KR100275357B1 - 음극선관 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극선관 장치에 관한 것으로, 화상 질을 개선하는데 그 목적이 있다. 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 구성은, 적어도 하나의 전자 비임을 발생시키는 진공 봉합체 수단과, 이 수단 후방에 전자 비임의 전파 방향에서 보아 연속적으로, 제어 전극과, 상기 전어도 하나의 전자 비임을 통과시키는 구멍을 구비한 제1 및 제2 렌즈 전극으로 구성된 가속 정촛점 형성 렌즈 및, 주 촛점 형성 렌즈를 구비하고, 또한 상기 진공 봉합체 수단의 내측상에 형광 스크린을 포함하는 음극선관과; 상기 저늑들에 전압을 공급하는 수단을 포함하는 음극선관 장치에 있어서, 상기 전극들에 전압을 공급하는 수단이 800V 이상인 제어 전극과 제1 렌즈 전극간의 전압차(V_G2)를 공급하기 위한 수단을 포함하고, S₁₂를 제어 전극과 제1 전극간의 간격이라 할 때 V_G2/S₁₂가 4keV/mm 이상이고, 동작중에 상기 전자 비임의 비임 전류가 약 1mA 의 상한치로 제한되는 것을 특징으로 한다.

Description

음극선관 장치

제1도는 본 발명에 따른 표시 장치에 사용하기 위한 음극선관(cathode-ray tube)을 절단하여 본 수평 종단면도.

제2도는 제1도에 도시한 표시 장치에 사용되는 전자총을 절단하여 본 종단면도.

제3도는 제2도에 도시한 전자총의 확대 상세도.

제4도는 전압의 함수로써 스폿 사이즈를 나타낸 그래프.

제5도는 전장의 강도(field strength) 함수로써 스폿 사이즈를 나타낸 그래픽도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

6, 7, 8 : 전자 비임 10 : 디스플레이 스크린

11 : 섀도우 마스크 21 : 전자총

25 : 제어 전극 26 : 제1 렌즈 전극

27 : 제2 렌즈 전극

본 발명은, 적어도 하나의 전자 비임을 발생시키는 진공 봉합체 수단과, 이 수단 후방에 전자 비임의 전파 방향에서 보아 연속적으로, 제어 전극과, 상기 적어도 하나의 전자 비임을 통과시키는 구멍을 구비한 제1 및 제2 렌즈 전극으로 구성된 가속 정촛점 형성 렌즈 및, 주(main) 촛점 형성 렌즈를 구비하고, 또한 상기 진공 봉합체 수단의 내측상에 형광 스크린을 포함하는 음극선관과; 상기 전극들에 전압을 공급하는 수단을 포함하는 음극선관 장치에 관한 것이다.

이런 장치들은 예를 들면, 텔레비젼 영상과 같이 단색 또는 다색 영상을 표시하는데 공지 공용되어 있다.

본 발명의 구성에 따르면, 비교적 작음 비임 전류 (1mA 이하) 를 갖는 전자 비임이 형성되는 표시 장치에 대해서 스폿질이 종래 장치보다 개선될 수 있음을 알아내었다. 비교적 작은 비임 전류를 갖는 비임들이 형성되는 장치들은 이하 소위 “저-전류 음극선관들”이라고 명명한다. 이와 같이 현재 공지된 표시관(예컨대, 칼라 모니터관(CMT))에서는, 동작중에 통상 대략 400mA 의 최대 비임 전류를 가진 비임들이 발생된다. 비임 전류를 제한함으로써 스폿 사이즈를 작게할 수 있다. 스폿 사이즈가 작게되면 화상을 더욱 선명하게 할 수 있다. 스폿 사이즈들은, 비임내의 총전자의 95% 가 부딪히게 되는 형광 스크린 중심에서의 평균 스폿 사이즈로서, 대략 0.75mm 이하의 것은 공지 장치로도 얻을 수 있다. 비임 전류가 증가하면 스폿의 밝기(brightness)가 증가하게 되는 장점을 갖게 된다.

증가된 스폿의 밝기가 표시된 영상의 콘트라스트를 증가시킬 수 있고, 또는 좀더 어두운 글라스가 봉합체로서 사용되어도 화질을 개선시키기 때문에 유리하다. 그러나 공지 장치로는 스폿 사이즈가 증가하여도 화질이 좋지 않게 된다. 공지 장치들에 있어서는, 증가된 비임 전류의 유익한 효과들도 증가된 스폿사이즈의 부작용에 의해 효과가 없게 된다. 본 발명의 목적은 화질을 향상시키기 위한 것이다.

본 발명에 따른 표시 장치는, 전극들에 전압을 공급하는 수단이 800V 이상이 되는 제어 전극과 제1 렌즈 전극간의 전압차 V_G2를 공급하는 수단으로 구성되고, 제어 전극과 제1 전극간의 거리를 S₁₂라고 할 때 V_G2/S₁₂가 4keV/mm 이상이고, 그리고 동작중에 비임 전류가 상한치 1mA 로 제한되는 것을 특징으로 한다.

제어 전극과 제1 렌즈 전극간의 전기장 때문에 다음과 같은 효과가 있다. 전자 비임을 발생하기 위한 수단에 의하여 방출된 전자 비임의 최외측선들은 제어 전극과 제1 렌즈 전극간의 전기장에 의하여 근축선(paraxial ray)보다는 더욱 잘 초점에 모이게 된다. 이것에 의해 교차(cross-over)가 형성된다. 본 발명은 0.5 내지 1mA 정도의 비임 전류에 대해서는 상기 교차가 약 800 V 근처의 전위에서 일어나고, 또한 공간에서 교차 위치는 제어 전극과 제1 렌즈 전극간의 전위차에 따라 달라진다는 사실에 근거를 두고 있다. 현재 사용되고 있는 저전류 음극선관들에서는 제어 전극과 제1 렌즈 전극간의 전압차는 약 500V 이며, 그리고 제어 전극과 제1 렌즈 전극간의 전장의 강도 (E₁₂)는 약 2.5KeV/mm 이다. 이와 같은 전장 강도와 결합되는, 상기 제어 전극과 상기 제1 렌즈 전극간의 상기 전압차(약 500V)는 상기 교차 위치를 대략 상기 제1 렌즈 전극의 아래 위치에 있게 한다. 800V 이상의 전압차와 4KeV/mm이상의 제어 전극과 제1 렌즈 전극간의 전장 강도(본 발명의 경우임)는 교차 위치를 제어 전극과 제1 렌즈 전극 사이에 오게 한다. 이런 상황하에서 스폿 사이즈의 개선이 이루어지고, 특히 약 0.8mA의 비임 전류를 가진 전자 비임에 대해서는 0.75mm 이하의 스폿 사이즈를 얻게 된다. 따라서 비임 전류는 공지 장치에 비해 증가되고, 반면에 스폿 사이즈는 증가되지 않아 화질이 개선된다. 전장 강도는 6KeV/mm 보다는 크고 9KeV/mm 보다는 작은 것이 바람직하다.

바람직한 실시예는 제어 전극내의 구멍 크기가 약 500㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구성에 따르면, 제어 전극내의 구멍 크기가 증가하면 스폿 사이즈들도 증가함을 발견했다. 500㎛ 보다 더 큰 구멍들에 대해서는 0.75mm 이하의 스폿 사이즈를 얻기 위해서 매우 높은 전압들 및/또는 전장 강도가 필요하게 된다.

다른 바람직한 실시예는 제어 전극내의 구멍 크기가 약 150㎛이상인 것을 특징으로 하고 있다. 만일 구멍 크기가 150㎛이하가 되면, 그때는 전자 비임을 발생시키는 수단과 제어 전극간의 거리 및/또는 제어 전극의 두께가 충분한 비임 전류를 얻기 위해서 아주 작은 값으로 감소해야 하는데, 이같이 작은 값에서는 상기 전자 비임 발생 수단과 제어 전극간에 우발적인 전기 접촉이 일어날 위험이 크게 되며 또는 제어 전극의 기계적 강도가 떨어지게 된다.

구멍 크기 d 는, 구멍의 평균 크기로서, 구멍의 면적(A)을 π/4 로 나눈 값의 제곱근과 같다. 즉,원형 구멍을 예로 들면 구멍 크기 d 는 구멍 지름과 같다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 장치에 이용되는 음극선관의 수평 종단면도이다. 이 예에서 음극선관은 칼라 영상을 표시하는 장치에서 사용하기 위한 칼라 음극선관이다.

디스플레이 윈도우(2), 콘(3) 및 목(4)을 포함하는 봉합체의 목부에는 3 개의 전자 비임 (6, 7, 8)을 발생시키는 전자총 시스템(5)이 구비되어 있다. 이 예에서 3 개 전자 비임 (6, 7, 8)은 하나의 평면(예를 들면 도면의 평면)에 축을 가지고 놓이게 된다. 중앙의 전자 비임(7)축은, 편향되지 않을때, 관축과 거의동일축상에 놓인다. 디스플레이 윈도우(2)는 이 내부면(9)에서 디스플레이 스크린(10)을 포함하는데, 이 디스플레이 스크린은, 예를들면 수많은 3 중 형광 라인으로 구성되어 있다. 각각의 3 중 형광 라인은 청색 발광 형광체로 구성된 라인, 적색 발광 형광체로 구성된 라인 및 녹색 발광 형광체로 구성된 라인으로 구성된다. 상기 형광 라인은 예를 들면, 도면의 평면에 거의 수직하다. 디스플레이 스크린(10)의 정면에는 섀도우 마스크(11)가 설치되어 있고, 이 섀도우 마스크에는 수많은 구멍이 있어 이 구멍을 전자 비임 (6, 7, 8)이 통과하여 각 비임이 해당하는 칼라의 형광 라인상에만 충돌하게 된다.

하나의 평면에 놓인 3 개의 전자 비임들은 편향 코일(13)시스템에 의해 편향된다. 본 발명은 상기 장치의 형태에만 한정되지 않으며, 예컨대, 단색 음극선관 또는 촬상관을 구비하는 장치에서도 사용될 수 있다. 또한 상기 장치는 전극에 전압을 공급하는 수단을 포함한다. 제1도에서 이러한 수단이 수단(14)에 의해 개략적으로 표시되어 있다.

제2도는 제1도에서 도시한 표시 장치에서 사용되는 전자총(21)을 절단하여 본 종축 단면도이다.

전자총(21)은 적어도 하나의 전자 비임을 발생하는 수단을 포함한다. 본 예에서 전자총은 3 개의 전자 비임 (6, 7, 8)을 발생하는 3 개의 음극 (22, 23 및 24)을 포함한다. 또한 전자총은 본 예에서 3 개 전자 비임에 대해 접속 전극인 제어 전극(25)도 포함한다. 이외에도 전자총은 제1 렌즈 전극(26)과 제2 렌즈 전극(27)도 포함한다. 제1 및 제2 전극 (26, 27)은 정초점 형성(pre-focusing) 렌즈를 형성한다. 또한 전자총은 전극 (28)도 포함한다. 상기 전극 (27, 28)은 메인 렌즈를 형성한다. 각각의 전극은 전자 비임이 통과하기 위한 구멍을 갖고 있다. 제어 전극 (25)은 통상 G₁-전극이라 부르고, 제1 렌즈 전극은 통상 G₂-전극이라 부른다.

제3도는 제2도에 도시한 전자총의 개략적인 확대 상세도이다.

본 예에서, 음극 (22)의 방출면, 전극 (26, 25) 및 등전위선 (27)들이 도시되어 있고 이들의 전위가 표시되어 있다.

전극 (25)에 있는 구멍의 직경이 표시되어 있다. 본 제어 전극에 있는 구멍의 크기 D 는 대략 250㎛이다. 상기 장치의 사이즈는 구멍 면적을 π/4 로 나눈값의 제곱근으로 구해지는 평균 사이즈를 의미한다. 원형 구멍에 대해서는 구멍 크기는 직경과 동일하다. 그러나 본 발명은 원형 장치에 한정되지 않는다. 제어 전극 (25)에 있는 구멍은 에를 들면 타원형 혹은 직사각형이 될 수 있다.

제3도에서, 음극 (22)의 방출면에 의해 방출된 전자(28)의 궤도가 0.8mA 의 비임 전류에 대해서 나타나 있다.

또한, 제3도에서 최외부 전자들은 근축 전자들(즉, 음극의 중심 근처에서 방출된 전자들)이 서로 교차하기 전에 먼저 서로 교차함을 보여주고 있다. 이른바, 교차점(cross-over point)은 대략 점 (29)에서 형성된다. 이 점은 800V 등전위선 보다 약간 아래에 놓여 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제어 전극 (25)과 제1 렌즈 전극 (26)간의 전위차는 800V 이상인데, 본 예에서는 약 1200V 이다. 전극 (25)과 전극 (26)간의 간격 (제3 도에서 S₁₂로 표시)은 (mm 단위로) 1200Volt/4kV = 0.300mm 이하이다. 본 예에서는 S₁₂는 대략 0.160mm 이다.

본 발명의 구성에 있어서, 상기 교차가 약 800V 부근의 전위에서 일어나고 공간에서의 상기 교차 위치가 제어 전극과 제1 렌즈 전극간의 전압차에 의존한다는 것을 알았다. 종래 장치에서는 제1 렌즈 전극에서의 전압은 통상 약 500V 이다.

상대적으로 낮은 전장의 강도 (4kV,mm 이하)와 결합되는 이런 크기의 제1 렌즈 전극과 제어 전극간의 전압차는 대략 제1 전극 (26) 아래에 교차 위치 (29)가 생기게 한다. 800kV 이상의 전압차 및 제어 전극과 제1 전극간의 4kV 이상의 전장의 강도는 제어 전극과 제1 전극 (예컨대 제3 도 참조)간에 교차가 생기게 한다. 본 발명의 구성에 있어, 이런 상황하에 스폿 사이즈(spotsize)의 개선이 이루어짐을 알았다. 이에 대해서는 아래의 표 1 에서 설명된다. 이 표에서 몇개의 서로 상이한 전자건에 대해, 제어 전극 (25)내의 구멍의 직경 (G1 지름으로 표시 ) 과, 제어 전극 (25)과 제1 렌즈 전극 (26; V_G2)간의 전압차 및, 이 전압과 제어 전극과 제1 렌즈 전극간의 거리비 (E₁₂= V_G2/S₁₂)가 주어져 있다.

[표 1]

표 1 의 마지막 줄에는 0.8mA 의 비임 전류를 가진 전자 비임에 대한 스크린상에서의 스폿 사이즈가 주어져 있다. 5% 스폿이라고 표시된 것은 정해진 직경내에서 전자 비임내의 총전자의 95% 가 스크린에 충돌함을 의미한다. 다음에는 이것은 간결성을 위해 “스폿 사이즈”라고 부르기로 한다.

표 1 로부터, V_G2를 500V 이상으로 하고 E₁₂를 4kV/mm 이상으로 하게 되면 스폿 사이즈가 감소하게 되는 것을 알 수 있다.

제4도는 7.7keV/mm 의 고정된 전장의 강도 (E₁₂)에 대해 0.8mA 전자 비임의 스폿 사이즈를 전압차(V_G2) 함수로서 나타낸다. 제5도는 고정된 전압차 V_G2가 1238V 인 경우에 대해서, 전장의 강도 (E₁₂)의 함수로서 스폿 사이즈를 나타낸다. 교차 표시점 (X 표시)은 G1 에서 구멍의 직경이 250㎛ 이고, 개방 사각형 표시점(□ 표시 )은 상기 직경이 200㎛ 이고, 폐쇄 사각형 표시점 (■ 표시)은 상기 직경이 150㎛ 임을 나타낸다.

전장의 강도 (E₁₂)는 6keV/mm 이상인 것이 바람직하다.

4keV/mm 와 6keV/mm 사이에서는 스폿 사이즈는 감소하는데 6keV/mm 이상에서는 이 감소는 둔화된다. E₁₂는 9keV/mm 이하인 것이 바람직하다. 9keV/mm 보다 높은 값에 대해서는 스폿 사이즈는 감소하지만, 전극 G₁과 G₂간의 아크 발생 가능성이 비교적 높다. 아크는 상기 전극들을 손상시킬 수도 있다.

상기 스폿 사이즈는 전극 (G₁)에서 장치의 직경에 따라 변하는 작은량이다. 구멍은 500㎛ 이하인 것이 바람직하다.

직경은 150㎛ 이상인 것이 바람직하다. 만일 구멍 크기가 150㎛ 이하가 되면, 그때는 전자 비임을 발생시키는 수단과 제어 전극간의 거리 및/또는 제어 전극의 두께가 충분한 비임 전류를 얻기 위해서 아주 작은 값으로 감소해야 하는데, 이같이 작은 값에서는 상기 전자 비임 발생 수단과 제어 전극간에 우발적인 전기 접촉이 일어날 위험이 크게 되며 또는 제어 전극의 기계적 강도가 떨어지게 된다.

Claims (5)

1. 적어도 하나의 전자 빔을 생성하는 진공 봉합체 수단을 포함하는 음극선관을 구비한 음극선관 장치로서, 상기 전자 빔의 진행 방향에서 볼 때 상기 진공 봉합체 수단의 후측에는 제어 전극과, 제1 및 제2 렌즈 전극을 구비한 가속성 정초점 형성 렌즈와, 주초점 형성 렌즈가 연속하여 설치되어 있고, 상기 전극들 각각은 적어도 하나의 전자 빔이 통과하는 구멍을 가지며, 상기 음극선관 장치는 전압을 상기 전극들에 공급하는 수단을 더 포함하며, 상기 음극선관은 상기 진공 봉함체의 내측에 인광성 스크린을 더 구비하고 있는 상기 음극선관 장치에 있어서, 전압을 상기 전극들에 공급하는 상기 수단은 상기 제어 전극 및 상기 제1 렌즈 전극간의 전압차(V_G2)를 공급하는 수단을 포함하고, 상기 V_G2는 800V보다 크고, S₁₂를 상기 제어 전극 및 상기 제1 전극간의 거리로 하는 경우 V_G2/S₁₂는 4keV/mm보다 크며, 동작중에는 상기 전자 빔의 빔 전류는 약 1mA의 상한치로 제한되는 것을 특징으로 하는 음극선관 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 V_G2/S₁₂는 6keV/mm 보다 큰 것을 특징으로 하는 음극선관 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 V_G2/S₁₂는 9keV/mm 미만인 것을 특징으로 하는 음극선관 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 전극의 구멍 크기는 0.5mm 미만인 것을 특징으로 하는 음극선관 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 전극의 구멍 크기는 0.15mm 보다 큰 것을 특징으로 하는 음극선관 장치.