автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Исследование и разработка цветного дисплейного кинескопа с высокой и сверхвысокой разрешающей способностью

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИИ tlO ДЕЛАН НАУКИ И ВЫШЕЙ ШКОЛЫ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

I ft У1"!!! -

т правах рукописи Экз. N ,

ВЕЙЛЬ Игорь- Романович

УДК 621.385.832:621.383.8.001.573

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЦВЕТНОГО ДИСПЛЕЙНОГО КИНЕСКОПА С ВЫСОКОЙ И СВЕРХВЫСОКОЙ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ

( специальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления )

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994

Ре£эта иьишшена в Мооновскш государственном институте электроники н математики (технический университет) на кафедра лагерных и микроволновых информационных аиотец.

Научный руководитель - доктор технических иаук, профессор Черюооб А.С.

Официальные оппонент'::

- доктор технических наук, профессор Петров Г.М.

- кандидат технических наук Симонов В.П.

■ ■ . _

Ведущее предприятие - Научно-ксследааательокий институт

"Платан". 1

Защита состоится "2$' ¿л1оо^ 1394 г, в чао. на ва-седании Специалиэировак.,ого Совета Г.061.68.01 при Московском государственном институте электроники и математики по адреоу: 109028, г. Москва, Б.Вузовский пер., д.3/12. ;

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГИЗМ,

Автореферат разослан "26" МйЛ 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного

Совета, доцент, к,т.н., / /Старых В.А./

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. В последние годы в информационной технике возрос интерес к масочным цветным кинескопам с высокой и сверхвысокой разрешающей способностью. Ото связано не только о разработкой новых систем телевизионного назначения повышенного качества, но и с развитием систем отображения знаковой и .графической информации. Подобные системы находят применение в персональных компьютерах, видеотерминалах, в устройствах для автоматического проектирования, в том числе ' проектирования больших и сложных микросхем.

Скорость работы современных ЭВМ в диалоговом режиме в основном определяется скоростью считывания информации оператором с экрана дисплея. В связи с этим перед разработчиками дисплейных трубок стоит задача повышения скорости считывания и увеличения достоверности считываемой информации за счет увеличения качества изображения, контрастность, насыщенность и четкость которого должны Сыть сопоставимы с материалами, исполненными полиграфическим способом.

Появление на рынках СНГ и России большого количества средств вычислительной техники'не снижает остроту проблемы вследствие высокой цены импортируемой (часто невысокого качества) техники', и отнесения современных ЭВМ к разряду стратегических товаров, которые на поставляются. Использование в отечественных разработках' готовых конструкторских и технологических решений ведущий зарубежных фирм не представляется воэ.чоэным вследствие их патентной защищенности и невозможности воспроизведения в условиях отечественного производства. ' •

В связи . с этим перед разработчиками России стоит важная задача по разработке цветных дисплейных кинескопов с высокой и сверхвысокой разрешающей способностью,, параметры которых долины быть сопоставимы с продукцией ведущих зарубежных фирм • и конкурентно способными на мировом рынке.

Постановка задачи. Переход к дисплеям улучшенного качества требует проведения ряда конструкторских и технологических доработок по улучшению качества серийно выпускаемых дисплеев. Комплекс проблем включает вопросы уменьшения диаметра электронного пятна на экране, изменение структуры люминофорного экрана, совершено-

твование конструкции теневой маски и электронного прожектора, увеличение тока луча и повышение скорости развертки, а также улучшение качества используемых материалов и повышение технологичности конструкций. Важное знг-ение имеет разработка численных методов моделирования на ЭВМ новых конструкций электронных прожекторов и отклоняющих систем, позволяющие провести оптимизацию дисплея путем снижения аберрации главной фокусирующей линзы и использования динамического астигматизма. Одной из главных проблем в разработке дисплеев является уменьшение отношения цена/качество, без решения которой отечественные дисплеи не найдут широкого применения в бытовой и промышленной радиоаппаратуре и не будут конкурентоспособны на мировом рынке.

Тагам образом, создание, совершенствование и использование современных средств вычислительной техники неразрывно связано с исследованием и разработкой цветного дисплейного кинескопа с высокой и сверхвысокой разрешающей способностью в условиях отечественного производства и является в настоящее время актуальной задачей.

Цель работы. Целью настоящей диссертационной работы является исследование и разработ.ча нового цветного дисплейного кинескопа с высокой и сверхвысокой разрешающей способностью применительно к условиям отечественного производства, а также разработка рекомендаций по выполнению эргономических требований, обеспечивающих условия комфортной и безопасной работы.

Основные задачи исследования.. Для достижения поставленной цели был рассмотрен следующий круг вопросов:

1. Исследование оснивных факторов, определяющих качество изображения цветных дисплейных кинескопов.

2. Разработка численного метода моделирования электронного потока в цветном дисплейном кинескопе.

3. Исследование и разработка конструкции цветного дисплейного кинескопа с высокой разрешающей способностью и долговечностью.

4. Анализ погрешностей составляющих звеньев основной размерной цепи технологического производства дисплеев.

5. Разработка рекомендаций по выполнению эргономических требований, обеспечивающих условия ко"фортной и безопасной работы. ,

Метол» исследования. Основные результаты получены с использованием электроннбоптических методов расчета электроннооптичес-ких систем, в частности, метода параксиального уравнения, метода электронных линз, методов теоретической физики,. в частности, метода интегральных уравнений для решения задачи Дирихле, метода разделения переменных', метода трубок тока, метода самосогласованного поля. Численные расчеты для определения полей и траекторий квазигидродинамиче'окой модели. электронного потока проводились с использованием методов граничных элементов, Рунге-Кутта и итерационных методов решения системы линейных алгебраических уравнений.

Научная новизна. " диссертационной- работе получены следующие новые результаты, которые выносятся на защиту:

- условие оптимальной Фокусировки яеоклоненного электронного пучка на экране дисплейного кинескопа;

- предложен и развит метод анализа траекторий параксиальных электронов в ЭОС ЦЭЛТ;

- конструкция электронной пушки ЦЭЛТ с улучшенной фокусировкой и увеличенной.долговечностью работы;

- инженерная методика согласования " нестандартных " электронных пушек с серийно выпускаемыми фокусирующими системами. ЦЭЛТ;.

- разработанная обобщенная численная модель электронного по-.' тока в усовершенствованной конструкции ЭОС ЦЭЛТ- со__..сверх-высокой разрешающей способностью;

- комплекс алгоритмов и программ для численного моделирования эос цэлт; .'— - • - .

- методика анализа погрешностей составляющих звеньев основной размерной цепи технологического процесса производства цветных дисплейных кинескопов; • .

- конструкция и технологическая оснастка цветного дисплейно- ■

'го кинескопа со сверхвысокой разрешающей способностью; ■

Практическая ценность. Разработана электронная пушка для

ДЭЛТ с увеличенной долговечностью и фокусировкой:. предложена но-зая конструкция электронной пушки с катодом, имеющим увеличенную эабочую поверхность и более однородное электрическое поле по по-теречному сечен:® электронного пучка, дана методика инженерного расчета предложенной конструкции. '

- в -

разработана программа для численного моделирования на ЭВМ усовершенствованной конструкции ЭОС ЦЭЛТ 6 высокой разрешающей способностью по результатам которой выработаны практические рекомендации по усовершенствован}® конструкции : ЭОС для дисплейной ЦЭЛТ. Разработана методика назначения допусков и определены их ■числовые значения для процесса производства дисплеев с малым процентом брака и пониженной себестоимостью. Разработана конструкция цветного дисплейного кинескопа со сверхвысокой разрешающей способностью и технологическая оснастка для его производства.

На основании проведенного в диссертационнй работе исследования были разработаны и испытаны перспективные конструкции цветных дисплейных кинескопов со сверхвысокой разрешающей способностью на Московском электроламповом заводе, заводе "Хроматрон"-:

Разработанные конструкции, способы, мётоды. алгоритмы к программы анализа конструкций дисплейных кинескопов были использованы в НИР: "Клавир" и "Клавир-1" - ОКБ МЗЛЗ в 1979-81 годах; в ОКР. проведенных в ОКБ МЗЛЗ: "Клавир-2" - 1982 год. "Калина-Д" -1986 год. "Клумба" - 1986 год совместно с НИИ "Платан", "Корунд" - 1969 год совместно с заводом "Хроматрон" и внедрены в серийное производство на ыэлзе, заводе "Хроматрон", ГП ВЭЛТ при производстве цветных дисплейных кинескопов 61ЛК7Ц. 32ЛКД1Ц, 51ЛКД1Ц. 32ЛКД2Ц.

Апробация рабо-щ. Основные результаты проведенных исследований докладывались на научно-технических семинарах Московского государственного института электроники и математики, на научно-технических советах ОКБ МЗЛЗ в период 1980-87г. г.. на заседают межведомственных комиссий по приемке НИР и ОКР по разработке я принятию установочных партий приборов 61ШЦ, 32ЛКД1Ц, .'5ЩДЦ ЗЙЛКД2Ц. Образцы приборов, созданных в рамках данных работ, экспонировались на ВДНХ СССР, где автор диссертации был удостоен в 1983 году бронзовой медали, в 1986 году- золотой.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 работ: 4 статьи и 5 авторских свидетельств, список которых представлен в конце автореферата. ,

Структура и объдм диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, приложений и списка литературы и изложена на 184 страницах. Обьем приложения - ? страница библиография работы включает В4 наименований.

- т -

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой задачи, поставлена цель и определены основные задачи исследования, кратко отражены вопросы, излагаемые в главах диссертации и сформулированы науные положенп, выносимые на защиту.

В первой главе приводится обзор литературы, анализирующей современное состояние работ по цветным дисплейным кинескопам с высокой разрешающей способностью для систем отображения информации. рассмотрены основные типы ЭЛТ для дисплеев, приводятся результаты анализа способов формирования и конструкций ЭОС с улучшенной фокусировкой, остановлено, что комплекс проблем, возникающих при разработке цветных дисплейных кинескопов включает вопросы уменьшения диаметра электронного пятна и совершенствование конструкций отдельных элементов дисплеев: электронная пушка, фокусирующая система, теневая маска, люминофорный экран, система коррекции искажений триады электронных пучков и технология их изготовления. Показано, что пока решены и решаются лишь отдельные конструкторские и технологические вопросы.

Проанализированы основные эргономические требования к цветным дисплейным кинескопам, показаны пути обеспгчения условий комфортной и безопасной работы с дисплеем ЭВМ. . ■

Во второй главе приведены результаты анализа основных факторов, определяющих эксплутацлонные параметры цветных дисплейных кинескопов, рассмотрены различные типы моделей электронного потока в ЦЭЛТ» приводятся результаты численного моделирования, выработаны практические рекомендации по усовершенствованию, конструкций ЭОС ЦЭЛТ. По результатам анализа получено условие оптимальной фокусировки неотклоненного электронного пучка. Описывается метод анализа параксиальных траекторий, в ЭОС ЦЭЛТ, эффективность которого подтверждается результатами экспериментальных исследований. Приводятся результаты разработки электронной пушки с увеличенной долговечностью и улучшенной фокусировкой, описана методика согласования "нестандартных " электронных пушек с серийными фокусирующими системами ЦЭЛТ. Рассматриваются вопросы моделирования на ЭВМ усовершенствованных конструкций ЭОС ЦЭЛТ со сверхвысокой разрешающей способностью: сформулированы и обоснованы допущения рас-

•четной модели и исходные данные для программного обеспечения, изложены результата численного моделирования и приводятся практические рекомендации по усовершенствованию конструкции ЭОС цветню дисплейных кинескопов. . • .

Введем цилиндрическую систему координат (£, ¥.*). •

В рамках параксиальной теории представим эффективный <ш уровне 1/е) диаметр йв электронного пучка на экране дисплейной кинескопа в виде:

г г 1/2 йз - [{¿х + йэа) + Ззс 3 , где: ( 1 )

4х - мае ,

<3х - составляющие обусловленные увеличением главной

.фокусирующей линзы, йс - диаметр виртуального кроссовера, расположенного перед линзой,

И - коэффициент увеличения линзы, йва- сосгашишцая, обусловленная сферической аберрацией линзы:

3 '■■.•■

йза - о.бмеаС .

Сэ - коэффициент сферической аберрации линзы, ос - угол влета в линзу,

йзе- составляющая. - обусловленная действием пространственной заряда на участке линза-экран:

// Л г \ dsc"/f Щь Т/ • где: < 2 >

I - ток луча на экране,

Uta - потенциал экрана.

Из выражений (1) и (2) следует, что. с одной стороны, с увеличением угла cL уменьшается размер электронного пятна на экране вследствие увеличения выходной апертуры пучка, с другой стороны, увеличивается размер электронного пятна на экране вследствие сферической аберрации линзы. В результате имеем условие оптимально}

экусировки (конструкции электронного прожектора), соответствую-ге минимальному размеру электронного. пятна"Э<За /'dd - О для оп-эделения величины oCopt.

Для определения контура электронного пучка r(z) используем араксиальное. уравнение в виде:

7Р Щг)Ог + ЩГ) г"Шощи*/г)г

где: '

^ » -е/т.

в - заряд электрона, •

га - масса электрона,

£а~ абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума, 0 а{^ё*) • Тк - температура катода,

гк - радиус эмиттирующей поверхности катода.

-23

К« 1.38-10 Дж/град - постоянная Больцмана.

Значение функции и(2) в области электронной пушки и нестан-¡артных конструкций электродов определялось как решение уравнения [апласа методом интегральных уравнений на сетке { 21 ), в результате умеем значения Ш'.- и(21), которые непрерывно восстанавливав шсь на анализируемом участке с помощь» кубической-сплайн-интер-голяции. Значения 0(2) в области стандартных форм электродов ; главная фокусирующая линза) определялись по аналитическим форму-:ам. Уравнение (3) для разданных значений параметров-, решалось шсленно методом Рунге-Кутта для синтеза конструкции электронной 1ушки с увеличенной рабочей поверхностью катода со стандартной, сонструкцией главной фокусирующей линзы: рассчитывается контур шектронного пучка от экрана до плоскости ускоряющего электрода (анода электронной пушки), в результате имеем значения г(гуэ), *'(2уэ) (2уэ - положение плоскости отверстия ускоряющего электро-и), по значению которых синтезировалась конструкция электронной тушки по методике Пирса. Для стандартных форм катодноподогрева-

тельного узла и ускоряющего электрода была -разработана конструкция ¡юдулятора, состоящего из двух диафрагм с отверстиями разного диаметра и составлена номограмма для определения их размеров.- По результатам расчетов были разработаны и испытаны электронноопти-чеекие системы дисплейных кинескопов с увеличенной рабочей поверхностью катода. Результата экспериментальных исследований показал!: перспективность использования предложенных конструкций: малые запирающие напряжения, высокая крутизна модуляционных характеристик, повышенная разрешающая способность и долговечность по сравнению с серийно выпускаемыми цветными дисплейными кинескопами.

Дальнейшее моделирование ЭОС ЦЭЛТ проводилось в три этапа: моделирование распределения тока эмиссии с катода, моделирование конфигурации электронниго потока одиночного прожектора и сведения электронных потоков.

Эмиссия с поверхности катода может происходить в режиме ограничения тока пространственным зарядом, либо в режиме начальных токов: Расчетная модель токоотбора использует следующие допущения:

- расчет распределения плотности тока эмиссий проводится с учетом начальных скоростей электронов при заданных температуре и эмиссионной способности катода;

- для расчета радиального распределения плотности тока реальная ЭОС заменяется системой концентрических диодов, не зависящих друг от друга, с плоскопараллельным полем;

- напряженность в дипце, удаленном на расстояние г от оси, должна быть ,../«\вна напряженности поля у соответствующего участка поверхности катода реальной ЭОС;

- плотность зарядов 'Со(г), индуцированных на катоде дао"а. удаленного на расстоянии г от оси. при потенциале анода иэф(г) - ио должна быть равна плотности зарядов, индуцированных на этом же участке катода реальной ЭОС при пстенци-алах электродов, равных ио.

Последнее допущение равносильно условию равенства суммарной межэлектродной емкости системы концентрических диодов и межэлектродной емкости катод-электроды реальной ЭОС.

Электростатическое поле прожетора и конфигурация электронного потока моделировались при следящих предположениях: '

- И -

- прояектор ЭОС состоит из прризвольного числа электродов, ограниченных абсолютно проводящими поверхностями:

- для определения конфигурации потока используется квазигидродинамическая модель, состоящая из N трубок тока, в которой граница электронного потока определяется расчетом одиночной сгибающей траектории.

Квазигидродинамическая модель позволяет с удовлетворительной точностью определить радиальную составляющую поля пространственного заряда в каждой из концентрических трубок тока в предположении. что плотность т&ка в пределах одной трубки постоянна. Данная модель позволяет учесть неламинарность электронного потока, возникающую под действием кулоновских сил расталкивания в поле пространственного заряда. Неламинарность учитывается посредством Ьереприсвоения значений тока при пересечениях трубок в процессе интегрирования уравнений движения методом Рунге-Кутта.

Для построения квазигидродинамической модели электронный поток разбивался на 11 концентрических трубок с радиусами гк которые определяются из условия равенства токов 1-1Л/М. Координаты точек гк и задаваемые в них одиночные векторы скоростей Уок начальными условиями при интегрировании методом Рунге-Кутта огибающих траекторий, соответствующих к-й трубке тока. Направление Уок может задаваться произвольно в пределах половины полного телесного угла либо по касательной к образующей трубки тока.

В результате расчета электронного потока с использованием квазигидродинамической модели установлено, что второй кроссовер не является ярко выраженным. Это связано с тем., что в данной расчетной модели минимальные радиусы у поверхности маски достигаются различными трубками тока при различных потенции пах ифок.

Электростатическое поле сведения триады электронных лучей рассчитывалось в трехмерной постановке. Описание трехмерной геометрии ЭОС основано на использовании локальных систем координат для задания отдельных непрерывных участков поверхностей и общей системы коор.даат для компоновки всей ЭОС. Участки могут представлять собой плоские поверхности, ограниченные отрезками прямых или кривых второго порядка, либо поверхности, образованные вращением вокруг оси отрезков прямых или кривых второго порядка (цилиндр. конус, сфера и/их части).

В результате моделирования выработаны рекомендации по усовершенствованию конструкций ЭОС на основе сравнительного анализа 6-электродной конструкции прожектора ЭОС и 7-электродной конструкции о предварительной эквипотенциальной линзой. В сравниваемых конструкциях предварительно моделированием определены наилучшие из технологически возможных диаметры отверстий модулятора и ускоряющего электрода, а также найдены расстояния между катодом и модулятором, ускоряющим и Фокусирующим электродами.

Анализ показал, что линза предварительной фокусировки уменьшает при 1л • 100 мкА радиус электронного потока на входе в главную линзу 7-электродного прожектора от 1.05 до 0,67 мм. Однако уменьшение радиуса потока в главной линзе приводит к увеличению радиуса пятна на экране, на 2035 по сравнению с 5-электродным прожектором за счет увеличения влияния пространственного заряда'. Это согласуется с данными измерений разрешающей способности (1200 и 1000 телевизионных линий соответственно), которые получены для ЦЭЛТ с диагональю экрана в 51 см и шагом мелкоструктурной маски 0.24 мм. Достигнутая разрешающая способность 5-электродного прожектора на 20% выше, чем у разработанных ранее ЭОС, и находится на уровне лучших мировых достижений для дисплейных ЦЭЛТ.

Таким образом, использованные нами расчетные модели распределения тока эмиссии конфигурации электронного потока и сведения триады у поверхности экрана позволили получить удовлетворительные результаты, совпадающие с результатами измерений разрешающей способности и других параметров ЦЭЛТ. Эксплуатация программного обеспечения позволила ограничить количество дорогостоящих макетных образцов ЦЭЛТ, обоснованных моделированием ЭОС.

В третьей главе излагаются результаты анализа погрешностей составляющих звеньев основной размерной цепи технологического процесса производства дисплеев с высокой разрешающей способностью по данным завода "Хроматрон". Последовательно даны: анализ погрешностей основной размерной цепи, исследование влияния размеров охранного кольца при технологическом процессе фотопечати, практические рекомендации по составлению звеньев различных размерных цепей, методика назначения допусков и их числовые значения для процесса производства с малым процентом брака к пониженной себестоимостью. Производятся результаты исследования влияния звеньев дисплея и технологической оснастки.

Определим размерную цепь как совокупность размеров, образующие замкнутый контур и непосредственно участвующих в решении поставленной задачи.

Основная размерная цепь - это цепь, все звенья которой непосредственно участвуют в решении поставленной задачи.

Звено размерной цепи - один из размеров, образующих размерную цепь. Замыкающее звено размерной цепи •• размер., непосредственно связывающий относительное расстояние, которое необходимо обеспечить в поставленной задаче (ГОСТ 16319-70).

Ширина S охранного кольца является замыкающим звеном основной размерной цепи цветного дисплея, которое компенсирует погрешности, возникающие при его изготовлении и эксплуатации. Определим $ как

»

$ • 0.5 (drp -dn -е/з). где: . ( 4 )

с!тр • размер люиинофорной и электродной триады;

ctn - диаметр электронного пятна;

о!з - диаметр отверстия матрицы.

Изменение ширины охранного кольца - Мд от погрешностей составляющих звеньев -o)/¿ дисплея определим уравнением:

Ъfa,+Ц«**-•+$£<»»>' i-M ^(5 >

Так как величина любого составляющей? звена размерной цепи может изменяться от наибольшего значения до нуля, то следует говорить не о погрешностях составляющих звеньев, а об их полях рассеивания cO/t- разности между наибольшим и наименьшим измеренными размерами в партии изделий (ГОСТ 16319-70).

Отметим, что уравнение ( 5 ) для определения поля рассеяния ширины охранного кольца одно, а неизвестных полей рассеяния, могущих принимать различные значения, п , следовательно, решить его можно только подбором значений полей рассеяния составляющих звеньев. При этом значения частных производных, показывающих степень влияния звеньев на ширину охранного кольца и называемых передаточными отношениями, должны быть определены путем дифференцирования аналитического уравнения, связывающего ширину охранного кольца с составляющими звеньями. '

Погрешности, влияющие на щирину охранного кольца, разделим по этапам изготовления цветного дисплея на три составляющие части: фотопечать; сборка; работа дисплея в динамическом режиме.

Для каждого из этих процессов составлена размерная цепь, связывающая соответствующие составляющие звенья дисплея и технологической оснастки. Для процесса фотопечати поле рассеяния ширины охранного кольца И'л при уменьшении ширины люминофорной триады и точки представляется в виде

*Кл - 0.5 Ийл.тр. -0. 5 Мйл ,

а при увеличении ширины - И"л в виде

№"л - И&л.тр. + 0.5 1Мл . где:

1Мл. тр. и Шл - поля рассеяния ширины люминофорной триады и люминофорной точки соответственно.

Для анализа влияния допусков звеньев дисплея и технологической осностки ширина В Л охранного кольца представлялась в виде

t - коэффициент риска, характеризующий процент выхода ширины охранного кольца за установленные пределы; - передаточное отношение, которое в общем виде есть част-

ная производная; - коэффициент, характеризующий закон рассеяния размеров . 1-го составляющего эвена;

Ос - расширенный допуск 1-го составляющего звена; ;п - количество звеньев размерной цепи.

Значения подбираются так, чтобы выдерживалось равенство ( 6 ). Значение коэффициента Ь в зависимости от принимаемого процента риска Р при совпадении центра группирования с координатой центра отклонения (для нормального закона распределения и равновероятного выхода за обе границы поля допуска) из следующего ря-

где:

( 6 )

да:

Процент риска Р ... 32 10 4,5 1 0,27 0.1

Коэффициент е ... 1,0 . 1,65 2.0 2,57 3.0 3.2?

Величина Хс зависит от технологии изготовления составляющих звеньев. Если закон рассеяния размеров близок к закону Гаусса, что соответствует хорошо отлаженному массовому или крупносерийному производству, то XI' - 1/9. Если закон рассеяния близок к тре угольнику (закон Симпсона) - серийное производство, то М - 1/6. При законе равной вероятности (или при неизвестном законе рассеяния), отвечающем мелкосерийному производству. Л£ - 1/3. ■ В четвертой глава описаны результаты разработки конструкции и технологической оснастки цветного дисплейного кинескопа со сверхвысокой разрешающей способностью. Описана конструкция дисплейного кинескопа, имеющего улучшенную фокусировку по краям растра. чистоту цвета и стабильность статического сведения при нестабильности потенциала фокусирующего электрода по сравнению с серийным кинескопом 51ЛКД1Ц-С. Изложены результаты разработки устройства для регулировки чистоты цвета и способов юстировки и изготовления цветного дисплейного кинескопа.

Разработка конструкции области формирования пучка проводилась в два этапа: ,

- разработка осесимнетричной конструкции области формирования о заданными параметрами по электрическому режиму работы (рабочее напряжение ускоряющего электрода, запирающее напряжение, напряжение модуляции), обеспечивающая минимальный размер виртуального кроссовера и оптимальный диаметр пучка в главной фокусирующей линзе;

- введение в область формирования пучка неосесимметричього элемента и оптимизация области формирования с целью обеспечения минимального размера электронного пятна по полю экрана.

Разработка конструкции области формирования проводилась с использованием методов машинного моделирования и экспериментальной оптимизации, по результатам которых определялись основные геометрические размеры длектроннооптической системы.

Для измерения зависимости вертикального и горизонтального размеров пятна от величины фокусирующего напряжения в различных частях экрана кинескопа использовался способ, основанный на измерении размеров пятна, создаваемого электронным пучком, отклоненным в нужную точку экрана постоянным полем ОС. Для обеспечения возможности измерения размеров пятна при рабочих токах пучка, во избежание повреждения экрана кинескопа была использована модуляция тока пучка в виде импульсов прямоугольной формы.

С целью устранения отрицательного астигматизма боковой пушки и выравнивания оптимальных фокусирующих . напряжений боковой и центральной пушек была проведена доработка конструкции главной линзы. '

Устранение отрицательного астигматизма боковой пушки было достигнуто за счет повышения ее фокусирующего напряжения в горизонтальной плоскости путем установки на входе главной линзы вертикальных пластин, препятствующих смыканию электрических полей, проникающих в отверстия фокусирующего электрода. Чтобы скомпенсировать возникающее при этом усилие в горизонтальном направлении линзы центральной пушки, были одновременно добавлены горизонтальные пластины, окружающие отверстие фокусирующего электрода центральной пушки.

Измерения разрешающей способности по стандартной методике с использованием сжатой в 2 раза испытательной таблицы ТИТ 0249 показали, ' что разрешающая способность разработанной ЭОС в центре экрана кинескопа с диагональю 51 см при токе пучка 200 мкА по вертикали составляет 1100 - 1200 тел.линий, по горизонтали - более 1200 тел.линий. Разрешающая способность в углах экрана составляет порядка 1000 тел. линий по вертикали и горизонтали.

Для регулировки чистоты цвета в оптимизированной конструкции ЭОС разработано устройство, содержащее шесть постоянных цилиндрических намагниченных по диаметру магнитов, установленных с возможностью вращения вокруг своей продольной оси в держателе из немагнитного материала. Для юстировки конструкции ЭОС в колбе дисплейного кинескопа разработано устройство юстировки, содержащее источник света и фотоприемник. Между источником и фотоприемником установлено полупрозрачное зеркало под углом 45 град, к горизонтальной оси, совпадающей с.осью первого светового луча. В плоскости, параллельной плоскости полупрозрачного зеркала, установле-

на дополнительное зеркало на расстояние 1. равном ~(г/2 Г>, где 11 -расстояние метду центрами соосных технологических отверстии. Устройство снабжено дополнительным фотоприемником света с центром, расположенным на горизонтальной оси. проходящей через центр зеркала. Между зеркалами и фотопрлемниками в свече заварочного стан--ка закреплена ЭОС с двумя парам! технологических отверстий, помещенная в оболочку ЭЛТ, зафиксированную на опорном кольце.

Для повышения надекности работы цветного дисплейного кинескопа с новой конструкцией ЭОС и повышения % выхода годных кинескопов предлагается новый способ его изготовления, заключающийся в том. что при изготовлении ЦЭЛТ. включающем нанесение внутреннего высокоомного проводящего покрытия на конус, склейку, заварку, откачку, распыления геттерного элемента и создание изолирующей зоны вокруг места контакта геттера с конусом до заварки на внутреннюю ловерхнолть конуса наносят слой поливинилового спирта толщиной 0,1 - 0,3 мм, а после распыления геттера этот слой испаряют.

В приложении приведены материалы по внедрению научно-технических результатов диссертационной работы, подтверждающие ее практическую значимость.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационной работы даны в выводах по каждой ее главе. Сформулируем наиболее важные, из них:

1. В результате анализа основных факторов, влияющих на фокусировку электронного пучка на экране дисплейного кинескопа, получено условие оптимальной фокусировки неотклоненно-го электронного пучка. "

2. В рамках параксиальной теории предложен и развит метод анализа параксиальных электронов в ЭОС ЦЭЛТ, эффективность которого подтверждена результатами экспериментальных исс-, ледований.

3. По результатам анализа параксиальных траекторий электронов разработана электронная пушка для ЦЭЛТ„с улучшенной фокусировкой и увеличенной долговечностью: предложена новая конструкция электронной пушки с катодом, имеющим увеличенную рабочую поверхность и более оЬнородное электрическое

по поперечному сечению электронного пучка, разработана методика инженерного расчета предложенной конструкции, получена серия графиков для определения размеров модулятор! электронной пушки. Эффективность работа электронной пувш подтверждена результатами экспериментальных исследований.

4. В рамках параксиальной теории разработана методика согласования " нестандартных " электронных пушек о серийны» фокусирующими системами ЦЭЛТ.

5. Разработана численная модель электронного потока в усовершенствованной конструкции ЭОС ЦЭЛТ с высокой разрешайте! способностью: сформулированы допущения численной модели i исходные данные для программного обеспечения, разработш комплекс программ, по результатам численного моделироввню разработаны практические рекомендации по усовершенствованию конструкции ЭОС для дисплейной ЦЭЛТ.

6. В результате анализа погрешностей составляющих звеньев основной размерной цепи технологического процесса производо тва цветных дисплейных кинескопов с высокой разрешавде, способностью выработаны практические рекомендации по сос тавлению звеньев различных размерных цепей, исследовав влияние размеров охранного кольца при технологическом про цессе фотопечати экранов, исследовано влияние звенье; дисплея и технологической оснастки, разработана методик назначения допусков и определены их числовые значения дл. процесса производства дисплеев с малым процентом брака : пониженной себестоимостью.

7. Разработана конструкция и технологическая оснастка дл производства цветного дисплейного кинескопа со сверхвысо кой разрешающей способностью: разработана конструкци электронной пушки, предложено устройство для регулировк чистоты цвета, разработан способ юстировки ЭОС и спосо изготовления цветного дисплейного кинескопа.

Основные результаты диссертационной работы отражены в следу ющих публикациях:

1.Вейль И.Р., Новик М. А., Рысаков О. М." Цветные электронно лучевые трубки для дисплеев." Электронная промышленность 1984. ВЫП.З (13t). стр. 18-20.

2.Вейль Й.Р.. Овчинников A.B., Тренева С.И. " Определени

траекторий параксиальных траекторий в ЦЭЛТ " // Электронная тпп™ка. Сер. 4. Электровакуумные газоразрядные приборы - 1882. - Вып. 3 (92). - стр.19-21. A.c. N 1029788 " Электронная пушка приемной электронно-лучевой трубки " / Овчинников A.B., Тренева С.Н., Вейль И. Р., 1983. /

A.c. N 910072 " Электроннооптические системы цветного кинескопа " / Вейль И. Р,, Волкова Ю. Г., Головченко А. А., 1983. /

Нльевский В.А., Данилин М.С., Подолькая Й-И.. Аникина И. С. , Вейль И.Р. " Моделирование на ЭВМ усовершенствованных конструкций электроннооптических систем ЦЭЛТ " // Электронная техника. Сер. 4 Электровакуумные и газоразрядные прибору. - 1988. - Вып.1 (120). - стр. 18-22. Гусев L.H.. Алексеев С.Н., Вейль И.Р., Григорьев 3. А.. Назаров И.Д. " Точность изготовления цветных дисплейных кинескопов " // Электронная техника. Сер.4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. ' - 1987. - Вып. 1 (117). - стр. 15 - 28.

А. с. H 1253375. " Устройство для регулировки чистоты цвета в кинескопе с дельтаобразным расположением прожекторов " // Вейль И. Р.. Афанасьев М. А., Морозов й. В., 1986.' . ' A.c. N 1194202. и способ вотировки электронно-оптической системы " / Вейль И.Р..Гриднева г.В., Пучков В.В., 1985.

A.c. N 1316475. " Способ изготовления цветной электронно-лучевой трубки * / Назаров И.Д.. Вейль И.Р., Егоров

B. Д., Иванов А. А., Козловский. А. Н., Новик ?-'. Е., 1987.

таоано к пачага 10,05.94 Зак.90 ТетЛШ Объём I

. , ' ' ' "' "*""" ' ■"J*'* —