CN1180920A - 彩色阴极射线管电子枪中的聚焦电极 - Google Patents

Abstract

彩色阴极射线管电子枪中的聚焦电极。包括加有恒定电压的第一聚焦电极,第一聚焦电极带有在其上形成的垂直拉长的电子束通孔;加有动态电压的第二聚焦电极,第二聚焦电极带有在其上下两边形成的一对内缘翻边部分的各电子束通孔,并用于设置于第一聚焦电极中各个垂直拉长的电子束通孔上,从而可将一对内缘翻边部分,设置于第一聚焦电极中各个垂直拉长的电子束通孔上,而不改变第一聚焦电极中电子束通孔的水平直径。

Description

彩色阴极射线管电子枪 中的聚焦电极

本发明涉及彩色电视机或工业用高清晰度阴极射线管的电子枪，特别涉及彩色阴极射线管的电子枪中的聚焦电极，它在电子枪设计中能够提供较高的灵活性，并能够减小电子枪组装中所出现的误差。

彩色阴极射线管中的电子枪，把从阴极发射的三束电子束聚焦在阴极射线管内部涂有红色、绿色和蓝色荧光材料的表面上，以便各个荧光材料与电子束作用而发射光，在荧光屏上构成象素。

图1表示一般的彩色阴极射线管的剖视图。

参照图1，彩色阴极射线管4包括一字形电子枪2，用以使电子束1在整个荧光屏的上下左右方向上偏转的偏转线圈3，和与电子束1作用形成象素的荧光屏5。荧光屏包括在内表面涂有荧光材料的荧光表面6，锥体7从荧光屏5的边缘向荧光屏5的后部收敛，在锥体7的终端形成管颈部分8。一字形电子枪2装在管颈部分8的内部，而偏转线圈3装在管颈部分8的外边。还有，带有多个电子束通孔91、使从一字形电子枪射出的电子束1有选择地轰击在荧光表面6上的荫罩9，它设置在荧光表面6和电子枪2之间。

图2表示图1所示的一字形电子枪的横截面图。图3A表示由偏转线圈形成的非均匀磁场引起的打在荧光屏上的电子束点失真的例子，而图3B表示用带有内缘翻边部分的聚焦电极形成的动态四极透镜校正图3A中的电子束点的例子。

参照图2，一字形电子枪2一般包括三极部分21和主聚焦静电透镜部分22。三极部分21按从颈部分至荧光屏的顺序包括：利用其内设置的热丝231的发热而发射热电子的阴极23、控制热电子的控制电极24、和加速热电子的加速电极25。配置在邻近三极部分21的主聚焦静电透镜部分22包括按这种顺序装配的聚焦透镜26和阳极27。各自不同的预定电压加在电极上；一般地，控制电极24接地，加速电极25加上500～1000V的低电压，阳极27加上25～35KV的高电压，而聚焦电极26加上对应阳极27电压的20～30％的居中电压。

下面，将说明具有上文中提到的系统的彩色阴极射线管一字形电子枪的工作。

对电极加上预定电压时，在电极间产生了电压差，导致从阴极中发射的电子束通过控制电极24和加速电极25被控制和加速到预定的密度。利用聚焦透镜26和阳极27之间的电压差形成等电位面，共同作为主聚焦静电透镜。利用阳极27的电压差加速朝向荧光屏的电子束并由主聚焦静电透镜聚焦，穿过荫罩9中的电子束通孔后，轰击荧光屏中央部分上的荧光表面6，形成像素。通过主聚焦静电透镜能够使电子束聚焦在荧光屏中央部分上，而电子束对荧光屏各区域的顺序扫描就需要用偏转线圈3来偏转电子束1。由于电子枪的一字形结构和荧光屏曲率上的差异，用偏转线圈偏转电子束时会出现会聚不重合。用形成非均匀磁场的偏转线圈提供自会聚电子束，可校正会聚的失配。可是，非均匀磁场的使用引起这样的问题，在该磁场中电子束形成水平拉长模糊形状的点，在点的上下侧有图像的细小扩散。最终，电子束在荧光屏上形成如图3A所示的变形点。为了解决这一问题，与偏转同步信号运转同步的动态四极透镜用于校正在电子束向荧光屏的周边偏转时的象散。

图4表示能够构成动态四极透镜的普通一字形电子枪的两个分开的聚焦电极的分解透视图。

参照图4，聚焦电极26包括加有恒定电压的第一聚焦电极261，靠近第一聚焦透镜装配的第二聚焦电极262，它加有动态电压以产生随电子束偏转值的大约300～1000V的电压差，第一和第二聚焦电极261和262在其相面对的一端的表面256和266上各自拥有第一和第二电子束通孔(263C，263S和264C，264S)，以及在第二聚焦电极中每个电子束通孔264C和264S周边的上下位置上的一对内缘翻边部分267C和267S。在第一和第二聚焦电极安装好后，每个内缘翻边部分267C和267S就插入第一聚焦电极中的电子束通孔263C和263S。

正如所述，通过加在第一聚焦电极261上的静态低电压和加在第二聚焦电极262上的动态高电压之间的电压差，构成动态四极透镜。实际上，由于内缘翻边部分267C和267S设置在发散电子束的第二聚焦电极262中电子束通孔264C和264S的上下部分，发散能力表现得强于来自第一聚焦电极261的会聚能力，该电极261会聚电子束，从而按垂直拉长形状校正电子束。因此，由偏转线圈引起的电子束像散的水平拉长形状能够进行如图3B所示的校正。

可是，尽管电子枪的使用中两个普通发散聚焦电极有像散校正能力的上述优点，但仍然在实际上阻碍了一字形电子枪聚焦电极的使用。

首先，加在第一和第二聚焦电极261和262之间的电压大约有300～1000V的电压差，在电极间出现放电的情况下就可能对电子枪的部分带来损伤，这种损伤引起缩短阴极射线管的寿命时间的问题。为了防止这种损伤的出现，如图4B所示，当前生产中的一字形电子枪已被广泛设计为带有间距S，该间距为电子束通孔263C，263S和264C，264S的相邻轴间距离，它为5.5mm，第二聚焦电极中每个电子束通孔264C，264S的直径D2为4.0mm，每个电子枪部分的厚度t为0.33mm，第一聚焦电极中相邻电子束通孔263C和263S之间的距离bmm为桥接宽度，第一聚焦电极中电子束通孔263C和263S与内缘翻边部分267之间的间隔被限定为a＞2mm，就不引起放电。可是，如果按上述尺寸设计电子枪，由于第一聚焦电极中每个电子束通孔263C和263S的直径D1最小应为5.06＝{4mm+0.33mm×2+2mm×2}/2mm，对桥接宽度b来说就仅剩0.46mm。在组装电子枪中，支杆玻璃(未示出)熔接期间加在桥上的热使桥b产生变形。即使插入第二聚焦电极的内缘翻边部分268C和268S(图4B中用虚线表示)为防止桥变形而设置在第一聚焦电极中每个电子束通孔263C和263S的周围时，还存在这样的矛盾，即0.66mm的内缘翻边部分要在0.46mm宽的桥上形成，因为两个内缘翻边部分应该形成在第一聚焦电极中两个相邻电子束通孔263C和263S之间，也就是形成在桥b的两个边缘上(图4B中虚线表示)。因此，第一聚焦电极中电子束通孔263C和263S上内缘翻边部分268的构成是不可能的。

其次，电子枪装配中，在芯杆从控制电极插入穿过各电极中的每一电子束通孔至阳极后，将电极固定于其上，可防止电极振动，然后将一对支杆玻璃熔接在电极两侧，完成电子枪的装配。可是，由于芯杆外径与第二聚焦电极264C和264S的内径为紧密配合的，如上所述，大于第二聚焦电极中电子束通孔264C和264S的第一聚焦电极中的电子束通孔263C和263S就不能与芯杆牢固地固定，导致支杆玻璃熔接期间第一聚焦电极261的移动，该移动造成第一聚焦电极261的不良装配，引起电子枪不能达到设计特性的问题。

第三，来自动态四极透镜的磁场消弱了主聚焦静电透镜对外侧电子束的聚焦能力使清晰度恶化。

因此，本发明致力于彩色阴极射线管的聚焦电极，该电极基本消除了因现有技术中存在的局限和缺点而带来的几个问题。

本发明的目的在于提供彩色阴极射线管电子枪中的聚焦电极，在不减小桥的情况下，该电极允许上下内缘翻边部件插入第一聚焦电极中各电子束通孔中。

本发明的另一个目的在于提供彩色阴极射线管电子枪中的聚焦电极，其第一聚焦电极也能用固定第二聚焦电极的芯杆固定。

本发明的又一目的在于提供彩色阴极射线管电子枪中的聚焦电极，该电极能够防止主聚焦静电透镜对外侧电子束聚焦能力的下降。该下降是由在第一和第二电极之间构成的动态四极透镜引起的。

本发明的其它特征和优点通过下面的描述和本发明的实施将更加明了。通过在下面的描述、权利要求书和附图中所具体指出的结构，将实现本发明的目的，并获得本发明的其它优点。

为了实现本发明的目的和这些及其它优点，正如概括和概要描述的那样，彩色阴极射线管电子枪中的聚焦电极包括加有恒定电压的第一聚焦电极，第一聚焦电极具有垂直拉长形成在其上的电子束通孔；和加有动态电压的第二聚焦电极，第二聚焦电极具有构成在各电子束通孔的上下两边缘的一对内缘翻边部分、用于配置第一聚焦电极中每个垂直拉长的电子束通孔，从而可将这对内缘翻边部分设置于第一聚焦电极的每个垂直拉长的电子束通孔上，而不改变第一聚焦电极中电子束通孔的水平方向的直径。

应该明白，无论前面的一般描述还是下面的详细描述都是典型的和解释性的，并都是用来提供对本发明权利要求的进一步解释。

附图构成说明书的一部分，对发明提供进一步的理解，用附图所示的实施例并结合其说明部分来说明本发明的原理。

在这些图中：

图1表示一般彩色阴极射线管的剖视图；

图2表示图1所示的一字形电子枪的横截面图；

图3A表示用偏转线圈形成的非均匀磁场引起荧光屏上电子束点变形的例子；

图3B表示用带有内缘翻边部分的聚焦电极构成的动态四极透镜校正图3A所示的电子束点的例子；

图4A表示普通一字形电子枪中聚焦电极的分解透视图；

图4B表示沿图4A中I-I线方向的聚焦电极的剖视图；

图5A表示根据本发明优选实施例的聚焦电极的分解透视图；

图5B表示图5A所示的第一聚焦电极的部分正视图；

图5C表示图5A所示的第二聚焦电极的部分正视图；

图6A，6B和6C表示根据本发明的第一聚焦电极中的电子束通孔的其他实施例形式；和

图7表示电子束偏转大小与根据本发明的第一聚焦电极中部件的尺寸之间关系的曲线图。

下面，将详细说明附图所示的本发明的优选实施例。

图5A表示根据本发明优选实施例的聚焦电极的分解透视图，图5B表示图5A所示的第一聚焦电极一部分的正视图，而图5C表示图5A所示的第二聚焦电极一部分的正视图。

参照图5A，根据本发明优选实施例的彩色阴极射线管电子枪中的聚焦电极包括第一聚焦电极1，它具有电子束通孔3C和3S并加有恒定电压，第二聚焦电极2，具有电子束通孔4C和4S，各孔配有上下内缘翻边部分7C和7S，它依据偏转线圈偏转电子束的程度而施加动态电压。

第一聚焦电极中每个电子束通孔3C和3S以垂直拉长形状构成，以便接受内缘翻边部分7C和7S。也就是说，如图5B所示，每个电子束通孔3C和3S以垂直拉长形状构成，该形状的垂直向半径Rv大于水平向半径Rs，最好使尺寸足够大，以防止第一聚焦电极中内缘翻边部分7C和7S和电子束通孔3C和3S之间出现放电。如图6A、6B和6C所示，每个电子束通孔3C和3S的垂直拉长形状可能为直线边的多边形、曲线边的椭圆形、或有直线边和曲线边的形状。

此外，本发明的聚焦电极可以配有装在第一聚焦电极1内部、带有电子束通孔6C和6S的内部电极，各通孔6C和6S排列在与第二聚焦电极2的通孔4C和4S相同的轴上，并与这些孔有相同的直径，以便用芯杆固定第一聚焦电极和第二聚焦电极。

由于来自动态四极透镜的磁场减弱了主聚焦静电透镜分量，随着主聚焦静电透镜对侧边电子束聚焦能力的连续下降，如图5B和5C所示，第一聚焦电极中，从中心电子束通孔3C至各个侧边电子束通孔3S的距离S最好小于第二聚焦电极中，从中心电子束通孔4C至每个侧边电子束通孔4S的距离S′，以校正主聚焦静电透镜对侧边电子束的聚焦能力。这导致第一聚焦电极中各个侧边电子束通孔3S的外侧更接近插入的内缘翻边部分7S，以便在第一聚焦电极中内缘翻边部分7C和7S、电子束通孔3C和3S与内电极中的电子束通孔6C和6S之间根据对第二聚焦电极施加的动态电压形成的四极透镜增强对侧边电子束的聚焦能力，补偿主聚焦静电透镜聚焦能力的下降。

与此同时，本发明的聚焦电极各部分的设计参数可利用计算机三维模拟方法获得，下面将说明其步骤。

首先，在像散校正装置不工作的条件下，测量荧光屏中心、顶部、各边和各角的聚焦电压。在聚焦电压测量中，就会发现水平方向位置改变时聚焦电压几乎不改变，而垂直方向位置改变时聚焦电压呈指数变化。因此，可不考虑水平方向上的像散，并且从各位置上的聚焦电压值中扣除中心聚焦电压值后所得到的值为最终要改善的像散成分。像散成分可分成电子束的焦距，发散角及半径成分的类型。为校正那些像散成分，用计算机模拟进行调整第一和第二电极间的间隙Gap、内部电极深度Dep、和内缘翻边部分的高度Hei、厚度t及角度Alp，以获得与来自偏转线圈的像散一样多的像散值，从而能够得到设计四极透镜的近似参数。

图7表示电子束偏转量与本发明第一聚焦电极中部件的尺寸之间关系的曲线图。

图7中，在X轴上增加一个单位表示电极中的部件尺寸变化0.1mm，而在Y轴上增加一个单位则表示聚焦距离的变化，其中，在X轴上方表示水平方向上电子束的聚焦特性，而在X轴下方则表示垂直方向上电子束的聚焦特性，其结果如表1所示。

                              表1

	Dep	Rs	Hei	Alp	Gap
						水平聚焦能力	发散	发散	会聚	会聚	发散
垂直聚焦能力	会聚	会聚	发散	发散	会聚

聚焦能力对内缘翻边部分7C和7S的高度变化和第一聚焦电极中电子束通孔3C和3S的水平方向直径Rs的X轴上的变化特别敏感。水平方向直径越小，四极透镜的聚焦能力越强。这就是为了补偿主聚焦静电透镜对侧边电子束聚焦能力的减弱，第一聚焦电极中，从中心电子束通孔3C至各侧边电子束通孔3S的距离S要小于第二聚焦电极中，从中心电子束通孔4C至各个侧边电子束通孔4S的距离S′的原因。由于随水平向直径Rs和内缘翻边部分高度Hei变化程度不同，发散和会聚分别相互补偿，最终表现为聚焦能力与内部电极深度变化一样多的变化，所以聚焦距离就能够仅由内部电极深度的改变而单纯地改变，而对水平向半径Rs或内缘翻边部分的高度没有任何特殊的变化。

依据这一结果而获得的本发明的聚焦电极的近似设计参数如下。

*带有拉长孔的第一聚焦电极

·水平方向直径Rs：4.6mm

·垂直方向直径Rv：7.0mm

·厚        度t：0.4mm

·中心距离S      5.46mm

*第二聚焦电极上的内缘翻边部分

·高度Hei：0.5mm

·角度Alp：60°

·厚度t：0.4mm

·第一聚焦电极中内部电极深度：3.5mm

·第一和第二聚焦电极间的距离：0.5mm

正如所述，各个仅在上下位置进行拉长的电子束通孔的构形允许加强桥接。

第一聚焦电极中设置的、带有能够同时牢固地固定在芯杆上的电子束通孔的内部电极，能够防止电子枪缩口期间第一聚焦电极的振动，从而简化精密电子枪的装配。

通过改变第一聚焦电极中装配的内部电极的深度，使电子枪的能力变化仅限于本发明聚焦电极的一定范围，即使因阴极射线管的尺寸改变而改变电子枪的具体数据，但在设计上都没有任何改变。

十分明显，对于本领域的技术人员来说，本发明的彩色阴极射线管电子枪中的聚焦电极能够进行各种改进和变型，它们均属于本发明的范围。因此，本发明覆盖了其在权利要求及其等同物所限定的范围内的各种改进和变型。

Claims (6)

1.一种彩色阴极射线管电子枪中的聚焦电极，该聚焦电极包括：

加有恒定电压的第一聚焦电极，第一聚焦电极具有在其上垂直拉长的电子束通孔；和

加有动态电压的第二聚焦电极，第二聚焦电极具有在其上下两边形成有一对内缘翻边部分的各电子束通孔，并用于设置于第一聚焦电极中各个垂直拉长的电子束通孔上，

从而可将该对内缘翻边部分，设置于第一聚焦电极的各个垂直拉长的电子束通孔上，而不改变第一聚焦电极中电子束通孔的水平直径。

2.如权利要求1的聚焦电极，还包括内部电极，该内部电极的各电子束通孔与第二聚焦电极中电子束通孔有相同的直径和共公轴。

3.如权利要求1的聚焦电极，其中，第一聚焦电极中相邻电子束通孔之间的中心距离小于第二聚焦电极中相邻电子束通孔之间的中心距离。

4.如权利要求1的聚焦电极，其中，第一聚焦电极中各个电子束通孔用曲形边线构成。

5.如权利要求1的聚焦电极，其中，第一聚焦电极中各个电子束通孔是多边形的。

6.如权利要求1的聚焦电极，其中，第一聚焦电极中各个电子束通孔的一部分用曲形边线构成。

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