CN1259755A - 彩色阴极射线管的动态聚焦电子枪 - Google Patents

Abstract

一种彩色阴极射线管的动态聚焦电子枪,其包括:构成一个三极管的阴极,控制极及帘栅极;第一聚焦电极,它具有通过它的发射面形成的三个垂直方向伸长的电子束透孔;第二聚焦电极,它与第一聚焦电极一起构成四极透镜,并具有形成在它的面对着第一聚焦电极发射面的进入面中的三个圆形电子束透孔;及最后加速电极,它安装在第二聚焦电极的附近并与第二聚焦电极一起构成主电子透镜。

Description

彩色阴极射线管的动态聚焦电子枪

本发明涉及彩色阴极射线管的动态聚焦电子枪，更具体地，涉及具有形成四极透镜的改进型电子束透孔的彩色阴极射线管的聚焦电子枪。

安装在阳极射线管颈部的电子枪用于发射激励磷涂层的热离子。阴极射线管的性能受到由电子枪发射的电子束着落到磷层上的状态的影响。于是，开发出了用于改进聚焦特性的电子枪，以使得由电子枪发射的电子束精确地着落在磷层的预定位置上并减少电子透镜的像差。

图1表示彩色阴极射线管的这种传统电子枪的一个例子。

该电子枪包括阴极2，控制极3及帘栅极4，它们构成一个三极管；第一，第二，第三，第四及第五聚焦电极5，6，7，8及9顺序地布置在该三极管的附近并构成一个辅助电子透镜，及一个最后加速电极10安装在第五聚焦电极9的附近并构成一个主电子透镜。

如图2所示，用于形成四极透镜的、垂直方向伸长的电子束透孔7b及水平方向伸长的电子束透孔8a分别形成在第三聚焦电极7的发射表面及第四聚焦电极8的进入表面上。并且，如图3所示，垂直方向伸长的电子束透孔8b形成在第四聚焦电极8的发射表面上，垂直方向伸长的电子束透孔9a形成在第五聚焦电极9的进入表面上。在第五聚焦电极9的整个表面中形成的电子束透孔9a的上、下边缘处，形成有托片9c，这些托片被插到形成在第四聚焦电极8的发射表面的电子束透孔8b中。

在如上述构成的彩色阴极射线管的电子枪中，因为电子束透孔7b，8a，8b，9a必须形成在颈部的有限直径中，电子束透孔之间的距离就非常小。例如，水平方向伸长的电子束透孔8a间的桥接宽度(W)很小，即为0.4-0.6mm，这些桥接部分易受外力而变形。

并且，当形成了第一四极透镜时，由于水平方向伸长的电子束透孔8a形成在第四聚焦电极8的整个表面上，垂直会聚力变小，为获得理想的垂直聚焦力就必须对该电极施加高的动态电压。同样地，由于托片9c必须形成在在第五聚焦电极9电子束透孔9a的上、下边缘处，电极的制造极其困难。

在美国专利No.4814670中公开的另一种传统彩色阴极射线管电子枪的例子表示在图4中。

参照该附图，在构成四极透镜的第一聚焦电极11的发射表面上形成了三个电子束透孔12，在第一聚焦电极11对面的第二聚焦电极13的进入平面上形成了一个在其中穿过三个电子束的、水平方向伸长的电子束透孔14，它与第一聚焦电极11构成四极透镜。在第一聚焦电极11上施加聚焦电压VF，其乃静态电压，而在第二聚焦电极13上施加与偏转信号同步变化的动态聚焦电压VD。

在上述的电子枪中，由于在第二聚焦电极13中形成了单个水平方向伸长的电子束透孔(图4中14)，由第一及第二聚焦电极11及13产生的电子透镜中心和两端的放大率则不同。因此，着落在屏幕左侧及右侧的电子束点径变成不一样，这引起了莫尔条纹现象。

为解决以上问题，本发明的目的在于提供一种用于彩色阴极射线管的动态聚焦电极，它能降低所需动态聚焦电压，并通过阻止莫尔条纹现象来改进图象的分辨率。

为了实现上述目的，相应地，提供了一种彩色阴极射线管的动态聚焦电子枪，其包括：构成一个三极管的阴极、控制极及帘栅极；第一聚焦电极，它具有通过它的发射面形成的三个垂直方向伸长的电子束透孔；第二聚焦电极，它与第一聚焦电极一起构成四极透镜，并具有形成在它的面对着第一聚焦电极发射面的进入面中的三个圆形电子束透孔；及最后加速电极，它安装在第二聚焦电极的附近并与第二聚焦电极一起构成主电子透镜。

根据本发明的另一方面，在第一聚焦电极上形成圆形或正多边形的电子束透孔，及在第二聚焦电极中形成正多边形的或水平方向伸长的电子束透孔。

根据本发明的又一方面，提供了一种彩色阴极射线管的动态聚焦电子枪，其包括：构成一个三极管的阴极、控制极及帘栅极；自帘栅极顺序设置的第一及第二聚焦电极；第三聚焦电极，它具有通过它的发射面形成的垂直方向伸长的电子束透孔；第四聚焦电极，它具有通过它的面对第三聚焦电极发射面的进入面上形成的圆形电子束透孔及通过它的发射面形成的垂直方向伸长的电子束透孔；第五聚焦电极，它具有通过它的面对第四聚焦电极发射面的进入面上形成的圆形电子束透孔；及最后加速电极，它安装在第五聚焦电极的附近，及其中在帘栅极及第二聚焦电极上施加静态电压，在第一及第四电极上施加高于静态电压的聚焦电压，及在第三及第五聚焦电极上施加与偏转信号同步地变化的、及等于或高于聚焦电压的动态聚焦电压。

通过参照附图对本发明优选实施例的详细描述将会使本发明的上述目的和优点变得更加清楚，其附图为：

图1是表示彩色阴极射线管的一种传统电子枪的侧视图；

图2及3是表示图1中所示的、形成四极透镜及电子束透孔的电极的分解透视图；

图4是表示彩色阴极射线管的另一种传统电子枪的侧视图；

图5是表示根据本发明一个实施例的彩色阴极射线管电子枪的侧视图；

图6是表示形成图5所示电子枪中所使用的四极透镜的电极的分解透视图；

图7是表示形成图5所示电子枪中所使用的四极透镜的电极另一例的分解透视图；

图8表示在图5所示电子枪中产生的透镜及通过这些透镜的电子束路径；

图9是表示根据本发明另一实施例的彩色阴极射线管电子枪的横截面图；

图10是在图9所示电子枪中使用的电极的解体透视图；

图11至13是在图9所示电子枪中使用的电极另一例的解体透视图；

图14表示施加在通过由图9中所示电子枪产生的电子透镜的电子束横截面上的会聚力及发散力。

图5表示根据本发明一个实施例的彩色阴极射线管电子枪。

如该图所示，该电子枪包括：构成一个三极管的阴极21、控制电极22及帘栅极23，构成辅助电子透镜及第一和第二四极透镜的第一，第二，第三，第四及第五聚焦电极24，25，26，27及28，及最后加速电极29，它设在第五聚焦电极28的附近并构成具有聚焦透镜及会聚透镜的主电子透镜。

在各电极中形成了穿过三个电子束的、以行式排列的三个电子束透孔或单个电子束透孔。

根据本发明的特征，如图6及7所示，通过第三及第四聚焦电极26及27的发射面分别形成垂直方向伸长的电子束透孔26u及27u，及通过第四及第五聚焦电极27及28的进入面分别形成圆形的电子束透孔27i及28i。在垂直方向伸长的电子束透孔26u及27u的垂直边缘上形成凹入部分26a及27a。这些凹入部分26a及27a最好彼此对称地形成。根据本发明的电子枪可按照需要包括三个聚焦电极。

在该电子枪工作期间，在控制极22上施加第一静态电压V1，及在帘栅极23及第二聚焦电极25上施加比第一静态电压高的第二静态电压V2。并且，在第一及第四聚焦电极24及27上施加比第二静态电压V2高的聚焦电压VF，在第三及第五电极26及28上与偏转信号同步变化的、高于或等于聚焦电压VF的抛物线形动态聚焦电压VFd，并在最后加速电极29上施加高压阳极电压VE。于是，电压电平之间的关系如下：

V1＜V2＜VF≤VFd＜VE。

施加在各电极上的电压电平并不限制于上述实施例中的这些，可在各电极上施加合适的电压，以使得通过至少形成两个四极透镜来聚焦电子束。

现在，将参照图5至8来描述根据该实施例的上述用于彩色阴极射线管的动态聚焦电极的工作。标记H代表电子透镜垂直横截面的一半，及标记V代表其水平横截面的一半。

当将电位施加到构成该电子枪的各电极上时，在第一、第二及第三聚焦电极24、25、及26之间产生了单电位的辅助电子透镜(未示出)。如图8中所示，根据电子束落在磷屏上的位置在第三及第四聚焦电极26及27之间选择地产生第一四极透镜Q1，在第四及第五聚焦电极27及28之间产生第二四极透镜Q2，及在第五聚焦电极28及最后加速电极29之间产生具有聚焦透镜及会聚透镜的主透镜ML。

在上述各电极之间产生的电子透镜的强度及聚焦可根据电子束的着落位置而变化，对此现在将要描述。

首先，当由电子枪发射的电子束落在磷屏的中间部分时，实质上等于聚焦电压VF的动态聚焦电压VFd被施加在第四聚焦电极27上。因此，在第一、第二及第三聚焦电极24，25，26之间产生了单电位静电透镜，及在第五聚焦电极28和最后加速电极29之间产生了双电位主透镜ML。但是，在第三及第四聚焦电极26及27之间和在第四及第五聚焦电极27及28之间未产生出第一及第二四极透镜Q1及Q2。

构成主透镜ML的第五聚焦电极28及最后加速电极29包括具有大直径电子束透孔的外电极(未示出)及具有小直径电子束透孔的内电极(未示出)。聚焦透镜及会聚透镜由这些透孔来产生。

因此，由阴极21发射的电子束被单电位辅助电子透镜初步聚焦及加速，并然后被主透镜ML的聚焦及会聚透镜聚焦并落在磷屏的中心部分。

当由电子枪发射的电子束落在磷屏的外围部分时，在第四聚焦电极27上施加高于聚焦电压VF的动态聚焦电压VFd。因此，在第一、第二、及第三聚焦电极24、25及26之间产生了辅助电子透镜。在第三及第四聚焦电极26及27之间产生了第一四极透镜Q1，并在第四及第五聚焦电极27及28之间产生了第二四极透镜Q2。而且，在第五聚焦电极28及最后加速电极29之间产生了包括聚焦透镜及会聚透镜的主透镜ML。

这里，第一及第二四极透镜Q1及Q2是分别由垂直方向伸长的电子束透孔26u及27u(见图6和7)和圆电子束透孔27i及28i产生的，也即，第一及第二四极透镜Q1及Q2是不对称的。这就是说，第一四极透镜Q1在水平方向具有相对强的发散力及在垂直方向具有较弱的会聚力。第二四极透镜Q2具有较强的会聚力，尤其是，在垂直方向上具有较强的发散力。

因此，由阴极21发射的电子束在通过辅助电子透镜时被初步聚焦及加速，并然后被第一及第二四极透镜Q1及Q2聚焦。这里，电子束的垂直分量在通过第一四极透镜Q1时被弱聚焦，然后以小的入射角入射到第二四极透镜Q2。在第二四极透镜Q2处电子束在垂直方向上再遭到强的发散力。甚至当电子束在第二四极透镜Q2处遭到垂直方向的强发散力时，由于电子束的入射角小，电子束很少受球面像差的影响。

电子束的水平分量受到第一四极透镜Q1的水平方向强发散力，然后入射到第二四极透镜Q2的外围部分，在这里，电子束再遭到第二四极透镜Q2的相对强的会聚力。

遭受到该会聚力及该发散力的电子束在垂直方向上变长。垂直伸长的电子束在经过产生于第五聚焦电极28及最后加速电极29之间时被聚焦及加速，然后被偏转线圈的偏转磁场偏转，再着落在磷屏的外围部分上。因为当垂直伸长的电子束经过偏转磁场时由于洛伦兹效应在垂直方向上其会聚力增强，在电子束着落于磷屏的外围部分时可防止光晕圈和莫尔波纹现象。

形成在第四及第五聚焦电极27及28的进入面上的圆形电子束透孔27i及28i的直径大致上与形成在第三及第四聚焦电极26及27的发射面上的电子束透孔26u及27u的水平宽度相同。因此，可以防止四极透镜的垂直会聚力变弱。此外，与传统技术相比，动态聚焦电压可减少约20％或更多。

图9表示根据本发明另一实施例的阴极射线管电子枪。

根据该实施例的电子枪包括：构成一个三极管的阴极31、控制极32及帘栅极33，构成辅助透镜及四极透镜的第一及第二聚焦电极34及35，及安装在第二聚焦电极35附近的、并构成主透镜的最后加速电极36。

根据下面将要描述的电压施加来形成四极透镜的电子束透孔被形成在第一聚焦电极34的发射面及第二聚焦电极35的进入面中。换言之，如图10及11所示，通过第一聚焦电极34的发射面形成了其中穿过三个电子束的、垂直方向伸长的电子束透孔34h，通过第二聚焦电极35的进入面形成圆形电子束透孔35h或正多边形(这里为方形)电子束透孔35a。垂直伸长的电子束透孔34h的垂直边缘中心部分可以凹入。并且，电子束透孔35a最好为方形。

作为形成四极透镜的透孔的另一例，如图12及13所示，通过第一聚焦电极34的发射面形成圆形或正多边形的电子束透孔34b或34c，及通过第二聚焦电极35的进入面可形成水平方向伸长的电子束透孔35b或在其中穿过三个电子束的、大直径水平方向伸长的电子束透孔35c。

在根据该实施例的电子枪工作期间，如图9中所示，对控制极32施加第一静态电压V1，对帘栅极33及第一聚焦电极34施加高于第一静态电压V1的第二静态电压V2。对第二聚焦电极35施加与偏转信号同步变化的抛物线形动态聚焦电压VFD，及对最后加速电极36施加高压阳极电压VE。当如上所述地施加电压时，就在各电极之间产生出电子透镜。

当由电子枪发射的电子束射到磷屏的外围部分时，与偏转信号同步变化的动态聚焦电压VFD被施加到第二聚焦电极35。因此，由第一及第二聚焦电极34及35的垂直伸长的电子束透孔34h及圆形电子束透孔35h产生四极透镜，并在第二聚焦电极35及最后加速电极36之间产生主透镜。如果以这种方式形成透镜，由阴极发射的电子束在垂直方向上受到发散力及在水平方向上受到会聚力，以致它在垂直方向变长，如图14中所示。

电子束的垂直伸长补偿了由于偏转线圈的桶形及枕形磁场引起的电子束的水平伸长。因此，着落在磷屏外围部分上的电子束横截面的光晕圈现象能被阻止，由此改善了图象的分辨率。

根据本发明的彩色阴极射线管的电子枪，用于形成四极透镜的电子束透孔被作成垂直长形或圆形，由此减少动态聚焦电压，减少制造电极的成本，并在电极质量方面的可靠性得以增加。尤其是，由于偏转磁场引起的电子束失真能被减小，在整个磷屏上可获得均匀的电子束横截面。

虽然对本发明是通过图中所示的实施例进行描述的，但这些实施例仅以例子的方式提出，在本发明的范围内该领域的熟练技术人员可作出多种变型。

Claims (7)

1.一种彩色阴极射线管的动态聚焦电子枪，其包括：

构成一个三极管的阴极、控制极及帘栅极；

第一聚焦电极，它具有通过它的发射面形成的三个垂直方向伸长的电子束透孔；

第二聚焦电极，它与第一聚焦电极一起构成四极透镜，并具有形成在它的面对着第一聚焦电极发射面的进入面中的三个圆形电子束透孔；及

最后加速电极，它安装在第二聚焦电极的附近并与第二聚焦电极一起构成主电子透镜。

2.根据权利要求1的动态聚焦电子枪，在第二聚焦电极上施加与偏转信号同步变化的动态聚焦电压，仅在第一聚焦电极上施加低于动态聚焦电压的静态电压。

3.一种彩色阴极射线管的动态聚焦电子枪，其包括：

构成一个三极管的阴极、控制极及帘栅极；

第一聚焦电极，它具有通过它的发射面形成的三个垂直方向伸长的电子束透孔；

第二聚焦电极，它与第一聚焦电极一起构成四极透镜，并具有形成在它的面对着第一聚焦电极发射面的进入面中的三个正多边形电子束透孔；及

最后加速电极，它安装在第二聚焦电极的附近并与第二聚焦电极一起构成主电子透镜。

4.根据权利要求3的动态聚焦电子枪，其中通过第二聚焦电极形成的电子束透孔是矩形的。

5.一种彩色阴极射线管的动态聚焦电子枪，其包括：

构成一个三极管的阴极、控制极及帘栅极；

第一聚焦电极，它具有通过它的发射面形成的三个圆形的电子束透孔；

第二聚焦电极，它与第一聚焦电极一起构成四极透镜，并具有形成在它的面对着第一聚焦电极发射面的进入面中的三个水平方向伸长的电子束透孔；及

最后加速电极，它安装在第二聚焦电极的附近并与第二聚焦电极一起构成主电子透镜。

6.一种彩色阴极射线管的动态聚焦电子枪，其包括：

构成一个三极管的阴极、控制极及帘栅极；

第一聚焦电极，它具有通过它的发射面形成的三个正多边形的电子束透孔；

第二聚焦电极，它与第一聚焦电极一起构成四极透镜，并具有形成在它的面对着第一聚焦电极发射面的进入面中的一个大直径水平方向伸长的电子束透孔；及

最后加速电极，它安装在第二聚焦电极的附近并与第二聚焦电极一起构成主电子透镜。

7.一种彩色阴极射线管的动态聚焦电子枪，其包括：

构成一个三极管的阴极、控制极及帘栅极；

自帘栅极顺序设置的第一及第二聚焦电极；

第三聚焦电极，它具有通过它的发射面形成的垂直方向伸长的电子束透孔；

第四聚焦电极，它具有通过它的面对第三聚焦电极发射面的进入面上形成的圆形电子束透孔及通过它的发射面形成的垂直方向伸长的电子束透孔；

第五聚焦电极，它具有通过它的面对第四聚焦电极发射面的进入面上形成的圆形电子束透孔；及

最后加速电极，它安装在第五聚焦电极的附近，及其中在帘栅极及第二聚焦电极上施加静态电压，在第一及第四电极上施加高于静态电压的聚焦电压，及在第三及第五聚焦电极上施加与偏转信号同步地变化的、及等于或高于聚焦电压的动态聚焦电压。

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