CN1182278A - 具有较小直径管颈的彩色阴极射线管 - Google Patents

Abstract

一彩色阴极射线管具有一荧光屏和一一字型排列的电子枪。聚焦电极和阳极各具有一个能使三电子束通过的单开口。该单开口水平方向的直径大于其垂直方向的直径。聚过电极和阳极中各设置一板极,板极上设有分别能使三电子束通过的开孔。聚焦电极和阳极相互之间形成一主透镜。主透镜至荧光屏的距离为360mm或更小,包含电子枪的真空封壳的管颈的外径T满足这样的关系式:23.5mm≤T≤25.3mm,一侧电子束的轨迹至聚焦电极和阳极中各个单孔的垂直边缘的距离的两倍值D满足这样的式:6.5mm≤D≤8.3mm,相邻电子束的中心距离满足这样的关系式:T－15.5mm≥2.5。

Description

具有较小直径管颈的彩色阴极射线管

本发明涉及一种彩色阴极射线管，特别是涉及一种具有一字型排列式的电子枪，从而使三种电子束成一行地射向荧光屏的彩色阴极射线管。

彩色阴极射线管广泛地用于电视接收机的显示器中和个人计算机的信息装置的终端监视器中。

图4是用于本发明的彩色阴极射线管的实施例的结构剖视图。参考标记20表示组成屏幕的面板；21表示管颈；22表示锥体；23表示荧光屏；24表示荫罩；25表示罩架；26是磁屏；27是荫罩挂架；28是一字型电子枪；29是偏转装置；30是用于电子束聚束和彩色纯度调节的磁校正装置；31是吸气器；32是内导电层；33是压带；34是给电子枪提供视频信号和各种电压的管脚；35是阳极按钮；36是给电子枪提供一较高阳极电压的连接簧片。

在这种类型的彩色阴极射线管中，一真空壳层是由面板20、管颈21、使面板20与管颈21相连接的锥体22所组成连接面板20和锥体22的部位由用于内裂保护的压带33紧紧地缠绕。

荧光屏23涂有条状或点状的红、绿、蓝三种颜色的荧光粉，它位于面板20的内表面以形成一视屏。

在一水平面内一行地发射三种电子束的一字型排列的电子枪28设于管颈21中。荫罩24具有多孔薄板或平行双线，并作为彩色选择电极，它与罩架25相固定，并通过荫罩挂架27离开面板20内壁，悬挂在与位于面板20内表面中的荧光屏23相近的位置上。

符号B_c和B_s×2表示三种电子束，骼于在水平和垂直方向偏转电子束以对荧光屏上的电子束进行二维扫描的偏转装置29，安装在锥体22和管颈21之间的渡越区。

由位于锥体22上的阳极按钮35提供的一阳极电压通过一内导电层32和连接簧片36施加于电子枪28上。由电子枪28成一行地发射出的三电子束，一中心电子束Bc和两侧电子束Bs由偏转装置29产生的水平和垂直偏转磁场能在水平和垂直方向产生偏转，由荫罩24经过彩色选择凹射到形成荧光屏23的各自荧光粉上，因而能在面板20上形成彩色图像。

磁校正装置30环绕管颈21安装，它用于三电子束落在荧光屏中心的聚中调节和用于三电子束落至各自对应荧光粉上的彩色纯度调节。

一字型排列的电子枪位于管颈21中，但它可以是公知的各种类型中的一种它通常包括一具有三阴极三极管，一第一栅极，一第二栅极；一用于加速和聚焦电子束的聚焦极；一形成主透镜并与聚焦极相对应的阳极。

在日本专利公开的No.昭和58-103752中揭示出这种一字型排列的电子枪的例子。

图5是在上述专利文献中公开的一字型排列的电子枪的结构剖面图。

图6A和6B是图5所示电子枪主要部件的简图。图6A是沿线VIA-VIA的剖面图，图6B是沿线VIB-VIB的剖面图。

在图5中，参考标记2R，2G和2B分别表示红、绿、蓝电子束的阴极；3是用作控制栅极的第一栅极；4是用作一加速电极的第二栅极；在图5和图6A、6B中，参考标记5表示用作聚焦极的第三电极；5a是5电极中的单开口；6是设置在聚焦极中的板极；7是阳极；7a是阳极中的单开口，8是设置在阳极中的板极。

聚焦极5和阳极7各具有一个主轴线在一字型方向大致为椭园形的横截面，或各具有一个端角为圆形的水平方向细长的矩形横截面，它们还各具有一个单开口，单开口能使三电子束至少在与另一端面(一主透镜的端面)而对的其端面通过。

如图6A所示，设置在聚焦极5中的板极6具有主轴线在垂直方向上的一椭圆形中心电子束开口和设有一对反向设置的具有和同和不同半径的半园和半椭园的两侧电子束开口，如图6B所示，位于阳极7中的板极8具有主轴线在垂直方向上的椭圆形中心电子束开口和位于中心电子束开口两侧的两半椭圆形的开口。

具有上述结构的一字型排列的电子枪的工作原理描述如下。

经过加热器(未示)加热的三阴极2R、2G和2B发射出的热电子通过加至第二栅极(或加束电极)上为400V至1000V的正电压被吸至第一栅极(或控制栅极)上以形成三电子束B_s，B_c和B_s。

三电子束B_s，B_c和B_s通过第一栅极3(控制栅极)中的一开口，然后又通过第二栅极4(加速电极)中的一开口。经过加至第三电极5(聚焦电极)和阳极7上的正电压加速，最后进入主透镜。

这里，在进入主透镜前，电子束通过位于加束电极4和聚焦电极5之内一预聚焦透镜，施加大约为5至10KV的低电压被稍微聚焦过。

大约为20至35KV的高电压加至构成主透镜的阴极7上。电子束通过由聚焦极5和阳极7之间的一电位差形成的主透镜在荧光屏上被聚焦以便在屏幕上形成电子束光点。

在现有技术中，具有上述结构的一字型排列的电子枪的高清晰度彩色阴极射线管主要用于信息终端，如计算机中，如果管颈的外经选取常用的值为29.1mm，那么由于高清晰度显示器的扫描线的增加，偏移装置的偏移功耗将会随偏移频率的增加而增加，因此就希望管颈的直径小些。

然而，管颈的外径的减小就会产生电子枪的主透镜的直径的减小的问题，从而使荧光屏上的电子束光点的直径增大，由此降低了清晰度。

为了解决上述问题，提出了一种技术方案，例如，在日本专利公开的No.平5-325826中。在此技术方案中，含有一字型排列的电子枪的管颈的外径T和相邻电子束的中心距离S设定成满足这种关系，2S+14.6mm≤T≤25.3mm和4.1mm≤S，较低的功耗和较小电子束光点的直径就能相互协调一致。

然而，上述技术方案也存在下面的不利因素。如果一较低光透射率的面板(黑又脏的面板)用于阴极射线管中，由荧光粉产生的亮度就需要增强以补充由低光透射率的面引起的视屏亮度的减弱。这样又需要增加电子束电流以增强荧光粉产生的亮度，电子束的增加就加大电子束光点的直径，不利于保持聚焦特性。

本发明的一个目的就是解决上述现有技术中存在的问题，提供一种具有能够以一大电子束电流在荧光屏上缩小电子束光点直径，因此通过增大主透镜的直径而增强亮度同时使偏移功耗减少的电子枪的彩色阴极射线管。

为了实现上述目的，根据本发明的一个实施例，它提供一种含有一真空壳层的彩色阴极射线管，该真空壳层由含有一荧光屏的面板，一管颈和一位于管颈中的一字型排列的电子枪所组成，一字型排列的电子枪包括能产生和向荧光屏发射三个一行的电子束的电子束发生器。聚焦极和阳极在其一端各具有一单开口以使三电子束通过，单开口在水平方向的直径大于其垂直方向的直径，聚焦极和阳极在它们之中各有一板极，在板极上设有能使三电子束分别通过的开口，在聚焦极和阳极之内形成一主透镜，其中主透镜至荧光屏的距离为360mm或更小，设有一字型排列的电子枪的管颈的外径T的满足范围为23.5mm≤T≤25.3mm，从一侧电子束轨迹的中心至聚焦极和阴极的每个单孔的垂直边缘的两倍距离D值为：6.5mm≤D≤8.3mm，相邻电子束的中心距离S为T-15.5mm≥2S。

附图是本说明书的一组成部分，将结合附图进行描述，在整个附图中，相同的参考标记表示同一部件，其中：

图1是本发明彩色阴极射线管实施例中的管颈的剖视图，该管颈包括具有一单孔的聚焦极和一字型排列的电子枪的主透镜；

图2是本发明彩色阴极射线管实施例中的管颈的剖视图，管颈包括具有一单孔的阴极和一字型排列的电子枪的主透镜；

图3是用于本发明彩色阴极射线管的另一种类型的电子枪的结构的局部剖视图；

图4是用于本发明的彩色阴极射线管的实施例的剖视图；

图5是现有技术中一字型排列的电子枪结构的示意图。

图6A和6B是图5所示电子枪的简剖视图。其中6A是沿线VIA-VIA的剖视图，图6B是沿线VIB-VIB的剖视图；

图7是通过实验获得的彩色阴极射线管的一主透镜的有效直径D与主透镜得到的最小电子束光点直径的关系图。

正如上述日本专利公开的No.平5-325826中所提出的：通过使管颈的玻璃管的直径T减小为25.3mm或更小，就能有效地实现彩色阴极射线管的功耗的减少。

             T≤25.3mm    (1)

图7是通过实验获得的具有对角线尺寸为41cm的可视屏的90°偏移彩色阴极射线管的主透镜的有效直径D和由主透镜获得的最小电子束光点直径的关系图。在此图中，横坐标表面主透镜的直径D(mm)，纵坐标表示荧光屏上的电子束光点的直径(mm)。

分析图7中数据的条件是：一电子束电流l_k＝300μA，一阳极电压为26KV。具有低光透射率的面板，(其透射率不高于50％，最好透射率的范围为38％至50％)的阴极射线管在这些条件下一般都能工作。

图5所示的主透镜是双电位型透镜，聚焦极电压设定为阳极电压的33％或更低。如果聚焦极对阳极电压的率与上述一样的话，图7所示的特性实质上也适用于图3所示的多级聚焦型透镜(后面作描述)。

此外，通常在这种尺寸的彩色阴极射线管中，主透镜至荧光屏的距离大约为29mm±10mm，本发明旨在使用于阴极射线管的电子枪最佳化，其中主透镜与荧光屏之间的距离为360mm或更小。

由于主透镜的直径D变大，主透镜的球差就变小了，由此由透镜获得的最小电子束光点的直径就会被变小。

彩色阴极射线管需要在荧光屏上产生较好的清晰度，这就意味着在荧光屏的中心的电子束光点的直径必须为0.5mm或更小。因为具有对角线尺寸为41cm的可视屏的阴极射线管，在视屏的水平方向5有1000个或更多个点，还有开口间距小于0.28mm的一荫罩，正如“国家技术报告”Vol28，No.1(Feb.1982)中所述的“一字型排列的高清晰度彩色显像管”。

图1是包括具有由两相电极组成主透镜的电子枪的管颈的剖视图，其中每个电极具有一个水平直径大于垂直直径的开口。在图1中，参考标记5表示第三电极(聚焦电极)；6是位于第三电极中的板极；10是用于使电子枪的电极固定于适合位置上的绝缘(多形玻璃)；21是管颈的玻璃管。图1显示出图5所示的第三电子极5，同样，这些也适用于阳极7(第四电极)。

如图1所示，为了通过使用主透镜而获得直径为0.5mm或更小的电子束光点，从侧电子束轨迹中心至水平方向开口的垂直边缘的距离的两倍的D值，根据图7所示的数据，它必须大于6.5mm。

                 D＞6.5mm    (2)

在图1中，管颈的管径T在垂直方向(与三电子束一字型方向垂直)表示为：

           T＝(D/2+L₁+L₂+B+L₃+H)×2    (3)

在图1中，T在水平方向表示为：

           T＝(S+D/2+L₄+L₅+H)×2    (4)

这里D是从三电子束的侧电子束的轨迹中心到电极5水平方向开口5a的垂直边缘的距离的两倍值，它大致与主透镜的有效直径相等；

L₁是具有开口5a的电极5垂直方向上的边缘宽度，

L₂是电极5至绝缘条10的距离；

B是绝缘条10的厚度；

L₃是绝缘条10至管颈21的玻璃管内壁的距离；

H是玻璃管21的厚度；

S是相邻电子束的中心距离；

L₄是电极5至玻璃管21内壁的距离；

L₅是具有开口5a的电极5水平方向上的边缘宽度；

E是电极5的开口5a在水平方向的直径。

具有开口5a的电极5垂直方向上的边缘宽宽L₁取值范围一般为1.0-1.5mm。由于受压模条件的限制，使边缘宽度L₁减小至1.0mm以下是比较困难的，也是不希望的。

电极5至绝缘条10的距离L₂取值范围一般为1.0-1.3mm。由于防电弧击穿的可靠性必须被保证，很难使距离L₂小于1.0mm，也是不需要的。

绝缘条10的厚度B取值范围一般为2.0-4.5mm，这样在电极容置在绝缘条中时，就可避免绝缘条发生破裂的可能性。使厚度B小于2.0mm是很困难的，也是不需要的。

绝缘条10至玻璃管内壁的距离L₃取值范围为2.0-2.3mm，由于绝缘条10的表面不是曲面。而且必须保证其防电弧击穿的可靠性，这样就很难使距离L3小于2.0mm，也是不需要的。

现有技术中，彩色阴极射线管的玻璃管的厚度H取值范围为2.5-2.8mm，根据玻璃管的机械强度，很难使玻璃管的厚度H小于2.5mm，也是不需要的。

在代入上述数值后，在等式(3)中就可使D的值大于6.5mm，而管颈的玻璃管径T必须满足下列关系：

                 T≥23.5mm    (5)

因此，根据等式(1)和(5)，就可得出下列关系：

                 23.5≤T≤25.3mm

此外，为了同时使等式(3)和(1)成立，D值必须满足下列关系：

                 D≤8.3mm

由此，就得出D值的下列关系式：

                 6.5mm＜D≤8.3mm

此外，具有开口5a的电极5在水平方向的边缘宽度L₅取值范围一般为1.0-1.5mm。由于受压模条件的限制，很难使边缘宽度L₅小于1.0mm，也是不需要的。

在现有技术的，彩色阴极射线管的电子枪中，电极5至玻璃管21内壁的距离L₄取值范围为1.0-1.3mm。为了确保其防电弧击穿的可靠性，很难使距离L4小于1.0mm，也是不需要的。

因此，根据等式(2)和(4)，就可得出T与S之间的关系式：

                T-15.5mm≥2S

在具有上述条件下，提供一种具有能以大电子束电流在荧光屏与缩小电子束光点直径。因此通过增大主透镜直径而增强宽度同时保持较小的偏移动耗的电子枪的彩色阴极射线管。

在下文中，通过一实施例对本发明作详细描述。

图1是含有一个具有三电子束所共有的单开孔的聚焦极，及组成一字型排列电子枪中的的主透镜的管颈的截面，显示出本发明适用于图5所示的双电位型主透镜的彩色阴极射线管的实施例图。

在关于图1中的下面数值被代入时。

电子枪的三极管中的相邻电子束的中心距离S＝4.0mm；

从侧电子束轨迹中心至开口5a水平方向的垂直边缘的距离的两倍值D＝7.0mm；

与开口5a垂直边缘相邻的水平方向的边宽度L₅＝1.05mm；

电极5至玻璃管21内壁的距离L₄＝1.0mm；

玻璃管的厚度H＝2.6mm；等式(4)变为：

玻璃管直径T＝(S+D/2+L₄+L₅+H)×2

           ＝(4.0+7.0/2+1.0+1.05+2.6)×2＝24.3

因此，计算出的外径T满足下列关系式：

                23.5mm≤T≤25.3mm

此外，从侧电子速轨迹至水平方向开口5a的垂直边缘的距离的两倍值D为7.0mm，也满足下列关系式：

                6.5mm＜D≤8.3mm

相邻电子束的中心距离S为4.0mm也满足下列关系式：T-15.5mm≥2S。

在此情况下，就能以大电流在荧光屏上缩小电子束光点直径，同时保持较小的偏移功耗。

图2是含有一个具有三电子束所共有的单开孔的聚焦极，及组成一字型排列的电子枪中的主透镜的管颈的截面图，显示了本发明适用于图5所示的双电位型主透镜的彩色阴极射线管的实施例图。在图2中，参考标记7表示阳极；7a是三电子束共有的单开口；8是板极；9是屏蔽帽。图2中，与图1相同的标记对应于图1的同一部件。

在关于图2的下列数值被代入时，

电子枪三极管中相邻电子束的中心距离S＝4.0mm；

从侧电子束轨迹中心至开口7a水平方向的垂直边缘的距离的两倍值D＝7.0mm；

与开口7a垂直边缘相邻的水平方向的边缘宽度L₅＝1.05mm；

阳极7至管颈21的玻璃管内壁的距离L₄＝1.0mm；

玻璃管的厚度H＝2.6mm；等式(4)变为：

玻璃管径T＝(S+D/2+L₄+L₅+H)×2

         ＝(4.0+7.0/2+1.0+1.05+2.6)×2＝24.3

玻璃管径T满足下列关系式：

         23.5mm≤T≤25.3mm

此外，从侧电子束轨迹中心至开口7a水平方向的垂直边缘的距离的两倍值D为7.0mm满足下列关系式：    65mm＜D≤8.3mm

相邻电子束的距离S为4.0mm满足下列关系式：T-15.5mm≥2S

通过上述条件，在聚焦极5和阴极7相对端面之间形成的一主透镜，就能以大电流在荧光屏上缩小电子束光点直径，同时保持较小的偏移功耗。

图3是用于本发明彩色阴极射线管中的多级聚焦型电子枪结构的部分剖视。图3所示的电子枪3许多个聚焦极，而图5所示的电子枪仅有一个聚焦极。

如图3所示的电子枪，含有三个阴极2(2R、2G、2B)的帽型第一栅极3，第二栅极4a，第三电极4b，第四电极40，由第一上分电极和第二下分电极内连接构成的第五电极5，一阴极7和一屏蔽帽9固定于绝缘条10上。

图1和2所示的板极6和8分别位于第五电极的第二分电极和阴极7上。

如图1和2所示，第五电极5和阴极7各自的结构具有相同的尺寸。

一聚焦电极加至第三电极4b和第五电极51a上。与加至作为加速电极的第二栅极4a上相同的正电压被加给第四电极4C。第三电极4b，第四电极4c，第五电极5和阳极7组成一个作为多级聚焦透镜的主透镜。由于聚焦极电压对阴极电压的比率是相同的，多级型聚焦透镜的电子束光点的特性大致和双电位型透镜的特性相同。因此，图7所示的特性也适用于具有多级型聚焦透镜的电子枪。由于本发明适用于双电位型电子枪的情况，具有多级型聚焦透镜的电子枪就能减小偏移功耗和在荧光屏上缩小大电子束电流的电子束光点的直径。

本发明并不仅限用于上述电子枪，但同样适用于其它公知类型的电子枪。

虽然作为举例的具有对角线尺寸为41cm的可视屏的90偏移彩色阴极射线管已描述完毕，本发明交不受此限制。例如，通过试验，本发明也适用于具有对角线尺寸为46cm的可视屏的高清晰度的阴极射线管，它能确保用300μm的电子束电流获得直径为0.5mm或更小的电子束光点，并能分辨二百个象素。此外，本发明也适用于100°偏移的高清晰度阴极射线管。

如上所述，根据本发明，提供一种具有真空壳层的彩色阴极射线管，该真空壳层至少幅设有荧光屏的面板，一管颈，一使面板与管颈相连接的锥体及位于一管颈中的一字型排列的电子枪组成。电子枪包括由阴极控制极和加速电极组成的一电子束发生器，该发生器产生大致与水平面平行射向荧光屏的三电子束；一具有单开口的聚焦极，该单开口具有与水平面平行方向的直径大于与水平面垂直方向的直径，并使三电子束通过于此，一位于聚焦极中的板极，它具有使三电子束分别通过的三电子束孔；一与聚焦电极设置相对的阳极，通过其相对面形成一主透镜；阳极具有一单开口，该单开口具有与水平而平行方向上的直径大于与水平面垂直方向上的直径，并使三电子束通过于此，一位于阳极中的板极，它具有使三电子束分别通过的三电子束孔，此外，一种具有主透镜至蔽光屏的距离不超过360mm的彩色阴极射线管，它能在荧光屏上缩小大电流的电子束光点的直径，因而即使具有一所谓黑污面板(光透射率为50％或更小)时，也能显示全电流区域中的高清晰度图像。

Claims (3)

1.一种彩色阴极射线管，它至少包括：

一真空封壳，该真空封壳由一其内表面具有荧光屏的面板，一管颈，一使上述面板与上述管颈相连接的锥体及一位于上述管颈中呈一字型排列的电子枪所组成，上述一字型排列的电子枪包括：

一至少由阴极，控制极和加速电极组成的电子束发生器，它能产生大致与水平而平行，并能发射至上述荧光上的三电子束；

一在其一端具有一单开口的聚焦电极，该开口能使上述三电子束通过，上述的单开口具有与上述水平面平行方向的直径大于与上述水平而垂直方向的直径，

上述聚焦极设有位于其中的一板极，在该极上设有使上述三电子束分别通过的孔，

一与上述聚焦电极一端相对的阳极，在其一端设有使上述三电子束通过的单开口，所述的单开口具有与上述水平面平行的直径大于与上述水平面垂直方向的直径，

上述阳极设有位于其中的一板极，在该板极上设有使上述三电子束分别通过的孔，

上述聚焦电极和上述阳极之间形成一主透镜，

其中上述主透镜至上述荧光屏的距离为360mm或更小，

容设上述一字型排列的电子枪的上述管颈的外径T满足这样的一个关系式：23.5mm≤T≤25.3mm；

上述三电子束的一侧电子束的轨迹中心至上述聚焦电极和上述阳极各自的所述单开口水平方向的垂直边缘的距离的两倍值D满足这的一个关系式：6.5mm＜D≤8.3mm；

上述三电子束的相邻电子束的中心距离S满足这样的关系式：T-15.5mm≥2S。

2.如权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于：上述面板的光透射率为50％或更小。

3.如权利要求2所述彩色阴极射线管，其特征在于：上述面板的光透射率的范围介于38％-50％之间。

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