CN1113602A

CN1113602A - 彩色阴极射线管

Info

Publication number: CN1113602A
Application number: CN95103251A
Authority: CN
Inventors: 黑葛原守; 白井正司
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1995-03-01
Publication date: 1995-12-20
Anticipated expiration: 2015-03-01
Also published as: EP0670586B1; DE69510968T2; EP0877408A3; US5625252A; DE69510968D1; KR950027891A; CN1082241C; EP0670586A1; TW256927B; KR0141622B1; EP0877408A2

Abstract

一种装有电子枪的彩色CRT，电子枪的主透镜的大等效孔足以抑制主透镜的球形象差和象散。主透镜使三个平行的电子束聚焦在荧光屏面上，它包括两个互相面对有扁平孔的电极，该孔在一个方向的直径H大于垂直于所述方向的方向内的直径V。通过主透镜的两侧电子束轨道与中心电子束轨道间有恒定的间隙S。若两侧电子束轨道与取所述方向的构成主透镜的电极的内圆周之间的距离为R，则保持 H＝2(S+R)和R＞S。

Description

本发明涉及彩色阴极射线管，特别涉及装有放大等效孔而使聚焦特性明显改进的一字型电子枪的彩色阴极射线管（以下称为彩色CRT）。

广泛应用于电视接收机或信息装置终端的彩色阴极射线管，要求具有明显改进的聚焦特性，以适应显示图象具有较高精度和质量的要求。

对彩色阴极射线管的聚焦特性产生重要影响的因素例如有彩色阴极射线管的电子枪的主透镜的放大率和象差。

该彩色阴极射线管中，当电子束的扫描面积和最大偏转角确定时，从主透镜到焦面（或荧光面）的距离也就确定了。透镜到焦面的距离恒定不变的条件下，假若透镜的聚焦作用减弱，透镜的放大率也就减小，而且，假若为防止偏转误差增大而使主透镜中的电子束发散抑制在预定量中时，电子束入射到主透镜上的入射角也减小了。

若电子束的入射角设计为αi，用主透镜的最主要的球形象差表示的最小干扰圆周的直径δ表示为：

δ＝（1/2）M·Csp·αi³

式中：M-透镜的放大率

Csp-球形象差系数

因此，阴极射线管的电子枪内，若减弱主透镜的会聚作用，则透镜的放大率和球形象差就减小了，从而改善了聚焦特性。

减弱主透镜的会聚作用的一个方法是，尽可能增大构成主透镜的电极孔（的直）径。

然而，增大主透镜构成电极的孔径，会使容纳电子枪的管颈部分增厚，从而导致所使用的偏转线圈必须增大，而使偏转电功率增大。

图18是现有的彩色阴极射线管中用的电子枪的结构剖视示意图;它建议相对于有限的管颈部分的直径放大主透镜构成电极的孔径。数字10表示阴极;11是第一栅电极（即，G1电极）;12是第二栅电极（即，G2电极）;13是第三栅电极（即，G3电极）;14是第四栅电极（即，G4电极）;15是第五栅电极（即，G5电极）;16是第六栅电极（即，G6电极）;17是屏蔽杯;15′是第五栅电极15的内电极;16′是第六栅电极16的内电极;符号D5是内电极15′的回归量;D6是内电极16′的回归量。

具有相互间隔S呈水平排列的三个电子束BR，BG和BB的一字型电子枪中，如图18所示，使主透镜的构成电极排列成面对两个圆柱形电极（即，第五栅电极15和第六栅电极16），两个圆柱形栅电极有一扁平的单孔，孔的长轴在排有电子束BR，BG和BB的方向（一字型）内。

图19（a）和19（b）是沿图18中M-M线的第五栅电极方向的前视图。图19（a）是S（即，在一个方向内或一字型阵列方向内的电子束轨道之间的距离，即，中心的电子束BG与两边的电子束BR和BB之间的距离）的尺寸大的情况下的主透镜孔的说明图;图19（b）是S尺寸比19（a）所示尺寸小的情况下的说明图。

顺便说一下，第六栅电极的正视图中，是沿图18的N-N线，只是用数字16代替图19（a）和19（b）中的数字15。

这儿，在图18所示的实施例中，如图19（a）和19（b）所示，所述的第五栅电极15和第六栅电极16（尽管图19（a）和19（b）中未画出）的孔的扁平形不是圆形，但它是由两个平行直线与两个半园弧连接构成的。然而，只要孔的形状使其较长的轴处于一字形方向，和使其形状为扁平形，孔的形状就不限于那里的孔。

由于这种非圆形的主透镜，其水平方向的直径大于垂直方向的直径，水平方向电场侵入较大，因而水平方向的有效直径大于垂直方向的有效直径。结果，垂直方向的透镜会聚作用增强，因而，当电子束被会聚时，将会出现象散现象。而且，这种现有技术已在日本专利公开18540/1990中公开。

然而，如图19（a）和19（b）所示，可以用内电极15′和16′校正象散，内电极15′和16′位于圆柱形电极（即，第五栅电极和第六栅电极15和16）内，允许三个电子束从这儿通过，并构成椭圆形孔15₂和16₂（尽管后边的孔16₂未画出），椭圆形孔的较长轴在垂直方向内（垂直于所述的一字型方向）。

调节椭圆形孔的形状和尺寸和这些内电极15′和16′的安装位置（即，从两个电极的相对面限定尺寸的大小），如图18所示，有效地构成了大孔透镜，而抑制了所述的球形象差和象散。

而且，调节安装在两个主透镜构成电极内的内电极的位置能抑制球形畸变和象散，而且，使两个侧边的电子束BR和BB向中心电子束BG偏移可以使三个电子束BR、BG和BB在荧光屏面会聚。

具有这类电子枪的彩色阴极射线管已在所述文献和日本专利公开No.44379/1992中公开。

用上述结构，三个电子束之间较短的间隙（即，S的尺寸）更易于获得一字型电子枪中的较大孔透镜。

这儿将参考图19（a）和19（b）（沿图18中M-M线剖开）探讨电子枪的主透镜部分中S-尺寸与圆柱形电极15和16的孔形之间的对应关系。水平孔的尺寸H可表示如下：

H＝2（R+S）

这儿，如果孔在垂直方向内的尺寸V基本上等于2R，如果调节内电极15′和16′的位置和形状，中心和两边的电子束的有效透镜孔在垂直和水平方向内可基本上等于2R。

若在标称画面尺寸为14至25英寸的彩色阴极射线管中使用具有上述结构的一字型电子枪，例如，在具有管颈外径为29mm的阴极射线管中设有颈外径29mm，则所处的H尺寸限于19mm，包括电极厚度和与管颈内壁之间的间隙。

正如从比较图19（a）和19（b）所看到的，具有相等颈部直径，即具有相等的水平孔尺寸H，中心和两边电子束的主透镜的孔径“2R”，在图19（b）所示的具有较小的S尺寸的情况下大于图19（a）所示的具有较大的S尺寸的情况下的孔径。结果，图19（a）结构的主透镜球形象差和象散大于图19（b）结构的主透镜球形象差和象散，因此，其聚焦特性差。

这就是说，S尺寸希望规定为一个较小的值，以便提供具有优良聚焦特性的电子枪。然而，尽管希望如此，具有较小的S尺寸会使三个电子束中的两侧的电子束在阴罩上的入射角减小，如上所述。这还意味着阴罩与荧光屏面之间的距离（可以称为“Q”）增大了。

用阴罩和磁屏蔽使电子枪与阴罩之间的空隙不受磁干扰。然而，具有大的Q尺寸，细长部分中的电子束受地磁力干扰。结果，即使彩色CRT是在一个方向内对准和调节以便使电子束落在正确位置上，但由于其它地磁力干扰也会使电子束移动，当彩色CRT对准另一方向时，电子束没能落在正确位置，从而破坏了彩色CRT的色纯度。

日本专利公开No.123288/1983，或232387/1991所公开的发明中，上述地磁力干扰校正装置由在彩色CRT的平板部分四周设置校正线圈说明，以抵消轴向外磁力（即，地磁力的水平分量），由此抑制对彩色纯度的损坏。

另一方面，日本专利公开No.10418/1980或78388/1990中公开了一种彩色CRT，它装有抵消地磁力垂直分量的校正线圈。

在现有的管颈外径为29mm的阴极射线管的情况下，电子枪型是具有直径为5.5mm的圆柱形透镜，允许三个电子束通过具有S为6.6mm的主透镜部分。日本专利公开No.18540/1990或44379/1992中公开的所述类型的电子枪中，该S限制在5.5mm。

图20是S尺寸与彩色纯度之间的关系和表示电子束着落范围（μm）对S尺寸（mm）的曲线图。

图20画出了电子束着落范围与S尺寸的关系。它是在具有有效显示对角线尺寸为36cm和将信息处理终端以东西向转成南北向的90度偏转角的极细彩色显象管（它的阴罩节距为0.28mm）的显示中心部分实验获得的。

当所述的偏转使电子束中心从电子束着落的荧光元件中心漂移而接近相邻的其它彩色荧光元件时，电子束的着落范围表示从其它彩色荧光元件的端部到电子束端部的距离。

由于该电子束着落范围在四周部分小于中心部分，若电子束射到范围小于7μm时，彩色纯度容易损坏。

从图20中发现，要保持电子束着落范围在7μm以上则要求S约为4.8mm，要考虑到误差，以防止显示的所述四周部分中出现彩色损坏。

结果，假若所述的H尺寸为19mm，从旁边电子束中心到电极内壁的距离S为4.7mm，距离R的扩大部分限定为R

S。

距离R的值（即R尺寸）表示从侧边电子束的中心到电极内壁的最短距离，并相应地给出了对于侧边电子束向外方向的电子检的主透镜的有效半径。

日本专利公开No.18540/1990中公开的所述电子枪的主透镜中，椭圆形孔的形状和位于电极中的内电极15′和16′的安装位置（即，从两个相对电极间回归的位置，如图18中D5和D6所指的）最好等于主透镜孔，实际上等于中心和侧边电子束所有方向内的所述R尺寸的两倍，由此平衡聚焦特性。

如果这些聚焦特性平衡在一个方向消失，那么，在这个方向电子束不能聚焦。因而，放大R尺寸能改善聚焦特性，并且相应地增大主透镜孔，由此减小了球形象差。在上述的现有技术中，R的尺寸限定在S尺寸范围内。

日本专利公开No.5591/1974中公开的彩色阴极射线管用的电子枪，在单个圆柱形主透镜部分内引起三个电子束相交，而使电子枪提供了大孔透镜。

图21是现有彩色CRT用的电子枪的结构示意图，在单个圆柱形主透镜部分引起三个电子束相交，而使电子枪提供了大孔透镜。相同的数字表示图18中表示的相应部分。20表示偏转装置，BR、BG和BB分别表示射在红、绿和兰色荧光元件上的电子束。

这类电子枪中，如图21所示，由于三个电子束BR、BG和BB在主透镜内相交，因此，主透镜部分的S尺寸减到最小。当要引起所述彩色纯度损坏时，主透镜部分的下流两个侧边电子束BR和BB相对于会聚两个侧边电子束的偏转装置20的位置内的S尺寸发散。

这就需要给电极（即，第五栅电极15）加高压，电极与构成主透镜的两个侧边电子束BR与BB之间逐渐增大的间隙隔开一空隙，并轴向延长到或超过预定值。因此，这就出现了电子枪总长度增长的缺陷。

本发明考虑到所述的现有技术，发明的目的是，提出一种彩色CRT，安装有足以抑制主透镜的球形象差和象散的有大的等效孔径的主透镜的电子枪。

本发明的另一个目的是，提供一种装有聚焦特性得到进一步改善而纯度特性没有受到损坏，或总长度没有明显增长的电子枪的彩色CRT。

为实现上述目的，按本发明特征，具有前述结构的彩色CRT装有校正装置，使所述S尺寸小于R尺寸，使电子枪的主透镜孔径达到最大，而使S尺寸减小，如果需要，增大Q尺寸，以抑制纯度的伴生损坏。

在有上述结构的彩色CRT中，按本发明的另一特征，电子枪中三个电子束的两个侧边电子束有邻近于主透镜中最小S尺寸的轨道，并在放大S尺寸的方向内校正，当它们离开主透镜时，偏转装置位于电子枪的端部，以会聚两侧边的电子束，由此增大两侧边电子束在阴罩上的入射角。

特别是，按第一实施例，如权利要求1限定的，提供一种包括电子枪的彩色CRT，包括：电子束发射装置，用于发射三个电子束，即一个中心电子束和两个侧边电子束，三个电子束在朝荧光屏面的一个方向内基本上平行;和一个主透镜，用于会聚射到荧光屏面上的三个电子束，电子枪的主透镜包括两个相互面对设置的带有扁平孔的电极，扁平孔在这个方向的直径H大于与其垂直的方向的直径V，穿过主透镜的三个三电子束中的两个侧边电子束的轨道与中心电子束的轨道之间有一个恒定的间隙S。如果两侧边电子束轨道和沿这个方向的主透镜构成电极的内圆周之间的距离设计成R，则端部关系保持H＝2（S+R），和R＞S。

第二实施例中，权利要求2限定的第二实施例中，主透镜的构成电极，在一个方向内，从侧边电子束轨道到内园周之间的距离为R，在垂直于这个方向，主透镜的构成电极的直径是V，V与R之间的关系保持V＞2R。

第三实施例中，根据权利要求3限定的第三实施例中，主透镜的构成电极，在一个方向内，从侧边电子束轨道到内圆周的距离为R，在垂直于这个方向，主透镜构成电极的直径为V，V与R之间的关系保持2R+0.2mm＞V＞2R-0.2mm。

权利要求4限定的第四实施例，提供了包括电子枪的彩色CRT，其包括：电子束发射装置，发射三束电子束，在朝向荧光屏面的方向内，三束电子束基本上平行;和一个主透镜，用于会聚入射到荧光屏面的三个电子束，其中电子枪的主透镜包括安置成相互面对的具有扁平孔的两个电极，其扁平孔在一个方向的直径大于与其垂直的方向的直径V，其中通过主透镜的三个电子束中的两个侧边电子束的轨道与中心电子束轨道之间有恒定不变的间隙S;还包括设置在主透镜与荧光屏面之间的偏转装置，用于将两个侧边电子束和中心电子束聚焦在荧光屏面上。

按权利要求5限定的第五实施例，提供了一种包括电子枪的彩色CRT，其包括：电子束发射装置，用于发射三束电子束，在朝荧光屏面的一个方向里三束电子束基本上平行;和主透镜，用于将三束电子束会聚在荧光屏面上，其中电子枪的主透镜包括两个安装成相互面对的并带有扁平孔的电极，其扁平孔在一个方向的直径大于与其垂直的方向的直径V;其中通过主透镜的三个电子束中的两个侧边电子束的轨道与中心电子束的轨道之间有恒定不变的间隙S，并使它们按与中心电子束轨道平行或发散的方向朝荧光屏面发射;还包括设置在主透镜与荧光屏面之间的偏转装置，用于将两个侧边电子束和中心电子束聚集在荧光屏面上。

第一至第五实施例中，按权利要求6限定的第六实施例，彩色CRT还包括设置在电子枪的主透镜的两个构成电极的一个或两个电极上的内电极，并构成有孔，该孔的尺寸关系是，允许中心电子束通过，这个方向内的直径小于与其垂直的方向内的直径。

而且，所述的第一至第五实施例还可以加上以下的结构（1）至（6）：

（1）彩色CRT还包括设置在电子枪的主透镜的两个构成电极中的一个或两个电极上的内电极;并形成有孔，该孔的尺寸关系是：允许中心电子束通过，孔在一个方向内的直径小于与其垂直的方向内的直径，其中内电极与主透镜的两个构成电极的孔端之间的尺寸是使两个电极中加高电压的一个电极的一边的尺寸较大。

（2）彩色CRT还包括设置在电子枪的主透镜的两个构成电极中的一个或两个电极上的内电极，并形成有孔，孔的尺寸关系是，允许中心电子束通过，孔在一个方向的直径小于与其垂直的方向内的直径，其中，位于主透镜的两个构成电极中面对加有高电压的一个电极中的内电极的在与该方向垂直的一个方向内的孔径，小于位于加有高电压电极中的内电极的在与该方向垂直的一个方向内的孔径。

（3）电子枪的主透镜的两个相互面对的构成电极中加有高电压的一个电极的端孔，在一个方向内的直径大于在与该方向垂直的方向内的直径。

（4）在电子枪的主透镜的两个相互面对的构成电极中加有高电压的一个电极上，设置有校正电极，按照与相互隔开的各个电子束，或两个侧边电子束或中心电子束平行的方向安装电极各面。

（5）在电子枪的主透镜的两个相互面对的构成电极中加有高电压的一个电极上，设置有校正电极，该电极面在与相互隔开的各个电子束的垂直方向安装。

（6）电子枪的主透镜的两个构成电极的孔端部分构成从垂直于该方向看的空隙，朝两边的阴极倾斜。

第四或第五实施例中，按权利要求7限定的第七实施例中，在电子枪的主透镜与荧光屏面之前设置偏转装置，用于静电偏转。

第七实施例中，按权利要求8限定的第八实施例中，偏转装置包括：构成矩形部分的矩形电极，它在垂直于让中心电子束通过方向的方向内有较长的轴，而且加有阳极电压;和一对平行的平板电极，它包容矩形电极，所加的电压稍小于阳极电压，以允许两个侧边电子束由此通过。

而且，上述的第八实施例中，可以加入下列的结构（7）至（9）：（7）成对的平行平板电极，它有与垂直于一个方向的端部，用于连接基底部分，当基底部分固定在珠形玻璃上之后，平板电极固定在管座上与矩形电极和电子枪的各个构成电极和主透镜的构成电极构成一体。

（8）矩形电极，其轴长在离开主透镜方向的长度短于在主透镜侧边的平板电极。

（9）由高电阻材料制成的分压电阻器，分压阳极电压，作为供给电压稍低于加给偏转装置的平形平板电极的阳极电压的供压装置。

第一至第五实施例中，按权利要求9限定的第九实施例中，彩色CRT还包括校正线圈，用于建立一个抵消外磁场作用于电子束的磁场。

根据这种结构的彩色CRT的电子枪，主透镜中的S尺寸实质上随公共管颈直径，即随公共的H尺寸减小，因此把侧边电子束外部的主透镜孔做得比S尺寸大的情况下的孔大。结果，主透镜孔在中心和两侧电子束的各个方向随孔而增大，因而，球形象差被抑制，改善了聚焦特性。

然而，当需要减小S尺寸而抑制因Q尺寸增大引起的纯度损坏时，用作为校正装置的校正线圈建立一个抵消如地磁力的外磁力的磁场，使所述Q尺寸能增大，因而允许由阴罩发散出的电子束没有轨道偏转地直线通过。结果，主透镜中的S尺寸实质上是减小的，因而，两侧电子束外部的主透镜孔大于S尺寸较大情况下的孔。

结果，中心和两侧电子束的所有方向的主透镜孔能相应地增大，以抑制球形象差并改善聚集特性。

抑制纯度损坏的其他装置例如有偏转装置，它设置在主透镜与荧光屏面之间，用于将两侧电子束和中心电子束会聚在荧光屏面上。结果，入射到阴罩上的两侧电子束的入射角可以增大，避免纯度损坏问题。因为，此时主透镜部分中的S尺寸规定为预定的值以上，避免三个电子束集中在主透镜中的一个点上，偏转装置位置中的S尺寸可以增大，不会引起主透镜部分与偏转装置之间的间隙增大，不会出现纯度损坏。因此，可以避免电子枪总长度增大的缺陷。

具体地说，所述三个电子束的两个侧边电子束的轨道在间隙处通过，该间隙处中心电子束通过电子枪的主透镜，它由至少两个设置成相互面对的带扁平孔的电极构成，扁平孔中一个方向的直径大于垂直于该方向的方向内的直径。该间隙，即S尺寸小于现有的彩色CRT的S尺寸。

因此，三个电子束通过主透镜的中心部分，因而，该主透镜作为具有大的等效孔的透镜用于三个电子束。

而且，在主透镜与荧光屏面之间设置偏转装置，可以防止Q尺寸，即阴罩与荧光屏之间的距离增大，用于将两侧电子束和中心电子束会聚在荧光屏面上。

而且，三个电子束中的两侧电子束的轨道在间隙处从中心电子束的轨道以平行的或发散地朝荧光面通过电子枪的主透镜，它由至少两个设置成相互面对的电极构成，带有一个方向的直径大于垂直于该方向直径的扁平孔。

位于主透镜与荧光屏面之间的偏转装置，偏转通过主透镜的三个电子束中的两侧边电子束，离开中心电子束然后朝荧光屏会聚。该偏转避免Q尺寸增大。

图1是说明本发明的彩色CRT的第一实施例中使用的电子枪的结构示意图;

图2是图1中箭头A-A方向的第五栅电极的正视图;

图3是第五栅极的正视图，如图2所示，说明按本发明的彩色CRT的第二实施例中使用的电子枪的结构;

图4是第五栅极的正视图，如图2所示，用于说明按本发明的彩色CRT的第三实施例中使用的电子枪的结构;

图5是模拟电子束轨道确定的聚焦电压与透镜孔之间的关系曲线图;

图6是按本发明的彩色CRT的第四实施例中使用的电子枪结构的剖视示意图;

图7是按本发明的彩色CRT的第五实施例中使用的电子枪的结构剖视示意图;

图8是沿图7中N-N线的第六栅电极的前视图;

图9是按本发明的彩色CRT的第六实施例中使用的电子枪的结构剖视示意图;

图10是使用象散校正结构的，取电子束一字型阵列方向的按本发明的第七实施例的剖视示意图;

图11（a）和11（b）是用象散校正结构的本发明的第八实施例的说明示意图;

图12是用象散校正结构的，取电子束一字型阵列方向的按本发明的第九实施例的剖视示意图;

图13是用象散校正结构的，取垂直于电子束一字型阵列方向的按本发明的第十实施例的主要部分的剖视示意图;

图14（a）和14（b）是用偏转通过主透镜向外的电子束中的两个侧边电子束的偏转结构的按本发明的第11实施例的主要部分的剖视示意图;

图15按本发明的第12实施例的主要部分的剖视示意图，该例中两侧的电子束比中心电子束更朝外发散;

图16是参考图10的分压电阻器的结构剖视示意图;

图17是按本发明的彩色CRT的总结构的一个实例的剖视示意图;

图18是现有的彩色CRT中使用的电子枪的结构剖视示意图，它可以使主透镜的构成电极的孔的直径做得大于所构成的管颈部分;

图19（a）和19（b）是取图18中M-M线的，第五栅电极的正视图;

图20是S与纯度关系曲线图;

图21是现有的彩色CRT用的电子枪的结构剖视示意图，其中的三个电子束由构成大孔透镜的单个圆柱形主透镜部分会聚。

下面将参考附图结合实施例详细说明本发明。

图1是按本发明的彩色CRT的第一实施例中使用的电子枪结构剖视示意图。标号10表示阴极，它单独装有加热器，用于加热它的热电子发射表面材料，由此发射三束电子束BR，BG和BB。11至16表示第一至第六栅极（即：G1至G6电极）;15′表示第五栅电极的内电极;16′表示第六栅电极的内电极;17表示屏蔽杯。

图1中，阴极10，第一栅电极11和第二栅电极12一起构成所谓的“三极单元”，用于产生电子，建立电子束。第三栅电极13，第四栅电极14，第五栅电极15和第六栅电栅16一起构成U-BPF（单-双-电位-聚焦）型多级透镜。

作为驱动电压：用连接第二栅电极12和第四栅电极14加400至1000伏的电压;连接第三栅电极13和第五栅电极15加5至10千伏的电压（即，聚焦电压）;给第六栅电极16加约20至35千伏的电压（即，阳极电压）。而且，用屏蔽杯17屏蔽外来的电场噪声。

而且，图2是第五栅电极的正视图，是取图1中箭头A-A的方向，与图1中相同的数字指示相同的部分。

具有所示结构的电子枪中，在第五栅电极15和第六栅电极16之间形成主透镜，其中S的尺寸规定为尽可能小，在S的这个尺寸范围内中心电子束BT和两侧电子束BR和BB不会相互干扰。

具体地说，图2所示的主透镜的孔的尺寸关系应是，设两侧边电子束BR和BB与具有直径为H的第五栅电极15的内圆之间的距离为R，三个电子束按一字型方向排列，则H＝2（S+R），式中规定R＞S。

这儿将说明图1所示的，分别装有内电极15′和16′的第五栅电极15和第六栅电极16的实例。

图3是第五栅电极的正视图，如图2一样，说明本发明的彩色CRT的第二实施例中使用的电子枪的结构。图中相同的标号表示和前述的实施例中相同的部分。

图3中：在一字型（或水平）方向，构成主透镜的第五栅电极15的孔的尺寸设计成H;在垂直于一字型方向的方向（垂直方向）的孔的尺寸设计成V;垂直方向中的内电极15′的孔的尺寸设计成2V5。若保持V＞2V5的关系，与一字型方向垂直的方向内的电位侵害被抑制，使垂直方向内的中心电子束和两侧电子束的主透镜孔小于尺寸V。

为保持水平方向中向外的两个侧边电子束的孔等于2R，因而规定V＞2R。

结果，即使具有公用的H尺寸也能获得具有比图18所示的有R＜S关系的现有结构的电子枪的主透镜孔大的大孔主透镜。

图4是第五栅电极的正视图，像图2一样，说明按本发明的彩色CRT的第三实施例中使用的电子枪的结构。图中相同的标号表示与前述实施例相同的部分。

图4中，如构成主透镜的第五栅极15的孔在垂直方向的尺寸V与内电极15′的孔在同一方向内的尺寸2V5之间的关系是V

2V₅，中心和两侧电子束的在垂直方向进入内电极15′的电位侵害不会受到抑制，因而主透镜的等效孔不会减小，但实质上等于V的尺寸。

另一方面，由于水平方向向外的两侧电子束的等效孔实质上为2R，如果各个方向的孔相等，如V

2R，这种情况下，尺寸规定为2R+0.2mm＞V＞2R-0.2mm，它可能如下面将说明的那样，防止由于中心电子束与两侧电子束之间的聚焦电压差引起的聚焦特性的损坏。

这里，R尺寸的改变导致主透镜的孔改变，特别与两侧电子束通过的透镜孔有关。

图5是电子束轨道相交决定的聚焦电压与透镜孔的关系曲线图。横座标是透镜孔（mm），纵座标是聚焦电压V_f（千伏）。

如图所示，聚焦电压V_f改变50伏则透镜孔改变0.1mm。因此发现，在所述的V尺寸波动范围内，两侧电子束BR和BB与中心电子束BG之间的聚焦电压差规定在±100伏范围内。

图6是本发明的彩色CRT的第四实施例中用的电子枪的结构剖视示意图。31和32表示通过侧边电子束的第三栅电极13的两个孔。图中相同的标号表示与前叙实施例中相同的部分。

所述的各个实施例中，主透镜部分中S尺寸的大小已说明了。然而，图6所示的实施例包括电子枪阴极的三极部分的S尺寸大于主透镜部分的S尺寸。

图6中，从阴极10平行发射的具有大S尺寸的三个电子束BR、BG和BB通过第一栅电极11和第二栅电极12进入第三栅电极13。

第三栅电极13的入射孔中，由一字型阵列方向向外偏移△S的两侧电子束BR和BB穿过孔31和32，因此，通过第三栅电极13的两侧边电子束BR和BB在渐近中心电子束BG的各向上被偏移。

通过了第三栅电极13的各个电子束，然后通过第四栅电极14并进入第五栅电极15，所以，它们由建立在第五栅电极15和第六栅电极16之间的主透镜会聚并加速。

这里，通过的两个侧边电子束由一字型阵列方向向内偏移△S′使S尺寸在所述主透镜处实质上减小了。

而且，图6中，用第三栅电极13偏移两个侧边电子束BR和BB，也可以用第四栅电极14偏移，两个侧边电子束，以便用两级校正电子束轨道。该改型中，可以调节两个侧边电子束BR和BB进入主透镜的角度。

已说明过的各实施例中，主透镜部分具有的孔是扁平的，结果，用两根平行的直线与环绕两侧电子束轨道的两个半圆弧连接而构成的椭圆形。本发明使用的结构与此类似，其中，使用两根平行直线在半圆弧处连接两个半椭圆弧。用两根直线连接直径比所述圆弧或椭圆弧直径大的两个弧，也能达到同样的效果。

这里，有一个用于所谓的具有颈部直径为29mm的“21英寸型的彩色CRT”中的，说明过的电子枪的主透镜附近部分的尺寸特例。

第五栅电极15和第六栅电极16的孔的尺寸是：H＝19.4mm，V＝10.4mm S＝4.5mm（因此R＝5.2mm）;各个内电极15′和16′的尺寸是，垂直孔直径（即，中心椭圆孔的较长直径的一半）V5和V6，V5＝4.4mm，V6＝4.4mm，水平孔直径（即，中心椭圆孔的较短直径的一半）A5和A6，A5＝1.8mm，A6＝1.8mm，水平孔直径（即，两侧椭圆孔的较短直径的一半）B5和B6，B5＝2.2mm，B6＝2.2mm，两个电极的相对端面之间的大小是D5、D6，D5＝5.0mm D5＝5.0mm。

使用具有上述规定尺寸的主透镜的电子枪的彩色CRT，与用现有电子枪的彩色CRT相比，其聚焦性能改善超过20%。

已详细说明过的这些实施例中，是专门针对第五栅电极说明的，但同样运用于第六栅电极。在该第六栅电极中，用标号16和16′代替上述实施例中的标号15和15′。

这里，要说明装有偏转装置的实施例，给定一个小的S尺寸，校正由电子枪朝荧光屏面按发散方向发射的三个电子束，使其进入会聚方向。

图7是按本发明的彩色CRT的第五实施例中使用的电子枪结构的剖视示意图。20、21和22分别表示偏转电极，矩形电极和平板电极。图中相同的标号表示与前述实施例相同的部分。

图7中，实施例的特征是，偏转电极20位于第六栅电极6的荧光屏面一边。

图8是第六栅电极的正视图，沿图7中N-N线。偏转电极20由包围中心电子束BG的矩形电极21和包围两侧边电子束BR和BB的两个平行的平板电极22构成。而且，22a和22b表示连接一对平行平板电极22的端部的两个支段部分。

矩形电极21上加与第六栅极电压相同的阳极电压，两个平行的平板电极22上所加电压稍低于阳极电压。因此，两侧边电子束BR和BB可以会聚到荧光屏面上。

如图7所示，本实施例的彩色CRT用的电子枪规定为，两边电子束BR和BB的S尺寸从三个电子束的中心电子束BG起在第五栅电极15和第六栅电极16之间形成的主透镜的部分处减小，如图19（b）中用所述孔形所示的，因而，能抑制球形象差和象散。

这里，如果引起两侧边电子束BR和BB通过具有小S尺寸的主透镜部分并在荧光屏面上会聚，它的入射角被大大减小。如上所述，因而电子束很难着落在荧光屏面的正确位置上。

本实施例中，第五栅电极15和第六栅电极16中装有内电极15′和16′，因而，两个侧边电子束BR和BB在通过主透镜后它们的轨道被校正，以放大S尺寸。

结果，除中心电子束BG外，两侧边电子束BR和BB被发射。这样发射的两侧边电子束通过偏转电极20使它们的轨道向中心电子束BG校正，因而，电子束会聚在荧光屏面上。

而且，有大S尺寸的三极单元的情况下是适用于本发明的。在两侧边电子束进入主透镜前它们朝中心电子束偏转，以便减小主透镜的S尺寸。下面的实施例是针对电子枪结构的，其中的S尺寸在所述的三极单元中被减小。

图9是按本发明的彩色CRT的第六实施例中使用的电子枪的结构剖视图。与图7中相同的标号表示相同的部分。

图9中，由阴极10平行发射的相互间隔S尺寸的三个电子束BR、BG和BB使其通过第一栅电极11和第二栅电极12。而且，第三栅电极13的入射孔的孔31和32由向外扩展△S的两个边电子束BR和BB通过。结果，两个侧边电子束BR和BB在该方向被偏离而渐近中心电子束的附近处，如图9中双点划线所示的。

随后，使各个电子束BR、BG和BB通过第四栅电极14进入第五栅电极15，并由第五栅电极15和第六栅电极16之间形成的主透镜会聚并加速。

这里，两个侧边的电子束BR和BB通过所述的主透镜朝内（朝中心电子束BG）偏△S′，以减少S尺寸。结果，三个电子束BR、BG和BB通过主透镜的中部，这样，主透镜实质上起到大孔径透镜的作用。

由于通过主透镜的三个电子束BR、BG和BB的S尺寸在主透镜处减小，用第六栅电极16的内电极16′的扁离孔校正电子束在发散方向的轨道，并用偏转电极20再次将电子束校正在会聚方向内。

而且，图9所示的实施例中，用第三栅电极13的偏离孔校正两个侧边电子束BR和BB的轨道，但也可以在第四栅电极14处给电子束作附加偏离而两级校正电子束轨道。按该结构，可以调节两个侧边电子束BR和BB进入主透镜的角度。

这里，要说明有抑制象散结构的其他实施例。

如果，有图7所示结构的电子枪中、第五栅电极15中的内电极15′从处于第六栅电极16一边的它的孔端部之间的尺寸D5减小，由于两个侧边电子束BR和BB向内偏移的作用变得较弱，因而两个电子束朝外偏移。

反之，如果，第六栅电极16中的内电极16′与处于第五栅电极一侧的它的孔端部之间的尺寸D6减小，由于很强的向内偏移作用，使两个侧边电子束BR和BB向内偏。

然而，为使两个侧边电子束BR和BB向外偏，必须使间距尺寸D6大于所述的间距尺寸D5。

另一方面，这种D5＜D6的关系有效地使水平方向的电子束会聚作用较强，而使垂直方向的会聚作用较弱，垂直延长电子束会引这种象散。

图10是使用了象散校正结构的本发明的第七实施例的一字型阵列方向的电子束的剖视示意图。与图7中相同的部分用相同的标号表示。

图10中，使第五栅电极15和第六栅电极16中的内电极15′和16′的垂直孔直径为2V5和2V6，这些孔垂直直径与第五栅电栅15的孔径2V5相同（即2V5＜2V6），抑制各个电子束BR、BG和BB的象散。

从2V5＜2V6的关系能获得抑制，因为，第五栅电极15中的垂直会聚力增强了，而第六栅电极16的垂直发散力被减弱了。

图11（a）和11（b）示出使用象散校正结构的本发明的第八实施例，图11（a）是一字型阵列方向的电子束的剖视示意图，图11（b）是按图11（a）的箭头所示方向的第五栅电极的正视图。而与图7中相同的标号表示相同的部分。

图11（a）和11（b）中，构成主透镜的第五栅电极15和第六栅电极16，在与加有较高压的第六栅电极相对的第五栅电极15的孔端的垂直直径V稍小于第六栅电极16的垂直孔直径V′，如图11（a）所示，因而，能抑制各个电子束BR、BG和BB的象散。

从所述的关系2V5＜2V6获得的那些效果相同，能得到这种抑制，而且，根据所规定的尺寸能省去内电极15′和16′。

而且，第五栅电极15的孔的形状较好的是如图11（b）所示的形状，接近两侧边电子束BR和BB的弧不减小但限制在垂直孔直径V之内。

图12是使用象散校正结构的本发明的第九实施例取一字型阵列方向的电子束的剖视示意图。标号50和50′表示校正电极和它们的平板面，相同的标号表示与图7中相同的部分。

构成主透镜的第五栅电极15和第六栅电极16的，如图2所示，校正电极50具有按水平方向（或一字型阵列方向）设置的平板面50′，它隔开各个电子束BR、BG和BB，该校正电极50设置在第五栅电极15中，第五栅电极15与加有较高电压的第六栅电极16，因而能抑制各个电子束BR、BG和BB的像散。

这是因为第五栅电极15中的校正电极50起到抑制电子束（或将它们压平在水平方向内）的作用。因而，电子束通常按圆形在荧光屏面上聚焦。

而且，根据象散的位置给两侧边电子束BR和BB或中心电子束BR专门设置这些校正电极50。

图13是说明使用象散校正结构的本发明的第10实施例的取电子束的一字型阵列方向的主要部分的剖视示意图。标号51和51′表示校正电极和它的平板面，与图7中相同的标号表示相同的部分。

构成主透镜的第五栅电极15和第六栅电极16的，如图13所示，校正电极51具有处于垂直方向的平板面51′，它间隔开各个电子束BR、BG和BB，校正电极51处于面对加有较高电压的第六栅电极16的第五栅电极15中，因而能抑制各个电子束BR、BG和BB的象散。

这是因为，用第六栅极16中的校正电极51代替图12中所示的所述第五栅极15中的校正电极50吸引电子束（或压扁在水平方向内）并在荧光屏面上聚焦成一般的圆形。

而且，这些校正电极51的尺寸可以根据两个侧边电子束BR和BB或中心电子束BG的象散位置加以调整。

而且，使两个侧边电子束BR和BB朝外偏转的方法例如除调节内电极15′和16′的间隔距离D5和D6的所述方法外，可能采用下述方法，如图7所示。

图14（a）和14（b）是使用通过主透镜的两个侧边电子束朝向结构的本发明的第11实施例的主要部分的剖视示意图。与图7中相同的标号表示相同的部分。

图14（a）和14（b）中，关于构成主透镜的第五栅电极15和第六栅电极16的孔端之间的间隙形状，被两个侧边电子束BR和BB穿过的一边，从垂直方向看，（垂直于一字型方向）是朝图14（a）中的阴极倾斜的，因而，与中心电子束比较，两个侧边电子束能向外偏（放大S尺寸）。

如图14（b）所示，构成主透镜的第五栅电极15和第六栅电极16的孔的端部之间的中心部分构成朝荧光屏面伸出的弯度小的曲线，因而，校正了两侧边电子束BR和BB的轨道以便放大S尺寸。

这是因为，主透镜的电场随第五栅电极15和第六栅电极16的孔的端部之间的间隙形状变化，所以校正了两个侧边电子束BR和BB的轨道方向，以便放大S尺寸。根据该规定尺寸，可以省去内电极15′和16′。

当两个侧边电子束BR和BB通过主透镜时，其轨道发散（离开中心电子束BG的方向内）再次得到校正的情况，可以采用图15所示结构。

图15是本发明第12实施例的主要部分的剖视示意图，其中，两个侧边电子束相对于中心电子束还是发射的。

图15中，偏转电极20的矩形电极21在离开主透镜的主透镜一侧，电极21的轴长比平板电极22短L，因此当两个侧边电子束通过主透镜时，使它们的轨道发散被再次校正。

这是因为在偏转电极20中建立了电场，如虚线所示。

而且，图15所示结构带来的问题是，矩形电极21缩短了，它与第六栅极16之间的间隙增大了，因而，这种结构容易受外场噪声干扰。但是，这个问题可以避免。例如，用伸长的平板电极22的边的变曲部分来屏蔽所述的间隙。

这里，要说明特别实施例的主透镜周围尺寸的优选例。其中本发明的实施例的电子枪是颈径为29mm的21英寸彩色CRT中采用的。

第五栅电极15和第六栅电极16的孔尺寸是，H＝19.4mm，V和V′＝10.4mm（如图11所示），S＝4.5mm。各个内电极15′和16′的尺寸（如图7和10所示），垂直孔直径（即，中心椭圆孔较长的直径的一半）V5＝2.7mm，V6＝4.5mm;水平孔直径A5和A6＝2.1mm（即，中心椭圆孔较短的直径的一半），B5和B6＝1.9mm9即两侧椭圆孔的较短直径的一半）;间距尺寸是D5＝4.5mm，D6＝8.5mm;偏转电极20的轴长是20mm;矩形电极21缩短L＝10mm（如图15所示）。

考虑了所述的这些尺寸和结构，有可能提供彩色CRT用的对阴极电子枪，它具有优良的聚焦特性。然而，不用说，上述的尺寸仅仅是一些例子，还可以根据彩色CRT的管颈直径等条件对这些尺寸做最佳的选择。

这里，要说明本发明的彩色CRT的电子枪的组装结构。

用熔接玻璃40和41将构成电子枪的各个电极固定成一个整体，如按图7的垂直方向剖开的如图10的剖视图所示。

用装配夹具（未画出），将偏转电极20和第六栅电极16依次装载到普通的棒形导轨上并插入（未画出）阴极10的支撑架中，用垫片（未画出）使各个电极定位。

这里，偏转电极20的两个平行的单板电极22放置在构成主透镜的第五栅电极15和第六栅电极16的孔的宽度的里边，它们挡住了穿过第六栅电极16用的安装定位销和下部元件。因此，只需用熔接玻璃40和41将平板形电极22的端部相连的支段22a和22b与矩形电极21和其他电极固定在一起。此后，在电极的连接工序固定平板电极22。

考虑上述的安装结构，可以用安装夹具直接控制构成主透镜的第五栅电极15和第六栅电极16的孔，因而能制成具有高装配精度的电子枪。

而且，沿着位于管颈玻璃边的熔接玻璃40和41的表面设置分压电阻器60并通过内部的石墨膜层从漏斗边加分压阳极电压作为驱动电压，有效地驱动本发明的偏转装置。

由于阴极射线管可能在颈部的管座提供击穿电压，故不能提供这样高的驱动电压，但如果使用这种分压电阻器60，就能提供这样高的驱动电压，无需在一个漏斗边或内部石墨膜层有任何复杂结构。

图16是参考图10所述的分压电阻器的结构示意图。标号60表示分压电阻器;61是氧化铝制成的基片;62是高电阻件，C、D和E是引出端。

图16中，在绝缘基片61的一边上形成总电阻值为1000MΩ的高电阻件62，并装有各个引出端C、D和E。

这里，引出端C加阳极电压;D连接所述平板电极22;引出端E通过设置在管外的可调电阻器（未画出）接地。

尽管上面所述的是针对用静电偏置方式使电子束在荧光屏上聚焦的方法，本发明自然也可以用磁场偏转方式实施。

上述的实施例中，两个侧边电子束被发散，而在该发散方向内主透镜的S尺寸增大。然而，即使用这种结构，其中在主透镜与荧光屏面之间设置偏转装置，使电子束通过主透镜后，在该装置内各个电子束的轨道基本上是平行的并在荧光屏面上聚焦，本发明仍可以在不引起纯度特性损坏不增加电子枪长度的情况下有效地增大主透镜孔。

而且，用主透镜使两侧的电子束稍微朝中心电子束偏转结构，因而，用所述的偏转装置使电子束大大地偏转而在荧光屏面上聚焦，如果主透镜处的偏转量较小时，本发明就有效了。

图17是按本发明的彩色CRT的总结构剖视示意图。标号1表示水平（一字型方向）发射三个电子束BR、BG和BB的电子枪;标号2表示是容纳电子枪的管颈部分。标号3是漏斗状部分;标号4是屏板部分;标号5是彩色荧光屏;标号6是阴罩;标号7是偏转线圈;标号8是屏蔽外磁力如地磁力干扰的磁屏蔽罩;标号9是校正线圈。

图17中，该彩色CRT真空密封管颈部分2，漏斗状部分3和屏板部分4，用安装在漏斗状部分3周围的偏转线圈7，水平和垂直偏转容纳在管颈部分2中的电子枪1发射的三束电子束BR、BG和BB，用阴罩6对它们的颜色选择后，撞击构成彩色荧光层5的各个荧光元件。

设置在屏板部分4周围的校正线圈9建立一个磁场，它与轴处外磁力的初始向量大小相等但方向相反，因而，通过阴罩6的电子束BR、BG和BB的轨道不会因外部磁力作用而偏转。

外磁场的方向和大小由设置在彩色CRT周围的没有画出的磁传感器测定，因而，控制加给所述校正线圈的电流方向和大小，测定磁传感器的输出，就建立了所述的磁场。

这些所述的实施例中，彩色CRT的电子枪例如有U-BPF型（即：单-双-电位-聚焦）多级透镜。但本发明也同样运用于有不同结构的其他BPF（即：双-电位-聚焦）型或UPF（即：单-电位-聚焦）型电子枪。

而且，彩色CRT中设置的校正线圈也适用于本发明，图17所示的例中校正线圈设置在屏板部分周围，用于抵消轴向磁场。然而，校正并不受此限制，例如，可以用设置在彩色CRT其它部位的校正线圈来校正其他方向（垂直于轴的，水平或垂直的）的磁场，或者用许多校正线圈组合成的线圈来抵消外磁场对电子束轨道的偏转。

而且，所述外磁场校正装置不需要总是设置在有高电子束射到小尺寸范围的彩色CRT中。

如上所述，按本发明，可以提供一种具有优良聚焦特性的彩色CRT。它能减小在构成主透镜的两个电极处的水平尺寸和垂直尺寸之间的差。由此，给主透镜提供比现有技术大的孔并由此抑制球形象差和象散，所采用的方法是减小公用管颈直径中电子枪的三个电子束之间的间隙（或S尺寸），并规定两个侧边电子束轨道与构成主透镜的两个电极的内圆周之间的距离的尺寸关系为R＞S。

而且，在S尺寸随阴罩与荧光屏面之间的距离（Q尺寸）的增大而减小的情况下，会出现因外磁场如地磁力而使电子束位移的问题，设置校正线圈来建立一个抵消外磁场的磁场，使本发明的电子枪的聚焦特性得到充分发挥。而且减小S尺寸也有效地改善了聚焦特性。

Claims

1、一种包括电子枪的彩色CRT，包括电子束发射装置，用于发射一个中心电子束和两个侧边电子束组成的三个电子束，它们基本上平行地按一个方向朝向荧光屏面；和主透镜，用于将所述的三个电子束聚焦在所述荧光屏面上，

其中，所述电子枪的主透镜包括两个相互面对设置的带有扁平孔的电极，孔在所述一个方向的直径H大于在垂直于所述一个方向的方向内的直径V，

其中，通过所述主透镜的所述三个电子束的两个侧边电子束的轨道与所述中心电子束轨道之有恒定不变的间隙S，和

其中，如果所述两个侧边电子束轨道与沿所述一个方向的构成所述主透镜的所述电极的内圆周之间的距离设计成R，则保持H=2(S+R)和R＞S的关系。

2、按权利要求1的彩色CRT，其中，在垂直于一个方向的方向构成所述主透镜的直径为V，所述侧电子束的轨道至取所述一个方向的构成所述主透镜的电极的内圆周的距离是R，V与R的关系保持V＞2R。

3、按权利要求1的彩色CRT，其中，在垂直于所述一个方向的方向构成所述主透镜的所述电极的直径为V，从所述侧电子束轨道至所述一个方向构成主透镜的电极的内圆周的距离为R，R与V的关系保持2R+0.2mm＞V＞2R-0.2mm。

4、一种包括电子枪的彩色CRT，包括：电子束发射装置，用于发射基本上平行的按一个方向朝向荧光屏面的三个电子束;和主透镜，用于将所述的三个电子束聚焦在所述荧光屏面上，

其中，所述电子枪的主透镜包括两个相互面对设置的带有扁平孔的电极、该孔在所述一个方向上的直径大于垂直于所述一个方向的方向内的直径，和

其中，通过所述主透镜的所述三个电子束的两个侧边电子束轨道与所述中心电子束轨道之间有恒定不变的间隙，

还包括设置在所述主透镜与所述荧光屏面之间的偏转装置，用于将所述的两个侧面电子束和所述中心电子束会聚在所述荧光屏面上。

5、一种包括电子枪的彩色CRT，包括：电子束发射装置，用于发射基本上平行的按一个方向朝荧光屏面的三个电子束;和主透镜，用于将所述三个电子束聚焦在所述荧光屏面上，

其中，所述电子枪的主透镜包括两个相互面对设置的带有扁平孔的电极，该孔在所述一个方向的直径大于垂直于所述一个方向的方向内的直径;和

其中，通过所过主透镜的所述三个电子束的两个侧边电子束的轨道与所中心电子束的轨道之间保持恒定不变的间隙，并使电子束按平行方向或按相对于中心电子束轨道发散的方向射向所述荧光屏面，

还包括设置在所述主透镜与所述荧光屏面之间的偏转装置，用于将所述的两个侧边电子束和中心电子束聚焦在荧光屏面上。

6、按权利要求1至4和5之一的彩色CRT，还包括设置在所述电子枪的主透镜的两个构成电极中的任何一个上或两个上的形成有孔的内电极，孔的尺寸关系为，允许中心电子束通过的在所述一个方向内的直径小于与所述一个方向垂直的方向内的直径。

7、按权利要求4或5的彩色CRT，

其中，位于所述电子枪的主透镜与所述荧光屏面之间的所述偏转装置采用静电偏转。

8、按权利要求7的彩色CRT

其中所述偏转装置包括：

矩形电极，构成在垂直于所述一个方向的方向上有较长的轴允许中心电子束通过的矩形部分，并加有阳极电压;和

包容所述矩形电极的一对平行的平板电极，所加的阳极电压稍低于允许两侧边电子束通过的阳极电压。

9、按权利要求1、2、3、4或5的彩色CRT，还包括：

校正线圈，用于建立一个磁场以抵消作用于所述电子束的外磁场。