专利名称：索引类型的图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括阴极射线管的图像显示装置，具有一个显示屏幕，包括当在操作中时沿其扫描一个电子束的至少一个图像扫描线(line)；沿该至少一个图像扫描线的一侧设置并具有第一彩色的第一索引元素(element)；以及沿该至少一个图像扫描线的相反一侧设置并具有不同于第一彩色的第二彩色的第二索引元素；第一和第二光电检测器，用于检测在由电子束照射索引元素时由索引元素发出的光。
背景技术：
包括这种荧光索引元素和相关光电检测器的图像显示装置可从美国专利4,635,106中得知。
当电子束撞击在索引元素上时，已知显示装置的光电检测器传送索引信号。
这些索引信号指示电子束相对于所述索引元素的位置和/或电子束的形状。
根据这些索引信号生成一个误差信号，并且随后使用在一个控制回路中，以便当电子束偏离其标称轨迹和/或形状时校正该电子束的轨迹和/或形状。
虽然这些已知装置在许多情况中工作很好，但存在有更精确地控制电子束位置和/或形状的希望。
发明内容
本发明的一个目的是给索引显示装置提供改进的误差信号。
为此目的，根据本发明的显示装置的特征在于第一光电检测器，在操作中生成第一索引信号S1，实质地指示由第一索引元素的电子束发出的辐射量R1，并且在于，第二光电检测器，在操作中生成第二索引信号S2，实质地指示辐射量R1和由第二索引元素的电子束发出的辐射量R2的取和，并且在于，
该装置进一步包括用于生成指示在所述第一和第二索引信号之间的差值的一个误差信号的装置；以及用于根据(in function of)所述误差信号在垂直于该至少一个图像扫描线的一个帧方向中校正该电子束的形状和/或该电子束的位置的装置。
利用已知的索引显示装置，第一光电检测器生成实质地指示第一索引元素的电子束的照射量的第一索引信号，以及第二光电检测器生成实质地指示第二索引元素的电子束的照射量的第二索引信号。通过使索引元素具有不同的彩色并且通过使光电检测器有选择地对每一个不同的频谱敏感来实现两个照射量的这种有区别的检测，即当利用电子束照射时索引元素发出具有显著不同频率光谱的光。用于校正电子束的轨迹和/或形状的误差信号基于两个索引信号之间的差值。
利用根据本发明的索引显示装置，第二光电检测器具有包括第一和第二彩色的一个彩色检测范围。第二光电检测器因此生成一个索引信号，其实质上指示既利用第一索引元素又利用第二索引元素的电子束的照射量。
这将增加第二索引信号的电平，并因此增加第二索引信号的信号/噪声比。由于该误差信号是基于第一和第二索引信号之间的差值，所以也改善了误差信号的信号/噪声比。这将导致在帧方向中的电子束轨道和/或电子束的形状的更准确的校正，这又导致图像质量的提高。这一效果在低电子束强度，即对于将被显示的图像的较暗部分，尤其有用。
具有实现这一效果的几种方法。
在一个最佳实施例中，第一光电检测器包括具有既包括第一彩色又包括第二彩色的一个彩色检测范围的第一光敏元件，所述第一光敏元件被提供有用于有选择地滤波第一彩色的滤光器，并且第二光电检测器包括第二光敏元件，其彩色检测范围也既包括第一彩色又包括第二彩色，所述第二光敏元件不被提供用于有选择地滤波第一或第二彩色的滤光器。要指出的是，一个滤光器的消除更降低了第二光电检测器的成本。
在另一最佳实施例中，第一光电检测器包括具有一个彩色检测范围的第一光敏元件，该彩色检测范围包括第一彩色而同时实质上排除第二彩色，并且第二光电检测器包括具有既包括第一彩色又包括第二彩色的一个彩色检测范围的第二光敏元件，这些光敏元件都不被提供用于有选择地滤波第一或第二彩色的滤光器。
在使用滤光器的情况下，因为低通滤波器有更多的选择并且更便宜，所以利用低通滤波器是有益的。因此，在最佳实施例中，第一彩色的主频率小于第二彩色的主频率。
最好地，第一彩色是绿色，第二彩色是蓝色，并且滤光器是黄色滤波器。
在使用滤光器的情况下，为了简化控制电路，使用相同的第一和第二光敏元件是更有益的。
因此，在最佳实施例中，第一光电检测器的第一光敏元件实质上与第二光电检测器的第二光敏元件相同。
从下文参照实施例的说明和描述中，本发明的这些和其它方面将变得显而易见。
在附图中图1示意地示出一个已知索引显示装置；图2示意地示出图1的索引显示装置的显示屏幕；图3a和3b是对于已知显示装置的表示索引信号如何取决于照射索引元素的电子束的照射量的示例曲线图；图4a和4b是对于根据本发明的显示装置的表示索引信号如何取决于照射索引元素的电子束的照射量的示例曲线图；图5示意地示出根据本发明一个最佳实施例的显示装置的光电检测器；图6是表示图5的光电检测器的示例光谱特性的曲线图；图7示意地示出根据本发明另一最佳实施例的显示装置的光电检测器；图8是表示图7的光电检测器的示例光谱特性的曲线图；图9示意示出用于生成误差信号的一个示例装置；图10示出根据本发明的一个实施例；图11示出根据本发明的另外一个实施例；和图12示出根据本发明的一个最佳实施例。
这些附图不是按比例作出的。通常，相同的组成部分在这些附图中利用相同的参考数字来表示。
具体实施例方式
图1示出包括具有显示窗口3、圆锥体(cone)6和管颈(neck)7的一个阴极射线管2的索引类型的图像显示装置1。管颈7容纳用于生成至少一个电子束5的装置8。偏转装置9被安装在圆锥体6上，用于偏转电子束5通过显示窗口3。显示屏幕4位于显示窗口3的内侧。所述显示屏幕4包括并排放置的多个荧光图像扫描线10，并且沿着图像扫描线10扫描电子束5，以便在显示屏幕4上形成图像。
荧光索引元素扩展在图像扫描线10的每一侧，如能够在图2上看到的那样。第一索引元素11沿着图像扫描线10的一侧延伸而第二索引元素12沿着图像扫描线10的相反一侧延伸。
当电子束5在图像扫描线10上扫描时，它局部地照射第一索引元素11和第二索引元素12，如能够在图2的放大部分中看到的那样。第一索引元素11和第二索引元素12的电子束5的照射量分别利用R1和R2来表示。能够容易地理解，R1和R2取决于电子束5的形状以及电子束5在垂直于图像扫描线10的帧方向60中的位置。这一照射使得第一和第二索引元素生成光，生成的光利用通常靠在或至少部分在阴极射线管2中定位的第一光电检测器31和第二光电检测器32这两个光电检测器来检测。在检测所述光时，光电检测器生成索引信号S1和S2，结果指示该电子束5相对于第一和第二索引元素的位置和/或电子束5的形状。
用于生成误差信号的装置被连接到光电检测器，用于测量索引信号S1和S2，并且用于传送误差信号Se，在本示例中由包括第一控制装置51和/或第二控制装置52的一个控制回路使用该误差信号Se，第一控制装置51作用于偏转装置9，以便在电子束5偏离其标称轨迹时校正该电子束5的轨迹，第二控制装置52作用于用于生成电子束5的装置8，以便在电子束5偏离其标称形状时校正该电子束5的形状。
图3a和3b是示意地表示针对一个已知索引显示装置的索引信号S1和S2如何取决于R1和R2的示例曲线图。
图3a示出S1随R1而变化，而S2不随R1而变化(除了由于噪声、干扰等引起的微小变化之外)。这是由于第一光电检测器31实质上对于由第一索引行发出的光敏感，而第二光电检测器32实质上对于由第一索引行发出的光不敏感。
图3b示出S2随R2而变化，而S1不随R2而变化(除了由于噪声、干扰等引起的微小变化之外)。这是由于第二光电检测器32实质上对于由第二索引行发出的光敏感，而第一光电检测器31实质上对于由第二索引行发出的光不敏感。
因此，第一索引信号S1将实质上与R1成比例，而第二索引信号S2将实质上与R2成比例。
本发明提供了一种改进的显示装置，如从图4a和图4b中理解的那样。
图4a和4b是表示针对根据本发明的显示装置的索引信号S1和S2如何取决于R1和R2的示例曲线图。
图4a示出S1和S2都随R1而变化。这是由于第一光电检测器31和第二光电检测器32实质上都对于由第一索引行发出的光敏感。
图4b示出S2随R2而变化，而S1不随R2而变化(除了由于噪声、干扰等引起的微小变化之外)。这是由于第二光电检测器32实质上对于由第二索引行发出的光敏感，而第一光电检测器31实质上对于由第二索引行发出的光不敏感。
因此，第一索引信号S1将实质上与R1成比例，而第二索引信号S2将实质上与R1和R2之和成比例。
这增加第二索引信号的电平，并因此增加第二索引信号的信号/噪声比。由于误差信号Se基于第一和第二索引信号之间的差值，所以也改善了误差信号的信号/噪声比。这将导致在帧方向60中的电子束5的位置的更准确的校正和/或电子束5的形状的更准确的校正，这又导致图像质量的改进。这种效果在低电子束强度(即，对于将被显示的图像的较暗部分)尤其有用。
在根据本发明的显示装置的一个最佳实施例中，第一和第二光电检测器31、32的构成如图5示意地所示，并且具有如图6的曲线图所示的光谱特性。
图6还示出当由电子束5照射时索引元素的光谱发射特性。第一索引元素11的第一光谱发射特性21对应于第一彩色，并且能够被清楚地区别于对应于第二彩色的第二索引元素12的第二光谱发射特性22。
在这样一个最佳实施例中，第一光电检测器31包括具有一个彩色检测范围的第一光敏元件41，如能够从第一光敏元件41的第一光谱灵敏度特性41看到的那样，该彩色检测范围既包括第一彩色又包括第二彩色。该第二光电检测器32包括具有一个彩色检测范围的一个第二光敏元件42，如能够从第二光敏元件42的第二光谱灵敏度特性42a看到的那样，该彩色检测范围也是既包括第一彩色又包括第二彩色。这样的一个光敏元件可以由例如光电二极管或光电晶体管的光敏半导体器件组成。应该注意，光敏元件可以包括或一起组成的或者分布在阴极射线管2的圆锥体6上的一种或几种光电二极管和/或光电晶体管，用于改进光检测效率。
第一光敏元件41提供有滤光器100，用于选择地滤波第一彩色，如能够从滤光器100的光谱透射特性100a看到的那样。第二光敏元件42不带有用于选择地滤波第一或第二彩色的滤光器100。
当电子束5撞击在这些索引元素上时，第一索引信号S1将因此实质上指示第一彩色的光量，并且因此指示R1的量，而第二索引信号将实质上指示第一彩色和第二彩色的光量，并且因此指示R1+R2的量。
要注意，图6的曲线图的水平(横坐标)轴能够根据频率(f)或波长(λ)读出，使得滤光器100可以是低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器。
最好，第一彩色具有的第一主频率f1小于第二彩色的主频率f2，在这种情况中图6的曲线图的水平(横坐标)轴是根据频率(f)项读出的。在此情况中，用于滤波第一彩色的滤光器100是低通滤波器。这将是有益的，因为低通滤波器有更多的选择并且较便宜。
在一个最优选的情况中，第一彩色主要为绿色，第二彩色主要为蓝色，而滤光器100主要为黄色滤波器，因为这些彩色在频域中被很好地分离，而且因为黄色滤波器很便宜并且很有选择性。
而且，为了简化控制电路，使用完全相同的第一和第二光敏元件41、42是更有益的。例如，两个完全相同的光电二极管将具有实质上相同的特性并且还能够容易地集成在同一个基片上。
因此，在最佳实施例中，第一光电检测器31的第一光敏元件41实质上与第二光电检测器32的第二光敏元件42相同。
在根据本发明的显示装置的另一最佳实施例中，第一和第二光电检测器31、32的构成如图7示意地所示，并且具有如图8的曲线图所示的光谱特性。
图8还示出当由电子束5照射时索引元素的光谱发射特性。第一索引元素11的第一光谱发射特性21对应于第一彩色，并且能够被清楚地区别于对应于第二彩色的第二索引元素12的第二光谱发射特性22。
在如此的另一最佳实施例中，第一光电检测器31包括具有一个彩色检测范围的第一光敏元件41，如能够从第一光敏元件41的第一光谱灵敏度特性41看到的那样，该彩色检测范围包括第一彩色而排除第二彩色。第二光电检测器32包括具有一个彩色检测范围的一个第二光敏元件42，如能够从第二光敏元件42的第二光谱灵敏度特性42a看到的那样，该彩色检测范围既包括第一彩色又包括第二彩色。要注意，图8的曲线图的水平(横坐标)轴能够以频率(f)或波长(λ)读出。第一光敏元件41或第二光敏元件42都不带有用于有选择地滤波这第一或第二彩色的滤光器100。
当电子束5撞击在索引元素上时，第一索引信号S1将因此实质上指示第一彩色的光量，并且因此指示R1的量，而第二索引信号将实质上指示第一彩色和第二彩色的光量，并且因此指示R1+R2的量。
不论是否使用滤光器100，即使辐射量R1和R2相同，即当电子束5相对于图像扫描线10在帧方向60中被正确地定位时，索引信号S1和S2的电平也能够因此彼此显著不同。为了补偿这种差值以及在光路和电路中的不平衡，用于生成误差信号的装置操作第二索引信号和第一索引信号的一个加权差值，以便当该电子束5被正确定位时，该误差信号Se等于零Se＝f(k2.S2-k1.S1)，k1和k2是必须针对索引元素的光生产效率和光电检测器的光检测效率进行调整的常数，以使得当R1＝R2时，Se＝0。
由于针对一个给定电子束强度以及针对涉及第一和第二索引元素11、12的一个给定电子束位置的索引信号强烈地取决于在该帧方向60中以及在图像扫描线的一个方向中的电子束5的角位置(通常称为偏转角度)，所以可能有益的是该误差信号涉及指示第一和第二索引元素11、12的电子束5的总体辐射的一个量。如以前所说的那样，第二索引信号S2指示这样一个量。
因此，在本发明的一个最佳实施例中，误差信号Se被构成如下Se＝f((k2.S2-k1.S1)/(k3.S2+k4.S1))，
k1、k2、k3和k4是必须针对在索引元素的光生产效率中的差值以及光电检测器的光检测效率中的差值、并且针对在光滤波特性中的缺陷(在使用滤波器的情况下)进行调整的常数，以使当R1＝R2时，Se＝0。
用于生成这种误差信号的一个示例装置在图9中示出。
在传统的索引阴极射线管中，这两个检测器从不能够完全定位在完全相同的位置，并因此检测效率的分布永远不会完全一致。这样一个配置的结果是在针对检测器的增益的一个差值。
对该问题的解决办法是把这两个检测器尽可能地靠近在一起定位。那么检测器效率的分布将几乎相同，以使得针对两个检测器相同的归一化就足够。因此通过利用这两信号的取和去除来自这两个检测器的信号的差值能够实现该归一化。
这样的光电检测器的一个实施例在图10中示出，所示的第一光电检测器31和第二光电检测器32均具有一个表面区域33、34。表面区域33、34的每一个都具有重心35和36，这些重心之间的距离小于2cm。在此情况中，第一和第二表面区域是半圆形状的。这种结构的优点是容易制作，并且容易提供至检测器的电连接。
从17″的阴极射线管的测量中展示出，如果这些检测器彼此定位相距2cm远的距离，则已经发生了干扰影响。因此，这些检测器之间的距离应至少小于2cm。
本发明的进一步的实施例包括集成的检测器，即检测器具有实质上重合的重心35和36。通过把具有相等表面区域的检测器集成到一个集成检测器中，两个检测器被有效地定位在阴极射线管中的相同的位置上并且具有相似的响应特性。由于通过两个检测器观察的立体角相等，所以光检测器的检测效率是相等的。
集成这些检测器的最佳方式是在硅片上制作集成器件，以使两个检测器能够组合在一个芯片上。通过使用硅技术，还可能在检测器的顶部结合一个滤波器，以及放大来自这些检测器的电流。在图11和12示出两个有益的实施例。
图11示出本发明的一个实施例，其中第一检测器31具有圆形造型的第一表面区域33，而第二检测器32具有环形的第二表面区域34，该第二表面围绕该第一检测器定位。对应重心35和36重合。
图12示出本发明的一个实施例，其中第一和第二检测器31、32具有第一和第二表面区域33、34，包括圆形段(本实例中是4个段)，并且其中第一检测器的每一段都被定位在第二检测器的两个段之间。
同样相当容易来制作更复杂的检测器结构。所有这些结构应被构成使得这两个检测器的重力点尽可能地接近，并且在理想的情况下它们将是重合的。
简而言之，本发明可以描述如下。图像显示装置1包括阴极射线管2，其显示屏幕4提供有沿其扫描电子束5的平行图像扫描线10，并且具有沿着每一图像扫描线10的相对两侧延伸的第一和第二荧光索引元素对儿。此装置还包括一对儿光电检测器，用于生成指示所述索引元素的电子束5的照射量的索引信号。根据所述索引信号构成一个误差信号，用于校正屏幕上电子束5的形状和/或位置。光电检测器之一的索引信号指示第一和第二索引元素11、12的辐射量，这将提高所述检测器的检测效率及其索引信号的信号/噪声比。这将得到一个更好的误差信号并因此得到更好的图像质量。
应该指出，上述实施例示出而不是限制本发明，本领域的技术人员将能在不背离所附的权利要求书的范围的条件下设计许多替换实施例。在该权利要求书中，圆括号之间放置的任何参考符号都不应该解释为对该权利要求的限制。词语″包括″并不排除未在一个权利要求中列出的元件或步骤之外的其他元件或步骤的存在。在一个部件前面的单词″一个″并不排除多个这样的元件的存在。
术语1 图像显示装置(1)2 阴极射线管(2)3 显示窗口(3)4 显示屏幕(4)5 电子束(5)6 圆锥体(6)7 管颈(7)8 用于生成电子束(5)的装置(8)9 偏转装置(9)10图像扫描线(10)11第一索引元素(11)12第二索引元素(12)21第一光谱发射特性22第二光谱发射特性31第一光电检测器(31)32第二光电检测器(32)33第一检测器的表面区域34第二检测器的表面区域35第一表面区域的重心36第二表面区域的重心41第一光敏元件(41)41a 第一光谱灵敏度特性42第二光敏元件(42)42a 第二光谱灵敏度特性50用于生成误差信号的装置51第一控制装置(51)(用于校正电子束的位置)52第二控制装置(52)(用于校正电子束的形状)60帧方向(60)100 滤光器(100)100a 光谱透射特性
权利要求
1.一种图像显示装置，包括阴极射线管，具有一个显示屏幕，包括至少一个图像扫描线，当在操作中时沿着所述至少一个图像扫描线扫描电子束；第一索引元素，沿着所述至少一个图像扫描线的一侧放置并且具有第一彩色；和第二索引元素，沿着所述至少一个图像扫描线的相反一侧放置并且具有不同于第一彩色的第二彩色；第一和第二光电检测器，用于检测在由电子束照射索引元素时由所述索引元素发出的光；其特征在于第一光电检测器当在操作中时生成第一索引信号S1，第一索引信号S1实质地指示由第一索引元素的电子束发出的辐射量R1；并且第二光电检测器当在操作中时生成第二索引信号S2，第二索引信号S2实质地指示该辐射量R1和由第二索引元素的电子束发出的辐射量R2之和；并且该装置进一步包括用于生成指示在所述第二和第一索引信号之间的差值的误差信号的装置，以及用于根据所述误差信号校正在垂直于所述至少一个图像行的一个帧方向中所述电子束的形状和/或所述电子束的位置的装置。
2.根据权利要求1的图像显示装置，其特征在于第一光电检测器包括对第一彩色和第二彩色都敏感的第一光敏元件，所述第一光敏元件被提供有选择地滤波第一彩色的一个滤光器，并且第二光电检测器包括对第一彩色和第二彩色都敏感的第二光敏元件，所述第二光敏元件不被提供用于滤波第一或第二彩色的滤光器。
3.根据权利要求2的图像显示装置，其特征在于第一彩色的主频率小于第二彩色的主频率，并且所述滤光器具有用于实质上过滤第一彩色的频谱的透射特性。
4.根据权利要求3的图像显示装置，其特征在于第一彩色主要是绿色，而第二彩色主要是蓝色，以及所述滤光器主要是黄色滤波器。
5.根据权利要求4的图像显示装置，其特征在于第一光敏元件实质上与第二光敏元件相同。
6.根据权利要求1的图像显示装置，其特征在于第一光电检测器包括对第一彩色敏感而对第二彩色不敏感的第一光敏元件，以及第二光电检测器包括对第一彩色和第二彩色都敏感的第二光敏元件。
7.根据权利要求5或6的图像显示装置，其特征在于所述误差信号Se指示在第二索引信号S2和第一索引信号S1之间的加权差值Se＝f(k2.S2-k1.S1)。
8.根据权利要求7的图像显示装置，其特征在于所述误差信号Se指示相对于第二索引信号S2和第一索引信号S1的加权和的在第二索引信号S2和第一索引信号S1之间的一个加权差值Se＝f((k2.S2-k1.S1)/(k3.S2+k4.S1))。
9.根据权利要求1的图像显示装置，其中第一光电检测器和第二光电检测器具有表面区域，每一个表面区域都具有重心，这些重心之间的距离小于2cm。
10.根据权利要求9的图像显示装置，其中所述重心实质上重合。
11.根据权利要求9的图像显示装置，其中第一和第二表面区域是半圆形状的。
12.根据权利要求9的图像显示装置，其中第一表面区域是圆形状的，而第二表面区域是环形的，第二表面区域被围绕第一表面区域定位。
13.根据权利要求9的图像显示装置，其中第一和第二表面区域包括圆形段，第一检测器的每一圆形段被定位在第二检测器的两个圆形段之间。
全文摘要
图像显示装置(1)包括阴极射线管(2)，其显示屏幕(4)被提供有沿其扫描电子束(5)的平行图像扫描线(10)，并且被提供有沿着每一图像扫描线(10)的相对两侧延伸的第一和第二荧光索引元素对儿。此装置还包括一对儿光电检测器(31，32)，用于生成指示所述索引元素的电子束(5)的辐射量的索引信号。根据所述索引信号的差值构成一个误差信号，用于校正在该屏幕上的电子束(5)的形状和/或位置。光电检测器之一的索引信号指示第一和第二索引元素(11，12)的辐射量，这将提高所述检测器的检测效率及其索引信号的信号/噪声比。这将得到一个更好的误差信号并因此得到更好的图像质量。
文档编号H01J29/34GK1579099SQ02821467
公开日2005年2月9日 申请日期2002年10月25日 优先权日2001年10月29日
发明者O·H·维勒森, H·B·范登布林克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司