CN1035140C - 彩色显像管装置 - Google Patents

Abstract

用一字状排列的三根电子束。通过荫罩板使萤光体屏幕激励。使从电子枪发射的电子束大致平行，使电子束发生水平偏转的水平偏转磁场为均匀型磁场，垂直偏转磁场在电子枪侧为桶形而在屏幕侧为枕形磁场，使水平偏转磁场在管轴上的磁场分布的半宽度a为从磁场密度分布中心到萤光屏面止的距离A的0.1～0.4倍。使调制各电子束的图像信号有时间上的延迟，从而在屏幕上不产生各色图像失调，使电子束点形状在屏幕全域内变形少。

Description

彩色显像管装置

本发明是有关电子束成直线排列的彩色显像管装置的改进。

彩色显像管的管壳是由管颈，在其内装有发射沿水平方向成直线并列的三根电子束的电子枪，具有荧光屏面的面板，以及介于管颈和面板之间的玻锥组成。

电子枪被装置成能沿水平方向发射三根电子束，通过让发射的电子束碰撞在被覆着荧光体层而形成的荧光屏上而使荧光体层发光。为了实现色重现性好的荧光体层发光，有必要让电子束有选择地向着规定的荧光体层碰撞，为此把具有众多开孔的荫罩板配置在靠近面板处。

通常，直线形电子枪要设计成通过内设的各别的阴极，使三根电子束产生在一共同水平平面上，并使此三根电子束在面板近旁会聚。在使三根电子束会聚的方法中，有例如在美国专利说明书第2957106号中所揭示的那样，使从阴极发射出的电子束中的两侧的电子束从一开始就倾斜而会聚的技术，还有如在美国专利说明书第3772554号中所揭示的，通过使设置在电子枪电极上的让三根电子束通过的开孔中的两侧开孔稍微从电子枪的中心轴向外侧偏移，使发生在偏移部分的电场畸变，而使电子束弯曲，从而进行电子束会聚的技术，这两种技术都被广泛采用。

为了在彩色显像管的图像面(荧光屏幕)上显示电视图像，需要一个为使从电子枪发射出的电子束沿荧光体屏幕的整个面上进行扫描的偏转装置，此装置被安装在玻锥的外侧上。偏转装置基本上具有为产生使电子束沿水平方向偏转的偏转磁场的水平偏转线圈，和为产生使电子束沿垂直方向偏转的垂直偏转磁场的垂直偏转线圈。在实际的彩色显像管装置中，当采用均匀磁场来使电子束偏转时，由于受到向线圈外侧漏泄的磁场部分的影响，而使三根电子束点在面板上的会聚被破坏，因此通常为了防止这种会聚的破坏，而施加各种对策，使之能经常在图象的全面上会聚。这被称为不会聚系统(“Con-vergence free system”)，并通过使水平偏转磁场为枕形，使垂直偏转磁场为桶形，从而使三根电子束在荧光屏的整个面上都能会聚。例如在均匀的垂直磁场条件下，随着从屏幕中心走向上下两测而成为过会聚，然而若采用桶形磁场，就能够在屏幕上使电子束会聚。其结果，在这个系统中可以省去会聚补正用抛物线电流发生回路以及省去使发生会聚补正磁场的会聚磁轭，具有使成本下降，生产率提高等许多效果。

如上所述，彩色显像管因采用了许多上述开发技术，使其等级不断提高，但是随着管子向大形化发展，新的问题正在不断出现。

也就是从电子枪发射出的，使在面板上会聚的电子束的点S5a，如图5(a)所示的那样，在不受偏转作用的图像面中心为圆形状的芯Sc，即仅是电子密度高的部份，而在受偏转作用的图像面的周围部分上的点S5b，因非均匀磁场的作用，如图5(b)所示，产生扁平化了的芯Sc，和向上下扩大的喇叭形Sf，也就是低电子密度的部份。其结果，在图像面的周围部份上的电子束点的尺寸增大，使聚焦性和析像度恶化。

具体来说，对20英寸，90°偏转的管子，如把水平方向的尺寸作为C_H，把垂直方向的尺寸作为C_V，则在图像面的中心，是C_H＝C_V＝1.0mm，然而在产生水平偏转后的端部，C_H＝20mm，C_V＝0.3mm，形状很扁平。此外，从喇叭形的上端到下端的尺寸F_V成为1.5mm。这个尺寸还仅是使电子束作水平偏转时的值，如在再加有垂直偏转的在图像面边缘部分则其尺寸将进一步畸变。

本发明就是为解决上述传统技术存在的缺点而进行的，其目的在于提供在图像面周围的电子束点的变形较少，在图像面的整个面上获得高析像度的彩色显像管。

根据本发明的彩色显像管装置包括：

由面板，和与面板相密封接合着的玻锥，以及一玻锥相连结的管颈构成的管壳；

在上述面板的内表面上形成的能按红、绿、兰三色发光的荧光屏幕；

配置在上述管颈内，能向着荧光体屏幕发射出沿荧光屏幕的水平方向呈直线形并列和互相平行的三根电子束的电子枪；

配置在靠近荧光屏幕处，具有能使上述电子束有选择地向上述屏幕碰撞的多个开孔的荫罩板；

安装在上述玻锥的外侧上，包括能使从上述电子枪发射的电子束向水平方向偏转的水平偏转磁场装置，和能使上述电子束向垂直方向偏转的垂直偏转磁场装置的偏转装置；

其特征在于上述水平偏转磁场装置包含为产生基本均匀磁场分布的水平偏转线圈，上述垂直偏转磁场装置包含为在上述电子枪一侧形成桶形磁场分布，而在上述荧光屏幕一侧形成枕形磁场分布的垂直偏转线圈，使该线圈发生的水平偏转磁场沿管轴上的磁力线的密度分布的半宽值在从上述密度分布中心到荧光屏幕为止的距离的0.1至0.4倍的范围内；此外，所述显像装管装置还包括为了使上述三电子束分别在荧光屏幕上描绘的图像重合，使输入上述电子枪的红，绿，兰各色图像信号产生规定时间错开的延迟装置。

对附图的简单说明：

图1为本发明的一实施例的简要剖面图。

图2为沿图1的A-A线剖切后的剖面图，是为了对水平偏转磁场进行说明。

图3(a)为沿图1的B-B线的剖面图，图3(b)为沿图1的C-C线的剖面图，是说明垂直偏转磁场的。

图4是对着有关本发明的水平偏转磁场在管轴上的磁力线分布进行说明的图。

图5是对传统装置中电子束点形状进行说明的图。

图6中的(a)，(b)，图8中的(a)，(b)，以及图9中的(a)，(b)是对着有关本发明的电子束点形状进行说明的图。

图7为对有关本发明的偏转磁场和电子束点形状间的关系作说明的曲线图。

图8表示分别在图像面中心和图像面周围已改善的电子束点形状。

图9表示电子来点形状的进一步改善。

图10(a)为表示有关本发明的偏转状态的电子束会聚误差分布的模型图，图10(b)为表示进行ΔC补正后，残余的电子束会聚误差分布的模型图，图10(c)为表示上下方向会聚误差的模型图，图10(d)为对磁场分布的成份作说明的模型图。图11为表示为进行会聚误差补正的磁场发生手段的一个例子的模型图。

现根据本发明者进行的实验结果，对有关本发明的彩色显像管装置来进行说明。

本发明者着眼于电子束点在图像面周围上引起畸变的原因之一在于水平偏转磁场为枕形，并尝试了使水平偏转磁场为均匀磁场。图6是表示对20英寸90°偏转管，在如图2所示的均匀水平偏转磁场H的场合，在图像面中心部位及图像面周围部位的电子束点的形状S6a和S6b，而C_H＝1.5mm，C_V＝0.6mm，从而看出，高电子密度部份，即芯S的形状有了大幅度地改进。

但是，即使对这个电子束的点形状，还不能说是十分满意的。

本发明者进一步通过实验发现，偏转磁场的磁力线密度分布和彩色显像管的大小间存在规定的关系，就是可使在芯S_c的周围产生的喇叭形状Sf的形状进一步变好。

图4表示基本均匀形水平偏转磁场在管轴线Z上的磁力密度分布，以及从这个分布中心到荧光屏面止的距离关系的图。这里，把表示磁力线密度分布的最大值B_P的位置定义为密度分布中心，把由最大值B_P的半宽值决定的长度定义为磁路长(简称半宽值)a，而把从密度分布中心到面板为止的距离作为A。此外，如在图6(a)所示，图像面中心的点S6a由芯Sc组成，当在图像面周围，如图6(b)中所示，产生具有喇叭形Sf的点S6b时，令喇叭形的水平方向的尺寸为F_H，垂直方向的尺寸为F_V。通过实验得知，这时，在a/A和F_V/F_H间存在如图7所示那样的关系。另一方面，由于已知从实用方面评价，F_V/F_H的值有必要在0.5以上和2.0以下，因此如应用到图7上去，则a/A的实用范围为0.1以上和0.4以下。a/A的更好的范围是0.2～0.3。最理想的状态可在a/A＝0.25的场合取得，此时喇叭形Sf为圆形成为最小。

图8表示在a/A＝0.25的场合，分别在图像面中心和图像面周围的电子束点形状S8a和S8b。为了进一步改进在图8(b)中表示了在图像面周围的电子束点形状S8b，若通过在图像面周围部份调整电子枪透镜的焦点距离，使这种改良有可能实现，例如，可以改良到如图9所示的点S9b，而图像面中心的点，如S9b所示那样不变。

根据以上的结构，电子束的点形状得到改善。另一方面在有关三根电子束的会聚问题上，根据上述本发明的结构，使从电子枪发射的三根电子束大致平行，而且通过使加进三电子枪的信号具有相互控制的时间错开，使得电子束点最终在面板的全范围内进行会聚。

现对此方法作说明。假定把各图像信号同时向电子枪输入，则在面板上的电子束点相互间仅分开一定量ΔC。图10(a)上表示这个电子束20R，20G，20B点的分开状态。模型RA，Ga，Ba则表示其时的红，绿，蓝色用的模型。相对于加到第一电子枪上的信号时间来说，使加到第二电子枪上的信号时间仅延迟τC，而相对于加到第二电子枪上的信号时间来说，使加到第三电子枪上的信号时间仅延迟τC。在这里，当把图像面的横向宽作为H，把水平偏转频率作为f_H，把由过扫描决定的常数作为C，则通过使延迟时间 $\mathrm{\τC}=\frac{\mathrm{C\ΔC}}{f_{H}H}$ 能够在图像面的全范围内对电子束点的会聚误差进行仅为ΔC的补正。这里的ΔC表示在图像面中央的电子束点会聚误差。即使进行上述补正，有时还有残余的会聚误差存在。残余会聚误差中的第一项，如图10(b)所示，是在图像面的上下端上发生的水平方向的误差。用ΔD表示此会聚误差

                 ΔD＝K·Y²来表示。Y是垂直方向的偏转量。

因此还要有必要的延迟时间τD，用 $\mathrm{\τD}=\frac{C}{f_{H}H}\·\mathrm{\ΔD}\·=\frac{C\·K}{f_{H}H}{Y}^2$ 表示，是以垂直方向偏转量的二次幂增大。

而总的延迟时间是

                τ＝τC+τD(Y²)通过与垂直偏转同步进行调制，可以对会聚误差Δ＝ΔC+ΔD进行完全的补正。

残余会聚误差中的第二项是在图像面的四角部位的上下方向的会聚误差。(图10(c))。

在从电子枪发射出的三根电子束相互间为大致平行，和水平偏转磁场为大致均匀时，在上述图像面的右上角部位的上下方向的会聚误差ΔV用下式来表示： $\mathrm{\ΔV}=C\·{\∫}_{20}^{\mathrm{ZS}}[2(\mathrm{ZS}-Z)\mathrm{HIZ}-H^{\′}\mathrm{IO}]\mathrm{XdZ}$

这里，如把彩色显像管的管轴方向的距离仅作为Z，ZO为为偏转起点，ZS表示屏幕的位置。此外，X为向图像面的四角部位偏转轨道的水平轨道分量。

HIO是表示垂直偏转磁场在Z轴上的强度分布，H′IO是该分布关于此Z轴的一阶微分系数。

此外，HIZ是表示垂直偏转磁场的非均匀性的参数，当HIZ＞0，显示枕形，HIZ＜0，显示桶形的磁场形状。

上式中，为了满足ΔV＝0，有必要使 $\mathrm{HIZ}=\frac{H^{\′}\mathrm{IO}}{2(\mathrm{ZS}-Z)}$

这里需注意的是，在向图像面的右上方偏转时，HIO应为负，(图10(d))。因此有必要使具有和Z轴相关的微分系数的符号相同的HIZ，在屏幕一侧为正，在电子枪一侧为负。换句话说，垂直偏转磁场的非均匀性，在电子枪侧为桶形，在屏幕侧为枕形。

以上的说明，是以右上角部位的上下方向的会聚误差为例，并对减轻该误差所需磁场进行了叙述，但不管在那个角部位，必要的垂直磁场的非均匀性同样地在电子枪侧为桶形，在屏幕侧为枕形。

根据此磁场分布，可以把第二项残余会聚误差在实用的允许范围内作出。

图1为本发明实施例的20英寸90度偏转的彩色显像管装置的简要剖面图。玻璃制的管壳10是由面板11，和此面板11密封接合着的玻锥12以及和玻锥相连接在一起的管颈14组成。

在面板11内面上有规则的排列着能按红，绿，兰各色来发光的点状或条状的荧光体，从而形成显示图像用的荧光体屏幕，荫罩板16对着并靠近面板15而配置着。荫罩板16通常是由薄铁板作成，该铁板形状为和面板11的内表面形状相似的弯曲形状，在其和屏幕15相面对面的部份上具有多个开孔，这些开孔能使三根电子束20正好与相对应的各色荧光体碰撞。

在管颈14的内部封装着能发射出红，绿，兰三色用的电子束的电子枪17。电子枪17发射出沿水平方向成一字形排列的电子束20。发射出的电子束要形成相互平行，并相互具有约6.6mm的间距，电子枪作成使三电子枪成为一体，由在图上未表示的电子束的发生源阴极，控制电极，屏蔽电极，聚焦电极以及高压电极所组成，在各电极上加上规定的电压，高压电极的电压通常为25KV的超高压电压，用电源21使彩色显像管内部保持电压为25KV的等电压。

在玻锥12与管颈14相连接部份的近旁被称为锥体部13，通常在这个部份安装偏转装置19。

使图像信号从分别与各电子束相对应的电子枪阴极控制电极间输入。在扫描中，若使产生蓝色的电子束先通过荧光屏的场合，即把蓝色图像信号直接向上述电极间输入。对于需与蓝色图像信号保持一定时间错开而相继输入的绿色和红色的各图像信号则通过包含延迟元件的延迟装置18，使其按上述设定的延时τ和2τ延迟输入电子枪。具体的延迟回路参照了日本专利特公昭54-29227号公报上的公开的有关内容。

偏转装置19包含鞍形水平偏转线圈22，和圆环形垂直偏转线圈23，线圈22发生使电子束20向水平方向偏转的磁场，如图2所示的大致均匀形磁场，线圈23发生使电子束沿垂直方向产生偏转的磁场，在线圈空间内的电子枪侧产生图3(a)所示的桶形磁场V_B，在线圈空间内的屏幕侧可产生枕形磁场V_P。将偏转线圈设计成使水平偏转磁场在管轴上的磁力线密度分布的半宽值a为从密度分布中心到荧光屏幕为止的距离A的0.25倍。偏转装置19用偏转回转19₁来驱动。

偏转装置19的偏转线圈在其围绕一圆柱状电子束形成偏转空间内产生水平和垂直偏转磁场。一般分别采用鞍形或环形线圈。激励信号基本上具有一锯齿形电流波。

在此值得指出：根据现有技术，该偏转线圈通常由一对彼此相对于管轴线面对面对称设置的线圈构成。形成水平基本均匀、垂直枕形和桶形磁场可分别由横跨围绕管轴的偏转线圈两侧的角度来决定。例如，当鞍形线圈的所述角度为θ或(90-θ)×2，其中，θ例如为33°时，该线圈可形成一大致均匀磁场，在小于该角度时可形成一枕形磁场，在大于该角度时可为一桶形磁场，此外，对环形线圈也有存在类似的关系(参见Haantjes & G.J.Lubbon，Errors of Magnetic De-flection，11，philips Research Report 14，pp.65-97，1959)。

作为本发明的实例，20英寸90度偏转管的图像面(荧光屏面)的横向宽约为400mm，水平偏转频率为15.75KHz，图像面上的电子束点的间距Δ为6.6mm，当把常数C作为0.75时，输入电子枪的各色图像信号的相互间的延迟时间约为0.8微秒。

另一方面，在图像面的上下端，按照本发明者的实验，有必要使τD＝-0.4微秒。这个值根据偏转磁场的设计和彩色显像管的尺寸等的不同而各不相同。

并已证实由以上所述那样构成的彩色显像管，不用说在图像面的中心，就是在图像面的周围的芯部和喇叭部的畸变也极少，沿图像面的全部范围明亮清晰，析像度良好。

另外还要对本发明的其它实施例作叙述。

使进入上述各电子枪的时间延时控制为τC(固定)。

这时，在图像面上发生如图10(b)所示的会聚误差Δ。也就是基于电子束20B的蓝色用模型Bb，和基于电子束20R的红色用模形Rb，相对于中心电子束20G的绿色用模型Gb产生偏离。

图11是表示补正上述会聚误差的与垂直偏转同步驱动的磁场装置。就是在管颈14内的电子枪的出口处，好象从上下插入各侧电子束20R，20B那样配置一对磁性片30，31。此外，还从左右将中央电子束20G夹住而配置一对磁性片32.33。在管颈14的外侧，在水平方向相对称地设置着绕有线圈的U字形的磁场发生器34，35。

现对图10(b)中的会聚误差举例说明。在垂直轴的端部，红色用电子束20R向左方偏移，蓝色用电子束20B向右方偏移。因此有必要在如图11所示的两侧电子束20R，20B上施加使其相互分离的力F。此外，图11为从图像面方向看的图。因此只要给磁场发生器34，35的线圈加上和垂直偏转方向同步，以垂直偏转量的二次乘方调制的抛物线形状的波形电流即可。加上的电流的方向必需能够得到如图所示的N极和S极的分布。此外，电流的大小要按照使图像面上的图像重合误差为最小来决定。

作为其它的实施例，使用26英寸110°偏转管，使其它的条件和上述的实施例相同，就a/A为0.1和0.4的场合，对彩色显像管装置进行了评价。其结果表明其特性比水平磁场为枕形的传统方式的好。若a/A为0.2～0.3的场合，其特性将进一步提高。

上述实施例的20英寸型90°偏转管，使水平，垂直偏转磁场中心设在距荧光体屏幕约290mm的位置，对此，作为其它的实施例，使水平偏转磁场中心Hc的位置距离荧光体屏幕约为285～280mm，使垂直偏转磁场中心Vc位置距离荧光体屏幕约为295～300mm。

也就是使水平偏转磁场中心Hc相对于垂直偏转磁场中心Vc向荧光屏幕侧前进约10～20mm的范围。并已确认据此可以得到实质上更好的三根电子束可能允许的会聚精度。

在以上的实施例的说明中，是以无偏转状态下的电子束大致是平行来进行说明的，这说明当然包含几何学上的平行在内，至于对于通过给予信号以一定的延迟时间，从而对色偏差进行补正的彩色显像管，即使在无偏转时，三根电子束成为不完全会聚的状态，也即实质上不一致的电子束状态，只要不脱离其主旨，当然也适用。

此外，通常是把三根电子束的静止的会聚装置安装在偏转线圈的电子枪侧，它的六极的磁场分量要向偏转磁场漏泄。为了消除这个漏泄部份，有时要对偏转线圈进行六极分量的补正，其结果，所产生的偏转磁场不用说也包含在均匀形磁场中。

Claims (4)

1.一种彩色显像管装置，包括：

由面板(11)，和与面板(11)相密封接合着的玻锥(12)，以及和玻锥(12)相连结的管颈(14)构成的管壳(10)；

在上述面板(11)的内表面上形成能按红、绿、蓝三色发光的荧光体屏幕(15)；

配置在上述管颈(14)内，能向着荧光体屏幕发射出沿荧光屏幕(15)的水平方向呈直线形并列和互相平行的三根电子束的电子枪(17)；

配置在靠近荧光屏幕(15)处，具有能使上述电子束有选择地向上述屏幕(15)碰撞的多个开孔的荫罩板(16)；

安装在上述玻锥(12)的外侧上，包括能使从上述电子枪发射的电子束向水平方向偏转的水平偏转磁场装置，和能使上述电子束向垂直方向偏转的垂直偏转磁场装置的偏转装置(19)；

其特征在于上述水平偏转磁场装置包含为产生基本均匀磁场分布的水平偏转磁场线圈(22)，上述垂直偏转磁场装置包含为在上述电子枪一侧形成桶形磁场分布，而在上述荧光屏幕一侧形成枕形磁场分布的垂直偏转磁场线圈(23)，使该线圈发生的水平偏转磁场沿管轴上的磁力线的密度分布的半宽值a在从上述密度分布中心到荧光屏幕为止的距离A的0.1至0.4倍的范围内；此外，所述显像管装置还包括为了使上述三电子束分别在荧光屏幕上描绘的图像重合，使输入上述电子枪(17)的红，绿，蓝各色图像信号产生规定时间错开的延迟装置(18)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述延迟装置(18)，对输入上述电子枪(17)的红、绿、蓝各色图像信号所产生时间错开，与上述垂直偏转同步地进行调制，使其随着向上述荧光屏幕的上下端而增大。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于上述水平偏转磁场沿管轴线上的磁力线密度分布的半宽值a在从上述密度分布的中心到荧光屏幕为止的距离A的0.2～0.3倍的范围内。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于上述垂直偏转磁场装置是用环形偏转线圈形成，使垂直偏转磁场的主要部份产生在由此线圈所包围的空间内。

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