專(zhuān)利名稱(chēng)：采用靜電放大偏轉(zhuǎn)的節(jié)省空間的陰極射線管的制作方法
本申請(qǐng)要求享有1999年4月30日申請(qǐng)的臨時(shí)序號(hào)為60/131,919和1999年10月21日申請(qǐng)的臨時(shí)序號(hào)為60/160,654的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的權(quán)益。
本發(fā)明涉及一種陰極射線管，更具體地說(shuō)，涉及一種包括一個(gè)偏轉(zhuǎn)輔助靜電場(chǎng)的陰極射線管。
傳統(tǒng)的陰極射線管(CRT)例如被廣泛地用于電視和計(jì)算機(jī)顯示器中。在陰極射線管的漏斗狀的玻殼的管頸中有一個(gè)或多個(gè)電子槍?zhuān)诓Ａ姘迳掀靡粋€(gè)正高壓，例如30千伏特(kV)，所述的電子槍向玻璃面板發(fā)射一定數(shù)量的電子束。所述的面板通常大體上為矩形，而且通常是平面的或稍微彎曲的。玻殼和面板共同構(gòu)成一個(gè)抽真空的封閉式容器。電子槍位于貫穿面板的中心且垂直于面板的軸線上。
電子束在面板上進(jìn)行光柵掃描，撞擊到面板上的熒光粉涂層或圖形上，響應(yīng)于電子束的強(qiáng)度而產(chǎn)生光，從而在其上面產(chǎn)生圖象。光柵掃描是通過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈實(shí)現(xiàn)的，偏轉(zhuǎn)線圈包括位于漏斗狀的陰極射線管的管頸附近的外部的多組線圈。在偏轉(zhuǎn)線圈的第一組線圈中的動(dòng)態(tài)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使得電子束從一邊偏轉(zhuǎn)或掃描到另一邊(即水平掃描)，在偏轉(zhuǎn)線圈的第二組線圈中的動(dòng)態(tài)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使得電子束自上而下掃描(即垂直掃描)。通常，所述電流的波形為鋸齒形。磁偏轉(zhuǎn)力通常只在電子束射出電子槍后的最初幾厘米產(chǎn)生作用，從那時(shí)以后電子以直線軌跡運(yùn)動(dòng)，即實(shí)質(zhì)上是在場(chǎng)自由漂移區(qū)域中運(yùn)動(dòng)。通常，在每個(gè)垂直掃描的時(shí)間內(nèi)，水平掃描產(chǎn)生幾百個(gè)水平線來(lái)產(chǎn)生光柵掃描的圖象。
陰極射線管的深度，即面板和管頸后部之間的距離，是由一個(gè)最大角度和一個(gè)長(zhǎng)度來(lái)確定的，這個(gè)最大角度是偏轉(zhuǎn)線圈可以使電子束彎曲或偏轉(zhuǎn)的最大角度，這個(gè)長(zhǎng)度是管頸向后延伸以容納電子槍的長(zhǎng)度。如果增大偏轉(zhuǎn)角度，就可以減小陰極射線管的深度。
現(xiàn)代的磁偏轉(zhuǎn)陰極射線管通常達(dá)到±55°的偏轉(zhuǎn)角，稱(chēng)為110°偏轉(zhuǎn)。然而，此種110°陰極射線管用于對(duì)角線尺寸為大約62厘米(大約25英寸)或更大的屏幕時(shí)，深度是如此之大，以致于必須被設(shè)置在一個(gè)機(jī)殼中，而這個(gè)機(jī)殼必須要求一個(gè)特殊的架子或者是放在地板上。例如，110°陰極射線管面板的對(duì)角線尺寸大約為100厘米(大約40英寸)，寬高比為16∶9時(shí)，深度尺寸大約為60-65厘米(大約24-26英寸)。在實(shí)際應(yīng)用中，考慮用更大、更重、更高功率的偏轉(zhuǎn)線圈來(lái)增加最大偏轉(zhuǎn)角，以便減小陰極射線管的深度，這種考慮是不利的，因?yàn)楣牡脑黾訒?huì)導(dǎo)致磁偏轉(zhuǎn)線圈和驅(qū)動(dòng)電路的溫度上升增大，而且會(huì)需要更高的費(fèi)用。
在增加傳統(tǒng)的陰極射線管的偏轉(zhuǎn)角時(shí)碰到的另一個(gè)問(wèn)題是偏轉(zhuǎn)角增加會(huì)導(dǎo)致電子束在蔭罩上的著屏角度(landing angle)減小。因?yàn)槭a罩的厚度是在負(fù)擔(dān)得起的費(fèi)用基礎(chǔ)上從技術(shù)合理角度考慮要盡量薄，蔭罩的厚度太大會(huì)導(dǎo)致以小的著屏角度沖撞到蔭罩的孔的側(cè)壁上的電子束的比例達(dá)到難以接受的程度。對(duì)于小的著屏角度，例如，對(duì)于小于大約25°的著屏角度，將導(dǎo)致撞擊在熒光粉上的電子束流減少得無(wú)法接受，同時(shí)圖象的亮度也會(huì)減小。
解決這個(gè)深度困境的一個(gè)方法是尋求一種薄的或所謂的“平板”顯示器，它可以避免傳統(tǒng)的陰極射線管所必需的大深度。平板顯示器被希望可以足夠的薄，以致于可以被掛在墻上，它需要與傳統(tǒng)的CRT截然不同的技術(shù)，傳統(tǒng)的CRT的制造是以合理的費(fèi)用產(chǎn)生了很大的價(jià)值。因此，平板顯示器不可能以可比的費(fèi)用來(lái)提供陰極射線管所能提供的好處。但是，相對(duì)于傳統(tǒng)的陰極射線管來(lái)說(shuō)，深度減小的陰極射線管可克服傳統(tǒng)的陰極射線管深度過(guò)大的缺點(diǎn)，但并不需要陰極射線管的深度減小到可以掛在墻上的程度。
因此，需要一種陰極射線管，它的深度比傳統(tǒng)的陰極射線管要小，而同時(shí)具有相同的屏幕尺寸。
為此目的，本發(fā)明的陰極射線管包括一個(gè)管殼，它具有一個(gè)面板和在面板上的屏電極，適合于以屏電壓進(jìn)行偏置；一個(gè)電子束源，位于所述的管殼內(nèi)，用于向面板發(fā)射電子束，其中這個(gè)源適合于對(duì)電子束進(jìn)行磁偏轉(zhuǎn)；以及熒光材料，它們被布置在面板上，用于響應(yīng)于撞擊在其上面的電子束而產(chǎn)生光。在管殼內(nèi)部的至少第一靜電電極具有孔，電子束從孔中通過(guò)，其中，第一電極在源和面板之間，并且適合于以超過(guò)屏電壓的電壓進(jìn)行偏置。
按照本發(fā)明的另一方面，顯示器包括一個(gè)管殼，它具有一個(gè)面板和在面板上的屏電極，以屏電壓進(jìn)行偏置；一個(gè)電子束源，位于所述的管殼內(nèi)，用于向面板發(fā)射電子束；一個(gè)緊鄰電子束源的偏轉(zhuǎn)線圈，用于以磁力使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)；以及布置在面板上的熒光材料，用于響應(yīng)于撞擊在其上面的電子束而產(chǎn)生光。在管殼內(nèi)部的至少第一靜電電極具有孔，偏轉(zhuǎn)后的電子束從孔中通過(guò)，其中，第一電極在源和面板之間，并且以超過(guò)屏電壓的第一電壓進(jìn)行偏置。一個(gè)電壓源提供第一電壓和屏電壓。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將更容易和更好地理解本發(fā)明的最佳實(shí)施例，這些附圖包括

圖1和2是根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管的示例性實(shí)施例的截面示意圖；圖3是曲線圖，表示圖2中的陰極射線管的電壓圖形；圖4是圖2的陰極射線管的截面圖，表示其中的靜電力；
圖5是本發(fā)明的另一示例性陰極射線管的偏轉(zhuǎn)線圈漏斗區(qū)域的部分截面圖，這種陰極射線管包括對(duì)圖2的陰極射線管的改進(jìn)；圖6是一個(gè)曲線圖，表示圖2和/或圖5的陰極射線管的性能；圖7A-7D是截面圖，表示在本發(fā)明的陰極射線管中形成電極結(jié)構(gòu)的方法；圖8是一種選擇性的(alternative)示例性結(jié)構(gòu)的部分截面圖，該結(jié)構(gòu)在根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管之內(nèi)提供被適當(dāng)安置的電極；圖9A和9B分別是一種選擇性的示例性結(jié)構(gòu)的側(cè)截面圖和前視圖，該結(jié)構(gòu)在根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管之內(nèi)提供被適當(dāng)安置的電極；圖10是另一種選擇性的示例性結(jié)構(gòu)的部分截面圖，該結(jié)構(gòu)在根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管之內(nèi)提供被適當(dāng)安置的電極；圖11是一個(gè)支撐物的圖，該支撐物在如圖10所示的陰極射線管結(jié)構(gòu)中是很有用的；圖12是一種選擇性的示例性結(jié)構(gòu)的部分截面圖，該結(jié)構(gòu)在根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管之內(nèi)提供被適當(dāng)安置的電極；以及圖13是又一種選擇性的示例性結(jié)構(gòu)的截面圖，該結(jié)構(gòu)在根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管之內(nèi)提供被適當(dāng)安置的電極。
在附圖中，一個(gè)元件或特征被顯示在多幅圖上，相同的字母數(shù)字標(biāo)號(hào)可以用來(lái)指明各個(gè)圖中的這樣的元件或特征；當(dāng)圖中示出了密切相關(guān)的或修改的元件時(shí)，則用相同的字母數(shù)字混合編制的標(biāo)號(hào)來(lái)指明修改的元件或特征。同樣地，相似的元件或特征在不同的圖中會(huì)用類(lèi)似的字母數(shù)字標(biāo)號(hào)來(lái)表示，并且在本說(shuō)明書(shū)中采用相似的術(shù)語(yǔ)名稱(chēng)，但在圖中僅僅是在前面加上為所描述的實(shí)施例所獨(dú)有的數(shù)字。例如，一個(gè)特定的元件可以在一個(gè)圖中標(biāo)為“xx”，在另一個(gè)圖中標(biāo)為“1xx”，而在又一個(gè)圖中標(biāo)為“2xx”，等等。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述在本發(fā)明的陰極射線管中，在脫離磁偏轉(zhuǎn)線圈的影響之后，電子束的電子更進(jìn)一步被偏轉(zhuǎn)，這個(gè)進(jìn)一步偏轉(zhuǎn)的區(qū)域區(qū)域在傳統(tǒng)陰極射線管中被稱(chēng)為“漂流區(qū)域”，并且在傳統(tǒng)陰極射線管中電子直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)該區(qū)域。在傳統(tǒng)的陰極射線管中，在電子離開(kāi)電子槍和偏轉(zhuǎn)區(qū)域的時(shí)候，在屏電壓或陽(yáng)極電壓的作用下，沒(méi)有任何電場(chǎng)或磁場(chǎng)的影響，直線運(yùn)動(dòng)到屏或它的面板。這種陰極射線管可以應(yīng)用于電視顯示器，計(jì)算機(jī)顯示器，發(fā)射管以及其它用來(lái)提供視覺(jué)顯示的場(chǎng)合。
圖1是本發(fā)明的陰極射線管10的簡(jiǎn)單構(gòu)成的截面圖。應(yīng)注意，除非特別規(guī)定，這樣的截面圖可以被考慮來(lái)圖示水平或垂直偏轉(zhuǎn)方向，因?yàn)閮烧咴谶@樣的圖中表現(xiàn)是相似的。
在圖1的示例性陰極射線管10中，由位于管頸14的電子槍12產(chǎn)生的電子射向面板20，面板20包括一個(gè)屏或陽(yáng)極22，以相對(duì)高的正電壓來(lái)偏置。利用由偏轉(zhuǎn)線圈16產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)偏轉(zhuǎn)由電子槍12產(chǎn)生的電子束30的電子，以便掃描面板20。在圖1中，陰極射線管10的表示是利用在理論上無(wú)限并行的兩個(gè)平板20＇，40＇，它們之間以距離“L”隔開(kāi)，距離“L”表示后板40’和前平板20＇之間的距離。后板40也用相對(duì)高的正電壓來(lái)偏置，但是最好是小于屏電極22的電壓；電子槍12的端部也被偏置，以避免不常見(jiàn)的電子注射效應(yīng)，但其偏置電壓小于屏電極22的電壓。在通過(guò)后板40的相對(duì)高的正電壓的偏置產(chǎn)生的靜電力和通過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈16產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響之下，電子束30以一個(gè)總的偏轉(zhuǎn)角被偏轉(zhuǎn)，其中，后板40的相對(duì)高的正電壓的偏置所產(chǎn)生的靜電力增大了電子束的偏置。在面板20上布置了一個(gè)熒光材料23的涂層，用于響應(yīng)于撞擊在其上面的電子束30而產(chǎn)生光，從而提供一個(gè)單色的顯示；或者在其上面布置了不同的熒光材料23的圖形，用于響應(yīng)于通過(guò)蔭罩(未示出)的孔撞擊在其上面的電子束30而產(chǎn)生不同顏色的光，從而提供一個(gè)彩色顯示器。
可以根據(jù)本發(fā)明更進(jìn)一步控制陰極射線管的后板的偏置電壓，以產(chǎn)生一個(gè)特別的靜電場(chǎng)和/或電動(dòng)力場(chǎng)，來(lái)控制電子束30的電子的軌跡，從而減小示例性陰極射線管10的面板20和后板40之間的必需的距離，如圖2所示，從而改變電子束30在那里的著屏角度。陰極射線管10包括一個(gè)在管頸14處的電子槍12，通?；旧涎睾蟀?0的中心線對(duì)稱(chēng)分布，以便產(chǎn)生射向面板20的電子束30，面板20包括一個(gè)以相對(duì)高的正電壓偏置的屏電極22。面板20和后板40尺寸相似，用一個(gè)環(huán)形的端板48將它們結(jié)合起來(lái)而構(gòu)成一個(gè)密封的容器，可以抽真空。偏轉(zhuǎn)線圈16繞在管頸14和后板40的接合處，用于當(dāng)由電子槍12產(chǎn)生的電子離開(kāi)電子槍12后，在飛向面板20去撞擊熒光粉23的過(guò)程中，通過(guò)磁力使電子發(fā)生偏轉(zhuǎn)。同時(shí)，如圖2所示，陰極射線管10的截面形狀為矩形，通常，玻璃管10的玻璃管殼40-42將更接近最寬的軌跡30、30＇的形狀，因此將與傳統(tǒng)的陰極射線管的形狀相似，但是深度變小了，并且垂直于中心軸Z的截面形狀最好是更為趨近于矩形，以便減少驅(qū)動(dòng)磁偏轉(zhuǎn)線圈16所需的能量。
在后板40上或者接近于后板40的地方安置許多導(dǎo)電電極，并且偏置相應(yīng)的正電壓，即偏置與屏或陽(yáng)極22相同極性的電壓，由此在陰極射線管10內(nèi)建立靜電場(chǎng)。第一電極44圍繞著鄰近管頸14的電子槍12的出口，最好以小于屏電極22的電壓的正電壓進(jìn)行偏置。由電極44產(chǎn)生的靜電場(chǎng)導(dǎo)致電子束30的電子在運(yùn)動(dòng)到偏轉(zhuǎn)線圈16附近時(shí)速度變慢，因此更很容易被偏轉(zhuǎn)線圈416偏轉(zhuǎn)。電極44和偏轉(zhuǎn)線圈16之間的合作(cooperation)的結(jié)果可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)線圈功率的減少，因此使偏轉(zhuǎn)線圈416更小、更輕、更便宜、并且可以更可靠，或者被用來(lái)以同樣的偏轉(zhuǎn)線圈功率和偏轉(zhuǎn)線圈而得到更大的偏轉(zhuǎn)角。
第二電極46也是圍繞著電子槍12的出口，但是不在管頸14的附近，最好以大于屏電極22的電壓的正電壓進(jìn)行偏置。由第二電極46產(chǎn)生的靜電場(chǎng)引起電子束30(另一端為30＇)的電子以拋物線的軌跡運(yùn)動(dòng)，使得它們的軌跡遠(yuǎn)離面板20，從而在磁偏轉(zhuǎn)線圈16單獨(dú)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上增大或放大了偏轉(zhuǎn)角。還會(huì)減小電子束30的著屏角度。希望如此地確定電極46的位置，以致于在偏轉(zhuǎn)線圈16對(duì)電子束30的電子基本上充分地作用之后，電極46的電場(chǎng)才開(kāi)始作用于電子束30的電子。
著屏角度是電子束30撞擊屏電極22的角度，對(duì)于彩色陰極射線管，則是撞擊在蔭罩上的角度。在圖2中，通過(guò)將撞擊面板20外圍的電子束30，30＇和撞擊中心附近的電子束30＂進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)，隨著離陰極射線管10的中心或Z軸的距離變大，和/或電子束30的偏轉(zhuǎn)角的增加，著屏角度變得越來(lái)越小。因?yàn)槭a罩具有一個(gè)有限的非零厚度，因此，如果著屏角度太小，例如小于大約25°，則很多電子將不會(huì)穿過(guò)孔，而是撞在孔的側(cè)面，從而減少了到達(dá)面板20的熒光粉上的電子束，并且降低了所產(chǎn)生的光強(qiáng)度。
有利的是，電極48遠(yuǎn)離陰極射線管10的中心軸或Z軸，接近面板20的外圍，此處的著屏角度是最小的。第三電極48也包圍著電子槍12的出口，但基本上是在后板40的外圍，最好是以小于屏電極22的電壓的正電壓來(lái)偏置，以便使得電子束30和30＂的電極背向面板20，用于增加接近面板20的外圍的電子束30，30＇的著屏角度。電極48可以以小于管頸電極44的電壓的電壓來(lái)偏置，以更加減小著屏角度。因此，電極46和48所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)相輔相成地發(fā)揮作用，其中，電極46增加了偏轉(zhuǎn)角，但減小了面板20的外圍的著屏角度，而電極48在接近面板20的外圍的地方作用最強(qiáng)，在不希望著屏角度小的區(qū)域增加了著屏角度。
上面所述的靜電場(chǎng)的相互關(guān)系和作用結(jié)合到陰極射線管10中，使其深度小于傳統(tǒng)的陰極射線管，而其操作是在一個(gè)類(lèi)似的和/或合理的偏轉(zhuǎn)線圈功率水平上。在圖3中示出了沿著陰極射線管10的Z軸，電壓隨深度的分布。該圖中，電壓特性曲線60沿縱線所對(duì)應(yīng)的是距電子槍12的出口的距離，沿橫線所對(duì)應(yīng)的是以千伏特為單位的偏置電壓。電極22位于離電子槍12為L(zhǎng)的距離上，用區(qū)域Z22表示，以點(diǎn)62所表示的相對(duì)高的正電壓V22進(jìn)行偏置。從Z＝0開(kāi)始，依次是最接近于電子槍12的管頸電極44，用電極區(qū)域Z44表示，以中間的正電壓V44偏置；電極46，位于電子槍12和面板20的中間，用電極區(qū)域Z46表示，以一個(gè)最好是高于屏電壓V22的正電壓V46偏置；電極48，更接近于面板20，用電極區(qū)域Z48表示，以中間的正電壓V48偏置，最好是低于屏電壓V22(但也可以是等于)，并且最好是低于電子槍的陽(yáng)極電壓V44。
電極44，46，48，22和其上的偏置電壓V44，V46，V48，V22產(chǎn)生電壓特性曲線60，它在區(qū)域A中具有一個(gè)部分64，逐漸升高到屏電壓V22，從而有助于減慢射向面板20的電子加速度，在后續(xù)的靜電場(chǎng)作用于這種電子的時(shí)候，提供額外的飛行時(shí)間。特性曲線60在區(qū)域B中具有一個(gè)部分66，其中，電壓在比屏電壓V22更高的水平達(dá)到最高點(diǎn)，從而引起電子沿著更進(jìn)一步離開(kāi)陰極射線管10的中心軸Z的軌跡運(yùn)動(dòng)，增加偏轉(zhuǎn)角；特性曲線60在區(qū)域C中具有一個(gè)部分68，其中，最低點(diǎn)的電壓低于屏電壓V22和電子槍的電壓V44，從而引起電子沿著背向陰極射線管10的面板20的軌跡運(yùn)動(dòng)，以增加接近面板20的邊緣的電子束著屏角度。
注意，電極44和46之間的間隙的位置會(huì)強(qiáng)烈地影響陰極射線管10的工作。如果具有相對(duì)很高正電壓偏置的電極46沿伸得太接近于電子槍12的出口(和/或管頸電極44沒(méi)有充分地?cái)U(kuò)展)，那么從電子槍12發(fā)出的電子就會(huì)被加速，并且需要偏轉(zhuǎn)線圈16施加另外的磁偏轉(zhuǎn)力(例如，附加偏轉(zhuǎn)線圈16的功率，電場(chǎng)和/或尺寸)，以提供想要的磁偏轉(zhuǎn)。另一方面，如果管頸電極44離電子槍12的出口太遠(yuǎn)，那么電子在區(qū)域A內(nèi)花費(fèi)的時(shí)間太多，其中靜電力的作用與由磁偏轉(zhuǎn)線圈16產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)是相反的，從而也增加偏轉(zhuǎn)線圈16將電子偏轉(zhuǎn)到面板20的角落所需要的功率、電場(chǎng)和/或尺寸，即使有線圈放大器50的幫助也是如此。因?yàn)殛帢O射線管10中的電極46的作用是可以放大由偏轉(zhuǎn)線圈16產(chǎn)生的對(duì)電子束30的總偏轉(zhuǎn)，因此，它可以被稱(chēng)為“偏轉(zhuǎn)線圈放大器”，用50表示。
根據(jù)特定的陰極射線管10來(lái)選擇偏置電壓的特定值，例如，在考慮到偏置電壓作用的情況下，可獲得陰極射線管深度的減小與合理的偏轉(zhuǎn)線圈功率之間的適當(dāng)平衡。例如，如果電子槍12的陽(yáng)極的偏置電壓V44增加，偏轉(zhuǎn)線圈16所需的偏轉(zhuǎn)功率就增加，陰極射線管10的深度減小，這表示希望偏置電壓為一個(gè)中間值。因此，一個(gè)具有V22＝30kV和V44＝20kV的165°陰極射線管比傳統(tǒng)的110°陰極射線管大約要短13.5-15cm(大約5.4-6英寸)。在電極46上的恒定偏置電壓V46導(dǎo)致電子在區(qū)域B中沿拋物線的軌跡向面板20運(yùn)動(dòng)，然而，增加偏置電壓V46會(huì)減小把電子拉向面板20的靜電力，因此，接近或大于屏電壓V22的偏置電壓V46將有利于導(dǎo)致電子以更加趨近直線的軌跡，或者是遠(yuǎn)離面板20的曲線運(yùn)動(dòng)，從而增加偏轉(zhuǎn)角，減小陰極射線管10的深度。因此，大約30-40kV的偏置電壓V46是理想的，但是，為了安全，應(yīng)該保持低于產(chǎn)生的X射線的電壓，即低于大約35kV，X射線可以穿透陰極射線管10的管殼。最后，偏置電壓V48最好是一個(gè)低的正電壓，以便提供一個(gè)靜電力，使得偏向面板20的邊緣區(qū)域的電子更偏向面板20，增加著屏角度，最好是高于25°。在電子由偏轉(zhuǎn)線圈16進(jìn)行偏轉(zhuǎn)和由偏置電壓V46與電極46產(chǎn)生的靜電場(chǎng)力進(jìn)行偏轉(zhuǎn)后，這個(gè)場(chǎng)使得向面板20運(yùn)動(dòng)的電子加速。
預(yù)期本發(fā)明的陰極射線管10的深度可以比傳統(tǒng)的110°陰極射線管的深度減小大約1/2，為提供一個(gè)對(duì)角線為100厘米(大約40英寸)，寬高比為16∶9的陰極射線管10，總計(jì)深度是大約35-36厘米(大約14英寸)，其中，包括管頸14。如果使用一個(gè)不是直接從后板40伸出的彎曲電子槍?zhuān)瑒t還可以減少大約5厘米(大約2英寸)。注意，構(gòu)造后板40(即陰極射線管10的玻璃漏斗)的形狀，使它更比較接近最遠(yuǎn)的偏轉(zhuǎn)電子束30，30＇的軌跡，這樣可以改進(jìn)由電極44，46，48產(chǎn)生的靜電力的效率，從而減小陰極射線管10的深度。另外，圖3所示的隨距離逐漸改變的電壓能夠使一個(gè)大直徑的電子束30在面板20上提供一個(gè)更小的所需尺寸的光點(diǎn)，其中大直徑的電子束30從電子槍12離開(kāi)，從而在電子束30內(nèi)減少了空間電荷的散射。通過(guò)特定的電子槍和所需偏轉(zhuǎn)線圈的會(huì)聚，可以控制電子束30的散度和光點(diǎn)尺寸。
圖4表示陰極射線管10的一個(gè)示例性的實(shí)施例(僅僅示出了半個(gè)陰極射線管10，因?yàn)殛帢O射線管10是關(guān)于Z軸對(duì)稱(chēng)的，即可標(biāo)志為X平面和Y平面)，陰極射線管10的種類(lèi)如上所述，它具有一個(gè)形狀與最極端偏轉(zhuǎn)電子束30，30＇形狀類(lèi)似的后板，還具有如上所述偏置的電極22，44，46，48，來(lái)產(chǎn)生在圖3所示的電壓分布。然而，在圖4中，電子束30未示出，但所顯示的朝向或者背向面板20的箭頭表示了當(dāng)電子經(jīng)過(guò)區(qū)域A，B和C時(shí)，作用于電子束30的電子的有效靜電力。在區(qū)域A中，有效靜電力使得電子在管頸電極44上的中間正偏置電壓V44和屏電極22的相對(duì)高的正偏置電壓V22的影響之下，朝向面板20運(yùn)動(dòng)。在區(qū)域B中，后板電極46上的相對(duì)高的正偏置電壓V46高于屏電極22的相對(duì)高的正偏置電壓V22，有效靜電力使得電子在正偏置電壓V46的影響之下，遠(yuǎn)離面板20運(yùn)動(dòng)。在區(qū)域C中，有效靜電力再一次使得電子在屏電極22的相對(duì)高的正偏置電壓V22的影響下，并通過(guò)管頸電極44上的低正偏置電壓V44的幫助，朝向面板20運(yùn)動(dòng)。
特別要注意的是，借助于在后板電極46上的相對(duì)很高的偏置電壓(即比屏電極22的偏置電壓V22更高)產(chǎn)生的靜電力的作用，在由磁偏轉(zhuǎn)線圈16所產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，電極46增加了電子束30的偏轉(zhuǎn)。因此，陰極射線管10中的電極46可以用來(lái)放大由偏轉(zhuǎn)線圈16所產(chǎn)生的對(duì)電子束30的總偏轉(zhuǎn)，它可以被稱(chēng)為“偏轉(zhuǎn)線圈放大器”，用50表示。具體地說(shuō)，請(qǐng)注意，由偏轉(zhuǎn)線圈放大器50產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)放大正比于通過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈16的任何特定電子的偏轉(zhuǎn)。換言之，沿著或接近Z軸朝向面板20運(yùn)動(dòng)的電子(即那些通過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈16時(shí)無(wú)偏轉(zhuǎn)或者偏轉(zhuǎn)很小的電子)沒(méi)有受到偏轉(zhuǎn)線圈放大器50的影響。那些由偏轉(zhuǎn)線圈16偏轉(zhuǎn)的電子落在面板20的Z軸和邊緣中間，由偏轉(zhuǎn)線圈放大器50進(jìn)一步偏轉(zhuǎn)，因?yàn)樗鼈兘?jīng)過(guò)作為偏轉(zhuǎn)線圈放大器50的一部分區(qū)域B。那些由偏轉(zhuǎn)線圈16偏轉(zhuǎn)的將要落在面板20的邊緣附近的電子，由偏轉(zhuǎn)線圈放大器50偏轉(zhuǎn)的程度更大，因?yàn)樗鼈兘?jīng)過(guò)作為偏轉(zhuǎn)線圈放大器50的區(qū)域B的全部范圍，所受的影響更強(qiáng)烈。也可以考慮使偏轉(zhuǎn)線圈放大器50包括管頸電極44，當(dāng)以小于屏電壓的電壓偏置時(shí)，它也有利于減少由偏轉(zhuǎn)線圈16來(lái)獲得電子束30的給定的偏轉(zhuǎn)所需的努力或功率。
還要注意，陰極射線管10也具有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗翱瓷先ハ褚粋€(gè)傳統(tǒng)的陰極射線管”，具有一個(gè)玻殼和管頸，以及一個(gè)平坦的或稍微彎曲的面板，因此可以采用與傳統(tǒng)的陰極射線管相似的制造工藝。擴(kuò)展電子束的空間電荷的影響問(wèn)題也類(lèi)似于在傳統(tǒng)的陰極射線管中的問(wèn)題，因此在面板的中心具有一個(gè)較小的點(diǎn)，而在邊緣和角落具有一個(gè)較大的點(diǎn)，這種點(diǎn)的尺寸變化類(lèi)似于傳統(tǒng)的陰極射線管，雖然陰極射線管10的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程相差很大。同時(shí)本發(fā)明的陰極射線管10實(shí)質(zhì)上減小了陰極射線管的前-后深度，因此，玻殼的圓錐形的區(qū)域有所改進(jìn)。另外，如果使用較短的電子槍12，則可以減小電子槍12所需的管頸14的長(zhǎng)度，通常小于大約23-25厘米(大約9-10英寸)。
圖5是一個(gè)選擇性的實(shí)施例的部分截面圖，其中，陰極射線管10用管10＇表示，陰極射線管10的電極46被另一電極46＇代替，電極46＇包括多個(gè)具有特定偏置電壓的電極。電極46＇包括，例如，六個(gè)電極46a，46b，46c，46d，46e和46f，它們?cè)陔娮訕?2、管頸14和磁偏轉(zhuǎn)線圈16的前方，沿著陰極射線管的后板40的一個(gè)區(qū)域排列。電子束30從電子槍12出來(lái)，朝向面板20(看不到)運(yùn)動(dòng)，由磁場(chǎng)力偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，它的一個(gè)高值用虛線17表示，對(duì)于一個(gè)110°的陰極射線管的傳統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)線圈16，可以達(dá)到±55°。另外，在由電極46＇的相對(duì)高的正偏置電壓產(chǎn)生的靜電場(chǎng)所產(chǎn)生的影響下，偏轉(zhuǎn)線圈放大器50發(fā)揮作用，使電子束30偏轉(zhuǎn)到另外的一個(gè)角度β，從而相對(duì)于Z軸13的總偏轉(zhuǎn)角為μ。
注意，電極46不論是單個(gè)電極46或多個(gè)子電極46a，46b，…都可以稱(chēng)為“磁軛放大器”，“偏轉(zhuǎn)放大器”或“靜電偏轉(zhuǎn)放大器”50，因?yàn)樗谄D(zhuǎn)線圈16所產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)之外，增加了電子束30的偏轉(zhuǎn)。具體地說(shuō)，隨著由偏轉(zhuǎn)線圈16產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角的增加，電子束30的偏轉(zhuǎn)的增量也增加。例如，當(dāng)沿著中心軸13運(yùn)動(dòng)或僅僅稍微偏轉(zhuǎn)時(shí)，例如偏轉(zhuǎn)大約20度或更少，電子束30將繼續(xù)以直線軌跡運(yùn)動(dòng)，不受電極46的影響。
在陰極射線管10＇中，電極46a-46f最好是以不同的相對(duì)高的正電壓偏置，以便更正確地構(gòu)造它的電壓特性(類(lèi)似于圖3的特性曲線60)，同時(shí)，不會(huì)加速射向面板22的電子束30的電子。電極46a-46f中的每一個(gè)最好是一個(gè)緊鄰陰極射線管后板40的環(huán)電極，通常為“大體上的矩形”，該“矩形”所環(huán)繞的Z軸13就是電子槍12的軸。用于電極46a-46f的典型的偏置電壓比如分別是30kV，32kV，34kV，35kV，33kV和31kV，電子槍12和屏電極(看不到)的偏置都為30kV，雖然電子槍12的偏置電壓可以比屏電極22低。
象這里所使用的，“大體矩形”或“基本矩形”是指，從Z軸13的方向看，其形狀與面板20的形狀和/或與管殼40的截面形狀相似。大體矩形形狀可以包括具有圓角以及凹和/或凸邊的矩形和正方形，比如說(shuō)狗骨的形狀，弓弦的形狀，跑道的形狀，橢圓形的形狀等等。注意，通過(guò)如此構(gòu)造電極44，46和/或48，可以簡(jiǎn)化加在偏轉(zhuǎn)線圈16中的驅(qū)動(dòng)電流的必需的波形，即產(chǎn)生類(lèi)似于線性的波形。特別是在管殼40的截面為橢圓形或甚至為圓形的情況下，通常其背部比如那些緊鄰的管頸14和偏轉(zhuǎn)線圈16是這樣的形狀，那么電極44，46，48在外形上可以是橢圓形，甚至幾乎是圓形。
所獲得的總偏轉(zhuǎn)角是磁偏轉(zhuǎn)角α和另外的靜電偏轉(zhuǎn)角β的總和。磁偏轉(zhuǎn)角α正比于加到偏轉(zhuǎn)線圈16的偏轉(zhuǎn)電流，如圖6的虛線17所示。另外的靜電偏轉(zhuǎn)角β大于比較大的磁偏轉(zhuǎn)，如上所述，對(duì)于陰極射線管10，具有表示總偏轉(zhuǎn)角μ的線31。由電極46a-46f產(chǎn)生的靜電場(chǎng)對(duì)電子束30的電子導(dǎo)致的偏轉(zhuǎn)放大作用產(chǎn)生有效靜電力(在電子軌道上合成)，使得電子遠(yuǎn)離陰極射線管10＇的中線13，從而增加總偏轉(zhuǎn)角μ。由于某些或所有的電極46a-46f上的偏置電壓大于屏電極22的電壓而增加了這種作用。
多個(gè)電極46＇的結(jié)構(gòu)可以有一些選擇性的構(gòu)成。例如，電極46a-46f可以是金屬條，這個(gè)金屬條是以圖形形式印制或淀積在陰極射線管10＇的漏斗形玻璃后板40的內(nèi)表面上，并且通過(guò)貫穿漏斗形玻璃后板40的穿芯連接導(dǎo)線(conductive feedthrough connection)連接到偏置電壓源上。所述的金屬條可以利用一組蒸發(fā)的金屬絲和模制的淀積掩模來(lái)淀積，其中模制的淀積掩模適合于靠著玻璃壁或后板40。如果使用了大量的金屬條46a，46b，…，則每一金屬條46a，46b，…僅僅需要幾毫米寬和幾微米厚，它們可以用比如1-2mm的小間距隔開(kāi)，以使得玻璃后板40的電量最小。也可以使用較少的寬條46a-46f，其厚度和間隔較小。淀積的金屬條46a，46b，…是在玻璃后板40的表面上，從而使得內(nèi)部空間最大化，電子束30可以通過(guò)這個(gè)空間。
雖然可以用單獨(dú)的穿芯導(dǎo)線把偏置電壓施加到每個(gè)金屬條46a，46b，…上，但穿芯導(dǎo)線太多會(huì)削弱后板40的玻璃結(jié)構(gòu)。因此，最好是在由后板40和面板20形成的真空腔內(nèi)使用一個(gè)與真空兼容的電阻分壓器，并且其位置要避開(kāi)(shielded from)電子槍12。這樣的抽頭分壓器被用來(lái)分配一個(gè)相對(duì)很高的偏置電壓，以便給具體的金屬條46a，46b，…提供特定的偏置電壓。
通過(guò)在玻璃管殼40的內(nèi)表面使用高電阻率材料，比如通過(guò)噴射或施加這樣的涂層材料，可以提供一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮璺謮浩?。適當(dāng)?shù)耐繉硬牧习?，例如，釕氧化物，其電阻最好?08到1010歐姆的范圍內(nèi)。該高電阻率的涂層與金屬電極44，46，48是電連接的，用于對(duì)其施加偏置電壓。涂層的厚度和/或電阻率不需要均勻，而是可以不同，以獲得想要的偏置電壓。有用的是，不同電阻涂層可以被用于控制性地構(gòu)造管殼40的內(nèi)表面的偏置電壓的分布，例如獲得圖3中所示的偏置電壓分布。因此，電極44，46，和/或48的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性可以被簡(jiǎn)化，穿過(guò)管殼40的穿芯導(dǎo)線的數(shù)目可以減少。另外，這種高電阻率的涂層可以被涂敷在電極比如電極44，46，48之間的間隙內(nèi)，以防止由于在該處的電子撞擊導(dǎo)致的電荷增多。
圖7A-7D以簡(jiǎn)化形式所表示的方法可以用來(lái)替換上述用掩模淀積金屬條46a，46b，…的方法。如圖7A所示，模子80具有一個(gè)外表面82，它確定了陰極射線管10＇的漏斗狀玻殼40＂的內(nèi)表面的形狀，具有凸起的圖形84a，84b，84c，該凸起的圖形84a，84b，84c反相地(reverse)確定了金屬條46a，46b，46c的大小和形狀。如圖7B所示，從模子80上移開(kāi)后，玻殼40＂的內(nèi)部表面上就具有所需的金屬條46a，46b，46c的大小和形狀的凹槽86a，86b，86c的圖形。接下來(lái)，如圖7C所示，在玻殼40＂的內(nèi)表面上充分地淀積金屬，比如淀積鋁，以填充凹槽86a，86b，86c。然后，通過(guò)比如拋光或其它研磨或去除方法，除掉金屬88，在玻殼40＂的凹槽86a，86b，86c中分別留下金屬條46a，46b，46c，它們之間具有間隙92a，92b，如圖7D所示。穿芯導(dǎo)線90使金屬條電極46a，46b，46e穿過(guò)玻殼40＂與外部連接?；蛘撸部梢赃x擇在電極46a，46b，46c之間的間隙92a，92b內(nèi)涂敷高電阻率的材料。
參照?qǐng)D8和9的部分截面圖來(lái)描述在一個(gè)陰極射線管內(nèi)提供有適當(dāng)位置的電極的其它示例性結(jié)構(gòu)。圖8是陰極射線管110的一半的部分截面圖，它是相對(duì)于其中心軸113對(duì)稱(chēng)的。陰極射線管110具有一個(gè)漏斗狀的玻殼140，玻殼140具有一個(gè)在背后突出的管頸114，用來(lái)安裝產(chǎn)生電子束130的電子槍112。玻殼140的前端被密封到玻璃面板120上，以構(gòu)成一個(gè)可以抽真空的容器。第一或管頸電極144是由圍繞并緊挨管頸114接合處的導(dǎo)電涂層形成的，比如淀積的金屬電極圖形，通過(guò)穿過(guò)玻殼140的壁的穿芯導(dǎo)線145接收偏置電壓。
大體為矩形環(huán)狀的電極148，在它的外圍或外部的邊緣，通過(guò)附加到玻殼140的玻璃壁142上的多個(gè)玻璃珠154來(lái)支撐。玻璃珠154使得電極148與側(cè)壁142上的導(dǎo)電涂層152保持絕緣，該導(dǎo)電涂層152的電壓為屏電壓。電極148的另外一端被附加到玻殼140的內(nèi)部表面，比較緊鄰管頸114，因此，它與導(dǎo)電涂層144電接觸，以便從中接收管頸偏置電壓。電子槍112包括有彈性的接頭，連接到它的陽(yáng)極上，而陽(yáng)極連接涂層144，以便從中接收管頸偏置電壓。電極148最好是由鐵磁材料形成的，以便也作為陰極射線管110內(nèi)的一個(gè)磁屏蔽罩，減少地球磁場(chǎng)和其它不必要的場(chǎng)對(duì)電子束130的偏轉(zhuǎn)的影響。因?yàn)椴?40內(nèi)部表面上的導(dǎo)電涂層152在電極148的后方，因此，電極148可以屏蔽電子束130，使其避開(kāi)由涂層152上的偏置電壓產(chǎn)生的靜電場(chǎng)。導(dǎo)電涂層144和152是電絕緣的，比如在電極146之后的區(qū)域中用物理間隙使兩者絕緣，并且導(dǎo)電涂層144和152最好是由淀積的金屬比如鋁，或者石墨，碳或鐵氧化物形成的。
矩形環(huán)狀的中間電極或電場(chǎng)形成電極146最好由沖壓的金屬片制成，比如鈦，鋼或鋁。電極146在空間位置與玻殼140的后壁是分開(kāi)的，通過(guò)附加到它上面的多個(gè)支持件149來(lái)支持。一個(gè)或多個(gè)支持件149是電導(dǎo)性的，與穿過(guò)玻殼140的壁的穿芯導(dǎo)線147相接觸，以便把穿芯導(dǎo)線147上的電壓作為偏置電壓加給中間電極146。電場(chǎng)形成電極146被偏置以提供一個(gè)靜電場(chǎng)，象上述方式那樣，增加遠(yuǎn)離中心軸113的電子束130的偏轉(zhuǎn)，從而具有偏轉(zhuǎn)線圈放大器150的效果。絕緣材料的其它支撐物(看不到)支撐著疊加在導(dǎo)電涂層144上的電極146，并且位于電極146的后面，以避免被充電。
面板120具有一個(gè)蔭罩124，它們之間稍微隔開(kāi)，蔭罩124和面板120的外圍通過(guò)蔭罩安裝框架126連接在一起。蔭罩124具有一個(gè)孔圖形(pattern of apertures)，電子束130通過(guò)孔撞擊到設(shè)置在面板120的內(nèi)表面上的彩色熒光粉(看不到)上，以產(chǎn)生光，從而在面板120上再現(xiàn)一個(gè)能看到的圖象或信息。在面板120的內(nèi)表面的導(dǎo)電涂層122與蔭罩在蔭罩安裝框架126上進(jìn)行電耦合，并且與導(dǎo)電涂層152連接，導(dǎo)電涂層122和蔭罩124從導(dǎo)電涂層152上接收偏置電壓。導(dǎo)電涂層152，比如一個(gè)淀積的金屬涂層通過(guò)穿過(guò)玻殼140的玻璃壁的穿芯導(dǎo)線151接收偏置電壓。蔭罩框架126被構(gòu)造為具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電突出部分，從而提供一個(gè)用于玻璃珠154的靜電屏蔽罩，以避免被充電。也可以使用一個(gè)單獨(dú)的用于珠154的屏蔽罩，附加到蔭罩框架126上。
在面板120上布置了一個(gè)熒光材料123的涂層，用于響應(yīng)于撞擊其上面的電子束130而產(chǎn)生光，從而提供一個(gè)單色的顯示，或者在其上面設(shè)有不同的熒光材料123的圖形，用于響應(yīng)于通過(guò)蔭罩124的孔撞擊在其上面的電子束130而產(chǎn)生不同顏色的光，從而提供一個(gè)彩色顯示器。
電場(chǎng)形成電極146按照所希望的那樣被構(gòu)造和安置，以致于在如上所述被偏置時(shí)，與施加到管頸電極144、磁屏蔽電極148、蔭罩124和屏電極122上的偏置電壓一起作用，所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)使電子束130的電子在由磁偏轉(zhuǎn)線圈(看不到)所產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地偏轉(zhuǎn)。
另外，揮發(fā)性吸收(getter)材料156，比如鋇吸收材料，可以被安裝在電極148的后表面和/或玻殼140的內(nèi)表面之間的空間內(nèi)，它從該位置被蒸發(fā)到電極148的后表面和/或玻殼140的內(nèi)表面。設(shè)置吸收材料156是為了不覆蓋任何重要的絕緣元件，例如玻璃珠154或隔離導(dǎo)電涂覆144和152的間隙，或電極146的絕緣支撐物(如果有的話)。
圖9A是陰極射線管210的側(cè)截面圖，圖9B是陰極射線管210的前視圖(除去了面板220)，表示一個(gè)選擇性的示例性結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)提供根據(jù)本發(fā)明的在陰極射線管210內(nèi)適當(dāng)設(shè)置的電極244，246，248。每個(gè)電極244，246，248的形狀為一個(gè)矩形環(huán)狀，尺寸也逐漸增加，構(gòu)成一個(gè)彼此隔開(kāi)的環(huán)電極244，246，248，對(duì)稱(chēng)地排列在陰極射線管210的漏斗狀的玻殼240的內(nèi)部。這些電極最好是沖壓的金屬，比如鋼，其形狀大致為矩形，并帶有大致為矩形的孔，通過(guò)多個(gè)安裝裝置比如延長(zhǎng)的玻璃珠249安放在玻殼240內(nèi)，也可以用夾子，支架和其它安裝裝置。
裝配是迅速而經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)榫匦蔚慕饘匐姌O244，246，248實(shí)質(zhì)上是利用安置好的玻璃珠249，固定在它們各自的相對(duì)位置上，而玻璃珠249的位置是在四個(gè)位置，比如12點(diǎn)鐘，3點(diǎn)鐘，6點(diǎn)鐘和9點(diǎn)鐘(即0度，90度，180度和270度)，從而構(gòu)成一個(gè)堅(jiān)固的自我支撐結(jié)構(gòu)。裝配好的電極結(jié)構(gòu)然后被插入，適當(dāng)?shù)胤胖?，固定在玻?40內(nèi)，然后附上面板220，并密封。
電極244，246，248中所預(yù)定的一個(gè)電極與穿過(guò)玻殼240的壁的偏置電壓穿芯導(dǎo)線290相連。穿芯導(dǎo)線290和矩形電極244，246，248中的一個(gè)的連接是通過(guò)焊接，或通過(guò)接觸穿芯導(dǎo)線290的導(dǎo)線電極上的限位器來(lái)連接的。穿芯導(dǎo)線290僅僅需要提供最高和最低的偏置電壓，因?yàn)橹虚g電壓可以通過(guò)分壓器來(lái)獲得，該分壓器連接到穿芯導(dǎo)線290上，并且適合于矩形電極244，246，248。來(lái)自穿芯導(dǎo)線290d的正高壓通過(guò)淀積的導(dǎo)線252被傳導(dǎo)到屏電極222，并且被傳導(dǎo)到電子槍212。例如，可以利用下列偏置電壓值
矩形的電極244，246，248可以用合適的金屬來(lái)制造，比如導(dǎo)磁合金(mu-metal)，鋼，或鎳-鋼合金，以便提供磁屏蔽，或者是可以在玻殼240上安裝一個(gè)或多個(gè)磁屏蔽罩。電子槍212，面板220，屏電極224和熒光粉223實(shí)質(zhì)上類(lèi)似于前面所述的相應(yīng)元件。
圖10是陰極射線管310的部分截面圖，表示一個(gè)選擇性的安裝裝置，用于一組大體為矩形的電極344，346，348，它們具有矩形的孔，安放在漏斗狀的玻殼340的內(nèi)部，用來(lái)如上所述地偏轉(zhuǎn)電子束330。電子槍312，管頸314，面板320，熒光粉323，蔭罩324和框架326，玻殼340相對(duì)于中線313都是對(duì)稱(chēng)的，并可以包括玻殼340和電極344，346，348之間的吸收材料，所有這些都和前面所描述的一樣。
電極344，346，348被構(gòu)造為一組矩形的環(huán)路，它們的尺寸是遞增的，最小的緊鄰管頸314，而最大的緊鄰面板320，并且相對(duì)于管的中心軸313是對(duì)稱(chēng)的。使用多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)360來(lái)支撐電極344，346，348，比如四個(gè)90度間隔分布的支撐結(jié)構(gòu)360，在圖10中只能看到其中一個(gè)。每個(gè)支撐結(jié)構(gòu)360根據(jù)玻殼340的形狀來(lái)制造，安裝在兩個(gè)絕緣支撐物349之間，并固定在上面，這兩個(gè)絕緣支撐物349比如是玻璃珠或凸緣，其中一個(gè)緊鄰蔭罩框架326，另一個(gè)緊鄰管頸314。各個(gè)電極344，346，348之間相互是電絕緣的，除非希望電極344，346，348中的兩個(gè)或者更多個(gè)具有相同的偏置電壓。電極344，346，348最好是沖壓的金屬，比如鈦，鋼或鋁，最好是磁屏蔽金屬比如導(dǎo)磁合金或鎳-鋼合金，以屏蔽電子束330，使電子束330避免因地球的磁場(chǎng)和其它不需要的場(chǎng)而引起不必要的偏轉(zhuǎn)。
每個(gè)支撐條360被構(gòu)造成金屬基底362的層狀結(jié)構(gòu)，該金屬基底比如為鈦條，在金屬基底的至少一側(cè)有陶瓷或其它絕緣材料層364，可焊接的連接墊368包括一個(gè)可焊接的金屬，比如鎳或鎳鉻合金，電極344，346，348被焊接到它上面，如圖10中的放大的插圖所示。可焊接的襯墊368之間是彼此電絕緣的，通過(guò)陶瓷層364與金屬底部362絕緣，因此，可以在每個(gè)矩形電極344，346，348上建立不同的偏置電壓。
一個(gè)或多個(gè)支撐條360最好是包括一個(gè)高電阻率的電導(dǎo)體366，比如釕氧化物，最好是構(gòu)造為一個(gè)在陶瓷層364上迂回的圖形，以提供一個(gè)具有高電阻的電阻器，構(gòu)成一個(gè)電阻分壓器，分配施加到穿芯導(dǎo)線390上的偏置電壓，產(chǎn)生想要的偏置電壓給電極344，346，348。陶瓷層364可以設(shè)置在金屬基底條362的一側(cè)或者兩側(cè)，電阻層366可以構(gòu)造在一個(gè)或者兩個(gè)陶瓷層364上。在圖11中示出了示例性的支持結(jié)構(gòu)一側(cè)的一部分，其中，在陶瓷絕緣層364上的可焊接的連接襯墊368之間具有迂回的高電阻的電阻器366?？梢赃x擇一個(gè)適當(dāng)?shù)倪B接襯墊368，將這個(gè)所選擇的連接襯墊368連接到電子槍312和屏電極322上，以便給它們加適當(dāng)?shù)钠秒妷骸Ｖ螚l360最好是由金屬基底和陶瓷絕緣層以及陶瓷電路層組成的疊層燒制而成，采用比如將金屬和其上的陶瓷共同低溫?zé)?co-fired)(LTCC-M)的方法，這種方法在美國(guó)專(zhuān)利5,581,876中有所描述，該專(zhuān)利的發(fā)明名稱(chēng)為“用粘合玻璃將坯帶(Green Tape)粘接到金屬基片上的方法”。
電極344，346，348和支撐條360被裝配在一起構(gòu)成一個(gè)組件，它具有足夠的強(qiáng)度來(lái)保持它的形狀(由于其每個(gè)部件的強(qiáng)度)，裝配好的電極被安放到玻殼340內(nèi)部的規(guī)定位置，利用蔭罩框架326附近的夾子或者焊接(未示出)和管頸314附近的支撐物349將該組件固定在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀ｋ姌O344，346，348和支撐條360的組件結(jié)構(gòu)最好是與玻殼340的內(nèi)部形狀基本上相同，并且稍微分開(kāi)。然而，電極344，346，348和支撐條360的結(jié)構(gòu)被設(shè)置在電子束330所經(jīng)過(guò)的空間的外部，在該空間內(nèi)的任何位置會(huì)有電子束330通過(guò)，在掃描時(shí)包括由磁偏轉(zhuǎn)線圈(未示出)而產(chǎn)生的最大偏轉(zhuǎn)，還包括由施加到電極344，346的偏置電壓所引起的靜電力而產(chǎn)生的放大的偏轉(zhuǎn)。電極344，346，348最好有這樣的結(jié)構(gòu)，以致于屏蔽它們后面的元件，比如支撐條360、玻殼340的內(nèi)表面上沒(méi)有涂層的區(qū)域，以及吸收材料，使它們避免電子束330的電子撞擊。
圖12是一個(gè)選擇性的示例性結(jié)構(gòu)的部分截面圖，其中，在本發(fā)明的陰極射線管內(nèi)的適當(dāng)位置設(shè)有電極446a，446b，448。面板420和玻璃管殼440被結(jié)合在一起構(gòu)成一個(gè)可抽空的管殼，該管殼具有一個(gè)管頸414，內(nèi)有電子槍412，向屏電極422和面板420上的熒光粉423發(fā)射電子，通過(guò)磁偏轉(zhuǎn)線圈416使得電子偏轉(zhuǎn)達(dá)到±55°。蔭罩424與由蔭罩框架426支持的面板420是分開(kāi)的，并且其偏置電壓與屏電極422的電壓相同，例如30kV。
被噴射或淀積在管殼440的內(nèi)部表面上的管頸電極444被偏置在一個(gè)不超過(guò)屏電壓的電壓上，最好是小于屏電壓，例如通常10-20kV，典型情況下15kV。多個(gè)靜電偏置電極446a，446b，448用不同的電壓進(jìn)行偏置，并且與支撐在支撐部件460上的管殼440的壁是隔開(kāi)的，管殼440和支撐部件460通過(guò)各個(gè)焊接處468連接。一個(gè)正高壓，例如35kV，通過(guò)穿芯導(dǎo)線447和導(dǎo)電支撐物445被施加到電極446a上，用于增加已經(jīng)由偏轉(zhuǎn)線圈416高度偏轉(zhuǎn)的電子的偏轉(zhuǎn)。支撐部件460包括如上所述的分壓器，以產(chǎn)生不同的偏置電壓給電極446b和448。電極448所偏置的電壓通常小于屏電壓，例如，0-20kV，典型情況下為10kV，電極446b可以被偏置為電極446a的電壓或者電極448的電壓，例如，分別為35kV和10kV。吸收材料456被設(shè)置在電極446a，446b，448和支撐物460后的合適的位置上。電極448最好是以一個(gè)相對(duì)于屏電極的低的正電壓進(jìn)行偏置，以便減小在偏置電壓所產(chǎn)生的電場(chǎng)作用下而飛來(lái)的電子的著屏角度。
圖13是另一個(gè)選擇性的示例性結(jié)構(gòu)的截面圖，其中，根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)顯示器的陰極射線管510內(nèi)提供適當(dāng)設(shè)置的電極544，546，548。具體地說(shuō)，管510是一個(gè)對(duì)角線為757毫米(大約32英寸)的16∶9寬高比的陰極射線管，具有一個(gè)寬度為660毫米(大約26英寸)和高度為371毫米(大約14.6英寸)的可視范圍。由于利用本發(fā)明可以減小陰極射線管的深度，因此，陰極射線管510的深度D為大約280毫米(大約11英寸)。
如前所述，陰極射線管510包括一個(gè)由面板520和管殼540結(jié)合而成的管殼。在管頸514內(nèi)的電子槍512使得電子束通過(guò)蔭罩524的孔射向面板520、屏電極和熒光粉523，受偏轉(zhuǎn)線圈516的作用，使偏轉(zhuǎn)達(dá)到±55°。偏轉(zhuǎn)線圈516可以是一個(gè)110°或125°的鞍-鞍型(saddle-saddle type)偏轉(zhuǎn)線圈，包括水平偏轉(zhuǎn)線圈、垂直偏轉(zhuǎn)線圈、鐵氧體芯和一對(duì)滲透性的金屬分路(permeable metal shunts)，該分路用于形成自會(huì)聚的垂直偏轉(zhuǎn)。利用較大偏轉(zhuǎn)角的125°偏轉(zhuǎn)線圈，可以減小管頸514的直徑，從而可以用一個(gè)要求驅(qū)動(dòng)功率低的較小的偏轉(zhuǎn)線圈516。
陰極射線管510采用一個(gè)組合電極，其中一些電極包括管殼540上導(dǎo)電涂層，另一些電極為支撐在管殼540內(nèi)的金屬電極。管頸電極544環(huán)繞電子槍512的出口和管頸514，并且由管殼540的壁上的導(dǎo)電涂層形成，以不超過(guò)屏偏置電壓的偏置電壓進(jìn)行偏置，通過(guò)穿過(guò)管殼540的壁的穿芯導(dǎo)線545施加所述的偏置電壓。管頸電極544的偏置電壓低，例如10-20kV，典型情況下大約為15kV，有助于減慢電子的運(yùn)動(dòng)，增加磁偏轉(zhuǎn)線圈516的效力。偏轉(zhuǎn)增強(qiáng)電極546環(huán)繞管頸電極544，并且由一個(gè)導(dǎo)電涂層形成，以超過(guò)屏電壓的偏置電壓進(jìn)行偏置，通過(guò)穿過(guò)管殼540的壁的穿芯導(dǎo)線547施加所述的偏置電壓。因此，施加到偏轉(zhuǎn)增強(qiáng)電極546的偏置電壓，例如35kV，產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，在由偏轉(zhuǎn)線圈516引起的偏轉(zhuǎn)之后，對(duì)電子進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，以便在由偏轉(zhuǎn)線圈516引起的偏轉(zhuǎn)之外，使來(lái)自電子槍512的電子束增加偏轉(zhuǎn)。
第三電極548由一塊具有“L”形截面的金屬制成，以通過(guò)穿過(guò)管殼540的壁的穿芯導(dǎo)線549所施加的電壓進(jìn)行偏置。電極548以一個(gè)小于屏電壓的電壓進(jìn)行偏置，最好是小于管頸電極544的電壓，例如0-20kV，典型情況下大約為10kV，從而產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，使得到達(dá)面板520的外圍區(qū)域的電子飛向面板520，以減小它的著屏角度。因?yàn)殛帢O射線管510的垂直尺寸比水平尺寸短很多(如圖13所示)，因此，電極548不需要是如上所述的矩形，以便對(duì)飛向面板520的可視范圍的上下邊緣的電子起作用，而可以是兩個(gè)直的L形的金屬電極548a，548b，分別通過(guò)穿芯導(dǎo)線549a，549b獲得偏置電壓，僅僅對(duì)飛向陰極射線管510的左、右垂直邊緣的那些電子起作用。電極548a，548b被連接到穿芯導(dǎo)線549a，549b上，分別地用于進(jìn)行物理支撐，比如通過(guò)焊接或通過(guò)玻璃與金屬的粘結(jié)，例如導(dǎo)電的玻璃熔合材料。
蔭罩524用蔭罩框架526來(lái)支撐，并且通過(guò)穿過(guò)管殼540的壁的穿芯導(dǎo)線525來(lái)接收屏電極522的偏置電壓。屏電壓例如是30kV。吸收材料556被設(shè)置在合適的位置，比如在蔭罩框架526和電極548a，548b的后面。
在前述的任何一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電涂層或電極是在管殼的表面，比如面板20，120，220，320，420等等。制造這樣的涂層或電極最好是用噴射，蒸發(fā)(sublimated)，旋轉(zhuǎn)涂敷或者其它淀積或涂敷方法來(lái)涂敷石墨或碳基材料，鋁或礬土或其它適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料。電極，比如電極46a-46f，146，148，244a-244c，246a-246c，248a-248d，344a…348c等等，與管殼40，140，240，340，440等的壁是隔開(kāi)的，這樣的電極最好是由適當(dāng)?shù)慕饘贅?gòu)成，比如鈦，不銹鋼合金，鋼，不銹鋼或其它適當(dāng)?shù)慕饘佟?br> 雖然前面以示例性實(shí)施例的形式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很明顯，在不背離下列權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍和精神的前提下，可以有各種變化。例如，陰極射線管可以是一個(gè)單色的陰極射線管，在它的面板的內(nèi)表面上具有熒光粉涂層，或者可以是一個(gè)彩色陰極射線管，在其上面具有一個(gè)彩色熒光粉的圖形，和一個(gè)具有對(duì)應(yīng)于彩色熒光粉的孔圖形的蔭罩，不論在此處所描述的具有或不具有一個(gè)蔭罩，都是如此。在此可用一種效率更高的蔭罩，比如一種可以使較大比例的電子束的電子經(jīng)過(guò)其孔的蔭罩，這樣高效率的蔭罩可以用于本發(fā)明的陰極射線管，從而導(dǎo)致亮度的增加，斑點(diǎn)尺寸的減小或者電子槍直徑的減小(以及偏轉(zhuǎn)角增大或者偏轉(zhuǎn)線圈功率減少等相關(guān)的好處)。
由分壓器產(chǎn)生的偏置電壓可以由電阻分壓器產(chǎn)生，電阻分壓器由離散的電阻器、高電阻率的材料塊、高電阻率材料的涂層和其它適當(dāng)?shù)姆謮浩鳂?gòu)成。雖然施加到外圍電極48，148，248的偏置電壓最好是小于屏電壓，但它可以是等于，也可以是小于管頸電極44，144，244的偏置電壓，甚至可以是零或者地電壓或者負(fù)電壓。
權(quán)利要求
1.一種陰極射線管，包括一個(gè)管殼，具有一個(gè)面板和一個(gè)在面板上的屏電極，以屏電壓來(lái)偏置所述的屏電極；一個(gè)電子束源，所產(chǎn)生的電子束射向所述的面板，其中所述的源適用于對(duì)所述的電子束進(jìn)行磁偏轉(zhuǎn)；熒光材料，設(shè)置在所述的面板上，用于響應(yīng)于撞擊在其上面的電子束而產(chǎn)生光；以及至少第一靜電電極，位于所述管殼的內(nèi)部，所述的第一靜電電極具有孔，電子束從中通過(guò)，其中，第一電極在所述的源和面板之間，并且適合于以超過(guò)屏電壓的電壓進(jìn)行偏置。
2.按照權(quán)利要求1所述的陰極射線管，更進(jìn)一步包括第二電極，該第二電極具有使電子束通過(guò)的孔，其中，第二電極在源和第一靜電電極之間，并且以低于屏電壓的電壓進(jìn)行偏置。
3.按照權(quán)利要求2所述的陰極射線管，其中，第一和第二靜電電極中的一個(gè)包括所述管殼內(nèi)表面上的導(dǎo)電材料。
4.按照權(quán)利要求1所述的陰極射線管，其中，所述的至少第一靜電電極包括多個(gè)子電極，對(duì)這些子電極以不同的電壓進(jìn)行偏置，并且至少一個(gè)子電極被連接到穿過(guò)管殼的導(dǎo)體上。
5.按照權(quán)利要求1所述的陰極射線管，更進(jìn)一步包括一個(gè)分壓器，位于所述的管殼內(nèi)，適用于接收偏置電壓，以產(chǎn)生至少一個(gè)電壓，來(lái)偏置第一靜電電極和屏電極。
6.一種顯示器，包括一個(gè)管殼，具有一個(gè)面板和一個(gè)在面板上的屏電極，以屏電壓來(lái)偏置所述的屏電極；一個(gè)在所述管殼內(nèi)的電子束源，所產(chǎn)生的電子束射向面板；一個(gè)偏轉(zhuǎn)線圈，緊鄰所述的電子束源，用于磁偏轉(zhuǎn)所述的電子束；熒光材料，設(shè)置在所述的面板上，用于響應(yīng)于撞擊在其上面的電子束而產(chǎn)生光；至少第一靜電電極，位于所述管殼內(nèi)部，所述的第一靜電電極具有孔，偏轉(zhuǎn)后的電子束從孔中通過(guò)，其中，所述的第一靜電電極在所述的源和面板之間，并且以超過(guò)屏電壓的第一電壓進(jìn)行偏置；以及一個(gè)電壓源，用于提供第一電壓和屏電壓。
7.按照權(quán)利要求6所述的顯示器，更進(jìn)一步包括第二電極，該第二電極具有使電子束通過(guò)的孔，其中，第二電極在所述的電子束源和第一靜電電極之間，并且以低于屏電壓的第二電壓進(jìn)行偏置。
8.按照權(quán)利要求7所述的顯示器，其中，所述的至少第一靜電電極包括多個(gè)子電極，對(duì)這些子電極以不同的電壓進(jìn)行偏置，并且至少一個(gè)子電極被連接到穿過(guò)管殼的導(dǎo)體上。
9.按照權(quán)利要求6所述的顯示器，其中，所述的電壓源包括一個(gè)分壓器，位于所述的管殼內(nèi)，適用于接收偏置電壓，用來(lái)產(chǎn)生第一電壓和屏電壓中的至少一個(gè)電壓。
10.按照權(quán)利要求1所述的陰極射線管或者按照權(quán)利要求6所述的顯示器，更進(jìn)一步包括一個(gè)具有多個(gè)通孔的蔭罩，該蔭罩緊鄰所述的面板，并且適合以所述的屏電壓進(jìn)行偏置，其中，所述的熒光材料包括一個(gè)不同熒光材料的圖形，它響應(yīng)于撞擊在其上面的電子束而發(fā)出不同顏色的光。
全文摘要
一種陰極射線管,包括向面板發(fā)射電子的電子槍,該面板具有一個(gè)以屏電壓偏置的電極。電子束被磁偏轉(zhuǎn),以掃描面板,撞擊面板上的熒光體,從而產(chǎn)生表示圖象或者信息的光。在管頸和面板之間的電極以屏電壓或比屏電壓高的電壓進(jìn)行偏置。結(jié)果,使電子在磁偏轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上又得到進(jìn)一步的偏轉(zhuǎn),從而使偏轉(zhuǎn)角度更大。緊鄰面板的另一個(gè)電極以屏電壓或比屏電壓低的電壓進(jìn)行偏置,使得電子飛向面板,從而增加電子在其上面的著屏角度。
文檔編號(hào)H01J31/12GK1363110SQ00808470
公開(kāi)日2002年8月7日 申請(qǐng)日期2000年5月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月30日
發(fā)明者約瑟夫·邁克爾·卡爾皮內(nèi)利, 丹尼斯·約翰·貝基斯, 喬治·赫伯特·尼達(dá)姆·里德?tīng)? 戴維·阿瑟·紐, 杰弗里·保羅·約翰遜 申請(qǐng)人:薩爾諾夫公司