CN1199226C - 阴极射线管中的电子枪 - Google Patents

Abstract

CRT中的电子枪包括：具有聚焦电极和阳极的主透镜电极，用于将从阴极发射的电子束聚焦到荧光屏上；固定于聚焦电极和阳极的每一个中的静电场控制体，各静电场控制体具有三个电子束通孔，其中固定于聚焦电极和阳极的每一个中的静电场控制体的各外边孔具有在与面对聚焦电极和阳极的外边孔相反的方向上相对于通过孔中心的垂直轴的圆形和矩形的组合形状，从而扩大主透镜直径，提供大体圆形且较小的光点。

Description

阴极射线管中的电子枪

                         技术领域

本发明涉及阴极射线管(CRT)中的电子枪，特别涉及一种CRT中的电子枪，其中提供给主透镜电极的聚焦电极和阳极的静电场控制体上的电子束通孔被改变，以改善荧光屏聚焦特性。

                         背景技术

图1示意性地展示作为使电子枪发射的电子束着屏于荧光屏上来形成图像的装置的CRT。

参照图1，CRT配置有固定到前面用作荧光屏的屏盘2，涂敷于屏盘2内表面的红R、绿G和蓝B荧光材料的荧光面4，用于选择入射到荧光面4的电子束通过时的颜色的荫罩8，固定到屏盘2后面用于维持CRT内部空间真空的锥体10，和围绕锥体10颈部10a外周边用于偏转电子束6的偏转系统12。

在CRT锥体10的颈部10a中放置电子枪20，电子枪20配有三个独立的阴极201，距阴极201一定距离的第一电极21，距第一电极规定间隔放置的第二电极22、第三电极23、第四电极24、第五电极25和第六电极26，在第六电极26之上的屏蔽杯27，它具有固定到其上将电子枪20电连接到锥体10的管壳空间接触(bulb space contact：B.S.C)28并且将电子枪20固定到锥体10的颈部10a。

当从其背面的各芯柱管脚供电，使阴极201中的加热器203加热时，电子枪20便发射电子，并且这些电子形成被作为控制电极的第一电极21控制和被作为加速电极的第二电极22加速的电子束。然后通过形成于第二电极22、第三电极23、第四电极24、第五电极25(聚焦电极)之间形成的预聚焦透镜使电子束部分聚焦和加速，最后由第六电极26(阳极)、后加速电极聚焦和加速，通过荫罩8，着屏于屏盘2内表面的荧光面4上，使荧光面发光。

聚焦电极25和阳极26统称为主透镜200，下面参照图2说明现有技术的主透镜200。图2展示主透镜电极中聚焦电极25和阳极26的局部剖切的透视图。

参照图2，聚焦电极25配有在外部形成为壳252的鼓状物，其具有面对阳极26的前端和静电场控制体板254，该前端具有开口的中心部分和在周边以跑道形式的凸缘252a，静电场控制体板254设置于从凸缘252a向内的某一距离处且具有通过来自阴极的三束电子束的三个电子束通孔254a、254b和254c。阳极26也配有形成为壳体262的鼓状物，在其一端有凸缘262a，和在其内有静电场控制体264，控制体264具有电子束通孔264a、264b和264c。

图3分别展示聚焦电极25和阳极26的静电场控制体254和264的平面图。

参照图3，可知在聚焦电极25的静电场控制体254中的电子束通孔254a、254b和254c分别与电子束通孔264a、264b和264c相似或相同。

在设计电子枪时要考虑的一个最重要的参数是荧光屏上的光点直径Dt。有三个因素影响荧光屏上的光点直径，即透镜放大率，空间电荷排斥力和主透镜的球面像差。由于电压条件、焦距、电子枪的长度等已基本限定，因而对于用作电子枪设计参数来说，透镜放大率对光点直径Dx的影响具有较小部分并且具有最小的作用。

空间电荷排斥力是电子束中的电子间碰撞和排斥从而扩大光点直径的现象。为了减小空间电荷排斥力所引起的光点直径Dst的扩大，最好较大地设计电子束行进的角度(发散角)。

由于电子束的发散角较小，因而主透镜的球面像差可在荧光屏上形成较小的光点直径。一般地，荧光屏上的光点直径Dt可如下表达为三个因素的总和。

$\mathrm{Dt}=\sqrt{{(\mathrm{Dx}+\mathrm{Dst})}^2+\mathrm{Di}{c}^2}$

减小球面像差以及空间电荷排斥力的最好方法是扩大主透镜的直径，这样，即使具有较大发散角的电子束入射其上也可减小球面像差引起的光点扩大，并且减小电子束通过主透镜之后的空间电荷排斥力，从而在荧光屏上形成较小直径的光点。可是，为了扩大主透镜直径使凸缘扩大和从凸缘到静电场控制体间隔较大距离，由于外侧的主透镜的聚焦是在45°方向，并且在中心主透镜一侧与相对一侧之间不同，因而形成具有局部光晕的几乎三角形的光点。

图4展示前述荧光屏上的三角形光点S1。

聚焦电极25的凸缘252a在中心束一侧沿45°方向较弱地聚焦外边束，而在中心束一侧的相对侧沿45°方向较强地聚焦外边束，从而形成在中心束一侧沿45°方向垂直较大和在中心束一侧的相对侧沿45°方向垂直较小的三角形。在与中心束一侧相对的一侧上沿45°方向存在光晕。当然，尽管由于主透镜的作用在聚焦侧比在加速侧大得多，在阳极因阳极作用与聚焦电极相反，可稍稍校正外边束光点的形状，最终保持聚焦的状态，但由于在图像周边光点未形成圆形，因而难以实现满足高清晰度、大尺寸屏幕、平面屏和宽视角要求的聚焦。

此外，与具有圆形外边光点的电子枪相比，在影响取决于与电极的平直度有关的电子枪组装的特性的电子枪的电极小孔之间的对准和一个有边的光晕(sided halo)是灵敏的，因而电子枪的装配是令人不快的。

                         发明内容

本发明涉及基本上克服了因现有技术的局限和缺陷而引起的几个问题的CRT中的电子枪。

本发明的目的在于提供一种CRT中的电子枪，它可扩大主透镜的直径和形成几乎圆形且尺寸减小的优良的光点。

将在随后的描述中提出本发明的附加特征和优点，并且根据说明可部分明了这些特征和优点，或通过本发明的实施来了解这些特征和优点。通过书面描述和其权利要求以及附图中特别指出的结构，可实现和获得本发明的目的和其它优点。

为了实现这些和其它优点，按照本发明的目的，作为概要和概括的描述，CRT中的电子枪包括：具有聚焦电极和阳极的主透镜电极，用于将从阴极发射的电子束聚焦到荧光屏上；固定于聚焦电极和阳极的每一个中的静电场控制体，各静电场控制体具有三个电子束通孔；其中，固定于聚焦电极和阳极的每一个中的静电场控制体的各外边孔具有圆形和矩形的组合形状，并且相互对置的所述外边孔相对于其垂直轴对称。

应该理解，上述概括说明和下面的详细描述都是示例和说明性的，试图对如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

                       附图说明

附图表示本发明的实施例，用于对本发明提供进一步的理解，并包含于说明书中和构成本说明书的一部分，附图连同说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：

图1示意性展示现有技术的CRT的剖面；

图2示意性展示现有技术的CRT电子枪中具有聚焦电极和阳极的主透镜部分的局部剖切的透视图；

图3展示现有技术聚焦电极和阳极的静电场控制体的平面图；

图4展示在现有技术的CRT电子枪中荧光屏上的光点的平面图；

图5A-B展示本发明实施例的在CRT电子枪中聚焦电极和阳极的静电场控制体的平面图；

图6展示荧光屏上由本发明的电子枪形成的光点的平面图；

图7展示用于比较的本发明的静电场控制体和凸缘的平面图；和

图8展示一曲线图，表示在从聚焦电极的凸缘中心到凸缘从直线变为曲线的点之间的水平距离P2为5.5mm的情况下，按照聚焦电极的静电场控制电极的中心孔与外边孔之间的中心距离P1的主透镜水平直径之差。

                     具体实施方式

以下，详细说明其实例展示于附图中的本发明的实施例。作为参考，本发明与现有技术相同的部分将标以相同的标号。图5A展示本发明优选实施例的CRT电子枪中的聚焦电极和阳极的静电场控制体的平面图。就现有技术主透镜电极而言，将参考图2。

提供给聚焦电极25的静电场控制电极54为固定于其外壳252中的平面电极体，其与形成有三个电子束通孔的凸缘252a间隔一定距离，所述三个电子束孔包括中心孔54a、外边孔54b和54c。中心孔54a为圆形，外边孔54b或54c为圆形和矩形的组合。

外边孔54b为带有从圆的垂直轴向外延伸的矩形的圆，矩形的高度与圆的直径相同。矩形的延伸部分具有至少小于圆的半径的宽度‘H’。最终，聚焦电极的静电场控制电极54具有带矩形部分54e的外边孔，矩形部分54e在与中心孔相反的方向上相对于外边孔的垂直轴突出，以改善图4中的三角形光点。

参照图5B，与聚焦电极的静电场控制电极54类似，阳极26的静电场控制电极64包括一个中心孔64a和两个外边孔64b与64c，各外边孔为圆形和矩形的组合形状，但外边孔的矩形部分64e相对于外边孔的垂直轴朝向中心孔延伸。即，聚焦电极25的静电场控制电极54中外边孔54b和54c与阳极26的静电场控制电极64的外边孔64b和64c相对于垂直轴对称。

下面说明由本发明改进的电子枪的操作。

为了补偿在聚焦电极25的凸缘252a上在中心束一侧沿45°方向较弱的聚焦力，在其中心束一侧的相对侧沿45°方向在外边孔54b或54c中形成矩形部分54e，从而减弱其聚焦力，补偿凸缘中聚焦力之差异。

此外，在试图校正荧光屏上外边束光点形成为矩形的问题，在阳极26形成如图5A-B所示形式的静电场控制体64，为了补偿在阳极26的凸缘262a上在中心束一侧沿45°方向较弱的发散力，在静电场控制体64中，在其中心束一侧沿45°方向在外边孔64b或64c中形成矩形部分64e，从而补偿减弱的发散力。

图6展示由本发明电子枪形成的荧光屏上的光点的平面图。由图可知，聚焦电极25的静电场控制体54和阳极26的静电场控制体64补偿外边束的聚焦力，以形成大体圆形的光点，并且消除了现有技术中因聚焦力不同引起的光晕。

图7展示为了增加主透镜直径而使聚焦电极25和阳极26中的静电场控制体54和64形成得更深时，在聚焦电极或阳极的静电场控制体54或64中心孔与外边孔的中心之间的距离P1，和从聚焦电极或阳极的凸缘252a或262a的中心到从直线变为曲线的凸缘点‘r’之间的水平距离P2。

在这种情况下，为了补偿外边束的主透镜在中心束方向和中心束方向的相对方向上主透镜的水平直径之差，如图7所示，使P1大于P2(P1＞P2)。在这种情况下，在组合聚焦电极和阳极的静电场控制体之后，光点成为圆形。这是由于要求在聚焦电极中凸缘的45°方向聚焦力有差异，以补偿阳极中静电场控制体的45°方向聚焦力之差，因为聚焦电极中静电场控制体的外边孔的中心更远，减弱了矩形部分45°方向聚焦力的校正力。

图8展示一曲线图，表示在从聚焦电极的凸缘中心到凸缘从直线变为曲线的点之间的水平距离P2为5.5mm的情况下，按照聚焦电极的静电场控制电极的中心孔与外边孔之间的中心距离P1的主透镜水平直径之差。

参照图8，当P1变为大于P2时，可知中心束一侧的水平透镜直径和相对一侧的水平透镜直径是一致的。在本发明的静电场控制体的实施例情况下，通过在现有技术为圆形的侧边孔中形成矩形部分的简单附加步骤，就可在对现有技术的工艺没有任何复杂的改变的情况下，在荧光屏上形成改善的光点。

当在电子枪装配工艺中用支杆玻璃以预定距离固定电子枪各零件的支杆玻璃熔接(beading)工艺中，调整电子枪的孔的对准时，称为心轴(mandrel)的夹具用于固定电子枪的电极。一般地，从对准的观点来看，心轴最好具有圆形剖面。由于本发明允许使用心轴而不必改变，因而本发明还有利于对准。

为了改进因增加主透镜直径以更大地影响聚焦所引起的外点，改变静电场控制体中外边孔的形状，就可对整个荧光屏提供优良的聚焦性能。由于没有改变所需要的电子枪制造工艺，因而可使用圆形心轴，即使在电子枪对准特性方向也可获得优选的结果。与现有技术中局部光晕引起的一个有边的光晕特性发生的灵敏度相比，即使因电子枪对准缺陷发生一个有边的光晕也可获得低灵敏度结果。

显然，本领域的技术人员可对本发明CRT的电子枪进行各种改进和变更，而不会脱离本发明的精神或范围。因此，本发明将覆盖落入权利要求和其等同物范围内的本发明的各种改变和变更。

Claims (4)

1.一种阴极射线管中的电子枪，包括：

具有聚焦电极和阳极的主透镜电极，用于将从阴极发射的电子束聚焦到荧光屏上；

固定于聚焦电极和阳极的每一个中的静电场控制体，各静电场控制体具有三个电子束通孔；其特征在于：

固定于聚焦电极和阳极的每一个中的静电场控制体的各外边孔具有圆形和矩形的组合形状，并且相互对置的所述外边孔相对于其垂直轴对称。

2.如权利要求1所述的电子枪，其中，所述聚焦电极或阳极具有一个凸缘，并且在从所述聚焦电极或阳极的凸缘的中心到其直线的部分变为曲线部分的所述凸缘的点之间的水平距离P2小于所述聚焦电极或所述阳极的中心孔与外边孔之间的中心距离P1。

3.如权利要求2所述的电子枪，其中，聚焦电极的静电场控制体中的外边孔具有圆形和矩形的组合形状，该矩形相对于外边孔的垂直轴在与中心孔相反的方向上延伸。

4.如权利要求2所述的电子枪，其中，阳极的静电场控制体中的外边孔具有圆形和矩形的组合形状，该矩形相对于外边孔的垂直轴向中心孔的方向延伸。

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