섀도 마스크

섀도 마스크는 투명하고 초점을 맞춘 컬러 이미지를 생성하는 브라운관(CRT) 텔레비전과 컴퓨터 모니터 제조에 사용되는 두 가지 기술 중 하나입니다.또 다른 접근 방식은 상표명 트리니트론(Triinitron)으로 더 잘 알려진 조리개 그릴입니다.모든 초기 컬러 텔레비전과 대부분의 CRT 컴퓨터 모니터는 섀도 마스크 기술을 사용했다.이 두 기술 모두 1990년대 이후 액정 디스플레이(LCD)로 점차 대체되고 있기 때문에 거의 구식입니다.

섀도 마스크는 스크린 전면 유리 뒤에 있는 층에 착색된 인광을 분리하는 작은 구멍이 뚫린 금속판입니다.섀도 마스크는 금속판에 작은 구멍을 뚫을 수 있는 기술인 광화학 가공에 의해 만들어진다.화면 뒤쪽에 있는 3개의 전자총이 마스크를 가로질러 지나가며 빔이 구멍을 통과해야만 화면에 도달합니다.총은 튜브 후면에서 물리적으로 분리되기 때문에 빔이 3개의 약간 다른 각도에서 마스크에 접근하기 때문에 구멍을 통과한 후 화면상의 약간 다른 위치에 닿는다.

화면에는 3개의 전자총에서 나오는 빔 중 하나에만 맞도록 컬러 인광체의 도트가 배치되어 있습니다.예를 들어 파란색 형광체는 마스크의 특정 구멍을 통과한 후 "청색 총"으로부터의 빔에 의해 타격된다.다른 두 개의 총은 빨간색과 녹색 점에도 같은 역할을 합니다.이 배치로 3개의 총은 빔이 너무 크고 마스크가 장착되지 않은 상태에서는 조준할 수 없는 경우에도 화면상의 개별 도트 색상에 대응할 수 있습니다.

빨간색, 녹색 및 파란색 형광체는 일반적으로 삼각형 모양으로 배열됩니다("삼각형"이라고도 함).텔레비전용으로 최신 디스플레이(1960년대 후반부터 시작)는 원형 구멍 대신 직사각형 슬롯을 사용하여 밝기를 향상시킵니다.이 바리에이션은 슬롯마스크라고 불리기도 합니다.

발전

컬러 텔레비전

컬러 텔레비전은 상업 방송이 보편화되기 전부터 연구되어 왔지만, 1940년대 후반이 되어서야 이 문제가 심각하게 고려되었다.그 당시에는 적색, 녹색, 청색 신호(RGB)를 사용하여 연속적으로 방송하는 다수의 시스템이 제안되고 있었습니다.대부분의 실험 시스템은 기존의 흑백 텔레비전 튜브 앞에서 회전하는 컬러 필터(또는 "겔")를 사용하여 프레임 전체를 순차적으로 방송합니다.각 프레임은 사진의 한 가지 색상을 인코딩하고 휠은 신호에 맞춰 회전하여 색상의 프레임이 표시될 때 화면 앞에 올바른 젤이 표시되도록 했습니다.다른 색상에 대해 별도의 신호를 방송하기 때문에, 이 모든 시스템은 기존의 흑백 세트와 호환되지 않았습니다.또 다른 문제는 매우 높은 리프레시 레이트를 ^[1]사용하지 않는 한 기계적 필터로 인해 깜박거린다는 것입니다.(이것은 개념적으로 세 가지 컬러 채널 모두에 대해 단일 DLP 장치가 사용되는 DLP 기반 투영 디스플레이와 유사합니다.)

RCA는 1938년 Georges Valensi에 의해 처음 도입된 휘도-색도 시스템을 사용하여 완전히 다른 방식으로 작동했습니다.이 시스템은 RGB 신호를 직접 인코딩하거나 전송하지 않았습니다. 대신 이러한 색상을 "휘도"라고 불리는 하나의 전체적인 밝기 수치로 결합했습니다.이는 기존 방송의 흑백 신호와 거의 일치하여 흑백 텔레비전에 영상을 표시할 수 있게 했다.나머지 색상 정보는 고주파 변조로서 신호에 별도로 부호화되어 복합 비디오 신호를 생성했습니다.흑백 텔레비전에서는, 이 추가 정보는 화상의 강도를 랜덤화하는 것으로 보여집니다만, 기존의 해상도가 한정되어 있기 때문에, 실제로는 보이지 않게 되었습니다.컬러 세트에서는, 추가 정보가 검출되어 필터링 되어 휘도에 추가되어 원래의 ^[2]표시용 RGB가 재현됩니다.

RCA의 시스템은 엄청난 장점을 가지고 있었지만, 디스플레이 튜브를 제작하는 것이 어려워서 성공적으로 개발되지 못했다.흑백 TV는 연속 신호를 사용했고 튜브는 균일한 형광체로 코팅될 수 있었다.RCA의 시스템에서는 색상이 라인을 따라 지속적으로 변화하고 있었습니다. 이는 어떤 종류의 기계 필터도 따라가기엔 너무 빨랐습니다.대신, 형광체를 색깔 있는 점의 개별 패턴으로 분해해야 했습니다.각각의 작은 부분에 올바른 신호를 집중시키는 것은 ^[2]그 시대의 전자총으로는 불가능했다.

수많은 시도

1940년대와 1950년대 초에 걸쳐 색상 문제를 해결하기 위한 다양한 노력이 이루어졌다.많은 대기업이 이미지를 재결합하는 다양한 방법으로 다른 색상의 "채널"을 계속 사용하고 있었습니다.RCA는 이 그룹에 속했습니다.1940년 2월 5일에 3개의 기존 튜브를 조합하여 유리판에 하나의 이미지를 형성하는 시스템을 시연했지만 이미지가 ^[2]너무 어두워서 도움이 되지 않았습니다.

1938년 2월 4일 반기계식 시스템을 사용하여 최초의 공중 컬러 텔레비전 방송을 만든 John Logie Baird는 이미 전 전자 버전을 발전시키고 있었다.그의 디자인인 텔레크롬은 튜브의 중앙에 있는 형광체로 덮인 판의 양쪽을 겨냥한 두 개의 전자총을 사용했다.1946년 ^[3]베어드가 사망했을 때 개발은 그다지 진척되지 않았다.비슷한 프로젝트는 Geer tube였는데, Geeer tube는 작은 3면 형광체로 덮인 ^[4]피라미드로 덮인 단일 판의 뒷면을 겨누는 비슷한 배열의 총을 사용했다.

그러나 이러한 모든 프로젝트는 한 형광체에서 다른 형광체로 색이 번지는 문제가 있었습니다.그들의 최선의 노력에도 불구하고, 넓은 전자 빔은 적어도 화면 전체에 걸쳐 각각의 점들을 타격할 만큼 충분히 단단히 초점을 맞출 수 없었다.게다가, 이러한 장치의 대부분은 다루기 힘들었다. 화면 바깥쪽에 전자총을 배치하면 상당한 "데드 스페이스"가 있는 매우 큰 디스플레이가 생성되었다.

후방 포병 활동

좀 더 실용적인 시스템은 튜브 뒤쪽에 있는 단일 총기를 사용하여 전면의 단일 다색 화면을 향해 발사할 것이다.1950년대 초반, 몇몇 주요 전자 회사들이 이러한 시스템의 개발을 시작했다.

한 경쟁자는 제너럴 일렉트릭의 관통기로, 화면 뒷면에 3겹의 인광체를 겹쳐서 칠했다.색상은 광선에 있는 전자의 에너지를 변화시켜 형광체 층 내에서 서로 다른 깊이로 침투하도록 함으로써 선택되었다.실제로 올바른 층에 도달하는 것은 거의 불가능하다는 것이 입증되었고, GE는 결국 텔레비전용 기술을 포기했습니다. 비록 항전 세계에서는 색역을 3가지 색상으로 줄일 수 있었지만, 이 시스템은 이를 달성할 ^[5]수 있었습니다.

더 일반적인 것은 화면 바로 뒤에 있는 보조 포커스 배치를 사용하여 필요한 정확도를 도출하려는 시도였다.Paramount Pictures는 화면 뒤에 있는 와이어 세트를 보조 "건"으로 사용하여 빔의 초점을 더 맞추고 올바른 ^[6]색상으로 조정한 크로마토론을 오랫동안 열심히 작업했습니다.필코의 "애플" 튜브는 전자 빔이 전자 빔을 스칠 때 전자 버스트를 방출하는 인광의 추가적인 줄무늬를 사용했고, 빔의 통로를 조절하고 올바른 색을 ^[7]칠 수 있었다.

이 시스템들 중 어느 것이든 생산에 들어가기까지는 몇 년이 걸릴 것입니다.GE는 1960년대 초까지 침투로를 포기했다.소니는 1960년대에 크로마토론을 시도했지만 포기하고 트리니트론을 개발했다.애플 튜브는 1970년대에 다시 등장했고 다양한 판매 업체들과 함께 어느 정도 성공을 거두었다.그러나 RCA의 섀도우 마스크로 인한 성공은 이러한 노력의 대부분을 좌절시켰다.1968년까지 판매된 모든 컬러 텔레비전은 RCA 섀도우 마스크 ^[8]컨셉을 사용했고, 그해 봄 소니는 첫 트리니트론 ^[9]세트를 선보였다.

섀도 마스크

1938년 독일의 발명가 베르너 플렉시그는 튜브의 바로 뒤에 금속판을 놓고 그 안에 작은 구멍을 뚫는 간단한 개념을 처음으로 특허권을 얻었다.그 구멍들은 빔이 스크린에 닿기 직전에 초점을 맞추기 위해 사용될 것이다.RCA의 Al Schroeder는 이와 유사한 배치를 수행했지만 3개의 전자총도 사용했습니다.연구소장이 그의 상관들에게 디자인의 가능성을 설명했을 때,^[10] 그는 그것을 작동시키기 위한 무한한 인력과 자금을 약속받았다.불과 몇 달 동안, 이 시스템을 사용하는 여러 대의 시제품 컬러 텔레비전이 ^[11]생산되었다.

관 뒤쪽에 델타 패턴으로 배치된 총은 금속판에 초점을 맞추고 정상적으로 스캔했다.스캔하는 동안 대부분의 시간 동안 빔은 플레이트의 뒷면에 부딪혀 정지되었습니다.그러나 빔이 구멍을 통과하면 플레이트 앞에 있는 인광체까지 계속됩니다.이러한 방식으로, 판은 빔이 착색된 인광 도트와 완벽하게 정렬되도록 했습니다.이로 인해 올바른 색상의 점에 초점을 맞추는 문제가 여전히 남아 있습니다.보통 3개의 총에서 나오는 빔은 각각 화면상의 3가지 색상의 점들을 모두 비추기에 충분할 정도로 크다.마스크는 ^[12]빔이 스크린에 닿기 직전에 작은 크기로 기계적으로 감쇠함으로써 도움이 되었습니다.

하지만 이 아이디어의 진짜 천재성은 빔이 다른 각도에서 금속판에 접근했다는 것이다.마스크에 의해 잘린 후 빔은 약간 다른 각도로 계속 앞으로 나아가서 약간 다른 위치에 있는 스크린에 부딪힙니다.확산은 관 뒤쪽에 있는 총 사이의 거리, 그리고 마스크 플레이트와 스크린 사이의 거리에 대한 함수였다.화면의 정확한 위치에 색칠한 점을 그리고 상호 작용을 피하기 위해 그 사이에 약간의 공간을 두면, 총은 올바른 색상의 지점을 ^[12]명중시킬 수 있을 것이다.

그 시스템은 단순했지만, 많은 심각한 현실적인 문제들이 있었다.

빔이 마스크를 쓸어내면서, 대부분의 에너지는 앞에 있는 스크린이 아닌 마스크에 축적되었다.그 시대의 전형적인 마스크는 표면의 15%밖에 열리지 않는다.전통적인 B&W TV에 나오는 것과 같은 밝은 이미지를 만들기 위해서는 이 가상의 섀도우 마스크 시스템의 전자총이 5배 더 강력해야 합니다.게다가, 화면상의 점들은 잘못된 총기에 맞지 않기 위해 의도적으로 분리되었고, 그래서 화면의 많은 부분이 ^[13]검은색이었다.이것에 의해, 화상을 밝게 하기 위해서 한층 더 많은 전력이 필요하게 됩니다.그리고 이 훨씬 강력한 세 개의 총이 권력을 나누었기 때문에, 구현 비용은 비슷한 B&W ^[14]세트보다 훨씬 더 비쌌습니다.

컬러 스크린에 축적된 전력량이 너무 커서 열부하가 심각한 문제가 되었습니다.섀도 마스크는 정상 작동 시 전자총에서 흡수되는 에너지로 인해 전자총이 가열 및 팽창하여 이미지가 흐릿하거나 변색됩니다(도밍 참조).밝은 신호와 어두운 신호가 번갈아 가면서 사이클링을 일으켜 마스크가 뒤틀리는 것을 막는 데 어려움이 가중되었습니다.

게다가 지오메트리는 3개의 빔을 화면 전체에 걸쳐 적절히 배치하기 위해 복잡한 시스템이 필요했습니다.빔이 화면 중앙 영역을 휩쓸고 있을 때 빔을 고려할 때 개별 총의 빔은 각각 같은 거리를 이동하며 마스크의 구멍과 동일한 각도로 만난다.화면 모서리에서는 일부 빔이 더 멀리 이동해야 하며 모든 빔이 화면 중앙과 다른 각도로 구멍과 만난다.이러한 문제로 인해 빔의 올바른 위치를 유지하기 위해 추가적인 전자 장치와 조정이 필요했습니다.

시장 소개

개발 중에 RCA는 섀도 마스크 시스템이 작동할 수 있을지 확신하지 못했습니다.개념은 단순하지만, 실제로 구축하기는 어려웠습니다. 특히 합리적인 가격대에 구축하기는 더욱 어려웠습니다.이 회사는 시스템이 작동하지 않을 경우에 대비해 기어 튜브를 포함한 여러 가지 다른 기술을 선택했어요.1950년에 첫 번째 튜브가 생산되었을 때, 이러한 다른 라인은 ^{[citation needed]}폐기되었다.

전시의 전자제품의 진보는 고주파 전송의 큰 부분을 실용화했고, 1948년 미국 연방통신위원회(FCC)는 UHF 채널 사용에 대한 일련의 회의를 시작했다.당시 미국에서는 사용 중인 TV가 거의 없었기 때문에 이해관계자 단체들은 호환성이 없는 새로운 컬러 포맷에 UHF를 사용하는 것에 대해 빠르게 합의했다.이 회의들은 결국 CBS에 의해 추진되고 있는 경쟁적인 반기계적 필드 시퀀셜 컬러 시스템을 선정했다.그러나 회의 도중 RCA는 궁합이 맞는 색채에 대한 노력을 발표했지만 너무 늦었다.CBS 색상은 ^[1][15]1950년에 도입되었습니다.

하지만, RCA 시스템의 약속은 너무 커서, NTSC가 그 명분을 대신하게 되었다.1950년에서 1953년 사이에 그들은 인간의 색 지각에 대한 거대한 연구를 수행했고, 그 정보를 RCA의 기본 ^[16]개념을 개선하기 위해 사용했다.이때쯤 RCA는 어떤 경쟁사보다 품질이 크게 향상된 실험용 섀도우 마스크 세트를 생산했습니다.이러한 이유로 시스템은 어둡고 복잡하며 크고 전력 소비가 많으며 비용이 많이 들었습니다.그러나 사용 가능한 컬러 이미지를 제공했고, 가장 중요한 것은 기존의 B&W 신호와 호환성이 있었습니다.이것은 최초의 FCC 회의가 열렸던 1948년에는 문제가 되지 않았지만 1953년에는 B&W 세트의 수가 폭발적으로 증가했다. 더 이상 단순히 ^{[citation needed]}포기할 수 있는 방법이 없었다.

NTSC가 새로운 표준을 FCC에 의해 비준할 것을 제안하자 CBS는 자체 시스템에 ^[1]대한 관심을 접었다.업계의 모든 사람들이 RCA의 특허를 허가받은 세트를 제작하기를 원했고, 1950년대 중반에는 상업적으로 이용 가능한 세트가 다수 있었습니다.그러나 컬러 세트는 같은 크기의 B&W 세트보다 훨씬 비싸 현장 직원의 지속적인 조정이 필요했습니다.1960년대 초까지 그들은 여전히 북미의 텔레비전 시장에서 작은 비율을 차지했다.이 숫자는 1960년대 초에 폭발적으로 증가했고 ^[8]1963년에는 일주일에 5,000세트가 생산되었다.

제조하다

섀도마스크는 광화학가공법을 이용해 제작된다.처음에는 강철판^[17] 또는 인바^[18] 합금으로 포토 레지스트를 코팅한 후 소성하여 굳힌 후 포토마스크를 통해 자외선에 노출되어 노출되지 않은 레지스트를 제거하기 위해 개발된 후 액체산을 사용하여 금속을 식각한 후 포토 레지스트를 제거합니다.한 포토마스크는 다른 포토마스크보다 더 큰 흑점을 가지며, 이로 인해 테이퍼 형태의 ^[19]개구부가 형성된다.섀도 마스크는 금속 조각^[20] 또는 깔때기 또는 스크린 ^[24]글라스에 각각 결합된 레일 또는 프레임을^[21][22][23] 사용하여 스크린에 설치되며 섀도 마스크를 팽팽하게 잡아 휘어지는 것을 최소화합니다(마스크가 평평한 경우 평면 스크린 CRT 컴퓨터 모니터에 사용됨). 더 높은 영상 밝기와 대비가 가능합니다.바이메탈 스프링은 전자빔이 섀도우 마스크를 가열하여 ^[25]열팽창을 일으킬 때 발생하는 뒤틀림을 보상하기 위해 TV에서 사용되는 CRT에 사용할 수 있습니다.

개선, 시장 수용

1960년대에 이르러 최초의 RCA 특허는 폐지되었고, 동시에 많은 기술적 개선이 도입되었습니다.1966년의 GE Porta-Color 세트에는, 이 중 많은 것이 채용되어 큰 성공을 거두었습니다.1968년까지 거의 모든 회사가 경쟁적인 디자인을 가지고 있었고, 컬러 텔레비전은 값비싼 옵션에서 주류 기기로 옮겨갔습니다.

섀도 마스크의 열팽창으로 인한 도밍 문제는 여러 가지 방법으로 해결되었습니다.일부 업체는 온도 조절기를 사용하여 온도를 측정하고 ^[26]팽창에 맞게 스캔을 조정했습니다.차동 팽창률이 문제를 상쇄하는 바이메탈 섀도우 마스크는 1960년대 후반부터 보편화됐다.Invar 및 이와 유사한 저팽창 합금이 1980년대에^[27] 도입되었습니다.이 재료들은 색상에 영향을 줄 수 있는 쉬운 자화 때문에 어려움을 겪었지만, 이것은 일반적으로 자동 소자 ^[26]기능을 포함함으로써 해결할 수 있었습니다.마지막으로 도입된 솔루션은 "늘린 마스크"로, 이 마스크는 프레임(일반적으로 유리)에 고온에서 용접되었습니다.그 후 프레임은 튜브 안쪽에 용접되었다.조립체가 식었을 때 마스크는 아무리 가열해도 ^[28][29]제거할 수 없는 엄청난 장력을 받았다.

밝기 향상은 1960년대의 또 다른 주요 작업이었다.희토류 인광기의 사용은 밝은 색을 만들어 냈고 전자 빔의 강도를 약간 낮출 수 있었다.더 나은 포커싱 시스템, 특히 세트가 완벽한 포커스에 더 많은 시간을 할애한다는 것을 의미하는 자동 시스템은 스크린에서 점들을 더 크게 만들 수 있었다.Porta-Color는 이 두 가지 진보를 모두 사용하여 삼각형이 아닌 서로 옆에 놓이도록 포를 재배치하여 도트를 화면 표면의 훨씬 더 많은 부분을 덮는 슬롯으로 수직으로 확장할 수 있도록 했습니다.때때로 "슬롯 마스크"로 알려진 이 디자인은 1970년대에 ^[26][30]보편화되었습니다.

1970년대 초에 널리 도입된 또 다른 변화는 형광체 패턴의 내부 공간에 검은색 재료를 사용한 것입니다.이 페인트는 방에서 나오는 주변 빛을 흡수하여 보는 이로 하여금 반사되는 양을 줄였다.이를 효과적으로 작동시키기 위해 인광 도트의 크기를 줄이고 밝기를 낮췄다.그러나 주변 조건에 비해 개선된 대비 덕분에 전면 플레이트가 훨씬 더 선명해졌고, 인광에서 더 많은 빛이 뷰어에 도달하여 실제 밝기가 증가했습니다.^[26]회색 색조의 전면 플레이트는 이미지를 어둡게 만들었지만 주변 빛이 인광기에 도달하기 전에 감쇠되고 뷰어로 돌아올 때 두 번째로 감쇠되었기 때문에 더 나은 대비를 제공했습니다.인광기로부터의 빛은 단 한 번만 감쇠되었다.이 방법은 시간이 ^{[citation needed]}지남에 따라 바뀌었고, TV 튜브는 시간이 지남에 따라 점점 더 검어졌습니다.

컬러 CRT를 제조할 때 섀도 마스크 또는 조리개 그릴을 사용하여 전면 플레이트의 포토 레지스트를 자외선 광원에 노출시켜 한 번에 한 색씩 도달하는 전자를 시뮬레이션합니다.이 포토 레지스트는, 현상했을 때에, 필요에 따라서 한 가지 색상에 대해서만 형광체를 도포할 수 있었습니다.이 공정은 각 색상에 한 번씩 총 3번 사용되었습니다. (섀도 마스크 또는 조리개 그릴은 탈부착이 가능해야 하며 이 공정을 성공시키기 위해서는 정확한 위치 변경이 가능해야 합니다.)

「 」를 참조해 주세요.

• 도트 피치
• 조리개 그릴
• 크로마클라
• Porta-Color

레퍼런스

메모들

참고 문헌

외부 링크

• 섀도우 마스크가 뭐죠?