CN1111896C - 显示系统 - Google Patents

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Abstract

一个显示系统，包括彩色阴极射线管。彩色阴极射线管包括带有分布式主透镜(DML)的一字形电子枪。DML的最终电极(阳极)产生四极透镜场，对第1电极提供静态电压Vfoc，对其提供动态电压Vdyn的第2电极与第1中间电极之间产生四极电场。根据本发明的显示系统，其特征在于：电子束没有偏转时，动态电压(Vdyn)值低于静态电压(Vfoc)值，并随电子束的偏转度增大而增大。这样能够采用较小的最大和最小的动态电压之间的差值，能够简化电子枪的设计，同时获得与上述情况相同的动态电压的动态范围。

Description

显示系统
本发明涉及具有彩色阴极射线管的显示系统，彩色阴极射线管具有显示屏，产生三束电子束的一字形电子枪和在显示屏上偏转电子束的偏转部件，电子枪具有将电子束聚焦在显示屏上的一组主透镜电极，显示系统具有提供给主透镜电极电压的装置，其中主透镜电极组包括第1电极、第2电极、最终电极、和第2电极与最终电极之间至少一个邻近第2电极的中间电极，其中，工作中，静态电压：第一静态电压、至少一个中间静态电压和最终静态电压，都分别加到第1电极，至少一个邻近第2电极的中间电极和最终电极之上；所述静态电压按电极位置顺序增加；动态电压Vdyn加在第2电极上，工作中，在所述第1和第2电极之间以及最终电极和邻近最终电极的中间电极之间产生四极电场。
在SID Digest 1995，9·3部分中S.Sugawara等人写的“带有三一四极电子透镜的彩色CRT的新型动态聚焦电子枪(A new dynamic Focuselecton gun for color CRTs with tri-guadrupole electron lens)”的文献中，披露了开篇所述的那种显示系统。
主透镜包括若干(至少四个)电极，其第1电极加有静态电压(称为聚焦电压Vfoe)，最终电极加有最终的静态电压(Vanode)，中间电极加有中间的静态电压，其中Vfoc＜Vintermediate＜Vanode。第1电极、中间电极和最终电极常用电阻装置互连。这种布置使主透镜的聚焦作用分散在若干电极上，主透镜习惯上包括两个电极。这种布置也称为分布式主透镜(DML)。由于在若干电极上(至少为三个，但最好更多些)聚焦作用的分布，所以改善了透镜作用。所述文献中，在第1电极(所述文献中称为G53)和两个中间电极(所述文献中称为GML)的第一个电极之间，设置了第2电极(称为G54)，所述第2电极加有动态电压，通过动态电压，改善了荧光屏上电子束的聚焦和象散，如引用文献中所述的设计目标在于降低动态电压的幅值。
上述引用文献中所述设计的缺点是电子枪的设计十分复杂。
本发明的目的在于简化电子枪的设计，并能实现同样要求的加在第2电极上的动态电压的幅值。
为此，本发明的显示系统的特征的在于不偏转电子束时，电压排列为：动态电压＜第1静态电压＜中间静态电压＜最终静态电压，并且动态电压随偏转角的增加而增加。
因此，正如下面将要解释的，第1、第2和辅助电极间所形成的透镜强度的变化，作为动态电压的函数增加。
这样能够采用较小的最大和最小的动态电压之间的差值，或能够简化电子枪的设计，同时获得与上述情况相同的动态电压的动态范围。
工作中，最好使全偏转的电子束动态电压约等于第1静态电压(Vfoc)。
因此，进一步增加了作为动态电压的函数的主透镜强度的变化。
优选实施例的特征在于至少有三个中间电极，并且加在至少邻近第2电极的该三个中间电极之中的第1中间电极的电压(VDMLI)大约在下列范围内，该范围由第1静态电压和最终静态电压与第1静态电压之差的7％之和所限定，以及第1静态电压和最终静态电压与第1静态电压之差的15％之和所限定。
下面通过参照附图的举例说明，将进一步说明本发明的这些及其它方面，其中：
图1为本发明的电子枪的纵向剖视图；
图2为图1所示的彩色显示管中所用的电子枪的透视图；
图3为图2所示的电子枪的纵向剖视图。
图4为最终电极(阳极)的图。
这些附图均是示意图，并末按比例画出。
图1表示“一字形”的彩色显示管的纵向剖视图。玻璃外壳1包括带有面板3的显示窗口2，锥体4和管颈5，该管颈装有产生三束电子束7、8、9的一体化的电子枪系统6，各电子束的轴固定在附图平面上。中心电子束8的轴最初重合于管轴。面板3的内部设有大量的三个一组荧光剂元。荧光剂元素可由线条或点组成。三个一组的每个组皆包括由发蓝光的荧光剂组成的单元、由发绿光的荧光剂组成的单元、和由发红光的荧光剂组成的单元。所有三个一组的组合构成显示屏10。三个平面的电子束被偏转装置偏转，比如被偏转线圈11的系统偏转。放在显示屏前面的是荫罩12，其上设置有大量通向电子枪系统提供电压的装置过电子束7、8、9的细长小孔13，各电子束仅打在一种颜色的荧光剂元上。悬挂装置15将荫罩悬挂在显示窗口内。该管还包括通过连接线1716。它还包括对阳极钮18提供高压的装置。
图2为用于图1所示显示管中的电子枪的透视图。
图3为图2所示的电子枪的纵向剖视图。
电子枪系统6包括称为三极管的电子束产生部分20，其中包括三个并列的电子源，这些电子源配有公共电极21(常称为G1)。电极G1设有排成一排的三个通过电子束的小孔。电子枪6还包括预聚焦透镜部分30，该部分包括两个邻接的电极31、32，也可表示为G2和G3A。由预聚焦透镜部分形成的电子光学预聚焦透镜提供电子源的虚象，作为由电子枪6的相邻的主聚焦透镜部分40构成的主聚焦透镜的物。主透镜部分包括第1电极32(G3A)、第2电极33(G3B)，一些中间电极(此例中为三个电极，包括第1中间电极34(DMLI)，第2中间电极35(DML2)和最终中间电极36(DML3))和最终电极37(阳极)。通过电阻分压器40，互连电极32和34-37。工作中，分压器的首端41上施加与电极32上所加电压(Vfoc)相等的电压。分压器40的另一端42上加与阳极钮18上所加电压(Vanode)相等的电压。阳极钮18经在锥体4内部的电阻层和弹簧43与对中杯44电连接，而对中杯与最终电极37连接，最终电极经引线45与分压器40的端42连接。
此方式中，静态电压加在电极32(Vfoc)、34(VDMLI)、35、36和37(Vanode)上。
动态电压加在电极33上。
此例中，在第1和第2电极32(G3A)和33(G3B)的相面对侧32A和33A上，设有三个细长的小孔，由此在电极32和33之间形成四极电场Q1。阳极37的一侧37A在本例中设有细长的小孔，由此在最终电极37(阳极)和相邻的中间电极36(DML3)之间形成四极电场Q2。
本发明的显示系统中，对于未偏转的电子束。动态电压小于第1静态电压(Vdyn＜Vfoc)。由于电子束的偏转角随动态电压的增加而增加，因此减小了动态电压和第1静态电压之间的差值。
本发明基于下列认识：
除偏转电子束外，用于偏转电子束的偏转场还可作为电子束的聚焦透镜，所述透镜强度随电子束的偏转角增加，而且其作用象四极场一样，其强度随偏转角增加。
对于末偏转的电子束，四极场Q1和Q2和作用(第1和第2电极之间(电极32和33)和第1中间电极和最终电极之间)基本上相互抵消。
随着电子束的编转，四极场Q1的强度减小，结果增强了组合的四极场Q1和Q2的作用，从而抵消了由偏转场产生的四极场Q1的增加。
四极透镜场Q1形成在第1和第2电极之间。其中，所述四极场Q1用作聚焦透镜，其强度略正比于加于第1和第2电极上的电压之差的平方。
随着电子束在整个荧光屏上的偏转和电子束偏转角的增加，由偏转电子束用的偏转场所形成的透镜有效强度也增加。
为了至少局部抵消由偏转场构成的透镜强度增加所带来的负效应，本发明的显示装置中，由电子枪中第1和第2电极之间所形成的透镜(即Q1)的强度减小。
这是由于这样的事实；随着偏转角增加，第1静态电压和动态电压之间的差减小。
在所引证的文献中存在正相反的情况，亦即随着偏转角增加(从末偏转的零)，第1和第2电极上的电压之差增加，并因此增强了第1和第2电极间的透镜作用。
用公式表达，这意味着已知装置中存在下列关系：
s1/Vdyn＞0
而本发明中具有：
s1/Vdyn＜0
其中S1表示第1和第2电极间所形成的透镜强度。
此外，本发明电子枪中第2电极和第1中间电极间所形成的透镜强度的变化大于已有的电子枪中的这种变化。形成于第2电极和第1辅助电极之间的透镜强度正比于所加电压之差的平方，即：
S2＝C(VDMLI-Vdyn)2
其中
S2为形成于第2电极和第1辅助电极之间的透镜强度。
C＝常数
因此
S2/Vdyn＝-2c(VDMд-Vdyn)
本发明中，对于特定数值的Vfoc和VDMLI，差值(VDMLI-Vdyn)就大于现有显示装置中的该差值，因为现有装置为Vfoc＜Vdyn＜VDMLI，而本发明为Vdyn＜Vfoc＜VDMLI。此外，现有电子枪中，随着电子束的偏转，形成于第1和第2电极之间的透镜强度增加，因此至少局部抵消了形成于第2电极和第1辅助电极之间的透镜强度的减小。而本发明的装置中，这两个透镜的强度皆被减小。因此，动态电压(Vdyn)的变化对在第1和第2电极及第2电极和第1辅助电极之间所形成的透镜的组合强度的影响(＝|(S1+S2)/Vdyn)，在本发明中远大于现有电子枪中的这种影响。
这种更强的相关性能够使用最大和最小动态电压之间的较小差值，或简化电子枪的设计，同时能实现上述动态电压或组合的动态范围。
已发现如图3所示的电子枪中，该枪在阳极的一侧37A上有三个直径为5.4mm×4.6mm的椭圆形小孔，最大和最小的动态电压之差约为1100伏就足够了，可是，现有技术的电子枪中，使用大致相同的动态范围，需要十一个电极。将其与图3所示有八个电极的电子枪相比，显然本发明使设计简化了。
工作中，最好使全偏转的电子束的动态电压(Vdyn)约等于第1电压(Vfoc)，即Vdyn≈Vfoc。这改善了荧光屏上电子束光点的均匀性。
最好使侧37A上的小孔被拉长，并最好为椭圆形。尽管在本发明的一般结构中，包括形成四极场Q2的电极的小孔，可用任意形状，但已发现最好是使侧37A上的小孔拉长。如果把电极36中的小孔拉长，除四极场Q2之外，还能在电极36和35之间形成四极场，该附加的四极场至少能局部抵消四极场Q2的作用。最好使侧37A上的小孔形成为椭圆。其它形状和结构产生除四极场之外的更高的场，特别是产生8极成份。这种8极场对电子束形状有有害的作用。最好也椭圆地形成第1和第2电极的孔。
图4表示带有三个椭圆形小孔的电极37的侧37A。作为例子，表示了典型小孔的长度(5.4mm)和宽度(5.0mm)。
最好至少有三个中间电极，而且工作中对第1中间电极，即邻近第2电极(图2和3表示为电极33或G3B)的中间电极(DMLI)施加约在下列范围内的电压，该范围由第1静态电压和最终静态电压与第1静态电压之差的7％之和、以及第1静态电压和最终静态电压与第1静态电压之差的15％之和决定，即{Vfoc+0.07(Vanode-Vfoc)}＜VDMLI＜(Vfoc+0.15(Vanode-Vfoc)}。当使用如图2和3示的分压器40时，这意味着电极32(G3A)和34(DMLI)之间的电阻在整个分压器电阻也就是电极32(G3A)和最终电极37(阳极)间的电阻的7％和15％的范围内变动。使用少于3个中间电极和小于15％的差会导致分布的主透镜的整体质量下降，而小于7％的差则降低了可使第2电极和第1中间电极间的透镜强度变弱的调整量。
显然，本领域的技术人员，可在本发明的范围内进行许多改变。实施例中给出了一个可能的变型，其中间电极(DML1～DMLn)有称为电阻透镜的结构。这样的透镜通常用空筒形结构组成，其内部没有电阻结构。这种电阻结构有两个功能，除作为分压器之外，可作为一些中间电极使用。在另一种形式中，电阻透镜可用空心陶瓷电阻筒形环构成，并用导电环互连。
图3中，电极32(G3A)和34至37是用电阻分压器互连的。
电极G3A直接与提供聚焦电压的首端和/或分压器的第一端连接。
还能使用把第1电极G3A连接在分压器的中间连接部分上的分压器，与图3中电极DMLn的连接相差不大。
可是，第一电极G3A经电阻元件与电压源连接。本发明发现：第1电极G3A经电阻元件与电压源连接的那种配置远不如图3所示的那种配置有效，图3中第1电极G3A连接在工作中提供Vfoc的导电引线上。合理的解释也许是第1电极G3A和第2电极G3B间耦合电容的负作用的因素。图3所示的配置中，第1和第2电极间的耦合电容即使完全存在也是较小的。在第一电极经电阻元件(比如通过电阻分压器的部分)连接电压源的那种配置中，会出现耦合电容。耦合电容减小了第1和第2电极间的有效动态电压范围，从而影响了动态电压的变化对所述电极间所形成的透镜强度的影响。此外，第1和第2电极间的耦合电容影响了未指出的三极管的预聚焦作用。尽管能够消除对预聚焦作用的这种动态影响，但这种副作用有可能进一步导致设计上的复杂性。

Claims (6)

1.一个显示系统，包括：
彩色阴极射线管，它具有显示屏、产生三束电子束的一字形电子枪、在显示屏上偏转电子束的偏转部件，
该电子枪具有将电子束聚焦在显示屏上的一组主透镜电极，和
对该主透镜电极组施加电压的装置，
主透镜电极组包括：
第1电极(G3A)，
第2电极(G3B)，
最终电极，和
在第2电极和最终电极之间至少有一个邻近第2电极的中间电极(DML1-DMLn)；
其中，工作中
静态电压，包括第一静态电压(Vfoc)、至少一个中间静态电压(VDML1、…、VDMLN)和最终静态电压(Vanode)，分别加到第1电极(G3A)，至少一个邻近第2电极的中间电极(DML1-DMLn)和最终电极之上；所述静态电压按电极位置顺序增加，并且
动态电压(Vdyn)加在第2电极(G3B)上，这样形成电极，即工作中，四极电场(Q1)形成在所述第1和第2电极之间，四极电场(Q2)形成在最终电极和邻近最终电极的中间电极(DMLn)之间，
其特征为：
电子束未偏转时，相应的电压排列如下：
动态电压(Vdyn)＜第1静态电压(Vfoc)＜中间静态电压(VDML1至VDMLn)＜最终静态电压(Vanoe)，并且动态电压随电子束偏转角的增加而增加。
2.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于：工作中用于全偏转的电子束的动态电压(Vdyn)约等于第1静态电压(Vfoc)。
3.如权利要求1或2所述的显示系统，其特征在于：面向邻近中间电极(DMLn)的最终电极的小孔是细长的。
4.如权利要求3所述的显示系统，其特征在于：面向邻近中间电极(DMLn)的最终电极的小孔和/或第1和第2电极的相面对的小孔是椭圆形的。
5.如权利要求1或2所述的显示系统，其特征在于：至少有三个中间电极，并且加在邻近第2电极的该至少三个中间电极中的第1中间电极上的电压(VDML1)在下列范围内：大于第1静态电压(Vfoc)和最终静态电压(Vanode)与第1静态电压之差的7％之和，且小于第1静态电压(Vfoc)和最终静态电压(Vanode)与第1静态电压之差的15％之和。
6.如上述任何一项权利要求所述的显示系统，其特征在于：第一静态电压(Vfoc)经导线加在第1电极上。
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