专利名称：带有改进荫罩的彩色显像管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种彩色显像管，其包括电子枪、带有屏幕的显示窗、和颜色选择电极，该颜色选择电极具有位于该电子枪和该屏幕之间的荫罩，该荫罩具有中心点、和在该中心点相交的水平轴线和垂直轴线，该荫罩设置有沿大致的水平线和垂直线布置的圆形孔的六边形图案。
本发明还涉及一种用于这种彩色显像管的荫罩。
在开头一段中所述的彩色显像管是公知的。带有布置成六边形结构的或多或少的圆形孔图案的荫罩也称为“点式”荫罩，这种荫罩通常用于阴极射线管，以便显示数据，例如计算机的显示器。
这种类型的彩色显像管通常显示出恶化的着屏(landing)性能，这是由于这种显像管的几何结构引起的。三个一组的点趋向于在屏幕上旋转。该三点荧光组是指对应于在荫罩中的一个孔且包含三个不同颜色的荧光体的一组三个点。由于称为三点旋转的这种现象，所以彩色显像管的着屏比较重要，并且由于该三点旋转引起了颜色纯度特性的恶化。
在原理上，这种三点旋转的问题在显示屏幕的角部最严重，通过使得水平线具有符合三点旋转量的形状可解决该问题。因此，该水平线应当是筒形的。这在美国专利3721853中披露了，其使得彩色显像管的颜色纯度得到改进。
然而，在美国专利3721853中披露的解决方案带来了另一问题由于筒形的水平线，水平线之间的距离即垂直节距在整个屏幕上变化较大，使得产生了波纹干扰。
本发明目的在于通过提供一种带有改进荫罩的彩色显像管从而消除了该缺陷，该荫罩适当地解决了三点旋转的问题并且还具有优良的波纹性能。
依据本发明，借助于具有以下特征的彩色显像管实现了该目的，其特征在于，该孔在水平线上符合2n阶多项式的曲线轨迹，该多项式由以下来描述
其中，x是相对于该中心点的水平坐标，y是相对于该中心点的垂直坐标，y0是该水平线(21)与该垂直轴线的截距，a0＝1，对于1≤k≤n来说a2k是常数，其中至少一个不等于零。
本发明基于以下理解，通过使用高于两阶的多项式，可在角部获得倾斜度相同的水平线，而且位置差别变得更小。这不同于现有技术的具有纯抛物线形状的水平线的荫罩。这是多项式函数的基本特性的直接结果。因此，中心区域与边缘区域之间的在垂直节距方面的差别变得更小。这个措施使得荫罩具有这样的结构即补偿了在角度处的三点旋转，并且获得明显更小的垂直节距偏差，该更小的垂直节距偏差有利于彩色显像管的波纹性能。
在使用中，在绝大多数的情况中，通过使用特征为y＝y0.(1+a2.x2+a4.x4+a6.x6)且至少a4或a6不等于零的水平线形状，可获得满意的结果。
三点旋转的方向如此确定，即，使得在垂直边缘处垂直节距小于在垂直轴线处的垂直节距。这是通过使得该水平线为筒形来实现的。这意味着对于水平线该公式的一阶导数应满足以下条件，2.a2+4.a4.xmax2+6.a6.xmax4≤0,]]>其中xmax是在给定水平轴线的端部的x坐标。
在优选实施例中，y＝y0.(1+a4.x4)。水平线的偏差是纯四阶式，与抛物线式相比，这导致垂直节距的偏差改进了两倍，同时对于相对的三点旋转的倾斜度保持相同。
在另一实施例中，对于水平线形状，通过在该公式中使用纯六阶式，可获得相对于垂直节距的偏差的三倍改进，该水平线形状由以下来给定y＝y0.(1+a6.x6)本发明还涉及一种用于这种彩色显像管的荫罩。
通过参照非限定性的示例并结合附图和以下的实施例，可更好地理解本发明的这些和其它的方面。
在附图中
图1是依据本发明的彩色显像管的截面图；图2是带有点结构的荫罩的截面图；图3是显示窗的示意图，其示出了对于带有直的水平线的荫罩在多个位置的三点旋转；图4A-4D示出了在屏幕上多个三点的布置，其示出了三点旋转的结果；和图5示出了沿顶边缘的水平线形状。
图1所示彩色显像管1包括一带有显示窗3的抽真空的玻璃封壳2、漏斗形部分4、和颈部5。屏幕6布置在显示窗3的内侧上，该屏幕具有发出不同颜色(例如红、绿和蓝)的冷光的荧光体的点图案。该荧光体图案由电子枪10产生的三个电子束7、8、9来激励。在电子束7、8、9到达屏幕的过程中，电子束由偏转单元11产生偏转，以便确保电子束7、8、9整体地扫描屏幕6。
在电子撞击屏幕6之前，电子通过颜色选择电极12。该颜色选择电极12包括荫罩13，该荫罩是真正的颜色选择部件其横截于电子束，以便电子仅撞击适当颜色的荧光体。依据本发明的荫罩13设置有圆形孔；所采用的圆形意味着正圆形、椭圆形、细长或相似的形状。另外，该颜色选择电极12包括用于支承该荫罩13的框架14，该框架从显示窗3上悬挂下来。
在带有点式屏幕图案的彩色显像管1中，该荫罩13通常设置有沿水平线21和垂直线22布置的孔20的图案。图2示出了这种通常使用的荫罩图案，应当注意，为了在屏幕6上获得荧光体点的六边形结构，该荫罩13的孔在水平线和垂直线的相交处交替地出现。在带有点式荫罩13的彩色显像管1中，水平荫罩节距amh23定义为在同一水平线上两个相邻的孔之间的距离；类似地，垂直荫罩节距amv24定义为在同一垂直线上两个相邻的孔之间的距离。
在现今的大多数彩色显像管1中，电子枪10在水平面上产生三个电子束；这种类型的电子枪称为“直列式”电子枪。因此，在荫罩中的每一孔20对应于在屏幕6上的一组三个的荧光体点，该荧光体点也沿水平方向布置。每一组的三点包括可发出原色中的一个颜色(例如红、绿、和蓝)的光的荧光体点；如图4A中用字母R、G、B来表示。该三点布置在水平线35和垂直线36上，每一组三点的中心点位于相交点上。
图3示出了显示窗3的屏幕6上的三点布置，其用于与直列式”电子枪10组合的点式荫罩13。为了简便，坐标系统选择成原点30位于显示窗3的中心，水平轴线是x轴31，垂直轴线是y轴32；坐标系统的这种选择不能理解成限制本发明的范围。
公知的是，例如见美国专利3721853，在彩色显像管1的点式荫罩13中，孔沿直的水平线布置，这样出现了三点旋转现象。由于在工作中偏转场由偏转单元11产生，并且由于屏幕6的形状在显示窗3的内侧处通常在一定程度上是球形曲线状的，所以三点在屏幕上旋转并且位于离开轴线31、32的位置上。该旋转通常与相应屏幕位置的x和y坐标的乘积成比例。如果我们使用给定坐标xs和ys的点S以便表示某一屏幕位置34，则三点旋转的量即表示成该三点旋转的角度由以下等式给出＝Ct.xs.ys其中，Ct是常数，这取决于偏转场和显示窗3的内侧的几何形状。因此，满足这样的情况，即，三点旋转在彩色显像管1的角部处最大，因此在这些区域中颜色纯度性能最重要。
如图4所示，三点旋转在彩色显像管1在着屏性能方面具有不利的影响。为了以良好的颜色纯度在彩色显像管1上显示出图像，最重要的是，电子束7、8、9着屏在适当颜色的荧光体上。如果电子没有撞击到适当的荧光体上，着屏错误将导致亮度的损失；如果电子撞击到不同颜色的相邻荧光体上，则着屏错误将导致产生错误的颜色。
图4A给出了没有三点旋转的情况所有的荧光体点呈大致等间距的。这提供了最佳的着屏性能，这是因为电子束7、8、9从其指定位置偏离的距离在这种情况下是最优的。在屏幕6上水平节距37和垂直节距38由ash和asv来表示。由于电子束7、8、9投射在屏幕6上，所以屏幕节距37、38稍大于对应的荫罩节距23、24。
图4B示出了旋转过角度的三点旋转，这种情况在屏幕的角度出现。在该示例中，明显的是，着屏性能非常差红色和兰色的荧光体点重叠，这不可能得到良好的着屏性能。有几种方法可解决该问题。一种方法是增加水平线37之间的距离d39，例如如图4C所示d39和d’40之间的距离。因此，荧光体点不再重叠，并且可获得良好的着屏特性。然而，这种措施减少了每单元区域的三点组的数量，这导致亮度等级降低，特别是在角部。这使得在屏幕6上的亮度分布不太均匀，这是不希望的方面。
解决该问题的替代方案是通过使得在荫罩13上孔20位于其上的水平线21以这样的方式布置成曲线形状，即，使得在屏幕6上该曲线沿对于在屏幕6上的每一位置处的该三点旋转的方向而延伸。这种情况在图4D中给出，这获得良好的着屏性能，并没有降低亮度。
在现有技术的彩色显像管1中，通过使水平线35具有抛物线函数的形状的来实施该方案。由于这个原因，所以当x坐标从0增大到xmax时，水平线35之间的该距离d39变小。对于彩色显像管1的波纹性能来说，这是严重的缺点。对于显示出给定数量的扫描线，该扫描线的数量和垂直节距asv的比率是确定该彩色显像管的波纹特性的最重要的参数。与理想选定的比率仅偏离百分之几将可能导致严重的波纹干扰问题。
依据本发明，这些波纹问题通过对于该水平线35选择高阶多项式形状是可克服的。这个构思是使水平线35以这样一种方式来定形，即，使得倾斜度与在边缘处(也就是在x坐标为xmax的位置处)的三点旋转量相匹配，并且使得水平线的倾斜度与对于中间区域的三点旋转的角度之间具有稍微的偏差。
参照图5并且结合以下的非限定性的示例来描述本发明。
假设，彩色显像管1具有以下特性屏幕在水平方向上为320mm，在垂直方向上为240mm，即xmax＝160mm，ymax＝120mm。
另外，在角部处三点旋转由来表示，并假定为4度。
在现有技术的彩色显像管1中，水平线形状是二阶函数50，其由公式y＝y0.(1+a2.x2)来表示。
此刻，在边缘处即x＝xmax处三点旋转等于水平线35的倾斜度的条件可由数学方式由以下等式给出 可由其导出a2由 来确定。
对于沿上边缘的水平线，代入数值，其中y0＝ymax，得出a2＝-1.82·10-6mm-2，因此y(xmax)＝114.4mm，这比在y轴上的数值y0小4.7％，换言之当x从0增加到xmax时，垂直节距asv38将减小4.7％，这个数值将导致严重的波纹问题。
依据本发明，水平线形状包括四阶或六阶式。在纯四阶水平线形状51的情况下，以下可应用y＝y0.(1+a4.x4)。
另外，在边缘处处三点旋转等于水平线35的倾斜度的条件可由数学方式由以下等式给出 通过代入对于角部的数值，可获得以下数值a4＝-3.55·10-11mm-4，因此y(xmax)＝117.2mm。在这种情况下，垂直节距asv在边缘减小2.3％，与现有技术的情况相比其减小了50％。该水平线形状提供了更好的波纹性能。
对于沿顶边缘的水平线形状35，通过使用纯六阶的多项式52可获得更好的改进。
此刻，以下公式是有效的y＝y0.(1+a6.x6)和 得出a6＝-9.25·10-16mm-6，因此y(xmax)＝118.1mm，这使得垂直节距asv减小1.6％，只是现有技术数值的三分之一。
这些示例表明，可通过设计水平线形状以便包括更高阶多项式分量，从而改进彩色显像管1中的波纹性能。沿边缘的垂直节距的差别可显著降低，同时保持该水平线的倾斜度应当等于沿边缘的三点旋转的条件。
从图5所示的水平线形状中可导出，对于更高阶多项式系数，水平线在相当大的轨迹上符合直的水平线，这导致在波纹性能方面的改进。通过使得线形状具有更高阶可进一步利用这种现象。然而，这具有以下缺点，即，沿垂直边缘在节距上存在非常突然的变化，这导致沿这些边缘节距和亮度在局部具有非常大的差别。
当然，其它可行的复杂函数也可用于描述水平线35的形状。因此本发明不限于四阶或六阶多项式函数，而且还包括满足同一要求的函数，该要求是在垂直屏幕边缘该函数的倾斜度应当大致等于在该位置的三点旋转量，同时应当限定在垂直节距asv方面的变化，以便获得良好的波纹性能。
总之，在带有点式荫罩13结构和直列式电子枪10的彩色显像管1中，屏幕6的几何形状和由偏转单元11产生的偏转场造成了三点旋转，该三点旋转是对应于该荫罩13的一个孔的三个荧光体点(红、绿、蓝)相对于该水平扫描线35的旋转。可通过使水平线具有曲线形状来解决该问题。然而，现有技术的情况给出了抛物线形状，这导致了严重的波纹问题，这是因为垂直节距asv38在垂直屏幕边缘受到非常强烈的影响引起的。通过在水平线35的形状中使用四阶或六阶式来克服该问题。纯四阶函数与现有技术的抛物线情况相比使得垂直节距asv38的变化减小了50％，纯六阶函数减小了67％。
权利要求
1.一种彩色显像管(1)，其包括电子枪(10)、带有屏幕(6)的显示窗(3)、和颜色选择电极(12)，该颜色选择电极具有位于该电子枪(10)和该屏幕(6)之间的荫罩(13)，该荫罩(13)具有中心点、和在该中心点相交的水平轴线和垂直轴线，该荫罩设置有沿大致的水平线(21)和垂直线(22)布置的圆形孔(20)的六边形图案，其特征在于，该孔(20)在水平线(21)上符合2n阶多项式的曲线轨迹，该多项式由以下来描述y=y0·Σk=0na2k·x2k]]>其中，x是相对于该中心点的水平坐标，y是相对于该中心点的垂直坐标，y0是该水平线(21)与该垂直轴线的截距，a0＝1，对于1≤k≤n来说a2k是常数，其中至少一个不等于零。
2.如权利要求1所述的彩色显像管(1)，其特征在于，y＝y0.(1+a2.x2+a4.x4+a6.x6)，并且至少a4或a6不等于零。
3.如权利要求2所述的彩色显像管(1)，其特征在于，2·a2+4·a4·xmax2+6·a6·xmax4≤0,]]>并且xmax是在给定水平线(21)上的最大水平坐标。
4.如权利要求2或3所述的彩色显像管(1)，其特征在于，y＝y0.(1+a4.x4)。
5.如权利要求2或3所述的彩色显像管(1)，其特征在于，y＝y0.(1+a6.x6)。
6.一种用于上述权利要求中任一项所述的彩色显像管的荫罩。
全文摘要
在带有点式荫罩(13)结构和直列式电子枪(10)的彩色显像管(1)中，屏幕(6)的几何形状和由偏转单元(11)产生的偏转场造成了三点旋转，该三点旋转是对应于该荫罩(13)的一个孔的三个荧光体点(红、绿、蓝)相对于该水平扫描线(35)的旋转。可通过使水平线具有曲线形状来解决该问题。然而，现有技术的情况给出了抛物线形状，这导致了严重的波纹问题，这是因为垂直节距a
文档编号H01J29/07GK1545717SQ02816266
公开日2004年11月10日 申请日期2002年7月15日 优先权日2001年8月23日
发明者L·A·M·埃肖夫, L A M 埃肖夫 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司