CN1023046C - 减缩光点生长的彩色显象管装置 - Google Patents

Abstract

一种彩色显象管装置包含一个用以产生三束共面电子束的电子枪，并包括一个在运行中产生自会聚型偏转场的主偏转装置和一个在运行中产生面向电子枪、使外电子束互相离开的一个45°四极磁场和面向显示屏。使外电子束互相趋近的一个45°四极磁场的辅助偏转装置。

Description

本发明涉及一种彩色显象管装置，它包括：

a）具有一个管颈、一个玻锥和一个显示窗口的真空玻壳，

b）装在管颈中的一个电子枪，该电子枪具有用以产生其光轴为共面的一中央电子束和两外电子束的电子束形成部分，以及联合运行构成一主透镜并可连接到用来提供激励电压的装置的第一和第二电极系统，以及

c）用以产生为使电子束沿水平和垂直方向偏转的偏转场、并借助会聚束来扫描显示窗口的一个偏转装置。

开篇中所述类型的彩色显象管是通用三基色一字排列式的。它们一般包含自会聚偏转装置，这些装置在运行中产生水平和垂直偏转的不均匀磁场（具体地说，即垂直偏转的桶形磁场和水平偏转的枕形磁场），使得由电子枪产生并通过主透镜聚焦在显示屏上的三束电子束会聚遍及显示窗口。

然而，这些自会聚场在偏转情况下使水平光点生长以一给定因数增大，该因数在110°彩色显象管装置中可大于2。这值得注意地意味着在一正常自会聚装置中，其中，将三个电子枪定位于一水平面上，圆形中心光点在垂直方向变扁而在水平方向变成十分细长，特别是当应用一种DAF电子枪时和扫描荧光屏时。结果，在水平方向出现一种分辨率降低现象，并由于光点变成较扁平以及在荫罩板中水平障碍的存在而有莫阿问题（Moire′    problems）的危险。强加在图象清晰度方面的日益严格要求，特别地在高分辨率彩色显象管中或当在高分辨电视中采用彩色显象管时，意味着在水平轴两端处的光点应当在水平方向较小。

本发明的目的之一是提供一种在开篇所述类型的彩色显象管，其中，水平显示屏轴两端处光点在水平方向予以减缩（而其中垂直方向光点尺寸最好是予以放大）。

为达到该目的，按照本发明的彩色显象管，其特征在于：将影响会聚的第一元件安排在电子枪的电子束形成部分与面对显示窗口的偏转装置侧之间，并将影响会聚的第二元件安排在影响会聚的第一元件与电子枪的电子束形成部分之间，该第一元件产生对各外电子束施加在电子束平面内具有指向中央电子束的分量的力的磁场，而该第二元件产生对各外电子束施加在电子束平面内具有背离电子束的分量的力的磁场。

本发明基于以下的认识。归因于所述两个影响会聚的元件，在运行中，外电子束受到一种作用力，该力一开始驱使这些电子束互相背离（欠会聚）其后使它们挠曲互相趋近（过会聚）。由本发明引入的这两种效应，就偏转来说，在电子束会聚方面基本上互相补偿。本发明达到的目的在于，各外电子束的孔径角在水平方向（即，平行于非偏转电子束平面方向）独立地得到放大，这导致水平方向光点的减缩。该孔径角理解为系指一电子束的外电子路径之间的角。

为所要的会聚效应而产生的磁场可包含在两外电子束中每一束定位处的局部偶极场。

但是，为了改进电子束的聚焦可能性，本发明一最佳实施例其特征在于：使每一影响会聚的元件适于产生一45°四极磁场。由所述两个影响会聚的元件引起的欠会聚和过会聚范围可按这种方式加以调整，即在水平显示屏轴两端处水平方向实现所要求的减缩光点尺寸。在中央的光点于是也得到减缩。由于在使用自会聚场时所固有的水平方向光点生长效应基本上并未减少，所以在中央的光点将小于在水平显示屏轴端部的光点。本发明特别基于这种认识，即这不是缺点：因为视 频放大器的带宽到那时候会成为限制因数，故而光点在水平方向永不可能变成太小。

上述的磁场过一定时间之后可基本上恒定。在这种情况下，它们能够产生，例如，借助于永久磁铁的配置或借助于用一直流电流（基本上恒定）激励的电线圈的配置。另一方面，可用其值仅取决于行偏转信号振幅的DC信号激励电线圈配置。在最后所提及的两种情况下只需要一种简单的电路，而在最初提到的情况下根本就不需要电路。

由于上述减缩水平光点放大因数效应，在使用45°四极场的特定情况下，在水平方向放大外电子束的孔径角，但是同时在垂直方向减小外电子束的孔径角，因此垂直光点尺寸增大。使用过一定时间即恒定的四极磁场可导致在中央部件光点的垂直尺寸过大。

制止这种危险的一种途径是动态控制产生四极场的线圈的配置，使得中央光点的垂直尺寸充分地小。为达到这点，可供给用以产生该45°四极场的装置，在运行中，例如，用大致正比于行偏转电流的平方值的电流（即，可用行抛物波电压激励用以产生45°四极场的装置）。如将要进一步加以描述的，这可用一简单电路予以实现。应该以这种方式来供应电流，使所产生的四极场有相反的取向。

可以利用前述装置确保水平显示屏轴两端处的水平方向光点在使用自会聚偏转场的彩色显象管中是非常小的。

但是，使用自会聚场的第二缺点是，在电子束偏转横过显示屏时有过会聚。这在对清晰度日益严格要求的应用上，例如，在高分辨率彩色监视器中不能总是被允许的。在这些场合，使按照本发明的引起欠会聚和过会聚的元件与配备有用以补偿象散去焦的由静态或动态电压所控制的（磁或电的）四极场透镜的电子枪结合起来是很有利的。

如果用于影响会聚的磁场是借助两个电线圈的配置产生的，可将每个线圈同轴地缠绕在围绕管颈的环形铁芯上。这需要比较长的管颈。 倘若将电线圈荧光屏侧配置构安装在偏转装置本身的环形铁芯上，则管颈就可较短些。

下面参照附图通过实例，将对本发明的一些实施例加以更详细的描述，附图中：

图1A是本发明彩色显象管装置的纵向剖视图，图1包括具有两个影响会聚元件14、14′的装置，

图1B是显示屏的立视图，

图2A是第一影响会聚元件14的立视图并实施作为图1彩色显象管装置的45°四极元件，

图2B是第二影响会聚元件14′的立视图并实施作为图1彩色显象管装置的45°四极元件，

图3和4是说明本发明某些方面的彩色显象管装置的示意性剖面图

图5示出把元件14和14′连接在电路中的实例图，

图6和7是45°四极元件的另一种实施例的立视图，

图8是适用于本发明彩色显象管装置的DAF型电子枪的纵向剖视图

图9是图8电子枪中两个辅助电极一正面立视图，

图10示出用以连接影响会聚元件14和14′的另一种电路的实例图，

图11是包含影响会聚元件54和54′的彩色显象管装置的纵向剖视图，

图12A是元件54的正面立视图，以及

图12B是元件54′的透视立视图。

在可用的地方，将相同标号用于相同组件。

图1是本发明彩色显象管装置的一个剖视图。由显示窗口2、玻锥3和管颈4构成的玻壳1在其管颈部容纳一电子枪5，该电子枪产生三束电子束6、7和8，各电子束的轴定位在图平面中。在非偏转状态下，中央电子束7的轴与管轴9重合。显示窗口2有大量的三个一组的荧光 单元在其内面。该单元可由例如行或点组成。相应的实施例示出行状单元。每三个一组包含一行绿色发光荧光粉，一行兰色发光荧光粉和一行红色发光荧光粉。所述荧光粉行垂直于图面。荫罩板11安置在显示屏的前面，该荫罩板有大量拉长孔径12，电子束6、7和8通过这些孔径并各自撞击在仅一种颜色的荧光粉行上。三束共平面电子束由偏转装置20使之偏转，该偏转装置20包含行偏转圈的装置13和两直径的场偏转线圈的装置13′，以及同轴地至少围绕行偏转线圈的装置13的环形铁芯21。

本发明的特征是：形成驱动电子束6和8在电子束平面中相互背离的第一电子枪侧磁场结构，以及驱动电子束6和8在电子束平面中互相趋近的第二荧光屏侧磁场结构，以上所述全以如下方式，即在保持会聚的同时，使水平显示屏轴X′（参见图1B）两端处水平方向中的光点足够小。

所使用的磁场结构可包含借助永久磁铁或在外电子束6和8的位置处的线圈配置产生的局部偶极场。可将磁极靴（未示出）安排在管颈4中，以便把偶极场导向正确位置。然而，使用（金属的）极靴的一个缺点是，在应用高频行偏转场时，在它们之中可能产生涡流。

如果所用每一磁场结构包含一45°四极场，则可省去极靴的使用。产生四极场例如可用永久磁铁的装置来产生。另一种方法是用包含适当电线圈配置的元件14和14′（参见图2A和2B）来产生这些磁场。

在示出元件14（图2A）的实施例中包含一个用可磁化材料制成的环形铁芯15，它同轴地围绕管颈4，其上以这种方式缠绕四个线圈16、17、18和19，即在激励条件下，产生具有相对于三束电子束6、7和8所示取向的45°四极场（可以用另一种方法借助如图6所示两缠绕线圈的铁芯或借助如图7所示定子结构来产生45°四极场）。元件14′（图2B）具有包括环形铁芯15′和线圈16′、17′、18′和19′的结构， 可与元件14的结构相比较。然而，各线圈是以这种方式缠绕的，在运行中，其中，通过线圈的电流方向使得产生一个45°四极场具有与图2A45°四极场的取向相反的取向。

图1和图2A及2B中示出的实施例包含一个（自会聚）主偏转装置和一个辅助偏转装置60，该辅助偏转装置60具有两个各自产生一四极场的线圈配置，将该装置安排在主偏转装置的前面。用以驱动产生四极场的线圈配置的电路可安置在偏转装置20上。

用以激励元件14和14′的线圈配置可使用不以任何方式与行偏线信号耦合的直流电流，或其振幅与行偏转信号的振幅进行耦合的直流电流。图10示出实现最后提及的可能性的电路，在该电路中，用原理图分示出行偏转线圈13，元件14的线圈，元件14′的线圈，四个二极管D₁、D₂、D₃和D₄，以及一个电容器C。

本发明彩色显象管装置特别适用于高分辨率监视器和未来的HDTV设备，尤其在那些显示屏的帧的宽高比大于4∶3，特别地为16∶9的情况下。

本发明所基于的认识，将参照示意性表示彩色显象管剖面的图3和4进一步加以描述。图3表示具有电子枪52和偏转线圈的自会聚装置53的现有彩色显象管的状态。电子束会聚遍及显示窗口。

图4示出具有行偏转线圈的一个装置13的本发明彩色显象管装置的原理。由影响会聚元件14感生的欠会聚使外电子束互相离开而去，而由影响会聚元件14′感生的过会聚互相补偿，使得保持了自会聚。结果，在水平显示屏轴两端处水平方向中的光点尺寸相对于图3装置中出现的光点尺寸得以减缩。另外的优点是光点形状可以是更加均匀的（更圆）。在该技术已知的情况下，在显示屏边缘处光点的水平尺寸是显著大于垂直尺寸的。特别对数据显示来说，要求更加均匀的光点形状。

达到这点的一种方法是动态控制产生四极场线圈的配置，以便在中央的光点的垂直尺寸是充分地小。为达到这点，在运行中，例如，借助基本上随行偏转电流的平方而变的电流可提供用以产生该45°四极场的装置，（即，产生45°四极场的装置可用一行抛物波电压激励）。正如将进一步加以描述的，这可用图5示出的电路加以实现。应当以这种方式供给电流，即使得所产生的四极场有相反的取向。上述行抛物波表示的函数在零行可有其最小值。在那些水平轴端点处X方向中光点尺寸为充分小、而在Y方向不然的情况下，Y方向的光点尺寸可通过将上述函数的最小值置于零行以下而令人满意地实现。

借助前述装置可以保证在应用自会聚偏转场的彩色显象管中光点是十分小的。对于高分辨率应用来说，当偏转横过荧光屏时，光点不仅应当很小，而且还应当尽可能保持处于聚焦状态。为达到这点，可将本发明的装置与具有静态、或特别是具有动态象散聚焦可能性的电子枪进行结合。这种电子枪的实例是一种所谓的DAF电子枪。

参照图6将对使用DAF（动态象散聚焦）的电子枪更详细的加以描述。

为具体说明起见，图8是适用于本发明彩色显象管装置电子枪的纵向剖视图。该电子枪包含一个公共杯形电极20，其中紧固三个阴极21、22和23，以及一公共板帘栅极24。三束其轴线是共面的电子束借助对三电子束是公用的电极装置（G3）和（G4）进行聚焦。电极装置G3包含两个其端部相互面对着的杯形部件27和28。通过将适当电压加给第一电极装置G3和第二电极装置，即阳极G4而构成一个主透镜。

电极装置G4有一个毗邻G3和一中心调节套筒30的杯形部件29，所述中心套筒的底部有藉此通过电子束的孔径31。电极部件28有一外边缘32延展朝向电极部件29，而电极部件29有一外边缘33延展朝向电极部件28。横向延展到通过电子束6、7和8各轴线35、36和37平面的一 凹进部分34有孔径38、39和40。平行于凹进部分34延展的凹进部分41有孔径42、43和44，凹进部分34和41与电极部件28和29分别构成一个组件。为得到要求的聚焦场，在凹进部分的孔径可以是，例如，圆形或装有环，或它们可以是多角形而没有环。在后者情况下涉及一种多角电子枪。

在该实施例中，通过给部件27和28的敞开端装备辅助电极25，26，在电极装置63中构成一个象散元件，所述辅助电极25、26取平板形式分别具有细长的（垂直）孔径45、46和47以及细长的（水平）孔径48、49和50。该孔径可具有任何形状（例如，矩形，椭圆形或菱形）供电子束通过孔径通向形成的四极场。

在运行中，可将电极27连接到在该图中未予示出的、用以供应一恒定聚焦电压V_foc的装置上。在该实施例中，可将电极连接到用以提供控制电压V_foc+V_c的装置上。

图9以正面立视图形式示出图8电极装置的辅助电极25和26。在该图中用十字示出电子束6、7和8的轴，它们基本上与（垂直）孔径45、46和47的重力中心重合。在孔径中形成的四极的中心基本上与电子束轴重合。另外辅助电极可包含两块平行电极板，其中之一有三个基本上垂直的孔径，而另一块有一个基本上水平的细长孔径。

不应当把示出的实施例看作是限制性的。例如，当控制电压V_foc+V_c加到两电极27和28上时仅仅由V_foc控制的一个辅助电极可安排在电极部件27和28之间。更一般地说，具有静态或动态象散聚焦的任何类型的电子枪都可应用在本发明范围之内。

图11示出本发明彩色显象管装置的另一种实施例。在该实施例中，所述显象管有一个电子枪侧的影响会聚元件54，该元件如图12A所示是具有其自身环形铁芯的那种类型、用以驱动外电子束分离。在该实施例中，用以驱动外电子束相互趋近的荧光屏侧影响会聚元件54′包 含一个安装在偏转装置环形铁芯51上的线圈配置。图12B示出有线圈配置56、57、58和59的偏转装置环形铁芯51，该线圈结构可以这种方式连接到一电压源上，使之产生具有用以驱动外电子束互相趋近的取向的一四极场。在这种情况下，彩色显象管装置1′的管颈4′可短于图1A中装置1的管颈4。

Claims (8)

1、一种彩色显象管装置，它包括：

a)具有一个管颈、一个玻锥和一个显示窗口的一个真空玻壳，

b)装在管颈中的一个电子枪，该电子枪具有用以产生三个共面电子束的电子束产生部分，三个电子束为一中央电子束和两外电子束；以及第一和第二电极系统，该系统在激励时联合构成一聚焦透镜，以及

c)用以产生为使电子束沿水平和垂直方向偏转的偏转场、并借助会聚束来扫描显示窗口的一个偏转装置。

其特征在于：将影响会聚的第一元件安排在电子枪的电子束产生部分与面对显示窗口的偏转装置侧之间，并将影响会聚的第二元件安排在影响会聚的第一元件与电子枪的电子束产生部分之间，该第一元件产生对各外电子束施加在电子束平面内具有指向中央电子束的分量的力的磁场，而该第二元件产生对各外电子束施加在电子束平面内具有背离中央电子束的分量的力的磁场。

2、如权利要求1所述的彩色显象管装置，其特征在于每个影响会聚元件适于产生一个45°四极磁场。

3、如权利要求1或2所述的彩色显象管装置，其特征在于使用直流电流产生磁场。

4、如权利要求1或2所述的彩色显象管装置，其特征在于具有用以动态地将影响会聚元件的强度耦合到行偏转场强度的装置。

5、如权利要求4所述的彩色显象管装置，其特征在于用以动态地将影响会聚元件的强度耦合到行偏转场强度的装置包含用以提供具有一个与行偏转场同步变化的分量的动态变化控制电压的装置。

6、如权利要求5所述的彩色显象管装置，其特征在于该分量是抛物线的。

7、如权利要求1或2所述的彩色显象管装置，其特征在于，在电子枪中环绕各电子束路径的周围设有一四极场元件，该元件在激励时象散地影响有关电子束。

8、如权利要求1或2所述的彩色显象管装置，其特征在于该显象管有宽高比大致为9∶16的显示窗口。

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