專利名稱：用于陰極射線管電子槍的三極管結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種用于陰極射線管的電子槍三極管。
背景技術：
陰極射線管的電子槍包括一個通過熱發(fā)射而發(fā)射電子的陰極，和兩個電極，它們初始化由陰極發(fā)射的電子形成的電子束形態(tài)。因此形成一個焦點。這個焦點的尺寸盡可能是特定的。這個焦點在后面的描述中將被稱為“交叉點”。
圖1示意性地顯示了這樣一個應用于彩色陰極射線管電子槍的三極管。陰極和兩個電極根據Z軸對齊。
Z軸是電子槍的主要縱向軸，3條電子束紅、綠、藍基本平行于Z軸前進。
水平的X軸垂直于Z軸并通過電極G1的紅、綠、藍孔的3個中心。
垂直的Y軸垂直于軸X和Z并通過電極G1的綠孔中心。
電子槍的交叉點的形態(tài)、位置和范圍是以下事實導致的，即當它們從陰極K的發(fā)射區(qū)被發(fā)射出來時，它們就在陰極和電極G1之間承受高會聚電子透鏡的作用。換句話說，發(fā)射的離發(fā)射區(qū)越遠的電子具有的軌跡相對于電子槍縱向Z軸的角度也就越大。因此，電子束的軌跡在不同的Z位置交叉于Z軸并且具有不同的角度由此就有了在Z軸和橫向(在平面(XY)內)中的交叉點范圍。
此外，當電子束電流變化時，交叉點的移動由兩種影響導致(1)電子束電流越大，從發(fā)射區(qū)中心發(fā)射出的電子越遠，因此產生了上段描述的效果。
(2)電子束電流越大，陰極/電極G1透鏡的會聚越小，因此軌跡交叉距陰極更多。當影響(2)比影響(1)更起主導作用時，當電子束電流增加時，交叉點的位置遠離陰極移動。結果是通過電子槍主透鏡的最佳聚焦根據電子束電流改變。這被稱作“聚焦跟蹤”，并且電子槍設計者試圖去減小它。
此后，能夠發(fā)射電子的表面被稱作發(fā)射面。根據所選的三極管和為了它的操作所選的電參數(shù)，發(fā)射面更多的或更少的延伸部分有效地發(fā)射電子束。
在一個標準的電子槍中，例如在配備有象散電子束形成區(qū)(BFR)的專利US5760550中描述的電子槍，在陰極對面的第一電極G1的部分中設計有不對稱的孔，即孔不是繞Z軸旋轉對稱的，它是軸對稱的。這個孔是，例如，矩形或橢圓形或菱形的。在這樣的電子槍中，電子束的成橢圓形和象散不是獨立的，因為它們都與發(fā)射區(qū)的形狀有關，此外象散還與在水平面和垂直面中會聚透鏡陰極/G1的力有關。當電子束電流改變時，成橢圓形和象散也改變(因為發(fā)射區(qū)改變了)。成橢圓形和象散不是獨立的事實由圖2a到2d說明。這些圖表示了一個電子槍三極管，其中電極G1的孔采取矩形形狀，它的最大的尺寸根據垂直軸Y。圖2a和2b顯示了在低電子束電流下運行的三極管，圖2a根據平面XZ，而圖2b根據平面YZ。圖2c和2d顯示了在高電子束電流下運行的相同的三極管。
這些圖表明，由于水平面和垂直面之間的不對稱，陰極/電極G1透鏡的力在水平面和垂直面之間是不對稱的，這樣水平交叉點與垂直交叉點分離。
此外，美國專利4091311描述了一種平面環(huán)狀陰極，該陰極能夠在電子槍中產生管狀電子束“空心電子束”。這個環(huán)狀陰極設置在由陰極和一個電極G1和一個電極G2構成的裝置中。圖3a到3c顯示了配備有平面環(huán)狀陰極的三極管針對兩個電子束電流值的情況。可以注意到，當電子束電流最大時，交叉點改變位置，但是發(fā)射區(qū)保持大致相同的范圍。環(huán)形比發(fā)射區(qū)呈圓盤狀的標準平面陰極具有以下優(yōu)點——隨著發(fā)射電子束的區(qū)在環(huán)狀區(qū)域的中央環(huán)的兩側擴大(當電子束電流增加時)，當電子束電流改變時交叉點移動的更小，這樣交叉點按照Z軸擴大但是它的重心幾乎不移動。
——在視頻控制電壓下調制更小(降低“驅動振幅”)，這使得驅動電路被簡單化并減少了所用的電能。
——由于在電子束從高電流經過低電流時交叉點幾乎不改變它的Z位置這個事實，由在低電子束電流值下電子斑點的工藝精細程度較差而造成的所知的“網紋干擾”這種電視畫面后生現(xiàn)象被減少了。
專利申請WO02052599描述了環(huán)狀陰極的變型，它具有一個或多個從陰極主表面上突起的環(huán)狀隆起。隆起是旋轉對稱的并且具有半環(huán)形的或類似的形狀。
圖4a-4c顯示了配備有這樣一個陰極的三極管。突起的發(fā)射表面是旋轉對稱的，并且整個三極管是旋轉對稱的。圖4b和4c顯示了這個三極管在兩個電子束電流值下的工作情況。可以注意到，當電子束電流最大時，交叉點改變位置，但是發(fā)射區(qū)保持大致相同的范圍。發(fā)射區(qū)稍微擴展，這是因為它占據突起的極點區(qū)兩側稍微擴展的區(qū)域。
盡管具有扁平王冠狀發(fā)射區(qū)的陰極具有通過將發(fā)射區(qū)限制在王冠處從而限制交叉點發(fā)展的性質，但是這個性質只在隆起的發(fā)射區(qū)的情況下才可以得到，因為這個隆起經歷了一個更強的電子提取區(qū)并因此使得發(fā)射被限制在這個區(qū)域中。
這些隆起環(huán)狀發(fā)射陰極具有與平面環(huán)狀發(fā)射區(qū)陰極相同的優(yōu)點，如上所列。但是它們還具有對于一個給定的電子束電流更強地限制發(fā)射區(qū)的優(yōu)點，因此屏幕上的斑點尺寸減小了并且因此獲得更好的圖像分辨率。
缺點是發(fā)射區(qū)保持旋轉對稱，因此成橢圓形和散光不是獨立的，特別是在設計期間它們不能獨立地調節(jié)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是在電子束形成區(qū)的輸出得到一個電子束，它的成橢圓形(水平平面XZ和垂直平面YZ之間的電流密度輪廓不對稱的程度)和象散(水平交叉點和垂直交叉點之間沿Z軸的間距)在設計電子槍時可以獨立調節(jié)并在電子束電流改變時變化很小。
因此本發(fā)明涉及到一種用于陰極射線管的電子槍三極管，包括，根據第一軸排列的陰極、第一電極以及第二電極(G2)，其中第一電極的電勢在考慮符號的代數(shù)數(shù)字標度上小于陰極，而第二電極(G2)電勢大于陰極。陰極具有至少一個突起的發(fā)射區(qū)，它的中心位于所述的第一軸上并且向第一電極突起。電極的每個都具有一個中心位于第一軸上的孔。根據本發(fā)明，突起的發(fā)射區(qū)繞著所述第一軸沒有表現(xiàn)出旋轉對稱。
根據實施例的一種形式，第一電極的孔相對于第一軸不具有任何旋轉對稱。
通常，在由垂直于所述第一軸的第二和第三軸定義的平面上，在突起中測量的極點線與電極的孔邊的邊緣之間的間距依據第二和第三軸是不同的。
有利地，突起的發(fā)射區(qū)具有兩個包含第一軸的對稱平面。
第一柵極的孔具也有兩個包含第一軸的對稱平面。
突起的發(fā)射區(qū)在極點線上測量的最大尺寸小于第一電極的孔的直徑。
根據實施例的一種形式，隆起的極點線從第一電極平面的投影的正交投影位于這個第一電極的孔之內。
突起的極點線優(yōu)選地具有第一矩形形狀，它的尺寸比率確定了所發(fā)射的電流密度分布并因而確定了電子束的成橢圓形。
另外，與陰極相對的第一電極的孔的部分具有第二矩形形狀，它的各邊平行于第一矩形的各邊，平行于第二軸測量的兩個矩形的各邊之間的間距與平行于第三軸測量的各邊之間的間距的比率確定了水平交叉點和垂直交叉點之間的距離，因此確定了電子束的象散。
還有可能確保，陰極包括多個突起的發(fā)射區(qū)，這些發(fā)射區(qū)繞著所述第一軸不具有旋轉對稱。
本發(fā)明被應用于彩色陰極射線管的電子槍，它包括三個平行于所述第一軸排列的前述的三極管。


本發(fā)明的不同目的和特征通過下面的描述和附圖將變得更加清楚，其中圖1到4c是上面已經描述的技術的不同狀態(tài)；圖5是根據本發(fā)明的一種電子槍三極管的實施例；圖6a到6d是圖5的三極管在低電子束電流和高電子流下的運轉模式；圖7是根據本發(fā)明的三極管的變型實施例；圖8a到8d是圖7的三極管在低電子束電流和高電子流下的運轉模式；圖9a和9b是根據本發(fā)明的三極管，其中陰極包括幾個突起的發(fā)射區(qū)。
具體實施例方式
本發(fā)明的基本布置如下A)給出隆起，它是平面XY上突起的一個非旋轉對稱形式的發(fā)射區(qū)，例如通過在突起的極點線給它一種矩形的形式。因此創(chuàng)建了幾何不對稱效果的發(fā)射電流密度分布，所謂的電子束的成橢圓形。
B)提供一個在平面(X，Y)中非旋轉對稱形式的電極G1孔，這是通過選擇在陰極的突起和孔的邊緣之間、在平面(X，Y)中的突起上測量的間距，使得它們按照X和按照Y是不同的來提供的。水平交叉點和“垂直交叉點”在Z軸的位置以這樣的方式確定，換句話說，電子束的象散被控制的方式。實際上，發(fā)射區(qū)保持受限并且在空間上固定在突起上，但是按照X和按照Y的孔的尺寸控制了突起的等電勢線的彎曲并且因而控制了軌跡的角度方向并最終控制了“水平交叉點”和“垂直交叉點”在Z軸的位置。
圖5顯示了本發(fā)明的第一實施例，其中突起不是旋轉對稱的而是矩形的。例如，突起的極點線S是一個矩形，它的平行于平面XZ的寬度為2a，它的平行于平面YZ的長度為2b。
電極G1的孔繞著Z軸是旋轉對稱的。這個孔的半徑為R。
根據圖5的實施例，電極G1的孔的直徑大于突起的矩形的對角線。這個直徑將被優(yōu)選地設計為至少大于由突起的極點線S形成的矩形的對角線。因此，電極G1平面上的極點線的正交投影落在這個電極的孔的圓周內。
圖6a和6d顯示了這個三極管在兩個電子束電流值下的運行。圖6a和6b顯示了在低電子束電流下的運行，圖6c和6d顯示了在更高的電子束電流下的運行。
注意，當電子束電流更高時，交叉點改變位置，但是發(fā)射區(qū)稍微擴展，使它占據了突起的極點區(qū)域兩側更大的擴展區(qū)域。還要注意，因為位于陰極和電極G1的孔之間的等電勢線都是更彎曲的并且更少平行于平面XY，因此它們遠離Z軸。電子束是由突起的矩形的長度2a側發(fā)射的，與Z軸構成一個角度，當比率a/R變得更大時，都變得更大。因此，這個比率a/R確定了“水平交叉點”Ch在Z軸的位置。以相同的方式，比率b/R確定了“水平交叉點”Cv在Z軸的位置。(圖6b和6d)。
在這些條件下，水平交叉點Ch和垂直交叉點Cv之間的距離通過突起的矩形的尺寸與第一電極的孔的半徑R的比率a/R和b/R來確定。因此，這些比率使得系統(tǒng)的象散可以被確定。
此外，通過作用于突起的尺寸并選擇尺寸a/b的比率，發(fā)射的電子束的成橢圓形可以被確定。
圖7顯示了本發(fā)明的另一個實施例，在其中突起是矩形的，極點線是一個矩形，它在平面XZ中的寬度為2a，它在平面YZ中的長度為2b。
電極G1的孔也是矩形的。電極G1的孔是矩形形狀的，它在平面XZ中的寬度為2f，它在平面YZ內的長度為2g。
圖8a到8d顯示了在兩個電子束電流值下的圖7所示系統(tǒng)的工作方式。
注意，比率a/f控制了“水平交叉點”Ch在Z軸的位置(圖8b和8d)，而比率b/g確定了“垂直交叉點”Cv的位置(圖8a到8c)。
因此，可以認為，平行于第二軸(X)測量的兩個矩形各側之間的間距(f-a)與平行于第三軸(Y)測量的各側之間的間距(g-b)的比率確定了水平交叉點和垂直交叉點之間的距離，因而確定了電子束的象散。
還要注意，比率a/b控制發(fā)射的電流分布的幾何不對稱并因此控制了電子束的成橢圓形，并且這個成橢圓形與交叉點的位置是獨立的。
在前面的例子中，陰極的突起的發(fā)射區(qū)被認為是在平面XY中具有矩形的形狀。在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，它可以具有其他的形狀，例如橢圓的形狀，這樣可以得到按照軸X和Y的不同的尺寸。
關于在陰極對面的電極G1的孔的部分，它可以具有正方形的形狀來代替旋轉對稱的(如圖5中的)形狀。否則，它可以具有卵形的形狀來代替圖7中的矩形形狀。
在前述的描述中，提供了一種具有一個突起的發(fā)射區(qū)的陰極。然而，本發(fā)明還可以應用于陰極具有多個突起的發(fā)射區(qū)的三極管。例如，圖9a和9b顯示了陰極包括突起區(qū)域ze1和ze2的三極管。這些區(qū)域通常是矩形的形狀并且它們的極點線S1和S2是等距離的。
在上述的描述中，描述是以中心陰極的形狀和電極的孔按照Z軸定位給出的，這與被設計用來激勵彩色陰極射線管綠像素的發(fā)射電子束的電子槍的部分相符。位于Z軸(圖1)的兩側并且激勵紅和藍像素的陰極和電極G1的孔以相似的甚至相同的方式構造。
本發(fā)明有利地應用于浸漬陰極，其中發(fā)射表面的形態(tài)可以精確地被選擇。
權利要求
1.一種用于陰極射線管的電子槍三極管，包括，根據第一Z軸排列的陰極(K)和電勢代數(shù)地低于陰極的第一電極(G1)和電勢比陰極更陽性的第二電極(G2)，所述的電極每個都具有一個中心位于所述的第一軸(Z)上孔，陰極具有至少一個突起的發(fā)射區(qū)，它的中心位于所述的第一軸(Z)上并且向第一電極突起，所述的突起的發(fā)射區(qū)繞著所述軸(Z)不具有旋轉對稱，第一電極的孔的特征在于它相對于所述的第一軸(Z)不具有任何旋轉對稱。
2.根據權利要求1所述的電子槍三極管，其特征在于，在由垂直于所述第一軸(Z)的第二和第三軸(X，Y)定義的平面(XY)上，在突起中測量的突起的發(fā)射區(qū)的極點線與電極(G1)的孔邊的邊緣之間的間距依據第二和第三軸(X，Y)是不同的。
3.根據權利要求2所述的電子槍三極管，其特征在于，突起的發(fā)射區(qū)具有兩個包含第一軸(Z)的對稱平面(XZ和YZ)。
4.根據權利要求3所述的電子槍三極管，其特征在于，第一柵極的孔具有兩個包含第一軸(Z)的對稱平面(XZ和YZ)。
5.根據權利要求1所述的電子槍三極管，其特征在于，突起的發(fā)射區(qū)在極點線測量的最大尺寸(b)小于第一電極(D1)的孔的直徑。
6.根據權利要求1所述的電子槍三極管，其特征在于，隆起的極點線從第一電極平面的投影的正交投影位于所述第一電極的孔之內。
7.根據權利要求1所述的電子槍三極管，其特征在于，突起的極點線具有第一矩形形狀，它的尺寸比率(a/b)確定了發(fā)射的電流密度分布并因而確定了電子束的成橢圓形。
8.根據權利要求7所述的電子槍三極管，其特征在于，第一電極的孔具有第二矩形形狀，它的各邊平行于第一矩形的各邊，平行于第二軸(X)測量的兩個矩形的各邊之間的間距(f-a)與平行于第三軸(Y)測量的各邊之間的間距(g-b)的比率確定了水平交叉點和垂直交叉點之間的距離，因此確定了電子束的象散。
9.根據前述權利要求中任一項所述的電子槍三極管，其特征在于，陰極包括多個突起的發(fā)射區(qū)，所述的突起的發(fā)射區(qū)繞著第一軸(Z)不具有任何的旋轉對稱。
10.一種用于彩色陰極射線管的電子槍三極管，其特征在于，它包括三個沿第一軸平行排列的根據前述權利要求中任一項所述的三極管。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種用于陰極射線管的電子槍三極管，其中陰極具有一個突起的發(fā)射區(qū)，其中心位于電子槍的Z軸并且向第一電極突起。突起的發(fā)射區(qū)繞著所述的第一軸不具有任何的旋轉對稱。本發(fā)明可以應用于陰極射線管。
文檔編號H01J29/48GK1755882SQ20051010966
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月19日 優(yōu)先權日2004年9月30日
發(fā)明者讓－盧克·里考德, 尼克拉斯·理查德 申請人:湯姆森特許公司