CN1425185A - 边束间距离随偏转量改变的彩色显示器件 - Google Patents

Abstract

一种彩色显示器件，包括一个电子枪，一个显示屏，一个平面选色极，和一个偏转系统。各电子束之间的距离是动态可变的，即此距离随着电子束在偏转空间内沿至少在一个方向的偏转而减小。这个距离的减小可增加该方向的选色极和显示屏之间的距离。从而可使选色极内表面的曲率增加，这对改善选色极的强度和穹顶特性都有好处。在第一和第二动态电位电极上加上一个单一的动态电压就能做到这一点。

Description

边束间距离随偏转量改变的彩色显示器件

本发明涉及包括彩色阴极射线管的彩色显示器件，该彩色阴极射线管包括一个用来产生三个电子束的同线电子枪；一个颜色选择电极和一个在显示窗内表面上的荧光屏；以及一种使电子束在颜色选择电极上偏转的装置，此彩色显示器件包含动态改变电子束路径的装置，以便减小偏转平面处电子束之间的距离(它至少在一个方向上是偏转量的函数)，所述装置包括彼此相隔某个距离的用来动态改变电子束之间距离的第一和第二装置，而且这两个装置的作用是反号的。

这类器件可从国际专利申请No.WO 99/34392中获知。

阴极射线管显示器件制造商的一般目标是把显示窗的外表面做得比较平，以使观察者感觉彩色显示器所展现的图象是平的。然而，随着显示器外表面曲率半径的增加，将会引起一些问题。显示窗内表面和颜色选择电极的内表面的曲率半径也要增加，同时由于选色电极变平，其强度将降低，因而增加对穹顶和震动的敏感度。对此问题的一种解决办法是把显示窗的内表面弯曲得比外表面更厉害一些。这样一来就可以采用曲率半径较小(也即曲率大)的荫罩。结果虽然穹顶和震动问题减轻了，但又出现了其它问题。就是显示窗的厚度在中心处要比边缘处小得多。因此，显示窗的重量增加，而且图象亮度朝着边缘方向显著下降。

对这些问题的部分解决办法在国际专利申请No.WO 99/34392中有所描述，此申请中描述了一种彩色显示器件，其中包含了动态改变电子束轨迹的装置，以减小偏转平面处电子束之间的距离(它至少在一个方向上是偏转量的函数)。

由于存在这种装置，在偏转平面内电子束之间的距离(也称为“枪间距”)可以动态地改变，使得此距离随着偏转量的增加而减小。通过动态地改变这个距离使它成为偏转量的函数，因而也就是X和/或Y坐标的函数，可以让显示窗和选色极之间的距离在相关的偏转方向相应地增加。显示窗内表面的形状以及显示窗和选色极之间的距离决定选色极的形状，特别是曲率。由于偏转平面内电子束间的距离作为偏转量的函数而减小，显示窗和选色极间的距离增加，因而选色极的形状可以和现有阴极射线管内表面的形状有很大的不同，特别是它的曲率增加了。

现有的间距控制装置包括在彼此相隔一定的距离处设置第一和第二间距控制装置。这些装置中的一个使边电子束间的距离作为偏转量的函数增加，而另一个的作用则相反。采用两个间距控制装置能更好地控制间距的变化，并使偏转平面处的间距的变化能更好地控制电子束的会聚度。在WO 99/34392的一种实施装置中，第一和第二间距控制装置是由电子枪的零件构成的，它是利用在工作中产生的两个电动四极场。一个场Q2是由栅极G2和G3形成的，而场Q1是在主透镜电极之间形成的。

虽然已有的解决方法使问题得到了部分解决，但问题仍然存在。特别是，需要在G2或G3电极上加以单独的动态电压。施加动态电压需要单独的引线和一个用于此作用的单独电源。但是，这样所增加的成本和复杂性却成为采用这个方案的一个障碍。

本发明的一个目的就是要至少部分地排除这个障碍。

为达到这个目的，按照本发明的显示器件具有以下特征：其中的电子枪包括一个预聚焦段(它至少包含处于固定电位的第一和第二预聚焦极)，一个主透镜段(它具有至少一个处于阳极电位的主透镜电极)，和一个处于阳极电位的位于预聚焦段和主透镜段之间的固定聚焦电位段，这个电子枪包括一个处于第二预聚焦电极和固定聚焦电位段之间的第一动态电位电极，和一个处于阳极电位处的位于固定聚焦电位段和主透镜电极之间的第二动态电位电极，此第一和第二动态电位电极在电气上是互相连接的，该显示器件具有施加单一的动态电压给第一和第二动态电位电极的装置，以形成动态改变偏转平面处电子束间距离的第一和第二装置，其中第二装置还动态影响主透镜的聚焦和象散。

因此只需要用一个动态电压就能动态地(即作为偏转量的函数)控制聚焦和象散(具有这种控制装置的电子枪特别适用于高品质的器件中)，该单个动态电压动态地控制枪的间距。采用制造者很熟悉的单一动态电压并不要求对结构作重大改变，也不用额外增加引线和电源。

在某些具体实施装置中，显示屏为矩形，带有一个长轴和一个短轴，且至少有一个方向与长轴相当。因此单一动态信号具有一个相当于沿长轴偏转(即作为其函数)的分量。在标准管中，这是行(快速)扫描方向。这种实施装置对标准管(也即行扫描方向相当于长轴的管子)较适用，因为这种管子中对动态象散和聚焦(DAF)的需求较大，而对枪间距调制(GPM)的需求较小。在标准管中，对DAF校正的要求往往是沿长轴(行频)更大，而对枪间距调制的要求是沿短轴(帧频)更大。在另一种优选实施装置中，至少有一个方向相当于长轴，且行偏转(快速高频偏转)是沿相当于短轴的方向。在这类管子(所谓换位扫描管，因为其扫描方向被换位)中，对DAF校正和枪间距调制的需求都是沿长轴最强，它在这类换位扫描管中相当于慢帧频轴。因此，本发明用于这种换位扫描管非常有利，因为其中的GPM和DAF都主要与帧频有关，也即主要取决于帧慢扫方向的偏转，就是沿长轴的偏转。

在其它一些实施装置中，显示屏为矩形，具有一个长轴和一个短轴，且至少有一个方向相当于短轴。这种实施装置对标准管(也即(快)行扫方向相当于长轴的管子)更有利，因为其中对DAF的需求较小，而对GPM的需求比较适中。

在还有一些实施装置中，外加的动态电压包含相应于沿短轴和长轴的偏转分量，而且是直接加到主透镜上，在第一和第二动态电位电极间的电连接包含一个装在管内的低通滤波器。因而DAF校正是沿短轴和长轴进行的，而GPM是沿长轴进行的。

电子枪最好在第一动态电位电极和处于固定电位的预聚焦段第二电极之间包含一个中间电极，它在工作时处在和固定聚焦电位段相同的电位，这样就在中间电极，第一动态电位电极和固定聚焦电位段之间形成了多个间距调节装置。

第一动态电位装置被分成两个或更多的小装置。在固定聚焦电位段采用多个间距调节装置，使得由它们造成的电子束偏转点能被控制，最好让这个点与电子束的交叉点基本重合。

主透镜将电子束交叉点成象在屏幕上。交叉点(物)束角的变化将不会改变电子束在屏(象面)上的会聚。因此，让偏转点靠近或处于交叉点处后，只需要由第二装置作很小的校正就可以了。

本发明的这些以及其它一些目的将从下面对一些具体实施装置的描述中看得更清楚。

在附图中：

图1是一个显示器件的剖面图，其中示意地表示了本发明；

图2和图3为彩色显示器件的示意剖视图，其中显示了本发明的一些情况；

图4表示枪间距，屏间距P_sc，偏转平面和屏之间的距离L，以及荫罩和屏之间距离q间的关系；

图5为按本发明的显示器件电子枪；

图6A为按本发明的显示器件的一种优选实施装置；

图6B为按本发明的显示器件的一种优选实施装置；

图7表示把第一装置分成两种子装置的效果；

图8为自由下落误差与V_DBF-V_foc之间关系的示意图；

图9为V_DBF-V_foc和V_DAF-V_foc之间关系的示意图。

这些图并未按比例绘制。在这些图中，相似的标号一般表示相似的零件。

显示器件包含一个阴极射线管(在本例中为彩色显象管)，它有一个被抽空的外壳1，外壳包含一个显示窗2，一个锥形部分3和一个颈部4。颈部4装有一个电子枪5，用来产生处在一个平面(同线平面，在此情况下即为图中的面)内的三个电子束6，7和8。在无偏转的状态下，中心电子束7基本上与管轴9重合。显示窗的内表面带一个显示屏10。此显示屏10由大量荧光单元组成，这些单元发出红，绿和蓝色光。在射向显示屏的途中，电子束被电磁偏转装置51在显示屏10上偏转，并通过一个选色极11，选色极被安置在显示窗2的前面，选色极包括一个带许多孔径12的薄板。三个电子束6，7，8以一个彼此间很小的角度通过选色极的孔径12，因而每个电子束只打到一种颜色的荧光单元上。

除线圈支持器13外，偏转装置51还包含线圈13’，用来使电子束在两个相互垂直的方向偏转。显示器还包括产生电压的装置，工作时这些电压通过引线送至电子枪各元件。图中还表示出偏转平面20，和在此平面内电子束6和8间的距离P_gd，以及选色极和显示屏间的距离q。显示器还有通过在颈部的引线给电子枪5提供电压的装置15。

显示器包括两个装置14，14’，其中14是在工作时将最外面的电子束6，8动态地彼此偏离(也即在一个方向的偏转函数)，另一个14’则用来使最外面的电子束向相反方向动态地偏离。

图1是说明这些作用的示意图。三个电子束6，7和8在偏转平面(此平面20近似处于偏转装置51的中心)内彼此相隔一个距离P_gd。选色极12和显示屏10间的距离q与距离P_gd成反比。用公式可表示如下： $q={\mathrm{CP}}_{\mathrm{gd}}^{-1}$ 式中C为常数。

因此，如减小作为偏转量的函数的距离P_gd，则距离q可相应增大。这使得荫罩可以比显示窗的内面更弯曲(也即曲率半径更小)。

按图1所示的本发明实施例的彩色显示器包括两个装置(14，14’)，它们处在彼此相隔一定距离的位置上，用来改变距离P_gd(作为偏转量的函数)，使得该距离P_gd至少在一个方向作为偏转量的函数而减小。其中每个装置都与电子枪做成一体。

这个效果可从图2和3中看出。图2是不带装置14，14’的彩色显示器。在偏转装置51处电子束间的距离不作为偏转量的函数而改变。而在图3中，装置14，14’则改变此距离，即装置14使电子束彼此偏离，而14’使电子束向相反方向偏离。这个由装置14引起的向外偏离应按偏转量的函数这样来控制：例如，在屏的各角(北边和东北边)，电子束一点也不偏离，而在屏中心偏离最多。这样，电子束之间的距离(间距)在北边和东北边最小，而在偏转平面(差不多是通过偏转装置51的中心平面)的中心最大。因而，间距作为偏转量的函数从屏中心向四角减小。由于距离P_gd减少，距离q可能增加。距离q增加可使选色极11的曲率增加。这对改善选色极11的强度和穹顶特性有益。

根据本发明，装置14和14’是与电子枪5做成一体的。通过在后续电极中两个或更多的孔(aperture)(这些电极中的孔的中心线彼此错开)间施加动态电压差，就可以施加一个在垂直于电子束运动方向(X方向)有分量的电场，使得各电子束彼此相向运动。装置14和14’处在主透镜段(ML)的前面。装置14设置到电子枪的预聚焦段(PF)。由于各电极中的孔互相错开，工作时在电极间产生的电场具有一个垂直于最外面电子束行进方向的分量，因而使电子束的会聚度受到影响。加在各电极之间的电压的动态分量使会聚度有一个动态调整，因此当这样配置电子枪预聚焦段时，电子束在这一段内是作为偏转量的函数彼此相向运动的。第二装置14’也设于电子枪主透镜的前面，在它上面加上一个动态电压。

图4表示枪间距(即偏转装置的偏转平面91处中束和边束间的距离)P_gd，屏间距(即在屏10上中束和边束间的距离)P_sc，偏转平面与屏间的距离L，以及荫罩和屏间的距离q之间的关系。三个束6，7，8离开枪后会聚于屏10上。图4表明，对于给定的屏间距P_sc和给定的距离L，距离q随着枪间距P_gd的减小而增加。数学上，此关系由下式给定：

              q＝(P_sc*L)/(3*P_gd+P_sc)因此，通过将枪间距P_gd作为偏转量的函数而改变时，对屏上每一点，荫罩至屏的距离q都可变化，这样选色极可以获得一个附加的曲率。

图5为按本发明的一个显示器件的电子枪示意图。电子枪包括一个预聚焦段PF，此段包含至少一个第一预聚焦电极(G1)和第二预聚焦电极(G2)，各处于固定电位V_G1和V_G2(这些电压不必相同而且一般也是不相同的，所谓“固定”按本发明的概念意味着‘不随偏转量而改变’)，一个固定聚焦电压(为固定值，即不是动态电位V_foc)段G_foc，和一个主透镜段ML，该段有一个处在阳极电位Va的电极Ga。在电极Ga和固定聚焦电位段之间安放着一个电极G_DAF，它在工作时加有一个动态电压V_dyn。该电极G_DAF(或者更准确地说是加在该电极上的动态电压V_dyn)影响着主透镜段ML的聚焦和象散。电极G_DAF电连接至处于G₂电极和G_foc电极之间的一个电极G_DBF。图中以V_dyn(动态电压)，V_foc(固定聚焦电位)和Va(阳极电位)分别表示加在各电极上的电压。图中给出了这些电压在屏中心(C)和东边(E)的值的实例(但不限于此值)。

影响各电子束间距的第一装置(相当于以前各图中的装置14)形成于G_DBF和G_foc之间。第二装置14’形成于G_foc和G_DAF之间。在这个东边和东北边的例子中(即偏转至屏的左边，这对西边也同样适用)，V_DBF＝V_foc，因而边束(红和蓝)正常地通过第一装置和第二装置(图中以虚线‘E’表示)。对于屏v的中心(C)，V_DBF低于V_foc，因而红和蓝束被第一装置向外弯曲，而被第二装置向内弯曲。结果边束间的距离在中心C比在边缘E要大，所以距离P_gd随着偏转量而减小，导致q增加。本发明的优点在于动态电压V_dyn能照顾到两方面的功能，一方面对聚焦和象散实行动态控制(仅仅在主透镜的前面)，另一方面还动态控制枪间距。这样就可获得高质量的图象，而同时结构又比较简单，制造者对这种配置也比较熟悉。DAF枪被用于阴极射线管(特别是监视器)的高γ端。这一点是很重要的，因为制造商往往要求任何新的设计能在很大程度上与现有系统兼容。

图5的实施装置采用了两个单一的装置。必须指出，边电子束间距离的最初变化(偏离)发生在G_DBF和G_foc间位于装置14的位置处。由于这些最初的偏离在交叉点处不起作用，因而产生了会聚度的误差：由于偏离，三个束不打在屏上同一个位置(图中以虚线‘C’表示)。不会聚的总量常被称作自由下落误差(FFE)，在图中已示意地标出。这个会聚误差可以被G_foc和G_DAF间的第二装置14’基本上校正过来。此偏离与相对电极中的孔的错位有关，可以选择成使第一装置引起的FFE由第二装置予以补偿。不过，虽然FFE可以校正，最好让第二装置的校正量比较小(这样可使第二装置14’中孔的错位比较小)。

图6A为本发明的一个优选实施例。在这个实施例中，中间电极G_int处在G₂和G_DBF之间，该电极处在固定聚焦电位。因此，第一装置被分成两个装置14a和14b。偏离点位置更接近交叉点CO，因而FFE更小。所以第二装置的校正量更小。图6A所示的FFE较小。

本发明包括各种各样的实施例。在某些例中，显示屏为具有长、短轴的长方形，且至少有一个方向相当于长轴。因而单一的动态信号V_dyn有一个与沿长轴偏转相应的分量(即偏转量的函数)。在标准管中，这是行(快速)扫描方向。这种装置对标准管(也即行扫方向对应于长轴的管子)较好，这些管子对DAF的需求较大，而对枪间距调制的需求较小。在标准管中，对DAF校正的需求通常沿长(行扫描)轴较大，而对枪间距调制的需求沿短(帧扫)轴较大。在另一种优选实施装置中，至少有一个方向相应于长轴，且行偏转(快速高频偏转)是沿着与短轴相应的方向。在这类管子(即所谓的换位扫描管，因为扫描方向是换位的)中，对DAF校正和枪间距调制的需求都是沿长轴(即慢的帧扫方向)最强。因此，在这种换位扫描管中，采用本发明的上述实施装置非常有利。

在另外一些实施装置中，显示屏为矩形，具有一个长轴和一个短轴，且至少有一个方向和短轴对应。这种实施装置用在标准管(也即行扫方向与长轴对应的管子)中较好，因为这时对DAF的需求较小，而对枪间距调制的需要比较适中。

在还有一种实施装置中，施加的动态电压包含相应于沿长轴和短轴偏转的分量，而且是直接加到主透镜上，第一和第二动态电位电极之间的电连接包括一个管内低通滤波器。动态象散和聚焦校正是沿短轴和长轴进行的，而枪间距调制是沿长轴进行的。

这样一种实施装置如图6B所示。单一的动态电压V_dyn直接加到G_DAF上。G_DAF通过一个内部的(即主管内)低通滤波器61与G_DBF电连接。这样象散和聚焦在行和帧方向进行动态校正，而枪间距调制则在帧方向进行。

图7很示意地表示边电子束的偏离。在图5(示于图7顶端)的结构中，电子束被第一装置14偏离，而后又被第二装置14’偏离。第一偏离处离交叉点CO较远。

在图6A和6B的优选实施装置中，第一装置14被分成两个分装置14a和14b。偏离发生在更靠近CO的地方。偏离发生地离交叉点越近，象的质量越好。

图8示出自由下落误差与V_DBF和V_foc之差的函数关系。线81相应于图5所示的结构。线82和83相应于图6所示的结构，该差值对于不同主透镜电极稍有不同的形式。图8清楚地表明，曲线82和83的自由下落误差比曲线81要小得多。

图9为一些实验结果，图中表示调查出的为产生补偿效果电位差V_DBF-V_foc和V_DAF-V_foc之间的关系。在这些实验中，考查了这些电位差之间的线性关系。如果曲线为一直线(V_DBF-V_foc＝常数*(V_DAF-V_foc))，则表示采用一个相同的动态电压就能获得好的结果。在一阶近似中，此常数为孔偏移的函数，因而在线性状态下，可以把此偏移调整成使该常数为1。如两个电位差与线性关系有偏离，则表示可以在一个较小的动态范围内得到良好的FFE补偿，但若此范围增加，则只能获得比最佳校正差的效果。曲线91对应于图8的曲线81，曲线92和93分别对应于曲线82和83。如上面对曲线91所作的说明那样，在所有其它条件相同的情况下，则补偿V_DBF-V_foc引起的FFE所需的差V_DAF-V_foc越大。动态电压的典型范围是±1千伏。在此范围内，曲线91的线性度约在15～20％内比较好，而92和93的线性度约在5～10％左右良好。这意味着在两种实施装置中都可采用单一的动态电压V_dyn(即V_dyn＝V_DBF-V_foc＝V_DAF-V_foc)，不过在优选实施装置(图6，权利要求2)中所得结果更好一些。

应当清楚，可以在本发明的框架内作很多修改。

Claims (6)

1.一种彩色显示器件包括一个彩色阴极射线管(1)，该管包括一个同线电子枪(5)用来产生三个电子束(6，7，8)，一个选色极(13)和一个位于显示窗(2)内表面的荧光屏(10)，和一个使电子束在选色极(13)上偏转的装置(11)，彩色显示器件包括动态影响电子束轨迹的装置(14，14’)，用以减小偏转平面(20)处电子束(6，7，8)之间的距离(P_gd)，该距离至少在一个方向是偏转量的函数，所述装置包括彼此相隔一定距离的第一(14)和第二(14’)装置，用以动态地影响电子束之间的距离，第一(14)和第二(14’)装置的影响是反号的，其特征在于，电子枪包括具有两个处于固定电位(V_G1，V_G2)的电极(G₁，G₂)的一个预聚焦段(PF)，至少有一个处于阳极电位(V_A)的主透镜电极(G_A)的一个主透镜段(ML)，和位于预聚焦段(PF)和处于阳极电位(V_A)的主透镜电极之间的一个固定聚焦电位(V_foc)段(G_foc)，电子枪包括位于第二预聚焦段(G₂)与固定聚焦电位段(G_foc)之间的第一动态电位(V_dyn)电极(G_BDF)和位于固定聚焦电位段(G_foc)与处于阳极电位的主透镜电极(G_a)之间的第二动态电位电极(G_DAF)，第一和第二动态电位电极是相互电连接的，此显示器件具有施加用于第一和第二动态电位电极的单一的动态电压的装置，以形成第一(14)和第二(14’)装置，从而动态地影响偏转平面上各电子束间的距离，其中第二装置还动态地影响主透镜的聚焦和象散。

2.如权利要求1所述的彩色显示器，其特征在于，显示屏为矩形，具有一长轴和一短轴，且至少有一个方向对应于长轴。

3.如权利要求2所述的彩色显示器，其特征在于，行偏转是沿着与短轴对应的方向。

4.如权利要求1所述的彩色显示器，其特征在于，显示屏为矩形，具有一长轴和一短轴，且至少有一个方向对应于短轴。

5.如权利要求1所述的彩色显示器，其特征在于，外加动态电压包含相应于沿短轴和长轴偏转的分量，而且是直接施加在主透镜上，在第一和第二动态电位电极间的电连接包含一个管内低通滤波器。

6.如权利要求1所述的彩色显示器，其特征在于，电子枪包含位于第一动态电位电极(G_DBF)和预聚焦段(G₂)中处于固定电位的第二电极之间的中间电极(G_int)，它在工作时处于与固定聚焦电位段相同的电位(V_foc)，在中间电极、第一动态电位电极和固定聚焦电位段之间形成几个间距调节装置(14a，14b)。

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