专利名称：彩色阴极射线管及电子枪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种彩色阴极射线管及一种电子枪，尤其涉及这样一种彩色阴极射线管及一种电子枪，其通过使用构成在电子枪内的磁性材料来使偏转象差得到有效的改善，同时显示器的分辨率也得到了提高。
背景技术：
图1表示根据现有技术的彩色阴极射线管的结构。
参照图1，现有技术的彩色阴极射线管是一种真空管，其包括位于前玻璃处的面板1与漏斗2，漏斗2是后玻璃，与面板1密封连接，使得平面彩色阴极射线管的内部呈真空。
红、蓝和绿(R，G和B)荧光物质被涂层在面板1的内表面上形成荧光屏11。电子枪8被安装在漏斗2的颈部与荧光屏11相对。
选择颜色的阴罩板3安装在荧光屏11与电子枪8之间，并且与荧光屏11间隔一定的距离。阴罩板3与阴罩框4相联接，被弹簧5弹性地支撑，同时在面板1上被柱销6支撑。此外，阴罩框4与内磁屏蔽7相联接以减少地磁场在阴极射线管后部的影响从而减少由于外部磁场引起的电子束6的移动。
同时，会聚纯度修正磁铁(CPM)10安装在漏斗2的颈部来控制RGB电子束，使得电子束被会聚到一点上。此外，安装加强带12以增强前玻璃抵抗内部真空。
下面介绍具有上述结构的彩色阴极射线管的操作。从电子枪8发射的电子束被偏转系统9在垂直和水平方向上偏转。被偏转的电子束从阴罩板3的电子束通孔通过并且与前面的荧光屏11碰撞显示出期望的彩色图像。在此，会聚纯度修正磁铁10修正R，G和B电子束的会聚度和纯度，并且内磁屏蔽7屏蔽电子束免于在阴极射线管后部的地磁场的影响。
图2表示根据现有技术的电子枪的结构。电子枪8包括三个彼此独立的阴极80，与阴极80分开一定距离安装的第一电极(G1)81，与第一电极(G1)81相距一定距离的第二电极(G2)82，与第二电极(G2)82相距一定距离的第三电极(G3)83，与第三电极(G3)83相距一定距离的第四电极(G4)84，与第四电极(G4)84相距一定距离的第五电极(G5)85，与第五电极(G5)85相距一定距离的第六电极(G6)86，及屏蔽杯87。
将横跨整个荧光屏的电子束进行偏转的偏转系统9安装在具有电子枪8的漏斗2的颈部的外侧。在此，在第一电极81上施加地电压。在第二电极82和第四电极84上施加大约600V的静态电压。在第三电极83和第五电极85上施加动态聚焦电压。在第六电极86上施加大约26000V的静态电压。
根据上述结构，下面描述电子束的工作。从热加热器发射的热电子的数量受第一电极81控制并且这些热电子被第二电极82加速。热电子连续地通过作为会聚电极的第三电极83、第四电极84、第五电极85及第六电极86，使得热电子被会聚并且最终被加速与荧光屏相撞。
这些R，G和B电子束经主透镜静态会聚后会聚于荧光屏的中心。如果通过使用均匀磁场使三电子束偏转离开荧光屏的中心，因为电子枪与荧光屏之间的距离，这三电子束在到达荧光屏之前聚焦并且三电子束将彼此背离。
在没有任何附加的电路的情况下采用自会聚磁场克服上述问题。自会聚磁场形成的磁场在水平方向为枕形在垂直方向为桶形。
图3表示自会聚磁场。因为自会聚磁场由枕形水平偏转磁场(HB)和桶形垂直偏转磁场(VB)组成，所以成直线排列的R，G和B电子束在没有任何附加动态会聚的情况下被会聚到荧光屏上。
然而，如图4所示，因为由偏转系统形成的磁场密度在从中心部位到外围部位时变密，所以位于在成直线排列的三电子束末端的R，G和B电子束的横截面变形。从而，为了改善荧光屏外围的聚焦，动态聚焦电压应该施加到每一电子束上，但是因为在成直线排列的电子枪内同一电压被施加到三电子束上，而在成直线排列的该电子枪内R，G和B三电子束通孔是从一个电极形成的，所以R和B电子束的聚焦恶化。
图5表示枕形水平偏转磁场。如图5所示三电子束被枕形水平偏转磁场偏转会聚到一点，该枕形水平偏转磁场与桶形垂直偏转磁场一起形成自会聚磁场。
然而，电子束由于自会聚磁场而失真。尤其是，R，G和B电子束受到了在荧光屏左边和右边的不同垂直方向的聚焦作用力的影响。从而，在荧光屏的右边，红色电子束变模糊引起霾，并且在荧光屏的左边引起蓝色电子束的霾，使得整个荧光屏的分辨率恶化。
图6表示在电子枪屏蔽杯内由偏转系统引起的枕形磁场及施加到电子束上的力。譬如，假定电子束被向前发射离开图形朝向读者，如果磁场指向上方，三电子束受向右方向上的力所影响。但是，如图6所示，根据枕形水平偏转磁场的形成，红色电子束受正交于磁场方向上的发散力所影响并且蓝色电子束受正交于磁场方向上的会聚力所影响，所以在荧光屏的左边上由红色电子束引起模糊现象并且由蓝色电子束引起光晕现象。相反，在荧光屏的右边上由红色电子束引起光晕现象并且由蓝色电子束引起模糊现象。
图7(A)、7(B)和7(C)表示现有技术的成直线排列的R，G和B电子束两边缘的R和B电子束横截面变形。
图7(A)表示当电子束被偏转到荧光屏左边时偏转系统的枕形磁场。图7(B)表示当偏转到荧光屏左边时B电子束引起光晕现象。图7(C)表示当偏转到荧光屏左边时R电子束引起模糊现象。换句话说，如图7(A)所示，因为偏转系统的枕形磁场，R和B电子束受到图中所示箭头方向上的力。B电子束受到会聚磁场上的力并且R电子束受到发散磁场上的力。
结果，当电子束在向左的方向上被偏转时，由于如图7(B)所示形成的透镜，R电子束引起模糊现象并且由于如图7(C)所示形成的透镜，B电子束引起光晕现象。相反，当电子束向右的方向上被偏转时，现象相反。
当扫描到荧光屏的外围时，R电子束和B电子束的光晕现象和模糊现象增大并且荧光屏上的电子束尺寸发生变动。不均匀的电子束横截面使图像分辨率恶化。减少彗形失真的电子枪已经被建议用来解决这个问题。
譬如，日本专利公布号10-116570公开了通过在电子枪的电极的一部分使用磁铁块和使用与偏转信号同步的单独的磁场产生装置来修正偏转象差。然而，这种解决方案太昂贵了，并且难于制造，因为单独的磁场产生装置安装在颈外侧并且具有与偏转信号同步的信号被施加到磁场产生装置上，而磁铁块被安装在电子枪内部。因为安装在颈外侧的单独的磁场产生装置是与偏转系统的偏转同步并且与偏转系统耦合，偏转系统的偏转灵敏度被降低所以功耗提高并且产生了多余的热量。所以这种解决方法难于应用。
韩国专利公布号2001-0091314公开了使用安装在电子枪和偏转系统上的磁铁块产生的磁场来改进偏转象差，所以应用磁场很容易。但是，由于小磁铁块被放置在外侧电子束通孔与中央通孔之间所以漏磁场没有被充分地利用。
此外，另一种被研究过的方法是，在电极区域内安装散光透镜构成一个临时的会聚透镜，形成一个横跨整个荧光屏的规则的电子束横截面。第一电极与第二电极的电子束通孔的纵横比(aspect)是彼此不同的以防止落在荧光屏中心和外围的电子束发生失真。但是，这种散光透镜难于制造和控制。
发明内容
因此，本发明集中在能基本上消除由于现有技术的局限和缺点所产生的一个或几个问题的一种彩色阴极射线管和电子枪。
本发明的一个优点是提供一种彩色阴极射线管和电子枪，并且尤其提供一种通过使用构成在电子枪内的磁性材料来有效地改善偏转象差同时使得显示器的分辨率得以改善的彩色阴极射线管和电子枪。
本发明的其它特征和优点一部分将在随后的描述中提出，一部分从描述中将变得很明显，或可以从对本发明的实践中认识到。本发明的这些和其它的优点可以通过本说明书和权利要求及其附图所特别指出的结构来实现和获得。
为了获得这些和其它的优点并且按照本发明的目的，如在实施例中详细描述的和这里广泛描述的，提供了一种彩色阴极射线管的电子枪。这种电子枪包括发射电子束的阴极；从阴极射线管的阴极向着荧光屏方向排列的众多电极；及屏蔽杯，其中该屏蔽杯进一步包括中央电子束通孔；第一和第二外侧电子束通孔其中中央电子束通孔和外侧电子束通孔基本上沿着水平轴在同一直线上；及第一和第二磁铁块；其中第一和第二磁铁块在水平轴的对面并且伸出以致第一和第二电子束通孔的一部分在第一和第二磁铁块之间。可以认为前面的综述与后面的详述是具有代表性与说明性的，并且是对权利要求所要求的本发明提供进一步说明。
这些附图提供对本发明的进一步理解并且与本发明说明书、实施例合为一体构成了说明书的一部分，并且与说明书一起用来解释本发明的原理。
图1表示根据现有技术的彩色阴极射线管的结构；图2表示根据现有技术的电子枪的结构；图3表示现有技术的自会聚磁场；图4表示现有技术的由一偏转系统产生的磁场的磁通密度的变化；图5表示现有技术的枕形水平偏转磁场；图6表示现有技术的在电子枪屏蔽杯中由偏转系统引起的枕形磁场及施加到电子束上的力；图7(A)、7(B)和7(C)表示现有技术的在成直线排列的R，G和B电子束两边缘的R和B电子束横截面变形；
图8表示本发明的第一个实施例；图9表示在本发明的第一个实施例中的磁场的变化；图10表示本发明的第二个实施例；图11表示在本发明的第二个实施例中的磁场的变化；图12表示本发明的第三个实施例；图13表示在本发明的第三个实施例中的磁场的变化；图14表示本发明的第四个实施例；图15表示在本发明的第四个实施例中沿着外围的电子束偏转失真受到补偿；图16表示本发明的第五个实施例；图17表示在本发明的第五个实施例中沿着外围的电子束偏转失真受到补偿；及图18表示根据本发明的屏蔽杯和条形磁铁块。
具体实施例方式
下面参考本发明的实施例进行详细描述，其范例在附图中进行说明。可能时，全部附图中使用的同一参考标号代表同一或相似部件。
图8所示为本发明的第一个实施例。根据本发明的直线型彩色阴极射线管的电子枪包括发射电子束的阴极，从阴极向着荧光屏方向逐次排列的众多电极；及屏蔽杯，其中被放置在屏蔽杯外侧电子束通孔上面与下面的成对磁铁块与众多电极中至少之一之间的垂直最靠近的位置位于中央电子束通孔的中心与外侧电子束通孔中心之间。
更详细地讲，磁铁块24a、24b、24c和24d对称安装在形成在屏蔽杯87表面上的三电子束通孔87a、87b和87c之中的外侧电子束通孔87a和87c的上下。这里，左右或称水平方向被定义为连接三电子束通孔87a、87b和87c的中心的直线方向。上下或称垂直方向是与左右或水平方向正交的方向。有第一末端的磁铁块可以彼此互相靠近安置在接近中央电子束通孔87b区域的垂直方向上。磁铁块的第二末端被相对垂直地放置，在垂直方向上彼此互相远离，第二末端与第一末端相对并且离中央电子束通孔87b比第一末端更远。磁铁块24a、24b、24c和24d的第一末端可定位在更靠近外侧电子束通孔87a和87c的中心而不是中央电子束通孔87b的中心。
磁铁块24a、24b、24c和24d可以具有基本上是矩形的形状并且可以相对于水平方向倾斜18到57度。使磁铁块24a、24b，24c和24d倾斜使得形成桶形磁场除去了霾现象。此外，当磁铁块24a、24b、24c和24d具有基本上是矩形的形状并且相对于水平方向倾斜20到23度时，除去了霾现象并且克服了会聚问题。理想的是使磁铁块24a、24b、24c和24d伸出到外侧电子束通孔并超过外侧电子束通孔的中心。
总而言之，由于主透镜的静态会聚，当外侧电子束通过屏蔽杯87时，被从外侧电子束通孔中心朝向中央电子束通孔偏移，因此，当通过屏蔽杯87时，外侧电子束通孔的中心即为外侧电子束的中心偏移。
图8示出了中央电子束通孔87b的中心与外侧电子束通孔87a和87c的中心之间的距离l，和中央电子束通孔87b与磁铁块24a、24b、24c和24d的第一末端之间的距离l′。理想的是使l′/l满足0.5≤l′l≤1.0]]>。当l′/l小于0.5时，磁铁块24a、24b、24c和24d的作用很小以致于不能修正霾现象。并且当l′/l大于1.0时，同时电子束被偏转到右边，因为磁铁块之间的磁场与枕形磁场排成直线，红色电子束的会聚在垂直方向上增强了且蓝色电子束的发散在垂直方向上增强了引起更大的霾现象。
图9表示本发明的第一实施例中的磁场的变化。常规的磁性材料的比导磁率为1000或者更高。非磁性材料和真空的比导磁率分别为1到2和1。所以，几乎所有的磁通量在磁性材料中流动。在本发明中当比导磁率被设为5或者更高时，能获得期望的修正效果。
参照图9，在外侧电子束通孔87a和87c的上下流动的磁通量被位于在外侧电子束通孔87a和87c上面和下面的磁铁块24a、24b、24c和24d拉回并流过磁铁块24a、24b、24c和24d。磁铁块外部的磁通量从具有最小磁阻的路径上流过，也即，最靠近磁铁块的路径。因此，枕形磁场很少存在于外侧电子束通孔87a和87c之中。最靠近中央电子束通孔87b的外部电子束通孔87a和87c的电子束路径内的磁铁块产生桶形磁通量。此外，磁铁块伸出到外侧电子束通孔87a和87c并且超过了外侧电子束通孔87a和87c的中心。磁铁块相对水平轴是倾斜的并且相对由偏转系统产生的磁通量有一个规定的角度，所以最靠近上部磁铁块和下部磁铁块产生了高密度的磁通量。
在图6中，受枕形水平偏转磁场影响的红色电子束被偏转到荧光屏右边时，被过分会聚。受枕形水平偏转磁场影响的蓝色电子束被偏转到荧光屏右边时，没有被充分会聚。但是，在图9中所示的桶形水平偏转磁场弥补了这些影响。
正如上面所描述的，经过外侧电子束通孔87a和87c的磁通路径被改变去抑制在外侧电子束通孔87a和87c内的枕形磁通量，并且使用由磁铁块会聚的磁通量在外侧电子束通孔87a和87c内产生强大的桶形磁通。结果是，偏转象差可以被修正。
图10表示本发明的第二个实施例。磁铁块25a、25b、25c和25d呈L形，具有与水平轴平行并与之相距一规定距离的第一腿。磁铁块的第二腿向着水平轴的方向伸出并且最接近中央电子束通孔，如图10所示。磁铁块的第一腿可以伸出到超过外侧电子束通孔87a和87c的中心。
参照图11，在相邻的磁铁块25a-25b和25c-25d的第二腿之间产生桶形磁场。因为磁铁块25的第一腿伸出至超过外部电子束通孔87a和87c的中心，所以在外部电子束通孔87a和87c的枕形磁场被抑制。
图12表示本发明的第三个实施例。磁铁块26a、26b、26c和26d呈L形，具有相对于水平轴倾斜18-57度的第一腿。磁铁块的第二腿向着远离外侧电子束通孔87a和87c的方向伸出。磁铁块可以倾斜使得形成桶形磁场以除去霾现象并克服会聚问题。此外，理想的是，使磁铁块26伸出至超过外部电子束通孔87a和87c的中心。
如图13所示，在上面的磁铁块26a、26c和下面的磁铁块26b、26d之间产生桶形磁场。桶形磁场从磁铁块26第一腿与第二腿交叉的地方发出。磁铁块的第一腿抑制外部电子束通孔87a和87c的枕形磁场。因此，阻止了当红色电子束被偏转到荧光屏右边时产生的过分会聚。阻止了当蓝色电子束被偏转到荧光屏右边时产生的会聚不充分。阻止了当红色电子束被偏转到荧光屏左边时产生的会聚不充分。阻止了当蓝色电子束被偏转到荧光屏左边时产生的过分会聚。图14表示本发明的第四个实施例，其中条形磁铁块27a和27b形成在屏蔽杯87上。三电子束通孔87a、87b和87c成直线排列。条形磁铁块27a和27b设置在电子束通孔87的上面和下面。
条形磁铁块27a和27b可以是4到11毫米宽(w)，1到5毫米高(h)和0.1到3.0毫米厚(t)，并且条形磁铁块27a和27b的中心可以定位在电子束通孔87的中心线上方和下方距离为l＝2.5到4.5毫米的地方。此外，条形磁铁块27a和27b的末端可以延伸超过或不超过外侧电子束通孔87a和87c的中心线。条形磁铁块27a和27b的末端可呈圆形使得补偿磁场主要影响R和B电子束。
在上述结构的电子枪中和具有这样电子枪的彩色阴极射线管中，如果规定电压施加到阴极射线管和电子枪上，从阴极发射的三电子束，即R、G、和B电子束，经过电子枪电极之间的透镜，并且电子束被会聚和加速然后被偏转系统偏转去扫描荧光屏上的电子束。为了偏转从电子枪发射的电子束，由偏转系统产生的偏转磁场包括在垂直方向上偏转电子束的桶形磁场及在水平方向上偏转电子束的枕形磁场，如图3所示。因为条形磁铁块27a和27b附着在屏蔽杯87上，在水平方向上偏转R和B电子束的枕形磁场被转变为桶形磁场以补偿电子束的失真。
换句话说，如上述图7所示的，从枕形磁场，即水平偏转磁场，通过的R电子束和B电子束，分别受到会聚力和发散力而发生失真。条形磁铁块27a和27b安装在R电子束通孔87c和B电子束通孔87a的上面和下面并且产生桶形水平偏转磁场，其在与枕形磁场方向相对的方向上给B电子束和R电子束分别施加发散力和会聚力。所以，电子束的失真得到了补偿。
此外，如图7所示，因为偏转磁场使得电子束失真并且外侧电子束的左聚焦电压变得与另一外侧电子束的右聚焦电压不同，因此为了在荧光屏的外围最好地动态聚焦三电子束，动态聚焦电压施加到三电子枪的每一个上面。但是，直线型电子枪的结构中三电子束通孔87a、87b和87c形成于一个电极，因为三电子束被同时偏转，所以在如图7所示自会聚偏转磁场中R和B电子束的聚焦恶化。然而如图15中所示因为使用条形磁铁块27a和27b的彗形修正单元补偿周围电子束的偏转失真，左聚焦电压和右聚焦电压的差别可以减少。
图16表示本发明的第五个实施例，其中条形磁铁块27安装在电极上。换句话说，R、G和B电子束通孔31a、31b和31c放置在被选择的阴极31上并且成直线排列。条形磁铁块27排列在电子束通孔31a、31b和31c的上面和下面。条形磁铁块27的宽度(w)可以是使条形磁铁块27伸出到或超过外侧电子束通孔31a和31c。
条形磁铁块27可以是4到11毫米宽(w)，1到5毫米高(h)和0.1到3.0毫米厚(t)，并且条形磁铁块27a和27b的中心可以定位在电子束通孔87的中心线上方和下方距离为l＝2.5到4.5毫米的地方。此外，条形磁铁块27a和27b的末端可以延伸超过或不超过外侧电子束通孔31a和31c的中心线。条形磁铁块27a和27b的末端可呈圆形使得补偿磁场主要影响R和B电子束。
在如上述结构的电子枪及包含电子枪的彩色阴极射线管中，如果规定的电压施加到阴极射线管和电子枪上，从阴极中发射的三电子束，即R、G和B电子束，经过电子枪电极之间的透镜，并且经会聚和加速后的电子束被偏转系统偏转去扫描荧光屏上的电子束。为了偏转从电子枪中发射的电子束，由偏转系统产生的偏转磁场包括在垂直方向上偏转电子束的桶形磁场和在水平方向上偏转电子束的枕形磁场，如图3所示。因为条形磁铁块27a和27b附着到电极31上，如图17中所示在水平方向上偏转R和B电子束的枕形磁场转变为桶形磁场以补偿电子束失真。
此外，如图7所示，因为偏转磁场使得电子束失真并且外侧电子束的左聚焦电压变得与另一外侧电子束的右聚焦电压不同，因此为了在荧光屏的外围最好地动态聚焦三电子束，动态聚焦电压施加到三电子枪的每一个上面。但是，直线型电子枪的结构中三电子束通孔31a、31b和31c形成于一个电极，因为三电子束被同时偏转，所以在如图7所示自会聚偏转磁场中R和B电子束的聚焦恶化。然而如图15中所示因为使用条形磁铁块27a和27b的彗形修正单元补偿周围电子束的偏转失真，左聚焦电压和右聚焦电压的差别可以减少。
上述的电子枪条形磁铁块的作用可以借由下述的实验来理解。
设计条形磁铁块找到通过改变它们的尺寸(宽度w，高度h和厚度t)和位置来使它们的磁通的作用最大化的最佳尺寸和位置是可能的。
这个实验，在厚0.25毫米且高2.0毫米的磁铁块中使用了含有47％到51％重量比镍的镍合金。这个实验通过变动磁铁块的位置和宽度来完成。
重复实验结果显示R和B电子束的动态聚焦电压之间的不平衡在距离R、G和B的中央电子束通孔87a、87b和87c为3.1毫米的位置并且宽度为8.0毫米时最小。
图18表示屏蔽杯87和基于上述实验结果构成的条形磁铁块27a和27b。表1和表2表示实验数据的例子。
表1
表2
表1表示改进以前的实验结果和数据。表2表示对包括条形磁铁块作为象差修正单元的电子枪进行改进后的实验数据。改进前(表1)外围R和B电子束的动态聚焦电压最大值是107V，而改进后(表2)外围R和B电子束的动态聚焦电压最大值是67V。对于聚焦特性来说改进了40％。
本发明的电子枪阻止了由自会聚偏转磁场引起的红色电子束和蓝色电子束在荧光屏左边和右边的霾现象。
本发明的电子枪改进了分辨率，因为三电子束以相同的强度会聚到整个荧光屏上。
本发明的电子枪通过在电子枪的屏蔽杯或其它电极上附着磁铁块来使得对周边R和B电子束的动态聚焦电压的不均衡改进了大约40％。
很显然对本领域的技术人员来说对本发明可以做出多种修改和变化。因此，本发明的意图是，只要这些修改和变化落在所附权利要求和它们的等同物的范围内，那么本发明包括这些修改和变化。
权利要求
1.一种彩色阴极射线管用电子枪，包括发射电子束的阴极；从阴极射线管的阴极向着荧光屏方向排列的众多电极；及屏蔽杯，其中该屏蔽杯进一步包括中央电子束通孔；第一和第二外侧电子束通孔其中中央电子束通孔和外侧电子束通孔沿着水平轴在同一直线上；及第一和第二磁铁块；其中第一和第二磁铁块在水平轴的两对面并且伸出以致第一和第二外侧电子束通孔的一部分在第一和第二磁铁块之间。
2.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，条形磁铁块的宽度是在4到11毫米的范围内。
3.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，条形磁铁块的高度是在1到5毫米的范围内。
4.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，条形磁铁块的厚度是在0.1到3.0毫米的范围内。
5.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，条形磁铁块的中心与水平轴的距离在2.5到4.5毫米的范围内。
6.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，条形磁铁块的宽度是在4到11毫米的范围内，条形磁铁块的高度是在1到5毫米的范围内，条形磁铁块的厚度是在0.1到3.0毫米的范围内，并且条形磁铁块的中心与水平轴的距离在2.5到4.5毫米的范围内。
7.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，磁铁块具有球形末端。
全文摘要
本发明涉及一种彩色阴极射线管及电子枪，尤其涉及这样一种彩色阴极射线管及电子枪，其通过使用构成在电子枪内的磁性材料来使偏转象差得到有效的改善同时显示器的分辨率也得到了提高。
文档编号H01J29/48GK1722354SQ20051008912
公开日2006年1月18日 申请日期2003年7月31日 优先权日2002年10月2日
发明者李寿根, 金德洙, 李政根 申请人:Lg飞利浦显示器(韩国)株式会社