KR100338027B1 - 빔 인덱스형 음극선관 - Google Patents

Abstract

인덱스 형광체로부터 반사되는 광 신호를 받아 전기적 신호로 변환시켜 전자빔이 색 재현부에 정확히 랜딩되도록 하기 위한 인덱스 광 변환 수단의 구조를 변경함으로써 안정적이고 효율적인 광 검출이 가능하여 고효율의 색 재현을 실현할 수 있도록 한 빔 인덱스형 음극선관에 관한 것으로, 스크린의 내면에 3색의 형광체가 스트라이프상으로 도포되어 전자빔에 의해 여기되어 발광하는 색 재현부와, 상기 색 재현부 표면에 제공된 알루미늄 막상에 도포된 인덱스 형광체와, 상기 인덱스 형광체로부터 반사되는 광 신호를 받아 전기적 신호로 변환시켜 전자빔이 색 재현부에 정확히 랜딩되도록 하기 위한 인덱스 광 변환 수단을 포함하는 빔 인덱스형 음극선관으로서, 상기 광 변환 수단은, 수광창을 통해 입사되는 인덱스 광을 장파장의 광으로 변환하는 형광 염료 및 이 염료가 균일하게 분산된 고투과율의 광 변환 필름과, 상기 광 변환 필름에서 변환된 광을 집속하기 위한 광학 렌즈와, 상기 광학 렌즈에 의해 집속된 광을 검출하여 전기적인 신호로 변환하기 위한 포토 다이오드를 포함한다. 이로서, 광 변환 과정에서 손실되는 광을 최소화할 수 있으며, 또한, 감광 다이오드로 입사되는 변환 광의 입사각에 따른 강도 변화가 줄어들어 보다 안정적이며 효율적인 광 검출이 가능하므로, 고효율의 색 재현을 실현할 수 있다.

Description

빔 인덱스형 음극선관{BEAM INDEX TYPE CATHODE RAY TUBE}

본 발명은 빔 인덱스형 음극선관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인덱스 형광체로부터 반사되는 광 신호를 받아 전기적 신호로 변환시켜 전자빔이 색 재현부에 정확히 랜딩되도록 하기 위한 인덱스 광 변환 수단의 구조를 변경함으로써 안정적이고 효율적인 광 검출이 가능하여 고효율의 색 재현을 실현할 수 있도록 한 빔인덱스형 음극선관에 관한 것이다.

빔 인덱스형 음극선관은 스크린의 알루미늄 막 위에 자외선 영역의 광을 발생시키는 인덱스 형광체를 일정한 패턴으로 형성하여 색 선별을 하는 장치로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 내측 표면에 적색, 녹색 및 청색 형광 스트라이프(102)가 반복적으로 배열되는 스크린(104)을 구비한다.

인접하는 상기 형광 스트라이프(102) 사이의 공간에는 형광 스트라이프를 분리하기 위한 흑색의 보호 주파수대(帶)(guardband)(106)가 형성되고, 알루미늄 막(108)의 표면에는 인덱스 형광체(110)가 일정한 패턴으로 형성되며, 음극선관의 넥크부에는 전자 빔(112)을 주사하는 전자총(114)이 장치된다.

그리고, 콘부의 수광창(116) 외측에는 인덱스 형광체(110)에서 발생된 자외선 영역의 광 신호를 검출하여 색 재현을 실현하기 위한 인덱스 광 변환 수단이 설치되고, 상기 광 변환 수단은 인덱스 형광체로부터 반사되는 자외선 영역의 광 신호를 장파장의 광으로 변환하는 수단과, 변환 광을 집속하기 위한 집속 수단과, 집속 수단에 의해 집속된 광을 전기적인 신호로 변환하는 광 센서로 구성된다.

상기 광 센서로 종래에는 자외선 영역의 광에 대해 높은 감도를 가지는 PMT(Photo Multiplier Tube)가 사용되었으나, 이 PMT는 가격이 비싸고 사이즈가 커서 현재에는 실리콘 등을 이용한 감광 다이오드가 주로 사용되고 있다.

그러나, 감광 다이오드는 일반적으로 수광 면적이 매우 작고, 장파장의 빛에 대해 높은 감도를 가지므로, 감광 다이오드를 사용하는 광 변환 수단에서는 자외선 영역의 광 신호를 장파장의 광 신호로 변환하기 위한 형광 염료가 내부에 분산된집광판이 사용된다.

이하, 종래의 광 변환 수단을 도 2를 참조로 설명한다.

도시한 바와 같이, 광 변환 수단(118)은 인덱스 형광체에서 발생된 자외선 영역(400㎚)의 광 신호를 감광 다이오드의 반응 감도가 좋은 파장대(600∼900㎚)의 광 신호로 변환한 후, 변환 광을 반사 현상을 이용하여 감광 다이오드로 전달하는 집광판(118a)과, 집광판(118a)에서 변환된 광 신호를 전달받아 전기적인 신호로 변환하도록 집광판(118a)의 일측면에 설치되는 감광 다이오드(118b)로 구성되며, 집광판(118a)은 굴절률이 높은 열가소성 플라스틱의 일종인 PMMA(Poly Methyl MethAcrylate)를 매질로 하고 Hostasol Yellow8G, Hostasol Yellow3G 등의 형광 염료를 혼합하여 사출한 사출물로 제조된다.

여기에서, 집광판(118a)을 고 굴절률, 저 투과율의 매질로 제조하는 것은 입사면을 통해 입사된 자외선 영역의 광이 입사면에 수직한 일측 출사면을 통해 출사되도록 하기 위한 것이며, 자외선 영역의 광 신호가 장파장의 광 신호로 변환되는 것은 집광판의 내부에 균일하게 분산된 형광 염료에 의해 이루어진다.

그리고, 상기 집광판(118a)의 입사면과 수직한 다른측 표면은 반사 효율을 증가시킴으로써 광 손실을 줄일 수 있도록 하기 위해 통상적으로 산화마그네슘(MgO) 등으로 경면 반사 처리된다.

이에 따라, 인덱스 형광체(110)에 전자 빔(112)이 주사되면, 형광체(110)에서는 400㎚의 파장을 갖는 자외선 영역의 광 신호(120)가 발생되고, 이 신호는 튜브의 콘부에 구비된 수광창(116)을 통해 집광판(118a)에 도달된 후, 집광판(118a)내부에 균일하게 분산된 형광 염료에 의해 장파장의 광으로 변환되며, 이 변환 광은 감광 다이오드(118b)에 입사되어 감광 다이오드(118b)에서는 변환 광에 따른 전기적인 신호가 출력된다.

이와 같이 감광 다이오드(118b)에서 출력된 전기 신호는 이후 컨트롤러(미도시)에 입력되고, 컨트롤러는 이 신호를 기초로 하여 스크린상의 해당 형광 스트라이프(102)에 전자빔을 주사하여 색 재현을 실시한다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 빔 인덱스형 음극선관에 의하면, 광 변환 수단의 집광판 내에 분산된 형광 염료에 의해 장파장의 빛으로 변환된 변환 광이 상대적으로 면적이 작은 집광판의 측면으로 집속되기 때문에 집광판의 입사면 및 입사면과 평행한 면에서 광 손실이 따르게 된다.

또한, 변환 광이 집광판의 내부에서 여러 번 반사된 후 감광 다이오드에 입사되므로, 이에 따른 변환 광의 강도 저하와 변환 광 입사각의 차이에 따른 강도 변화 등으로 인해 안정적인 광 검출이 어렵고, 이로 인해 고효율의 색 재현을 실현할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인덱스 형광체로부터 반사되는 광 신호를 받아 전기적 신호로 변환시켜 전자빔이 색 재현부에 정확히 랜딩되도록 하기 위한 인덱스 광 변환 수단의 구조를 변경함으로써 안정적이고 효율적인 광 검출이 가능하여 고효율의 색 재현을 실현할 수 있도록 한 빔 인덱스형 음극선관을 제공함을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 빔 인덱스형 음극선관의 구성도.

도 2는 종래 기술에 따른 광 변환 수단의 구성을 나타내는 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 빔 인덱스형 음극선관의 구성도.

도 4는 본 발명의 빔 인덱스형 음극선관에 적용된 광 변환 수단의 제1 변형 실시예를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 빔 인덱스형 음극선관에 적용된 광 변환 수단의 제2 변형 실시예를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 빔 인덱스형 음극선관에 적용된 광 변환 수단의 제3 변형 실시예를 나타내는 도면.

상기와 같은 본 발명의 목적은,스크린의 내면에 3색의 형광체가 스트라이프상으로 도포되어 전자빔에 의해 여기되어 발광하는 색 재현부와, 상기 색 재현부 표면에 제공된 알루미늄 막상에 도포된 인덱스 형광체와, 상기 인덱스 형광체로부터 반사되는 광 신호를 받아 전기적 신호로 변환시켜 전자빔이 색 재현부에 정확히 랜딩되도록 하기 위한 인덱스 광 변환 수단을 포함하는 빔 인덱스형 음극선관으로서,

상기 광 변환 수단은, 수광창을 통해 입사되는 인덱스 광을 장파장의 광으로 변환하는 형광 염료 및 이 염료가 균일하게 분산된 고투과율의 광 변환 필름과, 상기 광 변환 필름에서 변환된 광을 집속하기 위한 광학 렌즈와, 상기 광학 렌즈에 의해 집속된 광을 검출하여 전기적인 신호로 변환하기 위한 포토 다이오드를 포함하는 빔 인덱스형 음극선관에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 광학 렌즈의 내부에는 광 변환 필름에 분산된 형광 염료와는 다른 종류, 즉 상기 광 변환 필름의 형광 염료보다 장파장의 광을 발광시키는 형광 염료가 분산될 수 있고, 수광창(또는 광변환 필름)과 포토 다이오드 사이에는 1 내지 5개의 광학 렌즈가 설치될 수 있다.

이와 같이, 광 변환 필름의 내부에 분산된 형광 염료에 비해 장파장의 광 신호를 발생시킬 수 있는 형광 염료를 광학 렌즈의 내부에 균일하게 분산시켜 광학계를 구성하면, 자외선 영역의 광 신호가 단계적으로 장파장의 광 신호로 변환되므로, 더욱 장파장의 변환 광을 얻을 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 빔 인덱스형 음극선관을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시한 바와 같이, 음극선관에는 내측 표면에 적색, 녹색 및 청색 형광 스트라이프(12)가 반복적으로 배열되는 스크린(14)이 제공되고, 인접하는 상기 형광 스트라이프(12) 사이의 공간에는 형광 스트라이프를 분리하기 위한 흑색의 보호 주파수대(帶)(guardband)(16)가 제공되며, 알루미늄 막(18)의 표면에는 인덱스 형광체(20)가 일정한 패턴으로 형성된다.

그리고, 음극선관의 넥크부에는 전자 빔(22)을 주사하는 전자총(24)이 장치되고, 콘부의 수광창(26) 외측에는 인덱스 형광체(20)에서 발생된 자외선 영역의 광 신호를 검출하여 색 재현을 실현하기 위한 인덱스 광 변환 수단(28)이 설치된다.

상기 광 변환 수단은, 수광창(26)이 제공된 음극선관의 콘부에 부착되어 상기 수광창(26)을 통해 자외선 영역의 광 신호(30)를 입력받는 광 변환 필름(28a)과, 광 변환 필름(28a)의 후방에 설치되어 상기 필름(28a)을 통과하면서 장파장의 광 신호로 변환된 변환 광(32)을 감광 다이오드에 집속하기 위한 광학 렌즈(28b)와, 렌즈(28b)에 의해 집속된 변환 광(32)을 입력받아 변환 광에 따른 전기적인 신호를 출력하는 감광 다이오드(28c)로 구성된다.

상기 광 변환 필름(28a)은 인덱스 형광체에서 발생된 자외선 영역의 광 신호를 장파장의 광 신호로 변환하기 위한 것으로, 투과율은 높고 굴절률은 낮은 열가소성 플라스틱을 매질로 하고 Hostasol Yellow8G 또는 Hostasol Yellow3G 등의 형광 염료를 혼합하여 형성한 것이다.

이와 같이, 광 변환 필름을 고 투과율, 저 굴절률의 매질로 제조하는 것은 입사면을 통해 입사된 자외선 영역의 광 신호에 의해 형광 염료가 발광되어 장파장의 광 신호가 발생되면, 이 광 신호가 입사면의 반대측 면을 통해 출사되도록 하기 위한 것이며, 광 변환 수단을 필름으로 제조하는 것은 광 변환 수단 측면으로의 변환 광 손실을 최소화 하기 위한 것이다.

이에 따라, 인덱스 형광체(20)에 전자 빔(22)이 주사되면, 형광체(20)에서는 400㎚의 파장을 갖는 자외선 영역의 광 신호(30)가 발생되고, 이 신호는 튜브의 콘부에 구비된 수광창(26)을 통해 광 변환 필름(28a)에 입사된 후, 필름(28a) 내부에 균일하게 분산된 형광 염료에 의해 장파장의 광으로 변환되며, 이 변환 광(32)은필름(28a)의 후방에 설치된 광학 렌즈(28b)에 의해 감광 다이오드(28c)에 집속된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 음극선관에 의하면, 자외선 영역의 광 신호를 장파장의 광 신호로 변환하기 위한 광 변환 수단이 판 형상의 얇은 필름으로 제조되고, 광 변환 필름의 전면에서 방출되는 변환 광이 광학 렌즈에 의해 한 군데(감광 다이오드의 수광면)로 집속되므로, 변환 광의 강도 저하를 방지할 수 있음과 아울러, 감광 다이오드로 입사되는 변환 광의 입사각 분포를 종래에 비해 감소시킬 수 있어 안정적이며 효율적인 광 검출이 가능하며, 이로 인해 고효율의 색 재현을 실현할 수 있다.

도 4는 본 발명의 음극선관에 적용된 광 변환 수단의 제1 변형 실시예를 나타내는 도면을 도시한 것으로, 광 변환 수단(42)은, 수광창(44)이 제공된 음극선관의 콘부에 부착되어 상기 수광창(44)을 통해 자외선 영역의 광 신호(46)를 입력받아 장파장의 광 신호를 발생시킴과 아울러, 이 광 신호를 한 군데로 집속하는 광학 렌즈(42a)와, 렌즈(42a)에 의해 집속된 변환 광(48)을 입력받아 변환 광에 따른 전기적인 신호를 출력하는 감광 다이오드(42b)로 구성된다.

이를 위해, 광학 렌즈(42a)의 내부에는 Hostasol Yellow8G 또는 Hostasol Yellow3G 등의 형광 염료가 균일하게 분산되어 있다.

이와 같이, 광학 렌즈(42a)의 내부에 형광 염료를 분산시키면, 자외선 영역의 광 신호를 장파장의 광 신호로 변환하기 위한 광 변환 필름을 별도로 구비할 필요가 없으므로 광 변환 수단을 단순하게 구성할 수 있다.

한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 광 변환 수단(52,62)은 자외선 영역의 광 신호(54)를 변환하여 장파장의 광 신호(56)를 발생시킬 수 있는 형광 염료가 내부에 분산된 광 변환 필름(52a)과, 광 변환 필름(52a)의 내부에 분산된 형광 염료에 비해 더욱 장파장의 광 신호(58)를 발생시킬 수 있는 다른 종류의 형광 염료가 내부에 분산된 광학 렌즈(52b)와, 렌즈(52b)에 의해 집속된 변환 광(58)을 입력받는 감광 다이오드(52c)를 이용하여 구성할 수도 있고, 도 6에 도시한 바와 같이, 자외선 영역의 광 신호(64)를 변환하여 장파장의 광 신호(66)를 발생시킬 수 있는 형광 염료가 내부에 분산된 제1 광학 렌즈(62a)와, 제1 광학 렌즈(62a)의 내부에 분산된 형광 염료에 비해 더욱 장파장의 광 신호(68)를 발생시킬 수 있는 다른 종류의 형광 염료가 내부에 분산된 제2 광학 렌즈(62b)와, 렌즈(62b)에 의해 집속된 변환 광(68)을 입력받는 감광 다이오드(62c)를 이용하여 구성할 수도 있다.

상기와 같이 광 변환 수단을 구성하면, 광 변환 필름(52a) 또는 제1 광학 렌즈(62a)에서 1차적으로 변환된 변환 광(56 또는 66)이 광학 렌즈(52b) 또는 제2 광학 렌즈(62b)를 통하면서 2차적으로 변환되므로, 도 3 및 도 4의 실시예에 비해 보다 장파장의 변환 광(58 또는 68)을 얻을 수 있게 된다.

이와 같이, 보다 장파장의 변환 광을 얻을 수 있는 여러 종류의 형광 염료를 각각 분산시킨 복수개, 바람직하게는 2 내지 5개의 광학 렌즈를 단계적으로 설치하면, 감광 다이오드의 반응 감도가 좋은 주파수대까지 광 신호를 변환할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 빔 인덱스형 음극선관에 의하면, 광 변환 필름 내부에 분산된 형광 염료에 의해 장파장의 빛으로 변환된 변환 광이 입사면 반대측 면에서 방출된 후 렌즈에 의해 집속되므로 변환 과정에서 손실되는 광을 최소화할 수 있으며, 또한, 감광 다이오드로 입사되는 변환 광의 입사각에 따른 강도 변화가 줄어들어 보다 안정적이며 효율적인 광 검출이 가능하다.

따라서, 고효율의 색 재현을 실현할 수 있다.

또한, 반사 효율을 높이기 위해 광 변환 필름에 반사막이나 다이크로익 미러 등의 부가적인 장치를 설치할 필요가 없으므로, 광 변환 수단을 저렴하게 구성할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (9)

1. (정 정) 스크린의 내면에 3색의 형광체가 스트라이프상으로 도포되어 전자빔에 의해 여기되어 발광하는 색 재현부와, 상기 색 재현부 표면에 제공된 알루미늄 막상에 도포된 인덱스 형광체와, 상기 인덱스 형광체로부터 반사되는 광 신호를 받아 전기적 신호로 변환시켜 전자빔이 색 재현부에 정확히 랜딩되도록 하기 위한 인덱스 광 변환 수단을 포함하는 빔 인덱스형 음극선관으로서,

   상기 광 변환 수단은, 수광창을 통해 입사되는 인덱스 광을 장파장의 광으로 변환하는 형광 염료 및 이 염료가 균일하게 분산된 고투과율의 광 변환 필름과, 상기 광 변환 필름에서 변환된 광을 집속하기 위한 광학 렌즈와, 상기 광학 렌즈에 의해 집속된 광을 검출하여 전기적인 신호로 변환하기 위한 포토 다이오드를 포함하는 빔 인덱스형 음극선관.
2. (삭제)
3. (삭제)
4. (삭제)
5. (정 정) 제 1항에 있어서, 상기 광학 렌즈의 내부에는 상기 광 변환 필름의 내부에 분산된 형광 염료보다 장파장의 광을 발생시키는 형광 염료가 균일하게 분산되는 빔 인덱스형 음극선관.
6. (정 정) 제 1항에 있어서, 상기 광 변환 필름과 포토 다이오드 사이에는 서로 다른 파장의 광을 발광하는 형광 염료가 각각 분산된 2 내지 5개의 광학 렌즈가 배치되는 빔 인덱스형 음극선관.
7. (정 정) 스크린의 내면에 3색의 형광체가 스트라이프상으로 도포되어 전자빔에 의해 여기되어 발광하는 색 재현부와, 상기 색 재현부 표면에 제공된 알루미늄 막상에 도포된 인덱스 형광체와, 상기 인덱스 형광체로부터 반사되는 광 신호를 받아 전기적 신호로 변환시켜 전자빔이 색 재현부에 정확히 랜딩되도록 하기 위한 인덱스 광 변환 수단을 포함하는 빔 인덱스형 음극선관으로서,

   상기 광 변환 수단은, 수광창을 통해 입사되는 인덱스 광을 장파장의 광으로 변환하는 형광 염료가 균일하게 분산된 광학 렌즈와, 상기 광학 렌즈에 의해 집속된 광을 검출하여 전기적인 신호로 변환하기 위한 포토 다이오드를 포함하는 빔 인덱스형 음극선관.
8. (삭제)
9. (정 정) 제 7항에 있어서, 상기 수광창과 포토 다이오드 사이에는 서로 다른 파장의 광을 발광하는 형광 염료가 각각 분산된 2 내지 5개의 광학 렌즈가 배치되는 빔 인덱스형 음극선관.