本发明涉及一种阴极射线管，该阴极射线管包括一个产生多个在一个平面内延伸的电子束的电子枪。 本发明还涉及阴极射线管的一种电子枪。
周知的阴极射线管通常都包括电子枪，电子枪有多个电极，电极上设有多个栏孔供电子束通过。工作时，各电极产生电场，由这些电场影响电子束，例如，对电子束进行加速、聚焦、使电子束会聚或发散。这样做的目的是为了改进电子枪产生的电子束的形状，改善各电子束的相对位置。为达到此目的，影响电子束的电场，特别是使电子束聚焦的透镜场，变得越来越复杂，而且必须满足在精密度方面不断提高的要求。通常，要增加电子枪电极的数目和使电极栏孔的形状变得更为复杂，这些都是由于对电子枪中电场提出的要求提高而造成的。对HDTV（高清晰度电视）和CMT（彩色监视显象管）在电场方面提出地要求高到这样的程度，以致在普通电子枪结构中要满足这些要求非常困难，不然就是造价高。
本发明的目的是提供电子枪的一种不同结构。
为达到此目的，本发明的阴极射线管具有这样的特点：在电子枪的两个对置表面上将导体配置成一定的导体图案，该导体图案在所述平面两侧，且平行于电子束所延伸的平面延伸，此外阴极射线管还有一个电场形成装置，用以在所述导体图案之间产生电场，所述导体图案构制得使得在阴极射线管工作时电场在电子束行进的方向上变化，在大致平行于所述平面而且大致横切电子束行进方向的方向上变化。
在普通的电子枪中，电子光学功能，例如，对电子束进行的聚焦、会聚、发散和/或加速，是由在横切电子束行进方向上延伸的多个电极之间产生的电场实现的。在本发明的阴极射线管中，上述功能则由在大致上平行于电子束行进的方向上延伸的两个扁平导体图案之间产生的电场实现。导体图案能精确地配置在一些表面上，例如，配置在板上。在本发明的范围内，导体图案一词应理解为由可往其上施加电压的材料制成的图案。这个材料可以是导电材料，但也可以是，例如，取例如电阻层形式的电阻材料或半导体材料。为简单起见，以下将所有这些可能性简称为“导电材料”。导体图案可以包括，例如，由导电材料制成、在基本上横切电子束行进方向上延伸的多个连续条纹。导电材料条纹可以例如用光刻法彼此间高度精确地配置在例如板之类的表面上。可以简单的方式往这些条纹上加电压，例如，通过在各表面边缘处将各条纹与电源装置电连接，实现施加电压。两表面上的导体图案可非常精确地彼此相对配置。这样就可以非常精确并可以重复地调整在显象管工作时导体图案所产生的电场的位置和形状。计算表明，各导体图案之间所形成的透镜场，其质量至少可与该已知的电子枪中的相同。实验证明，上述计算是切合实际的。本发明还有这样的好处，即可以增加电场特别是透镜场的数目和复杂性。普通电子枪所能容纳的电极的数目是有限的。大量电极彼此相对配置的精确性是有限的，为了消除颤噪效应，各电极要有一定的厚度，例如100-300微米。但导体图案并没有受到这方面的限制。导电条纹的尺寸可以减小，例如达几十个微米。因此，透镜系统能构制得使其复杂性达到普通电子枪所不能达到的程度。这一点对HDTV来说非常重要。
在一个实施例中，各导体图案构制得使其工作时所产生的电场促使电子束会聚或发散。
在一个实施例中，各导体图案构制得使其工作时所产生的电场促使电子束在横切电子束行进方向（以下称Z方向）的两个方向（以下称X方向和Y方向）上聚焦。
为确保电子束正确聚焦，导体图案系构制得使所产生的电场最好随大致等于各电子束之间的间距的空间周期基本上周期性地变化。这里空间周期是指基本上相同的电场部分之间的距离。这时各电子束受到大致上相同的聚焦作用。各实施例之间在为例如改善电子束的象散而对电子束进行的聚焦方面可能有小小的不同。空间周期与各导体图案间距的商最好大于0.5。该商值小于0.5时，要产生强得足以使电子束聚焦的四极场就有困难。
所产生的场的周期数最好大于电子束的数目。这样就可以减小在各边缘上的不良效应。
从电子行进的方向看去，空间周期是可变的。这就可以使电子束的聚焦和发散或会聚同时进行。
本发明还涉及一种阴极射线管，该阴极射线管包括一个用以产生一个电子束的电子枪，电子枪中两个对置着的表面上设有多个导体图案，各导体图案在电子束两侧的大致上平行于电子束行进方向的平面内延伸，且所述阴极射线管包括在各导体图案之间形成电场的装置，该各导体图象构制得在显象管工作时使电场在电子束行进方向上变化，在大致上平行于所述各平面并大致上横切电子束行进方向的方向上变化。
本发明的阴极射线管的一个实施例的特征在于，所述导体图案有一个两端可加电压的波状电阻器。
由于有了这个电阻器，需要进行的加工工序不多，接触点也不多。
下面通过一些举例性质的实施例并参看附图更详细地说明本发明的内容。
图1是现有技术的阴极射线管的剖视图。
图2是现有技术电子枪的剖视图。
图3是本发明的阴极射线管的剖视图。
图4是本发明的阴极射线管的电子枪的剖视和部分顶视图。
图5a和5b是本发明阴极射线管的电子枪配备有导体图案的各平板的底视图。
图6a-6d示出了各导电条纹之间所产生的场所产生的影响。
图7-15示出了本发明的另一些实例。
各附图并不按比例画出。通常，各附图中相应的各部分用同样的编号表示。
本实例的阴极射线管为彩色显象管1，它包括一个抽成真空的管壳2，管壳2由显示窗口3、锥体部分4和管颈5组成。管颈5中有一个电子枪6，用以产生在一个平面，即一字排列平面中延伸的三个电子束7、8和9，在此情况下该平面为图面的平面。显示窗口内侧设有一个显示屏10。显示屏10由大量发出红、绿、兰光的荧光体组成。电子束7、8和9在去显示屏10的路上为偏转装置11所偏转，横贯整个显示屏10，并通过彩色选择电极12。彩色选择电极12包括一个有许多栏孔13的板，且配置在显示窗口3前面。三个电子束7、8和9通过彩色选择电极的栏孔13，电子束以小角度相交，于是各电子束只射到一种颜色的荧光体上。
图2是已知的一个电子枪的剖视图，在此实施例中为从欧洲专利EP-A-0231964可以了解到的那种电子枪。该电子枪包括一个共用的电极20和一个共用的板形帘栅极24，电极20中固定有三个阴极21、22和23。各轴线在同一个平面上的三个电子束7、8和9由三个电子束共用的电极系统25（G3）和26（G4）进行聚焦。电极系统25包括两个杯形电极：第一电极27和第二电极28，两个电极的敞开端彼此面对面配置。主透镜由第一电极系统G3和第二电极系统或阳极G4构成。电极26包括一个杯形部分29和一个对中套筒30，套筒30的底部形成有栏孔31，供电子束通过用。电极28配备有向电极26延伸的边缘32，电极26配备有向电极28延伸的边缘33。凹口部分34垂直于电子束9、7和8的轴线35、36和37延伸，里面有栏孔38、39和40。孔眼42、43和44在主要垂直于中心电子束7的轴线36的方向延伸的凹口部分41中形成。各电极中的各栏孔必须精确形成，而且它们必须在电极中彼此相对地精确形成。辅助电极GAST呈平板形式，平板上有长形孔45、46和47，电极GAST本身则与主透镜相隔一段距离配置。各电极必须彼此精确配置。各电极上的各栏孔必须开设得高度精确。电子枪要加上许多在形状上越来越复杂的电极和辅助电极，这根据构成透镜的电场所提出的更多的要求而定。在这方面，这里所示的电子枪就比较简单了。有些电子枪结构包括大约15个电极和辅助电极。而对HDTV来说，就进一步要求对其电子束的电场进行改进，这在普通电子枪的情况下是不可能做到的，或者可能的话也只能在很小的程度上进行，而且花费大。
本发明的目的是提供一种与上述电子枪不同类型的电子枪。图3是本发明的阴射线管的剖视图。电子枪131包括阴极21、22和23以及电极20和24。该电子枪还包括两个板，在此情况下为配置在同一平面的玻璃板132和133。图4是电子枪131的部分顶视图（玻璃板132）和部分剖视（阴极21、22和23以及电极20和24）的视图。在工作的过程中，各电子束在玻璃板132与133之间运动。导体图案设在玻璃板上。该阴极射线管包括一个将电势加到各导体图案上的装置。工作时，在玻璃板之间形成有电场，特别是透镜场和加速场。用例如光刻法可以极其精确地配置导体图案。这一下实质上减少了有待彼此相对配置的元件的数目。
图5a是平板132的底视图。该平板上设有具有多个导电条纹141的导体图案。另一平板133上设有相应的导体图案。各条纹产生电场，该电场从横切电子束7、8和9的方向和在电子束7、8和9的平面[因而大致平行于各导体图案延伸所在的平面（所述方向在图5a中用Ⅰ-Ⅰ线表示，在图5b中用X方向表示）]中看去时，大致上呈周期性地变化。空间周期大致等于各电子束之间的距离。因此，各电子束受大致上同一个电场的作用，且各电子束之间的电场与电子束中心的电场不同。
图5b示出了一个板的细节。图中画出了许多等位线142。电位以伏表示。按等位线142形成的电场在电子行进的方向（Z方向）变化，在横切Z方向且平行于电子束通过的平面的方向（X方向）变化。图6a-6d说明了这种位场的聚焦作用。电子束7的行进方向用Z方向表示。在所述等位线周围，在板表面上设有导电区141。将所示的各电位加到所述导电区141上时，在各板之间形成有大致上与所示等位线一致的电场。该电场将电子束中的电子在Z方向上进行加速，并将电子束7在X方向上和横切X方向及Z方向的方向上进行聚焦，以下将后一方向也称之为Y方向。
计算表明，在各板之间形成的透镜场其质量可与上述已知的电子枪的相同。实验证明，这个计算是切合实际的。除上面所说的所形成的各透镜能更精确地彼此相对配置的优点之外（该已知的电子枪通常具有多个彼此配置在其后面的透镜），本发明还有这样的优点：可以大量增加透镜象场的数目。能装入电子枪中的电极的数目是有限的，这是因为，彼此相对配置大量电极的精确度是有限的，而且因为为了消除颤噪效应，各电极需要有一定的厚度。但这一点对表面（在此情况下为平板）上导电条纹的数目并不起限制作用。因此，透镜系统可以制造得使其复杂程度达到普通电子枪所不能达到的程度。这对HDTV来说是特别重要的。
在例如借助于各电极进行预聚焦的一些实施例中还可以获得另一个好处。这种预聚焦作用引起正的球面象差，即预聚焦透镜中较靠外的射线，其偏转量过大，促使电子束最外部分的焦点从Z方向看去时比起电子束中心部分的焦点离电子光学透镜更近。普通电子枪对这种正球面象差不能进行补偿。该透镜误差使我们只能利用预聚焦透镜的中心部分，就是说，电子束的直径必须远小于透镜的直径。如上所示的导体图案使电子光学透镜可以制造得使其球面象差为负，即较靠外的电子束的偏转度较小。本发明阴极射线管的一些实施例包括导电图案，在工作过程中，导体图案之间有负球面象差电子光学透镜和正球面象差电极透镜形成。这样，两个电子光学透镜所引起的球面象差至少部分彼此相抵消。电极透镜可以是例如预聚焦透镜，在这种情况下，在各导体图案之间形成有主透镜。电极透镜可以是例如主透镜，在这种情况下，在导体图案之间形成预聚焦透镜。对于HDTV来说，较小程度的球面象差是重要的。
图6a-6d说明了各条纹之间所产生的各场的影响。在这些图中，规定沿电子束的方向为Z方向，横切电子束且横切各板的方向为Y方向。图6a是为绝缘区63所分隔的导电区61和62的正视图。图6b是沿Ⅰ-Ⅰ线截取的剖视图。Ⅰ-Ⅰ线平行于电子束行进的方向（Z方向）延伸。平板64和65上设有导电区61和62。工作时往61和62区上加不同的电位，从而使61和62区之间加有电位差。因此产生电场。该电场将电子束E在Y方向上聚焦，如图6b所示。在X方向（垂直于Y方向和Z方向的方向）上，电子束截面和电子束的方向这两者保持不变。电场在X方向上不变。这种布局不能使电子束在两个方向（即X方向和Y方向）上聚焦。图6c是用以形成四极透镜的导电区的形状的顶视示意图。图6d是沿Ⅱ-Ⅱ线截取的剖视图。在65和66区之间形成的电场扩大电子束在Y方向的截面，同时缩小电子束在X方向的截面。65和66区的形状和它们之间的间距应选择得使X方向的缩小量大于Y方向的扩大量。若电子束依次通过图6a和6b所示的透镜和图6c和6d所示的透镜，则电子束截面在X方向和Y方向缩小，即两个透镜的联合作用大致相当于旋转对称透镜。还可以形成八极场和更高数量级的透镜场。所述各透镜场的适当组合就能使电子束达到所要求的聚焦效果。计算表明，可以产生旋转对称透镜场，而实验证明，这个计算是切合实际的。应该指出，在某些应用中是希望有某种形式的象散性（即电子束不完全对称聚焦的现象）的，例如，用电子枪中所引起的反象散性来补偿偏转场所引起的象散性。图7a示出了平板72上的导体图案71的另一个实例。导体图案71包含多个导电区73，从横切电子束的方向看去时导电区73显然是由重复的子图案74组成。该导体图案具周期性，其空间周期λ大约等于电子束之间的距离。因此所产生的电场大致上呈周期性。为防止导体图案的各侧面影响电子束，子图案最好邻接最外的电子束。在本实施例中，子图案（图中用括弧之间的部位表示）就三个电子束重复四次。中心子图案与最外子图案可能有小小差别，这是因为，例如，在某些应用中，最好使最外电子束的聚焦与中心电子束稍有不同。所产生的各场以一个空间周期呈现大致的周期性。图7b示出了四极场相对强度Q与空间周期λ的商λ/h的函数关系，该空间周期λ大致相当于各电子束之间的间距和各导体图案之间的间距h。所述商值最好大于0.5。小于0.5时，四极场的相对强度小。从该曲线可以看出，λ/h的最大值在1和2之间，约为1.5。该商值最好在这个范围内。若，例如，各电子束之间的间距约为7毫米，则各图案之间的间距最好小于14毫米，最好约为4.7毫米。图8示出了本发明的另一个实施例。从这个图可以看出，各子图案之间的周期性或间距是可以改变的。因此各电子束7、8和9如图所示彼此相向弯曲。令图案如图9所示的那样相对于电子束弯曲也可以取得同样的效果。图9中，玻璃板90配备有导电区91。在本实例中，各电子束在区92中彼此交叉，并在区93中彼此相向弯曲。在本实例中，所产生的电场变化得使各电子束会聚。
图10和11示出了本发明的另一个实施例。在这个实例中，用具有形成一个平面三极区的导体区101、102和103的平板100代替了图4的电极20和24。这样就进一步减少了制造电子枪所用的元件的数目。因此，在此举例性的实施例中，一部分电极是在横切电子束延伸的板上构成。
显然，在本发明的范围内是可以进行多种修改的。上面举出了产生三个电子束的电子枪的例子。本发明也可以极其有利地应用在具有产生一排电子束的电子枪的阴极射线管中。这种电子枪如图12a和12b所示。图12a是个部分立面投影图。图12b是剖视图。电子束120由发射元件122发射之后，由位于平板124和125上的导体图案123加速并沿各路径引导。在此实施例中，设有导体图案的各板都是扁平的，且在同一平面上配置。各板可以略为弯曲，如图13a和13b所示，也可以成一个小角度，如图14所示。图13a和13b中的板200和201略为弯曲。图13a是个透视立面图，图13b是个剖视图。电子束7、8和9的位置如图13b中所示。各板可由玻璃制成，也可以由其它电绝缘材料制成，也可以由涂有电绝缘材料层的金属制成。
图15和16示出了往导体图案上加电压的两种可能有的作法。图15中，在玻璃板150上，邻接由许多条纹152组成的导体图案151处，配备有波状电阻器梯件153。波状电阻器153与导电条纹152之间有电接头154。往电接头上加电压就可以将电压V1加到波状电阻器153两端。这种阻性层可以采用的材料特别是RuO2和In2O3。图16中，导体图案161本身由具有一定阻值的波状层组成，电压V2加到导体图案的始端和末端之间。这样做有好处，因为既减少了工序，也减少了连接点。
在本发明的范围内，“阴极射线管”应理解为，不仅是指显示装置，而且也指例如电子显微镜或摄象管。在这些装置中，电子束也是由电子枪产生的。
本发明非常适用于具有一字排列式电子枪的阴极射线管。
上述诸实例示出了具有能产生一个以上电子束的电子枪的阴极射线管。虽然本发明非常适用于这些阴极射线管，但并不局限于此。在本发明的一些实施例中，阴极射线管可以包括一个或一个以上产生一个电子束的电子枪，导体图案设在电子枪中两个对置的表面上，该导体图案在大致平行于电子束行进的方向的各平面中延伸，阴极射线管则包括在各导体图案之间形成电场的装置，该导体图案系形成得使射线管工作时电场在电子束行进的方向变化，在大致平行于所述各平面且大致横切电子束行进方向的方向上变化。各导体图案最好形成得使阴极射线管工作时，电场使电子束在横切电子束行进方向的两个方向上聚焦。
还可以这样进行修改，例如：
在所示的各实施例中，电子枪包括多个板，各板彼此面对着的表面上设置多个导体图案。所述各板可以看作具扁平表面的元件，扁平表面上设有多个导体图案。还可以这样修改，例如，使其上设有多个导体图案的元件具有不同的形状，举例说，以扁平边对置着的两个实心半圆柱体，或以扁平边彼此面对着的另外的两个构件。
在以上所示的诸实施例中，电子枪包括两个板。但这并不意味着本发明局限于电子枪只具两个板的实施例。在本发明范围内的修改方案中，电子枪可以包括若干对板，例如，一对板具有预聚焦用的导体图案，各导体图案之间的间距较小，而另一对具导体图案的板供主透镜用，其各导体图案之间的间距较大。从电子束行进的方向看去，电子枪的其它元件还可以配置在这两对板之间。
在上述所示的实例中，各板是扁平的。在一个修改方案中，各板从电子行进的方向看去可以呈阶梯形。这样，各板之间的间距按阶梯形式变化。这样就可以例如在一对板上设置前一段中所述的预聚焦透镜和主透镜的导体图案。
为清楚起见，在各实例中，各板系以两个分开的装有导体图案的元件示出。在本发明的一些修改方案中，各板可以作为一个更大单元的一部分。各板可以用例如侧壁互连起来。这样可以增强结构的强度，从而减少产生裂缝或颤噪效应的风险。此外还可以将两个板上的导体图案经各侧壁互连起来，从而可以减少电接头的数目。该侧壁可以横切各板延伸，或例如，以平滑圆弧的形式从一个板延伸到另一个板上。各导体图案可以经各侧壁彼此混合起来。