ЦВЕТНОЙ КИНЕСКОП Российский патент 1994 года по МПК H01J29/62 

Изобретение касается усовершенствованных цветных кинескопов, имеющих копланарные электронные прожекторы, в частности кинескопов, имеющих копланарные электронные прожекторы, которые имеют средства для регулирования фокуса одного электронного луча относительно фокуса другого луча.

В случае цветного кинескопа разрешающая способность изображения зависит от возможности обеспечения небольших размеров пятна электронного луча на смотровом экране кинескопа. В таком кинескопе электронный прожектор генерирует три электронных луча, которые должны быть одновременно сфокусированы до небольших пятен экрана.

Известные цветные кинескопы с электронным прожектором, содержащим не менее шести электродов, последовательно расположенных по ходу электронного пучка [1], [2].

Известен также цветной кинескоп с электронным прожектором, имеющим шесть или больше электродов, в котором три копланарных электронных луча индивидуально фокусируются посредством первой и второй электростатических линз и затем сообща фокусируются посредством основной фокусирующей линзы [3]. Так как основная линза является одной общей линзой и три луча располагаются копланарно вдоль горизонтальной оси, основная линза является горизонтально асимметричной относительно лучей и поэтому два боковых луча фокусируются иначе, чем центральный луч. Так как электронный прожектор является унифицированной конструкцией и фокусирующие электроды получают питание от общего фокусирующего источника питания, прожектор должен иметь средство, обеспечивающее всем трем лучам в фокусе общее фокусирующее напряжение. Фокусирование лучей требует не только того, чтобы фокусирующее напряжение было одним и тем же у каждого луча и соблюдались требования свободного падения или не подвергающегося отклонению луча, но и также, чтобы был правильным астигматизм для каждого луча. В зависимости от эксплуатационных требований астигматизм боковых лучей может быть таким же, как у центрального луча, или отличаться от него. Астигматизм определяется как разность фокусирующих напряжений, необходимых для фокусирования горизонтальных и вертикальных компонентов лучей, т.е. астигматизм = V_гориз. - V _{вертик.} (вольты).

В электронном прожекторе типа нединамического фокусирования астигматизм становится положительным (V_гориз. > V_вертик) в центре экрана, чтобы компенсировать линзовое действие отклоняющей системы, которая перефокусировывает лучи при отклонении. Для достижения такого условия положительного астигматизма фокусирующее напряжение устанавливается на величину, которая необходима для фокусирования пятна горизонтального компонента луча. Требуемый астигматизм в отношении боковых лучей может отличаться от астигматизма центрального луча, но и горизонтальный компонент фокусирующего напряжения пятна должен быть одинаковым у всех лучей. В прожекторе с динамическим фокусированием астигматизм устанавливается на нуль для всех трех лучей в центре экрана. В этом случае все три луча должны фокусироваться при одной и той же величине горизонтального фокусирующего напряжения и иметь нулевой астигматизм.

На предыдущем уровне техники окончательная оптимизация фокусирующего напряжения и астигматизма каждого луча достигалась путем одновременного регулирования выемки и обода конечного электрода основной фокусирующей линзы. Так как основная фокусирующая линза является общей для всех трех лучей, эти размерные изменения одновременно взаимодействуют со всеми тремя лучами. Трудно определить группу размеров в электродах основной фокусирующей линзы, которые будут удовлетворять требования фокусирования трех лучей в одно и то же время.

Изобретение решает эту задачу путем использования второй фокусирующей линзы в прожекторе, чтобы обеспечить необходимое фокусирующее напряжение и коррекцию астигматизма, которые не могут быть обеспечены в одной основной фокусирующей линзе.

Целью изобретения является улучшение фокусировки и коррекции астигматизма в электронном прожекторе цветного кинескопа.

Предложенный цветной кинескоп имеет смотровой экран и электронный прожектор для генерирования и направления трех копланарных электронных лучей - центрального луча и двух боковых лучей - в сторону экрана. Прожектор содержит электроды, которые образуют три фокусирующие линзы. Первая линза находится в лучеобразующем районе прожектора. Вторая линза включает по крайней мере один электрод для образования асимметрично формируемых лучей для системы третьей линзы. Третья линза является общей фокусирующей линзой для всех трех лучей. Усовершенствование предусматривает выполнение одного из электродов третьей линзы с расчетом обеспечения основной величины коррекции фокуса для каждого индивидуального электронного луча и одного электрода второй линзы, содержащего средство для образования оставшихся величин коррекции фокуса, необходимых для полного по существу корректирования каждого индивидуального электронного луча.

На фиг. 1 изображен, предложенный кинескоп, вид в плане; на фиг.2 - электронный прожектор содержащий шесть электродов G₁-G₂, вид сбоку; на фиг. 3 - лицевая сторона электрода G₆, расположенного напротив электрода G₅, вид спереди; на фиг.4 - лицевая сторона электрода G₅, расположенного напротив электрода G₆, вид спереди; на фиг.5 - электрод G₄, вид спереди; на фиг.6 - график фокусирующих напряжений вертикального и горизонтального лучей, а также напряжения астигматизма по отношению к ширине апертуры электрода G₄; на фиг. 7 - график напряжения фокусирования и атигматизма по отношению к толщине электрода G₄; на фиг.8 и 9 - альтернативный электрод G₄, виды спереди и сбоку; на фиг.10 - второй альтернативный электрод G₄, вид сбоку; на фиг. 11 - третий альтернативный электрод G₄, вид сбоку; на фиг.12 - четвертый альтернативный электрод G₄, вид сбоку; на фиг. 13 - альтернативный тип электронного прожектора, вид сбоку в осевом сечении; на фиг.14 - второй альтернативный тип электронного прожектора, вид сбоку в осевом сечении.

На фиг. 1 показан прямоугольный цветной кинескоп 1, имеющий стеклянный баллон 2, содержащий прямоугольную лицевую панель 3 и трубообразную горловину 4, соединенную посредством прямоугольного раструба 5. Раструб 5 имеет внутреннее электропроводное покрытие (на чертеже не показано), которое проходит от анодной кнопки до горловины 4. Панель 3 содержит смотровой экран 6 и периферийный фланец или боковую стенку 7, которая герметично соединяется с раструбом 5 посредством стеклянной фритты 8. Трехцветный люминесцентный экран 9 смонтирован на внутренней поверхности смотрового экрана 6. Экран 9 является линейным растром с люминесцентными линиями или строками, расположенными триадами (тройками), причем каждая триада включает в себя люминесцентную линию каждого из трех цветов. Альтернативно экран может быть точечным растром. Многоапертурный цветовыбирающий электрод или теневая маска 10 смонтирована съемно с помощью обычных средств на заданном расстоянии от экрана 9. Усовершенствованный электронный прожектор 11 (показан пунктиром на фиг.1) смонтирован по центру в горловине 4 для генерирования и направления трех электронных лучей вдоль сходящихся траекторий через маску 10 на экран 9.

Кинескоп (см. фиг.1) предназначен для использования с наружной магнитной отклоняющей системой типа системы 12, показанной рядом с соединением раструба с горловиной. При возбуждении система 12 подвергает три луча воздействию магнитных полей, которые принуждают лучи сканировать горизонтально и вертикально в прямоугольном растре на экране 9. Начальная плоскость отклонения (при нулевом отклонении) находится примерно в середине системы 12.

Прожектор 11 содержит три разнесенных копланарных катода 13 (из которых показан только один), электрод 14 (G₁) управляющей сетки, электрод 15 (G₂) экранирующей сетки, ускоряющий электрод 16 (G₃), пластинообразный электрод 17 (G₄), электрод 18 (G₅) первой основной фокусирующей линзы и электрод 19 (G₆) второй основной фокусирующей линзы. Каждый из электродов с G₁ по G₆ имеет три копланарные апертуры для возможности прохода трех электронных лучей. Электростатическая основная фокусирующая линза в прожекторе 11 образована путем расположения лицом друг к другу участков электрода 18 G₅ и электрода 19 G₆.

Электрод 18 G₅ и электрод 19 G₆ аналогичны, так как имеют противолежащие поверхности (стороны), которые включают в себя периферийные обода или закраины 20 и 21 соответственно и апертурированные участки 22 и 23 соответственно, расположенные сзади в больших выемках 24 и 25 от ободов. Участок 22 включает три копланарные апертуры 26, а участок 23 - три копланарные апертуры 27. Закраины 20 и 21 являются ближайшими участками двух электродов 18 и 19 друг для друга и имеют преобладающий эффект на образование основной фокусирующей линзы.

Управляющая сетка 14 G₁ и экранизирующая сетка 15 G₂ являются пластинами, каждая из которых содержит три небольших копланарных апертуры. Поверхность экранирующей сетки G₂, которая обращена к электроду 16 G₃ имеет в себе прямоугольную щель (на чертеже не показана), которая окружает три апертуры G₂. Щель необходима для регулирования положений наружных электронных лучей для компенсирования перемещений лучей, вызываемых изменениями фокусирующего напряжения.

Все электроды прожектора 11 либо прямо, либо косвенно соединены с двумя изоляционными опорными стержнями. Стержни могут проходить до и поддерживать электрод 14 G₁ и электрод 15 G₂, или эти два электрода могут быть прикреплены к электроду 16 G₃ с помощью другого изоляционного средства. Предпочтительно опорные стержни являются стеклянными, которые нагреваются и прессуются на выступах, выходящих из электродов, чтобы заделать выступы в стержнях.

Электроды электронного прожектора 11 образуют три линзы для фокусирования электронных лучей. Первая линза (L₁) расположена между электродами 15 и 16 G₂ и G₃, в лучеобразующем районе прожектора. Первая линза (L₁) образует симметричные лучи для второй линзы. Вторая линза (L₂) центрирована (расположена по центру) в электроде 17 G₄. Вторая линза (L₂) образует лучи асимметричной формы для третьей линзы. Третья линза (L₃) расположена между электродами 18 и 19 G₅ и G₆. Третья линза (L₃) является основной фокусирующей линзой с низкой аберрацией, которая образует либо округленные, либо асимметрично образованные лучи для экрана 9 с плотностью постоянного тока.

Выемка 25 (см. фиг.3 и 4) в электроде 19 G₆ имеет другую форму, нежели выемка 24 в электроде 18 G₅. Выемка 25 в электроде 19 G₆выполнена такой конфигурации, чтобы обеспечить для центрального и боковых электронных лучей состояние требуемого свободного падения и близкого к требуемому фокусирующему и астигматическому положению. Это достигается путем одновременного регулирования длины выемки 25, измеряемой в линейном направлении апертур 27, ширины выемки 25, измеряемой перпендикулярно к линейному направлению в центральной апертуре, и диаметра концов выемки 25. Регулирование каждого из этих размеров (длины, ширины и диаметра) является взаимодействующим со всеми тремя электронными лучами. Поэтому, хотя такое регулирование может образовать большую величину коррекции, необходимой для фокусирования и астигматизма, оно не может обеспечить полной коррекции, необходимой для фокусирования. После проведения регулировки в отношении формы выемки 25 электрода G₆, оказывается, что боковые лучи требуют дополнительной коррекции относительно центрального луча. Эта дополнительная коррекция производится путем независимого фокусирования боковых лучей иначе, чем был фокусирован центральный луч во второй фокусирующей линзе L₂. Предпочтительно такая коррекция достигается путем модифицирования структуры электрода 17 G₄.

На фиг.5 показан электрод 17 G₄ с тремя копланарными апертурами 28, 29 и 30 в нем. Общая форма трех апертур круглая, однако парциальные круги меньшего радиуса проходят до границ апертуры на каждой ее стороне. Для образования необходимой другой коррекции фокусирования размер боковых апертур 28 и 30 немного другой, чем размер центральной апертуры 29. Другие формы апертур могут также использоваться в электроде G₄.

Для определения размерной разности между центральной и боковыми апертурами составлены графики вертикального и горизонтального фокусирующих напряжений и напряжения астигматизма по отношению к горизонтальной ширине апертуры электрода G₄, измеренной в линейном направлении копланарных апертур, для центрального и боковых лучей (см. фиг.6). На фиг.6 вертикальный размер каждой апертуры, измеренный перпендикулярно к линейному направлению копланарных апертур, является постоянным 0,158" (0,401 см). Наклоны графических кривых фокусирующего напряжения в отношении центрального и боковых лучей значительно не расходятся. Наклоны графических кривых фокусирующего напряжения по горизонтали в отношении центрального и боковых лучей небольшие, однако они достаточно большие для таких размеров апертур, которые могут дать возможность каждому лучу подвергаться горизонтальному фокусированию при одном и том же напряжении, и могут быть определены независимо. Из фиг.6 видно, что все лучи могут быть горизонтально сфокусированы при 7 кВ при горизонтальной ширине центральной апертуры 0,1638" (0,416 см) и ширине боковых апертур 0,1765" (0,448 см). Ширина определяется путем обнаружения, где каждая графическая кривая пересекает линию 7 кВ. Графические кривые вертикальных фокусирующих напряжений имеют наклоны больше и обратного знака, чем наклоны графических кривых горизонтальных фокусирующих напряжений, что ведет к астигматизму центрального и боковых лучей при этой ширине апертур.

Астигматизм может быть определен путем использования нижних графиков, показывающих астигматизм центрального и бокового лучей. Этот остаточный астигматизм может быть скорректирован путем модификации формы (длины, ширины и диаметра) выемки в электроде G₆, или это может быть скорректировано в самом электроде G₄ путем изменения толщины электрода G₄ в его апертурах.

На фиг.7 показаны графики фокусирующего напряжения центрального и боковых лучей и напряжения астигматизма по отношению к толщине электрода G₄. Как можно видеть, изменение в толщине имеет пренебрегаемый эффект на горизонтальное фокусирование центрального и боковых лучей, потому что их графики относительно ровные, но эта толщина имеет заметный эффект на вертикальное фокусирование этих лучей по причине положительного наклона графических кривых. Поэтому астигматизм может быть скорректирован без воздействия на горизонтальное фокусирование путем изменения толщины электрода (потому что такое изменение влияет только на вертикальное фокусирование лучей). Для условий, показанных на фиг.7, наклон графической кривой астигматизма как функции толщины электрода G₄, составляет 41 В/мил (16,1 кВ/см) для боковых лучей и 28 В/мил (11 кВ/см) для центрального луча. Если горизонтальные фокусирующие напряжения центрального и боковых лучей выравнены до 7 кВ в соответствии с фиг.6, астигматизм центрального луча 416 В может быть снижен до астигматизма боковых лучей 167 В путем увеличения толщины электрода G₄ в районе центрального луча на 0,0088" (0,022 см).

На фиг.8 и 9 показан альтернативный электрод 17' G₄, который имеет уменьшенную толщину в боковых апертурах 28' и 30'. В другом альтернативном электроде 17" G₄, показанном на фиг.10, толщина электрода снижена в центральной апертуре 29".

Еще два альтернативных электрода G₄ 42-1 и 42-2, показано на фиг.11 и 12 соответственно. Электрод 42-1 тоньше на обеих сторонах в районе боковых лучей, а электрод 42-2 G₄ тоньше на обеих сторонах в районе центральной апертуры. Выбранный специфический вариант реализации электрода G₄ будет зависеть от графических кривых, которые образованы для конкретного типа электронного прожектора.

Ниже приведен один вариант размеров для электронного прожектора 11. В этом случае требуемый астигматизм достигается путем использования одинаковой толщины апертур G₄ для всех трех лучей. Диаметры апертур G₁ и G₂ 0,028" (0,711 мм) Диаметр центральной апертуры на входе G₃ 0,048" (1,219 мм) Наружные диаметры апертур на входе G₃ 0,055 (1,397 мм) Пролетное пространство между катодом и G₁ 0,003" (0,076 мм) Пространство между G₁ и G₂ 0,009" (0,229 мм) Пространство между G₂ и G₃ 0,030" (0,762 мм) Толщина G₁ 0,004" (0,102 мм) Толщина G₂ 0,025" (0,635 мм) Толщина G₃ на входе 0,010" (0,254 мм) Диаметры апертур на выходе G₃ 0,148" (3,759 мм) Пространство между G₃ и G₄ 0,050" (1,270 мм) Толщина G₄ 0,020" (0,508 мм) Размер большой оси центральной апертуры G₄ 0,168" (4,267 мм) Размер малой оси центральной апертуры G₄ 0,158" (4,013 мм) Размер большой оси боковых апертур G₄ 0,175" (4,445 мм) Размер малой оси боковых апертур G₄ 0,158" (4,013 мм) Пространство между G₄ и G₅ 0,050" (1,270 мм) Диаметры апертур на входе G₅ 0,158" (4,013 мм) Расстояние от центра до центра апертур на входе G₃ 0,2635" (6,693 мм) Диаметры центральных апертур на выходе G₅ и входе G₆ 0,160" (4,064 мм) Диаметры боковых апертур на выходе G₅ и входе G₆ 0,180" (4,572 мм) Расстояние от центра до центра апертур на выходе G₅ и входе G₆ 0,245" (6,223 мм) Глубина выемок G₅ и G₆ 0,115 Расстояние между G₅ и G₆ 0,050" (1,270 мм) Длина выемки G₅ 0,755" (19,177 мм) Ширина выемки G₅ 0,326" (8,280 мм) Длина выемки G₆ 0,748" (18,999 мм) Ширина выемки G₆ в районе центральной апертуры 0,299" (7,595 мм) Диаметр концов выемки G₆ 0,308" (7,823 мм)
Другой вариант электронного прожектора 11-1, в котором может использоваться изобретение, показан на фиг.13. Прожектор 11-1 аналогичен электронному прожектору 11 за исключением того, что электрод G₅ поделен на две части: первая - четырехполюсный электрод 31 (G_5В), а вторая - объединенные второй четырехполюсный электрод и электрод 32 (G_5Т) первой основной фокусирующей линзы. Четырехполюсные электроды образуют четырехполюсные линзы между собой на траектории каждого электронного луча. Цель четырехполюсных линз состоит в создании динамической коррекции астигматизма в электронном прожекторе.

Электрод 31 G_5В содержит чашеобразную часть 33, имеющую три апертуры в нижней своей части. Пластина 34, имеющая три копланарных апертуры, закрывает открытый конец чашеобразной части 33. Пластина 34 имеет выступы (удлинения), идущие от нее соосно с апертурами. Каждый выступ содержит два секторных участка 35. Двухсекторные участки 35 расположены напротив друг друга, и каждый секторный участок 35 охватывает примерно 85^о окружности цилиндра.

Электрод 32 G_5Т также имеет чашеобразную часть 36, открытый конец которой закрыт пластиной 37, содержащей три копланарные апертуры. Каждая апертура имеет удлинения, которые проходят к электроду 31 G₅. Удлинения каждой апертуры образованы в двух секторных участках 38, которые расположены напротив друг друга. Каждый секторный участок 38 охватывает примерно 85^о окружности цилиндра. Секторные участки 38 повернуты на 90^оотносительно секторных участков 58 электрода 31 G_5В. Четыре секторных участка монтируются вместе встречно-штыревым соединением.

Другой электронный прожектор 11-2, который может использовать изобретение, показан на фиг.14. Он аналогичен электронному прожектору 11 за исключением того, что электроды электрически соединены другим способом: электрод G₆ соединен с электродом G₄, а электрод G₅ - с электродом G₃.

Использование: цветные кинескопы с копланарными электронными прожекторами. Сущность изобретения: цветной кинескоп имеет смотровой экран и электронный прожектор для генерирования и направления трех копланарных электронных лучей - центрального и двух боковых - на экран. Прожектор включает электроды с тремя копланарными апертурами в каждом, образующие три фокусирующие линзы. Первая линза расположена в лучеобразующем районе прожектора, вторая линза включает по крайней мере один электрод для образования асимметрично сформованных лучей для третьей линзы, а третья линза является общей основной фокусирующей линзой для всех трех лучей и содержит два электрода, в одном из которых, наиболее удаленном от катодов, выполнена выемка в форме гантели, охватывающая апертуры. Размер этой выемки выбраны их условия обеспечения третьей линзой основной доли коррекции фокусировки для каждого отдельного электронного луча. Для обеспечения остальной доли коррекции фокусировки электрод для образования лучей асимметричной формы выполнен в виде пластины различной толщиной в области центральной и боковых апертур. 2 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. ЦВЕТНОЙ КИНЕСКОП, содержащий смотровой экран и электронный прожектор для генерирования и направления трех копланарных электронных лучей - центрального и двух боковых - на смотровой экран, при этом электронный прожектор включает три катода и по крайней мере шесть электродов с тремя копланарными апертурами для прохода трех копланарных электронных лучей в каждом, образующих три фокусирующие линзы, последовательно удаленные от катодов, при этом первая линза расположена в лучеобразующем районе, вторая линза содержит по крайней мере один электрод для образования лучей асимметричной формы для третьей линзы, а третья линза - общая главная фокусирующая линза для всех трех лучей - образована двумя электродами, в одном из которых, наиболее удаленном от катода, выполнена выемка в форме гантели, окружающая три копланарных апертуры, отличающийся тем, что размеры выемки в наиболее удаленном от катодов электроде третьей линзы выбраны из условия обеспечения третьей линзой основной доли коррекции фокусировки для каждого отдельного электронного луча, а для обеспечения оставшейся доли коррекции фокусировки электрод для образования лучей асимметричной формы для третьей линзы выполнен в виде пластины с различными толщинами в области центральной апертуры и боковых опертур и с различными размерами центральной апертуры и боковых апертур. 2. Кинескоп по п.1, отличающийся тем, что электрод для образования лучей для третьей линзы выполнен с толщиной пластины в районе центральной апертуры меньшей, чем в районе боковых апертур. 3. Кинескоп по п.1, отличающийся тем, что электрод для образования лучей для третьей линзы выполнен с толщиной пластины в районе центральной апертуры большей, чем в районе боковых апертур.