专利名称：减小莫尔效应的荫罩型彩色显象管的制作方法
技术领域：
本发明涉及带有条状孔荫罩的彩色显象管，该孔按列排列，每列孔之间由连条分隔。尤其涉及孔长经选择以在管子视屏上获得最佳莫尔性能的荫罩型彩色显象管。
今天使用的占主导地位的彩色显象管具有条状屏和具有条状孔的荫罩。在荫罩上孔按列排列，每列相邻孔相互之间由肋或连条分隔。当将荫罩加工为有点平行于管子视屏内壁轮廓的穹状轮廓时，这种连条是至关重要的，以保持荫罩整体性。一列上的连条与紧相邻列上的连条在列的纵向(垂直方向)是相互偏离的。当电子束打在荫罩上时，连条截获一部分电子束，这样就会在连条正后面的屏上产生荫影。
当电子束沿垂直于孔列方向(水平方向)重复扫描时，这种扫描在屏上形成一系列亮的和暗的水平线。这些亮和暗水平线与连条所形成的荫影交互影响，形成较亮和较暗区并在屏上产生称为莫尔效应的波动效应。这种莫尔效应极大地损害在屏上显示的图象的可视质量。人们迫切希望选择一种莫尔模数，将在电视接收机中使用的任何扫描条件下的莫尔效应降至最小。现在使用的二种扫描条件是隔行扫描和逐行扫描。莫尔模数就是扫描线间距与连条荫罩间距之比。因为光输出和荫罩强度的实际限制，莫尔模数通常选为6/8至10/8之间，最经常选用的莫尔模数是7/8。这种模数可以用下列方程表示莫尔模数＝ (Ts)/(av)
式中Ts是扫描线的间距或周期，等于视屏的垂直高度H除以给定电视制式有效扫描线数ne;而αv是屏上荫罩孔的垂直重复距离。
现在有可能使用第三种扫描条件。第三种条件称为渐进扫描，可用于高分辨率(highdefinition)电视接收机。对于渐进扫描来说，必需更高的扫描频率。在渐进扫描的特定情况下，为将莫尔效应减至最小只有一种扫描条件被考虑。这种扫描条件产生较小的莫尔效应和更平稳的图象。对于这种条件，要使用小于6/8或大于10/8的莫尔模数。对这种条件最经常选用的莫尔模数是5/8。
为减小莫尔问题现已提出许多技术方案。这些技术中的多数包括重新按排连条在荫罩上的位置，以减少电子束扫描线打在连线上造成荫影的可能性。尽管在过去，这些技术不少已成功地用来减小莫尔效应，但现有技术的多数不能校正在屏上所有部位的莫尔问题，因此仍有必要进一步改进莫尔效应减小技术。这种经改进的技术对高分辨率电视所需用的最新的高质量彩色显象管尤为需要。例如，当电子枪质量改善以满足高分辨率电视的需求时，这种经改进的枪在屏上产生较小的电子束光斑。电子束光斑尺寸的减小在屏上形成可视的更细的扫描线，这更细的扫描线与连条荫影交互影响，增大了莫尔效应问题。
依照本发明，一种经改进的彩色显象管具有视屏，与屏邻近的荫罩和产生许多电子束并使其经过荫罩导向屏上的电子枪。该荫罩的矩形周边有二个长边和二个短边。主轴通过所述荫罩中心并平行于长边，而次轴通过荫罩中心并平行于短边。该荫罩具有基本上平行次轴的按列排列的条状孔。荫罩上每列中相邻孔由连条分隔。电子束可以平行于主轴的扫描线在整个屏上扫描。本改进包括沿次轴方向测量的孔长大约等于沿次轴方向测量的相邻扫描线之间中心至中心距离的倍数。
在附图中
图1是体现本发明的彩色显象管的轴向截面侧视图;
图2是图1中显象管的荫罩框架组件的后视平面图;
图3是图1中显象管的一小部分荫罩的放大视图;
图4是表示在各点上强度分布的单一电子束扫描线的图;
图5是对图4中电子束扫描线的放大视图;
图6是表示两条相邻的电子束扫描线的强度和它们合成的组合能量分布图;
图7是与图6一样的具有大调制量的组合能量分布图;
图8是表示典型荫罩透射模式的图;
图9是表示典型的均匀电视线的垂直(Y)截面图;
图10是表示沿垂直方向上的垂直荫罩列的能量分布图;
图11是表示沿与图10的竖列相邻的垂直荫罩列的能量分布图;
图12是表示调制系数相对于孔长对扫描线间距之比的关系曲线;
图13是对于方端孔荫罩和圆端孔荫罩的富里哀系数X(K)的比较图;
图14是表示依照本发明加工成的荫罩的四分之一上的孔长分布图。
图1表示具有玻壳11的矩形彩色显象管10，玻壳11包括矩形面屏12和通过矩形锥15与之连接的管颈14。锥15内从阳极钮16至颈14涂有内涂导电层(未图示)。屏12包括可视面屏18和运用低玻膏(glassfrit)17与锥15密封于周缘或侧壁20。在面屏18的内表面上涂有三基色荧光粉屏22。屏22是带有按三基色排列的荧光粉条的条状屏。每个三基色组包括三基色中每种基色的一个荧光粉条。多孔选色电极或荫罩24运用传统方法可拆卸地被安装以相对于屏22有预定间隔。如图1中虚线所示，电子枪26装在颈14的中央，用以产生三个电子束28并使其沿会聚路径穿过荫罩24到达屏上。
图1的显象管被设计为与外部磁偏转线圈，例如在颈锥结合部附近所示的线圈30一起使用。当线圈30通电时，线圈30产生磁场作用于三个电子束28，使电子束在屏22上沿矩形光栅水平和垂直地扫描。偏转的起始面(零偏转处)处于线圈30的大约中间位置。由于边缘场，管子的偏转区从线圈30轴向伸展进入电子枪26的区域。为简化起见，在图1没有画出经偏转的束路径在偏转区内的实际曲线。
荫罩24是也包括有用边框架34的荫罩框架组件32的一部分。在图1中示出荫罩框架组件32位于面屏12内。荫罩24包括曲面的有孔区25包围有孔区25的无孔边界区27和从边界区27向后弯曲，背离屏22伸展的裙边29。荫罩24嵌进或嵌在框架34上，裙边29与框架34相焊接。
在图2和3中更详细图示的荫罩24的矩形周边有二个长边和二个短边。荫罩24具有通过荫罩中心并平行于长边的主轴X和通过荫罩中心并平行于短边的次轴Y。荫罩24具有基本上平行于次轴Y的按列37排列的条状孔36。在每列上相邻孔36由荫罩上连条38相隔开，在一列上相邻连条38之间的间距定义为在荫罩特定位置处的连条间距或垂直重复距离αv，如图3所示。孔长指定以h表示。
制造荫罩24的方法包括先加上有孔的扁平荫罩，再将扁平荫罩加工为球形轮廓的荫罩。在依照本发明构成的管子中，利用条状孔长h与电子束扫描线间距Ts之间的关系来减小莫尔效应。这种关系按下列方法确定。
通过所表示的荫罩孔列的电子束能量是垂直位置Y的周期函数，沿水平方向在孔列间距Tx范围内对上述函数积分，如下列等式表示EM(y)=∫OTxf(x,y)dx---(1)]]>电子束能量EM(Y)具有等于荫罩孔的垂直重复距离αv的垂直周期TY。这个束能量EM(Y)可以用离散富里哀级数表示如下EM(n)=1NΣON-1kXM(k)eJ2πnk/N---(2)]]>
式中J=-12]]>n＝在αv重复距离内在Y方向一点的座标。
N＝用以确定重复距离αv的取样点n的总数XM(K)＝K阶富里哀系数。
等式2可经变换求得如下的富里哀系数X(K)XM(k)=ΣON-1nEM(n)e-J2πnk/N---(3)]]>图4和5表示当电子束沿x方向横过荫罩扫描时单个的电子束扫描线40。图4表示在扫描线40各点上的能量分布，而图5表示单个点上放大的能量分布图。能量分布多少有点象钟形，其强度的峰顶大约位于扫描线的中央。荫罩受到与图示扫描线平行的这样一系列扫描线的扫描。
例如图4所示的扫描线40的相同强度的已知均匀的扫描线，三条依次相邻的扫描线具有垒加的能量分布41、42和43，如图6所示。将这三个能量分布求和得到有调制系数m的合成能量分布44，该调制系数在以下等式4中给予定义。式中IMAX和IMIN分别是最大强度和最小强度。合成的能量分布44在Y方向是周期性的。
m＝ (IMAX－IMIN)/(1/2(IMAX+IMIN)) (4)图7表示调制系数m非常大的合成能量分布45的一个特殊情况。用具有非常细的聚焦电子束的高质量电子枪时就会产生这种能量分布。这种大调制系数m的情况对于在管屏上出现大莫尔效应提出了极其严格的条件。
因为任何周期函数可以用正弦和余弦函数之和表示，可以假定能量分布S(n)在Y方向是点n的余弦函数，此处取样点n(总数为N)是沿Y方向的一条线s(n)＝a+m cos(wSn+φ)，(5)式中a＝电视信号的平均强度值m＝调制系数WS＝沿Y方向的信号脉冲;相应的空间分布周期Ts＝ (2π)/(Ws)φ＝相位值。
假如，两个周期效应，即，荫罩周期能量透过率EM(n)和电视信号能量分布s(n)是垒加的，则获得等式6。
图8表示沿着一条孔列垂直可见的典型荫罩透过率。这些孔允许电子束透过，而连条阻止透过。图8中峰至峰距离就是上面所述的连条间距αv。
图9表示沿着一条孔列可见的均匀电视信号扫描线的典型垂直(Y)截面图。图9中峰至峰距离就是扫描线中心至中心的间距Ts。
图10表示垂直可见的透过一个特定孔列的电子束能量。由图可见在荫罩的每个连条处一些电子束能量被阻截。
图11表示透过与图10的特定孔列相邻的一个孔列的电子束能量。比较图10和图11，可见透过相邻孔列的能量的最大值出现在不同的垂直位置上。
对于给定的荫罩结构周期Ty，莫尔效应是电视信号的周期Ts及其相位φ的函数。减小莫尔效应的目标可以通过寻找Ts值使穿过荫罩和透过每个荫罩孔的能量与电视信号相位无关而达到。在这种情况下，电视信号扫描线相对于荫罩孔的位置对穿过或透过的能量没有任何影响。
为了计算穿过每个单个荫罩孔的能量，必须考虑下列函数在区间Ty上的积分。
通过使用E(Ws，φ)对φ的微分，从以下方程可求得使能量为最小的Ws值
因为方程8中微分项仍是相位φ的函数，只有当其自变量的系数只是零时上式才可能为零。这个自变量的系数是由｜XM(K)｜｜sin(Wsn+φ)｜乘积结果给定的。但是，｜sin(Wsn+φ)｜只有当频率fs正好等于 (Ws)/(2π) 时，或等于1或等于0。因而，在｜XM(K)｜｜sin(Wsn+φ)｜乘积中只须考虑与频率fs＝ (Ws)/(2π) 相对应的｜XM(K)｜的值。当选择fs＝ (Ws)/(2π) 的某值，使得｜XM(K)｜是最小或零，则可达到使方程(8)为最小或乘积｜XM(K)｜｜sin(Wsn+φ)｜为最小的目的。
对于完全呈矩形的荫罩孔，当孔的长度h等于扫描线周期Ts或是其倍数时上述系数等于零。因此，使莫尔效应减至最小的孔长度h，据周期Ts＝ (2π)/(Ws) h＝Ts的倍数或最好为等于Ts。(9)如上所述，Ts等于屏的垂直高度除以屏上有效扫描线的数目。例如对于625扫描行的电视信号而言Ts＝ (H)/550 。
图12是以富里哀系数绝对值｜XM(K)｜来表示通过孔的光的调制系数与孔的垂直高度h对Ts(视屏高度除以屏上有效扫描线数目)之比的关系曲线。h对Ts之比在成形荫罩表面上与在正面屏表面上有相同的数值。
假如荫罩孔在它四角不是方角的，则在富里哀系数XM(K)中要考虑实际上的圆角荫罩孔结构。为对实际的荫罩结构更认真考虑XM(K)，通过将1/TS代入，使XM(K)系数为最小就可以选择Ts，如图13所示。总之，对于给定常数模式的荫罩，假如孔的四角是方的，适当的Ts可以选为等于条状荫罩孔的孔长度h，但假如孔的四角不是方的，则Ts的值稍有差别。
图14是表示依照本发明构造的成形荫罩的右上象限上的孔的长度的图。这荫罩用于具有对角线尺寸为86厘米的宽高比为16比9的屏的管子中。图上的线类似于等高线，表示荫罩上相近长度的孔的位置。图14中所有尺寸单位为毫米。
权利要求
1.一种彩色显象管，具有视屏、位于邻近所述屏的荫罩和产生若干电子束并通过所述荫罩将其引导到所述屏的电子枪，所述荫罩的矩表周边有二个长边和二个短边，而主轴经过所述荫罩中心并平行于所述长边，次轴经过所述荫罩中心并平行于所述短边，所述荫罩有按列排列的基本上平行于所述次轴的条状孔，在每列上相邻孔由荫罩上连条所分隔，而所述电子束能以平行于所述长轴的扫描线在所述屏上扫描；其特征在于所述孔(36)的长度(h)沿所述次轴(Y)方向测得的值大约等于相邻扫描线之间中心至中心的距离(Ts)的倍数。
2.如权利要求1所限定的显象管，其特征在于其条状孔(36)具有方形端，以及沿所述次轴方向(Y)测得的所述孔的长度(h)等于相邻扫描线之间的中心至中心距离(Ts)的倍数。
3.如权利要求1所限定的显象管，其特征在于沿所述次轴方向(Y)测得的，所述孔(36)的长度(h)等于相邻扫描线之间中心至中心距离(Ts)。
全文摘要
一种经改进的彩色显象管(10)具有视屏(22)、邻近屏位的荫罩(24)和产生和导向许多电子束(28)的电子枪(26)。荫罩的矩形周边具有二条长边和二条短边。主轴(X)通过所述荫罩中心并平行于长边，而次轴(Y)通过所述荫罩中心并平行于短边。荫罩具有按列(37)排列的平行于次轴的条状孔(36)。每列相邻孔由荫罩连条(38)相分隔。本改进包括沿次轴方向测得的孔长度(h)大约等于沿次轴方向测得的相邻扫描线之间中心至中心距离(Ts)的倍数。
文档编号H01J29/07GK1077055SQ9310216
公开日1993年10月6日 申请日期1993年2月19日 优先权日1992年2月20日
发明者F·曼辛尼 申请人:录象色彩股份公司