專利名稱：彩色顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種彩色顯示裝置，該裝置配有一個帶電子槍的彩色顯像管，一個與該電子槍相對的顯示窗，和一個位于該彩色顯像管外側、且在所述電子槍和顯示窗之間的偏轉單元，從該電子槍至顯示窗的方向上看，所述電子槍包括第一聚焦電極、第二聚焦電極和終電極，在工作期間，這些電極上加有電壓，加在第二聚焦電極上的電壓為一動態(tài)電壓，所述第一聚焦電極和第二聚焦電極構成一個四極透鏡系統(tǒng)，在工作期間，所述電子槍產(chǎn)生電子束，并由所述偏轉單元產(chǎn)生的行和幀偏轉場進行偏轉，以便對整個顯示窗進行掃描。
上面段落中所描述的彩色顯示裝置公布于美國專利US4,814,670中。根據(jù)本專利所述的電子槍配有兩個聚焦電極。在工作期間，所述第一聚焦電極由一個恒定的電壓驅動，而所述第二聚焦電極則由一個動態(tài)電壓驅動。
在所述第一和第二聚焦電極內，其相對孔徑的幾何關系形成了一個四極透鏡。這些電極上動態(tài)變化的電壓使得該四極透鏡也動態(tài)變化。而且，由所述第二聚焦電極和終電極所形成的主透鏡也按動態(tài)方式變化。這種類型的電子槍抵消了由偏轉場所造成的像散，并減小了屏幕邊緣上垂直光點的大小。
這種類型的電子槍被稱為DAF(動態(tài)像散和聚焦)槍，簡言之就是所述第二聚焦電極上的動態(tài)電壓使所述電子槍的四極透鏡-動態(tài)像散-和主透鏡-動態(tài)聚焦-發(fā)生變化。
但實際上，US4,814,670中所闡述的這種彩色顯示裝置有一些局限性。特別是在純平顯示屏或大偏轉角的彩色顯像管中，常會出現(xiàn)由所述偏轉單元所產(chǎn)生、且必須由所述電子槍來消除的像散量太大。這將導致所述彩色顯示裝置的聚焦特性變壞。
本發(fā)明的目的是提供一種開始段落中所描述的那種類型的彩色顯示裝置，該裝置克服了US4,814,670中所述彩色顯示裝置的局限性，從而具有顯著改進的聚焦特性。
根據(jù)本發(fā)明，該目的的實現(xiàn)在于提供一種彩色顯示裝置，與開始段落中所描述的裝置相比，這種經(jīng)改進的裝置的特征在于，加在所述第一聚焦電極上的電壓為動態(tài)電壓。
本發(fā)明是基于這樣的認識對于一幅聚焦良好的全屏幕圖像來說，所述動態(tài)變化的四極透鏡和主透鏡必須在第二聚焦電極的電壓變化范圍內在行偏轉方向上進行相互補償。由于大多數(shù)彩色顯像管中均使用了一種自會聚偏轉場，因此這種補償是必要的。這意味著由于所述偏轉單元的作用，所述三條電子束會在整個顯示窗上會聚。所以，在所述的行偏轉方向上，這些電子束會在整個顯示窗上聚焦。所述第二聚焦電極上動態(tài)電壓的變化可以不導致散焦作用。
由于四極透鏡和主透鏡的透鏡特性不同，所以如果在屏幕上垂直聚焦電子束所需的動態(tài)電壓變得太大，那么在所述四極透鏡和主透鏡之間的行偏轉方向上便不可能有良好的透鏡補償作用。當所述彩色顯像管具有純平顯示屏和偏轉角增大時尤其是這樣。這些實施例均會在所述偏轉單元中導致較大像散的成分，而該成分必須用所述的DAF槍來消除。
在現(xiàn)有技術的DAF槍中，通過只用一個動態(tài)電壓、也即第二聚焦電極上的電壓來使兩個透鏡—所述四極透鏡和主透鏡—發(fā)生動態(tài)變化。實際上，在所述行偏轉方向上這兩個透鏡并非精確地相互補償。當?shù)诙劢闺姌O上的電壓變化時，在所述四極透鏡和主透鏡之間存在的透鏡作用差異可以通過所述第一聚焦電極上也動態(tài)變化的電壓進行補償。
在一種優(yōu)選實施方案中，所述加在第一聚焦電極上的動態(tài)電壓與所述行偏轉場同步地變化。
在DAF槍中，動態(tài)變化的四極透鏡和主透鏡消除了所述的像散，該像散是所述偏轉場引入的并會導致聚焦特性變壞，也即在所述的顯示窗上導致較大的光點。由于所述偏轉場的自會聚特性，因此在行偏轉方向上對聚焦特性的作用最大。所述行偏轉是由鋸齒波電壓驅動的行偏轉場的一次線性函數(shù)。因此，如果該動態(tài)電壓以所述行偏轉場的函數(shù)形式進行變化，便可在聚焦特性方面得到最大的收益。
在另一優(yōu)選實施方案中，加在所述第一聚焦電極上的動態(tài)電壓與所述幀偏轉場同步地變化。
雖然由所述自會聚偏轉場在幀方向上所引入的像散作用要比在行方向上小得多，但是通過在以所述幀偏轉的函數(shù)形式進行變化的動態(tài)電壓中加上一個分量，便可進一步改善上述的聚焦特性。
如果該動態(tài)電壓既隨所述的行偏轉又隨所述的幀偏轉進行變化，那么該動態(tài)電壓便是隨所述行偏轉場同步變化的分量與隨所述幀偏轉場同步變化的分量的總和。這就理解了幀和行兩個方向上都是同步的。
在另一實施方案中，加在所述第一聚焦電極上的動態(tài)電壓以所述行偏轉場的函數(shù)形式基本上呈拋物線變化。當沒有施加動態(tài)電壓時，顯示窗中的光點在幀方向上顯示出較大的尺寸。原則上，在帶有自會聚偏轉場的彩色顯像管中，所述光點是聚焦在行方向上。由于施加了一個拋物線形的聚焦電壓，因而可能使幀方向上的光點尺寸大大減小。拋物線形的聚焦電壓的另一個優(yōu)點是，該形狀容易實現(xiàn)。所述偏轉場大多由鋸齒波電壓驅動，該電壓是所述偏轉量的線性函數(shù)，而且通過對所述偏轉電壓簡單地積分便能導出一個拋物線狀的電壓。這種論斷對于行和幀方向均適用。
在另一實施方案中，所述加在第一聚焦電極上的動態(tài)電壓以所述幀偏轉場的函數(shù)形式基本上呈拋物線變化。
這給出了所述聚焦特性的另一種改進，因為當所述電子束在幀方向上發(fā)生偏轉時，此時在幀方向上的光點大小也減小了。
在另一實施方案中，加在第一聚焦電極上的所述動態(tài)電壓具有如下一個值，該值以所述行偏轉場的函數(shù)形式包括有一個四次項。
四次項可以確保對靠近屏幕邊緣的區(qū)域的校正能更好地符合由所述偏轉單元的像散所確定的數(shù)量。由此所產(chǎn)生的聚焦特性甚至優(yōu)于只使用拋物線校正的情況。
通過參照附圖和后面所述的實施方案來講述一些非限定性的實施例，便可以看出本發(fā)明的彩色顯示裝置的這些和其它特點。
附圖中

圖1為所述彩色顯示裝置的剖面圖；圖2為所述彩色顯示裝置中所使用的電子槍的透視和透明圖；圖3為通過所述電子束平面的電子槍的橫截面示意圖；圖4以電壓比的函數(shù)形式給出了主透鏡和四極透鏡的透鏡光焦度；圖5a~5c分別示出了在無動態(tài)聚焦電壓驅動時、利用一個動態(tài)聚焦電壓驅動時和二個動態(tài)聚焦電壓驅動時的彩色顯像管的顯示窗不同位置上的光點形狀。
圖6為第一聚焦電極上的動態(tài)電壓的示例圖。
圖1所述彩色顯像管1包括一個帶有顯示窗3的真空玻璃封套2、一個漏斗型部分4和一個頸部5。屏幕10具有由發(fā)出諸如紅、綠和蘭色等不同顏色光的熒光粉所組成的行或點圖形，該屏幕可以安排在所述顯示窗3的內側。色彩選擇電極12與屏幕10有間隔。在所述彩色顯像管工作期間，位于所述頸部5中、經(jīng)管腳13與外部電源14相連的電子槍6通過色彩選擇電極12向屏幕10發(fā)射電子束7、8、9以使熒光粉發(fā)光。所述電子束7、8、9具有互角，這樣在合適的罩-屏距離上，這些電子束只能射到相關顏色的熒光粉上。
偏轉單元11確保所述電子束對屏幕10進行系統(tǒng)地掃描。偏轉單元11通常包括使電子束發(fā)生水平方向和垂直方向偏轉的裝置。為此，該偏轉單元11產(chǎn)生一個水平偏轉場和一個垂直偏轉場，通常將它們稱為行場和幀場，行方向在所述電子束7、8、9所構成的平面內。所述電子束從屏幕頂部開始作水平行掃描，并于屏幕底部結束。
除了所述彩色顯像管1外，該彩色顯示裝置19還包括用于驅動彩色顯像管1的電子電路14。該電子電路14通過導線16與所述彩色顯像管1的管腳13相連。它還通過導線15與所述偏轉單元11相連。所述電子電路14連同其它部分一起產(chǎn)生驅動所述電子槍所需的電壓，包括加到所述第一聚焦電極23和第二聚焦電極25上的動態(tài)電壓。由于這些電壓與所述偏轉場很好地進行同步地變化，所以該偏轉場的值便可用作產(chǎn)生所述動態(tài)電壓的輸入。為了在所述顯示窗3上生成圖像，所述電子電路14還包括用于驅動陰極的視頻放大器。
通過舉例，圖2以簡圖及半透視圖的方式示出了所述電子槍6。該電子槍6包括一個電子束發(fā)生區(qū)，通常稱為三極管。該三極管包括三個一字排列的譬如為陰極的電子源20、第一電極21和第二電極22。在最通用的電子槍中，所述第一電極21稱為柵極1(G1)，并接地；所述第二電極22(G2)通常與一個500~1000V的電壓相連。該槍還包括一個成束或預聚焦的部分。在本例中，該預聚焦部分有一個由所述電極22和23構成的預聚焦透鏡，其中電極23是所述第一聚焦電極，通常其工作電壓在5kV~9kV之間。所述預聚焦部分也可以包括一些附加電極；更復雜的透鏡系統(tǒng)也可以用于此預聚焦部分，所以此例不應視為限定。
在DAF槍中，正如本例所給出的那樣，所述主聚焦部分由所述四極透鏡和主透鏡組合而成。該部分產(chǎn)生一個虛擬物體的聚焦圖像，如同所述三極管部分所生成的一樣。所述四極透鏡放置在所述第一聚焦電極23和第二聚焦電極25之間，后者具有一個在5kV~約10kV之間的工作電勢，而主透鏡則定位在所述第二聚焦電極25和終電極24之間，終電極也稱為陽極。所述終電極的典型工作電壓在25kV~35kV之間。
圖3為在電子束7、8、9的平面內所觀察的所述電子槍6的剖面圖。在本圖中，所述四極透鏡的矩形孔徑26和27清晰可見。
在圖4中，所述主透鏡和四極透鏡的透鏡光焦度是用屈光度以電壓比的函數(shù)形式給出的。所述的電壓比被理解為由相關透鏡所形成的電壓的比率；對于所述四極透鏡來說，它是所述第二聚焦電極25上的電壓和所述第一聚焦電極23上的電壓之比，而對于主透鏡來說，它則是所述終電極24和第二聚焦電極25上的電壓比。在理論上，用屈光度測量的四極透鏡的光焦度與該透鏡的激勵成正比，其中，用構成四極透鏡的兩個電板之間的電壓比來衡量所述的激勵。對于基本上為軸對稱的主透鏡來說，所述透鏡的光焦度與該透鏡的激勵成二次方關系。
在DAF槍中的水平方向上，所述第二聚焦電極上動態(tài)電壓的升高會導致所述四極透鏡的光焦度上升和主透鏡光焦度的下降。所述四極透鏡的幾何形狀、即孔徑26和27的大小必須適合所述主透鏡的設計，以便確保這兩種作用相互抵消。在垂直方向上，所述第二聚焦電極上動態(tài)電壓的升高會導致所述四極透鏡和主透鏡兩者的透鏡光焦度產(chǎn)生下降，從而在所述垂直束上產(chǎn)生期望的發(fā)散透鏡作用。這種四極透鏡的設計應該具有這些特性，因為采用自會聚偏轉場會導致在所述的顯示窗3上產(chǎn)生光點，而從原則上講這些光點是水平聚焦且垂直過聚焦。過聚焦的意思是該透鏡太強，從而產(chǎn)生一個模糊的電子光點。如圖5A中用44、45、46所示的模糊形狀。
所述四極透鏡應按如下方法進行設計，使得其透鏡光焦度和電壓比之間的比例性基本上等于主透鏡在工作范圍內的透鏡光焦度和電壓比之間的二次方關系中的正切。
如果所述四極透鏡由所述第二聚焦電極上的上升電壓激勵，那么所述主透鏡會變弱。因此，當所述主透鏡變弱時，該主透鏡光焦度在圖4中的正切減小。四極透鏡和主透鏡的組合在水平方向上不再完全補償，而是保持聚焦作用。于是在水平方向上便會產(chǎn)生非聚焦的光點。此時可以通過改變所述第一聚焦電極23上的電壓來對該光點進行水平重聚焦。
這意味著，也以通過為所述的第一聚焦電極提供一個動態(tài)電壓來改善所述的聚焦特性。
對所述光點大小、以及由此對聚焦特性的影響在5A~5C中給出。在這些圖中給出了所述顯示窗內四種位置上的光點大小，即中心40、50、60，東(水平軸的終點)41、51、61，北(垂直軸的終點)42、52、62和東北(角)43，53，63。圖5A涉及一種無任何動態(tài)電壓的電子槍。該圖給出了所述自會聚偏轉場產(chǎn)生的光點大小在水平方向上聚焦，但在垂直方向上顯示出大片的模糊44、45、46。使用那種只在所述第二聚焦電極上施加動態(tài)電壓的普通DAF槍，能得到圖5B所示的狀態(tài)。實際上，由于受上述主透鏡和四極透鏡不再完全補償?shù)挠绊?，所有垂直的模?4、55全部消失，但代價是有一些水平的模糊57、58。選擇動態(tài)電壓的大小以便在所述水平和垂直光點大小之間獲得較好的折衷，即所述第二聚焦電極25上的動態(tài)電壓的增加將進一步減小垂直的模糊，卻以更大的水平光點尺寸為代價。
圖5C給出了優(yōu)化狀態(tài)。通過也為所述第一聚焦電極23施加一個動態(tài)驅動電壓，能夠使所述第二聚焦電極25上的動態(tài)電壓升高至恰好可以消除所有的垂直模糊，其中所述第一聚焦電極23上的動態(tài)電壓確保所述光點保持水平聚焦。
所述電子電路14利用偏轉場作為輸入，以便為所述第一聚焦電極23產(chǎn)生動態(tài)電壓。例如，如圖6所示，該動態(tài)電壓可以是行和幀偏轉場的拋物線函數(shù)。本圖中，標識Tl和Tf分別代表行周期和幀周期。這是在所述顯示窗3上寫一行或一幀所需的周期。
行偏轉和幀偏轉大體上是鋸齒形的。這意味著所述偏轉單元中的電流與所獲得的偏轉成比例。根據(jù)該與所述偏轉呈線性關系的偏轉電流，可相對容易地獲得一個與偏轉成拋物線關系、也即二次方關系的動態(tài)電壓。這可以通過為所述電子電路加上一個積分器來實現(xiàn)。
這樣，所述第一聚焦電極23便能由一個動態(tài)電壓驅動，該電壓Vfocl表示如下Vfocl＝A+Bx2+Cy2+Dx2y2其中x和y是在所述顯示窗3上的相對水平和垂直位置，其含義為x，y∈[-1，1]。
這種形狀的動態(tài)電壓在x(水平)和y(垂直)方向上均呈拋物線狀。這四個系數(shù)可以在所述顯示窗上調節(jié)所述四個獨立位置-中心、北、東、和東北-的動態(tài)電壓。特別是，最后一項可以獨立于東、北位置點來調整東北位置的聚焦。這些系數(shù)可以按如下形式重寫A＝Vfocl.CB＝Vfocl.E-Vfocl.CC＝Vfocl.N-Vfocl.CD＝Vfocl.NE-Vfocl.N-Vfocl.E+Vfocl.C其中，Vfocl.C、Vfocl.E、Vfocl.N和Vfocl.NE分別代表在所述中心、東、北和東北位置時所述第一聚焦電極23上的電壓值。
如果選擇用類似的函數(shù)來表示所述第二聚焦電極25上的動態(tài)電壓，那么應當注意對于所述第一聚焦電極上的動態(tài)電壓和所述第二聚焦電極上的動態(tài)電壓，系數(shù)A、B、C和D的值通常是不同的，因為否則的話，所述四極透鏡實際上將會是恒定的，而不會在所述顯示窗上動態(tài)變化。
顯然，對于所述的動態(tài)電壓，也可以采用更復雜的函數(shù)，例如加上一項，該項與所述偏轉的四次方成比例。還可以通過使所述動態(tài)電壓不對稱來校正譬如由于所述電子槍6或所述偏轉單元11的不對稱所產(chǎn)生的一些誤差。這種不對稱函數(shù)的一個例子就是在所述顯示窗3的東、西位置上具有不同值的拋物線。
總之，所公開的彩色顯示裝置19具有改進的聚焦特性。在當今帶有DAF的彩色顯像管中，所述電子槍配有一個由動態(tài)電壓驅動的第二聚焦電極25，所述的動態(tài)電壓與所述偏轉場同步地變化。在所述第一聚焦電極23和第二聚焦電極25之間形成的動態(tài)四極透鏡按如下方法設計，使得當加在所述第二聚焦電極上的電壓上升時，所增加的水平透鏡作用可以由主透鏡進行補償，而該主透鏡的作用在第二聚焦電極25上的電壓上升時變弱。實際上，由于在所需的第二聚焦電極25的動態(tài)電壓范圍內不可能實現(xiàn)這些，因而使該彩色顯示裝置19的聚焦特性變壞。本發(fā)明則可解決該問題。通過在所述第一聚焦電極23上加上一個動態(tài)電壓，便可在顯示窗3內將這些電子光點在水平和垂直方向上聚焦，從而得到優(yōu)化的聚焦圖像。
權利要求
1.一種彩色顯示裝置(19)，該裝置配有一個帶電子槍(6)的彩色顯像管(1)，一個與該電子槍(6)相對的顯示窗(3)，和一個位于該彩色顯像管(1)外側、且在所述電子槍(6)和顯示窗(3)之間的偏轉單元(11)，從該電子槍(6)到顯示窗(3)的方向上看，所述電子槍(6)包括第一聚焦電極(23)、第二聚焦電極(25)和終電極(24)，在工作期間，這些電極上加有電壓，加在第二聚焦電極(25)上的電壓為一動態(tài)電壓，所述第一聚焦電極(23)和第二聚焦(25)電極構成一個四極透鏡系統(tǒng)，在工作期間，所述電子槍(6)產(chǎn)生電子束(7、8、9)，并由所述偏轉單元(11)所產(chǎn)生的行和幀偏轉場進行偏轉，以便對整個顯示窗(3)進行掃描，其特征在于加在所述第一聚焦電極(23)上的電壓為一種動態(tài)電壓。
2.如權利要求1的彩色顯示裝置(19)，其特征在于加在所述第一聚焦電極(23)上的動態(tài)電壓與所述的行偏轉場同步地變化。
3.如權利要求1或2所述的彩色顯示裝置(19)，其特征在于加在所述第一聚焦電極(23)上的動態(tài)電壓與所述的幀偏轉場同步地變化。
4.如權利要求2所述的彩色顯示裝置(19)，其特征在于加在所述第一聚焦電極(23)上的動態(tài)電壓以所述行偏轉場的函數(shù)形式基本上呈拋物線變化。
5.如權利要求3所述的彩色顯示裝置(19)，其特征在于加在所述第一聚焦電極(23)上的動態(tài)電壓以所述幀偏轉場的函數(shù)形式基本上呈拋物線變化。
6.如權利要求2所述的彩色顯示裝置(19)，其特征在于加在所述第一聚焦電極(23)上的動態(tài)電壓具有如下一個值，該值以所述行偏轉場的函數(shù)形式包括有一個四次項。
全文摘要
公開一種具有改進聚焦特性的彩色顯示裝置(19)。在當今具有DAF的彩色顯像管中,電子槍配有一個由動態(tài)電壓驅動的第二聚焦電極(25),該動態(tài)電壓與偏轉場同步地變化。在所述第一聚焦電極(23)和第二聚焦電極(25)之間形成的動態(tài)四極透鏡按如下方法設計,使得當加在所述第二聚焦電極上的電壓上升時,所增加的水平透鏡作用可以由主透鏡進行補償,而該主透鏡的作用在第二聚焦電極(25)上的電壓上升時變弱。實際上,由于在所需的第二聚焦電極(25)的動態(tài)電壓范圍內不可能實現(xiàn)這些,因而使該彩色顯示裝置(19)的聚焦特性變壞。本發(fā)明則可解決該問題。通過在所述第一聚焦電極(23)上加上一個動態(tài)電壓,便可在顯示窗(3)內將這些電子光點在水平和垂直方向上聚焦,從而得到優(yōu)化的聚焦圖像。
文檔編號G09G1/00GK1348600SQ00806724
公開日2002年5月8日 申請日期2000年12月14日 優(yōu)先權日1999年12月24日
發(fā)明者J·C·W·范弗羅恩霍文 申請人:皇家菲利浦電子有限公司