专利名称：提高分辨率的显像管装置的制作方法
背景技术：
本发明涉及计算机临视器和电视接收机中使用的显像管装置，尤其涉及改善分辨率的技术。
相关技术计算机监视器和电视接收机中使用的显像管装置由电子枪将电子束照射到荧光屏上，使荧光体发光来显示图像。该电子束使荧光屏发光的光斑的大小(后面叫作“光斑直径”)越小，得到越高的分辨率。
图1是模式表示电子枪的传统结构的总剖面图。图1中，电子枪1由阴极10、控制电极11、加速电极12、会聚电极13和最终加速电极14构成。从阴极10发射的电子由加速电极12加速并向荧光屏16侧移动。会聚电极13和最终加速电极14产生电场透镜(以下叫作“主透镜”)17，将电子束聚焦在荧光屏16上。
一般地，光斑直径随主透镜内的电子束的直径(后面称为“束径”)而改变。光斑直径最小的束径叫作最佳束径。最佳束径随亮度信号即流过阴极的电流(后面称为“束电流”)Ia而不同。
并且，当设计成在束电流Ia较大即高亮度的情况下，为最佳束径时，在束电流Ia较小时，不是最佳束径，相反，当设计成在束电流Ia较小的情况下为最佳束径时，则在束电流较大时，从最佳束径偏离，这是公知的。
对于这种问题，原来，通常着眼于束电流Ia越大束径越大的倾向，并采取束电流Ia大时为最佳束径的结构。但是，这种结构中，束电流Ia小时，从最佳束径偏离，因此亮度低的图像中的分辨率降低。其结果，例如暗淡且细小的图案的细节难以表现出来。
作为另外的已有技术的特开平7-85812号公报中公开的电子枪采用在加速电极和会聚电极之间设置辅助电极的结构。并且，根据亮度信号调节对辅助电极施加的电压的高低，从而改变预聚焦透镜的强度(会聚力)，控制束径，使束径最小化。
但是，由于辅助电极上需要施加数百到数千V的高电压，为高清晰度地显示亮度变化剧烈的图像而改变预聚焦透镜的强度，需要高速(数M～数十MHz)变化这种高电压的放大电路，终究是不现实的。
发明概述本发明鉴于上述问题作出，目的是提供一种不依赖于亮度而实现高清晰度的显像管装置。
为解决上述问题，本发明的显像管装置的特征在于具有以下的电子枪和光斑直径控制装置。即，本发明的显像管装置的电子枪具有阴极和控制电极，光斑直径控制装置通过根据亮度信号改变所述阴极的截止电压和所述控制电极的电压之差来控制光斑直径。
这样，通过根据亮度改变阴极的截止电压和控制电极的电压之差，可改变阴极透镜的强度。与此相应，由于交叉(crossover)位置改变，结果控制光斑直径，改善显像管装置的清晰度。
附图简述本发明的这些和其他的目的、优点和特征从联系附图的下面的描述中变得明显，附图表示出本发明的特定实施例。
图中图1是模式表示已有技术的电子枪的传统结构的纵剖面图；图2是第一实施例的显像管装置的包含管轴Z的纵剖面的图；图3是表示第一实施例的显像管装置的电子枪20的结构的外观透视图，会聚电极203和最终加速电极204的一部分被切去；图4是对于电子枪20的包含阴极200R的中心轴的纵剖面的图；图5是表示控制加速电极电压Vg2的电路30的结构功能框图；图6是按流过阴极的电流，即束电流Ia的每一值表示显像管装置2的加速电极的电压Vg2与光斑直径的关系的曲线；图7是表示加速电极电压控制装置302的功能结构的框图；图8是表示俞亮度信号和控制信号相对应的表的框图；图9是表示加速电极电压控制装置302具有的CPU3020的动作的流程图；图10是对于电子枪20的包含1个阴极200R的中心轴的纵剖面的图，整个表示出包含最终加速电极204和主透镜214的电子枪20；
图11是合并表示第一实施例的显像管装置1的束电流Ia和各电极电压的关系的曲线以及已有技术的同类型的显像管装置的束电流Ia和各电极电压的关系的曲线的图；图12是按束电流Ia的每一值表示一般的束径与光斑直径的关系的曲线；图13是表示按每一束电流Ia对第一实施例的显像管装置1和已有技术的相同类型的显像管装置实际测量的画面中央的光斑直径的曲线；图14是表示RGB3色共用并将加速电极合为1个的电子枪的结构的外观透视图，会聚电极等的一部分切去；图15是表示束电流Ia和阴极电压Vk、截止电压Vkc、控制电极电压Vg1以及加速电极电压Vg2的关系的曲线；图16是表示动态方式的电子枪的结构的外观透视图；图17是对于第二实施例的加速电极电压Vg2的控制电路表示其功能结构的框图；图18是表示第二实施例的显像管装置具有的电子枪的动作特性的图，表示阴极电压Vk、截止电压Vkc、控制电极电压Vg1和加速电极电压Vg2的与束电流Ia相关的变化的曲线；图19是表示第三实施例的电子枪的结构的外观透视图；图20是对于第三实施例的控制电极231R～231B的电压Vg1的控制电路表示其功能结构的框图；图21是表示电子枪20b的动作特性的图，表示阴极电压Vk、截止电压Vkc、控制电极电压Vg1和加速电极电压Vg2的与束电流Ia相关的变化的曲线；图22是表示常数变换图21的曲线得到的曲线，表示加速电极电压Vg2与控制电极电压Vg1之差Vg2-Vg1、截止电压Vkc与控制电极电压Vg1之差Vg2-Vg1以及阴极电压Vk与控制电极电压Vg1之差Vk-Vg1的与束电流Ia相关的变化的曲线；图23是表示第四实施例的电子枪的结构的外观透视图；图24是对于控制第四实施例的控制电极231R～231B与加速电极242R～242B的电压的电路表示其功能结构的框图；图25是表示电子枪20c的动作特性的图，表示出阴极电压Vk、截止电压Vkc、控制电极电压Vg1和加速电极电压Vg2的与束电流Ia相关的变化的曲线。
优选实施例的说明下面参考
本发明的显像管装置的实施例。第一实施例图2是本发明的实施例的显像管装置的包含管轴Z的纵剖面的图。图2中，显像管装置2包括接合前面板22和漏斗25而构成的玻璃外壳，漏斗25的颈部25a内部配置直列型电子枪20。画面大小为76cm，偏转角为106度。
前面板22内侧涂布红、绿、兰3色荧光体，形成荧光屏24。从电子枪20发射的电子束21由安装在漏斗25的外侧的偏转线圈26偏转，由荫罩23进行颜色选择后照射到荧光屏24上使荧光体发光。电子枪20的结构图3是表示本实施例的电子枪20的结构的外观透视图，为使其他部件可见，会聚电极203和最终加速电极204的一部分被切去。图3中，电子枪20由与RGB各色对应的阴极200R，200G，200B、控制电极201、与RGB各色对应的加速电极202R，202G，202B、会聚电极203以及最终加速电极204构成，阴极200R，200G，200B直列配置。
图4是表示电子枪20的包含阴极200R的中心轴的纵剖面的图。包含阴极200G和阴极200B的中心轴的纵剖面与图4也相同，因此下面以包含阴极200R的中心轴的纵剖面为代表说明。
如图4所示，阴极200R和控制电极201形成阴极透镜210、加速电极202R和会聚电极203形成预聚焦透镜212。虽未示出，但会聚电极203和最终加速电极204形成主透镜。
从阴极200R发射的电子束213由阴极透镜210会聚到交叉点211后，以规定发散角射出并入射到预聚焦透镜212。之后，电子束213由预聚焦透镜212预备会聚后，电子束由主透镜会聚并且在荧光屏24上形成光斑。
控制电极201板厚0.06mm、通过电子束的各开口的孔径为Φ0.5mm。加速电极202R～202B分别是板厚0.55mm、各开口的孔径为Φ0.5mm。会聚电极203与加速电极202R～202B相对的侧的板厚为0.35mm并且孔径为Φ0.9mm。
阴极200R～200B和控制电极201的距离都是0.07mm。控制电极201和加速电极202R～202B的距离都是0.22mm。加速电极202R～202B和会聚电极203的距离都是0.7mm。
控制电极201上施加0V、会聚电极203上施加约6800V、最终加速电极204上施加32kV的恒定电压。另一方面，阴极200R～200B和加速电极202R～202B上施加对应亮度信号的电压。控制加速电极电压Vg2的电路结构接着，说明控制施加给这样的加速电极202R～202B的电压的电路的结构。图5是表示控制加速电极电压Vg2的电路的结构的功能框图。图5中，控制电路30具有YC分离装置300、信号处理装置301、加速电极电压控制装置302和放大器303，304。
控制电路30在接收图像信号时，在YC分离装置300从图像信号中分离出亮度信号(Y)和色信号(C)。信号处理装置301从YC分离装置300接收亮度信号和色信号时，进行画质调整、对比度调整、回扫线消除等的处理。之后，对放大器303输出与RGB的各色对应的原色信号(R)～(B)，对加速电极电压控制装置302输出与RGB各色对应的亮度信号(R)～(B)。
加速电极电压控制装置302从信号处理装置301接收亮度信号(R)～(B)，为控制施加到加速电极202R～202B的各电压，将控制信号(R)～(B)向放大器304输出。通过该控制信号(R)～(B)，最终与RGB各色对应的各光斑的光斑直径被最小化。
放大器303从信号处理装置301接收原色信号(R)～(B)，对其放大，向对应的阴极200R～200B输出。放大器304放大从加速电极电压控制装置302接收的控制信号(R)～(B)，向对应的加速电极202R～202B施加。加速电极电压控制装置302的动作详细说明加速电极电压控制装置302的动作。加速电极电压控制装置302通过根据亮度信号改变施加到加速电极202R～202B的电压来使光斑直径最小化。
图6是按流过阴极的电流，即束电流Ia的每一值表示显像管装置2的加速电极的电压CVg2与光斑直径的关系的曲线。如图6所示，按每一束电流Ia描画加速电极电压Vg2与光斑直径不同的曲线，可知有光斑直径最小的加速电极电压Vg2。
例如，束电流Ia为3.0mA时，加速电极电压Vg2为约370V时光斑直径为最小值，约为1.9mm。束电流Ia为0.5mA时，加速电极电压Vg2为约250V时光斑直径为最小值，约为0.9mm。这样，通过实际测量按每一束电流Ia确定光斑直径为最小的加速电极电压Vg2。
但是，束电流Ia和亮度有比例关系，束电流Ia越大，亮度越高，相反，束电流Ia越小，亮度越低。因此，由于按每一束电流Ia确定光斑直径为最小的加速电极电压Vg2，因.此加速电极电压控制装置302可基于该束电流Ia和加速电极电压Vg2的关系来生成控制信号。
图7是表示加速电极电压控制装置302的结构的图。图7中，加速电极电压控制装置302由1个CPU3020构成，模拟输入端子AI(R)、AI(G)、AI(B)上接收分别与加速电极202R～202B对应的亮度信号。控制加速电极202R～202B的各电压的控制信号从模拟输出端子AO(R)、AO(G)、AO(B)输出。
CPU3020内部ROM中存储使亮度信号与控制信号对应的表。图8是表示该表的结构的图。如图8所示，在表3021中，分别与256级的亮度信号(R)～(B)的电压对应地存储了应输出的控制信号(R)～(B)的电压值。
图9是表示CPU3020的动作的流程图。CPU3020参考模拟输入端子AI(R)、AI(G)、AI(B)接收亮度信号时(S1)，比照接收的亮度信号电压和表3021(S2)来确定控制信号电压(S3)。之后，确定的控制信号(R)～(B)的电压从模拟输出端子AO(R)、AO(G)、AO(B)输出(S4)。
根据以上，通过根据亮度信号控制加速电极电压Vg2，改变阴极透镜强度(会聚力)，前后移动交叉点位置，从而可使光斑直径最佳化，进而使光斑直径最小化。电子枪20的动作特性接着着眼构成电子枪20的各电极的电压说明电子枪20的动作特性。
图10与图4同样是表示电子枪20的包含1个阴极200R的中心轴的纵剖面的图，整个表示出包含最终加速电极204和主透镜214的电子枪20。由于包含阴极200G和阴极200B的中心轴的纵剖面也与图10同样，下面以包含阴极200R的中心轴的纵剖面为代表说明。
图10中，在将亮度保持一定的状态下提高加速电极电压Vg2时，阴极透镜210的强度增加，交叉点沿着管轴Z靠近阴极200R。相反，在将亮度保持一定的状态下降低加速电极电压Vg2时，阴极透镜210的强度降低，交叉点沿着管轴Z远离阴极200R。
例如，交叉点在点211处时，电子束213在主透镜214中取半径215，交叉点在点211’处时，电子束213’在主透镜214中取半径215’。这样，显像管装置1中，通过加减加速电极电压Vg2，能够使光斑直径最佳化。
接着说明束电流Ia和各电极的电压的关系。图11是组合表示本实施例的显像管装置1的束电流Ia和各电极电压的关系的曲线以及表示已有技术的相同类型的显像管装置的束电流Ia和各电极电压的关系的曲线的图。这里已有技术的相同类型的显像管装置是除加速电极电压Vg2保持一定外，具有与本实施例的显像管装置1完全相同的结构的显像管装置。
图11中，实线400～403是表示本实施例的显像管装置1的束电流Ia和各电极的电压的关系的曲线，实线400表示加速电极电压Vg2、实线401表示截止电压Vkc、实线402、403分别表示阴极电压Vk、控制电极电压Vg1。
为流过必须的束电流，分别确定控制电极电压、加速电极电压、阴极电压。这里将控制电极电压、加速电极电压保持为确定的值，仅对阴极电压作改变时，有不从该电子枪的阴极发射电流的点。这里，将该点叫作截止电压。
虚线400’～402’是表示已有技术的相同类型的显像管装置的束电流Ia和各电极的电压的关系的曲线，虚线400’～402’分别表示加速电极电压Vg2、截止电压Vkc和阴极电压Vk。任一显像管装置中控制电极电压Vg1与束电流Ia无关且保持为0。如前所述，亮度与束电流Ia成比例关系。
本实施例中，如实线400那样，由于根据束电流Ia升高加速电极电压Vg2，阴极电压Vk根据束电流Ia如实线402那样推移。另一方面，已有技术中，加速电极电压Vg2如虚线400’那样与束电流Ia无关并取一定值，因此阴极电压Vk如虚线402’那样推移。
因此，阴极电压Vk与控制电极电压Vg1之差，即阴极与控制电极的电位差的与束电流Ia相关的变动幅度在本实施例中比已有技术中小。
但是，阴极透镜的强度根据阴极电压Vk与控制电极电压Vg1之差而改变。即，现有技术中，阴极电压Vk与控制电极电压Vg1之差的与束电流Ia相关的变动幅度大，从而阴极透镜的强度变化也大。因此，交叉点位置变动大，难以与束电流Ia无关地将光斑直径保持到最佳的大小。
另一方面，本实施例中，阴极透镜的强度变化小，交叉点的位置难以变动，因此容易将光斑直径保持到最佳大小。从而，不管亮度如何，总是能够将光斑直径最小化。
再说明图11。一般地，截止电压Vkc根据控制电极电压Vg1和加速电极电压Vg2决定，但已有技术中，由于控制电极电压Vg1和加速电极电压Vg2与束电流Ia的变动无关而维持一定，截止电压Vkc也与束电流Ia的变动无关而维持一定。
本实施例中，控制成束电流Ia越大加速电极电压Vg2越高，因此束电流Ia越大截止电压Vkc也越高。另一方面，控制电极电压Vg1与束电流Ia无关而维持一定。因此，本实施例中，束电流Ia越大截止电压Vkc与控制电极电压Vg1之差Vkc-Vg1越大。
从图11可知，本实施例中，与已有技术相比，阴极电压Vk从虚线402’如实线402那样降低，由于可抑制阴极电压Vk和控制电极电压Vg1之差的变动幅度，通过上述的机制，光斑直径保持到最佳的大小。换言之，本实施例通过根据亮度信号控制截止电压Vkc与控制电极电压Vg1之差Vkc-Vg1使光斑直径最小化。光斑直径和加速电极电压Vg2的关系一般地，荧光屏上形成的光斑大小，即光斑直径根据束电流Ia而不同，也依赖于束径。图12是按每一束电流Ia表示根据束电流Ia的束径与光斑直径的关系的曲线。每一束电流Ia的光斑直径最小的束径叫作最佳束径。图12中的●标记表示每一束电流Ia的最佳束径。
本实施例中，如前所述，随着束电流Ia的变化，阴极透镜强度变动减小，束径变动也减小。因此，通过调整加速电极电压Vg2，可如图12中的实线50所示得到对应束电流Ia的最佳束径。因此，在何种亮度中都可实现分辨率好的显像管。
束电流Ia最大时为得到最佳束径而向控制电极和加速电极等施加恒定电压的已有显像管装置中，束电流Ia较小时，例如变得如图中的虚线50’所示。因此，束电流Ia越小，越从最佳束径偏离，越不能最小化光斑直径。实验结果图13是表示按每一束电流Ia对于本实施例的显像管装置1和已有技术的相同类型的显像管装置实际测量的画面中央的光斑直径的图。图13中，实线51表示对于本实施例的显像管装置的光斑直径和束电流Ia的关系的曲线，虚线52是已有技术的相同类型的显像管装置的光斑直径和束电流Ia的关系曲线。
进行测量时，该已有技术的显像管装置的电子枪为在亮度高时得到最佳束径而调整各电极电压。如图13所示，显像管装置1与束电流Ia的大小无关，从而与亮度高低无关，可确认比原来减小光斑直径。
对于显像管装置1，变动束电流Ia的大小(0mA～4mA的范围)，通过计算加速电极电压Vg2的范围，确认到加速电极电压Vg2的变化幅度约为200V。变化幅度为200V，则不需要特别设置大的放大电路，可高速(数～数十MHz)变动加速电极电压Vg2，从而证实显像管装置1的可实用性。与第一实施例有关的变形例不用说本发明不限于上述实施例，第一实施例可实施如下的变形例。第一实施例中，对RGB各色设置加速电极电压Vg2，分别控制这些电压，但可替代其如下进行。即，对RGB各色设置加速电极，根据亮度信号仅变化其中之一的加速电极电压Vg2，保持其他加速电极电压Vg2恒定。
例如，仅与对比灵敏度高的绿色荧光体对应的阴极的加速电极为可变时，可减小支配着3个重叠光斑的大小的绿色光斑，可提高分辨率。与此同时，控制与其他2色对应的加速电极的电压Vg2的电路省略了，在成本方面有利。第一实施例中，对RGB各色分别设置加速电极，但可替代其如下进行。即，RGB3色共用一个加速电极。图14是表示RGB3色共用一个加速电极的电子枪的结构的外观透视图，与图13同样切去一部分。
图14中，电子枪20a具有与图13的电子枪20大致相同的结构，具有直列配置的阴极220R～220B、控制电极221、加速电极222、会聚电极223和最终加速电极224。
(a)此时，例如配合RGB3色中亮度最高的色(换言之，束电流Ia最大的色)控制加速电极电压Vg2最好。光斑直径具有亮度越高越大的倾向，因此RGB3色的光斑在荧光屏上重叠构成的光斑的直径与亮度最高的色的光斑直径一致。因此，配合RGB3色中亮度最高的亮度信号控制加速电极电压Vg2，则荧光屏上的光斑直径可减小，从而改善显像管装置的分辨率。
(b)例如，可配合RGB3色中的绿色亮度信号控制加速电极电压Vg2。因为绿色是RGB3色中对比灵敏度最高、对光斑的可见性最关键。
(c)另外，可根据对与RGB3色对应的束电流Ia的值进行规定加权并相加得到的指数控制加速电极电压Vg2。该规定加权也可以与RGB各色的对比灵敏度对应。第一实施例中，说明对备有3个阴极的彩色显像管装置采用本发明的情况，但本发明的适用范围不限于此，也可适用于仅有1个阴极的单色显像管装置中。第一实施例中，根据各个光斑的亮度信号来控制加速电极电压Vg2使光斑直径最小，但替代其可如下进行。
例如，根据通过1个画面(1帧)的平均亮度，即在整个1幅画面上求亮度信号的平均得到的平均亮度决定加速电极电压Vg2，按每一帧变化加速电极电压Vg2也可。求出平均辉度的范围也可在1帧以外的范围，例如，按预定的时间间隔求平均亮度来决定加速电极电压Vg2也可。这样，可降低变化加速电极电压Vg2的频度，从而用于向加速电极施加电压的电路可降低成本。
替代平均亮度，根据在低通滤波器处理了亮度信号的信号、包络线检测亮度信号的峰值得到的信号来决定加速电极电压Vg2也可。第一实施例中，通常与束电流Ia的值无关地得到最佳束径，进而，控制加速电极电压Vg2使得光斑直径最小，但替代其可如下进行。
例如，束电流Ia的取值范围为0～4mA时，束电流Ia的值在0～3mA的范围内根据束电流Ia的值决定加速电极电压Vg2，束电流Ia的值在3～4mA的范围内向加速电极施加与3mA时对应的加速电极电压Vg2即可。
这样，加速电极电压Vg2的取值范围变窄，从而向加速电极施加电压用的放大器等的电路的耐压性被抑制得很低，进而降低消耗功率、降低该电路成本。第一实施例中，将控制电极电压Vg1恒定为0，但替代其可如下进行。即，向控制电极施加负的电压Vg1。图15是表示束电流Ia和阴极电压Vk、截止电压Vkc、控制电极电压Vg1和加速电极电压Vg2的关系的曲线，实线410～413分别表示加速电极电压Vg2、截止电压Vkc、阴极电压Vk和控制电极电压Vg1。
如图15所示，通过使控制电极电压yg1为负的恒定值，电极电压保持与图11相同的关系，并且抑制电极电压的绝对值，从而向加速电极施加电压的电路的耐压性被抑制了。因此，降低该电路的消耗功率，实现成本降低。第一实施例中，总是分别对会聚电极和最终加速电极施加一定电压，但替代其可如下进行。即，根据电子束的偏转角改变施加到会聚电极的电压，即可对于所谓的动态方式的电子枪采用本发明。图16是表示动态方式的电子枪的外观透视图。
如图16所示，动态方式的电子枪60具有直列配置的阴极600R～600B、控制电极601、加速电极602、第一会聚电极6031、第二会聚电极6032和最终加速电极604。
并且，从各个端子603T、604T向第一会聚电极6031和最终加速电极604施加恒定电压，或向第二会聚电极6032施加与电子束的水平偏转同步地变化的电压，调整聚焦。
这样的电子枪60中采用本发明，使得可与亮度无关地使光斑直径最小化。上面说明中，加速电极602可按每色独立地设置。
作为上述以外的结构，在由磁场等形成主透镜的电子枪中，会聚电极和最终加速电极未必需要，仅备有阴极和控制电极、加速电极就可采用本发明。本发明可与和光斑直径、束径有关的其他技术组合。例如，可以与特公平1-32623号公报中公开的显像管装置组合。该公报公开的显像管装置在束电流Ia大时，可使光斑直径更小。通过这样的技术与本发明组合，在光斑直径更大的高亮度的情况下，可使光斑直径更小，从而结果可提高显像管装置的分辨率。上述实施例中，画面尺寸为76cm、偏转角为106度，但本发明的显像管装置不限于此，与上述不同的画面尺寸、偏转角也可发挥同样的效果。
上述的控制电极201等的尺寸仅仅是一例，可取不同尺寸，各电极的电压也不限于上述，不同的电压值也不改变本发明的效果。第二实施例说明第二实施例的显像管装置。本显像管装置与第一实施例的显像管装置大体相同，但就与束电流Ia的变化无关地将阴极电压Vk保持一定这一点与第一实施例的显像管装置不同。
本实施例的显像管装置的电子枪与第一实施例的显像管装置的电子枪相同，为如图3所示的结构。第一实施例中，阴极电压Vk根据束电流Ia的电流量变化，但本实施例中，构成电子枪的3个阴极总是通过直流电源施加恒定的电压，由这样的结构将各阴极电压Vk总是保持恒定。
加速电极电压Vg2与第一实施例的相同，根据束电流Ia的电流量变化。图17是对于本实施例的加速电极电压Vg2的控制电路表示其功能结构的框图。
图17中，控制电路30a与第一实施例的控制电路30相同，具有YC分离装置310、信号处理装置311、加速电极电压控制装置312和放大器313。另一方面，如上所述，阴极电压Vk不需要总是控制为恒定，因此没有与图5的放大器303相当的功能块。
输入控制电路30a的图像信号与第一实施例同样在YC分离装置310被分离成亮度信号(Y)和色信号(C)。并且在信号处理装置311接收画质调整、对比度调整等处理而变换成亮度信号(R)～(B)后，输入到加速电极电压控制装置312。
加速电极电压控制装置312接收亮度信号(R)～(B)并决定各加速电极的电压Vg2，将对应于决定的各加速电极的电压Vg2的控制信号(R)～(B)输入放大器313中。放大器313接收控制信号(R)～(B)并对其放大，将加速电极电压Vg2设定到希望的值。这样，最终各加速电极的电压Vg2被控制到与各束电流Ia的大小对应的电压值。
例如，加速电极电压控制装置312与第一实施例中图7所示的加速电极电压控制装置302结构相同。并且，存储在将亮度信号和控制信号对应的表中的数据与第一实施例同样通过实际测量决定，则可实现本实施例的加速电极电压控制装置312。
图18是表示本实施例的显像管装置备有的电子枪的动作特性的图，表示与束电流Ia有关的阴极电压Vk、截止电压Vkc、控制电极电压Vg1和加速电极电压Vg2的变化的曲线。图18中，实线420～423分别表示加速电极电压Vg2、截止电压Vkc、阴极电压Vk和控制电极电压Vg1。
如图18所示，控制电极电压Vg1与束电流Ia无关保持一定。同样，阴极电压Vk也总是保持一定值(本实施例中为50V)。加速电极电压Vg2由加速电极电压控制装置312控制，束电流Ia越高，其值越高。
根据加速电极电压控制装置312的控制，截止电压Vkc在束电流Ia为零时取与阴极电压Vk相等的值，束电流Ia越高，取值越高。另一方面，如前所述，控制电极电压Vg1与束电流Ia无关保持一定。因此本实施例中，与第一实施例同样，截止电压Vkc和控制电极电压Vg1之差Vkc-Vg1随着束电流Ia越大而增大。
根据本实施例，束电流Ia越大，控制电极电压Vg1和加速电极电压Vg2之差Vg1-Vg2越大，因此预聚焦透镜的强度减弱。另一方面，阴极电压Vk和控制电极电压Vg1之差Vk-Vg1与束电流Ia无关保持一定，因此阴极透镜的强度与束电流Ia无关也保持一定。
这里，与仅由电子枪产生的透镜中的阴极透镜决定束径大小相比，预聚焦透镜对束径的作用不大。因此，根据本实施例，通过调整控制电极电压Vg1，可与束电流Ia大小无关地将束径稳定在更适当的大小，从而可减小光斑直径。
本实施例中，如上所述，由于将阴极电压Vk保持一定，向阴极的功率供给仅用直流电源就可以，用于控制束电流Ia的信号放大电路可仅设置在加速电极上，从而具有简化电子枪的周边电路的优点。第三实施例接着说明第三实施例的显像管装置。本显像管装置与第一实施例的显像管装置大体相同，但就与束电流Ia的变化无关地将加速电极电压Vg2保持一定这一点与第一实施例的显像管装置不同。
本实施例的显像管装置的电子枪与第一实施例的显像管装置的电子枪相同，图19是表示本实施例的电子枪的结构的外观透视图。第一实施例(图3)中，控制电极201由RGB3色共用，但本实施例(图19)中，设置3个控制电极231R～231B。与图3中按每色设置3个加速电极202R～202B相反，图19中各色之间共用并使用加速电极232。
并且第一实施例中，加速电极202的电压Vg2根据束电流Ia的电流量变化，控制电极201的电压Vg1与束电流Ia无关地总是为一定值，但与此相反，本实施例中，加速电极232的电压Vg2与束电流Ia无关地总是为一定值，控制电极231R～231B的电压Vg1控制成随着束电流Ia的电流量增大而降低。
图20是对于本实旋例的控制电极231R～231B的电压Vg1的控制电路表示其功能结构的框图。图20中，控制电路30b具有YC分离装置320、信号处理装置321、控制电极电压控制装置323和放大器322，324。YC分离装置320接收图像信号并分离成亮度信号(Y)和色信号(C)来输出。
信号处理装置321接收亮度信号(Y)和色信号(C)进行画质调整等处理而向放大器322输出原色信号(R)～(B)的同时，向控制电极电压控制装置323输出亮度信号(R)～(B)。放大器322接收原色信号(R)～(B)，将与其对应的电压分别施加到与RGB各色对应的阴极(R)～(B)。
控制电极电压控制装置323接收亮度信号(R)～(B)并输出控制信号(R)～(B)。放大器324接收控制信号(R)～(B)并对其放大，最终将控制电极的电压Vg1控制成与束电流Ia的大小对应的电压值。
例如，控制电极电压控制装置323与第一实施例中图7所示的加速电极电压控制装置302结构相同。并且，存储在将亮度信号和控制信号对应的表中的数据与第一实施例同样通过实际测量决定，则可实现本实施例的控制电极电压控制装置323。
说明本实施例的显像管装置备有的电子枪20b的动作特性。图21是表示电子枪20b的动作特性的图，表示与束电流Ia有关的阴极电压Vk、截止电压Vkc、控制电极电压Vg1和加速电极电压Vg2的变化的曲线。图18中，实线430～433分别表示加速电极电压Vg2、截止电压Vkc、阴极电压Vk和控制电极电压Vg1。
如图21所示，加速电极电压Vg2与束电流Ia无关保持一定(本实施例中为500V)。另一方面，截止电压Vkc、阴极电压Vk和控制电极电压Vg1任一个随着束电流Ia增大而降低。束电流Ia为零时，截止电压Vkc和阴极电压Vk取相等的值。
图22是常数变换图21的曲线得到的曲线，是表示与束电流Ia有关的加速电极电压Vg2与控制电极电压Vg1之差Vg2-Vg1、截止电压Vkc和控制电极电压Vg1之差Vkc-Vg1以及阴极电压Vk和控制电极电压Vg1之差Vk-Vg1的变化的曲线。图22中，实线430’～433’分别表示差电压Vg2-Vg1、差电压Vkc-Vg1以及差电压Vk-Vg1。
图22的曲线与图11中用实线表示的曲线相比，本实施例的显像管装置与第一实施例的显像管装置在控制电极电压Vg1方面表现出同样的动作特性。因此，本实施例的显像管装置也与第一实施例的显像管装置同样，由于与束电流Ia无关地减小阴极透镜的强度变化，所以总是与亮度无关地使光斑直径最小化。
本实施例中，与上述第一实施例和第二实施例不同，可根据亮度信号改变控制电极电压Vg1而不是加速电极电压Vg2。但是，控制电极电压Vg1比加速电极电压Vg2电位低，因此可使用更低的耐压性的设备来实现控制电极电压控制电路30b，从而有降低控制电极电压控制电路30b的功率消耗，并且降低制造成本的优点。与第三实施例相关的变形例与第三实施例相关的有下面的变形例。上述实施例中，表示出按RGB各色设置控制电极的情况，但可替代其如下进行。即，RGB各色之间共用而设置1个控制电极。并且，例如，对应于流过3个阴极的束电流中电流量最大的束电流的电压被施加到控制电极上。上述实施例中，与上述[8-4]同样，可实施下面的变形例。即，根据每一画面的平均亮度来变化控制电极电压Vg1。求出平均亮度的范围在1帧以外也可以。这样，任一种情况下，向控制电极施加电压的放大器等的电路可降低成本。
替代平均亮度，也可根据在低通滤波器处理了亮度信号的信号、包络线检测亮度信号的峰值得到的信号来决定控制电极电压Vg1。上述实施例中，与上述[8-5]同样，仅在束电流Ia的值在规定范围内时根据束电流Ia的值决定控制电极电压Vg1，在该范围外时使控制电极电压Vg1为固定值。这样，向控制电极施加电压的电路的耐压性被抑制了，进而降低消耗功率、降低制造成本。上述实施例中，与上述[8-7]同样，在动态方式的电子枪中采用本发明，也可使光斑直径最小化。这种情况下，控制电极也可按每色分别设置。
作为上述以外的结构，在由磁场等形成主透镜的电子枪中，会聚电极和最终加速电极未必需要，仅备有阴极和控制电极、加速电极就可采用本发明。第四实施例接着说明第四实施例的显像管装置。本显像管装置与第一实施例的显像管装置大体相同，但就根据束电流Ia的大小同时变化加速电极电压Vg2和控制电极电压Vg1二者这一点与其他实施例的显像管装置不同。
本实施例的显像管装置的电子枪与第一实施例的显像管装置的电子枪相同，图23是表示本实施例的电子枪的结构的外观透视图。第一实施例(图3)中，控制电极201由RGB3色共用，但本实施例(图23)中，设置3个控制电极241R～241B。
第一实施例中，加速电极202的电压Vg1与束电流Ia无关地总是为一定值，但与此相反，本实施例中，控制电极241R～241B和加速电极242R～242B一的电压根据束电流Ia的电流量增大而改变。
图24是对于本实施例的控制电极241R～241B和加速电极242R～242B的电压的控制电路表示其功能结构的框图。图24中，控制电路30c具有YC分离装置330、信号处理装置331、控制电极电压控制装置333、加速电极电压控制装置335和放大器332，334，336。
YC分离装置330接收图像信号并分离成亮度信号(Y)和色信号(C)来输出。信号处理装置331接收亮度信号(Y)和色信号(C)进行画质调整等处理而输出原色信号(R)～(B)和亮度信号(R)～(B)。放大器332接收原色信号(R)～(B)并放大，施加到阴极(R)～(B)。
控制电极电压控制装置333接收亮度信号(R)～(B)并输出控制信号(R)～(B)。放大器334对控制信号(R)～(B)放大，向控制电极施加电压。加速电极电压控制装置335接收亮度信号(R)～(B)并输出控制信号(R)～(B)。放大器336对控制信号(R)～(B)放大并施加到控制电极。
如上，将控制电极231R～231B和加速电极242R～242B的电压控制到与束电流Ia的大小对应的值。
例如，控制电极电压控制装置333和加速电极电压控制装置335与所示的加速电极电压控制装置302结构相同。并且，存储在将亮度信号和控制信号对应的表中的数据与第一实施例同样通过实际测量决定，则可实现本实施例的控制电极电压控制装置333和加速电极电压控制装置335。
说明本实施例的显像管装置备有的电子枪20c的动作特性。图25是表示电子枪20c的动作特性的图，表示与束电流Ia有关的阴极电压Vk、截止电压Vkc、控制电极电压Vg1和加速电极电压Vg2的变化的曲线。
图25中，实线440～443分别表示加速电极电压Vg2、截止电压Vkc、阴极电压Vk和控制电极电压Vg1。如图21所示，控制电极电压Vg1随束电流Ia增大而降低，另一方面，加速电极电压Vg2随着束电流Ia增大而增大。
对于这种曲线，实施第三实施例进行的常数变换时，得到与图22所示的曲线相同的曲线。因此，本实施例中与第一实施例同样，由于与束电流Ia无关地减小阴极透镜的强度，因此与亮度无关地使光斑直径最小化。与第四实施例相关的变形例与第四实施例相关的有下面的变形例。上述实施例中，阴极电压Vk可与束电流Ia无关保持一定，或者为得到最佳的阴极透镜强度，根据亮度信号改变阴极电压Vk。上述实施例中，与上述[8-4]同样，根据每一画面等规定范围的平均亮度来变化控制电极电压Vg1和加速电极电压Vg2，可降低放大器等电路的成本。替代规定范围的平均亮度，可根据在低通滤波器处理了亮度信号的信号等来改变控制电极电压Vg1和加速电极电压Vg2。上述实施例中，与上述[8-5]同样，通过束电流Ia是否在规定范围内来变更是否将控制电极电压Vg1和加速电极电压Vg2设定为固定值。这样，降低控制控制电极电压Vg1的电路的消耗功率、降低制造成本。上述实施例中，与上述[8-7]同样，在动态方式的电子枪中也采用本发明，或在不具有会聚电极和最终加速电极并仅具有控制电极、加速电极的电子枪中使用本发明，任何一种情况下，都得到本发明的效果。
尽管本发明以举例方式参考附图进行了全面说明，应注意熟悉本领域的技术人员可作各种改变和修改。
因此，除非这种改变和修改背离了本发明的范围，否则，应认为其包括在其中。
权利要求
1.一种显像管装置，具有以下结构电子枪，具有阴极和控制电极；光斑直径控制装置，通过根据亮度信号改变所述阴极的截止电压与所述控制电极的电压之差来控制光斑直径。
2.根据权利要求1所述的显像管装置，所述光斑直径控制装置控制成所述亮度信号指示的亮度越高，所述阴极的截止电压和所述控制电极的电压之差越大，并把光斑直径最小化。
3.根据权利要求1所述的显像管装置，所述电子枪备有加速电极，通过根据所述亮度信号控制所述加速电极的电压来改变所述光斑直径控制装置的所述阴极的截止电压和所述加速电极的电压之差。
4.根据权利要求3所述的显像管装置，所述光斑直径控制装置进行控制，使得所述亮度信号指示的亮度越高，越提高所述加速电极的电压。
5.根据权利要求3所述的显像管装置，所述光斑直径控制装置与所述亮度信号无关地进行控制，使得所述阴极的电压保持一定。
6.根据权利要求1所述的显像管装置，通过根据所述亮度信号控制所述控制电极的电压来改变所述光斑直径控制装置的所述阴极的截止电压和所述控制电极的电压之差。
7.根据权利要求6所述的显像管装置，所述光斑直径控制装置进行控制，使得所述亮度信号指示的亮度越高，越降低所述控制电极的电压。
8.根据权利要求1所述的显像管装置，所述电子枪备有加速电极，通过根据所述亮度信号同时控制所述控制电极的电压与所述加速电极的电压二者来改变所述光斑直径控制装置的所述阴极的截止电压和所述控制电极的电压之差。
9.根据权利要求8所述的显像管装置，所述光斑直径控制装置进行控制，使得所述亮度信号指示的亮度越高，越降低所述控制电极的电压并且越提高所述加速电极的电压。
10.一种彩色显像管装置，具有以下结构电子枪，具有控制电极和与各色对应的3个阴极；光斑直径控制装置，通过根据每色的亮度信号中标志最高亮度的亮度信号改变所述阴极的截止电压与所述控制电极的电压之差来控制光斑直径。
11.根据权利要求10所述的彩色显像管装置，所述光斑直径控制装置控制成所述标志最高亮度的亮度信号标志的亮度越高，所述阴极的截止电压和所述控制电极的电压之差越大，并把光斑直径最小化。
12.根据权利要求10所述的彩色显像管装置，所述电子枪备有加速电极，通过根据所述标志最高亮度的亮度信号控制所述加速电极的电压来改变所述光斑直径控制装置的所述阴极的截止电压和所述加速电极的电压之差。
13.根据权利要求12所述的彩色显像管装置，所述光斑直径控制装置进行控制，使得所述标志最高亮度的亮度信号标志的亮度越高，越提高所述加速电极的电压。
14.根据权利要求12所述的彩色显像管装置，所述光斑直径控制装置与所述亮度信号无关地进行控制，使得所述阴极的电压保持一定。
15.根据权利要求10所述的彩色显像管装置，通过根据所述标志最高亮度的亮度信号控制所述控制电极的电压来改变所述光斑直径控制装置的所述阴极的截止电压和所述控制电极的电压之差。
16.根据权利要求15所述的彩色显像管装置，所述光斑直径控制装置进行控制，使得所述标志最高亮度的亮度信号标志的亮度越高，越降低所述控制电极的电压。
17.根据权利要求10所述的彩色显像管装置，所述电子枪备有加速电极，通过根据所述标志最高亮度的亮度信号同时控制所述控制电极的电压与所述加速电极的电压二者来改变所述光斑直径控制装置的所述阴极的截止电压和所述控制电极的电压之差。
18.根据权利要求17所述的彩色显像管装置，所述光斑直径控制装置进行控制，使得所述标志最高亮度的亮度信号标志的亮度越高，越降低所述控制电极的电压并且越提高所述加速电极的电压。
19.一种彩色显像管装置，具有以下结构电子枪，具有控制电极和与各色对应的3个阴极；光斑直径控制装置，通过对于每色根据亮度信号改变所述阴极的截止电压与所述控制电极的电压之差来控制光斑直径。
20.根据权利要求19所述的彩色显像管装置，所述光斑直径控制装置控制成对于每色所述亮度信号标志的亮度越高，所述阴极的截止电压和与相同的色对应的所述控制电极的电压之差越大，并把光斑直径最小化。
21.根据权利要求19所述的彩色显像管装置，所述电子枪备有与各色对应的3个加速电极，通过对于每色根据所述亮度信号控制与相同的色对应的所述加速电极的电压来改变所述光斑直径控制装置的所述阴极的截止电压和所述加速电极的电压之差。
22.根据权利要求21所述的彩色显像管装置，所述光斑直径控制装置进行控制，使得对于每色所述亮度信号标志的亮度越高，越提高所述加速电极的电压。
23.根据权利要求21所述的彩色显像管装置，所述光斑直径控制装置与所述亮度信号无关地进行控制，使得所述阴极的电压分别保持一定。
24.根据权利要求19所述的彩色显像管装置，所述控制电极由与各色对应的3个电极构成，通过对于每色根据所述亮度信号控制所述控制电极的电压来改变所述光斑直径控制装置的所述阴极的截止电压和所述控制电极的电压之差。
25.根据权利要求24所述的彩色显像管装置，所述光斑直径控制装置进行控制，使得对于每色所述亮度信号标志的亮度越高，越降低所述控制电极的电压。
26.根据权利要求19所述的彩色显像管装置，所述电子枪备有与各色对应的3个加速电极，通过对于每色根据所述亮度信号控制所述控制电极的电压与所述加速电极的电压二者来改变所述光斑直径控制装置的所述阴极的截止电压和所述控制电极的电压之差。
27.根据权利要求26所述的彩色显像管装置，所述光斑直径控制装置进行控制，使得对于每色所述亮度信号标志的亮度越高，越降低所述控制电极的电压并且越提高所述加速电极的电压。
全文摘要
具有控制分别施加在显像管装置上所设置的电子枪的阴极和控制电极的电压的控制装置,该控制装置控制所述各电极电压,使得从图像信号分离的亮度信号标志的亮度越高,所述阴极的截止电压和所述控制电极的电压的差越大,并把光斑直径最小化。
文档编号H04N5/68GK1366326SQ0210524
公开日2002年8月28日 申请日期2002年1月16日 优先权日2001年1月16日
发明者山内真英, 太田和纪, 助野雅彦, 井东崇志 申请人:松下电器产业株式会社