CN1176481A - 具有改进的第一栅极的彩色阴极射线管 - Google Patents

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Abstract

彩色阴极射线管,包括有荧光屏,面板部分,装有电子枪的管颈部分,以及锥体部分。电子枪由分别按规定间距间隔的,且按规定顺序轴向布置的第一多个栅极构成,且由在其中埋置第一多个栅极的绝缘杆固定,包括具有在其底部一字排列的第二多个电子束孔以及将第二多个阴极包含在其中的杯形第一栅极,杯形第一栅极通过固定到其上的金属薄片被嵌入绝缘杆中,并且金属薄片的热膨胀系数T1和杯形第一栅极的热膨胀系数满足下列不等式:T1>T2。

Description

具有改进的第一栅极的彩色阴极射线管
本发明涉及一种彩色阴极射线管，特别是涉及一种具有将阴极结构安装于杯形第一栅极内、并发射三束一字排列的电子束的电子枪的彩色阴极射线管。
用于图象显示器或数据终端监视器的阴极射线管至少包括一个真空外壳，该真空外壳具有带面板的锥体和与锥体相连的管颈，在面板的内表面上有荧光屏，在管颈内装有向荧光屏发射电子束的电子枪结构。
图4是说明荫罩型彩色阴极射线管的结构的示意剖面图，该管作为将使用本发明的彩色阴极射线管的实例，参考数字20代表面板，21代表管颈，22代表将面板连接到管颈的锥体，23代表在面板内表面形成的、构成图象屏的荧光屏，24代表荫罩，即选色电极，25代表荫罩框架，它形成固定荫罩的荫罩组件，26代表使彩色阴极射线管不受外部磁场影响的内屏蔽，27代表在热封到面板内侧壁的螺栓上悬挂并支撑荫罩组件的悬挂弹簧装置，28代表发射三束电子束Bs(x2)和Bc的电子枪，29代表使电子束水平和垂直偏转的偏转装置，30代表用于进行色纯度调节和中心矫正的外部磁场矫正装置，31代表内部导电涂层，32代表芯柱管脚，各种信号和工作电压由此施加到电子枪上，33代表利用弹力夹住面板和锥体部分的结合区域的防爆带，34代表用以在真空外壳中获得高的真空度的消气剂。
在图4所示的结构中，外壳由面板20，管颈21和锥体22构成，从电子枪28发射的、一字排列的三束电子束Bc和Bsx2被由偏转装置29产生的偏转磁场在水平和垂直两个方向上偏转，从而扫描荧光屏23。Bc代表中心束，Bs代表边束。
三束电子束Bc和Bsx2分别受从芯柱管脚32提供的三个彩色信号红色(边束Bs)，绿色(中心束Bc)和蓝色(边束Bs)调制，且在紧靠荧光屏23前面设置的荫罩24的束孔中经受选色处理，通过分别轰击屏幕上镶嵌的三色荧光粉的红色，绿色和蓝色荧光粉，从而再现出预定的彩色图象。
在从电子枪28到荧光屏23的移动过程中，由偏转装置29产生的水平和垂直偏转磁场使电子束在整个荧光屏23上扫描。
图5是说明用于上述彩色阴极射线管的电子枪结构实例的侧视图，其中参考数字1代表阴极结构，2代表第一栅极，3代表第二栅极，4代表第三栅极，5代表第四栅极，6代表第五栅极，7代表第六栅极，8代表屏蔽杯，9代表绝缘杆，32代表芯柱管脚，35代表芯柱。
在图5中，第一栅极2为杯形电极，阴极结构1安装在其中。
屏蔽杯8固定于第六栅极7上，阳极，第一栅极2以及第二至第六栅极3至7通过设置在每一电极的侧壁上并埋置于各种玻璃制的绝缘杆中的薄片，以规定的顺序，按照预定的轴向相互间隔，同轴地安装在一对绝缘杆9上。
阴极结构1装有涂覆着绝缘材料的热子，有一具有在其底部形成的电子发射表面的阴极帽，该阴极帽由通过一陶瓷材料的绝缘板固定在阴极支撑结构上的套筒支撑。阴极支撑结构插入到杯形第一栅极中，在其开口端将其焊接到第一栅极上。
作为有关这类电子枪的现有技术公开的实例，引用日本专利公开No.Hei7-161309。
在阴极射线管的电子枪具有安装在杯形第一栅极中的阴极结构的情况下，阴极结构的阴极电子发射表面和第一栅极底部的内表面之间的间距可以以高精度确定。
在电子枪具有在杯形第一栅极中一字排列的三个阴极结构的情况下，在阴极射线管预热期间，第一栅极中的中心束孔和边束孔之间的间距由于第一栅极的热膨胀而变化，且第一栅极变形为圆顶形状，形成有电子束孔的杯形底部表面和阴极的电子发射表面之间的间隙增加，中心束孔和边束孔之间的间隙也变得比预定的值大；从而出现静态束会聚的漂移，且束电流达到预定值所需的时间也变长。
图6是说明杯形第一栅极的热变形的示意图，且只以横向剖面图示出了第一栅极，省略了装在其中的阴极结构。
在图6中，参考数字2代表第一栅极，2a代表电子束孔，2b代表对焊到第一栅极2上的金属薄片，9代表绝缘杆。
在第一栅极2为杯形电极的情况下，支撑第一栅极2，且埋置于绝缘支柱中的金属薄片2b由与第一栅极相同的材料制成，通常是42％的Ni-Fe。
当阴极结构的热子通电时，阴极温度升高，且第一栅极2受来自阴极的辐射热的作用而热膨胀，薄片2b也热膨胀，并沿箭头A的方向延伸，而第一栅极2沿箭头B的方向膨胀；从而使阴极结构的电子发射表面和第一栅极的底部之间的间距增大。当电子发射表面和第一栅极2的底部之间的间距增大时，截止电压降低；因此从阴极发出的电子束数量减少，且屏幕亮度提高的速度变慢。
如上所述，在常规的阴极结构被安装于杯形第一栅极中的情况下，存在在预热期间屏幕亮度提高速度低，在其达到稳定状态之前需要一个长的时间，且静态束会聚漂移量也大的问题。
图7是在使用现有技术的电子枪的彩色阴极射线管预热期间束电流增长特性的图解。
如图7所示，在常规的阴极射线管的情况下，束电流的增长曲线10a具有平缓的斜度，显示出在其达到阴极射线管被开启后的规定值10之前的束电流的特性。
本发明的目的是提供一种阴极射线管，该阴极射线管具有能够使束电流在其预热期间在较短的时间内增加、且能够通过减小中心孔和侧边电子束孔之间间距的变化、将静态束会聚漂移抑制在低水平、从而解决现有技术中的问题的阴极结构。
为实现上述目的，本发明采用由具有小的热膨胀系数的金属制成的杯形第一栅极，以及由具有比制成第一栅极的金属的热膨胀系数更大的热膨胀系数的金属制成的金属薄片，该薄片埋置在绝缘杆中，用于固定第一栅极；由此，静态束会聚的漂移可被抑制，且屏幕亮度的增加能够在短时间内加快。
在彩色阴极射线管包括在其内表面上有荧光屏、且以小间距离开荧光屏悬挂的荫罩的面板部分，装有电子枪的管颈部分以及将面板部分连接到管颈部分的锥体部分的情况下，电子枪由分别以规定的距离间隔的、且按规定顺序轴向排列的第一多个栅极构成，且通过在其中埋置第一多个栅极的绝缘杆而固定，电子枪包括具有在其底部一字排列的第二多个电子束孔以及其中包含有第二多个阴极的杯形第一栅极，杯形第一栅极通过固定到其上的金属薄片埋置于绝缘柱中，且金属薄片的热膨胀系数T1及杯形第一栅极的热膨胀系数T2满足下列不等式：
T1＞T2
在阴极射线管预热期间，阴极被热子加热，电子束从阴极的电子发射表面被发射，并提供阴极电流。阴极电流的值由第一栅极即控制栅和阴极的电子发射表面之间的间距决定，且当该间距变窄时，阴极电流变大，使得屏幕亮度增加。
由热子加热的阴极电子发射表面，随着热膨胀而在使阴极和在其中形成电子束孔的第一栅极的底部表面之间的间距变窄的方向上移动，而且阴极支撑结构随着热传导在与阴极上的电子发射表面相对的方向上膨胀。在这之后，第一栅极和将第一栅极固定在绝缘杆中的金属薄片主要通过热传导而膨胀。
第一栅极的底部随着热膨胀远离电子发射表面膨胀，且第一栅极的侧壁受支撑第一栅极的金属薄片的热膨胀挤压，面对阴极的第一栅极的底部向阴极的电子发射表面凹进而变形。
通过将比用于第一栅极的材料具有更大的热膨胀系数的材料用于支撑第一栅极的金属薄片，推动第一栅极侧壁的力由于由热膨胀引起的薄片的伸长而增大，而且面对阴极电子发射表面的第一栅极的底部远离阴极的电子发射表面而移动，这样，在达到热平衡所需的时间里，本发明由热效应引起的阴极电子发射表面和第一栅极底部之间间距的变化比现有技术的小。
在预热期间，阴极电子发射表面朝着第一栅极底部的方向热膨胀，而第一栅极的底部远离电子发射表面而热膨胀，结果电子发射表面和第一栅极的下部之间间距的变化非常小，且阴极电流能更早稳定。
由具有小的热膨胀系数的材料制成的第一栅极分别减小了在从热子被接通到热平衡期间导致的，在第一栅极中用于红色和蓝色电子束的两个边束孔之间间距的变化，因此这使得荧光屏上的红色和蓝色束点之间的间距变化减小，从而遏制了静态束会聚的漂移。
在构成说明书的必要部分，且应连同说明书一起阅读的附图中，所有附图中，同样的数字均表示类似的部件，且其中：
图1是主要部件的横向剖面图，说明根据本发明，用于彩色阴极射线管的电子枪的实施例；
图2是说明如图1中所示杯形第一栅极热变形的示意图；
图3是在彩色阴极射线管预热期间束电流增长特性的图解，该管使用根据本发明的，具有在其中安装有阴极结构的第一栅极的电子枪；
图4是说明荫罩型彩色阴极射线管的结构的横向示意剖面图，该管作为将使用本发明的彩色阴极射线管的实例；
图5是说明用于彩色阴极射线管的电子枪结构实例的侧视图；
图6是说明杯形第一栅极热变形的示意图；
图7是在彩色阴极射线管预热期间束电流增长特性的图解，该管使用现有技术的，具有在其中安装有阴极结构的第一栅极的电子枪；
图8A至图8C示出本发明的第一栅极的具体参数和尺寸的实例，其中
图8A示出底视图；图8B示出正视图，图8C示出侧视图；
图9A至图9C示出预热期间的束电流特性，其中图9A示出在现有技术情况下的特性，图9B和图9C示出本发明情况下的特性。
以下参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1是主要部件的横向剖面图，说明本发明的用于彩色阴极射线管的电子枪的实施例。参考数字1代表阴极结构，1a代表阴极帽，1b代表电子发射表面，1c代表阴极支架，1d代表绝缘板，1e代表绝缘板的支架，1f代表热子，1g代表套筒，2代表第一栅极，2a代表电子束孔，2b代表固定第一栅极的薄片，9代表绝缘杆。
图1中，第一栅极2为杯形电极，具有在其上形成电子束孔2a的底部表面，并且在其中安装有阴极结构1。在阴极结构1中，套筒1g内安装有热子1f，并且在其一端支撑阴极帽1a，其电子发射表面1b面对第一栅极2底部的内表面，同时套筒1g还通过阴极支架1c和绝缘板1d固定到绝缘板支架1e上，而绝缘板支架1e则被焊接到第一栅极2的内侧壁上。
固定第一栅极的金属薄片2b通过焊接固定在第一栅极2的外侧壁上，且被埋置并固定在各种玻璃制的绝缘杆9内。
在第一栅极2的底部中形成的、且面对阴极结构1的电子发射表面1b的电子束孔2a位于阴极结构的中心线x上。
图2是说明图1中所示杯形第一栅极的热变形的示意图，热子没有被通电时(冷状态)的位置以虚线示出，接通电源后在稳定状态下的热变形位置以实线示出。阴极结构在图2中未示出。
图2示出在用Fe-Ni合金做第一栅极2和不锈钢合金做固定第一栅极的金属薄片2b情况下，处于稳定状态的电极的横向剖面图。
令在绝缘杆9中支撑第一栅极2的金属薄片2b的热膨胀系数为T1，第一栅极的热膨胀系数为T2，且当使用热膨胀系数满足关系式T1＞T2的材料时，薄片2b沿箭头A′的方向热膨胀，向内挤压第一栅极的侧壁。由于第一栅极2是由具有低热膨胀系数的材料构成的，其热变形量小，侧边电子束孔2a之间的间距变化量小，且侧壁上的薄片2b的挤压，也没有使阴极结构的电子发射表面1b和第一栅极2的底部之间间距有大的变化。因此截止电压的特性没有发生大的变化。
图3是在彩色阴极射线管预热期间束电流增长特性的图解，该管使用本发明的具有在其中安装有阴极结构的第一栅极的电子枪。
如图3所示，在使用本发明的电子枪的彩色阴极射线管的情况下，束电流增长曲线10b的斜度变陡，它显示出从阴极射线管被开启直到其达到平衡的水平10为止束电流的特性，换句话说，束电流达到稳定状态的时间可被缩短。
以下将说明本发明中的具体参数和尺寸。图8A示出第一栅极2的底视图，图8B示出其正视图，图8C示出其侧视图，在这些图中，当尺寸D1和D2分别在7-12mm和12.2-17mm的范围时，可获得好的结果。在上面情况下，尺寸H1和H2分别为2.4mm和4.3mm，且金属薄片2b的厚度为0.25mm。具有热膨胀系数α＝4.8×10-7/℃的42％的Ni-Fe合金被用于第一栅极2，具有热膨胀系数α＝9.1×10-7/℃的49％的Ni-Fe合金以及具有热膨胀系数α＝18.5×10-7/℃的不锈钢合金被用于金属薄片2b。
图9A至图9C示出有关在预热期间阴极射线管束电流特性的实验结果。图9A示出将42％的Ni-Fe合金用于金属薄片2b和第一栅极2的情况，图9B示出将49％的Ni-Fe合金用于金属薄片2b，及将42％的Ni-Fe合金用于第一栅极2的情况，图9C示出将不锈钢合金用于金属薄片2b，及将42％的Ni-Fe合金用于第一栅极2的情况。
下面说明在预热期间阴极电子发射表面和第一栅极底部表面之间间距的变化情况。与将42％的Ni-Fe合金用于金属薄片2b和第一栅极2的情况比较，当将49％的Ni-Fe合金用于金属薄片2b时，变化减小1μm，当将不锈钢合金用于金属薄片2b时，变化减小2到3μm。
总之，当金属薄片2b的热膨胀系数不小于第一栅极2的1.5倍时，可获得好的结果。
如上面所说，根据本发明，在阴极射线管预热期间屏幕亮度的增加可被加快，且通过将具有低热膨胀系数的材料用于杯形第一栅极以及将具有比第一栅极更大热膨胀系数的材料用于在绝缘杆中支撑第一栅极的薄片，荧光屏上边束点之间的间距的变化减小，而且，静态束会聚的恶化被抑制。

Claims (8)

1一种彩色阴极射线管，包括：面板部分，在其内表面上具有荧光屏，且在其中以离所述荧光屏的小间距悬挂着荫罩；其中装有电子枪的管颈部分；以及将所述面板部分连接到所述管颈部分的锥体；
所述电子枪由分别以规定的距离间隔的、并且按规定的顺序轴向布置的第一多个栅极构成，且由在其中埋置所述第一多个栅极的绝缘杆固定，包括具有在其底部一字排列的第二多个电子束孔以及将所述第二多个阴极包含在其中的杯形第一栅极，
所述杯形第一栅极通过固定到其上的金属薄片被嵌入所述绝缘杆中，并且
所述金属薄片的热膨胀系数T1和所述杯形第一栅极的热膨胀系数满足下列不等式：
T1＞T2
2根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于所述热膨胀系数T1不小于所述热膨胀系数T2的1.5倍。
3根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于所述金属薄片是由具有热膨胀系数T1约为9.1×10-7/℃的材料制成的。
4根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于所述金属薄片是由具有热膨胀系数T1约为18.5×10-7/℃的材料制成的。
5根据权利要求3的彩色阴极射线管，其特征在于所述第一栅极是由具有热膨胀系数T1约为4.8×10-7/℃的材料制成的。
6根据权利要求4的彩色阴极射线管，其特征在于所述第一栅极是由具有热膨胀系数T1约为4.8×10-7/℃的材料制成的。
7根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于所述金属薄片是由49％的Ni-Fe合金制成的。
8根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于所述薄片是由不锈钢制成的。
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