KR20030029794A - 전자 총, 음극선관, 및 화상 디스플레이 디바이스 - Google Patents

전자 총, 음극선관, 및 화상 디스플레이 디바이스 Download PDF

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KR20030029794A
KR20030029794A KR10-2003-7001242A KR20037001242A KR20030029794A KR 20030029794 A KR20030029794 A KR 20030029794A KR 20037001242 A KR20037001242 A KR 20037001242A KR 20030029794 A KR20030029794 A KR 20030029794A
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electron
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KR10-2003-7001242A
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니예스 쎄. 반데르바르트
빌리브로르두스 아. 예이. 아. 반데르포엘
헤르아르두스 헤. 빼. 반호르콤
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 음극선관에서 이용하기 위한 전자 총(100)에 관한 것이다. 전자 총(100)은, 전자 소스(10), 2 차 전자의 방출을 위해 전기적 절연체로 적어도 부분적으로 코팅된 벽(28)을 가진 송신 공동(transmission cavity)을 구비한 바디(body)(20), 제 1 전계를 공동의 입구(26)와 출구 사이에 인가하기 위한 전극(30)을 가진다. 전자 총은, 전자와 동일한 경로를 따르는 반대 방향으로, 공동(25)으로부터 방출된 전자의 충돌에 의해 형성되는, 양이온의 진행을 방해하며 모듈(20)과 충돌하게 하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 충돌은 공동 출구(27) 또는 벽(28) 상의 전기 절연체에 손상을 입힐 수 있다. 이는 공동(25)으로부터 방출되는 전자 빔(101)의 전류 밀도가 떨어질 것이므로 바람직하지 못하다. 이러한 효과는 본 발명에 따르는 편향 수단의 적용을 통해서 예방된다.

Description

전자 총, 음극선관, 및 화상 디스플레이 디바이스{ELECTRON GUN, CATHODE RAY TUBE, AND PICTURE DISPLAY DEVICE}
이러한 전자 총은 PCT 특허 공보(제 WO 00/79558 호)으로부터 알려져 있다. 알져진 총은 전자의 전송을 일으키는 제 1 전계를 적용하기 위한 호프 전극(hopelectrode)을 가진다. 이 전계는 송신 공동을 가로질러 길이 방향으로 적용된다. 제 1 전계의 필요한 세기(E1)는, 이후 이미터 물질로서 또한 언급되는, 전기 절연 물질의 2 차 전자 방출 계수(δ)뿐만 아니라 송신 공동의 벽의 기하학적 형태(geometry) 및 크기에 따라 좌우된다. 이 계수(δ)는 벽 상에 입사하는 전자의 에너지(Ep)에 따라 이미터 물질 상에 입사하는 전자의 결과로서 방출되는 2 차 전자의 수를 나타낸다. 전계(E1)의 세기는, 하나의 2 차 전자가 이미터 물질 상에 충돌하는 각 전자에 대해 방출되도록, 전체 송신 공동을 통해서 평균되어지는, 즉 δ가 1 과 동일하도록 선택된다.
이러한 경우에 동작 동안 입구를 통해서 입사할 때 동일한 수의 전자가 출구를 통해서 송신 공동을 떠날 것이다. 송신 공동은, 출구의 표면적이 예컨대 인자 1000 만큼 입구의 표면적보다 더 작다면 전자 집중기(electron concentrator)로서 역할을 할 수 있다. 이후 빠져나온 전자 빔은 출구 개구부 영역에서 작은 단면 및 고 전류 밀도를 가진다.
전자 총은 음극선관에서 이용될 수 있다. 전자 총 안에 구성되는 전자 렌즈 시스템은 형광체의 라인 또는 도트를 구비하는 스크린 상에 출구 개구부를 비춘다(image). 형광체는 전자 빔이 스크린과 충돌할 때는 항상 발광한다(light up). 음극선관은, 전자 빔이 편향되어 스크린상의 전자 빔의 입사 위치가 변경될 수 있도록 하는 자기 편향 수단을 포함한다. 이미지는 이러한 방식으로 스크린 상에 기록될 수 있다. 음극선관은 화상 디스플레이 디바이스에서 이용될 수 있다.
전자 총의 작동 수명 동안 빔의 전류 밀도가 변경된다는 것이 알려진 전자총의 문제점이다. 전자 총이 화상 디스플레이 디바이스에서 이용된다면, 이는 결국 스크린 상의 출구 개구부의 이미지의 질을 감소시킬 것이다. 스크린 상의 이 이미지는 이후 스폿(spot)으로 나타낼 것이다.
본 발명은:
전자를 방출하기 위한 전자 소스;
입구, 출구, 및 벽을 가지는 송신 공동(transmission cavity)을 구비하는 모듈로서, 상기 벽은 전기 절연 물질로부터 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 절연 물질은 입사하는 전자의 수신 후에 적어도 2 차 전자를 방출할 수 있는 모듈;
동작 동안에 입구로부터 송신 공동을 통해서 출구로 상기 소스에 의해 방출되는 2 차 전자를 전송하는, 제 1 전계를 입구와 출구 사이에 적용하기 위한 호프 전극(hop electrode);
출구로부터 유출되는 전자를 상기 출구로부터 멀리 가속하기 위한 가속 그리드 및;
방출된 전자를 포커싱하기 위한 주 렌즈를 포함하는,
전자 총에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 전자 총의 제 1 실시예의 횡단면도.
도 2는 전자 총의 제 1 실시예의 전극 구성의 정면도.
도 3은 모듈의 대안적인 실시예의 횡단면도.
도 4는 모듈의 대인안적인 실시예의 제 1 전극 구성의 정면도.
도 5는 모듈의 대안적인 실시예의 제 2 전극 구성의 정면도.
도 6은 모듈의 추가 실시예의 횡단면도.
도 7은 본 발명에 따르는 전자 총의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 따르는 전자 총을 구비한 음극선관을 가진 칼라 화상 디스플레이 디바이스를 도시하는 도면.
본 발명의 목적은 전자 총의 작동 수명 동안 전자 빔의 전류 밀도에서의 변화가 방해되는, 전문에 언급된 종류의 전자 총을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서, 이 목적은 방출된 전자 및 방출된 전자에 의해 배출된 이온으로 하여금 서로 다른 경로를 따르도록 하기 위한 편향 수단이 존재한다는 점에서 전자 총에서 달성된다.
본 발명은, 알려진 전자 총을 이용하는 동안 전자 빔의 전류 밀도에서의 변화는 전자 총 또는 전자 총을 구비한 음극선관에서 더 멀리 전방으로 방출된 전자와 기체 분자의 충돌에 의해 형성되는 양 이온에 기인한다라는 인식에 기초하고 있다. 이 양 이온은 방출 전자와 실질적으로 동일한 경로로 그러나 반대 방향으로, 즉 송신 공동 및 출구를 향하여 이동한다. 양 이온은 가속 그리드와 출구 사이에서 가속되므로, 이들은 실질적인 운동 에너지로 모듈에 도달하여 이후 적어도 두 방향으로 모듈을 손상시킬 수 있다.
먼저, 출구 개구부의 에지는, 에지와 충돌하는 이온이 이 에지로부터의 물질을 녹아웃(knock out)시킨다는 점에서 손상을 입을 수 있다. 출구 개구부의 표면적 및 이로 인한 방출 전자 빔의 표면적은 이에 의해 확장된다. 빔 전류 밀도는 빔 표면적과 반비례하므로, 빔 전류 밀도는 더 작아진다. 이제 스폿의 사이즈가 음극선관에서 변할 것이다.
두 번째로, 출구를 통해서 송신 공동 안으로 들어가는 이온의 수는 본 발명에 따르는 전자 총에서 또한 감소된다. 송신 공동 안으로 들어가는 이온은 이미터 물질에 손상을 줄 수 있다. 이로 인해, 이 물질은, 전자 총이 동작하는 특정 시간 기간 이후 국부적으로 손상입을 수 있다. 이는 2 차 전자 방출 계수(δ)가 국부적으로 변경되고, 입사하는 전자가 2 차 전자를 방출하려고 하면 이 위치에서 더 높은 에너지 레벨(Ep)을 가져야 하는 결과를 가진다. 전자는 이러한 목적을 위해서 더 강하게 가속되어야 하는데, 이는 더 강한 전계(E1)를 필요로 한다. 그러나, 일반적으로, E1 은 제품 수명동안 정정되지 않을 것이므로, 이로 인해, 방출 전자의 수는 인입 전자의 수보다 더 작을 수 있다. 전자 빔의 전류 밀도는 이에 의해 감소된다.
본 발명에 따르는 전자 총에서 편향 수단의 존재는 출구에 인접한 모듈로 되돌아가는 이온의 수를 상당히 감소시킨다. 양 이온은 방출 전자의 경로와 서로 다른 경로를 따르므로, 이 양 이온은 일반적으로 출구에 인접한 모듈로 더 이상 되돌아가지 않을 것이다. 이는, 더 적은 충돌이 이온과 출구 개구부의 에지 사이에서 발생하여, 그 결과 이 에지는 덜 빨리 손상될 것이라는 것을 의미한다. 또한 더 적은 이온이 송신 공동 안으로 들어갈 것이며, 이에 의해 송신 공동의 벽의 이미터 물질에 대한 손상이 제거된다.
소스로 되돌아가는 양 이온이 방출된 전자의 경로를 따르지 않게 보장하기 위한 편향 수단을 가진 전자 총은, 예컨대 유럽 특허(제 EP 0795188 호)로부터 본질적으로 알려져 있다. 그러나, 종래 전자 총에서는, 전자의 방출에 대한 열이온 음극(thermionic cathode)이 보호되는 반면, 본 발명에 따르는 전자 총에서 보호되는 것은 모듈이다.
본 발명에 따르는 전자 총의 실시예에서, 편향 수단은 편향 전계를 방출 전자에 인가하기 위한 편향 전극을 포함한다. 전극에 의해 편향 전계를 인가하는 단계는, 이온 및 전자로 하여금 서로 다른 경로를 따르도록 하는 간단하면서도 비용이 많이 들지 않는 방식으로 구성된다. 대안적으로, 편향 수단은 전자와 이온을 분리하기 위한 자계로 구성될 수 있다.
본 발명에 따르는 전자 총에서, 호프 전극은 출구에 인접해 위치할 수 있으며 출구로부터 유출 전자를 통과하도록 하기 위한 개구부를 구비할 수 있다. 호프 전극은 동작 동안 제 1 전계(E1)를 인가하기 위하여 전압(Vhop)을 수신한다. 모듈에 비교적 근접한 호프 전극의 위치는, 이 전압이 비교적 낮을 수 있다는 장점을 제공한다. 호프 전극의 개구부는 원형일 수 있으며, 이 형태는 음극선관의 스크린 상에 비춰지는데 적합하다.
편향 전극은 4 사분면에서 대칭일 수 있으며 개구부를 구비할 수 있다. 출구 개구부와 이심적이도록(eccentric) 호프 전극에 인접해 위치될 수 있다. 출구 개구부는 4-사분면 대칭적인 개구부의 중심에 있지 않으므로, 유출 전자는 편향 전계에 영향을 받는다. 호프 전극 및 출구 개구부에 인접한 편향 전극의 위치는, 전자가 여기서 여전히 비교적 낮은 속도를 가지며 이 결과로서 편향 전계에 의해 비교적강하게 편향되므로, 효과적이다. 가속된 이온은 출구 개구부인 인접해 비교적 높은 속도를 가지며 따라서 편향 전계에 의해 유발되는 비교적 작은 편향에 영향을 받는다. 가속된 이온은 출구에 인접한 편향 전자의 경로를 따를 수 없으며 실질적으로 직선으로 통과한다.
편향 전극은, 모듈로부터 보여지는 바와 같이, 주 렌즈의 전자-광학 주 축을 따라서 호프 전극 뒤에 위치될 수 있다. 이후 편향 전극의 개구부는 출구 개구부의 최대 단면보다 더 큰 직경을 가진다. 편향 전극의 이러한 위치의 이점은 후자가 동시에 전자 빔을 프리포커싱하기(prefocusing) 위한 소위 컵 렌즈(cup lens)로 역할을 한다는 것이다. 전극 빔이 편향 전극과 충돌하는 것을 막기 위해 개구부의 직경은 출구 개구부의 최대 단면보다 더 크다.
대안적으로, 호프 전극이 편향 전극 내에 놓이도록, 편향 전극은 호프 전극과 실질적으로 동일한 평면에 위치될 수 있다. 편향 전극은 또한 이러한 구성에서 전자 빔을 프리포커싱하는 추가 목적을 가진다. 이러한 실시예는 편향 전극에 의한 프리포커싱 정도의 선택에 더 넓은 자유도를 제공한다. 편향 전극과 호프 전극의 양쪽 구성 모두 PCT 특허 공보(제 WO 01/26131 호)에 설명되어 있다.
더 나아가, 편향 전극은, 전기적으로 절연되도록 구성되는 제 1 및 제 2 세그먼트를 포함할 수 있는데, 전압(Va1)을 수신하기 위한 제 1 세그먼트는 제 1 전압원에 연결되며, 전압(Va2)을 수신하기 위한 제 2 세그먼트는 제 2 전압원에 연결되고, 전압(Va1)은 전압(Va2)보다 더 크다. 세그먼트 사이의 다양한 전압에 의해 유발되는 전계는 전자 빔 상에서 전계를 편향시키는 역할을 한다.
본 발명에 따르는 전자 총의 대안적인 실시예에서, 송신 공동은, 출구에 인접한 중심 축을 중심으로 대칭적이다. 그러면 송신 공동은 출구에 인접해 절두원추형(frustoconical shape)을 가질 수 있으며, 상기 원추형의 비교적 작은 종단면이 출구 개구부이다. 이러한 형태를 가진 송신 공동은, 전자 총이 동작 중일 때 전자 집중기로서 역할을 한다. 원형 출구 개구부는 스크린 상에 비추자 마자 원형 또는 타원형 스폿을 일으킨다. 송신 공동은 자신의 전체에서, 입구 개구부인 비교적 큰 시작 표면을 가지는 절두원추형을 가질 수 있다.
대안적으로, 송신 공동은 출구 개구부에 인접해 절단된 피라미드 형태를 가질 수 있으며, 이의 비교적 작은 종단면은 출구 개구부이다. 이 형태도 또한, 동작동안 전자 집중기로서 역할을 한다. 화상 스크린 상에 출구 개구부를 비추는 것은 직사각형 스폿을 준다. 송신 공동은 이의 전체에서, 절단된 피라미드 형태를 가질 수 있으며, 비교적 큰 시작 표면은 입구 개구부이다.
송신 공동이 중심 축을 가진다면, 이 중심 축은 가속 그리드의 전자-광학 주 축과 각도를 이룰 수 있다. 이는 편향 수단의 대안적인 실시예를 구성한다. 방출된 전자의 빔은 가속 그리드의 전자-광학 주축과의 각도를 이루는 중심축에 실질적으로 평행하다. 이의 결과로서, 가속 그리드는 방출된 전자를 편향시킨다.
전자를 포커싱하기 위한 주 렌즈는 일반적으로 전자 총에 존재할 것이다. 편향 전자의 경로로 하여금 주 렌즈의 전자-광학 주 축과 일치하도록 하기 위해서, 가속 그리드의 전자-광학 주 축은 주 렌즈의 전자-광학 주 축과 이심적일 수 있다.이는, 전자의 포커싱 동안 코마(coma) 및 수렴 에러(convergence error)와 같은, 렌즈 에러는 대부분 회피되므로, 스폿의 사이즈 및 형태가 최적화되는 이점을 가진다.
본 발명에 따르는 전자 총의 이러한 양상 및 다른 양상은 도면(들)을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1의 전자 총(100)은 전자 소스(10), 송신 공동(25)을 구비한 모듈(20), 제 1 전계를 인가하기 위한 수단(30), 및 가속 그리드(40)를 포함한다.
도 1의 전자 소스(10)는 열이온 음극이며, 전자는 동작하는 동안 백열선(incandescent wire)(11)에 의해 음극(12)의 가열을 통해서 방출된다.세기(E2)를 가진 제 2 전계를 인가하기 위한 제 2 전극(15)은 전자 소스(10)와 모듈(20) 사이에 위치한다. 이 제 2 전계는 전자 소스(10)로부터 이탈하여 배출된 전자를 끌어 당긴다. 빔 전류 밀도는 제 2 전계의 세기(E2)가 변하므로 조정된다.
모듈(20)은 입구(26) 및 출구(27)를 구비한 송신 공동(25)을 가지고 있다. 제 1 실시예에서, 모듈(20)은 중심 축(29)을 중심으로 대칭인 절두원추형을 지닌 송신 공동(25)을 구비한다. 출구(27)에 인접한 송신 공동(25)의 벽(28)의 적어도 일부는 2 차 전자를 방출하기 위한 전자 방출 계수(δ)를 가진 이미터 물질로 이루어진다. 이미터 물질이 비교적 높은 δ를 가진다면, 제 1 전계(E1)의 세기는 제한된 상태로 유지될 수 있어서 유리하다. 예컨대, 이미터 물질은 산화마그네슘(MgO)을 포함하며, 0.5 마이크로미터의 층 두께를 가질 수 있다. 대안적으로, 이미터 물질은 유리, 폴리아미드(polyamide), 이트륨 산화물(yttrium oxide)(Y2O3) 또는 실리콘 질화물(silicon nitride)(Si3N4)을 포함할 수 있다. 측면적으로 입구 개구부(26)의 모듈(20)의 표면(21) 일부는 또한 이미터 물질을 구비할 수 있다. 이는 입구(26) 옆의 표면과 충돌하는 방출 전자는, 후속적으로 입구 개구부(26) 안으로 떨어지는 2 차 전자를 배출시킨다는 이점을 가진다. 이의 결과로서, 전자 소스(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 송신 공동(25)에 대하여, 따라서 출구 개구부(27)에 대하여 이심적으로 위치될 수 있다.
방출 전자는 입구(26)를 통해서 송신 공동(25)으로 들어간다. 입구(26)는 도면에서 파선으로 지시되어 있다. 전자 전송은 동작 동안 제 1 전계(E1)의 영향 하에 일어나며, 하나의 전자는 송신 공동(25)으로 들어가는 전자 각각에 대해 하나의 전자가 출구(27)를 떠난다. 일반적으로, 방출하는 전자는, 전자가 이미터 물질 위에 충돌한 후에 이미터 물질에 의해 방출된 2 차 전자이다. 이미터 물질과의 상호 작용없이 소스(10)에 의해 방출된 전자의 출현은, 전자 소스(10) 및 출구 개구부(27)가 이심적으로 위치된 이러한 전자 총에 의해 제한된다. 이미터 물질과의 상호 작용없이 유출 전자는 너무 높은 에너지를 가지며 음극선관에서 스폿의 질을 떨어뜨리므로, 이는 이점을 제공한다.
모듈(20)은 알루미늄 산화물(Al2O3)로부터 이루어질 수 있으며, 여기서 송신 공동은 레이저 프로세스 또는 기계적 프로세스에 의해 제공된다. 프러스토카니컬 송신 공동(25)의 비교적 큰 시작 표면은 입구 개구부(26)를 형성한다. 이는, 예컨대, 2.5 mm의 직경을 가진 원형 개구부이다. 프러스토카니컬 송신 공동(25)의 비교적 작은 종단면은, 예컨대 40 마이크로미터의 직경을 가진 원형 개구부인, 출구(27)를 형성한다. 벽(28)과 중심 축(29) 사이에 둘러싸인 각은 일반적으로 30°와 60°사이에 있으며, 예컨대 35°이다.
호프 전극(30) 및 편향 전극(35)은 출구(27)에 인접하여 위치된다. 호프 전극(30)은 모듈(20)의 표면(22) 상에 증기 증착된 금속 층으로 구성될 수 있으며, 이 층은 출구(27)에 인접한 개구부(31)를 구비한다. 상기 금속 층은, 예컨대, 크롬과 알루미늄을 포함하며, 예컨대 2.5 마이크로미터의 두께(L1)를 가진다. 이 금속 층은 추가로, 호프 전극(30)에 대한 손상을 줄이기 위해서, 이온 충격(ionbombardment)에 의해 비교적 느리게 스퍼터링되는(sputtered off) 텅스텐 또는 티타늄과 같은 물질을 포함한다. 개구부(31)는 출구(27)의 직경에 필적하는 직경(D1), 이 예에서, 40 마이크로미터를 가진다. 전계(E1)를 인가하기 위한 호프 전극(30)은 동작하는 동안 전압원(Vhop)에 연결되어 있다. E1의 값은, 송신 공동(25)을 통한 전자 수송이 가능하도록 선택되며, 이 목적을 위해서 Vhop는, 예컨대, 1000 볼트이다.
여기에서 개구부(36)를 가진 편향 전극(35)은, 호프 전극이 모듈(20)과 편향 전극(35) 사이에 놓이도록 호프 전극(30)에 인접하여 위치된다. 더 나아가 호프 전극(30) 및 편향 전극(35)은 서로 연결되어 있다. 대안적으로, 이들은 절연체에 의해 분리될 수 있다.
편향 전극(35)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 예컨대 원형으로, 4 사분면에서 대칭적이며, 직경(D2)을 가진 개구부(36)를 구비한다. 편향 전극(35)은 동시에 방출하는 전자를 프리포커싱하는 역할을 한다. 편향 전극(35)은, 예컨대 250 마이크로미터의 두께(L2)를 가진다. 개구부(36)는, 예컨대 600 마이크로미터의 직경(D2)을 가진다. 비 L2/D2가 0.35와 0.45 사이에 주어진다면, 편향 전극(35)은 방출 전자의 빔(101)이 주 렌즈(50)를 최적으로 채우도록 유출 전자를 프리포커싱한다는 것이 알려져 있다.
편향 전극(35)의 출구 개구부(27)에 대한 이심적인 위치는 편향 전극(35)에의해 생성된 전계로 하여금 유출 전자를 편향시키게 한다. 출구 개구부(27)는 편향 전극(35)의 중심으로부터 거리(S2), 예컨대 120 마이크로미터 떨어져 있다. 이는 동작하는 동안 인자 10 만큼 출구 개구부(27)에 인접한 이온 밀도를 줄인다.
편향 때문에, 편향 빔(101)은 송신 공동(25)의 중심 축(29)과 주 렌즈(50)의 전자-광학 주 축(51) 양쪽 모두와의 각도를 이룬다. 후자는, 편향된 전자의 포커싱동안 수렴 에러 및 코마와 같은 렌즈 에러를 일으키므로, 바람직하지 않다. 이는 음극선관에서 스폿의 선명도(sharpness)를 변경한다. 이러한 효과를 제거하기 위해서, 가속 그리드(40)의 전자-광학 주 축(41)은 포커싱 렌즈(50)의 주 축(51)에 비해 거리(S1) 이상 측면으로 시프트된다. 이의 결과로서, 전자 빔은 포커싱 렌즈(50)의 영역에서 주축(51)에 평행하다. 거리(S1)는 예컨대, 200 마이크로미터이다.
모듈(120)의 대안적인 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 호프 전극(130) 및 편향 전극(135)은 실질적으로 하나의 동일한 평면에 위치한다. 호프 전극(130)과 편향 전극(135) 양쪽 모두, 예컨대 2.5 마이크로미터의 두께(L1)를 가진다. 가능한 전극 구성은 도 4에서 정면도로 도시되어 있다. 편향 전극(135)은, 예컨대 225 마이크로미터의 개구부(136)의 직경(D3)을 가진, 환상 형태이다. 호프 전극(130)은, 예컨대 200 마이크로미터의 직경을 가진 원형이며 편향 전극(135) 내에 위치한다. 호프 전극(130)은 출구(27)의 영역에서 개구부(131)를 가진다. 개구부(131)의 직경(D1)은 출구 개구부(27)의 직경, 즉 이 경우에 40 마이크로미터에 필적한다. 이러한 전극 구성은 제 1 실시예의 호프 전극(30)에 대한 구성과 유사한 방식으로 제조될 수 있지만, 이러한 경우에 표면(22)의 더 큰 부분은 금속으로 코팅되어 있다. 이후 원하는 전극 구성은, 금속 층의 일부의 제거를 통해서, 예컨대 에칭에 의해 획득된다.
편향 전극(135)의 전계는, 주 렌즈(50)가 최적으로 채워지도록 전자 빔(101)을 편향시켜 이를 포커싱한다. 예컨대 600 볼트의 값을 가지는 전압(Va)을 수신하기 위한 편향 전극(135)은, 이 전계를 생성하기 위해서, 전압원에 연결되어 있다. 도 5를 참조하면, 제 2 전극 구성에서, 편향 전극(235)은 제 1 호(arc) 세그먼트(235A)와 제 2 호 세그먼트(235B)로 세분된다. 호 세그먼트(235A, 235B)는 전기 절연체에 의해 분리된다. 편향 전계는, 전압(Va2)보다 더 큰 전압(Va1)이 제 1 호 세그먼트(235A)에 인가되며 전압(Va2)은 제 2 호 세그먼트(235B)에 인가된다는 점에서 동작하는 동안 인가될 수 있다. Va1은, 예컨대, 590 볼트이며 Va2는, 예컨대 610 볼트이다. 이후 편향 전계는, 유출 전자의 전자 빔(101)에 횡단으로, 세그먼트(235A 및 235B) 사이에 존재한다. 전자 빔(101)은 이에 의해 편향된다. 송신 공동(25)의 출구 개구부(27)는 이러한 구성에서 개구부(236)에 대해 동일중심으로 위치될 수 있다.
도 6에 도시된, 모듈(320)의 추가 실시예는 정사각형 입구(326)와 정사각형 출구(327)를 가진, 절단된 피라미드 형태의 송신 공동(325)을 가진다. 이러한 모듈(320)은, 예컨대 수산화 칼륨(potassium hydroxide)(KOH)에 의해 실리콘으로이루어지는 바디(body)의 에칭을 통해서 제조될 수 있다. 이후 송신 공동(325)의 벽(328)과 중심 축(329)에 의해 둘러싸인 각도는 예컨대 55°이다. 호프 전극(330) 및 편향 전극(335)은 출구 개구부(327) 주위 모듈(320)의 표면(322)에 인접하여 존재한다.
전자 총(100)의 제 2 실시예는 도 7에 도시되어 있다. 송신 공동(25)의 중심 축(29)이 가속 그리드(40)의 전자-광학 주 축(41)과의 각도를 이루도록, 이 전자 총(100)에서 모듈(20)은 전자 총(100)에 비스듬히 위치된다. 이러한 실시예에서, 가속 그리드(40)는 편향 수단을 포함하며, 각도를 가지고 방출하는 전자는 가속 그리드(40)에 의해 생성되는 편향 전계에 영향을 받는다.
음극선관(K)을 가진 칼라 화상 디스플레이 디바이스는 칼라 적색, 녹색, 및 청색에 대한 세 개의 전자 소스(10R, 10G, 10B)를 가진 인-라인(in-line) 전자 총(100)을 구비할 수 있다. 도 8은 인-라인 평면에서 취해진 전자 총(100')의 횡단면도이다. 전자 총(100')은, 송신 공동(25R, 25G, 25B)이 각 칼라에 대해 개별적으로 제공되는 모듈(20)을 구비한다. 출구 개구부(27R, 27G, 27B)로부터 나오는 유출 전자의 빔(101R, 101G, 101B)은 편향 전극(35R, 35G, 35B)에 의해 각각 편향된다. 편향은 인-라인 평면에 수직한 방향으로 일어나는 것이 바람직하다. 출구 개구부(27R, 27G, 27B)로부터 유출된 후, 방출된 전자는 가속 그리드(40)에 의해 가속되며 주 렌즈(50)에 의해 포커싱된다. 편향 수단(60)은, 스크린(70)상의 입사 전자 빔(101R, 101G, 101B)의 각 스폿을 변경하는 것을 가능하게 하기 위해서 음극선관에 제공된다. 적색, 녹색, 및 청색 형광체의 도트 또는 라인이 스크린상에 교대로 제공되며, 이 형광체는 각 전자 빔(101R, 101G, 101B)과 충돌할 때 발광할 것이다.
음극선관(K)이외의, 화상 스크린 디바이스에서 음극선관(K)을 제어하기 위한 제어 유닛(A)이 또한 존재한다. 제어 유닛은 비디오 신호를 수신하며 각 전자 소스(10R, 10G, 10B)에 개별 변조 신호를 인가한다. 제어 유닛(A)은 또한 편향 수단(60)에 제어 신호를 인가한다.
도면은 본 발명의 몇몇 실시예을 도시한다. 도면은 개략적이며 축척에 맞지 않게 도시되어 있다. 설명된 실시예는 단지 본 발명을 예시하고자 의도된 것이며 본 발명의 어떠한 제한도 이루지 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 전자를 방출하기 위한 전자 소스; 입구, 출구, 및 물질 상에 입사하는 전자의 수신 후에 적어도 2 차 전자를 방출할 수 있는 전기적으로 절연인 상기 물질로부터 적어도 부분적으로 형성되는 벽을 가지는 송신 공동을 구비하는 모듈; 동작 동안에 입구로부터 송신 공동을 통해서 출구로 소스에 의해 방출되는 2 차 전자를 전송하는, 제 1 전계를 입구와 출구 사이에 적용하기 위한 호프 전극(hop electrode); 출구로부터 방출되는 전자를 상기 출구로부터 멀리 가속하기 위한 가속 그리드; 및 방출된 전자를 포커싱하기 위한 주 렌즈를 포함하는 전자 총에 이용가능하다.

Claims (15)

  1. 전자를 방출하기 위한 전자 소스(10);
    입구(26), 출구(27), 및 벽(28)을 가지는 송신 공동(transmission cavity)(25)을 구비하는 모듈(20)로서, 상기 벽(28)은 전기 절연 물질로부터 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 절연 물질은 상기 물질로 입사하는 전자의 수신 후에 적어도 2 차 전자를 방출할 수 있는 모듈(20);
    상기 입구(26)와 상기 출구(27) 사이에 제 1 전계를 인가하기 위한 호프 전극(30)으로서, 상기 전계는 동작동안 상기 송신 공동(25)을 통해서 상기 입구(26)로부터 상기 출구(27)로 상기 소스(10)에 방출되는 2 차 전자를 전송하는, 상기 호프 전극(30);
    상기 출구(27)로부터 유출되는 전자를 상기 출구(27)로터 멀어지게 가속하기 위한 가속 그리드(accelerating grid)(40); 및
    상기 방출된 전자를 포커싱하기 위한 주 렌즈(50);
    를 포함하는 전자 총에 있어서,
    상기 방출된 전자 및 상기 방출된 전자에 의해서 배출된(released) 이온으로 하여금 서로다른 경로를 따르도록 하기 위한, 편향 수단(35; 40)이 존재하는 것을 특징으로 하는, 전자 총.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 편향 수단은 편향 전계를 상기 방출된 전자에 인가하기 위한 편향 전극(35)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자 총.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 호프 전극(30)은 상기 출구(27)에 인접하여 위치되며, 상기 출구(27)로부터 유출되는 전자로 하여금 통과하도록 하기 위한 개구부(31)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전자 총.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 호프 전극은 원형 개구부(31)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전자 총.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 편향 전극(35)은 4 사분면에서 대칭적이며 개구부(36)를 구비하고, 상기 출구 개구부(27)에 대해 이심적이도록(eccentric) 상기 호프 전극(30)에 인접하여 위치되는 것을 특징으로 하는, 전자 총.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 편향 전극(35)은, 상기 모듈(20)로부터 바라볼 때, 상기 주 렌즈(50)의 전자-광학 주 축(51)을 따라서 상기 호프 전극(30) 뒤에 위치하는 것을 특징으로 하며, 상기 편향 전극(35)에서 상기 개구부(36)의 직경은 상기 출구 개구부(27)의 최대 직경보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 전자 총.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 편향 전극(235A, 235B)은 제 1(235A) 및 제 2 (235B) 세그먼트를 포함하며, 상기 세그먼트는 서로 전기적으로 절연되어 있으며,전압(Va1)을 수신하기 위한 상기 제 1 세그먼트(235A)는 제 1 전압원에 연결되어 있으며, 전압(Va2)을 수신하기 위한 상기 제 2 세그먼트는 제 2 전압원에 연결되어 있고, 상기 전압(Va1)은 상기 전압(Va2)보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 전자 총.
  8. 제 5 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 편향 전극(135; 235A, 235B) 및 상기 호프 전극(130; 230)은 하나의 실질적으로 동일한 평면에 위치되고, 상기 호프 전극(130; 230)은 상기 편향 전극(135; 235A, 235B) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는, 전자 총.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 공동(25)은 상기 출구 개구부(27)에 인접하여 중심 축(29)을 중심으로 대칭인 것을 특징으로 하는, 전자 총.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 송신 공동(25)은 상기 출구 개구부(27)에 인접하여 절두원추형(frustoconical shape)을 가지며, 상기 형태의 비교적 작은 종단면은 출구 개구부(27)인 것을 특징으로 하는, 전자 총.
  11. 제 9 항에 있어서, 송신 공동(25)은 상기 출구 개구부(27)에 인접하여 절단된 피라미드 형태를 가지며, 상기 형태의 비교적 작은 종단면은 출구 개구부(27)인 것을 특징으로 하는, 전자 총.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 중심 축(29)은 상기 가속 그리드(40)의 전자-광학 주 축(41)과 각을 이루는 것을 특징으로 하는, 전자 총.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 방출된 전자의 경로로 하여금 상기 주 렌즈(50)의 상기 전자-광학 축(51)과 일치하게 하도록 상기 가속 그리드(40)의 상기 전자 광학 주 축(41)이 상기 주 렌즈(50)의 상기 전자-광학 축(51)에 대해 이심적인 것을 특징으로 하는, 전자 총.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 전자 총을 구비하는, 음극선관(K).
  15. 제 14 항에 청구된 바와 같은 상기 음극선관(K)을 구비하는, 화상 디스플레이 디바이스.
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