CN1121056C - 一种可改善彩色阴极射线管色纯余度的荫罩及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可改善彩色阴极射线管色纯余度的荫罩及其设计方法，荫罩是一呈球面状金属薄板，上设数个供三色电子束穿过的聚焦孔。该聚焦孔中，水平孔距P_H呈等间距设置；垂直孔距P_V随聚焦孔在屏幕中心座标垂直轴上的座标距离呈单调递增变化，且随聚焦孔在屏幕中心座标水平轴上的座标距离呈单调递减变化。垂直孔距P_V可按P_V(x，y)＝P_V0*F(x)*G(y)设计。可有效增加高解析度彩色阴极射线管屏幕角落处的色纯及转向余度。

Description

一种可改善彩色阴极射线管色纯余度的荫罩及其设计方法

本发明涉及一种彩色阴极射线管(color CRT，也称彩色显像管)，更确切地说是涉及一种彩色阴极射线管的荫罩(mask)及其设计方法，可以改善彩色阴极射线管(color CRT)的色纯余度(color purity tolerance)。

参见图1，在传统彩色阴极射线管10内，位于屏幕14内侧并与其相距一预定距离的位置处，均设有一荫罩26，该荫罩26由金属薄板制成，具有类似球面状的本体，其上设有数个等间距排列的聚焦孔26a，该聚焦孔26a恰可令彩色阴极射线管10电子枪20所产生的三色电子束22贯穿，并投射至屏幕14内面所布设的对应荧光点24上，故该荫罩24就相当于一色选阴极(colorselection cathode)。即利用荫罩上的聚焦孔26a，让彩色阴极射线管10的电子枪20所产生的三色电子束22，穿过荫罩24的聚焦孔26a，准确地投射至屏幕14内面的对应萤光点24上。

参见图2，一般来说，于传统彩色阴极射线管内荫罩26的周缘形成有一裙部44(skirt)，该裙部44通过焊接方式固定在一呈长方形的框架52上，框架52的四周边缘分别通过金属定位元件48a、48b、48c及48d，固定于彩色阴极射线管的玻璃包封本体46内侧。定位元件48a、48b、48c及48d的定位方式是：一端焊接固定于荫罩26的框架52上，另一端则分别与设置在玻璃包封本体46内侧的凸柱50a、50b、50c及50d卡接固定，使荫罩26被定位于玻璃包封本体46的内侧，且与彩色阴极射线管10的屏幕14间保持一固定的设计距离。

参见图3，在传统彩色阴极射线管的荫罩11上所设的数个等间距排列的聚焦孔13中，任意沿水平方向对应排列的二排相邻聚焦孔，其上垂直向相邻的两聚焦孔间的孔距P_V是等间距的；而任意沿垂直方向对应排列的二列相邻聚焦孔，其上水平向相邻的两聚焦孔间的孔距P_H亦成等间距。由于，屏幕与荫罩均呈沿中心对称的球面状，球面状的屏幕与荫罩极易令三色电子束在屏幕内侧表面上的会聚点(electron spot)发生偏斜(tilt)，该偏斜情况尤以屏幕的角落处最为严重，该三色电子束在屏幕角落上的三个会聚点，将因屏慕与荫罩的球面状设计，而产生角度偏斜，而使电子束无法准确地投射到屏幕内面所布设的对应荧光点上。

为校正会聚点偏斜的缺陷，基于水平孔距P_H将直接影响荫罩的曲度(curvature)、强度(strength)及刚性(stiffness)，故传统校正方法均着重于调整水平孔距P_H，直至最近才将垂直孔距P_V的设计也并入考虑，其中尤以采用所谓vari一pv的设计方式最为普遍。

参见图4，所谓vari一pv的设计方式主要是令水平孔距P_H保持固定，仅将荫罩15上沿水平方向对应排列的二排相邻聚焦孔，其上垂直向相邻的两聚焦孔间的孔距P_V设计成沿屏幕中心座标的水平方向(X轴)单调递减，即荫罩上各聚焦孔与屏幕中心水平线(即X轴)间的距离，沿屏幕左、右两侧递减。该垂直孔距P_V，一般按下列公式计算：

    P_V(x)＝P_V0*F(x)

其中P_V0是荫罩上位于Y轴(即X＝0)上的相邻两个聚焦孔间的垂直孔距；其中F(x)＝1+ax²，a是小于零的设计参数。

此种按vari一pv设计方式设计的荫罩被安装在一屏幕上时，虽对三色电子束在屏幕内侧表面上会聚点的偏斜有若干补偿及校正作用，然而，随着高解析度彩色阴极射线管的诞生，三色电子束在邻近屏幕四个角落的位置处，将因其在角落上解析度的提高，相对地又令其色纯余度降低，且三色电子束R，G，B在角落上的某些会聚点中，亦因其红色与上下排的兰色或绿色的距离太近，而造成目前所谓的溢色问题，导致屏幕角落处发生色纯度不良的情况。

综上所述，对于传统的高解析度彩色阴极射线管而言，三色电子束在屏幕角落的会聚点所发生的余度不足、溢色及色纯不良等现象，将会严重影响该位置上视讯图像的色纯质量。

本发明的目的是设计一种可改善彩色阴极射线管色纯余度的荫罩及其设计方法，是一种荫罩上聚焦孔的新颖布设方法，在垂直方向相邻两聚焦孔间保持足够垂直孔距的情况下，可有效改善高解析度彩色阴极射线管屏幕角落处的色纯及转向余度。

本发明的目的是这样实现的：一种可改善彩色阴极射线管色纯余度的荫罩，包括一金属薄板，金属薄板呈球面状，安装在彩色阴极射线管屏幕内侧一预定距离的位置处，金属薄板上设有一个以上的聚焦孔，聚焦孔令彩色阴极射线管电子枪所产生的三色电子束穿过聚焦孔并准确投射在屏幕内面的对应荧光点上，其特征在于：所述的聚焦孔中，在沿水平方向排列且相邻的两排聚焦孔上，其沿垂直方向相邻的二聚焦孔间的垂直孔距为P_V，该垂直孔距P_V随聚焦孔在屏幕中心座标垂直轴上的座标距离呈单调递增变化，且随聚焦孔在屏幕中心座标水平轴上的座标距离呈单调递减变化。

本发明的一种可改善彩色阴极射线管色纯余度的荫罩设计方法，其特征在于：是令彩色阴极射线管荫罩上沿水平方向排列且相邻的二排聚焦孔上，沿垂直方向相邻的二聚焦孔间的垂直孔距P_V，随聚焦孔在屏幕中心座标垂直轴上的座标距离呈单调递增变化，且随聚焦孔在屏幕中心座标水平轴上的座标距离呈单调递减变化。

所述的聚焦孔中，在沿垂直方向排列且相邻的两列聚焦孔上，其沿水平方向相邻的二聚焦孔间的水平孔距为P_H，水平孔距P_H呈等间距设置或分布。

所述的垂直孔距P_V可按P_V(x，y)＝P_V0*F(x)*G(y)设计，P_V0是荫罩上位于x＝0且y＝0位置处两相邻聚焦孔间的垂直孔距，F(x)＝1+a₁x²+a₂x⁴+a₃x⁶+……；G(y)＝1+b₁y²+b₂y⁴+b₃y⁶+……；a₁、a₂、a₃……是设计参数，且a₁＜0；b₁、b₂、b₃……是设计参数，且b₁＞0；x用于表示聚焦孔在屏幕中心座标水平轴上的座标距离，y用于表示聚焦孔在屏幕中心座标垂直轴上的座标距离。

本发明将荫罩上呈水平方向对应排列且相邻的二排聚焦孔间的垂直孔距P_V设计成沿屏幕中心座标的垂直方向(Y轴)单调递增，且沿水平方向(X轴)单调递减的方式，在令上下相邻的二排聚焦孔间保持足够的垂直孔距的情形下，可有效增加高解析度彩色阴极射线管屏幕角落处的色纯及转向余度。

本发明主要依据下列公式设计，荫罩上呈水平向对应排列且相邻的二排聚焦孔间的垂直孔距P_V，随屏幕中心座标的垂直方向(Y轴)单调递增，且沿水平方向(X轴)单调递减：

    P_V(x，y)＝P_V0*F(x)*G(y)，其中P_V0是荫罩上位于x＝0且y＝0位置处两相邻聚焦孔间的垂直孔距；

F(x)＝1+a₁x²+a₂x⁴+a₃x⁶+……；G(y)＝1+b₁y²+b₂y⁴+b₃y⁶+……；a₁、a₂、a₃……是设计参数，且a₁＜0；b₁、b₂、b₃……是设计参数，且b₁＞0。按本发明方法所设计的荫罩除仍保留传统vari一pv设计方式的优点外，还通过增加上下排相邻电子束间的距离，以有效提高彩色阴极射线管在四个角落上视讯图像的色纯及转向余度，尤其是在高解析度彩色阴极射线管上更能显示出其改善的效果。

下面结合实施例及附图进一步说明本发明的技术

图1是传统彩色阴极射线管的结构示意图；

图2是图1中荫罩与玻璃包封本体连接结构示意图；

图3是传统彩色阴极射线管荫罩上各聚焦孔的分布结构示意图；

图4是按vari一PV方式制作的荫罩上各聚焦孔的分布结构示意图；

图5是按本发明方法所设计的荫罩上各聚焦孔的分布结构示意图。

图示中，P_V为垂直孔距，P_H为水平孔距。

荫罩安装在距离彩色阴极射线管屏幕内侧一预定位置处，该荫罩上蚀刻有数个聚焦孔，在沿水平方向对应排列且相邻的两排聚焦孔上，其沿垂直方向相邻的二聚焦孔间的垂直孔距为P_V；而在沿垂直方向对应排列且相邻的两列聚焦孔上，其沿水平方向相邻的二聚焦孔间的水平孔距则为P_H，上述聚焦孔的水平孔距P_H呈等间距排列。

本发明在设计荫罩上二相邻聚焦孔间的垂直间距P_V时，是按下列公式进行计算的：

  P_V(x，y)＝P_V0*F(x)*G(y)，

其中P_V0是荫罩上位于x＝0且y＝0位置上的二相邻聚焦孔间的垂直孔距；F(x)＝1+a₁x²+a₂x⁴+a₃x⁶+……；G(y)＝1+b₁y²+b₂y⁴+b₃y⁶+……；a₁、a₂、a₃……是设计参数，且a₁＜0；b₁、b₂、b₃……也是设计参数，且b₁＞0；x用于表示聚焦孔在屏幕中心座标水平轴上的座标距离，y用于表示聚焦孔在屏幕中心座标垂直轴上的座标距离。

参见图5，在本发明的一实施例中，荫罩60上设计数个聚焦孔，该聚焦孔均匀分布在由荫罩中心座标64的水平轴X及垂直轴Y所形成的平面上，该平面上所示的数条呈水平向及垂直向交错排列的阵列线67、68，分别用于表示按本发明技术所设计的聚焦孔在阵列线67、68上对应位置的水平孔距P_H及垂直孔距P_V，而在阵列线67、68交错位置上所标示的数据中，横线上方代表该位置的水平孔距P_H，横线下方则代表该位置的垂直孔距P_V。

本发明利用前述公式计算设计的荫罩，其上二相邻聚焦孔间的垂直间距Pv，将随聚焦孔在屏幕中心座标的垂直轴(即Y轴)上的座标距离，呈单调递增变化，如图5中所示的分别从130mm递增至146mm、从130mm递增至145m、从128mm递增至144mm、从125mm递增至141mm；同时，亦保留了前述传统vari一pv设计中，二相邻聚焦孔间的垂直间距Pv随著水平轴(即X轴)上的座标距离，呈单调递减变化的优点，如图5中所示的分别从146mm递减至141mm、从139mm递减至133mm、从134mm递减至130mm、从132mm递减至127mm、从130mm递减至126mm。

本发明荫罩上所开设的各聚焦孔的位置，恰可令彩色阴极射线管的电子枪所产生的三色电子束，能穿过各聚焦孔，准确地投射至屏幕内面对应的萤光点上，能有效增加该彩色阴极射线管屏幕角落的色纯及转向余度，尤其在高解析度的彩色阴极射线管上，其改善效果更为显著。

综上所述，本发明荫罩聚焦孔的新颖设计方法，可在荫罩上，令沿垂直方向相邻的二聚焦孔间保持在足够的垂直孔距的情形下，有效改善高解析度彩色阴极射线管屏幕角落的色纯及转向余度。

以上所述，仅是本发明的一较佳实施例，本发明所主张的权利范围，并不局限于此，凡熟悉该项技术的人士，按照本发明所揭露的技术内容，所作出的等效变化，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种可改善彩色阴极射线管色纯余度的荫罩，包括一金属薄板，金属薄板呈球面状，安装在彩色阴极射线管屏幕内侧一预定距离的位置处，金属薄板上设有一个以上的聚焦孔，聚焦孔令彩色阴极射线管电子枪所产生的三色电子束穿过聚焦孔并准确投射在屏幕内面的对应荧光点上，其特征在于：所述的聚焦孔中，在沿水平方向排列且相邻的两排聚焦孔上，其沿垂直方向相邻的二聚焦孔间的垂直孔距为P_V，该垂直孔距P_V随聚焦孔在屏幕中心座标垂直轴上的座标距离呈单调递增变化，且随聚焦孔在屏幕中心座标水平轴上的座标距离呈单调递减变化；所述的聚焦孔中，在沿垂直方向排列且相邻的两列聚焦孔上，其沿水平方向相邻的二聚焦孔间的水平孔距为P_H，水平孔距P_H呈等间距设置。

2.根据权利要求1所述的一种可改善彩色阴极射线管色纯余度的荫罩，其特征在于：所述的垂直孔距P_V可按P_V(x，y)＝P_V0*F(x)*G(y)设计，P_V0是荫罩上位于x＝0且y＝0位置处两相邻聚焦孔间的垂直孔距，F(x)＝1+a₁x²+a₂x⁴+a₃x⁶+……；G(y)＝1+b₁y²+b₂y⁴+b₃y⁶+……；a₁、a₂、a₃……是设计参数，且a₁＜0；b₁、b₂、b₃……是设计参数，且b₁＞0；x用于表示聚焦孔在屏幕中心座标水平轴上的座标距离，y用于表示聚焦孔在屏幕中心座标垂直轴上的座标距离。

3.一种可改善彩色阴极射线管色纯余度的荫罩设计方法，其特征在于：是令彩色阴极射线管荫罩上沿水平方向排列且相邻的二排聚焦孔上，沿垂直方向相邻的二聚焦孔间的垂直孔距P_V，随聚焦孔在屏幕中心座标垂直轴上的座标距离呈单调递增变化，且随聚焦孔在屏幕中心座标水平轴上的座标距离呈单调递减变化；所述的荫罩上，在沿垂直方向排列且相邻的二列聚焦孔上，其沿水平方向相邻的二聚焦孔间的水平孔距P_H呈等间距排列。

4.根据权利要求3所述的一种可改善彩色阴极射线管色纯余度的荫罩设计方法，其特征在于：所述的垂直孔距P_V可按P_V(x，y)＝P_V0*F(x)*G(y)设计，P_V0是荫罩上位于x＝0且y＝0位置处两相邻聚焦孔间的垂直孔距，F(x)＝1+a₁x²+a₂x⁴+a₃x⁶+……；G(y)＝1+b₁y²+b₂y⁴+b₃y⁶+……；a₁、a₂、a₃……是设计参数，且a₁＜0；b₁、b₂、b₃……是设计参数，且b₁＞0；x用于表示聚焦孔在屏幕中心座标水平轴上的座标距离，y用于表示聚焦孔在屏幕中心座标垂直轴上的座标距离。

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