CN1199227C - 彩色电视显象管装置 - Google Patents

Abstract

一种彩色电视显象管装置具有产生枕形水平偏转场用的水平偏转线圈，它采用自会聚法。在这种彩色电视显象管中，水平偏转线圈被调整为使电子束的垂直聚焦点沿水平轴位于有效显示屏区域的每个边缘内侧的50mm或小于50mm的位置和外侧的30mm或小于30mm的位置。水平偏转线圈是在电子枪的透镜作用无效的情况下通过电子束的聚焦来调整的。

Description

彩色电视显象管装置

技术领域

本发明总体上讲是涉及用于电视和计算机监视器的彩色阴极射线管(CRT)装置，更具体地讲是涉及通过加宽最大偏转角来提高深度缩短的彩色CRT装置的图象质量。

背景技术

近年来，增大用于电视和计算机监视器的彩色CRT装置的荧光屏尺寸已成为与减小装置的总深度并行的要求(下面水平偏转频率小于70KHz的彩色CRT装置将叫做“彩色电视显象管装置”，水平偏转频率在70KHz或70KHz以上的彩色CRT装置将叫做“彩色显示管装置”)。由于制造商寻求(让装置)放置在住宅家具的450mm标准深度内，因此，实际关注的是减小28英寸或更大对角尺寸的装置的深度，这些对角尺寸的装置即到目前为止其尺寸已趋于超过该标准深度的那些装置。通过加宽装置的最大偏转角可以实现彩色CRT装置深度的减小。

最大偏转角被定义为当扫描荧光屏的整个表面时电子束在偏转中心朝荧光屏展开的角度。图1是从背面看到的彩色CRT装置1的透视图。图1中最大偏转角是由对角线A和B构成的角AOB，对角线A和B起始于荧光屏2并且在偏转中心O处相交。因此，通过加宽该最大偏转角AOB能减小彩色CRT装置1的深度。

这里所称的最大偏转角是通过把偏转角的最大值乘2计算出的。偏转角是当彩色CRT内从电子枪发射的电子束由于偏转场的作用而偏离直线路经时所产生的角度，即，在电子束的偏转路径与直线路径之间展开的角度。

现在是彩色CRT装置中的标准的自会聚，通过使偏转线圈产生的偏转场畸变来校正三个电子束的会聚。自会聚使垂直偏转场畸变成桶形，并且使水平偏转电场畸变成枕形。随着最大偏转角加宽水平偏转场的畸变变得更明显。

由于水平偏转场对电子束的聚集作用(以下称作“电磁聚焦效应”)，在自会聚条件下电子束仍未聚焦。日本特许公开61-99249指出，可用DAF(动态象散和聚焦校正)电子枪来克服这种效应以校正聚焦。

但是，实际上现有的技术还不能令人满意地校正在具有宽的最大偏转角的超过一定尺寸的装置(以下这种装置被称作“宽屏/短深度型”装置)中出现的明显的电磁聚焦效应。

这就是说，至今还没有宽高比为16∶9和最大偏转角为110°或更大的或者宽高比为4∶3和最大偏转角为114°或更大的28英寸或更大的彩色电视显象管装置，也没有最大偏转角为104°或更大的彩色显示管装置。不过，现在正是制造更大尺寸和最大偏转角的宽屏/短深度型彩色CRT装置的时候。为此，开发会聚技术是必需的条件。

发明内容

本发明的目的是提供电子束聚焦和会聚均最佳的高图象质量的宽屏/短深度型彩色CRT装置。

本发明的目的可以通过一种彩色电视显象管装置实现，该彩色电视显象管装置的对角线尺寸为28英寸或更大，最大偏转角为115°或更大并且小于180°，而且采用自会聚方法；该彩色电视显象管装置包括：彩色电视显象管；电子枪；安装在彩色电视显象管锥部上并且具有产生枕形水平偏转场用的水平偏转线圈的偏转系统，其中，在电子枪对电子束的聚焦所起的透镜作用为无效的情况下，电磁聚焦点沿水平轴位于有效显示屏区域的每个边缘内侧的50mm或小于50mm的位置和外侧的30mm或小于30mm的位置；和会聚校正线圈，它安装在彩色电视显象管颈部上用于校正会聚。

本发明的目的可以通过一种彩色显示管实现，该彩色显示管的对角线尺寸为17英寸或更大，最大偏转角为105°或更大并且小于180°，而且采用自会聚方法该；彩色显示管装置包括：彩色显示管；电子枪；安装在彩色显示管锥部并具有产生枕形水平偏转场用的水平偏转线圈的偏转系统，其中，在电子枪的透镜作用无效的情况下通过电子束的聚焦来调整水平偏转线圈，使电磁聚焦点沿水平轴位于有效显示屏区域的每个边缘内侧的20mm或小于20mm的位置和外侧的50mm或小于50mm的位置；和安装在彩色电视显象管颈部上并具有会聚校正功能的会聚校正线圈。

按上述条件，能制成聚焦和会聚均最佳的并且对光栅畸变不敏感的高图象质量的宽屏/短深度型彩色CRT装置。

通过以下结合展示本发明的特定实施例的附图所做的说明，将会理解本发明的这些和其它目的、优点和特征。

附图说明

在附图中：

图1是从后面看到的彩色CRT装置的透视图；

图2是按本发明一个具体实施例的彩色电视显象管装置的管轴的水平剖视图；

图3是按本发明一个具体实施例的彩色电视显象管装置的电子枪的透视图；

图4是按本发明一个具体实施例的彩色电视显象管装置的偏转线圈和颈部的透视图；

图5A显示出用一对弧形磁体产生的枕形偏转场；

图5B显示出用一对弧形磁体产生的均匀偏转场；

图5C显示出用一对弧形磁体产生的桶形偏转场；

图6是按本发明一个具体实施例的彩色电视显象管装置的水平偏转线圈的正视图；

图7是水平偏转线圈的外形图和表示沿管轴的水平偏转场畸变程度的曲线图；

图8是使用饱和扼流圈的校正线圈电路图；

图9是使用二极管的校正线圈电路图；

图10示出了显示具有电磁聚焦点的图象的显示屏；

图11是显示用校正线圈校正前后的失会聚之间的关系的曲线图；

图12是电磁聚焦点的最佳位置的实验数据表。

具体实施方式

以下参见附图详细说明按本发明的彩色CRT装置的具体实施例。

图2是按本发明一个具体实施例的彩色电视显象管装置的管轴的水平剖视图。彩色电视显象管装置10是具有平面显示屏的宽屏/短深度型彩色电视显象管(对角线尺寸为32英寸，宽高比是16∶9，最大偏转角是124°)，它具有位于颈部中的一字排列式电子枪11和安装在锥部上的偏转线圈13。从一字排列式电子枪11(以后称作“电子枪”)发射的电子束16至18由偏转线圈13偏转，穿过荫罩14中的孔并且到达荧光屏15。电子束16-18在电子枪11中通过透镜作用聚焦并在荧光屏15上形成束点。会聚校正线圈12(以下称作“校正线圈”)和偏转线圈13的总体功能是校正电子束16-18的会聚，更具体地说，校正线圈12的功能是校正在偏转线圈13校正会聚后遗留的任何失会聚。

电子枪11是上述类型的DAF电子枪，如图3所示，它有用钡和其它材料构成的阴极心，并包括发射对应红色、绿色和兰色的电子束的阴极20-22、控制栅极23、加速电极24、第一聚焦电极25、第二聚焦电极26和最后电极27。第一聚焦电极25从端子28加预定电压，并且具有校正荧光屏中心处的聚焦的功能。第二聚焦电极26加随电子束的偏转角改变而同步改变的电压(以下称作“动态聚焦电压”)。除校正荧光屏周边附近的聚焦之外，它具有产生四极透镜的功能，这是由第一聚焦电极25与第二聚焦电极26之间的电位差形成的，并校正由电磁聚焦效应引起畸变的电子束点的形状。

偏转线圈13包括在垂直方向上使电子束偏转到达荧光屏的垂直偏转线圈和在水平方向上使电子束偏转到达荧光屏的水平偏转线圈。由垂直偏转线圈产生的垂直偏转场畸变成桶形，而由水平偏转线圈产生的水平偏转场畸变成枕形。一个普通光栅畸变校正电路连接到垂直偏转线圈，用于校正光栅畸变。

图4是按本发明一个具体实施例的彩色电视显象管的偏转线圈与颈部的透视图。具体地讲，图4示出了水平偏转线圈30和校正线圈31(相当于图2中的校正线圈12)。在图4中，水平偏转线圈30包括一对主线圈32和33以及一对辅助线圈34和35，每个辅助线圈34和35设置在主线圈32和33之一的水平中心部分并与环绕的主线圈串联电连接。这些线圈32-35产生枕形偏转场。

图5A-5C是一对弧形磁体彼此相对放置形成圆周时所产生的磁通图。在图5A-5C中，40-45是弧形磁体，其中，磁体40和41、42和43、44和45配对。若弧形磁体设置在圆周内，那么当圆弧加长时，磁体之间的隔开距离缩短，由磁体产生的偏转场是枕形，如图5A所示，当圆弧缩短时，磁体之间的隔开距离加长，由磁体产生的偏转场是桶形，如图5C所示。当圆弧既不长也不短时，偏转场均匀，如图5B所示。因此，很清楚，为了减缓水平偏转场中出现的枕形畸变，必须调整主线圈32与33之间的隔开距离。

图6是按本发明一个具体实施例的彩色电视显象管装置的水平偏转线圈30的正视图。构成水平偏转线圈的主线圈32和33隔开距离d，辅助线圈34和35设在位于彩色电视显象管装置的水平轴上面和下面的主线圈32和33的中心部分，并与环绕的主线圈串联电连接。

在图6中，水平线圈30的宽度W是200mm，高度H是155mm，而辅助线圈34和35的宽度e和高度f分别是32mm和47mm。主线圈32和33隔开的加宽距离d是2mm，而主线圈32和33没加宽的间距是0.5mm。

图7示出了水平偏转线圈30的外形和水平偏转场H2沿管轴的畸变程度的曲线图。在图7中，曲线的垂直轴表示水平偏转场畸变，而水平轴表示沿管轴的畸变位置。在图中，曲线52表示按本发明一个具体实施例的水平偏转场H2的畸变。与表示当主线圈32和33之间没有间距并且没设辅助线圈34和35时的水平偏转场畸变的曲线50对比，曲线52的较低的峰值表示已减弱了畸变。

曲线51显示出当主线圈32与33之间的隔开间距为2mm但没设辅助线圈34和35时的畸变。曲线51的峰值稍高于曲线52的峰值但低于曲线50的峰值，而峰值的位置与曲线50的峰值的位置大致相同。因此，很清楚，通过加大主线圈32与33之间的间距，能降低峰值的高度，并且通过设置辅助线圈34和35，峰值可以在电子枪方向上位移。

从以上论述可以清楚地看出，按本发明的具体实施例，加大主线圈32和33之间的间距和设置辅助线圈34和35有助于实现本发明的目的，即，减小水平偏转场的总畸变和通过使畸变峰值位移到更靠近电子枪来改善会聚校正。不过，只需采取上述的一种措施，即，加大主线圈之间的间距或者设置辅助线圈，仍能实现发明目的。

校正线圈31是包括4个线圈的普通会聚校正线圈。它设在水平偏转线圈30与电子枪11之间并安装在彩色电视显象管颈部周围，如图4所示。每个线圈以串联方式电连接到水平偏转线圈，并且通过产生随电子束的偏转角变化而同步变化的偏转场来校正会聚。

校正线圈31经图8所示的电路连接到水平偏转线圈，这样能调整流到校正线圈31的电流方向，而与偏转方向无关。图8是用饱和扼流圈L1-L4作为外围电路的校正线圈电路图。在图8中，校正线圈31在连接点P和Q连接到外围电路，由此两个串联电路L1和L2、L3和L4之间形成一个桥，而这两个串联电路则是相互并联连接的。

图8所示电路在端子T1上连接到水平偏转线圈31。当扫描显示屏的右侧时电流从端子T1流到T2。在这种情况下，在饱和扼流圈L2和L4的电感减小的同时，饱和扼流圈L1和L3的电感增大，使电流从P点流到Q点。

相反，当扫描显示屏的左侧时，电流从端子T2流到T1，导致饱和扼流圈L1和L3的电感减小，而饱和扼流圈L2和L4的电感增大。但是，对电流方向无影响，仍然是从P点流到Q点。从以上说明可以清楚地看到，流到校正线圈31的电流的方向始终是从连接点P到连接点Q。如图9所示，即使用电阻器61、62、64和65以及二极管63和66代替饱和扼流圈L1、L2、L3、和L4，电流换向时的结果也是相同的。

当水平偏转场以曲线52表示的方式畸变时，在电子枪11的透镜作用无效(non-operational)和不给校正线圈31加电压的情况下，从电子枪11发射电子束16-18。结果，当电子束按照它们只在水平方向上移动的方式偏转(即电子束在垂直方向上不偏转)时，在彩色电视显象管10的显示屏上会出现图10所示类型的扫描线图象71。

使电子枪的透镜作用无效意味着电子枪的主聚焦透镜和四极透镜的聚焦作用无效。根据本发明的具体实施例，这必需给第一聚焦电极25、第二聚焦电极26和最终电极27加相同的预定聚焦电压。

在图10中，扫描线图象71的宽度不均匀的原因是：(1)电子束承受由于上述的水平偏转场畸变引起的电磁聚焦；(2)电子束路径长度在荧光屏中心最短而朝向荧光屏周边较长。换句话说，由于水平偏转场畸变引起的电磁聚焦，在穿过偏转区之后沿电子束路径存在一个束点直径最小的点。尽管该焦距不受水平偏转角的影响，但到荧光屏的电子束路径长度是受水平偏转角影响的。因此，当水平偏转角使得到荧光屏的电子束路径长度等于电磁聚焦产生的焦距时，在荧光屏上电子束的束点直径最小。

在图10中，扫描线图象的最窄点72(以下称作“电磁聚焦点”)是电子束的束点直径最小的点，并且在这些点处电子束路径的长度等于电磁聚焦产生的焦距。由于到荧光屏的电子束路径长度在荧光屏中心处比焦距短，因此位于电磁聚焦点72之间的荧光屏的中心部分仍处在欠聚焦状态，并且扫描线图象的宽度是宽的。相反，由于到荧光屏的电子束路径长度比焦距长，位于电磁聚焦点外边的荧光屏周边部分变成过聚焦状态，并且扫描线图象的宽度是宽的。

距离D表示从有效显示屏区域70的每个边缘沿水平轴到电磁聚焦点72的距离，按实际测试它是18-20mm。有效显示屏区域70包括荧光屏15的整个区域，它是允许图象显示的实际区域。测试结果显示，为了进行会聚校正，当距离D调整到上述的18-20mm的范围内时，从电子枪施加的动态聚焦电压是1-2KV。1-2KV是落在实际可行范围内的电压。

当按电子束在荧光屏15的水平方向上的展宽来描述时，由减轻水平偏转场畸变产生的失会聚的最大值是10-13mm。这处于校正线圈31能校正的范围内。光栅畸变也处于光栅校正电路能校正的范围内。

当水平偏转场的枕形畸变严重时，距离D加宽并且失会聚变得明显。当距离D超过50mm时，为了进行聚焦校正，要求从电子枪11施加3KV或更高的电压，这就使电子枪和外围电路的寿命大大缩短。因此，这种应用方式是不实用的。

如果水平偏转场畸变的减轻程度超过了上述范围，则朝向荧光屏中心失会聚会减小，而沿水平轴朝向荧光屏各个边缘失会聚会加大。这里的问题是，校正荧光屏每个边缘处的会聚导致过校正，并且在荧光屏中心随后会出现失会聚。另外，用校正线圈校正后的失会聚必须保持在0.5mm以下，因为失会聚超过0.5mm，肉眼就能看见。

图11是用校正线圈校正前后的失会聚之间的关系曲线图。用校正线圈校正之前的失会聚是指由沿显示屏的水平轴在每个边缘处产生的水平方向上电子束的展宽所表示的失会聚。从图11可看到，要求校正前的失会聚保持在20mm以下，因为当校正前的失会聚超过20mm时，校正后的失会聚会超过0.5mm。当电磁聚焦点沿水平轴超出有效显示屏区域的边缘40mm或40mm以上时，校正前的失会聚超过20mm，校正后的失会聚超过0.5mm。由于图象质量明显降低，因此这种应用方式是不实用的。

从以上论述可以清楚地看出，对于最大偏转角为124°的32英寸彩色电视显象管装置，当水平偏转场畸变减轻到使距离D落入18至20mm范围内时，加到电子枪上的动态聚焦电压以及校正线圈的校正效果均是最好的，能在整个荧光屏上实现优良的会聚和聚焦，并且能防止光栅畸变。

尽管以上的论述是针对按本发明的具体实施例的32英寸彩色电视显象管装置，它的宽高比是16∶9，最大偏转角是124°，但关于各种尺寸的彩色电视显象管装置的实验数据已列入表12中。具体地说，数据表明，对于28英寸彩色电视显象管装置，距离D是32-35mm，对于36英寸彩色电视显象管装置，距离D是3-5mm。

总的说来，对于宽高比为16∶9，最大偏转角为115°或更大的28-36英寸的彩色电视显象管装置，当电磁聚焦点落入-30-50mm的范围内时，能得到实用的图象质量。另外，对于最大偏转角为105°或更大的17-21英寸的彩色显示管装置，要求电磁聚焦点落入-50-20mm的范围内。

按本发明的具体实施例，以电磁聚焦点的位置为基础来评价水平偏转场的最佳畸变，不过用会聚校正线圈校正之前的失会聚为基础也能进行同样的评价。在这种情况下，要求宽高比为16∶9和最大偏转角为115°或更大的28-36英寸彩色电视显象管装置的失会聚保持在5-20mm范围内，而最大偏转角为105°或更大的17-21英寸彩色显示管装置的失会聚保持在3-15mm范围内。

当电磁聚焦点落入有效显示屏区域内时(如图10所示)，可以很容易地测出电磁聚焦点与沿水平轴的有效显示屏区域边缘之间的距离。但是，当电磁聚焦点落在有效显示屏区域之外时，由于电磁聚焦点不易看到，必须用下述三种测试方法之一。

一种方法包括旋转一个磁体，即通常安装在彩色CRT装置中的色纯度调整磁体(通常称作纯化磁体)。色纯度调整磁体通常采用一对安装在CRT装置颈部周围的环形磁体。构成色纯度调整磁体的每个磁体都在环中心形成一对相反的磁极。

对于偏转线圈无效(以下称作“不偏转条件”)情况下的电子束偏转，可以通过旋转色纯度调整磁体使电子束在水平方向上偏转。用该方法，通过(1)标出在不偏转条件下电子束点在荧光屏中心的位置，(2)旋转色纯度调整磁体直到电磁聚焦点呈现在有效显示屏区域的边缘为止，和(3)再在不偏转条件下测量电子束点在荧光屏中心的标注位置与色纯度调整磁体旋转后的电子束点位置之间的距离，就可以实现要求的测量。

第二方法包括：通过测量用电子枪的透镜作用进行水平偏转并且校正线圈的校正作用无效时所显示的细长图象的水平宽度，来计算电磁聚焦点的位置。具体地说，通过确定该细长图象处于最宽和最窄的点的位置，然后画出分别连接上下点的线，就可以通过将这两根线的交叉点视为磁聚焦点来确定电磁聚焦点的位置。

另一方法包括在彩色CRT装置制造过程中把荧光物质涂覆到有效显示屏区域的边缘之外的区域上，这就能直观地确定电磁聚焦点的位置。

按本发明的具体实施例，构成水平偏转线圈的一对主线圈之间的间隔是固定的并且沿其整个长度是均匀的。但是，这个间隔不需要必须是固定的或均匀的。当两个线圈沿其长度局部隔开时，可以通过改变间隔位置来改变水平偏转场畸变的峰值的位置。而且，通过使上述辅助线圈的位置更靠近电子枪，可以移动水平偏转场畸变的峰值更靠近电子枪，并且通过使辅助线圈离开电子枪，可以移动该峰值离开电子枪。

尽管上述说明是关于按本发明具体实施例的宽高比为16∶9的彩色电视显象管装置，但本发明也能用于宽高比为4∶3的彩色CRT装置。

在不降低本发明的有效性的情况下，减轻水平偏转场枕形畸变的一种方法是按上述方式加宽两个主线圈之间的隔开间距。另一种方法包括在沿彩色电视显象管装置的水平轴与每个主线圈的周边靠近的区域中，减小每个主线圈的缠绕密度。

尽管已参见附图用举例方式充分说明了本发明，但应注意，对本领域的技术人员而言，还会有各种变化和改进。因此，除非这些变化和改进脱离了本发明的范围，否则它们都应被视为处于本发明的范围内。

Claims (4)

1、一种彩色电视显象管装置，对角线尺寸为28英寸或更大，最大偏转角为115°或更大并且小于180°，它采用自会聚方法，其特征在于，该彩色电视显象管装置包括：

一个彩色电视显象管；

一个电子枪；

一个偏转系统，它安装在彩色电视显象管的锥部上，并且具有产生枕形水平偏转场用的水平偏转线圈，

其中，在电子枪对电子束的聚焦所起的透镜作用为无效的情况下，电磁聚焦点沿水平轴位于有效显示屏区域的每个边缘内侧的50mm或小于50mm的位置和外侧的30mm或小于30mm的位置；和

会聚校正线圈，它安装在彩色电视显象管的颈部上并具有校正会聚的功能。

2、按权利要求1的彩色电视显象管装置，

其特征在于，会聚校正线圈电连接到水平偏转线圈并具有与水平偏转作用同步的校正会聚的功能。

3、按权利要求1的彩色电视显象管装置，

其特征在于，通过加宽构成水平偏转线圈的一对主线圈之间的至少部分区域来调整水平偏转线圈，所述区域就在每个主线圈的周边紧靠的地方。

4、按权利要求1的彩色电视显象管装置，

其特征在于，通过设置一对辅助线圈来调整水平偏转线圈，每个辅助线圈位于主线圈之一的水平中心部分中，并以电的方式串联连接到围绕的主线圈。

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