KR100246846B1 - 음극선관 디스플레이 장치 및 전자빔 스폿의 크기 변경 방법 - Google Patents

음극선관 디스플레이 장치 및 전자빔 스폿의 크기 변경 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 음극선관 디스플레이 장치는 전자빔 스폿이 래스터 패턴으로 주사되어 출력 이미지를 생성하는 음극선 디스플레이 관(210)을 포함한다. 구동 장치(200)는 포커스 전극, 제 1 및 제 2 그리드 전극과 음극선관의 음극에 구동 전압을 발생시켜서 음극선관내에 전자빔 스폿이 발생되게 한다. 스폿 사이즈 제어 장치(120)는 스폿 제어 신호에 응답하여 구동 장치에 의해 발생된 포커스 전극, 제 1 및 제 2 그리드 전극과 음극의 전압을 동시에 변경하여 음극선관의 전자빔 스폿 사이즈를 변경한다.

Description

음극선관 디스플레이 장치 및 전자빔 스폿 사이즈 변경 방법{CATHODE RAY TUBE DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 므와레 간섭(Moire interference)을 줄이는 장치를 갖는 래스터 주사(raster-scanned) 음극선관(cathode ray tube;CRT) 디스플레이 장치에 관한 것이다.
고성능의 래스터 주사 CRT 디스플레이는 므와레 간섭 패턴들에 의한 시각적 성능 저하의 영향을 점점 더 받기 쉽게 되고 있다. 이러한 디스플레이에 영향을 미치는 요소들은 이들에 한정되는 것은 아니지만 아주 작은 전자빔 스폿 사이즈(electron beam spot size), 미세 섀도우 마스크(finer shadow masks) 혹은 개구 격자(aperture grilles), 다양한 화상폭 및 높이를 허용하는 사용자 제어, 더 많은 컬러를 제공하도록 그래픽 유저 인터페이스 소프트웨어(graphics user interface software)에 의해 발생되는 디더링된 화소 패턴(dithered pixels patterns), 640x480 및 1024x768 화소 모드와 같은 다수의 가능한 디스플레이 모드, 그리고 넓은 주파수 범위의 라인 및 프레임 동기(sync) 신호에 대한 동기화를 포함한다.
므와레 간섭은 CRT의 섀도우 마스크 혹은 개구 격자 공간 주파수와 화상의 인접 화소들간의 간격이 거의 동일할 때 CRT에 디스플레이되는 화상에 생기는 간섭 줄무늬 패턴(interference fringe pattern)이다. 화소 간격이 CRT 스크린의 인접 인광체 도트(phosphors dots)간의 간격과 동일할 때에 "임계 화소 주파수(critical pixel frequency)" 가 구해진다. 므와레 간섭은 특히 단일 패턴이 디스플레이될 때 흔히 일어난다. 이러한 패턴들은 전형적으로 그래픽 유저 인터페이스에 대한 배경(backgrounds)으로서 디스플레이되고 이러한 배경은 전형적으로 떨림 또는 얼룩이 있는 화상 내용을 갖는다.
종래에는 섀도우 마스크의 피치(pitch)를 변경하여 고성능 CRT 디스플레이에서의 므와레 간섭을 줄였다. 이것은 주사 사이즈가 일반적으로 고정되어 있고 대처할 수 있는 디스플레이용 애플리케이션이 거의 없었기 때문에 실용적인 해결방안이었으며 므와레 간섭을 눈에 띄지 않을 만큼 줄일 수 있었다. 더욱이, 사용된 CRT의 전자빔 스폿은 현재의 CRT와 비교해 비교적 성능이 떨어졌으므로 므와레 간섭의 억제를 도왔다.
최근 CRT 성능과 그래픽 소프트웨어가 발전함에 따라 므와레 간섭이 다시 중요한 요소가 되었다. 비선형 도트 피치를 가지는 CRT의 도입으로 인해 더욱 복잡한 문제가 발생되었다. 므와레 간섭은 각 그래픽 애플리케이션에 대해 상이한 임계 화소 주파수에서 CRT의 상이한 영역에 영향을 준다.
디스플레이 업계는 일반적으로 므와레 간섭의 재출현을 고성능 디스플레이에서의 문제점으로 인식하였으며, 스폿 사이즈를 증가시켜 그 영향을 줄인 몇몇 시스템이 개발되었다.
EPA 557 970 은 하나 걸러의 프레임마다 디스플레이된 이미지를 수직으로 이동시킴으로써 므와레 간섭을 줄여 므와레의 영향을 완화시킨 기법을 개시한다. 그러나, 수직 이동은 디스플레이된 이미지가 수직 지터(jitter)의 영향을 받기 쉽게 한다.
일반적으로, 통상의 해결방법으로는 므와레 간섭 조건들이 디스플레이 장치에 존재하는지의 여부는 검출할 수 없으며, 그것이 눈에 띄는냐의 여부에 관계없이 므와레 간섭을 줄이려 한다. 그러므로 이러한 시스템들의 동작은 디스플레이 전체 성능을 저하시키는 경향이 있으며, 특히 화상 해상도를 감소시킨다.
본 발명에 따르면, 새로운 음극선관 디스플레이 장치가 제공되는데, 이것은 전자빔 스폿이 래스터 패턴으로 주사(scanning)되어 출력 이미지를 생성하는 음극선 디스플레이 관와, 포커스 전극, 제 1 및 제 2 그리드 전극과 음극선관의 음극에 구동 전압을 발생시켜 음극선관내에 전자 빔 스폿을 생성하는 구동 수단과, 스폿 제어 신호에 응답하여 구동 수단에 의해 발생된 포커스 전극, 제 1 및 제 2 그리드 전극과 음극상의 전압을 동시에 변화시켜서 음극선관내 전자빔 스폿 사이즈를 변경하는 스폿 사이즈 제어 수단과, 므와레 간섭 검출 수단을 포함하며, 므와레 간섭 검출 수단은, 래스터 주사 방향에서 필터의 통과 대역내에 놓이는 디스플레이된 이미지의 화소 주파수를 나타내는 신호에 응답하여 스폿 제어 신호를 발생하는 대역 통과 필터와, 상기 래스터 주사 방향에서 이미지의 활성 비디오 주기(active video period), 상기 래스터 주사 방향에서 디스플레이 음극선관의 인접한 인광체 요소들의 간격 및 상기 래스터 주사 방향에서 주사 사이즈에 따라 상기 대역 통과 필터의 중심 주파수를 변화시키는 필터 제어 수단을 포함한다.
본 발명은, CRT 디스플레이에서 전자 빔 스폿 사이즈를 선택적으로 변화시켜서, 이미지 품질을 실질적으로 손상시키지 않고 포커스 전극, 제 1 및 제 2 그리드 전극 및 음극에 인가되는 전압을 동시에 선택적으로 변화시킴으로써 바람직하지 않은 므와레 간섭을 감소시킬 수 있다는 사실에 착안하였다. 이들 전압을 동시에 변화시킴으로써, 이미지의 휘도가 스폿 사이즈의 변화에도 불구하고 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명은 입력 비디오 조건에 따라 스폿 제어 수단을 통해 므와레 간섭 대책의 선택적 적용을 가능하게 하는 장점이 있다. 따라서, 므와레 간섭은 디스플레이의 전체적인 성능을 저하시키지 않고 디스플레이된 이미지내에서 제거될 수 있다.
도시를 용이하게 하고 설명을 편리하게 하기 위해 바람직한 본 발명의 일실시예에서, 구동 수단은 포커스 전극 및 제 2 그리드 전극의 전압을 발생하기 위한 변압기의 전위 분배기를 포함하며, 스폿 사이즈 제어 수단은 스폿 제어 신호에 응답하여 전위 분배기에 인가되는 바이어스를 변화시켜서 포커스 전극 및 제 2 그리드 전극의 전압을 변화시키는 오프셋 수단을 포함한다. 간략화 및 비용 측면을 고려하여, 오프셋 수단은 스폿 제어 신호에 응답하여 전위 분배기에 인가되는 바이어스를 제어하기 위해 트랜지스터를 포함한다.
본 발명의 바람직한 특정 실시예에서는, 수동으로 조정가능한 사용자 제어장치가 제공되는데, 이것은 전자 빔 스폿 사이즈의 수동 조정을 가능하게 하도록 스폿 제어 신호를 발생한다. 이것은 사용자로 하여금 개인 취향에 따라 디스플레이의 포커스를 설정할 수 있게 하는 장점이 있다. 또한, 이러한 바람직한 특징은 포커스가 사용자에 의해 수동으로 조정될 수 있게 하므로, 공장에서 디스플레이의 포커스를 정확히 조정해야 하는 제조 공정 단계가 생략될 수 있고, 이에 의해, 디스플레이를 제조하는 생산 라인이 간략화될 수 있다. 더욱이, 이러한 수동 조정 설비는 사용자로 하여금 디스플레이의 사용수명 동안 전기적 구성요소의 특성 변화(drift)에 대해 포커스를 보상할 수 있게 한다.
스폿 제어 신호는 바람직하게 이진 신호(binary signal)로 이루어지며, 본 발명의 장치는 이진 신호를 발생하기 위해 필터의 출력에 연결된 임계 회로를 포함한다. 이진 신호는 스폿 제어 장치에 의해 제공되는 므와레 간섭의 대응책에 대한 제어를 단순화시킨다.
후술될 본 발명의 바람직한 실시예에서, 필터 제어 장치는 다음 수학식
[수학식 1]
Figure pct00001
(여기서, f 는 제어신호, W 는 주사 사이즈, T 는 활성 비디오 주기, P 는 인광체 요소의 간격이다)에 따라 필터의 중심 주파수를 변경하기 위한 제어 신호를 발생하는 산술 함수 유닛(arithmetic function unit)을 포함한다.
산술 함수 유닛은 바람직하게 마이크로프로세서를 포함하는데, 이것은, 마이크로프로세서가 상기 식에서 하나 이상의 계산을 마이크로코드 제어(microcode control)하에 수행할 수 있으므로 검출기의 회로 설계를 단순화시킨다. 마이크로프로세서는 디스플레이에서 다른 디스플레이 제어 기능들을 수행하는데 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 이와 달리, 마이크로프로세서는 디스플레이에서 임의의 기존의 프로세서로 분리될 수 있으며 므와레 간섭을 검출하는데 전용될 수 있다.
본 발명의 장치는 상기 래스터 주사 방향에 대응하는 래스터 동기 신호로부터 활성 비디오 주기를 결정하는 결정 수단을 포함할 수 있다.
단순히 하기 위해, 결정 수단은 바람직하게 래스터 동기 신호의 주파수 함수로서 출력 전압 레벨을 발생하는 주파수 전압 변환기(frequency to voltage convertor)와; 변환기로부터의 출력 전압 레벨에 응답하여 활성 비디오 주기를 나타내는 보정된 전압 레벨을 발생하는 보정기(corrector)를 포함한다.
본 발명의 바람직한 특정 실시예의 장치는 프로세서와 비디오 소스간의 제어 데이터 통신을 위해 비디오 전자 표준 협회 디스플레이 데이터 채널(Video Electronic Standards Association Display Data Channel)과 같은 디스플레이 데이터 채널을 포함하며, 프로세서는, 예컨대, 디스플레이 데이터 채널을 통해 개인용 컴퓨터일 수 있는 비디오 소스로부터 활성 라인 주기를 얻도록 구성된다. 이것은 상술한 결정 수단으로 인해 회로가 복잡해지는 것을 방지해 주는 장점이 있다.
본 발명의 장치는 바람직하게 CRT내에서 래스터 주사 방향으로 전자빔들을 주사하기 위해 래스터 주사 신호의 함수로서 주사 사이즈를 결정하는 주사 검출 수단을 포함한다.
본 발명의 바람직한 특정 실시예에서, 래스터 주사 방향은 래스터 주사 라인들과 평행하고, 화소 주파수를 나타내는 신호는 입력 비디오 신호이며, 활성 비디오 주기는 활성 라인 주기이고, 주사 사이즈는 래스터 주사 라인들의 길이이다.
본 발명의 장치는 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue) 비디오 신호를 합산하여 디스플레이된 이미지에 대응하는 휘도 신호의 형태로 화소 주파수를 나타내는 신호를 발생하는 합산 수단(summation means)을 포함할 수 있다.
산술 함수 유닛은 활성 라인 주기와 인광체 간격의 곱을 산출하는 아날로그 승산기를 포함할 수 있다. 이 승산기는 상술한 식에서 필요한 승산과 연관된 마이크로프로세서의 처리 부하(processing load)를 덜어주는 장점이 있다.
본 발명의 또 다른 특정 실시예에서, 래스터 주사 방향은 래스터 주사 라인들과 수직이며, 화소 주파수를 나타내는 신호는 라인 동기 신호이고, 활성 비디오 주기는 활성 필드 주기이며, 주사 사이즈는 래스터 필드의 길이이다.
본 발명의 장치는 대역 통과 필터로의 입력을 위해 라인 동기 신호에 동기된 사인파(sine wave)를 발생하는 사인파 발생기를 포함하는데, 이것은 라인 동기 신호에 의해 검출기에 원하지 않는 고조파(harmonics)가 도입되는 것을 방지하여 대역 통과 필터의 응답을 향상시킨다. 사인파 발생기는 위상 동기 루프(phase-locked loop)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 전자빔 스폿이 래스터 패턴으로 주사되어 출력 이미지를 생성하는 음극선 디스플레이 관와, 포커스 전극, 제 1 및 제 2 그리드 전극과 음극선관의 음극에 구동 전압을 발생시켜 음극선관에 전자빔 스폿을 발생하는 구동 장치를 갖는 음극선관 디스플레이에서 전자빔 스폿의 크기를 변경하는 방법이 제공되는데, 이 방법은 스폿 제어 신호에 응답하여 구동 수단이 포커스 전극, 제 1 및 제 2 그리드 전극과 음극에 발생시킨 전압을 동시에 변경하는 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 래스터 주사 음극선관 디스플레이를 위한 므와레 간섭 검출 장치가 제공되는데, 이 검출 장치는 필터의 통과 대역내에 놓이는, 래스터 주사 방향으로 디스플레이된 이미지의 화소 주파수를 나타내는 신호에 응답하여 출력 신호를 발생하는 대역 통과 필터와, 래스터 주사 방향에서 이미지의 활성 비디오 주기, 래스터 주사 방향에서 디스플레이 음극선관의 인접한 인광체 요소들의 간격 및 래스터 주사 방향에서 주사 사이즈에 따라 필터의 통과 대역의 중심 주파수를 변경하는 필터 제어 수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 래스터 주사 음극선관 디스플레이에서 므와레 간섭을 검출하는 방법이 제공되는데, 이 검출방법은 대역 통과 필터의 통과 대역내에 놓이는, 래스터 주사 방향으로 디스플레이된 이미지의 화소 주파수를 나타내는 신호에 응답하여 출력 신호를 발생하는 단계와, 래스터 주사 방향에서 이미지의 활성 비디오 주기, 래스터 주사 방향에서 디스플레이 음극선관의 인접한 인광체 요소들의 간격 및 래스터 주사 방향의 주사 사이즈에 따라 필터의 통과 대역의 중심 주파수를 변경하는 단계를 포함한다.
도 1 은 본 발명의 CRT 디스플레이의 예를 도시한 블럭도,
도 2 는 약간 다른 간격의 평행선을 겹쳐지게 하여 생성한 므와레 간섭을 도시한 도면,
도 3 은 래스터 라인 밀도에 대한 므와레 간섭 파장의 그래프,
도 4 는 전자빔 스폿 직경에 대한 므와레 간섭의 변조 깊이를 나타낸 그래프,
도 5a, 5b 및 5c 는 CRT 스크린의 중심과 측면에서 부족 포커싱(under- focused) 전자빔 스폿, 포커싱된 전자빔 스폿 및 과잉 포커싱된 전자빔 스폿들을 각각 도시한 도면,
도 6 은 CRT의 전자총 어셈블리(electron gun assembly)를 도시한 블럭도,
도 7a, 7b 및 7c 는 그리드 구동 모드 및 음극 구동 모드에서 CRT를 구동하는 구동 신호에 관련된 파형을 도시한 도면,
도 8a 내지 8d 는 전형적인 CRT의 성능 파라미터들을 도시한 그래프,
도 9 는 전형적인 CRT의 포커스 전압에 대한 스폿 직경을 도시한 그래프,
도 10 은 CRT 디스플레이를 위한 스폿 제어 회로를 예시한 회로도,
도 11 은 공통 디스플레이 포맷 범위의 수평 듀티 사이클(horizontal duty cycle)에 대한 라인 주사 주파수를 도시한 그래프,
도 12 는 CRT 디스플레이를 위한 수평 므와레 간섭 검출기를 예시한 블럭도,
도 13 은 CRT 디스플레이를 위한 수평 므와레 간섭 검출기의 다른 예를 도시한 블럭도,
도 14 는 CRT 디스플레이를 위한 수직 므와레 간섭 검출기를 예시한 블럭도.
(실시예)
먼저 도 1 을 참조하면, 본 발명의 CRT 디스플레이의 예는 컬러 CRT 디스플레이 스크린(210)을 포함한다. CRT(210)는 디스플레이 구동 회로(200)에 연결된다. 디스플레이 구동 회로(200)는 디스플레이 스크린(200)에 연결된 특별 고전압(Extra High Tension;EHT) 발생기(230) 및 비디오 증폭기(250)를 포함한다. 라인 및 프레임 편향 코일(290, 280)은 요크(yoke)상의 CRT의 목 주변에 배치된다. 편향 코일(290, 280)은 라인 및 프레임 주사 회로(220, 240)에 각각 연결된다. 라인 주사 회로(220) 및 EHT 발생기(230)는 플라이백 회로(flyback circuit)의 형태일 수 있으며, 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 사람이면 플라이백 회로의 동작을 잘 이해할 것이다. 또한, 본 기술 분야에 잘 알려진 바와 같이 EHT 발생기(230)와 라인 주사 회로(220)는 하나의 플라이백 회로로 통합될 수 있다. 전원(power supply)(도시안됨)은 전원 레일(power supply rails)(도시안됨)을 통해 EHT 발생기(230), 비디오 증폭기(250), 그리고 라인 및 프레임 주사 회로(220, 240)에 연결된다. 사용시에 전원은 라인 및 중성 접속부(Line and Neutral connections)(도시안됨)로부터 가정용 주 전기 공급장치(domestic electricity mains supply)로의 공급 레일을 통해 전력을 공급한다. 전원은 스위치 모드 전원(switch mode power supply)의 형태일 수 있으며, 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 사람이면 스위치 모드 전원의 동작을 잘 이해할 것이다.
EHT 발생기(230), 비디오 증폭기(250), 그리고 라인 및 프레임 주사 회로(220, 240)는 디스플레이 프로세서(270)에 각각 연결된다. 디스플레이 프로세서(270)는 마이크로프로세서를 포함한다. 디스플레이 장치(130)의 전면에는 사용자 제어 패널(260)이 배치된다. 제어 패널(260)은 다수의 수동 조절이 가능한 스위치를 포함한다. 사용자 제어 패널은 프로세서(270)의 키패드 인터럽트 라인(key-pad interrupt lines)에 연결된다.
동작시에, EHT 발생기(230)는 적색, 녹색 및 청색의 원색(primary colours)에 대응하는 빔의 전자들을 CRT의 스크린으로 가속시키는 전계를 CRT(210)내에 발생시킨다. EHT 발생기는 또한 CRT(210)를 구동하는 포커스 전극 전압 및 그리드 2(또는 G2) 전극 전압을 발생한다. 라인 및 프레임 주사 회로(220, 240)는 편향 코일(290, 280)에 라인 및 프레임 주사 전류를 발생한다. 라인 및 프레임 주사 전류는 래스터 패턴으로 CRT(210)의 스크린을 가로질러 전자빔을 주사하도록 시변 자계(time-varying magnetic fields)를 생성하기 위해 램프 신호(ramp signals)의 형태를 가진다. 라인 및 프레임 주사 신호는 라인 및 프레임 주사 회로에 의해 동기되어, 예컨대, 개인용 컴퓨터 장치와 같은 비디오 소스에 의해 발생된 라인 및 프레임 동기(synchronization)(동기) 신호(HSYNC, VSYNC)를 입력한다. 비디오 증폭기(250)는 적색, 녹색 및 청색 전자빔을 변조하여, 비디오 소스에 의해 또한 발생된 대응하는 적색, 녹색 및 청색 입력 비디오 신호(R, G, B)의 함수로서 CRT(210)상에 출력 디스플레이를 생성한다.
디스플레이 프로세서(270)는 제어 링크(control links)(275)를 통해 EHT 발생기(230), 비디오 증폭기(250), 그리고 라인 및 프레임 주사 회로(220, 240)의 출력을, 사전 프로그램된(preprogrammed) 디스플레이 모드 데이터 및 사용자 제어 패널(260)로부터의 입력의 함수로서 제어하도록 구성된다. 디스플레이 모드 데이터는, 예를 들어, 1024x768 화소, 640x480 화소 또는 1280x1024 화소와 같은 일반적인 각종 디스플레이 모드에 각각 대응하는 사전설정 이미지 파라미터(preset image parameter) 값들의 세트들을 포함한다. 각각의 이미지 디스플레이 파라미터값들의 세트는 프레임 주사 회로(240)의 출력을 설정하기 위한 높이 및 센터링 값과, 라인 주사 회로(220)를 제어하기 위한 폭(width) 및 센터링 값을 포함한다. 또한, 디스플레이 모드 데이터는 비디오 증폭기(250)의 적색, 녹색 및 청색 채널들 각각의 이득(gain) 및 차단(cut-off)을 제어하기 위한 공통의 사전설정 이미지 파라미터 값들과, EHT 발생기(230)의 출력을 제어하기 위한 프리셋 제어값들을 포함한다. 이미지 파라미터 값들은 비디오 소스로부터의 모드 정보에 응답하여 디스플레이 프로세서(270)가 선택한다. 디스플레이 프로세서(270)는 선택된 이미지 파라미터값들을 처리하여 제어 링크에 아날로그 제어 레벨들을 발생시킨다.
사용자는 회로(250)를 구동하도록 디스플레이 프로세서(270)로부터 전송된 제어 레벨들을 사용자 제어장치(260)를 통해 수동으로 조절하여 디스플레이되는 화상의 기하구조를 개인의 취향에 따라 조절할 수 있다. 사용자 제어 패널(260)은 이미지 높이, 센터링, 폭, 휘도 및 콘트라스트 각각에 대한 업/다운 제어 키들(up/down control keys)의 세트를 포함한다. 각각의 키는 비디오 증폭기(250)에서 적색, 녹색 및 청색 비디오 이득 및 차단을 제어하는 것과, 라인 및 프레임 주사 회로(220, 240)에서 이미지 폭, 높이 및 센터링을 제어하는 것과 같은 각종 제어 레벨들중 하나 또는 그들의 조합을 디스플레이 프로세서(270)를 통해 제어한다.
제어키들은 바람직하게는 디스플레이 프로세서(270)의 키패드 인터럽트 입력에 연결된 푸쉬 버튼(push-buttons) 형태이다. 예를 들어, 폭 증가 키를 누르면 사용자 제어 패널(260)은 대응하는 인터럽트를 디스플레이 프로세서(270)로 발생한다. 디스플레이 프로세서(270)는 인터럽트 폴링 루틴(polling routine)을 통해 인터럽트의 소스를 결정한다. 폭 키로부터의 인터럽트에 응답하여, 디스플레이 프로세서(270)는 라인 주사 회로(220)로 전송되는 대응하는 아날로그 제어 레벨을 점진적으로 증가시키며 이에 따라 이미지의 폭이 점차 증가된다. 원하는 폭으로 되었을 때 사용자는 키를 놓는다. 인터럽트 제거는 디스플레이 프로세서(270)에 의해 검출되며 폭 제어 레벨을 설정하는 디지탈 값은 계속 유지된다. 마찬가지로 사용자는 높이, 센터링, 휘도 및 콘트라스트 설정을 조절할 수 있다. 사용자 제어 패널(260)은 바람직하게는 저장 키를 더 포함한다. 사용자가 저장 키(store key)를 누르면 인터럽트가 생성되며, 디스플레이 프로세서(270)는 디지탈/아날로그 변환기로의 디지탈 출력의 현재 설정에 대응하는 파라미터 값을 바람직한 디스플레이 포맷으로서 저장하므로써 이에 응답한다. 따라서 사용자는 개인의 취향에 따라 특정 디스플레이 이미지 파라미터들을 디스플레이내에 프로그램할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 사용자 제어 패널(260)이 스크린상에 메뉴의 형태로 제공될 수도 있음을 이해할 것이다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, CRT 디스플레이는 또한 므와레 간섭을 줄이는 시스템을 포함하며, 이 시스템은 수평 므와레 간섭 검출기(100), 수직 므와레 간섭 검출기(110) 및 스폿 제어 회로(120)를 포함한다.
이제 도 2 를 참조하면, 예시적으로, CRT(210)각 이격된 수직 마스크 부재의 어레이(an array of spaced vertical mask members)를 포함하는 개구 격자(10)를 갖는다고 가정하자. CRT(210)상의 디스플레이를 위한 전형적인 비디오 패턴(20)은 이격된 수직 라인들(50)로 이루어진다. 라인(50)의 간격은 개구 격자(10)의 피치보다 약간 더 좁다. 비디오 패턴이 CRT(210)에 디스플레이될 때 라인들(50)은 참조부호(30)로 나타낸 바와 같이 격자(10)에 효과적으로 오버레이(overlay)된다. 따라서, 므와레 간섭 라인 또는 줄무늬(60)가 생성된다. 그러나, 일반적으로 줄무늬는 수직이 아닌데, 이것은 구축시의 허용 오차(construction tolerances)와, 예를 들어, 핀쿠션(pincushion)과 같은 화상의 기하 곡률(geometry curvatures)이, 참조부호(40)로 나타낸 바와 같이 개구 격자에 대해 비디오 패턴을 왜곡시키는 경향이 있기 때문이다. 따라서, 이에 대응하게 각도를 이루는 므와레 줄무늬(70)가 생성된다.
므와레 간섭은 수평 및 수직 주사 방향에서 모두 생성될 수 있다. 일반적으로 수직 므와레 간섭은 섀도우 마스크 CRT에서 더 중요하며 수평 므와레 간섭은 개구 격자 CRT에서 더 중요하다.
수직 므와레 간섭은 주사 라인 구조와 CRT(210)의 인광체 도트 구조(phosphor dot structure)의 상호작용으로부터 발생된다. 줄무늬의 파장(즉, 간격)은 다음 식에 의해 구해진다.
[수학식 2]
Figure pct00002
(여기서, a = 수직 마스크 피치, 1 = 주사 라인 피치, N = 1, 2, 3 ...)
도 3 에는 전형적인 고해상도 컬러 CRT 디스플레이 장치에 대해 상기 식에 따른 그래프가 도시된다. 므와레 간섭이 눈에 띄려면, 파장은 저휘도에서 각도당 약 30 사이클인 눈의 공간 해상도(spatial resolution)보다 더 커야 한다. 이러한 경계는 도 3 에서 0.3 mm의 파장에 대응하는 것으로 도시된 참조부호(80)로 도시되어 있다.
므와레 간섭이 보이기 위한 또 다른 요건은 충분한 변조 깊이(modulation depth)가 있어야 한다는 것이다. 변조 깊이는 아래의 식에 의해 제공된다.
[수학식 3]
Figure pct00003
(여기서, n=섀도우 마스크 전송 계수(구멍에 의해 점유된 섀도우 마스크의 퍼센트, 전형적으로 9%), d 는 전자빔 스폿 사이즈).
도 4 에는 상기 식의 그래프가 도시되어 있으며 변조 깊이의 임계 가시도(visibility)는 참조부호(85)로 도시된다.
단순히 CRT(210)내 전자빔 포커스를 변경하여 CRT 스크린의 전자빔 스폿 사이즈를 증가시키면, 변조 깊이가 감소되고, 따라서 므와레 간섭의 가시도가 감소된다. 그러나 사용자 제어장치를 자동화시키거나 사용자 제어장치에 제한된 조절 범위를 제공하는 것은 CRT(210)의 포커스 렌즈를 구동하는데 고전압(수kV) 회로가 요구되기 때문에 실용적이지 않다. 최적 포커스 이외에서의 전자빔 스폿 형상은 비대칭적이므로, 컬러 CRT 전자총에 대한 어떤 디포커싱을 주의 깊게 제어하는 것이 바람직하다. 도 5a 를 참조하면, 전자빔 스폿은 CRT 스크린의 측면 가까이에서 비대칭이 된다. 이것은 도 5a 및 5c 에 도시된 바와 같이 스폿이 부족 포커싱 또는 과잉 포커싱될 때 더욱 두드러진다. 포커스 전압을 줄여 포커스 렌즈를 약화시키면 전자빔 스폿 사이즈가 매끄럽게 증가된다. 그러나, 도 5c에 도시된 바와 같이, 포커스 전압을 증가시켜 포커스 렌즈를 강화하면 수차(aberrations)가 증가되며, 이로 인해 스폿 주위에 시각적으로 허용될 수 없는 후광(halo)이 나타난다.
도 6 을 참조하면, CRT(210)는 3극 진공관부 및 주 포커스 렌즈를 가지는 전자총 어셈블리를 포함한다. 3극 진공관부는 3개의 음극과, 본 기술 분야에서 일반적으로 G1 및 G2로 불리는 제 1 및 제 2 그리드 전극을 포함한다. 주 포커스 렌즈는 본 기술 분야에서 일반적으로 G3 및 G4로 불리는 두 개의 포커스 전극을 포함한다. 동작시에, 음극은 비디오 신호(R, G, B)에 의해 구동된다. 3극 진공관부는 음극으로부터의 전자 흐름을 제어한다. G1과 G2 사이에 크로스오버 이미지(cross over image)가 형성된다. 힐러리 모스(Hilary-Moss) 방정식에 따르면, 만약 Ia= 빔 전류, Vc= 차단 전압(=Vg1-k, 음극에 대한 G1의 전압), Vg2= 양극 전압(G2에 인가된), Vdg= 구동 전압, Cd= 크로스오버 직경, 그리고 Co= 크로스오버 영역일 때,
Vc는 Vg2에 비례하고,
Ia= 3.Vdg 7/2.Vc -2이며,
Cd는 Vg2 -2에 비례하고,
Co는 Vg2 -1에 비례한다.
합리적인 근사를 위해 크로스오버 영역은 구동 전압과 무관한 것으로 간주될 수 있다. 구동 전압이 증가함에 따라 음극의 방출 영역이 변하며 크로스오버 영역에서 전자의 수집 각도가 증가한다. 그러나, 크로스오버 영역은 변화하지 않는다. 주 포커스 렌즈의 수차는 빔 각도가 증가함에 따라 더욱 현저해지므로 최종 스폿 사이즈가 증가한다. 그러므로, 스폿 면적은 크로스오버 영역이 일정하게 확대된 것이다. Vg2가 크로스오버 영역을 결정하므로, Vg2를 변경하여 스폿 사이즈를 제어할 수 있으며, 이것은 포커스 전압을 변경하므로써 발생되는 수차로 스폿을 변형시키지 않고도 이루어질 수 있다.
만약 Vc및 Vdg가 Vg2에 따라 감소되면 동일한 빔 전류가 유지됨을 상기 방정식으로부터 이해할 수 있을 것이다.
힐러리 모스 방정식은 그리드로부터 CRT를 구동시키는데 관한 것이다. 그러나, 그리드를 일정하게 유지하면서 음극으로부터 CRTs를 구동시키는 것이 일반적인 관례가 되었다. 음극은 보다 낮은 캐패시턴스를 가지며 보다 낮은 비디오 전압으로 구동될 수 있다. 더욱이, 음극을 구동하는 것은 단일 그리드 구조(unitary grid structure)를 사용할 수 있게 하며, 이에 의해 일정한 입력에 대한 출력 변화 가능성이 감소된다. 도 7a 는 전형적인 그리드 구동 전압의 상대적 크기를 도시하는데, Vg2-g1은 G1 의 전압에 대한 G2 의 전압이고, Vk는 음극 전압이며, 상술한 바와 같이 Vdg는 구동 전압이고, Vg1-k는 차단 전압이다. 점선은 Vg2의 감소 효과를 나타내며, 차단 전압이 낮아짐에 따라 구동 전압도 낮아진다. 도 7b 는 비교를 위해 등가의 전형적인 음극 구동 전압을 도시하는데, Vg2-k는 G2 와 음극사이의 전압이고, Vk-g1는 G1 의 전압에 대한 음극의 전압(본 구성에서는 차단 전압)이며, Vdk는 음극에 인가되는 구동 전압이다. 도 7c 는 차단 전압과 Vg2-g1사이의 관계를 보여준다. 만약에 G2의 전압을 Vg2-k로 나타내면, 도시된 그래프는 Vk-g1을 더함으로써 구할 수 있다. 그래프의 기울기(gradient) 또는 침투 인자(penetration factor) D 는 다음 식에 의해 주어진다.
[수학식 4]
Figure pct00004
빔 전류, Ia는 다음 식에 의해 주어진다.
[수학식 5]
Figure pct00005
도 8 은 CRT(210)의 전형적인 성능 그래프를 도시한 것이다. 점선은 최대 및 최소 허용 오차 한계를 나타낸다. 도 8a 는 차단 전압Vk-g1과 Vg2-g1사이의 전형적인 관계를 도시하는데, 짙은 라인은 G2 의 동작 범위를 나타낸다. 도 8b 는 구동 전압 Vd과 Vg2-g1사이의 전형적인 관계를 도시하는데, 짙은 라인은 100V 차단 전압에 대한 구동 전압 및 G2의 동작 범위를 나타낸다. 도 8c 는 스폿 직경비와 Vg2-g1사이의 전형적인 관계를 도시하는데, 짙은 라인은 G2 전압의 동작 범위를 나타낸다. 도 8d 는 스폿 면적비와 Vg2-g1사이의 전형적인 관계를 도시하는데, 짙은 라인은 G2 전압의 동작 범위를 나타낸다. 전형적으로 공장에서 디스플레이를 설정하는 동안에 G2 전압은 100V의 차단 전압을 갖도록 설정된다. 도 8a 내지 8d의 짙은 라인은 공장에서의 설정 이후 일어날 수 있는 G2 전압의 실질적인 범위를 나타낸다. G2 전압은 이 포인트에서부터 감소되어 스폿 사이즈를 증가시킬 수 있다. 그러나, 도 8로부터, G2 전압이 감소될 경우, 스폿 사이즈의 변화에도 불구하고 일정한 빔 전류와 화상 휘도를 유지하기 위해 그에 따라 차단 전압과 구동 전압이 감소되어야 함을 이해할 것이다. 또한, 도 8, 특히, 도 8c 및 8d로부터, 비교적 넓은 허용 오차 범위에도 불구하고 스폿 직경과 Vg2-g1사이의 관계와, 스폿 면적과 Vg2-g1사이의 관계가 유사한 형태임을 알 수 있다.
도 9 는 스폿 직경과 포커스 전압사이의 전형적인 관계를 나타낸다. 전형적인 컬러 CRT 디스플레이에서, 약 75V 의 포커스 전압 감소와 함께 약 75V의 G2 전압 감소 및 도 8 의 그래프에 따른 대응하는 G2 및 구동 전압의 감소는 스폿 직경을 25% 정도 증가시킨다. 도 4 를 다시 참조하면, 0.7 mm의 스폿 직경에 의해 VGA 화상 모드에서 생성된 므와레 간섭은 포커스 및 G2 전압을 30V 감소시켜 스폿 직경을 0.8 mm로 14% 증가시키므로써 1.4% 의 바튼 가시도(Barten visibility) 한계 이하로 감소될 수 있다.
도 1 을 다시 참조하면, 스폿 제어 회로(120)는 수직 및 수평 므와레 간섭 검출 회로(110, 100)로부터 각각 입력(130, 140)을 수신한다. 이들 입력(130, 140)에 응답하여 스폿 제어 회로(120)는 비디오 증폭기(250) 및 EHT 발생기(230)로의 출력(150, 160)을 발생한다. 동작시에, 출력(150)은 EHT 발생기(230)에 의해 발생된 포커스 및 G2 전압이 공장에서 설정된 동작 포인트의 제한된 범위를 넘어서 감소되게 하며, 동시에 차단 및 구동 전압이 도 8 의 그래프에 도시된 것처럼 감소되게 한다. 스폿 제어 회로(120)는 아날로그 전용 전자 회로, 전용 아날로그 및 디지탈 전자 회로의 조합 또는 프로세서(270)에 의해 적어도 부분적으로 제어되는 아날로그 전자 회로에 의해 구현될 수 있는데, 시스템을 단순화시키기 위해 맨 후자의 경우가 바람직하다.
도 10 을 참조하면, EHT 발생기(230)는 전형적으로 CRT(210)에서 특히 고전압(전형적으로 25kV)을 발생시키는 2차 권선을 가지는 승압 변압기(a set up transformer)를 포함한다. 블리드 저항기 체인(bleed resistor chain)(전형적으로 500 메가오옴(Mohm))B1은 포커스 전압(전형적으로 6kV)과 G2 전압(전형적으로 400V 와 500V 사이)이 분기되는 2차 권선에 연결된다. 블리드 체인(B1)은 비교적 높은(전형적으로 1.7 메가오옴(Mohm)) 저항기 R1를 통해 접지된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor) T1의 컬렉터(collector)는 R1과 B1의 접점에 연결된다. T1의 에미터(emitter)는 90k 저항기R2를 통해 접지에 연결된다. T1의 베이스(base)는 프로세서(270)의 출력에 연결된다. 동작시에, T1 및 R2는 마이크로프로세서 제어형 포커스 및 G2 전압의 제한적 조정을 행할 수 있다. T2의 파라미터와 R2의 값은 바람직하게 프로세서(270)로부터의 5V의 입력 범위에 대해 G2 및 포커스 전압을 80V 범위 이내로 제공하도록 선택된다. 이것은 최악의 허용 오차일 경우 스폿 직경을 25% 증가시킬 수 있게 하는데 충분하다.
도 1 을 다시 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에서 차단 전압 및 구동 전압은 프로세서(270)에 의해 이미 설정되어 있다. 포커스 및 G2 의 제한된 변화 가능성은 도 10 의 회로를 도입하므로써 간단히 부가될 수 있다. 프로세서(270)는 적절한 알고리즘 또는 룩업 테이블로 프로그램되어 4 가지 전압을 모두 추적할 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 4 가지 전압의 설정은 사용자 제어 패널(260)을 통해 사용자가 제어하거나 혹은 입력 비디오 신호(R, G, B)의 므와레 조건들을 검출하여 자동으로 제어할 수 있음을 이해할 것이다. 사용자 제어장치(260)를 통한 수동 제어는 또한 사용자로 하여금 개인의 취향에 따라 화상의 포커스를 미세조정할 수 있게 한다.
이제 므와레 간섭 검출기(100, 110)에 대해 상세히 설명하며, 수평 또는 비디오 므와레 간섭을 검출하는 일반적으로 좀 더 복잡한 경우에 관한 것이다. 섀도우 마스크 CRT의 수직 므와레 간섭의 경우, 이 문제는 일반적인 경우의 서브셋(subset)으로 되며 여러 가지 단순화가 가능하다. 이러한 단순화에 대해서는 나중에 기술될 것이다. 그러나, 섀도우 마스크 CRT는 수평 및 수직 므와레 간섭을 받으며, 따라서 이들을 모두 처리하기 위한 수단이 사용될 수 있음을 알아야 한다.
상술한 바와 같이, 일반적인 경우에 있어서 므와레 간섭의 발생은 CRT 도트 피치와 화소 간격에 달려 있다. 규정되지 않은 그래픽 모드에 의해 구동되는 가변 화상 크기를 갖는 다중 주파수 디스플레이의 경우, 통상적인 방법으로 므와레 간섭이 발생하지 않게 설계한다는 것은 불가능한 일은 아니지만 상당히 어렵다.
다음 수학식 6은 화상 크기를 사용자가 임의로 설정함으로써 임의 CRT에 대한 임의 모드에 대해 수평 므와레 간섭에 대한 임계 화소 주파수를 예측한다. 이 식에서, fc= 임계 화소 주파수, Ws= 화상 또는 주사 폭, T1a= 활성 라인 시간, Phd= 수평 도트 피치이다.
[수학식 6]
Figure pct00006
수평 므와레 간섭은 개구 격자 및 섀도우 마스크 CRT 모두에 영향을 준다. 섀도우 마스크 CRT는 또한 수직 므와레 간섭을 받는데, 이 경우 주사 전자빔 간격 때문에 섀도우 마스크 도트 피치를 갖는 간섭 패턴이 발생한다.
다음 수학식 7은 화상 크기를 사용자가 임의로 설정함으로써 임의 CRT에 대한 임의 모드에 대해 수직 므와레 간섭에 대한 임계 화소 주파수를 예측한다. 이 식에서, f1= 임계 라인 주파수, Hs= 화상 또는 주사 폭, Tfa= 활성 라인 시간, Pvd= 수평 도트 피치이다.
[수학식 7]
Figure pct00007
활성 라인 시간 또는 대안적으로 동작 모드를 규정하는 화소 클럭 주파수 및 수평 해상도가 알려져 있으면 수평 므와레 간섭에 대한 임계 화소 주파수를 결정하는 것은 비교적 쉽다. 그러나, 디스플레이는 동기 주파수 및 동기 펄스 지속시간과 관련된 데이터만을 갖는다. 전형적으로, 디스플레이는 프론트 및 백 포치 시간(front and back porch times)과 관련된 데이터는 갖지 않는다. 많은 공통 비디오 모드들로부터의 보간(interpolating)을 통해 라인 주기로부터 활성 라인 시간을 양호히 추정할 수 있다. 도 11 은 어떤 범위의 공통 비디오 모드에 대해 "라인 이용(line utilisation)" 시간과 라인 주파수사이의 관계를 도시하며, 가장 적합한 그래프는 이것을 통해 그려진다. 라인 이용 시간은 백분율(percentage)로 나타낸, 라인 주기에 의해 나누어진 활성 라인 시간이다. 이 가장 적합한 그래프는 임의의 주어진 라인 주파수에 대해 보간될 활성 라인 시간의 양호한 예측을 허용한다. 이와 같이 하여, 활성 라인 시간이 결정된다. 도트 피치는 특정 CRT에 대해 알려져 있으며, 주사 폭은 수평 편향 코일의 전류를 감시하므로써 얻어질 수 있다. 따라서 임계 화소 주파수를 구할 수 있다.
만약 CRT가 비선형 도트 피치를 가지면 도트 피치 기하구조의 함수로서 임계 화소 주파수를 보상할 필요가 있을 수 있다. 전형적으로, 인광체 도트 간격 및 크기는 중심에서보다 스크린 주변에서 더 크다. 수학식 6을 참조하면, 임계 화소 주파수는 활성 비디오 주기의 시작 및 끝에서 가장 낮고 주사의 중심점에서 최대가 된다. 주사 위치 대 임계 화소 주파수의 그래프 모양은 CRT 인광체 도트 형상과 상관되어 있다. 이것은 수평 및 수직 방향에서 동일하게 적용된다.
도 12 를 참조하면, 본 발명의 CRT 디스플레이에 대한 수평 므와레 간섭 검출기의 실시예는 입력 비디오 신호(R, G, B)를 합산하는 합산 블럭(310)을 포함한다. 주파수/전압 변환기(320)는 라인 동기 신호 HSYNC에 연결된 입력을 가진다. 변환기(320)는 라인 동기 신호(HSYNC)의 주파수에 의존하는 전압을 생성한다. 동기 전압 보정기(330)는 변환기(320)의 출력에 연결된다. 보정기(330)는 도 11 에 도시된 관계에 따라 동기 전압을 보정한다. 피크 검출기(peak detector)(340)는 라인 주사 전류에 연결된 입력을 갖는다. 검출기(340)는 주사 전류, 따라서, 주사 폭에 비례하는 출력 전압을 생성한다. 대역 통과 필터는 합산 블럭(310)의 출력에 연결된 입력 신호를 갖는다. 필터(360)는 제어 입력에 따라 변경될 수 있는 중심 주파수를 갖는다. 필터(360)의 출력은 정류 및 임계 회로(370)에 연결된다. 인광체 도트 형상 보정기(380)는 또한 라인 동기 신호에 연결된 입력을 갖는다. 형상 보정기(380)는 라인 주사 주기 동안에 인광체 도트 간격의 변화에 따라 임계 화소 주파수를 보상하기 위한 출력 전압을 생성한다. 인광체 도트들이 동일한 간격으로 배치된 본 발명의 바람직한 실시예에서는 형상 보정기(380)가 생략될 수 있음을 이해할 것이다. 산술 함수 블럭(350)은 동기 전압 보정기(330), 형상 보정기(380), 피크 검출기(340) 및 사용자 제어 패널(260)상의 수평 므와레 제어수단(390)의 출력에 연결된다. 블럭(350)은 필터(360)로의 제어 입력을 생성하도록 수학식 6에 따라 스케일링(scaling) 및 분할을 제공한다. 수평 므와레 제어수단(390)은 수평 므와레 간섭의 검출에 대해 미세조정(fine tuning)을 가능하게 한다. 예를 들어 동작 모드가 정확하게 도 11 의 그래프에서 가장 적합한 곡선상에 있지 않거나 전자빔 스폿 사이즈 변화가 보다 큰 또는 보다 작은 스폿 제어를 허용할 경우에 이러한 미세조정이 필요할 수 있다. 필터(360)는 본 기술 분야에서 일반적으로 "상태 변수 4차 방정식(state variable bi-quad)" 으로 알려진 것에 의해 구현될 수 있다. 필터의 입력은 사실상 입력 비디오 신호(R, G, B)를 조합함으로써 생성된 휘도 신호이다. 휘도 신호를 생성하기 위해 입력 비디오 신호(R, G, B)를 합산하는 것은 본 기술 분야, 특히, 텔레비젼 회로 분야에 잘 기술되어 있다. 므와레 간섭을 일으키기 쉬운 비디오 주파수 성분이 검출되면, 필터(360)는 출력을 생성한다. 필터(360)의 출력은 정류 및 임계 회로(370)에 의해 정류되어 (395)에서 2진 출력 제어 신호를 생성한다. 그리고 나서, 제어 신호(395)는 스폿 폭 또는 높이 혹은 둘 모두를 제어하여 므와레 변조 깊이를 주목할만한 한계 이하로 줄일 수 있는 구동 회로(200)를 구성하는데 사용된다. 도 2 를 다시 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에서 제어 신호(395)는 스폿 제어 회로(120)를 구동한다.
도 4 는 스폿 폭에 관한 전형적인 수평 므와레 변조 깊이 곡선을 나타낸다. 많은 경우에 있어서, 스폿 폭이 15 퍼센트 증가하면 므와레 간섭을 모두 제거할 수 있다. 곡선의 바튼 가시도 한계(85)는 1.4 퍼센트이다.
지금까지 단지 임계 화소 주파수만 상세히 기술되었지만 수평 므와레 간섭은 단일 주파수에서 발생되지 않는 점진적인 교란이라는 것을 이해할 것이다. 도 3 은 0.31mm의 개구 격자 피치를 가지는 전형적인 CRT의 므와레 간섭 곡선들의 세트를 도시한다. 눈에 띄는 수평 므와레 간섭이 주어진 정확한 비디오 패턴의 화상폭 또는 해상도 범위를 넘어서 발생될 것이다. 그러나, 필터(360)는 무한히 급격한 진폭(amplitude) 응답을 가지는 "이상적인(ideal)" 필터가 아니다. 이것은 본 발명의 실시예들에서 시스템 공차를 허용하는 데 유리하게 이용될 수 있다. 필터(360)의 최대 중심 주파수는 디스플레이가 지원하는 최고 주파수 비디오 모드의 도트 클럭 주파수의 절반이어야 한다. 전형적인 21 인치 CRT의 경우, 필터(360)의 중심 주파수는 70 Mhz 까지 변화가능해야 한다.
다음 두 인자는 필터 설계를 단순화시킨다. 먼저, 수평 므와레 간섭은 실제로 도 3 의 N=2 및 N=3 곡선에 대응하는 두가지 조건에서 일어나기가 더 쉽다는 것이 밝혀졌다. 두 번째, 필터(360)의 중심 주파수가 가변성이어야 할 범위는 디스플레이의 동작 주파수의 전체 범위보다 훨씬 작으며, 그 이유는 모든 실질적인 모드의 경우에 수평 므와레 간섭을 일으킬 수 있는 이미지를 생성하는 라인 주파수는 라인 주사 주파수 대역의 높은 쪽 끝에 있기 때문이다.
대역 통과 필터는 발진 시스템(oscillatory systems)으로 간주될 수 있으며 유한 응답 시간을 갖는다. 따라서, 므와레 간섭을 일으킬 수 있는 입력 비디오 신호(R, G, B)의 임의의 주파수 성분에 대한 도 12 에 도시된 장치의 응답은 즉각적이지 않다. 그러나, 므와레 간섭이 눈에 보이기 위해서는 므와레 파장이 눈의 공간 해상도내에 있어야 하는데, 이를 성취하려면 필터(360)의 최소 응답시간보다 긴 몇 개의 화소가 필요하다. 필터(360)와 정류 및 임계 회로(370)의 전체 시상수는 턴 오프(turn off) 시간이 턴 온(turn on) 시간보다 훨씬 빠르도록 조절된다. 이것은, 예를 들어, 필터(360)의 통과 대역내에 비디오 성분들을 가진 디더링된 배경직후에 데이터 윈도우에서의 텍스트(text) 시작을 저하시키는 것을 방지한다.
상술된 본 발명의 예는 고주파 비디오 경로(higher frequency video path)와 저주파 적응 제어 시스템(lower frequency adaptive control system)의 두 부분으로 나누어질 수 있다. 도 13 을 참조하면, 본 발명의 바람직한 특정 실시예에서 비디오 경로는 아날로그 회로로 구현되고 제어 시스템은 디지탈 회로로 구현된다. 필터(360)와 임계 회로(370)는 하나의 주문형 집적 회로(ASIC)로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 제어 시스템은 단순화시키기 위해 적어도 부분적으로는 프로세서(270)에 의해 구현된다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서 제어 시스템은 전용 디지탈 회로, 아날로그 회로 또는 디지탈 회로와 아날로그 회로의 조합으로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 만약 인광체 도트 형상 보정이 필요하면, 각각의 라인 주기동안에 임계 화소 주파수를 여러번 재계산하는 것이 바람직하다. 이것은 프로세서에 상당한 부하를 주므로, 따로 이러한 계산을 수행하기 위해 프로세서(270)와 별도의 아날로그 승산기를 포함하는 것이 바람직하다.
만약 디스플레이가 호스트 컴퓨터(640)의 비디오 어댑터(630)에 연결된 비디오 전자 표준 협회(VESA) DDC와 같은 디스플레이 데이터 채널(DDC)(600)을 가지면 변환기(320) 및 보정기(330)를 포함하는 블럭(650)은 생략될 수 있다. 디스플레이 데이터 채널(600)은 프로세서(270)가 호스트 컴퓨터(640)로부터 활성 라인 주기를 요구하게 한다.
도 1 을 다시 참조하면, 프로세서(270)는 이미 사용자 제어 패널(260)내의 폭 제어장치(620) 및 라인 주사 회로(220)와의 인터페이스를 통해 편향 폭을 제어하고 있고, 스스로 사용자 입력을 가지며, 다른 기능을 위해 변환기(320)로의 기존의 접속부를 갖는다. 따라서, 변환기(320), 보정기(330), 검출기(380) 및 산술 함수 블럭(350)의 각 기능이 이미 프로세서(270)에서 이용할 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에서 이러한 기능들은 프로세서(270)내의 마이크로코드 제어 루틴에 의해 결합되어, 필터(360)로의 하나의 제어 출력을 제공한다. 이러한 실시예에서, 최적 므와레 제어 포인트는 또한 공통으로 사용되는 많은 디스플레이 동작 모드를 위해 프로세서(270)에 저장될 수 있는 잇점이 있다.
이하에서는 본 발명의 므와레 감소 장치의 수직 므와레 간섭 검출기(110)의 실시예들에 대해 설명한다. 수직 므와레 간섭은 섀도우 마스크 CRT를 가지는 디스플레이에서 발생되고 개구 격자 CRT를 가지는 디스플레이에서는 발생되지 않음을 주목해야 한다. 그러므로, 개구 격자 CRT를 가지는 디스플레이에서는 수직 므와레 간섭 검출기(110)는 생략될 수 있다.
도 14 를 참조하면, 수직 므와레 간섭 검출기는 프레임 동기 신호(VSYNC)에 연결된 입력을 가지는 주파수/전압 변환기(700)를 포함한다. 변환기(700)의 출력은 프레임 시간 보정기(720)의 입력에 연결된다. 보정기(720)의 출력은 본 발명의 바람직한 특정 실시예에서 프로세서(270)로 구현된 산술 함수 유닛의 입력에 연결된다. 섀도우 마스크 보상기(710)도 또한 프레임 동기 신호(VSYNC)에 연결된 입력을 갖는다. 보상기(710)의 출력도 또한 프로세서(270)의 입력에 연결된다. 동기 사인파 발생기(740)는 라인 동기 신호(HSYNC)에 연결된 입력을 갖는다. 발생기(740)의 출력은 가변 중심 주파수 대역 통과 필터(750)의 입력에 연결된다. 필터(750)의 출력은 정류 및 양자화 회로(760)의 입력에 연결된다. 양자화 회로(760)는 디스플레이 회로(200)내의 스폿 사이즈 제어 시스템에 연결된 출력을 갖는다. 필터(750)는 프로세서(270)의 출력에 연결된 제어 입력(790)을 갖는다. 사용자 제어 패널(260)의 높이 제어장치(770)는 프로세서(270)의 입력에 연결된다. 사용자 제어 패널(260)내의 수직 므와레 제어장치(780)는 프로세서(270)의 입력에 연결되어 수직 므와레 간섭 검출의 미세조정을 가능하게 한다.
수직 므와레 간섭 검출기(110)에서 활성 프레임 시간은 보정기(720)에 의해 생성된다. 만약 디스플레이가 상술된 디스플레이 데이터 채널(600)을 가지면 프로세서(270)가 디스플레이 데이터 채널(600)을 통해 호스트 컴퓨터(640)로부터 활성 프레임 주기를 구할 수 있기 때문에 보정기(720)는 생략될 수 있다. 가변 인광체 도트 간격은 수직 므와레 간섭 검출기(110)에서 수평 므와레 간섭 검출기(100)가 처리한 것과 동일한 방법으로 처리된다.
수직 므와레 간섭 검출기(110)에서 고주파 경로는 수평 동기 신호(HSYNC)를 수신한다. 수평 동기 신호(HSYNC)는 디스플레이 모드에 따라 변하는 듀티 사이클(duty cycle)과 반복율(repetition rate)을 가지는 펄스열(pulse train)이다. 이러한 신호는 올바른 주파수를 갖지만, 직접적인 아날로그 필터링을 위해서는 바람직하지 않다. 따라서, 파형 정형이 필요하다. 일정한 진폭과 프레임 동기 신호와 동일한 주파수를 가지는 사인파가 바람직하다. 이러한 바람직한 신호는 프레임 동기 신호(VSYNC)에 동기된 발생기(740)에 의해 생성된다. 발생기(740)는 위상 동기 루프(phase locked loop)를 포함할 수 있다. 바람직한 신호는 필터(750)를 통해 제공된다. 필터(750)의 중심 주파수는 필터의 제어 입력과 프로세서(270)로부터의 대응하는 출력을 통해 임계 라인 속도로 설정된다. 임계 라인 속도의 라인 동기 펄스를 검출할 경우, 필터(750)는 바람직한 신호를 정류 및 양자화 회로(760)로 전송한다. 양자화 회로(760)는 필터에 의해 제공된 신호에 기초하여 스폿 제어 회로(120)를 제어하는 이진 신호를 생성한다.
수직 므와레 간섭 검출기(110)에서 다루는 주파수는 일반적으로 수평 므와레 간섭 검출기(100)에서 다루는 주파수보다 훨씬 낮으므로 관련된 처리 요건이 감소된다. 수평 므와레 간섭 검출기(100)가 승산기(610)를 포함할 경우, 계산은 각각의 새로운 라인 데이터의 시작에서 오직 한 번만 필요하므로, 수직 므와레 간섭 검출기(110)에서의 유사한 동작이 프로세서(270)의 소프트웨어에 의해 수행될 수 있다. 발생기(740), 필터(750) 및 정류 회로(760)는 디지탈 신호 프로세서 집적회로(770)와 결합하여 적절히 구현될 수 있다.

Claims (16)

  1. 음극선관 디스플레이 장치에 있어서,
    ① 전자빔 스폿이 래스터 패턴으로 주사되어 출력 이미지를 생성하는 음극선 디스플레이 관(210)과,
    ② 상기 음극선관내에서 상기 전자 빔 스폿을 발생하도록, 포커스 전극, 제 1 및 제 2 그리드 전극과 상기 음극선관의 음극에 구동 전압을 발생시키는 구동 수단(200)과,
    ③ 스폿 제어 신호에 응답하여, 상기 구동 수단에 의해 발생된 상기 포커스 전극, 상기 제 1 및 제 2 그리드 전극과 상기 음극의 전압들을 동시에 변화시켜 상기 음극선관내 전자빔 스폿의 사이즈를 변경시키는 스폿 사이즈 제어 수단(120)과,
    ④ 므와레 간섭 검출 수단
    을 포함하되,
    상기 므와레 간섭 검출 수단은
    ㉮ 래스터 주사 방향에서 상기 필터의 통과 대역내에 놓이는 디스플레이된 이미지의 화소 주파수를 표시하는 신호에 응답하여 상기 스폿 제어 신호를 발생하는 대역 통과 필터와,
    ㉯ 상기 래스터 주사 방향에서의 상기 이미지의 활성 비디오 주기와, 상기 래스터 주사 방향에서의 인접한 인광체 요소들의 간격과, 상기 래스터 주사 방향에서의 상기 주사 사이즈에 따라 상기 필터의 통과 대역의 중심 주파수를 변화시키는 필터 제어 수단을 포함하는
    음극선관 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 수단은 상기 포커스 전극과 상기 제 2 그리드 전극에 전압을 발생시키는 변압기의 전위 분배기를 포함하며, 상기 스폿 사이즈 제어 수단은 상기 제어 신호에 응답하여 상기 포커스 전극 및 상기 제 2 그리드 전극의 전압을 변화시키도록 상기 전위 분배기에 인가되는 바이어스를 변경하는 오프셋 수단을 포함하는 음극선관 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오프셋 수단은 상기 스폿 제어 신호에 응답하여 상기 전위 분배기에 인가되는 바이어스를 제어하기 위한 트랜지스터를 포함하는 음극선관 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자빔 스폿 사이즈의 수동 조정을 가능하게 하도록 스폿 제어 신호를 발생하기 위한 수동으로 조정가능한 사용자 제어장치를 포함하는 음극선관 디스플레이 장치.
  5. 제 5 항에 있어서,
    상기 스폿 제어 신호는 이진 신호(a binary signal)로 이루어지며, 상기 필터의 출력에 연결되어 상기 이진 신호를 발생하는 임계 회로(a thresholding circuit)(370, 760)를 더 포함하는 음극선관 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터 제어 수단은 다음 식
    Figure pct00008
    (여기서, f 는 제어 신호, W 는 주사 사이즈, T 는 활성 비디오 주기, P 는 인광체 요소의 간격)에 따라 상기 필터의 중심 수파수를 변경하기 위한 제어 신호를 발생하는 산술 함수 유닛(arithmetic function unit)(350)을 포함하는 음극선관 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 산술 함수 유닛(350)은 마이크로프로세서(270)를 포함하는 음극선관 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 래스터 주사 방향에 대응하는 래스터 동기 신호로부터 활성 비디오 주기를 결정하기 위한 결정 수단(320, 330, 700, 720)을 더 포함하는 음극선관 디스플레이 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 결정 수단은 래스터 동기 신호의 주파수 함수로서 출력 전압 레벨을 발생하는 주파수/전압 변환기(320, 700)와, 상기 변환기로부터의 상기 출력 전압 레벨에 응답하여 상기 활성 비디오 주기를 나타내는 보정된 전압 레벨을 발생하는 보정기(330, 720)를 포함하는 음극선관 디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서와 비디오 소스사이에 제어 데이터를 전송하는 디스플레이 데이터 채널을 더 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 디스플레이 데이터 채널을 통해 상기 비디오 소스로부터 상기 활성 라인 주기를 획득하도록 구성되는
    음극선관 디스플레이 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 래스터 주사 방향에서 상기 CRT내에 전자빔들을 주사하기 위한 래스터 주사 신호의 함수로서 상기 주사 사이즈를 결정하는 주사 검출 수단(340)을 더 포함하는 음극선관 디스플레이 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 래스터 주사 방향은 상기 래스터 주사 라인들에 평행하며, 상기 화소 주파수를 나타내는 상기 신호는 입력 비디오 신호이고, 상기 활성 비디오 주기는 상기 활성 라인 주기이며, 상기 주사 사이즈는 상기 래스터 주사 라인들의 길이인 음극선관 디스플레이 장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 산술 함수 유닛은 상기 활성 라인 주기와 상기 인광체 간격의 곱을 산출하는 아날로그 승산기를 포함하는 음극선관 디스플레이 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 래스터 주사 방향은 상기 래스터 주사 라인들에 수직이고, 상기 화소 주파수를 표시하는 신호는 라인 동기화 신호이며, 상기 활성 비디오 주기는 활성 필드 주기이고, 상기 주사 사이즈는 상기 래스터 필드의 길이인 음극선관 디스플레이 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 대역 통과 필터로의 입력을 위해 상기 라인 동기화 신호에 동기된 사인파를 발생하는 사인파 발생기를 더 포함하는 음극선관 디스플레이 장치.
  16. (정정) 전자빔 스폿이 래스터 패턴으로 주사되어 출력 이미지를 생성하는 음극선 디스플레이 관과, 상기 음극선관내에서 전자 빔 스폿을 발생하도록 포커스 전극, 제 1 및 제 2 그리드 전극과 상기 음극선관의 음극에 구동 전압을 발생시키기 위한 구동 수단을 갖는 음극선관 디스플레이 장치에서, 상기 전자빔 스폿의 크기를 변화시키는 방법에 있어서,
    ① 스폿 제어 신호에 응답하여, 상기 구동 수단에 의해 발생된 상기 포커스 전극, 상기 제 1 및 제 2 그리드 전극과 상기 음극의 구동 전압을 동시에 변화시키는 단계와,
    ② 래스터 주사 방향에서, 대역 통과 필터(360, 750)의 통과 대역내에 놓이는 디스플레이된 이미지의 화소 주파수를 표시하는 신호에 응답하여 상기 스폿 제어 신호(395, 790)를 발생하는 단계와,
    ③ 상기 래스터 주사 방향에서 상기 이미지의 활성 비디오 주기와, 상기 래스터 주사 방향에서 상기 디스플레이의 상기 음극선관(210)의 인접한 인광체 요소들의 간격과, 상기 래스터 주사 방향에서 상기 주사 사이즈에 따라 상기 필터의 통과 대역의 중심 주파수를 변화시키는 단계
    를 포함하는 음극선관에서의 전자 빔 스폿 사이즈 변경 방법.
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