CN1585994A

CN1585994A - 显示设备

Info

Publication number: CN1585994A
Application number: CNA028223640A
Authority: CN
Inventors: F·A·范阿比伦; M·C·J·M·维森伯格
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2005-02-23
Also published as: WO2003043049A1; EP1449230A1; KR20040058275A; TW200406801A; JP2005510012A; US20050007039A1

Abstract

一种包括阴极射线管(1)的显示设备，该阴极射线管(1)具有通过阴极产生至少一个电子束(6)的电子枪(5)，在显示窗口(2)内表面的荧光屏(8)，和用于偏转电子束到荧光屏的装置(9，27，28)。电子枪包括预聚焦部分(11)、主透镜部分(12)、和在预聚焦部分与主透镜部分之间的中间电极(23，G₃，G_3B)和用于减少由在中间电极中或在其附近产生的离子所带来的离子阴极损害的装置。电子枪(5)具有在中间电极(G₃，G_3B)内产生电场的装置(41，42，51，54)，所述电场在射束轴上包括与该射束轴垂直的分量。这使得离子偏离电子束并以有效的方式减少了对阴极的损害。

Description

显示设备

本发明涉及一种包括阴极射线管的显示设备，该阴极射线管包含通过阴极产生至少一束电子束的电子枪，和在显示窗口内表面的荧光屏及用于偏转电子束到荧光屏上的装置，电子枪包括预聚焦部分、主透镜部分和在预聚焦部分与主透镜部分之间的中间电极及用于减少在中间电极中或在其附近产生的离子对阴极的损害的装置。

这种设备可从美国专利US 4,075,533中获知。

电子由阴极产生并由电子枪中的电极加速和聚焦来形成电子束，它由偏转装置偏转并撞击到屏幕上形成图象。电子枪包括在其中进行预聚焦的预聚焦部分和主透镜部分。处于预聚焦部分和主透镜部分之间的是中间电极(通常称为聚焦区(focusing bus))。当电子束穿过电子枪时，产生了离子。这些离子受阴极吸引，当阴极被所说的离子碰撞后，阴极被离子破坏并受到喷溅式的损害。

在美国专利US 4,075,533中，提出一种减少由在中间电极或附近产生的离子对阴极的损害的装置，它在中间电极的前面提供一个附加电极，电压比中间电极的电压高大约10-100伏。在这种方式中，离子被排斥，不能碰到阴极，这就减少了由所述离子对阴极的损害。

虽然这种装置的应用阻止了产生的大部分离子，但它要求在中间电极和附加电极之间有相对较大的电压差并且需要提供该附加电极。

本发明的目的是提供一种如在开头段落所描述的显示设备，其中，上述缺点中的至少一个可以得到减小或消除。

为了这个目的，根据本发明的设备的特征在于，电子枪具有用于在中间电极内产生在射束轴上包含与该射束轴垂直的分量的电场的装置。

这个横向分量将离子偏转到射束轴的一侧，也就是，远离该电子束。由非常高动能的电子(典型地，在几千电子伏的数量级)组成的电子束几乎不受该横向分量的影响，然而产生的离子缓慢移动(典型地，具有在1.0到1电子伏数量级的动能)，被这个横向场分量推开并且不能到达阴极或至少从阴极最敏感的部分(发射部分)偏离。发明人还意识到并且下面的计算也展示了，对于根据本发明的设备来说，在如下两个方面之间进行折衷比已知设备更好，即，对电子束不利影响的一方面，和阻止产生的离子到达和撞击到阴极或至少阻止撞击到阴极的发射部分的功效的另一方面。

本发明可以在几个实施例中实施。

在一个实施例，中间电极在射束的两端具有两个子电极，在操作中它们之间施加电压差。该电压差产生横向场，将产生的离子推离电子束并由此防止它们碰撞到阴极。

在另一个优选实施例中，对着中间电极一侧的阴极具有到电子束穿过孔的一侧的一个孔。该额外的孔将在中间电极内部产生非对称电场(由于穿过额外孔的穿透率)，它具有将产生的离子吸引到附加孔的效果，因此使得离子远离电子束穿过孔并防止离子碰撞到阴极上。在这些优选实施例，不需要附加电极，也不需要施加附加电压。

本发明的这些和其它目的从下文描述的实施例中将更清楚，并且将参考该实施例进行说明。

附图说明

图1是显示设备的剖视图；

图2显示了从US 4,075,533所获知的图像显示设备电子枪的横截面；

图3示意性显示了采用已知设计的电子枪的详图；

图4示意性显示了根据本发明实施例的电子枪的详图；

图5示意性显示了根据本发明又一实施例的电子枪的详图；

图6显示了根据本发明实施例的中间电极(G₃)的正视图；

图7，8和9显示了根据本发明实施例的中间电极更多示例的正视图。

附图不是根据比例绘制的。在附图中，相同的参考标记通常指相同的部分。

图像显示设备包括阴极射线管1，阴极射线管1包括显示屏2、锥体部分3和管颈部分4。在管颈部分4有一个用于产生至少一个电子束6的装置5。在不偏转的状态下，电子束与管轴7基本上一致。显示屏2的内表面8包括荧光体元件。当没有偏转的电子束6撞击荧光体时，该荧光体变成可发荧光的，因此在显示屏2产生可视点。在到显示屏2的路径中，电子束6通过偏转系统9偏转到显示屏2上，因此产生两维图像。

电子束中的电子能碰撞管里剩余气体的分子(或原子)。这些碰撞可使得气体分子的一部分电离。产生的离子朝阴极加速并通常聚焦到很小的点。在标准阴极中，离子轰击导致电子发射的减少，特别是当残留气压很高，在开始工作的前几小时内。依据电子枪的设计，由于离子轰击带来的阴极电子发射的减少量很大，这是不能接受的。在这种情况下，需要减少离子轰击的强度。

在美国专利US 4,075,533中，它提出一种用于防止在中间电极中或其附近产生的离子到达阴极的装置，它通过在中间电极前面提供一电压比中间电极电压高出大约10至100伏的附加电极来实现。通过这种方式，离子被排斥且不能撞到阴极了。

图2显示了从US 4,075,533获知的显示设备的详图。电子枪包括具有阴极电压为V_cath的阴极21和电压为V₂₂的第一栅极22的预聚焦部分、电压为V₂₃的中间电极23和电压为V_f和V₂₅的两个主透镜电极24和25。在电极22和23之间放置了附加电极26，它的电压比V₂₃高大约10-100伏。在离开最终电极25之后，电子束通过偏转装置(在静电偏转装置情况下)27和28偏转，以便在屏幕29上扫描。通过这种方式，由该射束中的电子或受带孔的板31上的一部分电子的影响而形成的次级电子产生的正离子30被阻止碰撞到阴极上，它受电极26排斥并由电极23收集。注意到，中间电极的提供基本上保证了在预聚焦部分11中和/或由它形成的预聚焦与在主透镜部分12中和/或由它形成的主聚焦之间有没有场的空间。中间电极的每端在一定程度上都与形成预聚焦和/或主透镜有关。

尽管通常这种设置能相当不错地执行，也就是说，相对较大部分的离子被阻止碰撞到阴极上，发明人仍意识到，在电极23和附加电极26之间的电压差相当高并且要求有附加电极26。已经意外地发现了，在电极23内采用非对称电场，即在射束轴上包含与电子枪纵向相垂直方向上的分量的场，即在射束轴上与电子束垂直，能以较小电压差获得更大的阻止效果，在最优选的实施例中，甚至不用附加电压差或附加电极也得到比较好的效果。图3到5是基本方案的示例，其中图3说明沿用US 4,075,533描述的设备，其中中间电极G_3B对着电压比G_3B电压高100伏的附加电极G_3A，图4说明了使用了两个子电极的方案，在这个示例中，附加板41和42在中间电极G₃内部，非对称电场通过对板41和42施加电压差产生，并且图5说明了既没有附加电极，又没有施加电压差的设计，但是非对称电场由于在中间电极G₃上存在孔51而产生。在图5示出等势线。还显示了电子束穿过孔53后直接产生的离子轨迹52。这些离子被吸引到附加孔51，所以不能到达阴极。在这些附图中指示了施加的电压。附加孔51在中间电极(由于通过附加孔51的穿透系数)内产生非对称电场，这样的效果是产生的离子被吸附到附加孔51(参见轨迹52)，由此使得离子远离电极G₃中的电子束穿过孔53并阻止离子碰撞到阴极上。本实施例的最重要的优点是既不需要提供附加电极，也不需要施加附加电压差。这大大简化了设计并减少差错和未对准的一些根源，由此提高了图象质量。在图3、4和5各自所示的中间电极G_3B设计中，G₃通常也称为聚焦电极。在这些实施例中，预聚焦部分是在国际专利申请WO 01/26131A1描述的类型。然而，所示的预聚焦部分的类型仅仅作为例子示出，并且，尽管本发明在具有这种预聚焦部分的电子枪中非常有用，在广义上不能认为是对本发明保护范围的限制。

图6显示了对着阴极的电极G₃一侧的正视图。在这个示例中，成一排的三个孔53被提供有到这些孔一侧的单个离子偏转孔51。

除了提供板或者孔51和指示的电压，任意其它的都保持不变，即所有测量，如两个电极间的距离、电极电压、气压、暴露长度、射束电流和在电极上孔的尺寸及维数，使得可以更好地比较对阴极离子损害的正面效果、所需电压差、以及导致的电子束误差的效果。

表1：残留损害(计算的损害是在阴极中心喷溅式的损害)百分比、所需的电压差ΔV、和增长5％和30％x-y LSF(相关线性扩展函数)值之间的比较。

设计	ΔV	％残留损害	％增长	备注
设计	ΔV	％残留损害	％增长	备注	图3	100	40％	少于6％
图4	40	30％	少于6％		图3	100	40％	少于6％
图4	40	30％	少于6％		图5	没有	35％	少于5％	没有附加电压且不需要电极

比较表1所给结果，很明显，对于已知的方案(图3)，采用非对称电场(即，在电子束轴上具有与电子束轴垂直的电场的场)会导致更好的结果。图4所示设备采用电压差只有图3所示设备电压差的40％，并且引起的误差是可比较的，而在图4所示设备中的离子损害相比图3所示设备要少25％。同样，当图5所示设备的数据与图3所示设备的数据相比时，很明显损害减少了12.5％(残留不是40％，而是35％)并且引发误差减少了大约16％，所有这些都不需要附加电压或电极。注意的是，部分损害是由在预聚焦部分的电子束中产生的离子造成的。因此，这里的偏置(bias)百分比损害(大概20％)不受在聚焦电极中或其附近装置的影响。即使该装置的阻止效应能到100％，仍有偏置的损害残留。如果考虑这个偏置损害，本发明的正面效果将更加明显。残留损害40％减少到残留损害30％(图3和4之间比较)实际上意味着阻止效应是有效的两倍。

非对称场(即在射束轴上包含与该射束轴垂直的分量的场)相比对称场(即关于射束轴对称的场)，阻止离子更有效。同时还要注意，本发明还具有进一步的优点。为使得对称场更有效果，在电极G₃内的轴上必须有一个区域，它的电场实际上与该轴的方向反向，即必须具有电势最大值。这个电势最大值是该离子的屏障。然而，简单使用较高电势的电极不一定能工作，电势差值必须相当高。较小电压差不能制造一个屏障，于是就没有效果或效果小得多。因此有一个截断电压差，在该电压差以下，正面效果不会或很少产生。然而，这也就意味着，给定这样一个事实，即在任何生产过程中差距(spread)不可避免地会在测量中发生，比如电极间的距离和电极上孔的尺寸及所加电压，所以在正面效果上将会有大的差距，除非所加电压差这样高，使得阻止的效果总能发生。将其简化，为保证获得正面效果，需施加比标定所需电压差更高的电压差。与此相对，在根据本发明图4所示的方案中，正面效果与所加电压差更加线性，从而使得与理想情况相比的些许偏差产生很小的影响并能选择更合适的电压。

很明显，在本发明的框架内可能有许多变形。例如，非对称电场可通过把一个电极分为二部分来获得，即上部(G｀₃)和下部(G｀｀₃)，其中电子束穿过孔在两部分之间或者在其中一部分形成，在这种情况下，具有孔的那部分通常比另一部分大，并且在两半之间施加小的(20-60伏)电压差(参加图9)。图7和图8示出了聚焦电极G₃的两个正视图。在图7中，在电子束穿过孔53的中心之上是单个孔61。在一些设备中，主要问题在中心电子束中存在。如果这样的情况下，相对小的单个孔61就足够了。图8示出了在中间和外部孔53之间半路上的两个孔71和81。

在优选示范实施例中，对着电极G₃的电极与具有一个肩状物(shoulder)或突起54(图5，由虚线指示)的孔51相对。这将增加通过孔51的穿透率，因此提高了对生成的离子的牵引效果。

简而言之，本发明可描述如下：

一种包括阴极射线管(1)的显示设备，该阴极射线管(1)具有通过阴极产生至少一个电子束(6)的电子枪(5)、在显示窗口(2)内表面的荧光屏(8)、和用于偏转电子束到荧光屏的装置(9，27，28)。电子枪包括预聚焦部分(11)、主透镜部分(12)、和在预聚焦部分与主透镜部分之间的中间电极(23，G₃，G_3B)和用于减少由在中间电极中或在其附近产生的离子所带来的离子阴极损害的装置。电子枪(5)具有在中间电极(G₃，G_3B)内产生电场的装置(41，42，51，54)，所述电场在射束轴上包括与该射束轴垂直的分量。这使得离子偏离电子束并以有效的方式减少了对阴极的损害。

Claims

1.一种包括阴极射线管(1)的显示设备，该阴极射线管(1)包含通过阴极产生至少一束电子束(6)的电子枪(5)、在显示窗口(2)内表面的荧光屏(8)、和偏转电子束到荧光屏的装置(9，27，28)，该电子枪包括预聚焦部分(11)、主透镜部分(12)、和在预聚焦部分与主透镜部分之间的中间电极(23，G₃，G_3B)和用于减少由在中间电极中或在其附近产生的离子所带来的离子阴极损害的装置，其特征在于，该电子枪(5)具有用于在中间电极(G₃，G_3B)内产生电场的装置(41，42，51，54)，所述电场在射束轴上包括与该射束轴垂直的分量。

2.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，产生装置包含两个子电极(41，42)，每个在电子束路径的一侧，在该子电极之间可以施加电压差。

3.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，对着中间电极(G₃)一侧的阴极具有到电子束穿过孔(53)一侧的孔(51)。

4.如权利要求3所述的显示设备，其特征在于，电子枪是成一直线型的，中间电极(G₃)包括位于通过三个电子束的直线上的三个电子束穿过孔，并且单个孔(51)横跨在所有三个电子束穿过孔(53)上。

5.如权利要求3所述的显示设备，其特征在于，电子枪是成一直线型的，中间电极(G₃)包括位于通过三个电子束的直线上的三个电子束穿过孔，并且单个孔(61)位于三个电子束穿过孔(53)中央的附近。

6.如权利要求3所述的显示设备，其特征在于，电子枪是成一直线型的，中间电极(G₃)包括位于通过三个电子束的直线上的三个电子束穿过孔，并且两个孔(71，81)中每一个位于三个电子束穿过孔(53)上面或下面并且在它们的中心和外部的中间处。

7.如权利要求3所述的显示设备，其特征在于，面向对着中间电极(G₃)一侧的阴极的电极具有一个肩状物或突起(54)向对着中间电极一侧的阴极延伸。

8.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，中间电极包括两个或更多部分(G｀₃，G｀｀₃)，该部分在运行中被提供了分离的电势。