CN1027940C - 彩色显象管电子枪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及彩色显象管用的具有大直径主聚焦透镜的电子枪。具体地说，涉及彩色显象管这样一种电子枪：它不仅减小了由主聚焦透镜的球面象差所引起的聚焦性能变坏，并且缩短了三束电子束之间的距离从而使偏转线圈引起的偏转象差最小；而且即使缩短要求三束电子束良好聚焦性能的彩色显象管三束电子束之间的距离，也可能使有效地加大透镜的直径的设计行之有效。

Description

本发明涉及彩色显象管电子枪。

在传统的技术中，这样排列彩色显象管（CRT）的电子枪：置三个阴极面对着让同一平面上一字形排列的三束电子束通过的几个栅极上电子束通孔，以便从三个阴极中取出三束电子束，进而使三束电子束按照各自的会聚路径行进，使得电子束加速和聚焦，并在CRT的荧光屏上一个小会聚区域产生三个光点。一般说来，这种电子枪使用静电聚焦系统，使静电聚焦透镜形成于第一加速与聚焦电极和第二加速与聚焦电极之间，以便来自电子束成形区的电子束紧密聚焦，而电子束成形区则由阴极及在阴极前面的若干电极构成。

静电透镜的性能由近轴区和最大外角区之间的聚焦力之差来表达，即由透镜的球面象差来表达。透镜直径越大，球面象差就越小。

因此，为了获得彩色显象管电子枪良好的电子束聚焦性能，构成静电聚焦透镜的第一加速与聚焦电极和第二加速与聚焦电极的电子束通孔最好尽可能予以扩大。

图1、2、3分别示出彩色显象管的普通电子枪、第一和第二加速与聚焦电极（8和9）及其配置排列。

构成静电透镜的第一加速与聚焦电极8和第二加速与聚焦电极9，每一个都有在一侧的开口端和长椭圆形的闭合端。连接到各自端壁11和12的闭合端13和14备有用于通过电子束的三个通孔：11a和12a、11b和12b、11c和12c，这些孔都有各自从闭合端面延长的凸缘。

在聚焦电极8和9中，高壁11、12有6mm高，凸缘15、16有1.2-3.5mm高，电子束孔直径D为5.5-5.9mm，而相邻两孔之间的距离为6.6-6.9mm。然而，上面各项尺寸的数值都受通常彩色显象管中管颈的29.1mm的最佳直径的限制。

为了使第一聚焦电极8的开口端连接到第三栅极7上，还如图1中所示那样排列聚焦电极8和9。彩色显象管的电子枪主要包括：固定在阴极支架2上的阴极4，第一、第二和第三栅极5、6、7，以及聚焦电极8、9。这些电极按照所叙述的顺序、以一定间隙一个安置在另一个之上，并被固定到玻珠10上。

在图1所示的普通彩色显象管中，焊接于支架1上并插入阴极4中的热子3，其作用为加热阴极4，使其发射热电子;位于第一栅极和第二栅极5、6前面的细长园柱形的第三栅极7连接着第一加速与聚焦电极8，该电极8和第二加速与聚焦电极9构成静电聚焦透镜，这就是双电位聚焦（BPF）。

对于在第三栅极7位置包含多级连接的多个附加电极的电子枪，也可以使用第一、第二加速与聚焦电极8、9。

按照CRT的普通电子枪，由于热子的加热而从阴极4发射的电子借助第一栅极5和第二栅极6形成电子束，通过第三栅极7而进入在第一、第二聚焦电极8、9之间形成的静电聚焦透镜。受到密集聚焦的电子束到达CRT的荧光屏并形成光点。在荧光屏上形成的电子束光点应当在最小的可能区域的园中有很高的束密度。

然而，由于有如图2所示的用于形成电子枪静电聚焦透镜的第一和第二加速与聚焦电极8、9，在静电聚焦透镜直径（它受到用于通过电子束的有限小孔11a-11c和12a-12c的限制）和偏转线圈引起的偏转象差影响下，使光点畸变成横向长椭园形，并导致光点束 密度的降低，从而有害地降低了彩色显象管的分辨率。

例如，在表示容纳于具有29mm最佳直径的CRT管颈17里的构成静电聚焦透镜电极的图3中，实际结构上，要求第一聚焦电极8的闭合端面中三束电子束孔其各自周围边缘的厚度（b）为1mm。因此，其关系可由下面公式表达：

D＝S-1……（1）

此外，管颈17的内壁和聚焦电极的外端壁11和12之间的距离（a）要求为1mm。则其关系式可由下面公式表达：

D＝R-（2a）-2（S+b）……（2）

式中，R为管颈的内径，近似为24mm。因此，

D＝20-2S……（3）

成立，由公式（1）和（3）得到Dmax＝6mm，Smax＝7mm。

总之，第一和第二聚焦电极8、9只形成最大直径为6mm的静电聚焦透镜，由于其直径小，增加了球面象差，这就是透镜中近轴区和最大外角区之间聚焦力的差，因此，该透镜在荧光屏上只能形成束密度低的光点。

同时，由于静电聚焦透镜呈园形的缘故，低束密度的光点进一步由于偏转线圈的偏转象差而畸变成横向长椭圆形，从而损害了彩色显象管的分辨率。（关于偏转线圈的偏转象差引起电子束畸变众所周知的问题将予以省略）。

除此之外，为了在偏转之后获得三束电子束较好的聚集（将三电子束光点在成象的荧光屏上聚焦成小会聚区域的一种性能），要求相邻电子束孔之间的距离更小一些，而由公式（1）和（3），在最大透镜直径为6mm的限制下，传统技术给出S的最大值为7mm，这样，束孔之间的大间距S就会有害地引起彩色显象管集聚性能变坏。

因此，为消除传统技术的缺点，本发明预定提供彩色显象管用的电子枪，该电子枪可以缩短电子束之间的距离，而有效地加大透镜的直径，甚至当用作静电聚焦透镜的第一和第二聚焦电极容纳于受限制的管颈中时，也不会改变电子束之间的距离。

具体地说，本发明提供一种电子枪结构，该结构有一个倾斜扩展的电极，该电极备有使三束电子束一起通过的横向长椭圆孔，该横向长椭圆孔具有穿过第一和第二加速与聚焦电极端部的相对面的、被从端壁延展的各自边缘所包围的开口，该电极还备有与端边缘有一定距离的用以通过三束电子束的纵向长椭圆孔，横向椭圆孔和纵向椭圆孔在垂直于电子束的方向上形成长椭圆形。

下面将参照附图对本发明进行详细说明。

图1表示普通彩色显象管的电子枪的部分剖视图。

图2（A）是表示图1中由第一加速与聚焦电极和第二加速与聚焦电极构成的主静电聚焦透镜的放大截面图。图2（B）是图1中第一加速与聚焦电极的放大平面图。

图3是表示图2（B）中电极置于彩色显象管管颈内时的截面图。

图4（A）是按照本发明的彩色显象管电子枪的部分剖面图;图4（B）是沿图4（A）中A-A线的剖面图。

图5（A）是按照本发明用于静电透镜的第一加速与聚焦电极的平面图;

图5（B）示出图5（A）中沿B-B线的部分截面;

图5（C）示出图5（A）中沿C-C线的部分截面。

图6（A）示出本发明的第一加速与聚焦电极侧面上配置的倾斜扩展电极的平面图;

图6（B）示出图6（A）中沿B-B线的截面。

图中的标号表示如下：

标号18和19表示第一加速与聚焦电极和第二加速与聚焦电极，20表示倾斜的扩展电极，22表示高外壁，23表示上边缘，24表示电极，26表示电极的连接，27表示顶部，28表示底部，29表示倾斜面，而30（a）、30（b）和30（c）表示纵方向上的三束电子束通孔。

图4（A）和4（B）表示彩色显象管电子枪主要部分的侧视图和剖视图。电子枪包括固定于底部支架2上的阴极4，第一栅极5a，第二栅极6a，第三栅极7a，第一加速与聚焦电极18以及第二加速与聚焦电极19。上述器件按照所述顺序以一定间隙一个安置在另一个之上，由两根玻珠（10）牢固地支撑着。

图5（A）的平面图中进一步详细地示出了第一和第二加速与聚焦电极18、19。也就是说，第一加速与聚焦电极18的一端完全开口，而另一端有一个倾斜的扩展电极20，它在长椭圆形园柱电极24的内侧上。电极24有一开口，此开口被从外端壁22延展的上部边缘23所包围。

同时，如图6（A）和6（B）中所示，倾斜的扩展电极20备有两端具有同一角度的连接部分（26）。连接部分（26）延伸而形成顶部（27），再向内弯而形成斜面（29），斜面（29）连接到底部（28），为了通过电子束，在跨过底部到斜面29的延伸部分中形成三个长椭圆孔30a、30b和30c。

另一方面，图5（A）中的倾斜扩展电极20可以使得电子束孔30a、30b、30c的孔中心距离S确定在5.1-6.6mm范围内，而从顶部27到底部28的倾角Q确定在100-140°的范围内，如图6（B）中所示。电极20设置在长椭圆形电极24的外端壁22上，使从电极24的边缘23到电极20的底部距离1在1.5-3mm范围内，如图5（C）中所示。

同时，参照图5（A）中长椭圆形电子束孔30a、30b和30c，中心孔30b的纵向长度（Y方向）与横向宽度（X方向）之比为2∶1，而孔30a和30c的同样的方向尺寸比值则近似为4∶3。

此外，对于由聚焦电极18和19的上边缘23围绕的开口端横向宽度（Y方向）来说，在管颈直径为29.1mm的最佳极限值时确定近似为8mm，同时，电极20的长椭圆形孔30a、30b和30c的纵向直径也近似设定为8mm。

在聚焦电极18和19的配置中，电极18的开口端连接着第三栅极7a，而在边缘23处的间隔则起着静电聚焦透镜的作用。

虽然上面的说明只对有一个BPF透镜的电子枪而言，但是对于在第三栅极7a处附加多个电极具有多级连接的电子枪来说，也可使用本发明。

本发明的工作原理和效果将在下面予以说明。

按照本发明，从第一和第二加速与聚焦电极18和19的长椭圆形柱状电极24的外端壁22延伸的边缘23包围的长椭圆开口，形成了供三束电子束通过的共用电子束孔，从而使该束孔起到一个公共静电聚焦透镜的作用。

上面的配置意味着，即使根据管颈的极限值长椭圆形开口的宽度设定为8mm，所述尺寸也表明已将普通电子束孔的直径5.5mm扩大到1.45倍，从而表示球面象差按大致为0.33的系数减少。而透镜的聚焦力按大致为0.67的系数减少。

而当静电透镜的尺寸按M的比例增大时，则静电透镜中位错电位的二阶微商就按1/M而减少，因为结果是透镜聚焦力

A＝M……（4）

所以透镜球而象差

C＝M……（5）

因此，由本发明的第一和第二聚焦电极18和19所形成的静电聚焦透镜不仅大大减少了透镜的球面象差，而且由于透镜作用弱，也减小了它的放大倍数。这样，就在彩色显象管的荧光屏上形成高密度的小光点。

然而，按照由边缘23包围的公共长椭圆形开口所形成的公共静电聚焦透镜，其纵向的长度短，横向的长度长。因此，在纵向上透镜作用强，而在横向上透镜作用弱。结果，通过透镜后的电子束就变得纵向与横向之间有不同的比例长度（对于横向细长形来说）。电子束根据偏转线圈的偏转象差进一步畸变成横向细长。因此，对第一和第二加速与聚焦电极18和19安排倾斜的扩展电极20和21，对于补偿电子束的横向细长来说，可产生辅助静电透镜的作用。

如图5（A）和图6（A）中所示，倾斜扩展电极20的三个长椭圆形电子束孔，对中心孔30b来说，Y与X比值为2∶1，对于两个边孔30a和30c来说，比值为4∶3，因为两者都纵向细长。这样，通过电极20纵向长椭圆孔的电子束在Y方向上就受到弱聚焦作用，而在X方向则受到强聚焦作用，用于形成纵向长椭圆形的电子束。

因此，由上部边缘23包围的公共长椭圆形开口形成的公共静电聚焦透镜横向细长作用和电偏转象差引起的横向细长作用受到补偿，用于在CRT的荧光屏上形成高密度电子束的小的束光点，从而改善了彩色显象管的分辨率。

除此之外，根据本发明的电子枪，倾斜电极20的纵向长椭圆孔30a、30b和30c只在聚焦电极18和19处完成辅助静电透镜的作用，使得不管距离S如何变化，缩短三束电子束间的距离S仍然给出作为辅助透镜的足够作用，并且由于公共静电聚焦透镜的作用，不会给 三电子束带来影响。

因此，由于缩短了电子束之间距离S，本发明获得了受偏转支配的三电子束的良好集聚，并且不管电子束之间距离S如何变化，通过将静电聚焦透镜有效地扩展到倾斜电极20的底部28，本发明也同时大大地改善了电子枪的聚焦性能。

此外，为使辅助静电透镜精确地起作用，由Y与X比值和倾斜部分29的开口与底部28之间的静电透镜作用差来控制辅助静电透镜，这些辅助静电透镜是由横跨底部28到倾斜电极20的倾斜部分29的纵向长椭圆孔30a、30b和30c构成的。对于本发明的电子枪，在第一聚焦电极18和第二聚焦电极19处的倾斜扩展电极20的电子束之间的距离S和电子束孔的尺寸是由公共静电聚焦透镜的作用确定的，该公共静电聚焦透镜用于使三束电子束从边缘23向底部28延伸。

例如，当所述电子枪置于29mm直径的管颈时，（这时，确定上边缘23的纵向开口有8mm直径）那么，距离S定为5mm，电极20长椭圆孔的纵向直径为8mm，中心孔和两个边孔的横向直径分别为4mm和6mm。

按照本发明，形成静电聚焦透镜的第一和第二加速与聚焦电极包括改进的辅助静电透镜结构，这样，改善了电子束的聚焦;并且在所限制的管颈之内的第一和第二电极外罩多少有些缩短了电子束之间的距离和有效地扩大了透镜的直径。因此，本发明有利地提供了高质量的电子枪。

Claims (2)

1、一种彩色图象阴极射线管的电子枪，包括：

一电子束形成区，用以发射三种电子束，所说电子束形成区包含固定在阴极支座上的发射电子的阴极，其中电子是由位于阴极上的加热器发射的；

一个第一栅极和第二栅极，用以控制所说电子起激励的作用量；以及

一静电聚焦透镜，用以聚焦所说三束电子束，所说静电聚焦透镜包含一个第一加速和聚焦电极和一个第二加速和聚焦电极，用以减少所说静电聚焦透镜的球面象差和放大率，

其特征在于，所说第一加速和聚焦电极和所说第二加速和聚焦电极具有它们的彼此互相面对的开口，并含有一个从外壁延伸的边缘，及具有一长椭圆孔，一倾斜扩张孔径电极位于所说外壁上，所说倾斜扩张孔径电极具有一个较横截面大的纵截面的纵向长椭圆中心孔，纵截面的两个纵向伸长的半六角形外端部分大于所说半六角形外端部分的横截面，两个电极连接部分平行于所说外壁，而两个倾斜侧边从两个顶部和所说两个电极连接部分延伸面向底部变窄，从而由所说边缘和三个纵向长椭圆孔形成一横向长椭圆孔，所说电子束形成区和所说静电聚焦透镜分别固定在玻珠上。

2、根据权利要求1的电子枪，其特征在于，倾斜扩张孔径电极还具有安置在从底部延伸的倾斜侧边部分上的长椭圆孔部分。

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