KR100308366B1

KR100308366B1 - 칼라 음극선관

Info

Publication number: KR100308366B1
Application number: KR1019990020121A
Authority: KR
Inventors: 와따나베겐이찌; 시라이쇼우지; 가또우신이찌
Original assignee: 가나이 쓰토무; 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2001-09-29
Also published as: US6288482B1; TW558731B; JPH11345577A; KR20000005818A

Abstract

본 발명의 칼라 음극선관에 구비된 형광면은, 3색의 형광체 화소가 배열된 형광체막을 구비한다. 본 발명의 칼라 음극선관에 구비된 새도우 마스크는, 형광면에 근접하여 설치된 색선택 전극이다. 본 발명의 칼라 음극선관에 구비된 전자총은, 전자빔을 발생하는 수단과 주렌즈를 형성하는 수단을 구비한다. 상기 전자빔을 발생하는 수단은 형광면 방향으로 3개의 전자빔을 공통 평면내로 평행하게 발사하기 위한 '캐소드, 제1 전극 및 제2 전극'을 포함한다. 상기 주렌즈를 형성하는 수단은 상기 3 전자빔을 형광면에 포커싱하는 복수의 전극을 포함한다. 상기 제1 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍의 '종과 횡' 방향의 평균 직경을 D라 한다. 상기 제1 전극에 있어서의 전자빔 통과부의 전극판 두께를 T라 한다. 상기 제1 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍과 상기 제2 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍간의 간격을 B라 한다. 상기 D, T, 및 B를, 다음 관계로 표시되는 4개의 직선으로 둘러싸인 영역내로 설정한다. 여기에서 A를 D³/T로 한다.

100A = 154B + 17, 1000A = 1420B + 17, A = 0.6, B = 0.08.

드라이브 전압을 저감하고, 높은 고주파 영역에서도 고해상도의 화상 표시를 가능하게 한 칼라 음극선관을 얻을 수 있다.

Description

칼라 음극선관{COLOR CATHODE-RAY TUBE}

본 발명은 칼라 음극선관에 관한 것으로, 특히, 본 발명은 형광면 방향으로 3개의 전자빔을 공통 평면내로 평행하게 발사하는 전자총을 구비한 칼라 음극선관에 관한 것이다.

칼라 음극선관은, 텔레비젼용이나 정보 단말 모니터용으로서 이용된다. 칼라 음극선관은 이하의 구성 요소를 포함한다.

(1) 진공 인벨로프의 일단 내부에 설치되고, 복수(통상 3개) 전자빔을 발사하는 전자총.

(2) 진공 인벨로프의 타단 내면에 도포되고, 복수(통상 3색) 형광체 화소가 모자이크와 같이 배열된 형광면.

(3) 형광면에 근접하여 설치된 색선택 전극인 새도우 마스크.

(4) 상기 전자총에서 발사된 복수의 전자빔을 편향하기 위해, 상기 진공 인벨로프의 외부에 장착된 편향 요크.

편향 요크에 의해 발생된 자계에 의해 전자빔을 이차원으로 주사함으로써, 칼라 음극선관은, 원하는 화상을 표시한다.

도 3은 칼라 음극선관의 개략 구조를 설명하는 수직 단면도이다. 칼라 음극선관은 이하의 구성 요소를 구비한다: 패널(1), 펀넬(2), 넥(3), 형광체막(4), 내부 도전막(5), 새도우 마스크(6), 마스크 프레임(6A), 마스크 현가 기구(6B), 게터(7; getter), 및 자기 실드(8). 또한, 칼라 음극선관은 이하의 구성 요소를 더 구비한다: 편향 요크(9), '색순도 및 컨버젼스' 조정용 마그네트(10), 인라인형 전자총(11), 보강 메털 피팅(12, reinforcement metal fitting), 및 스템 핀(13; stem pin).

도 4는 이러한 종류의 칼라 음극선관에 이용되는 인라인형 전자총의 구조를 설명하는 개략 단면도이다. 도 4에 도시한 전자총은, 히터(20), 캐소드(21), 제1 전극(22), 제2 전극(23), 제3 전극(24), 양극의 제4 전극(25), 실드 컵(26), 및 콘택트 스프링(27)을 구비한다. 28은 물점(thing point; 크로스 오버)이다. 도 3과 동일한 부호는 동일 부분에 대응한다.

도 5는 도 4에 도시한 전자총의 전자빔 발생부의 구성을 설명하는 개략 단면도이다. 도 5에 도시한 전자빔 발생부는, 제1 전극(22)의 전자빔 통과 구멍(22A), 제2 전극(23)의 전자빔 통과 구멍(23A), 제3 전극(24)의 전자빔 통과 구멍(24A)을 구비한다. 30은 드라이브 회로이다. 도 4와 동일 부호는 동일 부분에 대응한다.

도 5에 있어서, 넥(3)내에 설치된 인라인형 전자총은 공통 평면(수평면)상에 3개의 전자빔 EB(중앙 빔 EBc, 사이드 빔 EBs×2)를 발사한다. 이 전자빔의 강도는 스템 핀(13)을 통해 외부의 드라이브 회로(30)에서 인가되는 영상 신호(적 Sr, 녹 Sg, 청 Sb)에 따라 변조된다. 그리고, 전자빔은 편향 요크(9)에서 발생되는 '수평 방향과 수직 방향'의 편향 자계에 의해 편향된다. 그리고, 전자빔은 형광체막(4)상에 이차원 주사되어, 영상이 재생된다.

도 4와 도 5에 있어서, 제2 전극(23)에 인가된 400 ∼ 1000V의 정전위에 의해, 히터(20)로 가열된 캐소드(21)에서 방출된 전자는, 제1 전극(22)측으로 가속되어, 3개의 전자빔이 형성된다.

그리고, 이들 3개의 전자빔은, 제1 전극(22)의 전자빔 통과 구멍(22A)을 통과하고, 제2 전극(23)의 전자빔 통과 구멍(23A)을 통과한다. 제3 전극(24)에는 5∼10KV 정도의 고전압이 인가된다. 그리고, 제2 전극(23)과 제3 전극(24)의 사이에 형성되는 프리 포커스 렌즈에 의해, 3개의 전자빔은, 약간의 포커싱 작용을 받는다. 제4 전극(양극; 25)에는 20∼35KV 정도의 고전압이 인가된다. 그리고, 제3 전극(24)에 의해 가속되면서, 3개의 전자빔은, 제3 전극(24)과 제4 전극(양극; 25)의 사이에 형성되는 주렌즈에 입사한다.

여기에서, 주렌즈를 구성하는 제3 전극(24)과 제4 전극(25) 간의 전위차에 의해 정전계가 형성된다. 그러므로, 주렌즈에 공급된 3개의 전자빔 EB의 궤도를, 상기 정전계가 변화시킨다. 그 결과, 3개의 전자빔이 각각 형광체막(4)상에 촛점을 맞추어, 빔 스폿을 형성한다.

칼라 음극선관의 '펀넬(3)과 넥(3)'의 천이 영역에 장착된 편향 요크(9)에서 발생되는 자계에 의해, 이 빔 스폿은 형광체막으로 구성되는 화면 전체에 이차원주사된다. 또, 이 빔 스폿은 새도우 마스크(6)의 개구에서 각 색깔용으로 선별된다. 그리고, 이 빔 스폿은 대응하는 색의 형광체에 도달하여, 원하는 칼라 화상을 형성한다.

또, 상기와 같은 칼라 음극선관의 실제 동작에 있어서, 상기 각 전극에 소정의 전압이 인가된다. 동시에, 영상을 표시하기 위해, 화면의 '색도 및 휘도'를 제어하는 것이 필요하다. 도 4에 도시한 것과 같이, 3색의 형광체 각각에 대응한 캐소드에 인가되는 드라이브 전압을 변화시킴으로써, 편향에 동기하여, 각각의 캐소드에서 방출되는 전자빔의 양이 제어된다. 또, 캐소드에서 전자빔이 방출되기 직전의 캐소드 전압을, 캐소드 컷오프(cutoff) 전압이라 부른다. 즉, 이것은 화면의 휘도가 제로 레벨(어두운 상태)인 시점의 전압이다.

일반적으로, 칼라 텔레비젼에 이용되는 음극선관에 있어서는, 전자총의 제1 전극의 전자빔 통과 구멍의 직경이 통상 약 0.6mm이다. 또, 컴퓨터 등의 정보 처리 단말용 디스플레이 모니터에 이용되는 음극선관에 있어서는, 드라이브 전압은 약 50V이다. 그리고, 이 때 캐소드에서 방출되는 전류량은 약 0.3mA이다. 이것은, 상기 음극선관의 화면을 추천 휘도로 표시한 때의 전류치에 상당한다. 이 추천 휘도는 약 100 cd/m²이다.

또, 이러한 종류의 종래 기술에 관해서는, 특공소 53-18866호 공보에 개시되어 있다.

상기와 같은 칼라 음극선관의 표시 영상에 있어서, '휘도, 해상도 및 컨트러스트'가 높은 것이 가장 중요하다. 그러므로, 이들의 특성이 특히 요구되는 컴퓨터 등의 정보 처리 단말용 디스플레이 모니터용 음극선관에 있어서는, 고휘도에서의 빔스폿 직경의 축소가 요구된다. 또, 형광체막을 구성하는 각 색의 형광체 도트 피치의 고해상도화가 요구되고, 또한 표시 화면의 확대에 따른 표시 화소수의 증가가 요구된다.

빔 스폿 직경의 축소를 위해서는, '제1 전극이나 그 주변 전극'의 전자빔 통과 구멍의 치수를 축소함으로써, 투영되는 물점의 직경의 축소와 캐소드에 있어서의 전류 밀도를 증대시키는 것이 효과적이다.

그러나, 일반적으로 주울 열의 상승에 따라 캐소드 전류 밀도의 증대는, 해당 캐소드를 구성하는 바륨(barium) 등의 전자 방출 물질의 증발을 가속시킨다. 그러므로, 캐소드 능력의 저하에 따라, 음극선관의 수명이 단축한다.

또한, 형광체 도트 피치의 고해상도화, 화면 확대에 따른 표시 화면수의 증가는, 새도우 마스크의 빔 투과율 저하에 관련된다. 그러므로, 화면 휘도를 유지하기 위해서는 캐소드에서 방출되는 전류량은 증가하게 되어 상기 수명 단축화를 한층 가속시키게 된다.

또, 표시 화면수의 증가를 위해서는, 캐소드에 인가되는 영상 신호가 증폭되는 드라이브 전압의 주파수를 높일 필요가 있다. 이 드라이브 전압은 진폭을 변조시킨다. 통상, 1.3M Pixel(1280 도트×1024 라인에 상당함) ∼ 2M Pixel(1600 도트×1200 라인에 상당함)의 화소수를 표시하기 위해서는, 비디오 대역의 클럭 주파수를 150∼200MHz 정도로 할 필요가 있다. 그러나, 영상 신호의 진폭을 드라이브 전압까지 증폭시키기 위한 회로의 주파수 특성에는 한계가 있다.

도 6a, 6b, 6c는 캐소드 드라이브 전압의 응답 특성에 대한 설명도이다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 클럭 주파수 150∼200MHz의 비디오 대역에 있어서는, 화면 휘도를 확보하기 위한 드라이브 전압의 진폭 상한은 약 50V이다. 도 6b에 도시한 바와 같이, 150MHz에 있어서는 신호의 '상승, 하강' 시간에 지연이 발생한다. 도 6c에 도시한 바와 같이, 200MHz에 있어서는 신호의 '상승, 하강' 시간에 지연이 발생함과 동시에, 진폭의 손실이 발생하고, 입력 신호가 열화되어 버린다.

그 결과, 입력 신호는 캐소드에 정확하게 전달되지 않고, 빔 스폿의 축소 효과가 해상도로서 나타나지 않는다.

즉, '비교적 고주파'인 수평 편향 주파수의 영향을 직접 받는 종선의 표시가 어렵게 된다. 즉, 종선의 휘도 저하와 휘선이 주사 방향으로 흐르는 현상이 발생한다.

한편, '비교적 저주파'인 수직 편향 주파수의 영향을 직접 받는 횡선에 관해서는 드라이브 전압은 확보된다. 이것에 의해, 종선과 횡선과의 휘도차가 증대하여, 화상이 부자연스럽게 된다.

음극선관에 있어서의 드라이브 특성으로부터, 캐소드에서 전자가 나오기 시작하는 시점에 있어서의 캐소드 전압(즉, 캐소드 컷오프 전압)을 낮게 설정함으로써, 드라이브 전압의 진폭이 저감된다는 것이 알려져 있다. 그러나, 이 경우, 동시에 캐소드에서의 전류 밀도가 감소하므로, 화면에서의 빔 스폿 직경이 크게 되어 해상도가 열화된다.

상기 칼라 음극선관의 인라인형 전자총에 있어서는, 그 드라이브 전압을 저감하고, 높은 비디오 대역(200MHz 이상)에서의 입력 신호의 열화를 방지할 필요가 있음과 동시에, 그 때의 포커스 특성의 열화를 방지하지 않으면 안된다.

본 발명의 목적은, 상기 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것이다. 그것은 칼라 음극선관에 있어서, 드라이브 전압을 저감하는 것이다. 그리고, 그것은 높은 주파수 영역에 있어서 고해상도의 화상을 표시할 수 있는 전자총을 구비한 칼라 음극선관의 제공이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 칼라 음극선관을 제공한다. 본 발명의 칼라 음극선관에 구비된 형광면은, 3색의 형광체 화소가 배열된 형광체막을 구비한다. 본 발명의 칼라 음극선관에 구비된 새도우 마스크는, 형광면에 근접하여 설치된 색선택 전극이다. 본 발명의 칼라 음극선관에 구비된 전자총은, 전자빔을 발생하는 수단과 주렌즈를 형성하는 수단을 구비한다. 상기 전자빔을 발생하는 수단은 형광면 방향으로 3개의 전자빔을 공통 평면내로 평행하게 발사하기 위한 '캐소드, 제1 전극 및 제2 전극'을 포함한다. 상기 주렌즈를 형성하는 수단은 상기 제3 전자빔을 형광면에 포커싱하는 복수의 전극을 포함한다. 상기 제1 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍의 '종과 횡' 방향의 평균 직경을 D로 한다. 상기 제1 전극에 있어서의 전자빔 통과부의 전극판 두께를 T라 한다. 상기 제1 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍과 상기 제2 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍과의 사이 간격을 B라 한다. 상기 D, T, 및 B를, 다음 관계로 표시되는 4개의 직선으로 둘러싸인 영역내로 설정한다. 여기에서, A를 D³/T로 한다. 100A = 154B + 17,1000A = 1420B + 17, A = 0.6, B = 0.08.

이 구성에 의해, 드라이브 전압이 저감되고, 높은 비디오 대역(200MHz 이상)에서의 입력 신호의 열화가 방지되며, 그 때의 포커스 특성의 열화가 방지된다.

도 1은 본 발명에 따른 칼라 음극선관에 구비된 전자총에 있어서, '제1 전극과 제2 전극간의 간격, 제1 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍의 직경, 제1 전극에 있어서의 전극판 두께'의 관계를 도시한 설명도.

도 2는 칼라 음극선관에 구비된 전자총에 있어서, 드라이브 전압 Ed와 캐소드 전류 Ik의 관계를 도시한 음극선관의 드라이브 특성도.

도 3은 칼라 음극선관의 개략 구조를 설명하는 수직 단면도.

도 4는 칼라 음극선관에 이용되는 인라인형 전자총의 구조를 설명하는 개략 단면도.

도 5는 도 4에 도시한 전자총의 전자빔 발생부의 구성을 설명하는 개략 단면도.

도 6a, 6b, 및 6c는 캐소드 드라이브 전압의 응답 특성에 대한 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20 : 히터

21 : 캐소드

22 : 제1 전극

23 : 제2 전극

24 : 제3 전극

25 : 양극인 제4 전극

26 : 실드컵

27 : 콘택트 스프링

28 : 물점(크로스오버)

이하, 본 발명의 실시 형태에 관해서 실시예를 참조하여 설명한다.

음극선관의 포커스 특성을 유지하기 위한 중요한 요소로서, 캐소드 전류 밀도와 물점 직경이 있다. 전류량이 일정한 경우, 하기의 경우에 캐소드 전류 밀도는 증가한다.

(1) 제2 전극 전위가 높게 되는 경우

(2) 캐소드와 제1 전극간의 거리가 근접하는 경우

(3) 제1 전극의 전자빔 통과 구멍이 작게 되는 경우

(4) 제1 전극과 제2 전극간의 거리가 근접하는 경우

이들 관계가 얻어진 경우, 캐소드 전류 밀도는 높게 되고, 화면에서의 빔 스폿 직경을 작게할 수 있다.

캐소드에서 방출된 전자 빔은, 상기 도 5에 도시한 것과 같이, 제2 전극(23)의 정전위에 의해 가속되면서 제1 전극(22)을 통과한다. 그리고, 전자빔은, 일단 제1 전극(22)과 제2 전극(23)의 중간 부근에서 포커싱하고, 물점(28)을 형성한다. 그 후, 전자빔은, 공간 전하 효과에 의해 발산하면서, 도 4의 제3 전극(24)과 제4 전극(25)의 대향부에 형성되는 주렌즈에 공급된다. 그리고, 전자빔은 주렌즈에서 강한 포커싱 작용을 받아, 형광체막상에 스폿을 형성한다.

이 스폿은 주렌즈에 의한 물점의 투영이다. 화면에서의 빔 스폿 직경을 작게 하기 위해서는 이 물점의 직경을 축소할 필요가 있다. 그러기 위해서는, 제1 전극(22)이나 주변 전극의 전자빔 통과 구멍의 치수를 축소할 필요가 있다. 이것은 동시에 캐소드 전류 밀도를 증대시킨다.

도 5에 있어서 캐소드와 제1 전극(22)간의 거리 C는 가능한 한 가까운 것이 바람직하다. 그러나, 음극선관의 제조 공정에 있어서 진공중에서 활성화될 때에, 캐소드(21)는 히터에 의해 정상 동작에 대해 약 140%까지 가열된다. 이 때의 열에 의해 캐소드 구조체가 팽창하는 양을 예상함으로써, 캐소드(21)를 제1 전극(22)과 접촉하지 않는 거리까지 이격시켜 둘 필요가 있다.

히터의 점등전의 냉각된 상태에 있어서, 캐소드(21)와 제1 전극(22)간의 거리 C를 적어도 약 0.1mm로 할 필요가 있다는 것을 실험을 통해 판명했다.

다음으로, 드라이브 전압을 낮게하기 위해서는 컷오프 전압을 낮게 할 필요가 있다. 이 때, 제2 전극(23)의 제1 전극(22)에 대한 전위를 낮게 설정하는 방법이 일반적이다. 그러나, 이 방법에서는 캐소드 전류 밀도를 유지할 수 없게 되어, 빔 스폿 직경의 열화를 초래하게 된다. 그러므로, 제1 전극(22)의 구멍 직경을 축소하고, 전류 밀도를 유지할 필요가 있다.

다음으로, 이하의 문제점을 해결하기 위해, 도 5에 있어서 제1 전극(22)과 제2 전극(23)간의 거리 B를, 특정량 이상으로 설정할 필요가 있다.

(1) 각각에 인가되는 전압의 전위차에 의해 '방전이나 누설 등'의 문제가 생긴다.

(2) 이물질이 전극간에 들어간다.

도 1은, 본 발명에 따른 칼라 음극선관에 구비된 전자총에 있어서, '제1 전극과 제2 전극간의 간격, 제1 전극에 있어서 전자빔 통과 구멍의 직경, 제1 전극에 있어서의 전극판 두께'의 관계를 도시하는 설명도이다.

도 1에 있어서, 종축 A는 제1 전극에 있어서 전자빔 통과 구멍의 공통 평면과 직교하는 방향 및 공통 평면 방향의 평균 직경을 3승한 값의, 제1 전극에 있어서 전자빔 통과부의 판 두께에 대한 비이다. 횡축 B는 제1 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍과 제2 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍간의 간격이다.

상기 방전, 누설, 또는 이물질 침입을 방지할 필요가 있다. 그러므로, 각 전극 인가 전압과, 관내 잔존 이물질의 경험적인 크기로부터, 제1 전극(22)과 제2 전극(23)간의 거리 B를, 도 1의 직선(61)보다 크게 할 필요가 있다. 즉, B≥0.08(mm)로 할 필요가 있다.

한편, 디스플레이 모니터용 칼라 음극선관에 있어서, 그 표시 화면의 추천 휘도는 약 100cd/m²이다. 이 경우, 음극선관의 각 캐소드 전류는 약 0.3mA이다. 유효 화면 대각 방향 치수 51cm인 디스플레이 모니터용 칼라 음극선관에 있어서, 화소수 2M Pixel이상인 고해상도 화상을 표시시키기 위해서는, 드라이브 전압의 클럭 주파수를 적어도 약 200MHz로 할 필요가 있다. 이 200MHz 이상의 비디오 대역에서는, 영상 신호를 정확하게 재현하면서, 캐소드 전류를 약 0.3mA 이상(화면 휘도가 약 100cd/m²에 상당함) 얻기 위해서는, 드라이브 전압을 약 40V 이하로 할 필요가 있다. 이것은 실험에 의해 판명했다. 그러므로, 필요한 드라이브 전압을 확보하기 위한 컷오프 전압을, 특정치 이하로 설정할 필요가 있다.

도 2는 칼라 음극선관의 전자총의 '드라이브 전압 Ed와 캐소드 전류 Ik'의 관계를 도시한 음극선관의 드라이브 특성도이다.

도 2에서, 1개의 캐소드당 약 300㎂ 이상의 전류를 얻는 경우에, 드라이브 전압을 약 40V 이하로 하기 위해서는, 컷오프 전압 Ekco는 약 80V 이하일 필요가 있다. 이 컷오프 전압에 관해서는, HMOSS의 실험식으로부터 다음과 같이 알려져 있다.

(1) 컷오프 전압은, 제1 전압의 전자빔 통과 구멍 직경의 3승에 비례한다.

(2) 컷오프 전압은, '제1 전극의 전극판 두께', '캐소드와 제1 전극간의 거리', '제1 전극과 제2 전극간의 거리'에 반비례한다.

상술한 것과 같이, 캐소드(21)와 제1 전극(22)간의 거리 C를 적어도 약 0.1mm로 하는 것을 고려해야만 한다.

제1 전극(22)에 있어서 전자빔 통과 구멍(22A)의 '종과 횡' 방향의 평균 직경을 D라 한다. 제1 전극(22)에 있어서의 전자빔 통과 구멍부의 전극판 두께를 T라 한다. 제1 전극(22)에 있어서의 전자빔 통과 구멍(22A)과 제2 전극(23)에 있어서의 전자빔 통과 구멍(23A)간의 간격을 B라 한다.

컷오프 전압 Ekco를 80V 이하에서 동작시킬 때에 캐소드 전류 밀도를 유지하기 위해서는, 상기 D, T, 및 B가, 다음 관계를 만족하도록 설정할 필요가 있다.

A = D³/T, 100A ≤ 154B + 17.

즉, 제1 전극에 있어서 전자빔 통과 구멍 직경 D의 전자빔 통과 구멍 부분의 전자판 두께 T에 대한 비 A(=D³/T)를, 도 1의 직선(62)보다 작게 할 필요가 있다. 이것은, 전자빔의 궤도 해석에 의해 판명했다.

또, 컷오프 전압은, 캐소드, 제1 전극 및 제2 전극 각각의 부품의 치수 정밀도나 그 조립시 제조상 오차로부터, 약 10V의 차이로 변동한다. 특히, 컷오프 전압이 3개의 캐소드 간에 있어서 20%보다 큰 차이로 변동한 경우, 디스플레이 모니터에 있어서의 각 캐소드 전압 조정 회로의 부하가 크게 되고, 모니터의 비용이 관련되며 실용적이지 않다. 이것을 고려한다면, 컷오프 전압은 50V 이상인 것이 필요하다.

이 50V의 컷오프 전압 Ekco를 확보하기 위해서는, 상기 D, T, 및 B가, 다음 관계를 만족하도록 설정할 필요가 있다.

A = D³/ T, 1000A ≥ 1420B + 17.

즉, 제1 전극에 있어서 전자빔 통과 구멍 직경 D의 전자빔 통과 구멍 부분의 전극판 두께 T에 대한 비 A(= D³/T)를, 도 1의 직선(63)보다 크게 할 필요가 있다. 또, 직선(63)은, 컷오프 전압 Ekco를 50V로 동작시키는 경우에 컷오프 전류 밀도를 유지하기 위한 상기 A, B의 관계식이다. 이것은, 전자빔의 궤도 분석에 의해 판명했다.

이들 관계를 이용함으로써, 캐소드 전류 밀도를 유지하면서, 포커스 특성을 열화시키지 않고, 드라이브 전압을 저감할 수 있다.

한편, 제1 전극(22)에 있어서의 전자빔 통과 구멍(22A)의 '종과 횡'의 평균 직경을 3승한 값의 해당 부분에 있어서의 두께에 대한 비 A는, 거의 전극의 전자빔 통과 구멍의 구멍 직경의 함수이다. 즉, 이 전자빔 통과 구멍의 구멍 직경이 크게 되면, 포커스 특성은 열화되게 된다. 이것은, 물점의 직경이 크게 되기 때문이다. 형광체막에 투영되는 물점의 직경이 증대함으로써, 포커스 특성이 열화되게 된다.

그러므로, 화소수가 2M Pixel 이상인 고해상도 디스플레이 모니터용 칼라 음극선관에 있어서, 포커스 특성을 유지하기 위해서는, 도 1의 직선(64)로 도시한 것과 같이, A ≤ 0.6이어야만 한다. 이것은 디스플레이 모니터용 칼라 음극선관에 있어서, 화소수가 2M Pixel 이상인 고해상도 화상 표시를 가능하게 하기 위해서는, 제1 전극(22)에 있어서의 전자빔 통과 구멍(22A)의 '종과 횡'의 평균 직경 D를 0.4mm 보다 작게 할 필요가 있기 때문이다. 또, 상기 제1 전극(22)에 있어서의 전자빔 통과 구멍(22A)을 고정밀도로 형성하기 위해서는, 전자빔 통과 구멍 부분의 전극판 두께 T를 0.06 ∼ 0.13mm의 범위로 설정할 필요가 있다. 또, 제1 전극(22)자체의 기계적 강도를 고려하면, 전극판 두께 T를 거의 0.1mm로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 전자빔 통과 구멍(22A)의 직경 D가 작게 설정됨에 따라, 전극판 두께 T를 점차 얇게 하면 좋다.

이상 전체 관계식에 의해 둘러싸인 영역내(도 1에 사선으로 표시한 범위)에서 상기 A와 B의 값을 설정함으로써, 컷오프 전압을 저감하면서 포커스 특성을 유지할 수 있다. 빔 스폿 직경의 축소 효과를, 제1 전극(22)에 있어서의 전자빔 통과 구멍의 구멍 두께 축소에 의해 달성할 수 있다.

동시에, 드라이브 전압을 저감할 수 있으므로, 빔 스폿 직경을 원래 상태로부터 열화시키지 않고, 드라이브 전압의 진폭을 낮게 할 수 있다. 이것에 의해, 통상 곤란하다고 여겨지는 높은 편향 주파수(즉, 높은 비디오 대역)에 있어서, 용이하게 '고휘도, 고해상도' 화상을 얻을 수 있고, 동시에 캐소드로의 입력 신호를 정확하게 화면상에 재현할 수 있다.

상기 도 4와 도 5에 도시한 전자총의 구성도를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

히터(20)에는 히터 전압으로서 5∼10V의 전위차를 인가한다. 캐소드(21)에는 영상 신호인 캐소드 전위를 인가한다. 제1 전극(22)에는 제어 전극 전위로서 0 ∼ -200V 정도를 인가한다. 제2 전극(23)에는 가속 전극 전위로서 400 ∼ 1000V 정도를 인가한다. 또, 제3 전극(24)에는 포커싱 전극 전위로서 5 ∼ 10KV를 인가한다. 제4 전극(25)에는 양극 전위로서 20 ∼ 35KV 정도를 인가한다.

본 실시예에 있어서, 다음과 같이 설정되어 있다. (1) 제1 전극(22)에 있어서의 전자빔 통과 구멍(22A)의 구멍 직경 D는 0.30mm이다. (2) 해당 전자빔 통과 구멍 부분의 전극판 두께 T는 0.1mm이다. (3) 제1 전극(22)으로의 인가 전위는 0V이다. 따라서, A(=D³/T)의 값은 0.27이다. 또한, 다음과 같이 설정되어 있다. (4) 제2 전극(23)에 있어서의 전자빔 통과 구멍(23A)의 구멍 직경은 0.37mm이다. (5) 제2 전극(23)으로의 인가 전위는 600V이다. (6) 제1 전극(22)에 있어서의 전자빔 통과 구멍 부분과 제2 전극(23)에 있어서의 전자빔 통과 구멍 부분간의 거리 B는 0.12mm이다. 따라서, A값, B값은 상기 4개의 관계식으로 둘러싸인 영역에 있다.

이 때, 캐소드(21)의 컷오프 전압은 70V 정도가 된다. 캐소드 전류량이 각 캐소드당 0.3mA인 경우, 컷오프 전압 70V에 있어서 필요한 드라이브 전압은 40V 이하이다. 따라서, 비디오 주파수 200MHz 이상에서의 종선 휘도에 열화는 나타나지 않고, 또 빔 스폿 직경의 열화도 나타나지 않는다.

또, 제1 전극(22)에 있어서의 전자빔 통과 구멍(22A)의 형상은 완전한 원형일 필요는 없다. 음극선관의 필요한 특성에 따라, 제1 전극(22)에 있어서의 전자빔 통과 구멍(22A)을 '종축으로 긴 형상, 횡축으로 긴 형상, 장방형, 타원형 등'의 여러가지 형상으로 변경할 수 있다. 본 실시예에 있어서, A(=D³/T)값에 이용하는 전자빔 통과 구멍의 구멍 직경은 종방향, 횡방향 각각의 직경의 평균 직경으로 정의된다.

또, 본 발명은 상기 실시예에 도시한 형식의 전자총을 구비한 칼라 음극선관으로 한정되지 않는다. 본 발명은 다른 전극 구성(예를 들면, 다단 포커싱 렌즈 구조)을 갖는 전자총을 구비한 각종 음극선관에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

이상의 설명과 같이, 본 발명의 칼라 음극선관은, 캐소드, 제1 전극, 제2 전극을 구비한 전자빔 발생 수단을 가지는 인라인형 전자총을 구비한다. 그리고, 본 발명의 칼라 음극선관은, '제1 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍 직경을 3승한 값의 제1 전극에 있어서의 전극판 두께에 대한 비'와 '제1 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍 부분과 제2 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍 부분간의 거리'의 관계를설정하고 있다. 본 발명의 칼라 음극선관에 의하면, 드라이브 전압을 저감할 수 있다. 따라서, 편향 주파수가 높은 고해상도 화면 표시라도 입력 신호에 대한 응답의 열화가 없게 되고, 또 포커스 특성의 열화도 발생하지 않는다.

Claims

형광면, 새도우 마스크 및 전자총을 구비하는 칼라 음극선관에 있어서,

상기 형광면은 3색의 형광체 화소가 배열된 형광체막을 구비하고,

상기 새도우 마스크는 상기 형광면에 근접하여 설치된 색선택 전극이며,

상기 전자총은 3개의 전자빔을 발생하는 수단과 주렌즈를 형성하는 수단을 구비하고,

상기 전자빔을 발생하는 수단은 상기 형광면 방향으로 상기 3개의 전자빔을 공통 평면내로 평행하게 발사하기 위한 캐소드, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하며,

상기 주렌즈를 형성하는 수단은 상기 3개의 전자빔을 상기 형광면에 포커싱하는 복수의 전극을 포함하고,

상기 제1 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍의 종과 횡 방향의 평균 직경을 D(mm)로 하며, 상기 제1 전극에 있어서의 전자빔 통과부의 전극판 두께를 T(mm)로 하고, 상기 제1 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍과 상기 제2 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍간의 간격을 B(mm)로 하고, 상기 D, T, 및 B는 100A = 154B + 17, 1000A = 1420B + 17, A = 0.6, B = 0.08(여기에서, A를 D³/T로 한다)의 관계로 표시되는 4개의 직선으로 둘러싸인 영역내에 설정되는

것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제1항에 있어서, 상기 형광면에 있어서의 형광체 화소의 수가 2M Pixel 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제1항에 있어서, 상기 캐소드에 인가되는 드라이브 전압의 주파수가 200MHz 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제1항에 있어서, 상기 캐소드에 인가되는 드라이브 전압이 40V 이하인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제1항에 있어서, 상기 형광면의 휘도가 100cd/mm²이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제1항에 있어서, 캐소드 전류가 0.3mA 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제1항에 있어서, 상기 캐소드의 컷오프 전압이 80V 이하인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제1항에 있어서, 상기 D가 0.4mm 보다 작은 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제8항에 있어서, 상기 T가 0.06 ∼ 0.13mm의 범위인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제1항에 있어서, 상기 캐소드와 상기 제1 전극간의 거리가 0.1mm 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
형광면, 새도우 마스크 및 전자총을 구비하는 칼라 음극선관에 있어서,

상기 형광면은 3색의 형광체 화소가 배열된 형광체막을 구비하고,

상기 새도우 마스크는 상기 형광면에 근접하여 설치된 색선택 전극이며,

상기 전자총은 3개의 전자빔을 발생하는 수단과 주렌즈를 형성하는 수단을 구비하고,

상기 전자빔을 발생하는 수단은 상기 형광면 방향으로 상기 3개의 전자빔을 공통 평면내로 평행하게 발사하기 위한 캐소드, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하며,

상기 주렌즈를 형성하는 수단은 상기 3개의 전자빔을 상기 형광면에 포커싱하는 복수의 전극을 포함하고,

상기 제2 전극에 인가되는 전위가 400 ∼ 1000V이며,

상기 캐소드의 컷오프 전압이 80V 이하이고,

상기 제1 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍의 종과 횡 방향의 평균 직경을 D(mm)로 하며, 상기 제1 전극에 있어서의 전자빔 통과부의 전극판 두께를 T(mm)로 하고, 상기 제1 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍과 상기 제2 전극에 있어서의 전자빔 통과 구멍간의 간격을 B(mm)로 하고, 상기 D, T, 및 B는 A = D³/T, 100A ≤ 154B + 17의 관계를 만족하도록 설정되는

것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제11항에 있어서, 상기 형광면에 있어서의 형광체 화소의 수가 2M Pixel 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제11항에 있어서, 상기 캐소드에 인가되는 드라이브 전압의 주파수가 200MHz 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제11항에 있어서, 상기 캐소드에 인가되는 드라이브 전압이 40V 이하인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제11항에 있어서, 상기 형광면의 휘도가 100 cd/mm²이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제11항에 있어서, 캐소드 전류가 0.3mA 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제11항에 있어서, A ≤ 0.6 인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제17항에 있어서, 상기 D가 0.4mm 보다 작은 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제18항에 있어서, 상기 T가 0.06 ∼ 0.13mm 의 범위인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제11항에 있어서, 상기 캐소드와 상기 제1 전극간 거리가 0.1mm 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제11항에 있어서, 상기 캐소드의 컷오프 전압이 50V 이상인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제21항에 있어서, 상기 D, T, 및 B가 A = D³/T, 1000A ≥ 1420B + 17의 관계를 만족하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.
제11항에 있어서, B ≥ 0.08인 것을 특징으로 하는 칼라 음극선관.