專利名稱：彩色顯象管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有全熒光屏高分辨率的顯象管。
通過減小電子束的斑點(diǎn)直徑可以改進(jìn)顯象管的分辨率。這可以通過增大由聚焦柵極和最后加速極的主透鏡直徑實(shí)現(xiàn)。
如美國專利5,142,189揭示的普通一字形電子槍采用通過疊加用于焦距R、G、B三束的透鏡電場來增大主透鏡直徑的方法。
但是在上述普通方法中，主透鏡的水平直徑小于垂直直徑。由于熒光屏面板趨向于平面化和偏轉(zhuǎn)角趨于更大，所以在邊沿斑點(diǎn)剖面形狀沿水平方向伸長的情況下水平伸長失真將更為明顯，這不利于在上述普通方法中為減小水平伸長失真而減小彩色顯象管邊沿斑點(diǎn)(以下稱為邊沿斑點(diǎn))的水平直徑。
通過延長聚焦柵極和最后加速極上放置的場校正電極到各開孔端部的距離并由此提高透鏡電場的疊加度可以增大主透鏡的直徑。但是這導(dǎo)致中央透鏡與邊透鏡之間的中心距離極小，從而需要增大蔭罩與熒光屏之間的距離。彩色顯象管因此易受地磁的影響。這樣，當(dāng)電子束未能正確入射到熒光屏上時(shí)就容易產(chǎn)生顏色偏移。長期以來人們一直在尋求解決這個(gè)問題的辦法。
為了解決這個(gè)問題，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種彩色顯象管，其中隨著水平透鏡直徑的增大，中央透鏡與邊透鏡之間的中心距離不會(huì)象現(xiàn)有技術(shù)的那樣減小很多。
本發(fā)明的一字形彩色顯象管包含多個(gè)聚焦柵極，每個(gè)柵網(wǎng)帶有長軸沿水平方向的橢圓開孔，其特征在于聚焦柵極的構(gòu)造使得在施加低壓的低壓聚焦柵極透鏡作用下水平聚焦力弱于垂直聚焦力并且在施加高壓的高壓柵網(wǎng)透鏡作用下水平發(fā)散力弱于垂直發(fā)散力。
通過以上述方式構(gòu)造聚焦柵極，可以在增大水平透鏡直徑的同時(shí)使中央透鏡與邊透鏡之間的中心距離不會(huì)減小很多。因此即使因?yàn)闊晒馄撩姘遄兤交蛘咂D(zhuǎn)角增大而使邊沿斑點(diǎn)的水平伸長失真變得明顯起來，也可以通過減小邊沿斑點(diǎn)的水平直徑進(jìn)行抑制。
按照本發(fā)明，所提供的主透鏡電場的四極分量與現(xiàn)有技術(shù)的不同。會(huì)聚柵網(wǎng)的構(gòu)造使得在低壓側(cè)透鏡的作用下水平會(huì)聚力弱于垂直會(huì)聚力并且在高壓側(cè)的透鏡作用下水平發(fā)散力弱于垂直發(fā)散力。在這種方式下，隨著水平透鏡直徑的增大，中央透鏡與邊透鏡之間的中心距離不會(huì)增大太多。因此即使在水平伸長失真因?yàn)椴噬@象管面板變平和偏轉(zhuǎn)角增大而變得明顯起來時(shí)，也可以減小邊沿斑點(diǎn)的水平直徑從而在避免顏色偏離的前提下提高熒光屏邊沿的分辨率。


圖1為按照本發(fā)明的彩色顯象管聚焦柵極的前視圖；圖2為沿圖1中Ⅱ-Ⅱ直線剖取的剖面圖；圖3為一曲線圖，它示出了按照本發(fā)明的聚焦柵極形成的四極分量Q和旋轉(zhuǎn)對稱分量R沿Z軸的變化；圖4為一曲線圖，它示出了本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)下Z軸位置與電子束軌跡水平偏轉(zhuǎn)之間的關(guān)系；圖5為一曲線圖，它示出了本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)下Z軸位置與電子束軌跡垂直偏轉(zhuǎn)之間的關(guān)系；圖6為一曲線圖，它示出了按照本發(fā)明另一實(shí)施例的聚焦柵極形成的四極分量Q和旋轉(zhuǎn)對稱分量R沿Z軸的變化；圖7為一曲線圖，它示出了按照本發(fā)明另一實(shí)施例的聚焦柵極形成的四極分量Q和旋轉(zhuǎn)對稱分量R沿Z軸的變化；圖8為一曲線圖，它示出了水平直徑和垂直直徑與垂直直徑φv相對水平直徑Ls之比φv/Ls的關(guān)系；圖9A是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的最后加速極2A的前視圖，柵網(wǎng)包含產(chǎn)生四極透鏡作用的柵網(wǎng)22；圖9B為沿直線b-b剖取的剖面圖；圖10為按照本發(fā)明另一實(shí)施例的帶屏狀柵網(wǎng)的聚焦柵極透視圖；圖11為一曲線圖，它示出了現(xiàn)有技術(shù)的聚焦柵極形成的四極分量Q和旋轉(zhuǎn)對稱分量R沿Z軸的變化。
以下借助圖1-11詳細(xì)描述本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
圖1為聚焦柵極1的前視圖，而圖2為沿圖1中直線Ⅱ-Ⅱ剖取的剖面圖。在圖2中，施加低壓的低壓聚焦柵極1和施加高壓的高壓最后加速極2相向放置并且分別包含橢圓開孔1a、2a，橢圓的長軸沿水平方向H。聚焦柵極1在開孔1a內(nèi)部包含場校正柵網(wǎng)3。場校正柵網(wǎng)3包含三個(gè)直線上排列形成、電子束通過其中的孔徑4、5、6。
最后加速極2在開孔2a內(nèi)部包含場校正柵網(wǎng)7。場校正柵網(wǎng)7包含三個(gè)直線排列形成、電子束通過其中的孔徑8、9、10。圖1和2所示本發(fā)明實(shí)施例的聚焦柵極1和最后加速極2的各自結(jié)構(gòu)與上面美國專利5,142,189揭示的現(xiàn)有技術(shù)中圖1和2所示聚焦柵極1和終級加速柵網(wǎng)2的結(jié)構(gòu)相似。但是按照本發(fā)明，如下所述，聚焦柵極1和最后加速極2各部分的尺寸與現(xiàn)有技術(shù)的不同。
在圖1和2所示按照本發(fā)明實(shí)施例的頸部直徑為φ24.3mm的彩色顯象管的聚焦柵極1和最后加速極2中，開孔1a、2a的水平直徑Ls為14.0mm而垂直直徑φv為6.7mm。垂直直徑φv與水平直徑Ls之比φv/Ls為0.48。在現(xiàn)有技術(shù)中示出了頸部直徑φ為32.5mm的彩色顯象管，其中Ls為21.0mm而φv為10.5mm。為與本發(fā)明比較起見，假定將現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于頸部直徑φ為24.3mm的彩色顯象管，得到水平直徑Ls為14.0mm，垂直直徑φv為7.5mm并且φv/Ls之比為0.54。
在上述結(jié)構(gòu)的彩色顯象管中，場校正柵網(wǎng)3的三個(gè)孔徑4、5和6產(chǎn)生的電場疊加在場校正柵網(wǎng)7的三個(gè)孔徑8、9和10產(chǎn)生的電場上。發(fā)明人從下述模擬中進(jìn)一步確認(rèn)，這些電場與開孔1a和2a的電場疊加在一起使得在聚焦柵極1與最后加速極2之間形成直徑較大的三個(gè)主透鏡。假定聚焦柵極1上施加了6.5kV的電壓而最后加速極2上施加了25kV的電壓，并且具有中軸Z(以下稱為Z軸)的中央主透鏡中心C1到屏幕(未畫出)的距離為265mm，主透鏡的性能通過下面的模擬計(jì)算得到。在模擬中，主透鏡Z軸附近的電勢V(x,y,z)可以分解為Z軸上的電勢Vo(z)、旋轉(zhuǎn)對稱分量R(z)和四極分量Q(z)，并且可以用方程式(1)表示V(x,y,z)=Vo(z)+R(z)(x2+y2)+Q(z)(x2-y2)(1)方程式(1)對x、y取微分。這樣可以分別由方程式(2)和(3)確定水平場強(qiáng)Ex和垂直場強(qiáng)EyEx=v(x,y,z)/x=2x(R(z)+Q(z))(2)Ey=v(x,y,z)/y=2y(R(z)-Q(z))(3)在上述方程中，R為旋轉(zhuǎn)對稱分量，而Q為水平四極分量(垂直四極分量為-Q)。四極分量定義為一種場分布分量，其中的水平和垂直透鏡作用是相反的。這種場分布被稱為四極電場。反向的透鏡作用如下例如當(dāng)水平透鏡作用是聚焦而垂直透鏡作用是發(fā)散時(shí)，這樣一種透鏡作用被稱為四極透鏡作用。場強(qiáng)Ex和Ey正比于旋轉(zhuǎn)對稱分量R與四極分量Q的疊加。具體地說，透鏡作用可以通過檢測旋轉(zhuǎn)對稱分量R和四極分量Q的分布確定。
圖3和11示出了上述模擬結(jié)果。在圖3和11中，縱坐標(biāo)表示電勢的二階微分值指明的旋轉(zhuǎn)對稱分量R和四極分量Q，而橫坐標(biāo)表示沿Z軸的距離。本發(fā)明示于圖3的曲線中，現(xiàn)有技術(shù)示于圖11的曲線中。Z軸上的零點(diǎn)表示中央主透鏡的中心C1。負(fù)值表示向最后加速極2(高壓側(cè))的距離，而正值表示向聚焦柵極1(低壓側(cè))的距離。在這些曲線中，四極分量Q表示水平分量。垂直四極分量用沿Z軸對稱的曲線Q’表示。在圖3和11的曲線中，Z軸以下曲線部分與Z軸之間的區(qū)域是聚焦力對電子束起作用的區(qū)域，而Z軸以上曲線部分與Z軸之間的區(qū)域是發(fā)散力對電子束起作用的區(qū)域。這兩種區(qū)域的大小代表了作用在電子束上透鏡作用力的大小。
旋轉(zhuǎn)對稱分量R在垂直和水平方向上具有相同的透鏡作用。但是四極分量在水平和垂直方向上具有相反的透鏡作用，一種是聚焦作用，另一種是發(fā)散作用。
整個(gè)透鏡作用可以視為旋轉(zhuǎn)對稱分量R(以下簡稱為R)與四極分量Q(以下簡稱為Q)的合成。根據(jù)Q作用的不同，水平方向的透鏡作用與垂直方向上的透鏡作用不同。按照本發(fā)明，通過采取與現(xiàn)有技術(shù)不同的Q分布可以增大水平透鏡直徑。
如圖3所示，本發(fā)明的特征在于Q分布與圖11所示現(xiàn)有技術(shù)的差別。在圖11所示現(xiàn)有技術(shù)的Q曲線中，區(qū)域a和b在低壓側(cè)的大小基本相同。而且在高壓側(cè)，Z軸上方的區(qū)域d與Z軸下方的區(qū)域c略微不同，從而使低壓區(qū)域a和b的四極透鏡作用力和高壓區(qū)域c和d的四極透鏡作用基本為零。因此水平和垂直方向上的透鏡作用基本相同。
相反，按照本發(fā)明，如圖3所示，在Q曲線中Z軸上方區(qū)域B(發(fā)散)面積大于Z軸下方區(qū)域(聚焦)的面積。因此水平方向的四極透鏡作用是發(fā)散的，而與水平方向相對的垂直方向的四極透鏡作用是聚焦的。由于低壓側(cè)的透鏡作用是聚焦作用，所以低壓側(cè)R和Q合成的透鏡作用使得聚焦力在水平方向上弱于垂直方向。在圖3中Q曲線的高壓側(cè)，Z軸下方區(qū)域C(聚焦)面積大于Z軸上方區(qū)域D(發(fā)散)的面積。即，水平方向的四極透鏡作用是聚焦的，而與水平方向相對的垂直方向的四極透鏡作用是發(fā)散的。由于高壓側(cè)R的透鏡作用是發(fā)散的，所以高壓側(cè)R和Q合成的透鏡作用使得發(fā)散力在水平方向上弱于垂直方向。
因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，按照本發(fā)明的電子束軌跡在水平方向上如圖4所示變化而在垂直方向上如圖5所示變化。圖4和5中的縱坐標(biāo)表示離開Z軸的距離而橫坐標(biāo)表示沿Z軸的距離。在現(xiàn)有技術(shù)中，水平方向與垂直方向的軌道差別如此之大以致水平軌道與垂直軌道相比距Z軸更遠(yuǎn)。這意味著較小的水平透鏡直徑和較大的垂直透鏡直徑。
相反，按照本發(fā)明，水平方向與垂直方向上電子束軌跡的差異如此之小以致水平軌道與現(xiàn)有技術(shù)相比更為靠近Z軸。這表明主透鏡在水平方向上的球面象差得到了抑制并且可以增大水平方向的透鏡直徑。當(dāng)圖1中所示中央透鏡的中心C1與邊透鏡的中心C2或C3之間的距離基本上是常數(shù)的時(shí)候，模擬結(jié)果表明，按照本發(fā)明，在現(xiàn)有技術(shù)中最大為5.7mm的水平透鏡直徑可以增大到6.3mm，或者增大10％。
一字形彩色顯象管屏幕邊沿部分上斑點(diǎn)的剖面形狀通常因?yàn)槠D(zhuǎn)失真而變形為具有橫向長軸的橢圓。如果熒光屏變平和偏轉(zhuǎn)角增大則這種現(xiàn)象更為明顯。為了使邊沿斑點(diǎn)的剖面形狀盡可能地圓并且減小水平斑點(diǎn)的直徑，電子束需要沿水平方向擴(kuò)展。
但是在現(xiàn)有技術(shù)的水平透鏡中，如果擴(kuò)展過多，則電子束將受到水平透鏡直徑較小引起的球面象差的影響。因此斑點(diǎn)直徑無法減小。
相反，按照本實(shí)施例，通過使垂直直徑φv與水平直徑Ls之比φv/Ls達(dá)到0.48可以使水平直徑相對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步增大。最終較小的球面象差可以減小邊沿斑點(diǎn)的水平直徑。
通過將比率φv/Ls設(shè)定在0.48以下也可以實(shí)現(xiàn)作為構(gòu)成本發(fā)明特征部分的圖3所示的四極場。在這種情況下，場校正柵網(wǎng)3和7分別從開孔1a和2a起算的距離L3和L4與開孔水平直徑Ls之比L3/Ls和L4/Ls需要不小于0.15。圖6示出了場分布Q和R的各個(gè)實(shí)例，其中水平直徑Ls為14.0mm，垂直直徑φv為6.7mm，比率φv/Ls固定在0.48左右，并且比率L3/Ls和L4/Ls都小于0.15。如圖6所示，即使φv/Ls小于0.48，只要比率L3/Ls和L4/Ls小于0.15，則Q曲線使得低壓側(cè)Z軸上方的區(qū)域B小于Z軸下方的區(qū)域A。Q曲線還使得高壓側(cè)Z軸下方的區(qū)域C小于Z軸上方的區(qū)域D。因此不可能產(chǎn)生如圖3所示的四極場。
相反，過大的比率L3/Ls和L4/Ls將產(chǎn)生如下的問題。具體而言，水平聚焦電壓與垂直聚焦電壓之間的聚焦電壓差將上升過多，并且中央透鏡中心C1與邊透鏡中心C2或C3之間的距離S將下降過多。因此比較好的是比率L3/Ls和L4/Ls不超過0.25。
過小的比率φv/Ls將導(dǎo)致以下問題。例如垂直透鏡直徑將變得很小。圖8示出了比率φv/Ls與水平和垂直透鏡直徑之間的關(guān)系。如圖8所示，0.40以下的比率φv/Ls將使得垂直透鏡直徑隨垂直斑點(diǎn)直徑增大而變得很小。因此比率φv/Ls比較好的是0.40以上。
以下描述本發(fā)明另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，聚焦柵極1和最后加速極2的結(jié)構(gòu)與圖2的相似，但是比率φv/Ls和尺寸與前面實(shí)施例不同。按照本實(shí)施例，即使在比率φv/Ls大于0.48的情況下，通過橫向延伸場校正柵網(wǎng)3和7的孔徑獲得了與前述實(shí)施例相同的效果。
例如聚焦柵極1和最后加速極2的開孔1a和2a的水平直徑Ls被設(shè)定為14.0mm，而開孔1a和2a的垂直直徑φv被設(shè)定為7.5mm，比率φv/Ls大約為0.54?？讖?和9的水平和垂直半徑分別設(shè)定為1.71mm和2.27mm，水平半徑與垂直半徑之比為0.75?？讖?、6、8和10的水平和垂直半徑分別設(shè)定為2.47mm和2.27mm。而且如圖7中區(qū)域E所示，在最后加速極2A上提供柵網(wǎng)22以產(chǎn)生使Q曲線在高壓側(cè)為負(fù)的四極透鏡作用。柵網(wǎng)22具有三個(gè)能使電子束通過的矩形孔徑25、26、27。
現(xiàn)有技術(shù)的如圖11所示用來生成四極分量Q和旋轉(zhuǎn)對稱分量R的聚焦柵極和最后加速極在結(jié)構(gòu)上與圖2所示的相似。在具有現(xiàn)有技術(shù)這種結(jié)構(gòu)的彩色顯象管中，頸部直徑φ為32.5mm，開孔水平半徑為2.4mm而垂直半徑為3.2mm。為與實(shí)施例進(jìn)行比較，采用現(xiàn)有技術(shù)的彩色顯象管的頸部直徑φ為24.3mm。其結(jié)果是孔徑5和9的水平半徑為1.71mm而垂直半徑為2.47mm。而且孔徑4、6、8和10的水平和垂直半徑都為2.47mm。
按照實(shí)施例的R和Q曲線示于圖7。圖7與圖11現(xiàn)有技術(shù)的比較表明，按照圖7的實(shí)施例，低壓側(cè)Z軸上方的區(qū)域B略大于Z軸下方的區(qū)域A并且高壓側(cè)Z軸下方的區(qū)域C和E之和略大于Z軸上方區(qū)域D。因此，按照實(shí)施例可以將現(xiàn)有技術(shù)中為5.7mm的水平透鏡直徑增大到6.1mm。如上所述，按照實(shí)施例，即使在比率φv/Ls大于0.4的情況下，通過提供在高壓側(cè)產(chǎn)生四極透鏡作用的柵網(wǎng)22可以增大水平透鏡直徑。
而且按照實(shí)施例橫向延伸的場校正柵網(wǎng)3和7的孔徑4、6、8、10可以設(shè)計(jì)為縱向延伸的孔徑，也可以達(dá)到同樣的效果。而且場校正柵網(wǎng)3、7可以用圖10所示屏狀柵網(wǎng)20、21代替。
本發(fā)明的精神和范圍由后面所附權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1．一種一字排列式彩色顯象管，它包含多個(gè)聚焦柵極，每個(gè)柵網(wǎng)帶有長軸沿水平方向的橢圓開孔，其特征在于所述聚焦柵極的構(gòu)造使得在施加低壓的低壓側(cè)聚焦柵極透鏡作用下水平聚焦力弱于垂直聚焦力；以及在施加高壓的高壓側(cè)柵網(wǎng)透鏡作用下水平發(fā)散力弱于垂直發(fā)散力。
2．一種一字排列式彩色顯象管，它包含多個(gè)聚焦柵極，每個(gè)柵網(wǎng)帶有長軸沿水平方向的橢圓開孔和三個(gè)一字排列其間的孔徑，其特征在于選擇所述聚焦柵極開孔的垂直直徑與水平直徑之比使得在施加低壓的低壓側(cè)透鏡作用下水平會(huì)聚力弱于垂直會(huì)聚力；以及在高壓側(cè)的高壓側(cè)透鏡作用下水平發(fā)散力弱于垂直發(fā)散力。
3．如權(quán)利要求1所述的彩色顯象管，其特征在于所述兩個(gè)聚焦柵極中的每一個(gè)包含長軸沿水平方向的橢圓開孔和場校正柵網(wǎng)；所述開孔的垂直直徑φv與水平直徑Ls之比φv/Ls不超過0.48；以及聚焦柵極開孔端與場校正柵網(wǎng)開孔端之間的距離L3與水平直徑Ls之比L3/Ls不小于0.15；其它聚焦柵極開孔端與場校正柵網(wǎng)開孔端之間的距離L4與水平直徑Ls之比L3/Ls不小于0.15。
4．如權(quán)利要求1所述的彩色顯象管，其特征在于所述兩個(gè)聚焦柵極中的每一個(gè)包含長軸沿水平方向的橢圓開孔和場校正電極；所述開孔的垂直直徑φv與水平直徑Ls之比φv/Ls為0.48；以及聚焦柵極開孔端與場校正柵網(wǎng)開孔端之間的距離L3與水平直徑Ls之比L3/Ls為0.15；其它聚焦柵極開孔端與場校正柵網(wǎng)開孔端之間的距離L4與水平直徑Ls之比L4/Ls為0.15。
全文摘要
一種一字排列式彩色顯象管,它包含多個(gè)聚焦柵極,每個(gè)柵網(wǎng)帶有長軸沿水平方向的橢圓開孔,其特征在于:所述聚焦柵極的構(gòu)造使得在施加低壓的低壓側(cè)聚焦柵極透鏡作用下水平聚焦力弱于垂直聚焦力;以及在施加高壓的高壓側(cè)柵網(wǎng)透鏡作用下水平發(fā)散力弱于垂直發(fā)散力。
文檔編號H01J29/50GK1207571SQ9811626
公開日1999年2月10日 申請日期1998年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月5日
發(fā)明者助野雅彥 申請人:松下電子工業(yè)株式會(huì)社