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(zhǔn)確地說(shuō)，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(gè)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(gè)電極連接到較高電位，通常連接到陽(yáng)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(diǎn)。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(guó)無(wú)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(gè)電極的各單獨(dú)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(guò)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(lè)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(qiáng)流電子束光點(diǎn)。這要求有一個(gè)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(gè)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(duì)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(kāi)發(fā)了若干種實(shí)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(shí)現(xiàn)均勻電流密度的方法是對(duì)G2-G3區(qū)的電子束的中心和外側(cè)部分進(jìn)行選擇性預(yù)聚焦。當(dāng)把這些新型束形成區(qū)與雙電位主聚焦透鏡一起使用時(shí)，能夠達(dá)到非常高的性能指標(biāo)。但是，這種含有新型束形成區(qū)的雙電位電子槍的性能對(duì)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。看來(lái)在現(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(guò)減小對(duì)束形成區(qū)中不同心度的敏感性來(lái)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(jìn)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(gè)彼此隔開(kāi)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(jìn)，第一單透鏡電極包含具有三個(gè)一字排列式小孔的第一部分，該三個(gè)小孔從構(gòu)成一個(gè)單一大孔的第二部分向里縮進(jìn)，所有三束電子束都穿過(guò)所述單一大孔。第二單透鏡電極包含具有三個(gè)一字排列式小孔的第一部分，該三個(gè)小孔從構(gòu)成一個(gè)單一大孔的第二部分向里縮進(jìn)，三束電子束都穿過(guò)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(gè)一字排列式小孔的第三部分，該三個(gè)小孔從構(gòu)成一個(gè)單一大孔的第四部分向里縮進(jìn)，三束電子束都穿過(guò)所述單一大孔。第三單透鏡電極包含具有三個(gè)一字排列式小孔的第一部分，該三個(gè)小孔從構(gòu)成一個(gè)單一大孔的第二部分向里縮進(jìn)，三束電子都穿過(guò)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(shí)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(duì)中的BFR和不對(duì)中的BFR的先有技術(shù)彩色顯象管中電子束光點(diǎn)形狀的圖形。
圖7a和7b分別是表示具有對(duì)中的BFR和不對(duì)中的BFR的本發(fā)明第一種彩色顯象管中電子束光點(diǎn)形狀的圖形。
圖8a和8b分別是表示具有對(duì)中的BFR和不對(duì)中的BFR的本發(fā)明第二種彩色顯象管中電子束光點(diǎn)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(diǎn)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(yù)定距離的位置上。圖1中用虛線簡(jiǎn)略地表示的、改進(jìn)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(huì)聚路徑穿過(guò)蔭罩板24，射到熒光屏22上。
圖1的管子預(yù)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(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈30受到激勵(lì)時(shí)，它就使三束電子束28受到磁場(chǎng)的作用，該磁場(chǎng)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(gè)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(chǎng)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(jiǎn)化起見(jiàn)，圖1中未示出偏轉(zhuǎn)區(qū)域中偏轉(zhuǎn)電子束路徑的實(shí)際曲度。
圖2、3、4和5中示出電子槍26的細(xì)節(jié)。電子槍26包括三個(gè)等間距的共面陰極32(每束電子束一個(gè))，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(yáng)極電位。G4電極40連接到低于陽(yáng)極電位的聚焦電壓上。
每個(gè)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(dāng)位置上的熱子線圈加熱?？刂茤艠O34和簾柵極36是兩個(gè)靠近的平板電極，它們具有三對(duì)各自對(duì)中的小孔65和67，這三對(duì)小孔分別與各陰極涂層50對(duì)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(shí)，中間電子束路徑與中心軸A-A重合。
G3電極38是包含兩個(gè)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(gè)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(jìn)一凹槽內(nèi)。第二部分56是一個(gè)連續(xù)的凸緣，它形成單一大孔58，三束電子束28都穿過(guò)該大孔。電極38的第二零件52是杯形的，其開(kāi)口端與第一零件51連接，而其具有三個(gè)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(gè)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(gè)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(jìn)一凹槽內(nèi)。第二部分69是一個(gè)連續(xù)的凸緣，它構(gòu)成單一大孔71，三束電子束都穿過(guò)該大孔。
第二單透鏡電極40的第二零件是一個(gè)筒，其兩個(gè)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(gè)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(jìn)一凹槽內(nèi)。第二部分76是一個(gè)連續(xù)的凸緣，它構(gòu)成單一大孔80，三束電子束都穿過(guò)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(gè)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(jìn)一凹槽內(nèi)。第二部分88是一個(gè)連續(xù)的凸緣，它形成單一大孔90，三束電子束都穿過(guò)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(gè)電子束通道處具有相同的垂直方向上的寬度，同時(shí)，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(jì)電子槍26時(shí)，適當(dāng)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(jì)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(xiàng)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(zhǎng)度 0.7750 19.6850G4的總長(zhǎng)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(zhǎng)度0.683017.3482大孔58和90的最小寬度0.27907.0866
表Ⅰ(續(xù))項(xiàng)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(zhǎng)度0.720018.2880大孔71和80的寬度0.33508.5090計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果預(yù)示，對(duì)于用表Ⅰ所給尺寸制造的電子槍來(lái)說(shuō)，當(dāng)在26V110管子中以25kV第二陽(yáng)極電壓和4mA束電流工作時(shí)，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(yáng)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(xiàng)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(xiàng)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(zhǎng)度 0.5950 15.1130G4的總長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)的槽溝。在兩種電子槍方案中，構(gòu)成單透鏡的三個(gè)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(dǎo)致不同心度敏感性的進(jìn)一步減小。第二，減小的主透鏡束尺寸引起低電流垂直光點(diǎn)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(jì)算機(jī)模擬結(jié)果預(yù)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(dāng)在26V110型管子中以25kV第二陽(yáng)極電壓和4ma束電流工作時(shí)，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(jì)算機(jī)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(duì)于先有技術(shù)電子槍，表Ⅰ的電子槍和表Ⅱ的電子槍來(lái)說(shuō)，當(dāng)它們?cè)谑纬蓞^(qū)中具有精確對(duì)中的小孔時(shí)，在彩色顯象管熒光屏中心處的電子束光點(diǎn)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(diǎn)的值電流密度的5%和50%。圖6b，7b和8b表示，對(duì)于三種各別的電子槍，當(dāng)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(shí)的中心電子束光點(diǎn)形狀。表Ⅲ中給出的光點(diǎn)尺寸對(duì)應(yīng)于工作在25KV第二陽(yáng)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(shí)施例產(chǎn)生了比較小的電子束光點(diǎn)。但是，通過(guò)圖6a和6b的比較可以看到，先有技術(shù)的電子槍對(duì)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(diǎn)尺寸方面有大的改進(jìn)，但是，它對(duì)于G2電極的不同心度確實(shí)有某種程度的敏感性。表Ⅱ的電子槍實(shí)施例不僅產(chǎn)生小的電子束光點(diǎn)，而且對(duì)于G2電極的不同心度具有相對(duì)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(gè)相互隔開(kāi)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(gè)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(jìn)，所述第二部分構(gòu)成單一大孔(58)，三束電子都穿過(guò)該大孔，-第二單透鏡電極(40)包含具有三個(gè)一字排列的小孔(68)的第一部分(66)，該三個(gè)小孔從第二單透鏡電極的第二部分(69)縮進(jìn)，所述第二部分構(gòu)成單一大孔(71)，三束電子束都穿過(guò)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(gè)一字排列的小孔(74)的第三部分(72)，該三個(gè)小孔從第二單透鏡電極的第四部分(76)縮進(jìn)，所述第四部分構(gòu)成單一大孔(80)，三束電子束都穿過(guò)該大孔，-第三單透鏡電極(44)包含具有三個(gè)一字排列的小孔(84)的第一部分(82)，該三個(gè)小孔從第三單透鏡電極的第二部分(88)縮進(jìn)，所述第二部分構(gòu)成單一大孔(90)，三束電子束都穿過(guò)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(jī)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(jī)構(gòu)包括疊加在各小孔(64)上的縱向拉長(zhǎng)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(jìn)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(gè)相互隔開(kāi)的、在每個(gè)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(jī)構(gòu)。該電子槍不但產(chǎn)生小的光點(diǎn)，而且具有對(duì)G
文檔編號(hào)H01J29/50GK1030847SQ8810461
公開(kāi)日1989年2月1日 申請(qǐng)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(qǐng)人:Rca許可公司