專利名稱：陰極射線管的電子槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于陰極射線管的電子槍，尤其涉及一種陰極射線管的電子槍，其主聚焦透鏡的效率在一個(gè)有限的頸部直徑內(nèi)最大，從而獲得高的聚焦性能和分辨特性。
背景技術(shù)：
利用陰極射線管(CRT)實(shí)現(xiàn)大屏幕成像的投影系統(tǒng)一般包括作為主要元件的三個(gè)單色陰極射線管，每一個(gè)陰極射線管用于實(shí)現(xiàn)一種顏色的圖象，即綠色圖象、藍(lán)色圖象或紅色圖象；和一個(gè)光學(xué)透鏡系統(tǒng)，用于將每種顏色的圖象放大并投射到投影屏上以合成全色圖象。
在單色陰極射線管中，因?yàn)槔脝坞娮邮鴴呙栾@示屏，所以電子束的聚焦性能直接影響顯示器的分辨率。另外，因?yàn)槊總€(gè)單色陰極射線管的圖象在被投影到顯示屏上之前大約放大十倍，所以需要通過從每個(gè)電子槍中發(fā)射高電流強(qiáng)度的電子束來增大顯示屏亮度。
因此，設(shè)置在單色陰極射線管中的電子槍除了采用一種主聚焦透鏡性能最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)之外，還采用一種等電位聚焦或高等電位聚焦連接結(jié)構(gòu)，在高電流區(qū)域中提供高聚焦特性。
在等電位聚焦或高等電位聚焦法中，電子槍的主聚焦透鏡形成在聚焦電壓和陽極電極之間，在施加到聚焦電極的聚焦電壓和施加到陽極電極的陽極電壓之間有一個(gè)壓差。主聚焦透鏡對(duì)陰極發(fā)射的電子束聚焦，在熒光屏上形成一個(gè)電子束斑。
主聚焦透鏡的性能受等效直徑和球差的影響。球差隨主聚焦透鏡的等效直徑的增大而減小，著陸于熒光屏上的電子束的光斑大小隨球差的增大而增大。
因此，人們努力優(yōu)化三極管部分以限制主聚焦透鏡的球差，或努力放大主聚焦透鏡的直徑以增大主聚焦透鏡的效率。特別是，為了增大主聚焦透鏡的直徑，需要物理擴(kuò)大聚焦電極和陽極電極。
但是，努力增大聚焦電極和陽極電極的直徑受到了當(dāng)前商業(yè)用途中頸部標(biāo)準(zhǔn)直徑的制約。結(jié)果，需要這樣一種電子槍，即形成的主聚焦透鏡在頸部有限直徑內(nèi)有最大直徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種陰極射線管的電子槍，其中的電極結(jié)構(gòu)得到改進(jìn)，使得在直徑有限的頸部?jī)?nèi)主聚焦透鏡的等效直徑最大，從而實(shí)現(xiàn)了特佳的聚焦性能和分辯特性。
本發(fā)明提供的陰極射線管的電子槍包括單個(gè)發(fā)射電子的陰極；第一和第二柵極，用于與陰極一起形成一三極管部分；設(shè)置在第二柵極之后的一第三柵極；一第四柵極，設(shè)置在第三柵極之后并被施加聚焦電壓，第四柵極包括一與第三柵極位置相對(duì)的輸入部分和一與輸入部分連接的輸出部分；一第五柵極，安置在第四柵極的周圍部分，與第四柵極保持預(yù)定的間隔，并被施加陽極電壓；和一連接器，電連接第三柵極和第五柵極。第五柵極設(shè)置成以暴露第四柵極的輸出部分的方式包圍第四柵極。
優(yōu)選第四柵極為圓柱形，其輸出部分的直徑大于其輸入部分的直徑；并且第五柵極也是圓柱形，并且包括一輸入部分和一輸出部分，其輸出部分的直徑大于其輸入部分的直徑。
第四柵極和第五柵極滿足下列條件(1)1.08＜D2/D1＜2.0此處D1為第四柵極的輸入部分外徑，D2為第五柵極的輸入部分外徑，假設(shè)第五柵極的厚度不超過500微米。
第四柵極和第五柵極滿足下列條件(2)1.0＜D4/D3＜1.2此處D3為第四柵極輸出部分的外徑，D4為第五柵極輸出部分的外徑，假設(shè)第五柵極的厚度不超過500微米。
優(yōu)選第四柵極至少被分成兩個(gè)其間具有間隙的子電極。
在第四柵極的輸入部分和輸出部分之間形成一個(gè)帶角度部分，帶角度部分的直徑從連接到第四柵極輸入部分的一端開始，朝向連接到第四柵極輸出部分的方向逐漸擴(kuò)大。
作為另一個(gè)選擇，第四柵極的輸出部分可以這樣形成連接到第四柵極輸入部分的一端其直徑基本與輸入部分一致，然后從連接到輸入部分的此端起在背離陰極的方向上逐漸擴(kuò)大。
根據(jù)本發(fā)明的原理，作為實(shí)施以及廣義的說明，本發(fā)明提供了一種陰極射線管的電子槍，電子槍包括發(fā)射電子的陰極；第一和第二柵極，與陰極一起形成一三極管部分；一第三柵極；一第四柵極，接收聚焦電壓，第三柵極設(shè)置在陰極和第四柵極之間，第四柵極包括一輸入部分和一輸出部分，輸入部分設(shè)置在輸出部分和第三柵極之間；一第五柵極，環(huán)繞第四柵極的一部分，第四柵極的至少部分輸出部分不被第五柵極環(huán)繞，第五柵極與第四柵極隔開一預(yù)定的間隙，第五柵極接收陽極電壓；和一連接器，電連接第三和第五柵極。
根據(jù)本發(fā)明的原理，作為實(shí)施以及廣義的說明，本發(fā)明提供了一種陰極射線管的電子槍，電子槍包括單個(gè)的發(fā)射電子的陰極；第一和第二柵極，與陰極一起形成一三極管部分；一第三柵極；一第四柵極，接收聚焦電壓，第三柵極設(shè)置在陰極和第四柵極之間，第四柵極包括一輸入部分和一輸出部分，輸入部分設(shè)置在輸出部分和第三柵極之間，第四柵極的輸出部分有一背離陰極的邊；一第五柵極，接收陽極電壓，第五柵極環(huán)繞第四柵極的一部分，至少第四柵極輸出部分的一部分不被第五柵極環(huán)繞，第五柵極與第四柵極隔開預(yù)定的間隙，第五柵極包括一輸入部分和一輸出部分，第五柵極的輸出部分有一背離陰極的邊；和一連接器，電連接第三和第五柵極，第四柵極的邊距陰極有第一距離，第五柵極的邊距陰極有第二距離，第一距離大于第二距離。
根據(jù)本發(fā)明的原理，作為實(shí)施以及廣義的說明，本發(fā)明提供了一種陰極射線管的電子槍，電子槍包括發(fā)射電子的陰極；具有輸入部分和輸出部分的第一電極，第一電極輸入部分的輸入端將陰極與第一電極輸出部分的輸出端隔開，第一電極被施加聚焦電壓；和具有輸入部分及輸出部分的第二電極，第二電極輸入部分的輸入端將陰極與第二電極輸出部分的輸出端隔開，第二電極被施加陽極電壓，陽極和第一電極輸出部分的輸出端之間的距離大于陽極和第二電極輸出部分的輸出端之間的距離，第二電極環(huán)繞一部分第一電極，第一電極輸出部分的至少一部分不被第二電極環(huán)繞，第二電極與第一電極隔開預(yù)定的間隙。
根據(jù)本發(fā)明的原理，作為實(shí)施以及廣義的說明，本發(fā)明提供了一種操縱陰極射線管的電子槍的方法，該方法包括從陰極發(fā)射電子；對(duì)電子槍的第一電極施加聚焦電壓，第一電極有一輸入部分和一輸出部分，第一電極輸入部分的輸入端將陰極與第一電極輸出部分的輸出端隔開；對(duì)電子槍第二電極施加陽極電壓，第二電極具有一輸入部分和一輸出部分，第二電極輸入部分的輸入端將陰極與第二電極輸出部分的輸出端隔開，陰極與第一電極輸出部分的輸出端之間的距離大于陰極與第二電極輸出部分的輸出端之間的距離，第二電極環(huán)繞一部分第一電極，第一電極輸出部分的至少一部分不被第二電極環(huán)繞，第二電極與第一電極隔開預(yù)定的間隙。
在下面的部分中，參照僅僅作為例子給出的附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加具體地描述。在下面的描述和權(quán)利要求中，其他的優(yōu)點(diǎn)和特征會(huì)更加明了。


附圖包括在本說明書中并作為本說明書的一部分。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。這些實(shí)施例與上述的本發(fā)明一般性描述以及下面的詳細(xì)描述，用來舉例說明本發(fā)明的原理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中陰極射線管電子槍的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明原理沿圖1中I-I線的截面圖；圖3是圖2中根據(jù)本發(fā)明原理的第四柵極和第五柵極的局部放大示意圖；圖4是圖1中根據(jù)本發(fā)明原理的電子槍驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電子束軌跡及等位線示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明原理，圖4的放大圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明原理，圖2中所示第四柵極和第五柵極的局部放大示意圖；圖7是陰極射線管的電子槍實(shí)例中第四柵極和第五柵極的局部放大截面示意圖；圖8是根據(jù)圖1所示電子槍和一示例的電子槍的電子束流變化，5％電子束斑大小的曲線；圖9和10是根據(jù)本發(fā)明原理的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中第四和第五柵極的局部截面示意圖；
圖11是等效直徑和球差之間的關(guān)系曲線；和圖12是球差和電子束斑大小之間的關(guān)系曲線。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖對(duì)本發(fā)明做更全面的描述，其中展示了本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容。在說明書的開始應(yīng)該理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利結(jié)果的同時(shí)對(duì)在此描述的本發(fā)明進(jìn)行修改。因此，下面描述的實(shí)施本發(fā)明的最佳模式應(yīng)該理解為是對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員的一種廣義的指導(dǎo)，并不限定本發(fā)明。
下面描述實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的實(shí)施例。為了清楚起見，不描述實(shí)際實(shí)施時(shí)的所有特征。在下面的描述中不詳細(xì)描述公知的功能、構(gòu)造和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)以不必要的細(xì)節(jié)模糊本發(fā)明。應(yīng)該理解，在任何實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須進(jìn)行眾多具體的判斷以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者具體的目標(biāo)，如遵從與系統(tǒng)有關(guān)的和與商業(yè)有關(guān)的限制，每一個(gè)實(shí)施方案都是彼此不同的。另外，應(yīng)該理解，開發(fā)工作可能是復(fù)雜而費(fèi)時(shí)的，但勿庸置疑，對(duì)于從本發(fā)明公開的內(nèi)容的到教益的本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，這只是常規(guī)的工作。另外，本實(shí)施例可以結(jié)合本發(fā)明的原理形成不同形狀的電子槍元件。
主聚焦透鏡的性能受等效直徑和球差的影響。圖11是等效直徑和球差的關(guān)系曲線，圖12是球差和電子束斑大小的關(guān)系曲線。從曲線中明顯看出，球差隨主聚焦透鏡等效直徑的增大而減小，電子束著陸于熒光屏的光斑大小隨球差的增大而增大。1981年2月2日授予Kimura的、題為ELECTRRONGUN FOR CATHODE-RAY TUBE的美國專利中，給出了有關(guān)陰極射線管的電子槍方面的研究成果實(shí)例。
下面將參考附圖對(duì)實(shí)施本發(fā)明的最佳模式進(jìn)行詳細(xì)的描述。圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中陰極射線管的電子槍透視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明原理沿圖1中I-I線的截面圖參見附圖，電子槍2包括發(fā)射電子的單個(gè)陰極4；與陰極4一起形成三極管部分的第一和第二柵極6和8，第一和第二柵極6和8控制電子的發(fā)射；與第二柵極8相鄰設(shè)置的第三柵極10；與第三柵極10相鄰設(shè)置的第四柵極12，被施加聚焦電壓；圍繞第四柵極12的一部分設(shè)置的第五柵極14，與第四柵極12之間相隔預(yù)定的間隙并被施加陽極電壓；和一個(gè)連接器16，電連接第三柵極10和第五柵極14。聚焦電壓和陽極電壓分別施加給第四柵極12和第五柵極14。即，第四柵極12接收聚焦電壓，第五柵極接收陽極電壓。
上述電極從陰極4開始沿Z軸方向(圖中)以依次對(duì)齊的方式由焊珠玻璃(bead glass)18固定支撐。管座基底20熔化到頸部22的一端，使得電子槍2位于頸部22內(nèi)，與頸部22的內(nèi)表面保持預(yù)定的間隙。
經(jīng)連接器16對(duì)第三柵極10和第五柵極14施加大約為30-32千伏(kV)的陽極電壓。結(jié)果，在第二和第三柵極8和10之間由電勢(shì)差形成一個(gè)預(yù)聚焦透鏡PL，并且在第三和第四柵極10和12之間由電勢(shì)差形成一個(gè)第一主聚焦透鏡ML1。
另外，經(jīng)管座插腳(未示出)對(duì)第四柵極提供約為7-10kY(kV)的聚焦電壓。如果在頸部22的外圍安置一個(gè)速度調(diào)制器24，則可以把第四柵極12分成多個(gè)子電極，如第一、第二和第三子電極12A、12B和12C，它們之間保持預(yù)定的間隙26。
速度調(diào)制器24典型地產(chǎn)生一個(gè)雙極磁場(chǎng)來控制偏轉(zhuǎn)速度。在第四柵極12通過速度調(diào)制器24形成的高頻電流產(chǎn)生渦流時(shí)，速度調(diào)制器24的靈敏度降低。因此，通過間隙26限制渦流的產(chǎn)生。
第四柵極12的第一子電極12A和第二子電極12B通過連接器(未示出)互連，第四柵極12的第二子電極12B和第三子電極12C通過連接器(未示出)互連。因此，對(duì)第四柵極12的所有子電極12A、12B和12C施加了相同的聚焦電壓。
最好第四柵極12的子電極12A、12B和12C形成為圓柱形和中空，以便也可以用作電子束通道。離陰極4最遠(yuǎn)的第三子電極12C在三個(gè)子電極12A、12B和12C中具有最大的直徑。即，第三子電極12C為圓柱形，包括一個(gè)直徑與第二子電極12B一致的輸入部分30和一個(gè)直徑大于輸入部分30的輸出部分28。
第五柵極14也為圓柱形，具有大于第四柵極12的直徑。形成的第五柵極14包圍部分第四柵極12。最好第五柵極14包括一個(gè)由焊珠玻璃固定的輸入部分32和一個(gè)直徑大于輸入部分32的輸出部分34。
在第五柵極14的輸出部分的外圍固定兩個(gè)或多個(gè)球狀間隔件36。球狀間隔件36接觸設(shè)置在頸部22內(nèi)表面上的內(nèi)石墨層38，以把施加到石墨層38的陽極電壓傳遞到第五柵極14。球狀間隔件36還在第五柵極14和頸部22的內(nèi)表面之間維持預(yù)定的間隔以提高電子槍2的對(duì)準(zhǔn)特性。
在圖1的電子槍2中，三個(gè)子電極12A、12B和12C中直徑最大的第三子電極12C的輸出部分28的一端不被第五電極14包圍，反而被暴露。因此，從陰極4到第四柵極12輸出部分28的端部之間的距離長(zhǎng)度L1大于陰極4和第五柵極14輸出部分34的一端之間的距離長(zhǎng)度L2。
由于第四柵極12輸出部分28的一部分暴露而不被第五柵極14覆蓋，第四柵極12和石墨層38之間的電壓差導(dǎo)致頸部22內(nèi)與第四柵極12的輸出部分28相鄰處朝向熒光屏的方向形成較大直徑的第二主聚焦透鏡ML2。
第五柵極14環(huán)繞第四柵極12的一部分。至少第四柵極12輸出部分28的一部分不被第五柵極14環(huán)繞，如圖2所示。
第五柵極14的至少一部分為圓柱形，第四柵極12的至少一部分為圓柱形。第五柵極14的輸出部分34具有大于第四柵極12輸出部分28的直徑。第五柵極14的輸出部分34環(huán)繞或包圍第四柵極12的一部分，如圖2所示。
第五柵極14環(huán)繞第四柵極12的部分第三子電極12C。至少第四柵極12的第三子電極12C的部分輸出部分28不被第五柵極14環(huán)繞，如圖2所示。
如圖2所示，第四柵極12的第三子電極12C的一部分輸出部分28延伸到第五柵極14的輸出部分34以外，并且因此第四柵極12的第三子電極12C的部分輸出部分28不被第五柵極14環(huán)繞。另外，第四柵極12的第三子電極12C的一部分輸入部分30不被第五柵極14環(huán)繞，如圖2所示。
連接器16將第三柵極10與第五柵極14電連接，如圖1和2所示。第五柵極14可以有不超過500微米的厚度。即，第五柵極14可以有等于或小于500微米的厚度。換言之，第五柵極14的厚度可以是選自500微米的第一厚度和小于500微米的第二厚度中的一種厚度。
第四柵極12的第三子電極12C輸出部分28有一個(gè)背離陰極的邊(或一端)，該邊與陰極相距L1的距離，如圖2所示。第五柵極14的輸出部分34有一個(gè)背離陰極的邊(或端部)，該邊與陰極相距L2的距離，如圖2所示。距離L1大于距離L2，如圖2所示。輸出部分28的前述邊與輸出部分34的前述邊相距距離(L1-L2)，如圖2所示。
可以說第四柵極12的第三子電極12C有一個(gè)輸入部分30和一個(gè)輸出部分28，如圖2所示。另外，可以說第四柵極12有一個(gè)輸入部分和一個(gè)輸出部分28。輸入部分30有一個(gè)輸入端。輸出部分28有一個(gè)輸出端。輸出部分28的輸出端位于子電極12C離陰極4最遠(yuǎn)的部位，如圖2所示。輸入部分30的輸入端位于子電極12C最接近陰極4的部位，如圖2所示。輸出端與子電極12B由子電極12C和間隙26隔開，如圖2所示。但是，輸入端與子電極12B僅相隔一個(gè)間隙26，如圖2所示。
可以說，第五柵極14有一輸入部分32和一輸出部分34，如圖2所示。輸入部分32有一輸入端。輸出部分34有一輸出端。輸出部分34的輸出端位于第五柵極13上離陰極4最遠(yuǎn)的部位，如圖2所示。輸入部分32的輸入端位于第五柵極14上最接近陰極4的部位，如圖2所示。
陰極4和第四柵極12輸出部分28的輸出端之間的距離大于陰極4和第五柵極14輸出部分34的輸出端之間的距離，如圖2所示。
如圖2所示，靜電主聚焦透鏡ML2由施加到第四柵極12上的聚焦電壓和施加到第五柵極14上的陽極電壓之間的壓差形成。由此形成的靜電主聚焦透鏡12剛好超出第四柵極12輸出部分28的輸出端，如圖2所示。另外，也可以說，靜電主聚焦透鏡ML2接近、臨近或位于第四柵極12輸出部分28的輸出端，如圖2所示。
圖3是根據(jù)本發(fā)明原理，圖2中所示第四柵極和第五柵極的局部放大部。圖3是第三子電極12C和第五柵極14的局部放大圖。第五柵極14輸出部分34的端部和第三子電極12C輸出部分28的端部之間在Z軸方向上有一個(gè)距離長(zhǎng)度A。結(jié)果，第三子電極12C輸出部分28的一部分暴露出來，不被第五柵極14包圍。這樣，第三子電極12C輸出部分28的該暴露部分與設(shè)置在頸部22內(nèi)表面上的石墨層38相對(duì)。
為了實(shí)現(xiàn)此結(jié)構(gòu)，第五柵極14在Z軸方向上的長(zhǎng)度L3小于第三子電極12C的長(zhǎng)度L4。另外，所有的第五柵極14定位成包圍第三子電極12C，使第五柵極14輸出部分34的端部距離第三子電極12C輸出部分28的端部為長(zhǎng)度A。
圖4是根據(jù)本發(fā)明原理，驅(qū)動(dòng)圖1所示電子槍時(shí)產(chǎn)生的電子束軌跡及等位線示圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明原理，圖5的放大圖。
從附圖可以確信，第二主聚焦透鏡ML2從第三子電極12C輸出部分28的端部開始形成。第二主聚焦透鏡ML2由第三子電極12C的聚焦電壓和石墨層38的陽極電壓之間的壓差形成，并且用作會(huì)聚電子束。
因此，在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電子槍2中，施加到石墨層38的陽極電壓而不是第五柵極14的陽極電壓用于通過與第四電極12形成的電勢(shì)差來形成第二主聚焦透鏡ML2。因此，第二主聚焦透鏡ML2的直徑在頸部22的有限直徑內(nèi)最大，由此提高了電子束的聚焦性能。
被施加高陽極電壓的第五柵極14和石墨層38設(shè)計(jì)成不會(huì)在這些元件和被施加聚焦電壓的第四柵極12之間發(fā)生電路短路。即，不會(huì)在這些元件和第四柵極12的第三子電極12C之間發(fā)生短路。石墨層38是導(dǎo)電膜。
圖6是根據(jù)本發(fā)明原理，圖2中所示第四柵極和第五柵極的局部放大部。參見圖6，第五柵極14輸入部分32的內(nèi)徑大于第三子電極12的外徑，輸入部分32的內(nèi)徑和第三子電極12的外徑之間形成長(zhǎng)度為B的距離。另外，在互連第五柵極14的輸出部分34和輸入部分32的底面部分40和互連第三子電極12C的輸出部分28和輸入部分30的底面部分42之間沿Z軸方向有長(zhǎng)度為C的距離。另外，第五柵極14的內(nèi)徑大于第三子電極12C輸出部分28的外徑，第五柵極14的內(nèi)徑和輸出部分28的外徑之間的距離為D。
優(yōu)選設(shè)置的第三子電極12C和第五柵極14滿足下列條件，使得在第三子電極12C和第五柵極14之間維持耐壓特性，并且使得頸部22的有限大小內(nèi)第三子電極12C輸出部分28的內(nèi)外徑最大。
1.08＜D2/D1＜2.0其中D1是第三子電極12C輸入部分30的外徑，D2是第五柵極14輸入部分32的外徑。假設(shè)第五柵極14的厚度不超過500微米。
1.0＜D4/D3＜1.2其中D3是第三子電極12C輸出部分28的外徑，D4是第五柵極14輸出部分34的外徑。假設(shè)第五柵極14的厚度不超過500微米。
另外，優(yōu)選互連第五柵極14的輸出部分34和輸入部分32的底面部分40與互連第三子電極12C的輸出部分28和輸入部分30的底面部分42之間的長(zhǎng)度C至少為2毫米(mm)。
另外，在第三子電極12C的輸出部分28和頸部22的內(nèi)徑之間形成長(zhǎng)度為E的間隙。優(yōu)選第三子電極12C的輸出部分28滿足下列關(guān)于頸部22內(nèi)徑的條件，使得在維持石墨層38耐壓性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大直徑。

1.4＜D5/D3＜1.7其中D3是第三子電極12C輸出部分28的外徑，D5是頸部22的內(nèi)徑。
第五柵極14與第四柵極12隔開。第五柵極14與第四柵極12至少隔開預(yù)定的間隙。如圖6所示，電極14和12C之間的間隙至少包括三個(gè)部分。如圖6所示，第三子電極12C的輸出部分28和第五柵極14的輸出部分34之間存在一個(gè)第一部分，第一部分的長(zhǎng)度為D。如圖6所示，在第五柵極14和第三子電極12C的底面部分之間有一個(gè)第二部分間隙，該第二部分的長(zhǎng)度為C。如圖6所示，在第三子電極12C的輸入部分30和第五柵極14的輸入部分32之間有一個(gè)第三部分間隙，并且該部分的長(zhǎng)度為B。
圖7是陰極射線管的電子槍實(shí)例中第四柵極和第五柵極的局部放大截面圖。表1表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例以及比較例(見圖7)的電子槍包括第二主聚焦透鏡ML2的等效直徑的各種參數(shù)。在比較例的電子槍中，陰極和第四柵極3之間的結(jié)構(gòu)與本發(fā)明的一致。
另外，第五柵極1完全包圍第四柵極3的輸出部分5，使得第二主聚焦透鏡ML2形成在第五柵極1之內(nèi)。在下面的表1中，第四柵極12的輸出部分是指第四柵極12的第三子電極12C的輸出部分28。
<表1>

如表1所示，對(duì)比比較例與本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電子槍，其中第四柵極12的輸出部分28，即第三子電極12C的輸出部分28被增大并露出來，使得本發(fā)明第二主聚焦透鏡ML2的等效直徑比比較例的等效直徑約提高40.8％。
圖8是根據(jù)圖1所示電子槍和另一電子槍實(shí)例的電子束流變化的5％電子束斑大小的曲線。下面的表2和圖8表示根據(jù)本發(fā)明電子槍和比較例電子槍的電子束流變化，5％電子束斑大小的測(cè)量結(jié)果。表2后的表3表示取得表2及圖8的同時(shí)施加到每個(gè)電極上的不同電壓。
如表2和圖8所示，在低電流和高電流領(lǐng)域，本發(fā)明的電子束斑大小都比比較例提高約20％或更多。
<表2>

<表3>

利用本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電子槍2，除了上述結(jié)構(gòu)以外，還可以以多種方式構(gòu)建第四柵極12或第五柵極14，如楔形。
圖9和10是根據(jù)本發(fā)明的原理，本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的第四和第五電子槍的局部截面圖。參見圖9，第四柵極12的第三子電極12C′有一個(gè)形成在輸入部分30和輸出部分28之間的預(yù)定長(zhǎng)度的帶角度部分44。帶角度部分44互連輸入部分30和輸出部分28。連接到輸入部分30的帶角度部分44的一端具有與輸入部分30相同的內(nèi)、外徑。接著，帶角度部分44具有逐漸擴(kuò)大的內(nèi)外徑，直到到達(dá)輸出部分28。在該輸出部分28處，帶角度部分44具有與輸出部分28相同的內(nèi)、外徑。
參見圖9，第四柵極12的第三子電極12C′在輸入部分30和輸出部分28之間形成一個(gè)帶角度部分44。如圖9所示，帶角度部分44從其連接到輸入部分30的部分開始直徑逐漸變大。因此，帶角度部分44在其連接到輸出部分28的位置處的直徑大于其連接到輸入部分30的部分的直徑，如圖9所示。
參見圖10，形成的第四柵極12的第三子電極12C″使得其輸出部分28′形成為楔形，即從其連接到輸入部分30的一端沿朝向熒光屏的方向上逐漸擴(kuò)大。
參見圖10，第四柵極12的第三子電極12C″形成一個(gè)帶角度的輸出部分28′。帶角度的輸出部分28′有一個(gè)第一端、多種不同的直徑以及一個(gè)第二端，如圖10所示。帶角度的輸出部分28′的第二端連接到第四柵極12的輸入部分30，如圖10所示。帶角度的輸出部分28′的第二端的直徑基本上等于第四柵極12輸出部分30的直徑，如圖10所示。第一端具有大于第二端的直徑，如圖10所示。如圖10所示，帶角度的輸出部分28′的第二端設(shè)置在輸入部分30和帶角度的輸出部分28′的第一端之間。因此，利用這些特征，帶角度的輸出部分28′的第一端有一個(gè)距離陰極4的第一距離，帶角度的輸出部分28′的第二端有一個(gè)距離陰極4的第二距離，第一距離大于第二距離。當(dāng)然，沿直線測(cè)量這些距離。帶角度的輸出部分28′的第一端比帶角度的輸出部分28′的第二端遠(yuǎn)離陰極4。
利用上述增設(shè)帶角度部分44或使輸出部分28′本身逐漸變細(xì)的結(jié)構(gòu)，可以避免在第四柵極12中形成銳角，使電弧放電發(fā)生的可能性減為最小。這樣提高了電子槍的耐壓特性。
第四柵極12也可以稱作電子槍2的“第一電極12”。第五柵極14也可以稱作電子槍2的“第二電極14”。這些另外的術(shù)語在柵極12和14的詳細(xì)討論以及其它時(shí)候是有用的。
在上述本發(fā)明陰極射線管的電子槍中，有限的頸部直徑內(nèi)主聚焦透鏡的直徑最大。因此，著陸到熒光屏上的電子束斑大小被減小20％，使得能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)越的聚焦性能和分辯性能。
雖然已通過對(duì)實(shí)施例的描述舉例說明了本發(fā)明，并且對(duì)實(shí)施例也做了詳細(xì)描述，但本申請(qǐng)人并非意欲以此限制權(quán)利要求的范圍。其它的優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。因此，本發(fā)明不限于這些細(xì)節(jié)、示例性的設(shè)備和方法。在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的前提下可以對(duì)本發(fā)明做各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種陰極射線管的電子槍，包括發(fā)射電子的陰極；第一柵極和第二柵極，與所述陰極形成一三極管部分；一第三柵極；一接收聚焦電壓的第四柵極，所述第三柵極設(shè)置在所述陰極和所述第四柵極之間，所述第四柵極包括一個(gè)輸入部分和一個(gè)輸出部分，輸入部分設(shè)置在輸出部分和所述第三柵極之間；一環(huán)繞所述第四柵極的一部分的第五柵極，至少所述第四柵極輸出部分的一部分不被所述第五柵極環(huán)繞，所述第五柵極與所述第四柵極分開預(yù)定的間隙，所述第五柵極接收陽極電壓；和一連接器，將所述第三柵極和所述第五柵極電連接起來。
2.如權(quán)利要求1所述的電子槍，其特征在于，所述第四柵極為圓柱形，其輸入部分的直徑不同于輸出部分的直徑。
3.如權(quán)利要求1所述的電子槍，其特征在于，所述第四柵極為圓柱形，其輸出部分的直徑大于輸入部分的直徑。
4.如權(quán)利要求3所述的電子槍，其特征在于，所述第五柵極為圓柱形，并且包括一個(gè)輸入部分和一個(gè)輸出部分，輸出部分的直徑大于輸入部分的直徑。
5.如權(quán)利要求4所述的電子槍，其特征在于，所述第四柵極和所述第五柵極滿足下列條件1.08＜D2/D1＜2.0此處D1為所述第四柵極的輸入部分的外徑，D2為所述第五柵極的輸入部分的外徑，所述第五柵極的厚度可以選自于500微米的第一厚度和小于500微米的第二厚度。
6.如權(quán)利要求4所述的電子槍，其特征在于，所述第四柵極和第五柵極滿足下列條件1.0＜D4/D3＜1.2此處D3為所述第四柵極輸出部分的外徑，D4為所述第五柵極輸出部分的外徑，所述第五柵極的厚度可以選自于500微米的第一厚度和小于500微米的第二厚度。
7.如權(quán)利要求3所述的電子槍，其特征在于，電子槍安置在陰極射線管中，所述第四柵極滿足下列條件1.4＜D5/D3＜1.7其中D3是所述第四柵極輸出部分的外徑，D5是陰極射線管頸部的內(nèi)徑。
8.如權(quán)利要求1所述的電子槍，其特征在于，所述第四柵極包括至少兩個(gè)分開一定間隙的子電極。
9.如權(quán)利要求3所述的電子槍，其特征在于，在所述第四柵極的輸入部分和輸出部分之間形成有一個(gè)帶角度部分，該帶角度部分的直徑從連接到所述第四柵極輸入部分的部分開始逐漸增大，帶角度部分在連接到所述第四柵極輸出部分位置處的直徑大于帶角度部分連接到第四柵極輸入部分位置處的直徑。
10.如權(quán)利要求3所述的電子槍，其特征在于，所述第四柵極的輸出部分包括一個(gè)帶角度部分，帶角度部分具有第一端、多個(gè)不同的直徑和第二端，第二端連接到所述第四柵極的輸入部分，第二端的直徑基本上等于所述第四柵極輸入部分的直徑，第一端的直徑大于第二端的直徑，第二端設(shè)置在所述第四柵極的輸入部分和第一端之間。
11.一種陰極射線管的電子槍，包括單一的一個(gè)發(fā)射電子的陰極；第一柵極和第二柵極，與所述陰極一起形成一三極管部分；一第三柵極；一第四柵極，接收聚焦電壓，所述第三柵極設(shè)置在所述陰極和所述第四柵極之間，所述第四柵極包括一輸入部分和一輸出部分，輸入部分設(shè)置在輸出部分和所述第三柵極之間，所述第四柵極的輸出部分有一個(gè)背離所述陰極的邊；一第五柵極，接受陽極電壓，所述第五柵極環(huán)繞所述第四柵極的一部分，所述第四柵極的至少一部分輸出部分不被所述第五柵極環(huán)繞，所述第五柵極與所述第四柵極隔開一預(yù)定的間隙，所述第五柵極包括一個(gè)輸入部分和一個(gè)輸出部分，所述第五柵極的輸出部分有一個(gè)背離所述陰極的邊；和一連接器，將所述第三柵極和所述第五柵極電連接起來，所述第四柵極的邊距所述陰極為第一距離，所述第五柵極的邊距所述陰極為第二距離，第一距離大于第二距離。
12.如權(quán)利要求11所述的電子槍，其特征在于，所述第四柵極為圓柱形，其輸入部分的直徑不同于輸出部分的直徑。
13.如權(quán)利要求12所述的電子槍，其特征在于，所述第四柵極的輸出部分的直徑大于其輸入部分的直徑。
14.如權(quán)利要求13所述的電子槍，其特征在于，所述第五柵極為圓柱形，其輸出部分的直徑大于其輸入部分的直徑。
15.如權(quán)利要求14所述的電子槍，其特征在于，所述第四柵極和所述第五柵極滿足下列條件1.08＜D2/D1＜2.0此處D1為所述第四柵極的輸入部分的外徑，D2為所述第五柵極的輸入部分的外徑，所述第五柵極的厚度可以選自于500微米的第一厚度和小于500微米的第二厚度。
16.如權(quán)利要求14所述的電子槍，其特征在于，所述第四柵極和第五柵極滿足下列條件1.0＜D4/D3＜1.2此處D3為所述第四柵極輸出部分的外徑，D4為所述第五柵極輸出部分的外徑，所述第五柵極的厚度可以選自于500微米的第一厚度和小于500微米的第二厚度。
17.如權(quán)利要求13所述的電子槍，其特征在于，電子槍安置在陰極射線管中，所述第四柵極滿足下列條件1.4＜D5/D3＜1.7其中D3是所述第四柵極輸出部分的外徑，D5是陰極射線管頸部的內(nèi)徑。
18.如權(quán)利要求11所述的電子槍，其特征在于，所述第四柵極包括至少兩個(gè)被分開一定間隙的子電極。
19.如權(quán)利要求13所述的電子槍，其特征在于，在所述第四柵極的輸入部分和輸出部分之間形成有一個(gè)帶角度部分，該帶角度部分的直徑從連接到所述第四柵極輸入部分的部分開始逐漸增大，帶角度部分在連接到所述第四柵極輸出部分位置處的直徑大于帶角度部分連接到第四柵極輸入部分位置處的直徑。
20.如權(quán)利要求13所述的電子槍，其特征在于，所述第四柵極的輸出部分包括一個(gè)帶角度部分，帶角度部分具有第一端、多個(gè)不同的直徑和第二端，第二端連接到所述第四柵極的輸入部分，第二端的直徑基本上等于所述第四柵極輸入部分的直徑，第一端的直徑大于第二端的直徑，第二端設(shè)置在所述第四柵極的輸入部分和第一端之間。
21.一種陰極射線管的電子槍，包括發(fā)射電子的陰極；具有輸入部分和輸出部分的第一電極，所述第一電極輸入部分的輸入端將所述陰極與所述第一電極輸出部分的輸出端隔開，所述第一電極被施加聚焦電壓；和具有輸入部分和輸出部分的第二電極，所述第二電極輸入部分的輸入端將所述陰極與所述第二電極輸出部分的輸出端隔開，所述第二電極被施加陽極電壓，所述陰極和所述第一電極輸出部分的輸出端之間的距離大于所述陰極和所述第二電極輸出部分的輸出端之間的距離，所述第二電極環(huán)繞所述第一電極的一部分，所述第一電極輸出部分的至少一部分不被所述第二電極環(huán)繞，所述第二電極與所述第一電極隔開預(yù)定的間隙。
22.如權(quán)利要求21所述的電子槍，其特征在于，施加到所述第一電極的聚焦電壓不同于施加到所述第二電極的陽極電壓，聚焦電壓和陽極電壓之間的壓差在所述第一電極輸出部分的輸出端形成一個(gè)主聚焦透鏡。
23.如權(quán)利要求21所述的電子槍，其特征在于，施加到所述第一電極的聚焦電壓不同于施加到所述第二電極的陽極電壓，電子槍安置在陰極射線管中，陰極射線管在其頸部的內(nèi)表面上有一導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層與所述第二電極電連接，所述第一電極和該導(dǎo)電層之間的壓差在所述第一電極輸出部分的輸出端形成一個(gè)主聚焦透鏡。
24.如權(quán)利要求23所述的電子槍，其特征在于，所述導(dǎo)電層從所述頸部靠近所述第二陰極輸出部分的輸出端的位置處，沿著背離所述陰極的方向延伸。
25.如權(quán)利要求21所述的電子槍，其特征在于，所述第一電極為圓柱形，其輸入部分的直徑不同于其輸出部分的直徑。
26.如權(quán)利要求21所述的電子槍，其特征在于，所述第一電極為圓柱形，其輸出部分的直徑大于其輸入部分的直徑，所述第一電極包括至少兩個(gè)被分開一定間隙的子電極。
27.如權(quán)利要求26所述的電子槍，其特征在于，所述第二電極為圓柱形，所述第二電極的輸出部分的直徑大于其輸入部分的直徑。
28.如權(quán)利要求27所述的電子槍，其特征在于，所述第一電極和所述第二電極滿足下列條件1.08＜D2/D1＜2.0此處D1為所述第一電極的輸入部分的外徑，D2為所述第二電極的輸入部分的外徑，所述第二電極的厚度可以選自于500微米的第一厚度和小于500微米的第二厚度。
29.如權(quán)利要求27所述的電子槍，其特征在于，所述第一電極和所述第二電極滿足下列條件1.0＜D4/D3＜1.2此處D3為所述第一電極輸出部分的外徑，D4為所述第二電極輸出部分的外徑，所述第二電極的厚度可以選自于500微米的第一厚度和小于500微米的第二厚度。
30.如權(quán)利要求26所述的電子槍，其特征在于，電子槍安置在陰極射線管中，所述第一電極滿足下列條件1.4＜D5/D3＜1.7其中D3是所述第一電極輸出部分的外徑，D5是陰極射線管頸部的內(nèi)徑。
31.如權(quán)利要求26所述的電子槍，其特征在于，在所述第一電極的輸入部分和輸出部分之間形成有一個(gè)帶角度部分，該帶角度部分的直徑從連接到所述第一電極輸入部分的部分開始逐漸增大，帶角度部分在連接到所述第一電極輸出部分位置處的直徑大于帶角度部分連接到第一電極輸入部分位置處的直徑。
32.如權(quán)利要求26所述的電子槍，其特征在于，所述第一電極的輸出部分包括一個(gè)帶角度部分，帶角度部分具有第一端、多個(gè)不同的直徑和第二端，第二端連結(jié)到所述第一電極的輸入部分，第二端的直徑基本上等于所述第一電極輸入部分的直徑，第一端的直徑大于第二端的直徑，第二端設(shè)置在所述第一電極的輸入部分和第一端之間。
33.一種操縱陰極射線管的電子槍的方法，包括從陰極發(fā)射電子；對(duì)電子槍的第一電極施加聚焦電壓，第一電極有一輸入部分和一輸出部分，第一電極輸入部分的輸入端將陰極與第一電極輸出部分的輸出端隔開；對(duì)電子槍的第二電極施加陽極電壓，第二電極具有一輸入部分和一輸出部分，第二電極輸入部分的輸入端將陰極與第二電極輸出部分的輸出端隔開，陰極與第一電極輸出部分的輸出端之間的距離大于陰極與第二電極輸出部分的輸出端之間的距離，第二電極環(huán)繞一部分第一電極，第一電極輸出部分的至少一部分不被第二電極環(huán)繞，第二電極與第一隔開預(yù)定的間隙。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，第二電極電連接到陰極射線管頸部的內(nèi)表面上的一層，電子槍安裝在陰極射線管頸部，在第一電極和該層之間的壓差形成一個(gè)靜電主聚焦透鏡。
35.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，第一電極和第二電極為圓柱形，第一電極輸出部分的直徑大于其輸入部分的直徑，第二電極輸出部分的直徑大于其輸入部分的直徑，第一電極包括至少兩個(gè)被分開一定間隙的子電極。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，電子槍安置在陰極射線管中，第一電極滿足下列條件1.4＜D5/D3＜1.7其中D3是第一電極輸出部分的外徑，D5是陰極射線管頸部的內(nèi)徑。
37.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，第一電極和第二電極滿足下列條件1.08＜D2/D1＜2.0此處D1為第一電極的輸入部分的外徑，D2為第二電極的輸入部分的外徑。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，第一電極和第二電極滿足下列條件1.0＜D4/D3＜1.2此處D3為第一電極輸出部分的外徑，D4為第二電極輸出部分的外徑。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，第一電極在其輸入部分和輸出部分之間形成有一帶角度部分，帶角度部分從連接到第一電極輸入部分的部分開始直徑逐漸增大，帶角度部分在連接到第一電極輸出部分位置處的直徑大于帶角度部分連接到第一電極輸入部分的直徑。
40.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，第一電極的輸出部分包括一帶角度部分，帶角度部分具有第一端、多個(gè)不同的直徑和第二端，第二端連接到第一電極的輸入部分，第二端的直徑基本上等于第一電極輸入部分的直徑，第一端的直徑大于第二端的直徑，第二端設(shè)置在第一電極的輸入部分和第一端之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種陰極射線管的電子槍，該電子槍在一個(gè)直徑有限的頸部?jī)?nèi)形成最大直徑的主聚焦透鏡，由此實(shí)現(xiàn)高的聚焦性能和分辨特性。本發(fā)明的電子槍包括一發(fā)射電子的陰極；第一、第二柵極，用于與陰極一起形成一、三極管部分；一設(shè)置在第二柵極之后的第三柵極；一設(shè)置在第三柵極之后的第四柵極，第四柵極被施加聚焦電壓，第四柵極包括一與第三柵極相對(duì)設(shè)置的輸入部分和一個(gè)連接到輸入部分輸出部分；一包圍部分第四柵極的并被施加陽極電壓的第五柵極，與第四柵極之間保持預(yù)定的間隙；和一連接器，電連接第三柵極和第五柵極，其中，第四柵極的輸出部分是暴露的。
文檔編號(hào)H01J23/18GK1462053SQ0312225
公開日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2003年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月30日
發(fā)明者金裕璇, 孫完在 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社