KR100456210B1 - 음극선관의 전자 빔 편향 시스템 - Google Patents

Abstract

음극선관(6)의 전자 빔(12)용 비점수차 보정기(13)의 코일(20, 21)은 가요성 지지부(40)상에 위치 설정되어 있다. 이 가요성 지지부는 음극선관의 네크(8) 주위에 배치되어, 전자총(7)의 소자들과 비점수차 보정기(13)에 의해 제공되는 자계의 상호 작용을 저감시키기 위하여 적어도 한쌍의 편향 코일(3, 4)의 후면부에 적어도 부분적으로 인접하게 위치 설정되어 있다.

Description

음극선관의 전자 빔 편향 시스템{ELECTRON BEAM DEFLECTION SYSTEM FOR CATHODE RAY TUBES}

음극선관에서, 편향기(deflector)라고 불리는 편향 장치는 전자총으로부터 도래하는 전자 빔을 편향시켜 음극선관의 스크린의 전체면을 주사(scan)하여 스크린 상에 원하는 화상을 생성한다고 하는 목적을 갖고 있다.

스크린 표면이 구면(spherical)으로 형성되지 않거나 또는 구면 스크린의 반경이 편향 중심에서 스크린까지의 거리보다 실질적으로 큰 경우에는, 균일한 편향 자계를 사용하면 상기 스크린의 표면보다 실질적으로 더욱 편평하게 되는 외형적인 결함이 있는 화상(picture geometry defect)을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 이러한 외형적인 결함을 전체적으로 또는 부분적으로 보정하기 위해서는 이들 결함이 비점수차 편향되도록 편향기의 프레임 및 라인 편향 자계를 변경하는 방법 역시 알려져 있다.

그러나, 비점수차 편향 자계는 스폿(spot)이라고 불리는 스크린 상의 전자 빔의 충격점이 원형이 되지 않고 왜곡[한쪽 방향을 따라서 중앙의 스폿 주위에 밝은 후광(luminous halo)이 길어지는 것]되게 작용한다.

특히 이러한 왜곡은 화상 선명도에 손상을 주기 때문에, 고 해상도가 요구되는 모든 응용 분야에서 왜곡을 보정할 필요성이 있다.

종래 기술에 따른 비점수차(astigmatism) 보 정 장치는 강자성재의 링 코어 주위에 권선되어 편향기의 후면부에서 전자총의 주위에 부분적으로 또는 전체적으로 배치될 수 있는 한쌍의 코일을 포함한다.

이러한 종래의 장치는 편향기에 인가되는, 예컨대 64 kHz 이상의 높은 주사 주파수에 기인하는 새로운 문제에 직면한다. 실제로, 비점수차 보정 장치가 편향기의 후면부에서 전자총의 금속부 주위에 배치된 경우에는, 이들 금속부들은 상기 보정 장치에 의해 발생되는 자계에 대하여 고주파수에서 장애물처럼 작용한다. 이 작용은 보정 자계의 형성에 지연을 도입하고, 이 지연은 스크린상에서 위상 오차로서 출현시켜 조정 작용을 불충분하게 한다.

이와 같은 문제에 대한 한가지 해결 방법은 음극선관의 네크를 길게 하여 비점수차 보정 장치가 전술한 전자총 위쪽에 있지 않게 하는 것이다. 그러나, 시장에서는 깊이가 저감된 디스플레이를 원하기 때문에 이 해결 방법은 실현성이 없다.[발명의 상세한 설명]

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 음극선관의 전자 빔 편향 시스템은,

한쌍의 안장형(鞍奬形) 수평 편향 코일과, 한쌍의 수직 편향 코일과, 적어도 하나의 편향 코일쌍이 비점수차 편향 자계를 생성하는 상기 2개의 편향 코일쌍을 서로 절연하도록 배치된 격리판 및 상기 편향 코일에 의해 생성되는 자계를 집중시키는 강자성재의 링 코어로 이루어진 편향기와;

음극선관의 네크 주변에 배치된 복수개의 방사상 축 코일을 구비하며 전자 빔의 형상으로 작용하는 자계를 발생시키는 편향 자계 비점수차 보정기를 포함하고,

상기 비점수차 보정기(13)는 적어도 하나의 편향 코일쌍의 후면부를 축 방향으로 중첩하는 상기 음극선관(6)의 네크(8) 주변에 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 특성 및 이점은 첨부한 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 통하여 보다 명확히 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 음극선관의 전자총에 의해 발생된 전자 빔의 집속에 대한 비점수차를 가진 편향 자계 영향을 보정하기 위한 장치 및 이 장치를 구비한 음극선관의 전자 빔 편향 시스템에 관한 것이다.

도 1A 및 도 1B는 보정되어야 할 스크린의 외형적 결함이 드러나도록, 음극선관의 전면(前面)이 본질적으로 편평한 경우와 전면이 구면인 경우, 음극선관의 전면을 전자 빔으로 스위프하는 결과를 비교하여 도시하는 도면이다.

도 2는 종래의 기술에 따른 전자기 편향 장치 및 비점수차 보정기를 장착한 음극선관의 개략도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 비점수차 보정기의 실시예의 정면도이다.

도 4A, 도 4A', 도 4B 및 도 4B'은 전자 빔의 형상에 대한 전자기 4극자 (electromagnetic quadrupole)의 영향을 도시하는 도면이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예 모드를 예시하는 도면이다.

도 6은 본 발명의 일구현 모드에 따른 전자기 편향 시스템의 일부 절단 도면이다.[실시예]

균일한 수직 및 수평 편향 자계의 작용하에서, 음극선관의 전자총으로부터 도래하는 전자 빔에 의해 스위프되는 공간(volume)은 피라미드형 표면에 의해 한정되고, 그 피라미드형 표면의 정점(O)은 편향기의 편향 중심(O)이 된다.

도 1A는 수직 및 수평 편향 자계의 작용하에서 전자 빔에 의해 발생되는, 정점(O)의 피라미드형 표면의 교점을 음극선관의 전면이나 스크린(9)과 함께 도시하고 있으며, 상기 전면은 편향 중심(O)과 중심이 일치하는 구면이다. 이 경우에, 수직 및 수평 편향 자계에 의해 생성되는 자계는 균일하다.

이 경우에 있어서 각각의 교점은 곡선형의 직사각형 ABCD를 형성한다.

도 1B는 실질적으로 전면이 편평하다는 동일한 조건하에서 동일한 피라미드형 표면의 교점을 도시하고 있다. 이 교점은 이상적인 도형 ABCD와 비교하여 실제로 발생되는 2개의 교차 쌍곡선으로 이루어진 도형 A'B'C'D'를 형성하는데, 이와 같이 A'B'C'D'를 형성하는 교점에 있어서는 최대 진폭이 수직 Y축에서는 △H로, 수평 X축에서는 △L(여기서, H와 L은 시각 스크린의 높이 및 폭을 각각 나타낸다)로 표시되는 "필로우(pillow)" 또는 "핀쿠션(pincushion)"이라고 불리는 외형적인 결함이 있다.

비점수차 편향 자계나 불균일 편향 자계를 사용하면 화상이 형성되는 전면이나 스크린의 평편도의 영향을 보상하는 것이 가능하지만, 상기 불균일한 편향 자계는 전자 빔의 집속을 변경시킬 것이며 따라서 전자총의 종단 레벨상에서 집속이 이루어질 것이다. 집속의 변경으로 말미암아 스크린상의 스폿이 바이어스된 방향을 따라 넓게 형성되며, 빔의 분산에 의해 스폿이 후광과 함께 나타나게 된다.

도 2는 수직 방향에 대칭적인 평면 따라 세로축(Z)으로 편향기(1)가 장착된 음극선관(6)의 단면을 개략적으로 도시하고 있다.

편향기(1)는 공지된 형태로서, 한쌍의 수직 편향 코일(4)과 한쌍의 수평 편향 코일(3)로 구성되며, 적어도 하나의 코일쌍이 비점수차 편향 자계를 발생한다. 한쌍의 코일은 고체 플라스틱 재료의 격리판(2)으로 전기 절연되어, 강자성재의 링 코어(5)에 의해 둘러싸여져 있다. 수평 편향 코일은 안장형이며, 이 수평 편향 코일의 기술은 편향 자계의 형상을 변형시키기 위해 권선의 스트렌드의 변경을 실행 및 비용면으로도 간단한 방법으로 수용할 수 있도록 고온 성형에 의해 형성된다. 음극선관의 네크(8)상에는, 편향 자계의 비점수차에 의해 발생된 전자 빔(12)의 변형을 보상하도록 설계된 비점수차 보정기(11)가 장착되어 있어 이 전자 빔(12)이 음극선관의 스크린(9)상의 전체 표면상에 결정된 크기의 원형 스폿을 형성한다. 이 비점수차 보정기는 편향기의 뒤에 배치되어 전자총(7)의 특정 금속 부분에 중첩될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 편향 자계의 비점수차의 영향을 보정하기 위해 코일 세트를 사용하여 4극자를 형성하는 방법은 이미 알려져 있다. 각 전자기 4극자는 스크린의 모든 지점에 대한 비점수차의 영향을 보정하기 위해서 한쪽 방향으로 자계의 비점수차를 보정할 수 있고, X축 및 Y축과 이들 X축 및 Y축에 의해 형성된 각도의 대각선 또는 2등분선을 따라 보정하는 것이 필요하다.

전자기 4극자를 형성하는 코일들은 음극선관의 네크 주변에 배치되어 있다. 적어도 2개의 코일 세트(20, 21)들은 X축 및 Y축을 따라 비점수차의 영향을 보정하도록 연속적으로 자석의 N극 및 S극을 형성하는 4개 코일의 한 세트(20)와, 대각선을 따라 비점수차의 영향을 보정하도록 동일하게 연속적으로 자석의 N극 및 S극을 형성하는 다른 4개 코일의 한 세트(21)로 구성되어 있고, 이들 2개의 코일 세트의 자극은 방향이 서로 45°편위된 상태로 배치되어 있다.

도 4A, 도 4A', 도 4B 및 도 4B'은 전자 빔의 단면(30)에 대한 전자기 4극자의 코일(20, 21)의 영향을 도시하는 도면이다. 각각의 코일(21, 20) 내에서 순환하는 전류 I 및 I'의 극성에 따라, 적어도 하나의 편향 자계의 비점수차로 인한 바람직하지 않은 영향을 음극선관의 스크린의 모든 지점에서 보상하기 위해서 코일(20)에 의해서는 X 또는 Y 방향으로, 또한 코일(21)에 의해서는 대각선 D1 또는 D2 방향으로 전자 빔은 변형되고 길어질 수 있다.

도 3은 종래 기술에 따른 비점수차 보정기의 실시예 모드를 예시하고 있다. 보정기의 권선 코일(20, 21)은 강자성재의 원통형 링(23) 주변에 형성되어 있고, 4개의 X축 비점수차 보정 코일 세트는 대각선 비점수차 보정 코일 세트에 대하여 방향이 45°편위된 상태로 배치되어 있다. 이 비점수차 보정기에 대해서는 유럽 특허 공개 번호 제EP-A-0193938호 및 제EP-A-0250027호에 개시되어 있다.

비점수차 보정기는 도 2에 도시된 바와 같이 편향기 뒤쪽의 음극선관의 네크상에 장착되어 있다.

비점수차 보정기 코일에 공급되는 전류는 수평 편향 코일에 인가되는 주사 신호와 대체로 동일한 주파수이다. 종래의 방법에서 축 방향의 비점수차를 보정하는데 사용되는 코일에 공급되는 전류는, 주파수로서 수직 스위프 주파수와 수평 스위프 주파수를 갖는 2개의 포물선 전류의 가중 합이다. 전류 I는 동일한 방법으로 수직 스위프 주파수와 주파수가 동일한 톱니파형 전류와, 수평 스위프 주파수와 주파수가 동일한 포물선 전류의 가중 곱이다.

이와 같은 종래의 장치에 의해 대략 64 kHz 정도의 수평 스위프 주파수에 이를 때까지 자계 비점수차에 의해 발생되는 스폿형 결함을 보정하는 것이 가능하였다.

보다 높은 수평 스위프 주파수에서는 보정 신호 주파수가 높아짐에 따라 보정 효과가 점점 더 떨어지게 됨을 알 수 있었다.

이러한 문제점들은 비점수차 보정기로부터 입력되는 자계에 대하여 장애물로서 작용하는 전자총의 금속 그리드에 의해 야기된다. 이것에 의해 보정의 위상 에러를 수반하는 상기 자계의 설정을 지연시키게 된다. 보정 자계는 전자 빔에 의해 시간 t에서 전자기 4극자내에서 순환하는 전류에 대하여 △t 만큼 변화되고, 이 지연치 △t는 보정 신호 주파수에 따라서 증가한다.

음극선관을 사용하는 고 해상도 디스플레이 장치는 200 kHz에 이르는 스위프 주파수에서 동작한다. 이들 주파수 값에서, 종래 기술에 따른 비점수차 보정 장치는 보정 전류에 600 kHz 주파수의 고조파가 존재함으로써 사용에 알맞지 않다. 또한, 소정의 수평 스위프 주파수에 대한 보정 자계의 설정 지연을 보상하더라도, 예를 들어 전자 회로에 의해서는 보상이 거의 불가능하게 되고, 고주파 수평 스위프를 갖는 디스플레이 장치에 있어서는 이러한 유형의 보상을 사용하는데 상당히 번거롭게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 2개의 코일 세트(20, 21)들은 가요성 지지부(40)상에 도전층을 인그레이빙(engraving)함으로써 형성된다. 이 인그레이빙부는 편평한 지지부상에 설치되는 코일을 형성하고, 이어서 지지부가 음극선관의 네크 주변에 장착되어 비점수차 보정기(13)가 형성된다.

각각의 코일 세트는 서로 다른 가요성 지지부상에 형성되거나 또는 바람직하게 동일한 가요성 지지부상에 형성될 수도 있다. 후자의 경우에 코일들은 가요성 지지부(40)의 한쪽면 또는 양쪽면상에 형성될 수 있다. 소정 코일, 예컨대 4극자를 형성하는 코일 세트를 한 지지면상에 인그레이빙하고, 보정기의 다른 코일, 예컨대 4극자를 형성하는 다른 코일 세트를 반대 지지면상에 인그레이빙함으로써 장치의 크기가 최소화된다. 이 구성에 의하면, 코일 세트의 한 코일을 다른 코일에 대해 위치 설정할 필요가 없는 또다른 이점이 있다.

도 5에 예시된 본 발명의 실시예는 절연재로 이루어진 가요성 지지부(40)의 지지면 중 한 면에 전자기 4극자를 형성한 1개의 코일 세트와 이 코일 세트가 설치된 면의 반대면과 연결이 이루어지며, 소정의 코일 세트의 코일 사이에 전자기 4극자를 형성하는 다른 코일쌍이 설치된 상태를 도시하고 있다. 가요성 지지부(40)의 벽을 관통하는 연결부, 예컨대 코일(21)에 대한 연결부(42)에 의해 전기의 연속성이 유지되며, 상기 접속부는 금속성 홀의 형태이다.

또한, 가요성 지지부(40)는 코일(20, 21)의 연결부에 전원이 인가되도록 가로 탭(50)을 포함한다.

일단 코일이 인그레이빙되면, 매우 작은 크기의 가요성 지지부는 편향기(1)의 후면부의 하부 또는 음극선관의 네크상에 직접 삽입 배치되거나 또는 격리판(2)상에 또는 도 6에 예시된 바와 같이 이 코일들 사이의 수직 편향 코일 및 강자성재(5)의 링 코어의 후면부와 동일면상에 배치될 수 있다. 후자의 구성은 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다.

본 발명의 전자 빔 편향 시스템에 의하면, 소정의 보정 전류에 대하여 전자 빔에 따른 최대 효과가 2개의 코일 세트(20, 21)에 의해 생성되는 자계를 집속하는 강자성재의 링 코어와 근접한 사실로부터 비점수차 보정기의 최상의 감도를 보장할 수 있다.

이러한 배치에 의해 본 발명에 따른 보정기는 수평 편향 코일로부터 충분히 이격되어 수평 또는 라인 권선중에 대략 1000 볼트 정도의 고압 피크치 및 저압하에서 제공되는 비점수차가 인가되는 이들 코일들간의 간섭 작용 발생이 방지된다.

본 발명은 전술한 실시예로서 제한되지 않고, 다른 실시 모드에서는 절연 와이어로 제조된 2개의 편평한 코일 세트에 의해 비점수차 보정을 행할 수 있으며, 상기 2개의 코일 세트는 코일 축이 각각의 코일 세트에 대하여 서로 45°편위되게 하나의 코일의 바로 위에 다른 코일이 배치된다. 보정 코일과 함께 기계식 유닛을 형성하기 위해 2개의 코일 세트 사이에 가요성 또는 경질의 원통형 지지부를 장착할 수 있으며 상기 코일들은 지지부상에 위치 설정되어, 예컨대 접착제에 의해 고정될 수 있다.

Claims (13)

1. 음극선관의 전자 빔 편향 시스템으로서,

   한쌍의 안장형 수평 편향 코일(3)과, 한쌍의 수직 편향 코일(4)과, - 이들 쌍 중 적어도 하나의 편향 코일쌍이 비점수차 편향 자계를 생성하며, - 상기 2개의 편향 코일쌍을 서로 절연하는 격리판(2) 및 상기 편향 코일에 의해 생성되는 자계를 집중시키는 강자성재의 링 코어(5)로 이루어진 편향기(1)와;

   음극선관(6)의 네크(8) 주변에 배치된 복수개의 방사상 축 코일을 구비하여 전자 빔(12)의 형상으로 작용하는 자계를 발생시키는 편향 자계 비점수차 보정기(13)를 포함하며,

   상기 비점수차 보정기(13)는 적어도 하나의 편향 코일쌍의 후면부에 축 방향으로 중첩하는 상기 음극선관(6)의 네크(8) 주변에 배치되는 것인 음극선관의 전자 빔 편향 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 비점수차 보정기(13)는 강자성재의 링 코어(5)의 후면부에 축 방향으로 중첩해서 적어도 부분적으로 배치되는 것인 음극선관의 전자 빔 편향 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 비점수차 보정기(13)는 강자성재의 링 코어(5)의 후면부와 상기 수직 편향 코일(4)의 후면부와의 사이에 배치되는 것인 음극선관의 전자 빔 편향 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비점수차 보정기(13)는 전자기 4극자를 각각 형성하는 2개의 코일 세트(21, 22)를 포함하는 것인 음극선관의 전자 빔 편향 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 2개의 코일 세트(21, 22)의 축은 약 45°로 방사상으로 편위되는 것인 음극선관의 전자 빔 편향 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 비점수차 보정기의 코일(21, 22)은 가요성 지지부(40)상에 형성되어 있는 것인 음극선관의 전자 빔 편향 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 비점수차 보정기의 코일(21, 22)은 동일한 가요성 지지부(40)의 양 측면상에 형성되어 있는 것인 음극선관의 전자 빔 편향 시스템.
8. 제4항에 있어서, 소정의 상기 코일 세트는 가요성 지지부(40)의 동일한 측면상에 형성되어 있는 것인 음극선관의 전자 빔 편향 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 소정의 코일 세트 사이의 전기 연결부(42)는 상기 코일 세트가 형성되어 있는 지지부의 측면에 대향하는 측면상에 형성되어 있는 것인 음극선관의 전자 빔 편향 시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기 수평 편향 코일에 인가되는 신호의 주파수는 64 kHz보다 높은 음극선관의 전자 빔 편향 시스템.
11. 제5항에 있어서, 상기 비점수차 보정기의 코일(21, 22)은 가요성 지지부(40)상에 형성되어 있는 것인 음극선관의 전자 빔 편향 시스템.
12. 제7항에 있어서, 소정의 상기 코일 세트는 가요성 지지부(40)의 동일한 측면상에 형성되어 있는 것인 음극선관의 전자 빔 편향 시스템.
13. 제9항에 있어서, 상기 수평 편향 코일에 인가되는 신호의 주파수는 64 kHz보다 높은 음극선관의 전자 빔 편향 시스템.