专利名称：具有水平荧光带的多电子束标记型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，尤指一种具有水平荧光带(horizontalphosphor stripe)的多电子束标记型阴极射线管(multi-beam indexcathode ray tube)。
若在该种标记型阴极射线管的显示屏幕内，该等狭窄荧光带沿垂直方向延伸且相互平行间隔排列时，该标记型阴极射线管必需准确地控制其上电子枪(electron gun)的开启(turn on)或关闭(turn off)，以在精准的时间及极高的频率下，产生所需的电子束。兹以一水平扫描时间(horizontal sweep time)为62.4微秒(microsecond)为例，当其沿水平方向，扫描一具有400像素(color Pixel)的水平扫描线(horizontal scanline)，或扫描具有3*400单色像素的水平扫描线时，该电子束在每一像素的停驻时间(dwell time)约为52奈秒(nanosecond)，因此，提供予该电子枪的启闭频率，必需为一频率响应(frequency response)平坦，且高达100MHz的频率，此一要求，显然难以达成。此外，由于无法瞬间完成电子枪的启闭，电子束在该等沿垂直方向延伸的狭窄荧光带上的分布(distribution)，将会呈高斯(gaussian)分布状，导致该种标记型阴极射线管所产生的电子束，有一部份投射至该显示屏幕内的二相邻荧光带间不受电子束激发作用的黑色带上，故降低了该种标记型阴极射线管的显示屏幕上所呈现的影像亮度。
在另一种传统的标记型彩色阴极射线管的显示屏幕内，沿水平方向，设有许多以三个为一组且相互平行排列的狭窄荧光带，每一条荧光带在电子束激发下，可分别呈现红色、绿色或蓝色色光，若欲提高该另一种标记型彩色标记型阴极射线管显示影像解晰度，必须籍缩小该显示屏幕内各该荧光带的宽度，以增加其数量，同时必须增加该显示屏幕内沿垂直方向所设的多组标记带(index stripe)，利用该等标记带决定并回馈(feedback)电子束在显示屏幕内侧投射位置，以对该等电子束的投射方向进行调整，令各该荧光带得以分别准确地投射至对应的荧光带上，然而，由于欲缩小相邻电子束在显示屏幕上沿垂直方向投射位置间距，必须藉助极为复杂的主透镜安排(main lens arrangement)，始能达成令该等电子束收敛(converging)及会聚(focuising)在对应荧光带上，在此一情形下，虽然利用单一电子束可有效解决多组电子束所产生的前述缺点，但在使用单一电子束时，却需极高电流，且其扫描频率亦必需三倍于使用多组电子束的阴极射线管，始能在单位时间内，将单一电子束准确地投射至对应的三条荧光带上。
本发明的一目的，是在利用多组电子束投射在对应的彩色荧光带的情形下，仍能大幅提升影像画质。
本发明另一目的，是通过增强该电子枪所产生电子束在水平荧光带上的投射点大小，而提升该种标记型阴极射线管显示屏幕上所呈现影像亮度。
为达成上述目的，本发明的一种具有水平荧光带的多电子束标记型阴极射线管，包括一显示屏幕，该显示屏幕内侧设有复数组沿垂直方向彼此间隔，且水平排列的彩色荧光带；一阴极，该阴极产生复数个带能量的电子束；一电子束形成区，该电子束形成区设于邻近该阴极的位置，依序包含一控制栅极及一帘栅极，该二栅极上分别设有复数个开孔，各该开孔的长轴均沿水平方向延伸，各该开孔以相互补偿的状态排列，使所排列成的形状，均以该等栅极的中心线为中心，令该阴极所产生的该等电子束，可依序贯穿该控制栅极及该帘栅极上所设的对应开孔，形成沿垂直方向彼此平行排列的电子束，将所携带的影像资讯，扫描在该显示屏幕内对应的彩色荧光带上；一高电压会聚透镜，该高电压会聚透镜设于邻近该电子束形成区的位置，依序包含一聚焦栅极及一超极，该聚焦栅极上设有复数个开孔，使该阴极所产生的该等电子束，在依序贯穿该控制栅极及该帘栅极上的开孔后，再贯穿该聚焦栅极上的该等开孔，并穿过该超极，分别会聚在该显示屏内对应的彩色荧光带上；一玻璃包封本体，该玻璃包封本体具有一颈部，由该阴极、电子束形成区及高电压会聚透镜所组成的电子枪，被定位安装至该颈部的一槽道内；该玻璃包封本体与该显示屏幕密封结合成一体。
其中，该等栅极上的该复数个开孔，是大小相同的呈椭圆状开孔，各该开孔的长轴均沿水平方向延伸，短轴则沿垂直方向延伸，且均以该等栅极中央为中心排列，该等开孔的水平轴长度dH较长，其垂直轴长度dv则较短，故每一开孔的方位率AR被定义成AR＝dH/dv，其中1.2≤AR≤3.5。
藉各该开孔的长轴所增加的尺寸，增强该电子枪所产生电子束在水平荧光带上投射点大小，并藉各该开孔短轴所减少的尺寸，缩小相邻电子束在显示屏幕上沿垂直方向投射位置间距。
本发明的有益效果是，是该控制栅极上各该开孔的短轴所减少的尺寸，缩小了相邻电子束在显示屏幕上沿垂直方向投射位置的间距，故在藉减少该标记型阴极射线管上水平荧光带的宽度，以增加其影像解晰度时，该电子枪仍能轻易地令所产生的电子束，准确地投射在对应的彩色荧光带上，大幅提升影像画质。
另一方面，该控制栅极上各该开孔的长轴所增加的尺寸，增强该电子枪所产生电子束在水平荧光带上的投射点大小，故可有效提升该种标记型阴极射线管显示屏幕上所呈现影像亮度。
本发明为一种具有水平荧光带的多电子束标记型阴极射线管，该标记型阴极射管上的一电子枪10，参阅
图1及2所示，可为一双电位型(bi-potential type)的电子枪，包括一G1控制栅极12、一G2帘栅极14、一G3聚焦栅极16及一G4超极18等依序呈同轴排列的元件，该G1控制栅极12与该G2帘栅极14形成该电子枪10的电子束形成区21(beam forming region，BFR)，该G3聚焦栅极16则与该G4超极18形成该电子枪10的主会聚透镜23(mainfocusing lens)。该电子枪10尚包括第一、第二及第三阴极20、22及24，各该阴极呈圆柱形，且以三角形方式排列在该电子枪10中心轴的周缘，各该阴极20、22及24分别用以产分一带能量的电子束44、46及48，参阅图3所示，以在该标记型阴极射线管的显示屏幕58上产生分别代表显示蓝色、绿色和红色的主要色光。该电子束标记型阴极射线管的显示屏幕58内，并设有复数组沿垂直方向彼此间隔且水平排列的彩色荧光带(color phosphorstripe)60。在本发明中，G1控制栅极12、G2帘栅极14、G3聚焦栅极16的一端壁12a、14a及16a上分设有三开孔，再请参见图2，该G1控制栅极12的一端壁12a上所设的三开孔分别标号为26、28及30，该G2帘栅极14的一端壁14a上所设的三开孔分别标号为32、34及36，该G3聚焦栅极16的一端壁16a上所设的三开孔分别标号为38、40及42，该等开孔均排列在对应栅极的中心轴周缘，各该阴极20、22及24所产生的该等电子束44、46及48，可分别贯穿该G1控制栅极12、G2帘栅极14、G3聚焦栅极16上所设的对应开孔，而形成三电子束。
在本发明中，复参阅图3所示，该G1控制栅极12与一VG1电压源(voltagsource)50相连接，该VG1电压源提供该等电子束一较低的正偏压。该G2帘栅极14与一VG2电压源(voltage source)52相连接，该VG2电压源提供该等电子束一约1000伏(volt)的偏压。同样地，该G3聚焦栅极16及该G4超极18分别与一VF会聚电压源54(focusing voltage source)及一VA加速电压源(accelerating voltage source)56相连接，分别提供该等电子束约6500伏及25～30KV的高压，以令通过其中的该等电子束44、46及48，得以投射至该显示屏幕58内侧所设的对应彩色荧光带60上。
由于，在本发明的一实施例中，请再看图1、2及3图，该G1控制栅极12、G2帘栅极14、G3聚焦栅极16上所设的对应开孔，均呈椭圆状，且其上的长轴沿水平方向延伸，短轴沿垂直方向延伸，故当通过该等开孔的三电子束44、46及48，沿箭头19(如图2所示)方向，对该显示屏幕58内侧所设的对应彩色荧光带60，进行扫描时，必需对贯穿该G1控制栅极12上中间开孔26的影像信号，提供一时间差(time delay)，以确保该等电子束中的色彩像素讯息(color pixel information)能同步(synchronize)抵达该显示屏幕58内侧的对应彩色荧光带60。
在该实施例中，参阅图4、5所示，该电子束标记型阴极射线管的显示屏幕58内例设有复数组沿垂直方向彼此间隔且水平排列的彩色荧光带(color phosphor stripe)60，每一组包含思念条分别代表蓝色、绿色及红色的彩色荧光带60b、60g及60r，使各电子束44、46及48分别投射至各该彩色荧光带60b、60g及60r时，可令各该彩色荧光带60b、60g及60r激发出对应的色光，各该荧光带间并设有不受电子束激发作用的黑色带(blackinoperative stripe)64。各该电子束44、46及48在对该显示幕58上对应的彩色荧光带60b、60g及60r，进行扫描时，沿箭头66的方向，由最左侧扫描至最右侧，俟到达最右侧时，再关闭该等电子束44、46及48，并将其扫描位置折返至下一组彩色荧光带的最左侧，再进行后续扫描，以此类推，完成整个显示屏幕58的扫描。在该实施例中，每一组分别代表显示蓝色、绿色及红色的三条彩色荧光带60b、60g及60r，呈相同的垂直宽度，但在实际实施本发明时，为改善其该显示屏幕58上所呈现的色彩亮度，亦可将该等荧光带60b、60g及60r设计成不同的垂直宽度。
再请参阅图4所示，该显示屏幕58内侧最上缘，沿水平方向延伸设有一呈直线状的电子束位置标记带62(beam location index stripe)，该电子束位置标记带62用以感应电子束在该显示屏幕58内侧的投射位置，并产生一输出信号，该输出信号可为一电感上的电力信号，或为一UV发射光信号，该UV发射光信号可由一UV感测元件81接收，再经一电子束垂直扫描控制电路79，传送至一辅助偏扫轭82(auxiliary deflection yoke)，借该辅助偏扫轭82校正各该电子束在该显示屏幕58内侧的投射位置，令其能准确地投射在对应的彩色荧光带60上。在该实施例中，当各该电子束44、46及48在对该显示屏幕58上对应的荧光带60b、60g及60r，进行扫描时，可藉关闭该电子束群中上方及下方的电子束46及48，而由电子束群的中间电子束44，扫描该电子束位置标记带62，并将该电子束位置标记带62的输信号，透过该电子束垂直扫描控制电路79，回馈至该辅助偏扫轭82，该辅助偏扫轭82据以调校该中间电子束44的位置，令各电子束在由上而下的扫描过程中，始终能准确地投射在该显示屏幕58内侧所设的对应的彩色荧光带60上。
参见图4所示，该显示屏幕58的左侧缘可设有复数个电子束位置标记元素63(beam location index element)，当各该电子束44、46及48每一次在该显示屏幕58开始进行水平扫描前，是借关闭上方及下方的电子束，而由电子束群的中间电子束44，扫描该电子束位置标记元素63，该电子束位置标记元素63再通过该垂直扫描控制电路79，产生一垂直方向的校正信号，并将其输出至该辅助偏扫轭82，以校正该中间电子束的位置，大幅提升各电子束投射在对应彩色荧光带的准确度。在该实施例中，为了令电子束在扫描整个显示屏幕的过程中，能将该中间电子束投射至该电子束位置标记元素，必需在各该电子束扫描对应彩色荧光带前，产生一导入时间参考信号(lead-in time reference signal)，该导入时间参考信号可被用来检查及调整各电子束间的时间差(time delay)，以协调导入电子束及接续电子束在显示屏幕上所呈现的影像信号，令所产生的影像，能在视觉上保持同步。
此外，参阅图5所示，该电子束标记型阴极射线管70尚包括一玻璃包封本体(glass envelope)72，该玻璃包封本体72具有一颈部(nneck portion)72a，使电子枪10在被定位安装至该颈部72a内后，该玻璃包封本体72可与该显示屏幕58密封结合成一体，以制作出该电子束标记型阴极射线管70。另外，在该电子束标记型阴极射线管70上，位于一槽道72b(funnel)的外缘位置，并设有一磁性偏扫轭80(magnetic deflection yoke)，该磁性偏扫轭80与一数字偏扫信号源102相连接，以在扫描过程中，准确控制该等电子束44、46及48在该显示屏幕58内侧的水平扫描位置。该玻璃包封本体72上邻近该槽道72b(funnel)的位置，设有一辅助偏扫轭82，该辅助偏扫轭82用以接收该垂直扫描控制电路79传来的讯息，据以校正各该电子束的投射位置，令其能准确地投射在对应的彩色荧光带上。在该玻璃包封本体72外缘，位于该辅助偏扫轭82及磁性偏扫轭80间，另设有一动态磁性四向轭83(dynamic magnetic quadruple)，该动态磁性四向轭83与一动态磁性会聚信号源(dynamic magnetic convergence signal source)87相连接，以在扫描过程中，准确地控制该等电子束44、46及48在该显示屏幕58内侧的会聚位置。
此外，在该玻璃包封本体72外缘，临近该辅助偏扫轭82的另一侧位置，参阅图5所示，设有一第一多极磁性调校组件84(first multi-polarmagnetic alignment arrangement)，该第一多极磁性调校组件84包括一二极磁铁86(two-polar magnet)、一四极磁铁88(four-polar magnet)及一六极磁铁90(six-polar magnet)，而邻近该第一多极磁性调校组件84的另一侧位置，并设有一第二多极磁性调校组件96(second multi-polarmagnetic alignment arrangement)，该第二多极磁性调校组件96包括一四极磁铁98(four-Pole magnet)及一六极磁铁100(six-Pole magnet)，该第一及第二多极磁性调校组件84、96分别安装在该玻璃包封本体72上所设的第一及第二旋转座92、94上，使呈圆板状的该等磁铁可分别在该二旋转座92、94上旋转，以调整其磁场强度及方向。图7所示为该二极磁铁86的磁力线分布及其对电子束的作用力方向的正面示意图，图8a及8b为该四极磁铁88在不同位置的磁力线分布及其对电子束的作用力方向的正面示意图，图9a及9b为该六极磁铁90在不同位置的磁力线分布及其对电子束的作用力方向的正面示意图，在该等附图中，较长的箭头代表磁力线的分布方向，较短的箭头代表磁场对各该电子束所施加的作用力，由于，该等多极磁性调校组件的调校及设计，乃一般习知技艺，故在此不再一一赘述。
在该实施例中，参阅图6所示，该G1控制栅极12的一端壁12a上所设的三开孔26、28及30，是大小相同且呈椭圆状的开孔，各该开孔的长轴均沿水平方向延伸，其短轴则沿垂直方向延伸，各该开孔并分别排列在该G1控制栅极12的中心线周缘，形成一三角形，各该开孔26、28及30间沿垂直方向的孔距均为Y，即最上方开孔28至中间开孔26，及中间开孔26至最下方开孔30间沿垂直方向的孔距均为Y，各该开孔26、28及30的水平轴长度dH较长，其垂直轴长度dv则较短，故每一开孔的方位率(aspect ratio，缩写AR)可被定义成dH/dv。在该实施例中，该方位率以介于1.2及3.5间，即1.2≤AR≤3.5为最佳，此时，由于该控制栅极上各该开孔的垂直轴长度减少，可缩小相邻电子束在显示屏幕上沿垂直方向投射位置的间距Y，故当该标记型阴极射线管上水平荧光带的宽度减少时，该电子枪仍能轻易地令所产生的电子束，准确地投射在对应的彩色荧光带上，大幅增加影像的解晰度及画质。由图6、10所示的电子枪背视图可知，该G1控制栅极12与三个呈三角状排列的阴极22、20及24相搭配，各该阴极22、20及24分别与一代表蓝光的VB偏向电压源176、一代表绿光的VG偏向电压源178及一代红光的VR偏向电压源180相连接，所产生的该等带能量的三色电子束群，可分别贯穿该G1控制栅极12上所设的对应开孔，而形成沿垂直方向彼此平行排列的三色电子束，并分别投射至显示屏幕内侧所设的对应彩色荧光带上。
参阅图6、11所示，在本发明的另一实施例中，由其电子枪的背视图可知，该G1控制栅极12的一端壁12a上所设的三开孔26、28及30，为大小相同且诚椭圆状的开孔，各该开孔的长轴均沿水平方向延伸，其短轴则沿垂直方向延伸，各该开孔并以该G1控制栅极12的中心线为中心，呈倾斜状形成直线排列，该G1控制栅极12并与三个呈倾斜状成直线排列的阴极22、20及24相搭配，使各该阴极22、20及24所产生的该等带能量的三色电子束群，可分别贯穿该G1控制栅极12上所设的对应开孔，而形成沿垂直方向彼此平行排列的三色电子束，分别投射至显示屏幕内侧所设的对应彩色荧光带上。
如此，本发明不仅可因该控制栅极上各该开孔的短轴所减少的尺寸，缩小了相邻电子束在显示屏幕上沿垂直方向投射位置的间距，令电子枪所产生的电子束，在该标记型阴极射线管上水平荧光带的宽度减少时，仍能轻易且准确地投射在对应的彩色荧光带上，大幅增加影像的解析度，且可因各该开孔的长轴所增加的尺寸，增强该电子枪所产生的电子束在水平荧光带上的投射点大小，有效提升显示屏幕上所呈现的影像亮度。
以上所述实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以其限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的权利要求范围内。
权利要求
1.一种具有水平荧光带的多电子束标记型阴极射线管，其特征是该标记型阴极射线管包括一显示屏幕，该显示屏幕内侧设有复数组沿垂直方向彼此间隔，且水平排列的彩色荧光带；一阴极，该阴极产生复数个带能量的电子束；一电子束形成区，该电子束形成区设于邻近该阴极的位置，依序包含一控制栅极及一帘栅极，该二栅极上分别设有复数个开孔，各该开孔的长轴均沿水平方向延伸，各该开孔以相互补偿的状态排列，使所排列成的形状，均以该等栅极的中心线为中心，令该阴极所产生的该等电子束，可依序贯穿该控制栅极及该帘栅极上所设的对应开孔，形成沿垂直方向彼此平行排列的电子束，将所携带的影像资讯，扫描在该显示屏幕内对应的彩色荧光带上；一高电压会聚透镜，该高电压会聚透镜设于邻近该电子束形成区的位置，依序包含一聚焦栅极及一超极，该聚焦栅极上设有复数个开孔，使该阴极所产生的该等电子束，在依序贯穿该控制栅极及该帘栅极上的开孔后，再贯穿该聚焦栅极上的该等开孔，并穿过该超极，分别会聚在该显示屏内对应的彩色荧光带上；一玻璃包封本体，该玻璃包封本体具有一颈部，由该阴极、电子束形成区及高电压会聚透镜所组成的电子枪，被定位安装至该颈部的一槽道内；该玻璃包封本体与该显示屏幕密封结合成一体。
2.如权利要求1所述的具有水平荧光带的多电子束标记型阴极射线管，其特征是该等电子束根据各该开孔相互补偿的排列状态，分别以一时间差，将所携带的影像资讯，扫描在该显示屏幕内对应的彩色荧光带上。
3.如权利要求1所述的具有水平荧光带的多电子束标记型阴极射线管，其特征是每一组彩色荧光带包含三条分别代表显示蓝色、绿色及红色的彩色荧光带。
4.如权利要求3所述的具有水平荧光带的多电子束标记型阴极射线管，其特征是该等彩色荧光带为不同的垂直宽度。
5.如权利要求1所述的具有水平荧光带的多电子束标记型阴极射线管，其特征是该等栅极上的各该开孔，为大小同且呈椭圆状的开孔。
6.如权利要求5所述的具有水平荧光带的多电子束标记型阴极射线管，其特征是各该开孔的短轴沿垂直方向延伸，各该开孔并分别排列在各该栅极的中心线周缘，形成一三角形。
7.如权利要求5所述的具有水平荧光带的多电子束标记型阴极射线管，其特征是各该开孔的短轴沿垂直方向延伸，各该开孔并以各该栅极的中心线为中心，呈倾斜状形成直线排列。
8.如权利要求5所述的具有水平荧光带的多电子束标记型阴极射线管，其特征是该等开孔的水平轴长度dH较长，其垂直轴长度dv则较短，故每一开孔的方位率AR被定义成AR＝dH/dv，其中1.2≤AR≤3.5。
9.如权利要求1所述的具有水平荧光带的多电子束标记型阴极射线管，其特征是该显示屏幕内侧最上缘，沿水平方向延伸设有一呈直线状的电子束位置标记带，以感应电子束在该显示屏幕内侧的投射位置，并产生一输出信号。
10.如权利要求1所述的具有水平荧光带的多电子束标记型阴极射线管，其特征是该显示屏幕的侧缘，设有复数个沿垂直方向排列的电子束位置标记元素，以感应电子束在该显示屏幕内侧的投射位置，并产生一输出信号。
11.如权利要求9或10所述的具有水平荧光带的多电子束标记型阴极射线管，其特征是该标记型阴极射线管还包括一电子束垂直扫描控制电路，接收该输出信号；一辅助偏扫轭，设在该阴极射线管上位于该槽道的外缘位置，根据接收到的由该电子束垂直扫描控制电路传来的校正信号，而调校各该电子束在该显示屏幕内侧的投射位置。
全文摘要
本发明为一种具有水平荧光带的多电子束标记型阴极射线管，包括一显示屏幕；一阴极，产生电子束；一电子束形成区，依序包含一控制栅极及一帘栅极，该二栅极上分别设有复数个开孔，各该开孔的长轴均沿水平方向延伸，各该开孔以相互补偿的状态排列，使所排列成的形状，均以该等栅极的中心线为中心；一高电压会聚透镜；一玻璃包封本体，与该显示屏幕密封结合成一体；本发明可通过增加该栅极上开孔的长轴尺寸，增强电子束在水平荧光带上投射点大小，提高影像亮度，还可通过减少该开孔短轴尺寸，缩小相邻电子束的垂直方向投射位置间距，更准确地投射在对应的彩色荧光带上，而大幅提升影像画质。
文档编号H01J31/20GK1464522SQ0212249
公开日2003年12月31日 申请日期2002年6月4日 优先权日2002年6月4日
发明者陈兴耀 申请人:中华映管股份有限公司