专利名称：阴极射线管电子枪的操作方法
技术领域：
本发明涉及阴极射线管内电子枪的操作方法，特别涉及控制电子枪电极使电子枪可在例如电视模式和监视器模式等几种操作模式中最佳操作从而显示SVGA或XGA型高清晰度图象的方法。
背景技术：
电子枪一般包括形成三极的称为束形成区的区，该区包括发射阴极、一般接0伏电压的第一电极G1和一般接约为几百伏电压的第二控制电极G2。在三束枪的情况下，对于三色管，用三个发射阴极K形成相应于将在屏幕上产生的三基色的三束电子束，三束电子束通过例如开有沿所述电子束的轴设置的三个孔的栅极G1和G2。构成主透镜的其它电极部件设置在形成一束或多束电子束的区域外，以便聚焦电子束和/或使电子束会聚在管子屏幕上。
有这种不断迅速发射的趋势，即要求显象管和配有这种管子的电视机能够既显示电视图象又显示多媒体应用中出现的图象，其中电视机和其管子用作微型计算机监视器。
可是，虽然因对比度和亮度原因，电视图象由大电流电子束产生，但相反的是，多媒体应用中的高清晰度图象利用小电流电子束产生。这在电子枪设计中引起折衷的问题，因为已知三极结构K、G1和G2适于一种操作类型，但对于例如在电视模式或在多媒体监视器模式等中的另一种完全不同的操作类型来说它不是最佳的。
本发明提供解决该问题的简单方法，使电子枪的操作对要显示于管子屏幕上的各种类型的图象都是最佳的，这借助于束形成区的结构来实现，该束形成区的结构可使电子束尺寸适于各种期望的操作模式。
发明概述操作阴极射线管电子枪的方法，其中该电子枪包括形成至少一束电子束的束形成区，顺序包括阴极、具有至少两个控制电极的多个电极；和由至少一个聚电透镜构成的主聚焦区。在该方法中，至少一个可变的电位施加给束形成区的至少一个控制电极。该可变电位取决于束流(beam current)，以便对于小电流电子束来说，在束形成区的出口处可增加电子束的尺寸。
附图的简要描述借助说明和附图，将更清楚地理解本发明和其优点，附图中
图1是现有技术电子枪的纵向半剖面示意图。
图2A、2B和2C是展示加速电极G2的厚度对形成所述电子束的区域的出口处的电子束尺寸的影响的曲线图。
图3是展示现有技术电子枪对于规定的束流来说作为主透镜中电子束尺寸的函数的管子屏幕上电子束轰击区域尺寸的变化。
图4是本发明电子枪的纵向半剖面示意图。
图5A、5B和5C是展示施加给束形成区的新电极结构的电压对电子束尺寸的影响的曲线图。
图6是展示按照现有技术的电子枪和按照本发明的电子枪的作为束流函数的主透镜中电子束尺寸和在屏幕上电子束轰击区域的尺寸的变化。
优选实施例的详细说明如图1所示，现有技术的电子枪包括形成电子束的区域，该区域一般由发射阴极1、称为G1且接地的第一栅极2和称为G2且接约为几百伏电压VG2的第二加速电极3组成。并且，该电子枪还包括构成预聚焦透焦的电极部件(G3，G4，G5)和构成主聚焦透镜的电极部件(G5，G6)；电极G3和G5接聚焦电压Vf，最后的电极G6接阳极高电压。
图2A、2B和2C表示电极G2对射出形成电子束的区域的电子束尺寸的已知的影响。图2A和2B表示分别对于20密耳和8密耳的G2厚度在纵向剖面图中电子束的形状。图2C表示电极G1和G2的相应位置和G3的底部。图1中左边缘0相应于阴极K的平面。用虚线表示的电极G2相应于厚度为8密耳的电极G2，用实线表示的电极G2相应于厚度为20密耳的电极。
在现有技术的电子枪中，厚度约为千分之4英寸或4密耳(0.1mm)的电极G1位于距阴极约4密耳之处，电极G2位于距阴极约20密耳之处，G3的后部位于距阴极约72密耳之处，应该指出，电子束形成也称为交叉区域的节点，当G2厚度减小时它更接近阴极，当G2的厚度减小时接近G3的电子束形成区域出口处的电子束宽度增加。
并且，图3表示各束流的屏幕上电子束轰击点的尺寸(密耳)取决于主透镜中电子束尺寸，主透镜中电子束尺寸本身还取决于上述电子束形成区出口处电子束的尺寸，因此，最终取决于电极G2的所选厚度。
现有技术电子枪的结构通常对于大于1mA的较大电流来说是最佳的，因电子束在屏幕上轰击点的最小尺寸相应于主透镜中电子束的最小尺寸。可是，对于低于1mA的较小电流来说，屏幕上电子束轰击点的最小尺寸不再与主透镜中电子束的最小尺寸有关，而是由主透镜中电子束的较大尺寸导出。对于上述电子枪，具有约20密耳的G2厚度，用实心矩形点来表示主透镜中的电子束尺寸和相应于屏幕上电子束轰击区域的尺寸。
本发明的原理实际上在于改变G2厚度，以便得益于大电流下较小厚度的电极G2的优点和小电流下较薄电极G2的优点。为此，至少一个控制电极G2′附加到束形成区的电极部件上并将相应于规定操作模式的电压施加给控制电板(G2，G2′等)。例如，在图4所示实施例中，其中电子枪对于相应于电视模式和XGA多媒体模式的两种操作模式最佳，两个控制电极G2，G2′连续地放置在电极G1与电极G3的底部之间。
图5A和5B表示通过对G2′施加等于或大小施加给G2电压的电压，当电压VG2′增加时电子束的交叉节点更移近阴极，同样，射出束形成区的电子束尺寸也随VG2′增加。
在电视类型操作模式中，两个电极G2和G2′接到例如200V和300V之间的相同固定电位。为了显示多媒体类型图象，通过例如提高G2′的电位到约为1000V的固定电位，使G2′的电位高于G2的电位，在G2和G2′之间形成电位差。以这种方式，施加给G2′的电位Pv从一个固定值改变到另一个固定值，例如根据约1mA的规定电流阈值自动地从一个固定值转换到另一个固定值。通过考虑束流值而不是选择或删除操作模式即电视模式或多媒体监视器模式，可以不进行转换。
图6展示利用本发明的器件获得的改进。图中，比较现有技术的具有常规结构K、G1和厚度为20密耳的电极G2的器件与本发明的具有厚度为8密耳且分隔4密耳间隔的两个控制电极G2和G2′的器件。预定的束流阈值固定在1mA，VG2和VG2′相等都为260V，和约1mA，VG2′增加到1000V，VG2保持在其原来的值。可以看出，相对现有技术来说，在小电流范围上主透镜中电子束的尺寸被有效地扩大，也就是表明，在该电流区域中，在屏幕上电子束轰出区域的尺寸被明显改进，从而可实现例如SVGA或XGA类型的显示多媒体图象所需的高清晰度。
可以假设多于两个的电子枪操作模式，在这种情况下，电压Pv假设象所具有的操作模式那样有许多值。为了更精确地控制从形成所述电子束的区域射出的电子束尺寸，根据束流的检测值，可以不按阶差(jump)方式而是渐变的方式，改变电压Pv。以这种方式，可在所用的整个束流范围值上控制电子束的尺寸。
修改施加给控制电极之一的电压值可以要求修改施加给另一个控制电极的电压。这是因为，在束形成区K、G1和G2的普通三极结构中，利用负调制电压从阴极调制电子束，使G1升高地电位，G2升高到称为截止电压的本阈值电压，以便在不对阴极调制的情况下就没有束流。从G2和G2′在相同截止电压的模式到G2′的电压变得大于G2电压的模式的转换要求改变施加给G2的电压，从而施加给G2的新电压相应于束流发射的阈值。
用其纵向尺寸基本上与原来的电极G2相同的至少两个电极G2和G2′代替控制电极G2，可对任何类型的电子枪实施该改进的结构。以这种方式，不必改变在电子枪聚焦级设计中的设计。优选的是，在两个电极之间的空间尽量小，以便保持构成电极G2和G2′的两个金属部件的足够厚度，确保所述部件的良好机械完整性。例如，G2和G2′的厚度都等于8密耳，在这两个电极之间的间隔为4密耳。
本发明的原理可区别地和有利地应用于阴极射线管的单电子束电子枪或多电子束电子枪中。
权利要求
1．一种阴极射线管电子枪的操作方法，所述电子枪包括形成至少一个电子束的束形成区，包括接连的发射阴极和多个电极；由至少一个聚电透镜构成的主聚焦区域，其特征在于，将至少一个可变电位Pv施加给束形成区的至少一个电极，其中所述电位Pv取决于束流以便对于低束流值来说增加在所述束形成区的出口处的所述电子束的尺寸。
2．一种阴极射线管电子枪的操作方法，所述电子枪包括形成至少一个电子束的束形成区，包括接连的发射阴极(k)和多个电极(G1，G2，G2′，G3)；由至少一个聚电透镜(G5，G6)构成的主聚焦区域，其特征在于，所述束形成区包括至少两个控制电极(G2，G2′)，和分别施加给所述两个控制电极的两个电压(VG2，Vf)是这种值，以致当束流减小时在所述两个电压之间的电位差增加。
3．按照权利要求2的方法，其中根据束流的至少一个预定阈值，在所述两个电压(VG2，Vf)之间的电位差按阶差方式改变。
4．按照权利要求3的方法，其中在所述两个电压(VG2，Vf)之间的电位差在两个连续的阶差之间保持恒定。
5．按照权利要求4的方法，其中施加给最接近于阴极(K)的控制电极(G1)的电压保持在低于或等于施加给离阴极最远的控制电极(G2′)的值。
6．按照权利要求2的方法，其中使所述两个控制电极(G2，G2′)分开的间隔小于或等于位于所述间隔侧面的各电极(G2，G2′)的厚度。
全文摘要
一种例如适用于多模式操作的阴极射线管电子枪的操作方法,以显示SVGA、XGA类型的电视图象和多媒体图象,其中形成由阴极产生的电子束的区域具有至少两个控制电极。按在这两个控制电极之间的电位差在束流减小时增加的方式,这两个控制电极接到电压源上。
文档编号A61F2/38GK1285953SQ98812861
公开日2001年2月28日 申请日期1998年12月16日 优先权日1997年12月31日
发明者M·莱福特, J·P·加尼尔 申请人:汤姆森管及展示有限公司