KR20020006529A - 사다리꼴 편차를 감소시킨 셀프-컨버전스 음극선관용의편향 장치 - Google Patents

Abstract

컬러의 음극선관용의 전자기 편향 장치는 한쌍의 프레임 편향 코일과, 한쌍의 라인 편향 코일을 포함하고, 이러한 두쌍의 코일 중의 적어도 한쌍의 코일은 새들 형상을 갖고, 각각의 새들 형상의 편향 코일(3)은 전자총을 향하는 측면상에 배치되는 후면부 권선단(19)과 스크린을 향하는 측면상의 전면부 권선단(29)을 갖고, 도체의 2 개의 측면 도체 성분은 전면부 권선단을 후면부 권선단에 결합하고, 각각의 측면 도체 성분은 상기 측면 도체 성분의 외부 에지가 상기 코일의 후면부에서 0˚에 근접해 있는 방사각의 위치에 배치되고 상기 코일의 전면부에서 5˚이상의 방사각 위치에 배치되어, 적색빔과 청색빔 사이의 사다리꼴의 편차 에러를 최소화하는 것을 특징으로 한다.

Description

사다리꼴 편차를 감소시킨 셀프-컨버전스 음극선관용의 편향 장치{DEFLECTION UNIT FOR SELF-CONVERGING CATHODE-RAY TUBES WITH REDUCED TRAPEZOID DIFFERENTIAL}

전자빔은 음극선관의 네크(neck)에 고정되는 편향 장치의 수평 편향 코일 및 수직 편향 코일에 의해 생성된 편향 자계의 영향하에서 음극선관의 스크린을 향하여 주사한다. 종래 기술에는, 편향 자계를 적절한 영역에 컨버전스시키기 위해 강자성체의 링(ring)이 편향 코일을 둘러싸고 있다.

전자총에 의해 생성된 3 개의 전자빔은 음극선관의 스크린에서 항상 컨버전스되어야 하는데, 만약 컨버전스되지 않는다면 소위 컨버전스 에러가 발생하여 특히 컬러의 표시를 왜곡시킨다. 3 개의 동일 평면의 빔을 컨버전스시키기 위해, 소위 셀프-컨버전스 비점수차 편향 자계를 이용하는 것이 공지되어 있으며, 편향 코일에서 수평 편향 코일에 의해 발생되는 편향 자계의 강도 또는 자속선은, 통상 음극선관의 스크린쪽에서 바라볼 때 코일의 전면부쪽에 위치한 코일 부분에서 핀쿠션 형태가 된다. 이것은 라인 코일을 구성하는 권선으로 분배되어, 코일의 전면부에 큰 양의 값을 지니는 전류-권선 밀도에 관한 3차 고조파 함수를 형성한다.

이와 마찬가지로, 수직 편향 코일의 작용으로 전자빔의 컨버전스는 수직 편향 코일의 권선 분배에 의하여, 전류-권선 밀도에 대한 3차 고조파 함수는 코일의 전면부에서 음의 값이 된다.

또한, 균일한 수평 편향 자계 및 수직 편향 자계의 작용으로 인하여, 전자빔의 주사 형상은 편향 장치의 편향 중심과 일치하여 피라미드 정점을 만들고 그 정점을 중심으로 교차하여 대칭 형상을 만들어 전체적으로 구형이 아닌 스크린 표면에서 기하 구조적인 결함의 일종인 핀쿠션 형상을 이룬다. 이러한 이미지의 기하 구조적인 모양의 왜곡은 음극선관 스크린의 곡률 반경이 커질수록 더 커진다. 셀프- 컨버전스 편향 장치는 비점수차의 편향 자계를 생성함으로써, 이미지의 북/남 및 동/서의 기하학적인 모양을 변경시킬 수 있다. 특히 북/남의 핀쿠션 왜곡을 보상하는 것이 가능하다.

상기와 같은 비점수차 편향 자계의 구성은 수평 사다리꼴 편차라고 하는 수차를 발생시킬 수 있다. 사다리꼴 편차는 도 5a에 도시하는 바와 같이, 음극선관의 스크린에 직사각형의 테스트 패턴에 대하여 청색 이미지가 적색 이미지에 대하여회전하는 모양으로 나타나는 현상을 말한다. 다른 패러미터(컨버전스, 기하 구조 등)를 최적화시키기 위한 성분으로 도체를 선택하여 수평 편향 코일에 배치시키는 것은 고차의 편향 자계 고조파 함수를 유도 할 수 있다. 만약 그 고조파 함수가 제어되지 않는다면, 이러한 사다리꼴 편차는 도 5b에 도시된 바와 같이 1 시 방향의 포인트와 2 시 방향에서 이미지 코너를 나타내는 포인트 사이에서 청색 이미지의 기울기가 바뀌게 되는 결과를 만들 수 있다.

또한, 이러한 사다리꼴 편차 문제는 스크린의 편평도와 스크린 크기에 연관되어 있고, 스크린이 편평하고 클수록 사다리꼴 편차의 문제를 해결하는 것은 더 어렵다.

편향 시스템을 통상 음극선관의 주축을 따라 3 개의 연속적인 동작 영역으로 나눈다. 전자총에 가장 가까운 후위 영역은 특히 코마(coma)에 작용하고, 중간 영역은 특히 편향 자계의 비점수차에 동작하여 적색 전자빔 및 청색 전자빔을 컨버전스시키고, 마지막으로 음극선관 스크린에 가장 가깝게 배치되어 있는 전위 영역은 음극선관 스크린 상에서 형성될 이미지의 기하 구조에 작용한다.

프랑스 특허 2,757,678 호에는 스크린의 수평 방향 경계의 짝수시 포인트, 즉 2 시 방향 또는 코너 이미지에서 사다리꼴 편차의 값을 바람직하게 감소시킨다는 문제에 대한 해결책을 제시하고 있다. 그것은, 수평 편향 코일의 권선은 코일내의 메인 윈도우 길이의 적어도 반 이상의 길이로 하고, 30 ˚∼ 45˚사이의 방사각의 방향으로 자유 도체 윈도우를 배치하는 것이다.

그러나, 상기 해결책은 스크린 경계의 홀수시 방향 포인트, 즉 1 시 방향에서 사다리꼴 편차가 현저하게 나타날 경우에는 그 사다리꼴 편차를 감소시키는 방법으로 적절하지 않다.

본 발명은 컬러 음극선관에 사용되는 편향 장치에 관한 것이다. 편향기(deflector)라고도 하는 편향 장치는 새들(saddle)의 형태를 지니는 한쌍의 수직 편향 코일과 한쌍의 수평 편향 코일을 포함하고 있으며, 본 발명 특유의 새들형상으로 사다리꼴 편차를 최소화 할 수 있다.

컬러 이미지를 생성하도록 설계된 음극선관은 일반적으로 3 개의 동일 평면상의 전자빔을 방출하는 전자총을 포함하고, 각각의 상기 전자빔은 음극선관 스크린에서 대응하는 기본색(적색, 녹색 또는 청색)의 발광 물질을 여기시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 편향 장치를 장착하고 있는 음극선관을 도시하는 도면.

도 2는 종래 기술에 따른 편향 장치의 정단면도.

도 3a는 본 발명에 따른 코일의 측면도이고 도 3b는 동일 코일의 평면도.

도 4a 및 도 4b는 코일의 전면부 및 후면부로 구성된 본 발명에 따른 코일의 단면도.

도 5a 및 도 5b는 편향 자계의 비점수차로 인하여 발생되는, 적색 및 청색의 이미지 사이에 2 개의 형태의 사다리꼴 에러를 도시하는 도면.

도 6은 본 발명에 따라 코일에 의해 생성된 전위의 7차 고조파 상에서 본 발명의 영향을 도시하는 도면.

본 발명의 목적은 수직 편향 코일의 권선의 특별한 배치에 의해, 홀수시 방향의 포인트와 스크린의 코너 사이의 사다리꼴 편차를 허용 가능한 값으로 감소시키는 편향 자계를 생성하는 것을 가능하게 하는 데 있다.

이렇게 하기 위해, 본 발명에 따른 컬러의 음극선관용 전자기 편향 소자는 한쌍의 수직 편향 코일과 한쌍의 수평 편향 코일을 포함하고, 양쪽 쌍의 수직 및 수평 편향 코일은 새들의 형상을 갖고, 각각의 새들-형상의 편향 코일은 전자총을 마주보는 쪽에 있는 후위 권선단과 스크린을 마주보는 쪽에 있는 전위 권선단을 갖고, 2 개의 측면 전도체 성분이 전위 권선단을 후위 권선단에 결합하고, 각각의 측면 도체 성분은 복수 그룹의 도체를 포함하고, 이러한 도체는 적어도 한쌍의 새들 형상의 코일의 측면 도체 성분의 외부 에지가 코일의 전면부에서 적어도 5˚이상인 방사각의 위치내에 배치되는 것이 특징이다.

본 발명의 또 다른 특징 및 이점은 이하의 설명 및 첨부된 도면을 참조하여 더욱 분명해 질 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 컬러 디스플레이 장치는 진공 유리 덮개(evacuated glass envelope)(6)와 진공 유리 덮개의 제1 단부에 배치되어 표시 스크린(9)을 형성하는 다양한 컬러를 나타내는 인광 물질의 어레이를 구비하고 있는 음극선관과, 진공 유리 덮개의 제2 단부에서 배치되는 한세트의 전자총(7)을 구비하고 있다. 전자총 세트는 3 개의 전자빔(12)을 생성하기 위해 수평인 일직선이 되도록 배치되어 다양한 컬러의 형광 물질을 각각 여기시킨다. 전자빔은 편향 장치(1)에 의해 스크린 전체의 표면을 주사한다. 편향 장치는 음극선관 네크(8)에 배치되고 분리기(2)에 의해 서로 분리되는 한쌍의 수평 편향 코일(3)과 한쌍의 수직 편향 코일(4)을 포함한다. 또한, 편향 장치는 소정의 위치에 작용하여 편향 자계를 집중시키도록 설계된 강자성체의 코어(5)를 포함한다.

본 발명의 내용 범위내에서, 편향 장치(1)의 한쌍의 수직 편향 코일은 후면부 권선단으로 불리고, 전자총(7)에 근접해 있는 부분(19)을 갖고 있다.새들(saddle) 형태의 코일(3)의 전면부 권선단으로 불리는 제2의 부분(29)은 표시 스크린(9)에 근접해 있다.

도 3a는 본 발명의 일특징을 실행시키는 한쌍의 새들 형상의 수직 편향 코일(4)의 측면도를 도시하고 있다. 각각의 권선은 일반적으로 새들의 형상을 갖고 있는 도선(50)의 루프에 의해 형성된다.

새들 형상의 코일(3) 전면부 권선단(29)은 측면 도체(120)의 그룹에 의해 후면부 권선단(19)에 결합된다. 도체(120)의 측면 그룹과 함께 권선단(19, 29)은 메인 윈도우(18)를 형성한다. 전자총(7)으로부터의 3 개의 전자빔을 구성하고 있는 전자 흐름의 방향을 참조함으로써, 윈도우(18)가 연장되는 영역은 중간 영역(24)으로 불리고, 전면부 권선단으로 구성되는 도체가 펼쳐지는 영역은 출구 영역(23)으로 불리고, 후면부 권선단로 구성되는 윈도우(18)의 후면부에 배치되는 코일 영역은 엔트리 영역(25)으로 불린다. 코일의 후면부 및 전면부에 위치한 측면 소자(120)의 부분은 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다.

사다리꼴은 자계의 비점수차로 인한 에러이고, 도 5a에 도시된 바와 같이 음극선관 스크린 상의 적색 이미지와 청색 이미지 사이의 시프트에 의해 스크린의 1/4의 음극선관의 스크린 상에 나타나고, 70은 적색 이미지를 나타내고, 71은 청색 이미지를 나태내고, 60은 1 시 방향에서 수평 사다리꼴 에러를 나타내고 61은 2 시방향의 포인트에서 코너내의 수평 사다리꼴 에러를 나타낸다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 사다리꼴 에러가 반대의 표시일 때, 종래 기술에서 실행된 알려진 정정은 해결책을 제공할 수 없다. 이러한 소위 사다리꼴 편차 에러는 실제로 곡률 스크린 상에 나타난다.

프랑스 특허 2,757,678 호에는 2 시 방향에서의 코너 사다리꼴 에러가 1 시방향에서의 사다리꼴 에러보다 더욱 큰 진폭을 가질 때의 해결책을 제시하고 있다. 상기 특허에서 제시되고 있는 해결책은 방사각의 방향으로 30˚∼ 45˚사이에 배치되는 자유 도체 윈도우를 생성하기 위해 수평 편향 코일의 측면 도체 성분(120)내에 개구를 생성하는 것이다. 이러한 해결책은 1 시 방향에서의 에러의 진폭이 2 시 방향에서의 코너 에러의 진폭과 동일한 진폭일 때의 사다리꼴 에러를 정정하는 데 매우 적절치 못하다는 점을 과거의 경험은 보여주고 있다.

본 발명은 1 시 방향에서의 에러에 특히 동작함으로써 사다리꼴 에러를 정정하는 데 목적이 있다.

일렬로 3 개의 전자빔을 갖는 음극선관의 전자빔을 컨버전스시키기 위해, 수직 자계의 비점수차는 수직 편향 코일의 전면부에서 음의 값을 가져야만 한다고 알려져 있다.

각각의 코일은 도체(50)의 성분을 포함하고, 각각의 도체의 위치는 2 개의 수직 편향 코일을 분리하는 YZ 평면에 대하여 측정된 방사각의 위치(θ)에 의해 확인되고, 그룹의 도체(120)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, θ1 ∼ θ2 사이에 배치된다.

상기 설명된 바와 같이, 길이축(Z)을 따른 수직 자계의 음의 값의 제2 고조파는 힘의 원통형 라인이 된다.

만약 전류가 모든 도체내에서 동일한 방향으로 흐르면, 제2차 고조파는 도체가 θ= 0˚및 θ=30˚사이에서 배치될 지라도 음의 값이고, 이러한 값은 코일을 분리하는 YZ 평면에 대하여 측정된다. 도체를 상기 규정된 갭에 배치함으로써, 4차 고조파의 전반적인 음의 값 뿐만 아니라 자계의 고도의 음의 값의 2차 고조파를 도입하는 것이 가능하다.

인-라인 전자총으로부터 전자빔의 컨버전스를 유지하기 위해, 라인 편향 자계의 2차 고조파는 후면부 권선단 영역(25)과 전면부 권선단 영역(23) 사이의 중간 영역(24)에서 음의 값이다는 점을 보증하는 것으로 알려져 있다. 이렇게 하기 위해, 측면 도체 성분의 대부분의 도체는 적어도 중간 영역(24)의 부분에서 0 ˚∼ 30˚사이에 배치되는 방사각의 위치로 유지된다.

종래 기술과는 달리, 본 발명은 보다 높은 차수의 고조파 값에 대한 제2차 고조파 값의 비율을 변경하기 위해서, 중간부에 배치되어 있는 포인트(M)로부터 시작하는 코일 앞에 배치되는 영역(22)내의 측면 도체 방사각의 위치를 변경할 것을 제안하고 있다.

도 3a, 3b, 4a, 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 코일은 코일의 전면부내의 외부 에지(121)가 XZ 평면내에서, 즉 0과 동일한 방사각 위치내에서 더이상 배치되지 않는 것이다. 수직 편향 코일의 경우에, 사다리꼴에 대한 작용은 전면부(22)에서 적어도 5˚와 동일한 에지(121)의 방사 위치로부터 느껴진다는 점을 과거 경험은 보여주고 있다.

사다리꼴 에러를 감소시키기 위한 도체의 방사 이동의 영향은 전자빔의 컨버전스 또는 스크린 상의 이미지 기하 구조 등과 같은 다른 패러미터의 손상이 아니다는 점이 중요하다. 이것을 보증하기 위해, 에지(121)의 방사각의 시프트가 수직 편향 코일의 전면부에서 25˚를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 동일한 이유로, Z 방향을 따라 길이(22)가 코일내의 메인 윈도우(18)의 길이의 반을 초과하지 않는 것이 바람직하고, 전면부 권선단(29)의 길이(23) 및 후면부 권선단(19)의 길이(25)를 고려해볼 때, 상기 코일은 편향 코일(4)의 Z 방향을 따른 길이의 1/3을 초과하지 않는 범위내에서 길이(22)를 선택하게 된다. 이러한 제한은 단지 집중 또는 기하학적인 모양 등과 같은 다른 패러미터의 값에 소량의 영향을 주지 않고서 사다리꼴 편차 에러에 영향을 미치는 것이 바람직한 경우에만 적용된다. 만약 사다리꼴 에러의 정정에 대해 선호된다면, 상기 제한을 초과하는 것이 필수적이다.

본 발명은 음극선관이 16/9의 종횡비를 갖고, 스크린 표면의 대각선은 97cm이고, 음극선관은 이름 W97 에 의해 명명되는 음극선관용의 편향 장치의 설계에 적용된다.

이러한 형태의 음극선관을 위해, 종래 기술에 따른 편향 장치는 중간 영역(24)의 전체의 길이를 따라 YZ 평면으로 배치되는 수직 편향 코일의 외부 에지(121)와, 분리된 평면(YZ)에 대하여 0˚∼ 80˚사이의 방사각의 위치내에 배치되는 도체(50)를 갖고 있다. 이러한 편향 장치는 이하의 표에서 나타낸 바와 같이, 사다리꼴 편차 문제를 발생시키고, 음극선관 스크린의 1/4을 나타내는 9 개의 종래의 포인트에서의 적색 이미지와 청색 이미지 사이의 사다리꼴 값은 표에 나타나있다. 사다리꼴 에러 측정은 밀리미터(mm)로 나타내었다.

12 시 방향 1 시 방향

	0.38	-0.25
	0.37	0.35

3 시 방향

이러한 코일은 Δ_trap= (0.38 + 0.25) = 0.63mm 에 의해 제공된 대규모의 사다리꼴 편차을 생성한다.

본 발명의 원칙을 이용하면서, 수직 편향 코일은 변경된다. 메인 윈도우(18)길이의 60% 와 동일한 35 mm의 길이 이상으로, 에지(121)는 20˚방사각의 위치로 가져와지고, 도체(50)는 20˚∼ 50˚의 범위로 각의 윈도우내의 이러한 영역내에서 배치된다.

이러한 경우, 적색/청색 사다리꼴 에러 측정은 사다리꼴을 1 시 방향의 홀수시 방향의 포인트에서 감소시킴으로써 사다리꼴의 편차를 적용 가능한 값으로 가져오는 커다란 개선을 보여주고 있다. 이러한 값은 이하의 표에서 제공된다..

12 시 방향 1 시 방향

	0.10	-0.13
	0.26	0.35

3 시 방향

Δ′_trap= (0.10 + 0.13) = 0.23 mm

본 발명에 따른 수직 편향 코일의 전면부에서 전위의 7차 고조파 표시를 변경하는 효과를 갖고, 이러한 효과는 스크린의 홀수시 방향 포인트에서 사다리꼴의 진폭으로 나타나, 제어 가능하다는 점이 지적되어야 할 것이다.

권선의 대칭때문에, 코일의 암페어-권선 밀도(N)(θ)는 푸리에 급수로서 확장될 수 있다.

N(θ) = ΣA_k.cos(Kθ), for K =1, 3, 5, 7 등. A_k= (4/π).∫^π/2 ₀N(θ).cos(Kθ).dθ.

여기서, A_k는 권선 고조파이다. 전위는 Θ에 관한한 축으로부터 암페어-권선의 합으로서 표현될 수 있다: Φ(R, Θ) = ∫i. N(θ).dθ

좌표(R)의 포인트(M)에서 스칼라 전위( θ)는 다음과 같이 기록될 수 있다:

Φ(R, Θ) = ∑Φ_K(R).sin(k. Θ), for k = 1, 3, 5, 7 등

여기서 R은 편향 장치의 에너지 효율성을 개선시키기 위해 자계를 집중시키도록 편향 코일을 커버하는 페라이트 자성 회로의 반지름이다.

K 차의 고조파는 진폭으로서 다음과 같은 값을 갖는다;

Φ_K(R) = (A_k/k).

도 6에 도시된 종래 기술에서, 7 차 고조파는 상기 코일을 구성하고 있는 권선의 배치때문에 코일의 전면부에서 종래에는 음의 값이었고, 측면 도체 성분의 외부 에지는 0에 근접해있는 방사각의 위치내에 위치되어 있다. 도 6에서 두꺼운 라인에 의해 도시된 바와 같이, 측면 도체 성분의 외부 에지는 코일(4)의 전면부(22)의 1/3 이상이고 20˚에 근접해 있는 방사각 위치에 배치되어 있는 본 발명에서, 7차 고조파 값의 반전이 있고, 그후 코일의 대응되는 전면부에서 양의 값이 된다는 점이 지적되어야 할 것이다.

Claims (7)

1. 컬러의 음극선관용의 전자기 편향 장치에 있어서,

   한쌍의 프레임 편향 코일과;

   한쌍의 라인 편향 코일을 포함하고,

   상기 두쌍의 편향 코일 중에서 적어도 한쌍의 편향 코일은 새들의 형상을 갖고, 각각의 새들 형상의 편향 코일(3)은 길이축(Z)을 따라 연장되고 전자총을 향하는 측면상의 후면부 권선단(19)과 스크린을 향하는 측면상의 전면부 권선단(29)과 이러한 상기 권선단 사이에 배치되는 중간 영역내의 윈도우(18)를 갖고, 전도체(120)의 2 개의 측면 도체 성분(harness)은 전면부 권선단을 후면부 권선단에 결합하고, 각각의 측면 도체 성분은 복수 개의 도체 그룹을 포함하고, 적어도 한쌍의 새들 형상의 코일의 측면 도체 성분의 외부 에지(121)는 상기 코일의 전면부(22)에서 적어도 5˚이상인 방사각의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기 편향 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 새들 형상의 코일은 수직 편향 코일인 것인 전자기 편향 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 수직 편향 코일에 의해 생성된 전위의 7차 고조파는 상기 코일의 전면부에서 양의 값인 것인 편향 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 청구항에 있어서, Z축을 따라 측면 도체 성분의 외부 에지는 중간 영역내에 배치되는 포인트에 관한 한 0˚에 근접한 방사각 위치에 존재하는 것인 편향 장치.
5. 제1항 내지 제4항의 청구항에 있어서, 측면 도체 성분의 외부 에지가 0˚에 근접한 방사각의 위치에 존재하는 영역은 편향 코일의 Z 방향을 따른 길이와 동일하거나 또는 2/3 이상인 것인 편향 장치.
6. 제4항 또는 제5항 중 어느 한 청구항에 있어서, 상기 코일의 전면부내의 측면 도체 성분의 외부 에지는 대략적으로 일정한 방사각의 위치에 존재하는 것인 편향 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 청구항에 있어서, 편향 장치를 구비하는 것인 음극선관.