電子槍組件及陰極射線管裝置的製作方法
2023-06-12 17:17:41
專利名稱：電子槍組件及陰極射線管裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子槍組件，尤其涉及具有電子槍組件的陰極結構。
背景技術：
用於一般彩色陰極射線管裝置的電子槍組件具有在一直線方向上排成一列配置的產生3束電子束的電子束髮生部和使3束電子束往螢光屏方向加速並聚焦的主透鏡部。電子束髮生部由至少3個陰極、第1電極和第2電極構成。陰極上施加與圖像信號同步的驅動電壓。由該驅動電壓控制陰極發射出的電子束電流。
彩色陰極射線管裝置追求的一種圖像特性是，要求無論是電流小還是電流大的時候，圖像質量變化都小。
通常，加大電流，即電子束電流增大時，螢光屏上的電子束斑點的斑點尺寸變大。該斑點尺寸的擴大使圖像特性劣化。作為改善這種斑點尺寸擴大造成的圖像劣化的技巧，可舉出藉助通常採用的速度調製線圈(下文稱為VM線圈)縮小斑點的表觀尺寸這種方法。
VM線圈裝在管頸玻璃的外面。該VM線圈與輝度信號上升和下降同步地流過電流，在上升時候快，下降時慢，使電子束形成微小偏轉。結果，在輝度信號的上升緣和下降緣對比度加大，同時縮小了斑點的表觀尺寸。
VM線圈流過的電流取決於驅動電壓的大小。電流小時，即電子束電流小時，VM線圈的電流也小，因而斑點尺寸的水平直徑變化小。電流大時，即電子束電流大時，VM線圈電流也大，這時，斑點尺寸的水平直徑大幅度縮小。但是，這種斑點尺寸的縮小僅對偏轉線圈的電子束掃描方向(即水平方向)的斑點尺寸有效，不能改善垂直方向的斑點尺寸。即，不能改善陰極電流增加帶來的垂直方向斑點尺寸的擴大。
現說明通常因陰極電流增大而斑點尺寸擴大的原因。
為了使陰極發射的電流增大，加大陰極上施加的驅動電壓。因此，電位滲透程度變大，陰極面上的電子發射區(電子負載區)擴大，因而發射電子量(電流)增多。由於電流量和電子發射區增大，相對於主透鏡的虛物點直徑變大，使螢光屏上的斑點尺寸擴大。
隨著電流的增加，電子束的發散角也增大，虛物點位置(從主透鏡看時的物點位置)往螢光屏一側移動。由於該虛物點位置向前移動，使到達螢光屏上的電子束的斑點成為最佳聚焦的聚焦電壓發生變化。
通常，對於圖像信號的聚焦電壓是一定的，電流量從小變大時，螢光屏上的電子束斑點漸漸成為散焦狀態，從而斑點尺寸隨著電流量的增大而擴大。
而且，電流量大時電子束相交位置上的空間電荷排斥作用增大，引起虛物點直徑加大和虛物點位置往螢光屏側前移，從而與上面所述相同，斑點尺寸擴大。
這樣，從小電流變化到大電流時，螢光屏上的斑點尺寸擴大，使圖像清晰度變差。
作為電流大時減小斑點尺寸的方法，可舉出減小第1電極的孔徑，從而使虛物點直徑減小的方法。然而，這種方法能減小大電流時的斑點尺寸，但不能抑制電流變化對應的斑點尺寸變化。也就是說，這種方法使大電流時的斑點尺寸減小，同時也使小電流時的斑點尺寸過分減小。結果，可能導致幹涉條紋等造成的圖像質量劣化。
也就是說，減小第1電極孔徑的方法不能改善電流量變化帶來的螢光屏上的斑點尺寸的變化。
根據日本特開平11-120931號公報和特開平11-283487號公報，所揭示的結構為對電流變化限定電子發射區，抑制電流大時斑點尺寸的擴大。按照這種結構，陰極表面上在中央設置核心部發射極，並在其周圍以同心圓狀設置非電子發射區，還在該區周圍設置外周部發射極。但是，外周部發射極是製造上剩餘的部分，實際上對電子發射沒有貢獻。
其他陰極結構則在陰極表面上中央處設置容易發射電子的區域(低逸出功區)，並在其周圍以同心圓狀設置電子難以發射的區域(高逸出功區)。
根據這些公報所述，利用上述上述結構，將電子發射區限定在中央部，使含像差分量多的外周部電子束電流量減小，形成光暈小的電子束斑點，可以得到良好的圖像質量。然而，將電子發射區限定在陰極中央部的方法，其電流大時的電子發射特性顯著變差，取大電流用的驅動電壓比常規電壓顯著增大。結果，驅動電路的負擔加大，導致該電路成本上升和可靠性變差。
如上所述，為了取得良好的圖像質量，需要隨著電流量的變化，減少螢光屏上斑點尺寸的變化。關於斑點尺寸的水平方向，利用優化VM線圈靈敏度，可補償電流量從小變大時斑點尺寸的擴大，但不能補償垂直方向電流變化所對應的斑點尺寸擴大。而且這樣的問題即使在機械上減小電子束髮生部的結構也不能解決。也就是說，已有的方法難以在電流小時和電流大時都使斑點尺寸水平直徑和垂直直徑最佳化。
將電子發射區僅限定於中央部，抑制虛物點直徑的擴大的方法，對電流量從小變大時斑點尺寸的擴大能夠進行抑制，但存在的問題是隨著驅動電壓顯著增大，導致驅動電路負擔增大、成本提高和可靠性降低。
發明內容
本發明是鑑於上述問題而完成的，其目的在於提供一種電子槍組件和具有該電子槍組件的陰極射線管裝置，所述電子槍組件能夠抑制驅動電路負擔的增加，減小電流量變化帶來的螢光屏上的斑點尺寸的水平直徑和垂直直徑的擴大，能取得高清晰度。
為了解決上述課題，達到發明目的，本發明提供一種電子槍組件，該組件具有產生電子束的電子束髮生部和使該電子束髮生部所產生的電子束向著靶加速並聚焦的主透鏡，其特徵在於，所述電子束髮生部包含陰極；所述陰極至少具有以下3個不同電子發射特性的區域陰極面中央的第1區、配置成從第1方向將所述第1區夾在中間的第2區，以及配置成從與所述第1方向不同的第2方向將所述第1區夾在中間的第3區。
本發明又提供一種陰極射線管裝置，該裝置具有具備在一直線方向上排成一列配置的產生3束電子束的電子束髮生部以及使該電子束髮生部所產生的3束電子束向螢光屏加速並聚焦的主透鏡部的電子槍組件；在所述螢光屏的水平方向和垂直方向上使所述電子槍組件射出的3束電子束進行掃描的偏轉線圈；以及對電子束的掃描速度進行調製的速度調製線圈；其特徵在於，所述電子束髮生部至少在沿電子束行進方向上包含3個在一直線方向上排成一列的陰極、第1電極和第2電極；
所述各陰極至少具有以下3個不同電子發射特性的區域陰極面中央的第1區、配置成從與所述一直線方向平行的水平方向將所述第1區夾在中間的第2區，以及配置成從與所述一直線方向垂直的垂直方向將所述第1區夾在中間的第3區。
說明中將闡述本發明另外的目的和優點，從而由該說明或本發明的實踐會部分明白或學到本發明。藉助以下具體指示的手段和組合可實現本發明的目的，獲得本發明的優點。
編入說明書構成其一部分的
本發明的較佳實施例，並與以上概述和後文給出的較佳實施例詳細說明一起，用於解釋本發明的原理。
圖1為概略示出具有本發明的電子槍組件的陰極射線管裝置的結構的水平剖面圖。
圖2為概略示出本發明一實施例的電子槍組件的結構的水平剖面圖。
圖3為圖2所示的電子槍組件的陰極的電子發射區分布例的示意圖。
圖4為圖2所示的電子槍組件可用的陰極電子發射區另一分布例的示意圖。
圖5為圖2所示電子槍組件可用的陰極電子發射區另一分布例的示意圖。
圖6為圖3所示的陰極小電流時的水平方向和垂直方向的電流密度分布截面示意圖。
圖7為圖3所示的陰極大電流時的水平方向和垂直方向電流密度分布截面示意圖。
圖8為已有的陰極小電流時的水平方向和垂直方向電流密度分布截面示意圖。
圖9為已有的陰極大電流時的水平方向和垂直方向電流密度分布截面示意圖。
圖10A為圖3所示陰極中小電流時的電子束斑點形狀的圖解示意圖。
圖10B為圖3所示陰極中大電流時的電子束斑點形狀的圖解示意圖。
圖11A為圖3所示陰極小電流時使速度調製線圈工作的情況下的電子束斑點形狀的圖解示意圖。
圖11B為圖3所示的陰極大電流時使速度調製線圈工作的情況下的電子束斑點形狀的圖解示意圖。
圖12A為已有技術的陰極小電流時的電子束斑點形狀的圖解示意圖。
圖12B為已有技術的陰極大電流時的電子束斑點形狀的圖解示意圖。
圖13A為已有技術的陰極小電流時使速度調製線圈工作的情況下的電子束斑點形狀的圖解示意圖。
圖13B為已有技術的陰極小電流時使速度調製線圈工作的情況下的電子束斑點形狀的圖解示意圖。
圖14為示出3種不同陰極(表層氧化鈧陰極、M型浸漬式陰極、S型浸漬式陰極)的電子發射特性的曲線。
圖15為示出形成圖3所示的陰極的第1區用的掩模形狀的圖。
圖16為示出形成圖3所示的陰極的第2區用的掩模形狀的圖。
圖17為說明本發明另一實施例用的圖，是概略示出圖2所示的電子槍組件可用的第1柵極的結構的平面圖。
圖18為概略示出圖2所示的電子槍組件可用的第1柵極另一結構的平面圖。
圖19圖解所示為將具有電子發射特性不同的3個區的陰極與具有電場修正用的開口部的第1柵極加以組合時，電子束髮生部的電場形狀和陰極發射的電子束。
圖20圖解所示為將具有電子發射特性不同的3個區的陰極與已有的第1柵極加以組合時，電子束髮生部的電場形狀和陰極發射的電子束。
圖21圖解所示為已有的陰極與第1柵極組合時，電子束髮生部的電場形狀和陰極發射的電子束。
圖22為圖3所示的陰極電流小時水平方向和垂直方向電流密度分布的截面的示意圖。
圖23為圖3所示的陰極大電流時水平方向和垂直方向電流密度分布截面的示意圖。
具體實施例下面參照
本發明電子槍組件和具有該電子槍組件的陰極射線管裝置的一實施例。
如圖1所示，本發明的陰極射線管裝置，例如自會聚式直列(in-line)型彩色陰極射線管裝置，具有真空管殼20。該真空管殼20具有面板1、管頸5和將這兩部分連成一體的漏鬥狀管錐2。螢光屏(靶)4配置在面板1的內表面，同時還具有發藍、綠、紅光的條狀或點狀的3色螢光體層。蔭罩3與螢光屏4相對配置，同時其內側具有許多電子束通孔。
直列型電子槍組件6配置在管頸5的內部。該電子槍組件6發射配置成一列的3束電子束7B、7G、7R，即在同一水平面上通過的中心束7G和一對邊束7B、7R。
偏轉線圈8在從管錐2上直徑大的部分到管頸5為止的地方安裝。該偏轉線圈8產生非均勻偏轉磁場，能夠使電子槍組件6發射的3束電子束7B、7G、7R在水平方向(X)和垂直方向(Y)上偏轉。該非均勻磁場由枕形水平偏轉磁場和桶形垂直偏轉磁場構成。
該陰極射線向裝置還具有一對速度調製線圖9，安裝在偏轉線圈8後部的管頸5的外表面。如圖1所示，這對速度調製線圈9沿水平方向X相對配置。
電子槍組件6發射的3束電子束7B、7G、7R受偏轉線圈8產生的非均勻磁場的作用偏轉，經蔭罩3在水平方向X和垂直方向Y上對螢光屏4進行掃描。以此顯示彩色圖像。
如圖2所示，電子槍組件6具有在一直線方向上(即水平方向X)排成一列的3個陰極Kr、Kg和Kb，分別對這些陰極K(r、g、b)進行加熱的3個燈絲，以及至少4個柵極。4個柵極，即第1柵極G1、第2柵極G2、第3柵極G3和第4柵極G4，從陰極K往螢光屏4，沿管軸方向Z依次配置。這些燈絲、陰極K(r、g、b)和4個柵極由一對絕緣支承體(圖中未示出)固定成一體。
第1和第2柵極G1、G2分別由整體結構的板狀電極構成。這些板狀電極對應於3個陰極K(r、g、b)具有沿水平方向排成一列的3個圓形電子束通孔。起聚焦電極作用的第3柵極G3由筒狀電極構成。筒狀電極在其兩個端面，對應於3個陰極K(r、g、b)，具有沿水平方向排成一列的3個電子束通孔。起陽極作用的第4柵極G4由杯狀電極構成，在其與第3柵極G3相對的面上，對應於3個陰極K(r、g、b)，具有沿水平方向排成一列的3個電子束通孔。
上述結構的電子槍組件中，在陰極K(r、g、b)上施加約100～200V直流電壓和與圖像信號對應的調製信號疊加的電壓。第1柵極G1接地。對第2柵極G2施加約500～1000V的直流電壓。對第3柵極G3施加約6KV～10KV的固定的聚焦電壓(Vf)。對第4柵極G4施加約22KV～35KV的陽極電壓。
陰極K(r、g、b)、第1柵極G1和第2柵極G2構成電子束髮生部，產生電子束，同時形成後文將說明的主透鏡部的物點。第2柵極G2和第3柵極G3形成預聚焦透鏡，對電子束髮生部產生的電子束進行預聚焦。第3柵極G3和第4柵極G4形成主透鏡部，將預聚焦的電子束最後聚焦到螢光屏上。
陰極K(r、g、b)其表面具有至少3種電子發射特性不同的區域。即，陰極表面具有作為第1區的中央部Ka、作為第2區的左右部Kb、作為第3區的上下部Kc，如圖3所示。
中央部ka在陰極表面的中央形成圓形。該中央部ka的中心與第1柵極G1上所形成圓形電子束通孔的中心軸一致。一對左右部Kb配置成從水平方向(所述一直線方向)將中央部Ka夾在中間。這一對左右部Kb對與水平方向平行的X軸和與垂直於所述一直線方向的垂直方向平行的Y軸形成軸對稱。又，一對上下部Kc配置成從垂直方向將中央部Ka夾在中間。這一對上下部Kc對與水平方向平行的X軸和與垂直於所述一直線方向的垂直方向平行的Y軸形成軸對稱。
下面，說明該陰極K的具體結構。本實施例中，中央部Ka為M型浸漬式陰極，左右部Kb為表層是氧化鈧的陰極，上下部kc為S型浸漬式陰極。
S型浸漬式陰極是將平均粒徑為3至5μm的鎢(W)粉末高溫燒結成孔隙率約為20％後，對該孔隙部溶融浸漬氧化鋇(BaO)、氧化鈣(CaO)和氧化鋁(Al2O3)組成的電子發射物質而得到的陰極。S型浸漬式陰極的電子發射物質的克分子組分比為BaO∶CaO∶Al2O3＝4∶1∶1。
M型浸漬式陰極是在S型浸漬式陰極的表面用濺射法等塗覆銥(Ir)、或鋨(Os)、釕(Ru)、錸(Re)等鉑族元素而製得的陰極。本實施例中，將銥作為金屬薄膜材料，以150mm的膜厚進行塗覆。
表層氧化鈧陰極是在S型浸漬式陰極的表面用濺射法等塗覆鈧的氧化物(即氧化鈧(Sc2O3)和鎢(W)而製得的陰極。本實施例中，在S型浸漬式陰極上按8nm的膜厚濺射鎢，接著按2nm的膜厚濺射鈧的氧化物，從而形成該陰極。
圖14表示各陰極區域的電子發射特性的評價結果。該電子發射特性是在直徑1.1mm的陰極的相對側，在鉭(Ta)制陽極與陰極之間施加300V脈衝電壓進行測量的。脈衝寬度為5微秒，頻率為50Hz。根據該評價結果，1300K時的脈衝電子發射特性在S型的情況下為2.3A/cm2，在M型的情況下為5.3A/Gm2，表層氧化鈧陰極的情況下則為50A/cm2。
據此，本實施例的陰極各區域的電子發射特性按該特性從高到低順序為表層氧化鈧陰極構成的左右部(第2區)Kd、M型浸漬式陰極構成的中央部(第1區)Ka、S型浸漬式陰極構成的上下部(第3區)Kc。
上述陰極區域的電子發射特性可利用各區域的組分分析進行推定，但也可用例如「Emission Profiler」(商品名，東京陰極研究所製造)等裝置進行測量。在這裡，希望高電子發射區的發射能力為20至100A/cm2，中電子發射區的發射能力為3.5至10A/cm2，小電子發射區的發射能力為0至3A/cm2。
圖3所示的這3個區如下所述形成。
首先，用常規方法製作圓形的S型浸漬式陰極，準備鎢(W)基的基體材料。接著，如圖15所示，利用濺射法，用掩模16在S型浸漬式陰極(基體材料)的中央區形成以銥(Ir)為主的圓形膜，從而形成相當於中央部Ka的第1區。然後，如圖16所示，利用濺射法，用掩模17在去除基體材料中央部Ka的圓弧狀區以8nm的厚度形成鎢(W)膜後，以2nm膜厚形成氧化鈧(Sc2O3)膜，從而形成相當於左右部Kb的第2區。未形成銥膜和氧化鈧膜的基體材料露出的區域則過程相當於上下部的第3區。
如以上所述構成陰極表面的情況下，電流小時，僅從中央部Ka發射電子束。電流大時，從3個區Ka、Kb、Kc都發射電子束。
利用做成這種結構，可得以下作用。
即，在電流小時，電子發射特性比左右部kb差的中央部Ka發射電子束。這樣，將擔負電子發射的陰極表面中央部Ka的電子發射特性設定得低，藉助於此，使得與使整個陰極面的電子發射特性與左右部Kb相同時的情況相比，電子發射區加寬了。
如圖6所示，在小電流時，陰極表面的電子發射區ka具有水平方向X的電流密度分布截面12和垂直方向Y的電流密度分布截面13。圖6所示的小電流時的電子發射區Ka比圖8所示已有的陰極電子發射區大。
因此，主透鏡所對應的虛物點直徑變大。結果，如圖10所示，小電流時螢光屏上的斑點尺寸與圖12a所示的已有的電子槍組件相比，變得較大。這樣的小電流時的虛物點直徑的擴大，可抑制幹涉條紋的產生，而且可減小電流量從小變大的變化引起的斑點尺寸變化量。
在電流大時，電子發射特性不同的3個電子發射區Ka、Kb、Kc發射電子束。嚴格地說，電流大時，主要是電子發射區Ka和Kb發射電子束，電子發射區Kc的電子束髮射受到抑制。因此，陰極表面發射的電子束量在水平方向和垂直方向不相同。
即，如圖7所示，在電流大時，陰極表面的電子發射區(Ka+Kb)具有在水平方向X和垂直方向Y非對稱的電流密度分布截面12和電流分布密度分布截面13。圖7所示的大電流時的電子發射區(Ka+Kb)與圖9所示的已有的陰極電子發射區相比，水平方向X和垂直方向Y上的電流量較少。如圖7所示，尤其是本實施形態的電子發射區(Ka+Kb)中，垂直方向Y的電流量比水平方向的電流量少。
因此，能抑制已有的陰極中電流相同時的垂直方向虛物點直徑的擴大，從而將主透鏡所對應的虛物點直徑在垂直方向的擴大抑制得較小。又將空間電荷排斥作用也抑制得較小，從而能夠把垂直方向虛物點直徑的擴大和虛物點位置向螢光屏側的移動抑制得比已有的陰極小。結果，如圖10B所示，大電流時螢光屏上的斑點尺寸與圖12B所示的已有的電子槍組件的斑點尺寸相比，能抑制垂直方向的直徑的擴大。
又，在這樣的情況下，電子發射特性最好的左右部Kb充分發射電子束，因而能將取得陰極電流所需要的驅動電壓的升高抑制於最低限度。
這樣，將陰極做成如上所述的結構，從而可以使小電流時虛物點的直徑比已有的極陰結構的情況大，電流量從小變到大時，抑制垂直方向虛物點直徑的擴大，同時將虛物點位置的前移抑制得比已有的陰極結構的情況小。因此，可抑制斑點尺寸的擴大。而且，也能將驅動電壓的升高抑制得較小。
但是，本實施形態所述結構的電子槍組件使螢光屏上的電子束斑點的水平直徑比已有結構的情況略大。然而，利用速度調製線圈9，可以抑制電子束斑點的水平直徑的擴大。也就是說，速度調製線圈9工作時，如圖11A和圖11B所示，與圖10A和圖10B所示的電子束斑點相比，能抑制水平直徑的擴大，可以改善斑點尺寸。以此能夠減少電子束斑點的水平直徑的差異。
與此相反，在已有的結構的情況下，速度調製線圈9工作時，如圖13A和圖13B所示，與圖12A和圖12B所示的電子束斑點相比，尤其是在電流大時水平過分聚焦，使電子束斑點劣化。
因此，像上述實施例那樣，在陰極表面形成3個不同電子發射特性的區域，藉助於此，可以不改變電子槍組件的結構，而且也不顯著增加驅動電路的負擔，就能夠得到從小電流到大電流可以保持高清晰度的陰極射線管裝置用的電子槍組件。
下面，說明本發明另一實施例。
構成本實施例電子槍組件的電子束髮生部的第1柵極G1除具有3束電子束的通孔外，還具有用於修正電子束髮生部所形成的電場的開口部。
亦即，如圖17所示，第1柵極G1具有將電子束通孔10(R、G、B)夾在中間，並且電子束不通過的一對開口部11(R、G、B)。這樣的一對開口部11(R、G、B)如圖17所示，相當於通過電子束通孔10(R、G、B)的中心的與所述一直線方向平行的水平軸X和與所述一直線方向垂直的垂直軸Y軸對稱配置。
藉助於設置這樣的開口部11(R、G、B)，由陰極K、第1柵極G1和第2柵極G2組成的電子束髮生部形成圖19所示那樣的電場形狀(等電位面)。開口部11影響陰極K與第1柵極G1之間的電場形狀，但形成大小為電子束不能通過的孔徑。結果，與圖21所示已有結構的電子束髮生部相比，可使從陰極中心部起一定範圍的電場對垂直方向的傾斜平緩，即對陰極面平行。
如上所述，採用具有上述結構的電子槍組件，利用上述那樣構成第1柵極G1，可如圖19所示，可以使電子束髮生部的電場形狀(等電位面)14比圖21所示的已有的電子槍組件的電子束髮生部的電場更加使從陰極中心起一定範圍的電場對垂直方向的傾斜平緩(對陰極面平行)。但是，將該第1柵極G1與已有的電子發射特性相同的陰極組合時，在電子發射區最外處附近，比已有技術的情況下的等電位面傾斜得更加厲害，如圖20所示，電子束15的最外軌道比中心軌道偏離大，導致螢光屏上的最佳聚焦電壓產生偏差，使斑點尺寸劣化。
因此，如圖19所示，將具有配置得從垂直方向將電子束通孔10夾在中間的開口部11的第1柵極G1與具有上述3個不同電子發射區的陰極K組合。藉助於此，利用電子發射特性不同的第1區Ka和第3區Kc的電子發射特性差異，使大電流時等電位面14傾斜平緩，能抑制最外區電子束15的產生。
這樣，在大於某一電流值時抑制在垂直方向的最外圍區域產生的電子束，一側能抑制從小電流變成大電流時相交位置(cross-over)和發散角的變化。也就是說，能減少電流變化所對應的螢光屏上的最佳聚焦電壓的偏差。
形成使陰極K的第2區Kb具有3個電子發射區中最高的電子發射特性的結構，以此能夠抑制水平方向的極端的電子發射區的擴大。
由於上述結構，如圖19所示，水平方向X和垂直方向Y的相交位置不同。因此能夠減輕空間電荷的排斥作用，抑制大電流時電子束直徑的增大。
利用將第1區Ka的電子發射特性設定得比第2區Kb差的方法，與其電子發射特性與第2區Kb一樣，取已有技術那種相同的電子發射特性的情況相比，由於使小電流時的電子發射區擴大，因而螢光屏上的電子束斑點直徑變大。以此可以減少幹涉條紋。
因此，在如上述那樣構成陰極表面的情況下，電流小時，僅中央部Ka發射電子束。電流大時，則主要由兩個區Ka、Kb發射電子束，Kc區的電子束髮射受到抑制。
即，在電流小時，電子發射特性比左右部Kb差的中央部Ka發射電子束。這樣，利用將負擔電子發射的陰極表面的中央部Ka的電子發射特性設定得低，使得電子發射區與整個陰極面取電子發射特性與左右部Kb相同時相比變得較寬。
如圖22所示，在電流小時，陰極表面的電子發射區Ka具有水平方向X的電流密度分布截面12和垂直方向Y的電流密度分布截面13。圖14所示的小電流時的電子發射區Ka大於圖8所示的已有的陰極的電子發射區。
因此，主透鏡所對應的虛物點直徑變大。結果，小電流時螢光屏上的斑點尺寸比已有技術的電子槍組件的情況下大。這樣的小電流時虛物點直徑的擴大可以抑制幹涉條紋的產生，而且可減小從小電流變成大電流時斑點尺寸的變化量。
在電流大時，電子發射特性不同的2個電子發射區Ka和kb發射電子束，電子發射區Kc的電子束髮射受到抑制。因此，陰極表面發射的電子束電流量在水平方向和垂直方向不同。
即，在電流大時，陰極表面的電子發射區(Ka+Kb)如圖23所示，具有在水平方向X與垂直方向Y非對稱的電流密分布截面12和電流密度分布截面13。圖23所示大電流時的電子發射區(Ka+kb)與圖9所示那樣的已有的陰極的電子發射區相比，在垂直方向和水平方向電流量變少。尤其是在圖23所示那樣的電子發射區，垂直方向Y的電流量比水平方向X的電流量少。
因此，能抑制已有的陰極在電流相同時的垂直方向的虛物點直徑的擴大，從而將主透鏡所對應的虛物點直徑在垂直方向的擴大抑制得較小。此外，又將空間電荷排斥作用抑制得較少，從而也能將垂直方向虛物點直徑的擴大和虛物點位置向螢光屏的移動抑制得比已有陰極小。結果，與已有的電子槍組件的斑點尺寸相比，對大電流時螢光屏上的斑點尺寸，能抑制其垂直直徑的擴大。
在這種情況下，電子發射特性最好的左右部Kb充分發射電子束，因而能將取得陰極電流所需要的驅動電壓的上升抑制於最低限度。
這樣，將陰極做成上述結構，以使小電流時的虛物點直徑比已有的陰極結構的情況大，小電流變化到大電流時，抑制垂直方向的虛物點直徑的擴大，同時將虛物點位置的移動抑制得比已有的陰極結構的情況小。因此，能夠抑制斑點尺寸的擴大。而且，也能將驅動電壓的上升抑制得較小。
但是，本實施例的結構的電子槍組件，其螢光屏上的電子束斑點的水平直徑比已有的結構的情況略為變大。然而，與前面說明的實施例相同，利用速度調製線圈9能改善電子束斑點的水平直徑的擴大。以此能夠減小電子束斑點的水平直徑的差異。
因此，如上述實施例所述，在陰極表面形成3個不同電子發射特性的區域，並且在第1柵極G1形成一對配置成從垂直方向將電子束通孔夾在中間的開口部，以此可取得以下效果。即(1)抑制電流變化所對應的螢光屏上的垂直方向的電子束斑點的最佳聚焦電壓的變化，從而能將最佳聚焦電壓偏差造成的螢光屏上的電子束斑點直徑的擴大抑制於最低限度。
(2)能抑制小電流時產生的幹涉條紋。
(3)使水平方向和垂直方向的相交位置錯開，以減少空間電荷的排斥作用，從而能縮小斑點的所有方向的直徑。
以此可以得到能夠從小電流到大電流都保持圖像質量劣化小的高清晰度，而且不顯著增加驅動電路的負擔的陰極射線管裝置用的電子槍組件。
本發明不受上述實施例限制，可作種種變更。例如，主透鏡用第3電極和第4電極構成的雙電位型為例進行說明，但即使採用單電位型、4電位型或其他複合主透鏡，也能取得同樣的效果。
上述實施例中，明確劃分電子發射區的界線，但邊界上的電子發射特性形成平緩變化，也能取得同樣的效果。
上述實施例中說明了陰極表面形成電子發射特性不同的3個區的情況，但多於3個區也可。雖然說明了這3個區如圖1所示那樣配置的情況，但利用3種不同電子發射特性的設定，即使是如圖4或圖5那樣構成，也能夠取得同樣的效果。
即，圖4所示的例子中，在沿電子發射特性居次的圓形中央部Ka的水平方向X的兩側，以大致為半圓的形狀形成電子發射特性最高的左右部Kb。又在沿中央部Ka的垂直方向Y的兩側，以大致為條狀的形狀形成電子發射特性最低的上下部Kc。
圖5所示的例子中，在沿電子發射特性居次的圓形中央部Ka的水平方向X的兩側，以大致為條狀的形狀形成電子發射特性最高的左右部Kb。又在沿中央部Ka的垂直方向Y的兩側，以大致為半圓狀的形狀形成電子發射特性最低的上下部Kc。
這樣，如圖4和圖5所示，在配置電子發射特性，也與上述實施例一樣，在電流小時，使螢光屏上的電子束斑點的斑點尺寸擴大，並且在電流大時，能抑制電子束斑點的垂直方向上的直徑的擴大，從而能取得同樣的效果。
上述另一實施例中，如圖17所示，第1柵極G1上形成的電子束通孔為圓形，開口部為橢圓形，但其他形狀也可。例如，如圖18所示，第1柵極G1的電子束通孔10(R、G、B)也可為正方形或長方形等四邊形狀。這時，配置成從垂直方向將電子束通孔10(R、G、B)夾在中間的電場修正用的開口部11(R、G、B)同樣是正方形或長方形等矩形形狀，也能取得同樣的效果。
如以上所說明，採用本發明的實施例，能提供一種電子槍組件和具有該電子槍組件的陰極射線管裝置，所述電子槍組件抑制驅動電路負擔的增加，減小電流量變化帶來的螢光屏上斑點的水平直徑和垂直直徑的擴大，能取得高清晰度。
對本領域技術人員不難出現另外的優點和修改。因此，本發明各方面不受這裡所說明的代表性實施例的具體細節的限制。在不脫離所附權利要求書及其等效內容所規定的總發明概念的精神實質或範圍情況下，可作各種修改。
權利要求
1.一種電子槍組件，具有產生電子束的電子束髮生部和使該電子束髮生部所產生的電子束向靶加速並聚焦的主透鏡，其特徵在於，所述電子束髮生部包含陰極；所述陰極至少具有以下3個不同電子發射特性的區域陰極面中央的第1區、配置成從第1方向將所述第1區夾在中間的第2區，以及配置成從與所述第1方向不同的第2方向將所述第1區夾在中間的第3區。
2.如權利要求1所述的電子槍組件，其特徵在於，所述第1方向與水平方向平行，所述第2方向與垂直方向平行；做成所述電子發射特性從高到低的區域依序為第2區、第1區、第3區的結構。
3.如權利要求1所述的電子槍組件，其特徵在於，所述第1到第3區配置成各自的電子發射特性對與水平方向平行的軸對稱或者對與垂直方向平行的軸對稱。
4.如權利要求1所述的電子槍組件，其特徵在於，所述第2區對與水平方向平行的軸對稱，同時所述第3區對與垂直方向平行的軸對稱。
5.一種電子槍組件，具有在一直線方向上排成一列配置的產生3束電子束的電子束髮生部，以及使該電子束髮生部所產生3束電子束向靶加速並聚焦的主透鏡，其特徵在於，所述電子束髮生部包含沿電子束行進方向配置的陰極、第1電極和第2電極；所述各陰極至少具有以下3個不同電子發射特性的區域；陰極面中央的第1區、配置成從與所述一直線方向平行的水平方向將所述第1區夾在中間的第2區，以及配置成從與所述一直線方向垂直的垂直方向將所述第1區夾在中間的第3區。
6.如權利要求5所述的電子槍組件，其特徵在於，做成所述電子發射特性從高到低的區域依序為第2區、第1區、第3區。
7.如權利要求5所述的電子槍組件，其特徵在於，所述第1電極對應於所述陰極具有圓形電子束通孔；所述陰極面的所述第1區形成以所述第1電極的電子束通孔的中心軸為中心的圓形。
8.如權利要求5所述的電子槍組件，其特徵在於，所述第2區對與水平方向平行的軸對稱，同時所述第3區對與垂直方向平行的軸對稱。
9.一種陰極射線管裝置，具有具備在一直線方向上排成一列的發生3束電子束的電子束髮生部以及使該電子束髮生部所產生的3束電子束向螢光屏加速並聚焦的主透鏡部的電子槍組件；使所述電子槍組件射出的3束電子束在所述螢光屏的水平方向和垂直方向上掃描的偏轉線圈；以及對電子束的掃描速度進行調製的速度調製線圈；其特徵在於，所述電子束髮生部包含沿電子束行進方向配置的陰極、第1電極和第2電極；所述各陰極至少具有以下3個不同電子發射特性的區域陰極面中央的第1區、配置成從與所述一直線方向平行的水平方向將所述第1區夾在中間的第2區，以及配置成從與所述一直線方向垂直的垂直方向將所述第1區夾在中間的第3區。
10.一種電子槍組件，具有產生電子束的電子束髮生部和使該電子束髮生部所產生的電子束向靶加速並聚焦的主透鏡部，其特徵在於，所述電子束髮生部包含沿電子束行進方向依次配置的陰極、第1電極和第2電極；所述第1電極具有對所述電子束髮生部所形成的電場進行修正的開口部；所述陰極至少具有以下3個不同電子發射特性的區域陰極面中央的第1區、配置成從第1方向將所述第1區夾在中間的第2區，以及配置在從垂直於所述第1方向的第2方向將所述第1區夾在中間的第3區。
11.如權利要求10所述的電子槍組件，其特徵在於，所述第1電極具有電子束通過的電子束通孔和至少2個開口部；所述開口部配置成將所述電子束通孔夾在中間。
12.如權利要求11所述的電子槍組件，其特徵在於，所述開口部配置成從所述第2方向將所述電子束通孔夾在中間。
13.如權利要求12所述的電子槍組件，其特徵在於，所述開口部配置成對與所述第1方向平行的軸或與所述第2方向平行的軸對稱。
14.如權利要求10所述的電子槍組件，其特徵在於，所述第1至第3區配置成所述電子發射特性對平行於第1方向的軸或平行於第2方向的軸對稱。
15.如權利要求10所述的電子槍組件，其特徵在於，做成所述陰極的電子發射特性從高到低依序為第2區、第1區、第3區的結構。
16.一種陰極射線管裝置，具有具備產生軸向排成一列的3束電子束的電子束髮生部以及使該電子束髮生部所產生3束電子束往螢光屏側加速並聚焦的主透鏡部的電子槍組件；使所述電子槍組件射出的3束電子束在所述螢光屏的水平方向和垂直方向上偏轉的偏轉線圈；其特徵在於，所述電子束髮生部具有沿電子束行進方向配置的陰極、第1電極和第2電極；所述第1電極具有對所述電子束髮生部所形成的電場進行修正的開口部；所述各陰極至少具有以下3種不同電子發射特性的區域陰極面中央的第1區、配置成從與所述一直線方向平行的水平方向將所述第1區夾在中間的第2區，以及配置成從與所述一直線方向垂直的垂直方向將所述第1區夾在中間的第3區。
全文摘要
電子槍組件的電子束髮生部包含陰極。該陰極至少具有以下3個不同電子發射特性的區域:陰極面中央的第1區、配置成從水平方向將第1區夾在中間的第2區,以及配置成從垂直方向將第1區夾在中間的第3區。
文檔編號H01J29/04GK1339812SQ0112229
公開日2002年3月13日 申請日期2001年8月23日 優先權日2000年8月23日
發明者石原智成, 佐藤和則, 上野博文 申請人:東芝株式會社