KR100347647B1 - 전자총을구비한화상디스플레이장치및그장치를사용하는전자총 - Google Patents

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반 더 빌크 로날드
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Abstract

화상 디스플레이 장치는 진공 엔벨로프(evacuated envelope), 전자발광 디스플레이 스크린을 구비하는 일측면, 전자총(6)을 구비하는 반대측면을 포함한다. 상기 전자총(6)과 디스플레이 사이에서, 상기 장치는 전자총(6)에 의해 발생하는 전자빔이 작동 중에 편향될 수 있는 수단으로 편향 수단을 포함한다. 상기 전자총(6)은 적어도 전자빔 발생 부분(20)을 갖으며, 첫 번째 전극(41)과 최종 전극(45) 및 적어도 하나의 중간 전극(42 내지 44)을 가진 메인 렌즈 시스템(40)으로 구비되며, 상기 전극을 거쳐 메인 렌즈 전압이 전자 광학 메인 포커싱 렌즈를 형성하기 위하여 작동 중에 점차 단계적으로 인가된다. 전자총은 메인 렌즈 시스템(40)의 적어도 하나의 전극(41)에 동적 전위(Vd)를 인가하는 수단이 더 구비되고, 상기 전극은 전자빔(7 내지 9)의 전파 방향에 따라 나타나는 첫 번째 전극이다. 동적 포커싱을 증가시키기 위하여, 결합 콘덴서(50)는 적어도 메인 렌즈 시스템(40)의 첫 번째 전극(41)과 다음 전극(42) 사이에 배치된다.

Description

전자총을 구비한 화상 디스플레이 장치 및 그 장치를 사용하는 전자총
본 발명은 진공 엔벨로프(evacuated envelope), 전자발광 디스플레이 스크린을 구비하는 일측면, 전자총을 구비하는 반대측면을 포함하고, 적어도 작동 중에 전자총에 의해 발생하는 전자빔이 편향될 수 있는 수단으로 전자총과 디스플레이 스크린사이에 배치되어 있는 편향 수단을 가지며, 상기 전자총은 적어도 전자빔을 발생하는 부분을 가지며, 첫번째 전극과 최종 전극 및 적어도 하나의 중간 전극을 가진 메인 렌즈 시스템으로 구비되며, 상기 전극들을 거쳐서 메인 렌즈 전압이 전자 광학 메인 포커싱 렌즈를 형성하기 위하여 작동 중에 점차 단계적으로 인가되는 화상 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그 장치를 사용하는 전자총에 관한 것이다.
상기 장치는 미국 특허 제 3,932,786호에 개시되어 있다. 상기 특허에 기술된 전자총은 메인 렌즈 시스템의 첫번째 전극과 최종 전극 사이에 6개의 중간 전극을 포함하고, 다른 여러 종래의 전자총에 비해 상대적으로 다수의 전극을 포함한다. 이러한 이유 때문에, 상기 메인 렌즈는 일반적으로 DML(Distributed Main Lens), MSFL(Multi-Stage Focus Lens) 또는 MEL (Multi-Element Lens)로 명명된다. 메인 렌즈 시스템 내의 전위 펌프에 대한 크기를 줄이기 위하여 공지된 장치 내의 메인 렌즈 시스템의 분리 전극은 저항성 전압 분할기에 의해 상호 연결되어 있어서 작동 중에 메인 렌즈 전압이 전극을 거쳐 점차 단계적으로 분배된다. 이러한 것은메인 렌즈 전압이 단지 두 개의 전극만을 거쳐 전체에 인가되는 여러 종래의 전자총에 비해 상당히 개선된 렌즈 특성을 나타낸다. 특히, 구면 수차(spherical aberration)는 필요하게될 렌즈 직경의 확대 없이도 상대적으로 큰 전자빔 전류로 충분히 억제될 수 있다.
구면 수차가 상술된 타입의 화상 디스플레이 장치에서 축소되더라도, 스폿 에러는 동적 포커싱 에러(dynamic focusing error)로 인해 발생할 수 있다. 상기 스폿 에러는 특히, 디스플레이 스크린 상의 스폿 위치에 의존하여 전자빔의 경로 길이가 변하기 때문에 발생할 수 있다. 이러한 것은 디스플레이 스크린의 중앙에서 더 멀리 떨어진 픽셀에 의해 더 명백해진다.
본 발명의 목적은 특히, 격자에 설명된 타입의 화상 디스플레이 장치를 제공하고, 동적 포커싱 에러가 충분히 방지되는 것을 제공한다.
본 발명에 따라서, 격자에 설명된 타입의 장치는 메인 렌즈 시스템의 첫 번째 전극이 적어도 작동 중에 메인 렌즈 시스템에 동적 전위를 인가하는 수단을 구비한다는 점과, 결합 콘덴서가 적어도 첫 번째 전극과 전자빔의 전파 방향에 따라 나타나는 메인 렌즈 시스템의 다음 전극 사이에 배치된다는 점을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 장치에 있어서, 메인 렌즈 시스템의 첫번째 전극에 인가되는 동적 전압은 디스플레이 스크린을 거치는 전자빔의 소인(sweep)에 적합한 시간에 의존하는 변화를 갖는다. 상기 동적 신호에 있어서, 정적인 메인 렌즈 전압은 전자빔의 변화하는 경로 길이 때문에 계속적으로 보정된다. 따라서, 메인 렌즈 시스템을 거쳐 전자빔을 포커스하는 항상 최적의 전압이 실현될 수 있다. 본 발명은 이러한 동적 포커싱이 결합 콘덴서를 거쳐 동적 전위를 적어도 시스템의 첫 번째 전극의 다음 전극에 연결함으로써 상당히 증가될 수 있다는 인식을 갖고 있다. 본 발명에 따라서, 매우 정확한 스폿 형성이 격자에서 설명된 장치타입으로 실현된다.
본 발명에 따른 장치의 특정 실시예는 메인 렌즈 시스템의 첫 번째 전극과 다음 전극 사이 및 상기 다음 전극과 그 다음 전극 사이의 양쪽에 결합 콘덴서가 배치된다는 점을 특징으로 한다. 본 실시예에 있어서, 결합 콘덴서가 메인 렌즈 시스템의 첫 번째 전극과 다음 전극 사이뿐만 아니라 상기 다음 전극과 그 다음 전극 사이에 배치되기 때문에 동적 포커싱이 더 증가된다. 메인 렌즈 시스템을 거쳐 동적 전위를 더욱 넓히기 위하여, 결합 콘덴서는 메인 렌즈 시스템에 이웃한 전극의 여러쌍 사이에 또한 배치될 수 있다. 보다 양호한 동적 포커싱 및 그로 인해 보다 양호한 렌즈 액션은 메인 렌즈 시스템내의 결합 콘덴서의 전체 부재에 비해 항상 실현되는 것으로 나타난다. 다수의 결합 콘덴서는 각각 동일한 콘덴서를 가질 수 있고 또는, 특별한 경우에 있어서 최적 렌즈 액션에 분리적으로 인가될 수도 있다.
다수의 결합 콘덴서가 메인 렌즈 시스템에서 사용되면, 동적 전위는 격자의 전극을 거쳐 범위가 매우 넓어져 전자빔이 큰 전위 펌프를 더 작게 갖게될 것이다. 메인 렌즈 시스템의 동적 효과는 그로 인해 결국 감소하게 된다. 최적의 동적 렌즈 액션은 메인 렌즈 시스템의 첫 번째 전극과 다음 전극 사이 및 상기 다음 전극과 그 다음 전극사이의 양쪽에만 결합 콘덴서가 배타적으로 배치되는 본 발명에 따른 장치에 대한 양호한 실시예로 실현된다. 본 실시예에 있어서, 결합 콘덴서는 메인 렌즈 시스템의 이웃한 전극의 처음 두 쌍 사이에서만 배타적으로 배치되어 있다.
전자총의 관례적인 전위 차(potential difference)에 배타적으로 저항하는 콘덴서는 결합 콘덴서로 사용되어야한다. 본 발명에 따른 장치의 특정 실시예에 있어서, 바륨 티타늄 산화물의 유전체를 갖고 약 15 kV 까지의 전위 차에 저항하는 콘덴서만이 사용되었다.
본 발명의 이러한 측면 및 다른 측면은 이후 설명되는 실시예에서 명백해진다.
도면에 있어서
도 1은 본 발명에 따른 화상 디스플레이 장치의 실시예.
도 2는 도 1의 화상 디스플레이 장치에 대한 전자총의 구조를 도시하는 사시도 및 확대도.
도 3은 도 2의 전자총에 대한 메인 렌즈 시스템의 내부 결합 콘덴서의 여러 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 도 3에 도시된 다른 실시예에 따른 메인 렌즈 시스템에 대한 동적 렌즈 액션의 컴퓨터 시물레이션을 도시하는 도면.
도면은 실측도가 아닌 개략도이다. 명백함을 위하여, 크기가 다소 과장되었다. 도면에 대응하는 구성요소는 가능한 동일한 참조 기호로 표기된다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 화상 디스플레이 장치의 실시예는 디스플레이 창(display window;3), 콘(cone;4) 및 넥(neck;5)을 가진 진공 엔벨로프(2)를 갖는 음극선관(1)을 구비하고 있다. 본 실시예에 있어서, 넥(5)에는 3개의 전자빔(7 내지 9)을 발생하는 전자총을 공급한다. 본 발명의 범위 내의 전자총이라는 용어는하나의 전자빔만을 발생하기에 적합한 단일 총을 포함 할 뿐 아니라 예를 들면, 본 실시예에 설명된 3개의 전자총의 통합 또는 비통합 시스템을 포함하기 때문에 넓은 의미로 이해되어져야 한다.
본 실시예에 있어서, 레드, 그린 및 블루 형광체(phosphor element)를 포함하는 전자발광 디스플레이 스크린(10)은 디스플레이 창(3) 내부에 존재한다. 상기 엔벨로프(2)의 외부는 개략적으로만 도시되어 일반적으로 자기 코일 시스템 형태의 편향 장치를 포함하는 편향 수단(11)이 구비되어있다. 디스플레이 스크린(10)으로 가는 경로에 있어서, 전자빔(7 내지 9)은 편향 장치 수단에 의해 편향될 수 있어 전체 디스플레이 스크린(10)에 주사될 수 있고, 본 실시예에 있어서, 전자빔은 구경(13)을 가진 플레이트 형태의 섀도 마스크(shadow mask)를 포함하는 색채 선택 수단(12)을 통과한다. 전자빔(7 내지 9)은 작은 교각(mutual angle)에서 구경(13)을 거쳐 관련 전자빔(7, 8, 9)과 합병한 색채의 형광체만을 만나게 된다. 화상 디스플레이 장치는 전자총의 전극에 전기 전압을 인가하는 개략적으로 도시된 수단(14)을 더 포함하고, 상기 수단은 리드-스루 전극(lead-through electrode:15) 수단에 의해 최종 결과인 전자총(6)에 연결되어있다. 화상 디스플레이 장치는 하우징(housing;도시되지 않음)을 더 포함한다. 특히, 상기 수단(14)은 메인 렌즈 시스템에 동적 전위를 인가하는데 사용될 수 있다.
도 1의 전자총(6)에 대한 장치는 도 2에서 원근법에 의해 상세히 도시된다. 전자총(6)은 3극 진공관으로 언급된 전자빔 발생 부분(20)을 포함하고, 상기 부분내의 3개의 병치된 전자원은 작동 중에 접지에 연결되어 G1로 언급되는 공통전극(21)을 구비시켜 결합되어 있다. 전자총(6)의 다른 모든 전극과 유사한 공통 전극(21)은 전자빔을 통과하는 약 5.5mm의 직경을 갖고 일렬로 정렬된 3개의 구경(16)을 구비한다.
전자총(6)은 일반적으로 400 V 내지 500 V와 5 kV 내지 6 kV의 각각 G2 및 G3으로 표시된 작동 전위를 가진 2개의 연속 전극(31,32)으로 구성된 프리포커싱 섹션(prefocusing section;30)을 더 포함한다. 상기 시스템(31,32)으로 구성된 전자 광학 프리포커싱 렌즈는 전자총의 다음 메인 포커싱 섹션에서 구성된 메인 포커싱 렌즈에 대해 하나의 물체로서 기능하는 전자원의 가상 이미지를 제공한다.
메인 포커싱 섹션은 첫 번째 전극(41), 최종 전극(45) 및 3개의 중간 전극(42 내지 44)을 가진 메인 렌즈 시스템(40)을 포함하고, 작동 중에 상기 전극을 거쳐 약 25 kV 내지 30 kV의 메인 렌즈 전압이 인가된다. 본 실시예에 있어서, 5 kV 내지 6 kV의 전위(Vg)는 작동 중에 상기 시스템의 첫 번째 전극(41)에 존재하는 반면, 아노드(anode)로 언급되는 최종 전극(45)의 전위는 30 kV 내지 35 kV이다.
상술된 장치의 메인 렌즈 시스템에 있어서, 메인 렌즈 전압은 메인 렌즈 시스템(40)의 5개의 전극(41 내지 45)을 거쳐 단계적으로 분배된다. 이로 인해 중간 전극(42 내지 45)은 저항성 전압 분할기(46)에 의해 상호 연결되어 있어 상기 시스템의 외부 전극(41, 45)에 연결된다. 5개의 전극을 거치는 메인 렌즈 전압의 이런 균등하고 단계적으로 확장하는 것에 의해, 메인 렌즈 시스템의 이웃한 전극 사이의전위 점프가 5 kV 내지 15 kV로 제한될 수 있어, 메인 렌즈 액션에 매우 양호한 영향을 미친다. 따라서, 예를 들면 구면 수차는 필요하게될 렌즈 직경의 확대 없이도 더 큰 전자빔 전류에서조차 충분히 억제될 수 있다.
전자총의 상이한 구성요소는 절연 지지대(47)의 수단에 의해 양측이 함께 유지되며, 일반적으로 다형 막대(multiform rod) 또는 비딩 막대(beading rod)로 언급되고, 상호간에 고정되어 있다. 전자총은 다수의 방사상으로 위치한 센트링 스프링(centring spring; 49)을 더 포함하고, 상기 스프링을 가진 전자총은 엔벨로프(2)의 넥(5) 중심에 위치하며 또한 아노드(45)의 고전압을 가진 전자총은 튜브 벽에서 흡수될 수 있다. 반대측에서, 전자총은 관련 도면의 생략된 명백함을 위하여 관통 전극(15)을 구비하였지만, 전자총에서 필수의 다른 전위가 공급될 수도 있다.
메인 렌즈 시스템(40)의 첫 번째 전극(41)은 작동 중에 5 kV 내지 6 kV의 정적 전위(Vg)에 부가적으로 0.5 kV 내지 2.0 kV 정도의 동적 전위(Vd)를 전기 접속 형태의 수단에 제공하는 도면을 개략적으로 도시하는 상기 수단을 구비한다. 동적 전압(Vd)의 시간에 의존하는 변화는 전체 포커싱 전압이 변화하는 빔의 경로 길이에 항상 인가될 수 있는 방식으로 편향 수단(11)의 편향 영역 내에 전자빔(7, 8, 9)의 소인을 따른다. 따라서, 본 발명에 따른 장치에 있어서, 디스플레이 스크린(10)상의 비(7, 8, 9)에 대한 최종 스폿의 동적 포커스 에러 및 관련 구면 수차가 금지될 수 있다.
본 발명에 따라서, 동적 전압(Vd)는 적어도 메인 렌즈 시스템(40)의 다음 전극(42)에 또한 인가될 수 있다. 이러한 사실은 적어도 첫 번째 전극(41)과 다음 전극(42) 사이에 결합 콘덴서(50)를 배치시킴으로써 실현된다. 결합 콘덴서는 도 2에 명백하지는 않지만 개략적으로 도시된다.
도 3은 이웃한 격자들 사이에 하나이상의 결합 콘덴서(50)를 가진 도 2의 전자총에 대한 메인 렌즈 시스템의 복수의 다른 구성을 개략적으로 도시한다. 또한, 다른 격자들 사이에 작은 기생 결합(parasitic coupling)뿐만 아니라 다른 콘덴서 결합이 없는 공지 상황이 도시된다. 본 실시예에 있어서, 약 15 kV까지의 고전압에 대해 브레이크다운 저항이 있는 바륨 티타늄 산화물의 유전체를 가진 콘덴서는 결합 콘덴서(50)용으로 사용된다. 또한, 본 실시예에서는 약 2nF의 상대적으로 큰 콘덴서를 가진 실질적으로 동일한 콘덴서(50)가 사용된다. 본 발명의 영역 내에서, 동적 포커싱을 더 개선하고 일반적으로 3 pF 내지 50 pF의 기생 콘덴서에 대한 가치를 초과하지만 보다 작은 콘덴서를 사용하기 위하여, 시스템(40)내의 상이한 결합 콘덴서(50)의 콘덴서들을 쉽게 바꾸는 것이 가능하다.
도 3의 상이한 구성에 있어서, 도 4는 동적 포커싱 전압(Vd)의 함수와 같은 촛점 길이(1/b)의 상호 가치에 대해서 디스플레이 스크린을 거치는 동적 포커싱의 컴퓨터 시뮬레이션을 도시한다. 곡선 표시는 도 3의 구성 번호에 대응한다. 본 발명에 따라서, 메인 렌즈 시스템의 첫 번째 전극(41)과 다음 전극(42) 사이에 배치된 결합 콘덴서의 모든 구성(3B, 3D 내지 3F)은 사용되지 않는 결합 콘덴서의 참조시스템(3A)보다 더 강한 동적 포커싱을 갖는 것으로 나타난다. 동적 포커싱의 더한 개선은 메인 렌즈 시스템의 첫 번째 전극(41)과 다음 전극(42) 사이 및 상기 다음 전극(42)과 그 다음 전극(43)사이, 또는 전극의 다른 쌍 43 내지 44 및 44 내지 45사이에 배치된 모든 구성(3D 내지 3F)에서 획득된다. 대조적으로, 상기 시스템의 첫 번째 전극(41)과 제 3의 전극(43)만과의 결합(도 3C의 구성 참조)은 참조 시스템(3A)보다 바람직하지 않는 동적 포커싱을 제공한다.
또한 동적 포커싱 전압이 메인 렌즈 시스템(40)을 통해 결합되지만 상기 전압의 영향이 작은 만큼 아직 "스프레드(spread)"되지 않아 도 3D의 구성이 선호된다.
본 발명은 단일 실시예로 설명되었지만, 여기에 한정되지 않고 본 기술 분야의 숙련자들에 의해 여러 변형과 디자인이 본 발명의 범위 내에서 고안될 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 상술된 양전위(bipotential) 타입의 전자총에 적합할 뿐만 아니라 단전위(unipotential)타입의 전자총 및 전위가 메인 렌즈 시스템의 적어도 하나의 전극과 합병하는 3개의 전위총에 또한 적합하다. 또한, 본 발명의 범위 내에서, 3개 전극 보다 많거나 또는 적은 수의 전극은 메인 렌즈 시스템의 첫 번째 전극과 최종 전극 사이에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 통합 색체 총을 가진 색체 디스플레이 장칭 적합할 뿐만 아니라 (3개) 분리 전자총을 가진 색체 디스플레이 장치 및 단색 화상 디스플레이 장치에도 적합하다.
일반적으로, 본 발명은 서두에 설명된 동일한 타입의 종래의 장치에 비해 동적 포커싱 전압과 이웃한 전극의 콘덴서의 상호결합 의해 상당히 양호한 포커싱이실현될 수 있는 다중 메인 렌즈를 포함하는 전자총을 가진 화상 디스플레이 장치를 제공한다.

Claims (6)

  1. 진공 엔벨로프(evacuated envelope), 전자발광 디스플레이 스크린을 구비하는 일측면, 전자총을 구비하는 반대측면을 포함하며,
    적어도 작동 중에 전자총에 의해 발생하는 전자빔이 편향될 수 있는 수단으로 전자총과 디스플레이 스크린사이에 배치되어 있는 편향 수단을 가지며, 상기 전자총은 적어도 전자빔을 발생하는 부분을 가지며, 첫 번째 전극과 최종 전극 및 적어도 하나의 중간 전극을 가진 메인 렌즈 시스템으로 구비되며, 상기 전극들을 거쳐서 메인 렌즈 전압이 전자 광학 메인 포커싱 렌즈를 형성하기 위하여 작동 중에 점차 단계적으로 인가되는 화상 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 메인 렌즈 시스템의 첫 번째 전극이 적어도 작동 중에 메인 렌즈 시스템에 동적 전위를 인가하는 수단을 구비하고, 결합 콘덴서가 적어도 첫 번째 전극과 전자빔의 전파 방향에 따라 나타나는 다음 전극인 메인 렌즈 시스템의 상기 전극 사이에 배치된다는 점을 특징으로 하는 화상 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    결합 콘덴서가 상기 메인 렌즈 시스템의 첫 번째 전극과 다음 전극 사이 및 상기 다음 전극과 그 다음 전극 사이의 양쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 화상 디스플레이 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    결합 콘덴서가 상기 메인 렌즈 시스템의 첫 번째 전극과 다음 전극 사이 및 상기 다음 전극과 그 다음 전극 사이의 양쪽에만 배타적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 화상 디스플레이 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 렌즈 시스템의 각각의 결합 콘덴서는 바륨 티타늄 산화물의 유전체를 가진 콘덴서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 디스플레이 장치.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합 콘덴서는 이웃한 전극들 사이의 기생 콘덴서보다 더 큰 콘덴서를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 청구된 화상 디스플레이 장치를 사용하는 전자총.
KR1019960702111A 1994-08-25 1995-08-17 전자총을구비한화상디스플레이장치및그장치를사용하는전자총 KR100347647B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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