專利名稱：具有一字排列式單透鏡電子槍的彩色顯象管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有一字排列式電子槍的彩色顯象管，更準確地說，涉及用單透鏡作為主聚焦鏡的一字排列式電子槍。
單透鏡(又稱鞍形透鏡或單電位透鏡)是一種靜電透鏡，它由三個電極，即，中間電極、前電極和后電極構(gòu)成。中間電極或者連接到地電位，或者連接到較低電位。其他兩個電極連接到較高電位，通常連接到陽極電位。與雙電位透鏡的聚焦相比，單透鏡的聚焦稍微不那么尖銳，但是，單透鏡具有不需要為聚焦電極提供第二高電壓的優(yōu)點。單透鏡電子槍已經(jīng)大批量地用于彩色顯象管中，例如用于G·E·公司的輕便型彩色顯象管(G·E·Portacolor)，美國無線電公司(RCA)的15NP22以及sony的柵條彩色顯象管(SonyTrinitron)中。RCA15NP22具有“品”字形電子槍，而G·E·Portacolor和SonyTrinitron使用一字排列式電子槍。RCA和G·E·的電子槍在各電子束通道上具有作為所述三個電極的各單獨的筒形電極。Sony電子槍具有作為所述三電極的大尺寸筒形電極，三束電子束穿過該電極，并且各電子軸跡在單透鏡的中心處彼此交叉。
用于大屏幕娛樂型彩色顯象管的電子槍結(jié)構(gòu)，必須能夠在管子的熒光屏上產(chǎn)生小尺寸的強流電子束光點。這要求有一個能產(chǎn)生易于聚焦的電子束的電子槍的束形成區(qū)(BFR)以及一個具有低象差的電子槍主聚焦透鏡。電子槍的束形成區(qū)包括陰極，控制柵極(G1)，簾柵極(G2)以及聚焦電極的面向所述簾柵極的部分。對束形成區(qū)的重要要求是它所產(chǎn)生的電子束在束橫截面上具有均勻的電流密度。已經(jīng)開發(fā)了若干種實現(xiàn)這種均勻電流密度的新型束形成區(qū)結(jié)構(gòu)，其中實現(xiàn)均勻電流密度的方法是對G2-G3區(qū)的電子束的中心和外側(cè)部分進行選擇性預聚焦。當把這些新型束形成區(qū)與雙電位主聚焦透鏡一起使用時，能夠達到非常高的性能指標。但是，這種含有新型束形成區(qū)的雙電位電子槍的性能對于束形成區(qū)中的不同心度是非常敏感的。在某些情況下，這種敏感度是更普通的電子槍中不同心度敏感度的七倍多?？磥碓诂F(xiàn)有的制造技術(shù)中，幾乎存在這樣的固有不同心度公差，這種公差竟可使具有新型束形成區(qū)的電子槍不能使用。因此，需要一種新型的電子槍結(jié)構(gòu)，它能夠通過減小對束形成區(qū)中不同心度的敏感性來利用所述新型束形成區(qū)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提供一種改進的彩色顯象管。這種管子包含一種電子槍，后者用于產(chǎn)生三束一字排列式電子束(一束中心束和兩束側(cè)位束)，并使它們沿著初始的共面路徑射向管子的熒光屏。該電子槍包含三個彼此隔開的電極，這些電極在各電子束路徑上構(gòu)成單透鏡，后者作為用于使各電子束聚焦的主聚焦透鏡。根據(jù)上述改進，第一單透鏡電極包含具有三個一字排列式小孔的第一部分，該三個小孔從構(gòu)成一個單一大孔的第二部分向里縮進，所有三束電子束都穿過所述單一大孔。第二單透鏡電極包含具有三個一字排列式小孔的第一部分，該三個小孔從構(gòu)成一個單一大孔的第二部分向里縮進，三束電子束都穿過所述單一大孔。第一單透鏡電極的第二部分面向第二單透鏡電極的第二部分。第二單透鏡電極還包含具有三個一字排列式小孔的第三部分，該三個小孔從構(gòu)成一個單一大孔的第四部分向里縮進，三束電子束都穿過所述單一大孔。第三單透鏡電極包含具有三個一字排列式小孔的第一部分，該三個小孔從構(gòu)成一個單一大孔的第二部分向里縮進，三束電子都穿過所述單一大孔。第二單透鏡電極的第四部分面向第三單透鏡電極的第二部分。
在各附圖中

圖1是實施本發(fā)明的蔭罩型彩色顯象管的部分軸向剖面平面圖。
圖2和圖3分別是圖1中用虛線表示的電子槍的軸向剖面?zhèn)纫暫晚斠晥D。
圖4是沿圖3的4-4線所取的電子槍電極的剖面圖。
圖5是沿圖3的5-5線所取的電子槍電極的剖面圖。
圖6a和6b分別是表示具有對中的BFR和不對中的BFR的先有技術(shù)彩色顯象管中電子束光點形狀的圖形。
圖7a和7b分別是表示具有對中的BFR和不對中的BFR的本發(fā)明第一種彩色顯象管中電子束光點形狀的圖形。
圖8a和8b分別是表示具有對中的BFR和不對中的BFR的本發(fā)明第二種彩色顯象管中電子束光點形狀的圖形。
圖1表示一種具有玻殼11的矩形彩色顯象管10，玻殼11包括由矩形玻錐16連接在一起的矩形熒光屏面板12和管頸14。面板12包括觀看面板18和周邊凸緣或側(cè)壁20，后者經(jīng)由熔接焊縫21密封到玻錐16上，嵌花式三色熒光屏22設(shè)置在面板18的內(nèi)表面上。所述熒光屏最好是一種條形屏，它具有沿著基本上垂直于管子高頻光柵行掃描的方向(垂直于圖1平面)延伸的熒光條。另一方面，所述熒光屏也可以是一種點屏。用一種通用的方法把多孔的選色電極，即蔭罩板24，可拆卸地安裝在與熒光屏22相距預定距離的位置上。圖1中用虛線簡略地表示的、改進的一字排列式電子槍26同心地安裝在管頸14中，以產(chǎn)生三束電子束28，并使它們沿著共面的會聚路徑穿過蔭罩板24，射到熒光屏22上。
圖1的管子預定采用外部磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，例如，安裝在玻錐-管頸連接處附近的偏轉(zhuǎn)線圈30。當偏轉(zhuǎn)線圈30受到激勵時，它就使三束電子束28受到磁場的作用，該磁場使各電子束在熒光屏上水平地和垂直地掃描，以構(gòu)成一個矩形光柵。圖1中用P-P線表示在偏轉(zhuǎn)線圈30的大約中部的起始偏轉(zhuǎn)平面(零偏轉(zhuǎn)平面)。由于邊緣場的作用，管子的偏轉(zhuǎn)區(qū)從偏轉(zhuǎn)線圈30軸向延伸到電子槍26的區(qū)域中。為簡化起見，圖1中未示出偏轉(zhuǎn)區(qū)域中偏轉(zhuǎn)電子束路徑的實際曲度。
圖2、3、4和5中示出電子槍26的細節(jié)。電子槍26包括三個等間距的共面陰極32(每束電子束一個)，控制柵極34(G1)，柵極36(G2)，第一單透鏡電極38(G3)，第二單透鏡電極40(G4)以及第三單透鏡電極44(G5)，各電極按所述順序定距配置，并且固定在兩根支撐桿上(未示出)。
各陰極32，G1電極34，G2電極36以及G3電極38的面向G2電極36的一端，構(gòu)成電子槍26的束形成區(qū)。G3電極38的另一端，G4電極40以及G5電極44，構(gòu)成電子槍26的主聚焦透鏡部分。所述主聚焦透鏡是單電位型的，通常稱為單透鏡。在該電子槍中，G3電極38與G5電極44是電連接的，后者又連接到陽極電位。G4電極40連接到低于陽極電位的聚焦電壓上。
每個陰極32包括在前端用陰極帽48封閉的陰極筒46，陰極帽48含有由電子發(fā)射材料構(gòu)成的端面涂層50。各陰極32都是間熱式的，由安裝在陰極筒46中適當位置上的熱子線圈加熱?？刂茤艠O34和簾柵極36是兩個靠近的平板電極，它們具有三對各自對中的小孔65和67，這三對小孔分別與各陰極涂層50對中，以激發(fā)三束等間距的、共面的、向熒光屏22伸展的電子束28。各電子束的起始路徑最好是基本上相互平行的，同時，中間電子束路徑與中心軸A-A重合。
G3電極38是包含兩個零件51和52的第一單透鏡電極。第一單透鏡電極38的第一零件51的第一部分53是扁平的，其中含有三個一字排列的小孔54。第一部分53從第一單透鏡電極38的第一零件51的第二部分56縮進一凹槽內(nèi)。第二部分56是一個連續(xù)的凸緣，它形成單一大孔58，三束電子束28都穿過該大孔。電極38的第二零件52是杯形的，其開口端與第一零件51連接，而其具有三個一字排列小孔64的底部是面向G2電極36的。
G4電極40是包括三個零件60，61和62的第二單透鏡電極。第二單透鏡電極40的第一零件60的第一部分66是扁平的，其中含有三個一字排列的小孔68。第一部分66從第二單透鏡電極40的第一零件60的第二部分69縮進一凹槽內(nèi)。第二部分69是一個連續(xù)的凸緣，它構(gòu)成單一大孔71，三束電子束都穿過該大孔。
第二單透鏡電極40的第二零件是一個筒，其兩個翻邊的端部分別與第一零件60和第二零件62連接。第二單透鏡電極40的第三零件的第一部分72是扁平的，其中含有三個一字排列的小孔。所述第一部分72從第二單透鏡電極40的第三零件62的第二部分76縮進一凹槽內(nèi)。第二部分76是一個連續(xù)的凸緣，它構(gòu)成單一大孔80，三束電子束都穿過該大孔。
G5電極44是第三單透鏡電極。第三單透鏡電極44的第一部分82是扁平的，其中有三個一字排列的小孔84。所述第一部分82從第三單透鏡電極44的第二部分88縮進一凹槽內(nèi)。第二部分88是一個連續(xù)的凸緣，它形成單一大孔90，三束電子束都穿過該大孔。
圖4中示出由G5電極44的第二部分88構(gòu)成的大孔90的形狀。大孔90在垂直方向上的尺寸是這樣的在各側(cè)位電子束通道處的尺寸大于中心電子束通道處的尺寸。這種形狀稱為“狗骨”形或“杠鈴”形。G3電極38的第一零件51的第二部分56中的大孔58，具有類似于大孔90的形狀。
圖5中示出G4電極40的第三零件62的第二部分中大孔80的形狀。大孔80在每個電子束通道處具有相同的垂直方向上的寬度，同時，具有圓形的端部。這種形狀稱為“跑道”形。G4電極40的第一零件60的第一部分69中的大孔71具有類似于大孔80的形狀。
在設(shè)計電子槍26時，適當選擇電子槍束形成區(qū)內(nèi)柵極的厚度和間距，以產(chǎn)生易于聚焦的電子束。設(shè)計構(gòu)成單透鏡的各電極，并確定各電極的尺寸，以便使單透鏡具有所需要的聚焦性能。表Ⅰ和Ⅱ給出電子槍26的兩種不同變化形式的具體尺寸。
表Ⅰ項目尺寸英寸毫米陰極至G1的間距 0.0030 0.0762G1厚度 0.0045 0.1143G1至G2的間距 0.0100 0.2540G2厚度 0.0120 0.3048小孔65和67的直徑0.02500.6350G2至G3的間距 0.1200 3.0480G3底部厚度 0.0100 0.2540小孔64的直徑0.06001.5240G3的總長度 0.7750 19.6850G4的總長度 0.4000 10.1600小孔65，67，64，5468，74和84的間離0.20005.0800小孔54，68，74和84的直徑0.16004.0640G3，G4和G5中凹槽的深度 0.1400 3.5560大孔58和90的長度0.683017.3482大孔58和90的最小寬度0.27907.0866
表Ⅰ(續(xù))項目尺寸英寸毫米大孔58和90的最大寬度0.29007.3660大孔71和80的長度0.720018.2880大孔71和80的寬度0.33508.5090計算機模擬結(jié)果預示，對于用表Ⅰ所給尺寸制造的電子槍來說，當在26V110管子中以25kV第二陽極電壓和4mA束電流工作時，中心電子束的5%峰值電流密度的束尺寸將是2.01mm×2.74mm(水平尺寸×垂直尺寸)。電子槍的聚焦電壓是9.2kV(第二陽極電壓的37%)，并且，該電子槍具有接近于零的側(cè)位電子束發(fā)散。
表Ⅱ項目尺寸英寸毫米陰極至G1的間距 0.0030 0.0762G1的厚度 0.0045 0.1143G1至G2的間距 0.0100 0.2540G2的厚度 0.0160 0.4064
表Ⅱ(續(xù))項目尺寸英寸毫米小孔65和67的直徑0.02500.6350G2至G3的間距 0.1200 3.0480G3底部的厚度 0.0100 0.2540側(cè)位小孔64的直徑0.06601.6764中心小孔64的直徑0.06001.5240G3的總長度 0.5950 15.1130G4的總長度 0.5800 14.7320小孔65，67，54，680.20005.080074和84的間距小孔64的間距0.20305.1562G3和G5中凹槽的深度 0.2050 5.2070G4中凹槽的深度 0.1200 3.0480大孔58的長度0.735018.6690大孔58和90的最小寬度0.30607.7724大孔58和90的最大寬度0.33608.5344大孔71和80的長度0.685017.3990大孔71和80的寬度0.30007.6200G3槽溝的深度 0.0300 0.7620G3槽溝的縱向尺寸 0.1300 3.3020中心G3槽溝的寬度 0.0640 1.6256外側(cè)G3槽溝的寬度 0.0720 1.8288
表Ⅱ的電子槍與表Ⅰ的電子槍相比，有若干顯著的差別。首先G3電極的底部有稍微大些的小孔中心距。這種較大的間距有助于減小電子槍對聚焦電壓變化的敏感性。其次，存在若干疊加在G3底部各小孔上的、在縱向上拉長的槽溝。在兩種電子槍方案中，構(gòu)成單透鏡的三個電極的尺寸也是顯著不同的。G3底部的各槽溝減小了主聚焦透鏡和各偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)區(qū)域中垂直方向的電子束尺寸，并且具有三重效果。第一，主透鏡中垂直方向電子束尺寸的減小導致不同心度敏感性的進一步減小。第二，減小的主透鏡束尺寸引起低電流垂直光點尺寸的增大，從而有效地減小了莫爾條紋。第三，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)區(qū)域中垂直束尺寸的減小降低了由偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)所引起的束失真度，這種失真度主要表現(xiàn)在垂直方向上。
計算機模擬結(jié)果預示，根據(jù)表Ⅱ中給出的尺寸制造的電子槍的中心電子束，當在26V110型管子中以25kV第二陽極電壓和4ma束電流工作時，其5%峰值電流密度的束尺寸將是1.95mm×2.76mm(水平尺寸×垂直尺寸)。
關(guān)于電子束尺寸的計算機模擬結(jié)果概括于表Ⅲ中，并且直觀地表示在圖6a，6b，7a，7b，8a和8b中。圖6a，7a和8a分別表示對于先有技術(shù)電子槍，表Ⅰ的電子槍和表Ⅱ的電子槍來說，當它們在束形成區(qū)中具有精確對中的小孔時，在彩色顯象管熒光屏中心處的電子束光點形狀。圖中各5%和50%曲線表示電流密度的恒值線，圖中曲線處的電流密度分別是電子束光點的值電流密度的5%和50%。圖6b，7b和8b表示，對于三種各別的電子槍，當G2電極的中心孔在垂直方向上偏心1密耳(0.001英寸，即0.0254毫米)時的中心電子束光點形狀。表Ⅲ中給出的光點尺寸對應(yīng)于工作在25KV第二陽極電壓及4ma電子束電流的26V110型管子中的5%電流密度恒值線。
表Ⅲ
以上結(jié)果表明，與先有技術(shù)電子槍相比，兩種新穎的單透鏡電子槍的實施例產(chǎn)生了比較小的電子束光點。但是，通過圖6a和6b的比較可以看到，先有技術(shù)的電子槍對于G2電極的1密耳的不同心度基本上是不敏感的。如圖7b中所示，雖然表Ⅰ的新穎的電子槍在電子束光點尺寸方面有大的改進，但是，它對于G2電極的不同心度確實有某種程度的敏感性。表Ⅱ的電子槍實施例不僅產(chǎn)生小的電子束光點，而且對于G2電極的不同心度具有相對的不敏感性。
權(quán)利要求
1.一種包含管頸，玻錐和熒光屏的彩色顯象管，它在所述管頸中具有一字排列式電子槍，該電子槍用于產(chǎn)生三束一字排列的電子束，并使它們沿著初始的共面路徑射向所述管子的熒光屏，所述電子束包括中心電子束和兩束側(cè)位電子束，所述電子槍包含三個相互隔開的、用于在各電子束路徑上構(gòu)成單透鏡的電極，這些單透鏡構(gòu)成用于使所述各電子束聚焦的主聚焦透鏡，其特征在于-第一單透鏡電極(38)包含具有三個一字排列的小孔(54)的第一部分(53)，后者從第一單透鏡電極的第二部分(56)縮進，所述第二部分構(gòu)成單一大孔(58)，三束電子都穿過該大孔，-第二單透鏡電極(40)包含具有三個一字排列的小孔(68)的第一部分(66)，該三個小孔從第二單透鏡電極的第二部分(69)縮進，所述第二部分構(gòu)成單一大孔(71)，三束電子束都穿過該大孔，-第一單透鏡電極的第二部分面向第二單透鏡電極的第二部分，-第二單透鏡電極還包含具有三個一字排列的小孔(74)的第三部分(72)，該三個小孔從第二單透鏡電極的第四部分(76)縮進，所述第四部分構(gòu)成單一大孔(80)，三束電子束都穿過該大孔，-第三單透鏡電極(44)包含具有三個一字排列的小孔(84)的第一部分(82)，該三個小孔從第三單透鏡電極的第二部分(88)縮進，所述第二部分構(gòu)成單一大孔(90)，三束電子束都穿過該大孔，-第二單透鏡電極的第四部分面向第三單透鏡電極的第二部分。
2.如權(quán)利要求1中所限定的管子，其特征還在于包括電子槍(26)的束形成區(qū)中的、用于減小主聚焦透鏡中電子束幅度的垂直尺寸的機構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2中所限定的管子，其特征在于用于減小垂直方向束尺寸的機構(gòu)包括疊加在各小孔(64)上的縱向拉長的槽溝，所述小孔(64)是在電子槍(26)的束形成區(qū)中第一單透鏡電極(38)的一部分中的。
全文摘要
一種改進的彩色顯象管包含用于產(chǎn)生三束一字排列的電子束，并使它們沿著起始的共面路徑射到管子的熒光屏上的電子槍。該槍包含三個相互隔開的、在每個電子束路徑上形成單透鏡的電極，以構(gòu)成使電子束聚焦的主聚焦透鏡。該電子槍的束形成區(qū)包含用于減小主透鏡中電子束垂直方向尺寸的機構(gòu)。該電子槍不但產(chǎn)生小的光點，而且具有對G
文檔編號H01J29/50GK1030847SQ8810461
公開日1989年2月1日 申請日期1988年7月20日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月20日
發(fā)明者戴維·阿瑟·紐 申請人:Rca許可公司