專利名稱：在預定角度范圍內具有繞組間隙的鞍形偏轉繞組的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于視頻顯示裝置的彩色陰極射線管(CRT)中的偏轉系統。
背景技術：
產生彩色圖象的CRT通常包括電子槍，該電子槍發射三束共面電子束(R、G和B電子束)以分別在熒光屏上激發給定原色紅、綠和藍的發光材料。該偏轉系統被安裝于管頸上，由其水平和垂直偏轉線圈或繞組產生偏轉場。按照常規方式，鐵磁性材料的環或磁芯圍繞偏轉線圈。
為了避免稱為會聚誤差的電子束著屏誤差，要求所產生的三束電子束會聚于熒光屏上，否則在彩色再現上會產生偏差。為了提供會聚，已知采用稱為自會聚的象散偏轉場。在自會聚偏轉線圈中，在更接近熒光屏的線圈前部，由水平偏轉線圈產生且用磁力線描繪的場不均勻性通常呈枕形。
由于熒光屏表面的非球面形狀，因而局部產生稱為枕形失真的幾何失真。隨著熒光屏曲率半徑的增大，在圖象頂部和底部被稱為北-南失真和在圖象側面被稱為東-西失真的圖象失真變得越來越大。
由于R束和B束以相對于管子縱軸的較小角度穿過偏轉區，相對于中心G束的偏轉來說它們還承受附加的偏轉，因而產生彗形象差。就水平偏轉場而言，通常通過在束進入區或用于會聚誤差校正的上述枕形場之后的偏轉系統的區域內產生桶形水平偏轉場，來校正彗形象差。
隨著掃描線從熒光屏中心到角部，綠色圖象相對于紅色和藍色圖象之間的中點逐漸水平方向偏移，在圖象側面的垂直線上呈現彗形拋物線失真。如果該偏移朝向圖象外部或側面進行，這種彗形拋物線誤差通常被稱作正的；如果該偏移朝向圖象內部或中心進行，這種彗形拋物線誤差通常被稱作負的。
由于場的象散產生水平不規則四邊形誤差。當所顯示的圖象是矩形測試圖形時，在管子熒光屏上顯示該誤差，例如，如圖6a所示，藍色圖象相對紅色圖象旋轉。由于構成具有為使其它參數(會聚誤差、幾何失真等)最佳而選擇的繞組分布的水平偏轉線圈的導體，可產生引起不規則四邊形差的高次偏轉場系數或諧波，因而發生水平不規則四邊形誤差。不規則四邊形差可引起例如在1H(熒光屏上1點鐘)點與代表2H(熒光屏上2點鐘)處圖象的角部的點之間的藍色圖象的傾斜倒轉，如圖6b所示。
習慣作法是把偏轉場沿管子縱軸劃分為三個連續的作用區域最接近電子槍的背部或后部區域，中間區域和最接近熒光屏的前部區域。通過控制后部區域中的場來校正彗形象差。通過控制前部區域中的場來校正幾何誤差。在后部和中間區域校正會聚誤差，并且在前部區域中對會聚誤差影響最小。
例如，在圖2的現有技術偏轉系統中，永久磁鐵240、241、242被設置于偏轉系統的前部，以減小幾何失真。其它磁鐵142和場成形器被插入水平和垂直偏轉線圈之間，以局部改變場，減小彗形象差、彗形拋物線誤差和會聚誤差。
當熒光屏有大于1R例如1.5R或以上的較大曲率半徑時，在未采用磁性輔助部件例如分流器或永久磁鐵等的情況下越來越難以解決上述束著屏誤差。
希望通過控制偏轉線圈的繞組分布而不采用例如分流器或永久磁鐵之類的磁性輔助部件來減小例如不規則四邊形誤差、彗形拋物線誤差、彗形象差或會聚誤差等誤差。
由于分流器或永久磁鐵在系統中不利地產生與較高水平頻率有關特別是當水平頻率為32kHz、或64kHz或以上時的加熱問題，因而希望取消這些輔助部件。在某種意義上，這些附加部件還會增加不希望的在所生產的偏轉系統中的偏差，從而降低不規則四邊形誤差、幾何誤差、彗形象差、彗形拋物線誤差和會聚誤差的校正。
發明概述在體現本發明特征的視頻顯示器中，鞍形偏轉線圈產生偏轉場，使電子束沿陰極射線管顯示熒光屏的第一軸線掃描。偏轉線圈包括形成一對側邊部分、接近熒光屏的前端線匝部分和接近管子電子槍的后端線匝部分的繞組線匝。該側邊部分構成在其間無導線的繞組窗口，由前端線匝部分與后端線匝部分之間的距離限定該窗口的長度。至少一個側邊部分有用于校正電子束著屏誤差的繞組間隙。第一繞組間隙構成占據從30度與45度之間選擇的角度范圍并具有大于窗口長度尺寸一半的長度尺寸的縫隙。
有利的是，在30度與45度之間的角度范圍內形成窗口間隙可減小上述不規則四邊形誤差。在系統中不使用分流器或磁鐵的情況下可獲得不規則四邊形誤差的減小。
附圖的簡要說明

圖1展示按照本發明配置的安裝于陰極射線管上的偏轉系統；圖2展示按照現有技術的偏轉系統的正視分解圖；圖3展示按照本發明配置的形成于線圈中間區域的鞍形線圈的剖面圖；圖4a和4b分別表示按照本發明配置的線圈的側視圖和頂視圖；圖5a和5b展示由按照本發明配置的線圈產生的水平偏轉場分布函數的系數沿管子主軸Z的變化和形成在線圈中的繞組窗口和繞組間隙的影響；和圖6a和6b表示兩種類型的紅色和藍色圖象之間的不規則四邊形的電子束著屏誤差。
最佳實施例的描述如圖1所示，自會聚彩色顯示裝置包括備有抽真空的玻璃外殼6和磷光或發光單元配置的陰極射線管(CRT)，該發光單元配置表示設置于一個構成顯示熒光屏9的外殼末端上的三原色R、G和B。電子槍7設置于外殼的第二末端上。為了激發相應的發光顏色單元，這樣設置電子槍7的組，使其產生水平對準的三束電子束12。通過安裝于管子頸部8上的偏轉系統1的操作使電子束掃描熒光屏表面。偏轉系統1包括通過隔離器2相互隔離的一對水平偏轉線圈3和一對垂直偏轉線圈4以及用于增強電子束路徑上的場的鐵磁性材料5的磁芯。
圖4a和4b分別展示按照本發明一個方案的成對的鞍形水平線圈或繞組3中之一的側視圖和頂視圖。由導線環路形成各繞組線匝。成對的水平偏轉線圈3中的每一個有接近圖1的電子槍7且沿縱軸或Z軸延伸的后端線匝部分19。沿通常垂直于Z軸的方向使接近圖1的顯示熒光屏9設置的圖4a和4b的前端線匝部分29彎曲離開Z軸。最好以單件形式而不是以由兩個分離部件組裝的形式來制造磁芯5和隔離器2的每一個。
通過在X軸一側上沿Z軸且一起構成一個側邊部分的側邊導線束120、120′和在X軸的另一側上一起構成另一個側邊部分的側邊導線束121、121′，圖4a和4b的鞍形線圈3的前端線匝部分29的導線與后端線匝部分19連接。位于接近偏轉線圈偏轉磁場束出口區域23的側邊導線束120、120′和121、121′的部分形成圖4a的前部間隙21、21′和21″。前部間隙21、21′和21″影響或改變電流分布諧波，以校正例如形成在熒光屏上的諸如北-南失真等的圖象幾何失真。同樣地，位于偏轉線圈3的入口區域25中的側邊導線束120、120′和121、121′的部分形成后部間隙22和22′。間隙22和22′具有所選的用于校正水平彗形象差的繞組分布。端部線匝部分19和29以及側邊導線束120′和121′限定主繞組窗口18。
沿端部線匝部分29的縱向Z軸的區域限定線圈3的束出口區或區域23。沿窗口18的縱向Z軸的區域限定中間區或區域24。在一個極端，窗口18從其中連接側邊導線束120′和121′的角部17的Z軸坐標開始延伸。由部分29限定窗口18的另一個極端。位于窗口18之后的后部中且包括后端線匝19的線圈區域被稱為束入口區或區域25。
主要在后部或入口區25中校正彗形象差。主要在出口區23中或出口區23附近校正例如東-西和北-南失真等幾何誤差。在出口區23中對會聚誤差的影響最小，主要在中間區24和入口區25中對會聚誤差進行校正。
圖3是在中間區24與XY平行的平面中的鞍形線圈3的剖面圖。因對稱的原因，圖中僅示出了一半線圈的剖面。該半線圈包括導體50的線束120、120′。用其徑向角度位置θ表示各導體位置。導線組120設置于零度與θL度角之間，而導線組120′設置于θ1和θ2之間。
由于繞組對稱性的原因，線圈安匝密度N(θ)的傅里葉級數展開可記為N(θ)＝A1·cos(θ)+A3·cos(3θ)+A5·cos(5θ)+…………+AK·cos(Kθ)+…………(公式1)其中AK=(4/π)·∫0π/2N(θ).cos(Kθ).dθ]]>
(公式2)由下式表示磁場H＝A1/R+(A3/R3)·(X2-Y2)+(A5/R5)·(X4-6X2·Y2+Y4)+…(公式3)其中R是圍繞偏轉線圈的鐵氧體磁芯的磁路半徑。項A1/R表示場分布函數的零次系數或基波場成分，項(A3/R3)·(X2-Y2)表示在坐標X和Y的點場分布函數的二次系數并且與繞組分布的三次諧波有關。項(A5/R5)(X4-6X2·Y2+Y4)表示該場的四次系數或五次諧波，等。
正項A3相應于軸上產生枕形場的正場的二次系數。在所有導線中電流沿相同方向環流的情況下，N(θ)通常是正的，如果導線被設置于θ＝0度和θ＝30度角之間，那么項A3是正的。這是因為cos(3θ)是正的。通過在預定的角度范圍內設置導線可以局部引入所有都為正的場的有意義的正二次系數以及場的正四次系數。
為了保持來自一字形電子槍的電子束會聚，已知使中間區24線性偏轉場的二次系數為正。為此，至少在中間區24的一部分中使側邊線束120的大部分導線保持在0度與30度角之間的徑向角度位置范圍內。可是，由于該控制電子束會聚的方法引入了大的彗形拋物線誤差，因而必須如后面所要說明的那樣校正該彗形拋物線誤差。
可以用被覆電絕緣體和熱固性膠的小尺寸的銅線繞制圖4a和4b的鞍形線圈。在大體按其最終形狀繞制鞍形線圈的繞制機中進行纏繞，并在繞制工藝過程中引入圖4a和4b中的間隙21、21′、21″、22、22′。由纏繞頭中的可伸縮銷釘確定這些間隙的形狀和位置，可伸縮銷釘通過在每一間隙中形成角部來限制這些間隙的形狀。
在纏繞之后，各鞍形線圈被保持在模具中，并且為了獲得要求的機械尺寸還對其施加壓力。為了軟化熱固性膠使電流流過導線，然后為了使導線相互粘接和形成自支撐的鞍形線圈，再對其進行冷卻。
在纏繞工藝過程期間，由位于中間區24的中心區域的圖4a的位置60的銷釘確定形成于中間區24中的間隙21″的位置。結果是在間隙21″中于位置60處形成角部或角部分。
按眾所周知的方式銷釘使繞組分布產生驟然改變并在繞組間隙中形成相應的角部。在更接近入口區的圖4a中位置60的一側，越接近角部位置60，導線集中程度就越大。另一方面，在更接近出口區的角部位置60一側，隨著距位置60的距離增大，導線集中程度減小。這樣，在位置60導線集中程度局部最大。
在纏繞工藝過程中，由位于中間區24背部的位置42處的銷釘確定形成于中間區24背部中的間隙26的位置。結果是在間隙26的位置42處形成角部。位置42對于Z軸來說位于距線圈前部56mm處，接近于主窗口18的后部極限點或角部17。后端部17限定窗口18在Z軸上距線圈前部的最遠坐標。角部17對于Z軸來說位于距線圈前部59mm的距離處。間隙26沿Z軸在距偏轉線圈前部47mm處與62mm處之間延伸。
間隙21″和26都位于由導線束120和120′形成的側邊部分中。位置60處的銷釘接近中間區24的中心。位置42處的銷釘位于接近角部17的中間區后部。
有利的是，在由窗口18的角部17的Z軸坐標表示的一端和在由距角部17約為中間區24長度的10％的Z軸坐標表示的另一端定界的范圍內選擇位置42。中間區24的長度等于由端部線匝部分29形成的窗口18邊界Z軸坐標與窗口18的角部17的Z軸坐標之間的差。在中間區長度的10％這樣的范圍內選擇位置42的坐標，可改進彗形拋物線誤差校正。這還可避免使用分流器或磁鐵。
為了分析的目的，比較常規或傳統的第一線圈與假想的第二線圈的會聚誤差和彗形象差的值，在第一線圈中設置側邊導線束使其在0度與50度角之間具有大體不變的徑向密度，第二線圈在某些方面與圖4a和4b的線圈類似。在第二線圈中，大體在中間區24中部的縱向位置中的側邊導線束的94％集中在0度與31度角之間的徑向開口范圍中，這樣在繞組中產生與圖4a的橫向繞組間隙21″類似的橫向繞組間隙。此外，比較傳統的第一線圈與假想的第三線圈的會聚誤差值和彗形象差值，該第一線圈的側邊導線束在0度與50度之間以大體恒定的徑向密度設置。在第三線圈中，位于中間區24后部的縱向位置中的側邊導線束的49％集中在入口區25附近且在0度與33度角之間的徑向開口范圍中，從而在繞組中產生與附圖4a的橫向繞組間隙26類似的橫向繞組間隙。
下表展示了第二和第三線圈相對于傳統的或常規第一線圈在會聚誤差和彗形象差上的改進但卻使彗形拋物線誤差劣化。彗形拋物線誤差在第二線圈中從0.44mm增加至0.83mm，在第三線圈中從0.44mm增加至0.53mm。
在下表中，在通常表示陰極射線管熒光屏的一個象限的九個點測量(水平和垂直)彗形象差和會聚誤差。正如所記錄的那樣，第二和第三線圈的兩個經修改的結構沿相反方向改變彗形拋物線。該特征最好用于圖4a和4b的配置中，以使彗形拋物線誤差值減小到接近零的可接受值

有利的是，與間隙21″和26有關的相應銷釘的位置提供分開的用于校正會聚和殘余彗形象差的控制參數或自由度，同時能夠使彗形拋物線誤差值最小化為可接受的值。此外，在中間區24且形成于線束120中的繞組間隙21″與形成于區域25中的繞組間隙的組合使用，提供所要求的沿Z軸的變化，從而可有利于避免使用分流器或磁鐵。
在圖4a和4b的實例中，偏轉系統安裝于A68SF型管上，該管具有非球面型的熒光屏和在水平邊緣3.5R數量級的曲率半徑。水平線圈3沿Z軸的總長度等于81mm。水平線圈有由沿Z軸長7mm的端部線匝導線形成的前部或束出口區域或區23。水平線圈3有長度為52mm的中間區24，在中間區24中延伸圖4b的窗口18。水平線圈3有沿Z軸延伸長度為22mm的背部或后端線圈導線19。這樣纏繞線圈背部的導線，使它們構成局部由無導線的間隙相互分開的幾束或組。
沿其對稱的YZ平面觀察圖4a和4b的線圈可以看出在繞制工藝過程中，如前所述，將銷釘插入位置60和42，在區域24中產生間隙21″和26。位置60處的銷釘保持導線束120約為線圈導線數的94％。位置60處的銷釘位于距線圈前部27mm的距離處，且按31.5度的XY平面中的角度位置約在中間區域24的中心。位置42處的銷釘保持圖4a的導線束45約為線圈導線數的49％。在XY平面中按等于33度的角度位置將位置42處的銷釘設置于距線圈前部56mm處。
由在出口區23中的導線配置校正大部分幾何誤差。由形成在束入口區25的后端線匝部分19中的繞組間隙部份地校正彗形象差。
在圖4a和4b的配置中，通過在位置60的銷釘所建立的中間區導線部分的操作和在位置42的銷釘所建立的中間區導線部分的操作，部分地校正會聚誤差和殘余的彗形象差。每一校正對會聚誤差和彗形象差的減小都起部分作用。
有利的是，上述會聚誤差和彗形象差校正使彗形拋物線誤差沿相互相反的方向發生變化。因此，有利的是，可使彗形拋物線誤差減小到可接受的大小。
圖5a和5b展示間隙21″和26對水平偏轉場的零次和更高次成分的系數的影響。在圖5a中，提供由圖4a和4b的線圈產生的場的零次成分系數H0和場的二次和四次成分系數H2和H4沿Z軸的變化，和其與沒有間隙21″的類似線圈中所發生的變化之比較。圖5b中，提供由圖4a和4b的線圈產生的場的零次成分系數H0和場的二次和四次成分系數H2和H4沿Z軸的變化，和其與在沒有間隙26的類似線圈中所發生的變化之比較。正如圖5a和5b所展示的那樣，各間隙21″和26正地增加作用區中二次和四次成分的系數，而不影響偏轉場的零次成分系數。
根據管子的尺寸和熒光屏的平面度，希望在區域24的中心區域中產生附加間隙以獲得期望的校正。同樣，通過在位置60和42的銷釘操作，保持在0至30度之間的徑向開口中的導線百分率以及銷釘的Z位置取決于在區域23和25中所選導線的形狀產生的場形狀。這樣，例如，對于束會聚的預定作用，這是有用的，即通過在背部區域25中或多或少地延伸間隙26，改變場的四次成分系數，從而改變對彗形象差和彗形拋物線誤差的作用。
下表表示由圖4a和4b的線圈結構的操作產生的會聚誤差、彗形象差和彗形拋物線誤差之值。所獲得的會聚誤差、彗形象差和彗形拋物線誤差的值足夠低，因此，是可以接受的。
(用mm表示的值)

由位置42處的銷釘保持在XY平面中某一角度位置以下的相關導線的百分率、位置42處的銷釘相對Z軸的位置和位置42處的銷釘角度位置可根據將要校正的誤差范圍進行改變。間隙26的尺寸可以改變，正如圖4A和4B中的情況那樣，還可延伸到入口區25。
看作為現有技術的傳統或常規第一線圈有不規則四邊形差的束著屏誤差，如下表所示。下表提供在管子熒光屏上九個常規點的紅色圖象和藍色圖象之間的不規則四邊形值。

圖6b中示出不規則四邊形不同誤差。圖6b中，應用了下列參考標號70代表紅色圖象，71代表藍色圖象，60代表在1H(熒光屏上1點鐘位置)的不規則四邊形誤差，和61代表在點2H(熒光屏上2點鐘位置)角部中的不規則四邊形誤差。
在實現本發明的特征中，由無導體的間隙21″校正不規則四邊形差的誤差。間隙21″在Z軸方向上伸進中間區24這樣的長度，該長度大于中間區24沿Z軸長度的一半的長度。中間區的長度等于窗口18的長度。為了減小引起不規則四邊形差問題的高次場分布系數的影響，間隙21″在30度與45度之間所選的XY平面中的徑向角度開口中延伸。已發現40度的徑向方向是用于使不規則四邊形差問題最小的這種管子的最佳方向，以便間隙21″通常在大于其沿Z軸長度的部分上沿該方向取向。為了顧及在線圈模具中線圈的繞制限制，間隙21″在長度124上沿Z軸延伸，以便如圖4a所示的包括40度徑向方向的徑向角度開口內無導線。長度124等于中間區24沿Z軸長度的約75％。
紅/藍不規則四邊形誤差的測試表明在這種情況下的顯著改進，使不規則四邊形差達到可接受的值。下表中給出這些值

在未示出的改進模式中，可在主窗口18角部17附近的區域上相對Z軸設置的側邊導線束中形成兩個間隙。這兩個間隙可局部伸進區域24和區域25中。在繞制的工藝過程中設置銷釘使這些間隙處于不同的角度位置，為了減小彗形象差、彗形拋物線誤差和會聚誤差，可以產生這樣的導線組，即導線數可按比值變化，該導線組允許改變對場的作用和獲得對偏轉場的零次和更高次成分的系數的更好的作用。
并不限于上述實施例。為了減小殘余的會聚誤差、彗形象差和垂直彗形拋物線誤差，也可將鞍形垂直偏轉線圈的相同實施原理用于改變垂直偏轉場。
權利要求
1.一種視頻顯示偏轉裝置，包括鞍形的第一偏轉線圈，所述第一偏轉線圈產生偏轉場，以使電子束沿陰極射線管顯示熒光屏的第一軸掃描，所述第一偏轉線圈包括形成一對側邊部分、接近所述熒光屏的前端線匝部分和接近所述管子電子槍的后端線匝部分的多個繞組線匝，所述側邊部分構成在其間無導線的繞組窗口，由所述前端線匝部分與所述后端線匝部分之間的距離限定該窗口的長度尺寸，至少一個所述側邊部分有用于校正電子束著屏誤差的第一繞組間隙，所述第一繞組間隙構成占據從30度與45度之間選擇的角度范圍并具有大于所述窗口所述長度尺寸一半的長度尺寸的縫隙；第二偏轉線圈，用于使所述電子束沿所述熒光屏的第二軸掃描以形成光柵；和可滲磁的磁芯，與所述第一和第二偏轉線圈一起構成偏轉系統。
2.根據權利要求1所述的偏轉裝置，其特征在于所述第一繞組間隙減小不規則四邊形誤差。
3.根據權利要求1所述的偏轉裝置，其特征在于所述第一繞組間隙在比所述前端和后端線匝部分的每一個都更接近于所述前端線匝部分與后端線匝部分之間的所述窗口中心的縱向坐標的縱向坐標處有角部。
4.根據權利要求3所述的偏轉裝置，其特征在于所述第一繞組間隙從所述窗口第二端的縱向坐標延伸到比所述窗口中心坐標距所述熒光屏更遠的縱向坐標處。
5.根據權利要求1所述的偏轉裝置，其特征在于所述一個側邊部分具有在從下列縱向坐標延伸范圍中選擇的位置處有角部的第二繞組間隙，所述范圍是在接近所述后端線匝部分的所述窗口第一端部的縱向坐標與比所述第一端部縱向坐標更接近所述熒光屏的縱向坐標之間的范圍，所述第一端部縱向坐標在距所述第一窗口端部坐標的距離等于所述窗口的所述長度尺寸的10％處。
6.根據權利要求5所述的偏轉裝置，其特征在于所述第二繞組間隙延伸到比所述窗口第一端部坐標距所述熒光屏更遠的縱向坐標處。
7.根據權利要求5所述的偏轉裝置，其特征在于所述第一繞組間隙和第二繞組間隙產生在相反方向上且相互進行補償的彗形拋物線誤差的相應變化。
8.根據權利要求5所述的偏轉裝置，其特征在于所述繞組間隙的每一個正地增加所述第一偏轉線圈的場的場分布函數的二次系數和四次系數。
9.根據權利要求1所述的偏轉裝置，其特征在于所述一個側邊部分包括具有第二角部并包括所述一個側邊部分的大部分導線的第一繞組線束，和構成所述繞組窗口的側邊界的第二繞組線束。
10.根據權利要求9所述的偏轉裝置，其特征在于包括所述第二角部的所述第一繞組線束包括0與30度之間的導體繞組。
11.根據權利要求1所述的偏轉裝置，其特征在于所述陰極射線管有大于或等于1.5R的曲率半徑。
12.根據權利要求1所述的偏轉裝置，其特征在于所述陰極射線管在水平邊緣有3.5R數量級的曲率半徑。
全文摘要
用于彩色陰極射線管的偏轉系統,包括鞍形垂直偏轉線圈和鞍形水平偏轉線圈。水平偏轉線圈包括構成一對有在其間無導線延伸的繞組窗口的側邊部分的繞組線匝。各側邊部分有第一和第二繞組間隙。第一繞組間隙構成占據30度與45度之間的角度范圍并具有大于窗口長度尺寸一半的長度尺寸的縫隙。第二繞組間隙的角部設置在從下列范圍中選擇的Z軸坐標處,該范圍是在接近管子電子槍的窗口端部的Z軸坐標與更接近管子熒光屏的Z軸坐標之間的范圍。該范圍的長度約為窗口長度的10%。在不使用諸如分流器或磁鐵之類的場成形器的情況下可獲得會聚誤差、水平彗形象差、彗形拋物線誤差和不規則四邊形誤差的校正。
文檔編號H01J29/76GK1245583SQ97181659
公開日2000年2月23日 申請日期1997年12月19日 優先權日1996年12月20日
發明者N·阿茲, O·馬森 申請人:湯姆森管及展示有限公司