KR100814876B1 - 모아레 특성이 개선된 음극선관용 색선별 장치 - Google Patents

Abstract

전자빔의 수직 빔경 감소에 따른 모아레 강도 증가를 억제하여 화면의 수평 끝단에서 모아레 현상을 방지하는 음극선관용 색선별 장치에 관한 것으로서,

음극선관용 색선별 장치는 형광 스크린에 대향하는 유효면에 다수의 전자빔 통과공을 형성하는 섀도우 마스크와; 섀도우 마스크를 고정 지지함과 아울러 섀도우 마스크가 형광 스크린에 대향 배치되도록 페이스 패널 내부에 고정되는 마스크 프레임을 포함하며, 전자빔 통과공의 수직 개구율(DL/Pv)과 전자빔의 유효발광율(Bs/Ps)의 곱을 K로 정의할 때, 다음의 조건을 만족한다.

,

여기서, Ko는 스크린 중앙부의 K값, Ke는 스크린 주변부의 K값을 나타내고, DL은 전자빔 통과공의 수직 길이, Pv는 전자빔 통과공의 수직 피치, Bs는 전자빔의 수직 빔경, Ps는 전자빔의 수직 피치를 나타낸다.

음극선관, 색선별장치, 섀도우마스크, 마스크프레임, 모아레, 모아레파장, 모아레강도, 전자빔통과공

Description

모아레 특성이 개선된 음극선관용 색선별 장치{COLOR SELECTING APPRATUS FOR CATHODE RAY TUBE HAVING AN ENHANCED MOIRE CHARACTERISTICS}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음극선관용 색선별 장치의 분해 사시도.

도 2는 도 1에 도시한 색선별 장치가 구비된 음극선관의 단면도.

도 3은 섀도우 마스크 유효면의 부분 확대도.

도 4는 1280×1024 해상도 모드에서 표 1에 나타낸 각 항목별 수평축상의 K 분포를 나타낸 그래프.

도 5∼도 8은 표 1에 나타낸 각 항목별 모아레 발생 영역을 나타낸 개략도.

도 9는 종래 기술에 의한 음극선관에서 모아레 발생 영역을 나타낸 개략도.

본 발명은 음극선관용 색선별 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자빔 분리를 위해 다수의 전자빔 통과공을 갖는 섀도우 마스크 및 이 섀도우 마스크를 지지하는 마스크 프레임으로 구성된 음극선관용 색선별 장치에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관용 섀도우 마스크는 마스크 프레임을 통해 페이스 패널 내부에 지지되어 형광 스크린에 대향 배치되며, 공지된 어퍼쳐 그릴(aperture grill) 타입을 제외하고 돔(dome) 형태의 곡면 형상을 가지면서 통상의 에칭 공정을 통해 전자빔 통과 및 분리를 위한 다수의 전자빔 통과공을 형성하게 된다.

이 때, 화면의 수직 방향에 따른 전자빔 통과공 사이의 비에칭 부분을 타이바(tie bar)라 정의하면, 섀도우 마스크에 전자빔이 주사되는 동안, 전자빔의 주기적인 주사 패턴과 타이바 사이의 간섭에 의해 스크린 화면에 물결 모양의 모아레 현상이 발생할 수 있다.

이러한 모아레 현상은 모아레 파장과 모아레 강도(모아레 콘트라스트)에 따라 나타나는데, 통상적으로 모아레 파장은 타이바의 주기적인 반복과 주사선 파장과의 간섭에 의해, 그리고 모아레 강도는 전자빔의 스폿경과 타이바의 길이에 주로 의존한다.

특히 모아레 강도는 형광 스크린에 도달하는 전자빔의 밀도와 타이바에 의해 차단되는 전자빔 밀도의 차이가 증가할수록 커지며, 모아레 강도를 낮추기 위해 전자빔경의 조정, 편향장치 및 전자총의 구조 변경, 전자빔 통과공의 형상 및 크기 조정 등, 여러 방안이 고안되고 있다.

그리고 모아레 현상과 관련한 종래 특허들로서 미국특허 제5,378,959호와 미국특허 제5,619,094호 및 미국특허 제5,525,858호 등이 모아레 현상을 감소시키기 위한 각종 방안들을 제시하고 있다.

한편, 전자빔 주사 과정에서 전자빔은 편향자계의 특성상 편향 방향으로 왜곡되어 화면의 수평 끝단에서 전자빔의 수직 빔경은 화면 중앙에 도달하는 전자빔의 수직 빔경 대비 70% 수준으로 축소되는데, 이로 인해 도 9에 도시한 바와 같이 화면의 수평 끝단에서 모아레 강도가 증가하여 모아레 무늬가 발생하게 된다. (도면에서는 모아레 발생 영역만을 빗금으로 도시하였다.)

이러한 모아레 무늬는 티비세트의 보상회로를 통해 감쇄시킬 수 있으나, 모아레 강도가 강한 경우 미세한 모아레 무늬가 남아 전체적인 스크린 특성을 열화시키며, 임의적으로 전자총의 가변 포커스 전압을 조절하여 화면의 끝단부에서 수직 빔경을 증가시킬 수 있으나, 주변부 포커싱 특성이 열화되는 단점이 있다.

이로서 전자빔의 수직 빔경 변화에 대응하여 모아레 강도를 낮출 수 있는 전자빔 통과공의 수직 피치 및 타이바의 길이 선택이 요구되나, 전자빔 통과공의 수직 피치와 타이바의 길이는 섀도우 마스크의 구조적인 강도 및 스크린 여유도와 밀접한 관계가 있으므로, 이를 고려한 주의깊은 선택이 요구된다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전자빔의 수직 빔경 감소에 따른 모아레 강도 증가를 억제하여 화면의 좌우 끝단부에서 모아레 현상이 발생하지 않도록 하며, 그 결과 음극선관의 화면 품질을 향상시키는 음극선관용 색선별 장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

형광 스크린에 대향하는 유효면에 다수의 전자빔 통과공을 형성하는 섀도우 마스크와, 섀도우 마스크를 고정 지지함과 아울러 섀도우 마스크가 형광 스크린에 대향 배치되도록 페이스 패널 내부에 고정되는 마스크 프레임을 포함하며, 상기 섀 도우 마스크가 전자빔 통과공의 수직 개구율(DL/Pv)과 전자빔의 유효발광율(Bs/Ps)의 곱을 K로 정의할 때, 다음의 조건을 만족하는 음극선관용 색선별 장치를 제공한다.

,

여기서, Ko는 스크린 중앙부의 K값, Ke는 스크린 주변부의 K값을 나타내고, DL은 전자빔 통과공의 수직 길이, Pv는 전자빔 통과공의 수직 피치, Bs는 전자빔의 수직 빔경, Ps는 전자빔의 수직 피치를 나타낸다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음극선관용 색선별 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 색선별 장치가 구비된 음극선관의 단면도이다.

도시한 바와 같이 본 실시예에 의한 색선별 장치(2)는 다수의 전자빔 통과공(4a)을 형성하는 섀도우 마스크(4)와, 섀도우 마스크(4)의 네 가장자리에 고정되어 섀도우 마스크(4)를 지지하며, 섀도우 마스크(4)가 형광 스크린(6)에 대향 배치되도록 페이스 패널(8) 내부에 고정되는 마스크 프레임(10)으로 구성된다.

상기 섀도우 마스크(4)는 공지의 알루미늄 킬드(AK)강 또는 인바(INVAR)강으로 제작되며, 형광 스크린(6)에 대응하여 곡면 형상으로 가공된 유효면(12)에 다수의 전자빔 통과공(4a), 일례로 도트 형상의 전자빔 통과공(4a)을 형성하고, 유효면(12)의 네 가장자리에 스커트부(14)가 수직하게 연장되어 마스크 프레임(10) 에 고정된다.

그리고 상기 마스크 프레임(10)은 전자빔 통과를 위한 개구(16a)를 갖는 바닥부(16)와, 바닥부(16)의 네 가장자리에서 수직하게 연장되어 섀도우 마스크(4)의 스커트부(14)와 결합되는 측면부(18)로 이루어진다.

이로서 넥크부(20) 내부에 장착된 전자총(22)에서 R(적), G(녹), B(청) 영상 신호에 대응하는 세줄기 전자빔(쇄선으로 도시)을 방출하면, 이들 전자빔은 펀넬(24) 외주상에 장착된 편향장치(26)가 발생한 자계에 의해 편향되어 섀도우 마스크(4)의 한 전자빔 통과공(4a)에서 일치한 다음, 형광 스크린(6)내 해당 R, G, B 형광막으로 분리되어 해당 형광막을 발광시킨다.

도 3은 섀도우 마스크 유효면의 부분 확대도로서, 전자빔 통과공(4a)은 화면의 수평 및 수직 방향(도면의 X, Y축)을 따라 임의의 간격을 두고 일정한 패턴으로 형성된다. 이 때 도면에서 Pv는 전자빔 통과공(4A)의 수직 피치(화면의 수직 방향에 따른 전자빔 통과공간 중심 거리)를, TB는 타이바의 길이를, DL은 전자빔 통과공(4A)의 수직 길이를 나타낸다.

그리고 전자총(22)에서 방출된 전자빔은 화면의 수평 방향(도면의 X축)으로 배열된 전자빔 통과공(4a)의 가로 열을 따라 주기적으로 섀도우 마스크(4)를 주사하며, 도면에서 Bs는 전자빔의 수직 빔경을, Ps는 전자빔의 수직 피치(화면의 수직 방향에 따른 전자빔의 중심간 거리)를 나타낸다.

상기 Ps로 나타낸 전자빔의 수직 피치는 스크린의 수직 사이즈를 사용자 해상모드로 나누어 계산할 수 있는데, 예를 들어 19인치 공업용 음극선관의 경우, 1280×1024 해상도 모드에서 Ps는 0.264mm로 계산되며, 실제 전자빔은 도 3에 도시한 것과 달리 서로 중첩되어 주사된다.

이 때, Bs로 나타낸 전자빔의 수직 빔경은 스크린 전체에 걸쳐 균일하게 나타나는 것이 이상적이나, 편향자계의 특성상 스크린의 수평 끝단으로 편향될수록 수직 빔경이 감소하여 모아레 강도를 증가시킨다.

따라서 본 실시예에 의한 색선별 장치(2)는 다음의 수학식 1과 같이 섀도우 마스크(4)의 수직방향 개구율(DL/Pv)과 전자빔의 유효발광율(Bs/Ps)의 곱을 K 인자로 정의한 다음, 스크린 중앙부의 K값(Ko) 대비 스크린 주변부의 K값(Ke)의 비율이 다음의 수학식 2를 만족하도록 한다.

여기서, DL은 전자빔 통과공의 수직 길이, Pv는 전자빔 통과공의 수직 피치, Bs는 전자빔의 수직 빔경, Ps는 전자빔의 수직 피치를 나타낸다.

여기서, Ko는 스크린 중앙부의 K값을 나타내고, Ke는 스크린 주변부에서의 K값을 나타낸다.

전술한 수학식 1에 나타낸 바와 같이, K값에는 전자빔의 수직 빔경(Bs)이 계 수로 포함되어 있으므로, 스크린의 중앙부에서 주변부로 갈수록 전자빔의 수직 빔경이 감소하여 K값이 변화하는데, 본 실시예에 의한 색선별 장치(2)는 스크린 중앙부 K값(Ko) 대비 스크린 주변부 K값(Ke)의 비율을 80% 이상으로 조정하여 스크린 주변부에서 모아레 강도를 약화시킨다.

본 발명자는 19인치 공업용 음극선관을 기준으로, 도 9에 도시한 모아레 발생 영역(도면에서 빗금으로 표시, 스크린 중앙에서 120mm 떨어진 지점으로부터 수평 끝단까지의 영역)에서 K값 조절을 통해 마스크 중앙부 K값(Ko) 대비 마스크 주변부 K값(Ke)의 비가 각기 다른 4개의 샘플을 제작하였으며, 다음의 표 1에 각 항목별 Ke/Ko 값을 나타내었다.

항목	Ke/Ko
비교예 1	0.68
비교예 2	0.72
비교예 3	0.76
실시예	0.80

그리고 도 4는 1280×1024 해상도 모드에서 표 1에 나타낸 각 항목별 수평축상의 K 분포를 나타낸 그래프이고, 도 5∼도 8은 표 1에 나타낸 각 항목별 모아레 평가 결과, 즉 모아레 발생 영역을 나타낸 개략도로서, 다음의 표 2에 각 항목별 모아레 발생 영역의 크기를 나타내었다.

항목	모아레 발생 영역
비교예 1	좌우 끝단에서 각각 50mm
비교예 2	좌우 끝단에서 각각 30mm
비교예 3	좌우 끝단에서 각각 13mm
실시예	0mm

도시한 바와 같이 Ke/Ko 비율이 증가할수록 음극선관 화면에서 모아레 발생 영역이 감소하였으며, Ke/Ko 비율이 0.8로 설정된 본 실시예에서는 모아레 제거 코일 없이도 모아레 현상이 완전히 제거됨을 확인할 수 있다. 이러한 모아레 특성 향상은 800×600 해상도 모드에서도 동일한 결과를 나타낸다.

이와 같이 본 실시예에 의한 색선별 장치는 스크린 중앙부 K값(Ko) 대비 스크린 주변부 K값(Ke)의 비율이 80% 이상이 되도록 수직방향 개구율(DL/Pv)과 타이바의 길이(TB) 등을 조절하여 스크린의 수평 끝단에서 모아레 특성을 향상시키며, 수학식 2를 만족하는 범위에서 섀도우 마스크의 강도와 여유도 등을 고려하여 적절한 범위의 타이바 길이(TB)와 수직방향 개구율을 설정한다.

바람직하게, 본 실시예에 의한 색선별 장치에서 전자빔 통과공의 수직 피치(Pv)는 유효면 전체에 걸쳐 일정하지 않으며, 전자빔 통과공의 수직 피치(Pv)는 0.22∼0.33mm 범위에 존재하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 섀도우 마스크는 도 3에 도시한 바와 같이, 전자빔 통과공의 수직 길이(DL)와 수평 폭(DW)의 비(DL/DW)가 1.15 이상인 전자빔 통과공을 적어도 하나 이상 포함하며, 전자빔 통과공의 수직 길이(DL)와 수직 피치(Pv)의 비(DL/Pv), 즉 수직방향 개구율이 0.5 이상인 전자빔 통과공을 적어도 하나 이상 포함하는 것이 바람직하다.

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

이와 같이 본 발명에 따르면, 전자빔의 수직 빔경 축소에 따라 증가하는 모아레 강도를 약화시켜 스크린 수평 끝단의 모아레 특성을 향상시키며, 전자빔경에 민감하지 않은 섀도우 마스크를 제작함으로써 포커스 특성이 향상된 음극선관을 제작할 수 있다.

Claims (9)

1. 다수의 전자빔 통과공이 형성되는 곡면 형상의 유효면과, 상기 유효면의 네 가장자리에서 수직하게 연장된 스커트부를 구비하는 섀도우 마스크; 및

   상기 섀도우 마스크의 스커트부에 고정되고, 상기 섀도우 마스크가 형광 스크린에 대향 배치되도록 페이스 패널 내부에 고정되는 마스크 프레임을 포함하며,

   상기 섀도우 마스크가 다음의 조건을 만족하는 음극선관용 색선별 장치.

   

   여기서, Ko는 스크린 중앙부의 K값, Ke는 스크린 주변부의 K값을 나타내며, K는 다음의 조건으로 정의된다.

   

   여기서, DL은 상기 전자빔 통과공의 최대 수직 길이, Pv는 상기 전자빔 통과공의 수직 피치, Bs는 전자빔의 수직 빔경, Ps는 전자빔의 수직 피치를 나타낸다.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 섀도우 마스크가 도트 형상의 전자빔 통과공을 형성하는 음극선관용 색선별 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 전자빔 통과공의 수직 피치(Pv)가 상기 유효면 전체에 걸쳐 가변되는 음극선관용 색선별 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 전자빔 통과공의 수직 피치(Pv)가 0.22∼0.33mm 범위로 이루어지는 음극선관용 색선별 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 섀도우 마스크가 다음 조건을 만족하는 전자빔 통과공을 적어도 하나 이상 포함하는 음극선관용 색선별 장치.

   

   여기서, DL은 상기 전자빔 통과공의 최대 수직 길이, DW는 상기 전자빔 통과공의 최대 수평 폭을 나타낸다.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 섀도우 마스크가 다음 조건을 만족하는 전자빔 통과공을 적어도 하나 이상 포함하는 음극선관용 색선별 장치.

   

   여기서, DL은 상기 전자빔 통과공의 최대 수직 길이, Pv는 상기 전자빔 통과공의 수직 피치를 나타낸다.
7. 내면에 형광 스크린이 형성되는 페이스 패널과;

   상기 형광 스크린에 대향하는 유효면에 다수의 전자빔 통과공을 형성하는 섀도우 마스크와, 상기 섀도우 마스크를 고정 지지하며 상기 페이스 패널 내부에 장착되는 마스크 프레임을 구비하는 색선별 장치와;

   넥크부 내부에 장착되어 상기 형광 스크린을 향해 세줄기 전자빔을 방출하는 전자총; 및

   상기 페이스 패널과 상기 넥크부를 연결하는 펀넬 외주상에 장착되어 편향자계를 발생하는 편향장치를 포함하며,

   상기 섀도우 마스크가 다음의 조건을 만족하는 음극선관.

   

   여기서, Ko는 스크린 중앙부의 K값, Ke는 스크린 주변부의 K값을 나타내며, K는 다음의 조건으로 정의된다.

   

   여기서, DL은 상기 전자빔 통과공의 최대 수직 길이, Pv는 상기 전자빔 통과공의 수직 피치, Bs는 전자빔의 수직 빔경, Ps는 전자빔의 수직 피치를 나타낸다.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 섀도우 마스크가 상기 전자빔 통과공의 수직 피치(Pv)를 상기 유효면 전체에 걸쳐 가변시킴과 아울러, 상기 전자빔 통과공의 수직 피치(Pv)가 0.22∼0.33mm 범위로 이루어지는 음극선관.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 섀도우 마스크가 다음 조건을 만족하는 전자빔 통과공을 적어도 하나 이상 포함하는 음극선관.

   

   여기서, DL은 상기 전자빔 통과공의 최대 수직 길이, Pv는 상기 전자빔 통과공의 수직 피치를 나타낸다.

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