KR20010109536A - 대각선 대칭 결함을 줄이기 위한 편향 요크의 비대칭 션트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 한 쌍의 새들(saddle) 형태 코일을 가진 음극선관의 편향 요크에 관한 것이다. 상기 새들 형태 코일은 비대칭형인 전반부 도전체 어셈블리를 갖는데, 상기 비대칭은 도전체 어셈블리를 형성하는 도전체 다발의 내부나 외부에 형성되는 노치나 침하부, 또는 상기 도전체 어셈블리 전반부 근처에 위치하는 적어도 하나의 금속 조각으로 이루어진다. 코일을 비대칭형으로 하는 목적은 수평 및 수직 편향 코일에 의해 생성되는 편향 필드간의 화상에 대한 직교성 결함을 최소화 하는 것이다.

Description

대각선 대칭 결함을 줄이기 위한 편향 요크의 비대칭 션트{ASYMETRIC SHUNT FOR DEFLECTION YOKE FOR REDUCING DIAGONAL SYMETRIC DEFECTS}

본 발명은 편향 요크라고 불리는, 컬러 음극선관(cathod-ray tube)에 사용되는 편향 유닛에 관한 것으로, 상기 유닛은 새들(saddle) 형태의 수평 편향 코일과 수직 편향 코일의 각 쌍을 포함하며, 이 새들의 특수한 형태로 인하여 코마(coma)와 빔의 기하학적 에러 및 집중(convergence) 에러를 동시에 최소화시킬 수 있다.

음극선관은 컬러 이미지를 형성하기 위한 것으로, 일반적으로 세 개의 공통 평면(coplanar) 전자빔을 방출하는 전자총을 포함하는데, 여기서 각 빔은 음극선관의 화면상의 특정 기본 3원색(R,G,B)에 대한 형광체(phosphor)를 여기(excite)시킨다.

이 전자빔은 음극선관의 목부(neck)에 부착된 편향 요크의 수평 및 수직 편향 코일에 의해 생성되는 편향 자계 효과에 따라 음극선관의 화면을 주사한다. 플라스틱 재질의 세파레이터(saparator)는 상기 코일의 두 쌍을 절연시키고 편향 요크가 기계적으로 견고하게 부착되도록 이를 지지한다. 강자성체 링(ring)은 일반적으로 상기 편향 코일을 둘러싸서 편향 자계를 적절한 영역에 집중시킨다.

전자총에 의해 생성되는 3개의 빔이 음극선관의 스크린상에 집중될 때는, 특히 색의 표현을 그르치게 하는 소위 '집중 에러(convergence error)'가 수반된다. 공통 평면의 삼색이 집중되게 하기 위해서 소위 '자기 집중식 비점수차 편향 자계(self-converging astigmatic deflection fields)'를 사용하는 것으로 알려져 있다. 이 자기 집중식 편향 코일에서는, 음극선관의 화면을 향한 방향인 코일의 전반부에서 수평 편향 권선에 의한 자계, 즉 자속선의 세기(intensity)가 일반적으로 핀-쿠션(pin-cushion) 형태로 나타난다. 이것은 코일의 앞부분에서 암페어-권선 밀도(ampere-turns density)의 고정세의(highly positive) 제3 고조파(harmonic)를 라인 코일을 형성하는 권선(turns)의 분배에 생성할 정도이다.

더욱이, 균일한 수평 및 수직 편향 자계의 작용으로 인하여 전자빔에 의해 주사되는 체적은 피라미드 형태이며 그 꼭지점은 편향 요크의 편향 중심부와 일치하고, 또 구면이 아닌 화면(non-spherical screen surface)과 이 피라미드의 만나는 부위(intersection)는 핀 쿠션 왜곡(pin cushion distortion)이라는 기하학적 결함을 보인다. 이러한 이미지의 기하학적 왜곡은 음극선관 화면의 곡률 반경이 커질수록 증대한다. 자기 집중식 편향 요크는 비점수차식 편향 자계를 생성하는데, 이는 이미지의 북/남 및 동/서 방향의 형상을 변경하는데, 특히 북/남 방향의 핀 쿠션 왜곡을 부분적으로 보상한다.

편향 요크를 설계할 때는 코마(coma)를 항상 염두에 두어야 하는데, 이것은 인라인형으로 세 개의 빔을 방출하는 전자총으로부터 방출되는 측부 빔(lateral beam)에 영향을 주는 수차(aberration)로서, 편향 자계의 비점수차와 음극선관 표면의 곡률에 대해 독립적인 것이다. 이 측부 빔들은 음극선관의 축(axis)에 대해 작은 각도를 가지고 편향 존(zone)으로 진입하여 상기의 축 방향 빔의 편향과 함께 편향을 겪게 된다. 코마는 일반적으로 빔이 편향 요크에 진입하는 지점에서 편향 자계의 배치(distribution)를 변경함으로써 보정되는데, 이는 자기 집중식을 하기 위해 필요로 하는 비점수차를 얻기 위해 필요한 상기 자계 배치에 의해 생성된 영향을 상기 생성된 코마가 상쇄하기 때문이다. 따라서, 수평 편향 자계와 관련해서는 편향 요크 후반부의 바렐(barrel) 형태의 자계와 전반부의 핀 쿠션 형태의 자계가 있다.

이 밖에도, 편향 코일의 수직 및 수평의 두 쌍은 서로에 대해 완전히 직각인 편향 자계들을 만들어야만 한다. 만약 두 자계가 직각이 아닌 경우, 한 자계가 다른 자계에 의해 변조(modulation)되는 현상이 발생한다. 수평 편향 코일 제어 신호의 진폭은 약 900V 임에 반해 수직 편향 코일은 약 50V 정도를 공급받으므로 수직 편향 코일은 마치 2차 변압기와 같이 작용하고, 이 때 1차 변압기는 수평 편향 코일이다. 크로스 변조(cross modulation)라고도 불리는 이러한 변조 현상은 일반적으로는 다음 식으로 정의된다.

X Mod = 100 ×Vv / Vh

이 때 Vv는 수평 편향 코일의 전압이 Vh로 공급될 때, 수직 편향 코일에서 측정된 전압이다. 크로스 변조는 전자빔의 주사에 의해 음극선관의 화면상에서 생성되는 이미지에 기하학적인 문제를 일으킨다. 이런 문제들은, 예를 들면, 직교성(orthogonality) 결함 및 평행사변형 결함이 있다. 이 문제점들을 보정하기 위해서는 요크 설계시 이들에 대한 고려를 필요로 하고 있지만, 이를 실시하는 것은 실제로 어렵고, 경우에 따라서는 불가능한데, 그 이유는 이러한 결함들이 설계 단계가 이미 종료된 편향 요크의 제작 공정 초기에 발생하는 제작 문제점에서 초래되기 때문이다. 따라서 지금까지는 이들 문제점을 해결하기 위하여 편향 코일 설계에서 새로운 단계를 도입하거나, 이미지의 기하학적인 보정을 할 수 있는 전자적 제어 회로를 사용하여 왔다.

본 발명은 새들 형태인 코일 쌍의 전반부 도전체 어셈블리를 변형시키고 또 이 도전체 어셈블리에 비대칭(asymmetry) 형태를 도입함으로써 상기한 문제점에 대한 해결 방법을 제공한다. 그 내부에서 권선 (winding)이 수행되는 형틀(mould)의 전면에 위치한 코일 쉐이퍼(shaper)의 모양을 변형시킴으로써 행해진다. 이 변형은 3개 전자빔의 집중, 또는 코마와 같은 코일 설계시 정의되는 다른 계수들에 전혀 영향을 주지 않고 제작 공정에서 수행될 수 있다.

상기 수행을 위하여 본 발명에 따른 컬러 음극선관 편향 요크는 수평 편향 코일 쌍(3)과 수직 편향 코일 쌍(4)을 포함하는데, 이들 코일은 주축 Z에 수직인 편향 자계를 생성하기 위한 것으로, 이 코일 쌍들중 적어도 하나는 새들 형태의 코일로 구성되며, 상기 각 코일의 도선(conducting wires)은 전반부 도전체 어셈블리와 후반부 도전체 어셈블리를 형성하도록 배치되고, 상기 두 도전체 어셈블리는 2개의 측부 도전체 다발에 의해 서로 연결되는데, 후반부 도전체 어셈블리와 상기 측부 다발을 형성하는 각 코일의 상기 부분들은 평면 P에 대해 거의 대칭 형태로 배치되며, 이 때 상기 편향 요크는 상기 도전체 어셈블리에 흐르는 전류에 의해 생성되는 자계(H)의 방향이나 진폭을 국부적으로 변형시키는 수단(40, 42, 43)을 포함함으로써, 상기 도전체 어셈블리의 전반부의 제1 영역과 상기 평면 P에 대해 상기 제 1영역과 대칭인 제 2영역을 고려할 때, 상기 제1 영역과 상기 제 2영역에 생성되는 자계 H와 H'가 상기 평면 P에 대해 비대칭인 것을 특징으로 한다.

도 1은 음극선관의 목부(neck)에 설치된 본 발명의 편향 요크를 도시하는 단면도.

도 2A 및 도 2B는 종래 기술인 새들 형태 코일에 대한 정면도 및 평면도.

도 3A, 3B, 3C는 본 발명이 해결하고자 하는 직교성 결함 및 평행사변형 결함을 설명하는 도면.

도 4는 본 발명의 한 실시예를 설명하는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 코일 형태가 코일 전반부의 자계에 미치는 영향을 설명하는 도면.

도 6은 본 발명의 제2 실시예를 설명하는 도면.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예로 코일 전반부에서 편향 자계의 영향을 설명하는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

2:세파레이터

3: 한 쌍의 수평 편향 코일

4: 한 쌍의 수직 편향 코일

5: 강자성체 물질의 링

6: 음극선관

7:전자총

12: 전자빔

24: 후반부 도전체 어셈블리

25:전반부 도전체 어셈블리

26: 측부 도전체 다발

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도 1은 음극선관(6)의 목부(8)에 위치한 본 발명의 편향 요크(1)의 단면도이다. 편향 요크는 한 쌍의 수직 편향 코일(4), 한 쌍의 수평 편향 코일(3), 일반적으로 플라스틱 재질로 만들어지며 이 두 쌍의 코일을 서로 전기적으로 절연시키는 세파레이터(2)와 코일(3, 4)에 의해 만들어진 자계를 집중(concentrate)하기 위해 설치된 강자성체 물질의 링(5)을 포함한다. 전자총(7)에 의해 만들어진 전자빔(12)이 이 자계에 의해 편향되어 음극선관(6)의 화면(9)을 주사하게 된다.

도 2A와 도 2B에 새들 형태인 수직 편향 코일(4)을 도시하였다. 각 코일은 후반부(32)에 위치하는 후반부 도전체 어셈블리(rear conductor assembly, 24), 전반부(30)에 위치하는 전반부 도전체 어셈블리(25), 중간부(31)에서 상기 두 어셈블리들을 연결하는 측부 도전체 다발(lateral conductor bundles, 26)을 형성하는 도전체 루프(loop)를 포함한다. 각 수직 편향 코일의 대칭면 P는, 도 2A와 도 2B에 설명된 케이스의 경우, XZ 평면이다.

편향 요크의 제작시, 공업적 제작 공정이나 또는 편향 요크 제작에 사용된 장비들에 의해 설계시 정의된 계수들이 영향을 받는다. 예를 들면, 크로스 변조는 직교성 및 평행사변형 결함을 유발한다. 이 결함들은 다음의 방식으로 음극선관의 화면상에 나타나게 된다.

- 직교성 결함(orthogonality defect)의 경우, 도 3A에 도시된 것처럼 수직 축 Y를 형성하기 위해서 녹색 중앙 빔에 의해 음극선관의 화면(9)상에 만들어지는 선(31)이 상기 축과 일치하지 않는다.

- 평행사변형 결함의 경우, 도 3B, 3C에 도시된 것처럼 이미지의 수평 엣지(30)와 수직 엣지(35)를 형성하기 위해서 녹색 빔에 의해 만들어지는 선들(33, 34)이 상기 엣지들과 일치하지 않는다.

이런 문제들에 대해 지금까지 대처하던 해결방식은 이들 결함을 고려한 새로운 설계를 행함으로써 연속적인 근사법(approximation)을 통해 사양(specification)에 맞는 특성치를 가진 편향 요크에 접근하는 것이었다.

본 발명은 편향 요크의 설계를 변경하거나 그에 따른 빔 집중, 또는 코마 계수를 변경하지 않은 상태에서 이들 문제점을 해결할 수 있는 방법을 제공함을 목적으로 한다. 본 발명의 이같은 목적 달성을 위해, 후반부 도전체 어셈블리(24)와 측부 도전체 다발(26)은 변형되지 않은 상태에서 평면 P에 대해 대칭적으로 배치되는데, 이 평면은 수직 편향 코일의 경우, 음극선관의 주축 Z와 수평축 X로 이루어지는 평면이다. 상기 전반부 도전체 어셈블리의 경우, 평면 P에 대한 비대칭 요소가 상기 도전체 어셈블리의 A 대역에 도입되도록 상기 전반부 도전체 어셈블리가 변형되며, 이 비대칭 요소는 도 4에 도시된 바와 같이 침하부(depression) 형태 또는 노치 형태이다. 도 5는 도전체 어셈블리의 외부에 형성된 깊이 방향 침하부(41)와 상기 전반부 도전체 어셈블리의 도전체에 흐르는 전류에 의해 형성된 자계 H에 대한 상기 비대칭 요소의 영향을 도시하고 있다. 자계 H는 상기 비대칭 요소가 없었을 때 형성되는 방향으로부터 약간 회전을 하여 결과적으로 H′이 되는데, 특히 이 H′은 Y 방향 구성 성분인 H′y 를 가진다. 편향 요크의 전반부에서 활성화되는 이 회전은 다만 음극선관의 화면상에 형성되는 이미지의 기하학적 위치에만 영향을 미친다. 상기 구성성분 H′y 는 수평 편향 자계 방향과 수직 편향 자계에 직각인 방향의 변위(shift)를 상쇄하여 상기 변위의 영향을 없앤다.

본 발명의 또 다른 실시예인 도 7을 보면, 금속편(43)이 수직 편향 코일의 전반부 도전체 어셈블리(25) 근처에 위치하고 있다. 이 금속편(43)은 코일의 이 부분에 자기 스크린(magnetic screen)을 형성해서 전자빔 편향 자계로서 작용하는 자기장의 강도를 증가시키거나 또는 감소시키는데, 이는 금속편이 상기 전반부 도전체 어셈블리의 윗 부분에 배치되었느냐 또는 아랫 부분에 배치되었느냐에 따라 결정된다. 도 7은 수직 편향 코일의 전반부 도전체 어셈블리의 아랫 부분에 배치되어 있는 금속편을 도시하고 있다.

금속편(43)은 프레임 필드(frame field)의 진폭에 국부적인 변화를 가져와서결국 Y 축을 따라 자계의 진폭 성분을 비례적으로 변화시킨다. 이러한 Y 축을 따른 자계의 진폭 성분에 대한 국부적인 변화는 수평 편향 자계 방향과 수직 편향 자계에 직각인 방향 사이의 변위(shift)를 상쇄하여 상기 변위의 영향을 없애 준다.

크로스 변조 문제에서는 수평 편향 코일의 영향이 압도적이므로, 상기한 상쇄 효과를 수직 편향 코일에 적용하는 것이 더 바람직할 것으로 보이지만, 상기와 동일한 효과를 얻기 위해 동일한 방식으로 자계 방향의 국부적 변화를 일으키기 위해, 수평 편향 코일의 새들 모양의 전반부 도전체 어셈블리를 변경할 가능성을 배제하는 것은 아니다.

도 4는 본 발명에 따른 수직 편향 코일 쌍을 뒤쪽에서 본 그림인데, 수직 편향 코일(4)의 전반부 도전체 어셈블리에 위치한 침하부(40)는 원주면에서 Δθ각 개구(angular aperture)만큼 걸쳐져 만들어지며 이 위치는 두 수직 편향 코일을 분할하는 YZ 면으로부터 θm 정도의 평균각(mean angle)만큼 떨어져 있다. 편향 자계를 국부적으로 변경하는 금속편(43)의 위치에 대해서도 동일한 원리가 적용된다. 경험칙으로 보면, 수직 편향 코일에 대해서는 상기 평균각이 60도 내지 90도를 선정하는 것이, 수평 편향 코일에 대해서는 평균각이 45도 내지 90도를 선정하는 것이 최적 효과를 얻기 위해서 적당한 것으로 밝혀졌다.

도전체 어셈블리 상에 형성된 침하부(41)의 깊이나 침하부가 걸쳐지는 정도인 각 개구 Δθ의 크기는, 변경되어야 하는 크로스 변조 진폭의 높낮이에 따라 변한다. 더욱이, 동일한 도전체 어셈블리에 다수 개의 침하부 또는 노치를 형성하여 이들 효과를 조절하는 것이 유리할 수도 있다. 마찬가지로 코일의 전반부 도전체어셈블리에 인접한 하나, 또는 그 이상의 지점에서 국부적으로 자계를 변경시키기 위해 하나, 또는 그 이상의 금속편을 배치시킬 수 있다.

도전체 어셈블리 전반부들(25, 25')에 흐르는 전류는 서로 반대 방향이고 이미지의 기하학적인 면에 대해 크로스 변조를 하는 현상을 보정하기 위해서 우측 화면 반(half-screen)과 좌측 화면 반에 있어 전자빔에 가해지는 힘은 서로 반대가 되어야 하므로, 동일한 편향 코일 쌍중 한 코일의 도전체 어셈블리 전반부에 형성되는 침하부(들) 또는 노치(들)와 다른 코일의 도전체 어셈블리 전반부에 형성되는 침하부(들) 또는 노치(들)은, 상기 동일 코일 쌍의 두 코일 사이에 다른 추가적인 보정이 없는 경우, 일반적으로 Z 축에 대해 서로 대칭으로 배치된다. 자계를 변경하기 위한 금속편(43)에 대해서도 동일한 이론이 적용되며 따라서 이 경우에도 Z 축에 대해 이들은 서로 대칭적으로 배치된다.

편향 자계에 주어져야 하는 국부적 배향(local orienation)에 따라 침하부나 노치는 도전체 어셈블리의 바깥 부위에 배치되거나(도 5) 또는 안쪽 부위에 배치된다(도 6).

본 발명의 주된 장점은 구현이 용이하다는 것이다. 변경되어야 할 것이 코일의 모양이라면, 코일 쉐이퍼(shaper)는 전반부에 웨지(wedge)를 삽입하여 간단히 변경될 수 있으며, 이 웨지의 모양은 코일의 도전체 어셈블리에 형성되야 하는 침하부의 모양에 매치되는 것이면 가능하다. 따라서 이전에 그러했던 것처럼 막대한 추가 비용을 들여 새로이 형틀을 만들어야 할 필요성이 없어진다. 자계의 진폭에대한 국부적 변경이 금속 조각이나 금속판으로 이루어질 경우, 예를 들면 이 금속 조각을 편향 요크 세퍼레이터의 플라스틱 본체에 접착시킬 수 있는데, 특히 이 방법을 통해 코일 자체에 대한 변경을 하지 않고도 아주 간단하게 본 발명을 구현할 수 있다.

Claims (8)

1. 주축 Z에 수직인 편향 자계를 생성하기 위한 수평 편향 코일 쌍(3)과 수직 편향 코일 쌍(4)을 포함하며, 이 코일 쌍들중 적어도 하나는 새들 형태의 코일로 구성되고, 상기 각 코일의 도선은 전반부 도전체 어셈블리(25)와 후반부 도전체 어셈블리(24)를 형성하도록 배치되고, 상기 두 도전체 어셈블리는 측부 도전체 다발(26)로써 서로 연결되며, 상기 후반부 도전체 어셈블리와 상기 측부 다발을 형성하는 각 코일의 부분들은 평면 P에 대해 거의 대칭된 형태로 배치되는 컬러 음극선관의 편향 요크에 있어서,

   이 편향 요크가 상기 도전체 어셈블리에 흐르는 전류에 의해 생성되는 자계(H)의 방향이나 진폭을 국부적으로 변경하는 수단(40, 42, 43)을 갖고 있어서,상기 전반부 도전체 어셈블리의 제1 영역과 상기 평면 P에 대해 상기 제 1영역과 대칭인 제 2영역을 고려할 때, 상기 제1 영역과 상기 제 2영역에 생성되는 자계 H와 H'가 상기 평면 P에 대해 비대칭인 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관의 편향 요크.
2. 제1항에 있어서, 상기 자계의 방향을 국부적으로 변경하는 수단(40, 42)은 상기 두 개의 새들 형태 코일 각각의 전반부 도전체 어셈블리를 형성하는 도전체들로 이루어지며, 상기 도전체들은 평면 P에 대해 비대칭적으로 배치된 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관의 편향 요크.
3. 제2항에 있어서, 상기 비대칭 배치가 상기 도전체 어셈블리의 도전체를 국부적으로 쉬프트(shift)시켜 상기 도전체 어셈블리의 외부면이나 내부면에 침하부를 형성해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관의 편향 요크.
4. 제1항에 있어서, 상기 자계의 진폭을 국부적으로 변경하는 수단이 상기 전반부 도전체 어셈블리의 근처에 배치된 하나 이상의 금속판을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관의 편향 요크.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 새들 형태 코일이 수직 편향 코일인 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관의 편향 요크.
6. 제5항에 있어서, 상기 자계를 변경하는 수단이 상기 코일의 쌍중 동일한 쌍의 두 코일을 분리하는 평면에서 원주 방향으로 평균 60도 내지 90도 정도 회전한 지역에서 Z축에 수직인 평면위에 걸쳐져 있는 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관의 편향 요크.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자계를 변경하는 수단을 동일 쌍의 새들 형태의 두 코일 모두에 형성시키되 Z 축에 대해 대칭으로 배치시키는 것을 특징으로 하는 컬러 음극선관의 편향 요크.
8. 상기 제1항 내지 8항중 적어도 어느 한 항에 따른 편향 요크를 가진 음극선관.