CN1328336A - 阴极射线管的电子枪 - Google Patents

Abstract

用于阴极射线管的电子枪,包括:具有控制电极和加速电极的三极管,用于控制从多个阴极发射的电子束的量并加速该电子束,前聚焦透镜部件,由用于聚焦和加速预定量的电子束的多个电极构成,和主透镜部件,由用于把电子束聚焦在屏幕上的多个电极构成,其中三极管的加速电极的电子束通孔直径对应于控制电极的电子束通孔直径的140－220%。控制电极的厚度对应于该控制电极电子束通孔直径的20－30%,控制电极和加速电极之间的距离对应于控制电极电子束通孔直径的40－80%。从而在高电流范围内减小了电子束的光点尺寸,实现了高清晰度图象质量。

Description

阴极射线管的电子枪

本发明涉及阴极射线管电子枪，更具体地说，涉及对应于电子枪的三极管的控制结构和加速电极，它用于减小具有要求高分辨率的高图像品质的阴极射线管的大电流区域内电子束的光点直径。

如图1所示，普通彩色阴极射线管包括一个面板10，面板10具有形成在其内侧的荧光膜11，一个漏斗12形成在面板的后面与之结合，颈部20在漏斗的后面连接到漏斗，在颈部内具有一个电子枪30，一个位于漏斗外表面上的偏转线圈18用于使电子束向上、下、左和右偏转，一个放置在面板内侧的荫罩14用于执行颜色分选，和一个框架16，支撑荫罩并将其固定到面板上。

在上述构造的阴极射线管中，当向电子枪30提供一个视频信号时，从电子枪30的阴极发射热电子。根据从电子枪的电极施加的电压，发射的电子朝面板10被加速并聚焦。这里，电子束的传播路径通过设置在颈部20的磁铁的磁场被调节，由于偏转线圈18，传播路径被控制的电子束扫描形成在面板10内表面的荧光膜11。偏转的电子束在通过荫罩14的许多孔的同时进行颜色分选。颜色分选后的电子束撞击荧光膜11发光，出现视频信号。

排列在颈部20内侧的一字形的电子枪30包括控制、加速和聚焦电极，它们垂直于电子束的传播路径安置，相邻电板之间具有预定的距离，从而通过电极施加的预定电平的电压能够控制阴极产生的电子束到达屏幕。参考图2，阴极射线管的普通电子枪30具有一个三电极部件33、一个前聚焦透镜部件34、和一个主透镜部件35。三电极部件33由三个R、G、B阴极31，作为三个阴极的公用栅的控制电极G1，放置在与阴极具有预定距离的地方，以及位于距控制电极预定距离处的加速电极G2构成。

前聚焦透镜部件34由前聚焦电极G3和第二加速电极G4构成，前聚焦电极G3位于距加速电极G2预定间隔处，第二加速电极G4位于距前聚焦电极G3预定距离处。主透镜部件35包括一个聚焦电极G5和一个阳极G6，聚焦电极G5位于距第二加速电极预定距离处，阳极G6位于距该加速电极预定距离处。前述电极的上部和下部被插入一个被称之为玻璃条39的支撑件内，玻璃条39以预定间隔被固定。一个屏蔽杯37形成在阳极G6的末端，作为屏蔽电极用于屏蔽和削弱偏转线圈18的漏磁。

当包括在阴极31内的加热器32被加热时，具有上述结构的电子枪30产生热电子，这些产生的热电子形成电子束(R、G、B)。电子束的发射量通过控制电极G1被确定后，发射的电子束穿过前聚焦透镜部件34和主透镜部件35时被加速电极G2加速并进行重复聚焦和加速处理，最终由偏转线圈18水平和竖直偏转以扫描荧光膜11。

三电极部件33的控制电极G1被接地，加速电极G2被提供500-1000V的电压。主透镜部件35的阳极G6接受25-35kV的高电压，聚焦电极G5被提供以施加到阳极G6的电压的20-30％的之间电压。此外，加速电极G2和第二加速电极G4被提供以相同的电压，前聚焦电极G3和聚焦电极G5被提供以相同的电压。

通常，电子束聚焦的光点的大小取决于电子束穿过每一个电极的通孔时产生的球面象差。由于大球面象差使得电子束光点尺寸增加，从而电子束锐度降低，导致降低清晰度。

在使用一字形电子枪的普通阴极射线管中，红、绿和蓝三个电子束并行水平排列。为了使三个电子束会聚于荧光屏11上一点，需要使用非均匀磁场的磁集中型偏转线圈。磁集中偏转线圈18产生的磁场分布具有一个枕型水平偏转磁场和一个桶型竖直偏转磁场，以防止在荧光屏上会聚失调。

该磁场具有一个两极分量和一个四极分量。两极分量在水平或竖直方向上偏转电子束，四极分量不仅执行水平或竖直偏转，还防止会聚失调。然而，这些分量在降低清晰度的方向即竖直方向上聚焦电子束，在水平方向上发散电子束，导致象散的产生，使电子束的光点失真。这种失真的电子束在其中心以及上部和下部产生模糊，这种模糊现象被称为光束相位的发散，致使在屏幕边缘区域清晰度下降。为了解决这个问题，在加速电极G2形成一个水平长槽(A)，如图3B所示。

电子枪的电极具有电子束(RGB)通孔，电子束通孔形成有预定的偏心距离S1，如图3A和3B所示。电子束路径在它们之间具有预定的偏心距离，并且当它们从主聚焦透镜部件34达到面板时聚焦在荧光屏11上的一点。在普通电子枪的情况下，控制电极G1的电子束通孔直径通常对应于0.5-0.6mm，加速电极G2的孔类似于控制电极G1或在此基础上增加10％。近来，控制电极G1和加速电极G2的孔为正方形而不是圆形，以提高清晰度。

鉴于阴极射线管尺寸扩大和阴极射线管的高清晰度的趋势，采用一种高精度荫罩板来实现HDTV所要求的高清晰度，例如，实现高品质广播和监视。高清晰度的实现还需要减小对应于象素尺寸的光点尺寸。为了减小电子束的光点尺寸，主透镜的有效孔径增加或控制电极G1的电子束通孔直径减小。然而，控制电极G1的电子束通孔直径的减小缩短了阴极31和控制电极G1之间的距离。这就削弱了电子的活动，降低了电气特性。产生了大量电流不能被利用的情况。此外，阴极31和控制电极G1之间的容量增加导致TV的视频带宽降低，降低了清晰度。

因此，本发明的一个目的是提供用于阴极射线管的电子枪，三电极部件加速电极的电子束通孔直径大于控制电极，该控制电极比普通的厚，在高电流范围内减小电子束光点直径，实现高清晰度图象质量。

为了实现本发明的目的，提供一种用于阴极射线管的电子枪，包括：一个具有控制电极和加速电极的三电极部件，用于控制从多个阴极发射的电子束的量并加速该电子束，一个前聚焦透镜部件，由用于聚焦和加速预定量的电子束的多个电极构成，和一个主透镜部件，由用于把电子束聚焦在屏幕上的多个电极构成，其中三电极部件的加速电极的电子束通孔直径对应于控制电极的电子束通孔直径的140-220％，控制电极的厚度对应于其电子束通孔直径的20-30％。

图1是普通阴极射线管剖面的侧视图；

图2示出了普通电子枪的结构；

图3A和3B分别是图2中控制电极和加速电极的前视图；

图4是曲线图，示出了电子束光点尺寸和控制电极G1、加速电极G2和前聚焦电极G3的电子束通孔直径之间的关系；

图5是曲线图，示出了对应于控制电极G1和加速电极G2之间距离的电子束光点直径和加速电极G2和前聚焦电极G3的电子束通孔直径之间的关系；

图6是曲线图，示出了控制电极G1和加速电极G2的厚度和电子束光点尺寸之间的关系；

图7是曲线图，为解释本发明的目的，示出了光点尺寸和加速电极的电子束通孔直径之间的关系；以及

图8A和8B是曲线图，分别示出了根据现有技术和本发明在高电流范围内光点尺寸的变化。

现在详细参考本发明优选实施例，在附图中示出了其例子。

为了实现高清晰度，本发明提出一种减小电子束光点尺寸的方法。在电子枪用于TV的情况下在高电流范围内光点尺寸应当小，而电子枪用于监视器情况下在低电流范围内需要光点尺寸小。因此，本发明进行各种实验，在电流为3000μA或更大的情况下减小每个红、绿和蓝电子束光点尺寸，从而减小高电流范围内光点尺寸。

本发明测量相对于控制电极G1、加速电极G2和前聚焦电极G3的电子束通孔直径和厚度的光点尺寸的响应，和在每一个因数(直径、距离和厚度)±0.05mm误差范围内相邻电极之间的距离。在该实验中，控制电极G1、加速电极G2和前聚焦电极G3的电子束通孔直径分别是0.5±0.05mm、0.5±0.05mm和1.05±0.05mm。此外，控制电极G1和加速电极G2之间的距离是0.15±0.05mm，加速电极G2和前聚焦电极G3之间的距离是1.0±0.05mm。

在前述条件下该实验获得的结果如图4所示。参考图4，当控制电极G1的电子束通孔直径变小而加速电极G2的电子束通孔直径变大时聚焦在荧光屏11上的光点尺寸迅速减小。前聚焦电极G3的电子束通孔直径几乎不影响光点尺寸。由此，可知光点尺寸对控制电极G1的电子束通孔直径反应最灵敏，对加速电极G2的电子束通孔直径有相对较大的响应。还可以发现控制电极G1和加速电极G2的电子束通孔直径在相反的方向上影响光点尺寸。即，要减小光点尺寸，要求控制电极G1的电子束通孔直径减小而加速电极G2的电子束通孔直径增大。

图5示出了光点尺寸对相邻电极之间距离的响应。如图5所示，可知控制电极G1和加速电极G2之间的距离比加速电极G2和前聚焦电极G3之间的距离对光点尺寸的影响更灵敏，加速电极G2和前聚焦电极G3之间的距离几乎不影响光点尺寸。参考图6，控制电极G1的厚度比加速电极G2的厚度对光点尺寸的影响更强烈。

这些实验结果由每一个电极对于光点尺寸的响应通过因数表示，如下表所示。

表1

因数	G1的直径	G2的直径	G3的直径	G1-G2的距离	G2-G3的距离	G1的厚度	G2的厚度
								响应	2.39	-1.0	-0.15	-0.44	0.00	-0.44	-0.15

如表1所示，只有控制电极G1的电子束通孔直径与光点尺寸成正比，其余因数与其成反比。控制电极G1的电子束通孔直径对光点尺寸影响最大，然后是加速电极G2的直径、控制电极G1和加速电极G2之间的距离、控制电极G1的厚度。前聚焦电极G3的电子束通孔直径、加速电极G2和前聚焦电极G3之间的距离和加速电极G2的厚度几乎不影响电子束通孔直径。

但是，如上所述，控制电极G1的电子束通孔直径不能无限制地减小，由于电子束的活动，其必须具有一个预定的限制。因此，本发明试图增加加速电极G2的电子束通孔直径，扩展控制电极G1和加速电极G2之间的距离，提高控制电极G1的厚度。随着控制电极G1和加速电极G2之间的距离变化，当两个电极之间的距离变为控制电极G1的电子束通孔直径的约80％时光点尺寸几乎不减小，通过适当地控制两个电极之间的距离，与现有技术相比光点尺寸可以减小13％。

即，当在现有技术中控制电极G1和加速电极G2之间的距离对应于控制电极G1的电子束通孔直径的30％时，调节为直径的40-80％以减小光点尺寸，提高本发明中的清晰度。此外，如图7所示，尽管它们的当前孔径彼此类似，在加速电极G2的的电子束通孔直径增加到控制电极G1的220％的情况下，光点尺寸与现有技术相比能够被缩小接近12％。

如上所述可知，当加速电极G2的电子束通孔直径增加到控制电极G1的220％并且它们之间的距离变成控制电极直径的80％时，光点尺寸被减小约13％。这是因为光点尺寸取决于加速电极G2的电子束通孔直径而不是控制电极G1和加速电极G2之间的距离。

图8A和8B示出了分别根据现有技术和本发明的在高电流范围内光点尺寸的变化曲线。这里，绿色电子束的光点尺寸在屏幕中心被测量。从图8A和8B可知，与现有技术相比，当加速电极G2的电子束通孔直径扩展到控制电极G1的220％时，在接近4000μA的高电流范围内光点尺寸能够被缩小13％，由点(A)和(B)表示。即，可以看到，如点(B)所示在高电流范围内光点尺寸被减小到2.31mm，然而如点(A)所示在高电流范围内普通光点尺寸为2.66mm。如上所述，光点尺寸在很大程度上取决于控制电极G1的孔径和加速电极G2的孔径之比。

此外，虽然控制电极G1的当前厚度对应于控制电极G1的电子束通孔直径的约20％，当控制电极G1的厚度变成大于控制电极G1的电子束通孔直径的30％时，光点尺寸没有任何减小。因此，当控制电极G1的厚度为其孔径的约30％时，光点尺寸可以减小5％。。虽然控制电极G1的厚度不是强烈影响的光点尺寸的因素，但它有助于减小光点尺寸。光点尺寸发减小是为了提高清晰度。由于清晰度与象素的水平方向关系密切而不是其竖直方向，光点尺寸减小意味着光点在水平程度上减小。

总之，本发明把加速电极G2的电子束通孔直径扩展到控制电极G1的电子束通孔直径的140-220％，并把控制电极G1的厚度增加到其电子束通孔直径的30％，从而与现有技术相比减小了光点尺寸，其中控制电极G1和加速电极G2具有相同的电子束通孔直径。

因此，根据本发明，加速电极G2的电子束通孔直径扩展到控制电极G1的电子束通孔直径的140-220％，控制电极G1的厚度增加到其电子束通孔直径的30％，从而减小了高电流范围内的电子束光点尺寸，实现了高清晰度图形质量。

虽然已经图示并描述了包括优选实施例的特定实施例，显然对于本领域的技术人员来说在不脱离本发明的精神个范围的条件下可以进行各种修改，这是在权利要求中试图唯一地限定的。

Claims (3)

1.一种用于阴极射线管的电子枪，包括：一个具有控制电极和加速电极的三电极部件，用于控制从多个阴极发射的电子束的量并加速该电子束，一个前聚焦透镜部件，由用于聚焦和加速预定量的电子束的多个电极构成，和一个主透镜部件，由用于把电子束聚焦在屏幕上的多个电极构成，

其中所述三电极部件的加速电极的电子束通孔直径对应于控制电极的电子束通孔直径的140-220％。

2.根据权利要求1的用于阴极射线管的电子枪，其中控制电极的厚度对应于该控制电极的电子束通孔直径的20-30％。

3.根据权利要求1的用于阴极射线管的电子枪，其中控制电极和加速电极之间的距离对应于控制电极电子束通孔直径的40-80％。

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