Цветная телевизионная трубка

 

Цветная телевизионная трубка (10) включает в себя экран (22) и работающий в системе ин-лайн электронный прожектор (26) для образования и направления трех, лежащих на одной линии электронных лучей (28) по отдельным путям в направлении экрана. Электронный прожектор включает в себя множество катодов (34) и, по крайней мере, шесть электродов (36, 38, 40, 42, 44, 46), расположенных по продольной оси на расстоянии от катодов. Первый (56), второй (38) и четвертый (42) электроды от катодов изготовлены из материалов, имеющих меньшие коэффициенты теплового расширения, чем коэффициенты теплового расширения материалов других электродов. 7 з.п. ф-лы. 14 ил., 1 табл.

Настоящее изобретение относится к цветным телевизионным трубкам, имеющим многолучевые электронные прожекторы, и, в частности, к усовершенствованию таких прожекторов с целью уменьшения дрейфа сходимости электронных лучей во время нагрева трубки.

Наиболее обычным многолучевым электронным прожектором, используемым в настоящее время в цветных телевизионных трубках, является работающий в линии прожектор, предназначенный для образования, предпочтительно, трех электронных лучей в общей плоскости и для направления этих лучей по сходящимся путям в этой плоскости в точку или небольшую область схождения на экране телевизионной трубки.

Большинство работающих в линии электронных прожекторов обеспечивают статическое сведение неотклоненных электронных лучей посредством легкого искажения фокусирующих полей внешних лучей и, таким образом, внешние лучи отклоняются в направлении центрального луча для обеспечения сведения лучей на экране. Одним средством искажения фокусирующих полей является смещение одной апертуры в фокусирующем электроде относительно апертуры в лицевом фокусирующем электроде. Данное статическое сведение электронных лучей на экране трубки устанавливается в результате определенной комбинации смещений апертуры во всем прожекторе и положений лучей в главной линзе. Проблемой, связанной с цветными телевизионными трубками, обладающими встроенной системой статического сведения лучей, является дрейф схождения лучей во время нагрева телевизионной трубки. Дрейф схождения лучей является результатом изменения положения луча в главной линзе из-за относительного изменения положений горизонтальных апертур всех электродов в электронном прожекторе. Относительное смещение апертуры происходит в результате различных тепловых расширений различных сеток, вызванных градиентом температуры между катодом и главной линзой. Проблему дрейфа схождения электронных лучей ранее пытались решить посредством подгонки коэффициента теплового расширения каждого электрода для его соответствия тепловому градиенту с целью сохранения относительных горизонтальных положений всех апертур в прожекторе. Такой модифицированный электронный прожектор раскрыт в патенте США N 4631442, выданном Ройлю и др. 23 декабря 1986 г.

В качестве части настоящего изобретения сначала определяли, что простая подгонка коэффициентов расширения электродов к тепловому градиенту в электронном прожекторе не всегда обеспечивает желаемое уменьшение дрейфа сводимости лучей. Вместо этого было определено, что более тщательный анализ строения электронного прожектора можно использовать для получения еще большего уменьшения дрейфа схождения лучей.

Цветная телевизионная трубка в соответствии с настоящим изобретением включает в себя экран и усовершенствованный работающий в линии прожектор, предназначенный для образования и направления трех электронных лучей по отдельным путям в направлении экрана. Прожектор включает в себя несколько катодов и, по крайней мере, шесть электродов, расположенных на расстоянии от катодов. Первый, второй и четвертый электроды изготовлены из материалов, имеющих меньшие коэффициенты теплового расширения по сравнению с коэффициентами теплового расширения материалов других электродов.

На фиг. 1 вид в плане, частично в осевом разрезе, цветной телевизионной трубки с теневой маской, в которой воплощено настоящее изобретение; на фиг. 2 вид сбоку электронного прожектора, который на фиг. 1 показан пунктирной линией; на фиг. 3 разрез по оси упрощенного варианта электронного прожектора (фиг. 2); на фиг. 4 график зависимости дрейфа сведения лучей от времени для стандартного неизмененного электронного прожектора (фиг. 2); на фиг. 5 - график зависимости температуры электрода от времени во время нагрева трубки; на фиг. 6 график зависимости движения электронного луча от времени для каждого электрода электронного прожектора; на фиг. 7 график, подобный графику (фиг. 6), на котором кривые нормализованы для сведения в конце периода нагрева трубки; на фиг. 8 график, подобный графику (фиг. 7), показывающий дрейф схождения между двумя внешними лучами, красным и синим; на фиг. 9 - график, показывающий комбинированный дрейф схождения между внешними электронными лучами, красным и синим, для всех электродов электронного прожектора; на фиг. 10 график комбинированного дрейфа схождения между внешними электронными лучами для стандартного неизмененного электронного прожектора, прожектора с электродом G2 с малым коэффициентом расширения, прожектора с электродом G4 с малым коэффициентом расширения и прожектора с комбинацией электродов G2 и G4 с малым коэффициентом расширения; на фиг. 11,a c графики кривых дрейфа схождения электронных лучей для трех различных трубок с электродами G2 с малым коэффициентом расширения; на фиг. 12,a c - графики кривых дрейфа схождения для трех различных трубок с электродами G4 с малым коэффициентом расширения; на фиг. 13, a c графики кривых дрейфа схождения электронных лучей для трех различных трубок с комбинацией электродов G2 и G4 с малым коэффициентом расширения; на фиг. 14 график сравнения дрейфа схождения от внешнего к внешнему лучу для трубок, имеющих стандартный неизмененный электронный прожектор, прожектор с электродом G2 с малым коэффициентом расширения, прожектор с электродом G4 с малым коэффициентом расширения и прожектор с комбинацией электродов G2 и G4 с малым коэффициентом расширения.

На фиг. 1 показан вид в плане прямоугольной цветной телевизионной трубки 10, имеющей стеклянную колбу, включающую в себя прямоугольную торцевую панель или колпак 12 и трубчатую горловину 14, соединяемые прямоугольной воронкой 16. Панель включает в себя смотровую торцевую поверхность 18 и краевой фланец или боковую стенку 20, которая герметически соединяется с воронкой 16. Трехцветный люминесцентный экран 22 удерживается внутренней поверхностью торцевой поверхности 18. Целесообразно, чтобы экран был линейным экраном с люминесцентными линиями, проходящими, по существу, перпендикулярно высокочастотной растровой строчной развертке трубки по нормали к плоскости (фиг. 1). Многоапертурный цветовыбирающий электрод или теневая маска 24 установлена с возможностью ее снятия с заранее установленным промежутком по отношению к экрану 22. Усовершенствованный линейный электронный прожектор 26, схематически изображенный точечной линией (фиг. 1), установлен по центру внутри горловины 14 для образования и направления трех электронных лучей 28 по копланарным путям схождения через маску 24 к экрану 22.

Трубка (фиг. 1), предназначена для применения с наружной магнитной системой отклонения, такой как самосводящая система 30, показанная как окружающая горловину 14 и воронку 16 около их соединения. При приведении в действие система 30 подвергает три луча 28 действию вертикального и горизонтального магнитных потоков, которые вызывают, соответственно, горизонтальное и вертикальное развертывание лучей в прямоугольном растре на экране 22. Начальная плоскость отклонения (при нулевом отклонении) показана линией P-P (фиг. 1) приблизительно в середине системы 30. Из-за краевых полей зона отклонения трубки простирается по оси от системы 30 в область электронного прожектора 26. Для упрощения действительная кривизна путей отклоненных лучей в зоне отклонения не показана на фиг. 1.

Детали электронного прожектора 26 показаны (фиг. 2, 3). Электронный прожектор включает в себя два стеклянных опорных стержня 32, на которых устанавливаются электроды. Эти электроды включают в себя три равноудаленных копланарных катода 34 (один на каждый луч), электрод 36 сетки G1, электрод 38 сетки G2, электрод 40 сетки G3, электрод 42 сетки G4, электрод 44 сетки G5, электрод 46 сетки G6, расположенные на расстоянии друг от друга на стеклянных стержнях 32 в названном порядке. Каждый из электродов, следующих за катодами, имеет три расположенные в линии апетруры для возможности прохождения трех копланарных электронных лучей. Электрод 36 сетки G1 и электрод 38 сетки G2 являются параллельными плоскими пластинами, которые могут иметь утолщения для увеличения их прочности. Три расположенные на одной линии апертуры 48 (показана одна) расположены в электроде 36 сетки G1, а три апертуры 54 (показана одна) расположены в электроде 38 сетки G2. Электрод 40 сетки G3 образован двумя элементами 60 и 62 в виде колпаков, каждый из которых имеет днище с апертурой. Дно с апертурой элемента 60 обращено к электроду 38 сетки G2, а открытый конец элемента 60 прикреплен к открытому концу элемента 62. Электрод 42 сетки G4 представляет собой пластину с тремя апертурами 61 (показана одна). Электрод 44 сетки G5 образован двумя элементами 68 и 70 в виде колпачков. Каждый закрытый конец элементов 68 и 70 имеет три апертуры, а открытые концы элементов 68 и 70 соединены. Электрод 46 сетки G6 также включает в себя два элемента 72 и 73 в виде колпачков, имеющих днища с апертурой. Защитный колпачок 75 прикреплен к наружной стороне днища элемента 73.

Лицевые закрытые стороны электрода 44 сетки G5 и электрода 46 сетки G6, как это показано на фиг. 3, имеют большие выемки 76 и 78 соответственно. Выемки 76 и 78 отделяют часть закрытого конца электрода 44 сетки G5, который имеет три апертуры 82 (показана одна) от части закрытого конца электрода 46 сетки G6, который имеет три апертуры 88 (показана одна). Остальные части закрытых концов электрода 44 сетки G5 и электрода 46 сетки G6 образуют края 92 и 94, соответственно, которые проходят по периферии вокруг выемок 76 и 78. Края 92 и 94 являются ближайшими друг к другу частями двух электродов 44 и 46. Конфигурация выемки 78 в электроде 46 сетки G6 отличается от конфигурации выемки 76 в электроде 44 сетки G5. Выемка 78 в центральной апертуре уже, чем в боковых апертурах, в то время как выемка 76 имеет одинаковую ширину в трех апертурах.

Электрод 42 сетки G4 имеет электрическое соединение с электродом 38 сетки G2 с помощью провода 96, а электрод 40 сетки G3 имеет электрическое соединение с электродом 44 сетки G5 с помощью провода 98, как это показано на фиг. 3. Отдельные провода (не показаны) соединяют электрод 40 сетки G3, электрод 38 сетки G2, электрод 36 сетки G1, катоды 34 и катодные нагреватели с основанием 100 (показано на фиг. 1) трубки 10 таким образом, чтобы эти компоненты можно было привести в действие электричеством. Электрическое возбуждение электрода 46 сетки G6 достигается посредством контакта между защитным колпачком 75 и внутренним проводящим покрытием трубки, которое имеет электрическое соединение с анодной навеской, проходящей через воронку 16 (покрытие и анодная навеска не показаны).

В электронном прожекторе 26 катоды 34, электрод 36 сетки G1 и электрод 38 сетки G2 имеют лучеформирующий участок прожектора. Во время работы модулируемые контрольные напряжения подаются в катоды 34, электрод 36 сетки G6 заземлен, а относительно низкое положительное напряжение (например, 800-1000 в) подается на электрод 38 сетки G2. Электрод 40 сетки G3, электрод 42 сетки G4 и лицевая часть электрода 44 сетки G5 включают в себя участок линзы предварительной фокусировки электронного прожектора 26. Во время работы трубки фокусное напряжение подается как на электрод 40 сетки G3, так и на электрод 44 сетки G5. Лицевые части электрода 44 сетки G5 и электрода 46 сетки G6 включают в себя главную фокусирующую линзу электронного прожектора 26. Во время работы трубки анодное напряжение подается на электрод 46 сетки G6 таким образом, что между электродами G5 и G6 образуется двухпотенциальная фокусирующая линза.

Некоторые обычные размеры для электронного прожектора 26 (фиг. 2) приведены в табл.

В описанном выше электронном прожекторе 26 электрод 36 сетки G1, электрод 38 сетки G2 и электрод 42 сетки G4, изготовлены из материала, имеющего более низкий коэффициент теплового расширения, менее чем 1010^-6oC^-1, по сравнению с материалами, применяемыми для изготовления других электродов. Целесообразно изготавливать электрод 36 сетки G1, электрод 38 сетки G2 и электрод 42 сетки G4 из нержавеющей стали марки 430, которая является магнитно проницаемым материалом, имеющим коэффициент теплового расширения приблизительно 910^{-6 o}C^-1. Нижняя часть или обращенная к G2 сторона электрода 40 сетки G3 изготовлена из никелевого сплава с содержанием никеля 52% который также является магнитно проницаемым и имеет коэффициент теплового расширения приблизительно 9,510^{-6 o}C^-1. Верхние части электрода 40 сетки G3, электрода 44 сетки G5 и электрода 46 сетки G6 изготовлены из нержавеющей стали марки 305, которая является немагнитным материалом и имеет коэффициент теплового расширения приблизительно 2010^{-6 o}C^-1. Цели и результаты применения этих материалов с различными коэффициентами теплового расширения обсуждаются ниже.

Метод конструирования Дрейф сходимости лучей в стандартном немодифицированном электронном прожекторе того же типа, что и показанный на фиг. 2, показан на фиг. 4. Дрейф между синим и красным лучами не уменьшается ниже 0,1 мм приблизительно через 20 мин. Во-первых, желательно уменьшить время, которое требуется для дрейфа схождения чтобы уменьшиться ниже 0,1 мм, но, предпочтительно, желательно создать электронный прожектор, в котором дрейф схождения лучей никогда не превышает 0,1 мм.

Усовершенствованный электронный прожектор был сконструирован в результате анализа перемещения каждого электрода в прожекторе во время нагревания трубки и также в результате определения чувствительности перемещения электронного луча относительно горизонтального перемещения апертур в каждом электроде. После того, как эта чувствительность была определена, определили как изменять перемещение апертур выбранных электродов для уменьшения дрейфа схождения лучей посредством применения материалов с различным тепловым расширением.

Во время анализа была использована компьютерная программа, которая воспроизводила траектории электронных лучей. После проведения анализа были созданы трубки, которые затем испытали для проверки аналитических результатов.

Аналитическое изучение электронного прожектора С применением компьютерной программы горизонтальные положения наружных апертур в каждом электроде были независимо изменены с приращениями 0,002 дюйма (0,05 мм). Из этого определили чувствительность перемещения электронного луча на экране к перемещению апертуры определенного каждого электрода. Перемещение на экране, вызванное расширением каждого электрода во время нагрева трубки определили затем путем преобразования увеличения температуры каждого электрода, как функции времени, в перемещение апертуры, основанное на коэффициенте теплового расширения материала электрода. Используя переходное увеличение температуры каждого электрода во время нагрева, как это показано на рис. 5, и чувствительность движения луча на экране из-за изменения на 0,002 дюйма (0,05 мм) положения горизонтальной апертуры каждого электрода, определили перемещение луча на экране для каждого электрода во время нагрева, как это показано на фиг. 6. В результате нормализации этих кривых к сведенным лучам в устойчивом состоянии, как это показано на фиг. 7, можно видеть вклад в дрейф схождения каждого электрода. Так как два внешних луча (красный и синий) проявляют равное, но противоположное перемещение во время нагрева, дрейф схождения лучей от красного к синему в два раза больше, чем дрейф одного луча, как показано на фиг. 8. Сумма увеличения от каждой сетки за единицу времени дает теоретический дрейф схождения от красного к синему (фиг. 9).

Так как чистый пиковый дрейф схождения лучей составляет +0,32 мм (фиг. 9), дрейф можно уменьшить посредством уменьшения положительных компонентов перемещения луча. Как показано на фиг. 8 это было достигнуто посредством изготовления электродов G2 и G4 из материалов, имеющих намного меньшие коэффициенты теплового расширения, чем коэффициенты теплового расширения материалов электродов G5 и G6, например, 910^{6 o}C^-1. Теоретические результаты применения только G2 с малым коэффициентом расширения, только G4 с малым коэффициентом расширения и вместе G2 и G4 с малым коэффициентом расширения (по сравнению со стандартным электронным прожектором с электродами G2 и G4 из нержавеющей стали), показаны на фиг. 10. На этом рисунке можно видеть, что в порядке увеличения, улучшения как и ожидалось, сначала идет G2 с малым коэффициентом расширения, затем G4 с малым коэффициентом расширения. При комбинации G2 и G4 с малым коэффициентом расширения дрейф схождения лучей в пределах до 0,1 мм от нулевого дрейфа устанавливается за 1,5 мин по сравнению с 13 мин для стандартного электронного прожектора.

Следует отметить, что дрейф схождения лучей можно было бы уменьшить используя верх G5 из материала с малым расширением вместо G4 с малым расширением (фиг. 8). Однако, это было бы нежелательно, так как материалы, обладающие малым расширением, обычно являются магнитными. G5 размещается в трубке таким образом, что если бы он был магнитным, он бы сделал другие компоненты, такие как изгибатели внешних лучей на горловине, менее эффективными и увеличил бы требования к приводу системы отклонения.

Нижняя часть, или обращенная к G2 сторона G3 сделана из магнитно-проницаемого материала для того, чтобы действовать в качестве щита для предотвращения проникновения полей отклонения в лучеобразующую часть электронного прожектора. Такие магнитно-проницаемые материалы имеют некоторые более низкие коэффициенты теплового расширения и используются, даже если анализ электронного прожектора показывает, что предпочтительней было бы использовать материал с более высоким коэффициентом теплового расширения с точки зрения сведения лучей.

Таким же образом, G1 изготавливается из материала с малым коэффициентом расширения, даже если анализ показывает, что следует применять материал с более высоким тепловым расширением, что объясняется его близостью к катодам. Большое расширение G1 может вызвать его искривление, так как это тонкий плоский электрод.

Результаты опытов На основании теоретического изучения дрейфа схождения лучей от красного к синему в электронном прожекторе, было изготовлено три прожектора с электродами G2 с малым коэффициентом расширения, три прожектора с электродами G4 с малым расширением и три прожектора с электродами G2 и G4 с малым коэффициентом расширения, например, около 910^{-6 o}C^-1. Результаты дрейфа схождения лучей для этих электронных прожекторов показаны на фиг. 11,а-c, 12,a-c, 13, a-c, соответственно. Сравнительный итог стандартных и модифицированных прожекторов, показанных на фиг. 11,a-c, 12,a-c и 13,a-c, показан на фиг. 14. Как видно на фиг. 14, сравнительный дрейф схождения опытных трубок такой же, какой был подсчитан при теоретическом изучении электродов G2 и G4 с малым коэффициентом расширения. Время для установления дрейфа схождения лучей в пределах 0,1 мм от нулевого составляет менее 2 мин по сравнению с 18 мин для стандартного прожектора.

Хотя вышеописанный метод определения, какой электрод или электроды электронного прожектора следует изготавливать из материала с более низким коэффициентом теплового расширения, был описан для электронного прожектора, имеющего шесть электродов и соответствующие электрические соединения, его можно также применять для других электронных прожекторов, имеющих разное количество электродов и различные электрические соединения.

Подрисуночные надписи Фиг. 4: 1 дрейф в мм, вертикальные линии; 2 синий/красный; 3 синий/зеленый; 4 красный/зеленый; 5 время в мин.

Фиг. 5: 1 температура, ^oC; 2 время в мин.

Фиг. 6 и 7: 1 перемещение луча на поверхности трубки; 2 время в мин; 3 низ; 4 - верх.

Фиг. 8: 1 дрейф схождения лучей от красного к синему на поверхности трубки; 2 - время в мин; 3 верх; 4 низ.

Фиг. 9: 1 дрейф схождения лучей от красного к синему, мм; 2 время в мин.

Фиг. 10:
1 дрейф схождения лучей от красного к синему, мм; 2 время в мин; 3 - стандартный; 4 G2 с малым расширением; 5 G4 с малым расширением; 6 G2+G4 с малым расширением.

Фиг. 11,a-c, 12,a-c, 13,a-c и 14:
1 дрейф в мм, вертикальные линии; 2 время в мин; 3 синий/красный; 4 синий/зеленый; 5 красный/зеленый.

Формула изобретения

1. Цветная телевизионная трубка, содержащая колбу, соединенную с экраном, электронный прожектор, установленный соосно с горловиной колбы и снабженный тремя катодами, размещенными компланарно, и по крайней мере пятью электродами, в которых выполнены отверстия соосно с каждым из трех катодов, и корректор электронных лучей, отличающаяся тем, что корректор электронных лучей образован, в порядке счета от катодов, первым, вторым и четвертым электродами, которые выполнены из материала, коэффициент линейного теплового расширения которого выбран меньшим, чем коэффициент линейного теплового расширения материала, из которого выполнены остальные электроды.

2. Трубка по п.1, отличающаяся тем, что первый, второй и четвертый электроды в порядке счета от катодов изготовлены из магнитнопроницаемых материалов и по крайней мере два из других электродов изготовлены из немагнитных материалов.

3. Трубка по п.1, отличающаяся тем, что первый, второй, третий и четвертый электроды, наиболее близкие к катодам, изготовлены из материалов, имеющих коэффициенты линейного теплового расширения менее 10 х 10^-6oС^-1, а остальные электроды изготовлены из материалов, имеющих более высокие коэффициенты линейного теплового расширения, которые по крайней мере в два раза больше, чем самый высокий коэффициент линейного теплового расширения четырех электродов, наиболее близких к катодам.

4. Трубка по п.3, отличающаяся тем, что первый, второй и третий и четвертый электроды в порядке счета от катодов, каждый по крайней мере, частично изготовлены из магнито проницаемых материалов, а другие электроды изготовлены из немагнитных материалов.

5. Трубка по п. 1, отличающаяся тем, что первый, второй и четвертый электроды в порядке счетов от катодов изготовлены из материала, имеющего коэффициент линейного теплового расширения приблизительно 9 х 10^-6oС^-1, а остальные электроды изготовлены из материала, имеющего более высокие коэффициенты линейного теплового расширения.

6. Трубка по п.5, отличающаяся тем, что пятый и шестой электроды в порядке счета от катодов изготовлены из материалов, имеющих коэффициент линейного теплового расширения приблизительно 20 х 10^-6oС^-1.

7. Трубка по п.5 или 6, отличающаяся тем, что часть третьего электрода в порядке счета от катодов, которая обращена к второму электроду, изготовлена из материала, имеющего коэффициент линейного теплового расширения приблизительно 9,5 х 10^-6oС^-1.

8. Трубка по пп.5, 6 или 7, отличающаяся тем, что часть третьего электрода в порядке счета от катодов, которая обращена к четвертому электроду, изготовлена из материала, имеющего коэффициент линейного теплового расширения приблизительно 20 х 10^-6oС^-1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16