KR20030007698A - 공간 절약형 음극선 튜브 - Google Patents

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KR20030007698A
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데이비드 에이. 뉴
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사르노프 코포레이션
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Abstract

음극선 튜브(10)에서, 전자빔이 스크린 전위로 바이어스되는 전극(22)을 갖는 화면(20)을 향하여 유도되고 이미지를 묘사하는 빛을 생성하도록 상기 화면(20) 위의 인광 물질(23)과 충돌하도록 상기 화면(20)을 가로질러 자기적으로 주사된다. 6극 코일(15)은 집중을 제어하도록 적색, 녹색, 청색 전자빔의 집중을 변형시키기 위해 상기 굴절 요크(16)에 인접하게 그리고/또는 상기 튜브 목 부분(14) 상에 배치된다. 상기 목 부분(14) 및 상기 화면(20) 사이의 전극(46)은 상기 자기적 굴절로부터 획득되는 것보다 더 큰 전체 각에 걸쳐 전자들을 굴절시키기 위해 스크린 전위 또는 그 이상으로 바이어스된다.

Description

공간 절약형 음극선 튜브 {SPACE-SAVING CATHODE RAY TUBE}
이 출원은 2000년 5월 26일 제출된 미국 가명세서 제 60/207,249 호 및 2001년 5월 4일 제출된 미국 특허 출원 제 09/849,154 호에 대한 우선권을 주장한다.
텔레비젼과 컴퓨터 디스플레이에서 광범위하게 사용되는 종래의 음극선 튜브(CRTs)는, 대개는 3개인, 다수의 전자빔들(electron beams)을, 예를 들면 30 킬로볼트의 높은 전위로 바이어스되는 유리 화면(faceplate)의 중심으로 향하게 하기 위해 배기된 굴뚝 형태의 유리 전구의 목 부분에 위치되는 전자 총(electron gun)을 이용한다. 굴절 요크 래스터(deflection yoke raster)는 상기 화면을 가로질러 상기 전자빔들을 주사하므로(scan), 상기 화면 상의 인광 물질은 빛을 발하고, 이로써 상기 화면 상에 이미지를 제공한다. 상기 굴절 요크는 그 목 부근에 상기 굴뚝 형태의 CRT의 외부에 위치되는 다수의 전기 코일을 포함한다. 상기 굴절 요크의 "수평" 코일은 상기 전자빔들이 좌우로 굴절하거나 주사하도록 하는 자기장을 생성하고, 그 "수직" 코일은 상기 전자빔들이 상하로 주사하도록 하는 자기장을 생성한다. 상기 굴절 요크는 대개는 상기 전자 총을 떠난 직후의 최초의 몇 센티미터의 경로에 있는 전자빔들에 대해서만 작용하고, 그 이후에는 상기 전자들은 직선 경로로, 즉, 실질적으로 필드의 영향을 받지 않는 이동 영역을 통하여 운동한다. 종래에는, 상기 수평 주사는 상기 래스터-주사된 이미지를 생성하기 위해 각 수직 주사의 시점에서 수백의 수평선들을 생성한다.
CRT의 깊이, 즉, 상기 화면과 상기 목 부분의 후면 사이의 거리는 상기 굴절 요크가 상기 전자빔들을 휘게 하거나 굴절시킬 수 있는 최대각 및 상기 전자 총을 포함하도록 후방으로 연장하는 목 부분의 길이에 의해 결정된다. 더 큰 굴절각은 CRT 깊이를 감소시킨다.
현대의 자기적으로 굴절되는 CRTs는 대개는 ±55°의 굴절각(즉, 110°의 굴절각)을 획득하고, 그것들은 약 62 cm(약 25 인치) 또는 그 이상의 대각선 크기의 스크린의 경우에는 매우 깊기 때문에 거의 항상 특별한 스탠드(stand)를 요하거나 마루 위에 위치되어야 하는 캐비닛에 제공된다. 예를 들면, 약 100 cm(약 40 인치)의 대각선 크기의 화면 및 16:9의 종횡비를 갖는 110° 굴절각 CRT는 약 60-65 cm(약 24-26 인치)의 깊이이다. 상기 CRT의 깊이를 감소시키기 위해 상기 최대 굴절각을 증가시키는 것은 예를 들면, 전력 손실의 증가, 보다 높은 온도 상승, 및 보다 높은 비용 때문에 불리하고/하거나 비실용적이다.
이러한 깊이에 대한 딜레마에의 하나의 접근법은 박형 또는 소위 "평판" 디스플레이를 추구하는 것이다. 벽에 걸 수 있을 정도로 충분히 얇은 평판 디스플레이는 적정한 비용에 상당한 고용량으로 제조되는 종래의 CRTs와는 크게 상이한 기술을 요한다. 그러므로, 거의 동등한 비용으로 CRT의 이점을 제공하는 평판 디스플레이는 이용 불가능하다.
짧은 깊이 또는 공간 절약형 튜브 내에서, 3개의 전자빔들이 상기 스크린 상으로 수렴되고 이들은 대칭적이다. 종래의 접근법은 이 문제에 해결책을 제공하지 못한다.
본 발명은 음극선 튜브에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 6극 코일과 하나 이상의 굴절 보조 전극들(deflection aiding electrodes)을 포함하는 음극선 튜브에 관한 발명이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 다음의 도면란의 도면의 설명과 함께 해석될 때 한결 더 쉽게 이해될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 음극선 튜브의 바람직한 실시예의 단면 개략도이다;
도 2는 도 1의 상기 음극선 튜브에서의 전위의 그래프이다;
도 3은 내부의 정전력을 도시하는 도 1의 튜브의 단면도이다;
도 4는 도 1의 음극선 튜브의 성능을 도시하는 그래프이다;
도 5는 본 발명의 6극 코일의 말단부 단면도이다;
도 6은 도 5의 6극 코일에 의해 생성되는 자기장 분포의 그래프이다;
도 7은 적색, 녹색, 및 청색 전자빔을 위해 생성되는 전자빔 스폿(spot)의 치수 간의 관계를 도시하는 그래프이다;
도 8은 본 발명에 따라 생성된 전형적인 적색, 녹색, 및 청색 전자빔의 강도 분포 등고선(contour)의 그래프이다;
도 9는 본 발명에 따른 상기 6극 코일 내에 흐르는 전류의 시간의 함수로서의 전형적인 파형의 그래프이다;
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 음극선 튜브 내에 적절히 위치된 전극들을 제공하는 배열의 대체적인 실시예를 도시하는 단면도이다;
도 12는 본 발명에 따른 음극선 튜브 내에 적절히 위치된 전극들을 제공하는 대체적인 실시예의 구조의 부분 단면도이다.
본 도면란에서, 구성 요소 또는 피쳐가 하나 이상의 도면에서 도시되는데, 동일한 문자숫자식의 표기가 각 도면에서의 구성 요소 또는 피쳐를 나타내기 위해 사용될 것이고, 밀접하게 관계되거나 변형된 구성 요소가 도면에서 도시되는 경우, 프라임 부호를 포함하는 동일한 문자숫자식의 표기가 상기 변형된 구성 요소 또는 피쳐를 나타내기 위해 사용될 것이다. 마찬가지로, 유사한 구성 요소들 또는 피쳐들이 도면란의 서로 다른 도면에서 유사한 문자숫자식의 표기로 나타내어지고 본 명세서에서 유사한 명명법으로 나타내어질 것이지만, 도면란의 유사한 구성 요소들 또는 피쳐들은 설명된 실시예에의 특이한 숫자들로 선행된다. 예를 들어, 특정 구성 요소가 하나의 도면에서 "xx"로 표기되고, 다른 도면에서는 "1xx"로, 또다른 도면에서는 "2xx"로 표기될 수 있다. 일반적인 관습에 따라, 상기 도면란의 다양한 피쳐들은 스케일링되지 않을 것이고, 상기 다양한 피쳐들의 치수들은 명확성을 위해 독자적으로 확대되거나 수축된다는 점이 주목되어야 한다.
따라서, 상기 전자빔들이 상기 스크린에서 실질적으로 대칭을 이루는 등가의 스크린 크기를 갖는 종래의 CRT의 깊이보다 얕은 깊이를 갖도록 맞춰질 수 있는 음극선 튜브가 필요하다.
이러한 목적으로, 본 발명의 튜브는 중심 및 주변을 형성하는 화면을 갖고 스크린 전위로 바이어스되도록 맞춰진 상기 화면 상에 스크린 전극을 갖는 튜브 외장, 상기 화면 상에 충돌하도록 유도되는 전자빔 소스, 일정한 주사율로 상기 화면 상의 상기 전자빔을 자기적으로 굴절시키기 위한 굴절 요크, 상기 화면 상에 충돌하는 상기 전자빔에 대응하여 빛을 생성하기 위해 상기 화면 상에 배치되는 인광 물질, 그리고 상기 전자빔이 상기 화면의 주변에 충돌하도록 굴절될 때 상기 전자빔을 집중시키기(focus) 위한 6극 자기장 소스를 포함한다.
본 발명에 따른 음극선 튜브에서, 상기 전자빔의 전자들은 상기 자기적 굴절 요크의 영향에서 벗어난 후에, 즉, 상기 전자들이 실질적으로 직선인 선을 따라 운동하는 종래의 CRT의 "이동 영역"으로 언급되는 영역에서 더욱 굴절된다. 종래의 CRT에서, 상기 전자들은 그것들이 상기 총과 굴절 영역을 떠나는 시점에 상기 스크린 또는 양극 전위에 있고, 어떠한 전기장 또는 자기장의 영향 하에도 있지 않으며, 그 스크린 또는 화면으로 직선으로 운동한다. 상기 음극선 튜브는 예를 들어, 텔레비젼 디스플레이, 컴퓨터 디스플레이, 프로젝션 튜브 및 다른 응용기기들에서 응용성을 발견할 수 있는데, 이것은 시각적인 디스플레이를 제공하기 위해 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따른 음극선 튜브(10)의 단면도이다. 만약 상술되지 않는다면, 상기 단면도는 수평의 또는 수직의 굴절 방향 맞춤(orientation)을 도시하는 것으로 간주될 것인데, 이는 양쪽 모두 상기 도면에서 유사해 보이기 때문이다.튜브 목 부분(14)에 위치되는 전자 총(12)에 의해 생성되는 전자들은 화면(20)으로 향해지는데, 상기 화면(20)은 비교적 높은 양전위로 바이어스된 스크린 또는 양극 전극(22)을 포함하고 화면(20)을 가로질러 주사하도록 굴절 요크(16)로 생성되는 자기장에 의해 굴절된다. 튜브 외장(40) 상의 전극들(44, 46, 48)은 상기 튜브(10) 중심선으로부터 벗어나는 전자빔(30)을 그것들이 굴절 요크(16)에 의해 생성된 상기 자기장에 의해 굴절되는 것보다 더욱 굴절시키기 위해 튜브 외장(40) 내에 정전 필드(electrostatic field)를 형성하도록 미리 결정된 전위로 바이어스된다.
인광 물질들(23)의 코팅이 그 위에 충돌하는 전자빔(30)에 대응하여 빛을 생성하기 위해 화면(20) 상에 배치되고, 이로써 단색광의 디스플레이를 제공하거나, 서로 다른 인광 물질들(23)의 패턴이 섀도우 마스크(shadow mask)(24) 내의 구멍들을 통해서 그 위에 충돌하는 상기 다수의 전자빔들(30)에 대응하여 서로 다른 색상의 빛을 생성하기 위해 그 위에 배치되고, 이로써 색상 디스플레이를 제공한다. 통상적으로, 상기 3개의 전자빔들은 인광 물질(23) 중 각각 적색 인광 물질, 녹색 인광 물질, 및 청색 인광 물질을 조명하게 되는 "적색(R) 빔", "녹색(G) 빔", 및 "청색(B) 빔"으로 언급된다.
6극 코일(70)은 굴절 요크(16) 및 전자 총(12)의 출구에 인접한 튜브 목 부분(14) 상에 배치되고 적색, 녹색, 및 청색 전자빔의 집중에 동시에 영향을 미치는 6극 자기장을 별도로 생성한다. 명확하게는, 6극 코일(70)은 튜브(10)의 화면(20) 상의 스크린(22)의 측면 수직 에지에 상기 적색, 녹색, 및 청색 전자빔의 균형적인집중을 획득하도록 이용된다. 코일(70)은 굴절 요크(16)의 일부분으로서 제조될 수 있거나 그로부터 분리되어 튜브 목 부분(14) 위에 탑재될 수 있는데, 이는 요크(16) 및 튜브(10)의 제조 및 조립을 위해 편리하다.
전자빔 집중은 전체적으로 상기 전자빔의 전자들의 주어진 분포를 나타내는 등고선에 의해 형성되는 바와 같은 랜딩(landing)에서 상기 전자빔의 형태를 나타낸다. 예를 들어, 상기 전자빔 랜드 중 상기 전자들의 95%가 포함되는 폐쇄된 등고선이 전자빔 집중을 평가하기 위해 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 등고선은 원형이고 작은 직경을 가지며, 상기 등고선 내의 전자 분포는 비교적 균일하다. 그러나, 실제의 문제로서, 상기 완벽성은 거의 달성될 수 없고, 따라서 일반적으로 원형인 집중 등고선 및 전체적으로 균일한 분포가 상기 전자빔이 조명하게 되는 인광 물질의 픽셀 영역의 크기에 가까운 지름 내에서 추구된다.
상세하게는, 6극 코일(70)에 의해 생성되는 상기 6극 코일 전자기장은 3개의 R, G, B 빔 내의 전자들의 분포에 영향을 미치므로 그들이 스크린(22) 상의 랜딩 및 인광 물질(23)에서 집중되지 않거나 비대칭적일 정도까지 상기 비집중성 또는 비대칭성이 실질적으로 감소된다. 집중성 또는 비대칭성의 보다 큰 폭의 수정은 스크린(22)의 수직 에지에서 요구되고 작은 폭의 수정이 그 중심에서 요구되기 때문에, 6극 코일(70)은 스크린(22)의 중심에서 전자빔을 주사할 때 대개는 0인, 최소의 진폭을 갖고, 좌우의 수직 에지에서 전자빔을 주사할 때 최대의 진폭을 갖는 전류 파형으로 구동된다. 그러므로, 상기 전류 파형은 상기 수평 주사율과 동일한 반복율을 갖는다. 6극 코일(70) 및 상기 R, G, B 전자빔(30)의 각각의 전자 분포에의 그 영향은 아래에서 설명된다.
정전 필드는 후면(40) 상에 위치된 또는 그에 인접한 다수의 전도성 전극들에 의해 튜브(10) 내에 형성되고 각각 양전위로, 즉, 상기 스크린 또는 양극 전극(22)의 전위와 유사한 극성의 전위로 바이어스된다. 튜브(10)의 전극들(44, 46, 48) 상의 바이어스 전위는 전자빔(30)의 전자들의 궤적을 제어함으로써 바람직한 튜브(10)의 화면(20)과 전자 총(12) 사이에 요구되는 거리를 감소시키고 내부의 전자빔(30)의 랜딩 각을 변경하기 위한 정전 필드를 제공한다.
제 1 전극(44)은 목 부분(14)의 근방에서 총(12)의 출구를 둘러싸고 바람직하게는 스크린 전극(22)의 전위 이하인 양전위로 바이어스된다. 전극(44)에 의해 생성되는 정전 필드는 상기 전자빔(30)의 전자들이 요크(16)에 인접하여 더 천천히 운동하도록 하고, 이로써 더욱 쉽게 굴절되도록 한다. 전극(44)과 요크(16) 사이의 협동으로써 요크 전력의 감소를 실현하고, 이에 따라 더 작고, 더 가볍고, 비용 절감적이며 보다 신뢰성 있는 굴절 요크(16), 또는 동일한 요크 전력과 요크에 대해 더 큰 굴절 각을 실현할 수 있다.
제 2 전극(46)은 또한 총(12)의 출구를 둘러싸지만, 목 부분(14)으로부터 이격되고, 바람직하게는 스크린 전극(22)의 전위보다 더 큰 양전위로 바이어스된다. 제 2 전극(46)에 의해 생성되는 정전 필드는 상기 빔(30)의 전자들이 화면(20)으로부터 구부러지는 궤적의 포물선 경로로 운동하도록 함으로써, 오직 자기적 굴절 요크(16)에 의해 생성되는 정전 필드로부터의 상기 굴절 각을 증가시키고, 또한 전자빔(30)의 "랜딩 각"을 감소시킨다. 전극(46)은 바람직하게는 전자빔(30)의 전자들이 굴절 요크(16)에 의해 실질적으로 충분히 작용된 후까지 상기 전극의 정전 필드가 전자빔(30)의 전자들에 대하여 작용하지 않도록 위치된다.
상기 "랜딩 각"은 전자빔(30)이 스크린 전극(22)에 충돌하는 각이고, 색상 CRT에서, 상기 섀도우 마스크(24)는 이에 인접해 있다. 전극(46)의 필드의 작용의 결과로서, 상기 랜딩 각은 튜브(10)의 중심 또는 Z축으로부터의 거리가 더 커지고/거나 전자빔(30)의 상기 굴절 각이 증가함에 따라 더 작아진다. 섀도우 마스크(24)가 유한의 0이 아닌 두께를 갖기 때문에, 만약 상기 랜딩 각이 예를 들면, 약 25°이하와 같이 매우 작다면, 상기 전자들의 상당수는 섀도우 마스크의 구멍들을 통과하는 대신에 상기 구멍들의 측면에 부딪힐 것이고, 이로써 상기 화면(20) 상의 인광 물질(23)에 도달하는 전자빔 및 그로써 생성되는 빛의 강도를 감소시킬 것이다.
유리하게는, 전극(48)은 튜브(10)의 중심 또는 Z축의 말단에 그리고 화면(20)의 주변 근방에 위치되고, 이 경우에 상기 랜딩 각은 최소가 된다. 전극(48)은 총(12)의 출구를 둘러싸지만, 실질적으로 후면(40)의 주변에 있고, 화면(20) 주변에서 그 랜딩 각을 증가시키도록 화면(20)을 향하여 전자빔(30)을 뒤로 유도하기 위해 스크린 전극(22)의 전위보다 바람직하게는 낮은 양전위로 바이어스된다. 전극(48)은 랜딩 각의 상당한 감소가 바람직한 목 부분 전극(44)의 전위 이하의 전위로 바이어스될 수 있다. 그러므로, 화면(20) 주변의 랜딩 각을 감소시키는 전극(46)이 굴절 각을 증가시키고, 화면(20) 주변에서 가장 강한 효과를 갖는 전극(48)이 상기 영역 내의 랜딩 각을 증가시키도록 작용하므로 - 그렇지 않다면상기 효과는 바람직하지 않게 작을 것이다 - 전극들(46 및 48)에 의해 생성되는 정전 필드는 서로 보완한다.
상기 설명된 정전 필드의 관계 및 효과는 종래의 CRT보다 더 얕은 깊이의 튜브(10) 내에서 협동하지만, 비슷한 그리고/또는 적정한 굴절 요크 전력 레벨에서 작용한다. Z축에 따른 튜브(10)의 깊이에 걸친 전위 분포가 도 2에서 도시된다. 전위 특성 곡선(60)은 종좌표에 따른 총(12)의 출구로부터의 거리 및 횡좌표에 따른 킬로볼트로 표시되는 바이어스 전위를 갖는 그래프로 도시된다. 총(12)으로부터 거리(L)에 위치되고 영역(Z22)에 의해 나타내어지는 전극(22)은 점(62)에서 나타나는 비교적 높은 양전위(V22)로 바이어스된다. 총(12)에 인접하여 위치되고 중간 양전위(V44)로 바이어스되는 전극 영역(Z44)에 의해 나타내어지는 목 부분 전극(44), 총(12)과 화면(20) 사이에 위치되고 바람직하게는 상기 스크린 전위(V22)보다 더 높은, 비교적 높은 양전위(V46)로 바이어스되는 전극 영역(Z46)에 의해 나타내어지는 전극(46), 그리고 화면(20)에 더욱 인접하여 위치되고 바람직하게는 스크린 전위(V22)보다 낮고(그러나 동일할 수 있음) 바람직하게는 총 얼터(gun ultor) 전위(V44)보다 낮을 수 있는 중간 양전위(V48)로 바이어스되는 전극 영역(Z48)으로 나타내어지는 전극(48)은 Z=0에서 총(12)으로부터 제자리에 위치된다.
전극들(44, 46, 48, 22) 및 그 바이어스 전위들(V44, V46, V48, V22)은 상기 스크린 전위(V22)를 향해 상승하고 이로써 후속의 정전 필드가 상기 전자들에 작용하는 부가적인 비행 시간을 제공하도록 화면(20)을 향한 전자들의 가속을 늦추는 경향이 있는 영역 A 내의 부분(64)을 갖는 전위 특성 곡선(60)을 생성한다. 특성 곡선(60)은 그 전위가 상기 스크린 전위(V22)보다 상대적으로 더 높은 레벨에서 최고점을 이룸으로써 상기 전자들이 상기 굴절 각을 증가시키도록 튜브(10)의 중심 축 Z로부터 벗어나는 궤적을 따라 운동하게끔 하는 영역 B 내의 부분(66)과 그 전위가 상기 스크린 전위(V22)와 상기 총의 전위(V44)보다 더 낮은 레벨에서 최저점을 이룸으로써 상기 전자들이 그 에지 주변의 전자빔(30)의 랜딩 각을 증가시키도록 튜브(10)의 화면(20)을 향하여 전환하는 궤적을 따라 운동하게끔 하는 영역 C 내의 부분(68)을 갖는다.
전극(44 및 46) 사이의 갭의 위치는 튜브(10)의 작용에 강한 영향을 미칠 수 있다는 점이 주목된다. 만약 상대적으로 매우 높은 양전위 바이어스를 갖는 전극(46)이 총(12)의 출구에 지나치게 가깝도록 연장한다면(그리고/또는 목 부분 전극(44)이 그로부터 충분히 멀어지도록 연장하지 않는다면), 총(12)으로부터 방출된 상기 전자들이 가속되고 부가적인 자기적 굴절 작용력(magnetic deflection effort)이 바람직한 자기적 굴절을 제공하도록 굴절 요크(16)(예를 들면, 부가적인 요크 전력, 필드 및/또는 크기)에 대하여 요구된다. 반면, 만약 목 부분 전극(44)이 총(12)의 출구를 넘어서 상당히 멀리 연장하지 않는다면, 상기 전자들은 정전력이 자기적 굴절 요크에 의해 생성될 굴절과 반대로 작용하는 영역 A 내에서 지나치게 많은 시간을 소모함으로써, 전극(46)의 유리한 효과에도 불구하고, 화면(20)의 코너들로 상기 전자들을 굴절시키도록 요크(16)에 요구되는 전력, 필드 및/또는 크기를 증가시킨다.
바이어스 전위의 특정 값들은 예를 들면, 상기 바이어스 전위의 각각의 효과들을 고려 하에 감소된 튜브 깊이와 적정한 요크 전력의 바람직한 균형을 획득하기 위해, 특정 튜브(10)에 따라 선택된다. 예를 들면, 상기 총(12)의 얼터의 바이어스 전위(V44)가 증가됨에 따라, 요크(16)의 요구되는 굴절 전력은 증가하고 튜브(10)의 깊이는 감소하는데, 이는 중간 값의 바이어스 전위가 바람직함을 가리킨다. 그러므로, V22= 30kV이고 V44= 20kV인 165°튜브는 종래의 110°CRT보다 약 13.5cm - 15cm(약 5.6 인치 - 6 인치) 더 짧다. 전극(46)의 일정한 바이어스 전위(V46)는 상기 전자들이 영역 B 내의 화면(20)을 향하여 실질적으로 포물선인 궤적을 따르도록 하지만, 상기 바이어스 전위(V46)를 증가시키는 것은 화면(20)을 향하여 전자들을 당기는 정전력을 감소시키므로, 상기 스크린 전위(V22)보다 더 크거나 이에 가까운 바이어스 전위(V46)는 상기 전자들이 보다 직선에 가까운 궤적으로 운동하거나 화면(20)으로부터 구부러져서 멀어지도록 하고, 이로써 상기 굴절 각을 증가시키고 튜브(10)의 깊이를 감소시키기 위해 유리하다. 그러므로, 약 30kV - 35kV의 바이어스 전위(V46)가 바람직한데, 이는 안전성을 위하여, 튜브(10)의 외장을 관통할 수 있는 X선이 생성될 수 있는 전위 이하인 것이다. 최종적으로, 바이어스 전위(V48)는 바람직하게는 화면(20)의 에지 영역들로 굴절되는 전자들을 그 랜딩 각이 - 바람직하게는 25°이상 - 증가되도록 보다 화면(20) 방향으로 전환하는 정전력을 제공한다. 이러한 필드는 요크(16) 및 바이어스 전위(V46)에 의해 생성되는 정전력 및 전극(46)에 의해 굴절되는데 이어 화면(20)을 향하여 상기 전자들을 가속한다.
예를 들면, 도 1의 튜브(10)는 660mm(약 26 인치)의 폭과 371mm(약 14.6 인치)의 높이의 가시적인 영역을 갖는 약 810mm(약 32 인치)의 대각선과 16:9 종횡비 포맷의 음극선 튜브일 수 있다. 본 발명의 상기 감소된 튜브 깊이의 결과로서, 튜브(10)는 약 280mm(약 11 인치)의 깊이(D)를 갖는다. 굴절 요크(16)는 새들형(saddle-type) 수평 코일, 새들형 수직 코일, 페라이트 코어(ferrite core) 및 자가 수렴을 위한 수직 굴절용 투과성 금속 션트(shunt)의 쌍을 포함하는 110°또는 125°의 새들-새들형 굴절 요크일 수 있다. 상기 125°굴절 각의 요크로, 튜브 목 부분(14)의 직경은 더 작고, 더 낮은 전력의 요크(16)의 사용을 허용하도록 감소될 수 있다. 바람직하게는, 굴절 요크(16)는 수평 코일 및 수직 코일 각각이 새들형인 약 135°- 140°의 전체 굴절 각을 제공하는 비수렴성(비자가수렴성) 굴절 요크이다. 보다 상세하게 설명하면, 바람직하게는 적어도 상기 수평 굴절 코일은 일정하지 않은 분포로 감겨 있기 때문에 상기 요크의 입구(즉, 전자 총(12)에 인접한 말단부)에서의 효율적인 감음 회수는 상기 요크로부터의 출구(즉, 말단의 전자 총(12))에서의 효율적인 감음 회수보다 실질적으로 더 크다. 상기 감음의 분포는 대개는 상기 요크의 입구와 출구 사이에서 단조 감소하지만, 필연적으로 선형적으로 감소하는 것은 아니며, 이는 상기 음극선 튜브(10)의 형태와 전극 배열의 특정한 배치, 이에 인가될 바이어스 전위 및 바람직한 특성 곡선에 의해 결정된다.
음극선 튜브(10)는 튜브 외장(40) 상의 전도성 코팅을 포함하는 전극들과 튜브 외장(40) 내에서 지지되는 금속 전극들의 조합을 사용한다. 목 부분 전극(44)은 튜브 외장(40)의 벽 상의 전도성 코팅이고 튜브 외장(40)의 벽을 관통하는 공급선을 통하여 인가되는 전위로 바이어스된다. 예를 들면, 10kV 내지 20kV, 대개는 15kV인 목 부분 전극(44)의 낮은 바이어스 전위는 상기 전자들을 늦춤으로써 자기적 굴절 요크(16)의 효율성을 증가시키는 경향이 있다. 굴절-강화 전극(46)은 목 부분 전극(44)을 둘라싸고 상기 스크린 전위를 초과하고 튜브 외장(40)의 벽을 관통하는 공급선(47)을 통해 인가되는, 예를 들면 35kV인 전위로 바이어스된 전도성 코팅이다. 전극(46)에 의해 생성되는 전기장은 요크(16)에 의한 그 굴절이 실질적으로 완료된 후에 전자빔(30)의 전자들에 작용하고, 이로써 굴절 요크(16)에 의해 제공되는 굴절 이상으로 상기 전자빔(30)의 굴절을 증가시킨다.
제 3 전극(48)은 튜브 외장(40)의 벽을 관통하는 공급선(49)을 통해 인가되는 전위로 바이어스된다. 전극(48)은 상기 스크린 전위 이하인 전위로 바이어스되고, 바람직하게는 예를 들면 0kV - 20kV, 대개는 10kV인 상기 목 부분 전극(44) 전위 이하로 바이어스되며, 이로써 화면(20)을 향하여 화면(20)의 주변 영역들에 도달하는 전자들을 유도하고, 그 랜딩 각을 감소시킨다. 화면(20)에서 수평 치수보다 수직 치수가 훨씬 더 짧기 때문에(도 1에 도시됨), 전극(48)은 화면(20)의 가시적인 영역의 상부 및 하부 에지을 향하여 유도된 전자들에 작용하도록 위에서 언급된 바와 같이 직사각형일 필요는 없지만, 튜브(10)의 좌우 수직 에지들을 향하여 유도된 전자들에 대하여만 작용하도록 각각의 공급선(49a, 49b)을 통해 바이어스 전위를 받아들이는 2개의 직선 L형 금속 전극들(48a, 48b)일 수 있다. 전극들(48a, 48b)은 용접이나 금속에의 전도성 유리 용융 접합과 같은 방법에 의해 각각의 공급선에 의해 지지된다.
섀도우 마스크 프레임(26)에 의해 지지되는 섀도우 마스크(24)는 튜브 외장(40)의 벽을 관통하는 공급선(25)을 통해 예를 들면 30kV의 스크린 전극(22) 바이어스 전위를 받아들인다. 바륨 게터 물질(56)은 섀도우 마스크 프레임(26) 및 전극들(48a, 48b) 뒤쪽과 같은 종래의 위치에 위치된다.
화면(20) 또는 유리 외장(40) 표면과 같은 튜브의 내부 표면(40) 상의 전도성 코팅 또는 전극은 바람직하게는 그라파이트, 탄소 또는 탄소 기반 물질, 알루미늄 또는 알루미늄 산화물, 또는 철 산화물, 또는 다른 적절한 전도성 물질로 분무되거나, 승화되거나 또는 회전 코팅되어 증착되거나 도포된다. 전극들(48a, 48b)과 같은 전극들이 튜브 외장(40)의 벽으로부터 떨어져 이격되는 곳에서, 상기 전극들은 바람직하게는 티타늄, 인바르 합금, 강철, 스테인리스 강, 또는 다른 알맞은 금속과 같은 적절한 금속으로 형성되고, 바람직하게는 스탬프된다(stamped). 만약 자기적 차폐물이 바람직하게는 지구 자기장 및 다른 원하지 않는 필드에 의해 야기되는 원하지 않는 굴절로부터 전자빔(30)을 차폐한다면, 뮤-금속(mu-metal), 강철, 또는 니켈-강철 합금과 같은 자기적 차폐 금속이 사용될 수 있다.
가장 멀리 굴절된 전자빔(30)의 궤적에 가장 가깝게 일치하도록 후면(40)을 형성하는 것은 전극들(44, 46, 48)에 의해 생성된 정전력의 효율성을 개선하고, 이로써 튜브(10)의 깊이를 감소시킨다는 것이 주목된다. 게다가, 도 2에서 도시된 거리에 걸친 점진적인 전위 변화는 총(12)의 출구에서 더 큰 직경의 전자빔(30)을 허용하고, 이로써 화면(20)에서의 바람직하게 더 작은 빔 스폿 크기를 제공하도록 전자빔(30) 내의 공간 전하 분산을 감소시킨다. 상기 스폿 크기 및 전자빔(30)의 발산은 상기 특정 전자 총과 상기 바람직한 요크의 수렴에 의해 제어된다.
도 3은 도 2에서와 같은 전위 분포를 생성하도록 바이어스되는 전극들(22, 44, 46, 48)을 갖는, 위에서 설명된 바와 같은 튜브(10)(Z축에 대한 대칭성으로 인해 튜브(10)의 절반만 도시됨, 상기 축에서 즉 X 평면과 Y 평면이 정해질 수 있음)를 도시한다. 전자빔(30)은 도시되지 않지만, 화살표들이 빔(30)의 전자들에 작용하는 순 정전력을 나타내도록 화면(20)을 향하여 또는 그로부터 멀어져서 도시되는데, 그것들은 위에서 설명된 바와 같이 영역 A, B, C를 통과한다. 영역 A에서, 상기 순 정전력은 스크린 전극(22)의 비교적 높은 양의 바이어스 전위(V22)와 전극(44) 상의 중간의 양의 바이어스 전위(V44)의 영향 하에서 화면(20)을 향하여 전자들을 유도한다. 영역 B에서, 상기 순 정전력은 전극(46) 상의 상대적으로 매우 높은, 즉 스크린 전위(V22)보다 높은 바이어스 전위(V46)의 영향 하에서 화면(20)으로부터 멀어지도록 전자들을 굴절시킨다. 영역 C에서, 상기 순 정전력은 다시 전극(48) 상의 낮은 양의 바이어스 전위(V48)에 의한 보조와 함께 상기 스크린전위(V22)의 영향 하에서 화면(20)을 향하여 상기 전자들을 유도한다.
전극(46) 상의 상대적으로 매우 높은 바이어스 전위(즉, 스크린 전극(22)의 바이어스 전위(V22)보다 높은 바이어스 전위)에 의해 생성되는 정전력의 효과는 요크(16)의 자기적 굴절에 의해 생성되는 굴절 이상으로 전자빔(30)의 굴절을 증가시킨다는 점이 주목된다. 전극(46)은 요크(16)의 자기적 굴절에 의해 생성되는 굴절 이상으로 전체 굴절을 증폭시키도록 작용하기 때문에, 이는 "요크 증폭기(50)"라고 언급된다. 보다 상세하게는, 요크 증폭기(50)에 의해 생성되는 굴절 증폭은 요크(16)에 의한 어떠한 특정한 전자의 굴절에 직접적으로 비례한다. 다시 말하면, 상기 Z축을 따라서 또는 상기 Z축(즉, 요크(16)에 의해 굴절되지 않거나 거의 굴절되지 않는 것) 근방에서 화면(20)을 향하여 운동하는 전자들은 요크 증폭기(50)에 의해 영향을 받지 않는다. 요크(16)에 의해 상기 Z축과 화면(20)의 에지의 중간에 랜드하도록 굴절되는 전자들은 그것들이 요크 증폭기(50)가 작용하는 영역 B의 부분을 통과하기 때문에 요크 증폭기(50)에 의해 부가적으로 굴절된다. 요크(16)에 의해 화면(20)의 에지의 근방에 랜드하도록 굴절되는 전자들은 그것들이 요크 증폭기(50)가 작용하고 이로써 보다 강하게 영향을 받는 영역 B의 전체를 통과하기 때문에 요크 증폭기(50)에 의해 부가적으로 더 크게 굴절된다. 요크 증폭기(50)는 또한 상기 스크린 전위보다 낮은 전위로 바이어스될 때, 전자빔(30)의 주어진 굴절을 획득하도록 상기 굴절 요크(16)에 의해 요구되는 작용력 또는 전력을 유리하게 감소시키는 전극(44)을 포함하는 것으로 고려될 수 있다.
튜브(10)는 또한 그것이 형태를 갖는 유리 전구, 목 부분, 및 평면의 또는 조금 구부러진 화면을 갖는 "종래의 CRT와 유사한 것으로 여겨지므로", 종래의 CRTs를 위해 이용된 바와 유사한 제조 방법들을 이용할 수 있기 때문에 유리할 수 있다는 것이 또한 주목된다. 상기 전자빔을 확장하는 공간 전하 효과는 또한 종래의 CRTs에서의 효과와 유사하고, 따라서 튜브(10)의 구조 및 작동면에서 서로 매우 다름에도 불구하고, 그 화면의 중심에 더 작은 스폿을 갖고 에지 및 코너에 다소 더 큰 스폿 크기를 갖는 상기 스폿 크기 편차는 종래의 CRT의 편차와 유사하다. 전-후 깊이가 실질적으로 감소된 튜브(10)가 상기 유리 전구의 원뿔형 단면 내에 있는 동안, 대개는 약 23cm - 25cm(약 9 인치 내지 10 인치) 이하인 전자 총(12)을 포함하기 위해 필요한 상기 튜브 목 부분(14)의 길이는 만약 더 짧은 전자 총(12)이 사용된다면 감소될 수 있다.
여기서 사용되는 바와 같이, "전체적으로 직사각형 형태" 또는 "실질적으로 직사각형인"이라는 용어는, Z축 방향으로 관측될 때 다소 화면(20) 및/또는 튜브 외장(40)의 단면의 형태의 반영인 형태를 언급한다. 전체적으로 직사각형인 형태는 경기장 형태, 타원형 및 기타 유사한 형태를 암시하도록, 오목 및/또는 볼록 면은 물론 둥근 코너를 갖는 직사각형들과 정사각형들을 포함할 수 있다. 위와 같이 전극들(44, 46 및/또는 48)의 형태를 형성함으로써, 요크(16)에 인가되는 구동 전류의 요구되는 파형이 단순화될 수 있는데, 즉, 보다 선형 파형에 가깝게 될 수 있다는 점이 주목된다. 전극들(44, 46, 48)은 타원형 또는 거의 원형에 가까운 형태일 수 있는데, 보다 상세하게는 여기서, 예를 들면 목 부분(14) 및 요크(16)에 인접한 그 부분들에서, 튜브 외장(40)의 단면이 상기 형태가 된다.
획득된 전체 굴절 각은 자기적 굴절 각과 부가적인 정전 굴절 각의 합이다. 상기 자기적 굴절 각은 도 4의 점선(17)에 의해 표시되는 바와 같은 요크(16)에 인가된 굴절 전류/전압에 직접적으로 비례하고 상기 부가적인 정전 굴절 각은 더 큰 자기적 굴절의 경우 더 커져서, 전체 굴절 각을 나타내는 선(31)을 생성한다. 튜브(10)의 중심선(13)으로부터 멀어지도록 전자들을 당기는 순 정전력(전자 경로에 걸쳐 합성됨)을 생성하도록 전자빔(30)에 작용하고 이로써 전체 굴절 각을 증가시키는 전극(46)에 의해 생성되는 전기장으로 인해 굴절 증폭 효과가 야기된다. 이런 효과는 스크린 전극(22)의 전위보다 더 큰 전극(46) 상의 바이어스 전위에 의해 보조된다.
도 5는 튜브 목 부분(14)에 배치된 본 발명의 6극 코일(70)의 말단부 단면도이다. 6극 코일(70)은 튜브 목 부분(14)을 둘러싸는 전체적으로 토로이드형인 자기 코어(72)를 갖는다. 6개의 방사상 극편들(pole pieces)(76)은 토로이드형 코어(72)의 내부 표면 주위에 서로 고르게 이격되고 튜브 목 부분(14)의 중심선(13)을 향해 상기 코어(72)로부터 방사상으로 내향하여 연장하는데, 바람직하게는 상기 중심선(13)은 또한 목 부분(14)의 외부 표면에 인접하도록 6극 코일(70)의 중심에 있다. 코어(72) 및 방사상 극편들(74)은 대개는 페라이트 또는 실리콘 강 또는 다른 철 또는 강철과 같은 강자성 물질인 단일 코어이다. 망간-아연 및 망간-아연 페라이트와 같은 적절한 페라이트 자성 물질은 예를 들면, TDK사, 일본 소재지의 모든 Hitachi 및 FDK사, 인도에 소재하는 D.G.P. Hinoday 산업으로부터 입수할 수 있다. 코어(72) 및/또는 극편들의 단면은 원형, 직사각형 또는 다른 편리한 형태일 수 있다. 유약 처리되거나(varnished) 그렇지 않다면 절연된 구리 자석 와이어와 같은 전기 와이어로 감겨진 전기 코일(76)은 상기 극편들(74)의 각각에 배치되고 상기 6개의 전기 코일들(76)은 대개는 직렬 연결된다.
6극 코일(70)은 12시 위치와 6시 위치 각각의 극편들(76)을 갖는 튜브 목 부분(14)에서, 즉, 도시된 +y축과 -y축을 따라 회전하여 방향 맞추어지는데, 이는 튜브(10)가 수평 방향에서 더 긴 화면(20) 치수를 갖는 전형적인 방향 맞춤에 이용될 때 수직 방향에 대응한다. 전자 총(12)은 x-z 평면 내의 중심선(13)에 실질적으로 평행한, z축 방향으로 운동하는 3개의 전자빔들을 생성하도록 튜브 목 부분(14) 내에서 방향 맞추어진다. 상기 3개의 빔들은 모두 x축에 따른 위치들에서 도 5의 도면의 평면을 가로지르는데, 녹색 전자빔 G은 대개는 원점에(즉, 그 왼쪽의 적색 전자빔 R이 있고, 그 오른쪽에 그 청색 전자빔 B가 있는 중심선(13)에) 있게 된다.
도 6은 전류가 상기 코일을 흐를 때 도 5의 상기 6극 코일(70)에 의해 생성되는 자기장 분포의 그래프를 나타낸다. 상기 자기장 분포의 형태는 바람직한 전자기장을 생성하는 전기 코일(76)이 그 위에 있는 필드 극편들(74)의 방사상 위치들에 대응한다. 코일(76)의 권선과 그에 흐르는 전류 흐름의 방향은 중심선(13) 근방에 방사상으로 고르게 이격되어 있고 N 및 S의 자기적 극성이 교차하는 필드를 제공한다. 상기 전자기장의 세기는 하나 이상의 코일(76)에서의 감음 회수를 조절하거나 보다 편리하게는 그것을 통하여 흐르는 전류를 조절함으로써 조절될 수 있다.
도 7은 6극 코일(70)에 의해 생성되는 6극 필드의 영향 하에서 적, 녹, 청(R, G, B)의 전자빔들에 대하여 생성되는 전자빔 스폿의 치수들 간의 관계들을 도시하는 그래프이다. 9개의 그래프의 배열에서, 위쪽 행의 3개의 그래프들은 적색 전자빔에 대한 것이고, 중간 행의 3개의 그래프들은 녹색의 전자빔에 대한 것이며, 아래쪽 행의 3개의 그래프들은 청색의 전자빔에 대한 것이다. 또한, 상기 배열에서, 왼쪽 열의 3개의 그래프들은 비교적 낮거나 약하게 주어진 6극 필드 세기에 대한 것이고, 오른쪽 열의 3개의 그래프들은 비교적 높거나 강하게 주어진 6극 필드 세기에 대한 것이다. 중간 열의 3개의 그래프들은 상기 오른쪽 열과 왼쪽 열의 그래프들에 관련된 값들의 중간 범위의 6극 필드 세기에 대한 것이다. 각 그래프에서, 상기 특정 전자빔의 피크 강도의 5%마다 형성되는 등고선에 대하여, 수직 스케일은 스크린 주변의 오른쪽 에지에서 측정되는, 특정 전자빔에 의해 생성되는 스폿의 밀리미터 단위의 치수를 나타내고, 수평 스케일은 집중 전압을 나타내며, 선들("H" 및 "V")은 각각 수평 방향에서의 스폿의 치수 및 수직 방향에서의 스폿의 치수를 나타낸다. "최선의" 또는 이상적인 스폿은 H 및 V 방향 모두에서 매우 작고 동등한 치수를 가질 것이다. 즉, 그것은 매우 작고 원형일 것이다.
상기 R, G, B 전자빔들의 스폿에서의 커다란 비대칭을 지시한 공간 절약형 CRTs(10)의 평가는 스크린(22)의 주변에서, 특히 3시 위치의 그 왼쪽 및 오른쪽 에지들 또는 수직적으로 중심인 위치에 있다. 상기 평가가 "최적화된" 전자 총에 대한 것이 아니지만, 그 결과들은 z축 방향으로 비교적 더 긴 전형적인 굴절 요크를 나타낸다. 상기 중간 행의 그래프들은 상기 중심 녹색 빔 G에 대한 최선의 스폿이상기 오른쪽 열에 의해 표시되는 비교적 높은 필드 세기보다 훨씬 더 큰 6극 필드 세기로 생성됨을 나타낸다. 즉, 6극 필드 세기를 증가시키는 것은 상기 녹색 스폿의 크기를 감소시킨다. 그러나, 상기 높은 필드 세기는 또한 적색 및 청색 스폿들에서의 증가된 비대칭성을 바람직하지 않게 야기한다. 스폿 크기면에서의 차이는 바람직하지 않은데 이는 3개의 빔들에 영향을 미치는 비점 수차(astigmatism)에서의 차이로 인해 야기된다.
하지만, 상기 중심 열의 그래프에서 묘사된 더 낮은 중간 필드 세기의 경우, 상기 차이는, 만약 거의 제거되지 않는다면, 실질적으로 감소되고, 굴절 요크(16) 및 전자 총(12)의 동일 조건에서 모든 3개의 빔들의 만족스러운 집중 및 대칭을 제공한다. 상기 녹색 스폿 크기가 최선 또는 최소가 아닌 동안, 녹색 스폿 크기의 미세한 증가는 최소의 것이 되고 만약 있다 해도, 튜브(10)에 의해 생성되는 이미지면에서 주목할 만한 효과를 거의 갖지 못할 것이다.
도 8은 도 7의 그래프의 중간 열의 조건 하에서 3시 위치(화면(20)의 수직 에지의 중심)에서 본 발명에 따라 생성된 전형적인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 전자 빔 스폿들의 강도 분포 등고선의 그래프이다. 도 8의 각 그래프는 밀리미터 단위로 그 중심으로부터의 수직 및 수평 스케일(즉, "X-X0" 및 "Y-Y0")을 갖고 그 등고선은 다양한 피크 강도의 퍼센트 레벨로 식별된다. 각 스폿은 만족스러운 정도로 작은 스폿 크기를 갖고 비교적 균일한 분포를 갖는다. 상기 전자빔의 피크 강도의 5% 레벨을 나타내는 등고선에서의 스폿 크기들은 다음과 같다:
색상 스폿 폭(mm) 스폿 높이(mm)
적색 1.33 0.43
녹색 1.09 0.43
청색 1.04 0.43
상기 3개의 각각의 빔들이 만족스럽게 집중되어 있지만, 완전한 원형이거나 완전하게 균일하지 않음에도 불구하고, 동일 스폿에의 상기 3개의 빔들의 수렴이 부족하다. 예를 들면, 상기 적색 R 및 청색 B 전자빔들 사이의 수렴은 약 40mm로 오프셋되거나 이격된다. 즉, R 및 G 빔들 사이의 20mm의 간격과 G 및 B 빔들 사이의 약 20mm의 간격 및 굴절 요크(16) 내의 수렴의 손실 때문에 그러하다. 상기 수렴 에러는 아래에서 설명되는 바와 같이 여러 방법으로 수정될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 6극 코일(70)에서 흐르는 전류(iC)의 시간의 함수로서의 전형적인 파형(80)의 그래프이다. 6극 코일(70)의 코일들(76)이 직렬 연결되기 때문에, 전류(iC)는 모든 6개의 코일들(76)에서 흐른다. 수정은 스크린(22)의 수직 에지들에서 가장 크게 요구되고 스크린(22)의 중심 에지에서는 거의 요구되지 않거나 전혀 요구되지 않기 때문에, 전자빔(30)의 주사가 상기 수직 에지들에서 일어날 때 전류(iC)는 최대값을 갖고, 전자빔(30)의 주사가 스크린(22)의 중심에서 일어날 때, 전류(iC)는 예를 들면, 0인 최소값(83)을 가진다. 그러므로 전류(iC)의 파형(80)은 상기 수평 주사율(H)에 따라 동일한 속도로 반복되고, 연속적인 최대값들(81) 또는 연속적인 최소값들(83) 사이의 시간은 1/H이다.
위에서 설명된 R, G, B 전자빔들(30) 사이의 20mm + 20mm = 40mm와 같은 수렴 에러는 여러 방법으로 수정될 수 있다. 두 가지의 예가 되는 수정 방법은 다음을 포함한다: 튜브(10)의 R, G, B 제어 그리드에 인가되기 전의 비디오 신호 처리의 일부로서의 R, G, B 비디오 신호(SR, SG, SB) 각각의 디지털 수정, 및 상기 전자 총 및/또는 상기 굴절 요크 내의 동적 수정.
튜브(10)의 R, G, B 제어 그리드에 인가되는 비디오 신호 처리에서의 상기 R, G, B 비디오 신호(SR, SG, SB) 각각의 디지털 수정은 상기 수렴 에러의 본질적으로 완전한 수정을 제공할 수 있고 또한 이는 바람직하다. 도 1을 다시 참조하면, 비디오 픽셀 정보를 나타내는 비디오 디지털 신호는 디스플레이될 이미지 프레임 내에서 그 픽셀 위치에 대해 편성된 메모리(90) 내에 저장된다. 상기 픽셀 정보는 메모리(90) 내에 기록되거나 그로부터 판독됨에 따라, 미리 왜곡되고 (predistorted) 나서 재편성된다. 상기 미리 왜곡됨(predistortion)은 예를 들면, 바람직한 변환에 따라 그 값을 변화시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 재편성은 서로 다른 순서로 또는 서로 다른 타이밍으로 상기 픽셀 정보를 기록하고 판독하는 단계만을 포함할 수 있다.
다시 말하면, 적색, 녹색, 청색 서브픽셀 정보를 포함하는 상기 수신된 픽셀 정보는 디스플레이될 이미지 내의 적절한 위치에 대응하는 위치와 연관된 정보의 각 서브픽셀로 편성된다. 미리 왜곡되고/되거나 재편성됨에 따라, 비디오 픽셀 정보는 메모리(90)로부터 적색, 녹색, 청색 서브픽셀의 각각에 대해 분리되어 개별적으로 각각 생성된다. 적색, 녹색, 청색 서브픽셀 정보는 상기 모든 3가지 적색, 녹색, 청색의 전자빔이 동일한 랜딩 스폿에 수렴된다면 적절할 시점과 동시에 생성되는 주어진 픽셀에 대한 적색, 녹색, 청색 서브픽셀 정보보다는, 스크린(22) 상의랜딩 시의 수렴 에러를 고려하여 주사선 상의 적색, 녹색, 청색 주사의 실제 위치에 대응하는 순서와 타이밍으로 각각 생성된다.
디지털 텔레비젼 신호를 수신하기 위한 현대의 텔레비젼 수신기가 대개 디지털 비디오 신호가 복조되고 처리됨에 따라 디지털 비디오 정보를 저장하기 위한 메모리를 포함한다는 점이 주목된다. 고해상도 텔레비젼(HDTV) 수신기에서, 상기 메모리는 대개 프레임 저장 메모리이고 따라서 어떠한 부가적인 메모리도 상기 설명된 디지털 수렴 수정을 이행하기 위해 요구되지 않는다. 부분 프레임 저장 메모리(partial frame store memory) 또는 하나 이상의 선 저장 메모리(line store memory)와 같은 더 작은 메모리 용량이 또한 상기 디지털 수렴 수정을 달성하기 위해 사용될 수 있다.
동적 수렴 수정(dynamic convergence correction)이 예를 들면, 선행 기술에서 알려진 바와 같은, 굴절 구동 신호를 변형시키거나 보조 또는 수정 권선에 부가적인 굴절 수정 신호를 인가하거나 전자 총(12)의 집중 그리드 또는 그리드에 인가되는 집중 신호를 동적으로 변화시키는 것과 같은 수단으로써 굴절 요크(16)에 의해 생성되는 전자기장을 변형함으로써 이행될 수 있다.
도 10은 튜브(10)과의 관계에서 전자 빔(미도시됨)을 위에서 설명된 바와 같은 스크린 전극(222) 및 인광 물질(223) 상에 랜드하도록 굴절시키기 위해 굴뚝 형태의 유리 전구(240)의 내부에 장착되는 전극들(244, 246, 248)의 집합을 적절하게 위치시키기 위한 대체적인 배열을 도시하는 대체적인 예로서의 음극선 튜브(210)의 단면도이다. 전자 총(212), 목 부분(214), 화면(220), 인광 물질(223), 섀도우 마스크(224), 마스크 프레임(226), 및 굴뚝 형태의 유리 전구(240)가 중심선(213)에 대해 대칭적으로 배치되고, 이것들은 유리 전구(240)와 하나 이상의 금속 전극들(246, 248), 마스크 프레임(226)과 마스크 프레임 실드(228), 위에서 설명된 바와 실질적으로 동일한 모든 것들 사이의 공간 내의 종래의 위치에 게터 물질(256)을 포함할 수 있다. 6극 코일(270) 및 메모리(290)는 위에서 설명된 6극 코일 및 메모리(90)와 대응하고 이들에 같은 방식으로 기능한다.
스탬프된 금속 마스크 실드(228) 및 스탬프된 금속 전극들(246, 248)은 커지는 치수의 거울-이미지 판 및/또는 루프의 집합으로서 형성되고 가장 작은 인접한 목 부분(214) 및 가장 큰 인접한 마스크 프레임(226) 및 화면(220)과 튜브 중심축(213)에 대하여 대칭적으로 위치된다. 마스크 프레임(226)은 화면(220)의 내부 표면 상의 유리 구슬 또는 립(lip)과 같은 유리 지지 피쳐들 내의 내장물(embedment) 또는 금속 클립과 같은, 화면의 내부에 부착된 비교적 단단한 금속 구조이고, 마스크 실드(228) 및 그에 부착된 전극들(246, 248)을 위한 지지를 제공한다. 대개는, 절연 물질의 2 이상의 지지부들(252)(도 10에서 미도시됨)은 바람직한 상대적 위치에서 마스크 실드(228)와 전극(248)을 고정하기 위해 그 사이에 전기적 절연 지지를 제공하기 위한 마스크 실드(228)과 전극(248) 사이의 갭을 막는다. 유사하게, 절연 물질의 2 이상의 부가적인 지지부들(252)(도 10에서 미도시됨)은 바람직한 상대적 위치에서 전극(246)과 전극(248)을 고정하기 위해 그 사이에 전기적 절연 지지를 제공하기 위한 전극(246)과 전극(248) 사이의 갭을 막는다. 만약 2 이상의 마스크 실드(228) 및 전극들(246, 248)이 동일한 바이어스 전위인 것이 바람직하지 않다면, 마스크 실드(228) 및 전극들(246, 248) 각각은 서로로부터 전기적으로 절연된다.
16:9의 와이드 종횡비이고 약 81cm(약 32 인치)의 대각선 크기인 화면(220)을 갖는 전형적인 튜브(10)에서, 깊이(D)는 약 28cm(약 11 인치)이다. 스크린(222), 마스크(224), 마스크 지지부(226) 및 마스크 실드(228)는 유리 전구(240)를 관통하는 고전압 전도체(225)(즉, "버튼(225)")를 통하여 약 28kV - 32kV, 대개는 30kV인 전위로 바이어스된다. 코팅된 목 부분 영역 전극(244)은 버튼(245)을 통하여 인가된 약 18kV - 24kV, 대개는 22kV인 범위 내의 전위로 바이어스된다. 굴절 요크(216)에 의해 제공되는 전자빔 굴절을 증가시키기 위해, 고전압 전극(246)이 버튼(247)을 통하여 인가된 약 30kV - 35kV, 대개는 35kV인 범위 내의 스크린 바이어스 전위보다 높은 전위로 바이어스된다. 화면(220)의 에지들 근방의 주변 영역 내에서 전자빔을 화면(220)을 향하여 유도하기 위해, 전극(248)은 버튼(249)을 통하여 인가된 약 18kV - 24kV, 대개는 22kV인 범위 내의 스크린 바이어스 전위보다 낮은 전위로 바이어스된다.
도 11은 본 발명에 따른 음극선 튜브(210') 내에 적절히 위치된 전극들(244, 248)의 대체적인 예로서의 배열을 도시하는 단면도이다. 튜브(210')는 스탬프된 금속 전극(246)이 제거되고 코팅된 목 부분 전극(244')이 튜브(210) 내의 전극(246) 뒤에 있고 이에 의해 실드되는 유리 전구(240)의 내부 표면 부분을 커버하도록 연장하는 점을 제외하면 도 10의 튜브(210)와 유사하다. 바람직한 상대적 위치들에서 동일물을 지지하기 위한, 용융된 세라믹 지지부이거나 그렇지 않으면마스크 실드(228) 및 전극(240)에 부착되는 지지부(252)가 그 안에 보인다.
목 부분 전극(244')은 튜브(210) 내의 스크린 전극(222)과 동일한 전위로 바이어스되고 그에 접촉하는 금속 클립 또는 다른 연결부 등을 통해 스크린 전극(222), 마스크(224), 마스크 프레임(226) 및 마스크 실드(228)에 버튼(245)를 통해 인가되는 바이어스 전위를 전달하도록 연장한다. 전극(248)은 튜브(210)에 대해 유사한 방식으로 버튼(249)을 통해 바이어스된다. 튜브(10, 210, 210') 등 중 어느 것에서도, 고전압 공급선 버튼(25, 45, 47, 49, 225, 245, 247, 249)이 어떤 편리한 위치에서 유리 튜브 외장(40, 240)을 관통하도록 위치될 수 있다. 6극 코일(270) 및 메모리(290)은 위에서 설명된 6극 코일 및 메모리(90)에 대응하고 이에 대하여 유사한 방식으로 기능한다.
도 12는 본 발명에 따른 음극선 튜브(410) 내에 적절히 위치된 전극들(446a, 446b, 448)을 제공하는 대체적인 예로서의 구조의 부분 단면도이다. 화면(420), 유리 튜브 전구(440), 목 부분(414), 전자 총(412), 자기적 굴절 요크(416), 화면(420), 스크린 전극(422), 인광 물질(423), 섀도우 마스크(424), 및 섀도우 마스크 프레임(426)은 튜브(10)에 관해 위에서 설명된 바와 같다.
분무되거나 증착된 목 부분 전극(444)은 상기 스크린 전위를 초과하지 않는, 바람직하게는 예를 들면, 대개 10kV - 20kV이고, 대개 15kV인 스크린 전위보다 낮은 전위로 바이어스된다. 다수의 정전 굴절 전극들(446a, 446b, 448)은 서로 다른 전위로 바이어스되고 튜브 외장(440)의 벽으로부터 이격되며 각 용접부들(468)에 의해 지지 부재(460)에 부착된다. 굴절 요크(416)에 의해 크게 굴절되는 전자들의굴절을 증가시키기 위해, 공급선(447)과 전기 전도성 지지부(445)를 통해 예를 들면, 35kV와 같은 높은 양전위가 전극(446a)에 인가된다. 지지 부재(460)는 전극들(446b 및 448)을 위한 바이어스 전위를 발현하기 위해 위에서 설명된 바와 같은 전압 분배기를 포함한다. 전극(448)은 예를 들면, 0kV - 20kV, 대개는 10kV인 스크린 전위보다 낮은 전위로 바이어스되는 반면, 전극(446b)은 예를 들면, 각각 35kV 및 10kV인 전극(446a)의 전위 또는 전극(448)의 전위로 바이어스될 수 있다. 게터 재료(456)는 전극들(446a, 446b, 448) 및 지지부(460) 뒤쪽에 편리한 대로 위치된다.
본 발명이 전술한 실시예들을 통해 설명되었지만, 하기의 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 범위와 정신 내의 변형들은 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들면, 6극 코일(70)이 바람직한 형태 및 크기의 전자기장을 제공하기 위해, 동일한 또는 서로 다른 코일을 사용할 수 있다. 유사하게, 코일(76)은 바람직한 형태 및 크기의 전자기장을 제공하기 위해, 직렬로 연결되고 이에 따라 상기 동일 전류 파형에 의해 구동될 수 있거나, 서로 다른 크기 및/또는 형태의 전류 파형에 의해 구동되도록 다양한 다른 직렬 및/또는 병렬 방식으로 연결될 수 있다.
더욱이, 설명된 바와 같은 3가지 빔들의 상대적인 집중은 수평선 주사율로 도 9에서 도시된 일반적인 형태의 전류 파형(80)을 인가함으로써만 달성될 필요는 없고, 또한 수직 주사율에 대해 상기 전류 파형(80)의 형태 및/또는 진폭을 부가적으로 변경함으로써 달성될 수 있다.
상기 주변 전극(48)에 인가된 바이어스 전위가 바람직하게는 상기 스크린 전위보다 낮지만, 그것은 동일할 수도 있고, 목 부분 전극(44)의 바이어스 전위보다 낮을 수도 있으며, 0 또는 접지 전위 또는 음의 전위일 수도 있다.

Claims (10)

  1. 주변과 중심을 형성하는 화면을 갖고 스크린 전위로 바이어스되는 상기 화면 상에 스크린 전극을 갖는 튜브 외장;
    상기 튜브 외장 내의, 상기 화면 상에 충돌하도록 유도되는 전자빔의 소스;
    일정한 주사율로 상기 전자빔을 자기적으로 굴절시키기 위한 굴절 요크;
    상기 전자빔이 상기 화면의 주변에 충돌하도록 굴절될 때 상기 전자빔을 집중시키기 위한 6극 자기장 소스;
    상기 화면 상에 충돌하는 상기 전자빔에 대응하여 빛을 생성하기 위해 상기 화면 상에 배치되는 인광 물질; 그리고
    상기 스크린 전위의 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 중심과 주변을 형성하는 화면을 갖고 스크린 전위로 바이어스되도록 맞춰지는 상기 화면 상에 스크린 전극을 갖는 튜브 외장;
    상기 화면 상에 충돌하도록 유도되는 전자빔 소스;
    일정한 주사율로 상기 화면 상의 전자빔을 자기적으로 굴절시키기 위한 굴절 요크;
    상기 화면 상에 충돌하는 상기 전자빔에 대응하여 빛을 생성하기 위해 상기 화면 상에 배치되는 인광 물질; 그리고
    상기 전자빔이 상기 화면의 주변에 충돌하도록 굴절될 때 상기 전자빔을 집중시키기 위한 6극 자기장 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브.
  3. 제 1 항의 디스플레이 장치 또는 제 2 항의 튜브에 있어서,
    상기 6극 자기장 소스가 상기 전자빔 소스 및 상기 굴절 요크의 사이에 배치되는 6극 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 또는 튜브.
  4. 제 1 항의 디스플레이 장치 또는 제 2 항의 튜브에 있어서,
    상기 6극 자기장이 상기 주사율에서 주기적인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 또는 튜브.
  5. 제 1 항의 디스플레이 장치 또는 제 2 항의 튜브에 있어서,
    상기 전자빔 소스가 일렬로 된 3개의 전자빔의 소스를 더 포함하고, 상기 6극 자기장이 상기 3개의 전자빔에 대해 대칭인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 또는 튜브.
  6. 제 1 항의 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 3개의 전자빔을 수렴하도록 상기 디스플레이 장치에 이미지 정보를 제공하기 위한 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항의 디스플레이 장치 또는 제 2 항의 튜브에 있어서,
    상기 6극 자기장이 상기 주사율에서 주기적인 전류에 반응하고, 상기 전자빔이 상기 화면의 주변에 충돌하도록 굴절될 때 여러 차례 비교적 더 큰 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 또는 튜브.
  8. 제 1 항의 디스플레이 장치 또는 제 2 항의 튜브에 있어서,
    상기 튜브 외장 내에 굴절된 전자빔이 통과하는 구멍을 형성하는 제 1 전극을 더 포함하고,
    상기 제 1 전극은 상기 굴절 요크와 상기 화면의 사이에 있고, 상기 스크린 전위 이상의 전위로 바이어스되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 또는 튜브.
  9. 제 8 항의 디스플레이 장치 또는 튜브에 있어서,
    상기 전자빔이 통과하는 구멍을 형성하는 제 2 전극을 더 포함하고,
    상기 제 2 전극이 (a) 상기 전자빔 소스와 상기 제 1 전극 사이, 및 (b) 상기 제 1 전극과 상기 화면 사이 중 하나에 있으며,
    상기 제 2 전극은 상기 스크린 전위 이하의 제 2 전위로 바이어스되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 또는 튜브.
  10. 제 1 항의 디스플레이 장치 또는 제 2 항의 튜브에 있어서,
    그를 통하는 다수의 구멍들을 갖는 상기 화면에 가깝고, 상기 스크린 전위로 바이어스되도록 맞춰지는 섀도우 마스크, 및
    상기 화면 상에 충돌하는 상기 전자빔에 대응하여 서로 다른 색상의 빛을 방출하는 일련의 패턴의 서로 다른 인광 물질을 상기 화면 상에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 또는 튜브.
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