CN1018133B - 包含自会聚图案校正偏转系统的彩色显示系统 - Google Patents

Abstract

彩色显示系统(28)装有偏转系统(30)，后者在不需要其他电路元件的情况下提供光栅图案校正。偏转系统(30)包含偏斜绕制的垂直偏转线圈(32)和前端场成型元件(36)，以提供两侧枕形畸变校正。借助于视频装置CRT(12)的电子枪组件(17)中的结构(45，46)来校正由偏转系统(30)引入的垂直慧形误差。

Description

本发明涉及包含自会聚偏转系统的彩色显示装置，该偏转系统还提供光栅畸变校正。

在通常的视频装置中，例如，在彩色电视接收机或计算机监视器中，通过使电子束以预定的图案、横过阴极射线管（CRT）显示荧光屏偏转或扫描，同时，依照视频信息信号调制电子束密度，而在CRT的显示荧光屏上形成图象。通过使电子撞击，即，打在显示荧光屏的特定的产生彩色的荧光体上而形成彩色图象。在典型的装置中，CRT将产生三束电子束，后者在平行于CRT显示荧光屏水平轴线的平面内排列成一直线。这些电子束中的每一束被指定打在一个特定的色彩产生带的若干荧光单元上。尽管所述三束电子束是从CRT的电子枪组件的不同的位置发射的，但是，提供用于使电子束偏转或扫描的电磁场的偏转系统预定在所有位置上使三束电子基本上会聚在显示荧光屏上。按照通常的做法，例如，从象差理论中得知的方法，来绕制偏转系统的行频和场频偏转线圈，以产生自会聚场。这种场包括通常桶形的垂直偏转场和通常枕形的水平偏转场。但是，象差理论指出，电子束会聚所需要的偏转系统的线圈绕线分布，可能与实现光栅，即，图案畸变（例如，两侧枕形畸变）的校正所需要的绕线分布不一致。这些关系，以及线圈绕线 技术方面的实际限制，可能产生在会聚和图案校正之间进行折衷的必要性。通常的做法是：例如，在减少对线圈绕线分布的限制，以便更容易获得所希望的电子束会聚的条件的同时，采用动态激励电路装置，以实现某些效果，例如，枕形畸变校正。在先有技术中一般公认，通过在电子束出口处，即，玻锥、偏转系统端部，产生枕形垂直偏转场，可以减小两侧，即，东-西（E-W）方向的枕形畸变。可以用在线圈的入口端有比较大的导线绕线角，而在线圈的出口端有比较小的导线绕线角的垂直偏转线圈来产生这种形状的场。还利用偏转系统的外部装置，例如磁铁，即，场调节器来帮助实现所需要的性能。阴极射线管本身也可能对会聚或图案畸变产生或者积极的、或者消极的影响。因此，以有效的和经济的方法来实现所希望的电子束会聚和光栅、即、图案校正是困难的。随着显象管的偏转角从90°增加到100°至110°，当不采用动态激励电路时，在提供自会聚和静态枕形校正方面的困难显著地增加了。正因为如此，至今还不能大量提供用于110°偏转角的彩色显象管中的自会聚和静态枕形校正系统。

根据本发明，自会聚和静态枕形校正彩色显示系统包括显象管中的电子枪组件和多色显示荧光屏。显象管的偏转系统包括磁心和水平及垂直偏转线圈。所述水平线圈具有自会聚形式。所述垂直线圈的绕法使得该线圈产生一定程度的会聚校正和一定程度的两侧枕形畸变校正。安装在该偏转系统的电子束出口区域的第一磁性元件装置提供一定程度的两侧枕形畸变校正，以便显著减小这种畸变。远离第一磁性元件装置的第二磁性元件装置提供另外的会聚校正。与电子枪组件相联系的第三磁性组件也提供会聚校正，以便 显著减小电子束的会聚失调。

在附图中：

图1是根据本发明的一个方面的显示系统的一部分的方框原理图;

图2是图1中所示的偏转系统的部分剖开的侧视图，该图显示本发明的一个方面;

图3是图1中所示的阴极射线管的正视剖面图，该图说明利用本发明的阴极射线管的结构的一个方面;

图4是图1中所示的偏转系统的正视图;

图5是图1中所示偏转系统的垂直偏转线圈绕线分布的图解说明。

图1表示一种视频装置，其中，视频信号在接线端10处加到视频信号处理电路11上。所述视频信号由视频信号源（未示出），例如，电视接收机高频头或外部信号源（例如盒式磁带录象机）提供。视频信号处理电路11产生电子束激励信号，并且，经由导线13把该信号加到装在彩色阴极射线管（CRT）12的管颈部位中的电子枪组件17，以便依照所述视频信号的信息来调制由电子枪组件17产生的电子束18的密度。作为例证，CRT12产生在水平方向上一字形排列的三束电子束。

视频信号处理电路11还产生水平（即，行频）及垂直（即，场频）同步信号，该信号沿着标明为HS和VS的导线分别加到水平偏转电路14和垂直偏转电路15。垂直偏转电路15产生垂直偏转频率信号，该信号经由接线端20加到偏转系统30的垂直，即场频偏转线圈上（所述偏转系统30位于CRT12上管子真空玻 壳的CRT管颈和玻锥部位附近），以便在该偏转线圈中产生垂直偏转电流。水平偏转电路14产生水平偏转频率信号，该信号经由接线端21加到偏转系统30的水平，即，行频偏转线圈上，以便在该偏转线圈中产生水平偏转电流。CRT12和偏转系统30的组合构成彩色显示系统28。流入偏转系统30中的水平和垂直偏转电流产生电磁场，后者分别使电子束18沿着管子的X轴和Y轴偏转，即，扫描，从而，在CRT12的显示荧光屏22的多色荧光单元上形成光栅。

供给该视频系统的功率由交流电源23提供，该电源连接到整流电路24，后者产生未稳压的直流电压，并且，把该电压加到电源电路25上。作为例子，回扫脉冲式电源电路25包括起产生稳压电平作用的调节电路，所述稳定电压用于为水平偏转电路14和垂直偏转电路15提供功率。电源25还沿着导线HV，为CRT12的高压端，即，第二阳极接线端，提供大约25KV的高压。

由电子枪组件17产生的三束电子束18的空间分离，以及CRT12的面板（在其上形成显示荧光屏12）的几何形状，是影响电子束会聚失调和光栅、即、图案畸变误差的因素。以上所述畸变称之为顶部和底部以及两侧枕形畸变。象差理论叙述了为在CRT显示荧光屏22的各个位置上实现电子束的会聚所必需的行频和场频偏转场的性质，以及光栅、即、图案畸变，例如，顶部和底部（N-S）枕形畸变或两侧（E-W）枕形畸变的校正。

根据偏转系统的场分布函数Ho（Z），该偏转场的主要分量以及表示该偏转场横向不均匀性（该场随沿着偏转系统纵轴，即，Z轴的位置而变化）的H₂（Z），可以利用磁偏转的象差理论来分 析偏转系统的大概的电子光学性能。

虽然，偏转系统的所有区域都影响会聚和图案畸变，但是，偏转场的特定区域中的场变化的结果，可以不成比例地影响会聚和特定的光栅畸变;即，H₂函数的不同部分和极性，对会聚和光栅畸变误差的灵敏度的影响是不同的。三个偏转系统场区域定义为：从电子枪组件的出口附近的区域延伸到该偏转系统的水平线圈的入口区附近的入口区;从偏转轭的出口区附近延伸到CRT显示荧光屏的出口区;以及，以所述入口区和出口区为界的中间区。分析结果表明，枕形畸变主要决定于出口区中H₂函数的性质，而在较小程度上决定于中间区中H₂函数的性质。自会聚所需要的象散决定于偏转系统的中间和出口区中H₂函数部分。会聚失调的一种形式通常特别称为慧差，这种慧差主要决定于所述入口区中H₂函数的性质，而在较小程度上决定于中间区中H₂函数的性质。会聚对不同心度的敏感度决定于所述入口区和中间区中H₂函数的性质。

H₂函数，即，非均匀性函数在上述各部位的特征和极性决定了偏转系统场对会聚和光栅畸变的影响。例如，众所周知，行偏转场必须具有完全纯的枕形或非均匀函数，而垂直偏转场必须具有完全纯的桶形或非均匀函数，以便实现电子束会聚。但是，在沿着偏转系统纵轴的各个特定部位上，电子束会聚所需要的场的不均匀性可以或者减轻，或者加剧某种会聚失调或光栅畸变状态。在显示荧光屏上可以观察到这些状态。可以借助于偏转系统入口区附近的枕形垂直偏转场来校正某种类型的垂直慧形误差，在这类慧形误差中，中心电子束光栅的高度相对于侧位电子束光栅来说被减小了。与此相似，借助于偏转系统的出口区附近的枕形垂直偏转场，可以校正 两侧枕形光栅畸变。如前所述，这些枕形校正场是与电子束会聚所需要的桶形垂直偏转场非均匀性相违背的。根据本发明的一个方面，一种解决办法是：借助于适当选择和移动各种场成形元件，以便这些元件的综合产物是一种自会聚的和对静态枕形畸变进行校正的彩色显示系统，这样，将使校正场不均匀性充分地集中，以便在保持电子束会聚所需要的偏转场的全部基本非均匀性的同时，产生所需要的校正。

根据本发明的一个方面，图1的视频装置装有显示系统28，该显示系统在所述视频装置中没有用于帮助所述会聚和校正的电路的情况下，在CRT显示荧光屏22的所有位置上，提供三束电子束的所需要的会聚以及大体上整个光栅图案畸变的校正（在其他情况下，该显示系统的实际结构是会引入所述光栅图案畸变的）。图2更详细地表示偏转系统30，它包括马鞍形的行，即，水平频率偏转线圈31以及环绕磁心33，绕制成喇叭形的场或垂直频率偏转线圈32。可以利用前和后磁心端环（图中示出其中的后端环34），以便允许把垂直偏转线圈32绕制成具有偏斜结构的线圈，用于在该偏转系统的电子束出口端产生枕形垂直偏转场。塑料绝缘子或衬套35在结构上把水平和垂直偏转线圈31和32分开，并且，为它们提供支撑。

显示系统28预定为在CRT12的显示荧光屏22上形成的光栅提供基本上完整的图案或光栅畸变校正，并提供自会聚。为了达到这种效能，偏转系统30的前述偏斜绕制的垂直偏转线圈32及水平偏转线圈31，采用特殊的绕线排列。偏转系统30还装有场成形交叉臂结构36，后者位于偏转系统30的前端（即，电子 束出口端）附近。用磁性材料制成的场成形器36为绕制成喇叭形的垂直偏转线圈32所产生的散逸（即，在该线圈外部的）电磁场提供低阻磁路。借助于场成形器36的元件37，收集垂直偏转场的磁力线，所述磁力线从元件37被引导到场成形脚40。对于场成形脚40来说，与在偏转系统纵向中心轴Z方向上伸出的Z轴方向上的尺寸42相比，其长度尺寸41（即，弧形尺寸）是很大的，大约至少是前者的5倍。水平方向上相邻的所述场成形脚之间形成的电磁场影响由垂直偏转线圈32产生的主场。

场成形脚40在包含磁心33的偏转系统出口端与显示荧光屏22之间的区域中产生枕形场。遗憾的是，该区域中的电磁场由于使各电子束激励显示荧光屏上不相对应的彩色荧光体，会对色纯度产生有害的影响。为了使这一影响减至最小，将所述场成形脚的Z轴方向的尺寸相对于它们的圆周尺寸保持得很小。同时，所述场成形脚的比较小的Z轴方向的尺寸不能在偏转系统的出口端提供足以形成完整的两侧枕形畸变校正的枕形场。因此，根据本发明的特征，选用这样的垂直偏转线圈：它在偏转系统30的电子束出口区附近产生具有一定强度的枕形场，后者与由场成形脚40所产生的枕形场相结合，基本消除了两侧枕形畸变，同时，仍然保持色纯度。垂直偏转线圈导线的偏斜（它们不再处于经过该偏转系统的Z轴的径向平面内）数量产生并且控制在偏转系统出口端产生的枕形场的强度。

图5图解地说明：以垂直中心线51为基准，在线圈32的前端50，垂直偏转线圈32的绕线角大约是48°，以及，以垂直中心线51为基准，在线圈32的后端52，所述绕线角在32° 和72°之间的范围内。

偏斜绕制的垂直偏转线圈产生一种枕形场分量，这种场分量并不是会聚校正所需要的。就垂直偏转线圈的作用而论，会聚校正所需要的场主要是桶形场。为了在偏转系统的中心区域中形成适当的桶形垂直场而使用分路元件43。这些场成形元件设置在偏转系统中心区域的6点钟和12点钟的位置上。在本实施例中，元件43位于偏转系统入口和偏转系统中心之间的位置上，如图2和4中所示。元件43安装在磁轭衬套35中、磁铁48后面的凹槽中，后面将描述该磁铁。元件43是矩形的，并且，是由诸如硅钢之类的磁性材料制成的。在本实施例中，元件43的尺寸是：在Z轴方向上的长度是1.35cm，而宽度是2.38cm。元件43为所述垂直偏转场的磁力线提供较低磁阻的通道，因此，加强了所述偏转系统的入口区和中间区的枕形垂直偏转场。这样，在由元件43提供的场整形方法的帮助下，偏转系统的入口区和中间区的垂直偏转场兼有校正12点钟至6点钟垂直轴上和各角落的会聚的作用。以上这些主要是在所述显示荧光屏的顶部和底部观察到的会聚状态。

枕形畸变和电子束会聚失调校正的完成（正如到现在为止根据本发明的一个方面所描述的）导致慧形误差，后者也必须校正。在所述实施例的实践本发明的过程中，通过设计选择而以牺牲慧差为代价来校正色纯度，枕形和会聚误差。在大屏幕（26V）110°偏转角的彩色显象管中，校正这些误差的各种限制要求非常仔细的综合考虑，这种综合考虑能够在牺牲最少的其他参数的条件下使许多参数的校正最佳化。以如下的方法来校正慧差。参考图3，借助 位于电子枪组件17中电子束出口端附近的磁性慧差校正第三元件（即，分路器）45和46来进行垂直慧差校正。分路器45和46围绕侧位电子束小孔（图3中用R和B标记的、代表红色和兰色的电子束穿过这些小孔），但是，这些分路器不围绕图3中用G标记的中心（绿色）电子束的小孔。在图3所示的结构中，分路器45和46中的每一个是一块具有方孔47的平板。孔47各侧边中的两个侧边平行于三束电子束的一字排列方向，即，X轴方向。孔47的其他两侧边垂直于所述一字排列方向，因而，平行于Y轴方向。分路器45和46中的每一个在Y轴方向的长度大于在X轴方向的长度，并且，相对于其水平轴是对称的。孔47还可以具有矩形的或圆的形状。可以调整分路器45和46的所有尺寸，形状和厚度，以提供必要的慧差校正量。

在1988年3月8日颁发给Ingle等人的、题为“具有带着慧差校正元件的一字排列式电子枪的彩色显象管”的美国专利4，730，114中，公开了电子枪结构中慧差校正结构的更多细节。

图4是偏转系统30的正视图，图中示出水平偏转线圈31的分组绕线排列方案，该方案用于在更大程度上调节该线圈的性能。图中还清楚地示出场成形器36的场成形元件或脚40，以及磁铁44和48。

下面再次参考图2和4，磁铁对44和48相配合，以校正顶部和底部枕形畸变。磁铁44以偏转系统的垂直轴为对称轴，设置在电子束出口端。磁铁44的各个磁铁具有和相应的顶部和底部垂直偏转场相同的极性。磁铁44建立局部枕形场，后者起减小顶部 和底部枕形畸变的作用。但是，对于垂直偏转线圈的会聚特性来说，不希望有枕形场。为了抵消磁铁44的影响，在纵轴上类似于上述磁片43的位置上设置磁铁48。磁铁48具有与磁铁44相反的极性，因此，它们的场的作用是减小磁铁44的枕形效应，以便恢复垂直偏转线圈的桶形场效应，以保持束会聚。这样，磁铁对44和48相配合，减小了顶部和底部枕形畸变，同时，保持束会聚。

人们注意到，可以选用具有最小磁场强度的磁铁44，以校正所述顶部和底部枕形畸变。在本实施例中，对于26V110°显象管，保持磁铁44的磁场强度不大于15高斯。这将使电子束的重合失调减至最小;如果允许磁铁44的磁场强度显著超出上述值，那么，所述重合失调就会对色纯度产生有害的影响。

对所述元件中的每一个进行挑选，使它们对色纯度具有最小的影响，并且，如所述那样彼此配合，以校正所述的枕形畸变，会聚失调，格栅（水平行的角落会聚失调）和慧差的状态。

Claims (7)

1、一种自会聚的和静态枕形畸变校正的彩色显示系统(28)，该系统包括：

阴极射线管(12)，该管子包括抽真空的玻壳，并且，包含由设置在所述玻壳的一个端部、代表不同彩色的荧光单元组成的阵列所构成的显示荧光屏(22)以及电子枪组件(17)，所述电子枪组件(17)设置在所述玻壳的第二端部，所选用的电子枪组件(17)用于产生三束在水平方向上一字排列的电子束(18)，所述电子束用于分别激励所述不同彩色荧光单元中对应的一类；

偏转线圈装置(30)，该装置包括：

磁心(33)；

水平偏转线圈(31)和垂直偏转线圈(32)，它们按与所述磁心(33)有关的操作关系设置，并且，用于当激励时产生水平和垂直偏转场，这些偏转场用于使所述电子束(18)在显示荧光屏上扫描而形成光栅，选择所述水平线圈(31)的导线绕线分布，用于产生主要的枕形的场，该场用于影响沿所述显示荧光屏(22)上水平行的电子束会聚；

第一磁性场成形器装置(36)，该装置设置在所述偏转线圈装置(30)的电子束出口端附近，用于增强所述垂直偏转场的枕形部分，以便校正两侧枕形畸变的第一量值；

所述系统的特征在于：

选择所述垂直偏转线圈(32)的导线绕线分布，用于：

(1)在所述偏转线圈装置的靠近所述偏转线圈装置(30)的电子束出口端的第一区域中，产生枕形垂直偏转场，用于校正所述两侧枕形畸变的第二量值，由所述第一磁性场成形器装置(36)和所述垂直偏转线圈(32)所提供的校正的总和足以基本上完全校正所述两侧枕形畸变；以及

(2)在向着所述偏转线圈装置(30)的电子束入口方向上的、所述偏转线圈装置远离所述电子束出口端的第二区域中产生桶形垂直偏转场，用于校正与所述显示荧光屏(22)的顶部和底部相联系的会聚失调的第一量值，

该系统还包括：

第二磁性场成形装置(43)，该装置设置在所述偏转线圈装置的所述第二区域中，用于增强所述桶形垂直偏转场，以便校正与所述显示荧光屏的顶部和底部相联系的会聚失调的第二量值；以及

与所述电子枪组件(17)相联系的第三磁性场成形器装置(45、46)，该装置用于校正与所述显示荧光屏(22)的顶部和底部相联系的会聚失调的第三量值，由所述桶形垂直偏转场以及所述第二(43)和所述第三(45、46)磁性场成形器装置提供的会聚校正的总和，基本上校正了与所述显示荧光屏(22)的所述顶部和底部相联系的所述会聚失调。

2、根据权利要求1的自会聚的和静态枕形畸变校正彩色显示系统，其特征在于：所述第一磁性场成形器装置（36）包括一对元件（37），该元件对称地配置在垂直偏转轴的相对的两侧，每个元件包括若干伸展到所述偏转线圈装置（30）的电子束出口端之外的场成形脚元件（40），所述脚元件（40）中的每一个具有相对于所述偏转线圈装置（30）的纵向中心轴的圆周尺寸（41）以及从所述偏转线圈装置（30）的电子束出口端向外延伸并在所述偏转线圈装置（30）的所述纵向中心轴方向上凸出的Z轴尺寸（42），所述脚元件（40）的所述圆周尺寸（41）对所述Z轴尺寸（42）的比值大于5。

3、根据权利要求2的自会聚的和静态枕形畸变校正彩色显示系统，其特征在于：所述比值大于8。

4、根据权利要求1的自会聚的和静态枕形畸变校正彩色显示系统，其特征在于：所述第三磁场成形器装置包括与所述三束一字排列的电子束（18）中的两外侧电子束（B、R）相联系的一对磁分路器（45、46），所述分路器（45、46）在垂直于所述电子束一字排列的水平轴线的方向上的尺寸大于在所述电子束一字排列的水平轴线方向上的尺寸。

5、根据权利要求4的自会聚的和静态枕形畸变校正彩色显示系统，其特征在于：所述分路器（45、46）分别包围所述三束水平方向上一字排列的电子束（18）中的所述两外侧电子束的束通道。

6、根据权利要求4的自会聚的和静态枕形畸变校正彩色显示系统，其特征在于：所述分路器（45、46）中的每一个包括一块平板。

7、根据权利要求4的自会聚的和静态枕形畸变校正彩色显示系统，其特征在于：所述垂直偏转线圈（32）的所述导线绕线分布包括非径向绕线分布，其中，所述偏转线圈装置（30）的电子束入口端的所述导线的绕线角大于所述偏转线圈装置（30）电子束出口端的所述导线的绕线角。

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