专利名称：装有电子枪的图象显示器件及使用于该器件中的电子枪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图象显示器件，它包括一真空外壳，其第一侧装有一电致发光显示屏，两相对侧装有电子枪，其中偏转装置安装在电子枪和显示屏之间，通过这种装置，至少在工作期间，可将电子枪所产生的电子束偏转，该电子枪具有一个产生至少一电子束的部分，并装有一主透镜系统，该主透镜系统具有第一电极、最后电极和至少一个中间电极，工作时跨过主透镜系统逐渐地以分段方式加上一主透镜电压，以便形成电光主聚焦透镜。本发明也涉及在这种器件中使用的电子枪。
从USP 3,032,786可知这种器件。在该专利所叙述的电子枪在主透镜系统的第一电极和最后电极之间包括六个中间电极，且与其他电子枪相比时，包括更为常规的电子枪，它包括数目相当大的电极。因此，这种主透镜一般称之为DML(分布主透镜)、MSFL(多级聚焦透镜)或MEL(多元件透镜)。在该借助于电阻分压器而互连已知器件中的主透镜系统的分离电极，使得工作期间在电极两端以分段方式逐渐分配主透镜电压，以在主透镜系统中降低电位跳变量。和更为常规的电子枪(其主透镜电压全部加到两个电极的两端)比较起来，这样做可以相当大地改进透镜的性能。对于相当大的电子束电流可充分抑制显著的球差，而又不致增加所需透镜的直径。
在上述类型的图象显示器件中虽然可将球差降低到可接受的水平，但由于动态聚焦误差，光点误差仍会出现。这种光点误差，特别因电子束路程长度的变化，依赖于在显示屏上的光点位置而产生，在象素进一步远离显示屏的中心时，这种现象变得很明显。
本发明的目的特别要提供一种在本说明书开端段落中所叙述的那类图象显示器件，其中也能充分抑制动态聚焦误差的出现。
根据本发明，在开端段落所叙述的那类器件，其特征在于，主透镜的第一电极至少在工作期间装有向其施加动态电位的装置，而且有一耦合电容器安装在至少在主透镜系统的第一电极和这样的电极之间，该电极从电子束的传播方向看去是后来的电极。
在本发明的器件中加至主透镜系统的第一电极的动态电压具有随时间的变化，这种动态电压适用于电子束模跨显示屏的扫描，以这种动态信号，静态主透镜电压得以持续地校正以改变电子束的路程长度。因此可获得模跨主透镜系统的电压，且总是处于聚焦电子束的最佳状态。本发明基于这样的认识，即通过经耦合电容器而将动态电位耦合到至少在系统第一电极之后的电极，这种动态聚焦作用得以大大增加。根据本发明，可以开端段落中所叙述的电器型获得极其准确的光点形成。
本发明器件的特殊实施例的特征在于，耦合电容器既安置在主透镜系统的第一电极和系统的随后电极之间，也安置在所说随后电极和系统的下一个电极之间。在该实施例中，由于耦合电容器现在不仅安置在主透镜系统的第一电极和随后电极之间，也安置在所说随后电极和下一个电极之间，因而动态聚焦作用得以进一步增加。耦合电容器也可以安置在系统的各对相邻电极之间，以进一步分散横跨主透镜系统的动态电位。和主透镜系统中完全没有耦合电容器时相比，本发明看来可以获得较佳的聚焦作用和从而可获得较佳的透镜作用。多个耦合电容器各具有相同的电容量或者可分开调节至对于具体情况为最佳的透镜作用。在主透镜系统中使用大量的耦合电容时，动态电位在横跨栅电极处有较大的分散，以便电子束承受较少的大电位跳变。主透镜系统的动态效果因而慢慢减少。在本发明的最佳实施例中，可得最佳的动态透镜作用，其中的耦合电容器独立安置在主透镜系统的第一电极和系统的随后电极之间和安置在系统的随后电极和下一个电极之间。在该实施例中，一耦合电容器唯独安置在主透镜系统第一个两对相邻电极之间。
在电子枪中，应该将耐电位差的电容器专门用作耦合电容器。在本发明器件的特殊实施例中只使用钡钛氧化物电介质的电容器，它能耐受高达约15kv的电位差。
参考下面所叙述的实施例的说明，将明向本发明的各个方面。
在附图中
图1说明本发明图象显示器件的实施例；图2为图1图象显示器件的电子枪的透视和放大的结构视图；图3图示各种实施例，其具有图2电子枪的主透镜系统的内电容耦合，以及图4为根据图3所示的不同实施例的主透镜系统的动态透镜作用的计算机模拟。
附图纯粹是显示作用而不按尺寸画出。为清楚起见，跨大了某些尺寸。图中相应的部件尽可能以相同的参考号给出。
在图1中所示的本发明图象显示器件的实施例有一阴极射线管1，它具有真空外壳2及显示窗3，锥体4和颈部5。锥体5装有一电子枪6用以在本实施例中产生三束电子束7-9。在本发明的范围里，术语电子枪应该具有宽的意义，使得它不仅包括产生唯一的电子束用的单枪，也包括例如在本实施例所叙述的通常有三个电子枪的集成的或非集成的系统。
一电致发光显示屏10(在本实施例中包括红、绿和蓝荧光元件)安置在显示窗3的内侧。外壳2的外侧装配有偏转装置11，它只以图示方式示出，一般包括以磁性线圈系统形式出现的偏转单元。在至显示屏的路程上，电子束7-9可由偏转单元偏转，使得整个显示屏得以扫描，且电子束通过选色装置12，在本实施例中，此选色装置12包括具有孔径13的板状荫罩。电子束在一小的共同角通过孔径13，因而只冲击在与各电子束7、8、9有关的彩色荧光元上。如图所示，图象显示器件还包括装置14，用以将电子施加到电子枪的电极上，这种装置由引线电极15装置在最终产品中连接到电子枪6。该组件还具有外罩(未示出)特别地可使用装置14将动态电位施加到主透镜系统、图1器件的电子枪6以透视图方式在图2中详细示出。电子枪6包括称为三极管的电子束产生部分20，其中结合了三个安置的电子源，它们装设一公共电极21，通常称为G1，工作时连接至地。同理，电子枪的所有其他电极也和上述一样，公共电极21装设有排成一行的三个孔径16，并具有约5.5mm的直径，用以通过电子束。
电子枪6也包括由顺序排列的两个电极31、32组成的预聚焦部分30，此两电极分别具有一般为400-500伏和5-6kv的工作电位，并通常分别以G2和G3表示，由电极的这种系统所构成的电子光学预聚焦透镜提供电子源的虚象，它作为电子枪的随后的主聚焦部分所构成的主聚焦透镜的的物象。
主聚焦部分包括一主透镜系统40，具有第一电极41、最后电极45和三个中间电极42-44，工作时，在主透镜部分两端加上典型的25-30kv的主透镜电压。在此实施例中，工作时在系统的第一电极41处提供5-6KV的电位Vg，而一般称为阳极的最后电极45的电位工作时为30-35kv。
在所述的器件的主透镜系统中，主透镜电压逐渐分段地分布在主透镜系统的五个电极41-45上。为此，借助电阻分压器46互连中间电极42-44，并将之连接到系统的外电极41、45。通过在五个电极上如此均匀逐步地分散的主透镜电压，主透镜系统中相邻电极间的电压跳变可保持限制在5-15kv，这对于主透镜的透镜作用有极为有利的效果。因此，举例说，即使在较大的电子束电流时也可充分地抑制球差而不致增加所需的透镜直径。
电子枪的不同部件在两侧由通常称为多形杆(multiform rod)或玻珠杆(beading rod)夹持在一起，并且彼此互相固定。该组件还包括多个在径向定位的对中弹簧49，以此使电子枪在外壳2的颈部5对中，并也以此使阳极45的高电压可在管壁处加以承接。在其对侧，电子枪装有引线电极15，在有关附图中为简洁起见将其略去，但其可提供电子枪所需的电位。
主透镜系统40的第一电极41装有如附图所示的呈电连接形式的装置，用以在工作时将5-6kv的静电电位Vg外的0.5-2.0kv的动态电位Vd加到这些装置上。随时间变化的动态电压Vd在偏转装置11的偏转电场中跟随电子束7、8、9的扫描，使得总的聚焦电压总是适于电子束的变化的路程长度。因此，根据本发明的器件，可以抑制在显示屏10上出现的动态聚焦误差和电子束7、8、9的最终光点的有关球差。
根据本发明，动态电压Vd至少也加到主透镜系统40的随后电极42上。这是通过将耦合电容器50至少安置在第一电极41和随后电极42之间而取得的。图2看不见耦合电容器，但以图示方式表示。
附图3图示图2电子枪的和透镜系统的多个变型结构，它在相邻栅极之间有一或多个耦合电容器50。此外，也示出已知情况，其中在栅之间并无耦合电容器但只有小的寄生耦合。在这种实施例中，使用一种具有钡钛氧化物电介质的能耐高达约15kv高电压击穿的电容器作为耦合电容器50。此外，在本实施例中，使用了具有相当大的约2nF电容的基本上相等的各电容器50。在本发明的范围里，有可能轻易使系统40中的不同耦合电容器50改变其电容，以进一步改进动态聚焦的使用较小的电容，然而这电容应超过一般为3-50pF寄生电容的数值。
对于图3的不同结构，图4的聚焦长度的倒数值作为动态聚焦电压Va的函数示出横跨显示屏的动态聚焦作用的计算机模拟。所示曲线对应于图3的结构数目。根据本发明，所有的结构3B、3D-F，其中在主透镜系统的第一电极41和随后电极42之间安置一耦合电容器，看起来比不使用耦合电容器的参考系统3A有较强的动态聚焦作用。在主透镜系统40和系统的随后电极42之间和在所说随后电极42和系统的下一个电极43之间，且有可能在其他43-44、44-45电极对之间安置一耦合电容器50，可在3D-F的所有结构中获得更进一步改进的动态聚焦作用。相反，在系统的第一电极41和只有第三电极(参见结构3C)之间的耦合提供了较参考系统3A为差的动态聚焦作用。
此外，结构3D看起来更为可取，其中的动态聚焦电压虽在主透镜系统40中被耦合，但仍不致过于“分散”以致消弱其效果。这种结构显示出有最强的动态聚焦作用，因而使用在本发明的最佳实施例中。
虽然本发明是以参考单一实施例来作叙述，但显然它决不局限于此，本领域的技术人员在本发明的范围里可以设想出许多变化和设计。例如，本发明不仅适用于上述双电位类型的电子枪，也适用于单电位和三电位电子枪，其中的电位至少是和主透镜系统的电极之一有关。再者，于本发明范围内，在主透镜系统的第一电极和最后电极之间可使用较三电极数目为大或小的电极。此外，本发明不仅适用于具有集成彩色电子枪的彩色显示器件，也适用于具有(三个)分立的电子枪的彩色显示器件，以及适用于单色图象显示器件。
一般说来，本发明提供了开端段落中所叙述的图象显示器件的那种类型，和常规的相同类型的器件比较起来，其中的电子枪包括多个主透镜，通过所加的动态聚焦电压和相邻电极的电容性互耦而能取得较佳的聚焦作用。
权利要求
1.一种图象显示器件，包括一真空外壳，外壳的第一侧装有电致发光显示屏，对侧则装有一电子枪，其中的偏转装置在电子枪和显示屏之间，至少在工作期间，以这种装置可以偏转电子枪所产生的电子束，电子枪具有产生至少一电子束的部分，并装有一主透镜系统，此主透镜系统具有第一电极、最后电极和至少一个中间电极，工作时，横跨此系统逐渐分段施加主透镜电压，以形成电子光学的主聚焦透镜，其特征在于，主透镜系统的第一电极至少在工作期间装设有将动态电位施加于其上的装置，而且一耦合电容器至少安置在主透镜系统的第一电极和这样一种电极之间，后一电极从电子束的传输方向看去是随后的电极。
2.根据权利要求1的图象显示器件，其特征在于，一耦合电容器既安装在主透镜系统的第一电极和系统的随后电极之间，也安装在系统的所说随后电极和下一个电极之间。
3.根据权利要求2的图象显示器件，其特征在于，一耦合电容器唯独安装在主透镜系统的第一电极和系统的随后电极之间，以及安装在系统的随后电极和下一个电极之间。
4.根据权利要求1、2或3的图象显示器件，其特征在于，主透镜系统中各耦合电容器包括一具有钡钛氧化物的电介质的电容器。
5.根据权利要求1、2、3或4的显示器件，其特征在于，耦合电容器具有的电容量比在相邻电极间的寄生电容量大得多。
6.一种电子枪使用在上述任一权利要求中的图象显示器件。
全文摘要
一种图象显示器件包括一真空外壳，第一侧装有电致发光显示屏，对侧装有电子枪(6)、在电子枪(6)和显示屏之间，该器件包括偏转装置，以在工作期间偏转电子枪(6)所产生的电子束，电子枪(6)至少有一电子束产生部分，并装以具有第一电极(41)、最后电极(44)及至少一个中间电极(42-44)，在工作期间横过此部分逐渐分段加上主透镜电压以形成电子光学的主聚焦透镜。为增加动态聚焦，至少在所说第一电极(41)和主透镜系统(40)的随后电极(42)之间安装耦合电容器(50)。
文档编号H01J29/50GK1136856SQ95191021
公开日1996年11月27日 申请日期1995年8月17日 优先权日1994年8月25日
发明者E·A·蒙蒂, A·凯廷, R·范德韦尔克 申请人:菲利浦电子有限公司