CN1060585C

CN1060585C - 多模式混合型阴极射线管

Info

Publication number: CN1060585C
Application number: CN95102861A
Authority: CN
Inventors: 陈耀兴
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 2001-01-10
Anticipated expiration: 2015-03-14
Also published as: CN1131335A

Abstract

一种多模式混合型阴极射线管，显示彩色画面时，有一可产生多组电子束的电子枪，该电子枪可在二种或二种以上模式下工作，该阴极射线管可用作电视显像装置或高清晰度视频监视器，所产生的电子束排列成二组或二组以上，产生其中一组电子束的电子枪由帘栅极及控制栅极提供较小直径及电流的电子束，以在作为高清晰度视频监视器时提高清晰度；产生另一组电子束的电子枪提供较大直径及电流的电子束，以在作为电视显像装置时增加显像亮度。

Description

多模式混合型阴极射线管

本发明是关于一种阴极射线管的电子枪，尤其是指一种多模式混合型阴极射线管，该阴极射线管具有一可产生多组电子束的电子枪，该电子枪可在二种或二种以上模式下工作，以令该阴极射线管作为一电视显像装置(television receiver display)或一高清晰度视频监视器(high resolution video monitor)使用。

目前，阴极射线管的应用非常普遍，凡传统的彩色电视乃至高清晰度电脑监视器，甚至医学上超高清晰度的其它应用，均利用到阴极射线管。这些传统阴极射线管的电子枪，在进行彩色画面显示时，包含一组呈水平方向直线排列的阴极(即分别产生红、绿、蓝等电子束的三只阴极)，该阴极发射出的电子将于该电子枪中形成三束电子束，此三束电子束再经由聚焦电极及阳极所组成的主透镜聚焦后，将被投射在显像屏上，并经扫描后，在显像屏上构成彩色图像，而单色阴极射线管，则仅有一电子束，被投射在屏幕上。

就彩色阴极射线管及单色阴极射线管二者而言，有两个重要的操作评估标准，其一为视频图像清晰度(video image resolution)，另一为视频图像亮度(video image brightness)，其中对于彩色电视而言，其视频图像亮度尤其重要，原因是观看者距离电视一般均有一定观赏距离，在该距离中各周边物体的影子可能造成一定程度的干扰，对于电脑监视器而言，其视频图像清晰度则较为重要，原因是其文字及图像的尺寸较小，且使用者较靠近显像屏。然而，该二性能标准是彼此相互关联的，一个改进则可能造成对另一个一定程度的负面影响。

由于近年来使用者对于高频且高清晰度的显像需求增加，致使对阴极射线管的功能要求(包括：高亮度的要求、清晰度增加的要求及显示面加大的要求等)大幅度提高，其结果虽使近年来，在有效改善视频图像清晰度及亮度的问题上，有若干做法被提出，但这些做法不仅大幅增加阴极射线管的制作成本，且增大该阴极射线管的玻璃壳体体积，这恰与现今阴极射线管轻薄短小的趋势背道而驰。

有鉴于前述传统阴极射线管在设计及制作上所衍生出的诸多问题，本发明人研究发明出一种多模式混合型阴极射线管，希望通过本发明的电子枪可在二种或二种以上的模式下工作，以令该阴极射线管作为一电视显像装置(television receiver display)或一高清晰度的视频监视器(high resolution video monitor)使用。

本发明的主要目的，是提供一种多模式混合型阴极射线管，其所产生的电子束是排列成二组或二组以上，就其中一组电子束而言，产生该组电子束的电子枪是由其G1帘栅极(screen grid)及G2控制栅极(control grid)提供较小直径的电子束，以在作为一高清晰度的视频监视器使用，以显示图像或文字时，能有效降低其在阴极射线管的显像屏上的像点尺寸(spot size)；就其另一组电子束而言，产生该组电子束的电子枪是提供较大直径及电流的电子束，以在作为一电视显像装置(television receiver display)使用时，增加其在阴极射线管的显像屏上的视频图像亮度(video image bright-ness)。

本发明的又一主要目的，是提供一种多模式混合型阴极射线管，每一组电子束均包括多数个呈水平方向直线排列的电子束，并由其中之一电子束提供三原色(红、绿及蓝)中的一颜色，且至少一组以上呈水平方向排列的电子束是同步地聚焦于阴极射线管的显像屏上，以通过扫描同一水平扫描线增加阴极射线管的显像屏上的显像亮度，或通过同步扫描个别水平扫描线，降低水平扫描的频率及磁偏转线圈的工作。

本发明的再一主要目的，是提供一种多模式混合型阴极射线管，在单色画面情形下，使用者可通过选择将一单独的较大直径的电子束或将一单独的较小直径的电子束聚焦至阴极射线管的显像屏上，完成对不同模式的选择，从而有效解决所有上述问题及困难，并使阴极射线管具有更佳的性能及较低的生产成本。

本发明是一种多模式混合型阴极射线管，主要包含：

多个阴极，以产生多组高能量的电子束；

一电子束形成区，所述电子束形成区是邻近于所述阴极位置，且由第一及第二呈间隔排列的电子束形成装置所组成，其中所述第一电子束形成装置是用以将高能量的电子形成第一组电子束，且在所述阴极射线管作为电视接收器时，令所述第一组电子束中各电子束的截面积为A₁；所述第二电子束形成装置用以将高能量的电子形成第二组电子束，并在所述阴极射线管作为高清晰度视频监视器时，令所述第二组电子束中各电子束的截面积为A₂，且A₁＞A₂；

一模式控制开关，所述模式控制开关分别被连接至所述第一电子束形成装置与所述第二电子束形成装置，使用者可通过控制切断所述模式控制开关，以选择由所述第一或第二电子束形成装置产生电子束，使所述阴极射线管在彩色电视显示模式的状态下工作，或在高清晰度的图像及／或文字显示模式的状态下工作；

一高压电子透镜，所述高压电子透镜是设置于所述阴极射线管的显示屏与所述电子束形成区之间，使所产生的电子束能够聚焦于所述显示屏上。

附图简要说明：

图1是本发明的一种多模式混合型阴极射线管的电子枪中零件组配示意图；

图2是图1所示本发明的一种多模式混合型阴极射线管沿2-2线的纵剖面示意图；

图3是图1所示本发明的一种多模式混合型阴极射线管的G1控制栅极的立体示意图；

图4是图3所示本发明的一种多模式混合型阴极射线管的G1控制栅极上各聚焦孔的平面示意图；

图5是图1所示本发明的一种多模式混合型阴极射线管的G2帘栅极的剖面示意图；

图6是图1所示本发明的一种多模式混合型阴极射线管的实施例的零件组配示意图；

图7是本发明的一种多模式混合型阴极射线管的另一实施例的电子枪中零件组配示意图；

图8是图7所示本发明的一种多模式混合型阴极射线管沿8-8线的纵剖面示意图。

图1所示为本发明的多模式混合型阴极射线管的一实施例，该实施例电子枪10是一双电位型(bi-potential type)的电子枪，主要包含可产生多组三色电子束的阴极(Cathode)，以沿G1控制栅极22方向产生电子，该G1控制栅极22与一G2帘栅极24组合，每一电极都包含两组在水平方向排列且不同孔径的聚焦孔，在G1控制栅极22和G2帘栅极24垂直方向上的较大孔径聚焦孔组称为第一组，下端较小孔径聚焦孔组称为第二组，G1和G2的两组聚焦孔形成两组电子束形成装置，垂直方向上端的一组称为第一电子束形成装置，下端的一组称为第二电子束形成装置。而在第一及第二电子束形成装置所处的各个电极上，即G1和G2上每组聚焦孔均呈水平方向排列，而组和组间的孔有垂直方向上的间隔。在电子枪10中形成一电子束形成区(BFR)18，使这些带能量的电子形成沿水平方向直线排列的三对电子束60b、62b；60g、62g；及60r、62r，其中每对电子束在垂直方向上间隔一定距离，位于中央位置的一对电子束，由图2所示可知，是指标号60g，62g的一对电子束；该电子枪10还包含G3聚焦电极26及G4阳极28等元件，这些元件组合后将形成一高压聚焦透镜20，以将这些电子束聚焦于该阴极射线管的显示屏94的荧光层92上，该荧光层92还根据这些电子束感光，于该阴极射线管的显示屏94上形成视频信号影像。

该G1控制栅极22与G2帘栅极24都是于其极板上设有三对沿水平方向直线排列的聚焦孔，每对聚焦孔在垂直方向上间隔一定距离，使六条电子束能穿过其中，该G2帘栅极24包含三组成水平直线排列的圈状凹陷部24a、24b及24c，其每一圈状凹陷部中沿垂直方向均设有一对电子束聚焦孔，该G1控制栅极22是由导电材料固定设置于非导电陶瓷材料22a上所制成，其圈状凹陷部42、44及46是分别面对三阴极12、14及16的方向，且如图4所示，位于该G1控制栅极22的该非导电陶瓷材料22a的第一圈状凹陷部42上设有一对呈垂直方向直线排列的聚焦孔66b及68b，同样地，位于该G1控制栅极22的第二及第三圈状凹陷部44、46则分别对应设有一对呈垂直方向直线排列的聚焦孔66g、68g；66r及68r，其中聚焦孔66b及68b是通过一对蓝色电子束，而聚焦孔66g、68g；66r及68r则分别通过一对绿色及红色电子束。

如图1所示，通过三只上聚焦孔的一组电子束60b、60g及60r，即可产生一主要色彩，同样，通过三只下聚焦孔的另一组电子束62b、62g及62r，则于显示屏上产生另一主要色彩，此时，如图2和图3所示，这些通过三只上聚焦孔66b、66g及66r的三束电子束将收敛且聚焦于显示屏的一像点(spot)上，同样地，这些通过三只下聚焦孔68b、68g及68r的三束电子束亦将收敛且聚焦于显示屏的一像点(spot)上。

如图1和图3所示，控制栅极22在面对该G2帘栅极24的表面上，另设有上传导部32及下传导部38，这些传导部是通过焊接或钳合一导电性薄合金片至该G1控制栅极22的陶瓷表面上，再由化学药剂以蚀刻方式将多余部分去除，以在该二传导部间形成一连续的绝缘间隙96(gap)，以将该二传导部32、38分隔开，该绝缘间隙96是形成在该G1控制栅极22的陶瓷材料表面上，以界定所形成的该上传导部32及下传导部38，这些传导部中任一传导部32或38均分别围绕着一组通过该G1控制栅极22上聚焦孔66b、66g、66r或下聚焦孔68b、68g及68r的三束电子束，这样，该上传导部32即围绕着一组通过该G1控制栅极22的上聚焦孔66b、66g及66r的三束电子束，而该下传导部38则围绕着一组通过该G1控制栅极22的下聚焦孔68b、68g及68r的三束电子束。如图1所示，视频信号源(图中未示出)是连结至三只阴极12、14及16上，以依据欲表现于显示屏的视频影像信号，控制由这些阴极发射出的电子束，由于该视频信号源的设计属于熟知技术，且非本案所欲主张保护的内容，故在此不予赘述。

如图3所示，本发明中连接至上传导部32的是一模式控制开关98，该模式控制开关98亦同时可被连接至下传导部38，使用者通过控制切断该模式控制开关98，即可切换至与上传导部32或下传导部38连接的模式，以阻隔三束下电子束的产生，使所产生的三束上电子束在彩色电视显示模式的状态下工作；或阻隔三束上电子束的产生，以使所产生的三束下电子束在高清晰度的图像及／或文字显示模式的状态下工作。

再请参阅图3，这些呈水平方向直线排列的三个上聚焦孔66b、66g及66r的直径是大于这些呈水平方向直线排列的三个下聚焦孔68b、68g及68r的直径。同样地，如图1所示的该G2帘栅极24上呈水平方向直线排列的三个上聚焦孔的直径亦必须大于三个水平方向直线排列的三个下聚焦孔的直径。

在本发明中，该G1控制栅极22的三个上聚焦孔66b、66g及66r中，每一个上聚焦孔的直径都是介于0．5mm～0．8mm，而该G2帘栅极24的三个上聚焦孔中，每一个上聚焦孔的直径则是介于0．5mm～1mm，该G1控制栅极22的三个下聚焦孔68b、68g及68r中，每一个下聚焦孔的直径都是介于0．3mm～0．5mm，而该G2帘栅极24的三个下聚焦孔中，每一个下聚焦孔的直径则是介于0．3mm～0．7mm。

当本发明的阴极射线管是作为一彩色电视机的电子枪10使用时，这三个阴极12、14及16是与该G1控制栅极22及G2帘栅极24中三个呈水平方向直线排列且直径较大的上聚焦孔作用，以便有能力发射出三束具有4ma～5ma峰值电流的电子束。这些通过该直径较大的上聚焦孔的电子束具有较大的截面及电流值，以在作为彩色电视机使用时，提供明亮的影像画面。

当本发明的阴极射线管是作为一电脑监视器的电子枪10使用，以显示高清晰度的画面时，这三个阴极12、14及16是与该G1控制栅极22及G2帘栅极24中三个呈水平方向直线排列且直径较小的下聚焦孔作用，以使发射至显示屏的三束电子束具有400μa～500μa的峰值电流。这些通过该直径较小的下聚焦孔的电子束具有较小的截面及电流值，以便在作为显示高清晰度图像及／或文字的电脑监视器使用时，提供高清晰度的视频影像。

参阅图5及图1，在本发明中，该G2帘栅极24包含三组成水平方向直线排列的圈状凹陷部24a、24b及24c，其中每一圈状凹陷部中沿垂直方向均设有一对电子束聚焦孔，其中该G2帘栅极24的圈状凹陷部24b上设有一对彼此间隔一定距离且沿垂直方向直线排列的聚焦孔70g及72g，以使上、下电子束60g及62g能够分别通过其中。该G3聚焦电极26在面对该G2帘栅极24的面上，设有三对沿垂直方向间隔一定距离且沿水平方向直线排列的聚焦孔50a、50b、50c、50d、50e及50f，以令该对应相关的三对电子束能从其中通过。该G3聚焦电极26内另设有三个呈间隔排列的椭圆形聚焦孔52a、52b及52c，这些椭圆形聚焦孔是与前述这些聚焦孔对应保持在同一直线上，从而使相关的上、下电子束能从其中通过。另外，该G3聚焦电极26在面对该G4阳极28的端面位置处，还设有一沿水平方向直线排列的长链形共同聚焦孔54a，从而使前述该六条电子束通过其中。同样地，该G4阳极28在面对该G3聚焦电极26的端面位置处，亦设有一沿水平方向直线排列的长链形聚焦孔56。另外，该G4阳极28内另设有三个呈间隔排列的椭圆形聚焦孔58a、58b及58c，从而使相关的上、下电子束能从中通过。

如图6所示，在本发明的彩色阴极射线管118中，主要包括一玻璃壳体120，该玻璃壳体120具有一圆柱形的颈部120a及一直径渐大的封套部120b，该彩色阴极射线管118于其颈部120a的尾端延伸设有多数个端子122，经由这多数个端子122，提供该阴极射线管118工作所需的视频信号。此外，在该阴极射线管118的封套部120b内尚设有一导电层126，该导电层126是与阳极电压源相连接(图中未示)。该G4阳极28通过两个呈等间距排列的导电片128、130与该导电层126相连接，从而使G4阳极28得以充电至阳极电压源的电压(V_λ)。在该阴极射线管118的封套部120b的外缘则设有一磁偏转轭124，从而该磁偏转轭124依视频信号的指示，将这些电子束偏转并在该阴极射线管118的屏幕94内的荧光层92上显示。

在本发明的彩色阴极射线管118的电子枪10与磁偏转轭124间设有第一及第二多极磁环组132、134，该第一磁环组132包括一两极、四极及六极的磁环132a、132b、132c，该第二磁环组134包括一四极及六极的磁环134a、134b，通过调整各磁环组132、134中各磁环对三色电子束的相对位置，使每一组三色(红、绿、蓝)的电子束彼此间达成三色会聚的效果，至于每一个磁环的磁场强度及其磁场方向，则可视需要分别单独调整。

图7及图8所示是本发明针对一种彩色阴极射线管中可产生多组电子束的电子枪140的实施例，该电子枪140包括三个呈水平平行排列以产生高能量电子束的阴极142、144、146，邻近该阴极142、144、146的位置设有一电子束形成区(BFR)148，该电子束形成区(BFR)148是由一G1控制栅极152及一G2帘栅极154所组成，该电子枪140中介于该电子束形成区148与该阴极射线管的屏幕168间，另设有一高压电子透镜150，该高压电子透镜150是由一G3聚焦电极156、G4极158、G5极160及G6极162所组成，该G2帘栅极及G4极154，158是与一电压源V_G2连接，该G3及G5极156、160是与一聚焦电压源V_F相连，而该G6极162则与一加速电压源V_λ相连接。

在本发明的该实施例中，该G1控制栅极152及G2帘栅极154上均设有三对呈水平方向直线排列的聚焦孔，每对聚焦孔沿垂直方向间隔一定距离以形成六对电子束。这些电子束分别通过这三对呈水平方向直线排列的聚焦孔中的上、下二组聚焦孔，使这些沿水平方向排列的一组三束电子束能聚焦在该阴极射线管的屏幕168的一共同像点上，以在该阴极射线管的屏幕168内侧表面所设的一荧光层170上显示红、绿或蓝的主要色彩。

该G1控制栅极152及G2帘栅极154上呈水平方向直线排列的三个上聚焦孔的直径大于该G1控制栅极152及G2帘栅极154上呈水平方向直线排列的三个下聚焦孔的直径。该G1控制栅极152的三个上聚焦孔中，每一个上聚焦孔的直径都是介于0．5mm～0．8mm，而该G2帘栅极154的三个上聚焦孔中，每一个上聚焦孔的直径则是介于0．5mm～1mm；该G1控制栅极152的三个下聚焦孔中，每一个下聚焦孔的直径都是介于0．3mm～0．5mm，而该G2帘栅极152的三个下聚焦孔中，每一个下聚焦孔的直径则是介于0．3mm～0．7mm。

当本发明的该实施例中阴极射线管是作为一彩色电视机的电子枪使用时，三个阴极142、144及146是与该G1控制栅极152及G2帘栅极154中三个呈水平方向直线排列且直径较大的上聚焦孔连结，使有能力发射出三束具有4ma～5ma峰值电流的电子束。这些通过该直径较大的上聚焦孔的电子束具有较大的截面面积及电流值，以在作为彩色电视机使用时，提供明亮的影像画面。

此外，在本发明的该实施例中，一模式控制开关153被连接至上传导部152a与下传导部152b，如图8所示，使用者可通过控制切换该模式控制开关153，使它被切换至与该上传导部152a或下传导部152b相连接，使三束上电子束被选择在彩色电视显示模式的状态下工作，或三束下电子束被选择在高清晰度的图像及／或文字显示模式的状态下工作。

当本发明的阴极射线管118是作为一电脑监视器的电子枪使用，以显示高清晰度的画面时，三个阴极142、144及146是与该G1控制栅极152及G2帘栅极154中三个呈水平方向直线排列且直径较小的下聚焦孔连结，使发射至显示屏的三束电子束具有400μa～500μa的峰值电流。这些通过该直径较小的下聚焦孔的电子束具有较小的截面面积及电流值，使在作为显示高清晰度图像及／或文字的电脑监视器使用时，提供高清晰度的视频影像。

该G3聚焦电极156在面对该G2帘栅极154的面上，设有三对沿垂直方向间隔一定距离且水平方向直线排列的聚焦孔156a，157a，156b，157b，156c及157c，以令相关的三对电子束能从中通过。该G3聚焦电极156在面对该G4极158的端面位置处，另设有一组三个“8”字形的聚焦孔156d、156e及156f，这些“8”字形聚焦孔是与前述这些聚焦孔保持在同一直线上，使相关的上、下电子束能从中通过。同样地，在该G4极158上亦设有一沿水平方向直线排列的“8”字形聚焦孔158a，158b及158c，使相关的上、下电子束能分别从中通过。另外，该G5聚焦电极160在面对该G4极158的面上，设有三个沿水平方向直线排列的“8”字形聚焦孔160a、160b及160c，该G5聚焦电极160内则另设有三个呈间隔排列的椭圆形聚焦孔160d，160e及160f，这些椭圆形聚焦孔是与前述这些聚焦孔保持在同一直线上，使相关的上、下电子束能从中通过。该G5聚焦电极160在面对该G6极162的端面位置处，还设有一沿水平方向直线排列的长链形共同聚焦孔160g，使前述的六条电子束通过其中。同样地，该G6极162在面对该G5聚焦电极160的端面位置处，亦设有一沿水平方向直线排列的长链形共同聚焦孔162a，且该G6极162内对应设有三个呈间隔排列的椭圆形聚焦孔162b、162c及162d，使相关的上、下电子束能从中通过。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，但本发明的权利范围并不局限于此，任何本领域的技术人员，依据本发明所揭示的技术内容，可轻易想到的等效变化，如：将本发明应用至单色画面的情形，令使用者通过选择将一单独的较大直径的电子束或将一单独的较小直径的电子束聚焦至阴极射线管的显像屏上，完成对不同模式的选择，均不脱离本发明的保护范畴。

Claims

1、一种多模式混合型阴极射线管，主要包括：

多个阴极，以产生多组高能量的电子束；

电子束形成区，所述电子束形成区是邻近于所述阴极位置，由位于G1控制栅极和G2帘栅极上的第一及第二电子束形成装置组成，所述第一及第二电子束形成装置呈垂直方向直线排列，在G1控制栅极和G2帘栅极上均设有三对呈水平方向直线排列的聚焦孔，在G1控制栅极和G2帘栅极上垂直方向上端的较大孔径聚焦孔组为第一电子束形成装置，下端较小孔径聚焦孔组为第二电子束形成装置，第一电子束形成装置是用以将高能量的电子形成第一电子束，且在所述阴极射线管作为电视接收器时，令所述第一组电子束中各电子束的截面积为A₁，所述第二电子束形成装置用以将高能量的电子形成第二组电子束，并在所述阴极射线管作为高清晰度视频监视器时，令所述第二组电子束中各电子束的截面积为A₂，且A₁＞A₂；

模式控制开关，所述模式控制开关分别被连接至所述第一电子束形成装置与所述第二电子束形成装置，使用者可通过控制切断所述模式控制开关，以选择第一或第二电子束形成装置产生电子束，使所述阴极射线管在彩色电视显示模式的状态下工作，或在高清晰度的图像及／或文字显示的状态下工作；

高压电子透镜，所述高压电子透镜是设置于所述阴极射线管的显示屏与所述电子束形成区之间，使所产生的电子束能够聚焦于所述显示屏上。

2、如权利要求1所述的一种多模式混合型阴极射线管，其特征在于所述电子束形成区在所述G1控制栅极上设有分别围绕所述第一组及第二组聚焦孔的第一传导部及第二传导部，所述第一传导部及第二传导部是分别被连接到所述模式控制开关，使所述电子束被选择在彩色电视显示模式或高清晰度的图像及／或文字显示模式的状态下工作。

3、如权利要求2所述的一种多模式混合型阴极射线管，其特征在于所述第一传导部及所述第二传导部是设于所述G1控制栅极上面、分别面对G2帘栅极的第一聚焦孔及第二聚焦孔组，所述G1控制栅极上的所述第一传导部及第二传导部之间还设有一非导电的绝缘部或间隙。

4、如权利要求3所述的多模式混合型阴极射线管，其特征在于，所述G1控制栅极的第一组聚焦孔中，每一个所述聚焦孔的直径都是介于0．5mm-0．8mm，而所述G2帘栅极的第一组聚焦孔中，每一个所述聚焦孔的直径则是介于0．5mm-1mm，所述G1控制栅极的第二组聚焦孔中，每一个所述聚焦孔的直径都是介于0．3mm-0．5mm，而所述G2帘栅极的第二组聚焦孔中，每一个所述聚焦孔的直径则是介于0．3mm-0．7mm。

5、如权利要求4所述的多模式混合型阴极射线管，其特征在于所述第一组电子束具有4ma-5ma的峰值电流，所述第二组电子束具有400μa-500μa的峰值电流。