專利名稱：用于陰極射線管電子槍的三極管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種用于陰極射線管的電子槍三極管。
背景技術(shù)：
陰極射線管的電子槍包括一個(gè)通過(guò)熱發(fā)射而發(fā)射電子的陰極，和兩個(gè)電極，它們初始化由陰極發(fā)射的電子形成的電子束形態(tài)。因此形成一個(gè)焦點(diǎn)。這個(gè)焦點(diǎn)的尺寸盡可能是特定的。這個(gè)焦點(diǎn)在后面的描述中將被稱為“交叉點(diǎn)”。
圖1示意性地顯示了這樣一個(gè)應(yīng)用于彩色陰極射線管電子槍的三極管。陰極和兩個(gè)電極根據(jù)Z軸對(duì)齊。
Z軸是電子槍的主要縱向軸，3條電子束紅、綠、藍(lán)基本平行于Z軸前進(jìn)。
水平的X軸垂直于Z軸并通過(guò)電極G1的紅、綠、藍(lán)孔的3個(gè)中心。
垂直的Y軸垂直于軸X和Z并通過(guò)電極G1的綠孔中心。
電子槍的交叉點(diǎn)的形態(tài)、位置和范圍是以下事實(shí)導(dǎo)致的，即當(dāng)它們從陰極K的發(fā)射區(qū)被發(fā)射出來(lái)時(shí)，它們就在陰極和電極G1之間承受高會(huì)聚電子透鏡的作用。換句話說(shuō)，發(fā)射的離發(fā)射區(qū)越遠(yuǎn)的電子具有的軌跡相對(duì)于電子槍縱向Z軸的角度也就越大。因此，電子束的軌跡在不同的Z位置交叉于Z軸并且具有不同的角度由此就有了在Z軸和橫向(在平面(XY)內(nèi))中的交叉點(diǎn)范圍。
此外，當(dāng)電子束電流變化時(shí)，交叉點(diǎn)的移動(dòng)由兩種影響導(dǎo)致(1)電子束電流越大，從發(fā)射區(qū)中心發(fā)射出的電子越遠(yuǎn)，因此產(chǎn)生了上段描述的效果。
(2)電子束電流越大，陰極/電極G1透鏡的會(huì)聚越小，因此軌跡交叉距陰極更多。當(dāng)影響(2)比影響(1)更起主導(dǎo)作用時(shí)，當(dāng)電子束電流增加時(shí)，交叉點(diǎn)的位置遠(yuǎn)離陰極移動(dòng)。結(jié)果是通過(guò)電子槍主透鏡的最佳聚焦根據(jù)電子束電流改變。這被稱作“聚焦跟蹤”，并且電子槍設(shè)計(jì)者試圖去減小它。
此后，能夠發(fā)射電子的表面被稱作發(fā)射面。根據(jù)所選的三極管和為了它的操作所選的電參數(shù)，發(fā)射面更多的或更少的延伸部分有效地發(fā)射電子束。
在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電子槍中，例如在配備有象散電子束形成區(qū)(BFR)的專利US5760550中描述的電子槍，在陰極對(duì)面的第一電極G1的部分中設(shè)計(jì)有不對(duì)稱的孔，即孔不是繞Z軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，它是軸對(duì)稱的。這個(gè)孔是，例如，矩形或橢圓形或菱形的。在這樣的電子槍中，電子束的成橢圓形和象散不是獨(dú)立的，因?yàn)樗鼈兌寂c發(fā)射區(qū)的形狀有關(guān)，此外象散還與在水平面和垂直面中會(huì)聚透鏡陰極/G1的力有關(guān)。當(dāng)電子束電流改變時(shí)，成橢圓形和象散也改變(因?yàn)榘l(fā)射區(qū)改變了)。成橢圓形和象散不是獨(dú)立的事實(shí)由圖2a到2d說(shuō)明。這些圖表示了一個(gè)電子槍三極管，其中電極G1的孔采取矩形形狀，它的最大的尺寸根據(jù)垂直軸Y。圖2a和2b顯示了在低電子束電流下運(yùn)行的三極管，圖2a根據(jù)平面XZ，而圖2b根據(jù)平面YZ。圖2c和2d顯示了在高電子束電流下運(yùn)行的相同的三極管。
這些圖表明，由于水平面和垂直面之間的不對(duì)稱，陰極/電極G1透鏡的力在水平面和垂直面之間是不對(duì)稱的，這樣水平交叉點(diǎn)與垂直交叉點(diǎn)分離。
此外，美國(guó)專利4091311描述了一種平面環(huán)狀陰極，該陰極能夠在電子槍中產(chǎn)生管狀電子束“空心電子束”。這個(gè)環(huán)狀陰極設(shè)置在由陰極和一個(gè)電極G1和一個(gè)電極G2構(gòu)成的裝置中。圖3a到3c顯示了配備有平面環(huán)狀陰極的三極管針對(duì)兩個(gè)電子束電流值的情況?？梢宰⒁獾剑?dāng)電子束電流最大時(shí)，交叉點(diǎn)改變位置，但是發(fā)射區(qū)保持大致相同的范圍。環(huán)形比發(fā)射區(qū)呈圓盤狀的標(biāo)準(zhǔn)平面陰極具有以下優(yōu)點(diǎn)——隨著發(fā)射電子束的區(qū)在環(huán)狀區(qū)域的中央環(huán)的兩側(cè)擴(kuò)大(當(dāng)電子束電流增加時(shí))，當(dāng)電子束電流改變時(shí)交叉點(diǎn)移動(dòng)的更小，這樣交叉點(diǎn)按照Z(yǔ)軸擴(kuò)大但是它的重心幾乎不移動(dòng)。
——在視頻控制電壓下調(diào)制更小(降低“驅(qū)動(dòng)振幅”)，這使得驅(qū)動(dòng)電路被簡(jiǎn)單化并減少了所用的電能。
——由于在電子束從高電流經(jīng)過(guò)低電流時(shí)交叉點(diǎn)幾乎不改變它的Z位置這個(gè)事實(shí)，由在低電子束電流值下電子斑點(diǎn)的工藝精細(xì)程度較差而造成的所知的“網(wǎng)紋干擾”這種電視畫面后生現(xiàn)象被減少了。
專利申請(qǐng)WO02052599描述了環(huán)狀陰極的變型，它具有一個(gè)或多個(gè)從陰極主表面上突起的環(huán)狀隆起。隆起是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的并且具有半環(huán)形的或類似的形狀。
圖4a-4c顯示了配備有這樣一個(gè)陰極的三極管。突起的發(fā)射表面是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，并且整個(gè)三極管是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。圖4b和4c顯示了這個(gè)三極管在兩個(gè)電子束電流值下的工作情況?？梢宰⒁獾剑?dāng)電子束電流最大時(shí)，交叉點(diǎn)改變位置，但是發(fā)射區(qū)保持大致相同的范圍。發(fā)射區(qū)稍微擴(kuò)展，這是因?yàn)樗紦?jù)突起的極點(diǎn)區(qū)兩側(cè)稍微擴(kuò)展的區(qū)域。
盡管具有扁平王冠狀發(fā)射區(qū)的陰極具有通過(guò)將發(fā)射區(qū)限制在王冠處從而限制交叉點(diǎn)發(fā)展的性質(zhì)，但是這個(gè)性質(zhì)只在隆起的發(fā)射區(qū)的情況下才可以得到，因?yàn)檫@個(gè)隆起經(jīng)歷了一個(gè)更強(qiáng)的電子提取區(qū)并因此使得發(fā)射被限制在這個(gè)區(qū)域中。
這些隆起環(huán)狀發(fā)射陰極具有與平面環(huán)狀發(fā)射區(qū)陰極相同的優(yōu)點(diǎn)，如上所列。但是它們還具有對(duì)于一個(gè)給定的電子束電流更強(qiáng)地限制發(fā)射區(qū)的優(yōu)點(diǎn)，因此屏幕上的斑點(diǎn)尺寸減小了并且因此獲得更好的圖像分辨率。
缺點(diǎn)是發(fā)射區(qū)保持旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，因此成橢圓形和散光不是獨(dú)立的，特別是在設(shè)計(jì)期間它們不能獨(dú)立地調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是在電子束形成區(qū)的輸出得到一個(gè)電子束，它的成橢圓形(水平平面XZ和垂直平面YZ之間的電流密度輪廓不對(duì)稱的程度)和象散(水平交叉點(diǎn)和垂直交叉點(diǎn)之間沿Z軸的間距)在設(shè)計(jì)電子槍時(shí)可以獨(dú)立調(diào)節(jié)并在電子束電流改變時(shí)變化很小。
因此本發(fā)明涉及到一種用于陰極射線管的電子槍三極管，包括，根據(jù)第一軸排列的陰極、第一電極以及第二電極(G2)，其中第一電極的電勢(shì)在考慮符號(hào)的代數(shù)數(shù)字標(biāo)度上小于陰極，而第二電極(G2)電勢(shì)大于陰極。陰極具有至少一個(gè)突起的發(fā)射區(qū)，它的中心位于所述的第一軸上并且向第一電極突起。電極的每個(gè)都具有一個(gè)中心位于第一軸上的孔。根據(jù)本發(fā)明，突起的發(fā)射區(qū)繞著所述第一軸沒(méi)有表現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
根據(jù)實(shí)施例的一種形式，第一電極的孔相對(duì)于第一軸不具有任何旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
通常，在由垂直于所述第一軸的第二和第三軸定義的平面上，在突起中測(cè)量的極點(diǎn)線與電極的孔邊的邊緣之間的間距依據(jù)第二和第三軸是不同的。
有利地，突起的發(fā)射區(qū)具有兩個(gè)包含第一軸的對(duì)稱平面。
第一柵極的孔具也有兩個(gè)包含第一軸的對(duì)稱平面。
突起的發(fā)射區(qū)在極點(diǎn)線上測(cè)量的最大尺寸小于第一電極的孔的直徑。
根據(jù)實(shí)施例的一種形式，隆起的極點(diǎn)線從第一電極平面的投影的正交投影位于這個(gè)第一電極的孔之內(nèi)。
突起的極點(diǎn)線優(yōu)選地具有第一矩形形狀，它的尺寸比率確定了所發(fā)射的電流密度分布并因而確定了電子束的成橢圓形。
另外，與陰極相對(duì)的第一電極的孔的部分具有第二矩形形狀，它的各邊平行于第一矩形的各邊，平行于第二軸測(cè)量的兩個(gè)矩形的各邊之間的間距與平行于第三軸測(cè)量的各邊之間的間距的比率確定了水平交叉點(diǎn)和垂直交叉點(diǎn)之間的距離，因此確定了電子束的象散。
還有可能確保，陰極包括多個(gè)突起的發(fā)射區(qū)，這些發(fā)射區(qū)繞著所述第一軸不具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
本發(fā)明被應(yīng)用于彩色陰極射線管的電子槍，它包括三個(gè)平行于所述第一軸排列的前述的三極管。


本發(fā)明的不同目的和特征通過(guò)下面的描述和附圖將變得更加清楚，其中圖1到4c是上面已經(jīng)描述的技術(shù)的不同狀態(tài)；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一種電子槍三極管的實(shí)施例；圖6a到6d是圖5的三極管在低電子束電流和高電子流下的運(yùn)轉(zhuǎn)模式；圖7是根據(jù)本發(fā)明的三極管的變型實(shí)施例；圖8a到8d是圖7的三極管在低電子束電流和高電子流下的運(yùn)轉(zhuǎn)模式；圖9a和9b是根據(jù)本發(fā)明的三極管，其中陰極包括幾個(gè)突起的發(fā)射區(qū)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的基本布置如下A)給出隆起，它是平面XY上突起的一個(gè)非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形式的發(fā)射區(qū)，例如通過(guò)在突起的極點(diǎn)線給它一種矩形的形式。因此創(chuàng)建了幾何不對(duì)稱效果的發(fā)射電流密度分布，所謂的電子束的成橢圓形。
B)提供一個(gè)在平面(X，Y)中非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形式的電極G1孔，這是通過(guò)選擇在陰極的突起和孔的邊緣之間、在平面(X，Y)中的突起上測(cè)量的間距，使得它們按照X和按照Y是不同的來(lái)提供的。水平交叉點(diǎn)和“垂直交叉點(diǎn)”在Z軸的位置以這樣的方式確定，換句話說(shuō)，電子束的象散被控制的方式。實(shí)際上，發(fā)射區(qū)保持受限并且在空間上固定在突起上，但是按照X和按照Y的孔的尺寸控制了突起的等電勢(shì)線的彎曲并且因而控制了軌跡的角度方向并最終控制了“水平交叉點(diǎn)”和“垂直交叉點(diǎn)”在Z軸的位置。
圖5顯示了本發(fā)明的第一實(shí)施例，其中突起不是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的而是矩形的。例如，突起的極點(diǎn)線S是一個(gè)矩形，它的平行于平面XZ的寬度為2a，它的平行于平面YZ的長(zhǎng)度為2b。
電極G1的孔繞著Z軸是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。這個(gè)孔的半徑為R。
根據(jù)圖5的實(shí)施例，電極G1的孔的直徑大于突起的矩形的對(duì)角線。這個(gè)直徑將被優(yōu)選地設(shè)計(jì)為至少大于由突起的極點(diǎn)線S形成的矩形的對(duì)角線。因此，電極G1平面上的極點(diǎn)線的正交投影落在這個(gè)電極的孔的圓周內(nèi)。
圖6a和6d顯示了這個(gè)三極管在兩個(gè)電子束電流值下的運(yùn)行。圖6a和6b顯示了在低電子束電流下的運(yùn)行，圖6c和6d顯示了在更高的電子束電流下的運(yùn)行。
注意，當(dāng)電子束電流更高時(shí)，交叉點(diǎn)改變位置，但是發(fā)射區(qū)稍微擴(kuò)展，使它占據(jù)了突起的極點(diǎn)區(qū)域兩側(cè)更大的擴(kuò)展區(qū)域。還要注意，因?yàn)槲挥陉帢O和電極G1的孔之間的等電勢(shì)線都是更彎曲的并且更少平行于平面XY，因此它們遠(yuǎn)離Z軸。電子束是由突起的矩形的長(zhǎng)度2a側(cè)發(fā)射的，與Z軸構(gòu)成一個(gè)角度，當(dāng)比率a/R變得更大時(shí)，都變得更大。因此，這個(gè)比率a/R確定了“水平交叉點(diǎn)”Ch在Z軸的位置。以相同的方式，比率b/R確定了“水平交叉點(diǎn)”Cv在Z軸的位置。(圖6b和6d)。
在這些條件下，水平交叉點(diǎn)Ch和垂直交叉點(diǎn)Cv之間的距離通過(guò)突起的矩形的尺寸與第一電極的孔的半徑R的比率a/R和b/R來(lái)確定。因此，這些比率使得系統(tǒng)的象散可以被確定。
此外，通過(guò)作用于突起的尺寸并選擇尺寸a/b的比率，發(fā)射的電子束的成橢圓形可以被確定。
圖7顯示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在其中突起是矩形的，極點(diǎn)線是一個(gè)矩形，它在平面XZ中的寬度為2a，它在平面YZ中的長(zhǎng)度為2b。
電極G1的孔也是矩形的。電極G1的孔是矩形形狀的，它在平面XZ中的寬度為2f，它在平面YZ內(nèi)的長(zhǎng)度為2g。
圖8a到8d顯示了在兩個(gè)電子束電流值下的圖7所示系統(tǒng)的工作方式。
注意，比率a/f控制了“水平交叉點(diǎn)”Ch在Z軸的位置(圖8b和8d)，而比率b/g確定了“垂直交叉點(diǎn)”Cv的位置(圖8a到8c)。
因此，可以認(rèn)為，平行于第二軸(X)測(cè)量的兩個(gè)矩形各側(cè)之間的間距(f-a)與平行于第三軸(Y)測(cè)量的各側(cè)之間的間距(g-b)的比率確定了水平交叉點(diǎn)和垂直交叉點(diǎn)之間的距離，因而確定了電子束的象散。
還要注意，比率a/b控制發(fā)射的電流分布的幾何不對(duì)稱并因此控制了電子束的成橢圓形，并且這個(gè)成橢圓形與交叉點(diǎn)的位置是獨(dú)立的。
在前面的例子中，陰極的突起的發(fā)射區(qū)被認(rèn)為是在平面XY中具有矩形的形狀。在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，它可以具有其他的形狀，例如橢圓的形狀，這樣可以得到按照軸X和Y的不同的尺寸。
關(guān)于在陰極對(duì)面的電極G1的孔的部分，它可以具有正方形的形狀來(lái)代替旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的(如圖5中的)形狀。否則，它可以具有卵形的形狀來(lái)代替圖7中的矩形形狀。
在前述的描述中，提供了一種具有一個(gè)突起的發(fā)射區(qū)的陰極。然而，本發(fā)明還可以應(yīng)用于陰極具有多個(gè)突起的發(fā)射區(qū)的三極管。例如，圖9a和9b顯示了陰極包括突起區(qū)域ze1和ze2的三極管。這些區(qū)域通常是矩形的形狀并且它們的極點(diǎn)線S1和S2是等距離的。
在上述的描述中，描述是以中心陰極的形狀和電極的孔按照Z(yǔ)軸定位給出的，這與被設(shè)計(jì)用來(lái)激勵(lì)彩色陰極射線管綠像素的發(fā)射電子束的電子槍的部分相符。位于Z軸(圖1)的兩側(cè)并且激勵(lì)紅和藍(lán)像素的陰極和電極G1的孔以相似的甚至相同的方式構(gòu)造。
本發(fā)明有利地應(yīng)用于浸漬陰極，其中發(fā)射表面的形態(tài)可以精確地被選擇。
權(quán)利要求
1.一種用于陰極射線管的電子槍三極管，包括，根據(jù)第一Z軸排列的陰極(K)和電勢(shì)代數(shù)地低于陰極的第一電極(G1)和電勢(shì)比陰極更陽(yáng)性的第二電極(G2)，所述的電極每個(gè)都具有一個(gè)中心位于所述的第一軸(Z)上孔，陰極具有至少一個(gè)突起的發(fā)射區(qū)，它的中心位于所述的第一軸(Z)上并且向第一電極突起，所述的突起的發(fā)射區(qū)繞著所述軸(Z)不具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，第一電極的孔的特征在于它相對(duì)于所述的第一軸(Z)不具有任何旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子槍三極管，其特征在于，在由垂直于所述第一軸(Z)的第二和第三軸(X，Y)定義的平面(XY)上，在突起中測(cè)量的突起的發(fā)射區(qū)的極點(diǎn)線與電極(G1)的孔邊的邊緣之間的間距依據(jù)第二和第三軸(X，Y)是不同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子槍三極管，其特征在于，突起的發(fā)射區(qū)具有兩個(gè)包含第一軸(Z)的對(duì)稱平面(XZ和YZ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子槍三極管，其特征在于，第一柵極的孔具有兩個(gè)包含第一軸(Z)的對(duì)稱平面(XZ和YZ)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子槍三極管，其特征在于，突起的發(fā)射區(qū)在極點(diǎn)線測(cè)量的最大尺寸(b)小于第一電極(D1)的孔的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子槍三極管，其特征在于，隆起的極點(diǎn)線從第一電極平面的投影的正交投影位于所述第一電極的孔之內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子槍三極管，其特征在于，突起的極點(diǎn)線具有第一矩形形狀，它的尺寸比率(a/b)確定了發(fā)射的電流密度分布并因而確定了電子束的成橢圓形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子槍三極管，其特征在于，第一電極的孔具有第二矩形形狀，它的各邊平行于第一矩形的各邊，平行于第二軸(X)測(cè)量的兩個(gè)矩形的各邊之間的間距(f-a)與平行于第三軸(Y)測(cè)量的各邊之間的間距(g-b)的比率確定了水平交叉點(diǎn)和垂直交叉點(diǎn)之間的距離，因此確定了電子束的象散。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電子槍三極管，其特征在于，陰極包括多個(gè)突起的發(fā)射區(qū)，所述的突起的發(fā)射區(qū)繞著第一軸(Z)不具有任何的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
10.一種用于彩色陰極射線管的電子槍三極管，其特征在于，它包括三個(gè)沿第一軸平行排列的根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的三極管。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種用于陰極射線管的電子槍三極管，其中陰極具有一個(gè)突起的發(fā)射區(qū)，其中心位于電子槍的Z軸并且向第一電極突起。突起的發(fā)射區(qū)繞著所述的第一軸不具有任何的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。本發(fā)明可以應(yīng)用于陰極射線管。
文檔編號(hào)H01J29/48GK1755882SQ20051010966
公開(kāi)日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2005年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者讓－盧克·里考德, 尼克拉斯·理查德 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司