CN1178268C - 彩色显示设备 - Google Patents

Abstract

一种彩色显示设备(19)，它具有改进的聚焦性能。在目前彩色显示管的工艺技术水平下，把一个静态电压提供给聚焦电极(23)。这意味着对射束电流的整个范围仅得到一个聚焦电压。通常，由于电子束(7，8，9)的直径随射束电流的增加而增加这样一个事实，聚焦电压是该射束电流的一个函数，而它本身由阴极电压所确定。在本发明所公开的一种彩色显示设备(19)中，聚焦电极(23)上的电压作为阴极电压的一个函数变化，从而有效地提高了聚焦性能。

Description

彩色显示设备

技术领域

本发明涉及配备了的一个彩色显示管的一种彩色显示设备，该彩色显示管具有一个显示窗、一个电子枪和一个偏转单元，电子枪包括阴极、一个第一电极、一个第二电极、一个聚焦电极和一个末级电极，从电子枪到显示窗的方向观看，在整个操作过程中给电子枪提供电压，所述电子枪产生电子束，在整个操作过程中，通过偏转单元偏转电子束逐行扫描显示窗，以便形成一个图像，所述彩色显示设备进一步包括用于在一个象素频率上产生一个视频信号的电子电路系统。

背景技术

开始段落所述的一种彩色显示设备例如可以配备一个在美国专利US5,818,157中公开的彩色显示管。按照现有技术的规范电子枪包括阴极，一个射束形成部分，它具有多个用于从阴极提取电子和用于形成电子束的电极，电子束进入主透镜，通过聚焦电极和末级电极成形。

这样的一种彩色显示设备，使用在阴极上的变化电压和在其它电极上的静态电压来驱动彩色显示管。在阴极上的变化电压确定射束电流，射束电流或多或少与彩色设备的输出光有线性关系。

在实际中，彩色显示设备有一些限制。例如，当光输出改变时，会出现图像的清晰度也发生变化。这是一种不必要的效应并且它会恶化彩色显示管的聚焦性能。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种在开始段落所描述类型的彩色显示设备，它能够克服现有技术的彩色显示设备的所提及的限制，生成提高清晰度的一个图像。

该目的是通过使用本发明的一种彩色显示设备而得以实现的，其特征在于聚焦电极上的电压作为阴极上电压的一个函数而变化。

本发明基于这样一个理念，即用于聚焦电子束的电压取决于射束电流。该射束电流是通过提供驱动阴极的电压所确定的，即阴极电压。这样做的优点是必须是阴极电压来确定聚焦电极上的电压，即聚焦电压。在此方式下，对于所有射束电流，可以实现电子束被充分地聚焦。

在一个优选实施例中，聚焦电极上的电压与象素频率相同的比率进行变化。

在该实施例中，对于显示窗上的每个位置，即对于每个像素，聚焦电压被调节到阴极电压上。在一个图像中这样的结果是，在显示窗的全部的位置上聚焦所有的光输出。对于该实施例，需要以与象素频率相同的比率调节聚焦电压。象素频率，或者视频频率，是驱动一个彩色显示管各个象素所需的频率。该象素频率是与产品的像素数和帧频率成比例的。振频率给出了图像每秒被刷新的次数。象素频率可以很高，例如，在高分辨率的计算机监视器中它高于100MHz。

在另一个实施例中，在扫描一个图像一行的过程中聚焦电极上的电压是扫描所述行过程中阴极上电压的平均值的一个函数。

一方面，这个实施例相对于优选实施例具有较低的精确结果，因为对于给定的行聚焦电极上的电压是固定的。另一方面，需要更低的频率来调节聚焦电极上电压。贯穿整行上的阴极电压被测量，平均的阴极电压被计算并且该值被用于确定聚焦电极上电压的调节。这个过程需要一个电子存储器，因为在一行上的阴极电压数据必须被收集以便确定相伴随的聚焦电极上的电压，并且这必须在该行的信息被显示之前完成。

在又一个实施例中，在整个扫描一个图像行过程中的聚焦电极上的电压是整个扫描一个图像行过程中阴极上平均电压的一个函数。

在此情况下，阴极电压也是被平均在多行上，以便在整个图象上或者在经常称为一帧上获得一个平均阴极电压。该实施例也是低精度的，因为现在对于一个完整图像的聚焦电压是固定的。使用这种被调节的聚焦电压的频率是低的，即低的帧频率。尽管贯穿一个图像聚焦电压是恒定的，这个实施例还是对现有技术有了重大改进，其中聚焦电压相对于时间是静态的。

在另一个实施例中，彩色显示设备包括一个电子存储器，它包含描述阴极电压和聚焦电极电压之间关系的数据。

为了把聚焦电压调节成阴极电压的一个函数，需要知道阴极电压，射束电流和聚焦电压之间的关系。这种关系被编程，例如以一个表格的形式存储在一个电子存储器中，从而，对于一个确定的阴极电压，可以从存储器中读取相应的聚焦电压。

结合附图以及下述的实施例，通过非限制性的示例说明，按照本发明的彩色显示设备的这些和其他的方面将变得更加显而易见。

附图说明

在附图中：

图1是彩色显示设备的一个剖面图；

图2是用于图1中彩色显示设备的电子枪的一个透视图；

图3是在电子束的平面中图2的电子枪的一个断面示意图；

图4显示了聚焦电极上电压和光点尺寸之间关系的示意图；

图5显示了对于聚焦电极上不同的电压值光点形状的典型示例；

图6显示了聚焦电压和光点尺寸之间关系的一个示例图。

具体实施方式

如图1所示的一个彩色显示管1，包括一个带有一显示窗3的真空玻璃容器2，一个漏斗形部分4和一个颈部5。在显示窗3的另一侧，一个平模10具有一种模式，例如可以安排行或点的荧光体以不同的颜色-例如红，绿和蓝发光。距屏幕10一定的距离放置一个彩色选择电极12。

在彩色显示光整个工作过程中，安排在颈部5中的一个电子枪6通过彩色选择电极12把电子束7，8，9发送到屏幕10以便荧光体可以发光。电子束7，8，9彼此相互有一个角度，以便对于屏距有适当的面罩，电子束仅照射在相关颜色的荧光体上。

一个偏转单元11确保电子束系统的扫描屏幕10。通常，一个偏转单元11包括以水平方向和以垂直方向偏转电子的装置。为了对此实现，偏转设备11产生一个水平和一个垂直偏转场，它们通常被分别称为行和帧场；行方向是在电子束7，8，9平面的方向。电子束从屏幕的顶端开始扫描水平行并在屏幕的底端结束扫描。

除彩色显示管1之外，彩色显示设备19还包括一个用于驱动彩色显示管1的电子电路系统14。该电子电路系统通过导线16被连接到彩色显示管1的插脚13。此外，通过导线15它还被连接到偏转单元11。电子电路系统14在其中产生用于驱动电子枪所需的电压，包括阴极电压和提供给聚焦电极23的动态电压。通过电子电路系统的一个部件视频放大器产生阴极电压，以便在显示窗3上生成一个图像。阴极电压确定电子束7，8，9的射束电流并且因此确定彩色显示设备19的光输出。

图2通过示例的方式显示了电子枪6的一个半透明示意图。电子枪6包括一个射束产生部分，通常称作三极管。该三极管由三个成直线的电子源组成，例如，阴极20，第一电极21和第二电极22。在最流行的电子枪中，第一电极21称为栅极1(G1)并被接地；第二电极22(G2)通常被连接到一个500-1000V的电位上。此外，电子枪6还包括一个射束形成或预聚焦部分。在该例中，预聚焦部分具有一个通过电极22和23形成的预聚焦透镜，电极23是聚焦电极，通常在其上提供一个5kV-9kV之间工作电位。预聚焦部分还包括附加的电极。较复杂的透镜系统对于预聚焦部分是可行的；因此该示例不应该考虑具有限制性。

在电子枪中，如该示例所示，由主透镜形成主聚焦部分，包括聚焦电极23和末级电极-也称作阳极-24。主透镜生成虚拟对象的一个聚焦图像，同样是由三极管部分产生的。一个典型的用于末级电极的电位是在25-35kV之间。

本发明并不局限于这种类型的电子枪。本发明也可应用于电子枪-称作DAF(动态散光和聚焦)枪-通过引入一个被动态驱动的额外电极，在聚焦电极和主透镜之间包括一个附加的四极透镜。此外，本发明可以用于带有较复杂主透镜结构的电子枪，比如像在EP-B-0725972中公开的DML(分布式主透镜)。

图3是图2中所示电子枪6的一个断面图，可以按电子束7，8，9的平面观看。该图示意地显示了由阴极20产生的电子数7，8，9的路径，以及它们通过各个电极21-24的路径。

图4给出了一个示例，当一个确定的射束电流打击屏幕10时，一个电子束7，8或9的聚焦特性30。在该图中，光点尺寸作为聚焦电极23上电压的一个函数而出现，这里用V_foc，el表示。已经选择了对于光点线扩展函数(LSF)5％的值。由两部分31和33形成的线表示光点中心的尺寸，同时虚线32表示从光点中心投影的薄雾尺寸。

对于在聚焦电极23上的一个确定的电压值，当电子光点是在焦点上时，它的尺寸是最小的。当聚焦电极23上的电压等于聚焦电压V_foc时这种情况就会出现。这种情况下的光点尺寸由ds表示。在该例中，V_foc＝7.3kV和ds＝1.8mm。当聚焦电极23上的电压低于V_foc时，电子枪6的主透镜很强，导致在屏幕10上的光点具有一个小的中心33以及从光点投影出的薄雾32。通过增加电压，中心变大并且薄雾收缩，直到电压达到V_foc值时光点处于聚焦，由参考号34表示。通过进一步增加电压，光点的中心进一步变大而薄雾是不可见的31。在′聚焦′点34上得到最小的光点尺寸。

图5A，5B和5C分别显示了当打击屏幕10时电子束7，8或9的一个断面图，显示分三种情况：聚焦电极V_foc，el上的电压较低，等于和高于V_foc。图5A给出了具有小中心40和薄雾41的光点，图5B给出了′聚焦′光点42以及图5C给出了模糊的光点43。这种情况应用于一个给定的射束电流。显然，如图4中所给出的一种聚焦特性可以适于所有的射束电流。通常，一个较大的射束电流也会导致一个较大的′聚焦′光点尺寸。然而，把相应于电压V_foc的特性做成射束电流的一个函数是不容易预测的。它是电子枪的电-光设计的结果。

根据那个道理，通常给出第二种形式的聚焦特性，如图6所示。该图给出了对于射束电流的不同值，光点尺寸和聚焦电压V_foc之间的关系。给出的射束电流作为一个参数值，例如，在经常用于TV应用的范围中，也就是测量值在0.1-6mA之间。

图6清楚地显示了当射束电流变化时聚焦电压不是一个恒定值。这种现有技术的彩色显示设备19的装置，其中在聚焦电极23上的电压仅仅使用一个静态值，对于射束电流，图像将是不聚焦的，而不是彩色显示设备19被聚焦的一种设备。据此将清楚的理解，当把聚焦电极23上的电压作为射束电流的一个函数时，彩色显示设备的聚焦性能会被改善，射束电流本身就是阴极电压，它们具有因果关系。

依照聚焦特性，最好的方式是使聚焦电极23上的电压适合于屏幕上每个点的电压。这种装置的该电压必须以与视频信号相同的频率改变。这将在导致彩色显示设备19中需要一个昂贵的电子电路系统14，因为必须在几百伏或更高的电压范围上，根据电子枪6的电-光设计，以视频频率的比率驱动聚焦电极23。

通常在彩色显示管1中，存在三个阴极和仅仅一个聚焦电极23。因此，阴极电压必须被平均到一个值，该值被用于确定聚焦电极23上的电压。这种平均可以用不同的方法完成，例如通过算术平均或通过三基色-红，绿，蓝-对全部彩色显示管1的光输出的相对贡献来权衡阴极电压。

由于一行上聚焦电极23上的电压值具有一个恒定值，因此电子电路系统可以被简化。强烈地降低频率必须与聚焦电极上的电压相适应。这意味着用于该行的信息必须被存储在一个电子存储器中，计算平均阴极电压并把相应的聚焦电压提供给彩色显示管1。通过另外增加一帧上的求平均的阴极电压可以获得更为简化的版本。这使聚焦电极23上的电压随帧频而改变。对于这个实施例，必须收集一个整帧的阴极电压，例如通过把它们存储在一个电子存储器中，并且必须确定平均值。这样，对于每帧或每个图像聚焦电极上的电压被调节，从而这种情形优于按照现有技术的驱动电子枪6的方法。

在一个电子枪6中，电光设计所要做的是，通过射束产生部分其中的-电极中的光圈，电极之间的距离，电极的厚度和电极上的电压来确定阴极电压和射束电流之间的关系。聚焦电压是通过其中主透镜中的射束直径来确定，而且它本身是射束电流的一个函数。因此，在阴极电压和需要的聚焦电压之间具有一种直接关系。这种关系可以被集成在一个彩色显示设备19中，例如，通过利用一个包含阴极电压以及相伴的聚焦电压的表格来对一个电子存储器进行编程。

聚焦电极上的电压被改变而不用依赖于频率-例如，视频，行或帧频-这就使在阴极电压和聚焦电压之间具有直接的耦合关系。

本领域的普通技术人员应该清楚，本发明并不局限于这里所列举的示例。一个可替换的实施例通过动态地改变聚焦电极23上的电压可以达到相同的目的，电子枪6的不同结构和不同的操作条件也是可替换的。

几个例子：本发明已经描述了一种电子枪，它在电极22和23之间具有一个与聚焦透镜，然而，预聚焦透镜还可以包括附加的电极；主透镜可以具有较复杂的结构并且电子枪6可以是DAF类型。本发明已经描述了通过驱动阴极20电子枪6产生电子束7，8，9，第一电极21被连接到地。此外，本发明还用另外一种方式应用电子枪，其中阴极被接地并且第一电极用于驱动电压。

此外，本发明还可应用于配备了单色显示管的显示设备。

总之，公开了一种彩色显示设备19，它具有改进的聚焦性能。在目前彩色显示管的工艺技术水平下，把一个静态电压提供给聚焦电极23。这意味着对射束电流的整个范围仅得到一个聚焦电压。通常，由于电子束7，8，9的直径随射束电流的增加而增加这样一个事实，聚焦电压是该射束电流的一个函数，而它本身由阴极电压所确定。在本发明所公开的一种彩色显示设备19中，其中聚焦电极23上的电压随阴极电压的一个函数变化，从而有效地提高了聚焦性能。

Claims (5)

1.一种配备了一个彩色显示管(1)的彩色显示设备(19)，该彩色显示管具有一个显示窗(3)、一个电子枪(6)和一个偏转单元(11)，电子枪(6)包括阴极(20)、一个第一电极(21)、一个第二电极(22)、一个聚焦电极(23)和一个末级电极(24)，从电子枪(6)到显示窗(3)的方向观看，在整个操作过程中给电子枪提供电压，所述电子枪(6)产生电子束(7，8，9)，在整个操作过程中，通过偏转单元(11)偏转电子束来逐行扫描显示窗(3)，以便形成一个图像，所述彩色显示设备(19)进一步包括用于在一个象素频率上产生一个视频信号的电子电路系统(14)，

其特征在于，在聚焦电极(23)上的电压作为阴极(20)上电压的一个函数而变化。

2.如权利要求1的彩色显示设备(19)，其特征在于，所述聚焦电极(23)上的电压以与象素频率相同的速率变化。

3.如权利要求1的彩色显示设备(19)，其特征在于，该彩色显示设备(19)还包括一个电子存储器，用于确定阴极(20)上平均电压；而在整个扫描图像的一行过程中，所述聚焦电极(23)上的电压是扫描所述行过程中阴极(20)上平均电压的一个函数。

4.如权利要求3的彩色显示设备(19)，其特征在于，在整个扫描图象的多行过程中，所述聚焦电极(23)上的电压是扫描所述图象的多行过程中阴极(20)上平均电压的一个函数。

5.如权利要求1的彩色显示设备(19)，其特征在于，所述彩色显示设备(19)还包括一个含有数据的电子存储器，该数据描述了阴极(20)上的电压和聚焦电极(23)上的电压之间的关系。

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