CN1161818C - 彩色阴极射线管中的电子枪 - Google Patents

Abstract

彩色CRT中的电子枪，包括三极真空管和主透镜形成电极，还包括：第一动态四极透镜形成电极，用于提供加载到R，G，B电子束上的垂直和水平聚焦作用，两种聚焦作用不同；第二动态四极透镜形成电极，用于提供加载到R，B电子束上的水平/垂直聚焦作用，并提供加载到G电子束上的水平/垂直聚焦作用，两种聚焦作用不同，并且按照从主透镜形成电极开始到三极真空管的顺序布置第一动态四极透镜形成电极和第二动态四极透镜形成电极。

Description

彩色阴极射线管中的电子枪

技术领域

本发明涉及阴极射线管，具体涉及彩色CRT(阴极射线管)中用于提高分辨率的电子枪。

背景技术

通常，如图1所示，彩色CRT设有玻屏1，焊接在玻屏内侧表面上的灯泡形状的玻锥2，和在玻锥后部的用于密封电子枪4以发射红、绿和蓝色的R.G.B电子束的管颈部5。还有玻屏内侧表面的红、绿和蓝色的荧光材料涂层6，荧光材料涂层附近的支撑框架8，和装配在支撑框架8上用于选择从电子枪4发射的R.G.B电子束3的颜色的荫罩7。在玻锥的外圆周上有偏转线圈9，用于在垂直或水平方向偏转从电子枪发射的R.G.B电子束。

参见图2，电子枪具有三极真空管部分和主透镜部分。三极真空管部分设有内置加热丝4a，热源，三个水平一字形排列的阴极4b，用于控制从阴极发射的热电子的控制电极4c，和用于加速热电子的加速电极4d，其中控制电极4c和加速电极4d从阴极开始按照顺序以一定间隔布置。主透镜部分设有用于聚焦并最终加速在三极真空管部分产生的R.G.B电子束的聚焦电极4e，和阳极4f。在上述电子枪中，在向各电极加载所需的电压后，在聚焦电极4e和阳极4f之间出现电压差，该电压差形成了各电极之间的静电透镜。因此，在静电透镜的作用下，来自三极真空管部分的R.G.B电子束3在经过聚焦电极4e和阳极4f的路径中被聚焦到荧光材料涂层的中心。在此情况下，自会聚偏转线圈9开始工作，以将聚焦到荧光材料涂层中心的R.G.B电子束偏转到屏幕的整个区域。

图3A和3B中显示了偏转线圈处形成的磁场的分布。即，水平偏转磁场形成为枕形，垂直偏转磁场形成为桶形，用于校正荧光材料涂层的边缘区域中的失会聚。如图3C和3D所示，可以通过分别将水平偏转磁场和垂直偏转磁场分离为两极分量和四极分量来对它们进行解释。即，两极分量在水平和垂直方向偏转电子束，四极分量在垂直方向会聚电子束并在水平方向发散电子束。因此，即使磁场近似于均匀，R.G.B电子束在荧光材料涂层的边缘区域仍然接收到相当大的象散，使得束斑因细微的枕形和桶形磁场分量而产生畸变。

图4A和4B更详细地显示在屏幕上电子束斑的畸变。即，由于在屏幕的中心部分未加载偏转磁场，因此该处的电子束斑未显示畸变。但是，在边缘区域的R.G.B电子束斑被在水平方向发散而在垂直方向过度会聚，使电子束在水平方向明显拉长，并且在上和下方向分散，形成淡薄的模糊(thin haze)11，这导致了屏幕的边缘区域中的分辨率变差。在CRT越大进而偏转角越大的情况下，该问题变得更为严重。

在现有技术中的许多情况下，为了解决该问题，通过在第一聚焦电极41和第二聚焦电极42之间提供一形成四极透镜(见图6B中的13)的四极结构，在电子束被偏转向屏幕的边缘区域时与偏转信号同步地校正象散，其中该四极结构是通过将聚焦电极分为如图5A和5B中所示的两部分提供的。图5A和5B中所示的***已在USP 4,772,827中公开，其中阴极侧的第一聚焦电极41具有电子束通过孔41a和在电子束通过孔41a之间和两侧上的垂直板电极。而且，加载有高电压的第二聚焦电极42具有在上和下侧的水平板电极42b，和对应于第一聚焦电极中的电子束通过孔41a的三个电子束通过孔42a。

下面将参考图5A-6B说明上述电子枪的工作。来自三极真空管部分(电子束形成区域)的电子束通过第一聚焦电极41，第一聚焦电极侧的四极部分41b，第二聚焦电极侧的四极部分42b，和第二聚焦电极，之后被聚焦到静电透镜14，以在管屏上形成图象。具体地说，在将电子束偏转向边缘区域时，尽管第一聚焦电极41被提供有固定静电电压，第二聚焦电极42被提供有根据电子束的所需偏转而变化的动态电压。即，由于将提供给第一聚焦电极41和第二聚焦电极42的电压提供到第一聚焦电极侧的四极部分41b和第二聚焦电极侧的四极部分42b，因此由该四极结构形成了四极透镜13，其能够校正对电子束造成影响的象散。一般来说，当CRT变大，或偏转角变大时，加载到第二聚焦电极的动态电压高于加载到第一聚焦电极的静电电压。第一聚焦电极41和第二聚焦电极42之间的电压差在该四极结构处形成四极透镜13，其在垂直方向拉长了电子束。因此，四极透镜预先防止了在电子束被主透镜14和偏转线圈9的非均匀磁场偏转到边缘区域时所发生的电子束模糊现象。

下面对四极透镜进行说明。

参见图6A，在电子束3未被偏转(即聚焦到屏幕的中心部分)时，电子束3以近乎于水平/垂直方向聚焦到屏幕的中心部分，而在电子束被偏转到屏幕的边缘区域时，会由于偏转象差分量使电子束不能准确聚焦。而且，图中虚线所示部分是在电子束被偏转到边缘区域时由偏转线圈9造成的象散分量。由偏转线圈9形成的DY透镜12在水平方向发散电子束3而在垂直方向会聚电子束3。据此，在电子束3被偏转到边缘区域时，由距离差造成的过聚焦分量和由偏转线圈9造成的欠聚焦分量在水平方向中重叠，显示出严重的过聚焦，这导致了图象在垂直方向上的强烈色散，使得边缘区域中的分辨率变差。图6B表示加入了四极透镜以改善上述图象色散，其中显示出由四极结构形成的四极透镜校正了由偏转线圈9造成的象散。为此，四极透镜13被设计为，在水平方向将电子束会聚相当于由偏转线圈造成的水平发散的量，在垂直方向将电子束发散相当于由偏转线圈造成的垂直会聚的量。而且，如图6B所示，加载到主透镜形成电极的较低动态电压使主透镜有所削弱，以允许电子束在水平/垂直方向被聚焦到边缘区域的点上。因此，由动态电压形成的合适的四极透镜能够提供对于屏幕的边缘区域的最佳聚焦作用。

但是，现有技术CRT的电子枪中使用的一字形排列自会聚线圈使得R.G.B电子束在偏转中心有固定间隔。据此，作为两侧电子束的R电子束和B电子束具有与作为中央电子束的G电子束不同的偏转效果。即，提供给R电子束侧和B电子束侧的动态电压被提高，以使R电子束和B电子束比G电子束偏转得更多，从而实现准确会聚。被提高的动态电压使得在屏幕边缘区域的侧电子束的象素变大，即侧电子束象素变得具有光晕部分。虽然有必要降低动态电压以改善该光晕现象，但动态电压的降低会造成中央电子束更严重的欠聚焦，使得作为中央电子束的G电子束更大。即使提供了动态四极透镜，上述这种在边缘区域中中央电子束和侧电子束的不平衡仍然会使得管屏边缘区域中的分辨率变差。

发明内容

因此，本发明致力于一种彩色CRT中的电子枪，能够实质性地消除由现有技术的局限和缺点造成的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供一种彩色CRT中的电子枪，其能提高屏幕的边缘区域中的分辨率。

本发明的附加特征和优点将在下面的说明中给出，其部分地可以从说明中理解，或通过实践本发明来领悟。根据说明书，权利要求和附图中特别指出的结构可以实现和获得本发明的目的和其它优点。

为了实现这些和其它优点并根据本发明的目的，如所体现和广义说明的，提供了一种彩色阴极射线管中的电子枪，该电子枪具有：三极真空管，用于发射、控制和加速R，G，B电子束；以及主透镜形成电极，用于将从三极真空管发射的R，G，B电子束聚焦到屏幕上，其特征在于所述电子枪包括：第一动态四极透镜形成电极，用于发散水平方向的电子束和会聚垂直方向的电子束；第二动态四极透镜形成电极，用于通过向电子束施加动态电压来将要施加到电子束的水平和/或垂直聚焦作用提供到电子束，其中中央电子束通过孔的透镜作用不同于侧电子束通过孔的透镜作用；和第三动态四极透镜形成电极，用于会聚水平方向的电子束和发散垂直方向的电子束，其中按照从主透镜形成电极开始到三极真空管的顺序布置第一动态四极透镜形成电极、第二动态四极透镜形成电极和第三动态四极透镜形成电极。

应理解，上述一般说明和以下的详细说明都是示例性和解释性的，目的在于提供对本发明权利要求的进一步解释。

附图说明

所包括的用于提供对本发明进一步理解的附图构成了说明书的一部分，图示了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

在附图中：

图1显示现有技术CRT的剖面；

图2显示现有技术电子枪的剖面；

图3A，3B，3C和3D显示现有技术偏转线圈形成的磁场的分布；

图4A和4B显示现有技术中电子束斑的畸变状态；

图5A和5B显示现有技术电子枪的内部结构的示例；

图6A显示在未应用动态四极透镜时电子束在屏幕上的聚焦状态；

图6B显示在应用动态四极透镜时电子束在屏幕上的聚焦状态；

图7显示根据本发明优选实施例的电子枪的剖面；

图8A显示图7中沿线I-I的剖面；

图8B显示图7中沿线II-II的剖面；

图8C显示图7中沿线III-III的剖面；

图8D显示图8B的另一个实施例；和

图9A，9B，9C显示电子束在屏幕上的聚焦状态。

具体实施方式

下面参考图7-9C中的例子对本发明优选实施例进行详细说明。根据本发明优选实施例的彩色CRT中的电子枪包括：第一动态四极透镜131，形成在具有不同垂直和水平聚焦作用的主透镜单元130附近；和第二动态四极透镜132，在第一动态四极透镜的电子束R，G和B发射装置上。而且，将第二动态四极透镜形成电极的侧电子束通过孔形成为，使得每个侧电子束通过孔的水平和垂直聚焦作用与中央电子束通过孔的水平和垂直聚焦作用不同。并且，在第二动态四极透镜的电子束发射装置侧形成有第三动态四极透镜133。主透镜部分中的聚焦电极400被分为多个以固定间隔布置的聚焦电极，其上连接电压加载装置(未示出)，用于分别选择性地加载动态或静态电压。由于该电压加载装置具有与现有技术相同的***和工作原理，因此省略对其的详细说明。设置电压加载装置，使得将动态电压加载到与阳极最靠近的第一聚焦电极410，将静态电压加载到紧接着第一聚焦电极410的第二聚焦电极420，将动态电压加载到紧接着第二聚焦电极420的第三聚焦电极430，并将静态电压加载到紧接着第三聚焦电极430的第四聚焦电极440。如以上所解释的，电压加载装置被设计为在合适的时间向各个聚焦电极加载互不相同的合适电压。最后，上述***允许在第一聚焦电极410和阳极4f之间形成主透镜，在第一聚焦电极410和第二聚焦电极420之间形成第一动态四极透镜131，在第二聚焦电极420和第三聚焦电极430之间形成第二动态四极透镜132，在第三聚焦电极430和第四聚焦透镜440之间形成第三动态四极透镜133。每个聚焦电极都是杯和帽的组合，其中杯和帽具有相互不同或相同形式的电子束通过孔，用于提供具有互不相同的透镜作用的动态四极透镜131，132，133。

下面参考图8A-8D对上述电子束通过孔的形式进行说明。

由于第一聚焦电极的帽(称为“第一帽”)(见图7中的411)中的电子束通过孔与阳极中的电子束通过孔相同，因此省略该电子束通过孔的详细说明。第一聚焦电极的杯(称为“第一杯”)中的电子束通过孔对应于第二聚焦电极的帽(称为“第二帽”)421中的电子束通过孔，并在其上部和下部具有向外突出的板形或圆形的电极片412a。第二帽中的电子束通过孔421a的形式是垂直拉长的孔，每个孔的垂直侧大于水平侧，或者其形式是矩形孔，第一杯412中的相应电极片412a***到孔中。具体地说，如图所示，该垂直拉长孔的形式包括钥匙孔的形式。在下文中所述的“钥匙孔形”可以用“垂直拉长孔形”代替。对于第二聚焦电极的杯(称为“第二杯”)422中和第三聚焦电极的帽(称为“第三帽”)431中的电子束通过孔，在外侧的侧电子束通过孔422a和431a是圆形的，用于提供相同的水平和垂直聚焦作用，而在中心的中央电子束通过孔422b和431b是钥匙孔形或矩形，用于提供互不相同的垂直和水平聚焦作用。对于形成第二四极透镜的第二杯422和第三帽431中的电子束通过孔的外侧电子束通过孔422a和431a可以不是圆形的，而是长度大于宽度的孔。形成第三四极透镜的第三聚焦电极的杯(称为“第三杯”)中的每个电子束通过孔432a被形成为长度大于宽度，第四聚焦电极的帽(称为“第四帽”)中的每个电子束通过孔441a的宽度大于长度。据此，在第一聚焦透镜和阳极之间形成的主透镜130其水平聚焦作用大于垂直聚焦作用。

下面将详细说明本发明的彩色CRT中电子枪的操作。

在通过控制电压供给装置将静态电压和动态电压设置为相等，以便将电子束偏转到屏幕的边缘区域时，电子束的对准(just)在屏幕的边缘区域中匹配。在此情况下，如图9A所示，仅激活主透镜130和偏转透镜DY，而不激活第一，第二和第三四极透镜131，132和133。为了在此状态下将电子束导引到屏幕的中心，应在偏转线圈DY未起作用时通过控制电压供给装置将动态电压降低到低于静态电压。即，与现有技术方法相反地执行该操作，在现有技术方法中，在电子束的对准初始地在屏幕的中心匹配后，逐渐提高动态电压，从而改善屏幕的边缘区域处的电子束。据此，可以使作为中央电子束的G电子束和作为侧电子束的R和B电子束的作用互不相同。即，使中央电子束所聚焦的主透镜中心处的透镜作用比使侧电子束所聚焦的主透镜边缘处的透镜作用强烈。而且在此情况下，各个聚焦电极410，420，430和440之间的电压差形成四极透镜131，132和133。优选地，动态四极透镜131，132和133的透镜作用互不相同。即，将动态电压提供给第一聚焦电极410，将高于提供给第一聚焦电极的动态电压的静态电压提供给第二聚焦电极420，以产生形成第一动态四极透镜131的电压差，实现水平方向的发散作用和垂直方向的汇聚作用。这是因为第二帽421中的各电子束通过孔421a分别具有大于宽度的长度，并且第一杯412中的电子束通过孔具有上和下电极片412a。由于将动态电压提供给第三聚焦电极430，在第二和第三聚焦电极之间形成第二动态四极透镜132，使得侧电子束在垂直和水平方向具有相同的聚焦作用，而中央电子束在水平方向被汇聚，在垂直方向被发散。这是因为第三帽431中的中央电子束通过孔431b具有大于宽度的长度，并且第二杯422中的中央电子束通过孔422b是宽度大于长度的矩形钥匙孔。并且，由于将静态电压提供给第四聚焦电极440，在第三聚焦电极和第四聚焦电极之间形成的第三动态四极透镜133具有在水平方向的汇聚作用和在垂直方向的发散作用。这是因为第四帽441具有宽度大于长度的各电子束通过孔441a，并且第三杯432具有宽度小于长度的各电子束通过孔432a。即，第三动态四极透镜133与第一动态四极透镜131的作用相反，并且第三动态四极透镜的各自电极中的中央电子束通过孔的透镜作用和侧电子束通过孔的透镜作用不同。如图9B所示，根据上述作用通过聚焦电极之间的四极透镜获得了电子束的合适偏转，使得即使在屏幕中心也能形成清晰的图象。为了降低提供给各聚焦电极的动态电压，可以改变形成第二动态四极透镜的第二聚焦电极和第三聚焦电极之间的电子束通过孔的形状。即，如图8D所示，对于第二杯和第三帽中的电子束通过孔，通过将每个外侧电子束通过孔形成为具有大于宽度的长度，可以使第二四极透镜的垂直聚焦作用更为强烈，以便如图9C所示在水平方向的更前面的点形成图象。

本发明的彩色CRT中的电子枪不限于其中将聚焦电极分为4部分以形成3个动态四极透镜的***。即，即使如现有技术那样形成两个动态四极透镜，仅当第二动态四极透镜形成电极的外侧电子束通过孔应具有相同的垂直和水平聚焦作用，并且其中的中央电子束通过孔应具有在水平方向的汇聚作用和在垂直方向的发散作用的情况下，可以获得相同的效果。如上述实施例所述，其实现方式可以是，在形成第二动态四极透镜的相对电极中，以相互交叉的方向形成钥匙孔形或矩形的中央电子束通过孔，并且形成圆形或长度大于宽度的矩形的侧电子束通过孔，使得分别形成第一动态四极透镜和第二动态四极透镜的中央电子束通过孔的透镜作用和侧电子束通过孔的透镜作用不同。即，只要在初始地在屏幕的边缘区域进行了对准匹配后，为了匹配屏幕的中心部分，而使向各个聚焦电极提供动态电压和静态电压的方式不同，并且正确地提供相应电子束通过孔的形式，以使得在动态电压降低到低于静态电压时改变相应四极透镜的形状，那么动态四极透镜的数目是2，3或大于3都是无关紧要的。

如上所述，通过将聚焦电极分为多个部分，并选择性地向各个聚焦电极提供动态电压和静态电压，以及聚焦电极中电子束通过孔的形状和布置的适当改变，即使在提供低的动态电压，也可以提高屏幕中心部分和边缘部分的分辨率。而且，通过设计来提供低于静态电压的动态电压，可以适当地防止现有技术中对动态电压的提高，并能补偿象散。

本领域技术人员应理解，在不偏离本发明精神或范围的情况下，可以对本发明的彩色CRT中的电子枪进行各种改进和变型。因此，本发明应涵盖落入所附权利要求及其等价物范围内的所有改进和变型。

Claims (15)

1.一种彩色阴极射线管中的电子枪，该电子枪具有：三极真空管，用于发射、控制和加速R，G，B电子束；以及主透镜形成电极，用于将从三极真空管发射的R，G，B电子束聚焦到屏幕上，其特征在于所述电子枪包括：

第一动态四极透镜形成电极，用于发散水平方向的电子束和会聚垂直方向的电子束；

第二动态四极透镜形成电极，用于通过向电子束施加动态电压来将要施加到电子束的水平和/或垂直聚焦作用提供到电子束，其中中央电子束通过孔的透镜作用不同于侧电子束通过孔的透镜作用；

第三动态四极透镜形成电极，用于会聚水平方向的电子束和发散垂直方向的电子束，

其中按照从主透镜形成电极开始到三极真空管的顺序布置第一动态四极透镜形成电极、第二动态四极透镜形成电极和第三动态四极透镜形成电极。

2.根据权利要求1的电子枪，其中第二动态四极透镜形成电极包括相对的表面，每个表面具有用于在水平方向汇聚G电子束和在垂直方向发散G电子束的中央电子束通过孔，和用于在垂直和水平方向以相同方式汇聚R，B电子束的侧电子束通过孔。

3.根据权利要求2的电子枪，其中第二动态四极透镜形成电极每个的中央电子束通过孔是垂直拉长孔形，并且第二动态四极透镜形成电极每个的侧电子束通过孔是圆形。

4.根据权利要求2的电子枪，其中第二动态四极透镜形成电极每个的中央电子束通过孔是钥匙孔形，并且第二动态四极透镜形成电极每个的侧电子束通过孔是圆形。

5.根据权利要求2的电子枪，其中第二动态四极透镜形成电极每个的中央电子束通过孔是矩形，并且第二动态四极透镜形成电极每个的侧电子束通过孔是圆形。

6.根据权利要求2的电子枪，其中第二动态四极透镜形成电极的相对置的中央电子束通过孔是相互交叉布置的一个垂直拉长孔形和一个水平拉长孔形，并且侧电子束通过孔的长度大于宽度。

7.根据权利要求2的电子枪，其中第二动态四极透镜形成电极的相对置的中央电子束通过孔是相互交叉布置的钥匙孔形，并且侧电子束通过孔的长度大于宽度。

8.根据权利要求2的电子枪，其中相对置的中央电子束通过孔是相互交叉布置的矩形，并且侧电子束通过孔的长度大于宽度。

9.根据权利要求1的电子枪，其中分别在第一动态四极透镜形成电极和第二动态四极透镜形成电极中，中央电子束通过孔的透镜作用与侧电子束通过孔的透镜作用不同。

10.根据权利要求1的电子枪，其中，在第三动态四极透镜形成电极的相对表面中，有相互交叉布置的电子束通过孔，使得长度大于宽度的孔被布置为对着长度小于宽度的孔，从而与第一动态四极透镜形成电极处的聚焦相反地对R，G，B电子束聚焦。

11.根据权利要求1的电子枪，其中在第三动态四极透镜形成电极中，在作为中央电子束的G电子束处形成透镜作用与在作为侧电子束的R，B电子束处形成的透镜作用不同。

12.根据权利要求1的电子枪，其中分别在第一，第二和第三动态四极透镜形成电极中，中央电子束通过孔处的透镜作用与侧电子束通过孔处的透镜作用不同。

13.根据权利要求1的电子枪，其中施加到第一，第二和第三动态四极透镜形成电极的静态电压分别大于施加到它们的动态电压。

14.根据权利要求1的电子枪，其中第一动态四极透镜形成电极，第二动态四极透镜形成电极和第三动态四极透镜形成电极共同将电子束聚焦到屏幕中心。

15.根据权利要求1的电子枪，其中第二动态四极透镜形成电极的水平和垂直聚焦作用不同于第一动态四极透镜形成电极和第三动态四极透镜形成电极的聚焦作用。

Images