 음극의 구동면적을 제어하는 동시에, 휘도데이타에 따라 펄스폭변조된 신호 또는 휘도데이타에 따른 전압의 신호를 상기 편향전극의 제어신호에 동기시켜서 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써 휘도를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 8에 기재된 음극선관의 구동방법은, 캐소드 도체와 캐소드 도체에 설치된 에미터와 에미터의 근방에 설치된 게이트를 가진 전계방출형 음극이 행렬형상으로 배열설치된 복수의 소영역으로 분할되어 형성되는 전자총과, 상기 전자총으로부터 방출된 전자빔을 편향시키는 전자빔의 편향전극과, 전자빔의 사돌에 의해 발광하는 형광체가 피착된 패널부를 가지는 음극선관의 구동방법에 있어서, 상기 전자총에 있어서 각 소영역의 캐소드 도체와 게이트를 각각 행 또는 열마다 구동하므로써 전계방출형 음극의 구동면적을 제어하여 휘도를 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 9에 기재된 음극선관의 구동방법은, 캐소드 도체와 캐소드 도체에 설치된 에미터와 에미터의 근방에 설치된 게이트를 가진 전계방출형 음극이 행렬형상으로 배열설치된 복수의 소영역으로 분할되어 형성되는 전자총과, 상기 전자총으로부터 방출된 전자빔을 편향시키는 전자빔의 편향전극과, 전자빔의 사돌에 의해 발광하는 형광체가 피착된 패널부와, 상기 전자총에 있어서 각 소영역의 캐소드 도체와 게이트를 각각 행 또는 열마다 구동하여 소영역을 선택하는 휘도제어수단을 가진 음극선관의 구동방법에 있어서, 선택된 소영역이 항상 밀집된 1개의 집합을 구성하도록 전계방출형 음극의 구동면적을 제어하여 휘도를 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 10에 기재된 음극선관의 구동방법은, 청구항 8 또는 9에 기재된 음극선관의 구동방법에 있어서, 각 소영역의 캐소드 도체와 게이트를 각각 행 또는 열마다 구동하므로써 전계방출형 음극의 구동면적을 제어하는 동시에, 상기 휘도데이타에 따라 펄스폭 변조된 신호 또는 휘도데이타에 따른 전압의 신호를 상기 편향전극의 제어전극의 제어신호에 동기시켜 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써 휘도를 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.

[작용]

휘도제어수단은 전계방출음극의 각 소영역의 캐소드 도체와 게이트를 행 내지 열마다 구동하여 소영역을 선택한다. 선택된 소영역의 면적에 따라 전자의 방출량이 조절되고 휘도가 제어된다.

또 동시에 휘도제어수단은 휘도데이타에 따른 신호를 상기 편향전극의 제어신호에 동기시켜서 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써 휘도를 조정한다. 예컨대, 휘도데이타에 따라 펄스폭 변조된 신호를 생성하고, 편향전극의 제어신호에 동기하여 전계방출형 음극의 게이트에 부여하면, 주사되는 각 화소마다 전계방출형 음극의 구동시간이 제어되고, 휘도가 조정된다. 또는 휘도데이타에 따른 전압의 신호를 생성하고, 편향전극의 제어신호에 동기하여 전계방출형 음극의 게이트에 부여하면, 주사되는 각 화소마다 전계방출형 음극의 전자방출량이 제어되고 휘도가 조정된다.

그리고 선택된 소영역은 항상 밀집된 하나의 집합을 구성하므로 스폿직경이 작기 때문에 수율차가 적고, 전자밀도가 균일한 고품질의 전자빔이 얻어진다.

[실시예]

본 발명의 실시예1을 제1도∼제6도를 참조하여 설명한다. 본 실시예의 CRT(10)의 기본적인 구성은 제9도에 도시한 종래의 CRT(1)의 구성과 동일하다. 즉, 제1도에 도시한 바와 같이 본 실시예의 CRT(10)가 가지는 유리용기(11)의 경부(11a)에는 전자총(12)이 설치되고, 이 경부(11a)로부터 방출된 전자빔은 퍼넬부의 편향전극으로 편향된다.

그리고 이 전자빔은 유리용기(11)의 앞내면에 설치된 패널부의 형광체에 사돌하여 이것을 여기발광시키고, 소망의 화상표시를 행하도록 되어 있다. 단, 본 실시예의 CRT(10)의 전자총(12)은 종래의 CRT(1)와 상이하며, 그 전자원으로서 전계방출형 음극(20)을 가지고 있다. 그리고 상기 전자총(12)은 이 전계방출형 음극(20)과 제1 및 제2전자빔 집속전극(25, 28) 등으로 구성되어 있다.

다음에 상기 전자총(12)의 구성에 대하여 제2도를 참조하여 상세하게 설명한다.

세라믹 기판(13)상에는, Si 또는 유리 등의 절연재로 된 기판(14)이 설치되어 있다. 이 기판(14)상에는 스핀트형의 전계방출형 음극(20)(FEC(20))이 직경 약 0.5∼0.6mm의 범위내에 다수형성되어 있다. 즉, 기판(14)상에는 도전성 박막에 의해 캐소드 도체(15)가 형성되고, 그 위에는 절연층(16)과 게이트(17)가 적층되어 있다. 이 절연층(16)과 게이트(17)에는 포토리소그래피법에 의해 홀(18)이 형성되고, 이 홀(18)내의 캐소드 도체(15)상에는 콘형상의 에미터(19)가 증착법에 의해 형성되어 있다.

또한 본 실시예에서는 에미터(19)가 스핀트형이나, 스핀트형 증착에미터 이외에 에칭에 의한 종형전계방출 에미터도 무방하며, 방향성이 우수하면, 평면형전계방출 에미터도 무방하다.

상기 FEC(20)의 캐소드 도체(15)는 세라믹기판(13)에 설치된 캐소드스템(stem)(21)에 접속되어 있고, 이 캐소드스템(21)은 유리용기(11)의 경부(11a) 외부로 도출되어 있다.

상기 FEC(20)의 게이트(17)에는 중앙에 구멍이 형성된 판형상의 도체(22)가 접속되어 있다. 도체(22)의 양끝은 상기 세라믹기판(13)을 관통하여 FEC(20)측으로 돌출한 2개의 게이트스템(23)의 한쪽 끝에 각각 접속되어 있다. 적어도 한측의 게이트스템(23)의 다른 끝은 유리용기(11)의 경부(11a)를 통과하여 외방으로 돌출해 있다.

상기 세라믹기판(13)상에 있어서, 상기 도체(22)상에는 절연층(24)이 형성되고, 이 절연층(24)상에는 제1전자빔 집속전극(25)이 설치되어 있다. 제1전자빔 집속전극(25)은 상기 기판(14)에 형성된 FEC(20)를 향하는 직경 0.5∼0.6mm의 구멍(25a)이 형성된 금속판이며, 이 구멍(25a) 부근에 있어서의 상기 FEC(20)의 게이트(17)와의 거리는 0.08∼0.1mm로 되어 있다. 또, 제1전자빔 집속전극(25)의 양끝은 봉형상의 리드단자(26)에 지지되어 있고, 적어도 그 중의 한측은 유리용기(11)의 외부로 도출되어 있다.

상기 제1전자빔 집속전극(25)의 상방에는 0.1∼ 0.2mm의 세라믹 절연재(27)를 통하여 제2전자빔 집속전극(28)이 설치되어 있다. 이 제2전자빔 집속전극(28)의 구성은 제1전자빔 집속전극(25)과 동일하며, 리드단자(29)의 적어도 한측이 유리용기(11)의 외부로 도출되어 있다.

본 실시예의 CRT(10)는 이 전자총(12)의 각 전극에 소정의 전압을 인가하는 회로를 가지고 있다. 본 예에서는 에미터(19)를 접지하고, 게이트(17)에 30 ∼ 150V, 제1전자빔 집속전극(25)에는 0 ∼ 150V, 제2전자빔 집속전극(28)에는 200 ∼ 500V 범위의 전압이 인가된다.

또는, 게이트(17)를 접지하고, 각 전극간에 상기와 동일한 전위차를 부여하도록 해도 무방하다. 또한, 본 실시예의 전자총(12)은 FEC(20)와 제1 및 제2전자빔 집속전극(25, 28)을 가지고 있으나, 필요에 따라 다시 제3 및 제4의 집속전극을 설치하도록 해도 무방하다.

다음에 본 실시예에 있어서의 FEC(20)는 제2도에 도시한 바와 같이 복수의 소영역(S)으로 분할되어 있다. 제3도에 도시한 바와 같이 이들 복수의 소영역(S)의 집합은 제0행부터 제7행까지의 8행과, 제0열부터 제7열까지의 8열로 형성되는 8행 8열의 행렬형상으로 배열설치되어 있다. 여기서 행은 횡방향의 줄, 열은 종방향의 줄을 가르키고 있다. 그러나, 제7열에 있어서, 제0, 1, 6, 7의 각 행에 대응하는 4개소에는 소영역(S)이 없으므로 소영역(S)의 총수는 60개이다. 즉, 이합계 60개의 소영역(S)의 집합은 8행 7열로 배열설치된 56개의 소영역(S)으로 이루어지는 4각형의 주부(主部)(30)와, 이 주부(30)의 외부 가장자리에 접하면서 외방으로 돌출하여 배열설치된 4개의 소영역(S)으로 이루어지는 볼록부(31)로 구성되어 있다.

각 소영역(S)은, 제2도에 있어서 설명한 바와 같이 캐소드 도체, 에미터, 게이트 등을 각각 구비하고 있다. 각 소영역(S)의 캐소드 도체는 행마다 공통적으로 접속되며, 각 소영역(S)의 게이트는 열마다 공통적으로 접속되어 있다.

그리고, 다수의 소영역(S)으로 분할된 상기 FEC(20)는 제3도에 도시한 휘도제어 수단으로서의 X디코더(40) 및 Y디코더(41)에 의해 구동된다. X디코더(40)는 X0 부터 X7의 각 출력단자가 각각 제0열부터 제7열의 각 열에 접속되어 있고, 각 소영역(S)의 게이트를 열마다 주사한다. Y디코더(41)는 Y0 부터 Y7의 각 출력단자가 각각 제0행부터 제7행의 각 행에 접속되어 있고, 각 소영역(S)의 캐소드 도체를 행마다 주사한다. 표시해야 할 화상의 휘도데이타는 편향전극에 부여되는 제어신호에 동기하여 X디코더(40) 및 Y디코더(41)에 입력된다.

제4도는 FEC(20)의 각 소영역(S)에 있어서의 입력신호의 조합과 출력과의 관계를 나타내고 있다. 즉, 각 소영역(S)에 있어서, X디코더(40)로부터 게이트에 입력되는 신호가 ON이고, Y디코더(41)로부터 캐소드 도체에 입력되는 신호가 OFF인 경우에 에미터로부터 전자가 방출된다.

제 5도는 60개의 소영역(S)으로 형성되는 상기 FEC(20)를 사용하여 16계조(階調)의 휘도제어를 행하는 경우의 디코더 출력의 조합을 나타내는 표이다. 본 실시예에서는 선택되어 전자를 방출하는 소영역(S)의 수를 조정함으로써 휘도의 제어를 행한다. 제 5도에 도시한 바와 같이 4비트의 휘도데이타는 No. 0에서 15까지의 16계조를 나타내며, 계조가 올라갈 때마다 선택된 소영역(S)의 수가 증가해 가는 것처럼, X디코더(40) 및 Y디코더(41)가 출렬하는 신호의 조합이 각 계조마다 정해져 있다.

제5도에 표시된 디코더 신호에 의하면 각 계조에 있어서 선택된 소영역(S)은 제6도에 도시한 바와 같은 배치로 된다. 즉 선택되어 전자를 방출하는 소영역(S)은 휘도가 올라감에 따라(계조수가 커짐에 따라) 주부(30)의 대략 중앙으로부터 인접부분에로 서서히 증가하도록 되어 있다. 그리고, 11계조부터는 볼록부(31)의 4개의 소영역(S)을 1계조마다 동시에 ON·OFF시키는 것과 함께, 볼록부(31)를 OFF로 했을 때에는 선택된 소영역(S)을 일열 증가시키고, 이것에 의해 선택된 소영역(S)의 수를 증가시켜 전 소영역(S)을 선택하는 15계조에 이르게 되어 있다.

이와 같이 본 실시예의 FEC(20)는 매트릭스 구동되는 복수의 소영역(S)이 볼록부(31)를 가지는 형태로 배열 설치되어 있다. 그리고, 복수의 소영역(S)은, 그 중앙부분으로부터 인접부분으로 서서히 선택되어서(또는 인접부분으로부터 중앙부분으로 서서히 선택이 해제되어서) 계조를 변화시켜 가므로, 전자를 방출하는 선택된 소영역(S)은 항상 밀집된 1개의 집합을 구성하게 된다. 따라서, 이 FEC(20)로부터 방출되는 전자빔의 스폿직경은 항상 최소직경으로 된다.

또한, FEC(20)의 각 소영역(S)에 있어서는 게이트와 캐소드 도체 사이에 콘덴서가 구성되므로, 전자방출의 ON·OFF를 반복할 때의 구동속도에는 한도가 있다. 또 이와 같은 콘덴서의 충방전이 반복되면, 무효전류가 증가하여 에너지 손실이 증대하고, FEC(20)를 구비한 전자총은 요구되는 구동속도에 대응할 수 없게 되고 만다.

그러나, 본 실시예에 의하면 각 소영역(S)의 ON·OFF가 될 수 있는 한 반복되지 않도록 되어 있다. 특히 10계조로부터 15계조에 있어서는 신호가 부여되는 매트릭스의 행령이 될 수 있는 한 변경되지 않도록 볼록부(31)의 4개의 소영역(S)을 사용한 제어가 행해지고 있다. 즉, 블록부(31)의 소영역(S)과, 1열의 8개의 소영역(S)을 번갈아 ON·OFF하여 계조를 변화시킴으로써, 연속된 계조간에 있어서는 선택된 소영역(S)(또는 소영역(S)의 행렬)이 될 수 있는 대로 변하지 않고, 각 소영역(S)의 ON·OFF가 될 수 있는 한 반복되지 않도록 되어 있다. 따라서 본 실시예의 전자총은 에너지의 손실이 적고 비교적 빠른 속도로 구동될 수 있다.

다음으로 제7도에 휘도제어수단의 다른 예를 예시한다. 앞의 실시예에서는 전계방출형 음극의 구동면적을 제어하여 휘도를 제어하는 동시에, 휘도데이타에 따른 신호를 인가함으로써 휘도를 제어하고 있다. 구체적으로는 펄스폭 변조된 계조 제어신호를 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가하는 것이다.

제7도에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 CRT(10)에 설치된 전자총(12)은 제1의 휘도제어수단인 상기 X디코더(40') 및 Y디코더(41') 외에, 제2의 휘도제어수단으로서 카운터(43)와 비교회로(44) 등을 포함하는 펄스폭 변조회로를 구비하고 있다.

아날로그 데이타로서 부여되어, A/D 변환회로(42)에 의해 8비트의 디지탈데이타로 변환된 휘도데이타(계조신호)는, 그 상위 4비트가 펄스폭 변조용으로서 비교회로(44)에 부여된다.

도시하지 않은 CRT컨트롤러는 계단형성의 편향전극 제어신호를 CRT의 편향전극에 출력하여 이것을 주사한다. 또, 이 CRT컨트롤러는 펄스폭 변조회로의 일부를 구성하는 상기 카운터(43)에 계조제어 클록신호를 부여한다.

카운터(43)가 출력한 4비트의 신호는 상기 비교회로(44)에 입력되고, 4비트의 상기 휘도데이타와 비교된다. 비교회로(44)에 있어서 양신호가 일치하거나, 또는 휘도데이타 측이 클 때에는 전원(VG)과 X디코더(40') 사이에 끼워 장착된 스위칭수단(45)을 제어하여 전계방출형 전극(20')의 각 소영역(S)의 게이트(17)에 부의 전위를 부여하고, 각 소영역(S')의 에미터(19)로부터 전자가 방출되지 않는 상태로 한다.

즉, 상기 휘도데이타를 상기 계조제어 클록신호를 기준으로 하여 계수함으로써 펄스폭 변조된 계조제어신호(영상신호)가 생성되고, 이것이 X디코더(40')를 통하여 각 소영역(S')의 게이트(17)에 부여된다. 이 계조제어신호가 n계조를 표시한다고 하면, 편향전극제어신호의 1화소분에 대응하는 계조제어 신호는 변조주기 1/n의 펄스의 조합으로 구성된다. 이 계조제어신호는 상기 편향전극제어신호가 CRT(10)의 편향전극에 부여되는 것에 동기하여, CRT(10)의 전자총(12)의 게이트(17)에 가해진다.

상기 계조제어신호가 게이트(17)에 부여된 전자총(12)에 있어서는 패널부(6)의 주사되어 있는 화소마다, 전자의 방출시간이 제어되어 휘도가 조정된다. 이와 같이 주사되는 화소마다 전자의 방출시간을 제어하는 것은 필라멘트를 전자원으로 한 종래의 전자총에서는 불가능하다.

본 실시예에 의하면, 8비트의 휘도데이타의 상위 4비트로 펄스폭 변조에 의한 휘도제어를 행하고, 하위 4비트로 FEC(20')의 전자방출면적제어에 의한 휘도제어를 행하고 있다. 따라서, 양제어의 조합에 의해 0 ∼ 255까지의 256계조를 표현할 수 있다. 이와 같은 2종류의 휘도제어의 병용에 의하면 전자방출면적제어에 의해 계조수를 증대시키려고 할 때의 곤란이나, 펄스폭 변조시에 주파수 특성에 의해 받게 되는 제한이 완화되는 등, 양제어방식의 문제점이 서로 보완된 바람직한 휘도제어가 실현된다.

본 발명의 실시예3을 제8도를 참조하여 설명한다. 본 실시예는 전계방출형 음극(FEC)의 구동면적을 제어하여 휘도를 제어하는 동시에 휘도데이타에 따른 전압의 신호를 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써 휘도를 조정하는 것이다.

제8도에 있어서 FEC(20') 제1의 휘도제어수단인 X디코더(40') 및 Y디코더(41')등의 구성 및 그 작용효과 등은 제7도에 도시하는 상기 실시예2와 동일하며, 설명의 간소화를 위하여 그 설명을 생략한다.

본 실시예에서는, FEC(20')의 구동면적을 제어하여 휘도를 제어하는 것 이외에, 휘도데이타에 따라서 생성된 아날로그의 계조제어신호를 상기 FEC(20')의 게이트(17)에 인가하는 것에 의해서도 휘도를 제어하고 있다. 다음에 이 아날로그 신호에 의한 휘도제어에 대하여 제8도를 참조하여 설명한다.

제8도에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 CRT(10)에 설치된 전자총(12)은, 제1의 휘도제어수단인 상기 X디코더(40') 및 Y디코더(41') 외에 제3의 휘도제어수단으로서 보정회로(50), D/A 변환회로(51), 증폭회로(52) 등을 포함하는 휘도제어 회로를 구비하고 있다.

아날로그 데이타로서 부여되고, A/D 변환회로(42)에 의해 8비트의 디지탈 데이타로 변환된 휘도데이타(계조신호)는 그 상위 4비트가 보정회로(50)에 부여된다. 보정회로(50)에 있어서는 FEC의 게이트전압-방출전류 특성에 있어서 비례 관계가 아닌 영역의 데이타가 보정된다.

상기한 바와 같이 아날로그 신호인 휘도데이타(계조신호)에 의해 FEC(20')로부터의 방출 전류를 제어함에 있어서는 FEC(20')의 게이트전압-방출전류 특성에 있어서, 직선의 영역을 이용한다. 이와 같이 하면, 게이트(17)에 부여하는 계조제어 신호의 전압레벨과 FEC(20')의 전자방출량을 비례시킬 수 있다. 비점등으로 하는 경우에는 게이트(17)에 부여하는 계조제어신호의 전압을 임계레벨 전압이하(0V를 포함)로 한다.

도시하지 않은 CRT 컨트롤러는 계단형상의 편향전극제어 신호를 CRT(10)의 편향전극으로 출혈하여 이것을 주사한다.

제8도에 도시한 바와 같이, 보정회로(50)에서 보정된 휘도데이타는, D/A 변환회로(51)에 입력된다. D/A 변환회로(51)는 이 디지탈 의 계조데이타에 대응한 전압을 가지는 아날로그의 계조제어신호를 출력한다. 이 계조제어신호는 증폭기(52)에 의해 증폭된 후 편향전극제어신호가 CRT(10)의 편향전극에 부여되는 것에 동기하여, X디코더(40')를 통하여 각 소영역(S')의 게이트(17)에 인가된다.

상기 계조제어신호가 게이트(17)에 부여된 전자총(12)에 있어서는 패널부(6)의 주사되어 있는 화소마다 전자의 방출전류 즉, 전자의 발출량이 제어되어 휘도가 조정된다. 이와 같이 주사되는 화소마다 전자의 방출량을 제어하는 것은 필라멘트를 전자원으로 한 종래의 전자총으로는 불가능하다.

본 실시예에 의하면, 8비트의 휘도데이타의 상위 4비트로 아날로그의 전압신호에 의한 휘도제어를 행하고, 하위 4비트로 FEC(20')의 전자방출면적제어에 의한 휘도제어를 행하고 있다. 따라서 양제어의 조합에 의해 0 ∼ 255까지의 256계조를 표현할 수 있다. 이와 같은 2종류의 휘도제어의 병용에 의하면 전자방출면적제어에 의해 계조수를 증대시키려고 할 때의 곤란이나, 아날로그 신호만으로 계조제어를 행하는 경우에 1계조당의 전압범위가 좁아져서 노이즈에 의한 영향이 커진다고 하는 문제가 완화되는 등, 양제어 방식의 문제점이 서로 보완된 바람직한 휘도제어가 실현된다.

[발명의 효과]

이상 설명한 바와 같이, 우선 본 발명에 의하면, 전자총의 전자원인 전계방출형 음극을 복수의 소영역(S)으로 분할하여 매트릭스 구동하고, 선택된 소영역(S)의 수에 의해 휘도를 제어하고 있다. 따라서 본 발명에 의하면 노이즈에 강하고 직선성이 우수한 임의의 계조수의 휘도제어가 극히 간단한 구성으로 실현되는 등, 전계방출형 음극을 CRT의 전자총에 응용할 때의 편리성을 증대시키고, 이로써 관련되는 CRT의 기능성을 향상시킨다고 하는 산업상 현저한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서 선택된 소영역(S)이 항상 밀집된 1개의 집합을 구성하도록 전자총을 구동하면, 전자빔의 스폿직경이 작고, 구동속도가 빨라진다.

또, 본 발명은 전계방출형 음극을 전자원으로 하고 있기 때문에, 간단한 정전렌즈를 설치하는 것만으로 수율차가 적고 빔내의 전자밀도가 균일한 전자빔이 얻어지며, 또 게이트 에미터간의 제어에 의해 전자빔의 방출을 제어할 수 있으므로, 새로운 제어전극을 설치할 필요도 없으며 콤팩트한 전자총을 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명에 의하면 상기한 전계방출형 음극의 구동면적을 제어하여 휘도를 제어하는 수단뿐만 아니라 휘도데이타에 따른 신호를 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써 휘도를 조정하는 수단을 병용하여 휘도제어를 행하고 있으므로, 양제어 방법의 문제점이 서로 보완되고, FEC를 사용한 전자총 내지 이에 관련된 전자총을 구비한 CRT의 이점이 최대한 활용된다고 하는 효과가 있다.

Claims

캐소드 도체와, 캐소드 도체에 설치된 에미터와, 에미터의 근방에 설치된 게이트를 가진 전계방출형 음극을 구비한 전자총에 있어서, 상기 전계방출형 음극이 행렬형상으로 배열설치된 복수의 소영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자총.
캐소드 도체와, 캐소드 도체에 설치된 에미터와, 에미터의 근방에 설치된 게이트를 가진 전계방출형 음극을 구비한 전자총에 있어서, 상기 전계방출형 음극이 행렬형상으로 배열설치된 복수의 소영역으로 이루어지고, 각 소영역의 캐소드 도체와 게이트가 각각 행 또는 열마다 구동되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자총.
캐소드 도체와, 캐소드 도체에 설치된 에미터와, 에미터의 근방에 설치된 게이트를 가진 전계방출형 음극을 구비한 전자총에 있어서, 상기 전계방출형 음극이 행렬형상으로 배열설치된 복수의 소영역으로 구성되는 동시에, 상기 소영역의 일부가 다른 소영역의 집합의 외부 가장자리로부터 돌출되어 있고, 각 소영역의 캐소드 도체와 게이트가 각각 행 또는 열마다 구동되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자총.
제1항에 있어서, 전계방출형 음극의 게이트에는 음극선관에 부여되는 휘도데이타에 따른 신호를 인가함으로써, 휘도를 조정하는 휘도제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전자총.
캐소드 도체와, 캐소드 도체에 설치된 에미터와, 에미터의 근방에 설치된 게이트를 가진 전계방출형 음극이 행렬형상으로 배열설치된 복수의 소영역으로 분할되어 형성되는 전자총과, 상기 전자총으로부터 방출된 전자빔을 편향시키는 전자빔의 편향전극과, 전자빔의 사돌에 의해 발광하는 형광체가 피착된 패널부와, 상기 전자총에 있어서 각 소영역의 캐소드 도체와 게이트를 각각 행 또는 열마다 구동하므로써 전계방출형 음극의 구동면적을 제어하여 휘도를 제어하는 휘도제어수단을 가진 것을 특징으로 하는 음극선관.
제5항에 있어서, 상기 휘도제어수단은 전계방출형 음극의 구동면적을 제어함과 동시에, 휘도데이타에 따른 신호를 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써 휘도를 조정하는 것을 특징으로 하는 음극선관.
제6항에 있어서, 상기 휘도제어수단은 전계방출형 음극의 구동면적을 제어함과 동시에, 휘도데이타에 따라 펄스폭 변조된 신호 또는 휘도데이타에 따른 전압의 신호를 상기 편향전극의 제어신호에 동기시켜서 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써, 휘도를 조정하는 휘도제어수단을 가진 것을 특징으로 하는 음극선관.
캐소드 도체와, 캐소드 도체에 설치된 에미터와, 에미터의 근방에 설치된 게이트를 가진 전계방출형 음극이 행렬형상으로 배열설치된 복수의 소영역으로 분할되어서 형성되는 전자총과, 상기 전자총으로부터 방출된 전자빔을 편향시키는 전자빔의 편향전극과, 전자빔의 사돌에 의해 발광하는 형광체가 피착된 패널부를 가진 음극선관의 구동방법에 있어서, 상기 전자총에 있어서 각 소영역의 캐소드 도체와 게이트를 각각 행 또는 열마다 구동하므로써 전계방출형 음극의 구동면적을 제어하여 휘도를 제어하는 것을 특징으로 하는 음극선관의 구동방법.
캐소드 도체와, 캐소드 도체에 설치된 에미터와, 에미터의 근방에 설치된 게이트를 가진 전계방출형 음극이 행렬형상으로 배열설치된 복수의 소영역으로 분할되어 형성되는 전자총과, 상기 전자총으로부터 방출된 전자빔을 편향시키는 전자빔의 편향전극과, 전자빔의 사돌에 의해 발광하는 형광체가 피착된 패널부와, 상기 전자총에 있어서 각 소영역의 캐소드 도체와 게이트를 각각 행 또는 열마다 구동하여 소영역을 선택하는 휘도제어수단을 가진 음극선관의 구동방법에 있어서, 선택된 소영역이 항상 밀집된 1개의 집합을 구성하도록 전계방출형 음극의 구동면적을 제어하여 휘도를 제어하는 것을 특징으로 하는 음극선관의 구동방법.
제8항 또는 제 9항에 있어서, 전자총에 있어서 각 소영역의 캐소드 도체와 게이트를 각각 행 또는 열마다 구동하므로써 전계방출형 음극의 구동면적을 제어하는 동시에, 상기 휘도데이타에 따라 펄스폭 변조된 신호 또는 휘도데이타에 따른 전압의 신호를 상기 편향전극의 제어신호에 동기시켜서 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써 휘도를 제어하는 것을 특징으로 하는 음극선관의 구동방법.