KR100215956B1 - 칼라디스플레이시스템 - Google Patents

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Abstract

개량된 칼라 디스플레이 시스템(9)은 스크린(22)으로 향하는 경로를 따라 3개의 전자 비임(28)을 발생 및 조사하기 위해 전자총(26)을 가진 음극선관(10)을 포함한다. 전자총은 비임형성영역을 구비한 전극(34,36,38), 정초점 렌즈를 형성하는 전극(40,42,44)과 주초점 렌즈를 형성하는 전극(44,46)을 포함한다. 시스템은 자계 필드 편향 요크(30)도 포함한다. 또한 시스템은 전자 비임 전류가 사전 설정된 레벨(200μA)이하로 강하할때 정초점 렌즈를 형성하는 전그중 한 전극(42)에 동적 신호를 인가하는 수단(120)을 구비한다. 동적 신호는 전자 비임의 편향이 없을때 최대의 전압에 있게 되고, 전자비임의 수평 편향이 최대일때 최소의 전압으로 감소한다.

Description

칼라 디스플레이 시스템
제 1 도는 본 발명은 구현한 칼라 디스플레이 시스템을 부분 축단면도로 도시하고 있는 평면도.
제 2 도는 제 1 도에 점선으로 도시되어 있는 전자총의 측면도.
제 3 도는 및 제 4 도는 제 2 도의 전자총에 사용될 수 있는 G4 전극의 평면도.
제 5 도는 제 1 도에 다른 점선으로 도시되어 있는 G4 변조기 회로의 개략도.
제 6 도는 음극선관 스크린에서의 전자 빔 스폿 크기로 도시하고 있는 그래프.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 유리 엔벨로프 12 : 면판 패널
14 : 네크부 15 : 퍼넬
16 : 애노드 버튼 18 : 면판
22 : 인광 스크린 24 : 새도우 마스크
26 : 전자총 34 : 캐소드
36 : 제어 그리드 전극 38 : 스크린 그리드 전극
40,42 : 프리포커스 렌즈 44,46 : 주집속 렌즈
56 : 평판
본 발명은 인라인 전자총을 갖는 음극선관을 포함하는 칼라 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 특히 음극선관 시청 스크린 위의 모아레상(moir'e fringe)을 보정할 수 있는 칼라 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
고해상도 음극선관 성능에 대한 요구가 지속됨에 따라, 고전류 및 저전류 모두에서 더 작은 전자 빔 스폿 크기 성능을 갖는 전자총이 설계되었다. 스폿 크기가 감소됨에 따라, 마스크 홀의 패턴과 주사선 패턴의 상호 작용으로 인해 저전류에서 모아레상의 문제가 발생한다. 모아레는 음극선과 스크린 위에 나타나는 나무결 패턴이다. 모아레를 감소시키기 위한 이전의 노력으로는 감소된 수직 애퍼쳐 간격, 회전된 마스크 홀 및 랜덤 마스크 홀 패턴을 통해 마스크 홀 패턴에 관련하여 주사선 패턴을 죄적화하는 방법이 있었다. 그러나, 마스크 강도 및 제품화를 고려하면, 조금 작은 충분한 수직 애퍼쳐 간격을 갖는 마스크는 대향 스크린 음극선관의 제조를 위해 실용화되지 못하였다. 회전된 마스크 홀 또는 랜덤 마스크 홀 패턴 또한 모아레를 감소시킬 수는 있지만, 모아레 현상 만큼이나 문제가 되는 그레이니(grainy) 스크린 현상과 같은 다른 문제점을 야기한다.
따라서, 향상된 해상도를 위해 고전류 전자 빔 스폿 크기가 감소되지만 모아레상을 방지하기 위해 최소값 이상에서는 저전류 스폿 크기가 유지되는 전자총 설계를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 표준 전자총 설계에서는 특정의 최소 저전류 스폿 크기를 유지하면서 작은 고전류 스폿 크기를 갖도록 전자총의 설계를 변경하기가 어렵기 때문에, 본 발명은 저전류 동적 스폿 크기 제어를 이용하여 모든 전류 레벨에서 향상된 스폿 크기를 갖는 전자총을 채용한 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 향상된 칼라 디스플레이 시스템은 3개의 전자 빔을 생성 하여 이 전자 빔을 음극선관의 스크린을 향하여 경로를 따라 지향시키기 위한 전자총을 갖는 음극선관을 포함한다. 전자총은 빔 형성 영역을 포함하는 전극, 프리포커스 렌즈(prefocus lense)를 형성하는 전극 및 주집속 렌즈(main focusing lense)를 형성하는 전극을 구비한다. 본 발명의 향상된 칼라 디스플레이 시스템은 또한 자계 편향 요크를 포함한다. 이러한 향상된 칼라 디스플레이 시스템은 전자빔 전류가 소정 레벨 이하로 강하될 때 프리포커스 렌즈를 형성하는 전극 중의 한 전극에 동적 신호를 인가하는 수단을 포함한다. 동적 신호는 전자 빔의 편향이 없을시에 최대 전압이 되고, 전자 빔의 최대 수평 편향시에 전압이 최소로 감소한다.
제 1 도에는 직사각 퍼넬(15)에 의해 연결된 직사각 면판 패널(12)과 관형 네크부(14)를 포함하는 유리 엘벨로프(11)를 갖는 직사각 칼라 찰상관(10)을 구비하는 칼라 디스플레이 시스템(9)이 도시되어 있다. 퍼넬(15)은 애노드 버튼(16)에서 네크부(14)로 연장하는 내부의 전도성 코팅(도시 생략)을 갖는다, 면판 패널(12)은 글래스 프릿(17)에 의해 퍼넬(15)에 대해 밀봉되는 주변 플랜지 혹은 측벽(20)과 시청면판(18)을 포함한다. 3-칼라 인광 스크린(22)은 면판(18)의 내표면에 의해 유지된다. 스크린(22)으로는 인광 라인이 트라이어드(triad)로 배열되는, 즉 각각의 트라이어드가 3가지 색상의 각 색상의 인광 라인을 포함하는 라인 스크린이 바람직하다. 이와 달리, 도트 스크린도 가능하다. 복수의 애퍼쳐가 형성되어 있는 칼라 선택 전극 또는 새도우 마스크(24)는 스크린(22)에 대해 소정의 정도로 이격된 관계로 종래 수단에 의해 분리 가능하게 장착된다. 제 1 도에 점선으로 개략적으로 도시되어 있는 향상된 전자총(26)은 전자 빔(28)을 생성하고 이 전자 빔을 집중경로(convergence path)를 따라 마스크(24)를 통과하여 스크린(22)으로 지향시키기 위해 네크부(14) 내의 중앙에 장착된다.
제 1 도의 음극선관은 퍼넬과 네크부의 접합부의 주변에 도시되어 있는 요크(30)와 같은 외부 자기 편향 요크와 함께 사용되도록 설계된다. 작동시에, 요크(30)는 3개의 빔(28)이 자계에 의해 스크린(22) 위에 직사각 레스터로 수평 및 수직 주사되도록 한다. 초기의 편향 평면(편향이 없을때)은 거의 요크(30)의 중아에 있게 된다. 모아레상 필트 때문에, 음극선과의 편향 지역은 요크(30)에서 전자총(26)의 영역으로 축을 따라 연장한다. 간략화하기 위해, 편향 지역에서의 편향 빔 경로의 실제 곡률은 제 1 도에 도시되어 있지 않다. 바람직한 실시예에서, 요크(30)는 음극선관 스크린에서 3개의 전자 빔의 자체 집중(self-convergence)을 발생한다.
제 1 도에는 또한 음극선관(10) 및 요크(30)를 여기시키기 위한 전자 장치의 일부분이 도시되어 있다. 이들 전자 장치는(26)의 설명에 후속하여 아래에 설명되어 있다.
제 1 도에는 또한 음극선관(10) 및 요크(30)를 여기시키기 위한 전자 장치의 일부분이 도시되어 있다. 이들 전자 장치는 정자총(26)의 설명에 후속하여 아래에 설명되어 있다.
전자총(26)의 세부 구성은 제 2 도에 도시되어 있다. 전자총(26)은 3개의 이격된 인라인 캐소드(34)(각 빔에 대해 하나씩이며, 하나의 케소드만이 도시되어 있음). 제어 그리드 전극(36)(G1), 스크린 그리드 전극(38)(G2), 제 1 프리포커스 렌즈 전극(40)(G3), 제 2 프리포커스 렌즈 전극(42)(G4), 결합되어 있는 제 3 프리포커스 렌즈 전극과 제 1 주집속 렌즈 전극(44)(G5) 및 제 2 주집속 렌즈 전극(46)(G6)을 포함하며, 이들 전극은 기재 순서대로 이격되어 있다. 각각의 전극(G1~G6)은 3개의 전자 빔이 통과되도록 그 안에 위치된 3개의 인라인 애퍼처를 갖는다. 전자총(26) 내의 정전 주집속 렌즈는 G5 전극(44) 및 G6 전극(46)의 대향 부분에 의해 형성된다. G3 전극(40)은 2개의 컵형상 요소(48,50)로 구성된다. 이들 요소(48,50)의 2개의 개방 단부는 서로 부착된다. G3 전극(40)이 2조(two-piece)구조로 도시되어 있지만, 동일한 길이 또는 임의의 다른 요구 길이를 달성하기 위해 다른 수의 요소로 제조될 수도 있다.
G4 전극(42)은 애퍼쳐가 형성되어 있는 평판이다. 제 3 도에 도시된 바와 같이, G4 전극(42)은 3개의 정방형 애퍼쳐(51)를 포함한다. 이와 달리, G4 전극(42)은 제 4 도에 도시되어 있는 레몬 형상 애퍼텨(51')와 같은 다른 애퍼쳐 형상을 가질 수도 있다.
제 3 프리포커스 렌즈 전극을 구성하는 G5 전극(44)의 부분은 컵 형상 요소(52)를 포함한다. 제 1 주집속 렌즈 전극을 구성하는 G5 전극(44)의 부분을 개방 단부가 요소(52)의 개방 단부에 부착되는 컵 형상 요소(54)를 포함한다. G6 전극(46)은 요소(54)와 형상이 유사하지만 그 개방 단부가 애퍼쳐가 형성되어 있는 판(56)에 의해 의해 폐쇄되어 있다. G5 전극(44) 및 G6 전극(46)의 애퍼쳐 형성되어 있는 대향 단부는 각각 그 안에 대형의 리세스(58,60)를 갖는다. 리세스(58,60)는 3개의 인라인 애퍼쳐(64)를 포함하는 G6 전극(46)의 페쇄 단부의 일부분으로부터 멀어지도록 한다. G5 전극(44) 및 G6 전극(46)의 대향 페쇄 단부의 나머지 부분은 리세스(58,60)의 둘레를 연장하는 림(66,68)을 각각 형성한다. 림(66,68)은 2개의 전극(44,46)의 최인접 부분이다.
전자총(26)의 모든 전극은 2개의 절연 지지 막대(70)에 집적 또는 간접으로 접속된다. 바람직한 실시예에서, 지지 막대는 막대에 클로오(claw)를 삽입하기 위해서 가열된 후에 전극으로부터 연장하는 클로오에 프레싱되는 유리로 구성된다.
G6 전극(46)은 애노드 버튼(16)을 통해 음극선관(10)으로 진입되는 애노드 전위에 상호 접속된다. 3개의 캐소드(34) 및 나머지 전극(36,38,40,42,44)은 음극선관(10)의 베이스(72)(제 1 도) 내의 핀들에 상호 접속된다. G3 전극(40) 및 G5 전극(44)은 전기 접속된다. G1 전극(36), G2 전극(38) 및 G4 전극 (42)은 베이스(72) 내의 핀들을 분리하기 위해 분리 리드를 갖는다.
다시 제 1 도를 참조하면, 텔레비젼 수상기 및 컴퓨터 모니터와 같은 시스템을 작동시킬수 있는 전자 장치(100)의 일부분이 도시되어 있다. 전자 장치(100)는 안테나(102)를 통해 수신된 방송 신호에 응답하고, 입력 단자(104)를 통해 적색, 녹색 및 청색(RGB) 비디오 신호를 처리한다. 방송 신호는 튜너 및 중간 주파수(IF) 회로(106)에 인가되며, 회로(106)의 출력은 비디오 검출기(108)에 인가된다. 비디오 검출기(108)의 출력은 동기 신호(sync) 분리기(110)와 색도 및 휘도 신호 처리기(112)에 인가되는 합성 비디오 신호이다. 동기 신호 분리기(110)는 수평 및 수직 동기 펄스를 생성하며, 이 수평 및 수직 동기 펄스는 각가 수평 및 수직 편향 회로(114,116)에 인가된다. 수평 편향 회로(114)는 요크(30)의 수평 편향 권선 수평 편향 전류를 발생하는 한편, 수직 편향 회로(116)는 요크(30)의 수직 편향 권선에 수직 편향 전류를 발생한다.
색도 및 휘도 신호 처리기(112)는 비디오 검출기(108)로부터 합성 비디오 신호를 수신하는 외에 단자(104)를 통해 컴퓨터로부터 개개의 적색, 녹색 및 청색 비디오 신호를 수신할 수 있다. 동기 펄스는 별도의 컨덕터 또는 제 1 도에 도시된 바와 같이 녹색 비디오 신호와 관련된 컨덕터를 통해 동기 신호 분리기(110)에 공급될 것이다. 색도 및 휘도 신호 처리기(112)의 출력은 각각 컨덕터(RD,GD,BD)를 통해 음극선관(10)의 전자총(26)에 인가되는 적색, 녹색 및 청색 칼라 구동 신호를 포함한다.
시스템의 전원은 AC 전압원에 접속되는 전압 공급 장치(118)에 의해 제공된다. 전압 공급 장치(118)는 수평 편향 회로(114)에 전원을 공급하도록 사용될 수 있는 조정된 DC 전압 레벨(+V1)을 발생한다. 전압 공급 장치(118)는 또한 수직 편향 회로(116)와 같은 전자 장치의 각종 회로에 전원을 공급하도록 사용될 수 있는 DC 전압(+V2)을 발행한다. 전압 공급 장치는 또한 울터 단자 혹은 애노드 버튼(16)에 인가되는 고전압(Vn)을 발생한다.
튜너(106), 비디오 검출기(108), 동기 신호 분리기(110), 색도 및 휘도 신호 처리기(112), 수평 편향 회로(114), 수직 편향 회로(116) 및 전압 공급 장치(118)에 대한 회로 및 구성 요소는 본 기술분야에서 널리 공지되어 있으므로 본 명세서에서는 특별하게 설명하지 않는다.
전자 장치(100)는 전술된 구성 요소외에도 G4 변조기 회로(120)를 포함한다. 변조기 회로는 수평 파형 발생기(122), 저레벨 비디오 검출기(124), 수평 파형 변조시(126) 및 귀환 출력 증폭시(128)의 4개의 주요 부분을 포함한다. G4 변조기 회로(120)는 G4 전극(42)에 전압을 제공함에 있어서 2가지 모드로 전환한다. 소정 레벨, 예를 들어 200μA이상의 전류에서, 음극선관은 전자총이 모든 전류에서 가능한 한 작은 스폿을 생성하는 정상 표준모드로 동작된다. 그러나, 전류가 모아레상을 야기하게에 충분할 정도로 작은 200μA 피크 이하에서, 저레벨 비디오 센서는 G4를 변조하는 G4 변조기 회로(120)의 일부분을 수평 주사율로 작동시킨다. 모아레는 일반적으로 스크린 중앙에서 스크린 외곽 에지로 빔을 주사할 때 증가하므로, 변조 전압은 모아레상이 없는 최소 중앙 스크린 스폿 크기를 위해 조정되고, 그리고 나서 빔이 스크린 에지를 향해 편향될 때 모아레상을 해소하기에 충분할 정도로 빔을 오버포커스(over-focus)(스폿 크기를 더 크게 만듬)하는 방향으로 변경된다. 대표적인 동작 조건은 다음과 같다: 200μA 이상의 모든 전류에 대해서 G4는 500V 이고, 200μA 이하의 전류에 대해서 G4는 스크린 중앙에서의 500V 에 변조된 스크린에제에서의 0V로 G4 전압을 감소시키기 위해 수평 주사율로 변조된다. 변조된 전압의 파형은 스크린 중앙과 스크린 에지간의 모든 지점에서 모아레를 제거하도록 조정된다.
제 5 도를 참조하면, G4 변조기 회로(120)의 동작은 다음과 같다. 수평 파형 발생기는 트랜지스터(Q5,Q6,Q7) 및 관련 구성요소로 구성된다. 회로에 대한 입력은 텔레비젼 새시에서 편향 요크의 수평 권선과 직렬로 커패시터(CS) 양단에 발생되는 수평 레이트 파라볼라이다. 커패시터(CS) 의 하위단은 접지되지 않고 새시내의 사이드 핀 보정으로 인해 시간에 따라 변화하는 전위(time-varying potentoal)로 플로팅한다. 따라서, 요구된 파라볼라 파형으로부터 시간에 따라 변화하는 사이드 핀 성분을 빼내기 위해 트랜지스터(Q5,Q6)로 구성되는 차동 입력증폭기를 사용할 필요가 있다. 트랜지스터(Q)의 콜렉터 상의 파라볼라 파형은 이회로를 위한 저입피던스 출력을 제공하는 에미터 팔로원(Q7)의 베이스에 접속된다.
제레벨 비디오 검출기는 트랜지스터(Q1,Q4) 및 관련 구성 요소로 구성된다. 블랙 또는 거의 블랙의 비디오 신호가 트랜지스터(Q1)의 베이스 상에 나타날때, 트랜지스터는 포화된다. 트랜지스터(Q1)는 베이스에서 가산된 R,G 및 B 비디오 레벨이 기준 전압(VR)에서 Q1 베이스-에미터 접합 전압을 뺀 전압보다 더 양이 될 때 턴오프된다. 기준 전압(VR)은 200μA 이하의 피크 빔 전류를 나타내는 비디오 레벨이 트랜지스터(Q1)를 포화 상태로 유지하고 200μA 이상의 피크 빔 전류를 나타내는 비디오 레벨이 트랜지스터(Q1)를 턴오프하도록 선택된다. 기준 전압(VR)은 트랜지스터(Q2) 및 관련 구성 요소로 구성되는 전압 기준 회로에 의해 결정된다. 이 기준 회로부는 제너 다이오드 및 저항에 의해 대체될 수 있다. 트랜지스터(Q3)는 트랜지스터(Q2)의 출력을증폭 및 반전하고, DC 전압 레벨 시프트를 제공한다. 트랜지스터(Q4)는 낮은 출력 임피던스를 제공하는 에메터 팔로워이다.
수평 파형 변조기는 수평 파형 발생기 또는 저레벨 비디오 검출기의 출력 중의 가장 큰 양의 출력을 귀한 출력 증폭기의 입력에 접속시키는 다이오드(D1,D2)로 구성된다.
귀한 증폭기는 대략 100의 폐루프 이득을 가지며, G4 전극에 인가되는 대략 500VP-P의 출력 파형을 제공한다.
표 1은 제 5 도의 회로(120)용의 특정 부품에 대한 값 및 타입을 나타낸다.
[표 1]

Claims (5)

  1. 3개의 전자 빔을 생성하여 이 전자 빔을 음극선관의 스크린을 향해 경로를 따라 지향시키고 빔 형성 영역을 포함하는 전극들과 프리포커스 렌즈를 형성하는 전극들과 주집속 렌지를 형성하는 전극들을 포함하는 전자총을 갖는 음극선관 자계 편향 요크를 구비하는 칼라 디스플레이 시스템에 있어서, 전자 빔 전류가 소정 레벨 이하로 강하할 때, 상기 프리포커스 렌즈를 형성하는 전극들 중의 한 전극에, 전자 빔의 편향이 없을 때에 최대 전압이 되고 전자 빔의 최대 수평 편향시에 최소로 감소하는 동적 신호를 인가하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 디스플레이 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자총은 3개의 캐스드로부터 길이 방향으로 이격된 6개의 전극을 포함하여, 상기 동적 신호는 상기 캐소드로부터 4번째의 전극에 인가되는 것을 특징으로 하는 칼라 디스플레이 시스템.
  3. 3개의 전자 빔은 생성하여 이 전자 빔을 음극선관의 스크린을 향해 경로를 따라 지향시키고 빔 형성 영역을 포함하는 전극들과 프리포커스 렌즈를 형성하는 전극들과 주집속 렌즈를 형성하는 전극들을 포함하는 전자총을 갖는 음극선관과 자계 편향 요크를 구비하는 칼라 디스플레이 시스템에 있어서, 전자 빔 전류가 소정 레벨을 초과할 때에는 상기 프리포커스 렌즈를 형성하는 전극들 중의 한 전극에 제 1 전압을 인가하고, 전자 빔 전류가 소정 레벨이하고 강하할 때에는 상기 하나의 프로포커스 렌즈 전극에 전자 빔의 편향이 없을 때에 최대 전압이 되고 전자 빔의 최대 수평 편향시에 최소로 감소 하는 동적 신호를 인가하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 디스플레이 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 최대 전압은 상기 제 1 전압과 동일한 것을 특징으로 하는 칼라 디스플레이 시스템.
  5. 3개의 전자 빔을 생성하여 이 전자 빔을 음극선관의 스크린을 향해 경로를 따라 지향시키고 3개의 캐소드로부터 길이 방향으로 이격된 6개의 전극을 포함하는 전자총을 갖는 음극선관과 자계 편향 요크를 구비하는 칼라 디스플레이 시스템에 있어서, 전자 빔 전류가 약 200μA 피크를 초과할 때 상기 캐소드로부터 4번째의 전극에 제 1 전압을 인가하고, 상기 전자 빔 전류가 약 200μA 피크 이하로 강하할 때 상기 캐소드로부터 4번째의 전극에 전자 빔의 편향이 없을 때에 상기 제 1 전압과 동일하게 되고 전자 빔의 최재 편향시에 0으로 감소하는 동적 신호를 인가하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 디스플레이 시스템.
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