阴极射线管的制作方法

专利名称：阴极射线管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阴极射线管(CRT)，该阴极射线管包含用于显示图像的显示屏、偏转装置和包含用于产生电子束的产生电子的阴极的电子枪。本发明还涉及一种用于CRT中的电子枪和包含CRT的显示设备。
背景技术：
许多现代显示设备都是基于以上类型的彩色阴极射线管(彩色CRT)的。在一些先进的彩色CRT中，例如在WO99/34392中说明的彩色CRT中，CRT电子束的轨迹动态地发生改变，以使电子束适应于在颜色选择电极和显示屏内表面之间增加的距离。更明确地说，位于偏转平面的电子束之间的距离按照通过显示屏的电子束的偏转函数发生变化，也就是按照希望得到的、电子束在显示屏上的着屏坐标的函数发生变化。
然而，这种彩色CRT和许多其他类型的CRT一样，在显示于显示屏上的图像中存在一种白色纯度发生偏差的趋势，也就是恶化的白均匀性。
发明目标和概要本发明的一个目标是改善显示在CRT显示屏上的图像的白均匀性。
这个目标的实现是依靠一种在权利要求1中规定的CRT和一种在权利要求8中规定的电子枪。本发明的优选实施例在所附的权利要求中规定。
本发明是基于这样一个发现恶化的白均匀性的一个原因是当随着在电子束朝向显示屏上的预期着屏点进行会聚从而相互接近时，在电子束之间发生互相排斥。作为电子束排斥的一个结果，单个电子束将得到一个不利的对显示屏的接近角，因此，它们将到达显示屏上不正确的位置。这些效应导致显示在显示屏上的图像发生变色。当电子束具有高的强度(即大的电子束电流)时，电子束之间的排斥大于当电子束具有低的强度(即小的电子束电流)时的电子束之间的排斥。增高的电子束强度增大误差，并且因此当电子束强度越高时变色越严重。所以，在显示屏的白色明亮区域中的变色最明显。
根据本发明的一个方面，阴极射线管(CRT)包含用于显示图像的显示屏、偏转装置和包含用于产生电子束的产生电子的阴极的电子枪。为了补偿在显示屏附近的电子束之间的会聚角的变化，所述CRT还包含一个用于至少改变所述电子束中的第一电子束的轨迹的电子束控制器，其中该轨迹至少按照所述第一电子束强度的函数改变。电子束控制器位于产生电子的阴极和偏转装置之间。
通过把所述电子束控制器提供给CRT，使得CRT系统能够补偿预计在靠近显示屏处的电子束排斥，其中该电子束控制器按照至少一个电子束的强度的函数来改变至少一个电子束的轨迹，因此，不考虑电子束强度的变化，显示屏附近的电子束会聚角都能够尽可能地保持接近于最佳会聚角。
此外，还通过一种包含上述电子束控制器的电子枪和一种包含依照本发明的CRT的显示设备实现了这一点。
电子束从主透镜传播到显示屏，并且由于所述电子束排斥，两束电子束之间的会聚角在传播过程中改变。在本发明的上下文中，主透镜是光电透镜，它将电子束会聚和/或聚焦到在显示屏上代表特定图像单元的位置。排斥具有这样的效应使显示屏附近的两束电子束之间的会聚角变得小于主透镜附近的两束电子束之间的会聚角。同样，作为会聚角变化的结果，电子束不能在预定的着屏点正确着屏。为了补偿两束电子束之间的会聚角在显示屏附近发生的减小，电子束控制器可以被设置为改变电子束轨迹，使得在主透镜附近的两束电子束之间的会聚角和距离按照电子束强度的函数增大。这样，作为两束电子束之间的会聚角在主透镜附近增大以及所述电子束之间的排斥增大的结果，当电子束互相接近时，两束电子束之间的会聚角在显示屏附近接近于希望的角度。
一种实现在主透镜附近增大会聚角的方法是电子束控制器被设置成至少改变所述第一电子束的轨迹，以便当电子束中的所述第一电子束和第二电子束在接近主透镜时，它们之间的距离至少按照所述第一电子束的强度的函数发生变化。第二电子束也可以是这样一种电子束，它的轨迹根据本发明发生变化。
如上所述，通过改变电子束之间的距离，可以改变主透镜附近的两束电子束之间的会聚角。当电子束通过主透镜时，它们之间的距离越大，这会导致主透镜附近的会聚角越大，并且因此显示屏附近的电子束排斥能够得到补偿。
另外，所述的设置导致在从主透镜传播至显示屏的过程中，两束电子束之间的平均距离的增大，并且因此，在它们从主透镜传播至显示屏过程中，电子束之间总体的相互排斥减小。因此，最后所得到的电子束着屏点和显示屏附近的电子束之间的会聚角所受到影响不至过大。
依照优选实施例，所述电子束控制器包含至少一个电子束定向部分，这个电子束定向部分在其工作过程中在电子束之间设置这样一个距离，以便利用所述电子束之间的相互排斥来改变至少所述第一电子束的轨迹。
在这个实施例中，当电子束离开电子束定向部分时，电子束的方向取决于电子束之间相互排斥。因此，至少第一电子束的方向按照电子束强度的函数而发生变化，例如增大的电子束电流将导致更大的相互排斥，并且从而导致更大的轨迹变化。以这种方法实现了电子束轨迹自校正，从而补偿当电子束在显示屏附近会聚时所存在的电子束排斥。
依照本发明另一实施例，所述电子束控制器包含至少一个电子束重新定向装置，这个重新定向装置和一个电势相连，这个电势是至少一个产生电子束的阴极的电压的函数。
按照控制电子束电流的电势的函数来改变电子束重新定向装置的电压，使得电子束中的至少所述第一电子束的轨迹能够得到调整，从而补偿当电子束在显示屏附近会聚时发生的电子束排斥。例如，在某些电子枪中，控制电子来电流的电势能够从产生电子束的阴极的电压获取。
电子束重新定向装置例如可以是电磁线圈或是电极。在某一优选实施例中，重新定向装置是具有某种电势的电极，设置这种电势使其按照控制电子束中的至少所述第一电子束的电子束电流的电压的函数而发生变化。这种实现方案相比于电磁线圈实施方案有利的地方在于它使得电子束重新定向装置更紧凑并且鲁棒性更好。
优选地，上述的电极包含三维的突起。这种突起使电极能更有效地改变电子束的轨迹。一个原因是它可以使电极的电势在电子枪的纵向方向上在更远的距离范围内影响电子束。
在一个优选实施例中，在电子枪内的产生电子的阴极与电子枪内的主透镜之间设置电子束控制器。这种设置有助于实现CRT的紧凑性和鲁棒性。
依照另一个优选实施例，电子束控制器被设置在接近于每束电子束的电子束交叉点(crossover)位置。在离开阴极后，每束电子束在交叉点处聚焦，交叉点作为成像系统的物。因此，如果将电子束控制器在设置接近于电子束交叉点，则会在成像系统的物平面内或多或少地发生电子束轨迹的变化。因此，没有引进新的会聚误差。
依照一个优选实施例，将电子枪设置成产生电子束，所述的电子束基本上在公共平面上延伸，并且其中，将电子束控制器设置成在所述公共平面内，以便至少按照第一电子束强度的函数来改变电子束的第一和第二电子束在所述公共平面内的轨迹。
附图简述现在，将参照附图更详细地说明本发明，这些附图以图释的方式给出，其中

图1是本发明的优选实施例能够在其中实施的、普通CRT的示意性视图，图2a是现有技术的、提供低电子束电流的电子束的电子枪的示意性顶视图，图2b是现有技术的、提供高电子束电流的电子束的电子枪的示意性顶视图，图3a是依照本发明优选实施例的、提供低电子束电流的电子束的电子枪的示意性顶视图，图3b是依照本发明优选实施例的、提供高电子束电流的电子束的电子枪的示意性顶视图，图4a是标准的现有技术的电子枪的示意性顶视图，图4b是更先进的现有技术的电子枪的示意性顶视图，图5是依照本发明的一个实施例的电子枪内部的三极管部分的示意性顶视图，
图6是依照本发明的一个优选实施例的电子枪内部的三极管部分的示意性顶视图，图7a-f是图7三极管部分栅极上的三维突起的可能外观的示意性视图，图8是依照本发明另一个实施例的电子枪内部的三极管部分的示意性顶视图，图9是依照本发明另一个实施例的电子枪内部的三极管部分的示意性顶视图，图10a是本发明一个实施例的示意性顶视图，其中磁线圈用于在标准的现有技术的电子枪内改变电子束轨迹，图10b是本发明一个实施例的示意性顶视图，其中磁线圈用于在更先进的现有技术的电子枪内改变电子束轨迹，图11是本发明另一个实施例的示意性顶视图，其中应用电子束的相互排斥来实现电子束轨迹的改变。
优选实施例的描述在图1中显示了阴极射线管2(CRT)。CRT可以是依照本发明修改过的任意类型现有技术的CRT2，如下所述。CRT2设置于显示设备内，例如电视机、计算机显示器、广告显示屏等，优选地，CRT2是彩色CRT。
CRT2包含显示屏4、锥体(cone)6、管颈8、偏转装置10。管颈8包含产生电子束14a-c的电子枪12。
产生的电子束14a-c在偏转装置10的作用下向显示屏上位置18偏转，这个位置对应于当前电子束所代表的图像的一个图像单元。
普通CRT的详细结构和功能对于本技术领域内的技术人员来说是公知的，因此不再作进一步说明。
图2a和2b显示了在现有技术的电子枪的同轴结构中的电子束14a-c，并分别显示了在低电子束强度和高电子束强度下的电子束排斥效应。电子束14a-c在电子枪内产生并通过光电主透镜16送至CRT的显示屏(未显示)。电子束14a-c向显示屏上某一预定位置会聚。在这个实施例中，电子束14a-c借助于在电子枪12内部设置的主透镜16会聚在显示屏上。也可以在电子枪外设置一个或多个光电透镜，用于完成使电子束14a-c向显示屏会聚的功能。在本发明的情况中，这样的光电透镜也被看作是主透镜的一部分。图2a绘制了具有低强度的电子束14a-c的轨迹。电子束之间的排斥在接近显示屏时很小的，在图中没有可见的影响，并且在显示屏附近的红电子束14a和绿电子束14b之间的角度是aLI。因此白均匀性没有过大恶化。
图2b绘制了高强度的电子束14a-c。电子束14a-c之间的排斥在接近显示屏时较为强烈，这种排斥导致红电子束14a和绿电子束14b之间的角度αHI在显示屏附近较小，如图所示，也就是αHI＜αLI。因此，当至少电子束14a，c到达显示屏时，它们在显示屏平面上与计划的位置之间会有一段距离，并且显示屏上的预期亮区也不能显现预期的颜色。
恶化的白均匀性是至少存在于所有的彩色CRT中的问题。并且，随着分辨率的增加，电子束排斥效应使得在视觉方面和在电子束位置/角度方面的变化发生恶化。随着CRT的分辨率的增加，恶化的白均匀性将因此成为一个越来越明显的问题。依照本发明，通过按照电子束14a-c的强度的函数来改变电子束14a-c的轨迹从而实现改善的白均匀性。也可按照电子束14a-c中的一个电子束的函数来改变该轨迹。
现在参看图3a和3b，在本发明的一个优选实施例中，改变电子束14a、14c两者的轨迹以使在主透镜附近的电子束14a、14c之间的距离L按照一个或多个电子束的强度的函数从而发生变化。如在图3b中所示，通过增大电子束14a、14c之间的距离L，电子束14a和14b之间在显示屏附近的角度α变得大于图3a中的相应角度α，并且因此补偿了在电子束向显示屏传播时由于增大的电子束排斥所造成的会聚角的变化，这点已在图2b中说明。并且，在从主透镜向显示屏传输过程中，电子束之间总距离是增大的，这点导致电子束排斥效应的降低。
在电子束指向对方从而以一个规定的图像点为目标发生会聚、并击中显示屏之前，用于获得电子束之间距离的电子束控制可以在电子枪12之外、之内、或同时在之外和之内中执行。在本发明优选实施例中，为了在电子枪内提供所述控制，对电子枪12加以修改。
在本发明优选实施例中，电子枪可以是任何类型的、可依照以下优选实施例中的说明进行修改的电子枪。例如，它可以是标准的电子枪，诸如在图4a中说明的那种电子枪，或者是更先进的电子枪，诸如在图4b中说明的那种电子枪。
如图4a中所示标准的电子枪12包含阴极22a-c，电子束电子从其中产生，阴极22a用于规定红色的电子束，阴极22b用于规定绿色的电子束，阴极22c用于规定蓝色的电子束。
此外，电子枪12包含电极G1、G2、G3、G4，也称为栅极。通常，栅极是其中孔径被设置用于引导和控制电子束的一个金属板或一对相连的金属板。为了至少加速和聚焦每束电子束的电子和将电子束会聚到显示屏上，不同的栅极被保持在特定的电压。本技术领域内的技术人员知道不同类型的电子枪所需的特定的电压。在大多数的电子枪中，在G1和G3之间的每个电子束提供了一种“交叉点”。电子束中的电子聚焦在交叉点，从原理上说，电子束在显示屏上的点是交叉点的图像。两个栅极G3和G4和它们的电压形成称作主透镜的电光透镜，用于将每束电子束聚焦到显示屏，可能还用于使电子束相互会聚以便确定显示在显示屏上的图像的一点。在电子枪12上包含阴极和前两个栅极G1和G2的这一部分(以参考数字30表示)通常称作三极管部分。
如图4b所示，更先进的标准电子枪12可能包含，例如，规定动态像散和聚焦(DAF)26部分的电极G3和G5的组合和规定动态电子束形成(DBF)28部分的电极G5和G6的组合。DAF26使电子枪可能改变主透镜的像散效应。DBF28用于按照屏上电子束的预定位置的函数来改变电子束形状。DAF26和DBF28的功能对于本技术领域内的技术人员来说是众所周知的。
在图5中显示了本发明的一个实施例的三极管部分30。三极管部分30包含通常和地相连(也就是置于0V)的栅极G1和置于700V的栅极G2。此外，三极管部分30包含栅极Gi。因此，通过改变每个阴极的电压(例如在20到160V之间)来控制每束电子束电流的强度，由此来控制每束电子束14a-c的强度。如上所介绍的栅极G1和G2和阴极22a-c的电压是使用阴极驱动的电子枪的标准电压。
按照控制电子束电流的视频信号的函数从而发生变化的电压被用于驱动栅极Gi。在使用阴极驱动的本实施例中，Gi的电压按照阴极22a-c的电压的函数从而发生变化。典型地，Gi的电压在0到300V之间改变。
Gi的电压由与驱动阴极22a-c的线23a-c相连的栅极电压控制装置32提供。栅极电压控制装置32对阴极电压求和并且提供相应的信号给栅极Gi。然而，栅极电压控制装置32可以给栅极Gi提供与阴极电压22a-c的其他函数相应的电压。
栅极Gi配有孔34a-c。孔34a，c相互之间的定位比栅极G2上的孔相互之间的定位要远，以便将外部光束14a，c(红和蓝)相互“拉”开。由栅极电压控制装置32提供的栅极Gi处的电压于是决定在电子束14a，b相互之间拉开多宽。电子束电流越大，即强度越大，Gi处的电压就越高，栅极Gi将电子束拉的就越开，在主透镜处电子束14a，b之间的距离就越远。这在图中得到了描绘，其中当电子束电流的总和相当低时，14a，c所代表的电子束和重新定向的电子束方向一致，并且当电子束电流的总和相当高时，14’a，c所代表的电子束和重新定向的电子束方向一致。因此，在主透镜处的电子束之间的距离按照电子束电流的函数发生变化，并且如结合图3a-b解释的那样，白均匀性的恶化能够得到减小。
在优选实施例中，在图5中说明的三极管部分的栅极Gi配有三维突起36，如在图6图示说明和在图7a-f中更详细地图示说明的。因为Gi的电压在延长的传播的距离范围内影响着电子束，所以突起36使电子束的重新定向更有效。并且，G2到Gi在孔一边的距离小于在该孔另一边的距离，这使得影响不对称。图7a-f说明一些示例性突起36的外观。突起优选地与栅极的材料相同，并且与栅极Gi电气连接。
依照本发明的另一实施例，在图5中说明的三极管部分30配有特殊栅极Ga。提供给Ga与G2相同的电势，例如700V。因此，栅极Ga放大由栅极Gi控制的电子束偏移。因而，由于更大的电子束电流，所以获得了更大的电子束偏移。
此外，依照另一个实施例，合并了在图6和图7中说明的三极管部分30，并且因此获得了包括栅极Ga和栅极Gi上的突起36的三极管部分，正如在图9中说明的。从而，这导致了电子束的重新定向更为有效。电压控制装置32也许因此变得更简单和更便宜。
依照另一实施例，见图10a-b，借助于设置在电子枪12的三极管部分30处的电磁线圈38，按照电流的函数实现电子束的重新定向。在该例中，图10a的电子枪12与图4a中说明的电子枪相一致，并且图10b的电子枪12与图4b中说明的电子枪相一致。电磁线圈38是根据扫描速度调制线圈得到的，该扫描速度调制线圈是电视机的通用装置。借助于与图5，6，8中的栅极电压控制装置32相应的控制装置40来控制电磁线圈的磁场。线圈38的磁场用于重新定向电子束，以使在主透镜处电子束之间的距离随电子束电流增大，如在上面结合图5所描述的那样。
图11显示了另一个实施例。这个实施例可以例如是在图4中说明的电子枪的修改形式。在这个实施例中，阴极22a-c相互之间定位比普通结构中更接近，并且栅极G1和G2相对于新的电子束源做了轻微地调整。栅极G1和G2甚至可能如图11所示轻微地弯曲。阴极相互定位在这样的距离，使得所产生的电子束14a-c之间的相互排斥推动电子束14a-c分离，这种效应随着电流的增大而增大。在电子枪12的受限的电子束定向部分42中，电子束14a-c优选地在传播时相隔某一距离。因此，电子束14a-c的方向和电子束14a-c之间的距离将自动地依照电子束电流调整。这样，借助于电子束14a-c之间的固有相互排斥获得在主透镜16处电子束之间的距离L(见图3a-b)。另外，当电子束14a-c非常接近电子束交叉点时，它们优选地受到相互排斥。这意味着在主透镜的物平面内或多或少地发生电子束偏移。因此，主透镜将自动保持电子束会聚不受影响。
在所有的实施例中，包括优选实施例，将电子束按照电子枪中接近电子束交叉点的一部分的电子束电流的函数进行重新定向。因此，在所示实施例中，考虑到电子束14a-c的传播方向，在电子束通过在G2后的第一个栅极之前，将电子束按照电子束电流的函数进行重新定向。这样，在主透镜的物平面内或多或少地发生电子束偏移。因此，主透镜将自动保持电子束会聚不受影响。
本发明不限于在图4a和4b中说明的两种类型的电子枪，并且能在本领域公知的不同结构和功能的电子枪中实现。
像这样说明本发明，很明显，该发明可以以不同方式变化。不把这种变化看作是背离本发明的精神和范围，并且所有的对于本领域内的技术人员来说显而易见的修改包括在随后的权利要求范围内。
权利要求
1.一种阴极射线管(CRT)(2)，包含用于显示图像的显示屏(4)、偏转装置(10)和电子枪(12)，该电子枪包含用于产生电子束(14a-c)的产生电子的阴极(22a-c)，其特征在于该阴极射线管(2)包含一个电子束控制器，用于至少按照电子束(14a-c)中的第一电子束的强度函数来至少改变所述第一电子束的轨迹，从而补偿电子束(14a-c)之间的会聚角在显示屏(4)附近的变化，其中该电子束控制器位于产生电子的阴极(22a-c)和偏转装置(10)之间。
2.依照权利要求1所述的阴极射线管(2)，其中所述电子束控制器包含至少一个电子束定向部分(42)，在该电子束定向部分中，在其工作时给电子束(14a-c)相互之间设置这样一个距离，使得电子束(14a-c)之间的相互排斥能够至少改变所述第一电子束的轨迹。
3.依照权利要求1所述的阴极射线管(2)，其中所述电子束控制器包含至少一个电子束重新定向装置，该重新定向装置与一个电势相连，该电势是至少一个产生电子束的阴极(22a-c)的电压的函数。
4.依照权利要求3所述的阴极射线管(2)，其中该电子束重新定向装置是电极(Gi)。
5.依照权利要求4所述的阴极射线管(2)，其中该电极(Gi)包含三维突起。
6.依照权利要求4或5中任意一个所述的阴极射线管(2)，其中该重新定向电极(Gi)是在电子束(14a-c)的运动方向上位于产生电子的阴极(22a-c)之后的第三个电极。
7.依照权利要求3所述的阴极射线管(2)，其中该电子束重新定向装置是电磁线圈(38)。
8.依照前述的权利要求中任意一个所示的阴极射线管(2)，其中将电子束控制器设置于电子枪(12)内的产生电子的阴极(22a-c)和电子枪16内的主透镜(16)之间。
9.依照前述的权利要求中任意一个所述的阴极射线管(2)，其中将所述电子束控制器设置在每束电子束的电子束交叉点的位置附近。
10.依照前述的权利要求中任意一个所述的阴极射线管(2)，其中将电子枪(12)设置成产生基本上在公共平面内延伸的电子束(14a-c)，并且将电子束控制器设置成至少按照第一电子束的强度函数来改变电子束(14a-c)中的第一和第二电子束在所述公共平面内的轨迹。
11.产生电子束(14a-c)的电子枪(12)，该电子枪应用于依照前述的权利要求中任意一个所述的CRT(2)中。
12.包含依照权利要求1到10中任意一个所述的CRT(2)的显示设备。
全文摘要
一种阴极射线管(CRT)(2)，包含用于显示图像的显示屏(4)、偏转装置(10)和包含用于产生电子束(14a－c)的产生电子的阴极(22a－c)的电子枪(12)。所述CRT(2)包含一个的电子束控制器，用于至少将电子束(14a－c)中的第一电子束的轨迹至少按照所述第一电子束强度的函数来改变，以便补偿电子束(14a－c)之间的会聚角在显示屏(4)附近发生的变化。电子束控制器被设置于产生电子的阴极(22a－c)和偏转装置(10)之间。
文档编号H01J29/48GK1568531SQ02820015
公开日2005年1月19日 申请日期2002年9月23日 优先权日2001年10月12日
发明者R·J·格坦, H·斯泰豪塞, B·J·W·特威梅 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司