KR20020018684A - 음극선관의 편향 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편향에 드는 에너지가 감소되는, 음극선관의 편향 유닛(10)에 관한 것이다. 위와 같은 감소는 편향 유닛의 프레임 코일(18)과 라인 코일(17) 사이에 자기 물질을 제공함으로써 달성된다. 본 발명에 따른 유리한 실시예에서, 제 1 빈 공간(101) 뿐만 아니라 프레임 코일과 요크 링 사이의 제 2 빈 공간(102, 54) 및/또는 프레임의 와이어 스트랜드 사이의 제 3 빈 공간(52)이 충진된다. 30 퍼센트에 달하는 편향 에너지 감소가 얻어진다.

Description

음극선관의 편향 유닛{DEFLECTION UNIT FOR CATHODE RAY TUBE}

프레임 편향 코일과 라인 편향 코일을 포함하는 편향 유닛은 WO-A 98/26574에 알려져 있다. 이러한 형의 편향 유닛은 일반적으로 상기 두 개의 코일이 공동의 지지부에 장착되고(하나는 내부에 하나는 외부에), 요크 링이 상기 코일을 둘러싸는 식으로 구성된다. 요크 링의 목적은 동작 중에 프레임 및 라인 코일에 의해 생성된 자기 라인의 플럭스를 단락시키는 것이다. 따라서, 요크 링은 바람직하지 않은 외부 자기 스트레이 필드(magnetic stray field)를 감소시킨다. 요크 링은 또한 상기 스트레이 필드를 편향 볼륨(volume), 즉 전자빔의 편향이 일어나는 음극선관 내의 볼륨으로 반사시킨다. 이것은 또한 편향 코일에서 소모되는 전력의 감소를 야기한다. 그러나 추가적인 감소가 요구된다.

본 발명은 음극선관의 편향 유닛에 관한 것인데, 상기 편향 유닛은 라인 편향 코일, 상기 라인 편향 코일을 둘러싸는 프레임 편향 코일, 자기 투자율이 μ_r이고 상기 프레임 편향 코일을 둘러싸는 요크 링을 포함한다.

본 발명은 또한 편향 유닛이 제공된 음극선관 및 상기 음극선관을 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 편향 유닛의 실시예에 대해 음극선관의 일부분을 부분적으로는 단면도로, 부분적으로는 측면도로 도식적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 편향 유닛의 도식적인 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 편향 유닛에서의 에너지 소모 감소를 도시하는 그래프.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 편향 코일의 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 편향 유닛의 추가적인 실시예에 대해 음극선관의 일부분을 부분적으로는 단면도로, 부분적으로는 측면도로 도식적으로 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 디스플레이 장치를 도시하는 도면.

도 7은 컬러 디스플레이 디바이스의 단면도.

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 링 형상 요소의 제 1 및 제 2 부분을 도시하는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 편향 유닛을 도시하는 도면.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예를 도시하는 도면.

도 11은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 요크 링을 도시하는 도면.

본 발명의 목적은 편향에 필요한 소모 전력이 감소되는 음극선관의 편향 유닛을 제공하는 것이다. 이러한 목적을 위하여 본 발명에 따른 편향 유닛은, 상기 편향 유닛이 라인 편향 코일과 프레임 편향 코일 사이에 존재하고 관계식(μ₁<μ_r)을 만족하는 자기 투자율(μ₁)을 갖는 자기 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 편향 유닛에서, 라인 코일에서 생성된 자기장이 자기 물질에 의해서 편향 볼륨으로 반사되기 때문에 에너지 소모가 감소된다. 그러나, μ₁의 값에 대한 적절한 선택이 중요하다. 본 발명의 발명자는 μ₁< μ_r일 경우에만 프레임 코일에 의해 생성된 자기장이 편향 영역 쪽으로 전달될 것이고, 소모 에너지 감소가 얻어질 수 있다는 것을 인식했다. 프레임 코일의 경우에 자기 물질의 기능은 편향 유닛 내의 자기 물질의 자기 투자율(μ₁)의 값에 의존한다. 이 영역에서 투자율이 요크 링의 μ_r에 필적하거나 더 큰 경우에는, 자기 물질이 반사기(reflector)의 역할을 한다. 그러므로, 프레임 코일에 의해 생성된 자기장은 편향 볼륨으로부터 멀리로 반사된다. 이것은 프레임 코일의 성능을 약화시킨다.

그러나, 조건(μ₁< μ_r)이 만족되면, 자기 물질은 플럭스 가이드(flux guide)의 역할을 할 것이고, 이것은 편향 볼륨 내의 프레임 코일의 자기장을 증가시킬 것이다. 따라서, 프레임 코일을 흐르는 전류는 감소되어, 프레임 코일의 옴 손실(ohmic loss)을 감소시킬 뿐만 아니라 전자 구동 회로의 소모 감소를 야기한다.

WO-A 00/44028은 프레임 편향 코일 내의 와이어 스트랜드(wire strand) 사이의 빈 공간과, 및/또는 요크 링과 프레임 코일 사이의 빈 공간이 자기 물질로 채워진 편향 코일을 기술한다는 사실을 주목해야 한다. 자기 물질의 상대 투자율에 관한 어떠한 제한도 이 경우에는 요구되지 않는다.

본 발명의 유리한 실시예는 종속항에서 한정된다.

본 발명에 관한 위에 기술한 국면 또는 다른 국면은 이후로부터 기술할 실시예를 참조하면, 분명해질 것이다. 일반적으로 같은 참조번호는 같은 요소를 지시한다.

도 1을 참조하면, 편향 유닛(10)이 넥(neck)(11)과 엔빌로프(envelope)(14)의 콘 부(cone portion)(12) 사이의 영역에서 음극선관의 유리 엔빌로프(14)에 장착된 것으로 도시되어 있다. 편향 유닛(10)은 코일 지지부(coil support)(15)를 포함하는데, 상기 코일 지지부(15)는 일반적으로 절두원추형(frustoconical) 형상이고 엔빌로프 표면에 근접한 코일 지지부(15) 내측에 있는 두 개의 라인 (수평) 편향 코일(17)의 세트와 코일 지지부(15)의 외측에 있는 두 개의 프레임 (수직) 편향 코일(18)의 세트를 수용한다(carry).

코일 지지부(15)와 상기 코일 지지부(15)에 고정된 편향 코일(17 및 18)의 세트는 편향 코일 조립체를 형성한다. 일반적으로 상기 코일 조립체의 외부 윤곽의 모양을 따르는 플레어드 링(flared annulus)의 형상인, 공동의 요크 링(hollow yoke ring)(22)이 상기 조립체의 외측에 장착되어 고정된다. 요크 링(22)은 전단 과 후단 및 코일 조립체의 방사상으로 확장하는 부분의 내부 부분과 접하는 면인 베이스로 코일 조립체를 감싸고, 상기 요크 링(22)의 후단에 있는 넥 단부는 코일 조립체의 중간에서 끝난다.

요크 링(22)은 전형적으로 500의 상대 자기 투자율(μ_r)을 갖는 소프트 자기 물질의 신터링된 모울딩(sintered moulding)이다. 요크 링(22)은 동작할 때에 프레임 및 라인 코일에 의해 생성되는 코일 바깥쪽의 자기 선 플럭스를 단락시키는(short-circuit) 역할을 한다. 이와 같은 방식으로 바람직하지 않은 외부 자기 스트레이 필드(stray field)가 감소되고, 라인 및 프레임 편향의 민감도가 증가된다. 요크 링(22)의 존재로 말미암아 상기 자기 스트레이 필드의 감소에 도움을 준다고 하더라도, 적은 외부 자기장이 여전히 남아 있어서, 코일에서 소모되는 전력의 감소뿐만 아니라 이러한 필드의 감소가 요구된다.

라인 코일(17), 코일 지지부(15) 및 프레임 코일(18) 간의 완벽한 일치(fit)는 존재하지 않으므로, 상기 요소들 간에는 빈 공간(void space)(101)이 있다. 대안적으로, 자기 물질로 찬 공간을 얻기 위하여, 라인 및 프레임 코일 사이의 빈 공간이 코일 지지부(15)의 일부분을 선택적으로 제거함으로써 또한 생성될 수 있고, 또는 코일 지지부가 심지어 완전히 제거될 수도 있다. 유한 요소 시뮬레이션(finite element simulation)에 의해서 뿐만 아니라 실험적으로, 상기 빈 공간(101)이 μ_r보다 작은 μ₁의 상대 투자율을 갖는(μ₁< μ_r) 자기 물질로 차 있다면, 소모 전력이 감소될 수 있다는 것이 증명되었다. 이것은, 라인 코일에 의해 생성된 필드의 자기 물질에 의한 추가적인 반사와 프레임 코일에 의해 생성된 자기장의 자기 플럭스의 자기 물질에 의한 추가적인 가이딩에 기인하다.

도 2는 본 발명에 따른 편향 유닛의 도식적인 단면도이다. 요크 링(22)은 라인 코일(17)을 둘러싸는 프레임 코일(18)을 감싼다. 프레임 코일과 라인 코일 사이의 빈 공간(101)이 도시되어 있고, 또한 프레임 코일(18)과 요크 링(22) 사이의 {도 1에는 요소(54)로 표시된} 제 2 빈 공간(102)이 도시되어 있다. 빈 공간(101,102)을 자기 물질로 채운 효과를 알아보기 위해 실험과 계산이 실행되었다. 상기 계산의 결과가 도 3에 도시되어 있는데, 도 3에는 종래 편향 유닛에 비교하여 편향 유닛의 전력 소모 감소(DR)가 채워진 자기 물질의 다양한 투자율(μ) 값에 대하여 도시되어 있다.

곡선(61)은 빈 공간(101)만이 채워진 경우의 결과이다. 채워진 물질의 자기 투자율의 값에 따라서, 종래 편향 유닛에 비교해 약 15 퍼센트의 최대 에너지 감소가 얻어진다. 요크 링에 대해 전형적인 값(μ_r= 500)을 사용하는 이러한 특정 편향 유닛(32" CRT)의 형상(geometry)에 대하여, 최대치는 약 5의 투자율 값(μ₁)에서 얻어진다. 다른 코일 세트에 대해서 최대치는 다른 투자율 값에서 얻어질 수 있다. 모든 형태의 편향 유닛에 대해, 관계식(μ₁< μ_r)이 만족되어야 한다는 사실이 유효한데(본 발명의 예에서 분명한 것처럼), 이것은 그때에만 에너지 소모 감소가 얻어지기 때문이다.

요크 링(22)과 프레임 편향 코일(18)의 사이에는 제 2의 빈 공간(102)이 있다. 도 4는 도 1에 도시된 편향 코일에 사용되는 프레임 편향 코일(18)의 사시도이다. 프레임 코일(18)은 와이어 스트랜드(wire strand)(50)를 포함하고, 와이어 스트랜드(50) 사이에 제 3의 빈 공간(52)을 구비한다. 본 발명의 유리한 실시예에 따라 제 2 빈 공간(102) 및/또는 제 3 빈 공간(52)은 자기 투자율(μ₂)을 갖는 자기 물질(56)로 채워져 있다. 빈 공간(101) 이외에, 제 2 및 제 3 빈 공간을 채움으로써 추가적인 에너지 소모의 감소가 도 3에 도시된 것처럼 얻어질 수 있다. 곡선(63)은 동일한 편향 유닛에 대하여 동일한 자기 충진 물질(따라서 μ_{1 =}μ₂)로 빈 공간(101 및 102) 모두가 채워진 경우의 결과를 나타낸다. 약 10 또는 10보다 큰 충진 물질의 자기 투자율 값에 대해 거의 30 퍼센트의 총 소모 감소가 얻어진다. 실험에 의하면 유사한 소모 감소가 증명된다. 제 2 및 제 3 빈 공간을 채우기 위해 사용되는 자기 물질은 제 1 빈 공간을 채우기 위해 사용되는 물질과 동일한 물질이다. 다른 자기 물질이 사용되었을 때, 자기 투자율이 관계식(μ₂≥ μ₁)을 만족하는 것이 중요하다. 그렇지 않으면, 자기 프레임 편향 필드를 편향 볼륨(deflection volume)으로부터 멀리 반사시키는 미러 효과(mirror effect)가 발생하여 결과적으로 요구되는 편향 에너지는 감소되는 대신 증가한다.

빈 공간을 채우는 적절한 방법은 주입 몰딩(injection moulding)과 삽입 몰딩(insertion moulding)이다. 주입 몰딩에서, 물질은, 물질을 담겨 있는 용기에 압력을 가한 후에 노즐 밖으로 흘러나와 빈 공간으로 들어가게 된다. 이후의 가열 또는 건조에 의해 물질은 빈 공간에 고정된다. 삽입 몰딩에서, 충진될 대상물은 전용 몰드에 의해 둘러싸여지고, 그 후에 비교적 높은 압력 하에서 물질이 빈 공간에 유도된다. 이러한 방식으로 빈 공간을 채우는 단계가 양호하게 달성된다.

DU를 채우는 추가적인 장점은 자기 편향 필드의 모양, 따라서, 스크린 성능전면부(front of screen performance : FOS)가 요크 링의 내부 경계면의 형상에 훨씬 덜 민감하게 된다는 것이다. 이러한 점으로부터 둥근 형상으로부터의 일탈에 덜 심한 구속조건을 갖는 요크 링의 사용을 가능하게 하는데, 이와 같은 요크 링은 생산하기가 더 쉬우면서도 더 저렴하다.

플라스토페라이트(plastoferrite)와 같은, 자기 입자의 충진물을 포함하는 수지 물질을 포함하는 플라스틱성의 변형 가능한 자기 물질을 사용하면, 양호한 결과가 얻어진다. 상기 물질의 플라스틱성의 변형성으로 말미암아 빈 공간의 국부적인 모양에 양호한 수용성을 얻을 수 있다. 전형적으로 μ₂및 μ₁은 대략 10 정도의 값을 갖는다.

본 발명의 추가적인 실시예는 프레임 및 라인 코일(17,18) 모두를 수용하는 지지부(15)를 더 포함하는 편향 유닛(10)을 포함하는데, 상기 지지부는 자기 입자를 포함하는 물질을 포함한다. 이러한 실시예의 장점은 빈 공간을 메우기 위한 추가적인 공정 단계가 필요하지 않다는 것이다.

도 5는 본 발명의 추가적인 유리한 실시예를 도시하는데, 상기 실시예는, 요크 링이 두 부분을 포함하여, 제 1 부분(22a)은 제 2 부분(22b)보다 전자총에 더 가깝게 위치하고, 요크 링의 제 1 부분(22a)에 의해 둘러싸인{제 1(101) 및/또는 제 2(102) 및/또는 제 3(52)} 빈 공간만이 자기 물질로 채워져 있는 편향 유닛(22)을 포함한다. 제 2 빈 공간(102)은 도 1의 요소(54)로서 나타내진다는 것을 주목하라. 실험적으로 이 경우에 에너지 소모의 의미 있는 감소가 이미 얻어질 수 있다는 것이 증명되었는데, 이는 이 영역의 편향 코일이 편향에 가장 큰 기여를 하기 때문이다. 이것은 요구되는 자기 물질의 양을 감소시킬 것이고, 따라서, 편향 유닛의 비용을 감소시킨다.

도 6은 음극선관 조립체를 포함하는 디스플레이 장치를 도시하는데, 상기 장치에서 제어 전자 장치(E)는 비디오 신호(VS)를 수신하도록 연결되어 상기 비디오 신호(VS)에 따라 디스플레이 신호를 음극선관(14)으로 인가하고 편향 신호를 편향 유닛(10)에 인가한다.

본 발명의 추가적인 실시예는 도 7에 도시되어 있는데, 상기 실시예에서 도시된 디스플레이 디바이스는 디스플레이 윈도우(702), 콘 부(703) 및 넥(704)을 포함하는 진공의(evacuated) 엔빌로프(701)를 구비한 컬러 음극선관을 포함한다. 넥(704)은 인-라인(in-line) 전자총(705)을 수용하는데, 상기 전자총은 한 평면, 즉 X-Z 직교 좌표계에서 X 방향으로 뻗어나가는 인-라인 평면에서 확장하는 세 개의 전자 빔(706, 707 및 708)을 생성하기 위한 것이다. 편향되지 않은 상태에서, 중심 전자 빔(707)은 Z 방향으로 확장하는 튜브 축(709)과 실질적으로 일치한다. 제 3의 방향, 즉 Y 방향은 인-라인 평면에 수직인 방향으로 확장한다(미도시). 종래에 작동 조건에서 튜브는 X-Z 평면이 수평면과 일치하고 Y 방향이 수직 방향과 일치하도록 위치된다.

디스플레이 윈도우의 내부 표면에는 디스플레이 스크린(710)이 제공된다. 상기 디스플레이 스크린(710)은 적, 녹 및 청색의 빛을 발하는 많은 수의 형광체 요소를 포함한다. 디스플레이 스크린으로 향하는 도중에 전자빔은 전자기 편향 유닛(751)에 의해 디스플레이 스크린을 가로질러 편향되고, 디스플레이윈도우(702)의 앞에 배열되고 개구(712)를 구비한 얇은 플레이트를 포함한 컬러 선택 전극(711)을 통해 지나간다. 세 개의 전자빔(706, 707 및 708)은 서로에 대해 작은 각도로 컬러 선택 전극의 개구(712)를 통해 지나가고, 따라서 각 전자빔은 하나의 컬러 형광체 요소에만 입사한다. 코일 홀더(713) 이외에 편향 유닛(751)은 전자빔을 두 개의 서로 수직인 방향으로 편향시키기 위한 편향 코일(713')을 포함한다. 링 형상의 요소(721'), 즉 요크 링은 편향 코일(713') 주위에 위치한다. 디스플레이 디바이스는, 작동중 공급부(feedthrough)를 통해 전자총의 구성요소에 인가하는 전압을 생성하기 위한 수단을 더 포함한다. 편향 평면(720) 뿐만 아니라 이 평면에서의 전자빔(706 및 708) 사이의 거리(p)가 도식적으로 도시되어 있고, 컬러 선택 전극과 디스플레이 스크린 사이의 거리(q)가 도시되어 있다. 거리(q)는 거리(p)에 반비례한다.

컬러 디스플레이 디바이스는 두 개의 전자 빔 수렴-작용 유닛(convergence-influencing unit)(714,714')을 포함하는데, 제 1 유닛(714)은, 작동 중에, 가장 바깥쪽의 전자빔들을 서로를 향해 역동적으로(dynamically), 즉 방향에서의 편향의 함수로서 구부리는데 사용되고, 제 2 유닛(714')은 가장 바깥쪽의 전자빔들을 서로 반대 방향으로 역동적으로 구부리는데 사용된다. 수단(714)은 전자빔들을 서로를 향해 구부리고, 수단(714')은 전자빔들을 서로 반대 방향으로 구부린다. 결과적으로 전자빔 사이의 거리는 편향되지 않은 빔보다는 편향된 전자빔이 더 작다. 거리(p)가 더 작기 때문에 거리(q)는 증가하고, 이것은 컬러 선택 전극의 곡률에 관하여 추가적인 설계 자유도를 제공한다. 설계 자유도는 컬러 선택 전극의 곡률을증가시키는데 사용되는데, 이는 컬러 선택 전극의 강도에 긍정적인 효과를 제공하는 반면, 도밍(doming) 및 진동에 대한 민감도는 감소한다.

두 개의 유닛(714, 714')은 서로에 대해 약간의 거리가 떨어진 채 위치한다. 제 1 유닛(714)은 전자총에 가깝게 위치하며, "건 쿼더러폴(gun quadrupole)"로 명명될 것이다. 반면, 제 2 유닛(714')은 편향 유닛에 또는 편향 유닛 근처에 위치하며, "요크 쿼더러폴(yoke quadrupole)"로 명명될 것이다. 역동적인 전자기 4중극 필드를 생성하는 네 개의 코일을 링 형상의 요소(721')에 감음으로써 수단(714')과 편향 유닛(751)을 통합하는 것이 편리하다.

작동 중에 유닛(714, 714')은 전자빔의 편향에 영향을 미쳐 윈도우(702)에 디스플레이 되는 이미지에 바람직하지 않은 아티펙트(artifact)를 야기할 수 있다. 종래의 음극선관(CRT)에서 수직(Y-) 방향에서의 편향은 비선형적인 현상이다. 즉, 전자빔의 변위는 편향 코일을 흐르는 전류의 비선형 함수이다. 빔의 편향은 디스플레이 윈도우의 맨 끝 면에서 비교적 적은 전류를 요구한다. 튜브가 사용되는 텔레비전 세트 내에서 소위 수직 S-정정(vertical S-correction)이라 불리는 비선형성을 정정하는 전자적인 방식이 있다. 요크 쿼더러폴의 작용에 의하여, 전자빔의 편향은 더 선형적인 프로세스(more linear process)가 되며, 이는 S-정정이 비선형 편향 현상을 과정정한(overcorrect) 것을 의미한다. 이러한 것은 바람직하지 않다.

종래의 CRT는 또한 동-서 핀쿠션 래스터 왜곡(East-West pincushion raster distortion)에 대해서도 또한 정정된다(동 및 서는 디스플레이 윈도우의 두 개의 수직면을 지시한다). 이것은 디스플레이 윈도우의 경계에 가까운 수직 라인이 안쪽으로 구부러진 왜곡된 쿠션과 같은 모양처럼, 수평 및 수직 라인의 직사각형 래스터를 구성하는 이미지가 스크린에 디스플레이 되는 것을 의미한다. 유닛(714')을 적용함으로써 영상 아티펙트가 증가하는 듯하다.

유닛(714')의 영향은 주로 디스플레이 윈도우(702)가 면한 링 형상의 요소(721')의 면에서 주로 일어난다. 상기 링 형상의 요소(721')는 두 개의 (축에 대해 분리된) 부분으로 분리되고, 상기 두 부분 중에 하나의 부분에 4중극자 코일을 감는 것이 바람직하다. 4중극자 코일은 전자총에 가장 가까운 코어 부분 주위에 감기는 것이 바람직하다. 이 수단은 두 개의 코어 부분을 서로에 대해 독립적으로 쉬프트시키는(shift) 기회를 제공하여 튜브의 래스터 및 수렴 성능을 개선한다. 실험에 의하면, 빈 공간이 본 발명에 따라서 자기 물질로 채워진다면 소모되는 편향 에너지가 감소된다는 것이 증명되었다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 추가적인 실시예를 도시한다. 도 8a는 링 형상의 요소(721')의 제 1 부분(760)을 도시하는데, 상기 부분은 전자총(705)에 가장 가깝게 위치한다. 부분(760)에는 자기 4중극자 필드를 생성하기 위한 4 개의 코일(722)이 제공된다. 링 형상의 요소 주위에 토로이드(toroid)처럼 감긴 코일이 도시되어 있다. 그러나, 이러한 형태의 권선은 본 발명의 본질적인 것은 아니다. 4중극자 코일은 새들형(saddle-like)의 형태로 링 형상의 요소 주위에 또한 감길 수 있다. 감는 과정을 손쉽게 하고, 코일(722')의 개별적인 와이어 요소를 제 1 부분(760)의 올바른 위치에 유지시키기 위하여, 제 1 부분은 그 양 극단에 코일 권선이 위치하는 홈(groove)을 구비한 링(764,766)이 제공된다. 도 8b는 링 형상의요소(721')의 제 2 부분(768)을 도시하는데, 상기 부분은 디스플레이 윈도우(702)에 가장 근접해 있다. 튜브에 적용될 때, 두 개의 부분(760, 768)은 아교나 테이프 등과 같은 임의의 종래의 연결 수단에 의해 서로에 대해 연결될 수 있다. 두 개의 부분의 연결은 적절한 성능을 위해 본질적인 것은 아니다.

도 9는 본 발명에 따라 편향 코일(713')과 코일 홀더(713) 주위에 위치하였을 때의 두 개의 부분(760,768)을 도시한다. 제 1 부분(760)에는 링(764, 766)과 자기 4중극자 필드를 생성하기 위한 4 개의 코일(722')이 제공된다.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예를 도시하는데, 상기 실시예에서 링 형상 요소(721')의 제 1 부분(760) 주위의 코일(722')은 전기적으로 전도성 와이어로부터 얻어지고, 상기 와이어는 권선 방향으로 토로이드와 같이, N(φ)=N₀cos(2φ) 식과 같은 권선 밀도 분포 N(φ)에 따라 감겨진다. 여기서 φ는 X-방향과 코일 요소와 중심 사이의 라인에 의해 이루는 각도로서 0^o와 360^o사이의 각도이며, N₀는 0^o와 동일한 φ에서의 권선 밀도이며, N(φ)의 부호는 권선 방향을 나타낸다.

상기 실시예는, 거의 순수한 4중극자 필드가 생성될 수 있어서, 다른 자기 멀티플 필드(multiple field)의 존재는 대부분 억제되는 장점이 있다.

실제적으로 와이어의 일정한 굵기 때문에 상기 권선 밀도의 근사치만이 실현될 수 있다. 상기 실시예는 전기적으로 도체인 와이어의 패키지(730)를 포함하는데, 상기 와이어는 요크 링(721') 주위로 상기 권선 밀도 N(φ)=N₀cos(2φ)에 따라 토로이드와 같이 감긴다.

이 특정 실시예에서 권선은 15도 이격된 링(764,766)의 홈(734)에 만들어졌다. 권선 방법은 다음과 같다: φ=0도(위치 a)에 있는 홈에 18회 감기, φ=15도(위치 b)에 있는 홈에 15회의 감기, φ=30도(위치 c)에서 9회 감기, φ=45도(위치 d)에서 0회 감기, φ=60도(위치 e)에 있는 홈에 전류가 반대 방향으로 흐르도록 9회 감기, φ=75도(위치 f)에서 15회 감기, φ=90도(위치 g)에서 18회 감기, 등등. 실제로 이러한 이상적인 권선 밀도 N(φ)는 양호한 결과를 나타내는 것이 증명되었다.

본 발명의 추가적인 실시예는 도 11에 도시되어 있는데, 상기 실시예에서 제 1 부분(22a)보다 음극선관의 넥 부(11)에 더 가까이 위치한 제 3 부분(22c)를 포함하고, 요크 링(22a)의 제 1 부분에 의해 둘러싸인 빈 공간이 자기 물질로 채워져 있는 요크 링이 도시되어 있다. 상기 실시예는 제 1 부분(22a)에 의해 둘러싸인 빈 공간을 채우고, 반면 제 2 부분(22b)과 제 3 부분(22c)에 의해 둘러싸인 빈 공간을 채우지 않음으로써 편향 에너지가 동시에 감소되고, 소위 비대칭 에러(asymmetry error)가 요크 링의 상기 부분들을 쉬프팅(shifting) 및/또는 틸팅(tilting)함으로써 정정될 수 있는 장점이 있다.

편향 유닛을 완전히 충진시키는 것의 단점은 생성된 자기장에서의 비대칭 에러가 더 이상 요크 링을 쉬프팅 및/또는 틸팅시킴으로써 정정될 수 없다는 것이다. 이와 같은 점은 두 개의 부분으로 분리된 요크 링을 사용함으로서 부분적으로 해결될 수 있는데, 상기 요크 링에서 넥 면만이 충진되고, 스크린 링은 요크 링을 쉬프팅 및/또는 틸팅시킴으로써 비대칭 에러가 감소될 수 있는 과정인 정합(matching)을 위해서만 사용된다. 이것은 소위 풀백(pullback), 즉 내부 유리 윤곽(contour)과 가장 바깥쪽의 전자빔의 최소 거리가 너무 작다는 단점을 가질 수도 있다. 이와 같은 점은 코일의 최적화에 의해 정정될 수 있으나, 에너지 소모 증가의 반대급부를 제공해야 한다. 따라서, 소모 감소의 장점이 일부분 손실된다. 이것은 다음에 의해 이해될 수 있다. 넥 면에서만 2개 부분의 요크 링을 충진하는 것은 스크린 면보다는 넥 면에서 자기장을 향상시킨다. 이것은 편향 포인트를 편향 유닛의 넥 부쪽으로 이동시키는 것을 의미하는데, 이는 편향이 더 이른 시점에 시작되기 때문이다. 편향 포인트를 원래 위치 쪽으로 다시 이동시키기 위해서는 추가적인 자기 에너지를 필요로 하는 스크린 면에서의 여분의 자기장을 생성해야만 한다. 최소 풀백 감소를 얻으면서도 최대 소모 이득을 얻기 위한 직접적인 방법은 요크 링의 전 길이를 충진하는 것이다. 그러나, 이 경우에 비대칭 에러는 추가적인 정정 코일에 의해 전자적으로 정정되어야 하는데, 이는 바람직하지 않다.

따라서, 도 11에 도시된 것처럼 요크 링을 세 부분(22a, 22b, 22c)으로 나누는 것이 제안된다. 제 1 (중간) 부분(22a)만이 자기 물질로 채워진다. 두 개의 다른 링 부분(22b, 22c)은 넥 면{제 3 부분(22c)} 및 스크린 면{제 2 부분(22b)}에서의 정합을 위해 사용된다. 제 3 부분(22c)을 충진하지 않음으로써 필드는 이 영역에서 향상되지 않는다. 이것은 더 작은 소모 이득을 초래할 것이다. 그러나, 이것은 편향 포인트를 또한 넘어 있는 중간 링(22a)을 충진함으로써 보상된다(즉, 단일 분리 요크 링의 경우보다는 더 작은 스크린 링을 사용함으로써). 게다가 편향 포인트의 넥 쪽으로의 이동은 넥 링을 충진하지 않음으로 감소된다.

요약하면, 본 발명은 편향에 드는 에너지가 감소되는 음극선관의 편향 유닛(10)에 관한 것이다. 이것은 프레임 코일(18)과 라인 코일(17) 사이에 자기 물질(56)을 제공함으로써 성취된다. 본 발명의 유리한 실시예에서 프레임 코일과 요크 링 사이의 제 2 빈 공간(102, 54) 뿐만 아니라 제 1 빈 공간(101) 및/또는 프레임 코일의 와이어 스트랜드 사이의 빈 공간(52)은 충진된다. 30 퍼센트에 달하는 편향 에너지 감소가 얻어진다.

위에서 언급한 실시예는 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 이 기술 분야의 당업자는 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않고 많은 다른 대안적인 실시예를 설계할 수 있음을 주지하여야 한다. 청구항에서 괄호 안의 참조번호는 청구항을 한정하는 것을 해석되어서는 않된다. "포함한다"라는 동사 및 이의 활용형은 청구항에서 기술한 구성요소나 단계를 제외한 다른 구성요소 또는 단계의 존재를 배제하는 것은 아니다. 구성요소를 단수로 표현하는 것은 그러한 구성요소의 복수의 존재를 배제하지는 않는다.

상술한 바와 같이 본 발명은 편향에 필요한 소모 전력이 감소되는 음극선관의 편향 유닛 등에 이용된다.

Claims (10)

1. 음극선관(14)의 편향 유닛(10)에 있어서,

   라인 편향 코일(17)과, 상기 라인 편향 코일(17)을 둘러싸는 프레임 편향 코일(18)과, 자기 투자율 μ_r을 갖고 상기 프레임 편향 코일(18)을 둘러싸는 요크 링(22)을 포함하며,

   상기 라인 편향 코일(17)과 상기 프레임 편향 코일(18) 사이에 존재하고, 관계식 μ₁< μ_r을 만족하는 자기 투자율 μ₁을 갖는 자기 물질을 포함하는,

   편향 유닛(10).
2. 제 1항에 있어서, 빈 공간(void space)(101)은 상기 라인 편향 코일(17)과 상기 프레임 편향 코일(18)의 사이에 존재하고, 상기 빈 공간(101)은 상기 자기 물질로 채워진, 편향 유닛(10).
3. 제 2항에 있어서, 제 2 빈 공간(54, 102)은 상기 프레임 편향 코일(18)과 상기 요크 링(22) 사이에 존재하고, 제 3 빈 공간(52)은 상기 프레임 편향 코일(18)의 와이어 스트랜드(wire strand)(50) 사이에 존재하며, 상기 제 2 및/또는 제 3 빈 공간은 관계식 μ₂≥μ₁을 만족하는 자기 투자율 μ₂를 갖는 자기 물질(56)로 채워진, 편향 유닛(10).
4. 제 3항에 있어서, 상기 요크 링은 적어도 두 개의 부분을 포함하여 제 1 부분(22a)이 제 2 부분(22b)보다 상기 음극선관의 넥 부(neck portion)(11)에 더 가깝게 위치하고, 상기 요크 링의 상기 제 1 부분(22a)에 둘러싸인 빈 공간만이 자기 물질로 채워진, 편향 유닛(10).
5. 제 1 항에 있어서, 상기 편향 유닛(10)은 프레임 코일과 라인 코일 둘 모두를 수용하기 위한 지지부(support)를 더 포함하고, 상기 지지부는 상기 자기 물질을 포함하는, 편향 유닛(10).
6. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 부분(760) 및/또는 제 2 부분(768)은 자기 4중극자 필드(magnetic quadrupole field)를 생성하기 위한 4개의 코일(722')을 구비한, 편향 유닛(751).
7. 제 6항에 있어서, 상기 코일(722')은 권선 방향으로 토로이드와 같이, N(φ)=N₀cos(2φ) 식에 의해 주어지는 권선 밀도 분포 N(φ)에 따라 감겨지는 전기적으로 도체인 와이어를 포함하고, 여기서 φ는 X-방향과, 상기 코일 요소와 중심 사이의 라인에 의해 이루는 각도로서 0^o와 360^o사이의 각도이며, N₀는 0^o와 동일한 φ에서의 권선 밀도이며, N(φ)의 부호는 권선 방향을 나타내는, 편향 유닛(751).
8. 제 4항에 있어서, 상기 요크 링은 상기 제 1 부분(22a)보다 상기 음극선관의 상기 넥 부(11)에 더 가깝게 위치하는, 제 3 부분(22c)을 더 포함하는, 편향 유닛(10).
9. 제 1항에 기재된 편향 유닛(10)을 포함하는 음극선관 조립체(10, 14).
10. 제 9항에 기재된 음극선관 조립체를 포함하는 디스플레이 장치로서,

    제어 전자 장치(E)가 비디오 신호(VS)를 수신하도록 연결되어, 상기 비디오 신호(VS)에 따라 디스플레이 신호를 상기 음극선관(14)으로 인가하고 편향 신호를 상기 편향 유닛(10)에 인가하는, 디스플레이 장치.