CN1574171A - 用于阴极射线管的高分辨率电子枪 - Google Patents

Abstract

用于阴极射线管的电子枪，包括依次沿轴XX’方向对准的电子发射阴极K、用于电子束形成的电极G1和G2、预聚焦电子透镜G3，G4，G5、第一四极装置G7，G8，以动态的方式与屏幕扫描同步地受到电控制，从而修正屏幕边缘的电子束聚焦缺陷、能够将电子束聚焦到屏幕上的主电子透镜G8－G9。还包括处于预聚焦电子透镜G3，G4与第一四极装置之间的第二四极装置G5，G6和G7，以及呈矩形孔的电极G5，G6，G7。G5和G7的孔平行，G6的孔和G5和G7的孔相垂直。将电极G5和G7设置为固定的极化电位，而G6电极则处于与屏幕扫描同步变化的极化电位。

Description

用于阴极射线管的高分辨率电子枪

技术领域

本发明涉及一种用于阴极射线管的电子枪，尤其是一种用于彩色电视管的高分辨率电子枪。

背景技术

普通的电视管具有矩形的基本上是平面的面板或屏幕。屏幕的内部面上具有荧光物质或象素的点的嵌镶面，它们由电子束激活而发出蓝色，绿色或红色的光，光取决于被激活的荧光物质。

密封在管壳中的电子枪指向屏幕的中心并使得电子束可以通过荫罩(perforated mask)(或遮光板)射向屏幕的各个点。电子枪可以将电子束聚焦到含有荧光物质的屏幕内表面上。

安装在管周围或两侧上的偏转系统可以作用于电子束的方向，从而偏转它的轨迹。偏转系统的持续作用可以实现屏幕的水平和垂直扫描，从而探测整个荧光物质的嵌镶面。

若没有电子束的偏转，而通过在枪内产生的对称电场的枪的对称电极，则电子束到达屏幕的中央并且所形成的光斑是圆形的。

当偏转系统发生作用，电子束的方向发生偏转时，屏幕上的光斑变形，当电子束被偏转向屏幕边缘甚至向屏幕角落时，这个问题更加重要。尤其是在水平尺寸较大的矩形屏幕的情况下，指向左右边缘的水平偏转产生水平变形光斑。在角上，存在垂直和水平组合变形。

为了克服这些缺点，本技术方案提供了四极形式的电极，并在垂直方向和水平方向上加以不同方式的电控制，这样做，以便对所述的电子束变形进行预先补偿。

四极效应能够获得电子束的形状因数。这些效应有助于遏制束形的失真现象，这种现象是由偏转器在朝向屏幕边缘偏转，从而屏幕上光斑的大小变形的情况下产生的。作为电子束偏转的函数，形状因数必须是动态的。

因而，朝向屏幕边缘的电子束的水平失真是偏转器产生用于偏转电子束进而影响屏幕的扫描的磁性偏转的结果，并且与该偏转器相关，还影响电子枪内的出口四极的操作。这些效应的综合作用造成了水平分辨率的降低和垂直分辨率的较大提高。

如图2所示，电力线朝向箭头4的方向，电子束在水平面上承受压缩力2，并在垂直面上承受变形力3。根据原理，电子束应该在电子枪的主出口透镜(exit lens)平面上尽量占据足够大的表面积以获得最好的可能分辨率，而屏幕边缘束的大小对于良好分辨率来说不是最佳的，这就产生了一个需要解决的问题。

在多种可能的结构中，应用采用了三个电极的四极结构。专利US5 027 043中所举的例子的结构就是这种情况。在这种系统中，输入和输出电极处于可变电位，这引起了系统中上游和下游透镜的光学特性的改变。因此，本发明的目的在于改善高清晰度电视屏幕的屏幕边缘的光斑形状，尤其是在枪的主透镜上增加电子束的水平尺寸。为了实现这些，本发明为适应四极装置作了准备，使其可以消除由固定在枪出口处的四极装置和偏转器产生的不良影响。

发明内容

由此，本发明涉及一种用于阴极射线管的电子枪，包括：依次沿轴(XX’)方向对准的：

—电子发射阴极，

—影响电子束的形成且被聚焦到所谓交叉点的第一电极和第二电极，

—用于预聚焦电子束的电子透镜，

—第一四极装置，以动态的方式与屏幕扫描同步地受到电控制，从而修正屏幕边缘的电子束聚焦缺陷，

—主电子透镜，能够使电子束聚焦到屏幕上。

该电子枪进一步包括位于预聚焦电子透镜和第一四极装置之间的第二四极装置，包括沿所述轴向依次相互平行设置的：

—第一电极，呈至少一个其长边朝向第一方向的矩形孔，

—第二电极，呈至少一个其长边朝向与第一方向成直角的第二方向的矩形孔，

—第三电极，呈至少一个其长边朝向第一方向的矩形孔，将第一电极与第三电极设置在固定的极化电位，

第三电极处于与屏幕扫描同步变化的极化电位。

该屏幕是矩形的，第二四极装置的第一和第三电极的孔的长边所朝向的第一方向与屏幕长边的方向平行。

根据本发明的优选实施例，第二四极装置的第一和第三电极与第二电极相距同一距离d。

此外，还可采取有利的措施，将所述距离d和第二四极装置的焦距Fo按如下关系联系起来：

Fo＝ao+a1.d+a2.L+a3.H+a12.d.L+a23.L.H+a22.L²+a33.H²

其中：

—L是第二四极装置的电极的孔的长边长度，

—H是第二四极装置的电极的孔的短边长度，

—ao，a1，a3，a12，a23，a33是常数。

此外，第二四极装置与第一四极装置的距离d1以及第一四极装置与主电子透镜之间的距离d2由以下关系相联系：

(Gtmin-ao-a1.d1)/a2≤d2≤(Vdmax-bo-b1.d1)/b2

其中：

Gtmin是最小横向放大率，

Vdmax是施加到第二四极装置上的最大动态电压，

ao，a1，b0，b1，d1以及d2是常数。

根据本发明的实施例，电极的孔的长边具有圆形的凹口，其半径R等于：

R＝(H/2)/cos(α.π/2)

其中：

—H：孔的两个长边之间的距离

—α：占半径为R的圆的周长的百分比。

附图说明

根据下面的描述以及下面的附图，本发明的各方面和特点将更为显而易见，这些附图表示：

图1a和1b，根据本发明的阴极射线管的电子枪的实施例，可用于高分辨率电子枪，

图2a和2b，示出了作用在电子枪射出的电子束形上的四极效应的示意图，

图3和4，根据本发明的四极装置的典型实施例，

图5，示出了根据本发明的电子枪的四极装置的相应位置的视图，

图6，四极装置的电极的孔。

具体实施方式

参照图1，以下对本发明电子枪的典型实施例进行描述。

该电子枪包括通过热发射发射电子的阴极K。电极G1与电极G2共同对由阴极发射的电子形成的沿XX′轴的电子束进行初始化。

电极G2将由此形成的电子束聚焦到焦点，称为“交叉(crossover)”。焦点的大小越像点越好。通过举例的方式，电极G1处于接地与100伏之间的静电位。电极G2处于300伏到1200伏之间的电位。

根据本实施例，上升到6000伏到9000伏之间的电位的电极G3有助于电子的加速。

上升到与电极2基本相等的电位的电极G4，与电极G3以及朝向G4的电极G5的一部分构成了电子束的预聚焦电子透镜。

电极G5，G6，G7构成四极透镜，并且将会对电子束产生四极效应，用这种方式对电子束在垂直面中施加压缩负荷并在水平面中使电子束变形。如上所述，屏幕边缘处尤其是屏幕角上的电子束的变形比较大。它们从屏幕中央到边缘连续增加。因此电极组或四极电路G5，G6，G7的设置必须执行作为电子束偏转的函数的预校正。因此，该校正必须与屏幕的扫描系统同步地持续执行。由G5，G6，G7组成的四极电路的结构以及电极的控制将在随后进行描述。

如对图2a的描述，装置G7-G8获得四极效应，在垂直面中对电子束施加压缩负荷并在水平面中使电子束变形。

电极G9与电极G8一起组成主出口透镜。

图1b更为详细地示出了基本上由电极G5，G6，G7组成的四极电路装置的典型实施例。此典型实施例应用于电子枪，使其可以获得三色管。因而，每一电极面板具有三个电极，从而该电子枪处理三个电子束。

电极G3，G4再一次出现在本图中。

电极G6位于与电极G5和G7的距离相等的位置。

将电极G5，G7升到同一的固定电位，例如在6000到9000伏之间。

电极G6接收可变电位或称为动态电位，该电位与行扫描同步地变化。例如，动态电压Vd在大约0伏到2000伏之间变化。电极G6处于电位V6＝V5+Vd。在屏幕中央，电极G6的电位是V6＝V5＝V7＝Vf。在电子束偏转的情况下，将动态电压Vd(0-2000V)施加到电极G6上。因此，在边缘和角上，电极G6上的电压是Vf+Vd＝V6之和。

图3和图4显示了不同电极G5，G6和G7的形状。

每一电极都分别具有大概矩形的孔8，9，10。这些孔的每一长边都有圆弧形式的加宽部，用于固定这些电极，其形状将在随后进行描述。

孔8，9和10相同或大致相同。这些孔最小的维度具有值H，最大的维度具有值L。

以使其最大边水平的方式定向电极G5和G7的孔8和10，而电极6的孔的方向为使其最大边垂直，也就是说其垂直于电极G5和G7的孔8和10。具有圆弧形式的加宽部的表面对于三个电极的不同孔具有相同的尺寸。

四极装置整体上拥有垂直和水平焦距Fo，其被设计成使这些焦距可以获得高清晰度的分辨率。

焦距Fo取决于电极G5和G7上的孔的尺寸L和H以及电极G5-G7和G6-G7之间的距离。焦距Fo的变化可以通过适用于参数(d，L，H)变化范围内的二次近似多项式模型的数学形式来表达。由此，Fo的值可以写为如下形式：

Fo＝ao+a1.d+a2.L+a3.H+a12.d.L+a23.L.H+a22.L²+a33.H²

系数ao到a33具有取决于D，L，H的取值范围的常量值。其余参数同样由这些系数确定。以下是有关的例子：

—前述的圆弧形式的加宽部的相关值α与孔的尺寸L相关。随后，将根据图6对该系数α进行阐述。

—允许的估计误差以及其他精度系数。

将以下参数值作为例子：

0.9mm＜d＜1.5mm

4.0mm＜L＜5.5mm

2.9mm＜H＜3.5mm

α#42％

R平方(针对dof值进行调整)＝99.3577％

标准估计误差＝0.827391

平均绝对误差＝0.525942

Durbin-Watson统计＝2.16192(P＝0.0851)

1阶残留自相关＝-0.109116

所得到的系数ao到a33的值如下：

ao＝36.8；a1＝-22.5；a2＝11.5；a3＝-43.5；a12＝9.3；a13＝-12.1；a22＝-11.3；a23＝35.5；a33＝-25.0。

此外，如图1到5所示，四极电路装置由电极G5，G6，G7的组构成，置于与阴极K相距d0、与四极出口装置相距d1处，其中与四极出口装置的距离d1是距主出口透镜的距离。

通常，对应于d0+d1+d2的电子枪长度是设计数据。我们可以优化为

32mm＜d0+d1+d2＜36mm。通常值为34mm左右。

d0，d1，d2的取值特别依赖于施加到四极G5-G6-G7上的动态电压Vd(施加在两个四极上的动态电压)以及光学横向放大倍率Gt。

两个条件(动态电压Vd，横向放大倍率Gt)的选择取决于对“高分辨率”枪的分析研究。估计值和实际值有些差异，但实现了用在本枪中的四极的相对定位。

横向放大倍率的变化可以用简单的多项式来表示：

Gt＝ao+a1*d1+a2*d2

施加到四极G5-G6-G7上的动态电压可以表达为多项式的形式：

Vd＝bo+b1*d1+b2*d2

在这些关系式中，系数ao到b2可以是以下数值，例如：

a0＝-25.74

a1＝+0.51

a2＝+0.27

b0＝+470.21

b1＝+34.04

b2＝+27.17

在典型应用的框架下，我们可以有利地固定：

Vd≤Vdmax，其中Vdmax＝1100伏

Gt≥Gtmin，其中Gtmin＝-17.5

可以将以上关系式改写为：

Vd＝bo+b1*d1+b2*d2≤Vdmax                  (1)

Gt＝ao+a1*d1+a2*d2≥Gtmin                  (2)

因此，可以得到：

(Gtmin-ao-a1.d1)/a2≤(Vdmax-bo-b1.d1)/b2

若d1在11mm到14mm间变化：

11mm≤d1≤14mm

针对不同的d1值，可以按照如下方式选择距离d2：

d1以毫米为单位	d2min以毫米为单位	d2max以毫米为单位
			11	9.7	10.7
11.09	9.5	10.5
			12	7.8	9.3
13	5.8	7.8
			14	3.9	6.4

所述的这种装置可以获得如图2b所示的非常大的效果，其相对于图2a所示的效果来说，相反地操作。可以看到对电子束的垂直压缩力9和水平面上的变形的获得。

如前所述，可以计算孔8，9，10圆弧形式的加宽部。将参照图6描述这些加宽部的确定方式。

首先需要注意的是孔上的点A和B间的距离P1与点C和点D间的距离最好相等。α表示圆弧相对于半径为R的圆的周长的百分比，圆弧AB和CD的长度之和为

P＝α.π.R

圆弧的长度可由公式得到

P＝R.θ，且θ＝απ

对于电极孔的规定尺寸H来说，必须具有半径为R的孔的加宽部，满足以下关系：

R＝(H/2)/cos(α.π/2)。

Claims (6)

1.一种用于阴极射线管的电子枪，包括：依次沿轴(XX’)方向对准的：

—电子发射阴极(K)，

—影响电子束的形成且被聚焦到所谓交叉点的第一电极(G1)和第二电极(G2)，

—包括三个连续电极G3，G4，G5的电子透镜，用于预聚焦电子束，

—第一四极装置(G7，G8)，以动态的方式与屏幕扫描同步地受到电控制，从而修正屏幕边缘的电子束聚焦缺陷，

—主电子透镜(G8-G9)，能够使电子束聚焦到屏幕上，

所述电子枪还包括第二四极装置，其具有第一电极(G5)，第二电极(G6)和第三电极(G7)，所述第二四极装置位于预聚焦电子透镜(G3，G4)和第一四极装置之间，

其特征在于：

第二四极装置的第二电极呈基本为矩形的孔，其长边朝向第一方向，

第二四极装置的第一电极和第三电极呈基本为矩形的孔，面向第二电极，其长边朝向与第一方向垂直的第二方向，

将第一电极与第三电极设置在固定的极化电位，而第二电极处于与屏幕扫描同步变化的极化电位。

2.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于所述屏幕是矩形的，并且其长边的方向与第二四极装置的第一和第三电极的孔的长边所朝向的第一方向平行。

3.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于第二四极装置的第一和第三电极与相同装置的第二电极相距同一距离d。

4.如权利要求3所述的电子枪，其特征在于所述距离d和第二四极装置的焦距Fo以如下关系相联系：

Fo＝ao+a1.d+a2.L+a3.H+a12.d.L+a23.L.H+a22.L²+a33.H²

其中：

—L是第二四极装置的电极孔的长边长度，

—H是第二四极装置的电极孔的短边长度，

—ao，a1，a3，a12，a23，a22，a33是常数。

5.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于第二四极装置与第一四极装置的距离d1和第一四极装置与主电子透镜之间的距离d2由以下关系相联系：

(Gtmin-ao-a1.d1)/a2≤(Vdmax-bo-b1.d1)/b2

其中：

Gtmin是最小横向放大率，

Vdmax是施加到第二四极装置上的最大动态电压，

a0，a1，b0，b1，d1以及d2是常数。

6.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于电极的孔的长边具有圆形的凹口，其半径R等于：

R＝(H/2)/cos(α.π/2)

其中：

—H：孔的两个长边之间的距离

—α：占半径为R的圆的周长的百分比。

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