CN1012237B - 阴极射线管的老练方法 - Google Patents

Abstract

一种老练CRT的方法，该CRT包含阴极，第一电极，第二电极，第三电极和阳极，该方法包括：以加在第一和二电极上的额定直流电压激励阴极、以便从阴极发射电子束，以及在预定时间内，在第三电极和阳极上分别加上第一和第二时变电压，前者与后者同相并低于后者。适当选择第一和第二时变电压的幅度，以便能够清洗第二电极开口的内壁而不存在烧毁第三电极的危险，从而，当实际应用该VRT时，减小第二电极的冷发射。

Description

本发明涉及适合于对阴极射线管（CRT），更准确地说，适合于对大面积彩色显象管或CRT进行老练，以便在实际应用CRT时，能够减小加速极冷发射的方法。

近几年来，可以看到一种日益增长的趋势，即，各种彩色阴极射线管向大尺寸发展，于是，需要在阳极和聚焦极（通常是G₃电极）上加上比较高的电压，以便阻止由CRT荧光屏尺寸的增大而引起的图象亮度的降低。结果，甚至几乎没有污染的电极也易于产生冷发射，以致于可能降低显示在CRT荧光屏上的图象或映象的质量。换句话说，甚至在G₁电极使热电子束的发射截止的工作条件下，由冷发射所产生的电子也可能激发CRT荧光屏上的荧光物质发出荧光，从而降低所显示的图象的对比度。此外，这种冷发射是管内放电的一种因素，而强烈的放电导致CRT驱动电路的毁坏，这是不希望有的现象。

通常，冷发射集中产生于电场强度高的位置。因此，冷发射的主要来源是加有高电压的聚焦电极系统。但是，当对阴极射线管的质量提出严格要求时，还必须注意来自加有低电压的G₂电极的冷发射，虽然，众所周知，G₂电极的冷发射是相当小的。

1982年4月23日公布的日本专利申请JP-A-57-67261（题目是“阴极射线管的制造方法”）已经公开了一种 减小G₂电极冷发射的惯用的方法。在所公开的方法中，在制造CRT的工艺步骤中，通过用电子束照射G₂电极开口的附近区域来清洗G₂电极。此时，在各电极上加上不变的直流电压。因此，对于不同类型的CRT，必须建立相应的最佳电压条件。上述对G₂电极的清洗方法是一种老练过程。众所周知，“老练”是对以下各种工序的总称：用于稳定阴极电子发射特性的工序，用于清洗各电极表面的工序，以及为了使电子管在其实际使用的长时间中一直保持良好的工作状态而在电子管制造过程中所进行的诸如此类的工艺步骤。所述日本专利申请JP-A-57-67261未涉及加速后的电子束对聚焦电极系统的开口的轰击所引起的不希望有的影响。

1982年3月3日公布的、题目为“彩色CRT的老练方法”的日本专利申请JP-A-57-38538公开了一种老练方法，其中，在所谓“光栅老练”过程中，通过电子束的作用，使CRT中各电极放出的气体中的甲烷电离，以便形成易于被钡吸气剂吸收的电离形式的甲烷，从而，改善了管子的真空度，并且，在该CRT实际应用期间，减小了由于气体离子对阴极表面的撞击而损害阴极表面的可能性。在该老练方法中，也在各有关的电极上加上直流电压，以便电子束总是均匀地撞击各电极上，或者，仅仅撞击在各电极的固定部位上。此外，JP-A-57-38538既未涉及G₂电极的清洗方法，也未涉及减小来自该电极的冷发射的方法。

本发明是以本发明人的如下认识为基础的，即，在CRT中，来自G₂电极或加速电极的冷发射的原因在于：在阴极激活或类似过程期间，阴极表面的阴极材料或热电子发射材料（例如Ba）汽化，接着，粘附在加速电极开口的壁上和/或其附近区域。

本发明的目的是要为CRT提供一种老练方法，借助该方法，能够减小来自CRT加速电极的冷发射。

根据本发明的一个方面，为了对CRT进行老练（该CRT在管壳中具有：能够发射电子束的阴极，用于限制该电子束的第一电极，用于对受限制的电子束的电子进行加速的第二电极，用于使加速后的电子束聚焦的第三电极，以及阳极），在第一和第二电极上加上基本上等于这两个电极各自的额定电压的直流电压，用这两个电极激励阴极，从而，使该阴极发射出电子束，以及在预定的时间内，分别在第三电极和阳极上加上第一和第二时变电压。所述第一和第二电压在第一和第二区域中随时间变化，所述第一和第二区域中的每一个处在低于第二电极上额定直流电压的第一电平与高于第三电极上各电压中的最高电压的第二电平之间，当所述第三电极具有所述各电压时，随着阴极发射电子束，将有电流流入第二电极中。第一时变电压与第二时变电压同相位，并且低于第二时变电压。第一时变电压是变化的，以便至少在一部分预定时间内，该电压处在第一和第二电平之间的电平上。

根据本发明的另一方面，在热子上加上等于或接近热子额定电压的直流或交流电压，从而，对热子加热，阴极直接或通过电阻器接地（接零电位）。束限制电极加上零电位，或者，加上不至于使热电子束截止的负直流电压，而在加速电极上加上接近该电极额定电压的直流电位，以便所述阴极发射出电子束。在阳极和经由管子中内部导电薄膜与阳极连接的电极（通常是G₄电极）上加上一种时变（例如，周期地变化）电压，该电压在低于加速极上电压的最低峰值电压与3KV至5KV的最高峰值电压之间随时间而变化。 在聚焦极（通常是G₃电极）上加上低于阳极的电压（例如，约为阳极电压的70%至80%），该电压是与阳极电压同相位的时变电压。

在上述电压条件下，虽然，从阴极发射的电子束在阳极和聚焦极加上正电压的状态下到达荧光屏，但是，电子束的聚焦程度是不尖锐的，因为，加在阳极上的电压值远低于阳极的额定电压（例如，20KV至30KV）。于是，不但电子到达荧光屏时其动能是低的，而且，电子束中电子的密度也是低的。因此，即使电子束不偏转，也不会发生荧光屏烧毁的事情。在这种类似于上述JP-A-57-38538中所应用的“光栅老化”的条件下，电子束使碳氢化合物气体电离，把这种气体从不能被钡吸气剂吸收的状态变成易于被该吸气剂吸收的状态，从而，改善了管内的真空度。此外，在阳极和聚焦极或G₃电极上的电压低于G₂电极上电压的情况下，电子束不能达到荧光屏，而撞击在G₂电极的向着阴极一侧的表面上。而且，因为阳极和聚焦极上的电压在低于加速极电压的值和3KV至5KV的电压值之间变化，所以，必然出现一种中间过渡状态，该状态处在电子束撞击在G₂电极的向着阴极一侧的表面上的状态与电子束到达荧光屏的状态之间。在该中间状态下，电子束撞击在加速极开口的壁上，于是，该电极被清洗。

图1示出说明本发明实施例的电路图。

图2是说明本发明的效果的视图。

图3示出加到阳极和聚焦极上的电压波形的例子。

图4示出加到阳极和聚焦极上的电压波形的另外的例子。

在制造彩色CRT的通用工艺过程中，其内表面上已形成荧光 薄膜，并且其上安装着荫罩板的面板焊接到管壳的玻锥部分上，后者的内表面上涂敷着导电薄膜。接着，把其上安装着电子枪的芯柱封接到管壳的管颈上。然后，排出管中的气体，从而，构成一个外观上完整的产品。但是，作为一种阴极射线管，该产品的电气性能仍然是不能令人满意的。为了把管子的电气性能提高到成品的水平，需要一种老练过程，根据其目的，该过程包括：（1）对阴极的热电子发射材料进行热分解，以便将该材料的一部分还原成易于发射电子的物质，例如钡，（2）使电子束撞击在管子中各电极上，以分解和释放任何粘附在这些电极上的污染和气体，以便这些游离的污染和气体被吸气剂吸收，（3）借助电子束的轰击使存在于管中的、不能被吸气剂吸收的碳氢化合物气体（例如，甲烷）电离，接着，使电离的碳氢化合物气体被吸气剂吸收，（4）在阳极上加上不低于其额定电压值的电压，同时，阴极保持冷状态，即，不加热状态，从而，在对着阳极的各电极上的极微小突出部分、污染或类似物处，产生电弧放电，以便借助离子轰击（撞击），使这些电场集中的部分被分解，因而，变得光滑，以及（5）稳定阴极的热电子发射特性。本发明的主要目的包含上述目的（2），以及依靠老练过程来提高CRT的性能，所述老练过程通过单独使用本发明，或者，与各种惯用方法之一结合来进行。

下面参考图1，该图示出用于说明根据本发明的实施例的老练方法的电路图，从阴极1发射的热电子（该阴极被连接到热子电源7的热子7′所加热）被加有G₂电极电源8的电压Ec₂的G₂电极（即，加速电极）所加速，并且，以电子束的形式到达G₂电极3。为限制电子束而设置限流电阻10a和10b，以避免电子束 中电子的数量超过要求的值。示波器12用于动态地测量被G₂电极3所截获的电子数量。借助于限流电阻10b两端的电压降来进行这种测量。在通常的方法中，在阳极6或G₃电极（聚焦极）4上加上直流高压，在这种情况下，电子束穿过G₂电极3的开口。此外，当阳极6和聚焦极4上不加电压时，电子束主要撞击在G₂电极3的、对着G₁电极2（即，用于限制电子束的控制极）的表面a′上，如图2中由虚线a所表示的那样，因而，电子束几乎不到达G₂电极3的开口的内侧壁b′，当CRT实际应用时，该内侧壁b′可能产生冷发射，产生对CRT工作的干扰。在阳极6和G₄电极5上加上高压电源9的电压E_b，同时，电压E_b经由分压器11a和11b加到聚焦极，即G₃电极4上，作为聚焦极电压Ec₃。图中示出作为观测聚焦极电压的方便的装置的分压器11a和11b。另一种方法是：可以为提供聚焦极电压Ec₃而设置独立的电源。在后一种情况下，从独立电源输送到聚焦极上的电压Ec₃应当与加到阳极6上的电压同相，并且低于后者。

正如下文将参考图3和4作详细解释的，电压Ec₃和Eb是其幅度在各自不同的区域中变化的时变电压，所述区域中的每一个都处在低于G₂电极（即，加速电极）电压Ec₂的第一电平与高于聚焦极4上各电压中的最高电压的第二电平之间，当聚焦极4具有所述各电压时，随着阴极1发射电子束，将有电流流入G₂电极中。

在本实施例中，电压Eb可以是交流电压，或者是具有任意波形的电压，只要其幅值在足够地低于G₂电极电压Ec₂的电压值与3KV至5KV的电压值之间变化即可。此处，电压Eb具有市电 频率的半波整流波形，如图3中所示。

在聚焦极电压Ec₃足够地高于加速极电压Ec₂的情况下，电子束穿过G₃电极（即，聚焦电极）4和G₄电极5的开口而到达阳极6或荧光屏。在这种相当于上述JP-A-57-38538中所公开的“光栅老练”的状态下，从荫罩板和荧光屏中释放出气体，接着，碳化氢化合物气体在已电离的气体中被分解。如上所述，选用低于阳极电压Eb的聚焦极电压Ec₃。这项要求导致形成使电子束会聚的电透镜，否则，一旦电子束穿过G₃电极4和G₄电极5，会有过多的电子撞击在电极4和5的开口的内侧壁上，使该内侧壁烧毁和损坏。

在G₃电极（即，聚焦极）电压Ec₃低于G₂电极（即，加速电极）电压Ec₂的情况下，电子束不能到达G₃电极4，因此，电子束撞击在G₂电极3的面向G₁电极2的表面a′上，如图2中由虚线a所表示的。

在聚焦极电压Ec₃取上述两种情况之间的值，或者，取足够地高于Ec₂的值和低于Ec₃的值之间的某值的过渡状态下，电子束撞击在G₂电极3的开口的内壁b′上，如图2中虚线b所示那样，从而，能够对G₂电极3的开口的内壁部分进行清洗。

在如上述JP-A-57-67261中那样，把阳极电压Eb和聚焦极电压Ec₃调节到各自的额定值的情况下，有可能稳定地产生图2中虚线b所表示的电子束状态。但是，对于G₂电极开口内壁的清洗工艺来说，最佳电极电压的条件限于比较窄的范围，并且，对于各种类型的CRT来说是不同的。此外，除非建立合适的电压条件，否则，存在可能烧毁或损坏聚焦极的危险。因此，仅 仅用直流电压源来实施清洗G₂电极开口内壁的最佳电压条件是困难的。

相反，如果按照本发明的教导而使用能够提供时变电压的电极电压源，那么，就不必建立麻烦的电压条件，因为，图2中虚线b所表示的状态必定作为各种过渡状态之一而存在。此外，因为阳极电压和聚焦极电压可以具有周期性地上升和下降的波形，所以，能够避免可能烧毁和损坏聚焦极的危险，在阳极和聚焦极上加有直流高压的情况下，这种危险是存在的。

图4表示阳极电压Eb和聚焦极电压Ec₃的波形的另一个实施例。图中，聚焦极电压Ec₃低于G₂电极电压Ec₂的区域L对应于图2中虚线a所表示的状态，因此，对于G₂电极开口内壁的清洗工艺（这种清洗是本发明的目的）来说，该区域是无效的。在区域H，聚焦极电压Ec₃高于使电流ic₃流入G₂电极的聚焦极电压V_hm，因此，没有电子束撞击到G₂电极上;该区域对于G₂电极的清洗来说也是完全无效的。因此，对于G₂电极开口内壁b′（见图2）的清洗来说，区域L和H之间的中间区域M是有效的。通过使用示波器12测量G₂电极电流i_c3来确定区域H和M之间的界限电压V_hm。应当指出，根据各种结构常数来确定界限电压V_hm是困难的。

通过使阳极电压Eb和聚焦极电压Ec₃中的每一个，在与图4中所示的区域M一致的区域中，或者在包含区域M的任何区域（由至少一部分区域H和至少一部分区域M构成的区域，由至少一部分区域M和一部分区域L构成的区域，或者，包含至少一部分区域L，区域M和至少一部分区域H的区域）中，具有时变的波形 （方波，三角波，锯齿波或类似的波形），能够达到本发明所希望的效果。使用一种在包括区域L，M和H的整个范围内随时间而变化的电压波形，对于获得所希望的效果肯定是可取的。

在本实施例中，对于阳极电压、聚焦极电压、G₂电极电压和热子电压的额定值分别是30KV、7KV、600V和6.3V的CRT，使用在OV和4KV之间变化的阳极电压Eb，在OV和3KV之间变化的聚焦极电压Ec₃，300V的G₂电极电压Ec₂以及6.3V的热子电压E_f。

Claims (6)

1、一种老练阴极射线管的方法，该阴极射线管含有能够发射电子束的阴极，用于限制所述电子束的第一电极，用于加速受限制的电子束的第二电极，用于使加速后的电子束聚焦的第三电极，以及阳极，所有电极都安装在管壳中，该方法的特征在于包括以下步骤：

以加在所述第一和第二电极上的直流电压激励所述阴极，以便从所述阴极发射电子束，所加的直流电压基本上等于所述各电极的相应的额定电压，以及

在预定的时间内，分别在所述第三电极和所述阳极上加上第一和第二电压，所述第一和第二电压是在第一和第二区域中随时间变化的，所述第一和第二区域中的每一个都处在低于加在所述第二电极上的直流电压的第一电平和高于所述第三电极上各电压中最高电压的第二电平之间，当所述第三电极具有所述各电压时，随着所述阴极发射所述电子束，就有电流流入所述第二电极，所述第一时变电压与所述第二时变电压同相并且低于后者，所述第一时变电压是变化的，以便使它至少在一部分所述预定时间内处在所述第一和第二电平之间的电平上。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于：加在所述第三电极上的所述第一时变电压的最小值低于加在所述第二电极的所述直流电压。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于：

加在所述第三电极上的所述第一时变电压的最大值高于所述第三电极上各电压中的所述最高电压，当所述第三电极加有所述各电压时，随着所述阴极发射所述电子束，就有电流流入第二电极。

4、根据权利要求1的方法，其特征在于：

加在所述第三电极上的所述第一时变电压的最小值低于所述第二电极上的直流电压，而其最大值高于所述第三电极上各电压中的所述最高电压，当所述第三电极加有所述各电压时，就有电流流入所述第二电极。

5、根据权利要求1的方法，其特征在于：加在所述第三电极上的所述第一时变电压大体上是加在所述阳极上的所述第二时变电压的70%至80%。

6、根据权利要求1的方法，其特征在于：所述第一和第二时变电压中的每一个都具有周期性的波形。