CN1048630A - 彩色阴极射线管用的电子枪 - Google Patents
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Abstract
彩色阴极射线管电子枪，其中聚焦电极的板电极
不取外部分有切口部分的结构，而是取具有外部分和
三个平行椭圆孔眼的结构。加速电极的板电极则取
外部分有切口部分的结构，同时包括外椭圆部分的中
心的垂直轴线设在中心轴线外，当外电子束进入主透
镜时能校正象散现象并满足静态会聚要求。通过在
侧面电子束孔眼上设直线部分避免板电极在装配中
旋转和变形，减少主透镜部分的象差，聚焦特性稳
定。
Description
本发明涉及彩色阴极射线管用的一种电子枪，特别涉及构成一字排列式电子枪主透镜的一种电极结构，更具体地说，涉及彩色阴极射线管的这样一种电子枪，即它能减少象散现象的产生，静态会聚特性好，而且其结构易于确保高度精密的装配质量。
现在参看附图说明彩色阴极射线管结构的大致情况。
图1是现有技术彩色阴极射线管的结构图。
图中，由条状三色交替的荧光材料层形成的荧光面3被支撑在外玻壳1面板2的内壁上。各阴极6、7、8的中心轴线15、16、17分别与对应于第一栅极（G1）9、第二栅极（G2）10、构成主透镜的第三栅极（G3）11和杯状屏蔽电极13的孔眼中心轴线重合，且这些元件还几乎彼此平行地配置在公共平面上。中心轴线16总的说来也与电子枪的中心轴线重合。
构成主透镜的另一个电极，即第四栅极（G4）12，其中心处的小孔的中心轴线与中心轴线16重合，但两外孔的中心轴线18、19不与相应的中心轴线15、17重合，而是略向外偏移。
各阴极发射出的三个电子束沿中心轴线15、16、17进入主透镜中。G3电极11的电压系取得低于G4电极12的电压，G4高压电极的电压则取得等于杯状屏蔽电极13和设在玻壳内的导电薄膜5的电压。由于G3和G4两电极11、12的中心孔是共轴线配置，因而在两电极中心形成的主透镜对称于轴线，从而使中心电子束经主透镜聚焦一次后就沿轴线直接在轨道上行进。同时两电极的外孔彼此轴向偏移，因而在轴线外侧形成的场元件与轴线不对称。因此轴向不对称的场元件使外电子束偏向中心电子束，而且外电子束在主透镜的同时聚焦作用下受到朝向中心电子束的会聚力的作用。于是三束电子束聚焦到荫罩板4上，重叠集中在一起。
使电子束集中的过程叫做静态会聚过程（以下简称STC）。
此外，各电子束是由荫罩板4按颜色加以选择的，只有那些激励着颜色对应于各电子束的荧光材料的电子束部分才能通过荫罩板4的孔眼到达荧光面。此外还设有外偏转磁轭14，供以电子束扫描荧光面之用。
一般都知道，主透镜的球面象差是对彩色阴极射线管的分辨特性有很大影响的一个因素。大家还知道，加大构成主透镜各电极的直径对减少主透镜的球面象差特别有效。
但在图1所示的一字排列式电子枪的情况下，分别对应于红、绿、蓝三色的各柱面主透镜配置在同一平面上。因此孔眼的直径应小于在玻壳1中装有电子枪的颈部直径的1/3。考虑到各电极的厚度和各电极的制造问题，这个内径的极限值还得进一步减小。
因考虑增加该极限值而加大颈部内径时，偏转电压也增加。此外加大孔眼直径时，偏离孔眼中心的程度和各电子束中心轴线之间的距离也增加，从而产生会聚特性变差的问题。鉴于通常考虑到这些问题而取尽可能大的孔眼直径，因而要将它们进一步加大是极端困难的。
公开的日本专利59-215640介绍了非柱面主透镜的一个例子，其中电子枪孔眼的直径大致上能加大到上述极限值以上。
图2是说明现有技术电子枪主透镜结构的示意图。编号11表示G3电极，12表示G4电极，101、102表示各电极的圆柱形电极，121、122表示各电极的板电极。
图2中，设在彼此对置着的G3电极11和G4电极12各自的表面上的板电极121、122偏离对置着的表面后面配置，从而使对置着的各电极的电场深入到各板电极中，起了和加大孔眼直径同样的作用。但由于电极圆周部分剖面的水平直径大于垂直直径，电场显著地进入水平方向。因此透镜水平方向上的会聚力比垂直方向上的弱，从而使电子束中产生象散现象。为了校正象散现象，将孔眼制成非圆形，且使孔眼在水平方向的直径小于在垂直方向的直径。这样可以增强水平剖面的会聚场，而且使水平和垂直两方向上的会聚力彼此平衡，从而消除象散现象。
主透镜部分可装配如下。即，如图3所示，将G4电极12、G3电极11、G2电极10和G1电极9插入穿过各电极孔眼的芯杆架21中，各电极之间设有定位隔板（图中未示出），各电极9～12的配合部分焊接有经热处理而变软的多形玻璃（multiform glass）20。
为使结构如图2所示的电子枪易于装配，需要将G3电极11和G4电极12各对置着的部位的孔眼的侧面部分制成这样的形状，使得图1所示的外电子束轨道中心轴线15、17的半圆区或部分半圆区撤出。这样做的第一个原因是，比起椭圆形电极来，这些电极组成部分更易于制造，而且精确度更易于达到。第二个原因是，图3中所示准备用以在电子枪中沿中心轴线15、16、17使各电极孔眼对齐的芯杆架21可以简单地制造出来，而且提高了制造的精密度。也就是说，穿过G3电极11和G4电极12各对置着的孔眼的芯杆架21部分，其剖面可以制成半圆形或部分被截去的半圆形，而且可以使其与穿过G1电极9、G2电极10和G3电极11各孔眼的部分共轴线。这样就不存在局部轴向偏移和象椭圆截面等难以制造的形状等问题。
例如，这种结构的G4电极12如图4所示。也就是说，假设对应于各电极15、16、17的各中心轴线的各点为O、P、Q则圆柱形电极102水平方向的短边就围绕O、Q点在半径R1的弧形部分102a之间形成，圆柱形电极102垂直部分的长边就在距连接点O和Q的直线X一个距离V的直线部分102b形成。这里，V＝R1。因此直线102b与弧形部分102a的交点D处在垂直于直线X且通过O、Q点的垂直线115、117上。
另一方面，除两端在水平方向与圆柱形电极102接触的部分外，板电极122还设有供中心电子束用的一个孔眼，两边的侧面电子束孔眼则为板电极122的端部122a和圆柱形电极102所包围。端部122a通常在平面上呈椭圆形，且经过D点。
虽然这里没有画出G3电极11和G4电极12并对其加以说明，但它们的形状几乎相同。
此外G3电极11和G4电极12对置着各部位的孔眼形状最好相同，其理由有以下两点。第一个理由是需要简化电极各部分的制造工艺，第二个理由是在各部件的制造过程中当总是有制造误差产生时，则对电子束的影响分别在G3电极11和G4电极12的反方向上起作用，从而使这些影响彼此互相抵消，从而减少了尺寸上误差的影响。
普通电子枪的结构具有这样一个问题，即若G3电极11和G4电极12对置部位的侧面孔眼区呈半圆形，其中各中心位于中心轴线15、17上，则同时要满足消除象散现象和达到STC的要求有困难，因为当通过使主透镜内侧与内侧之间的透镜强度保持平衡来抑制象散现象时，由于主透镜供聚焦外电子束的外半部相对于轴线对称，因而使透镜在中心轴线15、17周围的总透镜强度几乎相等。
如上面谈过的那样，由于主透镜中不产生非轴线对称的场透镜，因而不能使外电子束偏转，而且难以实现静态会聚。
此外在现有技术所示的G3电极11和G4电极12的结构中，当G3电极11和G4电极12在水平方向产生使其自身旋转的因素时，则通过中心轴线15、16、17的电子束产生轴向偏移，从而使主透镜畸变，且使透镜象差增加，使聚焦特性变差。为使这些情况减少到最小程度，将芯杆架21制成如图5所示的形状，使其与G3电极11和G4电极12的圆柱形电极101和102的弧形部分101a、102a相适应。
如上面谈过的那样，普通G3电极11和G4电极12的结构均由于需要通过使芯杆架21与圆柱形电极101和102的弧形部分101a和102a相适应来防止G3电极11和G4电极12转动，因而具有下列问题。
这里，我们只考虑G4电极12。如图6所示，当板电极122固定到圆柱形电极102，圆柱形电极102中心线X的轴向偏移为δ时，板电极122的端部G就从D点突出δ。将这样的G4电极12推入芯杆架21中时，板电极122突出部分G与芯杆架21接触而变形，从而使主透镜局部变形，并使聚焦特性变差。
电极的这种变形是在电极装配完毕之后检查出来的，而且要检查出这种变形很困难，这种变形还提高了批量生产线的生产成本。此外，圆柱形电极与板电极之间的偏移是在制造各部件的阶段进行检查的，但必须把各电极对于芯杆架按正确的角度放置，而且即使该角度的偏差不大，板电极的端部也会与芯杆架接触，而要完全消除潜在的变形因素历来是有困难的。
因此本发明的一个目的是提供彩色阴极射线管的这样一种电子枪，该电子枪电极的形状简化了电极各部件的装配和制造过程，而且使STC令人满意，具体的措施是使构成主透镜的电极对置区的孔眼呈半圆形，并使半圆形的中心位于中心轴线15、17上。
本发明的另一个目的是提供彩色阴极射线管的这样一种电子枪，这种电子枪能在其板电极的装配过程中防止板电极变形，并使聚焦特性稳定。
从达到上述诸目的的角度看，本发明具有这样的特点，即板电极121或122的外形系制成如下的形状，使聚焦三个电子束中的外电子束用的外半个主透镜不对称。换句话说，板电极121在聚焦电极侧的外部分没有切口结构，与图2中所示的现有技术不一样，但具有平行设置的三个椭圆孔眼的结构。板电极122在加速电极侧的外部分设有切口结构，且垂直轴线包括外椭圆的中心在内配置在中心轴线15、17外。
通常都知道，主透镜在聚焦电极11内的一部分形成聚焦透镜，在加速电极12内的一部分形成发散透镜。本发明将其外部分加到聚焦电极的板电极121上，取消了切口部分，从而实质上将聚焦透镜的中心轴线移向中心电子束。于是外电子束进入聚焦透镜中心轴线外侧，且由于聚焦透镜的作用被偏向中心电子束，因而达到静态会聚的效果。
同时在板电极122在加速电极侧的外部分取切口结构。因此外侧端部分取这样的形状，其中形成了一个在垂直方向的中心轴线处被划分成两部分的椭圆形。在本发明中当外电子束进入主透镜中时，形成到加速电极的发散透镜中心轴线实质上通过使椭圆的中心轴线处在中心轴线15、17外侧而偏移到外面。于是电子束通过发散透镜中心轴线内侧，从而使其偏向中心电子束。
如上所述，电子束在聚焦电极11和加速电极12中都是被偏向中心电子束。
为达到本发明的另一个目的，在由有板电极端部的两边围绕着侧面电子束孔眼构成主透镜的电极、和具有排列成行的三电子束的长轴线的椭圆圆柱形电极、及固定在圆柱形电极内且只设有供中心电子束通过的孔眼的板电极组成的圆柱形电极中，板电极的端部系配置得使其与圆柱形电极的直线部分交叉，该交叉点是在较长轴线偏离圆柱形电极直线部分与圆柱形电极半圆部分的交叉点的内侧上形成的，且侧面电子束孔眼设有直线部分。
由于两侧面电子束孔眼都有直线部分，因而可以通过将直线部分安置在芯杆架上来防止各电极绕芯杆架转动。此外，还可以把芯杆架制成这样的形式，使得板电极端部与圆柱形电极的直线部分的交叉点不与芯杆架接触，从而避免板电极在各电极插入芯杆架中时变形。
图1是现有技术彩色阴极射线管结构的示意图。
图2是说明现有技术电子枪主透镜的示意图。
图3是图1的电子枪在电极各主要部分装配的过程中的纵向剖视图。
图4是沿图3的A-A线截取的剖视图。
图5是图4主要部分的剖视图。
图6是该主要部分在板电极偏移时的剖视图。
图7示出了说明表示本发明彩色阴极射线管电子枪的一个实施例的主透镜电极的示意图。
图8是在主透镜聚焦电极的水平方向截面上采用等电压线和电子束轨道说明本发明的结构的效果的示意图。
图9是在主透镜加速电极的水平方向截面采用等电压线和电子束轨道说明本发明的结构的效果的示意图。
图10示出了说明本发明另一个实施例的示意图。
图11是说明图10所示一个实施例的加速电极装配结构一个例子的部分剖视图。
图12是表示本发明加速电极装配结构的另一个实施例的剖视图。
图13是表示本发明加速电极装配结构又一个实施例的剖视图。
现在参看附图说明本发明的一个实施例。
图7是说明表示本发明彩色阴极射线管电子枪的一个实施例的主透镜电极的示意图。图中，（a）是主透镜的纵向剖视图;（b）是沿（a）的B-B线截取的剖视图;（c）是聚焦电极的板电极平面图;（d）是加速电极的板电极平面图。
图7（a）中，编号11表示聚焦电极，12表示加速电极，111表示设在聚焦电极内在聚焦电极11与加速电极12对置着的表面后边部位的板电极，112表示设在加速电极内在对置表面后边部位的板电极，d3和d4表示板电极111、112往后偏移的距离。
图7（b）中，R是聚焦电极11孔眼各半圆端部的半径，V是孔眼两端部的垂直半径，H则是孔眼两端部的水平半径。
图7（c）中，编号115、116、117表示与电子束的中心轴线交叉的垂直轴线;S表示各电子束的间距;a3是椭圆孔眼在中心的半径;b3是外椭圆孔眼的内半径;c3是外椭圆孔眼的外半径。
图7（d）中，113、114表示包括板电极外椭圆中心在内的垂直轴线;a4表示中心椭圆孔眼的半径;b4表示外椭圆孔眼的半径。
图7中，孔眼在聚焦电极11与加速电极12的对置表面的两端呈图2所示现有技术的半圆形。另一方面，与图2的现有技术不同的是，聚焦电极11的板电极111的外部分没有切口结构，且包括加速电极12的板电极112的外椭圆孔眼的中心在内的垂直轴线113、114向外偏离垂直轴线115、117，在外电子束进入主透镜中时与中心轴线15、17交叉。
图7所示结构的规格实例如下。
d3：5.2毫米;a3：2.35毫米;b3：2.5毫米;c3：4.0毫米;d4：4.8毫米;a4：2.55毫米;b4：2.85毫米;R：5.4毫米;V：5.2毫米;H：21.8毫米;S：5.5毫米。
图8是在主透镜聚焦电极的水平部分处采用等电压线和电子束轨道说明本发明结构的效果。
图中，编号141表示采用图2所示的板电极121时在聚焦电极11中的等电压线（虚线）;142表示采用本发明的板电极111时的等电压线（实线）。与图7中类似的元件用同样编号表示。
如图8所示，由于采用了本发明的板电极111，因而使等电压线142的峰移向中心电子束，且使聚焦透镜的中心轴线偏移。这样就使外电子束轨道偏向用箭头143、144表示的中心电子束，从而达到静态会聚状态。但加速电极的板电极的结构（这和聚焦电极侧的板电极111的切口结构不同）却是我们不希望有的，因为发散透镜的中心轴线移向中心电子束，且电子束通过发散透镜中心轴线外侧并向外偏移，因而达不到静态会聚状态。
图9是在主透镜加速电极的水平部分采用等电压线和电子束轨道说明本发明的结构的效果的示意图。
图9中，编号151表示采用图2所示的板电极时加速电极12内的等电压线（虚线）;152表示采用本发明的板电极112时的等电压线（实线）。与图7中类似的那些元件用同样的编号表示。
如图9中所示，由于采用了本发明的板电极112，因而使外电子束的发散透镜的中心轴线向外移，且使电子束轨道向中心电子束偏转，如箭头153、154所示，以达到静态会聚状态。
图10是说明本发明另一个实施例的示意图。编号12表示加速电极，132表示加速电极的板电极。
在参看图7说明的实施例中，供外电子束通过的板电极的两个端部都有切口结构，因而产生这样的问题，即其机械强度下降，且在各电极装配的过程中易变形。为了消除图7实施例的缺点，图10所示的实施例中没有在板电极132的两个端部采用切口结构，而是象图10（a）那样采用了板电极132的两个端部与加速电极12的孔眼相适应的结构。
图10（b）示出了板电极132的两个端部安置在加速电极12孔眼外侧以解决图7实施例的问题的结构。
这样，由于板电极132的两个端部都设在加速电极12其电场变小的内壁，因而参看图9说明的电场分布不变，且外电子束轨道向中心电子束偏转，达到静态会聚状态。
图11是说明图10所示实施例的加速电极的装配结构一个实例的部分剖视图。加速电极12分成第一构件123和第二构件124，板电极132则配置在第一构件123与第二构件124之间。因此这种结构具有这样的好处，即板电极比起上述实施例将板电极插入加速电极的作法能更精确地安装。
由于采用了各实施例中所示的板电极，因而使电子枪主透镜电极得以精密装配，其中在聚焦电极11与加速电极12的对置部位的孔眼端部取半圆形使其中心在外电子束进入聚焦电极11中时处在中心轴线15、17上，或者取截去部分半圆区的形状，并且，也达到静态会聚状态。
图12是表示本发明加速电极装配结构的另一个实施例的剖面图。图中，板电极122制造得与现有技术相同，在圆柱形电极短边的弧形部分102a则可制造得使其半径R2大于V。这样，圆柱形电极102的直线部分102b与弧形部分102a的交叉点D与板电极122的端部122a与圆柱形电极102的直线部分102b的交叉点E相隔一段距离11，且两侧电子束各孔眼形成有直线部分102b′。
因此，由于芯杆架21的直线部分21b在各电极装配过程中借助于芯杆架21形成有接收直线部分102b′的直接部分21b而接收G4电极12的直线部分102b′，所以G4电极12不产生使芯杆架21旋转的因素。此外由于芯杆架21可以制造得使其避免交叉点E，因而G4电极12在插入过程中不与板电极122接触，从而防止了变形。
图13示出了本发明的加速电极装配结构的另一个实施例。与先前的一些实施例相反，圆柱形电极102系制造得与本实施例中的现有技术的一样，板电极122则制造得使交叉点E系处在交叉点D内侧，在水平方向（较长轴线）与交叉点D相距一个距离12。即板电极122在水平方向上的尺寸U比现有技术中的短大约一个距离212。这样，两个侧面电子束的孔眼都形成有直线部分102b′。
如上述实施例那样，在芯杆架21上形成直线部分21b供接收直线部分102b′之用，也可以取得与上述实施例同样的效果。
在本实施例的情况下，若距离12取得太大，则主透镜畸变，从而使聚焦特性变差。操作检查的结果表明，当R1＝4毫米，距离12在0.5至1.0毫米的范围内时，没有发现有任何副作用。
虽然本发明的一些实施例说明的是双电位式电子枪，但本发明并不局限于这种电子枪。也就是说，本发明当然也可应用于单电位电子枪、多级聚焦式电子枪和其它类型的电子枪。
如上面已经谈过的那样，本发明提供的彩色阴极射线管的电子枪功能优异，使电子枪易于精密装配，同时满足校正象散现象和静态会聚的要求。
此外由于可以避免电极在装配过程中的旋转和变形，因而可以减少主透镜上产生的透镜象差，而且可以使聚焦特性稳定。
Claims (6)
1、彩色阴极射线管的一种电子枪，包括三个接近平行朝荧光面配置以产生电子束的装置和一用以将该三个电子束聚焦到荧光面的主透镜，其特征在于，所述主透镜由彼此对置着的聚焦电极和加速电极构成，聚焦电极侧面的外孔眼使外电子束可以通过的、设在聚焦电极内对置表面的板电板的实质上的中心的位置被偏向于对应于所述加速电极的板电极上所述聚焦电极侧面中外孔眼的加速电极侧面的外孔眼的实质上中心的位置的内侧。
2、彩色阴极射线管的一种电子枪，包括三个接近平行朝荧光面配置以产生电子束的装置和一用以将该三个电子束聚焦到荧光面的主透镜，其特征在于，所述主透镜由一至少加有一对低电压的聚焦电极和加有高电压的加速电极构成，所述聚焦电极和加速电极的对置面设有三个孔眼，各孔眼分别可让电子束通过，所述聚焦电极内设有板电极，其上形成围绕三个电子束的孔眼，所述加速电极内设有一板电极，其上构成围绕所述三个电子束中的至少中心电子束的路径的孔眼。
3、根据权利要求2所述的彩色阴极射线管的电子枪，其特征在于，所述各孔眼可让所述三个电子束中的外电子束通过的两端部呈至少半圆形的一部分，半圆的中心位于所述外电子束路径上。
4、彩色阴极射线管的一种电子枪，包括三个接近平行朝荧光面配置以产生电子束的装置和一用以将该三个电子束聚焦到荧光面的主透镜，其特征在于，所述主透镜由一至少加有一对低电压的聚焦电极和加有高电压的加速电极构成，所述聚焦电极和加速电极的对置面设有三个孔眼，各孔眼分别可让电子束通过，所述聚焦电极内设有一板电极，该板电极具有至少一个围绕所述三个电子束的中心电子束的孔眼，所述加速电极内设有至少一个孔眼围绕所述三个电子束的中心电子束，各孔眼两侧的垂直轴线位于所述三个电子束中的外电子束的路径之外。
5、根据权利要求4所述的彩色阴极射线管的电子枪，其特征在于，所述孔眼的两端部呈至少半圆形的一部分，半圆形的中心位于所述三个电子束中的外电子束的路径上。
6、彩色阴极射线管的一种电子枪，包括一构成主透镜的电极，该主透镜电极是这样构成成的：配备一椭圆形圆柱形电极，其较长轴线包括排列成行的三个电子束，所述圆柱形电极内固定有一个板电极，其上只有一个孔眼供中心电子束通过，且与板电极和圆柱形电极的端部一起在两侧围绕着侧面电子束孔眼，其特征在于，令所述板电极的各端部与所述圆柱形电极的直线部分交叉，交叉点在所述较长轴线内侧偏离所述圆柱形电极的直线部分与半圆形部分的交叉点一段距离，且所述侧面电子束孔眼也设有直线部分。
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