CN1018872B - 聚焦透镜含非旋转对称透镜单元的显象管 - Google Patents

Abstract

包含电子枪的显象管，该电子枪具有电子束成型部件和聚焦结构。所述聚焦结构包括细长的空心结构，在后者的内表面和/或外表面上形成高欧姆电阻层，该聚焦结构还包括在聚焦结构区形成非旋转透镜单元的装置。该装置可以是包括在高欧姆电阻层上的、产生电的多极子(例如，偶极子或四极子)的一种结构。

Description

本发明涉及显象管。该显象管有一个外壳，外壳的一侧有荧光屏。另一侧有管颈部分。显象管还有一个定位于管颈部分的电子枪，该电子枪含用于产生电子束的电子束成形部件和用于将所产生的电子束聚焦到荧光屏上的聚焦结构。当设计显象管电子枪的时候。实现枪设计的问题之一是伴随小的球面象差而发生的小的偏转散焦。

至今总是试图寻找解决一个方面问题的方法。而忽视了其它方面的问题。

例如，美国专利US-A4，366，419。描述了这种彩色电视显象管，它包括一字形排列的电子枪，该电子枪具有三个独自的聚焦透镜，每个透镜都含有第一和第二管状电极。第一电极具有在第一电极区形成非旋转对称（象散）透镜单元的装置（径向相对的横向小孔，每个小孔同辅助电极相配合）。在这种情况下，将电压加到这两个电极上，就使得象散性和聚焦透镜的光焦度同时受到控制。用这种方法，消灭了电子束的偏转散焦，所述散焦在高分辩率彩色电视显象管中是特别不能容许的。然而，美国专利US-A

4，366，419所描述的彩色电视显象管电子枪构造的缺点是：三个管状金属电极组件必须并排地容纳在管颈中，以致使得这些管状金属电极组件被限制在一个最大尺寸中。这就意味着，虽然，通过提供非旋转对称电控透镜单元有效地消灭了偏转散焦，使得在偏转情况 下束斑尺寸没有明显地增加，但是由于球面象差的原因，电子束斑尺寸还不能很小。

本发明的目的在于提供具有改进了电子枪的显象管。

更具体地说，本发明的目的在于提供一种（彩色）电视显象管，其电子枪既具有小的偏转散焦。又具有小的球面象差。

按照本发明，本文开始段落所描述的那类显象管的特征在于：聚焦结构含有细长的空心结构，所述空心结构具有内、外表面，并且，至少在其中一个表面上构成电阻材料的高欧姆层，这个电阻层起分压器作用，这样构成了电气装置，以在聚焦结构区形成非旋转对称透镜单元。

本发明是基于这样的认识而提出的：可以在圆柱表面上（例如玻璃管表面上）形成这样一种高欧姆电阻层，即，当把电压加到该电阻层两端时，就产生等电位面（形成轴向透镜场）。该等电位面相应于一组管状金属电极的等电位面，而这组电极却有大得多的直径。换句话说，上面所述有三个独自聚焦结构的彩色电子枪的球面象差比有三个管状金属电极的普通电子枪的球面象差小得多（在相同直径情况下）。更具体地说，（正如在下文将要解释的那样）在不必舍弃聚焦结构区中非旋转对称透镜单元功能的情况下得到小的球面象差。

在本发明范围内，用不同的方法实施上述原理是可能的。

第一个实施例的特征在于：细长的空心结构含有两个同轴设置的结构件，所述结构件的内表面上形成电阻材料的高欧姆层，每个结构件面对的两端面都配有开孔的金属板。而金属板上孔的形状适合于形成非旋转对称透镜单元。

可以在靠近电子束成形部件的聚焦结构件端部处的金属板上加工小孔，例如，可以加工水平矩形孔，它可在面对的金属板上做成，又例如，可以 做成垂直的矩形孔，用以形成四极透镜。通过把动态校正电压加到所述金属板上，就可以动态控制象散性。

在本实施例中可以很容易地实现非旋转对称透镜单元：把空心结构“锯成两部分”，并且在分部结构的面对的两端面装配金属板（辅助电极）。

第二个实施例的特征在于：聚焦结构的高欧姆电阻层的一部分适合于形成非旋转对称透镜单元。

这个实施例有下面的优点：非旋转对称透镜单元，象（旋转对称）聚焦透镜一样由高欧姆电阻层构成。

为设计非旋转对称透镜单元的电阻层，有许多可供选择的方法。一种很有希望的选择方案具有如下特征：在所述的电阻层部分形成槽纹，槽纹是连续的或间断的，并且槽纹把电阻层切开，槽纹的螺矩随方位角而改变。以形成所要求的非旋转对称透镜单元。因为当把电压加到所述电阻层两端时。产生非旋转对称电场。所以在这种情况下就会产生电的多极子（偶极子、四极子等）。

下面将参考附图，说明本发明的显象管的一些实施例。附图中：

图1是（彩色）电视显象管的透镜立面图（局部被剖开），该显象管包含按照本发明的电子枪;

图2示出具有两个不同聚焦透镜结构的电子枪及其所产生的电场等电位面;

图3是通过电子枪的纵截面，所述的电子枪适用于图1的显象管;

图4是在图3的电子枪Ⅳ-Ⅳ线上取的截面;

图5A和5B示出用于容纳按照本发明的电子枪部件的两种不 同结构;

图6A和6B是两个金属部件的正视图。这两个金属部件用于在图3和图4的电子枪中形成非旋转对称透镜单元;

图7示出用于容纳按照本发明的电子枪部件的可供选择的装置;

图8示出用于形成旋转对称透镜单元的空心圆柱上的电阻层图案;以及

图9到图11示出用于形成非旋转对称透镜单元的空心圆柱上不同的电阻层图案。

图1示出彩色电视显象管1，该管具有抽成真空的外壳2，该外壳带有光学透明的前平板3，由粗到细延伸的管锥部分4，以及管颈部分5。多电极电子枪6同轴地安装在管颈5中。多电极子枪6包含电子束成形部件7。在所示情况下，该部件产生三束电子束71、72、73。此外，电子枪6还包含聚焦部分8，在所示情况下，该聚焦部分包含三个管状结构9、10和11，它们有三个内表面，在这些内表面上形成的高欧姆电阻层的图案（例如，螺旋线）使得在该电阻层通电时产生三个聚焦电场。借助于管颈和管锥之间过渡部分上装配的偏转系统（没有示出），使得电子束71、72、73在荧光屏12上移动。该荧光屏包含以不同颜色发光的荧光单元14、15、16。具有许许多多小孔18的选色电极17配置在距荧光屏很小的距离处，以使得电子束71、72、73全部不漏地打在与它们关联的荧光单元上。

在所示情况下，聚焦结构9、10、11平行地排列，并以如下的方式设计它们的电阻层图案：当把电阻层连接到电压源上的时候，所产生电位分布使电子束71、72、73会聚到所述屏上。 用以把电子束71、72、73会聚到所述屏上的另一种可供选择的方法是：与电子束成形部件7所产生的边束的倾角相配合，使外侧聚焦结构9和11稍稍向里指向。

聚焦结构9、10和11可以包含高欧姆电阻层，这些电阻层在位于同一平面内的空心圆柱的内表面上形成，如图1那样，或者在以三角形排列的圆柱体内表面上形成。高欧姆电阻层也可以按另外可供选择的方式形成：分别在设置于整体19、20（例如玻璃或陶瓷）中的三个通道的壁上（图5A，5B）形成，而不在分立的空心圆柱内表面上形成。

图2示意地示出电子枪，它包含电子束成形部件21和聚焦结构22。后者带有螺旋状电阻层24的空心圆柱23。电阻层24的构形使得当把电压加在电阻层的两端时，就产生等电位面25、26、27等等。这些等电位面相应于有聚焦电极G₃、G₄的普通聚焦透镜的等电位面。这意味着，具有螺旋电阻层形成聚焦透镜的电子枪，在相对小直径的情况下，象具有直径大得多的普通电子枪一样，可以获得同样小的球面象差。除单束电子枪以外，这对于多束（彩色）电子枪来说是特别重要的。尽管对三个螺旋结构来说，只有有限的空间可以利用，但多束电子枪仍可以有非常小的球面象差。下文将解释，当采用高欧姆电阻层作为聚焦透镜时，非旋转对称透镜单元是怎样实现的。

在图3和图4中详细示出具有三个构成一体的电子束成形部件和三个独自的聚焦结构的电子枪。每个所述聚焦结构都包含带有电阻层图案的空心圆柱体结构。这里，已经采用了本发明的原理。三个空心圆柱结构体42、43、44，通过在它们一端的扁平金属 环45、46、47固定在由金属板41构成的电子束成形部件的最后电极上（G₃）。也可以另外用具有三个孔的整块金属板，把空心圆柱结构体固定在电子束成形部件上，而不采用三个分立的金属环。在相对的一端，圆柱结构体42、43、44具有扁平金属环70、71、72。这些环被牢固地固定在（例如通过焊接的方法）具有对中弹簧74、75、76、77的金属板73上。不用四个对中弹簧，例如用三个或六个对中弹簧也行。可以用各种不同的方法将空心圆柱结构体42、43、44内表面上的电阻层通过环70、71、72连接到电压源上。在图3和图4中所示的情况下，所述每个圆柱结构体都包含第一空心圆柱体，它的内表面电阻层图案（螺旋线）构成预聚焦透镜，此外，还包含被固定的第二空心圆柱体，它的内表面电阻层图案（螺旋线）构成主聚焦透镜。在这种情况下。固定是用下面的方法得以实现的：预聚焦透镜的三个圆柱有整块带三个孔的金属端板Ⅰ，主聚焦透镜的三个圆柱有整块带三个孔的金属端板Ⅱ，并且，把端板Ⅰ和端板Ⅱ相对固定。然而，本发明并不限于这样一种聚焦结构装置。如图3和图4所示那样在三个单独的空心圆柱体的内壁和/或外壁上形成电阻层并不是必要的。换句话说，电阻层图案可以在设置于同一个实心体19（图5A）或20（图5B）的三个孔的内壁上形成。这些孔可以同一平面排列，也可以三角形排列。

本发明提供了使用动态和/或象散聚焦校正的可能性。为此目的，聚焦透镜中需要非旋转对称（象散）透镜单元，这些透镜单元可以各种不同的方法实现。

如果由两个部件形成聚焦结构，如图3和图4中所示，那么， 例如，可以在金属端板Ⅰ和Ⅱ上制成非圆形孔，用以形成象散透镜单元。对于彩色电子枪，端板Ⅰ和端板Ⅱ的实施例用图解法示于图6A和图6B中。标号31A、32A、33A表示三束电子束在平板Ⅰ上的位置，它们具有“垂直”的矩形孔;而标号31B、32B、33B表示三束电子束在平板Ⅱ上的位置，它们有“水平”的矩形孔。位置34和35的孔用于必要的校直和对中。在这种情况下。已经假定，把单独的平板A和单独的平板B安装在带孔（圆形的）的端板Ⅰ和Ⅱ上。图6A、6B仅示出了原理。当然，各种实施例都是可能的。把一个动态变化的电压加到端板Ⅰ和Ⅱ上，可以动态控制象散单元。

如果将各个电子束的预聚焦透镜和主聚焦透镜结合在其内表面为高欧姆电阻层的单一管状结构内，（例如，pHN11·653），那么，正如下文将进一步说明的那样，借助给予电阻层以特殊的图案（螺旋线），就可以形成非旋转对称透镜单元。

图7中示意地示出三束电子枪36，它包含三个独自的管状结构37、38、39，每个管状结构既含有电子束成形部件的电极（呈平板形），又含有聚焦结构的高欧姆电阻层。该聚焦结构备有非旋转对称透镜单元。这样的结构有时称为“玻璃电子枪”。除了把（三个）这样的玻璃电子枪（同一平面排列或者三角形排列）结合起来以外，本发明还涉及单个玻璃电子枪。在后一种情况下，高欧姆电阻层可以在空心支撑结构的内表面和/或外表面上构成，而空心支撑结构位于管颈内，或者高欧姆电阻层在管颈本身的内表面上构成。

尤其是通过下面的方法制造出非常稳定的高欧姆电阻层是可能 的：把玻璃瓷釉颗粒同二氧化钌（RUO₂）或诸如Mn和Co一类的其它金属氧化物混合并制成混合物，然后，借助于空吸的方法，在空心结构的内侧得到薄层。同外表面上的电阻层相比较，空心结构内表面上的电阻层有如下的优点：工作期间，不会出现由于内壁未定界充电带来的问题。当管子焙烧时，玻璃瓷釉熔化，在管壁上得到高欧姆电阻层。这个电阻层非常稳定，在管子的工艺过程中（管颈的熔合、烘烤石墨乳、玻璃烧结封接、排气工艺）以及所谓的管子打高压工艺期间，都不会发生变化。

例如，内电阻层部分可以通过穿过空心结构壳体的开口的金属带或金属丝进行电连接。

高欧姆电阻层起分压器作用，它可以是在空心结构的壁上直接制成连续的层（连续聚焦透镜）。另一方面，也可以在空心结构的内壁上制成许多细的环状电极，那么，在这些电极之间或者两端，就构成了高欧姆电阻层。这个（环形）透镜给出同心的均匀电场。

在焙烧之前，在电阻层中形成螺旋形间断（例如借助于激光或刮刀），使得可以使用具有比上述两种可供选择的方法（“螺旋”透镜）低的电阻值的电阻层，这种方法构成本发明的最佳实施例。

如果圆柱40（图8）壁上的高欧姆电阻层41具有将电阻层切开的螺纹沟槽42，且有恒定不变的螺距，那么，当把电压差加到余下的电阻层图案的端部，就会产生旋转对称电场。

为清楚起见，图8中的电阻层41（且其后的图也如此）在外壁上示出。不过实际上还是在圆柱体的内壁上提供电阻层为好（由于上文提到的理由）。这是下面事实的一个结果：螺旋线上部电阻带的位置Z位于螺旋线下部电阻带的位置Z一半处。参看图8。圆 柱体40正面上的沟槽部分用实线表示，后面的沟槽部分用虚线表示。如果上面两个连接（顶部）的电阻带处电压用V₁和V₂表示，那么，正面（底部）电阻带处的电压就是（V₁+V₂）/2。这个电压等同于顶部二带中间的电压，这样，顶部与底部在相同的Z方向位置时其电压相同。这就意味着，至少在一级近似情况下，没有产生偶极子场。图9示出在圆柱体43的壁上构成的一种高欧姆电阻层44，它具有螺旋沟槽45。这样，底部电阻带不位于顶部电阻带的一半处。在这种情况下，就产生偶极子场。可以根据所要求的效果，把静态电压或动态变化的电压加到上述偶极子透镜单元两端，例如，当在彩色显象管电子枪外聚焦结构中采用这样一种动态变化的偶极子时，就可以得到动会聚效果。

非旋转对称透镜单元的另一种形式是四极子单元。图10示出在圆柱体壁上构成的高欧姆电阻层47，它有沟槽48（连续的）。这个沟槽具有两个周期性的振荡形状。如果将不同的电压加到沟槽两侧中任一侧的电阻层47上，都会产生四极子电场。图11所示的情况，也可以产生四极子电场，其中，沟槽49（不连续的）与图10沟槽形状基本相同，也是周期性的。正如图8到图11所示，有沟槽结构的电阻层可以很容易地包括在提供非旋转对称电子光学透镜单元的螺旋透镜中去。这并不限于偶极子和四极子。通过适当地改变沟槽的结构（随方位角ψ而变化），就可按所要求的那样改变每圈的电阻值，这样，任何级数的电的多极子场都可以实现。

Claims (2)

1、具有外壳的显象管，该外壳包括一侧的荧光屏和另一侧的管颈部分，电子枪位于管颈部分，并且包括产生电子束的电子束成形部件和聚焦结构，所述聚焦结构包括长形的空心结构，该空心结构有内表面和外表面，并至少在所述的一个表面上形成高欧姆电阻层，该电阻层起分压器作用，其特征在于，该空心结构包括两个间隔开的部分，在每一部分的内表面上有螺旋状的高欧姆电阻层，以及包括这两部分之间的中间部分，该中间部分的内表面上有高欧姆电阻层，在所述中间部分的高欧姆电阻层上横贯有沟槽结构，所述沟槽结构作为方位角φ的函数而改变，从而形成非旋转对称透镜单元。

2、具有外壳的彩色电视显象管，该外壳包括在一侧的荧光屏和在另一侧的管颈部分，电子枪位于管颈部分，并且包括产生电子束的电子束成形部件和聚焦结构，每个聚焦结构包括细长的空心结构，所述空心结构具有内表面和外表面，并至少在所述的一个表面上形成高欧姆电阻层，所述电阻层起分压器作用，其特征在于，该空心结构包括两个间隔开的同轴安置的结构部分，在每一部分的内表面上有高欧姆电阻层，这两个结构部分的相对的两端都配有带孔的金属板，金属板上的孔的形状是非圆形的，从而形成非旋转对称透镜单元。

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