CN1023043C - 光点增大率较低的彩色阴极射线管系统 - Google Patents

Abstract

一种包括三个共平面的电子枪以及一个偏转单元的彩色阴极射线管系统。一个受到动态控制并驱使外电子束彼此分离的元件被安置在偏转单元的输入侧。它所引起的欠会聚由于偏转单元产生能引起外电子束过会聚的偏转场而得到补偿。这就使偏转时光点的增大程度减小。

Description

本发明涉及一种彩色阴极射线管系统，它包括：

a）具有管颈、玻锥及显示窗口的真空玻壳;

b）管颈中的电子枪，该电子枪具有电子束形成部分，用来产生一束中心电子束和两束外电子束，这三束电子束的轴线是共平面的，该电子枪还具有第一和第二电极系统，它们共同作用，构成一个主透镜，并可接至提供激励电压的装置上;

c）对这些电子束产生象散影响的电子枪内的象散元件;以及

d）产生行偏转场和场偏转场用的偏转单元，用于使各电子束发生偏转。

普通的彩色阴极射线管包括自会聚偏转单元，它们在工作时产生水平和垂直偏转磁场，使得由电子枪产生并由主透镜使其聚焦在显示屏上的三束电子束在整个显示窗口上处处会聚。但结果是在显示窗口的垂直方向上电子束过聚焦。这一点可以用电子枪中的静电象散元件装置部分地加以补偿。有时对于对清晰度提出了更加严格要求的应用，例如高分辨率彩色显像管来说，这是不充分的。欧洲专利EP-A-0，231，964阐述了一种电子枪（所谓动态象散聚焦（DAF）型电子枪）结构，它通过把象散元件的强度与偏转场的强度进行动态耦合，使垂直方向的过聚焦基本上得到完全的校正。

但是，当偏转时，在水平方向上光点还是以一个给定的光点增大系数增大，而在110°彩色阴极射线管系统中，该系数超过了2。光点还是聚焦的，或者说在整个显示窗口的水平方向上基本上是聚焦的。在已知的结构中，这个水平方向上的光点增大系数并未减小，或者减 小得很有限。由于对图象的清晰度提出了日益严格的要求，特别是在高分辨率彩色阴极射线管上，或者把彩色阴极射线管用在高清晰度电视上时，缩小水平方向的光点增大系数同样也是很重要的。本发明的一个目的就是提供一种本文开篇中叙述的那种类型的阴极射线管，当偏转时其水平方向的光点增大系数较低。

为此目的，本发明提出的彩色阴极射线管的特征在于，在电子枪的电子束形成部分与偏转单元之间，安排一个会引起欠会聚的元件，该元件对两束外电子束都产生一个力，在电子束平面内与相应外电子束轴线相垂直的方向上产生一个使其离开中心电子束的分力。其中的偏转单元设计成使它产生能引起过会聚的偏转场，以补偿该欠会聚。

本发明基于下述认识：在引起欠会聚的元件中，外电子束在运行时受到一个力的作用，使这些电子束离开中心电子束。与普通的自会聚偏转系统相比，偏转系统发生了这样的变化，即，就整体而言，彩色阴极射线管系统仍旧是“自会聚”的。这就是说，放弃了对偏转单元的自会聚要求，使得实际上它在显示窗口上使电子束引起过会聚。偏转单元这种改变的含义是，至少行偏转磁场具有较不显著的象散性质。这就是说，偏转场的六极场分量很弱，或者甚至完全没有六极磁场分量。当减弱偏转场的象散特性时，偏转场使两束外电子束进一步朝中心电子束的方向偏转。本发明引入的这两个作用在电子束的会聚上是互相补偿的。

由于至少行偏转场的象散特性较不明显就会导致水平方向上光点增大系数的减小，所以，本发明的目的得以实现。

本发明是基于两方面的认识。

首先，光点增大的程度随着其位置远离屏幕而减小，在那里各电子束受驱使而互相分离。因此，至少自会聚行偏转线圈要由能使外电子束发生某种程度过会聚而电子束在线圈的电子枪一侧受驱使互相分 离的行偏转线圈代替。在实践中，45°的四极磁场非常适用于此目的。激励该四极磁场的电流最好在行偏转线圈的频率下具有抛物线函数。

其次，在任何一种实用的电子枪中，双极偏转场的聚焦性能都比目前的自会聚场差，至少当使用动态象散聚焦（DAF）式电子枪时是如此。提出的这个解决方案说明了双极偏转场在减小水平方向光点增大系数方面的优点，而没有聚焦可能不理想的缺点。其实现方法是，引起欠会聚的元件保证在（外）电子束的位置上有一个磁场，其功率在与电子束相垂直的平面内逐渐变化，和自会聚偏转单元的磁场相似。由于这个逐渐过渡的磁场（这一点尤其可以用四极磁场实现），聚焦的可能性是令人满意的。在电子束间磁场梯度阶跃变化的情况下，聚焦的可能性较差。

如前所述，至少行偏转线圈设计得使其被激励时产生一个双极磁场，它的六极磁场分量对自会聚而言是太弱了，或者甚至完全没有六极磁场分量。产生的双极磁场，包括较高的谐波磁场分量（例如10极分量、14极分量），用来减少Y轴会聚误差。（例如有yx³型或yx型误差）。但是，适应于产生这种偏转磁场的偏转线圈，一般都要求一个电回路来校正南北光栅误差。

本发明提出的阴极射线管系统，为了减少Y轴会聚误差，作为替代方案可以装有一个装置，它与管子轴线同轴，并适应于产生一个90°的4极磁场。从而，偏转线圈可以设计得无需南北光栅校正电路。这种设计的优点在于，很小的电信号可足以控制90°四极磁场装置，该信号可以由，例如，场偏转电流产生。这与产生45°四极磁场用的装置相似，该装置可由一个例如从行偏转电流产生的小的电信号控制。与此相反，控制南北光栅校正回路则需要一个强的动态信号，这使校正复杂化。

产生90°4极磁场的装置被安排在电子枪的电子束形成部分与偏 转单元之间。

一个最佳实施方案的特点在于，上述装置与造成欠会聚的元件，亦即产生45°四极磁场的装置处于同轴位置。其实现方法是，例如，这两个装置包括若干线圈（每个装置4个），它们被安排在同一个环形磁芯上。这个环形磁芯可以适当地安置在靠近电子枪聚焦透镜附近的地方。

现参照附图通过实例进一步详细地说明本发明的这些以及其他方面。其中：

图1是本发明提出的包括一个引起欠会聚的元件14的彩色阴极射线管系统的纵剖面;

图2A是图1彩色阴极射线管系统中引起欠会聚的元件14的立面图;图2B是另一种引起欠会聚的元件的横剖面图;

图3，4和5是说明本发明某些方面的彩色阴极射线管系统剖面示意图。

图6是说明元件14在电路中连接的一个实例;

图7说明45°4极磁场的另一实施例;

图8是适用于本发明提出的彩色阴极射线管系统的一种电子枪的纵剖面图;

图9是图8电子枪中两个辅助电极的正视图;

图10示意地说明通电后产生90°四极磁场的四个线圈56，57，58和59的布置图;

图11示意地说明通电后产生90°四极磁场的四个线圈56，57，58和59的布置图，同时，还说明通电后产生45°四极磁场的四个线圈60，61，62和63的布置图。

图1是本发明提出的彩色阴极射线管系统的剖面图。玻壳1由显示窗口2，玻锥3和管颈4组成，管颈内装有电子枪，它产生三束电子束 6，7和8，三电子束的轴线均处于画平面内。在不偏转的状态下，中心电子束7的轴线与管子轴线9重合。显示窗口2内侧有大量三位一体的荧光体。该荧光体可以由，例如，条或点组成，有关实施例画出的是条形荧光体。每个三位一体的荧光体包括一条发绿光的荧光体、一条发蓝光的荧光体和一条发红光的荧光体。各条荧光体均与画平面垂直。显示屏前面布置有荫罩板11，上面开有大量长园孔12，电子束6，7和8从其中穿过并各自只射在一条一种颜色的荧光体上。三束共平面的电子束受偏转线圈系统13（行偏转用）和13′（场偏转用）的作用而偏转。

本发明一个重要的方面是利用四极磁场进行线圈会聚校正，该线圈不是自会聚的，因而光点增大率比完全自会聚线圈低。借助于元件14产生该四极磁场（也参照图2）。

在所示的实施例中，元件14包括一个由可磁化的材料制成的环形磁芯15，磁芯上绕有四个线圈16，17，18和19，使得磁芯产生一个四极磁场，其取向与三束电子束20，21和22的关系如图所示。按照另一方案，四极磁场可如图2B所示由两个绕有线圈的C型磁芯产生。

普通的具有自会聚偏转装置的一字排列式彩色阴极射线管系统可以追溯至70年代早期，其四极线圈是安排在偏转磁环上的。与这种系统相比，不同点在于本发明采用非自会聚的偏转装置，差异还在于，按照本发明，四极磁场完全布置在偏转单元的前面，与偏转单元的偏转中心并不重合，就象在上述阴极射线管系统一样。

具有非自会聚偏转单元的彩色阴极射线管系统中，两束外电子束的每一束周围的局部的双极磁场是用来进行会聚校正的，与此相比，差别在于，这些双极磁场保证两电子束之间磁场梯度发生阶跃变化，具有聚焦可能性不太令人满意的上述缺点。

图1和图2所示的实施例包括前面有四极磁场的偏转装置，并与管 中的动态象散聚焦（DAF）型电子枪相结合。激励四极磁场的电路可以安排在线圈上。另一个特点是，在用局部双极性磁场来校正外侧电子束的管子中，不使用极靴，行频高时这还会有引起涡流的缺点。

这种彩色阴极射线管尤其适用于高分辨率监视器和将来的高清晰度电视机上。本发明对于具有幅形比大于4∶3，例如16∶9的显示窗口的阴级射线管特别有好处。

本发明所依据的认识还将参照图3-5进一步加以说明。图3-5是彩色阴极射线管的截面示意图。图3表示一种技术水平的阴极射线管，它具有电子枪55和偏转系统53。电子束在整个显示窗口处处会聚。

与图3相比，偏转系统53变成图4的偏转系统54，它能产生象散特性较不显著的磁场。在偏转的情况下，会发生过会聚，而电子束在显示窗口之前的D平面上相交。欠会聚和过会聚这两种作用就本身而言对图象都有负作用，因此一般都是避免出现和/或尽最大限度地使之减小的。

图5表示本发明提出的彩色阴极射线管系统的原理，它具有电子枪55和偏转系统54。元件14会引起欠会聚，使两束外电子束朝彼此分离的方向运动，元件14布置在偏转单元54的前面，偏转单元54引起的过会聚与上述欠会聚互相补偿，使得彩色阴极射线管系统是自会聚的。如果结合起来加以使用，这样，这两个措施都不影响电子束的会聚。本发明的优点在于，偏转时水平光点增大系数减小，这是由于至少行偏转磁场具有较不明显的象散特性。

影响会聚的元件所引起的欠会聚作用越大，本发明的作用也就越大。在已知的110°彩色阴极射线管中，最大的光点增大系数，亦即显示窗口边缘处的光点直径与显示窗口中心处光点直径之比大致为2.2。对于本发明提出的彩色阴极射线管来说，该系数最好至少减至2.0。

至少行偏转磁场的象散特性较不明显的另一个优点是光点变得比较园了。在已知的技术水平中，显示屏边缘处光点的水平尺寸比垂直尺寸大得多。比较均匀的光点形状是人们所希望的，特别是数据显示时，垂直尺寸太小还会引起莫尔效应。

图6通过实例说明引起欠会聚的元件14如何接在行偏转线圈13的电路中。

图7说明能产生45°四极磁场的所谓定子式结构，作为图2A和2B结构以外的又一方案。

下面参照图8比较详细地说明动态象散聚焦型电子枪的原理。

为了便于说明，图8是适用于本发明提出的彩色阴极射线管系统的电子枪纵剖面图。该电子枪包括一个公用的杯形电极20以及一个公用板形帘栅极24，杯形电极中固定着三个阴极21，22和23。三束共平面的电子束用电极系统G3和G4聚焦，它们是三束电子束公用的。电极系统G3包括两个杯形部分27和28，它们的端面相对。把适当的电压加到第一电极系统G3和第二电极系统或阳极G4上，便构成主透镜。

电极系统G4有一个杯形部分29与G3相邻，还有一个定心套管30，其底部有开孔31让电子束穿过。电极部分28具有一个外缘32，伸向电极部分29，而电极部分29有一个外缘33，伸向电极部分28。凹进部分34沿着与电子束6，7和8的轴线35，36和37的平面相垂直的方向伸展，其上有开孔38，39和40。凹进部分41具有开孔42，43和44，它沿与凹进部分34相平行的方向伸展。凹进部分34和41分别与电极部分28和29构成一套组件。为了获得希望的聚焦电场，凹进部分的开孔可以是，例如，圆形或装有垫圈，或者它们可以是多角形而不装垫圈。在后一种情况下涉及一种多角形电子枪。

在这个实施例中，象散元件是通过在电极部分27和28的敞开端装上平板状辅助电极25和26而在电极系统G3内形成的。辅助电极25上开 有（垂直）长孔45，46和47，而辅助电极26上开有（水平）长孔48、49和50。这些孔可以具有能为从孔中穿过的电子枪形成四极电场的任何形状，例如，矩形、椭圆形或菱形。

工作时电极27可以与图中未示出的装置耦合，以施加一个恒定的聚焦电压Vfoc。在这个实施例中，电极28可与施加控制电压Vfoc+Vc的装置耦合。

图9表示图8电极系统中的辅助电极25和26的正立面图。图中示出的电子束6，7和8的轴线用十字表示，它们基本上与（垂直）开孔45、46和47的重心重合。孔中形成的四极电场的中心与电子束的轴线基本重合。作为另一方案，辅助电极也可以包括两个平行的电极板，其中一个具有三个基本上垂直的长孔，而另一个具有一个基本上水平的长孔。

示出的实施例不应视为限制性的。例如，可以只用一个辅助电极，控制在电压Vfoc上，可安排在电极部分27和28之间，把控制电压Vfoc+Vc加在两电极27和28上。更概括地说，具有静态或动态象散聚焦的任何类型的电子枪均可应用于本发明的范围之内。

本发明也并不只限于使用一个四极场（它在X方向影响电子束）。

为了缩小水平方向的光点增大率，达到会聚的另一途径是使用两个动态控制的四极磁场，将它们安排在电子束周围（参见图11）。为了产生四极场，线圈56、57、58和59（图10）以及60、61、62、63可以安排在不同的轴线位置上，或在同一轴线位置上（图11）。上述系统是基于只能处理X方向会聚的一个四极场。其他会聚误差可用线圈校正。但是，这样一种系统要求进行南北光栅校正。在相应的实施例中，Y轴会聚误差还可以用另外一个四极场校正。这种四极场的形式于图11中示出。因此可以设计一种毋需南北光栅校正的线圈。

这一概念的优点就在电子线路的设计上。图1的系统要求动态信 号来产生X轴四极场和进行南北光栅校正。与光栅校正相反，这个四极场可以用很小的电信号控制。提出的系统作为另一方案要求两个四极场的控制。它们均受小的电信号控制。

Claims (9)

1、一种彩色阴极射线管系统，它包括：

a)具有管颈、玻锥和显示窗口的真空玻壳，

b)装于管颈中的电子枪，它又具有电子束形成部分以及第一和第二电极系统，电子束形成部分产生一束中心电子束和两束外电子束，该三束电子束轴线是共平面的，第一和第二电极系统配合工作，构成一个主透镜，并可接至供给激励电压的装置上，

c)电子枪中的象散元件，用以对电子束产生象散影响，

d)偏转单元，用来产生行偏转场和场偏转场，使电子束发生偏转，

其特征在于，一个引起欠会聚的元件安排在电子枪的电子束形成部分与偏转单元之间，该元件对每束外电子束都在电子束平面内与相应外电子束轴线相垂直的方向上施加一个使之离开中心电子束的分力，另外，偏转单元设计得使它产生过会聚的偏转场，补偿上述欠会聚。

2、如权利要求1的彩色阴极射线管系统，其特征在于，所述影响会聚的元件包括若干与管轴同轴线并适宜于产生45°四极磁场的装置。

3、如权利要求2的彩色阴极射线管系统，其特征在于，该彩色阴极射线管内具有用来使引起欠会聚的元件的强度与行偏转场的强度发生动态耦合的装置。

4、如权利要求3的彩色阴极射线管系统，其特征在于，使引起欠会聚的元件的强度与偏转场的强度发生动态耦合的装置包括施加动态变化的控制电压的装置，该控制电压有一个至少与行偏转场同步变化的分量。

5、如权利要求4的彩色阴极射线管系统，其特征在于，该分量呈抛物线型。

6、如权利要求2的彩色阴极射线管系统，其特征在于，与管轴同轴线的装置安置在电子枪的电子束形成部分与偏转单元之间，并适应于产生90°四极磁场。

7、如权利要求6的彩色阴极射线管系统，其特征在于，彩色阴极射线管具有用由场偏转电流产生的电流来动态地控制该装置用的装置。

8、如权利要求6的彩色阴极射线管系统，其特征在于，该装置安置在与引起欠会聚的元件同一轴线位置上。

9、如上述权利要求中任一项的彩色阴极射线管系统，其中，电子束最大偏转角为55°，其特征在于，其水平光点增大系数的最大值小于2.0。

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