TWI290330B - Cathode ray tube - Google Patents

Description

1290330 五、發明說明（1) ---- [發明所屬之技術領域] [~1 ]本發明有關一種陰極射線管，尤其有關一種陰極 射線管，其中之電子槍可防止電子束打擊電極並有效控制 易受電流容量變化所影響的光點大小，藉此改進圖像之解 析度。 [先前技術] [2 ]圖1為先前技術一般陰極射線管之解說圖。

[3]如圖1所示之陰極射線管包括一面板1〇，其内表面 上設一螢光屏13，螢光屏13上敷設紅（R)、綠（G)、 色之螢光物質（或磷光劑）；一漏斗12熔接於面板1〇g端， 用以維持陰極射線管内部於真空狀態；一電子搶丨6容置於 漏斗12之頸部15内側，用以發射電子束；一偏轉磁輛u，、 用广偏轉電子搶16發射之電子束；及一备罩14對偏轉磁 輛11所偏轉的電子束具有選色功能。 、[4 ]通常，在此種陰極射線管中，電子搶發射的電子 束被偏轉磁軛11朝水平及垂直二個方向偏轉，然後通過蔭 罩14 ’最後打擊螢光屏13。 " [5 ]打擊發生時，敷設在螢光屏丨5上的每種螢光物質

(亦即紅、綠、藍三種）產生輻射或發射光線，因此產生所 要的圖像。 [6 ]圖2顯示根據先前技術之電子槍結構。 [、7]請參照圖2，其中所示之電子槍包括一陰極2〇，其 作用為電子束產生器；一第一電極（Gl)21與一第二電極八 ()2 其電位差與陰極20共同構成一預聚焦透鏡；一第

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丘電極（G3)23、一第四電極（G4)24與一第五電極（G5)25， 共同構成一前主透鏡，用以會聚電子束；以及一第五電極 與一第六電極，與該前主透鏡共同構成一主透鏡，可將電 子束會聚在螢光屏上。 —[8 ]上述之外，尚有另一個電子搶主要組件，亦即一 屏蔽罩盍2 7 ’其係炼接於第六電極2 6，以便避開外部電場 與磁場。這些電極隨後熔接而固定於一玻璃護邊2 8。 [9]尤其，如圖3所示，第四電極2 4為具有一預定厚度 T之板電極。此外，第四電極上設有三個圓形電子束通孔 24b ’此專通孔彼此間隔一預定距離，用以通過r、g、b電 _ 子束。 [1 0 ]此外’第四電極2 4頂側與底側設有多個突出型護 邊支撐24a。護邊支撐24a之用途主要是確定電極穩固熔接 與裝配在玻璃護邊28上。 < [11] 圖4(a)為習式電子槍第二電極22之平面圖，解說 第二電極22之結構；圖4(b)為圖4(a)中位於” 22en之放大 剖面圖。 [12] 如圖4(a)、4(b)所示，第二電極22之外觀基本上 類似上述之第四電極24。亦即，第二電極22與第四電極一春 樣，為一板電極，並有三個依固定間隔設置用以通過R、 G、B電子束之圓形電子束通孔2 2b，及多個護邊支撐2 2a用 以確定電極穩固熔接與裝配在玻璃護邊2 8上。 [13] 然而，第二電極22之每一電子束通孔22b之外周 環繞一外同心圓2 2 d，亦即，一壓印部2 2 d，可使製造困難

第6頁 1290330 五、發明說明（3) 度及變形最小化；壓印部2 2 d内側設一矩形凹槽2 2 C，其在 第一電極22面向第三電極23之開口部之水平方向上，具有 固定且統一之深度。 [1 4 ]更詳細地說’凹槽2 2 c形成一個具有固定深度的 溝槽，而電子束通孔22b位於此溝槽的中心。事實上，凹 槽22c相對第二電極22之總厚度為具有較小厚度，因此， 將電子束通孔22b設於凹槽22c内時，可以更容易製造電子 束通孔2 2 b。 [1 5 ]現在討論具有上述結構之電子搶的操作方式。首 先，第一及第二電極21、22形成一電子束，此電子束初步 先由第二電極22與第三電極23間之電位差形成的預聚焦透 鏡會聚，然後再由第三、第四、及第五電極23、24、25間 之電位差形成的前主透鏡充分會聚。 [16] 經由前主透鏡初步會聚之電子束，通過由第五及 第六電極25、26間之電位差形成的主透鏡，並被再度會聚 與加速，因此在螢光屏上形成一電子束光點。 [17] 第三電極23與第五電極25具有統一的電位，通常 在60 0 0V與1 0 0 0 0V之間。 [18] 此外，第二電極22與第四電極24具有統一的電位 ，通常在3 0 0V與1 0 00V之間。 [1 9 ]與螢光屏1 3上敷設之R、G、B螢光物質相對的每 道一字排列式電子束，都被會聚成一單點以再生所要的顏 色。 [20]換言之，三道電子束係由主透鏡分別會聚，並與

1290330 五、發明說明（4) 勞光屏1 3上的焦點結合，在螢 击 (或稱為束點）。 電子束先點 53-18=:關螢光屏上的光點會聚，曰本專利公告號 μ Ϊ不—種方法，係在第二電極22面向第三電極23 光屏上的光：會1:生'ΐ化形成一凹槽22c，藉以防止螢 上Λ22的]Γ子顯;V；射到主透鏡的電子束形狀，及勞光屏 [23]請參照圖5，入射到主透 之橢圓形，亦即，豆宫洚士你且由」电卞果為水千方向 雷Μ t ^ 士 /、見又大於長度。此乃因為凹槽22c:朝 的深度。因此，電子束非常像散 =:'lc)，而整個勞光屏上可見的偏轉像差可得到很 比=]宜因夫此丨’入射到主透鏡的電子束，其長度與寬度之 其進-牛的缺、/對整個#光屏上的光點大小及陰極射線 S f ^度有所影響°如圖6所示，入射到主透鏡 的電子束，其長度盥宽产之4h/命结 八耵引王透鏡 凹槽深度d及凹槽之垂直與/二電極22上形成的 「9ς1、Α入 玉1見度（大小）w，有密切關聯。 L25]迈今已有多人嘗試，例如， 凹槽22c，並使凹_22r μ ^ Λ々&弟一電極22上开y成 以產生嚴重像=電子^^^之比_^·3, 束卿之比，藉氏電；=入射到主透鏡之電子 的束點惡化。低電子束之偏轉像差與營光屏近處 []而上述各種嘗試徒然引起一個問題，亦即， 1290330 五、發明說明（5) 位於螢光屏中心的光點大小 得較長。 [27]另一方面，由於網 有愈來愈多人在電腦監視器 視器的陰極射線管無法像電 上逼真且鮮明的畫面，因此 度電子槍。 由於像散之故，在縱向上變 :::的高度發展成就，現在 、靦看活動圖像；但因習式監 現陰極射線管一樣地提供實^ 有人推出電腦監視器用的高亮 高於習式電子搶的三 時，整個螢光屏上的 點而降低。 形成凹槽用以控制電 況時，螢光屏之解析 [28 ]但是此種電子槍耗用的電流 倍以上。更糟的是，當電流消耗增加 光點變得較大，而其解析度則因大光 [29]簡言之，儘管在第二電極上 子束，但在更多電流引進電子搶的情 度仍然偏低。 [3 0 ]此外， 圖7所示（D，>D) 其中的電路。 電流容量的增加會加大電子束的直徑，如 如此將造成電子束打擊電極’因而摧毀 [發明内容] [31 ]本發明之目的在於至少解決上述問題及/或缺 點，並至少提供下述優點。 [32]因此，本潑明目的之一在於提供一種陰極射線管 ，其上設置的電子槍可防止電子束打擊電極並有效控制易 受電流容量變化所影響的光點大小，藉此改進圖像之解析 度。 [33 ]為了實現前述目的與優點，本發明提供的一種陰 Ϊ290330 五、發明說明（6) 一 J射線管访其上配備的電子搶包括一陰極，用以 J觉以及第-電極、第二電極、第三電極、第四電 螢光Ϊ的Ϊ =二極、ί:屏蔽罩蓋，依前述順序從陰極往 ，先屏的方向排列；其中，第二電極上所設一凹 :w、該凹槽之深度d、第四電極上所設一電子‘通孔二 偟A、及該電子束通孔之厚度1，滿足以下關係. 〇.22£ [(d/W) + (t/A)]£ 0.38 ’、. 供μ [ 34 ]本發明另一層面提供的一種陰極射線管，豆卜μ 備的電子搶包括一陰極，用發 '、配 苐一電極、第三電極、第四電極、第五電極、 \及一屏蔽罩蓋，依前述順序從陰極往螢光# Μ ^ “ 各；；：電極正面上依固定間隔形成多以ΓΠ 各電極未加壓印部深度之厚奶、第二電極鱼7，其中 ，之空間s、與第三電極相隔一預定 ：二電極 度t、及第四電極上形成的電子束通孔直；弟四電極之厚 係： 且仫A滿足以下關 〇· 6 £ [(h/s) + (t/A)] £ 〇· 8 供认5 ]本發明再一層面提供的一種陰極射線总廿 備^電子搶包括一陰極，用“發射電子束^、以“其上配 、第二電極 '第三電極、第四電極、=雷：及第-電極 、：：屏蔽罩蓋’依前述順序從陰極往螢丄二六電極 。第二電極正面上依固定間隔形成多匕二的τ向排列 w、中祕各電極未加壓印部深度之厚度h、凹枰之V、凹槽； 凹槽之深度d、第二電極與第三電極間之^門縱向^寸 J <二間S、與第 五、發明說明（7) 及第四電極 二電極相隔一預定距離之第四電極之厚户七 上形成的電子束通孔直徑A，滿足以下關&係 及 〇· 22£ [(d/W) + (t/A)] £ 〇· 38 〇. 6 £ [ (h/s) + (t/A)] £ 〇. 8 [3 6 ]本發明其他優點、目的及特徵，一 下說明陳述’冑些部份則為對此類技術有一 °:將於以 於審查或實施本發明時即可理解的。依：支： [圍實中:二r…可實現及獲得本發明各項目以 之陰參照附圖詳細說明根據本發明-較佳實施例 [5 6 ]圖8解說本發明陰極射線管之電子槍。 ” [57]請參照圖8，該電子搶包括一陰極2〇，其作用為 電子束產生器；一第一電極21與一第二電極22，其位差 ”陰極20共同構成一預聚焦透鏡；一第三電極23、一第四 ，極24與-第五電極25，共同構成一前主透鏡，用以會聚 = 第五電極與一第六電極，與該前主透鏡共 问構成一主透鏡，可將電子束會聚在一螢光屏上。 ★ [ 58J上述之外，尚有另一個電子搶主要組件，亦即一 ，蔽罩蓋27，其係熔接於第六電極26，以便避開外部電場 與磁場。這些電極隨後熔接而固定於一玻璃護邊28。 [59] 第三電極23與第五電極25具有統一電位， 6 0 0 0V 與 1 0000V 之間。 [60] 此外’第二電極22與第四電極24具有統一電位， 1290330 五、發明說明（8) 通常在30 0V與1 0 0 0V之間。 [61] 圖9解說第四電極上形成的電子束通孔。 [62] 如圖9所示，第四電極24為具有一預定厚度t之板 電極。此外，第四電極上設有三個具有一預定直徑之圓形 電子束通孔2 4 b ’此寺通孔彼此間隔一預定距離，用以通 過R、G、B電子束。 [6 3 ]此外’第四電極2 4頂側與底側設有多個突出型護 邊支撐24a。護邊支撐24a主要用來確定電極穩固熔接與裝 配在玻璃護邊28上。 [64] 拿實上，入射到主透鏡的電子束，其縱向尺寸及 水平向尺寸與第四電極24上形成的電子束通孔直徑a及厚 度t，有密切關係。 [65] 圖10之圖表顯示光點大小與第四電極上形成的電 子束通孔直徑A及厚度t之間的關係。 [6 6 ]例如，假設電子搶上之施加電流為一高電流（例 如1 m A)。在此情況時，當t / A之值增加時，光點尺寸變得 較小。另一方面，假設電子槍上之施加電流為一低電流 (例如0 · 2 m A)。那麼，當t / A之值增加時，光點尺寸變得較 大。 [67]圖11為一放大圖，解說第二電極的結構。 [6 8 ]如先前已參照圖4之討論，第二電極2 2為一板電 極，且其上設有圓形壓印部（見圖4中的2 2d )，用以最小化 電子束通孔22b之製造困難度與變形；壓印部（見圖4中的 22d)内並形成一矩形凹槽22c，此凹槽22c在第二電極22面

第12頁 1290330 五、發明說明（9) 向第三電極23之開口部之水平 深度。 K千方向上，具有固定且統一的 [6 9 ]更詳細地說，凹样 溝槽，電子束通孔22b即位於具有固定深度的 電子束通孔22b設於凹槽22C内時\ 。事實上，將 對第二電極22之總厚度為較薄寺所= 之厚度相 22b。 所以較易製造電子束通孔 产定在此將第二電極上形成的凹槽深 度疋義71V ’凹槽之縱向寬度(尺寸)則定義為，W，。 主Λ 2通常，凹槽深度d與縱向寬度w是影響光點大小的 t要因素。光點大小視凹槽的寬度w與深度d、 =鏡的電子束長度b與直徑a之比（b/a，請參照圖5)而2。 除了這些變數外，當電子搶上施加高電流或低電流時，光 點大小也會改變。 [72 ]圖1 2之圖表顯示光點大小與第二電極上所設凹槽 深度與寬度之比（d / W )間的關係。 [73 ]如圖表中所示，假若電子搶上施加一低電流（例 如0· 2mA)時，當凹槽深度與寬度之比（d/w)增加時，光點 尺寸變得較小。同時’若電子搶上施加一高電流（例如 1mA)時，光點尺寸變大，並可能對解析度造成某種嚴重的 影響。 [7 4 ]因此，為了能在高電流或低電流時都維持統一的 光點大小，除了調整第四電極2 4上形成的電子束通孔直徑 A與厚度t外，尚須調整第二電極22上形成的凹槽深度d與

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五、發明說明（ίο) 縱向寬度W

[75] 圖13以圖表顯示光點大小如何視第二電極22上形 成的凹槽深度d、凹槽縱向寬度（尺寸）w、第四電極24上形 成的電子束通孔直徑A與厚度t而變化。 [76] 由於本發明主要目的是，不論電子搶上施加的電 流是高或低，都能獲得所要的解析度，因此，第二電極上 形成的凹槽縱向寬度（尺寸）w與深度d及第四電極上形成的 電子束通孔直徑A與厚度t，都應彼此適當協調。較佳是， 第二電極與第四電極應滿足〇· 22 £ [(d/W) + (t/A)] £ 〇· 38 之關係，。 [77 ]假若符合上列要求時，低電流時的理想光點大小 不大於0· 7mm，而高電流時的理想光點大小不大於2. 〇mm。 [7 8 ]換έ之，如此可在觀看活動圖像時獲得滿意的解 析度而不須擔心電子槍的施加電流容量突然改變。 [79 ]此外，由於網際網路上的高數據傳輸速率，人們 現在已可在電腦監視器上觀看活動圖像。然而，若要再生 電腦監視器上的活動圖像時，與監視器連接的陰極射線管 其驅動電流在0.2mA至1.0mA之間有所不同。 [8 0 ]若電子搶上施加的電流為丨m a之高電流，電子束 的直徑D會變得大於4mm，造成電子束撞擊電極。 [8 1 ]圖1 4之圖表解說電子束直徑與電流容量成比 得較大。 [8 2 ]如5玄圖表所示’當施加電流容量大於1 m a時，電 子束直徑也大於4mm，證明二者間彼此成比例的關係。

第14頁 1290330 五、發明說明（11) …::關圖的15電 較強[時84，]=::二J聚焦透鏡及前主透鏡之強度變得 制以符合第一電極2;彳電=’ Γ束直徑可加以控 電極24間的關係。帛-電極22、第三電極23、及第四 [85] 較佳是，電子束直徑不應大於_，以 束撞擊電極。 儿电于 [86] 如圖9、η及15所示，壓印部22d係設於第二電極 HI ΐ Ϊ : ’彼此間依一預定距離分隔。為了獲得在較佳範 圍内的電子束直徑（亦即，不大於4mm)，第二電極22、第 電極23、及第四電極24應滿足〇6£[(h/s)+(t/A)]£ 、· 8的關係’其中’ h ’係定義為電極未加壓印部2 2 d深度時 的厚度，s係定義為第二電極2 2與第三電極2 3間的空間 ’ ΐ疋義為第四電極24之厚度，而第四電極24係與第三 電極23間隔一預定距離；以及，，Α，係定義為第四電極24 上形成的電子束通孔2 4b的直徑。 明[87 ]以下參照圖1 5、1 6、1 7提供有關以上更詳細的說 [88] 圖16以圖表說明電子束直徑與[(h/s)+ (t/A)]之 值間的關係。 [89] 當第二電極22減去壓印部22d深度之後的厚度h增 加時’電子束直徑變得較小，而第二電極22與第三電極23 間的空間s變得較窄。 第15頁 1290330

[90 ]此外’當第四電極24之厚度t增加，且第四電極 24上形成的電子束通孔2 4b直徑A減小時，電子束直徑變得 較小。 [91]簡言之，[(h/s) + (t/A)]之值是控制電子束直徑 的關鍵因素。 [9 2 ]圖1 6之圖表明確定義此種關係。如圖所示，當 [(h/s ) + ( t / A)]之值增加時，電子束直徑變得較小。 [93] 若[(h/s) + (t/A)]之值小於〇·6，並假設電子束通 孔之尺寸為4. Omm，可以看出電子束會撞擊電極。

[94] 因此 ’ [(h/s) + (t/A)]之值應大於 〇.6。 [95] 圖17之圖表解說光點大小與[(h/s) + (t/A)]之值 間的關係。 [96]如圖中所示，當[(h/s) + (t/A)]之值增加時，光 點尺寸減小至某一點，然後與[(h/s) + (t/A)]之值成比例 地增加。 [9 7 ]通常，在低電流時的理想光點大小不應大於 〇 · 7 m m ’以維持彩色監視器陰極射線管之解析度。 [98] 根據圖17所示的圖表，這表示[(h/s) + (t/A)]之 值應小於0. 8。 [99] 若要符合以上兩項要求，亦即，不使電子束撞擊 電極，並使圖像解析度令人滿意，[(h/s) + (t/A)]之值應 不小於0· 6且不大於〇· 8 ;亦即〇· 6£ [(h/s) + (t/A)] £ [10 0 ]總之’本發明之陰極射線管獲得理想的聚焦特

1290330 五、發明說明（13) ------------ 性，可符合上述要喪 獲得高解析度之圖係〜亦即，防止電子束撞擊電極並同時 圖像。 藉此於整個螢光屏上再生高品質 [1 01 ]以上雖然泉 明本發明，但熟悉此本發明若干較佳實施例顯示與說 節中可作多種變化而不士應可理冑，其形式與細 義的精神與範圍。 本發明所附申請專利範圍中定

[102]前述實施例與優點僅為舉 制本發明。本發明揭示内容可隨時應用於其他 。本發明之說明係為舉例之用，i非用以限制請求專2 目之範圍。热悉此類技術之人士顯然可以理解多種替選 擇、修改與變化。在請求專利項目中，手段加功能之法 其目的是於執行所述功能時，涵括本文所述結構及結同 等品與各同等結構。 J

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圖式簡單說明 [圖式簡單說明] [37]本發明係參照以下附圖作詳細說明，圖中相同的 參考標號係指稱相同元件。附圖包括： [38 ]圖1為根據先前技術之一般陰極射線管結構解說 [39]圖2為一習知電子槍結構之解說圖； [4 0 ]圖3為一第四電極之結構解說圖； [41] 圖4(a)為習式電子槍内容置之第二電極之平面圖

，解說第二電極之結構，圖4 (b)為第二電極” 2 2 e，，部份之 放大剖面圖； [42] 圖5顯示入射到一主透鏡之電子束形狀與一螢光 屏上呈現之電子束形狀； ^ [4 3 ]圖6解說第二電極上形成的凹槽深度與該凹槽之 縱向寬度（尺寸）； 9 [44 ]圖7顯示響應電流容量增加而擴大的電子束直徑 [4 5 ]圖8解說本發明陰極射線管中的電子搶； [46 ]圖9解說本發明陰極射線管中第四電極上形成的 電子束通孔； [47] 圖10之圖表顯示第四電極上形成的電子束通孔直 徑A及厚度t與一光點大小之關係； [48] 圖11為第二電極之結構放大圖； [49] 圖12之圖表顯示第二電極上形成的凹槽深度d與 該凹槽縱向寬度（尺寸）W之比（亦即d/W)和光點大小之關

第18頁 1290330 圖式簡單說明 係； [5 0 ]圖1 3之圖表顯示光點大 成的凹槽深度d、凹槽縱向寬度（ 成的電子束通孔直控A與厚度t而 [51] 圖14之圖表解說電子束 的關係； [52] 圖15解說與本發明陰極 極、第三電極及第四電極之關係 [53] 圖16之圖表解說電子束 值的關係；以及 [54] 圖17之圖表g ^ ^ M衣顯不光點大 的關係。 [元件符號對應表] 10面板 11偏轉磁軛 12漏斗 1 3螢光屏 Η蔭罩 1 5漏斗頸部 1 6電子搶 20陰極 21第一電極 2 2第二電極 22a護邊支撐 小如何響應第二電極上形 尺寸）W、及第四電極上形 變化； 直徑與電流谷1間成比例 射線管第一電極、第二電 相關的電子束直徑； 直徑與[(h/sH(t/A)]之 小與[(h/s) + (t/A)]之值

1290330 圖式簡單說明 22b電子束通孔 2 2 c矩形凹槽 22d壓印部 22e圖4(a)放大顯示部位 23第三電極 24第四電極 24a突出型護邊支撐 24b電子束通孔 2 5第五電極 2 6第六電杈 27屏蔽罩蓋 28玻璃護邊 a入射到主透鏡之橢圓形電子束寬度 A第四電極電子束通孔直徑 b入射到主透鏡之橢圓形電子束長度 d第二電極凹槽深度 D電子束直徑 D’電子束直徑 h電極未加壓印部深度之厚度 s第二電極與第三電極間之空間 t第四電極與電子束通孔厚度 T習用第四電極厚度 W第二電極凹槽縱向寬度（尺寸）

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Claims (1)

1. I290_0 ----;--- 六、申請專利範圍 以發1射電―子種束具有及電—子第檢=極射線/ 2包括—陰極用 一第四電極、-第五電極、-第六電極、與罩 *向=電；前述順序從陰極往-螢光屏的 t，滿足以ί電子束通孔之直徑a與厚度 2 _ IM# ：〇*22£ Kd/W) + (t/A)] £ 0.38 〇 以發射電子束具有及電子/之：極射線管，其包括-陰極用 極、-第四i極：Γ電極、一第二電極、-第三電 蓋； 五電極、一第六電極、與一屏蔽罩 方向ί二電Ϊ:^罩蓋依前述順序從陰極往-螢光屏的 部；其中，各雷扛二之正面上依固定間隔設有多數壓印 第三電極間之=力:壓：部深度之厚度卜第二電極與 電極之厚度t、Λ與^電極相隔—預定距離之第四 足以下關係：〇 6 £第「= 1 y斤設電子束通孔之直徑A，滿 3 一 U.b£ [(h/s)+(t/A)]£ 〇.8 。 以發射電一子種束具有/子：之陰極射線管，其包括-陰極用 極、-第4極及：匕二電極、-第三電 蓋； 弟五電極、一第六電極、與一屏蔽罩 方向ϊ ί電Ϊ Ϊ屏蔽罩蓋依前述順序從陰極往-營光屏的 一電極正面上依固定間隔形成多數壓印部 第21頁 1290330

   二、凹槽’其中’各電極未加壓印部深度之厚度h、凹槽之 縱向尺寸w、凹槽之深度d、第二電極與第三電極間之空間 s、與第三電極相隔一預定距離之第四電極之厚度t、及第 四電極上所设電子束通孔之直徑A，滿足以下關係· 〇 2 2 £[(d/W) + (t/A)] £0.38 及0·6 £ [ (h/sH(t/A)] £0·8。 其4·如申請專利範圍第1至第3項之其中任一項陰極射 線笞，其中該第四電極上之施加電壓在範 圍内。 其5·如申請專利範圍第1至第3項之其中任一項陰極射 線e ,其中該第二電極上之施加電壓在3〇(^至丨〇〇{^的範 圍内。 6 ·如申請專利範圍第1項之陰極射線管，豆中嗜第二 電極面向第三電極之方向上，設有一水平方向：長：矩形 凹槽，且該第四電極上形成多數具有預定直徑與厚度的電 子束通孔。 Ί:如申請專利範圍第2或第3項之陰極射線管，其中 該第一電極上之施加電壓在至ιοοοον的範圍内。