索引類型的圖像顯示裝置的製作方法
2023-04-30 13:20:31
專利名稱：索引類型的圖像顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及包括陰極射線管的圖像顯示裝置，具有一個顯示屏幕，包括當在操作中時沿其掃描一個電子束的至少一個圖像掃描線(line)；沿該至少一個圖像掃描線的一側設置並具有第一彩色的第一索引元素(element)；以及沿該至少一個圖像掃描線的相反一側設置並具有不同於第一彩色的第二彩色的第二索引元素；第一和第二光電檢測器，用於檢測在由電子束照射索引元素時由索引元素髮出的光。
背景技術：
包括這種螢光索引元素和相關光電檢測器的圖像顯示裝置可從美國專利4,635,106中得知。
當電子束撞擊在索引元素上時，已知顯示裝置的光電檢測器傳送索引信號。
這些索引信號指示電子束相對於所述索引元素的位置和/或電子束的形狀。
根據這些索引信號生成一個誤差信號，並且隨後使用在一個控制迴路中，以便當電子束偏離其標稱軌跡和/或形狀時校正該電子束的軌跡和/或形狀。
雖然這些已知裝置在許多情況中工作很好，但存在有更精確地控制電子束位置和/或形狀的希望。
發明內容
本發明的一個目的是給索引顯示裝置提供改進的誤差信號。
為此目的，根據本發明的顯示裝置的特徵在於第一光電檢測器，在操作中生成第一索引信號S1，實質地指示由第一索引元素的電子束髮出的輻射量R1，並且在於，第二光電檢測器，在操作中生成第二索引信號S2，實質地指示輻射量R1和由第二索引元素的電子束髮出的輻射量R2的取和，並且在於，
該裝置進一步包括用於生成指示在所述第一和第二索引信號之間的差值的一個誤差信號的裝置；以及用於根據(in function of)所述誤差信號在垂直於該至少一個圖像掃描線的一個幀方向中校正該電子束的形狀和/或該電子束的位置的裝置。
利用已知的索引顯示裝置，第一光電檢測器生成實質地指示第一索引元素的電子束的照射量的第一索引信號，以及第二光電檢測器生成實質地指示第二索引元素的電子束的照射量的第二索引信號。通過使索引元素具有不同的彩色並且通過使光電檢測器有選擇地對每一個不同的頻譜敏感來實現兩個照射量的這種有區別的檢測，即當利用電子束照射時索引元素髮出具有顯著不同頻率光譜的光。用於校正電子束的軌跡和/或形狀的誤差信號基於兩個索引信號之間的差值。
利用根據本發明的索引顯示裝置，第二光電檢測器具有包括第一和第二彩色的一個彩色檢測範圍。第二光電檢測器因此生成一個索引信號，其實質上指示既利用第一索引元素又利用第二索引元素的電子束的照射量。
這將增加第二索引信號的電平，並因此增加第二索引信號的信號/噪聲比。由於該誤差信號是基於第一和第二索引信號之間的差值，所以也改善了誤差信號的信號/噪聲比。這將導致在幀方向中的電子束軌道和/或電子束的形狀的更準確的校正，這又導致圖像質量的提高。這一效果在低電子束強度，即對於將被顯示的圖像的較暗部分，尤其有用。
具有實現這一效果的幾種方法。
在一個最佳實施例中，第一光電檢測器包括具有既包括第一彩色又包括第二彩色的一個彩色檢測範圍的第一光敏元件，所述第一光敏元件被提供有用於有選擇地濾波第一彩色的濾光器，並且第二光電檢測器包括第二光敏元件，其彩色檢測範圍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於有選擇地濾波第一或第二彩色的濾光器。要指出的是，一個濾光器的消除更降低了第二光電檢測器的成本。
在另一最佳實施例中，第一光電檢測器包括具有一個彩色檢測範圍的第一光敏元件，該彩色檢測範圍包括第一彩色而同時實質上排除第二彩色，並且第二光電檢測器包括具有既包括第一彩色又包括第二彩色的一個彩色檢測範圍的第二光敏元件，這些光敏元件都不被提供用於有選擇地濾波第一或第二彩色的濾光器。
在使用濾光器的情況下，因為低通濾波器有更多的選擇並且更便宜，所以利用低通濾波器是有益的。因此，在最佳實施例中，第一彩色的主頻率小於第二彩色的主頻率。
最好地，第一彩色是綠色，第二彩色是藍色，並且濾光器是黃色濾波器。
在使用濾光器的情況下，為了簡化控制電路，使用相同的第一和第二光敏元件是更有益的。
因此，在最佳實施例中，第一光電檢測器的第一光敏元件實質上與第二光電檢測器的第二光敏元件相同。
從下文參照實施例的說明和描述中，本發明的這些和其它方面將變得顯而易見。
在附圖中圖1示意地示出一個已知索引顯示裝置；圖2示意地示出圖1的索引顯示裝置的顯示屏幕；圖3a和3b是對於已知顯示裝置的表示索引信號如何取決於照射索引元素的電子束的照射量的示例曲線圖；圖4a和4b是對於根據本發明的顯示裝置的表示索引信號如何取決於照射索引元素的電子束的照射量的示例曲線圖；圖5示意地示出根據本發明一個最佳實施例的顯示裝置的光電檢測器；圖6是表示圖5的光電檢測器的示例光譜特性的曲線圖；圖7示意地示出根據本發明另一最佳實施例的顯示裝置的光電檢測器；圖8是表示圖7的光電檢測器的示例光譜特性的曲線圖；圖9示意示出用於生成誤差信號的一個示例裝置；圖10示出根據本發明的一個實施例；圖11示出根據本發明的另外一個實施例；和圖12示出根據本發明的一個最佳實施例。
這些附圖不是按比例作出的。通常，相同的組成部分在這些附圖中利用相同的參考數字來表示。
具體實施例方式
圖1示出包括具有顯示窗口3、圓錐體(cone)6和管頸(neck)7的一個陰極射線管2的索引類型的圖像顯示裝置1。管頸7容納用於生成至少一個電子束5的裝置8。偏轉裝置9被安裝在圓錐體6上，用於偏轉電子束5通過顯示窗口3。顯示屏幕4位於顯示窗口3的內側。所述顯示屏幕4包括並排放置的多個螢光圖像掃描線10，並且沿著圖像掃描線10掃描電子束5，以便在顯示屏幕4上形成圖像。
螢光索引元素擴展在圖像掃描線10的每一側，如能夠在圖2上看到的那樣。第一索引元素11沿著圖像掃描線10的一側延伸而第二索引元素12沿著圖像掃描線10的相反一側延伸。
當電子束5在圖像掃描線10上掃描時，它局部地照射第一索引元素11和第二索引元素12，如能夠在圖2的放大部分中看到的那樣。第一索引元素11和第二索引元素12的電子束5的照射量分別利用R1和R2來表示。能夠容易地理解，R1和R2取決於電子束5的形狀以及電子束5在垂直於圖像掃描線10的幀方向60中的位置。這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陰極射線管2中定位的第一光電檢測器31和第二光電檢測器32這兩個光電檢測器來檢測。在檢測所述光時，光電檢測器生成索引信號S1和S2，結果指示該電子束5相對於第一和第二索引元素的位置和/或電子束5的形狀。
用於生成誤差信號的裝置被連接到光電檢測器，用於測量索引信號S1和S2，並且用於傳送誤差信號Se，在本示例中由包括第一控制裝置51和/或第二控制裝置52的一個控制迴路使用該誤差信號Se，第一控制裝置51作用於偏轉裝置9，以便在電子束5偏離其標稱軌跡時校正該電子束5的軌跡，第二控制裝置52作用於用於生成電子束5的裝置8，以便在電子束5偏離其標稱形狀時校正該電子束5的形狀。
圖3a和3b是示意地表示針對一個已知索引顯示裝置的索引信號S1和S2如何取決於R1和R2的示例曲線圖。
圖3a示出S1隨R1而變化，而S2不隨R1而變化(除了由於噪聲、幹擾等引起的微小變化之外)。這是由於第一光電檢測器31實質上對於由第一索引行發出的光敏感，而第二光電檢測器32實質上對於由第一索引行發出的光不敏感。
圖3b示出S2隨R2而變化，而S1不隨R2而變化(除了由於噪聲、幹擾等引起的微小變化之外)。這是由於第二光電檢測器32實質上對於由第二索引行發出的光敏感，而第一光電檢測器31實質上對於由第二索引行發出的光不敏感。
因此，第一索引信號S1將實質上與R1成比例，而第二索引信號S2將實質上與R2成比例。
本發明提供了一種改進的顯示裝置，如從圖4a和圖4b中理解的那樣。
圖4a和4b是表示針對根據本發明的顯示裝置的索引信號S1和S2如何取決於R1和R2的示例曲線圖。
圖4a示出S1和S2都隨R1而變化。這是由於第一光電檢測器31和第二光電檢測器32實質上都對於由第一索引行發出的光敏感。
圖4b示出S2隨R2而變化，而S1不隨R2而變化(除了由於噪聲、幹擾等引起的微小變化之外)。這是由於第二光電檢測器32實質上對於由第二索引行發出的光敏感，而第一光電檢測器31實質上對於由第二索引行發出的光不敏感。
因此，第一索引信號S1將實質上與R1成比例，而第二索引信號S2將實質上與R1和R2之和成比例。
這增加第二索引信號的電平，並因此增加第二索引信號的信號/噪聲比。由於誤差信號Se基於第一和第二索引信號之間的差值，所以也改善了誤差信號的信號/噪聲比。這將導致在幀方向60中的電子束5的位置的更準確的校正和/或電子束5的形狀的更準確的校正，這又導致圖像質量的改進。這種效果在低電子束強度(即，對於將被顯示的圖像的較暗部分)尤其有用。
在根據本發明的顯示裝置的一個最佳實施例中，第一和第二光電檢測器31、32的構成如圖5示意地所示，並且具有如圖6的曲線圖所示的光譜特性。
圖6還示出當由電子束5照射時索引元素的光譜發射特性。第一索引元素11的第一光譜發射特性21對應於第一彩色，並且能夠被清楚地區別於對應於第二彩色的第二索引元素12的第二光譜發射特性22。
在這樣一個最佳實施例中，第一光電檢測器31包括具有一個彩色檢測範圍的第一光敏元件41，如能夠從第一光敏元件41的第一光譜靈敏度特性41看到的那樣，該彩色檢測範圍既包括第一彩色又包括第二彩色。該第二光電檢測器32包括具有一個彩色檢測範圍的一個第二光敏元件42，如能夠從第二光敏元件42的第二光譜靈敏度特性42a看到的那樣，該彩色檢測範圍也是既包括第一彩色又包括第二彩色。這樣的一個光敏元件可以由例如光電二極體或光電電晶體的光敏半導體器件組成。應該注意，光敏元件可以包括或一起組成的或者分布在陰極射線管2的圓錐體6上的一種或幾種光電二極體和/或光電電晶體，用於改進光檢測效率。
第一光敏元件41提供有濾光器100，用於選擇地濾波第一彩色，如能夠從濾光器100的光譜透射特性100a看到的那樣。第二光敏元件42不帶有用於選擇地濾波第一或第二彩色的濾光器100。
當電子束5撞擊在這些索引元素上時，第一索引信號S1將因此實質上指示第一彩色的光量，並且因此指示R1的量，而第二索引信號將實質上指示第一彩色和第二彩色的光量，並且因此指示R1+R2的量。
要注意，圖6的曲線圖的水平(橫坐標)軸能夠根據頻率(f)或波長(λ)讀出，使得濾光器100可以是低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器。
最好，第一彩色具有的第一主頻率f1小於第二彩色的主頻率f2，在這種情況中圖6的曲線圖的水平(橫坐標)軸是根據頻率(f)項讀出的。在此情況中，用於濾波第一彩色的濾光器100是低通濾波器。這將是有益的，因為低通濾波器有更多的選擇並且較便宜。
在一個最優選的情況中，第一彩色主要為綠色，第二彩色主要為藍色，而濾光器100主要為黃色濾波器，因為這些彩色在頻域中被很好地分離，而且因為黃色濾波器很便宜並且很有選擇性。
而且，為了簡化控制電路，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，兩個完全相同的光電二極體將具有實質上相同的特性並且還能夠容易地集成在同一個基片上。
因此，在最佳實施例中，第一光電檢測器31的第一光敏元件41實質上與第二光電檢測器32的第二光敏元件42相同。
在根據本發明的顯示裝置的另一最佳實施例中，第一和第二光電檢測器31、32的構成如圖7示意地所示，並且具有如圖8的曲線圖所示的光譜特性。
圖8還示出當由電子束5照射時索引元素的光譜發射特性。第一索引元素11的第一光譜發射特性21對應於第一彩色，並且能夠被清楚地區別於對應於第二彩色的第二索引元素12的第二光譜發射特性22。
在如此的另一最佳實施例中，第一光電檢測器31包括具有一個彩色檢測範圍的第一光敏元件41，如能夠從第一光敏元件41的第一光譜靈敏度特性41看到的那樣，該彩色檢測範圍包括第一彩色而排除第二彩色。第二光電檢測器32包括具有一個彩色檢測範圍的一個第二光敏元件42，如能夠從第二光敏元件42的第二光譜靈敏度特性42a看到的那樣，該彩色檢測範圍既包括第一彩色又包括第二彩色。要注意，圖8的曲線圖的水平(橫坐標)軸能夠以頻率(f)或波長(λ)讀出。第一光敏元件41或第二光敏元件42都不帶有用於有選擇地濾波這第一或第二彩色的濾光器100。
當電子束5撞擊在索引元素上時，第一索引信號S1將因此實質上指示第一彩色的光量，並且因此指示R1的量，而第二索引信號將實質上指示第一彩色和第二彩色的光量，並且因此指示R1+R2的量。
不論是否使用濾光器100，即使輻射量R1和R2相同，即當電子束5相對於圖像掃描線10在幀方向60中被正確地定位時，索引信號S1和S2的電平也能夠因此彼此顯著不同。為了補償這種差值以及在光路和電路中的不平衡，用於生成誤差信號的裝置操作第二索引信號和第一索引信號的一個加權差值，以便當該電子束5被正確定位時，該誤差信號Se等於零Se＝f(k2.S2-k1.S1)，k1和k2是必須針對索引元素的光生產效率和光電檢測器的光檢測效率進行調整的常數，以使得當R1＝R2時，Se＝0。
由於針對一個給定電子束強度以及針對涉及第一和第二索引元素11、12的一個給定電子束位置的索引信號強烈地取決於在該幀方向60中以及在圖像掃描線的一個方向中的電子束5的角位置(通常稱為偏轉角度)，所以可能有益的是該誤差信號涉及指示第一和第二索引元素11、12的電子束5的總體輻射的一個量。如以前所說的那樣，第二索引信號S2指示這樣一個量。
因此，在本發明的一個最佳實施例中，誤差信號Se被構成如下Se＝f((k2.S2-k1.S1)/(k3.S2+k4.S1))，
k1、k2、k3和k4是必須針對在索引元素的光生產效率中的差值以及光電檢測器的光檢測效率中的差值、並且針對在光濾波特性中的缺陷(在使用濾波器的情況下)進行調整的常數，以使當R1＝R2時，Se＝0。
用於生成這種誤差信號的一個示例裝置在圖9中示出。
在傳統的索引陰極射線管中，這兩個檢測器從不能夠完全定位在完全相同的位置，並因此檢測效率的分布永遠不會完全一致。這樣一個配置的結果是在針對檢測器的增益的一個差值。
對該問題的解決辦法是把這兩個檢測器儘可能地靠近在一起定位。那麼檢測器效率的分布將幾乎相同，以使得針對兩個檢測器相同的歸一化就足夠。因此通過利用這兩信號的取和去除來自這兩個檢測器的信號的差值能夠實現該歸一化。
這樣的光電檢測器的一個實施例在圖10中示出，所示的第一光電檢測器31和第二光電檢測器32均具有一個表面區域33、34。表面區域33、34的每一個都具有重心35和36，這些重心之間的距離小於2cm。在此情況中，第一和第二表面區域是半圓形狀的。這種結構的優點是容易製作，並且容易提供至檢測器的電連接。
從17″的陰極射線管的測量中展示出，如果這些檢測器彼此定位相距2cm遠的距離，則已經發生了幹擾影響。因此，這些檢測器之間的距離應至少小於2cm。
本發明的進一步的實施例包括集成的檢測器，即檢測器具有實質上重合的重心35和36。通過把具有相等表面區域的檢測器集成到一個集成檢測器中，兩個檢測器被有效地定位在陰極射線管中的相同的位置上並且具有相似的響應特性。由於通過兩個檢測器觀察的立體角相等，所以光檢測器的檢測效率是相等的。
集成這些檢測器的最佳方式是在矽片上製作集成器件，以使兩個檢測器能夠組合在一個晶片上。通過使用矽技術，還可能在檢測器的頂部結合一個濾波器，以及放大來自這些檢測器的電流。在圖11和12示出兩個有益的實施例。
圖11示出本發明的一個實施例，其中第一檢測器31具有圓形造型的第一表面區域33，而第二檢測器32具有環形的第二表面區域34，該第二表面圍繞該第一檢測器定位。對應重心35和36重合。
圖12示出本發明的一個實施例，其中第一和第二檢測器31、32具有第一和第二表面區域33、34，包括圓形段(本實例中是4個段)，並且其中第一檢測器的每一段都被定位在第二檢測器的兩個段之間。
同樣相當容易來製作更複雜的檢測器結構。所有這些結構應被構成使得這兩個檢測器的重力點儘可能地接近，並且在理想的情況下它們將是重合的。
簡而言之，本發明可以描述如下。圖像顯示裝置1包括陰極射線管2，其顯示屏幕4提供有沿其掃描電子束5的平行圖像掃描線10，並且具有沿著每一圖像掃描線10的相對兩側延伸的第一和第二螢光索引元素對兒。此裝置還包括一對兒光電檢測器，用於生成指示所述索引元素的電子束5的照射量的索引信號。根據所述索引信號構成一個誤差信號，用於校正屏幕上電子束5的形狀和/或位置。光電檢測器之一的索引信號指示第一和第二索引元素11、12的輻射量，這將提高所述檢測器的檢測效率及其索引信號的信號/噪聲比。這將得到一個更好的誤差信號並因此得到更好的圖像質量。
應該指出，上述實施例示出而不是限制本發明，本領域的技術人員將能在不背離所附的權利要求書的範圍的條件下設計許多替換實施例。在該權利要求書中，圓括號之間放置的任何參考符號都不應該解釋為對該權利要求的限制。詞語″包括″並不排除未在一個權利要求中列出的元件或步驟之外的其他元件或步驟的存在。在一個部件前面的單詞″一個″並不排除多個這樣的元件的存在。
術語1 圖像顯示裝置(1)2 陰極射線管(2)3 顯示窗口(3)4 顯示屏幕(4)5 電子束(5)6 圓錐體(6)7 管頸(7)8 用於生成電子束(5)的裝置(8)9 偏轉裝置(9)10圖像掃描線(10)11第一索引元素(11)12第二索引元素(12)21第一光譜發射特性22第二光譜發射特性31第一光電檢測器(31)32第二光電檢測器(32)33第一檢測器的表面區域34第二檢測器的表面區域35第一表面區域的重心36第二表面區域的重心41第一光敏元件(41)41a 第一光譜靈敏度特性42第二光敏元件(42)42a 第二光譜靈敏度特性50用於生成誤差信號的裝置51第一控制裝置(51)(用於校正電子束的位置)52第二控制裝置(52)(用於校正電子束的形狀)60幀方向(60)100 濾光器(100)100a 光譜透射特性
權利要求
1.一種圖像顯示裝置，包括陰極射線管，具有一個顯示屏幕，包括至少一個圖像掃描線，當在操作中時沿著所述至少一個圖像掃描線掃描電子束；第一索引元素，沿著所述至少一個圖像掃描線的一側放置並且具有第一彩色；和第二索引元素，沿著所述至少一個圖像掃描線的相反一側放置並且具有不同於第一彩色的第二彩色；第一和第二光電檢測器，用於檢測在由電子束照射索引元素時由所述索引元素髮出的光；其特徵在於第一光電檢測器當在操作中時生成第一索引信號S1，第一索引信號S1實質地指示由第一索引元素的電子束髮出的輻射量R1；並且第二光電檢測器當在操作中時生成第二索引信號S2，第二索引信號S2實質地指示該輻射量R1和由第二索引元素的電子束髮出的輻射量R2之和；並且該裝置進一步包括用於生成指示在所述第二和第一索引信號之間的差值的誤差信號的裝置，以及用於根據所述誤差信號校正在垂直於所述至少一個圖像行的一個幀方向中所述電子束的形狀和/或所述電子束的位置的裝置。
2.根據權利要求1的圖像顯示裝置，其特徵在於第一光電檢測器包括對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選擇地濾波第一彩色的一個濾光器，並且第二光電檢測器包括對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於濾波第一或第二彩色的濾光器。
3.根據權利要求2的圖像顯示裝置，其特徵在於第一彩色的主頻率小於第二彩色的主頻率，並且所述濾光器具有用於實質上過濾第一彩色的頻譜的透射特性。
4.根據權利要求3的圖像顯示裝置，其特徵在於第一彩色主要是綠色，而第二彩色主要是藍色，以及所述濾光器主要是黃色濾波器。
5.根據權利要求4的圖像顯示裝置，其特徵在於第一光敏元件實質上與第二光敏元件相同。
6.根據權利要求1的圖像顯示裝置，其特徵在於第一光電檢測器包括對第一彩色敏感而對第二彩色不敏感的第一光敏元件，以及第二光電檢測器包括對第一彩色和第二彩色都敏感的第二光敏元件。
7.根據權利要求5或6的圖像顯示裝置，其特徵在於所述誤差信號Se指示在第二索引信號S2和第一索引信號S1之間的加權差值Se＝f(k2.S2-k1.S1)。
8.根據權利要求7的圖像顯示裝置，其特徵在於所述誤差信號Se指示相對於第二索引信號S2和第一索引信號S1的加權和的在第二索引信號S2和第一索引信號S1之間的一個加權差值Se＝f((k2.S2-k1.S1)/(k3.S2+k4.S1))。
9.根據權利要求1的圖像顯示裝置，其中第一光電檢測器和第二光電檢測器具有表面區域，每一個表面區域都具有重心，這些重心之間的距離小於2cm。
10.根據權利要求9的圖像顯示裝置，其中所述重心實質上重合。
11.根據權利要求9的圖像顯示裝置，其中第一和第二表面區域是半圓形狀的。
12.根據權利要求9的圖像顯示裝置，其中第一表面區域是圓形狀的，而第二表面區域是環形的，第二表面區域被圍繞第一表面區域定位。
13.根據權利要求9的圖像顯示裝置，其中第一和第二表面區域包括圓形段，第一檢測器的每一圓形段被定位在第二檢測器的兩個圓形段之間。
全文摘要
圖像顯示裝置(1)包括陰極射線管(2)，其顯示屏幕(4)被提供有沿其掃描電子束(5)的平行圖像掃描線(10)，並且被提供有沿著每一圖像掃描線(10)的相對兩側延伸的第一和第二螢光索引元素對兒。此裝置還包括一對兒光電檢測器(31，32)，用於生成指示所述索引元素的電子束(5)的輻射量的索引信號。根據所述索引信號的差值構成一個誤差信號，用於校正在該屏幕上的電子束(5)的形狀和/或位置。光電檢測器之一的索引信號指示第一和第二索引元素(11，12)的輻射量，這將提高所述檢測器的檢測效率及其索引信號的信號/噪聲比。這將得到一個更好的誤差信號並因此得到更好的圖像質量。
文檔編號H01J29/34GK1579099SQ02821467
公開日2005年2月9日 申請日期2002年10月25日 優先權日2001年10月29日
發明者O·H·維勒森, H·B·范登布林克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司