專利名稱：具有雙電極調(diào)制電子槍的彩色陰極射線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有一字排列式三束電子槍的陰極射線管(CRT)，具體涉及在電子槍兩個(gè)電極上施加至少兩種不同的動(dòng)態(tài)電壓來控制電子束的光點(diǎn)尺寸的彩色陰極射線管。
由于大屏幕一字排列式彩色CRT前近已應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)/計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)(CAM)和娛樂場所，為滿足這些應(yīng)用場合的高分辨率要求，因而需要在整個(gè)熒光屏范圍內(nèi)減小電子束光點(diǎn)尺寸。自會(huì)聚偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)用于產(chǎn)生使電子束在管子的熒光屏上的矩形光柵中沿水平方向和垂直方向掃描的磁場。由于邊緣場的緣故，所述自會(huì)聚偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)在管子中產(chǎn)生強(qiáng)的象散和偏轉(zhuǎn)散焦，這種象散和偏轉(zhuǎn)散焦主要由電子束偏轉(zhuǎn)時(shí)的垂直過聚焦引起，其次，由電子束的水平欠聚焦引起。
為了對(duì)此作出補(bǔ)償，迄今的做法是在電子槍的電子束形成區(qū)產(chǎn)生象散，以引起電子束在垂直方向上的散焦和加強(qiáng)電子束在水平方向上的焦聚。曾經(jīng)用帶有縫形小孔的G1控制電極和G2簾柵極構(gòu)成這種象散束形成區(qū)。這些縫形小孔產(chǎn)生具有四極分量的非軸對(duì)稱場，該四極分量在垂直平面和水平平面上對(duì)電子束起不同的作用。1980年11月18日授予Chen等人的美國專利4，234，814中說明了這種縫形小孔。這些結(jié)構(gòu)是靜態(tài)的所述四極場在電子束未被偏轉(zhuǎn)和未經(jīng)歷偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)象散的時(shí)候產(chǎn)生補(bǔ)償象散。
為了提供改進(jìn)的動(dòng)態(tài)校正，1982年3月9日授予Chen的美國專利4，319，163采用附加的上游簾柵極G2a，該簾柵極具有在水平方向上開槽的小孔，并且，在其上加上可變的或已調(diào)制的電壓。下游簾柵極G2b具有園形小孔，并且，加上固定電壓。G2a上的可變電壓改變了四極場的強(qiáng)度，以致所產(chǎn)生的象散正比于所掃描的離軸位置。
利用象散束形成區(qū)是有效的，但也存在若干缺點(diǎn)。首先，由于束形成區(qū)具有小的尺寸，所以，該區(qū)對(duì)結(jié)構(gòu)公差非常敏感。其次，必須使G2柵極的有效長度或厚度偏離其無開槽小孔時(shí)的最佳值。第三，當(dāng)把可變電壓加到束形成區(qū)的柵極上時(shí)，束電流可能變化。第四，四極場的有效性隨著電子束穿過的位置(從而，隨著束電流)而變化。
1988年3月15日授予Bloom等人的美國專利4，731，563公開了一種無上述缺點(diǎn)的電子槍象散校正方式。該電子槍包括束形成電極，主聚焦透鏡電極和用于在每條電子束路徑的束形成區(qū)和主聚焦透鏡之間形成多極透鏡的兩個(gè)交錯(cuò)的電極。使每個(gè)多極透鏡適當(dāng)取向，以校正相關(guān)的電子束，從而，至少部分地補(bǔ)償象散偏轉(zhuǎn)磁場對(duì)該電子束的影響。第一多極透鏡電極位于束形成區(qū)電極和主聚焦透鏡電極之間。第二多極透鏡電極連接到主聚焦透鏡電極，并且，位于第一多極透鏡電極和主聚焦透鏡之間、靠近第一多極透鏡電極。提供一種用于把固定聚焦電壓加到第二多極透鏡電極上，并且、把與電子束偏轉(zhuǎn)相關(guān)的動(dòng)態(tài)電壓信號(hào)加到第一多極透鏡電極上的裝置。每個(gè)多極透鏡的位置緊靠主聚焦透鏡，足以使主聚焦透鏡的強(qiáng)度作為動(dòng)態(tài)電壓信號(hào)的電壓變量的函數(shù)而變化。該動(dòng)態(tài)電壓信號(hào)以水平掃描頻率控制第一多極透鏡電極，以便以單一波形校正在300和900點(diǎn)(下文稱為3D和9D)熒光屏位置上電子束的畸變。但是，由于邊緣場滲入電子槍，使電子束在離軸的位置上穿過主聚焦透鏡的較強(qiáng)部分。電子束的離軸路徑和自會(huì)聚偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的垂直偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的垂直過聚焦作用要求在熒光屏頂部的垂直聚焦電壓高于在熒光屏中心處的垂直聚焦電壓、并且、必須以垂直掃描頻率實(shí)現(xiàn)該聚焦電壓的動(dòng)態(tài)校正?？梢酝ㄟ^在主聚焦透鏡中使用所述交錯(cuò)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，但是，由于垂直頻率低，所以，要經(jīng)濟(jì)地以電容方式把所需要波形耦合到聚焦電源中而不損害聚焦電源相對(duì)于陽極電源的跟蹤特性是困難的。
1988年8月16日授予New等人的美國專利4，764，704把美國專利4，731，563的動(dòng)態(tài)已調(diào)多極透鏡與位于電子槍的束形成區(qū)與多極透鏡之間的附加透鏡相結(jié)合。該附加透鏡為從束形成區(qū)透鏡射出的離軸電子束提供靜態(tài)校正并使其折射，此外，使電子束非對(duì)稱地聚焦，以便向主透鏡提供非對(duì)稱形電子束。該附加透鏡的缺點(diǎn)是用于為電子束提供靜態(tài)校正的矩形小孔在電子槍制造過程中難于在園柱形裝配銷上精確對(duì)中。
Katsume等人在題為“21英寸平面方角彩色顯象管的動(dòng)態(tài)象散控制器電位聚焦電子槍”〔SID DIGEST，136(1988)〕的文章中描述了一種設(shè)有六電極的四電位聚焦電子槍，其中，第四電極(G4)包括三個(gè)分立元件(G41，G42和G43)。拋物線波形的動(dòng)態(tài)電壓加到G2電極上以及G4電極的元件G41和G43上。G42元件具有垂直取向的橢園形小孔，該小孔與位于G41和G43元件的園形小孔上下并面向G42元件的水平葉片共同構(gòu)成四極透鏡，該透鏡為象散和偏轉(zhuǎn)散焦提供適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。所述電子槍的缺點(diǎn)是元件的數(shù)目增加了，因而，提高了電子槍的成本，并且，G42元件上的橢園小孔在對(duì)中方面遇到和美國專利4，764，704的矩形小孔遇到的相同的困難。
Shirai等人在題為“用于橢園小孔透鏡電子槍中動(dòng)態(tài)聚焦和象散控制的四極透鏡”〔SID DIGEST，162(1987)〕一文中描述了Katsuma等人的電子槍的一種變型。該電子槍的四極透鏡(也包括三元件的G4電極)由G42元件中的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱通孔和G4電極的G41和G43的園形小孔周圍的水平槽縫構(gòu)成。在G41和G43元件上加上動(dòng)態(tài)電壓。該電子槍的缺點(diǎn)在于四極透鏡的象散校正能力受限于主透鏡的象差。
本發(fā)明的改進(jìn)的陰極射線管包括裝有電子槍的管殼，該電子槍用于產(chǎn)生三束一字排列式電子束、并使它們沿著初始的共平面路徑射向該管殼的一部分內(nèi)表面上的熒光屏。該電子槍包括組成三個(gè)透鏡的多個(gè)隔開的電極。第一透鏡具有用于為第二透鏡提供基本上對(duì)稱的電子束的束形成區(qū)。第二透鏡包括用于為第三透鏡提供非對(duì)稱形電子束的非對(duì)稱的束聚焦裝置。提供用于把至少一種動(dòng)態(tài)電壓信號(hào)加到第二透鏡的第一調(diào)制電極上的裝置。還提供用于同時(shí)把另一種動(dòng)態(tài)電壓加到第三透鏡的第二調(diào)制電極上的裝置。該第一和第二信號(hào)與電子束的偏轉(zhuǎn)相關(guān)，從而，改善了熒光屏周圍的電子束光點(diǎn)尺寸。還可以在第二透鏡的第一調(diào)制電極上加上與電子束偏轉(zhuǎn)有關(guān)的不同的附加動(dòng)態(tài)電壓信號(hào)，以進(jìn)一步改善管子的性能。
附圖中

圖1(第1頁)是普通彩色陰極射線管的部分軸向剖面的平面圖。
圖2(第2頁)是說明普通雙電位四柵極電子槍的總體結(jié)構(gòu)的示意的剖面圖。
圖3(第1頁)是說明普通彩色陰極射線管熒光屏上電子束光點(diǎn)形狀的圖象。
圖4a(第2頁)示出對(duì)于圖2電子槍而言，熒光屏中心處的電子束電流密度等值線;圖4b(第2頁)示出在圖2的電子槍的主主透鏡中電子束電流密度的等值線;以及圖4C(第2頁)示出圖2的電子槍的電子束偏轉(zhuǎn)到圖3中熒光屏的右上角時(shí)的電流密度等值線。
圖5和圖6分別是本發(fā)明的電子槍的軸向正視圖和側(cè)視圖。
圖7(第4頁)，8(第5頁)，9(第5頁)和10(第6頁)分別是圖5中所示電子槍沿7-7、8-8、9-9和10-10視向的剖面圖。
圖11(第6頁)示出本發(fā)明電子槍的電子束離開束形成區(qū)(第一透鏡)時(shí)的束電流密度等值線。
圖12(第6頁)示出由本發(fā)明電子槍的第二透鏡產(chǎn)生的電子束在主透鏡中的電流密度等值線。
圖13(第7頁)示出兩條曲線，它們分別表示為了使沿管子長軸和沿?zé)晒馄另敳康碾娮邮拇怪狈至烤劢苟仨氃贕5′電極的7KV聚焦電壓上疊加的行頻調(diào)制電壓。
圖14(第8頁)示出一條曲線，它表示為了使沿管子短軸的電子束聚焦而必須在G4電極的最佳低聚焦電壓上疊加的幀頻調(diào)制電壓。
圖15(第9頁)示出一條曲線，它表示為了把附加的聚焦校正因子應(yīng)用于偏轉(zhuǎn)電子束而必須在G4電極的最佳低聚焦電壓上疊加的行頻調(diào)制電壓。
圖16(第10頁)示出一對(duì)曲線，它們說明熒光屏上沿長軸的3D和9D位置上電子束光點(diǎn)尺寸與加在G4電極上的行頻調(diào)制電壓的函數(shù)關(guān)系。
圖17(第11頁)示出一對(duì)曲線，它們說明熒光屏上沿管子短軸的6D和12D位置上的電子束光點(diǎn)尺寸與加在G4電極上的幀頻調(diào)制電壓的函數(shù)關(guān)系。
圖1示出普通的矩形彩色顯象管10，其玻殼11包括矩形面板12和與矩形玻錐16連接的管狀管頸14。面板12包括觀看面板18和周圍凸緣或側(cè)壁20，用熔接密封方法把凸緣20密封到玻錐16上。在面板18的內(nèi)表面上設(shè)置鑲嵌式三色熒光屏。該熒光屏最好是條形屏，同時(shí)，熒光條沿著基本上垂直于管子的高頻光柵行掃描方向(行掃描方向垂直于圖1的平面)延伸。此外，該熒光屏可以是點(diǎn)屏。用普通方法，把多孔選色電極或蔭罩板24可拆卸地安裝在離開熒光屏22預(yù)定距離處。用虛線示意地示于圖1中的一字排列式電子槍26安裝在管頸14內(nèi)中央處，用于產(chǎn)生三束電子束28，并使它們沿著初始的共平面束路徑穿過蔭罩板24射向熒光屏22。普通電子槍之一是四柵極雙電位電子槍，例如，1986年10月28日授予Morrell等人的美國專利4，620，133中所描述、示于本文圖2中的電子槍。
圖1中的管子預(yù)定與外部磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)配合使用，例如，位于玻錐和管頸連接區(qū)的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)30。當(dāng)激勵(lì)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)30時(shí)，該系統(tǒng)使三束電子束28受到磁場的作用，該磁場使電子束在熒光屏22上的矩形光柵中水平和垂直掃描。圖1中用靠近偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)30中央的線P-P表示起始偏轉(zhuǎn)(零偏轉(zhuǎn)狀態(tài))平面。由于邊緣場的緣故，管子的偏轉(zhuǎn)區(qū)從偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)30沿軸向伸入電子槍26的區(qū)域。為了簡化，圖1中未示出偏轉(zhuǎn)區(qū)中偏轉(zhuǎn)電子束路徑的實(shí)際彎曲情況。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)30產(chǎn)生非均勻磁場，該磁場具有強(qiáng)枕形垂直偏轉(zhuǎn)磁場和強(qiáng)桶形水平偏轉(zhuǎn)磁場，以便在熒光屏22的周圍部分使電子束會(huì)聚。電子束在穿過這種非均勻磁場時(shí)發(fā)生畸變和散焦。結(jié)果，在熒光屏22的周圍部分，電子束光點(diǎn)的形狀嚴(yán)重畸變。圖3表示單電子束的束光點(diǎn)，該光點(diǎn)在熒光屏的中心處是園的，而在熒光屏的周圍產(chǎn)生各種形式的畸變。如圖3中所示，當(dāng)沿著水平軸偏轉(zhuǎn)時(shí)，電子束光點(diǎn)在水平方向上拉長了。在熒光屏的四個(gè)角落，電子束光點(diǎn)由水平拉長部分和垂直拉長部分組合而成，結(jié)果，形成帶周圍暈圈狀拉長部分的橢園形光點(diǎn)。分辨率隨著電子束偏轉(zhuǎn)而降低，因而，不可忽略的非均勻聚焦產(chǎn)生了必須予以解決的問題。
上述美國專利4，620，133致力于所述束聚焦問題，其方法是提供一種包括偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和電子槍的彩色圖象顯示裝置，該電子槍具有束形成區(qū)(該區(qū)包括第一柵極G1，第二柵極G2和第三柵極G3)和主聚焦透鏡G3-G4，該主聚焦透鏡和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、束形成區(qū)協(xié)同工作，以在熒光屏22上形成束光點(diǎn)。本文中的圖4a示出對(duì)于由圖2中所示電子槍的束形成區(qū)和主透鏡產(chǎn)生的電子束而言，熒光屏22中心處的電子束電流密度等值線。所述電子槍電流是4毫安。圖4a的電子束電流密度等值線包括比較大的中心區(qū)和一些周邊區(qū)，所述中心區(qū)具有基本上不變的束電流，其值大約是平均束電流的50%，而在周邊區(qū)，束電流降到平均束電流的大約5%、最后降到平均束電流的1%。該電子束沿垂直軸拉長成橢園形，以減小電子束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的過聚焦作用。圖4b示出在圖2的電極G3和G4之間的主透鏡L2中的束電流密度等值線。在該位置，電子束在水平方向上被拉長;但是，50%束電流密度區(qū)仍然容納在電子束的小的橢園形中心部分中，該中心部分的周圍是代表電子束的5%和1%電流密度等值線的比較大的橢園區(qū)，所述電子束是偏轉(zhuǎn)到熒光屏右上角的電子束。在該電子束中心部分的上、下出現(xiàn)相同的暈圈。在大屏幕電視機(jī)和CAD/CAM應(yīng)用場合，所述普通雙電位電子槍在熒光屏上產(chǎn)生的束光點(diǎn)是不能令人滿意的。
圖4和6中示出本發(fā)明電子槍40的細(xì)節(jié)。電子槍40包括三個(gè)等間距的共平面的陰極42(每束電子束一個(gè)陰極)，控制柵極44(G1)，簾柵極46(G2)，第三電極48(G3)，第四電極50(G4)，第五電極52(G5)(該G5電極包括G5′部分54和G5″部分55)以及第六電極56(G6)。這些電極按名稱順序以陰極為起點(diǎn)隔開排列，并固定在一對(duì)玻璃支撐桿(未示出)上。
陰極42，G1電極44，G2電極46和G3電極48面向G2電極46的那部分，構(gòu)成電子槍40的束形成區(qū)。G3電極48的另一部分，G4電極50和G5電極52的G5″部分55，構(gòu)成第一非對(duì)稱透鏡。G5電極52的G5′部分54和G6電極56構(gòu)成主聚焦透鏡(或第二非對(duì)稱透鏡)。
如本領(lǐng)域中眾所周知的，每個(gè)陰極42包括其前端由陰極帽60封閉的陰極筒58，陰極帽60具有包含電子發(fā)射材料的端部涂層62。每個(gè)陰極42由位于陰極筒58內(nèi)適當(dāng)位置上的熱子線圈(未示出)間接加熱。
G1和G2電極44、46是兩個(gè)彼此靠近的、基本上平的平板電極，它們各自具有三個(gè)穿過其中的一字排列的小孔64和66。小孔64和66與陰極涂層62對(duì)中，以激勵(lì)射向熒光屏22的三束等間隔的共平面電子束28(如圖1中所示)。起始的電子束路徑最好是基本上平行的，同時(shí)，中間路徑與電子槍的中心軸A-A重合。
G3電極48包括基本上平的外平板68，該平板具有穿過其中的三個(gè)一字排列的小孔70，這些小孔分別與G2和G1電極中的小孔66和64對(duì)中。G3電極48還包括一對(duì)杯形的第一和第二部分72和74，這兩部分的開口端彼此連接在一起。第一部分72的三個(gè)一字排列的小孔76穿過該杯形部分的底部，這三個(gè)小孔與平板68中的小孔70對(duì)中。G3電極的第二部分74的三個(gè)小孔78穿過其底部，這三個(gè)小孔與第一部分72中的小孔76對(duì)中。小孔78的周圍有突起部分79。另一種方法是，平板68及其一字排列的小孔70可以與第一部分72構(gòu)成整體部件。
新型的G4調(diào)制電極50包括基本上平的平板，后者具有穿過其中的三個(gè)非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的一字排列的小孔80，這些小孔與G3電極中的小孔78對(duì)中。圖7中示出小孔80的形狀。
如圖7中所示，非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的小孔80在水平方向(即，各小孔的排列方向)上伸長。小孔80中的每一個(gè)包括基本上園的中心部分，后者包括半徑r1＝0.079英寸(2.007mm)的主孔120和一對(duì)反向設(shè)置的弧形部分122，后者由位于主孔的每一側(cè)的副孔構(gòu)成。該副孔與主孔120局部重疊，而每個(gè)副孔的半徑r2＝0.020英寸(0.511mm)，并且，每個(gè)副孔位于水平軸B-B上、離開主孔120的中心0.067英寸(1.702mm)的距離，因此，小孔80的總的水平尺寸H是0.174英寸(4.420mm)。副孔122平滑地融合在主孔120中。小孔80的最大垂直尺寸是0.158英寸(4.013mm)，即，等于主孔120的直徑。該園形主孔便于用園柱形裝配銷釘組裝電子槍元件。非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱小孔80提供對(duì)穿過其間的電子束的四極聚焦作用，并且，通過在其上加上隨電子束偏轉(zhuǎn)而變化的動(dòng)態(tài)電壓來加強(qiáng)這種作用。上述美國專利4，319，163公開了在較低電壓的電子槍元件上加動(dòng)態(tài)電壓的方法。
G5″電極部分55包括第一深拉的杯形構(gòu)件，在該構(gòu)件的底部加工三個(gè)由突起部分83圍繞的小孔82?；旧掀降钠桨鍢?gòu)件84(該構(gòu)件的三個(gè)小孔86與小孔82對(duì)中)固定在第一杯形構(gòu)件的開口端，并且，將該開口端封閉。有多個(gè)小孔90的第一平板部分88固定在平板構(gòu)件84的反面。
G5′電極部分54包括第二深拉杯形構(gòu)件，在該構(gòu)件的底部形成凹槽92，同時(shí)，在凹槽92的底面加工三個(gè)一字排列的小孔94。突起部分95圍繞小孔94。G5′電極部分54的反向開口端由第二平板部分96封閉，穿過該第二平板部分的三個(gè)小孔與第一平板部分88中的小孔90對(duì)中，并且，按下述方式與小孔90相配合。
G6電極56是杯形的深拉構(gòu)件，該構(gòu)件具有在其一端的大孔100(三束電子束都穿過該大孔)和一個(gè)開口端，平板構(gòu)件102固定在該開口端，并且，將該開口端封閉，穿過該平板構(gòu)件的三個(gè)小孔104與G5′電極部分54中的小孔94對(duì)中。突起部分105圍繞小孔104。
圖8中示出G5′電極部分54中的凹槽92的形狀。對(duì)于每個(gè)電子束路徑來說，凹槽92具有一致的垂直高度，該凹槽具有園形的端部。該形狀稱為“跑道”形。
圖9中示出G6電極56中大孔100的形狀。大孔100的垂直高度在邊側(cè)電子束路徑處較大，而在中心電子束路徑處較小。該形狀稱為“狗骨”或桿鈴”形。
G5″電極部分55的第一平板部分88面對(duì)G5′電極部分54的第二平板部分96。第一平板部分88中的小孔90具有從該平板部分伸出的突起部分，對(duì)于每個(gè)小孔，該突起部分分成兩個(gè)分段106和108。第二平板部分中的小孔98也具有從該平板部分伸出的突出部分，對(duì)于每個(gè)小孔，該突起部分分成兩個(gè)分段110和112。如圖10中所示，分段106和108與分段110和112相交錯(cuò)。這些分段用于當(dāng)把不同電壓分別加到G5″電極部分55和G5′電極部分54時(shí)，在每個(gè)電子束路徑中建立多極(例如，四極)透鏡。通過在G5′電極上加上適當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)電壓信號(hào)，有可能利用由分段106、108、110和112建立的四極透鏡，提供對(duì)電子束的象散校正，以校正或者在電子槍中、或者在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中出現(xiàn)的象散。上述美國專利4，731，563描述了這種四極透鏡。
下表中給出用于27V110管子中的用計(jì)算機(jī)模擬的電子槍的具體尺寸。
表英寸 毫米K-G1間隔 0.003 0.08G1電極44的厚度 0.0025 0.06G2電極46的厚度 0.024 0.61G1和G2小孔直徑 0.025 0.64G1與G2間隔 0.010 0.25G2與G3間隔 0.03 0.76G3平板部分68的厚度 0.010 0.25G3小孔直徑 0.040 1.02G3電極長度 0.200 5.08G4電極50的厚度 0.035 0.89G4電極小孔尺寸 0.158v x 4.01v x0.174H 4.42HG3與G4間隔 0.050 1.27G5″和G5′電極部分55和54的總長度 0.890 22.61G4和G5間隔 0.050 1.27平板部分88與96之間間隔 0.040 1.02
(續(xù)表)凹槽92長度 0.715 18.16凹槽92垂直高度 0.315 8.00凹槽92深度 0.115 2.92G6電極的長度 0.130 3.30G5與G6間隔 0.050 1.27小孔78，82，90，94，98 0.160 4.06和104的直徑中心至中心的小孔間隔 0.200 5.08大孔100長度 0.698 17.73大孔100在中央電子束處的垂直高度 0.267 6.78大孔100在邊側(cè)電子束處的垂直高度 0.280 7.11大孔100深度 0.115 2.92G3突起部份79的長度 0.035 0.89G5突起部份83的長度 0.029 0.74G5′突起部份95的長度 0.034 0.86G6突起部份105的長度 0.045 1.14在表中給出的實(shí)施例中，電子槍40象圖6中所示那樣電連接。一般說來，陰極工作在大約150V，G1電極處在地電位，G2電極工作在大約300V至1000V的范圍內(nèi)，G3電極和G5″電極部分互相連接并工作在大約7KV，而G6電極工作在大約25KV的陽極電壓。至少在G4電極和G5′電極上加上不同的動(dòng)態(tài)電壓。
在本發(fā)明的電子槍40中，第一透鏡L1(圖6)包括G1電極44，G2電極46和G3電極48的相鄰部分，透鏡L1形成對(duì)稱形的高質(zhì)量電子束，而不是第二透鏡L2中的非對(duì)稱形電子束。圖11中示出L1的各電子束之一的束電流密度等值線。可以看出，本發(fā)明的束形成區(qū)不在電子束中產(chǎn)生任何明顯的不對(duì)稱性。
第二透鏡L2包括G4調(diào)制電極50和G3電極48及G5電極52的相鄰部分(即，G5″電極部分55)，透鏡L2構(gòu)成非對(duì)稱透鏡，后者形成水平方向拉長的電子束，圖12中示出該電子束在第三透鏡(即，主透鏡)L3中的束光點(diǎn)等值線。穿過G4電極50的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱小孔80和加到其上的動(dòng)態(tài)電壓相結(jié)合，產(chǎn)生基本上橢園形的電子束。
在G5′電極部分54和G6電極56之間形成的主聚焦透鏡(即，第三透鏡)L3還是低象差透鏡;當(dāng)主透鏡調(diào)制電極部分54與聚焦電極52處于相同電位(大約7KV)、并且、G4電極50與G2電極46處于相同電位(大約350V)時(shí)，該透鏡處于最佳狀態(tài)(如下所述，在熒光屏中央獲得零象散)。
在本發(fā)明的電子槍40中，G4調(diào)制電極50對(duì)于沿管子長軸(一字排列式電子槍的排列方向)從3D至9D的熒光屏位置的行頻調(diào)制(15.75KHZ)和沿管子短軸(垂直于所述排列方向)從6D至12D的熒光屏位置的幀頻調(diào)制(60H)都有影響。但是，由于在大電流情況下G4電極太靠近電子束交叉位置，所以，該電極不能完全補(bǔ)償在管子角落2D、10D(由于對(duì)稱性，也不能完全補(bǔ)償在管子角落4D、8D)中的偏轉(zhuǎn)散焦。由于在幀掃描頻率下在高電壓聚焦電源(7KV)中電容耦合的困難，以及，由于僅僅利用低電壓的G4電極50、在管子的角落(2D、10D和4D、8D)行頻調(diào)制無效，所以，本發(fā)明采用雙調(diào)制電極。行頻調(diào)制是通過把基本上拋物線形的電壓信號(hào)(該電壓隨偏轉(zhuǎn)角的增大而增加)疊加到聚焦電源電壓(該電壓加到G5′電極部分54)上來完成的。幀頻調(diào)制是通過把不同的拋物線形電壓信號(hào)(該信號(hào)也隨偏轉(zhuǎn)角的增大而增加)加到低聚焦電壓(該電壓加到G4電極50)上來實(shí)現(xiàn)的。
圖13示出第一曲線124，該曲線描述為了聚焦沿管子長軸從位置3D至位置9D的電子束、在G5′電極部分54上所需要的行頻調(diào)制電壓信號(hào)〔相對(duì)于(熒光屏中心)聚焦電壓(7KV)而言〕。曲線126表示當(dāng)把適當(dāng)?shù)膸l調(diào)制電壓信號(hào)加到G4電極50、以便沿管子的短軸從位置6D至位置12D校正電子束聚焦時(shí)，在G5′電極部分54上需要較高的行頻調(diào)制電壓、以便從熒光屏頂部(或底部)的這頭到那頭(從2D至10D，或者，4D至8D)聚焦電子束。圖14中示出幀頻調(diào)制電壓信號(hào)曲線128。
從圖13可以看出，由圖13和14的波形所提供的雙電極動(dòng)態(tài)調(diào)制信號(hào)電壓的缺點(diǎn)在于為了沿?zé)晒馄恋捻敳?、在角?D和10D處正確地聚焦電子束所需的行頻調(diào)制電壓信號(hào)(曲線126)，大于沿管子的長軸、從3D至9D正確地聚焦電子束所需的行頻調(diào)制電壓信號(hào)(曲線124)。換句話說，用G5′主透鏡電極部分54的行頻調(diào)制和G4電極50的幀頻調(diào)制，不能完全實(shí)現(xiàn)沿長/短軸和在所述各角落位置上同時(shí)聚焦電子束。雖然，所述“簡單”的雙電極動(dòng)態(tài)調(diào)制是適當(dāng)?shù)?，但是，它未能使該裝置的性能最佳化。
采用“復(fù)合”雙柵極調(diào)制能使其性能最佳化，所述調(diào)制迫使沿長軸(3D至9D)和在各角落(2D至10D)的總的行頻調(diào)制電壓相等。因?yàn)?，雖然對(duì)于熒光位置3D和9D處的行頻調(diào)制來說G4電極50是有效的、但這對(duì)于角落2D和10D無效，所以，通過在G4調(diào)制電極50上加上附加的行頻調(diào)制電壓信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的。因此，通過把在10至-300V(相對(duì)于G2)范圍內(nèi)的第二行頻調(diào)制電壓信號(hào)130加到G4電極50上、使3D和9D位置上的電子束過聚焦，能夠把加到G5′電極部分54上的第一行頻調(diào)制電壓信號(hào)的幅度提高到曲線126中所示的值，從而，在保持沿長軸在3D和9D位置上聚焦的同時(shí)，在角落2D和10D處實(shí)現(xiàn)聚焦。圖15示出第二行頻調(diào)制電壓信號(hào)130。
圖16和17分別表示加到G4電極50上的行頻和幀頻調(diào)制電壓信號(hào)對(duì)沿長軸在3D至9D處以及沿短軸在6D至12D處的束光點(diǎn)尺寸的影響。圖16表示在比350V的G2電壓低大約300V的所需要的工作點(diǎn)的情況下，沿著管子的長軸，熒光屏上的電子束光點(diǎn)尺寸在水平方向上以大約1.6∶1的比例拉長。圖17表示在比G2電壓高大約300V的所需要的工作點(diǎn)的情況下，在沿管子短軸的位置6D和12D處，熒光屏上電子束光點(diǎn)尺寸在垂直方向上以大約1.7∶1的比例拉長。上述調(diào)制影響垂直方向的光點(diǎn)尺寸、而基本上不影響水平方向的光點(diǎn)尺寸。
總之，改進(jìn)的電子槍40包括三個(gè)透鏡，可以分別調(diào)制其中的第二和第三透鏡，以校正由在管殼的玻錐和管頸連接處圍繞管子的自會(huì)聚偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)在電子槍中引起的象差。第三透鏡包括G5′電極部分，可以用具有行掃描頻率的第一電壓信號(hào)調(diào)制該電極，以便沿著管子長軸的方向，為熒光屏上的電子束提供聚焦校正。可以把具有幀掃描頻率的第二電壓信號(hào)加到第二透鏡的G4電極上，以便沿著管子的短軸方向，為熒光屏上的電子束提供聚焦校正。通過采用復(fù)合雙調(diào)制技術(shù)(該技術(shù)除了上述調(diào)制電壓之外，還包括加到G4電極上的附加行頻調(diào)制電壓信號(hào))以及提高加到G5′電極部分上的行頻調(diào)制電壓，不但能沿著長軸和短軸使電子束的聚焦最佳化，而且，能在熒光屏的各角落上使電子束聚焦。
權(quán)利要求
1.一種彩色陰極射線管，它包括裝有一字排列式電子槍的管殼，所述電子槍用于產(chǎn)生三束一字排列的電子束、并使它們沿著起始共平面路徑射向所述管殼的一部分內(nèi)表面上的熒光屏，所述電子槍包括多個(gè)彼此隔開的電極，這些電極形成用于聚焦所述電子束的第一、第二和第三透鏡，所述第一透鏡包括用于向所述第二透鏡提供基本上對(duì)稱的電子束的束形成區(qū)，所述第二透鏡包括用于向所述第三透鏡提供非對(duì)稱形電子束的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的電子束聚焦裝置，所述第三透鏡是低象差的主聚焦透鏡，其特征在于所述第二透鏡(L2)的所述非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的電子束聚焦裝置包括具有三個(gè)穿過其間的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的一字排列的小孔(80)的第一調(diào)制電極(50)，所述小孔中的每一個(gè)在所述一字排列方向上拉長并包括基本上園形的中心部分(120)和兩個(gè)反向設(shè)置的弧形部分(122)，后者與所述園形中心部分的園周相交。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色陰極射線管，其特征在于所述第一調(diào)制電極(50)的所述小孔(80)中的每一個(gè)包括具有第一半徑(r1)的主孔(120)和兩個(gè)部分疊加在所述主孔上的副孔(122)，所述副孔各自具有小于所述第一半徑(r1)的第二半徑(r2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色陰極射線管，其特征在于在每條電子束路徑上，在所述第二透鏡(L2)和所述第三透鏡(L3)之間設(shè)置多極透鏡，用于形成該多極透鏡的電極包括第一多極透鏡電路(88)和第二多極透鏡電極(96)，所述第一多極透鏡電極包括所述第二透鏡的一部分(55)，而所述第二多極透鏡電極包括所述第三透鏡的一部分(54)。
全文摘要
改進(jìn)的彩色CRT和安裝在管子上的磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。管殼中的電子槍包括構(gòu)成三個(gè)透鏡的多個(gè)隔開的電極。第一透鏡包括向第二透鏡提供基本上對(duì)稱的電子束的束形成區(qū)。第二透鏡包括向第三透鏡提供非對(duì)稱形電子束的第一調(diào)制電極。至少把一種(最好是兩種)動(dòng)態(tài)電壓信號(hào)加到第二透鏡的調(diào)制電極上。把另一種動(dòng)態(tài)電壓信號(hào)加到第三透鏡的第二調(diào)制電極部分上。這些電壓信號(hào)與電子束偏轉(zhuǎn)相關(guān)并改善了熒光屏周邊上電子束光點(diǎn)尺寸。
文檔編號(hào)H01J29/62GK1061110SQ9111059
公開日1992年5月13日 申請(qǐng)日期1991年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月27日
發(fā)明者羅倫·李·曼尼格, 戴維·亞瑟·紐, 卡爾·雷歐·納德·朗德佛爾 申請(qǐng)人:Rca許可公司