KR100416867B1 - 인라인전자총을포함하는컬러음극선관 - Google Patents

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헨드리쿠스 보흘란데르 요한네스
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Abstract

후퇴된 개구를 갖는 주렌즈를 구비한 인라인 전자총을 포함하는 컬러 음극선관이다. 주렌즈는 두개의 전극으로 형성된다.
이 전극들은, 세개의 인라인 전자 빔의 통과를 허용하며 외부 에지로부터 각각 d1 및 d2 거리에 배열되는 외부 에지들 및 후퇴된 개구들을 구비한다. 외부 개구는 비대칭이다. 차(d1-d2) 및 외부 개구들의 비대칭성은 빔 변위 및 코어 헤이즈 비대칭성이 최소가 되는 정도이다.

Description

인라인 전자총을 포함하는 컬러 음극선관
본 발명은 제 1 및 제 2 전극을 포함하는 주 렌즈부를 구비하는 전자총을 포함하는 것으로서, 상기 제 1 및 제 2 전극이 각각 세개의 인라인 개구(aperture) 및 하나의 외부 에지를 구비하고, 상기 전극들의 외부 에지들은 서로 대향하며 상기 개구들은 그 관련 외부 에지의 에지에 관해 후퇴되어 있는 컬러 음극선관에 관한 것이다.
서두에 언급된 유형의 음극선관은 공지되어 있다.
음극선관의 구조에서, 소위 스폿 에러(spot error: SE), 빔 변위(beam displacement: BD) 및 코어 헤이즈 비대칭성 (core haze asymmetry: CHA)과 같은 다수의 중요 파라미터들이 고려되어야 한다. 전자총은 전자빔들에 대해 수렴 또는 발산 효과를 갖는 다수의 렌즈를 구비한다. 전극을 형성하는데 사용된 전극의 변위 (displacement) 및 경사(tilting)는 렌즈들의 변위를 초래하여, 전자빔의 원치않은 편향(deflection)을 야기한다. 이것이 주렌즈에서 발생하면, 그때 전자빔은 표시 스크린상의 잘못된 위치에 부딪히며 이것은 스폿 에러를 초래한다. 전자빔이 주렌즈를 편심적으로 통과할 때 발생하는 다른 효과는, 전자빔의 가장자리 광선들이 한 측면에서 다른 측면보다 더 많이 편향된다는 것이다. 표시 스크린 상에서의 이 효과는 코어 헤이즈 비대칭성으로 칭해진다. 또한, 주 렌즈의 강도 변화는 표시 스크린상에서 빔의 변위를 초래하는데, 이 현상은 통상적으로 빔 변위로 언급된다.
아래에 설명되겠지만, 코어 헤이즈 비대칭성은 화상 첨예도(picture sharpness)가 증가할수록 감소한다. 빔 변위의 결과 적색-청색 수렴(red-blue convergence)이 갖는 문제가 발생한다. 이런 문제점은 화질에 악영향을 준다.
본 발명의 목적은 서두에 언급된 유형의 음극선관으로서 화질이 향상될 수 있는 음극선관을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 컬러 음극선관은, 코어 헤이즈 비대칭성이 50볼트 미만이 되고 빔 변위는 0.2mm 미만이 될 정도로, 칼라들(collars)의 에지들과 평판들간의 거리들이 다르고 최외곽의 개구들은 좌우 비대칭성을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 범위내에서 좌우 비대칭성은, 인라인 평면내의 a(n)(x 또는 수평) 라인에 대해 오른쪽 각들에서의(at right angles) (y 또는 수직) 라인에 관하여 그리고 인라인 평면의 한방향 (x 또는 수평방향)으로 개구의 최외곽 에지들 사이의 중심에 위치한 점을 통하여, 상기 라인의 어느 측면상의 개구부의 표면들도 상기 라인에 대해 거울 대칭이 아님을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이런 조건을 충족시키는 개구의 예로는 난형 개구(ovoid aperture)들이 있다.
세개의 개구를 갖는 각 평판은 제 1 전극과 제 2 전극 각각에 대해 각각 d1, d2 의 거리에 위치한다. 이하, 이 거리는 "심도차(a difference in depth)"로도 언급될 것이다.
본 발명의 범위내에서, 코어 헤이즈 비대칭성 및 빔 변위는 둘 모두 최외곽 개구들의 "난형도(ovoidness)" 및 심도차의 함수로서 변한다는 것과, 최외곽 개구를 통한 최외곽 전자의 경로가 코어 헤이즈 비대칭성이 무시될 수 있는 경로와 일치하고 이 경로는 빔 변위가 실질상 무시될 수 있는 경로와 일치하는 방식으로 심도차와 "난형도"의 조합을 선택하는 것이 유익하고 가능하다는 것이 인식되었다. 코어 헤이즈 비대칭성은, 제 1 전극상의 전압차에 의해 정의되고 그 전압차에 의해 측정될 수 있으며, 그 전압차에서 최외곽 빔들의 스폿의 좌측 및 우측은 표시 스크린상에 인 포커스(in focus)되고 상기 디스플레이 스크린의 중신에서 측정된다. 본 발명에 따른 컬러 음극선관에서 이 차는 50 볼트 미만이다.
빔 변위는 또한, 제 1 전극에 인가되는 전위를 사실상 일정하게 유지시키면서 제 2 전극에 인가되는 전위를 20kV 와 30kV 사이에서 변화시키고 최외곽 전자빔들의 빔 변위 즉, 표시 스크린의 중심에서 20kV 와 30kV 각각에서의 위치차를 측정함으로써, 표시 스크린의 중심에서 측정된다. 본 발명에 따른 컬러 음극선관들에서 빔 변위는 0.2mm 미만이다.
양호하게는, 좌우 비대칭 계수 p 로 표현되는 좌우 비대칭성 및 칼라들 (collars)의 에지와 평판간의 거리차 (d1-d2)는, 0.2mm 와 -0.2mm 의 빔 변위에 대응하는 라인에 의해 규정되는 제 8 도의 영역에 의해 지시된 범위내에 존재한다.
양호하게는, 심도차(d1-d2)는 약 0mm 이다. 이것은 두개의 동일한 전극의 사용을 가능하게 한다.
본 발명의 상기 및 다른 측면은 예시적 실시예 및 첨부된 도면을 참조로 더 상세히 설명될 것이다.
제 1 도는 표시 장치의 단면도.
제 2 도는 전자총의 단면도.
제 3 도는 본 발명에 따른 표시 장치용 전자총의 개략도.
제 4 도는 전극 일부의 상면도.
제 5a 내지 5e 도는 개구의 다수의 다양한 가능 형태들 및 관련 좌우 비대칭 계수의 도시도.
제 6 도는 빔 변위의 도시도.
제 7A 및 7B 도는 코어 헤이즈 비대칭성의 도시도.
제 8 도는 심도차, 좌우 비대칭성 및 빔 변위간의 관계를 나타내는 도시도.
제 9 도는 전극의 광 피치와 기하학적 피치 간의 관계를 나타내는 도시도.
제 10 도는 전극의 단면도.
도면은 축척으로 도시한 것이 아니다. 일반적으로 동일 참조 번호는 도면에서 동일 부분을 언급하는 것이다.
표시 장치는 음극선관을 구비하는데 본 예에서는, 표시 윈도우(3)로 이루어진 진공 엔벨로프(2), 원뿔부(4) 및 네크(neck; 5)를 포함하는 컬러 표시관을 구비한다. 상기 네크(5)에는, 이 경우 도면의 평면이 되는 한 평면, 즉 인라인 평면내에서 확장되는 세개의 전자빔(7, 8 및 9)을 발생시키는 전자총(6)이 제공되어 있다. 표시 스크린(10)은 표시 윈도우의 내측상에 제공된다. 상기 표시 스크린(10)은 적, 녹, 청으로 발광하는 다수의 인광 소자들을 포함한다. 표시 스크린으로의 경로중에 전자빔은 전자기 편향 유닛(11)에 의해 표시 스크린 (10)을 가로질러 편향되며, 표시 윈도우(3) 앞에 배열되고 개구(13)를 갖는 박판을 포함하는 컬러 선택 전극(12)을 통과한다. 컬러 선택 전극은 서스펜션 소자(suspension element; 14)들에 의해 표시 윈도우에서 정지된다. 세개의 전자빔 (7, 8 및 9)은 서로에 대해 작은 각도로 컬러 선택 전극의 개구(13)들을 통과하므로, 각 전자빔은 단지 한 컬러의 인광 소자들과 부딪힌다. 표시 장치는 또한 동작시 피드스루(feedthroughs; 16)들을 통해 전자총의 부분들에 인가되는 전압들을 발생시키는 수단 (15)을 포함한다. 제 2 도는 전자총(6)의 단면도이다. 상기 전자총은, 세개의 음극들(21, 22 및 23)을 포함한다. 상기 전자총은 또한 제 1 공통 전극(20)(G1), 제 2 공통 전극(24) (G2), 제 3 공통 전극(25)(G3) 및 제 4 공통 전극(26)(G4)을 포함한다. 이 전극들은 전압 인가용 접속을 갖는다. 표시 장치는, 도시하지는 않았지만, 수단(15)에서 발생되는 전압을 상기 전극에 인가하는 도선(lead)들을 포함한다. 전압 인가에 의해, 특히 전극들 및/또는 부전극들 간의 전압차에 의해 전자 광학 필드가 생성된다. 전극들(26)(G4) 및 부전극(25)(G3)은, 동작시 이들 전극간에 형성되는 주 렌즈 필드를 발생시키는, 전자 광학 소자를 구성한다. 이 전극들은 이 예에서 유리 막대들 (glass rods; 27)인 접속 소자들에 의해 상호 접속된다.
제 3 도는 제 2 도에 도시된 전자총의 개략적 단면도이다. 전극들(25)(G3) 및 (26)(G4) 각각은 개구들(31, 32,및 41, 42, 43)을 각각 갖는 평판들(30 및 40)을 포함한다.
이들 평판은 전극(25 및 26)의 외부 에지들 또는 칼라(collar; 34 및 44)들각각에 비해 후퇴되어 있다. Z-방향에서 외부 에지들과 평판들 간의 거리는 도면에 표시되어 있으며 각각 d1, d2 와 같다.
제 4 도는 개구들(31, 32 및 33)을 갖는 평판(30)의 상면도이다. 최외곽 개구들(31 및 33)은, 이 개구들의 중심을 통과하는 라인(52)에 수직으로 확장되는 라인(51)에 대해 이들이 비대칭이라는 의미에서 비대칭이다. 상기 라인들(51)은 개구 (31 및 33)를 두 부분(53 및 54)으로 분할하는데, 라인 세그먼트 (55 및 56)의 길이는 동일하다. 그러나 이들 부분(53 및 54)의 표면적은 동일하지 않다. 개구들(31 및 33)은 좌우 비대칭성을 나타낸다. 이 비대칭성은 계수 p 로 표현될 수 있는데, 여기서 p 는 부분들(53 및 54)간의 표면적차를 상기 표면적의 합으로 나눈 것이다. 이 계수 p 는 "최내측" 부분(53), 즉, 중심 개구에 가장 가까운 개구의 부분이 중심 개구에서 가장 먼 부분(54)보다 더 큰 표면적을 가질 경우 p(p = (54-53)/(54+53))는 음의 부호를 갖는다.
제 5a 도 내지 5e 도는 개구들(31 및 33)의 다수의 형태들과 그 관련 계수들 p 를 도시한다. 제 5a 도 내지 5e 도에서, 중심 개구(도시안됨)는 도시된 개구의 좌측에 위치한다. 원(제 5a 도)과 타원(제 5b 도)의 경우 p = 0 이고, 정삼각형(제 5c 도)의 경우 p = -0.5 이다. 반원(semi-circle)(제 5d 도)의 경우 p = -0.218 이며, 동일한 수직축 b 를 가지며 수평축이 각각 a1 및 a2 인 두개의 반타원(제 5e 도)의 경우, 1차 근사(a1-a2 < a1+a2)에서 p = -0.273(a1-a2)/(al+a2)이다. 제 5e 도에서 두개의 반타원간의 경계는 점선으로 표시되어 있다.
본 예에서 전극들(G3 및 G4)로 형성된 주 렌즈는 전자임을 표시 스크린상에집속(focus)시킨다. 이 집속 동작중에는 에러들이 발생될 수도 있다. 첫번째 에러는 소위 빔 변위이다. 제 6 도는 이 에러를 개략적으로 도시한다. 이 예에서, 3 극관 (triode)과 주 렌즈는 렌즈(61 및 62)로 표시되어 있다. 전자빔은 주렌즈에 편심적으로 진입한다. G4 의 전압이 변할 경우(이때 G3 의 전압은 동일하게 유지됨), 스크린(63) 중심내의 전자빔의 위치가 변한다. 빔 변위 BD는 통상적으로 스크린상의 전자빔의 위치차로서 측정되고, 그 위치차는 G4 상의 전압이 20 에서 3OkV(킬로볼트)로 변할 때 발생한다. 상기 빔변위가 문제를 일으키는 주된 이유는 최외곽 전자빔들(R 및 B)의 빔 변위들이 서로 반대부호이기 때문이다. 이 때문에, G4 상의 전압 변동이 적색-청색 수렴 에러들을 초래한다. 실제로, 수 kV 의 G4 상의 전압 변동이 발생한다.
두번째 에러는 소위 코어 헤이즈 비대칭성이다. 제 7A 도 및 7B 도는 이 효과를 개략적으로 도시한다. 전자총의 3 극관부(72)에서 형성된 전자빔(71)은 주렌즈(73)로 진입하여 스크린(74)상에 집속된다. 렌즈의 구면 수차(spherical aberration)가 가장자리 광선들이 주렌즈에 의해 그 한측면상에서 다른 측면보다 더 강하게 편향되도록 한다면, 전자 스폿의 코어(75) 주위에 비대칭성 헤이즈 (asymmetric haze; 76)가 형성된다. 그러한 헤이즈는 화상 첨예도가 감소하도록 초래한다. 이 효과의 크기는, 표시 스크린의 중심에 대해 코어의 좌측 또는 코어의 우측이 인 포커스되는, 전위차, 즉, G3 상의 전위들간의 차로 표현될 수 있다. 이 차가 약 0 볼트라면, 전자빔은 주 렌즈를 통해 소위 코마 프리 경로(coma-freepath)를 따른다. 실제로 두개의 초점 전압 중 최고 전압 VG3이 설정된다는 점 때문에 첨예도(sharpness)의 손실이 발생된다. 제 7B 도는 첨예도의 손실을 도시한다. 전압 VG3은 수평축상에 도시된다. 코어의 에지(75)는 수직축상에 실선으로 도시되어 있으며; 헤이즈의 에지(76)는 점선으로 도시되어 있다. VG3의 높은 값에서는 헤이즈가 발생하지 않는다. 실선(81) 및 점선(82)은 코어 헤이즈 비대칭성이 전혀 존재하지 않는 경우를 나타낸다. VG3< Vfoc일 경우 헤이즈가 발생한다. 이 경우, G3 의 전압은 VG3= Vfoc가 되도록 조절된다. 스폿의 크기는 화살표(83)의 길이로 표시된다. 실선(84 및 85)은 코어 헤이즈 비대칭성이 발생될 경우의 스폿 코어의 우측 및 좌측의 스폿 크기를 각각 나타낸다. 점선(86 및 87)은 스폿의 우측 및 좌측상의 헤이즈의 크기를 각각 나타낸다. 본 예에서, 코어 헤이즈 비대칭성은 스폿의 우측상의 헤이즈가 스폿의 좌측상의 헤이즈보다 크기 때문에 발생한다. 본 예에서, 헤이즈는, VG3< Vfoc,R일 경우 스폿의 우측에서, VG3< Vfoc,L일 경우 스폿의 좌측에서 각각 발생한다. G3 의 전압은 헤이즈가 절대로 발생되지 않도록, 즉, VG3< Vfoc,R이 되도록 조절된다. 이런 설정에서 스폿 크기는 화살표(88)의 크기로 표현된다. 스폿 크기가 (코어 헤이즈 비대칭성이 없는) 이상적 크기에 관해 확장되었음이 명백하다. 코어 헤이즈 비대칭성은 Vfoc,R- Vfoc,L= CHAX 로 규정된다.
제 8 도는 제 5e 도에 도시된 두개의 반타원에 의해 형성된 최외곽 개구들을 갖는 전극들에 대해, 빔 변위(BD)를, mm 단위의 심도차 d1-d2 의 함수로서 수평축을 따라 도시하고, p 의 함수로서 수직축을 따라 도시한다. 렌즈는 코어 헤이즈 비대칭성이 50V 미만으로 약 0 볼트가 되도록 구성된다. 본 예에서 0 차 근사(zero-order approximation)에서 개구들의 기하학적 중심들간의 거리(기하학적 피치)와 같은, 개구들간의 전자광학적 피치는 5.5mm(1차 근사에서 기하학적 피치는 전자광학적 피치보다 10 분의 수밀리미터 더 크다. 예컨대 본 에에서는 5.7 과 6.3mm 사이다)이다.
제 9 도는 전자광학적 피치와 기하학적 피치간의 관계를 도시한다. 제 10 도는 본 예에서 약 3.2mm 인 깊이 d1 및 d2 를 도시한다. 제 10 도에서, 개구는 전극(102)에 고정된 극판 (101)에 제공된다. 이것은 양호한 실시예이다. 전극은 디프드로잉(deep drawing)(제 3 도의 단면도에 도시된 바와 같은)으로 이루어질 수도 있다. 그러나, 거리 d1및 d2가 보다 정확히 설정될 수 있고 개구들이 보다 정확히 형성될 수 있으며 더 큰 자유도를 가지고 설계될 수 있으므로, 제 10 도에 도시된 평판들(101)을 사용하는 것이 양호하다. 예컨대 제 3 도에 도시된 전극의 경우에는 개구(31)의 에지와 에지(34) 사이의 거리가 항상 존재해야 한다. 이 제한은 평판들(101)의 개구에는 적용되지 않는다. 제 8 도는 심도차(d1-d2) 및 사실상 0 (< 50 볼트)인 코어 헤이즈 비대칭성에 대한 계수 p 를 변화시킴으로써 사실상 0인 빔 변위가 얻어질 수 있음을 도시한다. 본 발명에 따른 컬러 음극선관은, 칼라들 (collar)의 에지들과 평판들 간의 거리들(d1-d2)이 다르고 최외곽 개구들(31,33)이 좌우 비대칭성을 나타내며 동작시 코어 헤이즈 비대칭성은 50 볼트 미만이 되고 빔변위는 절대값으로 0.2mm 미만이 되는 것을 특징으로 한다. 제 8 도에서, 이것은 0.2 및 -0.2 로 규정된 라인내의 영역에 의해 표시된다. 이 영역에서, p는 음의 값을 갖는다. 이것은 a1 이 a2 보다 작은 경우이다. -0.04 의 계수 p 는 0.427 의 a1/(a1+a2)를 위한 값에 대응하며 -0.01 의 계수 p 는 0.4818 의 a1/(a1+a2)의 값에 대응한다. 양호한 실시예는 d1-d2 가 0 인 것을 특징으로 한다. 이 경우, 주렌즈의 두 전극은 동일한 구조로 이루어질 수 있으며, 이것으로 경비 절감이 초래된다. 제 8 도에서 이것은 라인 세그먼트 A-D 에 해당한다.
당업자라면 본 발명의 범위내에서 다양한 변형이 명백히 가능할 것이다.

Claims (3)

  1. 제 1 및 제 2 전극을 포함하는 주렌즈부를 갖는 전자총을 포함하는 컬러 음극선관으로서, 상기 제 1 및 제 2 전극 각각은 세 개의 인라인 개구들(in-line apertures) 및 하나의 칼라(collar)를 가지며, 상기 전극들의 상기 칼라들은 서로 대향하고 상기 개구들은 평판(plate)에 형성되고, 상기 평판은 상기 관련 칼라의 에지에 대해 후퇴되어 있는, 상기 컬러 음극선관에 있어서,
    상기 칼라의 에지들과 상기 평판들 간의 거리들(d1,d2)은 상이하며, 최외곽 개구들은 좌우 비대칭성을 나타내고, 좌우 비대칭 계수 p 로 표현된 상기 좌우 비대칭성 및 상기 칼라들의 에지들과 상기 평판들 간의 거리차(d1-d2)는, -0.2 및 0.2의 라인들에 의해 규정된 제 8 도의 영역에 의해 표시된 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 컬러 음극선관.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 거리차(d1-d2)는 실질적으로 0mm 와 같은 것을 특징으로 하는, 컬러 음극선관.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전극은 동일한 것을 특징으로 하는, 컬러 음극선관.
KR1019960700071A 1994-05-10 1995-05-05 인라인전자총을포함하는컬러음극선관 KR100416867B1 (ko)

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