CN1381066A - 外侧电子束的间距与偏转度相关的彩色显示装置 - Google Patents

Abstract

一种彩色显示装置包括电子枪,显示屏,色彩选择电极以及偏转装置。电子束之间的距离是动态变化的,即随着电子束至少在一个方向上的偏转,电子束之间的距离在偏转平面内减小。该距离的减小,能使色彩选择电极与显示屏之间的距离在那个方向上增大。这样一来,色彩选择电极的曲率就变大了,这对色彩选择电极的强度,凸起和颤躁效应都有良好的作用。这个距离通过第一和第二装置而动态地改变,第一装置安装在电子枪的预聚焦部件内或其附近。第一装置(121,123)包括磁装置和磁场传导装置(125,126,128,129),前者在CRT的管颈外部,用以产生动态变化的磁场,后者将该磁场传导到电子束(6,8)附近的某个位置。

Description

外侧电子束的间距与偏转度相关的彩色显示装置

本发明涉及一种彩色显示装置，其包括一个彩色阴极射线管，该彩色阴极射线管包括用于产生三条电子束且成排的电子枪、一个色彩选择电极以及一个在显示窗内表面上的荧光屏，和一个将电子束偏转并使其横扫色彩选择电极的装置，本发明涉及的彩色显示装置还包含一个第一装置和一个第二装置，其彼此之间有一定距离，用以动态地影响电子束的聚集，以便减小在偏转平面的位置上电子束之间的距离，所述距离至少在一个偏转方向上作为偏转度的函数，第一装置安排在电子枪的预聚焦部分的内部或其附近。

有这样一种显示装置是公知的，其国际专利申请号为NO.WO99/34392。

其目的是把显示窗的外表面做得更扁平一些，以便使观众感觉到由此彩色显示装置显示的图象跟平的一样。然而，外表面曲率半径的增大将导致许多问题的出现。显示窗内表面以及色彩选择电极的曲率半径也要增大，另外，随着色彩选择电极变得更扁平，其强度要下降，因而对凸起和振动的敏感性就增加了。一种可供选择的解决问题的方法是，把显示窗内表面弯曲得比外表面更强一些。鉴于此，一种具有较小曲率半径的彩色显像管荫罩板(shadow mask)可被采用。这样，凸起和振动的问题减少了，但是其他问题又出现了。显示窗中心的厚度比边缘小很多。这样一来，显示窗的重量增加了，图象的亮度基本上朝向边缘减小。

这种公知的彩色显示装置包含第一装置和第二装置，其相互之间有一定距离，用以动态地影响电子束的聚集，以便减少电子束之间在偏转面位置上的距离，所述距离至少在一个偏转方向作为偏转度的函数。鉴于此，电子束之间的距离(也可以称之为“间距”)在偏转平面内可以动态地加以改变，使该距离随着偏转度的增加而减少。通过动态地改变这个作为偏转度的函数的距离(间距)，因而也是作为x和/或y坐标的函数的距离，显示窗与色彩选择电极之间的距离可在相关的偏转方向上增大。显示窗内表面的形状以及显示窗与色彩选择电极之间的距离决定了色彩选择电极的形状，特别是它的曲率。

既然作为偏转度的函数的电子束距离减小了，显示窗与色彩选择电极之间的距离就会增大，而色彩选择电极的形状可能比以前的阴极射线管更加偏离显示窗内表面的形状，特别是，色彩选择电极的曲率更大了一些。这样一个较大的曲率(或者说，较小的曲率半径)，增加了色彩选择电极的强度，减少了凸起和颤躁效应。

公知的彩色显示装置中，第一装置包含一个或多个电子枪预聚焦部分的元件。电极G2和G3的最外部的孔隙，彼此之间是相对偏移的，在它们之间施加有动态电势差。以这种方式，一个动态电场被用来影响电子束的聚集(或发散)。

然而，施加这样一个动态电势差要求在电极之间施加一个动态电压差。这需要一个单独的电压供应电路，它是比较昂贵的。某些电子枪采用DAF(动态象散和聚焦)设计，其中电极G3被施加动态电压。然而这个动态电压一般主要依赖于水平偏转而非垂直偏转。作为垂直偏转度的函数，这个动态电压范围是非常有限的，只能对会聚产生有限的影响。

本发明的目的是提供一个本文开头提到的那种类型的彩色阴极射线管，它的外表面是平的，或者基本上是平的，但同时上述问题又可被克服或减轻。

为此，依照本发明的彩色显示装置，其特征在于，第一装置包括产生装置，用于在阴极射线管的管颈外部产生一个动态磁场；以及传导装置，它处于阴极射线管的管颈内部并在电子枪的预聚焦部分或其附近，用以将所述磁场传导到外部电子束附近的一个位置，以便形成局部磁场来影响电子束。

在本发明的显示装置中，没有必要附加一个输送电路来提供一个动态电势。在本发明的彩色显示装置中，一个局部磁场被产生以便影响电子束。还有一个重要优点是，这个校正场可以任意使用，也就是说，设备生产厂家想采用本发明时，不必非得改变电子枪或其供电电路。

优选地，传导装置被附在电极G2或G1上。这可使将获得的磁场非常接近于电子束的交叉点。更为优选地，将传导装置安排在面对电极G1的电极G2的一个表面上，或者在面对电极G2的电极G1的一个表面上，把局部磁场置于更接近电子束的交叉点。通过将局部磁场置于接近电子束的交叉点，可使电子束始终聚集在显示屏上。这是由于主透镜具有把交叉点的清晰图象创建到显示屏上的任务。

本发明的这些情况及其他方面的情况是外观上的，下面描述的实施方案将对其进行解释。

在附图中：

图1是显示装置的截面图，是本发明的示意图；

图2显示了一些四元件；

图3和图4示意地表示了彩色显示装置的截面，并示意地表述了一些本发明所基于的特征装置；

图5表示枪间距与屏间距之间的关系；

图6和7用图例进一步说明了本发明实施方案的详细内容。

这些图没有按比例画出。各图中相似的标注数字一般都指示相似的部件。

该显示装置包括一个阴极射线管，在本例中是一个彩色显像管，其具有一个包括显示窗2、锥体部分3和管颈4的真空封壳1。管颈4内装有一个用于产生三条电子束6，7，8的电子枪5，这些电子束在同一个平面即电子枪排列的平面内延伸，在本例中，即本附图平面。在不偏转的状态下，中心电子束7基本上与显像管的轴线9重合。显示窗的内表面提供有显示屏10。所述显示屏10含有许多发出红、绿、蓝光的荧光元素。在到达显示屏的过程中，电子束在电磁偏转单元51的作用下，发生偏转而横扫显示屏10，并穿过色彩选择电极11，该电极装在显示窗2的前方，并包括一块有孔隙12的薄板。三条电子束6、7、8相互之间以很小的夹角通过色彩选择电极的小孔隙12，因此，每条电子束仅仅撞击到一种颜色的荧光元素上。除线圈座13外，偏转单元51还包含用于在两个相互垂直的方向上偏转电子束的线圈组13’。该显示装置还包括用于产生电压的装置，运行时，这个电压通过馈穿送到电子枪的元件中去。偏转平面20、此平面内电子束6和8的距离P_gd以及色彩选择电极与显示屏的距离q都在图中做了示意性的标注。

该彩色显示装置包含两个装置14，14’，在运行时，装置14用于进行动态的弯曲，也就是作为偏转度的函数，以使得最外电子束彼此更为接近，而另一装置14’则用于使最外电子束彼此更为远离的动态弯曲。图2表示的是装置14’的例子。在这里，装置14’包含一个用可磁化材料做的环形磁芯，上面有四个线圈16、17、18、19，它们的缠绕方法使得它们一旦被励磁(比如用电流，其强度与线偏转电流的平方成正比)，就产生45°角的四极磁场。线圈的缠绕方法以及运行中电流通过线圈的方向，可使所产生的45°四极场具有一种取向，这种取向与电子枪中装置14的取向刚好相反。装置14与装置14’的组合作用，致使距离P_gd发生变化。在一级近似范围内，电子束的会聚不受到装置14和14’组合作用的影响。因此，距离P_gd可被改变，使其更大或更小。在本发明的显示装置中，距离P_gd作为偏转度的函数而变小。在本发明的理念范围内，对于未偏转的电子束，装置14和装置14’的组合效果对距离P_gd的影响可以是P_gd的增大或减小。本发明涉及距离P_gd作为电子束偏转度的函数的改变。优选地，装置14和14’的组合作用，对于未被偏转的电子束而言，是距离P_gd的增大，与没有该装置或该装置未起作用的情况相比较，P_gd的增大会产生这样的效果，即当P_gd作为偏转度的函数而减小时，在总偏转度的1/3和2/3之间，第一装置和第二装置的总效果为零。这样的实施方案是优选的，因为对于某一种确定间距的电子枪而言，它通常都是制成某种样式，以便使图象尽可能地好，然而枪间距的偏差会带来小的误差。由于装置14和14’具有的在零点附近上下波动的影响，上述误差可减到最小。

图1示意地表现了本发明。三条电子束6，7，8在偏转平面内彼此分开一段距离P_gd(偏转平面20近似地位于偏转单元11的中心)。色彩选择电极12与显示屏10之间的距离q与距离P_gd成反比。

图1示出的本发明实施方案中的彩色显示装置包含两个装置(14，14’)，其彼此隔开一段距离，并按某种方式改变作为偏转度的函数的距离P_gd，以便使该距离至少在一个方向上作为偏转度的函数而减小。装置14(也可见图6)包括管颈外部用于产生动态磁场的装置，也包括管颈内部用于将动态磁场传导到靠近外电子束的某个位置的传导装置。在预聚焦部件内部或其附近不需要产生动态电压，因此没有额外的动态电压必须产生。

优选地，该装置能适用于至少在y方向(垂直方向)上动态地改变电子束之间的距离P_gd。由更扁平的显示窗结构带来的优点在y向上是最大的。

这一效果可用图3和图4说明。图3示出了没有装置14、14’的彩色显示装置。在偏转单元51位置上电子束之间的距离不随偏转度变化。图4中，装置14、14’却改变了这一距离，即装置14弯曲电子束，使其彼此接近，而装置14’则把电子束弯向相反的方向。因此，偏转的电子束之间的距离，比未被偏转的电子束之间的距离小一些。由于距离P_gd较小，距离q可能增加。距离q的增加导致选择电极曲率的增大。这一点对色彩选择电极的强度有积极的影响，与此同时凸起和颤燥效应也降低了。

依照另一种可供选择的实施方案，装置14’可被集成在偏转单元内，方法是，在偏转单元上缠绕一个单独的线圈，以产生动态的电磁四极场，或者，改变现有的偏转线圈的缠法，以便使其产生动态的电磁四极场。

装置14被集成在电子枪5内。在公知的彩色显示装置中，动态的电压差被施加在连续电极的两个或多个小孔隙之间，这些电极中的小孔隙的中心线彼此相对移位，于是产生了电场，该电场包含一个与电子束运动方向(x方向)成直角的分量，这样，电子束彼此靠近地运动。更为具体的是，装置14被集成在电子枪的预聚焦部分，电极G2和G3的最外部小孔隙彼此相对移位，且含有势差的动态分量被施加在这些电极之间。由于电极中各小孔隙的相对移位，在运行中电极之间所产生的电场包含一个分量，其横截于最外部电极的伸延方向，因此，电子束的会聚受到了影响。施加在电极之间的电压动态分量，造成这种会聚的动态调整，由此，电子束作为偏转度的函数而彼此靠近地运动。在预聚焦部分电子束会聚的动态改变造成，在主透镜中最外部的电子束位置也进行动态变化。这种变化还将引起电子束方向的改变，其通常是导致电子束向相反方向运动。第二装置14’可以部分地由主透镜自身构成，对这一部分可以施加或不施加动态电压。

图5表示了以下四个距离之间的关系：枪间距P_gd(即，偏转单元中偏转平面91上，中心电子束与靠外的电子束之间的距离)，屏间距P_sc(即，显示屏10上，中心电子束与靠外的电子束之间的距离)，偏转平面与显示屏之间的距离L，以及彩色显像管荫罩板与显示屏之间的距离q。离开电子枪后，三条电子束6，7，8会聚到显示屏10上。图9(5)表示，对于给定的屏间距P_sc和给定的距离L，当枪间距P_gd变小时，距离q增大。这一关系可用数学式表示如下：

q＝(P_sc*L)/(3*P_gd+P_sc).

在本发明中，通过改变作为偏转度的函数的枪间距，可以对显示屏上每个点来改变荫罩板到-屏的距离q，色彩选择电极的附加曲率即可得到。

图6表示了本发明彩色显示装置的实施方案。在此方案中，动态磁场D1产生于电子枪预聚焦区域内或其附近，而电场ML产生于主透镜电极之间。该电场可具有动态分量，但优选情况为不具有动态分量。即使在主透镜场内没有动态分量，如下文所述，一个动态效应仍可能得到。动态磁场的施加改变了电子束之间的距离，从而也改变了电子束在主透镜中的位置。电子束彼此接近地运动，其结果是进入主透镜时，彼此之间更加接近。这些进入主透镜彼此靠得更加接近(即在主透镜“内部”)的电子束中，靠外的电子束将受到一个向外的力。这个向外的力与电子束的位置有关，而这一位置随动态变化的磁场而动态地变化着。因此，即便主透镜的电场是静态的，所述场对会聚的影响仍是动态的。

图7更详细地表示了本发明彩色显示装置的一个例子。动态的四极磁场产生于栅极G2附近。两个U型磁芯121，122装有线圈123，124，用以产生磁场。在封壳的管颈4内部和栅极G2附近，装有软磁(传导)元件125，126，128，129。在部件128，129之间形成的磁场对靠外的电子束6和8产生力F_r和F_b，因而改变了偏转平面上电子束之间的距离。本发明的优点还在于，由于力F_b和F_r不是电场产生的，因此它们基本上可以均匀地产生，从而可以更好地加以控制。

优选地，把传导元件附在电极G2或G1上，更为优选地是装在面向电极G1的电极G2表面上，或装在面向电极G2电极的G1表面上。这样，磁场就形成在电子束的交叉点上或与其非常接近。

这些是优选的实施方案，因为交叉的位置和电子束在交叉点上的形式是受影响的。主透镜把交叉点聚焦在显示屏上。在这些实施方案中，电子束保持会聚在显示屏上，为控制电子束保持良好会聚状态的另一个装置是没有必要的。在这些实施方案中，一个附加的优点是，没有或几乎没有电子束斑副效应(spot side effect)(屏上点的大小和/或形状的某种变化)。

本发明可以简单地总结如下：一种彩色显示装置包括电子枪，显示屏，色彩选择电极以及偏转装置。电子束之间的距离是动态变化的，即当电子束在至少一个方向上偏转时，在偏转平面上的电子束之间的距离减小。该距离的减小能使色彩选择电极与显示屏之间的距离在那个方向上增大。结果，色彩选择电极的曲率变大，这对色彩选择电极的强度，凸起和颤躁效应都有良好的作用。通过第一和第二装置的作用，这个距离动态地改变，第一装置安排在电子枪的预聚焦部件内或其附近。所述第一装置包括磁装置和磁场传导装置，前者在CRT的管颈外部，用以产生动态变化的磁场，后者将该磁场传导到电子束附近的某个位置。

Claims (3)

1.一种彩色显示装置(1)，其包括一个彩色阴极射线管，该彩色阴极射线管包括用于产生三个电子束(6，7，8)且成排的电子枪(5)、一个色彩选择电极(11)、一个在显示窗(2)内表面上的荧光屏(10)，和一个将电子束偏转并使其横扫色彩选择电极的装置(51)，所述彩色显示装置还包含一个第一装置(14)和一个第二装置(14’)，其彼此之间有一定距离，用以动态地影响电子束的会聚，以便减小在偏转平面(20)的位置上电子束之间的距离，所述距离至少在一个偏转方向(x，y)上作为偏转度的函数，第一装置安排在电子枪(5)的预聚焦部分部分或其附近，其特征在于，第一装置包括产生装置(121，123)，用于在阴极射线管的管颈外部产生一个动态磁场，以及传导装置(125，126，128，129)，它处于阴极射线管的管颈内部且在电子枪的预聚焦部分内或其附近，用以将产生的磁场传导到靠外的电子束(6，8)附近的位置，以便形成局部磁场来影响电子束。

2.如权利要求1所述的彩色显示装置，其特征在于，传导装置附在电极G2或G1上。

3.如权利要求1所述的彩色显示装置，其特征在于，传导装置附在面向电极G1的电极G2表面，或者，在面向电极G2的电极G1表面。

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