CN1071933C - 用于彩色显象管的电子枪 - Google Patents

Abstract

本发明的特征是，包括多个阴极；前端辅助连接透镜区域，该区域具有外加静态聚焦电压的电极和外加根据偏转线圈偏转电流的增减而变化的动态聚焦电压的电极，在上述静态聚焦电极和动态聚焦电极相对面之间，还设置有外加比静态聚焦电压要明显低的电压的1个以上电极，以使从上述阴极射出的电子束垂直幅度和水平幅度的电子束聚焦及发散程度不同；在管轴方向依次配置的主静电聚焦透镜区域。

Description

用于彩色显象管的电子枪

本发明涉及用于彩色显象管的电子枪；特别是涉及这样的一种彩色显象管的电子枪，具有根据由彩色显象管偏转线圈(Deflection york)偏转的电子束偏转量而变化的动态聚焦透镜区域。

图1所示为传统的彩色显象管的电子枪，多个“在一直线上成整体”的栅电极(Grid Electrode：图1中的11、12、13、14)叠合在一起，在每个栅电极(11～14)平面上成水平一直线(In-line)地开出多个圆形电子束通孔，在各栅电极(11～14)之间埋设一对熔珠玻璃(Bead Glass)，以此作支撑固定。

如图1所示，上述在管子轴向顺序按一定间隔保持并叠合栅电极(11～14)的传统的电子枪，其构成包括：由第1、2栅电极(11、12)组成的电子束形成部分(BFR)，上述栅电极控制和加速来自阴极(10)(Cathode)的电子束，而阴极(10)是通过灯丝(未图示)加热后放出热电子；由第1、2加速/聚焦电极(13、14)组成的主静电聚焦透镜(Main Electrostaic Focusing Lens)区域，用于使由上述电子束形成部分内第2栅电极(12)加速了的电子束聚焦变细的彩色显象管图象上形成电子束光点(Beam Spot)；还有屏蔽、消弱偏转线圈(Deflection york)漏磁场的屏蔽电极(15)。

并且虽然有为聚焦效果得以改善作多级聚焦的电子枪的应用例，但其情况是这样的彩色显象管电子枪，在上述电子束形成部分(BFR)和主静电聚焦透镜之间，插进用于辅助聚焦的第3、4栅电极，构成聚焦区域。

参阅图2至4，详细说明上述构成的已有彩色显象管电子枪的工作。

首先，由设置在阴极(10)内部的灯丝产生热量，由产生的热量加热的阴极(10)放出热电子。由作为控制电极的第1栅电极(11)控制从阴极放出的电子束，再由作为加速电极的第2栅电极(12)加速，射入主静电聚焦透镜区域。

射入主静电透镜区域的电子束由第1、2加速/聚焦电极(13、14)聚焦变细后，通过设在荧光面(未图示)里面的荫罩打在荧光面上以至发光。

这时，由于从第1栅电极(11)到第2加速/聚焦电极(14)打出近似圆形的电子束通孔，因由第1加速/聚焦电极(13)和第2加速/聚焦电极(14)形成的主静电聚焦透镜也成为圆形轴对称的透镜，所以若在电子枪上外加工作电源，则通过电子束通孔的电子束(图2的16)根据拉格朗日(Lagrange)折射定律，旋转对称聚焦，电子束(16)成为圆形。

如若从电子枪发射出的圆形电子束(16)到达没有受到偏转线圈影响的彩色显象管图象中央，则上述电子束(16)聚焦变细成圆形状态，形成圆形电子束光点(图2的17)。

在彩色显象管中，利用偏转线圈的偏转磁场，(Deflectionmagnetic field)，使从上述电子枪放射出的电子束(16)对图象的整个范围进行扫描，再现出图象。

并且在放出多个电子束(16)的彩色显象管中，偏转线圈的偏转磁场使电子束(16)偏转同时，必须使多个电子束(16)会聚(Converging)在图象的一个支点上，所以使电子束(16)在水平方向一直线上放出，适宜在非均匀磁场中，即由上述偏转线圈产生的偏转磁场的中央部分和四周部分磁场强度不同，产生会聚的自会聚(Self-Convergence)方式。

R、G、B电子束(16)由自会聚磁场在图象整个区域被会聚，但是在自会聚磁场中，水平偏转磁场的枕形磁场展示在图2A中；垂直偏转磁场的桶形磁场展示在图2B中。如图3所示，分别由2极和4极成分构成这样的枕形磁场以及桶形磁场。

因而，从电子枪发射的电子束(16)在2极成分的作用下沿图3所示虚线方向作主偏转。在示意的4极成分的作用下，在箭头方向受到磁力，在水平方向(枕形磁场)扩散，而在垂直方向(桶形磁场)受到聚焦力。

结果，在显象管图象周围部分的电子束光点(图2的17)发生象散现象，所以电子束(16)的成象面在水平和垂直方向彼此产生差异。这样在荧光面上电子束光点(17)在垂直方向造成过聚焦(Over Focus)，使彩色显象管垂直方向的析象度变坏。

如上所述，因非均匀偏转磁场的作用，电子束(16)所产生的横向变长的现象，由于越靠向图象周边部分，非均匀磁场强度越强，所以在图象周边部分偏转也越显著。如图4所示，垂直方向断面的电子束(41)由独立聚焦透镜(フリ-フオ-カスレンズ)(30、31、32)、主静电聚焦透镜(36)加速和聚集，利用垂直偏转磁场产生的透镜(38)聚焦。

水平方向断面的电子束(40)由独立聚焦透镜(30、31、32)、主静电聚焦透镜(36)加速及聚焦，由水平偏转磁场形成的透镜(39)发散，越是到彩色显象管图象周边部分，图象上出现的电子束光点(17)，芯子(Core:18)部分变得越细，晕圈(Halo:19)部分越大，使彩色显象管的析象度大大降低。

如上所述，为了除去彩色显象管四周部分细细形成的横向变长形的芯子(18)和芯子上下所发生电子密度低的晕圈，在入射到电子枪主静电聚焦透镜前，预先使电子束(16)成横向变长形。为了由通过主静电透镜的圆形轴对称透镜，使射入偏转区域的的电子束(16)成纵向变长形，在第2栅极(12)形成横向变长形电子束通过孔，以使非均匀磁场形成的象散现象得以校正。

然而，已有的彩色显象管电子枪存在以下问题：由于图象中央电子束点不受磁场影响，所以出自电子枪的纵向长形的电子束无变化地展现，使彩色显象管图象中央的画质特性差；其次在全部图象周围部分，相当于焦点轨迹和到图象距离之差的晕圈生成部分不能完全除去。

即，通过展示有圆形轴对称电子束通孔的彩色显象管电子枪图象各位置上电子束光点形象的图13A了解到，不受非均匀磁场影响的图象中央部分只形成圆形芯子(18)；但在受到非均匀磁场影响的图象周围部分，芯子(18)宽度变小，上下幅度大的晕圈(19)被扩散，这是很清楚的。

进而，通过展示在电子束形成部分(BFR)设置横向变长的非圆电子束通过孔的彩色显象管电子枪电子束光点形状的图13B了解到，在图象周边部分，芯子(18)上下越是有晕圈(19)越是得到改善，但在图象中央部分形成纵向长形芯子(18)。

本发明的目的在于提供这样的一种彩色显象管电子枪，构成随着由彩色显象管偏转线圈引起偏转的电子束偏转量而发生变化的动态聚焦透镜区域，在彩色显象管的整个图象部分获得良好的析象度。

为达到本发明目的，提供一种彩色显象管用电子枪，其特征在于：包括多个阴极；前端辅助连接透镜区域，该区域具有外加静态聚焦电压的电极和外加根据偏转线圈偏转电流的增减而变化的动态聚焦电压的电极，在上述静态聚焦电极和动态聚焦电极相对面之间，还设置有外加比静态聚焦电压要低的电压的1个以上电极，以使从上述阴极射出的电子束垂直幅度和水平幅度的电子束聚焦及发散程度不同；在管轴方向依次配置的主静电聚焦透镜区域。

图1是传统的彩色显象管电子枪剖视图；

图2是说明图l的电子束光点和自会聚磁场关系的图；

图3是说明图2的电子束光点和磁场关系的解释图；

图4是说明图1的电子束光点形状改变的电子光学领域的模式图；

图5是本发明彩色显象管电子枪的剖视图；

图6至9是表示本发明彩色显象管电子枪其它实施例的剖视图；

图10A至10F是表示本发明的电子枪象散现象校正电极的模式图；

图11是图10的象散现象校正电极设置组合的说明图；

图12是说明本发明电子束光点形状改变的电子光学领域的模式图；

图13是根据已有的和本发明，作为在彩色显象管上显示的各部件不同电子束光点形状图，

(13A)是已有的电子束光点形状图；

(13B)是具有非轴对称的电子束通过孔的电子束光点形状图；

(13C)是本发明的电子束光点形状图。

图5是本发明彩色显象管电子枪剖视图。沿显象管轴向依次排列着：阴极(10)、第1至第4栅电极(11、12、23、24)、第1加速/聚焦电极(25)、第2加速/聚焦电极(26)。

图12是说明本发明电子束光点形状变化的电子光学领域模式图，包括：阴极(10)，由第1、2栅电极(11)(12)构成电子束形成部分(30)(31)，使电子束(16)聚焦在距阴极(10)一定距离(1)处；为使上述电子束(16)的图象周边部分形成良好的聚焦作用，而在第2栅电极(12)和第3栅电极(23)的下部电极(23a)之间，构成在水平方向(X-X)和垂直方向(Y-Y)电子束(16)的聚焦和发散作用不同的独立聚焦透镜(32)(33)；用第3栅电极(23)的上部电极(23b)、第4栅电极(24)、第1加速/聚焦电极(25)的下部电极(25a)构成前端辅助聚焦透镜(34、35)；用第1加速/聚焦电极(25)上部电极(25b)和第2加速/聚焦电极(26)，构成主静电聚焦透镜(36、37)。这里，X-X指与电子束一字排列相同的方向，即水平方向，Y-Y指与电子一字排列垂直的方向，即垂直方向。

参照图6至图13，详细说明上述构成的本发明彩色显象管电子枪的作用和效果。

首先如图5所示，在第3栅电极(23)上由直流电源外加一定的聚焦电压(Vsf)，把聚焦电压(Vdf)加在第1加速/聚焦电极(25)上，该聚焦电压(Vdf)是变化的，即根据电子束(16)图象上偏转量按比例变化的电压(V)重迭在一定的直流聚焦电压(Vsf)上。

在置于外加上述静态聚焦电压(Vsf)的第3栅电极(23)和外加动态聚焦电压(Vdf)的第1加速/聚焦电极(25)之间的第4栅电极(24)上，外加与在上述第2栅电极(12)上所加电压一样的低电压Ed2。

作为由第3栅电极(23)的上部电极(23b)、第4栅电极(24)和第1加速/聚焦电极(25)的下部电极(25a)构成的前端辅助聚焦透镜(34、35)上，如果用直流电源只外加有一定聚焦电压的静态聚焦电压(Static focus Voltage:Vsf)，则如图12A所示，水平方向(X-X)和垂直方向(Y-Y)的电子束(16)的聚焦和发散作用大致一样。

因此，在图象中央部分得到大致圆形的电子束光点(17)。在用构成前端辅助聚焦透镜(34、35)的第4栅电极(23)(24)及第1加速/聚焦电极(25)同时构成主静电聚焦透镜(36、37)的第1加速/聚焦电极(25)上，一旦外加将根据偏转线圈产生的偏转量按比例变化的交流电压源(V)重迭在静态聚焦电压(Vsf)上的动态聚焦电压(Dynamic Focus Voltage:Vdf)，则如图12B所示，水平方向(X-X)和垂直方向(Y-Y)的电子束的聚焦和发散作用不同。即，水平方向(X-X)电子束的发散作用应基本上没有；垂直方向(Y-Y)由于发散区域变大，通过主静电聚焦透镜(37)的电子束纵向拉长，由偏转线圈产生的偏转磁场(38、39)的向垂直方向(Y-Y)的聚焦作用和向水平方向(X-X)的发散作用作相互逐渐补偿。因此，在图象周边部分，电子束光点(17)形状如图13C所示，与图象中央部分大体相同，可使整个图象质量得以改善。

图6作为本发明的另一实施例，在第1加速/聚焦电极(25)上外加一定电压(Vsf)，在第3栅电极923)上，外加由交流电压源(V)重迭在上述第1加速/聚焦电极(25)所加的一定电压(Vrf)上所构成的动态聚焦电压(Vdf)。对于第4栅电极(24)和第2栅电极(12)，外加同电位的低电压(Ec2)，其作用与前述图5的工作一样。

图7作为本发明的另一个实施例，电压的施加方法与图5相同，在第3栅电极(23)下部电极(23a)上配设象散补偿电极Qa，在第1加速/聚焦电极(25)下部电极(25a)上配设象散补偿电极Qc。

上述象散补偿电极的工作，如图12A所示，当静态聚焦电压(Vsf)和动态聚焦电压(Vdf)同样时，即当偏转线圈(D.y)的偏转电流为“0”时，电子束光点位于图象中央。这时前端辅助聚焦透镜(34)的聚焦作用在水平方向(X-X)和垂直方向(Y-Y)，大致起到同样的聚焦/发散作用，所以图象中央部分的电子束光点(17)大体上为圆形，如图12B所示，通过外加随偏转线圈(D.y)偏转电流增减变化的动态聚焦电压(Vdf)，上述配设象散补偿电极(Qc)的第1加速/聚焦电极(25)下部电极(25a)，和与之相对的第4栅电极(24)上部电极(24b)之间形成的前端辅助聚焦透镜(35)，在垂直方向(Y-Y)上使电子束的发散区域变大，在水平方向(X-X)上其作用是不发生变化。

据此，通过使经由主静电聚焦透镜(37)的电子束(16)纵向拉长，向由偏转线圈(D.y)产生的偏转磁场(38、39)的垂直方向(Y-Y)的聚焦作用和水平方向(X-X)的发散作用作相互补偿，在图象四周部分电子束光点(17)的形状大体与图象中央部分一样，改善了整个图象的质量。进而，若外加动态聚焦电压(Vdf)，使图象中央部分和周边部分的焦点距离差得以补偿，这样可除掉在图象周边部分产生的晕圈(19)。

图8是本发明的另一个实施例，电压的外加方法与图5、图7的一样，其构成是在第4栅电极(24)的上、下部电极(24b)(24a)上分别配设象散补偿电极(Qb)(Qb’)。还有，图9为本发明的又一个实施例，电压的附加方法与图5、图7、图8的一样，在第3栅电极(23)的上部电极(23b)配设象散补偿电极(Qb’)；在第1加速/聚焦电极·(25)的下部电极(25a)上配设象散补偿电极(Qc)。

图10是上述象散补偿电极的模式图。(10A)为Wa/Ha≤0.4；    (10B)为Wa′/Ha′≥1.0；(10C)为Wb/Hb≥1.0；    (10D)为Wb′/Hb′≥1.24；(10E)为Wc/Hc≥1.0,      t₁＞t₂；(10F)为Wc′/Hc′≥1.25；t₁＞t₂。

其中，Wa,Wb,Wc以及Wa’,Wb’,Wc’表示象散补偿电极的矩形孔在电子束一字排列方向的宽度，Ha,Hb,Hc以及Ha’,Hb’,Hc’表示上述矩形孔在垂直于电子束一字排列方向的宽度。t₁表示象散补偿电极在水平方向的剖面的厚度，t₂表示象散补偿电极的矩形孔在水平方向的剖面的厚度。

图11展示上述象散补偿电极的各特性，备注栏各符号意义分别是：

◎：卓越，    ○：优秀，    △：一般，    ×：不良。

如上述详细说明，根据本发明，根据偏转线圈偏转电流量的增减，可形成垂直方向(Y-Y)焦点距离和水平方向(X-X)焦点距离不同的纵向长形的电子束，并由偏转线圈的非均匀偏转磁场，来补偿横向长形电子束光点形状，由此在图象周边部分也可形成圆形电子束光点，防止图象周边部分画质变差。

而且，电子束焦点轨迹和到彩色显象管图象的距离差越是到图象四周越是大，上述现象要通过提高动态聚焦电压(Vdf)，使主静电透镜焦点变长，可使彩色显象管图象上焦点轨迹一致，才能使彩色显象管的整个图象获得良好的析象度。

Claims (10)

1．彩色显象管的电子枪，其特征是，包括多个阴极；前端辅助聚焦透镜区域，该区域具有外加静态聚焦电压的电极和外加根据偏转线圈偏转电流的增减而变化的动态聚焦电压的电极，在上述静态聚焦电极和动态聚焦电极的相对面之间，还设置有外加比静态聚焦电压要低的电压的1个或1个以上的电极，以使从所述阴极射出的电子束的垂直方向和水平方向的电子束聚焦及发散程度不同；以及在管轴方向依次配置的主静电聚焦透镜区域。

2．根据权利要求1的电子枪，其特征是，所述前端辅助聚焦透镜区域在接近阴极的电极上，外加静态聚焦电压，在共同构成主静电聚焦透镜区域的电极上外加动态聚焦电压。

3．根据权利要求1的电子枪，其特征是，所述前端辅助聚焦透镜区域在接近阴极的电极上，外加动态聚焦电压，在共同构成主静电聚焦透镜区域的电极上，外加静态聚焦电压。

4．彩色显象管的电子枪，其特征是，包括多个阴极；前端辅助聚焦透镜区域，由3个或3个以上电极构成，具有外加静态聚焦电压的静态聚焦电极，和外加随偏转量的偏转电流增减变化的动态聚焦电压的动态聚焦电极，若动态聚焦电压和静态聚焦电压相同，则使特定方向的聚焦作用和与上述方向垂直的方向的聚焦作用大体一样，若动态聚焦电压和静态聚焦电压不相同，则使特定方向的聚焦作用和与上述方向垂直的方向的聚焦作用不同；以及主静电聚焦透镜区域。

5．根据权利要求4的电子枪，其特征是，当所述前端辅助聚焦透镜区域的静态聚焦电压和动态聚焦电压不同时，还包括形成旋转非对称前端辅助聚焦透镜的象散补偿电极。

6．根据权利要求5的电子枪，其特征是，所述象散补偿电极设置有1个以上板状电极，该板状电极体在构成前端辅助聚焦透镜区域的电极一个平面上，并具有分别包围每个电子束通孔的且在水平方向或垂直方向上直线延续的矩形孔。

7．根据权利要求5的电子枪，其特征是，所述象散补偿电极设置有1个以上板状电极，该板状电极在构成前端辅助聚焦透镜区域的电极一个平面上，并具有分别包围每个电子束通孔的且在水平方向上直线延续的矩形。

8．根据权利要求5的电子枪，其特征是，所述象散补偿电极在接近阴极的前端辅助聚焦透镜区域的构成电极的平面上，设置有板状电极，该板状电极具有分别包围各电子束通孔的且在垂直方向上直线延续的矩形孔；在共同构成主静电透镜区域的电极的低电位电极相对的平面上，设置具有分别包围各电子束通孔的且在水平方向上直线延续的矩形孔的板状电极。

9．根据权利要求5的电子枪，其特征是，所述象散补偿电极在构成前端辅助聚焦透镜区域的低电压施加电极的接近阴极的电极平面上，设置具有分别包围各电子束的且在垂直方向上直线延线的矩形孔的板状电极；在接近主静电透镜的电极平面上，设置具有分别包围各电子束的且在水平方向上直线延续的矩形孔的板状电极。

10．根据权利要求9的电子枪，其特征是，所述板状电极包围各电子束通孔的矩形孔，其特定方向的平行剖面之总厚度，要大于平行于与上述方向垂直的方向的剖面总厚度。

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