KR100384258B1 - 음극선관용 전자총의 작동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티 모드 작동에 적합한 음극선관용 전자총을 작동하는 방법에 관한 것이다. 예를 들면, SVGA 또는 XGA 타입의 텔레비전 화상 및 멀티미디어 화상을 디스플레이하기 위한 것이다. 음극에서 생성되는 전자 빔을 형성하기 위한 구역은 적어도 2개 이상의 제어 전극을 포함한다. 상기 2개의 제어 전극은 전압원에 연결되며, 그 2개의 제어 전극 사이의 전위차는 빔 전류가 감소할 때 증가한다.

Description

음극선관용 전자총의 작동 방법{METHOD OF OPERATING A CATHODE-RAY TUBE ELECTRON GUN}

일반적으로, 전자총은 방출 음극과, 보통 0V 전압에 연결되는 제1 제어 전극(G1)과, 보통 약 수 백 볼트의 전압에 연결되는 제2 제어 전극(G2)을 포함하는 3극 진공관(triode)을 형성하는 빔 형성 구역으로 불리어지는 구역으로 구성된다. 3 빔 전자총의 경우에는, 삼색관에 대해서, 3개의 방출 음극(K)은 스크린상에 생성될 삼원색에 대응하는 3개의 빔을 형성하기 위해서 이용되며, 3개의 빔은 그리드 G1 및 G2를 지나, 예컨대 3개의 빔의 축을 따라 배치되는 3개의 홀을 관통한다. 주 렌즈를 구성하는 다른 전극 수단은 빔 또는 복수의 빔을 형성하는 구역 뒤에 배치되어, 빔을 집속하고 음극선관의 스크린상에 빔을 집중시킨다.

빠른 성장 경향은 텔레비전 수상관 및 그러한 수상관이 구비된 텔레비전 세트에게 텔레비전 화상 및 멀티미디어 애플리케이션에서 생성된 화상 모두를 디스플레이할 수 있는 마이크로 컴퓨터 모니터의 역할을 요구한다.

그러나, 텔레비전 화상은 콘트라스트(contrast) 및 휘도(brightness) 상의 이유로 고전류의 전자 빔으로부터 생성되지만, 반대로, 멀티미디어 애플리케이션을 위한 고해상도 화상은 저전류의 전자 빔을 사용하여 생성된다. 이는 전자총 설계에 있어서 타협안을 요구하는데, 그것은 잘 알려진 3극 진공관 구조(K, G1, G2)는 한가지 타입의 작동에는 적합하지만, 다른 매우 상이한 타입의 작동, 예컨대 텔레비전 모드 또는 멀티미디어 모니터 모드에는 활용될 수 없다.

본 발명은 이러한 문제점에 대한 간단한 해결책을 제공함으로써, 상기 텔레비젼 수상관의 스크린상에 디스플레이될 다양한 타입의 화상을 위한 전자총의 작동을 최적화시킬 수 있는데, 이는 원하는 다양한 작동 모드에 적합하도록 빔 크기를 조절할 수 있는 빔 형성 구역의 구조에 의해 성취될 수 있다.

본 발명은 음극선관 내의 전자총을 작동하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 몇몇 작동 모드에서, 예컨대 텔레비전 모드 및 모니터 모드에서, SVGA 또는 XGA 타입의 고해상도 화상을 디스플레이하기 위해서 최적의 전자총 작동을 제공하도록 전자총의 전극을 제어하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 전자총의 1/2 종단면도.

도 2a ~ 도 2c는 빔을 형성하는 구역에서 나오는 빔의 크기에 대한 가속 전극(G2)의 두께의 효과를 나타내는 그래프도.

도 3은 종래 기술에 따른 전자총에서, 규정된 빔 전류에서 주 렌즈에서의 빔의 크기의 함수에 대한 음극선관의 스크린상에서의 빔 충돌 면적의 크기의 변화를 나타내는 그래프도.

도 4는 본 발명에 따른 전자총의 1/2 종단면도.

도 5a ~ 도 5c는 빔의 크기에 대한 빔 형성 구역의 새로운 전극 구조에 인가된 전압의 효과를 나타내는 그래프도.

도 6은 종래 기술에 따른 전자총 및 본 발명에 따른 전자총에서, 빔 전류의 함수에 대한 주 렌즈에서의 빔의 크기의 변화 및 스크린상에서의 빔 충돌 면적의 크기의 변화를 나타내는 그래프도.

음극선관용 전자총의 작동 방법에 있어서, 상기 전자총은 음극과 적어도 2개 이상의 제어 전극을 갖는 복수의 전극을 연속적으로 포함하는 적어도 하나 이상의 전자 빔을 형성하는 빔 형성 구역(beam forming zone)과, 적어도 하나 이상의 정전 렌즈를 포함하는 주 집속 구역(main focusing zone)을 포함한다. 상기 방법에서, 적어도 하나 이상의 가변 전위는 빔 형성 구역의 적어도 하나 이상의 제어 전극에 인가된다. 이러한 가변 전위는 낮은 전류 빔의 빔 형성 구역의 출구에서 전자 빔의 크기를 증가시키기 위해 빔 전류에 의존한다.

본 발명의 다른 특징 및 그에 따른 이점은 다음의 도면 및 실시예의 상세한설명에 의해 보다 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 전자총은 일반적으로 방출 음극(K)과, G1로 표시되며 접지에 연결되는 제1 전극(G1)과, 대략 수 백 볼트의 전압(VG2)에 연결되는 제2 가속 전극(G2)을 포함하는 전자빔 형성 구역을 포함한다. 또한, 전자총은 선집속(prefocusing) 렌즈를 구성하는 전극 수단(G3, G4, G5) 및 주 집속 렌즈를 구성하는 전극 수단(G5, G6)을 포함한다. 전극(G3, G5)은 집속 전압(Vf)에 연결되며, 마지막 전극(G6)은 양극 고전압에 연결된다.

도 2a, 2b 및 2c는 빔을 형성하는 구역에서 나오는 빔의 크기에 대한 전극(G2)의 두께의 효과를 나타낸다. 도 2a 및 2b는 각각 20 mils 및 8 mils의 전극(G2) 두께에서 종단면으로 빔의 형태를 나타낸다. 도 2c는 전극(G1, G2) 및 하부의 전극(G3)의 대응하는 위치를 나타낸다. 도 1의 왼쪽 가장자리 0는 음극(K)에 해당한다. 전극(G2)은 점선으로 8 mils의 두께를 갖는 전극(G2)에 해당하고, 전극(G2)은 실선으로 20 mils의 두께를 갖는 전극에 해당한다.

종래 기술의 전자총에서는, 음극으로부터 대략 4 mils에 위치하는 약 4천분의 1인치 또는 4 mils(0.1mm)의 두께를 갖는 전극(G1), 음극으로부터 20 mils에 위치하는 전극(G2), 음극으로부터 72 mils에 위치하는 하부의 전극(G3)에 대해서, 빔은 전극(G2)의 두께가 감소함에 따라 음극에 더 가까이 이동하는 노드, 즉 교차 구역을 형성하며, 전극(G3)에 가까운 빔 형성 구역에서 나오는 빔은 전극(G2)의 두께가 감소함에 따라 폭이 증가한다.

또한, 도 3은 각각의 빔 전류에 대해서, 스크린상에서의 빔 충돌 지점의 크기(Mils)는 주 렌즈에서의 빔의 크기에 의존하며, 차례로 전술한 빔 형성 구역에서 나오는 빔의 크기에 의존하므로, 결국, 전극(G2)의 선택된 두께에 의존한다.

종래 기술의 전자총 구조는 스크린상에서의 빔 충돌 지점의 최소 크기가 주 렌즈에서의 빔의 최소 크기에 대응하기 때문에, 1 mA보다 큰 고전류에 최적화되는 것이 일반적이다. 그러나, 1 mA보다 작은 전류에 대해서, 스크린상에서의 빔 충돌 지점의 최소 크기는 주 렌즈에서의 빔의 가장 작은 크기에 더이상 의존하지 않으며, 오히려 주 렌즈에서의 빔의 더 큰 크기에 의존한다. 상기 고려되는 전자총에 대해서, 약 20 mils의 전극(G2) 두께에서, 주 렌즈에서의 빔의 크기 및 스크린상에서의 빔 충돌 면적에 대응하는 빔의 크기는 완전한 직사각형의 지점으로 표현된다.

본 발명의 원리는 고전류에서 낮은 두께를 갖는 전극(G2)의 이점으로부터 그리고 저전류에서의 얇은 전극(G2)의 이점으로부터 이익을 얻기 위해서 사실상 전극(G2) 두께를 변화시키는데 있다. 이를 위해서, 적어도 하나 이상의 제어 전극(G2')이 빔 형성 구역의 전극 수단에 부가되며, 규정된 작동 모드에 대응하는 전압이 제어 전극(G2, G2' 등)에 인가된다. 예켠대, 도 4의 실시예에서, 전자총은 텔레비전 모드 및 XGA 멀티미디어 모드에 대응하는 두가지 타입의 작동 모드에 최적화되며, 2개의 제어 전극(G2 및 G2')은 전극(G1)과 하부의 전극(G3) 사이에 연속적으로 배치된다.

도 5a 및 5b는 전극(G2)에 인가되는 전압보다 크거나 같은 전압을 전극(G2')에 인가함으로써, 전압(VG2')이 증가함에 따라 전자빔의 교차 노드는 음극에 더 가까이 이동하며, 또한, 빔 형성 구역에서 나오는 빔의 크기도 전압(VG2')과 함께 증가한다.

텔레비전 타입의 작동 모드에서, 2개의 전극(G2 및 G2')은 예컨대, 200V와 300V 사이의 일정 전위에 연결될 것이다. 멀티미디어 타입의 화상을 디스플레이하기 위해서, 전위차가 전극(G2)과 전극(G2') 사이에 인가되어, 예컨대, 전극(G2')의 전위를 약 1000V의 일정 전위로 상승시킴으로써 전극(G2')의 전위는 전극(G2)의 전위보다 높아진다. 이러한 방법으로, 전극(G2')에 인가된 전위(Pv)는 어느 일정값에서 다른 일정값으로 변경되며, 그러한 변경은 예컨대, 약 1mA의 규정된 문턱 전류를 기초로 하여 자동적으로 행해진는데, 이는 빔 전류의 값을 고려함에 의해서가 아니라, 선택되거나 탐지된 작동 모드, 예컨대 텔레비전 모드 또는 멀티미디어 모니터 모드에 의해서 행해진다.

도 6은 본 발명에 따른 장치에 의해 획득되는 향상을 보여준다. 도 6에서, 종래의 구조 K, G1, 20 mils 두께의 G2를 갖는 종래 기술에 따른 장치는 4 mils 간격으로 8 mils의 두께를 갖는 2개의 제어 전극(G2 및 G2')을 갖는 본 발명에 따른 장치의 구조와 비교된다. 미리 결정된 빔 문턱 전류가 1mA로 고정되면 VG2 및 VG2'는 260V와 같고, 1mA보다 높으면, VG2'는 1000V로 증가되며 VG2는 이전 값으로 유지된다. 주 렌즈에서의 빔의 크기는 종래 기술에 관한 낮은 전류의 영역에서 효과적으로 확대되는데, 이는 이러한 전류 범위에서, 스크린상에서의 빔 충돌 면적의 크기가 상당히 향상됨으로써, SVGA 또는 XGA 타입 등의 멀티디미어 화상을 디스플레이하기 위해 요구되는 고해상도가 제공됨을 의미한다.

두가지 이상의 전자총의 작동 모드를 생각할 수 있고, 이러한 경우에, 전압(Pv)는 작동 모드의 수 만큼 여러가지 값을 취할 수 있다. 빔 형성 구역에서 나오는 빔의 크기를 더욱더 정확하게 제어하기 위해서, 전압(Pv)을 도약적이 아닌 점진적으로 변경할 수 있다. 이러한 방법으로, 빔의 크기는 사용되는 빔 전류 범위의 모든 값에 걸쳐 제어될 수 있다.

제어 전극 중 하나에 인가된 전압값에 대한 수정은 다른 제어 전극에 인가되는 전압에 대한 수정을 요구할 수 있다. 이는 빔 형성 구역(K, G1, G2)의 통상의3극 진공관 구조에서, 빔은 네거티브 변조 전압에 의해 음극으로부터 변조되어 전극(G1)이 접지로 높아지고, 음극상에서 변조가 없을 경우에는 빔 전류를 제거하기 위해서 전극(G2)이 프리셋 문턱 전압, 소위 차단 전압으로 높아지기 때문이다. 전극(G2 및 G2')이 같은 차단 전압에 있을 때의 모드에서 전극(G2')의 전압이 전극(G2)의 전압보다 크게 될 때의 모드로의 변경은 전극(G2)에 인가되는 전압의 수정을 요구함으로써, 전극(G2)에 인가되는 새로운 전압은 빔 전류의 방출에 대한 문턱값에 대응한다.

이러한 변형된 구조는 제어 전극(G2)을 적어도 2개 이상의 전극(G2 및 G2')으로 대체함으로써 어떠한 타입의 전자총에 대해서도 확장될 수 있으며, 세로 치수는 처음의 전극(G2)의 세로 치수와 실질적으로 같다. 이러한 방법에서는, 집속단 영역에서의 전자총에 대한 설계는 변형될 필요가 없을 것이다. 바람직하게는, 2개의 금속 구성 요소의 양호한 기계적 무결성을 보증하기 위해 전극(G2 및 G2')을 형성하는 2개의 금속 구성 요소에서 충분한 두께를 유지하기 위해서, 2개의 전극 사이의 간격을 가능한 작게 하는 것이 좋다. 전극(G2 및 G2')은 예컨대, 8 Mils의 두께를 가지며, 2개의 전극 사이의 간격은 4 mils이다.

본 발명의 원리는 음극선관용 단일 빔 전자총 또는 복수 빔 전자총에 차별적 및 특징적으로 적용될 수 있다.

Claims (6)

1. 방출 음극과 복수의 전극을 순서대로 포함하고, 한 전류값을 갖는 적어도 하나의 전자 빔을 형성하는 빔 형성 구역과, 적어도 하나의 정전 렌즈를 포함하는 주 집속 구역을 구비하는 음극선관용 전자총의 작동 방법에 있어서,

   상기 빔 형성 구역의 적어도 하나의 전극에 적어도 하나의 가변 전위를 인가하는 단계를 포함하고,

   여기서, 상기 전위는 상기 빔 형성 구역의 출구에서 낮은 값의 빔 전류에 대한 상기 전자 빔의 단면 크기를 증가시키도록 상기 빔 전류에 의존하는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관용 전자총의 작동 방법.
2. 음극선관용 전자총에 있어서,

   방출 음극과 복수의 전극을 순서대로 포함하고, 한 전류값을 갖는 적어도 하나의 전자 빔을 형성하는 빔 형성 구역과,

   적어도 하나의 정전 렌즈를 포함하는 주 집속 구역을 구비하며,

   여기서, 상기 빔 형성 구역은 2 개의 전압이 각각 인가되는 적어도 2 개의 제어 전극을 포함하고,

   상기 2 개의 전압 사이의 전위차는 상기 빔 전류에 의존하여 변화하는

   음극선관용 전자총.
3. 제2항에 있어서, 상기 2 개의 전압 사이의 전위차의 변화(variation)는, 상기 빔 전류의 적어도 하나의 미리 결정된 문턱값에 의존하여, 전압 점프(voltage jump)를 갖는 것인 음극선관용 전자총.
4. 제3항에 있어서, 상기 2 개의 전압 사이의 전위차의 변화는, 2 개의 이어지는 전압 점프 사이에서 일정하게 유지되는 것인 음극선관용 전자총.
5. 제4항에 있어서, 상기 음극에 가장 가까운 상기 제어 전극에 인가되는 전압은 상기 음극으로부터 가장 멀리 떨어진 상기 제어 전극에 인가되는 전압보다 작거나 같은 값을 유지하는 것인 음극선관용 전자총.
6. 제2항에 있어서, 상기 2개의 제어 전극을 분리시키는 간격은 상기 공간의 측면에 위치하는 각각의 상기 제어 전극의 두께보다 작거나 같은 것인 음극선관용 전자총.