KR20020007018A - 빔 인덱스형 음극선관 - Google Patents

Abstract

타원형 보조 편향 장치를 구비하여 보다 작은 전류값으로 전자빔의 보정을 효율적으로 수행할 수 있도록 한 빔 인덱스형 음극선관에 관한 것으로서,

빔 인덱스형 음극선관은 패널의 내면에 형성되며 인덱스 스트라이프를 구비하는 형광막 스크린과, 넥크부에 내장되며 형광막 스크린을 향하여 전자빔을 방출하는 전자총과, 패널과 넥크부를 연결하는 펀넬의 외면에 제공되며 상기 인덱스 스트라이프에서 방출된 인덱스 광을 검출하는 광 검출기와, 광 검출기에서 제공받은 인덱스 신호를 색신호와 동기시켜 정확한 색신호를 전자총에 인가하는 인덱스 회로부와, 편향 자계를 발생하여 전자총에서 방출된 전자빔을 편향시키는 편향 요크와, 넥크부의 외주면에 장착되며, 화면의 수평 및 수직 방향으로 마주하는 4개의 자극이 타원형으로 배치되어 전자총 내부를 통과하는 전자빔에 비대칭형 4중극자계를 인가하는 보조 편향 장치를 포함한다.

Description

빔 인덱스형 음극선관 {Beam index type CRT}

본 발명은 전자빔 경사를 보정하기 위하여 보조 편향 장치를 구비한 빔 인덱스형 음극선관에서, 상기 보조 편향 장치가 타원형으로 제공되어 비대칭형 자계를생성함으로써 보다 작은 전류값으로 전자빔의 보정을 효율적으로 수행할 수 있도록 한 빔 인덱스형 음극선관에 관한 것이다.

일반적으로 칼라 음극선관은 전자총에서 방출된 전자빔으로 형광막 스크린을 발광시켜 소정의 화면을 구현하는 표시장치로서, 비교적 저렴한 가격과 선명한 화질로 인해 가정용 텔레비젼과 컴퓨터의 모니터 등에 널리 사용되고 있다.

이러한 칼라 음극선관은 섀도우 마스크를 채용하여 전자총에서 방출된 세줄기 전자빔을 해당 R, G, B 형광막으로 분리하는 색선별 기능을 갖는데, 화면 사이즈가 크거나 전자빔이 고전류 영역일때는 섀도우 마스크가 열팽창하여 색순도를 저하시키며, 전자빔이 지자계(地磁界)의 영향을 받기 때문에 지자계 차폐를 위하여 인너 실드(inner shield)를 장착하고 세트 회로에 디가우싱(degaussing) 회로 및 코일을 설치해야 하는 등, 여러 한계를 안고 있다.

상기한 칼라 음극선관의 한계를 극복하기 위하여, 일본 특허공개번호 소(昭)61-68836호 및 소(昭)63-105438호 등에서는 섀도우 마스크 및 인너 실드가 필요 없는 빔 인덱스형 음극선관을 개시하고 있다.

상기 빔 인덱스형 음극선관은 형광막 스크린에 인덱스 스트라이프를 형성하고, 인덱스 광을 검출하는 집광판과 광센서를 펀넬에 구비하고 있으며, 전자총에서 방출된 전자빔이 인덱스 스트라이프를 여기시켜 인덱스 광이 방출되면, 집광판과 광센서에서 검출된 인덱스 신호를 색신호와 동기시킴으로써 원하는 색을 구현할 수 있도록 고안되어 있다.

이러한 빔 인덱스형 음극선관은 섀도우 마스크를 구비한 일반 음극선관과는달리, 한줄기 전자빔을 방출하기 때문에, 세줄기 전자빔이 어긋나는 정도인 미스컨버젼스(misconvergence)가 제로이며, 섀도우 마스크가 없으므로 도밍(doming) 현상과 모아레(moire) 현상이 전혀 없는 큰 장점을 지닌다.

그러나 빔 인덱스형 음극선관은 구동 원리상 전자빔 크기, 특히 수평 빔경에 제한을 받는다. 즉 도 10에서 도시한 바와 같이, 형광막 스크린(1)에 도달하는 전자빔 크기는 블랙 매트릭스막(3) 너비(A)의 2배에 형광막 스트라이프(5) 하나의 너비(B)를 더한 폭보다 작아야 타색을 침범하지 않으므로, 전자빔의 수평 빔경을 작게 제한하는 것이 중요하다.

더욱이 도 11에서 도시한 바와 같이, 음극선관의 앞유리는 장방형으로서, 전자빔이 화면의 중앙점을 기준으로 편향되기 때문에, 화면의 주변부에서는 전자빔이 수직하게 배열하는 대신 경사진 형태로 나타난다. 이러한 현상은 화면이 대형화 및 평면화할수록 더욱 심각해지며, 실험에 의하면 29인치 음극선관의 경우 화면 주변부에서 전자빔은 수직축과 15도 이상의 각도로 경사진 형상을 나타낸다.

이러한 전자빔의 경사는 전자빔의 수평 빔경을 증가시켜 타색 침범을 일으킬 뿐만 아니라 하나 이상의 인덱스 스트라이프를 발광시킬 경우, 인덱스 신호가 중복 발생하여 인덱스 회로부에서 정확하게 색신호와 동기시킬 수 없으므로 정확한 색표현이 불가능해지는 치명적인 단점을 안게 된다.

이로서 전자빔의 경사를 보정하기 위하여 여러 기술들이 고안되었는데, 그 가운데 하나로 일본 특허공개번호 소(昭)57-199152호는 보조 편향 장치를 채용하여 전자총 내부를 통과하는 전자빔에 대칭형 4중극자계(四重極磁界)를 발생함으로써전자빔을 회전시키는 방법을 개시하고 있다.

즉 도 12에서 도시한 구조의 보조 편향 장치(7)를 넥크부 외주면에 장착하면, N극에서 S극을 향하는 자기력(B)에 의해 전자빔은 화살표 방향의 힘(F)을 받아 회전하게 되며, 경사 보정회로(9)에서 공급되는 전류량과 전류 방향을 조절함으로써 전자빔이 주사되는 위치별로 자기력의 세기를 조절하여 전자빔의 경사를 보정하게 된다.

그러나 위와 같은 대칭형 4극 구조에서는 대칭형의 특성상 전자빔이 통과하는 중앙 부분에서 자기장이 서로 상쇄되기 때문에 자기장이 침투하기 여려우므로, 전자빔을 원하는 각도로 회전시키기 위해서는 보조 편향 장치에 보다 높은 전류를 공급해야 하는 단점이 있다. 또한 대칭형 4극 구조에 의해 전자빔은 45°방향으로 가장 큰 힘을 받게 되므로, 자기장을 점차 강하게 인가하여도 전자빔은 그 이상의 각도로 회전하지 않으면서 전자빔의 형태만 45°방향으로 늘어지게 된다.

이로서 종래 기술에 의한 보조 편향 장치는 전자빔의 경사를 보정하는데 상당한 전류 공급을 필요로 하며, 전자빔의 회전각이 제한되는 단점을 갖는다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존 보조 편향 장치의 단점을 보완하여, 보다 작은 전류 공급으로 전자빔의 보정을 효율적으로 수행할 수 있으며, 동일한 전류 공급으로 보다 큰 회전각을 얻을 수 있는 보조 편향 장치와 이를 포함한 빔 인덱스형 음극선관을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 빔 인덱스형 음극선관의 단면도.

도 2는 보조 편향 장치의 정면도.

도 3과 도 4는 각각 종래 기술과 본 발명에 의한 보조 편향 장치에서 시뮬레이션한 전자빔 형상을 나타낸 도면.

도 5와 도 6은 각각 종래 기술과 본 발명에 의한 보조 편향 장치의 일부를 도시한 개략도.

도 7은 다른 실시예에 의한 보조 편향 장치의 정면도.

도 8∼도 9는 보조 편향 장치의 입력 파형을 나타낸 그래프.

도 10은 형광막 스크린의 확대도.

도 11은 전자빔 경사를 설명하기 위한 개략도.

도 12는 종래 기술에 의한 보조 편향 장치의 정면도.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

패널의 내면에 형성되며 인덱스 스트라이프를 구비하는 형광막 스크린과,

넥크부에 내장되며 형광막 스크린을 향하여 전자빔을 방출하는 전자총과,

상기 패널과 넥크부를 연결하는 펀넬의 외면에 제공되며 상기 인덱스 스트라이프에서 방출된 인덱스 광을 검출하는 광 검출기와,

상기 광 검출기에서 제공받은 인덱스 신호를 색신호와 동기시켜 정확한 색신호를 전자총에 인가하는 인덱스 회로부와,

편향 자계를 발생하여 전자총에서 방출된 전자빔을 편향시키는 편향 요크와,

상기 넥크부의 외주면에 장착되며, 화면의 수평 및 수직 방향으로 마주하는 4개의 자극이 타원형으로 배치되어 전자총 내부를 통과하는 전자빔에 비대칭형 4중극자계를 인가하는 보조 편향 장치를 포함하는 빔 인덱스형 음극선관을 제공한다.

상기 보조 편향 장치가 비대칭형 자계를 생성함에 따라, 전자빔이 통과하는 가운데 부분에서 자기장이 서로 상쇄되는 비율이 감소하여 전자빔에 대한 자기장의 영향력을 강화시킬 수 있다. 이로서 본 발명은 보조 편향 장치에 보다 낮은 전류를 제공하여도 보다 높은 효율로 전자빔의 경사를 보정할 수 있는 장점을 갖는다.

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

도 1은 본 실시예에 의한 빔 인덱스형 음극선관의 단면도로서, 빔 인덱스형 음극선관은 내면에 형광막 스크린(2)이 형성되는 패널(4)과, 패널(4)의 후방에 결합되는 펀넬(6) 및 넥크부(8)와, 형광막 스크린(2)을 향하여 한줄기 전자빔(10)을 방출하는 전자총(12)과, 펀넬(6)의 외주면에 장착되는 편향 요크(14)와, 인덱스 광(16)을 검출하기 위한 광 검출기(18)와, 전자총(12) 및 광 검출기(18)와 전기적으로 연결되는 인덱스 회로부(20)와, 전자빔(10)을 회전시키기 위한 보조 편향 장치(22)를 구비한다.

상기 형광막 스크린(2)은 블랙 매트릭스막(24) 사이에 연속적으로 형성되는 R, G, B 형광막 스트라이프(26)와, 휘도 향상을 위해 제공되는 알루미늄 반사막(28)과, 알루미늄 반사막(28) 위에 소정의 간격으로 형성되며 전자빔(10)을 제공받아 인덱스 광(16)을 방출하는 인덱스 스트라이프(30)로 이루어진다.

상기 광 검출기(18)는 펀넬(6)의 투명한 수광창(6a) 외면에 부착되며, 보통은 집광판(32)과 광센서(34)로 이루어지는데, 상기 집광판(32)은 자외선 영역(대략 400 nm)의 인덱스 광을 광센서(34)의 반응 감도가 좋은 파장대(600∼900 nm)의 광 신호로 변환하며, 광센서(34)는 집광판(32)이 제공한 장파장의 광 신호를 전기 신호(인덱스 신호)로 변환하여 이를 인덱스 회로부(20)에 인가한다.

그리고 상기 인덱스 회로부(20)에서 광센서(34)가 제공한 인덱스 신호를 색신호와 동기시켜 정확한 색신호를 전자총(12)에 인가하면, 전자총(12)은 색신호에 대응하는 전자빔(10)을 방출하고, 방출된 전자빔은 편향 요크(14)가 발생하는 편향 자계에 의해 편향되어 지정된 형광막 스트라이프(26)에 도달함으로써 정확한 색을 표현하게 된다.

이 때 상기 전자빔(10)은 화면의 중앙점을 기준으로 편향 요크(14)가 발생한수평 및 수직 자계에 의해 편향되어 라스터(raster)를 형성하는데, 상기 보조 편향 장치(22)는 전자빔(10)이 편향 요크(14) 내부에 입사하여 편향되기 전, 미리 소정의 각도로 전자빔을 회전시켜 편향에 의한 화면 주변부에서의 전자빔 경사를 보정하는 역할을 한다.

도 2는 보조 편향 장치의 정면도로서, 보다 구체적으로 상기 보조 편향 장치(22)는 넥크부(8) 외주면에 장착되는 타원형 지지체(36)와, 타원형 지지체(36)의 내주면에 고정되며 화면의 수평 방향(H)과 수직 방향(V)으로 대향 배치되는 4개의 자극(38a, 38b, 38c, 38d)과, 4개의 자극을 순차적으로 감는 코일(40)과, 코일(40)의 양끝단에 연결되어 코일에 전류를 제공하는 경사 보정회로부(42)로 이루어진다.

상기 4개의 자극(38)은 수평 방향으로 마주하는 제 1 및 제 2자극(38a, 38b) 사이의 간격이 수직 방향으로 마주하는 제 3 및 제 4자극(38c, 38d) 사이의 간격보다 큰 타원형으로 배치되며, 캐소드(K)와 다수개의 그리드 전극(G1∼G4)으로 구성된 전자총(12) 가운데 특히 포커스 전극(G3)과 마주하도록 배치되어 메인 포커스 렌즈(44)에 입사하기 전의 전자빔에 영향을 미친다.

상기한 구성의 보조 편향 장치(22)는 경사 보정회로부(42)에서 코일(40)에 소정의 전류를 제공하면, 코일(40)에 감겨진 4개의 자극(38) 가운데 수평 및 수직 방향으로 마주하는 한쌍의 자극이 동일한 극성으로 자화(磁化)되면서 보조 편향 장치(22) 내부로 자기장을 형성하여 전자빔(10)을 회전시키게 된다.

즉, 전하를 띈 입자가 자기장에 입사하면 힘, 일명 로렌츠 힘을 받는데, 도시한 바와 같이 일례로 제 1 및 제 2자극(38a, 38b)이 S극으로 자화되고, 제 3 및 제 4자극(38c, 38d)이 N극으로 자화되는 경우, 자기력(B)은 N극에서 나와 S극을 향하며, 전류 방향(전자빔 진행 방향과 반대 방향)은 지면 아래를 통과하는 방향이 되어 결과적으로 로렌츠 힘(F)은 화살표 방향이 된다.

따라서 보조 편향 장치(22) 내부를 통과하는 전자빔(10)은 화살표 방향의 로렌츠 힘을 받아 수평축을 기준으로 소정 각도 회전하게 되며, 이로서 화면 주변부로의 편향에 의한 회전을 보상하여 화면의 중앙부와 더불어 주변부에서도 전자빔이 수직하게 입사할 수 있도록 한다.

이 때 본 실시예에 의한 보조 편향 장치(22)는 4개의 자극을 타원형으로 배치함으로써 원형 구조에 비해 다음과 같은 장점을 갖는데, 첫째는 전자빔을 원하는 각도로 회전시키는데 보다 작은 전류값이 요구되며, 둘째는 동일한 전류 공급에 대하여 전자빔의 회전각을 훨씬 크게 할 수 있다는 것이다.

상기한 장점들은 보조 편향 장치(22)를 구성하는 4개의 자극(38)이 타원형으로 배치되어 비대칭 4중극자계를 발생시키는데 기인한다. 즉 보조 편향 장치(22)가 비대칭 자계를 생성함으로써 전자빔(10)이 통과하는 중앙 부분에서 자기장이 서로 상쇄되는 비율이 크게 감소하여 전자빔에 미치는 자기장의 영향력을 강화시킬 수 있으므로, 원형 구조에서 요구되는 전류보다 훨씬 작은 전류 공급으로도 전자빔을 원하는 각도로 용이하게 회전시킬 수 있다.

도 3은 원형 구조의 보조 편향 장치에서 4개의 자극 모두에 8A의 전류를 인가하여 시뮬레이션한 전자빔 형상을 나타낸 것으로서, 전자빔(10)은 수평축(H)을기준으로 시계 방향으로 대략 30°회전한 모습을 나타낸다.

반면 도 4는 본 실시예에 의한 타원형 보조 편향 장치(22)에서 4개의 자극(38) 모두에 0.2A의 전류를 인가하여 시뮬레이션한 전자빔 형상을 나타낸 것으로서, 전자빔(10)은 수평축(H)을 기준으로 시계 방향으로 대략 40°회전한 모습을 나타낸다.

상기한 시뮬레이션 결과를 근거로, 본 실시예가 기존의 원형 구조에 비해 훨씬 작은 전류 공급으로도 전자빔을 보다 원할하게 회전시키고 있음을 알 수 있다.

다음으로, 전자빔의 회전각에 대하여 살펴보면, 도 5는 원형의 보조 편향 장치에서 S극을 나타내는 어느 하나의 자극과 N극을 나타내는 다른 하나의 자극을 나타낸 개략도로서, 4개의 자극이 원형으로 배치됨에 따라 N극에서 S극을 향하는 자기력(B)은 수직축(V)을 기준으로 45°각을 이루며, 로렌츠 힘(F)은 수평축(H)을 기준으로 45°각을 이루게 된다.

이로서 전자빔은 수평축에 대하여 45°방향으로 가장 큰 힘을 받아 회전하게 되는데, 각 자극에 인가되는 전류값을 증가시켜도 전자빔의 회전각이 커지는 대신, 45°방향으로 길게 늘어지는 결과를 초래한다.

반면 도 6은 본 실시예에 의한 보조 편향 장치에서 제 1자극(38a)(S극)과 제 3자극(38c)(N극)을 나타낸 개략도로서, 4개의 자극간 수평 간격이 수직 간격보다 큰 타원형으로 배치됨에 따라, N극에서 S극을 향하는 자기력(B)은 수직축(V)을 기준으로 45°이상의 각을 이루어 자기력(B)과 수직한 로렌츠 힘(F)은 수평축(H)을 기준으로 45°이상의 각을 이루게 된다.

따라서 보조 편향 장치(22) 내부를 통과하는 전자빔(10)은 수평축에 대하여 45°이상의 각을 이루는 A-A축으로 힘을 받게 되므로, 수평축을 기준으로 45°이상의 회전각으로 용이하게 회전할 수 있는 것이다.

여기서 본 실시예에 의한 보조 편향 장치(22)는 수평 방향으로 마주하는 한쌍의 자극 사이의 거리가 수직 방향으로 마주하는 한쌍의 자극 사이의 거리보다 커서 전자빔에 미치는 영향력이 감소되는 점을 고려하여, 수평 방향으로 마주하는 한쌍의 자극에 보다 많은 전류를 공급하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 실시예는 수평 방향으로 긴 타원형 보조 편향 장치를 구비함으로써 수평축을 기준으로 45°이상의 회전각으로 전자빔을 회전시킬 수 있는데, 수직축을 중심으로 전자빔을 45°이상의 회전각으로 회전시켜야 하는 경우, 상기 보조 편향 장치는 다른 실시예로서 도 7에서 도시한 바와 같이, 수평 방향으로 마주하는 제 1 및 제 2자극(38a, 38b) 사이의 거리보다 수직 방향으로 마주하는 제 3 및 제 4자극(38c, 38d) 사이의 거리가 크도록 4개의 자극을 배치함으로써 수직 방향으로 긴 타원형으로 이루어질 수 있다.

두가지 실시예 모두에 있어서, 상기한 구성의 보조 편향 장치(22)는 화면 주변부에서의 전자빔 경사를 보정하기 위하여 화면 주변부로 입사하는 전자빔에 대하여 자기장의 영향력을 확대시킴으로써 보다 큰 회전각으로 전자빔을 회전시켜야 한다.

즉 보조 편향 장치(22)의 경사 보정회로부(42)는 편향 요크(14)의 편향 신호에 대응하는 입력 파형을 발생하여 이를 코일(40)에 인가하는데, 도 8은 수평 방향1주기의 주사에 대한 입력 파형을, 도 9는 1 프레임 주사에 대한 수직 방향 1주기의 입력 파형을 나타내고 있다.

도시한 바와 같이 경사 보정회로부(42)가 전자빔(10)이 화면의 주변부로 편향될수록 입력 파형을 크게하여 전자빔의 회전각을 확대시킴으로써 화면 주변부에서의 전자빔 경사를 보정할 수 있다.

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 발명은 타원형 보조 편향 장치를 구비하여 비대칭형 자계를 생성함으로써 전자빔에 미치는 자기장의 영향력을 강화시켜 보다 작은 전류 공급으로도 전자빔 회전을 용이하게 할 수 있으며, 보다 큰 회전각으로 전자빔을 회전시킬 수 있다. 이로서 보조 편향 장치를 구동시키는데 필요한 전력 소모를 최소화하면서 보조 편향 장치의 전자빔 회전 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 패널의 내면에 형성되며 인덱스 스트라이프를 구비하는 형광막 스크린과;

   넥크부에 내장되며 형광막 스크린을 향하여 전자빔을 방출하는 전자총과;

   상기 패널과 넥크부를 연결하는 펀넬의 외면에 제공되며 상기 인덱스 스트라이프에서 방출된 인덱스 광을 검출하는 광 검출기와;

   상기 광 검출기에서 제공받은 인덱스 신호를 색신호와 동기시켜 정확한 색신호를 전자총에 인가하는 인덱스 회로부와;

   편향 자계를 발생하여 전자총에서 방출된 전자빔을 편향시키는 편향 요크와;

   상기 넥크부의 외주면에 장착되며, 화면의 수평 및 수직 방향으로 마주하는 4개의 자극이 타원형으로 배치되어 전자총 내부를 통과하는 전자빔에 비대칭형 4중극자계를 인가하는 보조 편향 장치를 포함하는 빔 인덱스형 음극선관.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 보조 편향 장치가,

   넥크부 외주면에 장착되는 타원형 지지체와;

   상기 지지체의 내주면에 고정되며 화면의 수평 및 수직 방향으로 대향 배치되는 4개의 자극과;

   상기 자극을 순차적으로 감아 고정되는 코일과;

   상기 코일의 양끝단에 연결되어 코일에 전류를 제공하는 경사 보정회로부를포함하는 빔 인덱스형 음극선관.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 보조 편향 장치가 전자총의 포커스 전극과 마주하도록 장착되는 빔 인덱스형 음극선관.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 4개의 자극이 수평 방향으로 마주하는 한쌍의 자극 사이의 거리가 수직 방향으로 마주하는 한쌍의 자극 사이의 거리보다 크도록 배치되는 빔 인덱스형 음극선관.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 경사 보정회로부가 수평 방향으로 마주하는 한쌍의 자극에 수직 방향으로 마주하는 한쌍의 자극보다 큰 전류를 제공하는 빔 인덱스형 음극선관.
6. 제 2항에 있어서,

   상기 4개의 자극이 수직 방향으로 마주하는 한쌍의 자극 사이의 거리가 수평 방향으로 마주하는 한쌍의 자극 사이의 거리보다 크도록 배치되는 빔 인덱스형 음극선관.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 경사 보정회로부가 수직 방향으로 마주하는 한쌍의 자극에 수평 방향으로 마주하는 한쌍의 자극보다 큰 전류를 제공하는 빔 인덱스형 음극선관.