KR100285941B1 - Method of driving cathode ray tube and cathode ray tube - Google Patents
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Abstract
에미터와 게이트를 구비한 전계방출형 음극을 전자원으로 하는 전자총과 상기 전자총으로 부터 방출된 전자빔을 편향시키는 전자빔의 편향전극과 전자빔의 사돌에 의해 발광하는 형광체가 피착된 패널부와 계조성분을 함유하는 영상신호를 상기 편향전극의 제어신호에 동기시켜서 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써 휘도를 제어하는 휘도제어수단을 가진 것을 특징으로 하는 음극선관.An electron gun using the field-emitting cathode having an emitter and a gate as an electron source, a deflection electrode of the electron beam deflecting the electron beam emitted from the electron gun, and a panel portion coated with phosphors emitted by the dead stones of the electron beam, and a gradation component And a brightness control means for controlling the brightness by applying a video signal to the gate of the field emission cathode in synchronization with a control signal of the deflection electrode.
Description
제1도는 본 발명의 1실시예에 있어서의 전자총의 단면도.1 is a cross-sectional view of an electron gun in one embodiment of the present invention.
제2도는 제1도의 부분 확대도.2 is a partially enlarged view of FIG.
제3도는 본 발명의 1실시예에 있어서의 휘도제어회로의 구성을 예시하는 블록도.3 is a block diagram illustrating the configuration of a luminance control circuit according to an embodiment of the present invention.
제4도는 본 발명의 1실시예에 있어서의 휘도제어회로의 구동 타이밍도.4 is a drive timing diagram of the luminance control circuit according to the embodiment of the present invention.
제5도는 본 발명의 제 2실시예에 있어서의 휘도제어회로의 구성을 예시하는 블록도.5 is a block diagram illustrating the configuration of a luminance control circuit according to a second embodiment of the present invention.
제6도는 본 발명의 제 2실시예에 있어서의 휘도제어회로의 구동 타이밍도.6 is a driving timing diagram of the luminance control circuit in accordance with the second embodiment of the present invention.
제7도는 본 발명의 제 2실시예의 FEC 에 있어서의 게이트전압과 방출전류의 관계를 예시하는 그래프.7 is a graph illustrating the relationship between the gate voltage and the emission current in the FEC of the second embodiment of the present invention.
제8도는 일반적인 음극선관의 구도를 도시하는 단면도.8 is a cross-sectional view showing a composition of a typical cathode ray tube.
제9도는 종래의 전자총의 단면도.9 is a sectional view of a conventional electron gun.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
4 : 편향전극 6 : 패널부4 deflection electrode 6 panel portion
10 : 음극선관(CRT) 12 : 전자총10: cathode ray tube (CRT) 12: electron gun
17 : 게이트 19 : 에미터17: gate 19: emitter
20 : 전계방출형 음극(FEC) 30 : 휘도 제어수단으로서의 휘도제어회로20: field emission cathode (FEC) 30: luminance control circuit as luminance control means
32 : 기억수단으로서의 화상메모리 33 : CRT 컨트롤러32: Image memory as storage means 33: CRT controller
34 : 펄스록 변조회로 134 : 계조(階調)제어회로로서의 D/A 변환회로34: pulse lock modulation circuit 134: D / A conversion circuit as a gray scale control circuit
[산업상의 이용분야][Industrial use]
본발명은 전계방출형 음극을 전자원으로 하는 전자총을 구비한 음극선관 (이하 CRT 라 약한다)과, 그 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode ray tube (hereinafter abbreviated as CRT) having an electron gun whose field emission cathode is an electron source, and a driving method thereof.
[종래의 기술][Prior art]
제 8도는 종래의 일반적인 CRT 를 도시하고 있다. 이 CRT (1)는 전자총(2)을 구비한 넥부(3)와 이 넥부(3)로 부터 방출된 전자빔을 편향시키는 편향전극(4)이 설치된 펀넬(funnel)부(5)와, 상기 전자빔에 의해 여기 발광하는 형광체가 피착된 패널부(6)를 가지고 있다.8 shows a conventional general CRT. The CRT 1 has a neck portion 3 having an electron gun 2, a funnel portion 5 provided with a deflection electrode 4 for deflecting an electron beam emitted from the neck portion 3, and the electron beam. It has the panel part 6 to which the fluorescent substance which excites-emission light is deposited.
제 9도는 종래의 일반적인 CRT(1)에 사용되고 있는 종래의 전자총(2)이다. 이 전자총(2)은 히터로 산화물층을 가열하는 방열형 캐소드(7)와 인출전극(8)및 집속전극(9)을 가지고 있다.9 is a conventional electron gun 2 used in a conventional general CRT 1. The electron gun 2 has a heat-dissipating cathode 7 for heating the oxide layer with a heater, an extraction electrode 8 and a focusing electrode 9.
상기와 같이 구성된 CRT (1)에 의하면 넥부의 전자총(2)으로 부터 방출되어 집속된 전자빔은 펀넬부(5)의 편향전극(4)에 의해 패널부(6)의 소정위치에 안내되고, 이것에 의해 형광면이 여기 발광하여 소망의 표시가 행해진다.According to the CRT 1 configured as described above, the electron beam emitted and focused from the electron gun 2 of the neck portion is guided to the predetermined position of the panel portion 6 by the deflection electrode 4 of the funnel portion 5. As a result, the fluorescent surface is excited to emit light, and desired display is performed.
상기한 종래의 전자총을 이용한 CRT 에 의하면 다음과 같은 문제가 있었다.According to the CRT using the conventional electron gun, the following problems exist.
(1) 종래의 전자총의 캐소드는 방열형이었으므로, 히터를 가열하기 위한 히터전원이 필요하였었다.(1) Since the cathode of the conventional electron gun was a heat radiation type, a heater power source for heating the heater was required.
(2) 히터전원을 ON으로 하고나서 전자빔이 얻어질때까지 어느 정도의 시간이 걸렸다.(2) It took some time until the electron beam was obtained after the heater power was turned ON.
(3) 전자총의 히터의 수명이 짧으므로, 긴수명의 CRT 가 불가능하였다.(3) Since the lifetime of the heater of the electron gun is short, long life CRT was impossible.
(4) 고전류밀도의 전자빔을 방출하는 전자원을 얻을 수 없었다.(4) An electron source for emitting an electron beam of high current density could not be obtained.
(5) 전자총의 전자발생부의 직경이 수 mm나 되는 크기였기 때문에 전자렌즈계에 의해 어느 정도 이하로 까지 빔을 미소하게 집속시키면, 수차에 의해 빔형상에 왜곡이 발생하는 동시에 빔직경내에서 전자밀도의 불균일이 발생되기 쉽다.(5) Since the diameter of the electron generating part of the electron gun was several mm in diameter, if the beam was focused to a certain degree or less by the electron lens system, distortion would occur in the beam shape due to aberration and electron density within the beam diameter. Nonuniformity is likely to occur.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 전자총의 전자발생부에 전계방출형 음극(Field Emission Cathode, 이하 FEC 라고도 부른다.)을 사용한 CRT 도 제안되고 있다. 이것은 소형으로 히터를 필요로하지 않으며, 높은 전류밀도가 얻어지는 FEC 의 이점에 착안한 것이라고 말할 수 있다.In order to solve the above problems, recently, a CRT using a field emission cathode (hereinafter referred to as FEC) in an electron generating unit of an electron gun has also been proposed. It can be said that this is compact and does not require a heater, and focuses on the advantage of FEC that a high current density is obtained.
[발명이 해결하려고 하는 기술적 과제][Technical Challenges to Invent]
FEC 에 있어서의 구동신호와 전자방출의 관계는 종래의 열전자 캐소드 보다도 더욱 비선형이며, FEC 를 사용한 종래의 CRT 에 의하면 휘도제어가 곤란하다고 하는 문제가 있었다.The relationship between the drive signal and the electron emission in the FEC is more nonlinear than the conventional thermoelectron cathode, and according to the conventional CRT using the FEC, there is a problem that luminance control is difficult.
FEC 를 사용한 종래의 CRT 중에는 예컨대 일본국 특개평 4-272638호 공보에 기재된 바와 같이 2진 관계에 있는 상이한 갯수의 FEC 셀을 구비한 그룹을 복수 구성하고, 이들의 그룹을 상이한 편성으로 구동함으로써 상이한 밝기를 실현하려고한 것도 있었다.Among conventional CRTs using FEC, a plurality of groups having different numbers of FEC cells in a binary relationship as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-272638, for example, are formed, and the groups are driven by different configurations. There was also trying to achieve brightness.
그러나, 이와같이 FEC 자체를 계조수에 대응하도록 분할하는 구조는 제조원가가 높아지고, 또 단계의 세밀한 휘도제어는 곤란하였다.However, the structure in which the FEC itself is divided so as to correspond to the number of gray scales increases the manufacturing cost, and it is difficult to control the detailed luminance of the steps.
본발명은 전자총의 전자발생부에 FEC 를 가지고, 간단한 구성으로 우수한 휘도제어를 행할 수 있는 음극선관과 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.An object of the present invention is to provide a cathode ray tube and a driving method thereof having an FEC in an electron generating portion of an electron gun and capable of excellent luminance control with a simple configuration.
[과제를 해결하기 위한 수단][Means for solving the problem]
청구항 1에 기재된 음극선관은, 에미터와 게이트를 구비한 전계방출형 음극을 전자원으로 하는 전자총과, 상기 전자총으로부터 방출된 전자빔을 편향시키는 전자빔의 편향전극과, 전자빔의 충돌에 의해 발광하는 형광체가 피착된 패널부와, 펄스폭 변조된 영상신호를 상기 편향전극의 제어신호에 동기시켜서 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써 휘도를 제어하는 휘도제어수단을 가진 음극선관에 있어서, 계조데이타를 가진 기억수단; 계조클럭 신호를 출력함과 동시에 상기 편향전극에 계단형상의 편향전극 제어신호를 부여하여 상기 전자빔으로 상기 패널부를 주사하고, 상기 편향전극 제어신호에 동기하여 변화하는 어드레스 지정신호를 상기 기억수단에 부여하여 상기 기억수단 내의 계조 데이타를 어드레스 지정하는 CRT 콘트롤러; 및 상기 CRT 콘트롤러에 의해 어드레스 지정된 계조 데이타를 상기 CRT 콘트롤러로부터 입력된 계조클럭신호를 기준으로 하여 계수함으로써 3 이상의 계조로 펄스폭 변조된 영상신호를 생성하고, 상기 편향전극 제어신호에 동기시켜 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써 상기 패널부의 주사되어 있는 화소마다 전자의 방출시간을 제어하고 발광휘도를 제어하여 펄스폭 변조회로를 구비한 것을 특징으로 한다.The cathode ray tube according to claim 1 includes an electron gun including an electron emission source having an emitter and a gate as an electron source, a deflection electrode of an electron beam for deflecting an electron beam emitted from the electron gun, and a phosphor that emits light by collision of the electron beam. In the cathode ray tube having the panel portion to which the substrate is deposited and the brightness control means for controlling the luminance by applying a pulse width modulated video signal to the gate of the field emission cathode in synchronization with the control signal of the deflection electrode, Storage means; While outputting a gradation clock signal, a stepped deflection electrode control signal is applied to the deflection electrode to scan the panel portion with the electron beam, and an address designation signal which changes in synchronization with the deflection electrode control signal is given to the storage means. A CRT controller for addressing grayscale data in the storage means; And counting the gradation data addressed by the CRT controller based on the gradation clock signal input from the CRT controller to generate an image signal pulse-modulated with three or more gradations, and synchronizing with the deflection electrode control signal. A pulse width modulation circuit is provided by controlling the emission time of electrons and controlling the light emission luminance by applying to the gate of the emission cathode for each pixel scanned in the panel unit.
청구항 2에 기재된 음극선관의 구동방법은 에미터와 게이트를 구비한 전계방출형 음극을 전자원으로 하는 전자총과, 상기 전자총으로부터 방출된 전자빔을 편향시키는 전자빔의 편향전극과, 전자빔의 충돌에 의해 발광하는 형광체가 피착된 패널부와, 펄스폭 변조된 영상신호를 상기 편향전극의 제어신호에 동기시켜서 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써 휘도를 제어하는 휘도제어수단을 가진 음극선관의 구동방법에 있어서, 상기 편향전극에 계단형상의 편향전극 제어신호를 부여하여 상기 전자빔으로 상기 패널부를 주사함과 동시에, 상기 편향전극 제어신호에 동기하여 변화하는 어드레스 지정신호에 의해 격납된 계조 데이타를 어드레스 지정하고, 어드레스 지정된 계조 데이타를 입력된 계조클럭신호를 기준으로 하여 계수함으로써 3 이상의 계조로 펄스폭 변조된 영상신호를 생성하고, 상기 편향전극 제어신호에 동기시켜 상기 전계방출형 음극의 게이트에 상기 영상신호를 인가함으로써 상기 패널부의 주사되어 있는 화소마다 전자의 방출시간을 제어하여 발광휘도를 제어하는 것을 특징으로 한다.The method of driving a cathode ray tube according to claim 2 includes an electron gun using an field emission-type cathode including an emitter and a gate as an electron source, a deflection electrode of an electron beam deflecting an electron beam emitted from the electron gun, and light emission by collision of an electron beam A method of driving a cathode ray tube having a panel portion on which a phosphor is deposited and a luminance control means for controlling luminance by applying a pulse width modulated image signal to a gate of the field emission cathode in synchronization with a control signal of the deflection electrode. The step of applying a stepped deflection electrode control signal to the deflection electrode, scanning the panel portion with the electron beam, addressing the gradation data stored by the addressing signal changing in synchronization with the deflection electrode control signal, Counts the addressed grayscale data based on the input grayscale clock signal. Generates a pulse width modulated image signal with three or more gray levels, and applies the image signal to the gate of the field emission type cathode in synchronization with the deflection electrode control signal to control the emission time of electrons for each scanned pixel of the panel portion. It characterized in that the light emission luminance is controlled.
청구항 3에 기재된 음극선관은 에미터와 게이트를 구비한 전계방출형 음극을 전자원으로 하는 전자총과, 상기 전자총으로부터 방출된 전자빔을 편향시키는 전자빔의 편향전극과, 전자빔의 충돌에 의해 발광하는 형광체가 피착된 패널부와, 상기 패널부의 휘도를 제어하는 휘도제어수단을 가진 음극선관에 있어서, 상기 휘도제어수단은 계조데이타를 가진 기억수단; 상기 편향전극에 계단형상의 편향전극 제어신호를 부여하여 상기 전자빔으로 상기 패널부를 주사함과 동시에, 상기 편향전극 제어신호에 동기하여 변화하는 어드레스 지정신호를 상기 기억수단에 부여하여 상기 기억수단 내의 계조데이타를 어드레스 지정하는 CRT 콘트롤러; 및 상기 CRT 콘트롤러에 의해 어드레스 지정된 계조데이타가 입력되고, 전계방출형 음극의 게이트전압-방출전류 특성이 직선인 영역에서 상기 계조데이타에 대응하는 전압의 계조제어신호를 상기 편향전극 제어신호에 동기시켜 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써 상기 패널부의 주사되어 있는 화소마다 발광휘도를 제어하는 계조제어회로를 구비한 것을 특징으로 한다.The cathode ray tube according to claim 3 includes an electron gun using an field emission-type cathode having an emitter and a gate as an electron source, a deflection electrode of an electron beam for deflecting an electron beam emitted from the electron gun, and a phosphor that emits light by collision of the electron beam. A cathode ray tube having a deposited panel portion and luminance control means for controlling the luminance of the panel portion, the luminance control means comprising: storage means having gradation data; A stepped deflection electrode control signal is applied to the deflection electrode to scan the panel portion with the electron beam, and an address designation signal which is changed in synchronization with the deflection electrode control signal is given to the storage means, and the gray scale in the storage means. A CRT controller for addressing data; And a gray scale control signal of a voltage corresponding to the gray scale data is synchronized with the deflection electrode control signal in a region where the gray scale data addressed by the CRT controller is input and the gate voltage-emission current characteristics of the field emission cathode are linear. And a gradation control circuit for controlling light emission luminance for each pixel scanned by the panel unit by being applied to a gate of the field emission cathode.
청구항 4에 기재된 음극선관의 구동방법은 에미터와 게이트를 구비한 전계방출형 음극을 전자원으로 하는 전자총과, 상기 전자총으로부터 방출된 전자빔을 편향시키는 전자빔의 편향전극과, 전자빔의 충돌에 의해 발광하는 형광체가 피착된 패널부를 가진 음극선관을 구동하는 음극선관의 구동방법에 있어서, 상기 편향전극에 계단형상의 편향전극 제어신호를 부여하여 상기 전자빔으로 상기 패널부를 주사함과 동시에, 상기 편향전극 제어신호에 동기하여 변화하는 어드레스 지정신호에 의해 격납된 계조 데이타를 어드레스 지정하고, 전계방출형 음극의 게이트전압-방출전류 특성이 직선인 영역에서 상기 계조 데이타에 대응하는 전압의 계조제어신호를 상기 편향전극 제어신호에 동기시켜 상기 전계방출형 음극의 게이트에 인가함으로써 상기 패널부의 주사되어 있는 화소마다 발광휘도를 제어하는 것을 특징으로 한다.The method for driving a cathode ray tube according to claim 4 includes an electron gun using an electron emission source having an emitter and a gate as an electron source, a deflection electrode of an electron beam for deflecting an electron beam emitted from the electron gun, and light emission by collision of an electron beam A method of driving a cathode ray tube having a panel portion on which a phosphor is deposited, the method comprising: applying a stepped deflection electrode control signal to the deflection electrode, scanning the panel portion with the electron beam, and controlling the deflection electrode; Addressing the grayscale data stored by the addressing signal that changes in synchronization with the signal, and deflecting the grayscale control signal of the voltage corresponding to the grayscale data in a region in which the gate voltage-emission current characteristic of the field emission cathode is straight. The paddle is applied to the gate of the field emission cathode in synchronization with an electrode control signal. Each of pixels which are scanned portion is characterized in that for controlling the light emission luminance.
[작용][Action]
상기 휘도제어수단을 구성하는 펄스폭 변조회로는 기억수단의 계조데이타에 따라 펄스폭변조신호를 생성하고, 편향전극의 제어신호에 동기하여 전계방출형 음극의 게이트에 부여된다. 주사되는 각 화소마다 전계방출형 음극의 구동시간이 제어되고, 휘도가 조정된다.The pulse width modulation circuit constituting the luminance control means generates a pulse width modulation signal in accordance with the gradation data of the storage means, and is supplied to the gate of the field emission cathode in synchronization with the control signal of the deflection electrode. The driving time of the field emission cathode is controlled for each pixel scanned, and the brightness is adjusted.
또 다른예로서 휘도제어수단을 구성하는 계조제어회로는 기억수단의 계조데이타에 따른 전압의 계조제어신호를 생성하고, 편향전극의 제어신호에 동기하여 전계방출형 음극의 게이트에 부여한다.As another example, the gradation control circuit constituting the luminance control means generates a gradation control signal of the voltage according to the gradation data of the storage means, and applies it to the gate of the field emission cathode in synchronization with the control signal of the deflection electrode.
[실시예]EXAMPLE
본발명의 1실시예를 제 1도~제 4도를 참조하여 설명한다. 본 실시예의 CRT (10)의 기본적인 구성은 제 8도에 도시한 종래 CRT (1)의 구성과 동일하다. 즉, 제 1도에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 CRT (10)가 가진 유리용기(11)의 넥부(11a)에는 전자총(12)이 설치되고, 이 넥부(11a)로 부터 방출된 전자빔은 펀넬부의 편향전극에 의해 편향된다. 그리고 이 전자빔은 유리용기(11)의 앞면의 내면에 설치된 패널부의 형광체에 충돌하여 이것을 여기 발광시켜, 소망의 화상표시를 행하도록 되어 있다. 단, 본 실시예의 CRT (10)의 전자총(12)은 종래의 CRT와 달리, 그 전자원으로서 전계방출형 음극(20)을 가지며, 상기 전자총(12)은 이 전계방출형 음극(20)과 제 1 및 제 2 전자빔 집속전극(25, 28)으로 구성되어 있다.One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The basic configuration of the CRT 10 of this embodiment is the same as that of the conventional CRT 1 shown in FIG. That is, as shown in FIG. 1, the electron gun 12 is installed in the neck portion 11a of the glass container 11 of the CRT 10 of the present embodiment, and the electron beam emitted from the neck portion 11a is It is deflected by the deflection electrode of the funnel portion. The electron beam impinges on the phosphor of the panel portion provided on the inner surface of the front face of the glass container 11, and excites it to emit light, thereby performing desired image display. However, unlike the conventional CRT, the electron gun 12 of the CRT 10 of the present embodiment has a field emission cathode 20 as its electron source, and the electron gun 12 has the field emission cathode 20 The first and second electron beam focusing electrodes 25 and 28 are formed.
다음에 상기 전자총(12)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다.Next, the structure of the said electron gun 12 is demonstrated in detail.
세라믹기판(13)상에는 Si 또는 유리등의 절연재료로 형성되는 기판(14)이 설치되어 있다. 이 기판(14)상에는 스핀트형의 전계방출형 음극(20)(FEC)이 직경 약 0.5~0.6mm의 범위내에 다수형성되어 있다. 즉 기판(14)상에는 도전성박막에 의해 캐소드전극(15)이 형성되며 그 위에는 절연층(16)과 게이트(17)가 적층되어 있다.On the ceramic substrate 13, a substrate 14 formed of an insulating material such as Si or glass is provided. On the substrate 14, a spin type field emission cathode 20 (FEC) is formed in a large number within a range of about 0.5 to 0.6 mm in diameter. That is, the cathode electrode 15 is formed on the substrate 14 by the conductive thin film, and the insulating layer 16 and the gate 17 are stacked thereon.
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.A hole 18 is formed in the insulating layer 16 and the gate 17 by a photolithography method, and a cone-shaped emitter 19 is formed on the cathode conductor 15 in the hole 18 by a vapor deposition method. have.
또한, 이 실시예에서는 에미터(19)가 스핀트형이나, 스핀트형 증착 에미터 이외에 에칭에 의한 세로형 전계방출 에미터라도 무방하며, 방향성이 우수하면 평면형 전계방출 에미터라도 무방하다.In this embodiment, the emitter 19 may be a spin type or a vertical field emission emitter by etching in addition to the spin type deposition emitter. If the emitter is excellent in orientation, the emitter 19 may be a planar field emission emitter.
상기 FEC (20)의 캐소드도체(15)는 세라믹기판(13)에 설치된 캐소드스템(21)에 접속되어 있고, 이 캐소드스템(21)은 유리용기(11)의 넥부(11a) 밖으로 도출되어 있다.The cathode conductor 15 of the FEC 20 is connected to the cathode stem 21 provided on the ceramic substrate 13, and the cathode stem 21 is led out of the neck portion 11a of the glass container 11. .
상기 FEC (20)의 게이트(17)에는 중앙에 구멍이 형성된 판형상의 도체(22)가 접속되어 있다. 도체(22)의 양단은 상기 세라믹기판(13)을 관통하여 FEC (20)측에 돌출한 2개의 게이트 스템(23)의 한쪽끝에 각각 접속되어 있다. 적어도 한쪽의 게이트 스템(23)의 다른쪽은 유리용기(11)의 넥부(11a)를 통과하여 바깥쪽으로 돌출되어 있다.The plate-shaped conductor 22 with a hole in the center is connected to the gate 17 of the FEC 20. Both ends of the conductor 22 are connected to one end of two gate stems 23 which penetrate the ceramic substrate 13 and protrude to the FEC 20 side, respectively. At least one of the other gate stems 23 protrudes outward through the neck portion 11a of the glass container 11.
상기 세라믹기판(13)상에 있어서, 상기 도체(22)상에는 절연층(24)이 형성되고, 이 절연층(24)의 위에는 제 1전자빔 집속전극(25)이 설치되어 있다. 제 1전자빔 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 있어서 상기 FEC (20)의 게이트(17)와의 거리는 0.08~0.1mm 로 되어 있다. 또, 제 1전자빔 집속전극(25)의 양끝은 봉형상의 리드단자(26)에 지지되어 있고, 적어도 그중의 한쪽은 유리용기(11) 밖으로 도출되어 있다.On the ceramic substrate 13, an insulating layer 24 is formed on the conductor 22, and a first electron beam focusing electrode 25 is provided on the insulating layer 24. The first electron beam focusing electrode 25 is a metal plate formed with a hole 25a having a diameter of 0.5 to 0.6 mm facing the FEC 20 formed in the substrate 14, and the FEC 20 near the hole 25a. The distance from the gate 17 is 0.08 to 0.1 mm. In addition, both ends of the first electron beam focusing electrode 25 are supported by the rod-shaped lead terminals 26, and at least one of them is led out of the glass container 11.
상기 제 1전자빔 집속전극(25)윗쪽에는 0.1 ~ 0.2mm의 세라믹 절연재(27)를 통하여 제 2전자빔 집속전극(28)이 설치되어 있다. 이 제 2전자빔 집속전극(28)의 구성은 제 1전자빔 집속전극(25)과 동일하며, 리드단자(29)의 적어도 한쪽이 유리용기(11) 밖으로 도출되어 있다.The second electron beam focusing electrode 28 is disposed on the first electron beam focusing electrode 25 through a ceramic insulating material 27 having a thickness of 0.1 to 0.2 mm. The structure of the second electron beam focusing electrode 28 is the same as that of the first electron beam focusing electrode 25, and at least one of the lead terminals 29 is led out of the glass container 11.
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, 제 1전자빔 집속전극(25)에는 0 ~ 150V, 제 2전자빔 집속전극(28)에는 200 ~ 500V 의 전압이 인가된다.The CRT 10 of this embodiment has a circuit for applying a predetermined voltage to each electrode of the electron gun 12. In this example, the emitter 19 is grounded, and a voltage of 30 to 150 V is applied to the gate 17, 0 to 150 V is applied to the first electron beam focusing electrode 25, and 200 to 500 V is applied to the second electron beam focusing electrode 28. do.
또는, 게이트(17)를 접지하고, 각 전극간에 상기한 것과 동일한 전위차를 부여하도록 해도 무방하다. 또한, 본 실시예의 전자총(12)은 FEC (20)와 제 1 및 제 2전자빔 집속전극(25, 28)을 가지고 있으나, 필요에 따라 다시 제 3 및 제 4의 집속전극을 설치하도록 해도 무방하다.Alternatively, the gate 17 may be grounded and the same potential difference as described above may be provided between the electrodes. In addition, the electron gun 12 of the present embodiment has the FEC 20 and the first and second electron beam focusing electrodes 25 and 28, but may be provided with the third and fourth focusing electrodes again as necessary. .
다음에 본 실시예의 CRT (10)는 제 3도에 도시한 바와 같이 휘도제어수단으로서의 휘도제어회로(30)를 가지고 있다. 본 실시예에 있어서는 표시해야할 화상의 계조데이타는 아날로그 데이타로서 주어진다. A/D 변환부(31)는 이 아날로그 데이타를 디지탈 데이타로 변환하여 출력하고, 기억수단으로서의 화상메모리(32)에 입력하도록 구성되어 있다. 화상메모리(32)는 A/D 변환부(31)에 의해 디지탈화된 화상의 계조데이타를 격납하고, 외부로 부터의 호출에 대응하여 출력한다.Next, the CRT 10 of this embodiment has a brightness control circuit 30 as brightness control means as shown in FIG. In this embodiment, the gradation data of the image to be displayed is given as analog data. The A / D conversion unit 31 is configured to convert this analog data into digital data, output it, and input it into the image memory 32 as a storage means. The image memory 32 stores gradation data of an image digitalized by the A / D conversion unit 31 and outputs it in response to a call from the outside.
CRT 컨트롤러(33)는 제 4도중에 도시한 바와 같은 계단형상의 편향전극 제어신호를 CRT의 편향전극에 출력하고 이것을 주사한다. 또, CRT 컨트롤러(33)는 상기 편향전극 제어신호에 동기하여 변화하는 어드레스 지정신호를 상기 화상메모리(32)에 부여한다. 또, CRT 컨트롤러(33)는 제 4도에 도시한 바와같은 계조 클록신호를 펄스폭 변조회로에 출력한다.The CRT controller 33 outputs the stepped deflection electrode control signal as shown in FIG. 4 to the deflection electrode of the CRT and scans it. In addition, the CRT controller 33 supplies the image memory 32 with an addressing signal that changes in synchronization with the deflection electrode control signal. The CRT controller 33 also outputs a gradation clock signal as shown in FIG. 4 to the pulse width modulation circuit.
CRT 컨트롤러(33)에 어드레스 지정된 화상메모리(32)내의 계조 데이타는 펄스폭 변조 회로(34)에 입력된다. 펄스폭 변조회로(34)에 입력된 계조데이타를 상기 계조 클록신호를 기준으로 하여 계수함으로써, 펄스폭 변조회로(34)는 펄스폭 변조된 영상신호를 생성하여 출력한다. 제 4도중에 도시한 바와 같이 이 영상신호가 n 계조를 표시한다고 하면, 편향전극 제어신호의 1화소분에 대응하는 영상신호는 변조주기 1/n 의 펄스의 조합으로 구성된다. 이 영상신호는 상기 편향전극 제어신호가 CRT (10)의 편향전극에 주어지는 것에 동기하여 CRT (10)의 전자총(12)의 게이트(17)에 가해진다.The gray scale data in the image memory 32 addressed to the CRT controller 33 is input to the pulse width modulation circuit 34. By counting the gradation data input to the pulse width modulation circuit 34 on the basis of the gradation clock signal, the pulse width modulation circuit 34 generates and outputs a pulse width modulated video signal. As shown in FIG. 4, when this video signal displays n gray levels, the video signal corresponding to one pixel of the deflection electrode control signal is composed of a combination of pulses of modulation period 1 / n. This image signal is applied to the gate 17 of the electron gun 12 of the CRT 10 in synchronization with the deflection electrode control signal being given to the deflection electrode of the CRT 10.
상기 영상신호를 게이트(17)에 부여된 전자총(12)에 있어서는 패널부의 주사되어 있는 화소마다에 전자의 방출시간이 제어되어 휘도가 조정된다. 이와같이 주사되는 화소마다 전자의 방출시간을 제어하는 것은 필라멘트를 전자원으로한 종래의 전자총으로서는 불가능하다.In the electron gun 12 provided with the video signal to the gate 17, the emission time of the electrons is controlled for each pixel scanned in the panel portion, and the luminance is adjusted. It is impossible to control the emission time of electrons for each pixel scanned in this way with a conventional electron gun using filament as an electron source.
본 실시예에 의하면, 상기 화상메모리(32)에 격납되는 계조데이타가 예컨대 8비트의 2진 데이타라고 하면, 0 ~ 255까지의 256 계조를 표현할 수 있다. 또, 디지탈신호에 의거한 펄스폭 변조를 채용하고 있으므로 노이즈에 강하고, 직선성이 우수한 고계조의 휘도제어를 행할 수 있다.According to this embodiment, if grayscale data stored in the image memory 32 is, for example, 8-bit binary data, 256 gray scales from 0 to 255 can be expressed. In addition, since pulse width modulation based on a digital signal is employed, luminance control of high gradation that is strong against noise and excellent in linearity can be performed.
다음에 제 5도에 다른 실시예의 CRT (10)를 예시한다. 제 5도에 도시한 바와 같이, 휘도제어수단으로서의 휘도제어회로(30)를 가지고 있다. 본 실시예에서는 표시해야할 화상의 계조데이타는 아날로그 데이타로서 주어진다. 이 아날로그 데이타는 도시하지 않은 A/D 변환부에 의해 디지탈 데이타로 변환되고, 기억수단으로서의 화상메모리(32)에 입력된다. 화상메모리(32)는 디지탈화된 화상의 계조데이타를 격납하고, 외부로부터의 호출에 따라 이것을 출력한다.Next, Fig. 5 illustrates a CRT 10 of another embodiment. As shown in FIG. 5, there is a luminance control circuit 30 as luminance control means. In this embodiment, grayscale data of an image to be displayed is given as analog data. This analog data is converted into digital data by an A / D conversion unit (not shown) and input to the image memory 32 as a storage means. The image memory 32 stores the gradation data of the digitalized image and outputs it in accordance with a call from the outside.
CRT 컨트롤러(33)는 제 6도중에 도시한 바와 같은 계단형상의 편향전극 제어신호를 CRT(10)의 편향전극(4)에 출력하고 이것을 주사한다. 또, CRT 컨트롤러(33)는 상기 편향전극 제어신호에 동기하여 변화하는 어드레스 지정신호를 상기 화상메모리(32)에 부여한다.The CRT controller 33 outputs the stepped deflection electrode control signal as shown in FIG. 6 to the deflection electrode 4 of the CRT 10 and scans it. In addition, the CRT controller 33 supplies the image memory 32 with an addressing signal that changes in synchronization with the deflection electrode control signal.
제 5도에 도시한 바와 같이 CRT 컨트롤러(33)에 어드레스 지정된 화상메모리(32)내의 디지탈의 계조데이타는 계조제어회로로서의 D/A 변환회로(134)에 입력된다. D/A 변환회로(134)는 이 디지탈의 계조데이타에 대응한 전압을 가지는 계조제어신호를 영상신호로서 출력한다. 이 영상신호는 제 6도에 도시한 바와 같은 아날로그 신호이다. 영상신호는 상기 편향전극 제어신호가 CRT (10)의 편향전극(4)에 부여되는 것에 동기하여 CRT (10)의 전자총(12)의 게이트(17)에 인가된다.As shown in FIG. 5, digital gradation data in the image memory 32 addressed to the CRT controller 33 is input to the D / A conversion circuit 134 as the gradation control circuit. The D / A conversion circuit 134 outputs a gradation control signal having a voltage corresponding to the digital gradation data as a video signal. This video signal is an analog signal as shown in FIG. The video signal is applied to the gate 17 of the electron gun 12 of the CRT 10 in synchronization with the deflection electrode control signal being applied to the deflection electrode 4 of the CRT 10.
상기 영상신호를 게이트(17)에 부여된 전자총(12)에 있어서는 패널부의 주사되어 있는 화소마다에 전자의 방출전류 즉 전자의 방출량이 제어되어서 휘도가 조정된다. 이와같이 주사되는 화소마다 전자의 방출량을 제어하는 것은 필라멘트를 전자원으로한 종래의 전자총에서는 불가능하다.In the electron gun 12 provided with the video signal to the gate 17, the emission current of electrons, i.e., the emission amount of electrons, is controlled for each pixel scanned in the panel portion, and the luminance is adjusted. It is impossible to control the emission amount of electrons for each pixel scanned in this way with a conventional electron gun using filament as an electron source.
상기한 바와 같이 아날로그 신호인 영상신호 (계조제어신호)에 의해 FEC 로 부터의 방출 전류를 제어함에 있어서는 제 7도에 도시하는 FEC 의 게이트전압-방출전류 특성에 있어서 직선의 영역을 이용한다. 예컨대, 제 7도에 있어서 게이트전압의 범위(A)를 제어범위로하면, 상기 영상신호의 전압레벨과 FEC 의 전자방출량을 비례시킬 수 있다. 비점등으로 하는 경우에는 게이트에 부여하는 영상신호의 전압을 문턱레벨전압(VTH)이하(OV 를 포함한다)로 한다.As described above, in controlling the emission current from the FEC by a video signal (gradation control signal), which is an analog signal, a linear region is used in the gate voltage-emission current characteristics of the FEC shown in FIG. For example, in FIG. 7, when the range A of the gate voltage is used as the control range, the voltage level of the video signal and the electron emission amount of the FEC can be proportional to each other. In the case of non-lighting, the voltage of the video signal applied to the gate is equal to or less than the threshold level voltage VTH (including OV).
[발명의 효과][Effects of the Invention]
본발명에 의하면, 전자총의 전자원에 전계방출형 음극을 사용한 CRT 에 있어서 펄스폭변조된 영상신호를 상기 편향전극의 제어신호에 동기시켜서, 상기 전계방출형 음극게이트에 부여하여 휘도를 제어하고 있다. 따라서 본발명에 의하면 노이즈에 강하고 직선성이 우수한 임의의 계조수의 휘도제어를 극히 간단한 구성으로 실현할 수 있는 등, 전계방출형 음극을 CRT 의 전자총에 응용할때 의 편리성을 증대시키고, 이로써 관련되는 CRT 의 기능성을 향상시킨다고 하는 산업상 현저한 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, the brightness is controlled by synchronizing a pulse width modulated video signal in the CRT using the field emission cathode as the electron source of the electron gun to the field emission cathode gate in synchronization with the control signal of the deflection electrode. . Therefore, according to the present invention, it is possible to realize the luminance control of an arbitrary gray scale number excellent in noise and linearity with an extremely simple configuration, thereby increasing the convenience in applying the field emission cathode to the electron gun of the CRT. The industrial significant effect of improving the functionality of the CRT can be obtained.
또다른 구성으로서, 계조데이타에 따른 전압의 아날로그 신호를 편향전극 제어신호에 동기하여 전계방출형 음극의 게이트에 부여하고, 전자의 방출량을 제어하여 휘도를 제어하고 있다. 따라서, 본발명에 의하면, 노이즈에 강하고 직선성이 우수한 임의의 계조수의 휘도 제어를 극히 간단한 구성으로 실현할 수 있는 등 전계방출형 음극을 CRT 의 전자총에 응용할때의 편리성을 증대시킬 수 있다.As another configuration, the analog signal of the voltage according to the gradation data is applied to the gate of the field emission cathode in synchronization with the deflection electrode control signal, and the luminance is controlled by controlling the amount of electron emission. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize the luminance control of any grayscale number which is resistant to noise and has excellent linearity with an extremely simple configuration. Thus, the convenience in applying the field emission cathode to the CRT electron gun can be increased.
또, 본발명에 의하면 전계방출형 음극을 전자원으로서 하고 있기 때문에 간단한 정전렌즈를 설치하는것 만으로 수차가 적고 빔내의 전자밀도가 균일한 전자빔이 얻어지고, 또 게이트ㆍ에미터 간의 제어에 의해 전자빔의 방출을 제어할 수 있으므로, 새로운 제어전극을 설치할 필요도 없고 콤팩트한 전자총을 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, since the field emission cathode is used as the electron source, an electron beam having a low aberration and a uniform electron density in the beam can be obtained simply by installing a simple electrostatic lens, and the electron beam is controlled by the gate-emitter control. Since the emission can be controlled, it is not necessary to install a new control electrode and a compact electron gun can be obtained.
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