KR20020077885A - 디스플레이 디바이스와 음극선관 - Google Patents

디스플레이 디바이스와 음극선관 Download PDF

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KR20020077885A
KR20020077885A KR1020027009198A KR20027009198A KR20020077885A KR 20020077885 A KR20020077885 A KR 20020077885A KR 1020027009198 A KR1020027009198 A KR 1020027009198A KR 20027009198 A KR20027009198 A KR 20027009198A KR 20020077885 A KR20020077885 A KR 20020077885A
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KR
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electron beam
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cathode
ray tube
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KR1020027009198A
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요제프예이.엠. 훌쇼프
프레데릭세. 게링
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
    • H04N3/10—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/46—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/48—Electron guns
    • H01J29/481—Electron guns using field-emission, photo-emission, or secondary-emission electron source

Abstract

본 발명은, 전자 소스와, 캐소드로부터 방출된 전자를 전자빔으로 집중하기(concentrating) 위한 입구 애퍼쳐(aperture)와 출구 애퍼쳐를 구비한 전자빔 안내 공동(guidance cavity)을 구비한 음극선관을 포함한 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 나아가, 음극선관은 작동 중에, 캐소드와 출구 애퍼쳐 사이의 전기장에 제 1 필드 세기(E1)를 인가하기 위한 제 1 전력 공급에 연결될 수 있는 제 1 전극을 포함한다. 상기 필드 세기는 전자빔 안내 공동을 통해 전자 이송을 허용하는 값을 갖는다. 나아가, 캐소드와 출구 애퍼쳐 사이에 위치하는 조절 수단은 디스플레이 스크린에 빔 전류를 조절하기 위하여 제공된다. 본 발명에 따라, 디스플레이 디바이스는, 귀선소거 기간에 전자빔이 상기 출구 애퍼쳐를 통과하는 것을 막고, 디스플레이 주기에 전자빔을 출구 애퍼쳐를 통과하게 하기 위한 스위칭 수단을 제공받는다.

Description

디스플레이 디바이스와 음극선관 {DISPLAY DEVICE AND CATHODE RAY TUBE}
시작 문단에서 언급된 종류의 디스플레이 디바이스는 US 5,270,611호로부터 알려져 있다. US 5,270,611호는 음극선관을 포함하는 디스플레이 디바이스를 기술하는데, 상기 음극선관은 캐소드(cathod), 전자빔 안내 공동(guidance cavity) 그리고, 상기 캐소드와 출구 애퍼쳐(aperture) 사이에 제 1 필드 세기(E1)의 전기장을 걸어주기 위한 제 1 전력 공급 수단에 연결될 수 있는 제 1 전극(electrode)을 구비한다. 상기 전자빔 안내 공동은 벽(wall)을 포함하는데, 거기서 일 예로, 상기 출구 애퍼쳐 근처 벽의 일부는 2차적인(secondary) 방출 계수(δ1)를 갖는 절연 물질을 포함한다. 나아가, 2차적인 방출 계수(δ1)와 제 1 필드 세기(E1)는, 전자빔 안내 공동을 통해 전자 이송을 허용하는 값을 갖는다. 충분히 강한 전기장이 상기전자빔 안내 공동의 수직 방향에서 인가될 때에, 상기 공동 내의 전자 이송은 가능하다. 이 전기장의 값은 물질의 유형에 의존하고, 상기 공동의 벽의 기하형상과 크기에 의존한다. 정상 상태에서, 하나의 전자가, 공동의 벽 위에 충돌하는 각 전자에 대해, 평균적으로 방출되도록, 전자 이송(electron transport)은 2차적인 방출 프로세스를 통해 발생한다. 전자빔 안내 공동의 입구 애퍼쳐로 들어가는 만큼의 많은 전자들이 출구 애퍼쳐를 떠나도록, 환경이 선택될 수 있다. 입구 애퍼쳐보다 출구 애퍼쳐가 훨씬 더 작을 때에, 전자 소스의 광도(luminosity)를 일 예로 100에서 1000의 팩터(factor)로 집중시키는 전자 압축기가 형성된다. 따라서, 높은 전류 밀도를 갖는 전자 소스가 만들어질 수 있다. 가속 그리드(grid)가 주요 전자 렌즈(main electron lens)를 향하여 공동을 떠나는 전자들을 가속시킨다. 주요 전자 렌즈가 디스플레이 스크린 위에 공동의 출구 애퍼쳐를 비추고(image), 편향 유닛을 통하여, 래스터(raster) 이미지가 음극선관의 디스플레이 스크린에 형성된다.
종래의 텔레비전 시스템에서 바람직하게, R, G, B에 대한 세 개의 전자빔의 특성은 컬러 포인트 안정화, 블랙 전류 안정화, 및 흰색 레벨 안정화를 수행하기 위한 것으로 알려져 있다. 따라서, 전자빔 전류는, 귀선소거 기간(blanking period) 안에 측정 라인의 생성 동안 사전에 결정된 구동 레벨에서 규칙적인 간격으로 측정되어야 한다. 이 귀선소거 기간은 각 필드의 시작부에 있다. 보통은, 이미지가 음극선관 위에 약간의 오버스캔으로 디스플레이 되어서, 상기 이미지의 경계가 디스플레이 스크린의 가시 영역 바깥에 떨어진다. 여하튼, 16:9 외관(aspect) 비율을 갖는 이미지가 4:3 외관 비율을 갖는 디스플레이 스크린 위에 디스플레이될 때에, 상기 측정 라인은 가시적으로(visible) 된다. 이것이 디스플레이 스크린 상에 바람직하지 않은 효과를 낳고, 혹은 이 효과를 피하기 위하여 수직 편향의 적응의 애플리케이션을 낳는다. 이 바람직하지 않은 효과는 컴퓨터 모니터에서도 나타나게 되며, 여기서 이미지는 음극선관 위에 언더스캔으로(with underscan) 디스플레이 된다.
본 발명은 청구항 1의 전제특징부에 정의된 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.
본 발명은 디스플레이 디바이스에서 사용하기에 적합한 음극선관에 관한 것이다.
그러한 디스플레이 디바이스는, 특히, 텔레비전 디스플레이, 컴퓨터 모니터 그리고 프로젝션 TV에서 사용된다.
도 1은 음극선관을 포함하는 디스플레이 디바이스의 개략적인 도면.
도 2는 음극선관 안에 사용하는 전자빔 안내 공동을 구비한 캐소드 구조를 보여준다.
도 3은 다이오드 특성에서 작동을 위한 전자빔 안내 공동 안의 하나의 전극을 구비한 캐소드 구조와 작동 회로를 보여준다.
도 4는 다이오드 특성에서 작동을 위한 전자빔 안내 공동 안의 두개의 전극을 구비한 캐소드 구조와 작동 회로를 보여준다.
도 5는 3극관(triode) 특성에서 작동을 위한 전자빔 안내 공동 안의 하나의전극을 구비한 캐소드 구조와 작동 회로를 보여준다.
도 6은 3극관 특성에서 작동을 위한 전자빔 안내 공동 안의 두개의 전극을 구비한 캐소드 구조와 작동 회로를 보여준다.
도 7은 전자빔 안내 공동 캐소드 구조를 구비한 컬러 음극선관을 포함하는 디스플레이 시스템을 보여준다.
본 발명의 목적은, 특히, 빔 전류가 디스플레이 스크린 상에 가시적인 효과 없이 측정될 수 있는 음극선관을 제공하는 것이다. 이 목적은, 청구항 1에 정의된 본 발명에 따른 음극선관에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스가 작동 중일 때, 귀선소거 기간에서, 캐소드으로부터의 전류가 차단되지 않는 채로 있는 그런 방식으로 스위칭 수단이 배열되며, 반면에 전자빔은 편향되어서 전자빔 안내 공동의 출구 애퍼쳐에 도달할 수 없다. 따라서 일 예로, 음극선관의 빔 전류 특성 대비 조절(modulation) 전압은 가시적인 결점 없이 상기 귀선소거 기간 동안에 측정될 수 있고, 반면에 빔 전류는 디스플레이 주기 내에 차단되지 않는다.
다른 장점은, 측정된 빔 전류로, 고 텐션(tension) 전력 공급의 과부하를 막기 위한 빔 전류 제한 또는 극도의 고 텐션 전력 공급의 부하를 변화시키기 위한 이미지의 기하학적 보상과 같은 추가적인 동작이 가능할 것이다. 보다 바람직한 실시 예는 종속 청구항에 정의되어 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 특별한 예는 청구항 2에 정의되어 있다. 이 실시 예에서, 제 1의 그리고 제 3의 전극 사이의 인가된 전압의 차이에 종속하여, 상기 제 3의 전극과 상기 전자빔 안내 공공의 출구 애퍼쳐 사이에서 전자빔이 편향된다.
본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 다른 실시 예는 청구항 3에 정의되어 있다. 제 4 전극의 추가는 제 3 전극만을 포함하는 실시 예에 대하여, 전자빔 안내 공동에서 디스플레이 스크린으로의 전자빔의 전자 이송 메카니즘의 빠른 출발(start-up)을 허용하는데, 이것은 전자빔이 출구 애퍼쳐를 통과하는 것으로부터 방해될 때에 제 3과 제 4의 전극을 구비한 실시 예에서는 출구 애퍼쳐 근처의 절연 벽 위에 어떠한 음 전하도 축적되지 않기 때문이다. 이 실시 예에서, 제 1 전극 상의 이송 전압은 일정한 레벨을 유지한다.
본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 또 다른 실시 예는 청구항 5에 정의 되어 있다. 조절 전압의 제 1 범위로, 제 2 및 제 3 전극의 크기(dimention)와 모양, 상기 캐소드 및 제 2 전극 사이의 거리, 그리고 상기 제 2 전극과 제 3 전극 사이의 거리 각각의 사전 결정된 세트에 대해, 음극선관의 다이오드(diode) 특성이 얻어진다. 이 실시 예의 장점은, 캐소드에서 상기 조절 전압이 0 과 10V 범위에 있게 되므로, 저 전압 전자공학이 적용될 수 있다는 점이다. 어쨌든, 조절 전압에 대한 캐소드 전류의 감마(gamma)는 이 실시 예에서 약 1.8로 제한된다.
본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 추가 실시 예는 청구항 7에 정의되어 있다. 조절 전압의 이 제 2의 범위에 대해, 제 2 및 제 3 전극의 크기와 모양, 상기 캐소드 및 제 2 전극 사이의 거리, 그리고 상기 제 2 전극과 제 3 전극 사이의 거리 각각의 사전 결정된 세트에 대해, 음극선관의 3극관(triode) 특성이 얻어진다. 3극관 특성의 장점은, 조절 전압에 대한 캐소드 전류의 감마가 종래의 음극선관의 그것과 닮아서, 전자빔 안내 공동을 구비한 음극선관이 종래의 음극선관과 더 호환적이다(compatible). 상기 감마는 일 예로, 약 2.4이다.
본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 다른 실시 예는 청구항 9에 정의되어 있다. 깔때기 형상의 출구 애퍼쳐는, 출구 애퍼쳐에 관한 접선 방향의(tangential direction) 작은 전기력에 의해 전자의 도약 출입(hop entrance)을 허용한다. 이 실시 예에서, 전자의 평균 에너지는 거의 증가되지 않고 에너지 분배의 산포도(spread) 또한 거의 증가하지 않는 반면에, 디스플레이 스크린 상의 스팟(spot) 사이즈는 감소할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 특징은 이하 기술되는 실시 예를 참조하여 명확히 설명될 것이다.
디스플레이 디바이스는 음극선관을 포함한다. 도 1은 공지된 음극선관의 개략적인 도면이다. 이 음극선관은 인용된 US 5,270,611호로부터 그 자체로 알려져 있다. 음극선관(100)은, 전자의 방출을 위한 캐소드(105, 106, 107)을 구비한 전극 구조(101) 및 전자빔 안내 공동(120, 121, 122)을 포함한다. 바람직하게는, 음극선관은 가열 필라멘트(102, 103, 104)를 포함한다. 게다가, 음극선관은 가속 그리드(140), 종래의 주요 렌즈(150), 종래의 자기적 편향 유닛(160), 및 종래의 컬러 스크린(170)을 포함한다. 이들 구성 부분 모두가 종래의 컬러 음극선관으로부터 알려져 있다. 본 발명에 따른 음극선관은 텔레비전, 프로젝션 텔레비전 및 컴퓨터 모니터에 사용될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 캐소드(cathode) 구조의 제 1 실시 예를 보여주는데, 캐소드 구조는 도 1에 보여진 음극선관에서 사용될 것이다. 캐소드 구조(200)는 프레임(201), 가열 필라멘트(202, 203, 204), 및 각 가열 필라멘트에 대응하는 캐소드(205, 206, 207)를 포함한다. 캐소드는 세 개 한 조로 제공되어, 음극선관은 빨강, 녹색 및 파랑 신호에 의해 표현되는 컬러 이미지의 디스플레이를 위해 사용될수 있다. 나아가, 캐소드 구조(200)는, 입구 애퍼쳐(208, 209, 210)와 출구 애퍼쳐(223, 224, 225) 및 제 1 전극(226, 227, 228)을 각각 구비한 전자빔 안내 공동(220, 221, 222)을 포함한다. 상기 입구 애퍼쳐(208, 209, 210)는 2.5 ×2.5 ㎜ 크기의 직사각형 모양을 갖을 것이다. 전자빔 안내 공동(220, 221, 222)의 상기 출구 애퍼쳐(223, 224, 225) 주위의 내부 중 적어도 일 부분은, 캐소드(205, 206, 207)와의 협조를 위해 2차적인 방출 계수(δ1＞1)를 갖는 절연 물질로 덮혀진다. 이 절연 물질은, 일 예로 MgO를 포함한다. MgO 층은 일 예로, 0.5 마이크로미터(㎛)의 두께를 갖는다. 사용될 수 있는 다른 물질은 일 예로, 유리나 캡톤 폴리아미드(Kapton polyamide) 물질이다. 상기 제 1 전극(226, 227, 228)은 전자빔 안내 공동(220, 221, 222)의 바깥 측면 상의 출구 애퍼쳐(223, 224, 225) 주위에 위치된다. 상기 제 1 전극은 금속 시트(sheet)로 구성된다. 상기 메탈 시트는 일 예로 2.5㎛의 두께를 갖고, 일 예로 알루미늄과 크롬의 조합된 금속 증기에 의해 도포될(applied) 수 있다. 상기 출구 애퍼쳐(223, 224, 225)는 일 예로, 20㎛의 직경을 갖는 원형 모양을 갖을 수 있다. 나아가, 캐소드(205, 206, 207)를 가열하기 위한 각각의 필라멘트(202, 203, 204)는 제 1 전력 공급 수단(V1, 미도시.)에 연결될 수 있다. 작동 중에, 각 필라멘트(202, 203, 204)는 대응하는 캐소드(205, 206, 207)를 가열한다. 상기 캐소드는 종래의 산화(oxide) 캐소드 물질, 일 예로 바륨 산화물을 포함한다. 작동 중에, 제 1 전극(226, 227, 228)은, 상기 캐소드(205, 206, 207)와 출구 애퍼쳐(223, 224, 225) 사이에 필드 세기(E1)를 갖는 전기장을 인가하기 위해, 제 2 전력 공급 수단(VA)에 연결된다. 제 2 전력 공급 수단의 전압은 일 예로 100과 1500 V 사이의 범위, 전형적으로는 700 V 이다. 2차적인 방출 계수(δ1)와 상기 필드 세기는, 전자빔 안내 공동을 통해 전자 이송을 허용하는 값을 갖는다. 전자 이송의 이런 종류는 인용된 미국특허 US 5,270,611호로부터 알려져 있다.
바람직하게는, 조절 수단(modulating means) 즉, 일 예로 제 2 전극(230, 231, 232)은 입구 애퍼쳐(208, 209, 210) 전에 놓인다. 상기 제 2 전극(230, 231, 232)은, 전자 방출을 제어하기 위하여 제 2 전극(230, 231, 232)과 캐소드(205, 206, 207) 사이에 제 2 필드 세기(E2)를 갖는 전기장을 (작동 중에) 인가하기 위해 제 3 전력 공급 수단(VE, 미도시.)에 연결된다. 바람직하게는, 제 2 전극(230, 231, 232)은 전자의 60% 투과성을 갖는 거즈(gauze)를 포함한다. 상기 거즈는, 일 예로 몰리브덴 금속으로 만들어질 수 있고, 전기적으로 프레임(201)에 연결될 수 있다. 실제로, 상기 세 거즈(230, 231, 232)는 프레임(201)에 전기적으로 연결된다. 거즈(230, 231, 232)와 캐소드(205, 206, 207) 사이의 전압차는, 프레임에 고정된 전압을 인가하고 거즈에 전압을 변화시킴으로써 결정된다. 작동 중에, 거즈(230, 231, 232)와 캐소드(205, 206, 207) 사이에 인가된 전압의 차이 때문에 풀링 필드(pulling field)는 캐소드(205, 206, 207)로부터 멀리 전자를 당긴다. 캐소드(205, 206, 207)와 대응하는 거즈(230, 231, 232) 사이의 전압 차들은 이미지를 나타내는 R, G, B 신호에 각각 대응한다. 음극선관의 작동의 추가 설명을 위해, 참조는 도 1에 되어 있다. 전자가 상기 전자빔 안내 공동(220, 221, 222)의 출구 애퍼쳐(223, 224, 225)를 떠나 버린 후에, 가속 거즈(140)는 주요 렌즈(150)로 방출된 전자를 가속시킨다. 상기 주요 렌즈(150)와 편향 유닛(160)을 통하여, 빨강과 녹색, 파랑 신호에 대응하는 세 전극 빔들이 컬러 스크린(170)을 향하게 되는데, 이는 빨강, 녹색, 및 파랑 신호에 의해 표현되는 이미지를 형성하기 위해서이다. 이제부터, 참조는 도 2의 캐소드 구조로 될 것이다. 거즈(230, 231, 232)와 캐소드(205, 206, 207) 사이의 거리가 충분히 작을 때에, 일 예로 20에서 400㎛ 일 때에, 캐소드(205, 206, 207)와 거즈(230, 231, 232) 사이의 상대적으로 낮은 전압 차이는 전자빔 안내 공동(220, 221, 222)의 입구 애퍼쳐를 향하여 전자의 방출을 조절할 수 있다. 예를 들어, 캐소드(205, 206, 207)와 거즈(230, 231, 232) 사이의 거리가 100 ㎛ 일 때에, 5V의 전압 변화(voltage swing)가 전자빔 안내 공동(220, 221, 222)에 0에서 3㎃ 사이의 전자빔 전류를 조절할 수 있다.
종래의 텔레비전 세트에서, 전자빔 전류는 각 필드의 시작부에서 측정 라인(measurement line) 동안 측정된다. 이 측정 동안, 빔 전류는 일 예로, 캐소드 상의 조절 전압의 서로 다른 두 레벨에서 측정된다. 종래의 텔레비전 세트에서, 16:9 외관 비율의 TV 화상이 4:3 외관 비율을 갖는 음극선관(CRT)의 TV에 디스플레이 될 때에, 이 측정 라인은 눈에 보일 수 있다. 이 측정 라인은 또한 컴퓨터 모니터에서도 보일 수 있는데, 여기서 이미지는 음극선관의 스크린 상에 언더스캔으로(with underscan) 디스플레이 된다. 음극선관의 빔 전류를 측정하기 위하여, 전자빔 안내 공동에는, 귀선소거 기간에서, 전자빔이 출구 애퍼쳐를 통과하는 것을 막기 위하여 스위칭 수단이 제공된다.
도 3은 다이오드 모드(diode mode)의 작동을 위한 전자빔 안내 공동 내에 하나의 전극을 포함하는 스위칭 수단을 구비한 캐소드 구조와 작동 회로의 일 예를 보여주고 있다. 이 캐소드 구조는 도 1과 도 2의 참조로 기술된 음극선관에서의 세 개 한 조(triplicate)에 적용된다. 캐소드 구조는 종래의 캐소드(205)와, 제 2 전극(230)에 작용하는 조절 거즈(230), 및 절연 물질(일 예로, MgO)을 포함하는 벽(240)을 구비한 전자빔 안내 공동(220)을 포함한다. 출구 애퍼쳐(223) 주위의 상기 벽(240)은 100㎛의 두께를 갖는다. 디스플레이 스크린 상에 스팟 사이즈를 증가시키기 위하여, 바람직하게는 상기 출구 애퍼쳐(223)가 깔때기 형상(funnel shape)을 갖는다. 텔레비전 응용의 일 예에서, 전자빔 안내 공동의 바깥 측면에서 상기 출구 애퍼쳐(223)는 20㎛의 직경을 갖는다. 컬러 스크린(170) 상의 더 작은 스팟 사이즈를 요구하는 모니터 응용에 대해서, 상기 공동의 바깥 측면에서 상기 출구 애퍼쳐(223)는 10㎛의 직경을 갖을 수 있다. 두께 1㎛를 갖는 알루미늄 시트(226)를 포함하는 제 1 전극(226)은 상기 전자빔 안내 공동의 출구 애퍼쳐(223) 주위에 제공된다. 다른 금속이 알루미늄 대신에 사용될 수 있다. 저-전압 구동 전자공학의 이용을 위하여, 제 2 전극(230) 또는 캐소드(205)의 조절 전압은 0에서 10V 사이의 제 1 범위에서 값을 갖는다. 이 제 1 범위에서 전자빔 안내 공동의 조절 전압 대 빔 전류의 관계에 다이오드 특성을 부과한다(impose).
이 예에서, 상기 스위칭 수단은 제 2 전극(230)과 제 1 전극(226) 사이에 배열된 제 3 전극(242)을 포함하는데, 이 제 3 전극(242)은 제 3 전력 공급 수단(V30)에 연결된다. 나아가, 제 1 전극(226)은 스위칭가능한 전압 소스(V1)에 연결된다. 제 3 전력 공급(V30)은 상기 제 3 전극(242)에 약 800V의 제 3 전압(V3)을 공급한다.
귀선소거 기간에서, 제 1 전극 그리고 제 3 전극(226, 230) 위의 전압은, 전자가 출구 애퍼쳐를 통과하는 것을 막기 위하여 각각 제 1 및 제 2의 값을 갖으며, 그리고 디스플레이 주기 동안에 전자빔을 디스플레이 스크린(170)으로 통과시키기 위하여 각각 제 3 및 제 4의 값을 갖는다. 디스플레이 주기에서, 상기 스위칭가능한 제 1 전력 공급(V1)은 1000V의 전압을 갖고, 귀선소거 기간에서 제 1 전극(226)에 공급된 전압은 0V이므로, 귀선소거 기간에서 컬러 스크린(170)으로 향하는 전자빔 전류가 멈추게 된다. 상기 스위칭가능한 제 1 전력 소스(V1)는, 제 1 트랜지스터(246)와, 4개의 저항(252, 254, 256, 258), 및 다이오드(260)를 포함하는 회로에 의해 형성된다. 상기 제 1 트랜지스터(246)의 컬렉터는 상기 제 1 전극(226)에, 제 1 저항(252)을 통하여 전력 공급(VH)의 양극 쪽에, 그리고 제 2 저항(254)을 통해 상기 제 1 트랜지스터(246)의 베이스에 연결된다. 신호(Vop)는 제 3 저항(256)을 통해 트랜지스터(246)의 베이스에 연결되고, 신호(Vblank)는 제 4 저항(258)과 다이오드(260)의 직렬 연결을 통해서 트랜지스터(246)의 베이스에 연결된다. 제 1 트랜지스터(246)의 에미터는 접지에 연결된다. 디스플레이 주기에, 신호(Vblank)가 제로(0)일 때에, 전압(Vop)는 전압(VH)와, 제 1,2,3 저항(252, 254, 256), 및 상기 제 1 트랜지스터(246)의 베이스와 에미터 사이의 전압(Vbe)에 의하여 결정된다. 귀선소거 기간 동안에, 신호(Vblank)는 높게, 일 예로 5V로 된다. 이제 제 1, 제 2, 및 제 4저항(252, 254, 258)의 값은 저전압(일 예로 5V)에서 전압(V1)을 설정(set)하도록 특정 값을 갖는데(dimensioned), 이는 전자빔 안내 공동에서 전자 이송 메카니즘을 멈추게 하기 위해서이다. 그 결과로, 전자빔은 전자빔 안내 공동의 출구 애퍼쳐(223)에 도달하지 않는다. 그래서, 교란된(disturbing) 측정 라인은 귀선소거 기간 동안에 컬러 스크린(170) 상에 보이지 않게 될 것이다. 귀선소거 기간 동안에, 캐소드(205)와 제 2 전극(230) 사이의 전압 차이는, 조절 전압 대 빔 전류 특성에 관한 하나 또는 여러 개의 포인트를 측정하기 위하여, 다른 레벨로 조정(adjust)될 것이다. 이 과정은 세 컬러 R,G,B 중 나머지 하나(the other ones)에 관련된 전자빔 안내 공동과 캐소드에 대해 반복된다.
다이오드(diode) 모드에서, 제 2 전극(230)을 통한 전류는, 일 예로 연산 증폭기(operational amplifier, 248)와 제 5 저항(250)을 포함하는 제 1 측정 수단에 의해 측정될 수 있다. 제 2 전극(230)은 상기 연산 증폭기(248)의 네가티브 입력단에 연결된다. 포지티브 입력단(positive input)은 접지에 연결되고, 제 5 저항(250)은 상기 네가티브 입력단과 연산 증폭기(248)의 출력단 사이에 연결된다. 동작 중에, 연산 증폭기(248)는 전류-전압 변환기로 작동하고, 전류(Ig2)를 제 2 전극(230)을 통해서 제어 전압(Vcntl)으로 변환한다. 제어 전압(Vcntl)은 빔 전류에 대응하는데, 전류(Ig2)가 빔 전류에 비례하기 때문이다. 대안적으로, 측정 수단은 저항을 포함할 수 있다. 그 저항은, 빔 전류(미도시.)에 비례하는 전류를 측정하기 위하여 상기 제 2 전극과 접지 사이에 연결할 수 있다.
디스플레이 주기에서 빔 전류의 출발(start-up)을 향상시키기 위하여, 스위칭 수단은 제 3 및 제 4 전극을 포함할 수 있다.
도 4는 다이오드 특성에서 작동을 위한 전자빔 안내 공동 안의 제 3 및 제 4 전극(242, 244)을 포함한 스위칭 수단을 구비한 캐소드 구조 그리고 작동 회로의 일 예를 보여준다. 캐소드 구조의 구성은 도 3에 참조로 기술된 캐소드 구조에 유사한데, 예외적으로 제 4 전극(244)이 제 1 및 제 3 전극(226, 242) 사이에 위치한다. 제 3 전극(242)은 제 1 직경을 갖는 제 1 애퍼쳐가 제공된다. 제 4 전극(244)은, 상기 제 1 애퍼쳐의 제 1 직경보다 더 큰 제 2 직경을 갖는 제 2 애퍼쳐가 제공된다. 작동시에, 제 1 전극(226)은, 일 예로 800V의 전압(V10)을 갖는 제 1 전력 공급에 연결된다. 제 3 전극(242)은 400V의 전압(V30)을 갖는 제 3 전력 공급에 연결된다. 제 4 전극(244)은 스위칭가능한 제 4 전력 공급(V40)에 연결된다. 스위칭가능한 제 4 전력 공급(V40)은 디스플레이 주기에서 제 4 전극(244)에 300V의 전압을 공급하며, 귀선소거 기간에서 제 4 전극(244)에 1000V의 전압을 공급하도록 배열된다. 귀선소거 기간에서, 제 4 전극(244)은 전자를 드레인(drain)하여, 전자는 전자빔 안내 공동의 출구 애퍼쳐(223)에 도달하지 않을 것이다. 대안적으로, 스위칭가능한 제 4 전력 공급(V40)은 디스플레이 주기에 300V의 전압을 제 4 전극(244)에 공급하고, 귀선소거 기간에 0V의 전압을 공급한다. 후자의 경우에서, 제 3 전극(242)은 전자를 드레인하여, 그 전자는 전자빔 안내 공동의 출구 애퍼쳐(223)에 도달하지 않을 것이다. 스위칭가능한 제 4 전력 공급(V40)은 제 1 트랜지스터(246)와, 4개의 저항(252, 254, 256, 258), 및 다이오드(260)를 포함하는 회로에 의해 형성된다. 스위칭가능한 제 4 전력 공급(V40)의 동작은 도 3에 참조로 설명된 스위칭가능한 제 1 전력 공급(V1)에 유사하다. 제 2 전극(230)을 통한 전류는, 일 예로 도 3에 참조로 기술된 것처럼 연산 증폭기(248)와 제 5 저항(250)을 포함하는 제 1 측정 수단에 의해 측정될 수 있다. 디스플레이 주기 동안에, 제 1, 제 4 전극(226, 244) 위의 각각의 전압(V10 및 V40)은 전자빔이 전자빔 안내 공동을 통해 출구 애퍼쳐(223)로 움직이도록 하고, 귀선소거 기간에서의 전압(V10 및 V40)은 전자빔이 출구 애퍼쳐(223)에 도달하지 않도록 한다. 캐소드(205)와 제 2 전극(230) 사이의 전압 차이는 10에서 30V 사이의 범위에서 값을 갖을 때에 조절 전압 빔 전류(modulation voltage beam current)의 3극관(triode) 특성은 전자빔 안내 공동의 조절 전압 빔 전류 특성이 부과된다. 이 범위에서, 상기 조절 전압 빔 전류 특성은 종래의 음극선관의 특성을 닮을 것이다. 이 캐소드 구조를 포함하는 음극선관의 감마(gamma)는 약 2.4 일 것이다. 이것은 종래의 음극선관과 더 좋은 호환성을 허용한다. 나아가, 3극관 모드에서는 제 2 전극(230)에 의해 어떠한 전류도 드레인되지 않기 때문에, 전류 측정 수단은 캐소드 회로에 포함된다.
도 5는 3극관 특성에서 작동에 대해 전자빔 안내 공동 내에서 제 3 전극(242)을 포함하는 스위칭 수단을 구비한 캐소드 구조 그리고 작동 회로의 일 예를 보여준다. 기본적으로, 상기 회로는 도 3에 참조로 기술된 그것에 유사하다. 제 2 측정 수단은 전류 소스(I1)와, 일 예로 제 2 트랜지스터(266)인 증폭 요소, 및 제 6 저항(264)에 의하여 형성된다. 캐소드(205)는 제 2 트랜지스터(266)의 에미터 그리고 전류 소스(I1)의 노드에 연결된다. 제 2 트랜지스터(266)의 에미터는 커패시터(260)를 통해 비디오 증폭기(262)의 출력단에 연결된다. 제 2 트랜지스터(266)의 컬렉터는 제 6 저항(264)을 통해 접지에 연결된다. 제 2 트랜지스터(266)의 컬렉터 상의 전압(Vcntl)은 빔 전류를 지시한다. 나아가, 제 1 전극(226)은 스위칭가능한 제 1 전력 공급(V1)에 연결되고, 제 3 전극(242)은 제 1과 제 2 전극(226, 230) 사이에 위치한다. 제 3 전극(242)은 약 800V의 제 3 전압을 갖는 제 3 전력 공급(V30)에 연결된다. 스위칭가능한 제 1 전력 공급(V1)은 도 3에 참조로 기술된 것과 같은 유형이다. 디스플레이 주기에서 작동할 때에, 스위칭가능한 제 1 전력 공급(V1)은 1000V의 전압을 갖고, 귀선소거 기간에서, 상기 스위칭가능한 전력 공급은 0 V의 전압을 갖기에, 귀선소거 기간에서 디스플레이 스크린으로 향하는 전자빔은 멈추게 된다.
도 6은 3극관 특성에서 작동에 대해 전자빔 안내 공동(220) 내에서 제 3 및 제 4 전극(242, 244)을 포함하는 스위칭가능한 수단을 구비한 캐소드 구조 그리고 작동 회로의 일 예를 보여준다. 기본적으로, 이 구성은 도 4에 참조로 기술된 그것과 유사하다. 이 예의 장점은 디스플레이 주기에서 전자빔의 향상된 출발이다. 이 예에서, 제 2 전류 측정 수단은 캐소드 연결부에 포함된다. 제 1 전극(226)은, 일 예로 800V의 전압(V1)을 갖는 전력 공급(V10)에 연결된다. 캐소드(205)와 제 2 전극(230) 사이의 조절 전압은 10에서 30 V 사이의 범위 내이다. 제 3 전극(242)은 400V의 전압을 갖는 제 3 전력 공급(V30)에 연결된다. 제 4 전극(244)은 디스플레이 주기에 제 4 전극(244)에 300V의 전압을 공급하며, 귀선소거 기간에 1000V의 전압을 공급하는 스위칭가능한 제 4 전력 공급(V40)에 연결된다. 이 귀선소거 기간에서, 제 4 전극(244)은 전자를 드레인하여, 전자는 전자빔 안내 공동의 출구 애퍼쳐(223)에 도달하지 않을 것이다. 대안적으로, 스위칭가능한 제 4 전력 공급(V40)은 디스플레이 주기에 300V의 전압을 제 4 전극(244)에 공급하며, 귀선소거 기간에 0 V의 전압을 공급할 것이다. 이 귀선소거 기간에, 전자는 제 3 전극(242)에 의해 드레인 되고 전자빔 안내 공동의 출구 애퍼쳐(223)에 도달하지 않을 것이다. 제 2 전류 측정 수단은 도 5에 참조로 기술된 것과 같은 유형이다.
도 7은 전자빔 안내 공동 캐소드 구조를 구비한 컬러 음극선관을 포함한 디스플레이 시스템(700)을 보여준다. 디스플레이 시스템(700)은 빔 전류 안정화를 위한 비디오-프로세싱 회로(701)를 포함한다. 빔 전류 안정화는 블랙(black) 전류 안정화 회로, 컬러 포인트 안정화 회로, 및 흰색(white) 레벨 안정화 회로를 포함할 수 있다. 이들 회로는 이 기술 분야의 숙련된 당업자에게는 잘 알려져 있다. 나아가, 디스플레이 시스템(700)은 기하학적 보상 회로(703) 및/또는 빔 전류 제한기(limiter) 회로(704)를 포함할 수 있다. 기하학적 보상 회로(703)는, 빔 전류에 의해 변화가능한 로딩(loading) 때문에 매우 고 전압 전력 공급 음극선관(CRT)에서 전압 변화에 따라 빔의 편향을 조정할 것이다. 빔 전류 제한기 회로(704)는, 만약 평균 빔 전류가 사전 결정된 주기 동안 사전 결정된 레벨보다 더 높다면, 빔 전류를 감소시킬 것이다. 빔 전류 제한기 회로(704)는 비디오-프로세싱 회로(701)에 포함될 수 있다. 나아가, 디스플레이 시스템(700)은, 빔 전류 신호(Vcntl)를 제공하기 위해 도 3,4,5 또는 도 6의 하나에 참조로 기술된 대로 빔 전류 측정 및 제어 회로(702)를 포함한다. 작동에서, 비디오-프로세싱 회로(701)는블랙 전류 안정화, 컬러 포인트 안정화, 흰색 레벨 안정화, 그리고 빔 전류 제한(limiting)을 측정된 빔 전류에 대응하는 제어 전압(Vcntl)에 종속하여 수행한다. 비디오-프로세싱 회로(701)는 음극선관(100)의 캐소드(205)에 비디오 신호를 공급한다. 나아가, 기하학적 보상 회로(703)는 빔 전류 신호(Vcntl)에 종속하여 디스플레이 스크린(170)에 가로질러 빔의 편향을 조정하기 위해 제공된다.
이러한 디스플레이 디바이스는, 특히, 텔레비전 디스플레이, 컴퓨터 모니터 그리고 프로젝션 TV에서 사용된다.

Claims (13)

  1. 디스플레이 디바이스로서,
    전자 방출을 위한 캐소드(cathode)를 구비한 전자 소스와;
    상기 캐소드로부터 방출된 전자를 전자빔으로 집중시키기(concentrating) 위한 입구 애퍼쳐(aperture)와 출구 애퍼쳐를 구비한 전자빔 안내 공동(guidance cavity)과;
    작동 중에 상기 전자빔 안내 공동과 상기 출구 애퍼쳐를 통하여 디스플레이 스크린으로 전자 이송이 가능하도록, 상기 출구 애퍼쳐 주위에 배열되며, 제 1 전력 공급에 연결될 수 있는 제 1 전극(electrode)과;
    작동 중에 디스플레이 스크린에 상기 전자빔을 조절하기(modulating) 위하여, 출구 애퍼쳐와 캐소드 사이에 위치하는 조절 수단을 구비한 음극선관을 포함하는 디스플레이 디바이스에 있어서,
    귀선소거 기간(blanking period)에 상기 전자빔이 상기 출구 애퍼쳐를 통과하는 것을 막도록 배치되고, 디스플레이 주기에 상기 전자빔을 상기 디스플레이 스크린으로 통과시키기(pass) 위해 배치되는 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 제 1 전력 공급과 제 3 전력 공급을 포함하며, 음극선관 안에 상기 조절 수단과 상기 제 1 전극 사이에 위치하며 제 3전력 공급에 연결될 수 있는 제 3 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 제 3 및 제 4 전력 공급을 포함하며, 상기 제 1 전극과 상기 조절 수단 사이에 위치하는 제 3 및 제 4 전극을 포함하는데, 상기 제 3 전극은 상기 제 3 전력 공급에 연결될 수 있고, 상기 제 4 전극은 상기 제 4 전력 공급에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  4. 제 1항에 있어서, 작동 중에, 상기 조절 수단은, 제 2 전력 공급 수단에 연결될 수 있는 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  5. 제 4항에 있어서, 작동 중에, 상기 제 2 전력 공급 수단의 조절 전압은, 음극선관의 조절 전압 대 빔 전류의 다이오드(diode) 특성을 얻기 위한 제 1 범위 내의 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  6. 제 5항에 있어서, 작동 중에, 상기 제 2 전극은, 디스플레이 스크린에 빔 전류를 지시하는(indicative) 전류를 측정하기 위한 제 1 전류 측정 수단에 연결되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  7. 제 4항에 있어서, 작동 중에, 상기 제 2 전력 공급 수단의 조절 전압은, 음극선관의 조절 전압 대 빔 전류 특성의 3극관(triode) 특성을 얻기 위한 제 2 범위 내의 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  8. 제 7항에 있어서, 작동 중에, 상기 캐소드는, 음극선관의 빔 전류를 측정하기 위한 제 2 전류 측정 수단에 연결되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 전자빔 안내 공동의 상기 출구 애퍼쳐는 깔때기(funnel) 모양을 갖는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 기재된 디스플레이 디바이스 내에 사용하기 위한 음극선관.
  11. 제 1항에 기재된 디스플레이 디바이스를 포함하는 디스플레이 시스템.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은 빔 전류를 측정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 시스템.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 전류 측정 수단은, 빔 전류를 안정화하기 위한 안정화(stabilization) 수단과, 빔 전류의 세기에 종속하여 기하하적(geometrical) 보상을 위한 보상(compensation) 수단, 및 빔 전류를 제한하기 위한 제한(limiting) 수단에 연결되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 시스템.
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