CN1526153A

CN1526153A - 显象管和显示装置

Info

Publication number: CN1526153A
Application number: CNA028109228A
Authority: CN
Inventors: N・C・范德瓦尔特; N·C·范德瓦尔特; J・A・范德佩尔; W·A·J·A·范德佩尔; 达门; D·M·达门
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2004-09-01
Also published as: US20040140751A1; WO2002097844A2; KR20030029795A; WO2002097844A3; JP2004527890A

Abstract

一种显象管包括电子源(10)，具有引导腔体(25R，25G，25B)的模块(20)，用于朝向所述引导腔体(25R，25G，25B)的射出孔(27R，27G，27B)引导由所述电子源(10)发射的电子，以及束形成装置(30)，用于由被引导离开所述射出孔(27R，27G，27B)的电子形成电子束(BBR，EBG，EBB)。这些电子束(EBR，EBG，EBB)朝向显示屏(3)行进。设置束形成装置(30)用于按照预定的应用改变电子束(EBR，EBG，EBB)离开引导腔体(25R，25G，25B)的方向。例如，所述电子束(EBR，EBG，EBB)被偏转，从而实现阴极射线管的电子枪中的枪间距调节。当电子束在射出孔(27R，27G，27B)附近偏转时，可以减少光点误差，因而这种显象管具有相对高的图像质量。

Description

显象管和显示装置

本发明涉及一种显象管，包括：

用于发射电子的电子源；

包括引导腔体的模块，具有射入孔，用于接收由所述电子源发射的电子，射出孔，以及用于在接收电子之后发送二次电子的壁，所述射出孔位于模块的端面内；

束形成装置，用于由二次电子在射出孔附近形成电子束；以及

显示屏，用于接收电子束并利用所述电子束产生图像。

本发明还涉及包括这种显象管的显示装置。

这种显象管的一个实施例是从WO01/26131得知的阴极射线管。所述阴极射线管包括“跳跃电子阴极”电子枪，下文也称为HEC电子枪。这种电子枪包括具有引导腔体的模块。

引导腔体的壁的至少一部分包括发射器体材料，其在接收入射电子之后，发出二次电子。发射体材料最好是绝缘的，并具有二次电子发射系数δ。这表示由于具有能量Ep的电子入射到发射体材料上而从发射体材料释放的二次电子的数量。

束形成装置包括用于提供强度为E1的第一电场的跳跃电极，所述电场主要用于把二次电子输送到射出孔。

如果射出孔的表面相对于射入孔的表面是小的，则引导腔体作为电子集中器。此时在射出孔位置形成的电子束具有相对高的束电流密度。

在这种显象管中可以用于电子束的路径改变的应用中。

例如，一种具有称为“枪间距调节”的3电子束的彩色阴极射线管从国际专利申请WO99/34392公知了。在这种阴极射线管中，外电子束的路径按照电子束的着屏点而改变。具体地说，路径在阴极射线管的电子枪中被改变。为此，在电极中形成的用于通过外电子束的孔在两个相邻的电极中彼此相对偏移。两个相邻的电极最好位于电子枪的束形成部分附近。

另一种应用是所谓的离子阱，其中电子束的路径被改变，以阻止由于由电子释放的阳离子而破坏模块和/或电子源。在具有电子枪的阴极射线管中，例如，可以通过相对于电子枪的电光轴线移动聚焦部分中的一个电极来形成离子阱。

已知的显象管的缺点在于，当用于这种应用时，显示的图像具有相对低的质量。

本发明的目的在于，提供一种开头一节所述的显象管，其中能够改善图像质量。

按照本发明的显象管实现了这种目的，其特征在于，使束形成装置适用于在工作时按照预定的应用调节电子束的射出方向。

本发明基于这样的认识：电子束在显示屏上的显示在已知的显象管中质量不高是因为电子束的路径被改变的位置和射出孔之间的距离相对大。如上所述，在已知的显象管中，电子束的路径的改变一般被这样实现，即，使显象管的至少一个元件，例如电子枪的电极偏移。

此时，电子束在显示屏上的图像变差。从显示屏看来，射出孔和从中电子束射出的实际目标不一致。显示屏上的电子束的图像不是为显示高质量的图像所需的射出孔的图像。

在本发明中，束形成装置位于射出孔附近。因而，射出方向可以按照所需的用途被调节，例如枪间距调节。因为电子束的路径现在可以在射出孔的位置被改变，所以实际目标总是和射出孔一致，因此，显示屏上的电子束的图像具有相对好的质量。

束形成装置可以包括具有两段的偏转电极，在操作时它们接收不同的电压。为此，两段被绝缘。一般地说，所述偏转电极平行于模块的端面设置。

如果偏转电极的一段比另一段接收较大的电压，则电子束的射出方向具有沿平行于端面的方向的分量。电子束沿接收最大电压的段的方向偏转。因而，射出的电子束的射出方向可以通过改变两段之间的电压差来改变。

在彩色显象管的一个实施例中，模块具有3个输送腔，其射出孔沿第一方向和端面对准，用于形成内电子束、第一外电子束和第二外电子束。

在这个实施例中，可以通过束形成装置改变电子束的相互的射出角度，为此目的，用于外电子束的偏转电极具有面向内电子束的内段和背离内电子束的外段。在操作时，内段接收第一电压V1，外段接收第二电压V2。

一种应用是给予彩色阴极射线管中的外电子束所谓的会聚环。

一般地说，彩色阴极射线管中的外电子束应当具有朝向内电子束的小的偏转，以保证显示屏上的电子束的好的会聚。在按照本发明的彩色阴极射线管中，这种会聚结可以通过使电子束的相互射出的角度减少到一个小的范围被容易地实现。会聚结设置在射出孔的位置上，使得显示屏上的电子束的图像具有相对高的质量。

在另一个有利的实施例中，显象管包括用于改变电子束在显示屏上的着屏点的偏转装置。一般地说，这样可以利用电子束扫描整个显示屏。如果电子束的相互射出角度可以按照电子束在显示屏上的着屏点而动态地改变，则是有利的。

常规的彩色显象管的显示屏具有许多像素，所述像素包括相应于每个电子束的荧光体。为了确保显示屏上的每个电子束着陆在相应的荧光体上，显象管具有颜色选择装置。

所述颜色选择装置可以包括在显示屏附近的荫罩。电子束以不同的入射角通过荫罩中的公共孔。每个电子束具有这样的入射角，使得其着陆在显示屏上的像素的相应的荧光体上。

希望显象管的显示屏尽可能平。在已知的显象管中，这意味着荫罩也应当基本上是平的。不过，基本上是平的荫罩具有相对小的形状稳定性，因此，例如对振动和拱起很敏感。

于是，如果荫罩在至少一个方向上的曲率半径小于显示屏面向模块的内侧的曲率半径，则是有利的。此时，在显示屏的边沿附近的荫罩和显示屏之间的距离比在中心处的距离大。这样，显示屏可以基本上是平的，而荫罩却具有一定曲率。

此时，当外电子束靠近显示屏的边沿着陆时，应当以较小的入射角通过荫罩。用这种方式，确保当显示屏和荫罩之间的距离改变时，在整个显示屏上电子束会聚在相应的荧光体上。

为此，当电子束靠近显示屏的边沿着陆时，电子束的相互射出角通过束形成装置被减小。

在彩色显象管的另一个实施例中，束形成装置按照至少第一电子束的束电流改变至少第一电子束的射出方向。

如果第一电子束的束电流相对于第一电子束和相邻的电子束之间的相互距离较大，则在第一和相邻的电子束之间的相互库仑作用相对强。

由于所述的相互库仑作用，使得在荫罩附近的电子束的入射角可以改变。因而，现在电子束不会完全着陆在相应的荧光体上。

这可以在显示的像素中作为图像中的颜色误差被观察到。显示的颜色偏离所需的颜色，在亮的颜色下，例如在白色下比较显著。

如果束形成装置通过增加束电流使外电子束更向外偏转，则由于库仑作用而引起的入射角度的改变至少可以部分地被补偿。因而改善彩色均匀性。

在优选实施例中，束形成装置包括多个跳跃电极，用于沿着相关的引导腔体基本上朝向射出孔输送二次电子。

这是有利的，因为和用于改变至少一个电子束的射出方向相比，输送二次电子通常需要较高的电压。跳跃电极接收用于输送二次电子的跳跃电压Vhop，该电压大于第一电压V1和第二电压V2。

跳跃电极和偏转电极最好基本上位于模块的端面附近的同一平面内，每个跳跃电极位于各自的偏转电极中的孔内。

这种结构作为作用在从引导腔体射出的电子束上的平面电子透镜。电子束的直径可以被调节，使得主透镜尽可能满意地被充满电子束。此外，在这种结构中，电压Vhop，V1，V2受到相对的限制。

通过参看下面说明的本发明的实施例，可以更加清楚的看出本发明的这些和其它的方面。

在附图中：

图1表示按照本发明的显象管的实施例；

图2是具有跳跃电极和第一电极的模块的截面图；

图3是具有跳跃电极和第一电极的模块的正视图；

图4是表示从模块射出的电子束的会聚的改变的示意图；

图5表示按照本发明的显示装置的第一实施例；

图6示意地表示第一实施例的细节；

图7表示按照本发明的显示装置的第二实施例；

图8示意地表示第二实施例的细节。

按照本发明的显象管的实施例是一种如图1所示的彩色阴极射线管CRT。在这种显象管中，电子光学系统1产生3个电子束EBR，EBG，EBB，并借助于设置在电子光学系统1中的主透镜50使这些电子束在显示屏3上聚焦。

为了能够改变电子束EBR，EBG，EBB在显示屏3上的着屏点，偏转装置2包围着阴极射线管的颈部，所述偏转装置是沿水平方向自会聚型的。电子枪1是具有模块20的HEC电子枪，模块20具有用于输送电子的输送腔体25R，25G，25B。

对于每个引导腔体25R，25G，25B，阴极射线管分别具有单独的和相应的电子源10R，10G，10B。这是一种热阴极，在操作时，借助于热丝加热所述阴极，从所述热阴极发射电子。

用于提供第二电场的单独的第二电极15R，15G，15B被设置在每个电子源10R，10G，10B和模块20之间。第二电场回收从电子源10R，10G，10B释放的电子，并将其朝向模块20的相关的输送腔体25R，25G，25B加速。

通过借助于第二电极15R，15G，15B改变第二电场的强度，可以改变进入相关的输送腔体25R、25G、25B的电子数，因而可以在射出孔27R，27G，27B的位置处调节的相关的电子束EBR，EBG，EBB的电流密度。第二电极15R，15G，15B例如是由钼构成的具有60％的电子透射率的栅极。

图2和图3示出了模块20的细节。模块20具有输送腔体25R，25G，25B，每个输送腔体分别具有射入孔26R，26G，26B和射出孔27R，27G，27B。输送腔体25R，25G，25B例如是平截头圆锥形的，其以中心轴线29R，29G，29B为对称。射出孔27R，27G，27B附近的输送腔体25R，25G，25B的壁28R，28G，28B的至少一部分由具有电子发射系数为δ的发射体材料构成，用于在接收电子之后发射二次电子。

跳跃电极31，32，33被设置在射出孔27R，27G，27B所在的模块20的端面22上的每个射出孔27R，27G，27B附近。跳跃电极31，32，33接收用于提供第一电场E1的跳跃电压Vhop，所述电场用于把输送腔体25R，25G，25B中的二次电子输送到射出孔27R，27G，27B。

输送腔体借助于跳跃过程输送电子，其中离开输送腔体的电子和进入腔体的电子一样多。为此，发射体材料的电子发射系数δ在输送腔体的范围内应当平均等于1。

如果发射体材料具有相对高的最大电子发射系数δmax，则是有利的。此时第一电场E1的场强，因而也是跳跃电压Vhop可以保持相对有限。例如Vhop是1000V。发射体材料例如包括氧化镁(MgO)，并具有0.5微米的层厚。另外，发射器材料可以包括玻璃、聚酰胺、氧化钇(Y₂O₃)或者氮化硅(Si₃N₄)。

此外，其中射出孔26R，26G，26B所在的模块20的初始表面21的一部分具有发射体材料。

如果电子源10R，10G，10B相对于输送腔体25R，25G，25B是偏心的，则是有利的，这使得发出的电子着陆在初始表面21上的射入孔26R，26G，26B附近，在此它们释放出二次电子。这使得基本上防止由电子源10R，10G，10B发出的电子直接到达输送腔体25R，25B，25G及从射出孔27R，27B，27G射出。这些电子比二次电子具有较大的能量，因而影响电子束EBR，EBG，EBB的图像。

模块20可以由氧化铝(Al₂O₃)构成，其中设置有输送腔体25R，25G，25B。初始表面21上的射入孔26R，26G，26B是圆孔，例如具有2.5毫米的直径。在端面22上的射出孔27R，27G，27B是圆孔，例如具有40微米的直径。壁28R，28G，28B向着中心轴线29R，29G，29B延伸的角度例如是35度。

第一电极34，35，36在端面22附近相对于跳跃电极31，32，33被同心地设置。对于每个射出的电子束EBR，EBG，EBB，跳跃电极31，32，33和第一电极34，35，36共同构成平面电子透镜。电极31～36具有例如2.5微米的厚度L1。

这种电极结构可以通过在端面22的一部分上利用蒸汽淀积一个金属层来制成。所述金属层例如包括和铝。接着，可以在所述金属层上设置跳跃电极31，32，33和第一电极34，35，36的所需结构。

模块20由绝缘材料制成，例如氧化铝(Al₂O₃)，其在操作时可以局部带电。这干扰射出孔27R，27G，27B附近的电场，并且可以改变电子束EBR，EBG，EBB的形状达到有害的程度。电极31～36使得在射出孔27R，27G，27B附近的端面22具有最佳的大的金属覆层，因而禁止带电。

端面22和主透镜50的物镜平面一致。在操作时，主透镜50借以在显示屏3上形成射出孔27R，27G，27B的电子光学图像。电子束EBR，EBG，EBB在从模块20射出后，通过用于在射出孔27R，27G，27B附近对射出的电子束进行加速的聚焦电极40、主透镜50和偏转装置2，然后着屏在显示屏3上。

跳跃电极31，32，33具有直径是D2的圆环的形状，并且在射出孔27R，27G，27B的位置具有用于通过射出的电子的孔。孔的直径D1基本上等于射出孔27的直径，例如40微米。

第一电极34，35，36具有内径为D3的圆形孔，在所述孔内同心地设置有各自的跳跃电极31，32，33。

在第一电极34，35，36和跳跃电极31，32，33之间的距离D3-D2应当使得在这些电极之间的电压差的影响下，在电极31-36之间的真空中不发生放电。为此，例如D2是200微米，D3是225微米。

外电子束EBR，EBG，EBB的第一电极34，36由面向内电子束EBG的内段34A，36A以及远离内电子束EBG的外段34B，36B构成。内段接收第一电压V1，外段接收第二电压V2。

此外，内电子束EBG的第一电极35接收第三电压V3。所述第三电压V3具有恒定的值例如600V。第一电压V1和第二电压V2一般可以在V3附近变化。

通过改变电压差V2-V1，可以改变从模块20射出的电子束EBR，EBG，EBB的会聚。这示于图4中。

如果V1＝V2＝V3，则电子束EBR，EBG，EBB从各自的输送腔体25R，25G，25B平行地射出。

射出的电子束EBR’，EBG’，EBB’发散，这是因为施加了正的电压差V2-V1使得V1＜V3＜V2。具体地说，V1是550V，V3是600V，V2是650V。另外，通过施加负的电压差V2-V1，使得V2＜V3＜V1，可以使射出的电子束会聚。这在图中没有示出。

在图5所示的显示装置的第一实施例中，电压差V2-V1可以按照电子束EBR，EBG，EBB在显示屏3上的着屏点而改变。

显示装置接收要被显示的图像信息I，其被控制单元A转换成位置信号Px，Py，和调制信号PR，PG，PB。

位置信号Px，Py被提供给偏转电路D，其由所述信号产生偏转电流，用于控制偏转装置2。所述调节信号PR，PG，PB被提供给电子源10R，10G，10B，用于通过这些电子源10R，10G，10B控制电子发射，并借以调节电子束EBR，EBG，EBB的束电流密度。

此外，位置信号Px，Py被提供给跳跃电路H，其提供电压V1，V2，V3到跳跃电极31，32，33和第一电极34，35，36。具体地说，跳跃电路H按照位置信号Px，Py改变电压V1，V2之间的差。

当电子束EBR，EBG，EBB进一步远离显示屏3的中心C着屏时，电压V1和V2之间的差增加。因而，在射出孔27R，27G，27B附近，电子束EBR，EBG，EBB由于较大的偏转而更加发散。因而，如上所述，根据本发明，改善了阴极射线管的图像质量。

在显示装置的第一实施例中，阴极射线管包括在显示屏3附近的荫罩4。荫罩4的曲率半径小于显示屏3的内侧的曲率半径。这在图6中详细地示出了。

电子束EBR，EBG，EBB着陆在显示屏中心的像素41上，并且在偏转平面2’内具有例如6.5微米的相互距离p。所述相互距离下文称为“枪间距”。在显示屏3的中心C附近，荫罩4和显示屏具有相互距离q。每个电子束EBR，EBG，EBB通过荫罩4上的一个公共孔入射到显示屏3上的像素41的相应的荧光体上。

电子束EBR’，EBG’，EBB’着陆在显示屏3的角部E附近，并为此目的在偏转平面2’的区域内偏转。在偏转平面2’内，它们具有枪间距p’，其大于电子束EBR，EBG，EBB的枪间距p，例如p’是5.5毫米。

在显示屏3的角部E附近，荫罩4和显示屏3具有相对大的相互距离q’。因为枪间距p’被减小，所以外电子束EBR’，EBB’和荫罩4之间的入射角被减小。结果，电子束着陆在像素42的相应的荧光体上，尽管在荫罩4和显示屏3之间具有相对大的距离q’。

显示装置的第二实施例如图7所示。电压V1，V2之间的差可以按照电子束EBR，EBG，EBB的束电流而改变。

在第二实施例中，跳跃电路H’接收调节信号PR、PG、PB，跳跃电路H’按照调节信号PR，PG，PB改变电压V1，V2。例如，当调节信号PR，PG，PB的和PR+PG+PB变得较大时，电压V1，V2之间的差增加。

因而，改善了彩色均匀性，尤其是对于亮的颜色，例如白色。在亮的颜色中，调节信号PR，PG，PB的和相对大，并且在电子束EBR，EBG，EBB之间在荫罩4附近的库仑斥力较强。这在图8中详细地示出了。

电子束EBR，EBG，EBB例如利用可得到的最大辉度的1/10辉度来显示一个暗灰色像素51。在这种情况下，电子束EBR，EBG，EBB的束电流相等，大约是每个电子束的最大束电流的10％。电子束EBR，EBG，EBB的束电流此时是0.2mA。

在这样的束电流的值的情况下，在电子束EBR，EBG，EBB之间的库仑斥力基本上可以忽略，因而在V1，V2之间的电压差基本上是0，并且束形成装置30基本上不改变电子束EBR，EBG，EBB的会聚作用。

电子束EBR’，EBG’，EBB’例如利用等于可得到的最大辉度的辉度来显示一个白色像素52。在这种情况下，电子束EBR’，EBG’，EBB’的束电流相等，每个电子束的束电流均等于最大束电流，例如2mA。

此时，在电子束EBR’，EBG’，EBB’之间在显示屏3附近的库仑斥力相对强。此时，在电压V1，V2之间的差例如是100V，因此，V1＝550V，V2＝650V，V3＝600V。这些电子束EBR’，EBG’，EBB’在束形成装置30附近的分散相对强，因而以较大的入射角向荫罩4延伸。用这种方式，补偿在电子束EBR’，EBG’，EBB’之间的有害的库仑斥力，因而电子束EBR’，EBG’，EBB’着陆在像素52的相应的荧光体上。结果，消除了由于库仑斥力而在白色像素52中引起的颜色误差。

虽然本发明参照一些实施例进行了说明，但是应当理解，本发明不限于这些实施例。具体地说，本发明还包括本领域技术人员在所附的权利要求书的保护范围内可以想到的这些实施例的任何改型。

在这方面，一些非限制性的例子是减少由阳离子引起的对电子源与/或模块的破坏，在显象管的制造期间尤其是在电子光学系统的装配期间发生的对准误差的补偿，或者在显象管内的影响电子束路径的任何元件的带电的补偿。

在括号内的任何标号都不构成对权利要求的限制。使用的动词“包括”及其各种变化形式不排除还有权利要求中所述的元件之外的其它元件。在元件之前的冠词“a”或“an”不排除还有多个这样的元件。

Claims

1.一种显象管，包括：

用于发射电子的电子源(10R，10G，10B)；

包括引导腔体(25R，25G，25B)的模块(20)，该模块具有射入孔(26R，26G，26B)，用于接收由所述电子源(10R，10G，10B)发射的电子，射出孔(27R，27G，27B)，以及用于在接收电子之后发射二次电子的壁(28R，28G，28B)，所述射出孔(27R，27G，27B)位于模块(20)的端面(22)上；

束形成装置(30)，用于在射出孔(27R，27G，27B)附近由二次电子形成电子束(EBR，EBG，EBB)；以及

显示屏(3)，用于接收所述电子束(EBR，EBG，EBB)并利用所述电子束(EBR，EBG，EBB)产生图像，

其特征在于，束形成装置(30)适用于在操作时按照预定的应用调节电子束(EBR，EBG，EBB)的射出方向。

2.如权利要求1所述的显象管，其特征在于，所述束形成装置(30)包括具有两段(34A，34B；36A，36B)的偏转电极(34，35，36)，在工作时它们接收不同的电压(V1，V2)。

3.如权利要求1所述的显象管，其特征在于，所述模块(20)具有3个输送腔(25R，25G，25B)，其射出孔(27R，27G，27B)沿第一方向和端面(22)对准，用于形成内电子束(EBG)、第一外电子束(EBR)和第二外电子束(EBB)。

4.如权利要求2和3所述的显象管，其特征在于，用于外电子束(EBR，EBB)的偏转电极(34，36)具有面向内电子束(EBG)的内段(34A)和背离内电子束(EBG)的外段(34B)，用于改变电子束(EBR，EBG，EBB)的相互射出角度。

5.如权利要求4所述的显象管，其特征在于，设置有用于改变电子束(EBR，EBG，EBB)在显示屏(3)上的着屏点的偏转装置(2)，并且电子束(EBR，EBG，EBB)的相互射出的角度按照所述着屏点动态地改变。

6.如权利要求5所述的显象管，其特征在于，荫罩(4)被设置在显示屏(3)附近，所述荫罩至少沿一个方向具有比显示屏(3)的面向模块(20)的内侧的曲率半径小的曲率半径。

7.如权利要求3所述的显象管，其特征在于，至少第1电子束(EBR，BBG，EBB)的射出方向根据所述至少第1电子束(EBR，EBG，EBB)的束电流动态地改变。

8.如权利要求2所述的显象管，其特征在于，束形成装置(30)包括跳跃电极(31，32，33)，用于基本上朝向射出孔(27R，27G，27B)输送引导腔体(25R，25G，25B)中的二次电子。

9.如权利要求8所述的显象管，其特征在于，所述跳跃电极(31，32，33)和偏转电极(34，35，36)基本上位于同一平面内，跳跃电极(31，32，33)位于偏转电极(34，35，36)中的孔内。

10.一种包括如权利要求1-9中任一项所述的显象管的显示装置。