CN1294751A - 具有与偏转有关的外电子束之间的距离的彩色显示装置 - Google Patents

Abstract

彩色显示装置包括电子枪、显示屏和平的选色极以及偏转装置。可动态地改变电子束之间的距离,从而当电子束在至少一个方向上被偏转时,偏转空间中的距离增加。距离的缩减能够使选色极与显示屏之间的距离在那个方向上减小。结果,显示窗内表面的曲率增加,这对显示窗的强度和重量都有有利影响。

Description

具有与偏转有关的外电子束之间的距离的彩色显示装置

本发明涉及一种包括彩色阴极射线管的彩色显示装置，彩色阴极射线管包括产生三束电子束的一字型电子枪、选色极、在显示窗内表面上的荧光屏和偏转穿过选色极的电子束的装置。

这样的显示装置是公知的。

目标是使显示窗的外表面变平，以便观看者感觉用彩色显示装置显示的图象是平的。可是，外表面曲率半径的增加将导致许多问题产生。显示窗内表面的曲率半径和选色极的曲率半径也会增加，那么因选色极变平，选色极的强度会降低，因此对于拱起(doming)、振动和降落试验的灵敏度增加。解决该问题的另一个供选择的方案是使显示窗内表面比其外表面弯曲得更多。由此，可采用具有相对小的曲率半径的荫罩。结果，可减少拱起和振动的问题，但代之以产生其它问题。在显示窗中心的厚度比边缘的厚度小得多。结果，显示窗的重量增加，朝向边缘的图象发光度实际上减弱。

本发明的目的在于提供在开篇段中所述那种类型的彩色阴极射线管，在该彩色阴极射线管中，外表面可以是平的(flat)或大致平的，同时可克服或减少上述问题。

为了实现该目的，按照本发明的彩色阴极射线管包括在至少一个方向上是平的选色极，显示窗的内表面在至少一个方向上是弯曲的，并且彩色显示装置包括这样的装置，该装置动态地影响电子束路径，以便在至少一个方向上作为偏转的函数增加位于偏转面的电子束之间的距离。

由于有该装置，以随着偏转增加该距离也增加的方式，可改变偏转面上电子束之间的距离(也称为“枪间距”)。通过作为偏转的函数，并因此作为x和/或y坐标即屏幕上电子束位置的函数，动态地改变该距离，可相应地减小在有关偏转方向上显示窗与选色极之间的距离。显示窗内表面的形状和显示窗与选色极之间的距离确定选色极的形状特别是曲率。由于电子束之间的距离作为偏转的函数增加，因而显示窗与选色极之间的距离减小，并且与公知的阴极射线管相比，选色极的形状可以更多地偏离显示窗内表面的形状，特别是，在至少一个方向上其曲率可以为零，即选色极在所述方向上是平的。事实上，平的选色极对拱起和振动不敏感，或至少比起具有大曲率半径(几米)的选色极来说更不敏感。这是由于平的选色极可由更厚的材料构成和/或处于张力下的原因。

最好，显示窗的外表面在至少一个方向上是平的。

‘平的’被理解为‘具有无穷大的曲率半径或具有至少比内表面的曲率半径大得多(几倍)的曲率半径’，换言之，‘平的’被理解为是指其实际意义，当然不是在数学意义上的，因为在该词的数学意义上来讲没有实际的表面或单元是“真正平的”。尤其是在不是函数意义上的‘平的’时，平的外表面提供显示装置外观上的优点。

该装置最好包括彼此相距某一距离的第一和第二装置。使用两个装置能够较好地控制间距的变化，它能够以可较好地控制电子束会聚的方式使偏转面上的间距受到影响。

显示窗的内表面最好在两个方向上弯曲，并且该显示装置还包括另一个装置，该装置用于动态地影响电子束路径以便在第二方向上增加位于偏转面的电子束之间的距离。该另一个装置最好包括彼此相距某一距离的第三和第四装置。所述第三和第四装置可与第一和第二装置分开，但最好与第一和第二装置形成为一体或等效于第一和第二装置。

其内表面在两个方向上弯曲的实施例的优点在于：与其内表面仅在一个方向上弯曲的实施例相比，显示窗的厚度可有些减小。如果内表面在一个方向上具有无穷大的曲率半径(即它是平的)，那么在该方向上显示窗相对较弱，这需要相对大厚度的显示窗，因而显示窗的重量较重。通过成形显示窗的内表面，使它在两个方向上弯曲，则可减少显示窗的重量。

沿显示窗内表面的至少一个方向和/或(最好是和)第二方向的曲率半径最好处于显示窗直径的8-16倍之间的范围内。对于这样的曲率半径，显示窗的强度是足够的，并且在TVT(电视显示装置)的正常观看距离，显示窗使人产生显示装置上所显示的图象具有无穷大或接近无穷大的曲率半径的感觉，即它是‘平的’。较大的曲率半径要求显示窗增加厚度，因而显示装置的重量和成本增加，结果所观看的图象似乎向内弯曲，而较小的曲率半径导致所观看的图象似乎向外弯曲。

最好，第一装置和/或第三装置与电子枪成为一体，即，第一装置和/或第三装置包括电子枪的一个或多个部件。

与第一和/或第三装置与电子枪分离的情况相比，这样具有需要较少部件并且第一和第二装置之间的距离增加的优点，从而能够增加电子束之间距离的可能的变化，因此，选色极的曲率可较大地变化。

最好，第一装置和/或第三装置包括电子枪预聚焦部分的一个或多个部件。结果，与其中第一装置和/或第三装置位于例如主透镜部分的实施例相比，第一和/或第三装置与第二和/或第四装置之间的距离增加，从而能够增加在电子束之间距离的可能的变化，并由此增加选色极与显示屏之间距离的可能的变化。

最好，第二装置和/或第四装置与偏转装置形成为一体，即，所述装置包括偏转装置的一个或多个部件。

与分离的第二和/或第四装置相比，这样的优点在于：需要较少的部件，在第一和/或第三装置与第二和/或第四装置之间的距离增加，从而能够增加电子束之间距离的可能的变化并由此增加选色极与显示屏之间距离的可能的变化。

根据下述实施例及参照实施例进行的说明，将明了本发明的这些和其它目的。

附图中：

图1是示意性表示本发明的显示装置的剖面图；

图2A、2B示意性表示多个四极元件；

图3和4利用彩色显示装置的示意性剖面图展示基于本发明的一些理解；

图5表示在电路中互连四极元件的实例；

图6和7表示四极元件的供选择的实施例；

图8和9展示本发明的一些方面；

图10、11和12展示本发明的实施例。

附图并不是按比例画出的。附图中，相同的参考标号一般表示相同的部分。

显示装置包括阴极射线管，在本实施例中为彩色显示管，具有包括显示窗2、锥体部分3和颈部4的抽真空的外壳1。在颈部4中，设置着产生三束电子束6、7和8的电子枪5，电子束在作为同轴平面的平面上延伸，在本例中为附图图面。在未偏转状态，中心电子束7大体与管轴9一致。显示窗内表面配有显示屏10。所述显示屏10包括按红色、绿色和蓝色发光的大量荧光元。在电子束到达显示屏的途中，利用电磁偏转单元51使电子束在显示屏10上偏转，然后通过平的，最好是被拉伸(即在张力下)的选色极11，选色极11设置在显示窗2的前面并且包括具有开孔12的薄板。选色极在至少一个方向上是平的并且在另一个方向上可以弯曲。三束电子束6、7和8以相互之间形成的较小角度通过选色极的开孔12，各电子束并由此仅轰击在一种颜色的荧光元上。偏转单元51除包括线圈固定器13之外，还包括在两个相互垂直的方向上偏转电子束的线圈13＇。该显示装置还包括产生电压的装置，在工作期间通过馈入装置该电压被馈送给电子枪的各部件。示意性示出偏转面20、在该平面上电子束6和8之间的距离P_gd和在选色极与显示屏之间的距离q。

彩色显示装置包括两个装置14、14＇，在操作中使用装置14以在一个方向上动态地即作为偏转的函数使最外面的电子束彼此远离地弯曲，使用另一个装置14＇以在相反的方向上动态地弯曲最外面的电子束。图2A和2B表示这种装置的实例。在该例中，装置14(图2A)包括可磁化材料的环形磁芯，四个线圈16、17、18和19按这样的方式围绕着该磁芯，即在受激(使用例如与线性偏转电流的平方成比例的电流)的情况下产生45E4-极场(45E4-pole field)。供选择地，利用如图6中所示的两个缠绕的C磁芯或利用如图7中所示的定子结构可交替地产生45E4-极场。装置14＇的结构(图2B)与装置14的结构可比。可是，以这种方式缠绕线圈，并且在工作中电流流过线圈的方向是这样的，以致产生其取向与图2A中所示的45E场的取向相反的45E4-极场。装置14和14＇的组合作用引起距离P_gd改变。以第一级近似，电子束的会聚不受装置14和14＇的组合作用的影响。可使P_gd距离更大或更小。在本发明的显示装置中，距离P作为偏转的函数增加。在本发明构思内，对于未偏转电子束，装置14和14＇的组合作用可以是增加或减小距离P。本发明涉及作为偏转的函数的距离P_gd的改变。对于未偏转的电子束，与没有该装置的情况相比(或未激励)，装置14和14＇的组合作用最好使距离P减小，该减小是这样的，由于距离作为偏转的函数增加，因而第一和第二装置的总的效果在总偏转的1/3和2/3之间变为零。由于电子枪一般以这样的方式设置，即对于某一枪间距来说，使图象尽量好，因而这样的实施例较好，即与所述枪间距的偏移引起小的误差。通过确保装置的影响大体为零使这样的误差最小化。

图1示意性表示本发明。三束电子束6、7和8在偏转面(大致位于偏转单元11中心的平面20)上相互相隔距离P_gd。选色极12与显示屏10之间的距离q与距离P_gd成反比。这可用公式表示如下：

q=C P_gd ^-1，其中C是常数。因此，通过作为偏转的函数增加距离P_gd，可减小距离q。

按照图1中所示的本发明实施例的彩色显示装置包括两个装置(14，14＇)，这两个装置相互相隔某一距离地设置，这用于按这样的方式来改变作为偏转的函数的距离P_gd，即在至少一个方向上该距离P_gd作为偏转的函数增加。

最好，该装置可用于在至少Y方向上动态地改变电子束之间的距离P_gd。因显示窗较平的结构所产生的优点在Y方向上最大。

该作用效果示于图3和图4中。图3表示没有装置14和14＇的彩色显示装置。位于偏转单元51的电子束之间的距离并不作为偏转的函数改变。图4中，装置14和14＇改变该距离，即装置14使电子束彼此远离地弯曲，装置14＇在相反的方向上使电子束弯曲。结果，对于被偏转的电子束来说，电子束之间的距离大于未被偏转的电子束之间的距离。由于距离P_gd较大，因而距离q可减小。荫罩11是平的，因此距离q的减小导致显示窗2内表面41的曲率增加。对于显示窗的强度来说这是有利的。

图5表示参照实例如何将装置14和14＇装入具有线性偏转线圈13的电路中。

图6和7表示用于产生四极的装置的两个供选择的实施例。图6中，两个U形磁芯用于产生四极磁场。图7中，具有四个向内的突起且其上绕有线圈的环形磁芯被用于产生四极磁场。

图1-7表示其中彩色显示装置包括位于电子枪5与偏转单元51之间的两个装置14和14＇的实施例。

按照一个供选择的实施例，通过将分开的线圈缠绕在偏转单元上以产生动态四极电磁场，或通过按使偏转线圈产生动态四极电磁场的方式改变现有的偏转线圈的绕组，可使装置14＇与偏转单元成为一体。

按照另一个供选择的实施例，装置14集成在电子枪5中。例如，通过在随后电极中的两个或多个孔之间施加动态电压差，其中这些电极的孔的中心线彼此偏移，可施加包括与电子束移动方向(X方向)成直角的分量的电场，从而电子束可彼此移近。用适当的磁场可获得类似的效果(例如参见图12)。装置14一体形成在电子枪中的优点是：可增加第一装置14和第二装置14＇之间的距离，从而能够使距离P_gd较大地动态改变并因此使从中心到边缘的距离q较大地改变。该装置可以一体形成在主透镜部分中或它们可以在主透镜的右前方。在实例中，在第一主透镜电极中的最外面的孔之间的距离小于第二主透镜电极(也称为阳极)中的该距离。在主透镜电极之间施加包括动态分量的电压。由此，可在主透镜中使电子束彼此移近或彼此远离；主透镜电极之间电压的动态分量引起会聚的动态改变。在电子枪主透镜部分的副电极(sub-electrodes)之间也可产生类似的作用。在这些实施例中，装置14＇是如图1-7所示那样的分离的四极产生元件，或最好一体形成在偏转单元中以使装置14与14＇之间的距离最大。最好，装置14一体形成在电子枪的预聚焦部分中，例如通过使G2和G3电极中最外面的孔彼此相对地偏移和在电极之间施加包含动态分量的电势差。作为电极中孔相对位移的结果，在工作中，在电极之间产生的电场包括垂直于最外面(outermost)的电极的传播方向的分量，从而影响电子束的会聚。施加在电极之间的电压中的动态分量使会聚动态地相应改变，从而在按照本发明的电子束的预聚焦部分中，使电子束作为偏转的函数彼此移近。这样的装置14可与装置14＇组合，如图1-7所示，或者与一体形成在偏转单元51中的装置14＇组合。这样的优点在于：在装置14与14＇之间有较大的距离。作为预聚焦部分中电子束会聚动态改变的结果，还使主透镜中最外面的电子束的位置也动态地改变。这种改变还将引起电子束方向的改变，这一般还会引起电子束沿相反的方向移动。可由主透镜本身构成第二装置14＇，其上可施加或不施加动态电压。

本发明可简要地总结如下：彩色显示装置包括电子枪、显示屏和平的选色极以及偏转装置。当电子束在至少一个方向上偏转时，电子束之间的距离动态地改变，即在偏转面上电子束之间的距离增加。距离的增加能够使平的选色极与显示屏之间的距离在那个方向上减小。结果，显示窗内表面的曲率增加，对显示窗的强度和重量有有利的影响。

显然，对于本领域的技术人员来说，可以在本发明范围内进行许多改变。

最好，作为距离P_gd动态改变的结果，从中心到上边或下边(在y方向)测量的距离q的改变大于1.5mm。

为了更好地理解本发明，下面利用图8和9说明本发明的一些主要方面。

实际的平CRT近年来已投放市场。当显示窗(有时也称为‘屏盘’)变得较平时，也必须使荫罩变平。结果，荫罩对拱起(引起图象变色)和降落试验(引起荫罩弯曲)更灵敏。通过使荫罩保持在张力下，即平的，可克服该问题。可是，作为结果，显示窗内表面的曲率半径也要增加。如果显示窗内表面具有大的曲率半径和外表面是平的，那么为了获得足够强度的屏盘，所使用的显示窗必须较厚。显示窗的厚度影响CRT的热处理速度以及CRT的重量。

按照本发明的彩色显示装置可以具有相当小的管子重量、小的显示窗厚度和相对小的玻璃楔(wedge)，例如将获得仅仅10mm。图8中，示意性表示本发明的原理：利用两个四极(Q1和Q2)，可调制垂直方向上荫罩-屏幕距离。以这种方式，相对于平的选色极11来说可获得较大的显示窗2内表面的曲率。本发明可特别地与双贻贝(double mussel)线圈技术结合使用。在图8所示的实例中，第二四极Q2一体地形成在帧偏转单元中。也可以以围绕偏转单元磁芯的环形形式作为分离的线圈一体地形成在帧偏转线圈或绕组中。

图9表示枪间距P_gd(即在偏转单元偏转面91上中心电子束与外电子束之间的距离)、屏幕间距P_sc(即在屏幕10上中心电子束与外电子束之间的距离)、偏转面与屏幕之间的距离L以及荫罩与屏幕之间距离的关系。使离开电子枪的三束电子束6、7和8会聚在屏幕10上。图9表示在预定屏幕间距P_sc和预定距离L的情况下，当枪间距P_gd减小时，距离q增加。从数学上给出该关系：

q=(P_sc*L)/(3*P_gd+P_sc)。

这样，按照本发明，通过作为偏转的函数改变枪间距，可改变屏幕上各点的荫罩-屏幕距离q和获得显示窗内表面的附加曲率。

图10表示本发明的实施例，其中配有产生四极磁场的第一装置，其中偏转单元产生非自会聚偏转场。对于较小的偏转角来说，四极磁场对电子束之间的距离没有影响。随着偏转角增加，四极场引起电子束之间的距离增加。可是，偏转场是非自会聚的，换言之，它随着偏转角的增加而改变电子束的会聚。就所涉及的电子束会聚来说，场的非自会聚补偿四极Q2的作用。可是，在偏转面，电子束之间的距离增加，这具有上述那样的作用。本实施例的优点在于仅需要一个四极场。

图11表示本发明彩色显示装置的又一个实施例。在该实施例中，通常在栅极G2和G3之间产生动态场D₁。该场作为偏转的函数增加在主透镜(ML)中外电子束之间的距离。由于该增加，外电子束离开中心地进入主透镜，即在比正常更接近主透镜电极边缘的位置。结果，产生作用于外电子束的力，从而使它们相互移近。本实施例的优点在于主透镜本身不需要被提供动态电压，而是由于电子束进入主透镜时其它电子束位移，因而产生动态作用效果。

例如，通过设置G2和G3的开孔，使它们彼此偏离，和在电极G2和G3之间施加动态电压差，可以在电学上产生场D1。图12表示利用磁装置产生场D₁。在该实施例中，在栅极G2附近产生动态磁场。两个U形磁芯121、122配有线圈123、124，用以产生动态磁场。在外壳的颈部4内且在栅极G2附近，配置软磁元件125、126。这些软磁元件将磁场引导到外电子束附近的位置处。形成在部分128、129之间的磁场对外电子束6和8产生力F_r和F_b，从而改变偏转面中电子束之间的距离。元件128和129被具体化以便在电子束附近局部地产生基本均匀的磁偶极场。这种结构的优点是：由于在电子束6和8附近磁场基本上是均匀的，因而可容易地控制施加于电子束上的力，并且电子束不因磁场而畸变(或至少达到不明显的程度)。

Claims (9)

1．一种包括彩色阴极射线管的彩色显示装置，该彩色阴极射线管包括产生三束电子束的一字型电子枪、选色极和显示窗内表面上的荧光屏以及使穿过选色极的电子束偏转的装置，其特征在于，彩色显示装置包括在至少一个方向上是平的选色极，显示窗的内表面在至少一个方向上是弯曲的，和彩色显示装置包括这样的装置，该装置在至少一个方向上作为偏转的函数动态地影响电子束路径以增加位于偏转面的电子束之间的距离。

2．如权利要求1所述的彩色显示装置，其特征在于，在至少一个方向上显示窗的外表面是平的。

3．如权利要求1所述的彩色显示装置，其特征在于，装置包括彼此相隔某一距离的第一和第二装置。

4．如权利要求1或2所述的彩色显示装置，其特征在于，显示窗内表面还在第二方向上弯曲，显示装置还包括另一个装置，该另一个装置用于在第二方向上作为偏转的函数动态地影响电子束路径以便增加位于偏转面的电子束之间的距离。

5．如权利要求4所述的彩色显示装置，其特征在于，该另一个装置包括彼此相隔某一距离的第三和第四装置。

6．如权利要求5所述的彩色显示装置，其特征在于，第三和第四装置与第一和第二装置形成为一体或与其等效。

7．如权利要求1或4所述的彩色显示装置，其特征在于，沿显示窗内表面的至少一个和/或第二方向的曲率半径位于显示窗直径的8至16倍之间的范围内。

8．如权利要求3或5所述的彩色显示装置，其特征在于，第一和/或第三装置包括电子枪的一个或多个部件。

9．如权利要求3或5所述的彩色显示装置，其特征在于，第二和/或第四装置与显示装置的偏转单元形成为一体。

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