KR100831007B1 - 색선별 장치를 구비한 음극선관 - Google Patents

Abstract

화면의 수평 끝단에서 전자빔의 수직 빔경이 감소함에 따른 모아레 강도 증가를 억제하여 모아레 현상을 방지하는 음극선관을 제공한다. 음극선관은 형광 스크린에 대향하는 유효부에 다수의 전자빔 통과공을 형성하는 섀도우 마스크를 구비하는 색선별 장치와, 편향 장치로 공급되는 편향 신호에 간섭을 일으켜 모아레를 보정하는 모아레 보정 회로를 포함하며, 상기 색선별 장치가 다음의 조건을 만족한다.

0.76 ≤ Ke/Ko ≤ 0.85, K = (DL/Pv) × (Bs/Ps)

여기서, Ko는 유효부 중앙점의 K값, Ke는 유효부 수평 끝단의 K값을 나타내고, DL은 전자빔 통과공의 수직 길이, Pv는 전자빔 통과공의 수직 피치, B는 유효부에 도달하는 전자빔의 수직 빔경, Ps는 유효부에 도달하는 전자빔의 수직 피치를 나타낸다.

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

Description

색선별 장치를 구비한 음극선관{CATHODE RAY TUBE WITH COLOR SELECTING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음극선관의 부분 절개 단면도.

도 2는 도 1에 도시한 색선별 장치의 분해 사시도.

도 3은 모아레 보정 회로를 나타낸 개략도.

도 4는 도 2에 도시한 섀도우 마스크 유효부의 부분 확대도.

도 5는 도 2에 도시한 섀도우 마스크 유효부의 평면도.

도 6은 표 1에 나타낸 각 테스트 항목별 수평 위치에 따른 K 변화를 나타낸 그래프.

도 7은 표 1에 나타낸 모아레 발생 영역을 설명하기 위한 음극선관 화면의 개략도.

도 8은 종래 기술에 의한 음극선관에서 모아레 발생 영역을 나타낸 개략도.

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자빔 분리를 위한 다수의 전자빔 통과공을 갖는 섀도우 마스크 및 이 섀도우 마스크를 지지하는 마스 크 프레임으로 구성된 색선별 장치를 구비하는 음극선관에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관은 전자총에서 방출된 세줄기 전자빔으로 형광 스크린을 주사하여 소정의 영상을 구현하는 표시장치로서, 형광 스크린 전면에는 섀도우 마스크와 마스크 프레임으로 구성된 색선별 장치가 구비되어 세줄기 전자빔이 형광 스크린의 해당 R(적), G(녹), B(청) 형광막에 분리 도달하도록 한다.

공지된 어퍼쳐 그릴(aperture grill) 타입을 제외한 일반적인 돔(dome) 형상의 섀도우 마스크는 통상의 에칭(etching) 공정으로 전자빔 통과공을 형성하며, 화면의 수직 방향에 따른 전자빔 통과공 사이의 비에칭 부분을 브리지(bridge)라 정의하면, 전자빔은 주사 과정에서 일정 부분이 브리지에 의해 차단된다.

따라서 음극선관 화면에는 밝고 어두운 패턴이 주기적으로 나타나며, 시청자가 이 패턴을 감지할 때 모아레(moire) 현상으로 인지하게 된다. 상기 모아레 현상은 모아레 파장(moire wavelength)과 모아레 강도(moire intensity)에 따라 나타나는데, 통상적으로 모아레 파장은 브리지의 주기적인 반복과 주사선 파장과의 간섭에 의해 발생하고, 모아레 강도는 전자빔 사이즈와 브리지의 길이에 주로 의존한다.

특히 모아레 강도는 섀도우 마스크를 통과한 전자빔 밀도와 브리지에 의해 차단된 전자빔 밀도 차이에 비례한다. 따라서 모아레 강도를 낮추기 위해 전자빔 사이즈를 조정하거나, 편향 장치 또는 전자총의 구조를 변경하거나, 전자빔 통과공의 형상과 크기를 조정하는 등, 여러 방안이 고안되고 있다.

상기 모아레 현상을 감소시키기 위한 선행 특허들로 미국특허 제 5,378,959 호와 미국특허 제 5,619,094호 및 미국특허 제 5,525,858호 등이 있다.

한편, 음극선관 구동 과정에서 전자빔은 화면의 주변부로 편향될수록 편향 방향으로 왜곡되며, 화면의 수평 끝단으로 편향되는 전자빔은 수평 빔경이 증가하고, 수직 빔경이 감소하게 된다. 따라서 화면의 수평 끝단에 도달하는 전자빔의 수직 빔경은 화면 중앙부에 도달하는 전자빔 수직 빔경의 대략 70% 수준으로 축소된다.

이러한 전자빔의 수직 빔경 축소는 화면의 수평 끝단에서 모아레 강도를 높이는 결과를 나타내어 도 8에 도시한 바와 같이 화면의 수평 끝단에서 모아레 무늬를 발생시킨다. (도면에서는 모아레 발생 영역만을 빗금으로 표시하였다.)

상기한 모아레 무늬는 모아레 보정 회로를 이용하여 감쇄시킬 수 있는데, 모아레 강도가 높은 경우에는 모아레 보정 회로가 작동하여도 모아레 무늬가 남아 화면의 스크린 특성을 열화시킨다. 또한 임의적으로 전자총의 가변 포커스 전압을 조절하여 화면의 수평 끝단에서 전자빔의 수직 빔경을 증가시킬 수 있으나, 이는 전자빔의 포커스 특성을 열화시키는 단점을 안고 있다.

이로서 전자빔의 수직 빔경 변화에 대응하여 전자빔 통과공의 수직 피치와 브리지의 길이 등을 신중하게 선택하여 모아레 강도를 낮추어야 하지만, 전자빔 통과공의 수직 피치와 브리지의 길이 등은 섀도우 마스크의 구조 강도 및 스크린 여유도와 밀접한 관계가 있으므로, 이를 고려한 주의깊은 선택이 요구된다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적 은 전자빔의 수직 빔경 감소에 따른 모아레 강도 증가를 억제하여 화면의 주변부에서 모아레 현상이 발생하지 않도록 하며, 그 결과 화면 품질을 향상시키는 음극선관을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

내면에 형광 스크린이 형성되는 페이스 패널 및 페이스 패널 후방에 접합되는 펀넬과 넥크부를 구비하는 튜브와, 형광 스크린에 대향하는 유효부에 다수의 전자빔 통과공을 형성하는 섀도우 마스크 및 섀도우 마스크를 고정 지지하면서 페이스 패널 내부에 장착되는 마스크 프레임을 포함하는 색선별 장치와, 넥크부 내부에 고정되어 형광 스크린을 향해 세줄기 전자빔을 방출하는 전자총과, 펀넬의 외주상에 장착되고 전자빔 경로에 편향 자계를 발생하여 전자빔을 편향시키는 편향 장치와, 편향 장치와 연결된 회로부에 구비되며 편향 장치로 공급되는 편향 신호에 간섭을 일으켜 모아레를 보정하는 모아레 보정 회로를 포함하며, 상기 색선별 장치가 다음의 조건을 만족하는 음극선관을 제공한다.

0.76 ≤ Ke/Ko ≤ 0.85

여기서, Ko는 유효부 중앙점의 K값, Ke는 유효부 수평 끝단의 K값을 나타내고, K는 다음의 조건으로 정의된다.

K = (DL/Pv) × (Bs/Ps)

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

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음극선관의 부분 절개 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 색선별 장치의 분해 사시도로서, 음극선관은 페이스 패널(2)과 펀넬(4) 및 넥크부(6)가 일체로 결합되고, 내부가 10^-7 토르(torr) 정도의 고진공 상태를 유지하는 튜브(8)를 기본 구성으로 한다.

상기 페이스 패널(2)은 그 내면에 다수의 R(적), G(녹), B(청) 형광막을 포함하는 형광 스크린(10)을 형성하고, 넥크부(6) 내부에는 형광 스크린(10)을 향해 세줄기 전자빔을 방출하는 전자총(12)이 장착되며, 펀넬(4)의 외주상에는 전자빔 편향을 위한 자계를 생성하는 편향 장치(14)가 설치된다.

그리고 색선별 장치(16)가 형광 스크린(10)과 임의 간격을 두고 형광 스크린(10) 전면에 대향 배치된다. 색선별 장치(16)는 다수의 전자빔 통과공(18)을 형성하는 섀도우 마스크(20)와, 섀도우 마스크(20)의 네 가장자리에 고정되어 섀도우 마스크(20)를 지지함과 아울러 스프링 부재(22)를 통해 페이스 패널(2) 내부에 고정되는 마스크 프레임(24)으로 이루어진다.

상기 섀도우 마스크(20)는 형광 스크린(10)에 대응하여 곡면 형상으로 가공된 유효부(20a)에 다수의 전자빔 통과공(18), 일례로 도트(dot) 형상의 전자빔 통과공을 형성하고, 유효부(20a)의 가장자리에서 연장된 스커트부(20b)가 마스크 프 레임(24)에 고정된다.

그리고 상기 마스크 프레임(24)은 전자빔 통과를 위한 개구(24a)를 갖는 바닥부(24b)와, 바닥부(24b)의 가장자리에서 섀도우 마스크(20)를 향해 연장되어 섀도우 마스크(20)의 스커트부(20b)와 결합하는 측면부(24c)로 이루어진다.

이로서 상기 전자총(12)에서 R, G, B 영상 신호에 대응하는 세줄기 전자빔을 방출하면, 전자빔들은 편향 장치(14)가 발생한 자계에 의해 편향되어 주사선을 형성함과 아울러, 섀도우 마스크(20)의 한 전자빔 통과공(18)에서 일치한 다음, 이 전자빔 통과공(18)을 통과하면서 형광 스크린(10)의 해당 R, G, B 형광막으로 분리되어 지정된 형광막을 발광시킨다.

이 때, 편향 장치(14)에 편향 전류를 공급하는 회로부(미도시)에는 모아레 감쇄를 위한 공지의 모아레 보정 회로가 구비된다. 상기 모아레 보정 회로는 일례로 편향 장치(14)에 공급되는 수직 편향 신호에 간섭을 일으켜 전자빔의 수직 위치를 지속적으로 떨리게 함으로써 전자빔의 수직 빔경을 증가시키는 타입이 있으며, 전술한 방식으로 기능하는 모아레 보정 회로의 일례로 USP 5,107,188호에 개시된 모아레 보정 회로를 도 3에 나타내었다.

도 3에서, 비디오 동기 신호(Sync IN)는 제 1노아 게이트(NOR1)에 입력됨과 동시에 저항(R11) 및 콘덴서(C11)에 의해 지연되어 제 2노아 게이트(NOR2) 및 제 3노아 게이트(NOR3)에 입력된다. 이 때, 제 1노아 게이트(NOR1)의 출력 신호는 D타입의 플립플롭으로 구성되는 카운터(IC)의 클럭단에 전달되고, 카운터(IC)의 Q'출력단은 D입력단(DATA 입력단)과 결합되며, Q출력단으로 "하이" 또는 "로우"의 로직 신호를 토글 출력한다.

그리고 카운터(IC)의 Q'출력단은 제 2노아 게이트(NOR2)의 다른 입력단에, Q출력단은 제 3노아 게이트(NOR3)의 다른 입력단에 연결되고, 제 2노아 게이트(NOR2)의 출력 신호는 저항(R12) 및 콘덴서(C12)를 거쳐 제 4노아 게이트(NOR4)의 한 입력단에 전달된다. 또한 제 3노아 게이트(NOR3)의 출력 신호는 가변저항(VR1) 및 콘덴서(C13)을 거쳐 제 4노아 게이트(NOR4)의 다른 입력단에 출력되며, 제 4노아 게이트(NOR4)의 출력단에서 지연된 동기 신호가 출력된다.

이와 같이 모아레 보정 회로는 수직 동기 신호의 위치를 좌, 우로 반복 지연시켜 전자빔의 수직 위치를 변화시키며, 그 결과 전자빔의 수직 빔경이 증가하여 모아레 간섭파의 세기를 약화시키고, 모아레 현상을 감소시킨다. 그러나 전자빔의 수직 위치가 과도하게 흔들리게 되면 화면 떨림이 발생하므로, 화면 떨림이 발생하지 않는 범위에서 모아레 보정 회로를 작동시켜야 한다.

전술한 구성의 모아레 보정 회로는 본 실시예의 음극선관에 적용 가능한 일례를 설명한 것일 뿐, 전술한 구성 이외에 다른 구성의 모아레 보정 회로도 용이하게 적용될 수 있다.

도 4는 도 2에 도시한 섀도우 마스크 유효부의 부분 확대도로서, 전자총에 대향하는 유효부의 일면을 확대 도시하였다.

상기 유효부(20a)에서 전자빔 통과공(18)은 화면의 수평축(도면의 X축)과 수직축(도면의 Y축)을 따라 임의의 간격을 두고 일정한 패턴으로 형성된다. 도면에서 Pv는 전자빔 통과공(18)의 수직 피치(화면의 수직 방향에 따른 두 전자빔 통과 공의 중심간 거리)를, B는 브리지(화면의 수직 방향에 따른 두 전자빔 통과공 사이의 비에칭 부분)의 길이를, DL은 전자빔 통과공(18)의 수직 길이를 나타낸다.

그리고 전자총(12)에서 방출된 전자빔은 화면의 수평 방향으로 배열된 전자빔 통과공(18)의 가로 열을 따라 주기적으로 섀도우 마스크(20)를 주사한다. 도면에서 Bs는 유효부(20a)에 도달하는 전자빔의 수직 빔경을, Ps는 유효부(20a)에 도달하는 전자빔의 수직 피치(화면의 수직 방향에 따른 두 전자빔의 중심간 거리)를 나타낸다.

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

그리고 Bs로 나타낸 전자빔의 수직 빔경은 유효부(20a) 전체에 걸쳐 균일하게 나타나는 것이 이상적이나, 편향 자계의 특성상 전자빔이 유효부(20a)의 수평 끝단으로 편향될수록 수직 빔경이 감소하여 모아레 강도를 증가시킨다.

본 발명자는 상기 모아레 강도에 영향을 미치는 인자들로 전자빔의 수직 빔경(Bs), 전자빔의 수직 피치(Ps), 전자빔 통과공(18)의 수직 길이(DL), 전자빔 통과공(18)의 수직 피치(Pv)를 선택하였으며, 다음 수식과 같이 상기 인자들을 조합하여 조절 인자 K로 정의한다.

K = (DL/Pv) × (Bs/Ps)

상기 수식에서 인자 K가 Bs를 계수로 포함하고 있으므로, Bs가 변화함에 따라 유효부(20a)의 수평 끝단으로 갈수록 K값이 증가하며, 상기 K값은 모아레 강도와 비례한다.

따라서 본 발명자는 전자빔 통과공(18)의 수직 길이(DL)와 전자빔 통과공(18)의 수직 피치(Pv)를 변화시켜 유효부(20a) 수평 끝단의 K값을 제어하는 방법으로 유효부(20a) 수평 끝단의 모아레 강도를 유효부(20a) 중앙부의 모아레 강도 수준으로 보상하고자 하며, 이를 위해 다음과 같은 실험을 통해 모아레 패턴이 발생하지 않는 최적의 K 비율을 도출하였다.

본 발명자는 1280×1024 해상도 모드의 19인치 공업용 음극선관을 기준으로 전자빔 통과공(18)의 수직 길이(DL)와 전자빔 통과공(18)의 수직 피치(Pv)를 변화시킨 4개의 샘플 섀도우 마스크를 제작하였다. 그리고 도 5에 도시한 바와 같이 유효부(20a)의 중앙점(도면에서 O점으로 표시)과 유효부(20a)의 수평 끝단(도면에서 H점으로 표시)을 연결하는 수평축(도면에서 X축) 상에서 각 샘플별 K값을 측정하여 수평 위치에 따른 각 샘플별 K 변화를 도 6에 나타내었다.

또한, 유효부 중앙점(O점)의 K값을 Ko로 정의하고, 유효부 수평 끝단(H점)의 K값을 Ke로 정의할 때, 다음의 표 1에 각 테스트 항목별 Ke/Ko 값과 모아레 보정 회로의 작동 유무에 따른 모아레 발생 영역의 크기를 나타내었다. 아래 표에 수치로 나타낸 모아레 발생 영역의 크기는 도 7에 도시한 바와 같이, 음극선관 화면의 좌우 끝단에서 발생하는 모아레 발생 영역의 가로 길이(도면에서 A로 표시)를 측정하여 나타낸 것이다.

테스트 No.	Ke/Ko	모아레 발생 영역의 크기
		모아레 보정 회로 OFF	모아레 보정 회로 ON
1	0.68	50	10∼15
2	0.72	30	5∼10
3	0.76	13	0
4	0.80	0	0

이와 같이 유효부(20a) 수평 끝단의 K값이 유효부(20a) 중앙점의 K값에 근접하여 Ke/Ko 값이 증가할수록 음극선관 화면에서 모아레 발생 영역이 감소하며, Ke/Ko 값이 0.76인 3번째 테스트 항목의 경우, 1번째와 2번째 테스트 항목과 비교하여 상당한 모아레 특성 개선을 확인할 수 있다.

또한 Ke/Ko 값이 0.80인 4번째 테스트 항목의 경우에는 모아레 보정 회로를 구동하지 않아도 모아레 현상이 완전히 제거되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 모아레 특성 향상은 800×600 해상도 모드에서 동일한 결과를 나타내며, 실험에 사용된 19인치 음극선관 이외에 다른 화면 사이즈의 음극선관에서도 동일한 결과를 나타낸다.

이와 같이 색선별 장치를 구비하는 음극선관에서, Ke/Ko 값을 0.76 이상으로 설정하면, 스크린 품질에 영향을 미치지 않는 수준에서 모아레 특성이 개선됨을 확인할 수 있다.

그러나 Ke/Ko 값이 1.0에 근접할수록 전자빔 통과공(18)의 수직 피치(Pv) 대비 전자빔 통과공(18)의 수직 길이(DL)의 비율이 증가하므로, 전자빔의 미스 랜딩에 의한 스크린 여유도가 감소하고, 유효부(20a)에서 전자빔 통과공(18)이 차지하 는 면적이 증가하여 섀도우 마스크(20)의 내충격 특성을 저하시킨다. 이러한 특성을 고려하여 Ke/Ko 값은 0.85 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

상기한 결과, 본 실시예에 의한 음극선관은 다음의 수식 조건을 만족하도록 설정된다.

0.76 ≤ Ke/Ko ≤ 0.85

또한 본 실시예에 의한 음극선관은 Ke/Ko 값을 0.80 이상으로 설정하면, 모아레 보정 회로 없이도 모아레 현상을 방지할 수 있다. 따라서 이 경우, 음극선관 세트에 모아레 보정 회로를 구비하지 않아도 무방하므로, 원가 절감이라는 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 의한 음극선관은 전자빔 통과공(18)의 수직 길이(DL)와 전자빔 통과공(18)의 수직 피치(Pv) 및 브리지의 길이(B) 등을 적절하게 조정하여 유효부(20a) 중앙점의 K값(Ko) 대비 유효부(20a) 수평 끝단의 K값(Ke) 비율이 0.76∼0.85 범위를 만족하도록 한다. 따라서 본 실시예에 의한 음극선관은 화면의 수평 끝단에서 모아레 강도를 약화시켜 모아레 무늬가 발생하지 않도록 한다.

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, 화면 주변부의 모아레 강도를 화면 중앙부의 모아레 강도 수준으로 보상하여 화면의 좌우 끝단에서 발생하는 모아레 현상을 제거한다. 따라서 본 발명에 의한 음극선관은 화면에 모아레 패턴이 발생하지 않도록 하여 스크린의 화면 품질을 향상시킨다.

Claims (2)

1. 내면에 형광 스크린이 형성되는 페이스 패널 및 페이스 패널 후방에 접합되는 펀넬과 넥크부를 구비하는 튜브와;

   상기 형광 스크린에 대향하는 유효부에 다수의 전자빔 통과공을 형성하는 섀도우 마스크 및 섀도우 마스크를 고정 지지하면서 상기 페이스 패널 내부에 장착되는 마스크 프레임을 포함하는 색선별 장치와;

   상기 넥크부 내부에 고정되어 상기 형광 스크린을 향해 세줄기 전자빔을 방출하는 전자총과;

   상기 펀넬의 외주상에 장착되고, 전자빔 경로에 편향 자계를 발생하여 전자빔을 편향시키는 편향 장치; 및

   상기 편향 장치와 연결된 회로부에 구비되어 편향 장치로 공급되는 수직 편향 전류에 미세 교류 전류를 중첩시키는 모아레 보정 회로를 포함하며,

   상기 색선별 장치의 섀도우 마스크가 다음의 조건을 만족하는 음극선관.

   0.76 ≤ Ke/Ko ≤ 0.85

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

   K = (DL/Pv) × (Bs/Ps)

   여기서, DL은 전자빔 통과공의 수직 길이, Pv는 전자빔 통과공의 수직 피치, Bs는 유효부에 도달하는 전자빔의 수직 빔경, Ps는 유효부에 도달하는 전자빔의 수 직 피치를 나타낸다.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 섀도우 마스크가 도트 형상의 전자빔 통과공을 형성하는 음극선관.

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