專利名稱：具有帶三個像散透鏡的一字形電子槍的彩色顯像管的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有一字形電子槍的彩色顯像管，尤其是涉及這種電子槍的改進，以降低電子束光斑變化對電子束電流變化的敏感性。
彩色顯像管中采用的電子槍(例如用于電視機中)需要在整個屏幕上實現良好的電子束點特性。這種需要由于像散偏轉線圈場的存在而難以滿足，而所述場是為維持三電子束在整個屏幕上的會聚所必需的。在以動態像散控制為特點的顯像管中，偏轉線圈引生的像散是通過施加于電子槍中電極上的電壓的調制或通過位于管頸外部的磁性元件校正的。
在不以動態像散校正為主要特點的顯像管中，在屏幕中心處與靠近屏幕邊緣處的特性之間必須進行適當的折衷。這種折衷通常以下列兩種方法中的一種來實現。第一種方法是，像散可以如此加至電子槍中的電子束上，即，使屏幕中心的束點在其處于最佳水平聚焦狀態時呈現垂直欠聚焦。在屏幕的邊緣，此像散便可抵消由偏轉線圈引起的部分垂直過聚焦。第二種方法是降低主聚焦透鏡中的垂直束尺寸。此第二種方法趨向于降低由聚焦電壓變化引起的屏幕上的垂直束點尺寸的變化，并且還降低偏轉線圈引生的像散的強度。結果，由偏轉線圈所過聚焦的垂直束點被減弱至與主聚焦透鏡中的具有較大垂直束尺寸的束點相同的程度。不過，這兩種方法均是以減小屏幕中心處的垂直束點尺寸為代價來改善偏轉束的垂直束點均勻性的。
束像散一般是通過主聚焦區電極的設計引入電子槍中的。進入主聚焦區的垂直束尺寸通常是以與水平束尺寸不相關的方式控制的，這種控制可通過在電子槍的束形成區或預聚焦區中引入槽或其它形狀的孔或凹口來實現。通過主聚焦透鏡的合理設計，并組合采用一個束形成區槽，在某些特定束流情況下，可以調節像散和垂直束尺寸，并且因此可調節垂直束點均勻性。
通過在第一柵極中包含一個槽而在電子槍的束形成區構成一個像散透鏡的思想公開于下列美國專利中1980年12月30日授予J.Brambring等人的No.4242613;1981年2月17日授予G.A.Brudick的No.4251747;1981年6月9日授予F.K.Collins的No.4272700;以及1985年12月10日授予Bechis等人的No.4558243。第二柵極中的槽公開于下列美國專利中1970年2月24日授予J.Hasker的No.3497763;1975年2月11日授予J.Hasker等人的No.3866081;以及1980年11月18日授予H.Y.Chen等人的No.4234814。
可由束形成區中的槽的光學特性實現的束橢圓度受到制造和裝配約束條件的限制。在某些電子槍中，槽形凹口圍繞G1電極中的三個孔中的每一個設置。所采用的沖壓工藝限制了槽的深度和寬度，從而形成較小的橢圓度(約1.5∶1)。其它方法，諸如(采用)一個十字開口槽G1柵極，可實現所要求的橢圓度(＞1.7∶1)，但要以更復雜的制造和裝配工藝為代價。在束形成區中采用強槽還可導致大電流時的極不均勻束，而使屏幕上形成大束點。束形成區中的槽與具有圓形光學特性的束形成區相比，束形成區中的槽可降低垂直束隨束流增加的變大。這種降低的垂直束變大對束點均勻性有著有益的作用。
在電子槍設計時的一個附加的重要考慮因素是，垂直束點均勻性如何隨束流變化。因為垂直光斑在大電流時尤其有害，為最大限度地減小大電流偏轉束點的過聚焦光斑，像散隨束流增大是有益的。另外，需要最大限度地減小垂直束尺寸隨增大的束流的增大。
對于某些中等束流(小于2000μA)而言，位于電子槍的預聚焦透鏡區的槽可產生所要求的束橢圓度，所述橢圓度是實現下列條件所需要的對于給定的水平分辨率，水平束尺寸要足夠大，同時，為獲得所要求的垂直束點均勻性，垂直束尺寸要足夠小。
在電子槍的預聚焦透鏡區采用槽的技術示于1989年10月31日授予Maninger等人的美國專利No.4877998中。在此專利中，槽是形成于G4電極中的孔。G4中的孔在束列方向上是拉長的，每個孔包括一個基本圓形的中心部分和兩個相對置的弧形部分，后者與圓形中心部分的周邊相交。
上述專利提出了對現有陰極射線管的各種改進，但它們沒有提示，其中所公開的思想如何組合才能獲得在大束流(例如，2000μA以上)時具有顯著改善的特性的電子槍，并且不采用動態像散控制。
根據本發明，一種改進的彩色顯像管包括一屏幕和一個一字形電子槍，后者用于產生并導引三根一字形排列的電子束沿分離路徑射向屏幕。此電子槍包括多個電極，它們形成一個束形成區、一個預聚焦區和一個主聚焦區。此電子槍的束形成區包括陰極、G1電極、G2電極和G3電極的第一部分。預聚焦區包括G3電極的第二部分、G4電極和G5電極的第一部分。主聚焦區包括G5電極的第二部分和G6電極。其改進在于，束形成區、預聚焦區和主聚焦區中的每一個均是像散的。
在附圖中
圖1是體現本發明的蔭罩式彩色顯像管的平面圖，其中部分為軸向剖面;
圖2是圖1中虛線所示的電子槍的局部剖開的側視圖;
圖3是沿圖2的3-3線截取的G1電極的面對G2電極側的平面圖;
圖4是沿圖2的4-4線截取的G4電極的平面圖;
圖5是沿圖2的5-5線截取的G5和G6電極的剖面圖;
圖6是垂直束尺寸相對于束流的關系曲線圖，其中曲線分別對應于現有電子槍和圖2中的電子槍;
圖7、8和9是顯示垂直束尺寸隨沿顯像管的主軸的距離變化的曲線圖，其中曲線分別對應于工作時束流為200μA、1500μA和3000μA的現有電子槍和圖2中的電子槍;
圖10為在本發明的一個實施例中第二種(可選換)電子槍的G2電極的面對G1電極側的平面圖;
圖11為在本發明的一個實施例中第三種(可選換)電子槍的G2電極的面對G3電極側的平面圖;
圖12為在本發明的一個實施例中第四種(可選換)電子槍的G4電極的平面圖。
圖1是一矩形彩色顯像管10的平面圖，此顯像管具有一個包括矩形屏板或蓋板12和由矩形錐部16連接的筒形頸14的玻殼。屏板包括觀視面板18和周緣或側壁20，它封接于錐部16上。三色熒光屏幕22由面板18的內表面承載。屏幕最好是條式屏，其熒光粉條基本正交于顯像管的高頻光柵掃描線延伸(垂直于圖1的平面)。多孔選色電極或蔭罩24以可拆卸的方式裝配于距屏幕22預定間隔處。在圖1中由虛線示意的一個改進的一字形電子槍26居中地裝在頸14中，以產生三電子束28并導引這些電子束沿共面會聚路徑通過蔭罩24射向屏幕22。
圖1的顯像管被設計成與外部磁偏轉線圈聯用，例如，所示的自會聚偏轉線圈30，它圍繞于頸14和錐部16的交界處。當被激勵時，偏轉線圈30使三電子束28經歷垂直和水平磁力線作用，從而使這些電子束在屏幕22上的矩形光柵中分別進行水平和垂直掃描。起始偏轉平面(零偏轉時)由P-P線示于圖1中，它大致位于偏轉線圈30的中部。為簡單起見，在圖1中未示出偏轉區中的偏轉束路徑的真實曲度。
電子槍26的詳細構造示于圖2-5中。此電子槍包括兩根玻璃支承條32，各電極固定于這兩根支承條上。這些電極包括三個等間距的共面陰極34(每一陰極對應于一根電子束)、G1柵極36、G2柵極38、G3電極40、G4電極42、G5電極44和G6電極46，它們以命名順序沿玻璃條32隔開。陰極后面的每個電極均具有三個一字形排列的孔，以容許三根共面電子束從中穿過。
G1柵極36和G2柵極38為平行的平板，其上可包含用于增加強度的壓紋。如圖3所示，G1柵極36除包括三個一字形排列的孔48、50和52之外，在G1柵極36的面對G2柵極38側還包括分別疊置于孔上的垂直伸長的槽54、56和58。槽54、56和58的伸長尺寸垂直于孔的一字形排列方向延伸。G3電極40由杯狀元件60和板狀元件62構成，元件60的底部面對G2柵極38，元件62蓋在杯狀元件60的開口端。
G4電極42包括一個具有三個一字形排列的孔63、65和67的大致平整的板，如圖4所示。這些一字形排列的孔在水平方向即孔排列方向上是伸長的。每個孔包括大致圓形的中心部分和一對相對置的弧形部分，弧形部分位于圓形中心部分兩側。這種G4電極結構詳細描述于上面引用的美國專利No.4877998中。
G5電極44由三個杯狀元件68、70和72構成。元件70的封口端套接于元件68的開口端，而元件68的封口端面對G4電極42。元件70和72的開口端相連接。雖然G5電極44示出的是三元件式結構，但它可由任意數量的元件制成。G6電極46也是杯狀的，其開口端靠近屏蔽杯74的有孔封口端。
G5電極44和G6電極46的相對封口端分別具有大凹口76和78，如圖5所示。凹口76和78使包含三個孔80、82和84的G5電極44的封口端的部分相對于包含三個孔86、88和90的G6電極46的封口端的部分后置。G5電極44和G6電極46的封口端的剩余部分分別構成非圓形棱邊92和94，棱邊92和94繞凹口76和78的邊緣延伸。棱邊92和94為兩電極44和46彼此最靠近的部分。G6電極46的凹口78的形狀與G5電極44的凹口76稍有不同。
G4電極42通過引線96電連接至G2電極38，G3電極40通過引線98電連接至G5電極44，如圖2所示。其它分立引線(未示出)將G1柵極36、陰極34和陰極熱子連接至顯像管10的管座100(圖1所示)，以便這些元件可電激勵。G6電極46的電激勵是通過屏蔽杯74和管子內導電涂層之間的觸頭獲得的，此導電涂層連接至穿過錐部16延伸的陽極鈕。
在電子槍26中，陰極34、G1柵極36、G2柵極38和面對G2電極38的G3電極40的第一部分構成此電子槍的束形成區。在此顯像管工作過程中，被調制的控制電壓施加于陰極34，G1柵極36是接地的，較低的恒定正電壓(例如，800至1100伏之間的電壓)施加于G2柵極38。G3電極40的剩余部分、G4電極42和G5電極44的面對部分構成此電子槍26的預聚焦透鏡部分。在此顯像管工作時，聚焦電壓施加于G3電極40和G5電極44，較低的正恒定電壓施加于G4電極42。G5電極44的面對部分和G6電極46構成此電子槍26的主聚焦透鏡部分。在此顯像管工作時，陽極電壓施加于G6電極46，從而在G5和G6電極間形成一個雙電位聚焦透鏡。
對于圖2中的電子槍26，下表列出了一些典型尺寸。
表K-G1間距0.76mm(0.003in.)G1和G2的孔徑0.64mm(0.025in.)G1的孔處厚度0.14mm(0.005in.)G1的槽深度0.15mm(0.006in.)G1的槽寬度0.74mm(0.029in.)G1的槽高度1.52mm(0.060in)G1-G2間距0.25mm(0.010in.)G2的孔處厚度0.51mm(0.020in.)G2-G3間距1.02mm(0.040in.)G3的入孔直徑1.52mm(0.060in.)G3的長度5.08mm(0.200in.)G3的出孔直徑3.76mm(0.148in.)G3-G4間距1.27mm(0.050in.)G4的槽孔寬度4.32mm(0.170in.)G4的槽孔高度4.01mm(0.158in.)G4的厚度0.64mm(0.025in.)G4-G5間距1.27mm(0.050in.)G5的入孔直徑4.01mm(0.158in.)G5-G6間距1.27mm(0.050in.)G5的相鄰孔心間距5.08mm(0.200in.)G5和G6的孔徑4.06mm(0.160in.)G5的凹口深度1.98mm(0.078in.)
在圖6中畫出了對應于兩種電子槍的垂直束尺寸隨束流變化的函數關系。兩種電子槍被設計成具有大致相同的水平和垂直束尺寸、關斷電壓和像散特性。兩種電子槍的設計具有相當的像散隨束流變大而增強的特性，此特性對于大電流線性均勻性是有益的。一種電子槍由實線表示，它采用圓光學特性的束形成區和弱槽預聚焦透鏡。另一種電子槍由虛線表示，它采用有槽的G1電極和弱槽預聚焦透鏡，例如圖2的新型電子槍26。圖6示出，盡管在束流達2000μA時兩種電子槍的垂直束尺寸基本相同，但隨束流的進一步增大，由虛線表示的新型電子槍呈現出較低的垂直束尺寸增長率。
圖7、8和9分別示出對應于200μA、1500μA和3000μA的三種束流IB，這兩種電子槍的垂直尺寸沿主軸變化情況的比較。同樣，新型電子槍的特性仍由虛線表示。在低束流200μA時，兩種電子槍的性能幾乎相同。在1500μA時，新型電子槍有明顯改進，即在屏幕的中心部分束點稍微變大，而在屏幕邊緣部分束點明顯變好。在3000μA時，1500μA時顯示出的屏幕邊緣的改進進一步加強。
盡管已描繪的第一優選實施例采用了像散的束形成區，其中像散是由面對G2電極的G1電極一側上的垂直槽形成的，但在面對G1電極的G2電極一側上的水平槽也可實現相似的效果。圖10示出具有三個一字形排列的孔104、106和108的這種G2電極38′，三個水平槽110、112和114分別疊置于面對G1電極的G2電極38′的一側的上述孔上。另外，盡管程度不同，在面對G3電極的G2電極一側上設置水平槽也可實現相似的效果。圖11示出具有三個一字形排列的孔104′、106′和108′的這種G2電極38″，三個水平槽116、118和120分別疊置于面對G3電極的G2電極38″的一側的上述孔上。在這兩個實施例中，具有或不具有槽的G1電極均可用于電子槍中。本發明的范圍覆蓋了所有這些可選的在具有像散的束形成區、像散的預聚焦區和像散的主透鏡的電子槍中的束形成區的實施例。
在第一優選實施例中，預聚焦區包括G4電極中的水平伸長的孔。應當理解，在某些情況下，可能要求在G4電極中設置垂直伸長的孔。圖12示出包括三個一字形排列的垂直伸長的孔63′、65′和67′的G4電極42′。有槽的G4電極42′形成像散的預聚焦區，它可與任意類型的像散束形成區或像散主聚焦透鏡組合使用。本發明的范圍還涵蓋這類可選實施例。
權利要求
1.一種彩色顯像管(10)，包括屏幕(22)和一字形電子槍(26)，此電子槍用于產生三根一字形排列的電子束(28)并導引這些電子束沿分離路徑射向屏幕，所述電子槍包括形成一個束形成區、一個預聚焦區和一個主聚焦區的電極，所述束形成區的電極包括G1電極(36)、G2電極(38、38′、38″)和G3電極(40)的第一部分(60)，所述預聚焦區的電極包括所述G3電極的第二部分(62)、G4電極(42、42′)和G5電極(44)的第一部分(68)，所述主聚焦區的電極包括所述G5電極的第二部分(72)和G6電極(46)，其特征在于，所述束形成區、所述預聚焦區和所述主聚焦區均是像散的。
2.一種彩色顯像管(10)，包括屏幕(22)和一字形電子槍(26)，此電子槍用于產生三根一字形排列的電子束(28)并導引這些電子束沿分離路徑射向屏幕，所述電子槍包括形成一個束形成區、一個預聚焦區和一個主聚焦區的電極，所述束形成區的電極包括G1和G2電極(36、38)以及G3電極(40)的第一部分(60)，所述預聚焦區的電極包括所述G3電極的第二部分(62)、G4電極(42)和G5電極(44)的第一部分(68)，所述主聚焦區的電極包括所述G5電極的第二部分(72)和G6電極(46)，其特征在于，所述束形成區是像散的，此像散由疊置于三個圓孔(48、50，52)中的每一個上的垂直伸長的槽(54、56、58)形成，所述圓孔位于所述G1電極中面對G2電極的一側;所述預聚焦區是像散的，此像散由所述G4電極中的水平伸長的孔(63、65、67)形成，并且所述主聚焦區是像散的，此像散由所述G5和G6電極的相面部分上的水平伸長的棱邊(92、94)形成。
3.一種彩色顯像管(10)，包括屏幕(22)和一字形電子槍(26)，此電子槍用于產生三根一字形排列的電子束(28)并導引這些電子束沿分離路徑射向屏幕，所述電子槍包括形成一個束形成區、一個預聚焦區和一個主聚焦區的電極，所述束形成區的電極包括G1電極(36)、G2電極(38、38′、38″)和G3電極(40)的第一部分(60)，所述預聚焦區的電極包括所述G3電極的第二部分(62)、G4電極(42)和G5電極(44)的第一部分(68)，所述主聚焦區的電極包括所述G45電極的第二部分(72)和G6電極(46)，其特征在于，所述束形成區是像散的，所述預聚焦區是像散的，此像散由所述G4電極中的水平伸長的孔(63、65、67)形成，所述主聚焦區是像散的，此像散由所述G5和G6電極的相對部分上的水平伸長的棱邊(92、94)形成。
4.根據權利要求3的顯像管，其特征在于，束形成區像散是由疊置于三個圓孔(104、106、108)中的每一個上的水平伸長的槽(110、112、114)形成的，所述圓孔位于所述G2電極(38′)的面對所述G1電極(36)的一側上。
5.根據權利要求3的顯像管，其特征在于，束形成區像散由疊置于三個圓孔(104′、106′、108′)中的每一個上的垂直伸長的槽(116、118、120)形成，所述圓孔位于所述G2電極(38″)的面對所述G3電極(40)的一側上。
6.一種彩色顯像管(10)，包括屏幕(22)和一字形電子槍(26)，此電子槍用于產生三根一字形排列的電子束(28)并導引這些電子束沿分離路徑射向屏幕，所述電子槍包括形成一個束形成區、一個預聚焦區和一個主聚焦區的電極，所述束形成區的電極包括G1電極(36)、G2電極(38、38′、38″)和G3電極(40)的第一部分(60)，所述預聚焦區的電極包括所述G3電極的第二部分(62)、G4電極(42)和G5電極(44)的第一部分(68)，所述主聚焦區的電極包括所述G5電極的第二部分(72)和G6電極(46)，其特征在于，所述束形成區是像散的，所述預聚焦區是像散的，此像散由所述G4電極中的垂直伸長的孔(63′、65′、67′)形成，所述主聚焦區是像散的，此像散由所述G5和G6電極的相面對部分上的水平伸長的棱邊(92、94)形成。
7.根據權利要求6的顯像管，其特征在于，束形成區像散由疊置于三個圓孔(104、106、108)中的每一個上的水平伸長的槽(110、112、114)形成，所述圓孔位于所述G2電極(38′)的面對所述G1電極(36)的一側上。
8.根據權利要求6的顯像管，其特征在于，束形成區像散由疊置于三個圓孔(104′、106′、108′)中的每一個上的垂直伸長的槽(116、118、120)形成，所述圓孔位于所述G2電極(38″)的面對所述G3電極(40)的一側上。
全文摘要
一種改進的彩色顯像管，包括屏幕和一字形電子槍，此電子槍用于產生三根一字形排列的電子束并導引這些電子束沿分離路徑射向屏幕。該電子槍包括用于構成束形成區、預聚焦區和主聚焦區的電極。此電子槍的束形成區包括陰極、G1電極、G2電極和G3電極的第一部分。預聚焦區包括G3電極的第二部分G4電極和G5電極的第一部分、主聚焦區包括G5電極的第二部分和G6電極。其改進在于，束形成區、預聚焦區和主聚焦區均是像散的。
文檔編號H01J29/50GK1103510SQ94105848
公開日1995年6月7日 申請日期1994年5月9日 優先權日1993年5月10日
發明者D·A·紐, W·B·保羅, O·P·特靈切羅, J·-P·加尼埃 申請人:湯姆森管及展示有限公司