CN1315052A - 具有四极会聚线圈的彩色显示装置 - Google Patents

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N·G·温克
T·G·斯潘杰尔
L·C·M·贝伦斯
A·H·范蒂尔
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Abstract

本发明涉及一种彩色显示装置,它包括一字形电子枪(5),用来产生三个电子束(6,7,8);和会聚装置(14’),用来动态地影响电子束的会聚,最好缩短电子束之间的距离(P)。会聚装置(14’)包括具有线圈(22’)的环形元件(21’)。所述线圈(22’)包括环形地在一个缠绕方向上按照公式N(φ)=N0cos(2φ)+C给出的缠绕密度分布N(φ)缠绕的导电线,式中φ是X方向与线圈元件和中心之间的连线的夹角,其范围在0°和360°之间,N0是当φ=0°时的缠绕密度,N(φ)的符号表示缠绕方向,而C是常数,等于0、+N0或-N0

Description

具有四极会聚线圈的彩色显示装置
本发明涉及一种包括用于产生三束电子束的一字形电子枪和用于使电子束横过彩色选择电极两端偏转的装置的彩色显示装置。
这样的显示装置是已知的。
当前的目标是使显示窗的外表面变得比较平,使得该彩色显示装置所呈现的图像在观众看来是平的。但是,随着该外表面曲率半径的增大导致问题增加。显示窗内表面和彩色选择电极的曲率半径必须增大,而随着彩色选择电极变得更平,彩色选择电极的强度降低,因而对起拱和振动的敏感程度加大。对这个问题的一个替代解决办法是使显示窗内表面比外表面更加弯曲。由此可以使用曲率半径较小的彩色选择电极。结果,起拱和振动的问题减小了,但是,其他问题又来了。显示窗的厚度,边缘比中心大得多。结果,显示窗的重量增大,图像亮度向边缘明显降低。
欧洲专利EP 0,421,523公开了一种带有一字形电子枪、枕形畸变校正偏转线圈和眉毛(eyebrow)效应电子光学畸变校正装置的彩色阴极射线管,枕形畸变校正偏转线圈和眉毛效应电子光学畸变校正装置包括两对线圈,每一对又在电子束平面上在管颈的每一个外电子束一侧有一个线圈。这两对线圈在电子枪和偏转线圈之间沿着Z-轴分开,并由与光栅扫描同步的具有蝶形(bow-tie)包络线的锯齿电流驱动,以便校正看似纯光栅缺陷的动态的不对称的眉毛效应。
国际专利申请WO 99/34392描述了包括彩色阴极射线管的彩色显示装置,该阴极射线管包括一字形电子枪,用来产生基本上处在沿直角X-Z坐标系的X方向伸展的平面内的三束电子束;彩色选择电极;偏转装置,用来使处于偏转平面内的电子束偏转;以及第一和第二影响装置,用来动态地影响电子束的会聚,以便缩短处于偏转平面内的电子束之间的距离。国际专利申请WO 99/34392描述了实现影响装置的多种不同途径。所指出的可能性之一是把偏转装置与第二影响装置集成一体。第二影响装置可以用产生四极磁场的四个线圈加以实现。
本发明的一个目的是提供一种改进的彩色显示装置。为此目的,本发明提供独立权项所定义的彩色显示装置、偏转装置和制造该种彩色显示装置用的方法。从属权项描述了有利的实施例。
本发明的这些和其他目的可以从下述实施例看出,并参照下述实施例加以阐述。
附图中:
图1是简要表示本发明的显示装置的剖面图;
图2A、2B表示按照本发明的第二影响装置的实施例;
图3A、3B表示按照本发明一个实施例的环形元件的第一和第二部分;
图4表示按照本发明一个实施例的偏转装置;以及
图5表示本发明的另一个实施例。
这些附图没有按比例画出。附图中,类似的标号一般表示类似的部件。
图1中所示的显示装置包括阴极射线管,在这个示例中,彩色显像管具有包括显示窗2、锥体部分3和管颈4的真空外壳1。在管颈4中,安排了一字形的电子枪5,用来产生在直角坐标系中X-方向上伸展的一个平面、即一字形平面上伸展的电子束6,7和8。在未偏转的状态下,中心电子束与伸展在Z-方向上的管轴9基本一致。第三方向,即Y-方向,在与一字形平面(图中未示出)垂直的方向上伸展。传统上,在工作状态下,管子这样定位,使得X-Z平面与水平平面一致,而Y-轴则与垂直方向一致。
显示窗的内表面设有显示屏10。显示屏10包括发出红、绿和蓝色光的大量的荧光元件。在它们射向显示屏的途中,电子束通过电磁偏转装置51而横过显示屏偏转,并穿过设置在显示窗2前面的彩色选择电极11,后者包括具有开孔12的薄板。三个电子束6、7和8以彼此相对的小角度穿过彩色选择电极的开孔12,因而每一个电子束只撞击在一种颜色的荧光元件上。偏转装置51除线圈架13外,还包括偏转线圈13’,用来使电子束在两个相互垂直的方向上偏转。一个环形元件,所谓偏转线圈环定位在偏转线圈13’周围。在传统上是铁氧体的偏转线圈环的目的是将线圈外的磁通的磁力线“短路”。没有偏转线圈环就不得不使用过高的电流流过偏转线圈,而且还会出现干扰性的杂散(磁)场。该显示装置还包括产生电压用的装置,在工作中通过连通馈线把电压馈送给电子枪的组件。示意地表示了偏转平面20以及该平面中电子束6和8之间的距离p以及彩色选择电极和显示屏之间的距离q。距巨离q与距离p成反比。
彩色显示装置包括两个电子束会聚影响装置14和14’,其中在工作中第一装置14用来动态地、即随着偏转角彼此相向地弯曲最外的电子束,而第二装置14’用来在相反的方向上动态地弯曲最外的电子束。
两个装置14和14’定位在彼此相距某个距离的位置,并用来以这样的方式使距离p随着偏转角而改变,使得距离p至少在一个方向上随着偏转角而缩小。第一装置14的位置靠近电子枪,将称作“枪四极”,而第二装置14’的位置靠近偏转装置,将称作“偏转线圈四极”。
通过把线圈22’绕在环形元件21’上而把装置14’和偏转装置51合成一体是方便的,该线圈产生动态四极电磁场。
通过用导电线制造线圈22’来获得装置14’(“偏转线圈环四极”),在一个缠绕方向上并按照下式给出的缠绕密度分布N(φ)环形地缠绕所述导电线
N(φ)=N0cos(2φ)+C
式中φ是X方向与线圈元件和中心之间的连线的夹角,其范围在0°和360°之间,N0是当φ=0°时的缠绕密度,N(φ)的符号表示缠绕方向,而C是常数。
这个实施例具有可以产生几乎是纯的四极场的优点,亦即大大抑制其他多极磁场的存在。
实际上,由于线的尺寸有限,只能实现上述缠绕密度的近似值。
这种近似的一个实施例示于图2A和2B,是常数C取等于0的值的情况。这个实施例包括导线包30,它们按照上述缠绕密度
N(φ)=N0cos(2φ)
环形地绕偏转线圈环21’缠绕上。
在这个特定的实施例中,在偏转线圈环21’的相隔15°的槽34中进行缠绕。所述缠绕方法如下:
在φ=0°(位置a)处在槽内缠绕18圈
在φ=15°(位置b)处在槽内缠绕15圈
在φ=30°(位置c)处缠绕9圈
在φ=45°(位置d)处不缠绕
在φ=60°(位置e)处在槽内缠绕9圈,电流方向相反
在φ=75°(位置f)处缠绕15圈
在φ=90°(位置g)处缠绕18圈,等等。这种近似于理想的缠绕密度N(φ)在实践中得到好结果而得到证实。
对于常数C取等于N0或-N0的值的情况的另一个实施例,参见图2B。对该缠绕密度的近似由以下得到:
在φ=0°(位置a)处在槽内缠绕0圈
在φ=15°(位置b)处在槽内缠绕3圈
在φ=30°(位置c)处缠绕9圈
在φ=45°(位置d)处缠绕18圈
在φ=60°(位置e)处在槽内缠绕27圈,电流方向相反
在φ=75°(位置f)处缠绕33圈
在φ=90°(位置g)处缠绕36圈,等等。
对理想缠绕密度N(φ)的这种近似具有在位置a(亦即在偏转线圈环东的位置;类似的情况出现在西的位置)上不缠绕的优点。于是该线圈只包括两个缠绕线包,而不是四个缠绕线包。为了缠绕线圈和/或装配偏转线圈环的原因可以在偏转线圈环的东和西位置上把偏转线圈环分开。这样也可以使用双鞍形偏转线圈,其中处于电子枪一侧的线圈端头具有大于偏转线圈环内径的直径。因为对于这样的鞍形偏转线圈,在装配偏转线圈时必须能够把偏转线圈环分开。另外,单独地分层缠绕两个线包就可以避免出现明显的行频电压。因为磁通力线(lineflux)在偏转线圈环的顶部和底部改变符号,所以这是有效的。
另外,因为四极顶部绕组分布具有同样的缠绕符号,所以当缠绕这个顶部时不必改变缠绕方向,因而优化了缠绕工艺。
图3A和3B表示本发明的一个实施例。图3A表示环形元件21’的第一部分60,该部分最靠近电子枪5。该部分60已经设置了四个线圈,用来产生四极磁场。所示线圈已经按照cos(2φ)(C=0)的缠绕分布以环形的方式缠绕了。为了便于进行缠绕过程并在第一部分60把线圈22’的各个导线元件保持在正确的位置上,第一部分已经设置了环60和66,具有线圈绕组在其中定位的凹槽。图3B表示环形元件21’的最靠近显示窗2的第二部分68。两部分60、68装在管子上时,可以用诸如胶、胶带等任何传统的连接装置彼此连接。两部分的连接对适当的性能并不重要。
本发明的这个实施例具有这样的优点,即它减小装置14’对某些图像失真的影响。在试验中已经发现,在具有装置14’的管子工作期间,诸如东-西枕形光栅畸变和电子束偏转的非线性的过纠正等某些图像误差可能出现。本发明人已经意识到,通过把环形元件21’分成两部分60和68可以减小这种影响。第一部分60处在比第二部分68更靠近一字形电子枪5的位置上,而且第一部分60和/或第二部分68具有四个线圈22’。四极线圈最好缠绕在最靠近电子枪的核心部分周围。这一措施提供了彼此独立地移动两个核心部分的机会,从而改善管子的光栅和会聚性能。
图4示出按照本发明的定位在偏转线圈13’和线圈架13周围的两个部分60和68。第一部分60已经装有环60、66和四个线圈22’,用来产生四极磁场。
在图5中示出本发明的另一个实施例。用磁场线圈组70本身即可简单地产生四极磁场,而不必使用任何外加的线圈。其实现方法如下:对于磁场线圈组,除电子偏转用的正常磁场信号以外,还加上一个外加的信号。然后用这个外加的信号来通过磁场线圈组产生四极磁场。例如,假定给包括两个线圈的磁场线圈组70加上2安培的输入信号72、74。例如,具有1安培数值的四极磁场76用的信号通过不对称驱动装置80加在输入信号72、74上,以便得到分别具有3和1安培数值的两个不对称驱动信号。然后把这些不对称信号送到磁场线圈组70的两个线圈,结果得到电子偏转用的磁场和四极场。不对称的驱动装置80可以具有在本专业技术人员知识范围内的任何传统装置的形式。例如,放在这些线圈和输入信号72、74之间适当位置上的一组两个二极管就行。
其中线圈22’包括若干层的第二会聚装置14’(“偏转线圈环四极”)的最佳制造方法包括以下步骤:提供环形元件21’并环形地围绕环形元件21’缠绕导电线。缠绕步骤包括缠绕每一个线圈的第一层的第一缠绕步骤和缠绕每一个线圈的其他层的至少下一个缠绕步骤。
这种缠绕第二会聚装置的方法不同于一层缠绕线圈的比较简单的方法。但是,所述比较简单的方法可能引起振铃问题和可靠性问题。振铃是偏转装置51的行和帧线圈13’之间出现的不希望有的感应干扰现象。可以通过四个线圈22之间许多连线看到按照本发明的最佳缠绕方法。
总之,本发明最佳实施例涉及一种彩色显示装置,它包括产生三个电子束6、7、8用的一字形电子枪和动态地影响电子束会聚以便缩短电子束之间的距离p用的会聚装置14’。会聚装置14’包括具有四个线圈22’的环形元件21’。线圈22’包括环形地在缠绕方向上按照N(φ)=N0cos(2φ)+C给出的缠绕密度分布N(φ)缠绕的导电线;式中φ是X-方向和线圈的元件与中心之间连线的夹角,其范围在0°和360°之间,N0是当φ=0°时的缠绕密度,N(φ)的符号表示缠绕方向,而C是常数。
应该指出,上述实施例是举例说明而不是限制本发明,本专业技术人员在不脱离后附权利要求书的范围的情况下能够设计出许多替代的实施例。在权利要求书中,任何放在括弧之间的引用符号不应理解为限制该权利要求书。“包括”一词并不排除权利要求书中所列者以外的其他元件或步骤的存在。元件前面的“一个”不排除多个这样的元件的存在。某些措施在相互不同的从属权项中叙述这一事实并不表明这些措施不能结合运用。在列举多个装置的装置权项中,这些装置中的若干个可以用同一个硬件项目实现。

Claims (11)

1.一种彩色显示装置,它包括
一字形电子枪(5),用来产生基本上在X-Z直角坐标系中的X-方向伸展的平面内的三束电子束(6,7,8);
使所述电子束(6,7,8)偏转用的偏转装置(51)和
会聚装置(14’),用来动态地影响所述电子束的会聚,它包括一种用于产生相当于由线圈(22’)产生的四极磁场的磁场的装置,所述线圈(22’)包括环形地在一个缠绕方向上按照公式N(φ)=N0cos(2φ)+C给出的缠绕密度分布N(φ)缠绕的导电线,式中φ是所述X方向与所述线圈元件和中心之间的连线的夹角,其范围在0°和360°之间,N0是当φ=0°时的缠绕密度,N(φ)的符号表示缠绕方向,而C是常数。
2.按照权利要求1的彩色显示装置,其特征在于:产生四极磁场用的所述装置包括具有所述线圈(22’)的环形元件(21’)。
3.按照权利要求2的彩色显示装置,其特征在于:所述会聚装置(14’)的所述线圈(22’)包括线包(30),所述线包(30)是在一个缠绕方向上按照公式N(φ)=N0cos(2φ)+C给出的近似缠绕密度分布N(φ)环形地缠绕的,式中φ是所述X方向与线包元件和所述中心之间的连线的夹角。
4.按照权利要求1的彩色显示装置,其特征在于:所述常数C等于0。
5.按照权利要求1的彩色显示装置,其特征在于:所述常数C等于N0或-N0
6.按照权利要求2的彩色显示装置,其特征在于:所述环形元件(21’)包括两个部分(60,68),第一部分(60)放在比第二部分(68)更接近所述一字形的电子枪(5)的位置上,所述第一部分(60)和/或所述第二部分(68)具有所述线圈(22’)。
7.按照权利要求1的彩色显示装置,其特征在于:所述偏转装置(51)包括磁场线圈组,以及用于产生四极磁场的所述装置包括所述磁场线圈组和用于不对称地驱动所述磁场线圈组的装置。
8.一种偏转装置(51)包括偏转线圈(13’)和会聚装置(14’),后者用来动态地影响电子束(6,7,8)的会聚,以缩短偏转平面上所述电子束之间的距离(p),所述会聚装置(14’)包括具有线圈(22’)的环形元件(21’),所述线圈(22’)包括环形地在一个缠绕方向上按照公式N(φ)=N0cos(2φ)+C给出的缠绕密度分布N(φ)缠绕的导电线,式中φ是所述X方向与所述线圈元件和所述中心之间的连线的夹角,其范围在0°和360°之间,N0是当φ=0°时的缠绕密度,N(φ)的符号表示缠绕方向,而C是常数。
9.按照权利要求8的偏转装置,其特征在于:所述环形元件(21’)包括两个部分(60,68),第一部分(60)设置在比第二部分(68)更接近所述一字形电子枪(5)的位置上,所述第一部分(60)和/或所述第二部分(68)具有所述线圈(22’)。
10.一种会聚装置(14’)的制造方法,所述会聚装置用来动态地影响彩色显示装置(1)中电子束的会聚,所述会聚装置(14’)包括具有线圈(22’)的环形元件(21’),所述方法包括以下步骤:
提供所述环形元件(21’)
环形地在一个缠绕方向上按照公式N(φ)=N0cos(2φ)+C给出的缠绕密度分布N(φ)缠绕导电线,式中φ是所述X方向与所述线圈元件和所述中心之间的连线的夹角,其范围在0°和360°之间,N0是当φ=0°时的缠绕密度,N(φ)的符号表示缠绕方向,而C是常数。
11.按照权利要求10的制造会聚装置的方法,其特征在于:每一个线圈(22’)具有若干层,所述缠绕步骤包括缠绕每一个所述线圈(22)的第一层的第一步骤,和缠绕每一个所述线圈(22’)另一层的至少再一个步骤。
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