CN1058104C - 具有带三个像散透镜的一字形电子枪的彩色显像管 - Google Patents

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Abstract

一种改进的彩色显像管，包括屏幕和一字形电子枪，此电子枪用于产生三根一字形排列的电子束并导引这些电子束沿分离路径射向屏幕。该电子枪包括用于构成束形成区、预聚焦区和主聚焦区的电极。此电子枪的束形成区包括阴极、G1电极、G2电极和G3电极的第一部分。预聚焦区包括G3电极的第二部分G4电极和G5电极的第一部分、主聚焦区包括G5电极的第二部分和G6电极。其改进在于，束形成区、预聚焦区和主聚焦区均是像散的。

Description

具有带三个像散透镜的一字形电子枪的彩色显像管
本发明涉及具有一字形电子枪的彩色显像管，尤其是涉及这种电子枪的改进，以降低电子束光斑变化对电子束电流变化的敏感性。
彩色显像管中采用的电子枪(例如用于电视机中)需要在整个屏幕上实现良好的电子束点特性。这种需要由于像散偏转线圈场的存在而难以满足，而所述场是为维持三电子束在整个屏幕上的会聚所必需的。在以动态像散控制为特点的显像管中，偏转线圈引生的像散是通过施加于电子枪中电极上的电压的调制或通过立于管颈外部的磁性元件校正的。
在不以动态像散校正为主要特点的显像管中，在屏幕中心处与靠近屏幕边缘处的特性之间必须进行适当的折衷。这种折衷通常以下列两种方法中的一种来实现。第一种方法是，像散可以如此加至电子枪中的电子束上，即，使屏幕中心的束点在其处于最佳水平聚焦状态时呈现垂直欠聚焦。在屏幕的边缘，此像散便可抵消由偏转线圈引起的部分垂直过聚焦。第二种方法是降低主聚焦透镜中的垂直束尺寸。此第二种方法趋向于降低由聚焦电压变化引起的屏幕上的垂直束点尺寸的变化，并且还降低偏转线圈引生的像散的强度。结果，由偏转线圈所过聚焦的垂直束点被减弱至与主聚焦透镜中的具有较大垂直束尺寸的束点相同的程度。不过，这两种方法均是以减小屏幕中心处的垂直束点尺寸为代价来改善偏转束的垂直束点均匀性的。
束像散一般是通过主聚焦区电极的设计引入电子枪中的。进入主聚焦区的垂直束尺寸通常是以与水平束尺寸不相关的方式控制的，这种控制可通过在电子枪的束形成区或预聚焦区中引入槽或其它形状的孔或凹口来实现。通过主聚焦透镜的合理设计，并组合采用一个束形成区槽，在某些特定束流情况下，可以调节像散和垂直束尺寸，并且因此可调节垂直束点均匀性。
通过在第一栅极中包含一个槽而在电子枪的束形成区构成一个像散透镜的思想公开于下列美国专利中：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。第二栅极中的槽公开于下列美国专利中：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。
可由束形成区中的槽的光学特性实现的束椭圆度受到制造和装配约束条件的限制。在某些电子枪中，槽形凹口围绕G1电极中的三个孔中的每一个设置。所采用的冲压工艺限制了槽的深度和宽度，从而形成较小的椭圆度(约1.5∶1)。其它方法，诸如(采用)一个十字开口槽G1栅极，可实现所要求的椭圆度(＞1.7∶1)，但要以更复杂的制造和装配工艺为代价。在束形成区中采用强槽还可导致大电流时的极不均匀束，而使屏幕上形成大束点。束形成区中的槽与具有圆形光学特性的束形成区相比，束形成区中的槽可降低垂直束随束流增加的变大。这种降低的垂直束变大对束点均匀性有着有益的作用。
在电子枪设计时的一个附加的重要考虑因素是，垂直束点均匀性如何随束流变化。因为垂直光斑在大电流时尤其有害，为最大限度地减小大电流偏转束点的过聚焦光斑，像散随束流增大是有益的。另外，需要最大限度地减小垂直束尺寸随增大的束流的增大。
对某些中等束流(小于2000μA)而言，位于电子枪的预聚焦透镜区的槽可产生所要求的束椭圆度，所述椭圆度是实现下列条件所需要的：对于给定的水平分辨率，水平束尺寸要足够大，同时，为获得所要求的垂直束点均匀性，垂直束尺寸要足够小。
在电子枪的预聚焦透镜区采用槽的技术示于1989年10月31日授予Maninger等人的美国专利No.4877998中。在此专利中，槽是形成于G4电极中的孔。G4中的孔在束列方向上是拉长的，每个孔包括一个基本圆形的中心部分和两个相对置的弧形部分，后者与圆形中心部分的周边相交。
上述专利提出了对现有阴极射线管的各种改进，但它们没有提示，其中所公开的思想如何组合才能获得在大束流(例如，2000μA以上)时具有显著改善的特性的电子枪，并且不采用动态像散控制。
本发明的目的是提供一种具有一字形排列的电子枪的彩色显象管，改善束流在例如2000微安以上时彩色显象管的性能，并且不采用动态像散控制。
根据本发明，提供了一种彩色显像管，包括屏幕和一字形电子枪，此电子枪用于产生三根一字形排列的电子束并导引这些电子束沿分离路径射向屏幕，电子枪包括形成一个束形成区、一个预聚焦区和一个主聚焦区的电极，束形成区的电极包括G1电极、G2电极和G3电极的第一部分，预聚焦区的电极包括G3电极的第二部分、G4电极和G5电极的第一部分，主聚焦区的电极包括G5电极的第二部分和G6电极；束形成区是像散的，此像散由叠置于三个圆孔中的每一个上的伸长的槽形成，圆孔位于G1和G2电极的一个中，在面对G1和G2电极中的另一个的一侧；主聚焦区是像散的，此像散由G5和G6电极的相面对部分上的水平伸长的棱边形成；预聚焦区是像散的，此像散由G4电极中的伸长的孔形成。
在附图中：
图1是体现本发明的荫罩式彩色显像管的平面图，其中部分为轴向剖面；
图2是图1中虚线所示的电子枪的局部剖开的侧视图；
图3是沿图2的3-3线截取的G1电极的面对G2电极侧的平面图；
图4是沿图2的4-4线截取的G4电极的平面图；
图5是沿图2的5-5线截取的G5和G6电极的剖面图；
图6是垂直束尺寸相对于束流的关系曲线图，其中曲线分别对应于现有电子枪和图2中的电子枪；
图7、8和9是显示垂直束尺寸随沿显像管的主轴的距离变化的曲线图，其中曲线分别对应于工作时束流为200μA、1500μA和3000μA的现有电子枪和图2中的电子枪；
图10为在本发明的一个实施例中第二种(可选换)电子枪的G2电极的面对G1电极侧的平面图；
图11为在本发明的一个实施例中第三种(可选换)电子枪的G2电极的面对G3电极侧的平面图；
图12为在本发明的一个实施例中第四种(可选换)电子枪的G4电极的平面图。
图1是一矩形彩色显像管10的平面图，此显像管具有一个包括矩形屏板或盖板12和由矩形锥部16连接的筒形颈14的玻壳。屏板包括观视面板18和周缘或侧壁20，它封接于锥部16上。三色荧光屏幕22由面板18的内表面承载。屏幕最好是条式屏，其荧光粉条基本正交于显像管的高频光栅扫描线延伸(垂直于图1的平面)。多孔选色电极或荫罩24以可拆卸的方式装配于距屏幕22预定间隔处。在图1中由虚线示意的一个改进的一字形电子枪26居中地装在颈14中，以产生三电子束28并导引这些电子束沿共面会聚路径通过荫罩24射向屏幕22。
图1的显像管被设计成与外部磁偏转线圈联用，例如，所示的自会聚偏转线圈30，它围绕于颈14和锥部16的交界处。当被激励时，偏转线圈30使三电子束28经历垂直和水平磁力线作用，从而使这些电子束在屏幕22上的矩形光栅中分别进行水平和垂直扫描。起始偏转平面(零偏转时)由P-P线示于图1中，它大致位于偏转线圈30的中部。为简单起见，在图1中未示出偏转区中的偏转束路径的真实曲度。
电子枪26的详细构造示于图2-5中。此电子枪包括两根玻璃支承条32、各电极固定于这两根支承条上。这些电极包括三个等间距的共面阴极34(每一阴极对应于一根电子束)、G1栅极36、G2栅极38、G3电极40、G4电极42、G5电极44和G6电极46，它们以命名顺序沿玻璃条32隔开。阴极后面的每个电极均具有三个一字形排列的孔，以容许三根共面电子束从中穿过。
G1栅极36和G2栅极38为平行的平板，其上可包含用于增加强度的压纹。如图3所示，G1栅极36除包括三个一字形排列的孔48、50和52之外，在G1栅极36的面对G2栅极38侧还包括分别叠置于孔上的垂直伸长的槽54、56和58。槽54、56和58的伸长尺寸垂直于孔的一字形排列方向延伸。G3电极40由杯状元件60和板状元件62构成，元件60的底部面对G2栅极38，元件62盖在杯状元件60的开口端。
G4电极42包括一个具有三个一字形排列的孔63、65和67的大致平整的板，如图4所示。这些一字形排列的孔在水平方向即孔排列方向上是伸长的。每个孔包括大致圆形的中心部分和一对相对置的弧形部分，弧形部分位于圆形中心部分两侧。这种G4电极结构详细描述于上面引用的美国专利No.4877998中。
G5电极44由三个杯状元件68、70和72构成。元件70的封口端套接于元件68的开口端，而元件68的封口端面对G4电极42。元件70和72的开口端相连接。虽然G5电极44示出的是三元件式结构，但它可由任意数量的元件制成。G6电极46也是杯状的，其开口端靠近屏蔽杯74的有孔封口端。
G5电极44和G6电极46的相对封口端分别具有大凹口76和78，如图5所示。凹口76和78使包含三个孔80、82和84的G5电极44的封口端的部分相对于包含三个孔86、88和90的G6电极46的封口端的部分后置。G5电极44和G6电极46的封口端的剩余部分分别构成非圆形棱边92和94，棱边92和94绕凹口76和78的边缘延伸。棱边92和94为两电极44和46彼此最靠近的部分。G6电极46的凹口78的形状与G5电极44的凹口76稍有不同。
G4电极42通过引线96电连接至G2电极38，G3电极40通过引线98电连接至G5电极44，如图2所示。其它分立引线(未示出)将G1栅极36、阴极34和阴极热子连接至显像管10的管座100(图1所示)，以便这些元件可电激励。G6电极46的电激励是通过屏蔽杯74和管子内导电涂层之间的触头获得的，此导电涂层连接至穿过锥部16延伸的阳极钮。
在电子枪26中，阴极34、G1栅极36、G2栅极38和面对G2电极38的G3电极40的第一部分构成此电子枪的束形成区。在此显像管工作过程中，被调制的控制电压施加于阴极34，G1栅极36是接地的，较低的恒定正电压(例如，800至1100伏之间的电压)施加于G2栅极38。G3电极40的剩余部分、G4电极42和G5电极44的面对部分构成此电子枪26的预聚焦透镜部分。在此显像管工作时，聚焦电压施加于G3电极40和G5电极44，较低的正恒定电压施加于G4电极42。G5电极44的面对部分和G6电极46构成此电子枪26的主聚焦透镜部分。在此显像管工作时，阳极电压施加于G6电极46，从而在G5和G6电极间形成一个双电位聚焦透镜。
对于图2中的电子枪26，下表列出了一些典型尺寸。
                 表K-G1间距                    0.76mm(0.003in.)G1和G2的孔径                0.64mm(0.025in.)G1的孔处厚度                0.14mm(0.0055in.)G1的槽深度                  0.15mm(0.006in.)G1的槽宽度                  0.74mm(0.029in.)G1的槽高度                  1.52mm(0.060in)G1-G2间距                   0.25mm(0.010in.)G2的孔处厚度                0.51mm(0.020in.)G2-G3间距                   1.02mm(0.040in.)G3的入孔直径                1.52mm(0.060in.)G3的长度                    5.08mm(0.200in.)G3的出孔直径                3.76mm(0.148in.)G3-G4间距                   1.27mm(0.050in.)G4的槽孔宽度                4.32mm(0.170in.)G4的槽孔高度                4.01mm(0.158in.)G4的厚度                    0.64mm(0.025in.)G4-G5间距                   1.27mm(0.050in.)G5的入孔直径                4.01mm(0.158in.)G5-G6间距                   1.27mm(0.050in.)G5的相邻孔心间距            5.08mm(0.200in.)G5和G6的孔径                4.06mm(0.160in.)G5的凹口深度                1.98mm(0.078in.)
在图6中画出了对应于两种电子枪的垂直束尺寸随束流变化的函数关系。两种电子枪被设计成具有大致相同的水平和垂直束尺寸、关断电压和像散特性。两种电子枪的设计具有相当的像散随束流变大而增强的特性，此特性对于大电流线性均匀性是有益的。一种电子枪由实线表示，它采用圆光学特性的束形成区和弱槽预聚焦透镜。另一种电子枪由虚线表示，它采用有槽的G1电极和弱槽预聚焦透镜，例如图2的新型电子枪26。图6示出，尽管在束流达2000μA时两种电子枪的垂直束尺寸基本相同，但随束流的进一步增大，由虚线表示的新型电子枪呈现出较低的垂直束尺寸增长率。
图7、8和9分别示出对应于200μA、1500μA和3000μA的三种束流IB，这两种电子枪的垂直束尺寸沿主轴变化情况的比较。同样，新型电子枪的特性仍由虚线表示。在低束流200μA时，两种电子枪的性能几乎相同。在1500μA时，新型电子枪有明显改进，即在屏幕的中心部分束点稍微变大，而在屏幕边缘部分束点明显变好。在3000μA时，1500μA时显示出的屏幕边缘的改进进一步加强。
尽管已描绘的第一优选实施例采用了像散的束形成区，其中像散是由面对G2电极的G1电极一侧上的垂直槽形成的，但在面对G1电极的G2电极一侧上的水平槽也可实现相似的效果。图10示出具有三个一字形排列的孔104、106和108的这种G2电极38′，三个水平槽110、112和114分别叠置于面对G1电极的G2电极38′的一侧的上述孔上。另外，尽管程度不同，在面对G3电极的G2电极一侧上设置水平槽也可实现相似的效果。图11示出具有三个一字形排列的孔104′、106′和108′的这种G2电极38″，三个水平槽116、118和120分别叠置于面对G3电极的G2电极38″的一侧的上述孔上。在这两个实施例中，具有或不具有槽的G1电极均可用于电子枪中。本发明的范围覆盖了所有这些可选的在具有像散的束形成区、像散的预聚焦区和像散的主透镜的电子枪中的束形成区的实施例。
在第一优选实施例中，预聚焦区包括G4电极中的水平伸长的孔。应当理解，在某些情况下，可能要求在G4电极中设置垂直伸长的孔。图12示出包括三个一字形排列的垂直伸长的孔63′、65′和67′的G4电极42′。有槽的G4电极42′形成像散的预聚焦区，它可与任意类型的像散束形成区或像散主聚焦透镜组合使用。本发明的范围还涵盖这类可选实施例。

Claims (1)

1.一种彩色显像管(10)，包括屏幕(22)和一字形电子枪(26)，此电子枪用于产生三根一字形排列的电子束(28)并导引这些电子束沿分离路径射向屏幕，所述电子枪包括形成一个束形成区、一个预聚焦区和一个主聚焦区的电极，所述束形成区的电极包括G1电极(36)、G2电极(38、38′、38″)和G3电极(40)的第一部分(60)，所述预聚焦区的电极包括所述G3电极的第二部分(62)、G4电极(42、42′)和G5电极(44)的第一部分(68)，所述主聚焦区的电极包括所述G5电极的第二部分(72)和G6电极(46)；
所述束形成区是像散的，此像散由叠置于三个圆孔(48、50、52、104、106、108、104’、106’、108’)中的每一个上的伸长的槽(54、56、58、110、112、114、116、118、120)形成，所述圆孔位于所述G1和G2电极的一个中，在面对所述G1和G2电极中的另一个的一侧；
所述主聚焦区是像散的，此像散由所述G5和G6电极的相面对部分上的水平伸长的棱边(92、94)形成；
其特征在于所述预聚焦区是像散的，此像散由所述G4电极中的伸长的孔(63、65、67、63’、65’、67’)形成。
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