專利名稱：電子槍和具有電子槍的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子槍，它包括一個(gè)用于產(chǎn)生至少一個(gè)電子束的部分和一個(gè)主透鏡系統(tǒng)，從電子束傳播方向觀察，主透鏡系統(tǒng)具有第一電極、最后電極和至少一個(gè)中間電極，每個(gè)電極至少具有一個(gè)允許電子束通過的孔，并且通過具有所選場(chǎng)強(qiáng)的間隙彼此分開，至少其中的一個(gè)間隙具有最高場(chǎng)強(qiáng)，主透鏡電壓在工作期間逐級(jí)(step-wise)施加到所述電極間，從而形成一個(gè)電子光學(xué)聚焦透鏡。
本發(fā)明還涉及一種具有上述類型電子槍的顯示裝置。
上述電子槍在歐洲專利說明EP-B-0725972中公開。根據(jù)所描述的電子槍包括一個(gè)主透鏡，在從電子束傳播方向上觀察時(shí)，它在第一電極和最后電極間至少具有一個(gè)中間電極。在更加傳統(tǒng)的電子槍中，主透鏡只有第一和最后電極，它們通常分別被稱作聚焦電極和陽(yáng)極。通過增加中間電極而在主透鏡上分布了更多的電極。因而，此類主透鏡通常被稱作分布式主透鏡(DML)。
在該已知裝置中，主透鏡系統(tǒng)的分離電極通過電阻分壓器的方式互連，這樣主透鏡電壓在工作期間被逐級(jí)分布到電極間，目的是為了降低主透鏡系統(tǒng)中電位突變的量。與主透鏡電壓完全施加在僅有的兩個(gè)電極間的更傳統(tǒng)的電子槍相比，這樣可以顯著地改善透鏡的性能。特別是，在不需要增加透鏡機(jī)械直徑的情況下就能夠充分地把球差抑制到較大的電子束電流。
此類電子槍可應(yīng)用在諸如陰極射線管(CRT)的傳統(tǒng)顯示裝置中。這種顯示裝置包括一個(gè)真空殼，具有管頸，錐形部分和顯示窗。電子槍位于顯示裝置的管頸部分。顯示屏通常具有電致發(fā)光材料，它通過來自電子槍的至少一個(gè)電子束而被激發(fā)。實(shí)例為單色CRT，其中只有一個(gè)電子束并且也只有一種顏色的電致發(fā)光材料，而熟知的具有用于產(chǎn)生三個(gè)電子束的電子槍的彩色CRT在經(jīng)過彩色選擇裝置之后將激發(fā)三種顏色(例如紅、綠和藍(lán))的電致發(fā)光材料。而且，具有用于產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)場(chǎng)以在水平和垂直方向上至少偏轉(zhuǎn)一個(gè)電子束并且進(jìn)而掃描整個(gè)顯示屏的偏轉(zhuǎn)單元安裝在管子的錐形部分的周圍。
電子槍的其中一項(xiàng)指標(biāo)是其雜散發(fā)射特性。在電子槍中，不同的電極通過一個(gè)間隙分開。在工作期間，電壓施加到每個(gè)電極。結(jié)果，在兩個(gè)相鄰電極間的間隙中存在電壓差值，由此在兩個(gè)相鄰電極間產(chǎn)生一個(gè)選擇的場(chǎng)強(qiáng)。該場(chǎng)強(qiáng)產(chǎn)生一種被稱作雜散發(fā)射的現(xiàn)象。當(dāng)電極不是絕對(duì)干凈的時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，或是在“游離”粒子可能粘附在電極上的情況下，或者當(dāng)電極上有毛刺時(shí)同樣會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。電極上的這些粒子或毛刺可作為電子發(fā)射源。電極中孔邊緣的場(chǎng)強(qiáng)通常較高，所以這些邊緣也可作為電子發(fā)射源。這種源所產(chǎn)生的電子通過一個(gè)大的空間角度發(fā)射并且提供給具有較高電壓的電極。因此，它們被稱作雜散電子。具體來說，源自主透鏡的雜散電子會(huì)落在整個(gè)屏幕上，它們會(huì)隨機(jī)地激發(fā)屏幕上的電致發(fā)光材料，從而損害顯示裝置的對(duì)比度性能。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電子槍，與現(xiàn)有的具有中間主透鏡電極的電子槍相比，本發(fā)明所構(gòu)建的電子槍能夠改善其雜散發(fā)射的性能。
根據(jù)本發(fā)明，用以實(shí)現(xiàn)此目的的電子槍的特征在于，對(duì)于每個(gè)電子束來說，第一電極之后的至少一個(gè)電極的孔小于所述第一電極的孔。
大部分的傳統(tǒng)電子槍通過使用內(nèi)部基準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行制造。這意味著通過隔片分開的電子槍的幾個(gè)電極安裝在管腳上。在此過程中，主透鏡的陽(yáng)極作為第一個(gè)置于管腳上，而且最接近陰極的第一電極則作為最后一個(gè)安裝在管腳上。在熔珠焊接(beading)處理中，兩個(gè)或多個(gè)熔珠桿用于安排電子槍的珠狀單元(beaded unit)。為了能夠去除安裝管腳上的這種珠狀單元，從陽(yáng)極到第一電極的連續(xù)電極的孔的尺寸不能增加。由此可以明白，對(duì)于更復(fù)雜的電子槍來說，內(nèi)部基準(zhǔn)系統(tǒng)具有嚴(yán)重缺陷。歐洲專利說明EP-B-0376372公開了一種克服這些缺點(diǎn)的參考系統(tǒng)。通過利用特殊定形的電極的外部輪廓，能夠以此來排列電極。顯然，這被稱作外部基準(zhǔn)系統(tǒng)。使用這種參考系統(tǒng)的對(duì)本發(fā)明來說非常有益，因?yàn)檫@樣就可以使其中的一個(gè)電極的孔小于其前面的電極；這里的前面表示較接近陰極。
本發(fā)明是基于如下認(rèn)識(shí)，在使用外部基準(zhǔn)系統(tǒng)制造的電子槍中，可以使主透鏡電極中的至少一個(gè)電極的孔小于較接近聚焦電極(第一電極)的至少一個(gè)電極的孔。減小電極的孔徑尺寸會(huì)使該電極截獲更多的雜散電子，因此改善了雜散發(fā)射的特性。
根據(jù)本發(fā)明的電子槍最佳實(shí)施例的特征在于，對(duì)于每個(gè)電子束來說，最高場(chǎng)強(qiáng)間隙之后的電極的孔小于最高場(chǎng)強(qiáng)間隙之前的孔。由于可能發(fā)生的雜散發(fā)射是由場(chǎng)強(qiáng)決定的，所以在具有最高場(chǎng)強(qiáng)的電極間的雜散發(fā)射風(fēng)險(xiǎn)最大。使此間隙之后的主透鏡電極的孔較小將會(huì)產(chǎn)生較好的雜散發(fā)射性能。
根據(jù)本發(fā)明的電子槍的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，對(duì)于每個(gè)電子束來說，連續(xù)電極的孔從第一電極到最后電極而減小。在聚焦透鏡中，電子束通常已經(jīng)會(huì)聚在電極所處的區(qū)域。這表明射束直徑從第一電極到最后電極逐漸減小。因而不用損失電子束的間距就可以減小孔徑，其為孔徑與射束直徑差的一半。
根據(jù)本發(fā)明的電子槍的又一個(gè)實(shí)施例的特征在于，對(duì)于每個(gè)電子束來說，最后電極的孔小于主透鏡系統(tǒng)的前面電極的孔。在本實(shí)施例中，只有最后電極不同，它的優(yōu)點(diǎn)在于電子光學(xué)和機(jī)械方面的原因。有關(guān)電子光學(xué)性能方面的優(yōu)點(diǎn)所基于的事實(shí)是中間電極例如可以相同，從而可以部分消除某些主透鏡誤差。具有相同的中間電極當(dāng)然是機(jī)械制作方面的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭梢酝ㄟ^相同的設(shè)備來制造它們。
本發(fā)明還涉及一種具有根據(jù)本發(fā)明的電子槍的顯示裝置。
參考下述實(shí)施例，通過非限制性的實(shí)例，本發(fā)明的這些和其它方案將會(huì)清晰明了，并且將由此進(jìn)行闡述。
在附圖中

圖1所示為部分省略的具有彩色選擇裝置的傳統(tǒng)彩色顯象管的側(cè)視圖；圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的電子槍的透視圖；圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的電子槍中間電極的實(shí)施例；圖4a-4d所示為根據(jù)本發(fā)明的電子槍主透鏡系統(tǒng)的不同實(shí)施例的剖面圖；需要指出的是附圖只是示意性的，并且通常不按比例。
圖1所示的陰極射線管1包括真空玻殼2，具有管頸5、錐形部分4和前面板3，前面板可以是彎曲的也可以是平面的。具有以不同顏色(例如，紅、綠和藍(lán))發(fā)磷光的線或點(diǎn)圖案的顯示屏10置于板3的內(nèi)表面上。由一個(gè)框架支撐的薄陰罩12與顯示屏10有一個(gè)小距離。陰罩12可以是一個(gè)具有圓形或加長(zhǎng)的孔的有孔陰罩，或者是一個(gè)線狀(wire)陰罩。在管子工作期間，管頸5中的電子槍系統(tǒng)6通過陰罩12把電子束7、8、9發(fā)送到顯示屏10，這樣磷光粉就可以發(fā)光。電子束具有小互補(bǔ)角，在合適的陰罩-屏幕距離的情況下，電子束只射到相應(yīng)顏色的磷光粉上。偏轉(zhuǎn)裝置11確保電子束系統(tǒng)地掃描顯示屏10。
在本申請(qǐng)中，應(yīng)當(dāng)把術(shù)語(yǔ)電子槍看做具有廣泛地含義。例如，它可以指圖1以及上述給定的彩色顯象管的電子槍。另一例是電子管只產(chǎn)生一個(gè)電子束的單色管。本發(fā)明還適用于包括產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)電子束的電子槍的其它類顯示裝置。對(duì)于本申請(qǐng)來說，將使用三色電子槍描述本發(fā)明；不應(yīng)當(dāng)將此看作是限制本發(fā)明。
圖2更詳細(xì)地示出了電子槍系統(tǒng)6。這種電子槍包括射束發(fā)生部分20，多數(shù)情況下是三極管。這種三極管由三個(gè)一字型電子源組成，如陰極(此圖未示出)、第一公用電極21和第二公用電極31。在目前的大多數(shù)電子槍中，第一公用電極21被稱作柵極1(G1)并接地；第二公用電極31多數(shù)是與500-1000V范圍內(nèi)的電位連接。該電子槍還包括射束形成或預(yù)聚焦部分30。在此例中，該部分由電極31和32組成，其中電極32是聚焦電極，工作電壓一般在5kV到9kV之間。電子槍6的主透鏡系統(tǒng)40是電子槍的主聚焦部分。主透鏡形成由三極管部分產(chǎn)生的虛目標(biāo)的聚焦圖象。圖2的主透鏡系統(tǒng)包括第一電極41、最后電極45和三個(gè)中間電極42、43、44。第一和最后電極通常更多地被分別稱作聚焦電極和陽(yáng)極。陽(yáng)極的典型工作電壓范圍是25-35kV。在工作期間，主透鏡電壓被逐級(jí)施加。這可以通過使用與柵極41-45連接的電阻分壓器46進(jìn)行。中間柵極42、43、44的所選電位通過電阻分壓器46中的抽頭的適當(dāng)選擇而獲得。在此例中，主透鏡系統(tǒng)具有三個(gè)中間電極；當(dāng)然數(shù)目也可以不同。為了方便起見，在本申請(qǐng)的剩余部分中使用三個(gè)中間電極。
在最實(shí)際的例子中，如圖3所示，中間電極由三塊板制成。例如，電極42是板421、422和423的排列組合，它們可以焊接在一起以形成一個(gè)電極。這些中間電極的某些典型尺寸是總厚度約為2mm且孔徑約為4-6mm。當(dāng)然，也可以使用不同的板數(shù)排列組合中間電極。
圖4a-4d是不同實(shí)施例的剖面?zhèn)纫晥D。這些圖只示出了電子槍的主透鏡部分。
圖4a給出了根據(jù)本發(fā)明的電子槍的一般配置。在此圖中，電極44的孔54小于電極41、42、43和45的孔51、52、53和55。因而，電極41、42、43和44間形成的雜散電子被具有最小孔54的電極44部分截獲，從而使屏上具有較少的雜散發(fā)射。當(dāng)然，電極44產(chǎn)生的雜散發(fā)射仍然能夠通過電極45，電極45的孔55大于電極44的孔54。但是，有關(guān)雜散發(fā)射特性的整體效果仍然是積極的。
圖4b示出了根據(jù)本發(fā)明的電子槍主透鏡系統(tǒng)的最佳實(shí)施例。本實(shí)施例的最佳之處在于最高場(chǎng)強(qiáng)間隙之后的孔變得更小。假設(shè)電極42和43之間的電場(chǎng)強(qiáng)度最大，則從電子傳播的方向觀察，電極43以及其后的電極的孔小于電極42和其前面電極的孔。需要注意的是，兩電極間的電場(chǎng)強(qiáng)度由電極間的間隙所分開的電極之間的電壓差值給出。在場(chǎng)強(qiáng)最高的間隙中更易形成雜散電子，所以減小此間隙之后的電極孔徑最有效。
在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖4c所示，連續(xù)電極的孔徑逐步減小。在此情況下，每個(gè)接著的電極都少量地減少雜散電子的量。
圖4d所示為具有若干電子光學(xué)特點(diǎn)的實(shí)施例。此實(shí)施例只減小最后電極或陽(yáng)極的孔。這樣通過電極44和45的孔徑的大概比率可以得到雜散發(fā)射的減少量。在傳統(tǒng)電子槍主透鏡系統(tǒng)的電子光學(xué)設(shè)計(jì)中，常常優(yōu)先使用鏡式主透鏡部分。這意味著聚焦和陽(yáng)極柵極是從同一批電子槍部分中獲得的。在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)在于，如果使用反射鏡式(mirrored)主透鏡部分，則可以消除電子槍中降低圖象清晰度的令人不愉快的擴(kuò)散源。前句中所指的擴(kuò)散源易產(chǎn)生誤差、射束偏移和核心模糊不對(duì)稱。在DML類電子槍中，通過使用同批次的電極可以去除這些效果。在只有電極45具有較小的孔而電極41、42、43和44來自同一批次的情況下，可以部分實(shí)現(xiàn)這種去除效果。去除電子光學(xué)擴(kuò)散源是本實(shí)施例優(yōu)于上述圖4b和4c所示實(shí)施例之處。
簡(jiǎn)而言之，可以減少電子槍中的雜散發(fā)射的電子槍包括一個(gè)主透鏡系統(tǒng)，它在聚焦電極41和陽(yáng)極45之間具有一個(gè)或多個(gè)中間電極42、43、44。如果聚焦電極之后的主透鏡系統(tǒng)的至少一個(gè)孔小于聚焦電極的孔，則可以減少雜散發(fā)射。通過設(shè)計(jì)主透鏡系統(tǒng)的所有孔可以找出最佳的雜散發(fā)射條件。為了制造根據(jù)本發(fā)明的電子槍，最好使用外部基準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行電子槍的安裝，因?yàn)樗豢赡芡ㄟ^孔把電極集中在管腳上。
權(quán)利要求
1.一種電子槍，包括一個(gè)用于產(chǎn)生至少一個(gè)電子束的部分和一個(gè)主透鏡系統(tǒng)，從電子束傳播方向觀察，主透鏡系統(tǒng)具有第一電極、最后電極和至少一個(gè)中間電極，每個(gè)電極具有至少一個(gè)允許電子束通過的孔，并且通過具有所選場(chǎng)強(qiáng)的間隙彼此分開，其中的至少一個(gè)間隙具有最高場(chǎng)強(qiáng)，工作期間的主透鏡電壓逐級(jí)施加到所述電極間，從而形成一個(gè)電子光學(xué)聚焦透鏡，其特征在于，對(duì)于每個(gè)電子束來說，第一電極之后的至少一個(gè)電極的孔小于所述第一電極的孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子槍，其特征在于，對(duì)于每個(gè)電子束來說，最高場(chǎng)強(qiáng)間隙之后的電極的孔小于最高場(chǎng)強(qiáng)間隙之前的電極的孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子槍，其特征在于，對(duì)于每個(gè)電子束來說，連續(xù)電極的孔從第一電極到最后電極而減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子槍，其特征在于，對(duì)于每個(gè)電子束來說，最后電極的孔小于主透鏡的前面電極的孔。
5.一種具有權(quán)利要求1所述的電子槍的顯示裝置。
全文摘要
可以減少電子槍中的雜散發(fā)射的電子槍包括一個(gè)主透鏡系統(tǒng)，它在聚焦電極(41)和陽(yáng)極(45)之間具有一個(gè)或多個(gè)中間電極(42、43、44)。如果聚焦電極之后的主透鏡系統(tǒng)的至少一個(gè)孔小于聚焦電極的孔，則可以減少雜散發(fā)射。通過對(duì)主透鏡系統(tǒng)的所有孔進(jìn)行設(shè)計(jì)可以找出最佳的雜散發(fā)射條件。為了制造根據(jù)本發(fā)明的電子槍，最好使用外部基準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行電子槍的安裝，因?yàn)樗豢赡芡ㄟ^孔把電極集中在管腳上。
文檔編號(hào)H01J29/48GK1630924SQ99802968
公開日2005年6月22日 申請(qǐng)日期1999年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月21日
發(fā)明者W·A·M·阿爾寧克 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司