一字形電子槍的製作方法
2023-09-23 06:34:15 1
專利名稱：一字形電子槍的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於彩色陰極射線管裝置中、能在整個螢光屏面區域內獲得高解析度的一字形電子槍。
陰極射線管裝置的解析度特性很大程度取決於電子束點的尺寸和形狀。換言之，要獲得令人滿意的解析度特性是不可能的，除非由電子束撞擊到螢光屏上所產生的束點的直徑小、形狀接近圓形時才能獲得。
然而，由於當電子束的偏轉角度大時，電子束從電子槍到螢光屏的途徑變長。假如在電子束途徑中保持一個能在螢光屏中心獲得小直徑和圓形束點的最佳聚焦電壓，那麼，在螢光屏周邊區域中的電子束點將處於過聚焦狀態，因此，在周邊區域中不可能獲得小直徑束點，從而在該區域中不可能得到任何令人滿意的解析度。
為了這個原因，已採用了動態聚焦系統，在該系統中聚焦電壓隨著電子束偏轉角的增加而增加，為的是減小主透鏡的作用。然而，如下所討論的，這樣一個系統是不適合用在激勵一字形電子槍中。在一種具有水平排列成行的三個電子束髮射單元的一字形電子槍中，水平偏轉場畸變為枕形分布，而垂直偏轉場畸變為桶形分布，以便保證實現自會聚作用。因此，通過該形狀電場的三個電子束在水平方向受發散透鏡作用，而在垂直方向則受會聚透鏡的作用，因此，束點的截面為橫向伸長了的扁平形。
上述發散透鏡作用可使電子束偏轉角變大時導致每個電子束的途徑變大的現象消除，它引起束點的過聚焦，從而束點就在其水平方向的分布來說，在整個偏轉周期中能保持在最佳聚焦狀態，然而，在垂直方向使用上述會聚透鏡作用導致過聚焦作用的增加，從而束點包含一個伸長的低亮度霧狀部分，它引起解析度降低。如果試圖用上述動態聚焦系統來校正過聚焦作用，束點將在水平向方欠聚焦，而不可能獲得適當的校正作用。
有關這一問題的改進措施能夠通過例如在USP4814670中所描述的一字形電子槍來獲得，如
圖13所示，在其中，陰極1a、1b、1c，控制柵極2，加速柵極3，第一聚焦柵極4，第二聚焦柵極5以及陽極6，按照所述順序安置。然而，如圖14a和14b所示，該第一聚焦柵極4在其靠近第二聚焦柵極的一端具有垂直伸長的電子束通孔4a、4b、4c，而該第二聚焦柵極5在其靠近第一聚焦柵極的一端具有水平伸長的電子束通孔5a、5b、5c。第二聚焦柵極5和陽極6相應地具有由電子束通孔5d、5e、5f和6a、6b、6c形成的主透鏡。第一聚焦柵極4加有恆定聚焦電壓Vfoc，陽極6加恆定高壓，第二聚焦柵極5上加有動態電壓，該動態電壓從聚焦電壓Vfoc起相應於電子束偏轉角向上變化而逐漸增加。由於第二聚焦柵極5加有動態電壓，當第二聚焦柵極5的電位大於第一聚焦柵極4的聚焦電壓Vfoc時，在兩個柵極4和5之間，通過垂直伸長的電子束通孔4a、4b、4c和水平伸長的電子束通孔5a、5b、5c兩者中間形成了四極透鏡場，同時降低了第二聚焦柵極5和陽極6之間的電位差。結果主透鏡的透鏡作用被減弱。從而，朝螢光屏周邊部分偏轉的電子束撞擊而形成的束點在垂直方向不再含有任何低亮度霧狀部分，在這同時，在水平方向它們保持在最佳聚焦狀態，標號7為產生動態電壓的電路。
然而，傳統的結構具有一個缺陷，即電子束掃描線與蔭罩孔之間的相互影響有可能導致產生莫爾條紋(具有亮暗部分交替的條紋圖形)。莫爾條紋是一種圖像噪聲，假如發生時，不僅對圖象質量產生有害影響，而且人眼也會感到不舒適。
莫爾條紋還可能導致每個束點的垂直直徑變小。因此，在設計電子槍時，必須注意確保束點的垂直直徑不過分小。然而，在上述的這種傳統電子槍中，當一個足可調到使束點在其相應的螢光屏位置上處於最佳聚焦狀態的動態電壓加到第二聚焦柵極時，在螢光屏周邊部分的束點9沒有低亮度霧狀部分;但是如圖15所示，它們反而呈現出一個由高亮度核心部分形成的橫向伸長的圖形，垂直直徑的尺寸減小。當每個束點的直徑為最小時的低束電流產生時，該束點的垂直直徑尺寸變得過分的小，因此，莫爾條紋非常容易產生。
儘管電子束在水平和垂直方向都處於最佳聚焦狀態，束點呈現橫向伸長的圖形的現象可歸結於上述傳統電子透鏡系統的性質。這將參考圖16來說明，圖16說明一個電子束在水平方向受到偏轉並通過施加一個動態電壓而保持在最佳聚焦狀態下的變化過程。圖16a表示沿電子束偏轉方向的水平截面視圖，圖16b表示沿電子束偏轉方向時垂直截面視圖。標號10表示電子束的相交部分，它相當於透鏡系統的物點;11表示電子束包線，12表示主透鏡，13表示在第一聚焦柵極和第二聚焦柵極之間形成象散透鏡均起水平會聚透鏡作用時凸透鏡，14表示上述象散透鏡場起垂直發散透鏡作用的凹透鏡，15表示自會聚偏轉線圈水平偏轉場起水平發散透鏡作用的凹透鏡，16表示上述水平偏轉場起垂直會聚透鏡作用的凸透鏡，17表示偏轉束的撞擊點。
在這種情況下，傳統電子透鏡可以用重新安置光學系統來體現，在該光學系統中，水平方向從相當物點10的相交部分起依次安置一個凸透鏡、另一個凸透鏡和一個凹透鏡，而在垂直方向則依次安置一個凹透鏡、一個凸透鏡和另一個凸透鏡。當試圖實現在水平和垂直方向同時獲得最佳聚焦狀態時，可以料到，因為在水平方向最後放置凹透鏡，所以，在水平方向的入射角α′H變得較小。
在這樣一個透鏡系統中，α′表示從相交部分10、以相對於中心軸為α角度發射的電子束在通過透鏡系統之後進入到螢光屏8上入射點17的λ射角，水平方向和垂直方向的入射角是有差別的，垂直方向的水射角α′r大於水平方向的入射角α′H，通常，電子透鏡系統的倍率M可以用公式表示M＝(α/α′)V/V′，式中V和V′分別代表相交點的電位和螢光屏上的電位。因此，水平方向透鏡系統的倍率MH能用公式MH＝(α/α′H)V/V表示，而垂直方向的倍率MV能用公式MV＝(α/α′V)V/V′表示。
現在，α′V＞α′H，從而MV＜MH，因此，在上述傳統電子槍中，垂直倍率小於水平倍率，相應的每個束點的垂直直徑變的較小，結果莫爾條紋極易發生。
本發明的一字形電子槍克服了上面討論過的以及現有技術中的許多其它缺點和缺陷，它包含有一個加有恆定加速電壓的平板形加速柵極;一個加有恆定聚焦電壓的盒形第一聚焦柵極;一個加有動態電壓的第二聚焦柵極，所說的動態電壓隨電子束偏轉角的增大從聚焦電壓起逐漸升高，而所說的三個柵極是在控制柵極和陽極之間依次安置的;一個象散透鏡場形成裝置，它在所說的第一和第二聚焦柵極的至少一個相對端形成，以便在所說兩個聚焦柵極之間形成第一透鏡場，所說第一透鏡場在水平方向為會聚的，而在垂直方向為發散的，在所說的一字形電子槍中包含一個與所說第一聚焦柵極連接的平板形第一輔助柵極;一個與所說的第二聚焦柵極連接的平板形第二輔助柵極，所說的兩個輔助柵極是在所說加速柵極與所說第一聚焦柵極之間依次排列，在所說第一和第二輔助柵極的至少一個相對端形成一個象散透鏡場形成裝置，以便在所說兩個輔助柵極之間形成第二透鏡場，所說第二透鏡場在水平方向為發散的，而在垂直方向為會聚的。
在一個優選的實施例中，象散透鏡場形成裝置在所說第二輔助柵極和第一聚焦柵極的至少一個相對端形成。
在另一個優選實施例中，所說第一輔助柵極相鄰於所說第二輔助柵極的一端的每個電子束通過具有一個水平延伸長軸的非圓形孔;所說第二輔助柵極相鄰於所說第一輔助柵極的一端的每個電子束通孔具有一個垂直方向延伸長軸的非圓形孔，並且在它相鄰於所說第一聚焦柵極的一端也有一個圓孔，所說第一聚焦柵極在其相鄰於所說第二輔助柵極的一端具有圓形電子束通孔。
在一個優選實施例中，所說第一輔助柵極在其相鄰於所說第二輔助柵極的一端的每個電子束通孔具有一個水平延伸長軸的非圓形孔，所說第二輔助柵極在其相鄰於所說第一輔助柵極的一端的每個電子束通孔具有一個垂直延伸長軸的非圓形孔，並且在其相鄰於所說第一聚焦柵極一端也有一個圓孔，所說第一聚焦柵極在其相鄰於所說第二輔助柵極的一端具有圓形電子束通孔。
因此，本文描述的發明能實現的目的為(1)提供一個在整個螢光屏面範圍內獲得高解析度的一字形電子槍;(2)提供一個防止發生莫爾條紋幹擾的一字形電子槍;(3)提供一個第一和第二輔助柵極能在管內分別與第一和第二聚焦柵極連接的一字形電子槍;這樣在管內不需要額外提供柵極端引線。
本領域的技術人員參考如下附圖可以更好理解本發明，並且對本發明的一些目的和優點會更加明確圖1表示本發明的彩色陰極射線管裝置電子槍的剖視圖。
圖2a至2c是電子槍柵極的側視圖。
圖3a和3b為分別表示一個光學系統代替水平和垂直透鏡場作用到圖1槍中電子束的示意圖。
圖4是在本裝置螢光屏上形成的束點形狀平面示意圖。
圖5是本發明另一種電子槍主要部分的剖視圖。
圖6a至6c是電子槍單個柵極的側視圖。
圖7是本發明又一個電子槍的剖視圖。
圖8a至8c是圖7電子槍單個柵極的側視圖。
圖9是本發明又一個電子槍主要部分的剖視圖。
圖10a和10b是圖9電子槍單個柵極的側視圖。
圖11是本發明的另一個電子槍剖視圖。
圖12a至12c是圖11電子槍單個柵極的側視圖。
圖13是在傳統彩色陰極射線管裝置中傳統電子槍的剖視圖。
圖14a和14b是圖13電子槍單個柵極的側視圖。
圖15是表示圖13裝置螢光屏上形成的束點形狀平面示意圖。
圖16a和16b分別為圖11槍中一個光學系統代替水平和垂直透鏡影響電子束的示意圖。
本發明提供一個一字形電子槍，在該電子槍中在第一和第二聚焦柵極之間產生一個象散透鏡場，該象散透鏡場在水平方向是會聚的，在垂直方向為發散的。然而，處於第一聚焦柵極之前的兩個輔助柵極之間產生一個倒向象散透鏡場，該倒向象散透鏡場在水平方向為發散的，在垂直方向為會聚的。因此，透鏡的倍率在水平方向和垂直方向可以做到幾乎一樣，所以，在整個螢光屏面範圍內能夠產生基本為圓形的束點，結果在整個螢光屏面範圍內具有令人滿意的解析度。此外，還能防止束點的垂直直徑變的太小，從而能避免莫爾條紋的產生。
例1圖1表示本發明的一字形電子槍，它包含沿水平方向排成一字形的三個陰極1a、1b、1c，一個控制柵極2，一個平板形加速柵極3，一個平板形第一輔助柵極18，一個平板形第二輔助柵極19，一個盒形第一聚焦柵極4，一個盒形第二聚焦柵極5以及一個陽極6。
第一聚焦柵極4在其鄰近第二聚焦柵極5的一端形成垂直伸長的電子束通孔4a、4b、4c，而第二聚焦柵極在其鄰近第一聚焦柵極4的一端形成水平伸長的電子束通孔5a、5b、5c，所有通孔起象散透鏡場形成裝置的作用。作為主透鏡場形成裝置的電子束通孔5d、5e、5f和6a、6b、6c分別在第二聚焦柵極5鄰近陽極6的一端和陽極6鄰近第二聚焦柵極5的一端形成。上述的通孔與傳統電子槍的相同。
第一輔助柵極18與第一聚焦柵極4連接。因此，一個恆定的聚焦電壓Vfoc被加到輔助柵極18上。第二輔助柵極19與第二聚焦柵極5連接，因此，輔助柵極19加有一個動態電壓，該動態電壓隨電子偏轉角的增加而逐漸升高。
如圖2a和2b所示，第一輔助柵極18和第二輔助柵極19分別有非圓形電子束通孔18a、18b、18c和19a、19b、19c，這些通孔全都起象散透鏡場形成裝置的作用。第一輔助柵極18的每個電子束通孔18a、18b、18c在其鄰近加速柵極3的一端有一個圓形孔，而在其鄰近第二輔助柵極19的一端為橫向矩形孔。第二輔助柵極19的每個電子束通孔19a、19b、19c在其鄰近第一輔助柵極18的一端具有一垂直延伸長軸的矩形孔，而在其鄰近第一聚焦柵極4的一端為圓形孔。第一聚焦柵極4在其鄰近第一輔助柵極19的一端具有圓形電子束通孔4d、4e、4f，如圖2c所示。
因此，當電子束的偏轉角變大時，第一輔助柵極18和第二輔助柵極19之間、以及第二輔助柵極19和第一聚焦柵極4之間均產生電位差，從而在兩個輔助柵極18和19之間產生了水平方向為發散而垂直方向為會聚的象散透鏡場。第二輔助柵極19和第一聚焦柵極4之間也產生了透鏡場，但它們的透鏡作用比較弱，因為每個電子束通孔4d、4e、4f比較大。
通常，每個電子束的相交部分是在靠近加速柵極3處形式。象散透鏡場僅僅是在兩個輔助柵極18和19之間形成，因此，所說透鏡場靠近相交部分。在靠近相交部分，即在此處為透鏡系統的物點處形成的象散透鏡場僅起改變每個電子束角度位置的作用，更具體地說，是使電子束橫向加寬而垂直方向變窄。所以，相對於一個實際圖象的物點，或在水平方向或在垂直方向發生位角變化是極其不可能的。
電子束的變化過程參照圖3可說明，圖3a表示沿電子受偏轉的水平截面，圖3b表示其垂直截面，在這裡用凹透鏡20表示由第一和第二輔助柵極形成的象散透鏡場的水平發散透鏡作用，用凸透鏡21表示所說透鏡場的垂直會聚透鏡作用。圖中其它標號參照前面相應的標號。
從相交部分10相對於中心軸為α角度發射的電子束在水平方向受到凹透鏡20的發散透鏡作用，而在垂直方向受到凸透鏡21的會聚作用。因此，在水平方向供電子束變寬到角度大於α，而同時使在垂直方向變窄到角度小於α。從已經通過象散透鏡場20、21的電子束觀察物點的位置，也就是實際圖象的物點位置，一般是處於相交部分10之後面。然而，如上所述，象散透場20、21是在靠近相交部分處形成，因此，物點從相交部分的偏移是非常小的，並且，物點經常處於非常貼近相交點的位置。這意味著甚至當加上象散透鏡場20、21時，整個透鏡系統的圖象幾乎不受影響。從而，就第一聚焦柵極4和處於第一聚焦柵極4後面的其它部分來說，傳統透鏡系統是適合用於實際的本發明的。
因為由於象散透鏡場20、21每個電子束的角度在水平方向擴大到大於α的角度，而在垂直方向縮小到小於α角度，所以入射到水平偏轉撞擊點17上的電子束的垂直入射角α′V未必會過分地大於水平入射角α′V。因此，α′H值幾乎等於α′H值(即α′V～α′H)，換言之，能使垂直倍率MV和水平倍率MH符合如下關係MV～MH。
雖然上述例子僅僅描述了電子束在螢光屏上的水平偏轉，但前面的說明同樣適用於束在垂直方向偏轉的情況。
如上所述，用施加動態電壓來恆定保持電子束點不僅在水平方向、也在垂直方向處於最佳聚焦狀態，而且也能保持每個透鏡系統在水平和垂直方向同時具有基本相同倍率是有可能的。因此，以致由向螢光屏周邊部分偏轉的電子束形成的束點差不多為圓形，如圖4所示，這樣有可能防止束點在垂直直徑上變的過小。所以，在螢光屏上能夠產生一個具有高解析度的、無莫爾條紋的高質量圖象。
在一個使用110°偏轉角類型的一字形電子槍的例子中，其末極加速電壓為30KV，第一聚焦柵極4和第一輔助柵極18的聚焦電壓為8KV，加到第二聚焦柵極5和第二輔助柵極19上的動態電壓大約為1.2KV，它是加在該聚焦電壓8KV之上的。換言之，最佳動態電壓的最大幅度約為1.2KV。
當主透鏡的實際孔為7.8mm時，從兩個聚焦柵極之間形成的象散透鏡到主透鏡的距離可以是12.5mm。在這種情況下，聚焦柵極的矩形電子束通孔的尺寸，長邊可以是4.5mm，矩邊為3.6mm。象散透鏡和第二輔助柵極19之間的距離可定為19.5mm，而第二輔助柵極19和陰極之間的距離可定為4mm。
第一輔助柵極18的每個電子束通孔的水平伸長孔和第二輔助柵極19的每個電子束通孔的垂直伸長孔是這樣選擇的，即垂直入射角α′V和水平入射角α′H符合關係式α′H～α′V。當第一輔助柵極18和第二輔助柵極19之間的距離為0.5mm時，每個水平伸長孔和每個垂直伸長孔的長邊可以為3至4mm，而其短邊可以為1至2mm。
例2圖5表示本發明的另一個一字形電子槍，在該電子槍中，第一和第二輔助柵極18、19的以及第一聚焦柵極4在其鄰近第二輔助柵極19的一端的電子束通孔為圓形，如圖6a和6b所示，第一輔助柵極18在其鄰近第二輔助柵極19的一面位於柵極18每個電子束通孔的上面和下面裝有一對水平伸出的突出部分18d、18e、18f，而第二輔助柵極19在其鄰近第一輔助柵極18的一面位於柵極19每個電子束通孔相對邊處裝有一對垂直伸出的突出部分19d、19e、19f，所說突出部分起象散透鏡場形成裝置的作用。
在這種情況下，通過相應的水平和垂直突出部分對的相對關係的排列，有可能引起與在它們相互表面上安置非圓形電子束通孔所產生的相同樣式的象散透鏡場。
例3圖7示出本發明的另一個實施例，其中，非圓形電子束通孔18a、18b、18c、19d、19e、19f以及4g、4h、4i分別被提供在第一輔助柵極18、第二輔助柵極19以及第一聚焦柵極4其鄰近第二輔助柵極的一端上，如圖8a、8b和8c所示，這些通孔是起象散透鏡形成裝置的作用。每個電子束通孔18a、18b、18c在其鄰近加速柵極3的一邊為圓孔，在其鄰近第二輔助柵極19的一邊為水平伸長的孔，每個電子束通孔19d、19e、19f為垂直伸長主軸的矩形，而每個電子束通孔4g、4h、4i是在第一聚焦柵極4的鄰近第二輔助柵極19的一端上，其形狀為水平伸長主軸的矩形，當採用這種排列時，透鏡場不僅在第一18和第二輔助柵極19之間形成，而且也在第二輔助柵極19和第一聚焦柵極4之間形成。這些組合的透鏡場。如圖3a和3b中20和21所示，起凹和凸透鏡作用例4
圖9表示本發明的另一個實施例，其中第二輔助柵極19的電子束通孔19g至19i分別在它們板中間部分為圓形孔，而板的兩邊為垂直伸長的開口，如圖10a所示。同時，在鄰近第二輔助柵極19的一邊的電子束通孔4j、4k、4m是圓形開口，並有水平伸長的孔，如圖10b所示。
例5圖11示出又一個實施例，第一輔助柵極18的、第二輔助柵極19的以及第一聚焦柵極4在其鄰近第二輔助柵極19的一端的電子束通孔18d、18e、18f、19g、19h、19j和4d、4e、4f全部為圓形，而在圖12a至12c中，第一輔助柵極18在其鄰近第二輔助柵極19的一端具有各自成對的突出部分18g、18h、18i，同時，第一聚焦柵極4在其鄰近第二輔助柵極19的一端具有各自成對的突出部分4g、4h、4i，所說突出部分的每一個從柵極18、4相應電子束通孔的上面和下面水平伸出。然而，第二輔助柵極19在其兩面相應電子束通孔19g、19h、19i的兩邊具有垂直伸出的突出部分對19j、19k、19m;19n、19p、19q。全部通孔起象散透鏡場形成裝置的作用。
顯然，在不脫離開本發明的範圍和構思的情況下，各種其它變型對本領域的技術人員來說是顯而易見且易完成的。因此，並不意味著要求保護的範圍僅限於說明書前面所述的內容，而且將要求保護的範圍解釋為包含有屬於本發明的有專利性的新特徵，包括本發明有關領域技術人員作為等同物的所有特徵。
權利要求
1.一種一字形電子槍，包含有一個加有恆定加速電壓的平板形加速柵極；一個加有恆定聚焦電壓的盒形第一聚焦柵極；一個加有動態電壓的盒形第二聚焦柵極，所說的動態電壓隨電子束偏轉角的增加從聚焦電壓起逐漸升高，所說的三個柵極是在控制柵極和陽極之間依次安置的；一個象散透鏡場形成裝置，它在所說的第一和第二聚焦柵極的至少一個相對端形成，以便在所說兩個聚焦柵極之間形成第一透鏡場，所說的第一透鏡場在水平方向為會聚的，而在垂直方向為發散的，在此，所說的一字形電子槍包含一個與所說第一聚焦柵極相連接的平板形輔助柵極；一個與所說第二聚焦柵極相連接的平板形第二輔助柵極，所說的兩個輔助柵極是在所說加速柵極和所說第一聚焦柵極之間依次排列；而象散透鏡場形成裝置在所說的第一和第二輔助柵的至少一個相對端形成，以便在所說的兩個輔助柵極之間形成第二透鏡場，所說的第二透鏡場在水平方向為發散的，而在垂直方向為會聚的。
2.根據權利要求1的一字形電子槍，其中象散透鏡場形成裝置在所說的第二輔助柵極和第一聚焦柵極的至少一個相對端形成。
3.根據權利要求1的一字形電子槍，其中所說的第一輔助柵極在其相鄰所說第二輔助柵極的一端的每個電子束通孔具有一個水平延伸長軸的非圓形孔，所說的第二輔助柵極在其相鄰所說第一輔助柵極的一端的每個電子束通孔具有一個垂直延伸長軸的非圓形孔，並且在其相鄰所說第一聚焦柵極的一端還有一圓孔;所說第一聚焦柵極在其相鄰所說第二輔助柵極的一端具有圓形電子束通孔。
4.根據權利要求2所說一字形電子槍，其中所說第一輔助柵極在其相鄰所說第二輔助柵極的一端的每個電子束通孔具有一個水平延伸長軸的非圓形孔;所說第二輔助柵極在其相鄰所說第一輔助柵極的一端的每個電子束通孔具有一個垂直延伸長軸的非圓形孔，並且在其相鄰所說第一聚焦柵極的一端還有一個圓孔;所說第一聚焦柵極在其相鄰所說第二輔助柵極的一端具有圓形電子束通孔。
全文摘要
本發明提供一種一字形電子槍，在其中，水平方向為會聚而垂直方向為發散的第一象散透鏡場是在第一聚焦柵極和第二聚焦柵極之間形成，而水平方向為發散、垂直方向為會聚的第二象散透鏡場是在第一聚焦柵極之前產生。水平和垂直方向的透鏡倍率能做到基本相同，從而在整個螢光屏面範圍內能獲得令人滿意的解析度，同時也能防止莫爾條紋的發生。
文檔編號H01J29/50GK1050646SQ9010837
公開日1991年4月10日 申請日期1990年9月4日 優先權日1989年9月4日
發明者鈴木弘, 菅原浩一, 富永登 申請人:松下電子工業株式會社