CN1236471C - 阴极射线管 - Google Patents

Abstract

公布了一种具有电子枪的阴极射线管，该电子枪能够防止电子束轰击电极，并有效地控制易受电流容量变化影响的光点尺寸，从而能够提高图像分辨率。

Description

阴极射线管

技术领域

本发明涉及阴极射线管，具体涉及一种具有电子枪的阴极射线管，该电子枪能够防止电子束轰击电极，并有效地控制易受电流容量变化影响的光点尺寸，从而能够提高图像分辨率。

背景技术

图1是现有技术的普通阴极射线管的示例图。

如图1所示，该阴极射线管包括面板1，其内表面上有荧光屏13，屏幕上涂有R、G、B荧光物质(或磷)；玻壳12，熔接在面板10的后端，用以使管内保持真空状态；电子枪，装在玻壳12的颈部15内，用于发射电子束；偏转轭11，用于偏转电子束16发射出来的电子束；以及阴罩14，其具有偏转轭11所偏转的电子束的颜色选择功能，

通常在这种类型的阴极射线管中，电子枪16发射的电子束在水平和垂直方向上被偏转轭11偏转，然后通过阴罩14，最后轰击在荧光屏13上。

这时，涂在荧光屏13上的荧光物质(即R、G、B)发光，从而产生预期的图像。

图2显示了根据现有技术的电子枪的结构。

参照图2，电子枪包括：阴极20，其作为电子束发生器；第一电极(G1)21和第二电极(G2)22，它们的电势差与阴极20结合构成前置聚焦透镜；第三电极(G3)23、第四电极(G4)24和第五电极(G5)25，它们构成用于会聚电子束的前置主透镜；以及第五电极25和第六电极(G6)26，与前置主透镜结合构成主透镜，用于把电子束会聚在荧光屏上。

此外，电子枪还有一个主要的部件，即屏蔽罩27，其熔接在第六电极26上，以屏蔽外部的电场和磁场。然后电极熔接并固定在卷边玻璃28(bead glass)上。

具体而言，如图3所示，第四电极24是一个具有预定厚度t的板状电极。另外，在第四电极上具有三个圆形的电子束通过孔24b，它们彼此间隔预定的距离，以通过R、G、B电子束。

另外，在第四电极24的上面和下面有凸型子口支撑(bead support)24a。该子口支撑24a主要用于保证电极牢固地熔接并固定在卷边玻璃28上。

图4a是普通电子枪的第二电极22的平面图，解释了第二电极22的结构，图4b是图4a中22e部件的放大剖视图。

如图所示，第二电极22看起来和上述第四电极24大致相同。也就是说，第二电极22和第四电极24一样是板状电极，具有三个规则排列的圆形电子束通过孔22b，用以通过R、G、B电子束，并具有子口支撑22a用于保证电极牢固地熔接并固定在卷边玻璃28上。

但是，对于第二电极22，各个电子束通过孔22b周围围绕着外同心圆，即冲压部件22d，这用于减小制造困难和变形，并且在冲压部件22d里面形成有矩形凹槽22c，其在第二电极22朝向第三电极23的开口部分处，在水平方向上具有恒定、均匀的深度。

具体而言，凹槽22c构成一个固定深度的槽，电子束通过孔22b位于这个槽的中央。实际上，凹槽22c的厚度比第二电极22的总体厚度更小，通过在凹槽22c上加工电子束通过孔22b，可以更加容易地加工电子束通过孔22b。

现在解释具有上述结构的电子枪的操作，首先，由第一电极21和第二电极22生成电子束，电子束先由第二电极22和第三电极23之间的电势差形成的前置聚焦透镜会聚，然后由第三电极23和第四电极24间的电势差与第五电极25形成的前置主透镜会聚。

由前置主透镜初步会聚的电子束通过由第五电极25和第六电极26间电势差形成的主透镜，再次得到会聚和加速，从而在荧光屏上形成电子束光点。

第三电极23和第五电极25具有一致的电势，通常在6000V至10000V之间。

另外，第二电极22和第四电极24具有一致的电势，通常在300V至1000V之间。

与涂在荧光屏13上的R、G、B荧光物质相对的各个一字型(in-line)电子束会聚在一个点上，从而形成预期的颜色。

也就是说，这三个电子束分别由主透镜会聚，并组合在荧光屏13的焦点上，在屏幕上形成电子束光点。

与屏幕上的光点会聚相关，日本专利公开No.53-18866公布了一种在第二电极22朝向第三电极23的开口部分上形成水平方向凹槽22c，从而防止屏幕上光点会聚恶化的方法。

图5示意性地显示了入射在主透镜上的电子束的形状和荧光屏上呈现的电子束的形状。

参照图5，入射在主透镜上的电子束是水平的椭圆形，也就是说，宽度(a)大于长度(b)。这是因为凹槽22c朝向电极厚度方向的深度较大。结果，电子束很发散，整个屏幕上观察到的偏转象差可以得到很好的补偿。

这样，入射在主透镜上的电子束的长宽比b/a和尺寸会影响整个屏幕上的光点尺寸，进而影响阴极射线管的分辨率。如图6所示，入射在主透镜上的电子束的长宽比b/a与第二电极22上的凹槽的深度d以及凹槽的垂直宽度(尺寸)W紧密相关。

已经有过许多努力，例如，通过在第二电极22上形成凹槽22c，并使凹槽22c的深度d与宽度W的比值(d/W)大于0.3，从而产生非常发散的电子束，进而调节入射在主透镜上的电子束的d与W比值，以减小电子束的偏转象差与屏幕附近的电子束光点的恶化。

但是，上述努力仅仅带来了由于发散而使屏幕中央的光点尺寸垂直拉长的问题。

在其它方面，由于互联网技术的巨大发展，现在有越来越多的人在计算机监视器上观看运动图像，所以引入了用于计算机监视器的具有高亮度的电子枪，因为监视器阴极射线管无法像TV阴极射线管那样提供足够真实和明亮的图像。

但是这种电子枪要消耗比普通电子枪多3倍的电流。更坏的是随着电流消耗增加，整个屏幕上的光点变得更大，由于更大的光点，分辨率降低。

简而言之，由于电子枪上施加了更多的电流，虽然在第二电极上形成凹槽用以控制电子束，屏幕分辨率依然很低。

另外，如图7所示，电流容量的增加增大了电子束的直径(D′＞D)，这会使电子束轰击电极，从而破坏其中的电路。

发明内容

本发明的目的是至少解决上述问题和/或缺点，并至少提供以下阐述的优点。

因此，本发明的一个目的是提供一种阴极射线管以解决上述问题，该阴极射线管具有一种电子枪，其能够防止电子束轰击电极，并有效地控制易受电流容量影响的光点尺寸，从而提高图像的分辨率。

通过提供一种阴极射线管而实现上述目的和优点，其具有一种电子枪，该电子枪包括：阴极，用于发射电子束；以及第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第五电极、第六电极和屏蔽罩，它们从阴极开始按照上述顺序向屏幕(荧光屏)方向排列，其中在第二电极上朝向第三电极形成有水平伸长的矩形凹槽，其中电极不加冲压部分深度的厚度h、第二电极和第三电极之间的间隔s、与第三电极间隔预定距离的第四电极的厚度t、以及第四电极上的电子束通过孔的直径A满足以下关系： $0.6\≤\frac{h}{s}+\frac{t}{A}\≤0.8.$

本发明的其它优点、目的和特征有一部分将在以下的说明书中进行阐述，有一部分则对于本领域的技术人员经过对以下内容的检验后会变得明了，或者通过本发明的实践而体验到。所附的权利要求书具体指出了本发明的目的和优点。

附图说明

以下参照附图详细说明本发明，其中相同的标号表示相似的部件。图中：

图1是根据现有技术的普通阴极射线管的结构示意图；

图2示意性地显示了普通电子枪的结构；

图3示意性地显示了第四电极的结构；

图4a是装在普通电子枪中的第二电极的平面图，解释了第二电极的结构，图4b是第二电极的“A”部分的放大剖视图；

图5示意性地显示了入射在主透镜上的电子束的形状和荧光屏上呈现的电子束的形状；

图6示意性地显示了第二电极上的凹槽的深度和凹槽的垂直宽度(尺寸)；

图7示意性地显示了响应于电流容量增大而变大的电子束直径；

图8示意性地显示了根据本发明的阴极射线管的电子枪；

图9示意性地显示了根据本发明的阴极射线管的第四电极上形成的电子束通过孔；

图10显示了第四电极上的电子束通过孔的直径A和厚度t之间的关系和光点尺寸；

图11是第二电极结构的放大图；

图12显示了第二电极上凹槽的深度d与凹槽的垂直宽度(尺寸)W的比值，即d/W，以及光点尺寸；

图13显示了光点尺寸如何响应于第二电极上凹槽的深度d、凹槽的垂直宽度(尺寸)W、第四电极上的电子束通过孔的直径A和厚度t而变化；

图14解释了电子束直径和电流容量之间的比例关系；

图15解释了电子束直径取决于本发明的阴极射线管的第一电极、第二电极、第三电极和第四电极的关系；

图16解释了电子束直径和

值之间的关系；以及

图17解释了光点尺寸和 值之间的关系。

具体实施方式

以下参照附图对根据本发明优选实施例的阴极射线管进行详细说明。

图8显示了根据本发明的阴极射线管的电子枪。

参照图8，该电子枪包括：阴极20，其作为电子束发生器；第一电极21和第二电极22，它们的电势差与阴极20结合构成前置聚焦透镜；第三电极23、第四电极24和第五电极25，它们构成用于会聚电子束的前置主透镜；以及第五电极25和第六电极26，与前置主透镜结合构成主透镜，用于把电子束会聚在荧光屏上。

此外，电子枪还有一个主要的部件，即屏蔽罩27，其熔接在第六电极26上，以屏蔽外部的电场和磁场。然后电极熔接并固定在卷边玻璃28上。

第三电极23和第五电极25具有一致的电势，通常在6000V至10000V之间。

另外，第二电极22和第四电极24具有一致的电势，通常在300V至1000V之间。

图9示意性地解释了第四电极上形成的电子束通过孔。

如图9所示，第四电极24是具有预定厚度t的板状电极。另外，在第四电极上具有三个圆形的电子束通过孔24b，它们具有预定的直径A，彼此间隔预定的距离，用于通过R、G、B电子束。

另外，在第四电极24的上面和下面有凸型子口支撑24a。该子口支撑24a主要用于保证电极牢固地熔接并固定在卷边玻璃28上。

自然地，入射到主透镜上的电子束的垂直尺寸和水平尺寸与第四电极24上的电子束通过孔的直径A和厚度t紧密相关。

图10解释了光点尺寸与第四电极上的电子束通过孔的直径A和厚度t之间的关系。

例如，假设电子枪上施加有高的电流(例如，1mA)。在这种情况下，随着t/A的值增大，光点尺寸变小。另一方面，假设电子枪上施加低的电流(例如，0.2mA)，则随着t/A的值增大，光点尺寸变大。

图11是一个放大图，解释了第二电极的结构。

前面已经参照图4解释过，第二电极22是一个板状电极，并且在第二电极22朝向第三电极23的开口部分，在水平方向上形成有圆形的冲压部分(见图4中的22d)，用于减小电子束通过孔22b的制造困难和变形，在冲压部分(见图4中的22d)里面形成有矩形的凹槽22c，其在具有恒定、均匀的深度。

具体而言，凹槽22c构成一个固定深度的槽，电子束通过孔22b位于这个槽的中央。实际上，凹槽22c的厚度比第二电极22的总体厚度小，通过在凹槽22c上加工电子束通过孔22b，可以更加容易地加工电子束通过孔22b。

为方便说明，把第二电极上的凹槽的深度定义为“d”，把凹槽的垂直宽度(尺寸)定义为“W”。

通常，凹槽的深度d和垂直方向上的宽度W是影响光点尺寸的主要因素。光点尺寸的变化取决于凹槽的宽度W和深度d，以及入射到主透镜上的电子束的长度d与直径a之比值(b/a)(参见图5)。除了这些变量之外，当电子枪上施加高电流或施加低电流时，光点尺寸也会变化。

图12显示了光点尺寸与第二电极上凹槽深度与宽度比值(d/W)之间的关系。

如图所示，假设电子枪上施加了低电流(例如0.2mA)，则随着凹槽深度与宽度比值(d/W)增加，光点尺寸变小。同时，如果电子枪上施加了高电流(例如1mA)，则光点尺寸变得太大，以至可能对分辨率造成严重的影响。

因此，为了不管高电流还是低电流都保持一致的光点尺寸，除了第四电极24上的电子束通过孔的直径A和厚度t之外，还必须调节第二电极22上的凹槽的深度d和垂直方向上的宽度W。

图13显示了光点尺寸如何响应于第二电极22上凹槽的深度d、凹槽的垂直宽度(尺寸)W、第四电极24上的电子束通过孔的直径A和厚度t而变化。

考虑到主要目的是不管电子枪上施加什么电流，即高电流或低电流，都能得到理想的分辨率，所以第二电极上凹槽的垂直宽度(尺寸)W和深度d、第四电极上电子束通过孔的直径A和厚度t应该相互协调。优选的，第二电极和第四电极应该满足以下关系： $0.22\≤\frac{d}{W}+\frac{t}{A}\≤0.38$

假设满足上述条件，则对于低电流的理想光点尺寸不大于0.7mm，对于高电流的理想光点尺寸不大于2.0mm。

也就是说，可以观看到满意分辨率的运动图像，而无需担心电子枪上电流容量的突然变化。

另外，由于互联网上的高速数据传输，人们现在可以在计算机监视器上观看运动图像。但是，为了在计算机监视器上再生运动图像，用于驱动连接在监视器上的阴极射线管的电流会在0.2mA到1.0mA之间变化。

如果电子枪上施加1mA的高电流，则电子束的直径D变得大于4mm，使电子束轰击到电极上。

图14显示了电子束直径与电流容量成比例地增大。

如图所示，当施加的电流容量大于1mA时，电子束直径也大于4mm，这证明了它们之间的比例关系。

图15显示了根据本发明的阴极射线管中电子束直径与第一至第四电极21至24的关系。

总的来说，如果前置聚焦透镜和前置主透镜的强度变大，则电子束直径变小。因此，可以按照第一电极21、第二电极22、第三电极23和第四电极24之间的关系控制电子束直径。

优选的，电子束直径不应该大于4mm，以防止电子束轰击电极。

如图9、11和15所示，在第二电极22的前表面上形成有冲压部分22d，相互间隔预定的距离。为了得到理想范围内的电子束直径(即，不大于4mm)，第二电极22、第三电极23和第四电极24应该满足以下关系： $0.6\≤\frac{h}{s}+\frac{t}{A}\≤0.8,$ 其中，其中“h”定义为电极的厚度，不加冲压部分22d的深度；“s”定义为第二电极22和第三电极23之间的间隔；“t”定义为第四电极24的厚度，第四电极与第三电极23间隔预定的距离；“A”定义为第四电极24上电子束通过孔24b的直径。

以下参照图15、16和17详细说明以上细节。

图16显示了电子束直径与 值之间的关系。

随着第二电极22的厚度h减去冲压部分22d的深度减小，以及第二电极22和第三电极23之间的间隔减小，电子束直径变小。

另外，随着第四电极24的厚度t增大，以及第四电极24上电子束通过孔的直径A减小，电子束直径变小。

简而言之，

的值是控制电子束直径的关键因素。

图16显示了这个关系。如上所述，电子束直径随 增大而减小。

如果电子束通过孔的尺寸为4.0mm，

小于0.6，则可以看到电子束轰击到电极上。

这样， 的值应该大于0.6。

图17显示了光点尺寸与

之间的关系。

如图所示，随着

增大，光点尺寸减小到特定的值，然后又随着 成比例地增大。

通常，低电流下的理想光点尺寸应该不大于0.7mm，以保持彩色监视器阴极射线管的分辨率。

这意味着根据图17， 的值应该小于0.8。

为了满足这两个条件，也就是说，电子束不应轰击电极，图像分辨率应令人满意， 的值应小于0.6并且不大于0.8 $(0.6\≤\frac{h}{s}+\frac{t}{A}\≤0.8)$

总而言之，本发明的阴极射线管实现了理想的聚焦特性，能够满足上述要求(即，防止电子束轰击电极，同时得到高分辨率的图像)，从而在整个屏幕上生成高质量的图像)。

虽然根据特定的优选实施例对本发明进行了详细说明，但本领域的技术人员可以理解，在不脱离所附权利要求所限定的本发明精神和范围的情况下，可以进行各种形式和细节上的变化。

上述的实施例和优点仅仅是示例性的，并不对本发明构成限制。本发明可以容易地应用于其它类型的装置。本发明的说明书是用于进行说明，不限制权利要求的范围。对于本领域的技术人员，很显然可以有很多的替换、改进和变化。在权利要求书中，装置加功能的语句旨在涵盖实现所述功能的结构，其不仅包括结构的等同，也包括等同的结构。

Claims (5)

1.一种阴极射线管，具有电子枪，该电子枪包括阴极，用于发射电子束：以及第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第五电极、第六电极以及屏蔽罩，

它们从阴极开始按照上述顺序向荧光屏的方向排列，在第二电极的前表面上按照固定间隔形成有多个冲压部分，

其中在第二电极上朝向第三电极形成有水平伸长的矩形凹槽。

其中电极不加冲压部分深度的厚度h、第二电极和第三电极之间的间隔s、与第三电极间隔预定距离的第四电极的厚度t、以及第四电极上的电子束通过孔的直径A满足以下关系： $0.6\≤\frac{h}{s}+\frac{t}{A}\≤0.8.$

2.根据权利要求1所述的阴极射线管，其中凹槽的垂直尺寸W、凹槽的深度d、与第三电极间隔预定距离的第四电极的厚度t、以及第四电极上形成的电子束通过孔的直径A满足以下关系：

$0.22\≤\frac{d}{W}+\frac{t}{A}\≤0.38.$

3.根据权利要求1所述的阴极射线管，其中，施加在第四电极上的电压为300V至1000V。

4.根据权利要求1所述的阴极射线管，其中，施加在第二电极上的电压为300V至1000V。

5.根据权利要求1所述的阴极射线管，其中，施加在第三电极上的电压为6000V至10000V。

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