CN88101420A - 一字排列型彩色显象管的电子枪及其显象管 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种一排列字型彩色显象管电子枪，它包括一个三极管(28a、28b、28c、31、32)和多个栅极(33、34、35、36)，其特征为：至少多个栅极之一是由黑色构件或其上形成有黑膜的构件组成。根据本发明，减小了构件达到稳定温度的时间，从而改善了静态会聚中的偏差，缩短了等待正常显象的时间。

Description

本发明涉及在荧光屏上会聚多个电子束以显示图象的一字排列型彩色显象管中的电子枪，以及使用此电子枪的彩色显象管。

一字排列型彩色显象管通常都具有三个电子枪并被设计成将这三个电子枪发出的三个电子束会聚在荧光屏上来显示图象。图1是一字排列型彩色显象管的示意性剖面图，由三色荧光物质组成的荧光屏22设置在屏板21的内表面，该屏板是管壳20的前表面部分。荫罩23安置在距荧光屏22规定远的位置上。电子枪26安置在构成管壳20后端部分的管颈24内。电子枪26发出的三个电子束25B、25G和25R穿过荫罩23，投射在荧光屏22上，从而显示出彩色图象。

电子枪26包括三个阴极28a、28b、28c和独立加热三个阴极的热子（未画出）以及第一至第六栅极31-36，它们从阴极到荧光屏22沿显象管轴以此编号顺序排列着。每个栅极制成平面或圆筒形，其上有三个孔，允许电子束穿过。

如果电子束未被正确地会聚在荧光屏上，那么就会产生不完善的显示。

电子束在荧光屏中心区域的会聚（静态会聚）是通过使三个电子枪相互倾斜或相对于电子束的行进方向倾斜主透镜而调整的。电子束在荧光屏边缘区域的会聚（动态会聚）是利用会聚校正装置或使用偏转机构中非均匀磁场的自会聚而调整的。

在彩色显象管中，必须消除所谓飞散（flying）现象以获得稳定的电子束流，飞散现象是指与稳定电流值相比，电子束电流在灯丝刚点亮后有急剧的变化。特别是在显示负图象如以非辐射黑色部分表示字符或图形的这类显示管中，飞散现象会造成图象对比度的降低。在彩色显象管中，还会造成不良的色保真度。

日本实用新型专利申请公开№60-35163公开了一种显象管，其中电子枪的第一栅极由具有低热膨胀系数（约12.0×10^-6）的构件组成，以减小电子束电流飞散量并使电流迅速趋于稳定。然而，如果第一栅极由具有低热膨胀系数构件组成，则静态会聚就要变坏。其原因将以彩色显象管中通常使的单双电位型电子枪为例予以说明，如图1所示，这种电子枪包括三个阴极28a、28b 28c和独立加热这些阴极的热子（未画出）以及从阴极向荧光屏按顺序安置的第一至第六栅极31-36。阴极和第一、第二栅极构成一个三极管。表1中所示的电压是施加给每个阴极、每个栅极和每个热子的正常电压。由每个接收了视频信号的阴极发射的电子束受表1中所示的阴极电压所截止。

第一和第二栅极是根据视频信号准确控制电子束发射的控制栅极。只要电子束一接近第一或第二栅极，电子束就形成一个交叉点，然后边发散边进入第三栅极。其后电子束由第三至第六栅极构成的主电子透镜系统聚焦并在荧光屏上成象。

只有在阴极和各栅极被热子加热并达到热稳定后，才可有精确的图象形成。

阴极和各栅极的稳定（最大）温度表示在表2中。将温度升至各稳定温度所需时间周期为：阴极约5秒钟，第一和第二栅极约10分钟，第三至第六栅极约15至20分钟。

每个电极都在沿管轴的方向上和与管轴垂直的方向上变长，直到达到了相应的稳定温度为止。

沿管轴的拉长导致各栅极间的间距发生变化，偏离规定值引起飞散现象。特别是阴极与第一栅极间的间距变化对飞散现象有很大影响。另一方面，垂直于管轴的变长在各栅极中引起三个单元枪的分离差，从而使静态会聚变劣。因此，静态会聚与截止是在电子枪充分加热后调定的。

如果各栅极由热膨胀系统在0至300℃时的不锈构件组成，则阴极和第一、第二栅极如图2所示在管轴方向上变长。

电子枪的飞散量在很大程度上是第一栅极变长的影响，其原因如下。

截止电压E_c可表示为下式。电子束电流与截止电压值E_c成正比而增加。

E_cαφ³·E_c2/a·f·t

其中：φ：第一栅极孔的直径

a：第一栅极至阴极的距离

f：第一栅极至第二栅极的距离

t：第一栅极的厚度

E_c2：加在第二栅极上的电压

在上式中，φ、t和E_c2可认为总是常量，而a和f则从热子通电起就发生变化。假设a和f在热子通电时和充分加热后分别为a₁和f₁、a₂和f₂。如果a和f的乘积为常数，即a₁·f₁＝a₂·f₂，则可获得一基本理想的飞散特性，如图3中曲线5所示。当a₁·f₁＞a₂·f₂时，就有曲线6所表示的特性，a₁·f₁＜a₂·f₂时，就有曲线7所表示的特性。因而，如果第一栅极由低热膨胀系统的构件组成，a和f的变化就可降低，从而曲线6或7所表示的电子束特性就接近于曲线5所代表的。注意曲线8表示电子束的规定电流值。

但是，即使第一栅极为改善飞散特性是由低热膨胀系数的构件组成的，在各栅极达到它们的稳定温度之前静态会聚也不能得到改善。这是因为在各栅极达到其稳定温度之前，由于组成主电子透镜系统的第三至第六栅极，如上所述，达到各自稳定温度的时间上存在着差别，造成在垂直于管轴方向各栅极变长量的变动，从而使各栅极孔的中心移位，这就对三电子束的会聚产生了不利的影响。

图4表示当电子枪各栅极是由通常使用的不锈构件形成的静态会聚的测试结果。横座标轴表示自热子通电算起的时间，曲线39表示第一和第二栅极孔中心不对准所造成的静态会聚随时间发生的变化。同样，曲线40、41和42分别表示第二栅极与第三栅极、第三栅极与第四栅极、第四栅极与第五栅极那些孔中心不对准所造成的静态会聚随时间而发生的变化。将曲线39至42相互迭加，就得到了表示静态会聚随时间总的变化曲线43。可以看出，中心的偏差在热子刚刚通电时特别大。

如果为了在图象输出期间获得优化的飞散特性，使用热膨胀系数小于12.0×10^-6的构件组成第一和第二栅极，那么就减小了图4中曲线39所表示的静态会聚中的欠会聚成分。即从图5中曲线44a或44b所表示的静态会聚随时间的变化可明显地看出，在热子刚通电后静态会聚非常好，但过会聚都随时间的推移而增加，并在三分钟后达到峰值。总之，静态会聚特性比使用不锈件的情况更坏。曲线44a代表当第一和第二栅极是用在0至300℃下具有热膨胀系数为5.0×10^-6的42%Ni-Fe合金（NSD）制成，第三栅极及其它栅极是用热膨胀系数为17.0×10^-6的不锈钢制成时的静态会聚变化。曲线44b代表当第一栅极是用在30至4400℃下具有热膨胀系数为9.4×10^-6至10.4×10^-6的50%Ni-Fe合金（TNF）制成，第二和第三栅极和其后栅极分别用NSD和不锈钢制成时的静态会聚变化。假设第一栅极、第二栅极和第三栅极等的热膨胀系数分别为α₁、α₂和α₃，那么在44a和44b二曲线中，

α₂≦α₁＜α₃

从曲线44a和44b的对比中可看出，为了进一步减小静态会聚随时间的变化，可进一步降低第二栅极2的热膨胀系数α₂。但是，找不到可满足栅极所需特性和具有小于NSD热膨胀系数的构件。

为解决上述问题，根据本发明，提供一种包括一个三极管和多个栅极的一字排列型彩色显管电子枪，其特征为多个栅极中至少一个是由黑色构件或其上形成有黑色膜的构件组成。

本发明还进一步提供，使用包括一个三极管和多个栅极的电子枪的一字排列型彩色显象管，其特征为多个栅极中至少有一个是由黑色构件或其上形成有黑色膜的构件所制成。

结合附图由下列详细叙述可充分理解本发明，其中：

图1是彩色显象管的剖面图。

图2是表示沿管轴方向阴极和栅极变长的曲线图;

图3是表示电子束电流飞散特性的曲线图;

图4是表示作为时间函数的静态会聚变化的曲线图;

图5是表示本发明显象管与比较例显象管中静态会聚变化的曲线图;

图6是本发明一实施例彩色显象管电子枪的侧视图;

图7是表示加热时间与第三栅极温度之间关系的曲线图;

图8是表示辐射率与静态会聚偏差关系的曲线图;

图9是表示本发明显象管与比较例显象管中静态会聚变化的曲线图。

根据本发明，图4所示构成过会聚栅极中至少有一个由黑色构件或其表面上具有黑色膜的构件组成，以减少构件达到稳定温度所需时间，从而减小静态会聚的偏差，缩短图象正常显示所需的等待时间。

黑色构件不包括三极管中栅极的理由如下。

为去气，第一和第二栅极一般在排气工序中将排气玻管封离之前在850℃下烘烤。如果这些栅极用黑色构件组成，黑物质体如氧化物经常在这一工序中从栅极上蒸发掉，因为那些栅极邻近阴极，蒸发出的物质有时沉积在阴极上。这样的阴极损害对发射电子束是不利的。

此外，第二栅极用黑色构件几乎对排除静态会聚偏差不起作用。参阅图4，虽然其第三栅极侧将减小过会聚（40），但其第一栅极侧将同时减小欠会聚（39）。其结果，影响被抵消。

实施例：

在实施例的电子枪中，第三至第五栅极33-35分别由不锈钢构件对33a和33b、34a和34b、35a和35b组成。注意第一和第二栅极分别由TNF和NSD组成。栅极构件是以这种方式黑化的，氢气通过约18℃的水，栅极构件放在1000℃的炉中由所得氢气氧化约10分钟。获得的黑化膜主要由FeCr₂O₄+（Fecr）₂O₃组成，该膜厚约为1μ。假定全黑体的辐射率是1，上述黑化膜的辐射率在室温（25℃）时为0.6。

图7表示当向着第二栅极侧的第三栅极构件33a以上述方式黑化时，达到稳定温度（约80℃）所需的时间周期。已发现使用黑化第三栅极（曲线38）时比未黑化栅极时（曲线37）达到稳定温度所需的时间缩短了约10分钟。

图5所示的曲线44c和44d分别表示当第三栅极仅是向着第二栅极侧的构件33a由黑化膜构件组成，和当第五栅极仅是向着第四栅极侧的构件35a由黑化膜构件组成时，静态会聚随时间的变化化。此外，曲线44e表示当第三栅极的第二栅极侧构件33a和第五栅极的第四栅极侧构件35a由黑化膜构件组成时静态会聚随时间的变化。任一情况中，比起图5所示曲线43、44a和44b来，静态会聚都大大地改善了。特别是曲线44e表示出理想的静态会聚。

在彩色显象管中，特别是在显示管中，最好在例如5分钟后不出现作为时间函数的静态会聚偏差，但在实际中可允许±0.2mm的偏差。在图5曲线44b中，作为时间函数的静态会聚偏差例如在5分钟后为-0.3mm，超出了允许限度。而在曲线44c和44d中，2分钟后静态会聚变化最大值为-0.15mm。在曲线44e中，1.5分钟后静态会聚变化最大值是-0.1mm。二者都在允许范围之内。

图8表示在第三栅极的第二栅极侧构件33a或第五栅极的第四栅极侧的构件35a黑化的情况下五分钟后静态会聚的偏差与辐射率之间的关系（假设全黑体辐射率为1）。如果在构件33a黑化（曲线4b）和构件35a黑化（曲线47）两种情况下的辐射率都大于0.3，则5分钟后静态会聚的偏差落在允许的范围内，即-0.2mm或更小。

在上述实施例中，叙述了彩色显象管电子枪，其中第一和第二栅极是由具有低热膨胀系数的材料组成的，第三栅极和以后的栅极是由不锈钢组成的。本发明并不限于这些材料。更具体地说，在任何材料的栅极结构中，总的来说，如果在静态会聚随时间的变化中欠会聚分量过大，则对电子束起减速作用的栅极构件就可黑化，如果过会聚分量过大，则对电子束起加速作用的栅极构件就可黑化。例如，如果除第四栅极的第三栅极侧的构件是由黑膜构件组成的外，第一至第六栅极是由不锈钢制成的，则静态会聚随时间的变化可由图9中曲线45表示。当不使用黑化膜构件时，表示静态会聚随时间变化为0的曲线43所需时间为3分钟，而曲线45所需时间缩短到约为2分钟。在此情况下，使用的是具有0.3辐射率的黑化膜构件。

在栅极构件上形成黑化膜的方法并不限于上述实施例中所述的方法。此外，本发明不限于在栅极上形成黑化膜构件的情况，栅极构件本身就可是黑色的。

Claims (3)

1、一字排列型彩色显象管电子枪(26)，它包括一个三极管(28a、28b、28c、31、32)和多个栅极(33、34、35、36)，其特征为：至少所述多个栅极(33、34、25、36)之一由黑色构件或其上形成有黑膜的构件组成。

2、根据权利要求1所述电子枪，其特征为：当全黑体辐射率为1时，所述黑色构件或黑膜的辐射率大于或等于0.3。

3、一字排列型彩色显象管，它使用包括一个三极管（28a、28b、28c、31、32）和多个栅极（33、34、35、36）的电子枪，其特征为：所使用的电子枪中至少所述多个栅极（33、34、35、36）之一由黑色构件或其上形成有黑膜的构件组成。

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