Трехцветная электронно-лучевая трубка для телевизионных экранов массового пользования

 

Изобретение может быть использовано, например, в цветных телевизионных экранах массового пользования. Трехцветная электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) имеет фокусирующую систему (ФС) из двух частей. Одна часть ФС имеет диафрагму 18, пластины 19 и электрод 20 чашечного типа, имеющие общее овальное отверстие, размеры которого выбраны в пределах 3,6D≅ a ≅ 4,5D; 1,5D≅ b ≅ 2,2D; где a и b максимальный и минимальный размеры отверстия соответственно, высота h чашки выбрана в пределах 0,7D≅ h ≅ 1,2D, высота h, пластин 19 и их длина с выбраны в пределах 0,3D≅ h₁≅ 0,5D; 0,8D≅ c ≅ 1,0D, а отношение высоты пластин 19 крайних отверстий к высоте пластин 19 центрального отверстия составляет 0,6 - 0,8. Другая часть ФС, имеющая длину 1, состоит из набора электродов с отврестиями, 2D≅ l ≅ 4D, где D максимальный диаметр отверстия электродов. Трехцветная ЭЛТ имеет повышенную яркость свечения триады и контраста изображения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в цветных телевизионных экранах массового пользования, а также в цветных табло-дисплеях внутреннего и внешнего пользования для передачи графической, буквенно-цифровой информации, статических и медленноменяющихся изображений. Целью изобретения является повышение яркости свечения триады и контраста изображения в условиях повышенной освещенности при уменьшении потребляемой мощности, габаритов и массы, а также унификация конструкции электронно-оптической системы (ЭОС) для ЭЛТ с различными размерами диагонали экрана. На фиг. 1 и 2 схематически изображен общий вид конструкции ЭЛТ; на фиг. 3 унифицированная конструкция ЭОС ЭЛТ; на фиг. 4 и 5 оптимальный вариант выполнения второй части фокусирующего электрода. ЭЛТ (см. фиг. 1) состоит из оболочки, включающей ножку 1, горловину 2, корпус 3 и экран 4. В оболочке расположены ЭОС 5, цветоделительная диафрагма 6 и геттер 7. На экране 4 нанесены контрастные полосы 8 и люминофорные полосы 9. На внутреннюю поверхность конуса 3 и часть горловины 2 нанесено токопроводящее покрытие 10. Внутренняя поверхность экрана 4 покрыта пленкой алюминия 11. ЭОС содержит (см. фиг. 2) три катода 12, модулятор 13, а также набор параллельно расположенных чашек 14-16 и диафрагмы 17 с соосными отверстиями, составляющие первую часть фокусирующей системы, диафрагму 18, пластины 19 и чашки 20, образующие вторую часть фокусирующей системы, четыре диафрагмы анода 21, выходной цилиндр 22, центрирующие пружины 23, цветоделительную диафрагму 24. Первая часть фокусируюшей системы имеет длину 1, которая находится в пределах 2D ≅ 1 ≅ 4D, где D максимальный диаметр отверстий электродов. Вторая часть фокусирующей системы (см. фиг. 3) состоит из диафрагмы 18, пластин 19 и чашки 20 с общим овальным отверстием. Пластины 19 имеют высоту h₁ и ширину с. Высота h₁ находится в пределах 0,3D ≅ h₁ ≅ 0,5D, а ширина с в пределах 0,8D ≅ c ≅ 1D. Диафрагма 18 имеет три отверстия 25 диаметром D. Чашка 20 имеет высоту h, которая находится в пределах 0,7D ≅ h ≅ 1,2D. Максимальный разрез (а) овального отверстия выбран в пределах 3,6D ≅ a ≅ 4,5D, минимальный разрез (b) в пределах 1,5D ≅ b ≅ 2,2D Радиус скругления (r) равен b/2. ЭЛТ работает следующим образом. Три катода 12 совместно с модулятором 13 и чашкой 14 первой части фокусирующей системы формируют три электронных пучка с наименьшим сечением в области электрода (чашки) 14. Далее пучки проходят систему электродов (чашки) 15, 16, диафрагму 17 первой части фокусирующей системы и попадают в область отверстий диафрагмы 18 второй части фокусирующей системы и имеют максимальный диаметр сечения, который определяется длиной 1. В области сильной асимметричной линзы, образованной отверстиями диафрагмы 18, чашки 20 и анода 21, три пучка фокусируются так сильно, что практически из области анода 21 уже начинается расхождение пучков (очень короткофокусные линзы), а крайние пучки из-за сильного нарушения осевой симметрии поля, образованного краями общего овального отверстия радиусом b/2 и крайними отверстиями анода 21, сильно пересводятся, и все три пучка пересекаются в области цветоделительной диафрагмы 24. Кроме того, из-за наличия пластин 19 образуются дополнительные слабые цилиндрические линзы, которые вытягивают пучки в плоскости, перпендикулярной плоскости пучков, придавая пятнам эллиптическую форму. Так как эффект для центрального пучка усиливается общим овальным отверстием чашки 20, то высота пластин 19 для центрального пучка выбрана меньше. После прохождения цветоделительной диафрагмы 24 пучки сформированы в виде прямоугольников и попадают каждый на свою люминофорную полосу 9, равномерно засвечивая ее. Контрастные полосы 8 обеспечивают чистоту цветов при внешних паразитных полях и увеличивают контраст изображения в условиях повышенной внешней освещенности. Выполнение фокусирующей системы из набора электродов, разделенных на две группы, выполняющие различные функции, позволяет осуществить как расфокусировку, так и пересведение крайних пучков электростатическим способом. Величина расфокусировки, т.е. размер расфокусированного пятна на экране ЭЛТ, зависит от длины l первой части фокусирующей системы. В указанных пределах измерения l обеспечивается оптимальный размер расфокусированного пятна. При l < 2D размер расфокусированного пятна уменьшается и не обеспечивается засветка всей люминофорной полосы, что приводит к уменьшению яркости свечения экрана ЭЛТ. При l > 4D размер пятна увеличивается настолько, что уменьшается плотность тока на люминофорной полосе и уменьшается яркость. Кроме того, уменьшается эффективность ЭОС из-за увеличения перехвата тока луча цветоделительной диафрагмой. Описанная геометрия первой части позволяет получить более высокую плотность распределения тока в пятне на экране ЭЛТ и повысить яркость свечения. Кроме того, при этом снижается потенциал ускоряющего электрода до 40-80 В (в известном устройстве 400 В). Электростатическое пересведение крайних пучков осуществляется асимметричным (трехмерным) электростатическим полем (с нарушенной осевой симметрией) главной комбинированной фокусирующей линзы, образованной чашечным электродом с общим овальным отверстием и анодом с тремя отверстиями. Величина электростатического пересведения определяется в основном величиной а овального отверстия и соотношением потенциалов фокусирующего устройства и анода. При а < 3,6D пересведение сильно увеличивается, что приводит к рассогласованию с размерами расфокусированных пятен для заполнения триады и, кроме того, появляется искажение формы крайних пятен, приводящее к уменьшению эффективности ЭОС. При а > 4,5D пересведение уменьшается и для согласования с размерами пятен при заполнении триады необходимо значительно увеличивать длину ЭЛТ (увеличивать габариты ЭЛТ). Величина малой оси b овального отверстия чашки влияет в основном на изменение условий фокусировки для центрального и крайних лучей. При b < 1,5D сильно увеличивается действие цилиндрической линзы, центральное пятно сильно вытянуто по вертикали, а крайние пятна искажены. Центральное пятно не заполняет всю полосу люминофора на экране, в результате уменьшается яркость свечения. Искажение формы крайних пятен приводит к уменьшению эффективности ЭОС. Так как ЭЛТ для обеспечения баланса белого должна работать в режиме при равных токах лучей трех прожекторов, необходимо обеспечить практически одинаковую плотность распределения тока в пятнах центрального и крайних прожекторов. При b > 2,2D снижается электропрочность ЭОС из-за приближения краев отверстия к боковым стенкам чашки. Кроме того, сильно изменяются условия фокусировки центрального и крайних пучков, что приводит к большой разнице размеров центрального и двух крайних расфокусированных пятен на экране ЭЛТ. Высота чашки h влияет на размер расфокусированных центрального и крайних пятен и на разницу в размерах крайних и центрального пятен, а также на величину сведения. При h < 0,7D уменьшается пересведение и форма расфокусированного пятна приближается к кругу, что приводит к уменьшению эффективности ЭОС и повышению потребляемой мощности. При h > 1,2D значительно возрастает разница в форме расфокусированных пятен центрального а крайних прожекторов, что нарушает условие равенства плотностей тока и обеспечение баланса белого в процессе работы ЭЛТ. Выполнение ЭОС описанным способом позволяет уменьшить габариты ЭЛТ, так как используется ЭОС планарного типа с тремя прожекторами, оси которых параллельны, а пересведение осуществляется электростатически в главной фокусирующей линзе. В известном устройстве пересведение осуществляется наклоном осей боковых прожекторов, что требует увеличения диаметра горловины ЭЛТ практически в два раза. Предлагаемая конструкция ЭОС может применяться в ЭЛТ с различными размерами диагонали экрана и одним диаметром горловины из-за того, что пересведение и расфокусировка осуществляются электростатически. Кроме того, данная конструкция позволяет уменьшить габариты ЭЛТ и соответственно массу, так как ЭОС может поместиться в минимальный диаметр горловины, который применяется в конструкциях кинескопов и составляет 13 мм. Уменьшение габаритов ЭЛТ позволяет повысить разрешающую способность экранов коллективного пользования, собранных из ЭЛТ данной конструкции. Таким образом, уменьшение массы, габаритов ЭЛТ и унификация ЭОС для различных ЭЛТ достигается за счет того, что ЭОС выполнена на базе деталей ЭОС цветных кинескопов, а пересведение осуществляется электростатически. При использовании ЭОС в ЭЛТ с различными размерами диагонали экрана меняется расстояние от экрана ЭЛТ до главной фокусирующей линзы ЭОС. Электростатическое пересведение достигается за счет описанного выполнения конструкции элементов главной фокусирующей линзы. Выполнение диафрагмы второй части фокусирующей системы с пластинами, расположенными с двух сторон каждого отверстия, обеспечивает корректировку формы пятна в сторону вытянутого эллипса, большая ось которого совпадает с большой осью цветоделительной диафрагмы. Такая корректировка, во-первых, уменьшает величину тока перехвата цветоделительным элементом, во-вторых, увеличивается плотность распределения тока по люминофорной полосе, в-третьих, повышается равномерность распределения плотности тока вдоль люминофорной полосы. Уменьшение величины тока перехвата позволяет уменьшить рабочий ток и потребляемую мощность. Увеличение плотности распределения тока в пятне позволяет повысить яркость свечения и соответственно контраст изображения особенно в условиях повышенной внешней освещенности. Кроме того, интегральную яркость свечения повышает улучшение равномерности распределения плотности тока вдоль люминофорной полосы. Пределы изменения высоты пластин выбраны с целью обеспечения оптимальной корректировки формы пятна. При h₁ < 0,3D эллиптическая форма стремится к круговой, что приводит к увеличению тока перехвата и повышению потребляемой мощности. При h₁ > 0,5D увеличивается размер большей оси эллиптического пятна, что приводит к значительному увеличению неравномерности распределения плотности тока по люминофорной полосе и к падению яркости свечения. Разница в высоте пластин центрального и крайних прожекторов обусловлена разницей в условиях фокусировки для центрального и крайних прожекторов. Высота пластин центрального отверстия меньше и, следовательно, их эффективность меньше, так как для центрального пучка эффект вытягивания пятна усиливается полем центральной области общей сильной фокусирующей асимметричной линзы. Отношение высот в пределах 0,6-0,8 подобрано экспериментально и является оптимальным. При с < 0,8D уменьшается эффективность влияния пластин, что приводит к уменьшению большой оси эллиптического пятна, уменьшению распределения плотности тока по люминофорной полосе и, соответственно, уменьшению яркости. При С > 1,0D увеличивается разница в размерах крайних и центрального эллиптических пятен в направлении большей оси, а также начинается искажение формы пятен, что приводит к уменьшению плотности распределения тока по люминофорным полосам и увеличению тока перехвата цветоделительным элементом. Электрическое соединение частей фокусирующей системы позволяет уменьшить число источников питания. Экран данной ЭЛТ выполнен с контрастными полосами, расположенными между люминофорными. Пределы отношения ширины контрастной полосы к шине люминофорной полосы подобраны расчетно-экспериментальным путем. В этих пределах исключается влияние посторонних магнитных полей на чистоту цветов, повышается процент выхода и производственные запасы ЭЛТ. Кроме того, обеспечивается требуемый контраст изображения при внешней освещенности. В предлагаемой ЭЛТ анод может быть выполнен с отверстиями, соосными с отверстиями диафрагмы второй части фокусирующей системы, что позволяет унифицировать конструкцию ЭОС для ЭЛТ с различными размерами диагонали экрана, а также упростить конструкцию и технологию сборки ЭОС. Возможно выполнение анода в виде диафрагмы, что позволяет упростить конструкцию анодного узла ЭОС для ЭЛТ с низким (от 4 до 6 кВ) потенциалом анода. Возможно также выполнение анода в виде чашки, дно которой обращено в сторону фокусирующего электрода, что даст возможность повысить электропрочность ЭЛТ при высоких анодных потенциалах от 8 до 10 кВ. Общее овальное отверстие чашки второй части фокусирующей системы может быть выполнено с отбортовкой краев внутрь, что позволяет повысить электропрочность ЭЛТ при высоких анодных напряжениях за счет уменьшения напряженности поля в области краев отверстия и, кроме того, исключает возможность возникновения холодной паразитной эмиссии.

Формула изобретения

1. ТРЕХЦВЕТНАЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА ДЛЯ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ЭКРАНОВ МАССОВОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ, включающая оболочку и трехлучевую планарную электронно-оптическую систему, содержащую катоды, модулятор, фокусирующую систему и анод, а также цветоделительную диафрагму и экран с люминофорными полосами, отличающаяся тем, что, с целью повышения яркости свечения триады и контрастности изображения в условиях повышенной освещенности при уменьшении потребляемой мощности, габаритов и массы трубки, а также унификации конструкции электронно-оптической системы для электронно-лучевых трубок с различными размерами диагонали экрана, фокусирующая система выполнена из двух частей, первая из которых, выполняющая функцию расфокусировки, состоит из набора электродов с отверстиями, причем ее длина l составляет 2d ≅ 1 ≅ 4D, где D максимальный диаметр отверстий электродов, а вторая часть, выполняющая функции фокусировки и пересведения, состоит из диафрагмы и соединенного с ней по торцу электрода чашечного типа с общим для трех прожекторов овальным отверстием, причем размеры отверстия выбраны в пределах 3,6D ≅ a ≅ 4,5D; 1,5 ≅ b ≅ 2,2D, где a максимальный размер отверстия, высота чашки h выбрана в пределах 0,7 ≅ h ≅ 1,2D, а на диафрагме установлены пластины, расположенные с двух сторон каждого отверстия по касательной к его контуру в плоскостях, параллельных плоскости осей прожекторов электронно-оптической системы, причем высота пластин h₁ выбрана в пределах 0,3D ≅ h₁ ≅ 0,5D, а отношение высоты пластин крайних отверстий к высоте пластин центрального отверстия составляет 0,6 0,8, а длина пластин с выбрана в пределах 0,8D ≅ c ≅ 1,0D. 2. Трубка по п.1, отличающаяся тем, что обе части фокусирующей системы электрически соединены между собой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5