專利名稱：彩色顯示設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及配備了的一個彩色顯示管的一種彩色顯示設備，該彩色顯示管具有一個顯示窗，一個電子槍和一個偏轉單元，電子槍包括陰極，一個射束形成部分，一個聚焦電極和一個末級電極，從電子槍到顯示窗的方向觀看，在整個操作過程中給電子槍提供電壓，所述電子槍產生一個電子束，在整個操作過程中，通過偏轉單元偏轉電子束逐行掃描顯示窗以便形成一個圖像，彩色顯示設備進一步包括用于在一個象素頻率上產生一個視頻信號的電子裝置。
開始段落所述的一種彩色顯示設備例如可以配備一個在美國專利US5,818,157中公開的彩色顯示管。按照現(xiàn)有技術的規(guī)范電子槍包括陰極，一個射束形成部分，它具有多個用于從陰極提取電子和用于形成電子束的電極，電子束進入主透鏡，通過聚焦電極和末級電極成形。
這樣的一種彩色顯示設備，使用在陰極上的變化電壓和在其它電極上的靜態(tài)電壓來驅動彩色顯示管。在陰極上的變化電壓確定射束電流，射束電流或多或少與彩色設備的輸出光有線性關系。
在實際中，彩色顯示設備有一些限制。例如，當光輸出改變時，會出現(xiàn)圖像的清晰度也發(fā)生變化。這是一種不必要的效應并且它會惡化彩色顯示管的聚焦性能。
本發(fā)明的一個目的是提供一種在開始段落所描述類型的彩色顯示設備，它能夠克服現(xiàn)有技術的彩色顯示設備的所提及的限制，生成提高清晰度的一個圖像。
該目的是通過使用本發(fā)明的一種彩色顯示設備而得以實現(xiàn)的，其特征在于聚焦電極上的電壓作為陰極上電壓的一個函數(shù)而變化。
本發(fā)明基于這樣一個理念，即用于聚焦電子束的電壓取決于射束電流。該射束電流是通過提供驅動陰極的電壓所確定的，即陰極電壓。這樣做的優(yōu)點是必須是陰極電壓來確定聚焦電極上的電壓，即聚焦電壓。在此方式下，對于所有射束電流，可以實現(xiàn)電子束被充分地聚焦。
在一個優(yōu)選實施例中，聚焦電極上的電壓與象素頻率相同的比率進行變化。
在該實施例中，對于顯示窗上的每個位置，即對于每個像素，聚焦電壓被調節(jié)到陰極電壓上。在一個圖像中這樣的結果是，在顯示窗的全部的位置上聚焦所有的光輸出。對于該實施例，需要以與象素頻率相同的比率調節(jié)聚焦電壓。象素頻率，或者視頻頻率，是驅動一個彩色顯示管各個象素所需的頻率。該象素頻率是與產品的像素數(shù)和幀頻率成比例的。振頻率給出了圖像每秒被刷新的次數(shù)。象素頻率可以很高，例如，在高分辨率的計算機監(jiān)視器中它高于100MHz。
在另一個實施例中，在掃描一個圖像一行的過程中聚焦電極上的電壓是掃描所述行過程中陰極上電壓的平均值的一個函數(shù)。
一方面，這個實施例相對于優(yōu)選實施例具有較低的精確結果，因為對于給定的行聚焦電極上的電壓是固定的。另一方面，需要更低的頻率來調節(jié)聚焦電極上電壓。貫穿整行上的陰極電壓被測量，平均的陰極電壓被計算并且該值被用于確定聚焦電極上電壓的調節(jié)。這個過程需要一個電子存儲器，因為在一行上的陰極電壓數(shù)據(jù)必須被收集以便確定相伴隨的聚焦電極上的電壓，并且這必須在該行的信息被顯示之前完成。
在又一個實施例中，在整個掃描一個圖像行過程中的聚焦電極上的電壓是整個掃描一個圖像行過程中陰極上平均電壓的一個函數(shù)。
在此情況下，陰極電壓也是被平均在多行上，以便在整個圖象上或者在經(jīng)常稱為一幀上獲得一個平均陰極電壓。該實施例也是低精度的，因為現(xiàn)在對于一個完整圖像的聚焦電壓是固定的。使用這種被調節(jié)的聚焦電壓的頻率是低的，即低的幀頻率。盡管貫穿一個圖像聚焦電壓是恒定的，這個實施例還是對現(xiàn)有技術有了重大改進，其中聚焦電壓相對于時間是靜態(tài)的。
在另一個實施例中，彩色顯示設備包括一個電子存儲器，它包含描述陰極電壓和聚焦電極電壓之間關系的數(shù)據(jù)。
為了把聚焦電壓調節(jié)成陰極電壓的一個函數(shù)，需要知道陰極電壓，射束電流和聚焦電壓之間的關系。這種關系被編程，例如以一個表格的形式存儲在一個電子存儲器中，從而，對于一個確定的陰極電壓，可以從存儲器中讀取相應的聚焦電壓。
結合附圖以及下述的實施例，通過非限制性的示例說明，按照本發(fā)明的彩色顯示設備的這些和其他的方面將變得更加顯而易見。
在附圖中


圖1是彩色顯示設備的一個剖面圖；圖2是用于圖1中彩色顯示設備的電子槍的一個透視圖；圖3是在電子束的平面中圖2的電子槍的一個斷面示意圖；圖4顯示了聚焦電極上電壓和光點尺寸之間關系的示意圖；圖5顯示了對于聚焦電極上不同的電壓值光點形狀的典型示例；圖6顯示了聚焦電壓和光點尺寸之間關系的一個示例圖。
如圖1所示的一個彩色顯示管1，包括一個帶有一顯示窗3的真空玻璃容器2，一個漏斗形部分4和一個頸部5。在顯示窗3的另一側，一個平模10具有一種模式，例如可以安排行或點的熒光體以不同的顏色-例如紅，綠和藍發(fā)光。距屏幕10一定的距離放置一個彩色選擇電極12。
在彩色顯示光整個工作過程中，安排在頸部5中的一個電子槍6通過彩色選擇電極12把電子束7，8，9發(fā)送到屏幕10以便熒光體可以發(fā)光。電子束7，8，9彼此相互有一個角度，以便對于屏距有適當?shù)拿嬲郑娮邮鴥H照射在相關顏色的熒光體上。
一個偏轉單元11確保電子束系統(tǒng)的掃描屏幕10。通常，一個偏轉單元11包括以水平方向和以垂直方向偏轉電子的裝置。為了對此實現(xiàn)，偏轉設備11產生一個水平和一個垂直偏轉場，它們通常被分別稱為行和幀場；行方向是在電子束7，8，9平面的方向。電子束從屏幕的頂端開始掃描水平行并在屏幕的底端結束掃描。
除彩色顯示管1之外，彩色顯示設備19還包括一個用于驅動彩色顯示管1的電子電路系統(tǒng)14。該電子電路系統(tǒng)通過導線16被連接到彩色顯示管1的插腳13。此外，通過導線15它還被連接到偏轉單元11。電子電路系統(tǒng)14在其中產生用于驅動電子槍所需的電壓，包括陰極電壓和提供給聚焦電極23的動態(tài)電壓。通過電子電路系統(tǒng)的一個部件視頻放大器產生陰極電壓，以便在顯示窗3上生成一個圖像。陰極電壓確定電子束7，8，9的射束電流并且因此確定彩色顯示設備19的光輸出。
圖2通過示例的方式顯示了電子槍6的一個半透明示意圖。電子槍6包括一個射束產生部分，通常稱作三極管。該三極管由三個成直線的電子源20組成，例如，陰極，第一電極21和第二電極22。在最流行的電子槍中，第一電極21稱為柵極1(G1)并被接地；第二電極22(G2)通常被連接到一個500-1000V的電位上。此外，電子槍6還包括一個射束形成或預聚焦部分。在該例中，預聚焦部分具有一個通過電極22和23形成的預聚焦透鏡，電極23是聚焦電極，通常在其上提供一個5kV-9kV之間工作電位。預聚焦部分還包括附加的電極。較復雜的透鏡系統(tǒng)對于預聚焦部分是可行的；因此該示例不應該考慮具有限制性。
在電子槍中，如該示例所示，由主透鏡形成主聚焦部分，包括聚焦電極23和末級電極-也稱作陽極-24。主透鏡生成虛擬對象的一個聚焦圖像，同樣是由三極管部分產生的。一個典型的用于末級電極的電位是在25-35kV之間。
本發(fā)明并不局限于這種類型的電子槍。本發(fā)明也可應用于電子槍-稱作DAF(動態(tài)散光和聚焦)槍-通過引入一個被動態(tài)驅動的額外電極，在聚焦電極和主透鏡之間包括一個附加的四極透鏡。此外，本發(fā)明可以用于帶有較復雜主透鏡結構的電子槍，比如像在EP-B-0725972中公開的DML(分布式主透鏡)。
圖3是圖2中所示電子槍6的一個斷面圖，可以按電子束7，8，9的平面觀看。該圖示意地顯示了由陰極20產生的電子數(shù)7，8，9的路徑，以及它們通過各個電極21-24的路徑。
圖4給出了一個示例，當一個確定的射束電流打擊屏幕10時，一個電子束7，8或9的聚焦特性30。在該圖中，光點尺寸作為聚焦電極23上電壓的一個函數(shù)而出現(xiàn)，這里用Vfoc，el表示。已經(jīng)選擇了對于光點線擴展函數(shù)(LSF)5％的值。由兩部分31和33形成的線表示光點中心的尺寸，同時虛線32表示從光點中心投影的薄霧尺寸。
對于在聚焦電極23上的一個確定的電壓值，當電子光點是在焦點上時，它的尺寸是最小的。當聚焦電極23上的電壓等于聚焦電壓Vfoc時這種情況就會出現(xiàn)。這種情況下的光點尺寸由ds表示。在該例中，Vfoc＝7.3kV和ds＝1.8mm。當聚焦電極23上的電壓低于Vfoc時，電子槍6的主透鏡很強，導致在屏幕10上的光點具有一個小的中心33以及從光點投影出的薄霧32。通過增加電壓，中心變大并且薄霧收縮，直到電壓達到Vfoc值時光點處于聚焦，由參考號34表示。通過進一步增加電壓，光點的中心進一步變大而薄霧是不可見的31。在′聚焦′點34上得到最小的光點尺寸。
圖5A，5B和5C分別顯示了當打擊屏幕10時電子束7，8或9的一個斷面圖，顯示分三種情況聚焦電極Vfoc，el上的電壓較低，等于和高于Vfoc。圖5A給出了具有小中心40和薄霧41的光點，圖5B給出了′聚焦′光點42以及圖5C給出了模糊的光點43。這種情況應用于一個給定的射束電流。顯然，如圖4中所給出的一種聚焦特性可以適于所有的射束電流。通常，一個較大的射束電流也會導致一個較大的′聚焦′光點尺寸。然而，把相應于電壓Vfoc的特性做成射束電流的一個函數(shù)是不容易預測的。它是電子槍的電-光設計的結果。
根據(jù)那個道理，通常給出第二種形式的聚焦特性，如圖6所示。該圖給出了對于射束電流的不同值，光點尺寸和聚焦電壓Vfoc之間的關系。給出的射束電流作為一個參數(shù)值，例如，在經(jīng)常用于TV應用的范圍中，也就是測量值在0.1-6mA之間。
圖6清楚地顯示了當射束電流變化時聚焦電壓不是一個恒定值。這種現(xiàn)有技術的彩色顯示設備19的裝置，其中在聚焦電極23上的電壓僅僅使用一個靜態(tài)值，對于射束電流，圖像將是不聚焦的，而不是彩色顯示設備19被聚焦的一種設備。據(jù)此將清楚的理解，當把聚焦電極23上的電壓作為射束電流的一個函數(shù)時，彩色顯示設備的聚焦性能會被改善，射束電流本身就是陰極電壓，它們具有因果關系。
依照聚焦特性，最好的方式是使聚焦電極23上的電壓適合于屏幕上每個點的電壓。這種裝置的該電壓必須以與視頻信號相同的頻率改變。這將在導致彩色顯示設備19中需要一個昂貴的電子電路系統(tǒng)14，因為必須在幾百伏或更高的電壓范圍上，根據(jù)電子槍6的電-光設計，以視頻頻率的比率驅動聚焦電極23。
通常在彩色顯示管1中，存在三個陰極和僅僅一個聚焦電極23。因此，陰極電壓必須被平均到一個值，該值被用于確定聚焦電極23上的電壓。這種平均可以用不同的方法完成，例如通過算術平均或通過三基色-紅，綠，藍-對全部彩色顯示管1的光輸出的相對貢獻來權衡陰極電壓。
由于一行上聚焦電極23上的電壓值具有一個恒定值，因此電子電路系統(tǒng)可以被簡化。強烈地降低頻率必須與聚焦電極上的電壓相適應。這意味著用于該行的信息必須被存儲在一個電子存儲器中，計算平均陰極電壓并把相應的聚焦電壓提供給彩色顯示管1。通過另外增加一幀上的求平均的陰極電壓可以獲得更為簡化的版本。這使聚焦電極23上的電壓隨幀頻而改變。對于這個實施例，必須收集一個整幀的陰極電壓，例如通過把它們存儲在一個電子存儲器中，并且必須確定平均值。這樣，對于每幀或每個圖像聚焦電極上的電壓被調節(jié)，從而這種情形優(yōu)于按照現(xiàn)有技術的驅動電子槍6的方法。
在一個電子槍6中，電光設計所要做的是，通過射束產生部分其中的-電極中的光圈，電極之間的距離，電極的厚度和電極上的電壓來確定陰極電壓和射束電流之間的關系。聚焦電壓是通過其中主透鏡中的射束直徑來確定，而且它本身是射束電流的一個函數(shù)。因此，在陰極電壓和需要的聚焦電壓之間具有一種直接關系。這種關系可以被集成在一個彩色顯示設備19中，例如，通過利用一個包含陰極電壓以及相伴的聚焦電壓的表格來對一個電子存儲器進行編程。
聚焦電極上的電壓被改變而不用依賴于頻率-例如，視頻，行或幀頻-這就使在陰極電壓和聚焦電壓之間具有直接的耦合關系。
本領域的普通技術人員應該清楚，本發(fā)明并不局限于這里所列舉的示例。一個可替換的實施例通過動態(tài)地改變聚焦電極23上的電壓可以達到相同的目的，電子槍6的不同結構和不同的操作條件也是可替換的。
幾個例子本發(fā)明已經(jīng)描述了一種電子槍，它在電極22和23之間具有一個與聚焦透鏡，然而，預聚焦透鏡還可以包括附加的電極；主透鏡可以具有較復雜的結構并且電子槍6可以是DAF類型。本發(fā)明已經(jīng)描述了通過驅動陰極20電子槍6產生電子束7，8，9，第一電極21被連接到地。此外，本發(fā)明還用另外一種方式應用電子槍，其中陰極被接地并且第一電極用于驅動電壓。
此外，本發(fā)明還可應用于配備了單色顯示管的顯示設備。
總之，公開了一種彩色顯示設備19，它具有改進的聚焦性能。在目前彩色顯示管的工藝技術水平下，把一個靜態(tài)電壓提供給聚焦電極23。這意味著對射束電流的整個范圍僅得到一個聚焦電壓。通常，由于電子束7，8，9的直徑隨射束電流的增加而增加這樣一個事實，聚焦電壓是該射束電流的一個函數(shù)，而它本身由陰極電壓所確定。在本發(fā)明所公開的一種彩色顯示設備19中，其中聚焦電極23上的電壓隨陰極電壓的一個函數(shù)變化，從而有效地提高了聚焦性能。
權利要求
1.一種配備了一個彩色顯示管(1)的一種彩色顯示設備(19)，該彩色顯示管具有一個顯示窗(3)，一個電子槍(6)和一個偏轉單元(11)，電子槍(6)包括陰極(20)，一個射束形成部分(21，22)，一個聚焦電極(23)和一個末級電極(24)，從電子槍(6)到顯示窗(3)的方向觀看，在整個操作過程中給電子槍提供電壓，所述電子槍(6)產生電子束(7，8，9)，在整個操作過程中，通過偏轉單元(11)偏轉電子束來逐行掃描顯示窗(3)以便形成一個圖像，彩色顯示設備(19)進一步包括用于在一個象素頻率上產生一個視頻信號的電子裝置(14)，其特征在于，在聚焦電極(23)上的電壓作為陰極(20)上電壓的一個函數(shù)而變化。
2.如權利要求1的一種彩色顯示設備(19)，特征在于聚焦電極(23)上的電壓以與象素頻率相同的速率變化。
3.如權利要求1的一種彩色顯示設備(19)，特征在于在整個掃描圖像的一行過程中，聚焦電極(23)上的電壓是掃描所述行過程中陰極(20)上平均電壓的一個函數(shù)。
4.如權利要求3的一種彩色顯示設備(19)，特征在于在整個掃描圖象的多行過程中，聚焦電極(23)上的電壓是掃描所述圖象的多行過程中陰極(20)上平均電壓的一個函數(shù)。
5.如權利要求1的一種彩色顯示設備(19)，特征在于彩色顯示設備(19)包括一個含有數(shù)據(jù)的電子存儲器，該數(shù)據(jù)描述了陰極(20)上的電壓和聚焦電極(23)上的電壓之間的關系。
全文摘要
一種彩色顯示設備(19),它具有改進的聚焦性能。在目前彩色顯示管的工藝技術水平下,把一個靜態(tài)電壓提供給聚焦電極(23)。這意味著對射束電流的整個范圍僅得到一個聚焦電壓。通常,由于電子束(7,8,9)的直徑隨射束電流的增加而增加這樣一個事實,聚焦電壓是該射束電流的一個函數(shù),而它本身由陰極電壓所確定。在本發(fā)明所公開的一種彩色顯示設備(19)中,聚焦電極(23)上的電壓作為陰極電壓的一個函數(shù)變化,從而有效地提高了聚焦性能。
文檔編號G09G1/00GK1341272SQ00804173
公開日2002年3月20日 申請日期2000年12月13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