KR100303928B1 - 칼라브라운관의컨버전스장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라브라운관의 컨버전스장치의 신규한 구성을 개시한다.

종래의 컨버전스장치의 각 페어는 두 마그네트링이 축방향으로 간격을 가짐에 따라 반대자극에 의한 2차절곡으로 전자빔을 편향조정하게 되어 그 조정이 매우 어렵고 불평형 자력이 잔류하는 등의 문제가 있었다.

본 발명에서는 각 페어의 마그네트링이 동축으로 내외측에 배열된 내륜과 외륜으로 구성되어, 내외륜간의 상대회전에 의해 자력의 세기를 조정함으로써 직접적으로 전자빔을 편향시켜 컨버전스의 조정이 가능하도록 하였으며, 그 조정이 연속적으로 이루어지고 제로(0) 조정도 즉각적으로 이뤄지게 하여 컨버전스의 조정을 극히 용이하게 하였다.

Description

칼라브라운관의 컨버전스장치

본 발명은 칼라 브라운관에 관한 것으로, 특히 컨버전스(convergence)장치에 관한 것이다.

칼라 브라운관은 단일한 전자빔으로, R,G,B 세 형광체를 발광시키는 어퍼츄어(aperture)형과, 각 형광체에 대해 세 전자빔을 독립적으로 발사하는 트리오(trio) 형 및 인라인(in-line)형이 있는데, TV등 민생용 브라운관으로는 전자총 및 형광면의 제조가 용이한 인라인형이 주로 사용되고 있다.

인라인형 칼라 브라운관은 전자총 어셈블리가 횡(橫)으로 나란히 배열된 세 전자총을 형성하게 되는 바, 제1도에 도시된 바와 같이 세 전자총(10)에서 발사된 전자빔920)은 래스터(raster) 상태에서 섀도우마스크(shadow mask;30)를 통해 형광면(40)상의 한 점에 컨버전스되어야 한다.

여기서 전자빔(20)은 수평 및 수직 편향수단(50)에 의해 형광면(40)상의 각 위치를 주사(scan)하게 되는데, 이러한 주사시 각 위치에서 세 전자빔(20)은 역시 한 점에 컨버전스되어야 한다.

이에 따라 칼라브라운관에는 스태틱(static) 및 다이나믹(dynamic) 컨버전스수단이 구비되는, 스태틱 컨버전스수단은 2극, 4극 및 6극의 세 페어(pair;P2,P4,P6; 이하 필요시 P로 총칭함)로 구성되어 일반적으로 CPM(Convergence Purity Magnet)으로 불리는 컨버전스장치로 구성되는 것이 일반적이다.

여기서 컨버전스장치의 각 페어(P2,P4,P6)는 부분적으로 착자(着磁)되어 N 및 S의 두 종류의 극(極)들을 구성하는 두 마그네트 링(magnet ring)으로 구성된다.

먼저 제2(a)도에 도시된 2극페어(P2)는 퓨리티 마그네트(purity magnet)으로 불리는 것으로, 도시된 바와 같이 N극과 S극간의 자속(磁束)에 의해 R,G,B 세 빔을 한 방향으로 이동시키게 된다.

한편 제2(b)도에 도시된 4극 페어(P4)는 외측의 R,B 두 빔을 서로 반대방향으로 이동시키게 되고, 제2(c)도의 6극 페어(P6)는 외측의 R,B 두 빔을 동일방향으로 이동시키게 되며, 4극 페어(P4)와 6극 페어(P6)를 함께 컨버전스 마그네트로 호칭하고 있다.

여기서 컨버전스장치는 칼라브라운관의 제조과정에서의 오차에 의해 R,G,B 세 전자빔이 정확이 정렬되지 못한 것을 조정하는 역할을 하는 것으로, 각 페어(P2,P4,P6)가 한쌍의 마그네트링으로 구성되는 이유는 그 사이의 상대각을 조절함으로써 브라운관별로 서로 다른 제조오차에 대해 빔 이동량을 조절하여 컨버전스를 조정하기 위한 것이다.

즉 제3(a)도에 도시된 바와 같이 한쌍의 페이(P)는 스페이서(spacer;A)를 개재(介在)하여 두 링(R1,R2)의 N극과 S극이 서로 대응되도록 위치함으로써 진입된 전자빔(20)을 2회 편향시킴으로써 형광면(40)상의 랜딩(landing) 위치를 조정하게 된다.

그런데, 컨버전스장치로 조정될 브라운관은 허용공차 이내의 다양한 크기의 편이량을 가지고 있으므로 브라운관에 따라서는 컨버전스의 조정이 불필요한 것들이 존재한다. 이 경우 컨버전스 장치의 존재는 브라운관의 정렬상태를 오히려 해치게 되므로, 브라운관 제조의 정도(精度)가 향상됨에 따라 컨버전스장치의 특성은 최대빔 이동량보다 오히려 최소빔 이동량이 더욱 중요하게 된다. 이에 따라 종래 컨버전스장치의 개발은 주로 최소빔 이동량의 최소화에 주안점을 두어 왔다.

제3(a)도에 도시된 것은 특히 미국 특허 4,570,140호로 개시된 것으로 전자총측의 제1링(R1)의 자속밀도가 형광면측의 제2링(R2)보다 크도록 함으로써 최소 빔 이동량을 감소시킬수 있도록 구성한 것이다.

즉 제4(a)도에 도시된 바와 같이 제1링(R1)의 자속밀도가 제2링(R2)의 자속밀도보다 커지도록 착자되어, 제4(b)도와 같이 양(+)의 페어율(H-L)/L×100%을 가지게 된다. 이때 최소 빔이동량은 소정의 사용 오차범위의 외단에서의 빔 이동량이 된다.

그런데 이와 같은 미국특허 4,570,140호를 포함한 종래의 컨버전스장치에 있어서는 모두 제3(b)도와 같은 문제를 가지고 있는 바, 이 문제에 대해서는 일본 특허공고 소55-30659에 잘 기재되어 있으므로 필요시 참조바란다.

제3(b)도에서 두 링(R1,R2)은 스페이서(a)에 의해 서로 소정간격(중심간 간격x)만큼 이격되어 있는 바, 자극(N,S)을 포함한 모든 자석의 자속(磁束)의 분포는 집중되는 것이 아니라 도시된 바와 같이 정규분포에 가까운 형태로 분포될 수밖에 없다.

그런데, 두 링(R1,R2)의 자극(N,S)은 실제로는 동일 평면내에 위치하는 것이 아니라x만큼 이격되어 있으므로, 도면에서의 S극의 자속분포는 N극보다 도면의 좌측으로 치우칠 수 밖에 없게 된다. 따라서, 전자빔의 진행축상의 한 점(도면의 일점쇄선부분)을 취하여 빗금친 그 자속밀도를 적분해보면 불평형 자력이 발생, 즉 N-S 방향의 자력을 (+)라고 할 때 도면에서는 (-)의 불평형 자력이 발생된다.

이상적으로 볼 때, 컨버전스장치의 마그네트링은 편이되는 전자빔에 소정의 간격을 가하여 그 경로를 수정하면 족한 것으로, 결국 N,S 반대극을 겹쳐 사용하는 종래의 컨버전스장치나 그 자속을 조절하는 제3(a)도의 미국특허는 모두 위와 같은 두 링(R1,R2)간의 간격차이x에 의한 불평형 자력에 따른 어쩔 수 없는 구성들임을 알 수 있다.

그 결과 컨버전스장치의 구성에 많은 기하학적 고려와 반복적인 실험들이 필요하고, 실제 조정도 매우 복잡해지는 문제가 야기된다.

즉 불평형 자력이 잔류하여 0 조정이 매우 어렵고, 자극간의 자속밀도의 차이를 두게되면 연속적인 조정이 이루어지는 것이 아니라 약간의 회전으로도 조정량이 크게 변화되는 피이크(peak) 특성을 가지게 되어 컨버전스 조정에 많은 어려움이 수반되었던 것이다.

이와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 본 발명의 목적은 그 구성이 매우 간단하고, 직접적인 전자빔의 조정이 가능하여 조정도 극히 용이하게 이루어질 수 있는 컨버전스장치를 제공하는 것이다.

제1도는 인라인형 칼라브라운관의 구성을 보이는 개략적인 단면도.

제2(a)도 내지 제2(c)도는 컨버전스장치의 각 페어의 기능을 보이는 개략도.

제3(a)도는 종래의 한 페어의 작용을 보이는 빔 경로도.

제3(b)도는 그 문제점을 보이는 자속분포도.

제4도는 본 발명 컨버전스장치의 마그네트링 페어의 구성을 보이는 개략 정면도.

제5도는 본 발명 컨버전스장치의 원리를 보이는 빔경로도.

제6도는 본 발명을 구현하는 페어의 두 링의 분해사시도.

제7(a)도 및 제7(b)도는 제6도의 실시예에 대한 단면도들.

제8(a)도 및 제8(b)도는 본 발명의 다른 실시예에 대한 정면도 및 단면도.

제9도는 제8도의 실시예에 대한 변형실시예를 보이는 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

P2,P4,P6 : (2극,4극,6극) 페어(pair) 1,2 : 마그네트링(magent ring)

1 : 내륜(內輪) 2 : 외륜(外輪)

3 : 플랜지(flange) 4 : 핸들(handle)

5 : 인입홈 6 : 돌출탭(tab)

상술한 목적의 달성을 위해 본 발명에 의한 컨버전스장치는 동축(同軸)으로 배열된 내륜(內輪)과 외륜(外輪)에 의해 마그네트링 페어를 구성하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면 내륜과 외륜의 자극의 자속분포의 중심이 일치하게 되므로 단일 평면내에서 전자빔이 편향될 수 있게 되어 컨버전스 조정이 직접적으로 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

[실시예]

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예들의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

제4도에서, 본 발명 컨버전스장치를 구성하는 페어(P2,P4,P6; 도시된 예는 4극 페어를 예시하였음)는 역시 두 마그네트링으로 구성되는데, 본 발명 특징에 따라 두 마그네트링은 동축으로 내외에 배열된 내륜(1)과 외륜(2)으로 구성되어, 내외륜(1,2)에 역시 부분적인 착자로 자극(N,S)이 형성된다.

이와 같은 구성에 있어서, 내륜(1)과 외륜(2)의 자극(N,S)은 종래와 같은 제한이 없이 동일 자극끼리 또는 반대 자극끼리 대응시킬 수 있게 되는 바, 이 작용 원리를 제5도를 통해 살펴보기로 한다.

제5도에서, 먼저 편이된 전자빔(R,G,B)을 형광면(P)상의 필요한 화점으로 편향시켜 조정하는 과정을 살펴보면, 이는 내외륜(1,2)을 동일자극(N-N,S-S)끼리 대응시켜 달성할 수 있다.

이때 조정의 정도는 자력의 세기에 따라 결정되는 바, 내외륜(1,2)의 대응 자극(N-N,S-S)간의 사이각이 0°일 때 자력의 세기가 최대가 되고, 사이각이 증가될수록 자력의 세기는 점차 감소된다.

즉 본 발명에서는 종래와 같은 2중편항(제3(a)도참조)이 아니라 소요 크기의 자력을 가하여 전자빔(R,G,B)을 필요방향으로 직접적으로 조정하게 되므로 그 조정이 극히 용이하게 된다.

이때 본 발명에서는 두 마그네트링, 즉 내륜(1)과 외륜(2)이 동일평면 내에 위치하므로 내외륜(1,2)의 자극(N-N,S-S)에 의한 합성자계는 이론값과 실제값이 거의 근접하여, 제2도에 도시된 각 페어(P2,P4,P6)의 이론적인 작용이 실제적으로도 구현될 수 있다.

한편 최소조정, 즉 제로(0) 조정이 필요한 경우에는 내외륜(1,2)을 상대회전 시켜 반대자극(N-S,S-N)간을 대응시키게 된다. 이때 대응되는 자극(N-S, S-N)의 자속밀도가 전자빔(R, G, B)에 대한 작용위치에서 동일한 크기가 되도록 설정된다면 양 자극(N-S,S-N)의 자속밀도는 동일 평면내에서 서로 상쇄되어 결과적인 자속이 0이 되고, 이에 따라 완전한 제로(0) 조정이 이루어지게 된다.

이와 같은 본 발명의 원리를 더욱 분명히 하기 위해 자석의 일반적인 원리로부터 본 발명의 원리를 추론해 보기로 한다.

자연계에는 단자극(monopole)이 존재하지 않으므로, 마그네트링에 있어서 N극 또는 S극이라는 것은 전자빔(R,G,B)에 편향력을 작용시키는 링의 내측이 N극 또는 S극이며, 그 외측은 반대로 S극 또는 N극이라는 의미이다.

이에 따라 내외륜(1,2)을 N극끼리 대응시킨다는 것은 내측으로부터 N-S-N-S가 된다는 의미이며, 중간의 -S-N-은 서로 상쇄되므로 내외륜(1,2)의 대응자극간의 정합(align)시 내외륜(1,2)이 단일한 자극으로 작용할 수 있음이 확인될 수 있다.

한편 내외륜(1,2)의 대응 자극간에 사이각을 주게되면 내외륜(1,2)간에 상쇄되는 자력이 변화되므로 결국 그 자극의 자력의 세기가 변화됨을 알수 있다.

이와 같이 본 발명은 내외륜(1,2)의 구비에 의해 그 자력의 세기의 조정이 가능한 단일한 평면내의 자극(N,S)을 제공함으로써 제5도와 같은 직접적인 전자빔(R,G,B)의 제어가 가능해지게 되는 것이다.

이에 따라 본 발명 컨버전스장치는 전자빔(R, G, B)의 조정방향과 소요조정의 크기가 파악되기만 하면, 내외륜(1,2)의 상대적 회전에 의해 즉시 조정방향과 크기를 설정할 수 있게 되어 컨버전스 조정이 매우 용이하게 된다. 또한 두 링(R1,R2)의 자속밀도가 전자빔(R, G, B)에 대한 작용위치에서 동일한 크기가 되도록 설정된다면 제로(0) 조정도 진술한 바와 같이 반대 자극의 대응에 의해 즉각적으로 이루어질 수 있게 된다.

실용상으로는 완전한 제로(0) 조정이 아니라 최소로 달성할 수 있는 최소 자계의 크기가 문제가 되는 바, 이와 같이 전자빔(R, G, B)에 대한 작용위치에 최소 자계를 달성하기 위해서는 내륜(1)의 자속밀도가 외륜(2)의 자속밀도보다 커야하며, 그 반대인 경우는 최소 자계가 오히려 커지게 된다. 표 1에는 내륜(1)과 외륜(2)을 각각 4.0G 및 3.0G로 착자시킨 경우 형광면 상의 최소 빔 이동량(mm)으로 최소자계를 측정한 실험예이며, 표 2는 비교의 목적으로 제3도의 구성에 따른 종래 구성을 측정한 실험예, 그리고 표 3은 역시 비교의 목적으로 내륜(1)보다 외륜(2)의 자속밀도를 크게 설정한 실험예이다. 각 측정에 있어서, 내외륜(1,2)의 중심에서 7.5mm 이격하여 측정한 것이다. 한편 전체적인 계열시험은 완결되지 않았으나 내외륜(1,2)간의 자속밀도의 차이는 10% 내지 50%인 것이 가장 우수한 효과를 나타낼 것으로 예측된다.

제6도 이하에는 이와 같은 본 발명 컨버전스 장치를 구현하는 마그네트링의 실제적인 구성예들을 도시하고 있다.

이하의 실시예는 주로 내륜(1)의 구성에 주안점을 두고 예시하고 있는 바, 외륜(2)은 도시된 일반적인 링 형태외에도 필요에 따라서는 다른 구성이 사용될 수 있다.

먼저 제6도의 실시예에서, 내륜(1)은 외륜(2)의 내주에 대응하는 외주를 가지는 링 형태로 구성되며, 외륜(2)을 이탈하지 않도록 하기 위한 제한수단으로 외측으로 돌출하는 플랜지(flange;3)을 구비하며 이 플랜지(3)에 회전을 위한 핸들(handle;4)이 연장된다(부호 H는 일반적인 외륜(2)의 핸들이다).

여기서 플랜지(3)는 외륜(2)에 대한 내륜(1)의 통과나 이탈을 방지하는 동시에, 조정의 완료후 로커(locker;도시안됨)에 의한 컨버전스장치의 고정시 외륜(2)을 눌러 내외륜(1,2)간의 유동없이 고정되도록 해준다.

이에 따라 내륜(1)의 플랜지(3) 반대면은 제7(a)도에 도시된 바와 같이 외륜(2)의 대응면에 대해 동일 평면에 있는 것이 아니라 약간의 단차(段差;h)가 존재해야 한다.

그런데 플랜지(3)의 구비에 따라 전체적 질량분포가 도면의 상측으로 치우친 상태에서 단차(h)까지 존재하므로, 내륜(1)을 착자시키면 그 자속분포는 외륜(2)에 비해 도면의 상측으로 치우치게 된다.

이를 해결하기 위해 제7(b)도의 실시예에서는 내륜(1)의 플랜지(3) 측면의 내측에 인입홈(5)을 형성하고 있다. 이 인입홈(5)은 내륜(1) 단면의 질량분포를 외륜(2)의 중심측으로 이동시킴으로써 착자시 내외륜(1,2)의 자속분포의 중심이 상호 일치하도록 해주게 된다.

제8도 및 제9도에는 이와 같은 자속분포의 일치를 위한 제한수단의 다른 실시예들을 도시하고 잇다.

먼저 제8(a)도 및 제8(b)도에 도시된 것은 내외륜(1,2)의 이탈을 방지하고 로커에 의한 고정을 수행하는 제한수단이 내륜(1)으로부터 소정두께만큼 돌출하여 외륜(2)상으로 연장되는 두 돌출탭(tab)(6)으로 구성되어 이 돌출탭(6)중의 하나에 핸들(4)이 형성된다.

제8(a)도의 단면인 제8(b)도에서 잘 알수 있듯이 이러한 구성은 돌출탭(6) 부위를 제외하고는 내륜(1)과 외륜(2)은 거의 동일 레벨(level)에 위치하게 된다. 이에 따라 내륜(1)의 착자위치를 돌출탭(6)이 형성되지 않은 위치로 하면 착자시 내외륜(1,2)의 자속분포의 중심은 역시 거의 일치하게 된다.

제9도의 구성은 이와 같은 제8도의 구성에 돌출탭(6)을 4개로 함으로써 내외륜(1,2)간의 안정된 지지 및 고정을 제공하고자 한 구성이다. 그러나 자극(N,S)의 배열상 제6도 내지 제8도의 구성도 불가피하게 조합 사용할 수밖에 없을 것인바, 이를 살펴보기로 한다.

제2(a)도에서 2극페어(P2)는 자극(N,S)이 2개 이므로 제9도의 구성에서 4개의 돌출탭(6) 사이의 어느 대각선상에, 바람직하기로 45° 간격으로 착자시키면 2극페어(P2)를 위한 두 자극(N,S)의 형성이 가능하다.

한편 제2(b)도의 4극페어(P4)는 제9도에 네 돌출탭(6)사이의 두 교차하는 대각선상에 바람직하기로 45° 간격으로 착자시키면 4극페어(P4)를 위한 네 자극(N,S)의 형성이 가능하게 된다.

그리고 제2(c)도의 6극페어(P6)는 각 자극(N,S)간의 사이각이 60°가 되므로 제9도의 구성은 사용하면 어느 자극(N,S)이나 각 돌출탭(6)의 중심으로부터 최대(90° - 60°)/2, 즉 15° 밖에 이격될 수밖에 없어 그 자속분포에 영향을 받을 수밖에 없게 된다.

이러한 6극페어(P6)를 제8도의 구성에 배열하는 경우, 돌출탭(6) 중심과 각 자극(N,S)간의 사이각은 최대 30°로 확대시킬수 있게 되어 그 영향을 감소시킬수 있으며, 제6도 내지 제7도의 구성을 사용하는 경우에는 동일 평면내에서 불균일한 자속분포를 형성할 요인은 없어지게될 것이다.

이에 따라 2극 및 4극페어(P2,P4)는 제9도의 구성으로 형성하고, 6극페어(P6)는 제7도 또는 제8도의 구성으로 형성하는 조합이 가장 바람직하며, 모든 페어(P2,P4,P6)를 제7도의 구성, 특히 제7(b)도의 구성으로 형성하는 것도 바람직할 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 컨버전스장치의 각 페어(P2,P4,P6)가 동축으로 내외측 배열된 두 마그네트링, 즉 내륜(1)과 외륜(2)으로 구성되어 있으므로 실질적으로 자속의 방향과 세기를 조절할 수 있는 단일한 자극(N,S)들이 제공된다.

즉 전자빔(R,G,B)의 편향이 이 자극(N,S)들의 자력에 의해 직접적으로 이루어지며, 종래와 같이 서로 반대자극에 의한 2차절곡으로 이루어지는 것이 아니다.

특히 전자빔(R,G,B)을 2차절곡되도록 편향시키는 제3도등 종래의 컨버전스장치에서 발생되는 불평형자력의 문제는 본 발명에 있어서 전혀 발생되지 않게 된다.

또한 2차 절곡에 의해 전자빔(R,G,B)을 형광면(P)상의 소요위치에 유도하기 위해서는 매우 번잡한 조정이 필요할 뿐아니라, 양 링(R1,R2)의 자속밀도를 서로 달리함으로써 두 링(R1,R2)의 상대회전시 약간의 회전으로도 자속밀도의 큰 변화가 발생되는 피이크현상이 본 발명에서는 발생되지 않는다. 즉 본 발명에서는 각 자극(N,S)의 자속범위내에서는 연속적인 조정이 가능하게 된다.

또한 본 발명은 반대자극의 대응만으로 0 조정이 즉각적으로 이루어지게 되는 매우 큰 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 불평형 자력이 잔류하지 않으면 컨버전스조정과 0 조정이 극히 용이한 컨버전스장치가 제공된다.

Claims (4)

1. 각각 복수의 자극이 형성된 한쌍의 마그네틱링으로 구성되는 복수의 페어를 가지되, 상기 각 페어를 구성하는 마그네트링이 상호 동축으로 내,외측에 배열된 내륜과 외륜으로 구성되고, 상기 내륜의 일면에 내,외륜간의 이탈을 방지하고 조정상태의 고정을 위한 제한수단으로서 플랜지가 돌출하거나, 상기 플랜지에 상기 내륜을 회전시키는 핸들이 연장형성되거나, 상기 플랜지의 내측에 상기 외륜의 중심측으로 인입되는 인입홈이 형성되어 이루어지는 통상의 칼라브라운관의 컨버전스장치에 있어서, 상기 내륜의 일면에, 내,외륜간의 이탈을 방지하고 조정상태의 고정을 위한 제한수단으로서 복수의 돌출탭이 형성되고, 상기 내륜의 자극이 상기 돌출탭의 중심과 소정의 사이각을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라브라운관의 컨버전스 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 돌출탭중의 어느 하나에 상기 내륜을 회전시키는 핸들이 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라브라운관의 컨버전스장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 내륜과 외륜의 자극들이 동일 자극으로 서로 대응하고, 상기 내,외륜의 대응자극간의 사이각을 조정하여 자력의 세기를 조정함으로써 상기 컨버전스를 조정하는 것을 특징으로 하는 칼라브라운관의 컨버전스장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 내륜과 외륜의 자극들을 반대 자극끼리 대응시킴으로써 0 조정상태를 구현하는 것을 특징으로 하는 칼라브라운관의 컨버전스장치.