CN1395740A - 阴极射线管 - Google Patents

Abstract

阴极射线管(CRT)，它具有阴极和分别设有电子通过孔的第一、第二电极，此第一、第二电极为使从阴极取出的电子束通过各个电子通过孔而配置于阴极的前面且同轴，其中通过以第一电极为基准将截止时的阴极电压设定为50V～80V，可以实现CRT的高亮度化。

Description

阴极射线管

技术领域

本发明涉及图像显示用阴极射线管(CRT)等的CRT，特别涉及CRT的电子取出部的电极结构。

背景技术

CRT中的一般的电子取出部的电子结构如图12所示。图12取自《电子离子束手册》第三版P143，是一般的CRT的电子取出部的电极结构图。如图所示，一般的电子取出部的结构包括阴极1和设于阴极1前面的第一电极2和第二电极3构成。第一电极2与第二电极3分别具有作为电子通过孔的第一电极的孔5与第二电极的孔6，为3让阴极1取出的电子束通过这些孔而沿同一轴线配置。阴极1与第二电极3同供给预定电压的电源V连接，第一电极2取接地电位。

下面说明CRT面对的屏幕上通面亮度的调节。CRT的画面亮度与到达屏幕上的电流值大致或正比。具体地说，高亮度状态下从阻极1引出大的电流，低亮度时引出低电流。从阴极1引出电流值的调节(调制)是用阴极电压进行。图13是示明既有的CRT的阴极调节电压与从阴极取出的电流值的关系的特性图，横轴表示从电源V供给阴极的电压。开始取出电流时的阴极电压称为截止电压，以截止电压为基准(OV)而将施加给阴极的电压称为阴极调制电压。如图13所示，降低阴极调制电压后(即图13横轴的左向)，从阴极取出的电流值便减少。

既有的CRT的结构例如为：第一电极与第二电极的孔径为0.35mm，第一电极的板厚0.08mm，第二电极的板厚0.3mm，第一与第二电极的间距为0.25mm。

在上述结构下，第一电极的电极孔径、第一电极中孔部分的板厚、第二电极的电极孔径、第二电极中孔部分的板厚以及第一、第三电极间距离具下述结构：

第二电极中孔部分的电极板厚/第二电极的电极孔径＝0.86。

第一、第二电极间距离/第二电极的电极孔经0.71。

第一电极中孔部分的电极板厚/第一电极的电极孔径＝0.23。

这种电子枪工作时的截止电压约110V。在此结构下，本发明权利要求2所述的之条件式之中，不满足第一、第二电极间距离/第二电极的电极孔径≤0.69。

此外，在这种先有结构中，工作时的截止电压约为110V。

在取上述结构的既有的CRT中，调制电压为50V时的取出电流约为450μA。

作为表示电子取出部性能的指标之一是所谓发射度这种数值。所谓发射度是由电子通过电子取出部后的发散角与设想的物点宽度所确定的数值，一般，在相同的取出电流值下比较时，发射度大则在屏幕上得到的光点直径也大，使分辨率变差。相反，发射度小时，光点直径变小，分辨率良好。本说明书中所用发射度的值，是在模拟分析中使取出的电流合于300μA的条件下计算时，从获得的电子轨道中除去离中心轴线远的5％的电子轨道的基础上求发射角与物点宽度取这两者之积的结果。之所以不考虑上述5％电子轨道的理由是因为离中心轴远的5％的电子束，即使在屏幕上也形成于光点的外侧，这一部分暗淡，难以看清，对分辨率无大的影响。

由测定来直接求物点宽度不易，发射变的值基本是上通过镜模拟求得。但发射角则能通过测定较简单地求得。对测定与模拟结果进行了比较，设测定模拟下第二电极板厚增加了约10％的板厚、测定模拟下第一与第二电极间距离增加了约30％的距离，则可判明发散角良好一致。于是，本说明书中的发射度值即采用校正了的此第二电极的板厚与第一、第二电极间的距离进行模拟而求得的数值。

在上述既有的CRT中，发射度约690μm。Mrad，作为显示监探屏来显示图像时的某种CRT需使发射度在上述值以下。

如上所述，通常在用于图像显示等的CRT中，是通过增大阴极调制电压来加大取出电流。但是，随着CRT的分辨率的提高，输入阴极1的视频信号的频率成为异常的高频，超近于形成阴极调制电压的放大器性能的极限。当前的显示监控器用CRT的放大器输出的上限约为50V。而通过提高调制电压的上限来求得高亮度则有需要增加成本的困难问题。

作为解决上述问题的方法存在有降低第二电极3的电压以降低截止时阴极电压的方法。而这样就会有加大发射度、增大屏幕上光点直径与聚焦差致使分辨率劳化的问题。

发明内容

本发明正是为解决上述问题而提出的，它能抑制光点直径的加大、保持分辨率，而且与过去相比，也能以小的调制电压实现与过去相同的亮度。此外，在将调制电压调制到放大器输出上限约50V时，能够实现既有的显示监控器用CRT所未能达到过的高亮度。

本发明第一结构的阴极射线管具有阴极和分别设有电子通过孔的第一、第二电极，此第一与第二电极为使从阴极取出的电子束通过各个电子通过孔而于阴极的前面配置于同一轴线上，其中截止时的阴极电压以上述第一电极为基准，设定为50～80V。由此能达到CRT高亮度化的效果。

本发明第二结构的CRT是在本发明的第一结构的CRT中，使所述第一电极的电极孔径、第一电极的孔部分的板厚、第二电极的电极孔、第二电极孔部分的板厚以及第一、第二电极间距离满足以下条件式：

第二电极的孔部分的电极板厚/第二电极的电极孔径≤0.87；

第一、第二电极间距离/第二电极的电极孔径≤0.73；

第一电极的孔部分的电极板厚/第一电极的电极孔径≤0.23。

第二电极的孔径≥0.4mm。

这样能有效地使电流值在同一调制电压下提高约1.7倍同时能将分辨率保持原有的程度。

本发明的第三结构的CRT是使本发明的第一结构的阴极由在基体表面形成的钨层之上含有至少是包括Ba的碱土金属氧化物和含有碱土金属的阴极构成。有此，能有效地实现CRT的高亮度化，同时还能有效地提高从阴极取出电流的效率。

附图说明

图1是示明本发明实施例1的CRT的视觉识别性与亮度关系的特性图。

图2是示明本发明实施例1的CRT于50V激励时的亮度与截止电压关系的特性图。

图3是示明本发明实施例1的CRT的电流密度与阴极半径R(m)关系的持性图。

图4是示明本发明实施例2的CRT的分布函数与阴极的半径R(m)关系的特性图。

图5是示明本发明实施例3的CRT的阴极调制电压与取出电流值的关系的特性图。

图6是示明本发明实施例1的CRT的相对于第二电极的电极板厚与电极孔径之比的发射度变化的特性图。

图7是示明本发明实施例1的CRT的相对于第二电极的电极板厚与第二电极的电极孔径之比的CRT中取出电流值变化的特性图。

图8是示明本发明实施例1的CRT的相对于第一、第二电极间距离与第二电极的电极孔径之比的发射度变化的特性图。

图9是示明本发明实施例1的CRT中，CRT相对于第一、第二电极间距离与第二电极的电极孔径之比的取出电流值变化的特性图。

图10是示明本发明实施例1的CRT中，CRT相对于电极的电极板厚与第一电极的电极孔径之比的发射度变化的特性图。

图11是示明本发明实施例1的CRT中，CRT相对于电极的电极板厚与第一电极的电极孔径之比的取出电流值变化的特性图。

图12是示明既有的一般CRT中电子取出部的电极结构的结构图。

图13是示明既有的CRT的阴极调制电压与取出电流值关系的持性图。

具体实施方式

实施例1

现在据图12说明本发明实施例1的电子取出部的电极结构。实施例1中电子取出部的电极结构与图12所示既有CRT中电子取出部的电极结构相同。图12中，1为阴极、2为第一电极、3为第二电极、5为第一电极的孔(电子束通过孔)、6为第二电极的孔(电子束通过孔)。为使从阴极1取出的电子束通过上述各电子通过孔，将上述第一电极2、第二电极3同轴地配置于此阴极1的前面而构成CRT的三极部。此实施例1与权利要求1、3相对应。

将上述电子取出部的结构作如下设定：第一电极的孔径为0.35mm，第二电极的孔径为0.44mm，第一电极的板厚为0.065mm，第二电极的板厚为0.38mm。而第一、第二电极的间隔为0.3mm。作为工作条件，设截止时的阴极电压为65V(以第一电极为基准)，而给第一、第二电极施加的电压为0V、400V。

图1为CRT显示活动图像或静态自然图像(例如设想由CRT显示数字摄影图像等情形)时蜂值亮度与识觉识别性关系的测定结果。

如图1所示，亮度约300nit时，活动图像的视觉识别性有显著的改进，在此之上则无进一步改进(有关此种活动图像的视觉识别性预定将记载于月刊《显示》的2001年7月号)。从这种活动图像的视觉识别性与亮度关系方面考虑，通常的CRT监控器为17时级时是在蜂值亮度150nit下工作，不太适用于活动图像显示。

图2示明截止电压与50V激励时的峰值亮度的关系。从图2所示可知，将截止电压设定到80V以下是使蜂值亮度为300nit的必要条件。这样，权利要求的阴极截止电压的范围受到限制。

此时阴极表面上发生的电流密度分布如图3所示，其中实线表示本实施例1的电流分布而虚线表示先有例的分布。从图3可知，负荷在一些情形下比既有的小。但为了发生高亮度，由于预想到有非常大的瞬时负荷，采用钨蒸镀的阴极。这种钨蒸镀的阴极是由在基体表面形成的钨层之上形成含有至少包括Ba的碱土金属氧化物和含有Ca、St等碱土金属的电子发射源形成，具有低成本大电流特性。使用钨蒸镀阴极时，与其他阴极相比，寿命方面有利。

实施例2

下面用图12说明本发明实施例2的电子取出部的电极结构。此实施例2的电子取出部的电极结构与图12所示既有CRT中电子取出部的电极结构相同。图12中，1为阴极、2为第一电极，3为第一电极，5为第一电极的孔(电子束通过孔)，6为第二电极的孔(电子束通过孔)为使从阴极1取出的电子束通过上述各电子通过孔。将上述第一电极2、第二电极3同轴地配置于此阴极1的前面而构成CRT的三极部。此实施例2对应于权利要求2。

将上述电子取出部的结构作如下设定：第一电极的孔径为0.30mm，第二电极的孔径为0.44mm，第一电极的板厚为0.065mm，第二电极的板厚为0.38mm，第一、第二电极的间隔为0.23mm。作为工作条件，设截止时的阴极电压为50V(以第一电极为基准)，而给第一、第二电极施加的电压为0V、510V。

图4表明实施例2中电子束分布。这是电子枪的截止电压为50V时的屏幕上的电子束分布，表明了屏幕上径向中的电子束分布状态。

图4中的实线表示实施例2的电子束分布而虚线表示既有例中的分布。实施例2在45V激励下可达到约300nit的亮度，如图4所示，可获得与先有例基本相同的电子束分布。因而可以认为发射度与既有的基本相同。

实施例2构成为使第一电极孔部分的板厚、第二电极的电极孔、第二电极孔部分的板厚以及第一、第二电极间距离满足下述条件：

第二电极的孔部分的电极板厚/第二电极的电极孔径＝0.86，

第一、第二电极间距离/第二电极的电极孔径＝0.68，

第一电极的孔部分的电极板厚/第一电极的电极孔径＝0.18。

第二电极的孔径＝0.4mm。上述结构分别满足权利要求2所述的四个条件式。

实施例2中，所述电子取出部的结构设定为；第一电极的孔径0.35mm，第二电极的孔径0.44mm，第一电极的板厚0.065mm，第二电极的板厚0.38mm，第一、第二电极间隔0.3mm。作为工作条件，设截止时的阴极电压为65V(以第一电极为基准)，设给第一、第二电极施加的电压为0V、400V。

截止电压越低，同一调制电压下取出的电流能越多，但由于阴极的调制电压包含有调节容限而有50多个V，故需将截止电压设为50多个V以上。这是因为当阴极的电压比第一电极的电压低时，电子会入射到第一电极而可降低阴极的寿命。

再有，在通常的彩色CRT中，由于第一与第二电极的电压对于RGB(红绿蓝色)是共同的，因部件的偏差与组装的偏差会使截止电压产生数V到10数V的偏差。因而截止电压以约65V为目标，而实际上在50V至80V之间调节。

实施例3

图5是用于说明本发明实施例3的特性图。此特性图的纵轴表示从阴极取出的电流，横轴表示阴极的调制电压。

实施例3构成为使第一电极的电极孔径、第一电极孔部分的板厚、第二电极的电极孔径、第二电极孔部分的板厚以及第一、第二电极间距离分别满足：

第二电极的孔部分的电极板厚/第二电极的电极孔径≌0.86，

第一、第二电极间距离/第二电极的电极孔径≌0.68。

第一电极的孔部分的电极板厚/第一电极的电极孔径≌0.23。

第二电极的孔径＝0.44mm，分别勉强满足了权利要求2所述的四个条件。此实施例3对应于权利要求2。在示明阴极调制电压与取出电流值关系的第五图中，实线表示实施例3的电流值，虚线是既有结构例的电流值。从图5可知，在实施例3中，调制电压为50V时可获得约750MA的取出电流，即可在同一调制电压下得到约1.7倍的取出电流。

此外，实施例3中发射度约为690mm·Mrad，可以用与既有的相同的分辨率来显示图像。

这样，实施例3由于将截止电压设定于50～80V的范围内且其结构满足了权利要求2所示的四个条件，就可在不使分辨率变差的条件下获得的1.7倍的取出电流，能以过去不可能有的高亮度进行显示。

实施例3中，在设定截止电压为65V、第一电极的电压为0V、第二电极的电压为400V时，以第二电极的孔部分的电极板厚与第二电极的电极孔径为参数进行模拟的结果如图6所示。根据图6，为使发射度在690mm·mrad以下，需使第二电极孔部分的电极板厚/第二电极的电极孔径的值在0.87以下。此外，在图7中是以第二电极的孔部分的电极板厚与第二电极的电极孔径为参数，示明阴极调制电压为32V时的取出电流值。由图7可知，即使第二电极孔部分的板厚/第二电极的电极孔径变化，但取出的电流值基本不变。

再于实施例3中设定截止电压为65V、第一电极的电压为0V、第二电极的电压为400V时，将以第一、第二电极间距离与第二电极的电极孔径为参数进行模拟的结果示明于图8。根据图8，为使发射度在690μm·mrad以下，需使第一、第二电极间距离/第二电极的电极孔径的值在0.73之下。此外，图9示明了以第一、第二电极间距离/第二电极的电极孔径为参数。阴极调制电压为32V时的取出电流值。从图9可知，即使第一、第二电极间距离/第二电极的电极孔径改变，取出的电流值也基本不变。

另外在实施例3中，设定截止电压为65V、第一电极的电压为0V、第二电极的电压为400V，将以第一电极的孔部分的电极板厚与第一电极的电极孔径为参数进行模拟的结果示明于图10。根据图10，为使发射度在690μm·mrad以下，需要使第一电极孔部分的电极板厚/第一电极的电极孔径在0.23之下。图11则示明了以第一电极的孔部分的电极板厚/第一电极的电极孔径为参数，阴极调制电压为32V时的取出电流值。从图11可知，即使第一电极的孔部分的电极板厚/第一电极的电极孔径改变，取出电流的值也基本不变。

这样，满足权利要求2所述的四个条件式是为了将截止电压降至65V(实际上是以50V～80V)、增大取出电流且将分辨率保持到原有以上所必须的。

上面相对于实施例3说明了满足权利要求2所述四个条件式的必要性，但当电子枪的电子取出部的尺寸在实质性的范围内有变化时，也极然需要满足权利要求2所述的四个条件式。

实施例4

实施例4中CRT的结构除第一电极的孔形状以外与图12所示的结构相同。在实施例1中，第一电极的电子通过孔的形状，其直径为圆的直径，但在实施例4中，此形状则为短径0.33mm而长径为0.37mm沿上下方向为纵长的椭圆。此实施例4与权利要求2对应。

由于第一电极采用了非圆孔的形状，电子束的出射形状可整形成非轴对称的形状，能用于改进画面整体的聚焦特性。此方法虽是电子枪中屡用的技术，但如本实施例4所示，也可用于本发明中。在使用非圆形情形，它的聚焦特性与取出电流依照使用有大致相同孔面积的圆的情形。用于本实施例4的第一电极的电子通过孔椭圆的面积与约0.35mm的圆的面积相等，故可求得与实施例3相同的效果。

在实施例4中虽然是把椭圆孔用作第一电极的电子通过孔，但可考虑其他如短形、矩形与椭圆形的组合形状等。

实施例5

实施例5中CRT的基本结构与图12所示结构相同。

在图12所示CRT的上述电子取出部中，设截止时的阴极电压为65V(以第一电极为基准)，第一、第二电极的孔径分别为0.3mmφ、0.40mmφ，第一、第二电极的板厚分别为0.065mm、0.23mm，第一、第二电极间隔为0.16mm，对第一、第二施加的电压为0V、400V。

实施例4构成为使第一电极的电极孔径、第一电极的孔部分的板厚、第二电极的电极孔径、第二电极的孔部分的板厚以及第一与第二电极间距离满足：

第二电极的孔部分的电极板厚/第二电极的电极孔径(≌0.58)≤0.87。

第一与第二电极间距离/第二电极的电极孔径(≌0.40)≤0.69，

第一电极的孔部分的电极板厚/第一电极的电极孔径(≌0.22)≤0.23，

第二电极的孔径＝0.4mm。实施例5对应于权利要求2。

上述结构由于满足3权利要求2的四个条件，于同一的阴极调制电压下，可以得到约1.7倍的取出电流。此外，本实施例5由于较有余裕地满足了上述三个条件式，发射度为620μm·mrad，这一值比过去的小，得到了良好的结果。

但与实施例3比较时，由于第一、第二电极间隔小易引起放电，就会有因为第一电极孔部分的电极板薄在组装时易发生变形的问题。这样，从特性上是希望能有余裕地满足权利要求2的三个条件式，但由于制造上的理由则存在下限，下限值则与本发明的精神无直接关系。

实施例6

实施例6中CRT的基本结构与图12所示结构相同，此实施例6与权利要求2对应。

实施例6对图12所示的CRT的上述电子取出部中作了如下设定；截止时的阴极电压为65V(以第一电极为基准)，第一、第二电极的孔径分别为0.25mmφ、0.4mmφ，第一、第二电极的板厚分别为0.05mm、0.18mm，第一与第二电极间隔为0.12mm，给第一、第二电极分别施加电压0V、400V。

在实施例6中使第一电极的孔径、第一电极孔部分的板厚、第二电极的电极孔径、第二电极孔部分的板厚以及第一、第二电极间距离构成为满足下述条件：

第二电极的孔部分的电极板厚/第二电极的电极孔径(≌0.45)≤0.87。

第一与第二电极间距离/第二电极的电极孔径(≌0.40)≤0.69，

第一电极的孔部分的电极板厚/第一电极的电极孔径(≌0.20)≤0.23，

第二电极的孔径＝0.4mm。

根据上述结构，在相同的阴极调制电压下能获得约1.7倍的取出电流。此外，在实施例6中，与前述实施例1、实施例2比较时，能有余裕地满足上述四个条件式，于是发射度成为570μm·mrad那样小的值，可得到良好的结果。

这样，当有余裕地满足权利要求2的四个条件式时，一方面可以提高发射度，但由于制造方面的原因则存在下限，但下限值则与本发明的精神无直接关系。

本发明在能将CRT的分辨率保持成与过去相同的程度时同时实现高亮度化，可有效地用于图像显示CRT等的各种CRT。

Claims (3)

1.一种阴极射线管，它具有阴极和分别设有电子通过孔的第一、第二电极，此第一、第二电极为使从阴极取出的电子束通过各个电子通过孔而配置于阴极的前面并与其同轴，其中截止时的阴极电压以上述第一电极为基准，设定为50～80V。

2.根据权利要求1所述的阴极射线管，其特征在于，它使所述第一电极的电极孔径、第一电极的孔部分的板厚、第二电极的电极孔径、第二电极孔部分的板厚以及第一、第二电极间距离满足以下条件式：

第二电极的孔部分的电极板厚/第二电极的电极孔径≤0.87；

第一、第二电极间距离/第二电极的电极孔径≤0.73；

第一电极的孔部分的电极板厚/第一电极的电极孔径≤0.23；

第二电极的孔径≥0.4mm。

3.根据权利要求1所述的阴极射线管，其特征在于，作为上述阴极，采用的是在基体表面形成的钨层之上含有包括至少Ba的碱土金属氧化物、和碱土金属的阴极。

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