CN1320591C - 彩色阴极射线管装置 - Google Patents

Abstract

一种彩色阴极射线管装置，包括：真空管；荧光屏；电子枪，其包含用于产生三束电子束的电子束产生部分、聚焦电极、阳极电极、第一场校正电极和第二场校正电极；以及偏转器，以用于偏转从电子枪发射的三束电子束，其中聚焦电极、第一场校正电极、阳极电极和第二场校正电极形成一电子透镜，其中通过向聚焦电极和第一场校正电极施加聚焦电压和向阳极电极和第二场校正电极施加高于该聚焦电压的阳极电压，在聚焦电极的内部，沿垂直于水平方向的垂直方向的聚焦力强于沿水平方向的聚焦力，在阳极电极的内部，沿垂直方向的发散力强于沿水平方向的发散力。

Description

彩色阴极射线管装置

技术领域

本发明涉及彩色阴极射线管装置。更具体地说，本发明涉及适于彩色阴极射线管的电子枪。

背景技术

下面参照图11描述典型常规彩色阴极射线管装置。图11是彩色阴极射线管装置整体结构的水平剖面图。如图11所示，彩色阴极射线管装置具有由粘结成一体的面板1和漏斗2构成的真空管以及设置在真空管内部空间中的荫罩3、荧光屏4和电子枪6。另外，偏转线圈8设置在真空管的外周。荧光屏4包括形成于面板1的内表面上以分别用于发射红光、绿光和蓝光的三色荧光层。电子枪6设置在漏斗2的颈部5的内部空间中，并朝荧光屏4发射三色电子束(用于蓝色荧光层的电子束7B、用于绿色荧光层的电子束7G和用于红色荧光层的电子束7R)。荫罩3设置在荧光屏4的对面并隔开预定的间隔。通过用偏转线圈8产生的磁场偏转从电子枪6发射的三束电子束(7B，7G和7R)并水平和垂直扫描荧光屏4，在荧光屏4上显示彩色图像。

在这种彩色阴极射线管装置中，通常使用的是用于释放三束自动会聚电子束的直列型彩色阴极射线管装置，作为电子枪6，其包括发射三束直列型电子束的直列型电子枪，该三束直列型电子束由中心束和一对侧束组成并在相同水平面上传播，而且作为偏转线圈8，其包括产生非均匀磁场(自动会聚磁场)的偏转线圈，该非均匀磁场包括作为水平偏转磁场的枕形磁场和作为垂直偏转磁场的桶形磁场。

存在各种直列型电子枪，其中一种是称为BPF(双电势聚焦)型电子枪。还存在各种用于直列型电子枪的主透镜结构，其中一种称为重叠场型。这里，参照图12-15描述包括重叠场型主透镜的典型常规BPF型电子枪的结构。

图12A示出了常规电子枪整体结构的示意性水平剖面图，图12B示出了常规电子枪整体结构的示意性垂直剖面图。如图12A和12B所示，典型常规BPF型电子枪包括从三个直列阴极117到荧光屏的方向(图12A和12B中的向右方向)连续设置的第一栅极111、第二栅极112、第三栅极113和第四栅极114。

从三个阴极117的每一个发射电子束。在第一栅极111上形成有对应于从上述三个直列阴极117发射的三束电子束的三个电子束通道孔径(开孔)118。同样，在第二栅极形成有对应于从上述三个直列阴极117发射的三束电子束的三个电子束通道孔径128。阴极117、第一栅极111和第二栅极112构成产生电子束并形成主透镜有效物点的三个电极部分。

在第三栅极113中，在电子束入射侧(入射侧)的端部、即在与第二栅极112相对的部分形成三个电子束通道孔径，在电子束从第三栅极113出射侧(出射侧)的端部、即与第四栅极114相对的部分形成所有三束电子束公用的电子束通道孔径。图13是在束下游侧的第三栅极部分结构的示意性半透明透视图。如图13所示，在第三栅极113的出射侧的端部形成三束电子束公用并具有沿三束电子束排列方向的主轴的椭圆形电子束通道孔径。

如图13所示，具有形成于其中的三个电子束通道孔径148B、148G和148R的场校正电极125设置在第三栅极113的内部。

在第四栅极114中，在电子束入射侧(入射侧)的端部、即与第三栅极113相对的部分形成三束电子束公用的电子束通道孔径，在电子束出射侧(出射侧)的端部形成三个电子束通道孔径。图14是在电子束下游侧的第四栅极部分结构的示意性半透明透视图。如图14所示，在第四栅极114的入射侧的端部形成三束电子束公用并具有三束电子束排列方向的主轴的椭圆形电子束通道孔径。

如图14所示，具有形成于其中的三束电子束通道孔径188B、188G和188R的场校正电极126设置在第四栅极114的内部。通常，在第三栅极113和第四栅极114中形成的三束电子束公用的电子束通道孔径形成相同的形状。

在该电子枪中，第一栅极111施加的电压比施加到阴极117上的电压低，第二栅极112施加的电压比施加到第一栅极111上的电压高，第三栅极113施加的电压比施加到第二栅极112上的电压高，第四栅极114施加的电压比施加到第三栅极113上的电压高。例如，大约为50V-100V的电压施加给阴极117，第一栅极111接地(0V)，大约600V的电压施加给第二栅极112，大约8kV的电压施加给第三栅极113，大约30kV的高压施加给第四栅极114。

从电子光学方面看，在该电子枪中，通过第二栅极112和第三栅极113形成用于预聚焦从三个电极部分发射的电子束的预聚焦透镜，而通过第三栅极113、场校正电极125、第四栅极114和场校正电极126最终在荧光屏4上形成用于聚焦电子束的重叠场型BPF主透镜。

在该结构的情况下，彼此相对的第三栅极113和第四栅极114中的每个部分、即第三栅极113的出射侧端部和第四栅极114的入射侧端部具有水平方向长度大于垂直方向长度的开口(电子束通道孔径)，从而使得电场穿过第三栅极113侧和第四栅极114侧。穿过第三栅极113侧的电场形成水平方向聚焦力弱于垂直方向聚焦力的电子透镜。但是，如图13所示，场校正电极125具有垂直方向最大开口尺寸大于水平方向最大开口尺寸的纵向拉长的电子束通道孔径148R、148G和148B，从而进行电场校正，其中垂直方向的聚焦力相对于水平方向的聚焦力明显减小。因此，最终在第三栅极113内部形成水平方向聚焦力和垂直方向聚焦力基本相等的电子透镜。由第三栅极113的开口产生的电场聚焦力在三束直列排列的电子束的中心束和侧束之间是不同的。通常，为了补偿这种不同，使得在第三栅极113内部的场校正电极125中的各个电子束通道孔径148R和148B的开口率(垂直方向最大开口直径/水平方向最大开口直径)小于电子束通道孔径148G的开口率，如图13所示。

另一方面，穿过第四栅极114侧的电场形成在水平方向发散力弱于垂直方向发散力的电子透镜。但是，如图14所示，场校正电极126具有垂直方向最大开口直径大于水平方向最大开口直径的纵向拉长的电子束通道孔径188R、188G和188B，从而进行电场校正，其中垂直方向发散力相对于水平方向发散力明显减小。因此，最终在第四栅极114内部形成水平方向发散力基本上等于垂直方向发散力的电子透镜。同样，在该电子透镜中出现三束直列排列的电子束的中心束和侧束施加不同发散力的现象。通常，为了补偿这种不同，使得在第四栅极114内部的场校正电极126中的电子束通道孔径188R和188B的开口率小于电子束通道孔径188G的开口率，如图14所示。

为了提高彩色阴极射线管射装置的图像质量，期望在荧光屏上实现极佳的聚焦性能，即，减小在荧光屏整个区域中电子束在水平方向和垂直方向的斑点直径。在荧光屏上，在周边区域电子束在水平方向和垂直方向的斑点直径最大，在该周边区域的斑点直径的增加是导致图像变坏的最大原因。因此，降低在荧光屏周边区域水平方向和垂直方向斑点直径的增加是提高图像质量的有效方式。此外，在荧光屏上，各电子束由核心部分和模糊部分构成。图15是在荧光屏上的电子束斑点形状的示意性平面图。如图15所示，由于当电子束通过偏转线圈产生的偏转磁场时产生的偏转像差，产生电子束的模糊部分(图15中的虚线)，从而表明其形成于荧光屏的周边区域。此外，产生模糊部分使得相对于核心部分(图15中的实线)垂直方向的斑点直径增大。因此，模糊部分的产生是导致图像降低的主要原因。

最近，已知下列方法作为用于降低荧光屏的周边区域的电子束斑点直径的方法。即，当电子束完美地在荧光屏中心区域沿水平方向聚焦电子束时施加的水平合理聚焦电压设定比在电子束完美地在荧光屏中心区域沿垂直方向聚焦电子束时的垂直合理聚焦电压高出1000V-100V，并且在操作时，在水平合理聚焦电压和垂直合理聚焦电压之间施加中间电压作为聚焦电压。利用这种方法，在电子枪到达荧光屏周边区域时产生的偏转像差造成的聚焦恶化可以遍及整个荧光屏，从而抑制荧光屏局部聚焦恶化。但是，如图15所示，单独用该方法获得的电子束的束斑点在荧光屏的周边区域具有水平拉长的核心部分和在核心部分上下产生的模糊部分，因此，期望进一步改进。

作为减小荧光屏周边区域的电子束斑点直径的方法，已知可减小通过偏转磁场的电子束沿垂直方向的斑点直径，以最小化在偏转线圈中的偏转像差影响。利用这种方法，能够减小荧光屏的周边区域通过偏转磁场在电子束斑点中产生的垂直模糊部分。下面参照图16描述实现该目的的具体结构实例。图16是表示第二栅极结构的示意性透视图。通常，形成预聚焦透镜的第二栅极112包括位于电子束通道孔径128的周边处的凹槽129，如图16所示。在该结构的情况下，要求尽可能地减小从电子枪侧进入主透镜的电子束沿垂直方向的斑点直径，从而导致对电子束更严格的限制。而且，该方法不能实现电子束沿水平方向的斑点直径的改善。

作为减小荧光屏上电子束沿水平方向的斑点直径的方法，通常已知可增加主透镜沿水平方向的有效透镜直径。作为增加主透镜沿水平方向的有效透镜直径的方法，已知使在出口附近主透镜沿水平方向的发散力弱于其沿垂直方向的发散力，其中通过在出口附近设置形成四极透镜的场校正电极，电子束从主透镜出射，从而增加主透镜沿水平方向的有效透镜直径(例如，参见JP2001-357796A)。但是，采用该方法，增加了电子束沿水平方向完美聚焦在荧光屏中心区域时施加的水平合理聚焦电压，从而增加了水平合理电压和在电子束沿垂直方向完美聚焦在荧光屏中心区域时施加的垂直合理电压之间的差。因此，增加了沿垂直方向的电子束的斑点直径，因而不能提高图像质量。为了减小水平合理聚焦电压和垂直合理聚焦电压之间的差，例如，可获得这样的方法，以使电子束在进入主透镜之前通过四极透镜。但是，需要提供形成四极透镜的附加电极，并且需要提供供应附加电极电势的附加结构，从而导致成本增加。另外，即使根据该方法在主透镜前面设置四极透镜使电子束的水平聚焦电压和垂直聚焦电压之间的差设定在100V-1000V或更小的范围内，主透镜沿水平方向的有效直径增加，主透镜沿垂直方向的有效直径显著减小。因此，垂直透镜像差增加，增加了电子束沿垂直方向的斑点直径。

作为解决在使用JP2001-357796A公开的技术时产生的电子束沿垂直方向的斑点直径增加的问题的方法，已知可形成水平方向长度大于垂直方向长度的矩形控制电极的电子束通道孔径和形成圆形的电子束通过的加速电极的电子束通道孔径(例如，参见JP H10-289671A)，以增加有效物点沿水平方向的直径并减小有效物点沿垂直方向的直径。利用该方法，可能抑制电子束沿水平方向的斑点直径的增加。但是当有效物点沿水平方向和有效物点沿垂直方向的直径取决于主透镜沿水平方向的有效透镜直径和主透镜沿垂直方向的有效透镜直径之间的差时，该方法导致进入主透镜电子束水平方向的斑点直径过多增加，从而电子束容易撞击具有电子束通道孔径的控制电极，耐压特性变坏。另外，彩色阴极射线管装置的亮度不能充分地增加，因为如果电子束容易撞击各种电极，就不能充分地增加电子束产生的电流。相反，如果减小控制电极的电子束通道孔径沿水平方向的长度和其沿垂直方向的长度之间的差，以便保证电子束的斑点直径足够小，以防止电子束撞击控制电极，这样便不可能解决荧光屏上沿垂直方向增大的电子束斑点直径的问题。即，利用该方法，不可能增加主透镜沿水平方向的有效透镜直径并同时形成用于沿垂直方向具有减小的有效透镜直径的主透镜的最佳电子束。

如上所述，为了实现彩色阴极射线管装置的优异图像质量，需要减小荧光屏整个区域中电子束沿水平方向和垂直方向的斑点直径。但是，即使使用上述常规技术，难以同时减小水平方向的斑点直径和垂直方向的斑点直径。

发明内容

因此，本发明通过使用在荧光屏整个区域中水平方向斑点直径和垂直方向斑点直径均不局部增加并且水平方向斑点直径小于常规电子束斑点直径的电子束，以提高彩色阴极射线管装置的图像质量。

为解决上述问题，根据本发明的彩色阴极射线管装置包括：真空管，其包括面板和漏斗；荧光屏，其设置在该面板的内表面上；电子枪，其设置在该真空管内部，并包括用于产生由沿水平方向排列的中心电子束和一对旁侧电子束组成的三束电子束的电子束产生部分、从该电子束产生部分侧开始沿着该三束电子束的行进方向顺序设置的聚焦电极和阳极电极、设置在该聚焦电极内部的第一场校正电极、设置在该阳极电极内部的第二场校正电极；以及偏转器，其设置在该漏斗的外周，以用于偏转从该电子枪发射的三束电子束。该聚焦电极具有管形结构，且在阳极电极侧的端部包括该三束电子束公用并具有沿水平方向的长轴和沿垂直方向的短轴的非圆形孔径。该阳极电极包括管形结构，且在聚焦电极侧的端部具有该三束电子束公用并具有沿水平方向的长轴和沿垂直方向的短轴的非圆形孔径。聚焦电极、第一场校正电极、阳极电极和第二场校正电极形成主透镜，其中通过向聚焦电极和第一场校正电极施加聚焦电压、向阳极电极和第二场校正电极施加高于该聚焦电压的阳极电压，在该聚焦电极内部，沿垂直方向的聚焦力强于沿水平方向的聚焦力，并在该阳极电极内部，沿垂直方向的发散力强于沿水平方向的发散力，该主透镜将该三束电子束聚焦在荧光屏上，该电子枪的电子束产生部分包括阴极电极、控制电极和加速电极，该阴极电极用于发射三束电子束，该控制电极具有对应于该三束电子束的三个孔径，以用于控制该阴极电极中的三束电子束的产生，该加速电极具有对应于该三束电子束的三个孔径，以用于加速该三束电子束，该控制电极在该加速电极侧包括三个凹槽，其分别形成于该控制电极中的三个孔径的周边处，以及通过向该加速电极施加低于该聚焦电压的加速电压和向该控制电极施加低于该加速电压的控制电压，进入该主透镜的三束电子束中的每一个形成为具有水平方向的最大尺寸大于垂直方向的最大尺寸的截面；该控制电极为平行于将该三束电子束的行进方向作为法线的平面设置的片状电极，该控制电极中的三个孔径中的每一个具有水平方向的长度大于垂直方向的长度的形状，以及该控制电极中的三个凹槽中的每一个具有垂直方向的长度大于水平方向的长度的形状。

利用本发明的彩色阴极射线管装置，可以在荧光屏的整个表面上获得优异的聚焦特性，而不会在荧光屏上产生明显恶化的电子束斑点。

附图说明

图1A是根据实施例1的电子枪结构的示意性水平剖面图，图1B是根据实施例1的电子枪结构的示意性垂直剖面图。

图2是根据实施例1的电子枪的第一栅极结构的示意性透视图。

图3是根据实施例1的电子枪的第二栅极结构的示意性透视图。

图4是根据实施例1的电子枪的第三栅极和第一场校正电极的部分结构的示意性半透明透视图。

图5是根据实施例1的电子枪的第四栅极和第二场校正电极的部分结构的示意性半透明透视图。

图6是在根据实施例1的彩色阴极射线管装置的荧光屏上的电子束斑点形状的示意性平面图。

图7A是根据实施例2的电子枪结构的水平剖面图，图7B是根据实施例2的电子枪结构的示意性垂直剖面图。

图8是根据实施例2的电子枪的第四栅极和第二场校正电极的部分结构的示意性半透明透视图。

图9是根据本发明改型的电子枪第二栅极结构的示意性透视图。

图10是根据本发明改型的电子枪第三栅极的部分结构的示意性透视图。

图11是常规彩色阴极射线管装置的整体结构的示意性水平剖面图。

图12A是常规电子枪的整体结构的水平剖面图，图12B是常规电子枪的整体结构的示意性垂直剖面图。

图13是常规电子枪中的第三栅极的部分结构的示意性半透明透视图。

图14是常规电子枪中的第四栅极的部分结构的示意性半透明透视图。

图15是常规彩色阴极射线管的荧光屏上的电子束的斑点形状的示意性平面图。

图16是常规电子枪中的第二栅极结构的示意性透视图。

具体实施方式

如上所述，根据本发明的彩色阴极射线管装置包括：具有面板和漏斗的真空管；荧光屏；电子枪；以及用于偏转从电子枪发射的电子束的偏转器。由于本发明的特征在于电子枪的电极结构，下面仅描述电子枪的结构。应该指出，其它部件可以是任何已知或期望的结构。

根据本发明的电子枪包括一作为主透镜的电子透镜，通过向聚焦电极和第一场校正电极施加聚焦电压以及向阳极电极和第二场校正电极施加高于该聚焦电压的阳极电压，该电子透镜在聚焦电极内沿垂直于水平方向的垂直方向的聚焦力强于水平方向的聚焦力，并在阳极电极内沿垂直方向的发散力强于沿水平方向的发散力。利用这种结构，可以增加水平方向的有效透镜直径。因此，可以减小荧光屏电子束沿水平方向的斑点直径。另一方面，尽管稍稍减小沿垂直方向的有效透镜直径，在荧光屏的中心区域，通过该主透镜的电子束的水平合理聚焦电压和垂直合理聚焦电压之间不会具有显著的差异。因此，可以抑制由水平合理聚焦电压和垂直合理聚焦电压之间的差异造成的垂直方向电子束斑点直径的增加。应该指出，水平合理聚焦电压和垂直合理聚焦电压之间的差可以最优化为100V-1000V，其一般需要对电极尺寸进行细微的设计改动。即，可以减小电子束沿水平方向的斑点直径，并抑制在荧光屏的整个区域中电子束沿水平方向和垂直方向的斑点直径的局部增加。因此，可以获得改进的图像质量。

根据本发明的彩色阴极射线管装置可以具有这样的结构，其中第一场校正电极为片状电极，其具有沿水平方向对应于三束电子束排列的三个孔径，并设置在聚焦电极内部，以平行于以三束电子束的行进方向作为法线的平面。在第一场校正电极中的三个孔径中，对应于该对旁侧电子束的两个旁侧孔径中的每一个具有水平方向的最大开口尺寸大于垂直方向的最大开口尺寸的非圆形形状。当垂直方向的最大开口直径与水平方向的最大开口直径的比率称为开口率时，两个旁侧孔径中的每一个的开口率小于第一场校正电极中的三个孔径中对应于中心电子束的中心孔径的开口率。利用这种结构，可以形成在垂直方向比水平方向强烈的穿透电场，从而可以在聚焦电极内形成三束电子束公用并包括沿垂直方向的聚焦力强于沿水平方向的聚焦力的四极的聚焦透镜。另外，可以减小施加到中心束的电场和施加到该对侧束的电场之间的差异。

根据本发明的彩色阴极射线管装置可以具有这样的结构，其中第二场校正电极由一对设置在阳极电极内的片状电极构成，该阳极电极平行于水平方向并平行于包括三束电子束的行进方向的平面，三束电子束在该对片状电极之间通过。利用这种结构，可以形成上述聚焦透镜。利用这种结构，可以形成沿垂直方向比沿水平方向强的穿透电场，从而可以在阳极电极内形成包括垂直方向的发散力强于水平方向的发散力的四极的发散透镜。

根据本发明的彩色阴极射线管装置可以具有这样的结构，其中第二场校正电极为片状电极，其具有对应于三束电子束沿水平方向排列的三个孔径，并设置在阳极电极内部，以平行于将三束电子束行进方向作为法线的平面。在第二扬校正电极的三个孔径中，对应于该对旁侧电子束的两个旁侧孔径中的每一个为非圆形形状，其沿水平方向的最大开口尺寸大于其沿垂直方向的最大开口尺寸。当在垂直方向的最大开口尺寸与在水平方向的最大开口尺寸比率称为开口率时，在第二场校正电极的三个孔径中，两个旁侧孔径中的每一个的开口率小于对应于中心电子束的中心孔径开口率。利用这种结构，沿垂直方向的穿透电场比沿水平方向的穿透电场强，从而可以在阳极电极内形成包括垂直方向的发散力强于水平方向的发散力的四极的发散透镜。另外，可以减小施加到中心束的电场和施加到该对侧束的电场之间的差异。

根据本发明的彩色阴极射线管装置可以具有这样的结构，其中电子枪的电子束产生部分包括阴极电极，其用于发射三束电子束；控制电极，其具有对应于三束电子束的三个孔径，以用于控制在阴极电极中产生的三束电子束；以及加速电极，其具有对应于三束电子束的三个孔径，以用于加速该三束电子束。控制电极在加速电极侧包括分别形成于控制电极中的三个孔径的周边(外围)处的三个凹槽。通过向加速电极施加低于聚焦电压的加速电压和向控制电极施加低于加速电压的控制电压，进入主透镜的三束电子束的每一束形成为具有沿水平方向的最大尺寸大于沿垂直方向的最大尺寸的截面。

利用这种结构，可以减小有效物点沿垂直方向的直径。如果减小有效物点沿垂直方向的直径，主透镜具有沿垂直方向减小的有效透镜直径和高的放大率，从而可以抑制电子束沿垂直方向的斑点直径增加。另一方面，尽管有效物点沿水平方向的直径增加，透镜放大率随着主透镜沿水平方向的有效透镜直径的增加而增加。因此，也可以抑制电子束沿水平方向的斑点直径增加。另外，利用这种结构，在电子束的截面中，沿垂直方向的束直径变得小于沿水平方向的束直径，从而可以最小化主透镜沿垂直方向的有效透镜直径减小的缺点以及最小化偏转像差的影响。换言之，通过将穿过主透镜的电子束沿垂直方向的束直径保持很小，可以最小化由在偏转器中产生的偏转磁场造成偏转像差(即模糊部分的产生)的影响。因此，可以进一步提高电子枪的聚焦特性。

根据本发明的彩色阴极射线管装置可以具有这样的结构，其中控制电极为平行于将三束电子束行进方向作为法线的平面设置的片状电极。控制电极中的三个孔径中的每一个具有水平方向长度大于垂直方向长度的形状。控制电极中的三个凹槽中的每一个具有垂直方向长度大于水平方向长度的形状。利用这种结构，可以使进入主透镜的三束电子束中的每一个形成为具有水平方向的最大直径大于垂直方向的最大直径的截面。

根据本发明的彩色阴极射线管装置可以具有这样的结构，其中加速电极为平行于将三束电子束行进方向作为法线的平面设置的片状电极。加速电极在控制电极侧包括分别形成于加速电极中的三个孔径的周边处的三个凹槽。加速电极中的三个凹槽中的每一个具有水平方向长度大于垂直方向长度的形状。利用这种结构，可以使进入主透镜的三束电子束的每一束形成为具有水平方向的最大直径大于垂直方向的最大直径的截面。另外，利用这种结构，可以减小沿垂直方向的发散角，从而可以抑制电子束沿垂直方向的斑点直径的增加。另外，通过将电子束沿垂直方向的发散角抑制得很小，可以补偿由于主透镜沿垂直方向的减小的有效透镜直径所产生的增加的透镜像差。另一方面，尽管沿水平方向的发散角增加，透镜的像差随着主透镜沿水平方向的有效透镜直径的增加而减小。因此，还可以抑制电子束沿水平方向的斑点直径的增加。优选沿水平方向的发散角大至足以防止电子束撞击各种电极。

根据本发明的彩色阴极射线管装置可以具有这样的结构，其中加速电极和聚焦电极形成预聚焦透镜，其通过向聚焦电极施加聚焦电压和向加速电极施加加速电压，使沿垂直方向的聚焦力大于沿水平方向的聚焦力，以用于预聚焦三束电子束。利用这种结构，可以使进入主透镜的三束电子束的每一束形成具有水平方向的最大直径大于垂直方向的最大直径并与主透镜相匹配的截面。

根据本发明的彩色阴极射线管装置可以具有这样的结构，其中加速电极为平行于将三束电子束行进方向作为法线的平面设置的片状电极。加速电极在聚焦电极侧包括分别形成于加速电极中的三个孔径的周边处的三个凹槽，该三个凹槽沿水平方向的长度大于沿垂直方向的长度。利用这种结构，可以形成上述预聚焦透镜。

根据本发明的彩色阴极射线管装置可以具有这样的结构，其中聚焦电极包括在加速电极侧的端部形成的对应于三束电子束的三个孔径，并在加速电极侧包括沿垂直方向的长度大于沿水平方向的长度的三个凹槽，该三个凹槽分别形成于聚焦电极中的三个孔径的周边处。利用这种结构，可以形成上述预聚焦透镜。

实施例1

下面参照图1-6描述实施例1中的彩色阴极射线管装置，其包括具有第二场校正电极的电子枪，该第二场校正电极由设置成平行于水平方向并平行于包括单束电子束的行进方向的平面的一对片状电极构成，并具有三束电子束在该对片状电极之间通过的结构。应该指出，除了电子枪的结构之外，本实施例的彩色阴极射线管装置具有与常规彩色阴极射线管装置相同的结构，在此省略其描述。

图1A是电子枪结构的示意性水平剖面图，图1B是电子枪结构的示意性垂直剖面图。图2是电子枪第一栅极结构的示意性透视图。图3是电子枪第二栅极结构的示意性透视图。图4是电子枪的第一场校正电极和第三栅极的部分结构的示意性半透明透视图。图5是电子枪的第二场校正电极和第四栅极的部分结构的示意性半透明透视图。图6是彩色阴极射线管装置的荧光屏上的电子束斑点形状的示意性平面图。

如图1A和1B所示，根据实施例1的电子枪包括三个阴极(阴极电极)17、第一栅极(控制电极)11、第二栅极(加速电极)12、第三栅极(聚焦电极)13和第四栅极(阳极电极)14。

沿水平方向排列并由中心束和一对侧束构成的三束电子束分别由三个阴极17产生。

如图1A，1B和2所示，第一栅极11为平行于将电子束行进方向作为法线的平面设置的片状电极。在第一栅极11中，在第二栅极12侧形成垂直方向长度大于水平方向长度的三个矩形凹槽19，并在三个凹槽19中的每一个中形成一个电子束通道孔径(孔径)18。此外，三个电子束通道孔径18中的每一个为水平方向开口尺寸大于垂直方向开口尺寸的矩形孔径。第一栅极11具有这样的结构，其中从阴极17的水平方向比垂直方向可拽出更多的电子，并且沿水平方向的有效物点的直径相对于由第三栅极13和第四栅极14形成的主透镜较大，而垂直方向的直径相对于主透镜较小。而且，因为凹槽19的侧壁沿水平方向设置在电子束通道孔径18的附近，这种结构抑制了电子束沿水平方向的发散角的过多增加。另外，因为凹槽19的侧壁沿垂直方向与电子束通道孔径18间隔开，这种结构抑制了电子束沿垂直方向的发散角过多减小。

如图lA，1B和3所示，第二栅极12为平行于将电子束行进方向作为法线的平面设置的片状电极。在第二栅极12中，在第一栅极11侧形成水平方向长度大于垂直方向长度的三个矩形凹槽29，并且在该三个凹槽29中各形成一个电子束通道孔径(孔径)28。第二栅极12具有增加水平方向发散角和减小垂直方向发散角的结构。另外，该结构减小了有效物点沿水平方向相对于第三栅极13和第四栅极14所形成的主透镜的尺寸，并增加了有效物点沿垂直方向相对于主透镜的尺寸。

第一栅极11和第二栅极12的结构以这样的方式调整，以使得有效物点沿水平方向的尺寸相对于有效物点沿垂直方向的直径较大，其沿水平方向的发散角大至足以防止电子束撞击不同栅极的一部分，并且沿垂直方向的发散角小至足以减小偏转像差的影响和主透镜的有效透镜直径增加的影响。应该指出，有效物点直径的变化取决于第一栅极的形状，发散角的变化更多地取决于第二栅极。

如图1A，lB和4所示，第三栅极13由管状结构构成，其在电子束的入射侧的端部13A具有对应于三束电子束的三个电子束通道孔径38，并且在电子束的出射侧的端部13B具有三束电子束公用并带有沿水平方向(电子束排列的方向)的长轴的椭圆/长圆形(oblong)电子束通道孔径58。

第一场校正电极15为设置在第三栅极13内部的片状电极。如图lA，1B和4所示，在第一场校正电极15中，对应于三束电子束的三个电子束通道孔径(孔径)形成为沿水平方向排列。在第一场校正电极15的三个孔径中，对应于该对旁侧电子束的两个旁侧电子束通道孔径48R和48B为非圆形，其沿水平方向的最大尺寸大于沿垂直方向的最大尺寸。另外，两个旁侧电子束通道孔径48R和48B中的每一个的开口率小于对应于中心电子束的中心电子束通道孔径的开口率。

如图1A，1B和5所示，第四栅极14由管形结构构成，其在电子束的入射侧的端部14A具有三束电子束公用和带有沿水平方向的长轴的椭圆形电子束通道孔径(孔径)68，并且对应于三束电子束的三个电子束通道孔径(孔径)78位于电子束的出射侧的端部14B。

第二场校正电极16设置在第四栅极14的内部。如图1A，1B和5所示，第二场校正电极16由平行于水平方向和包括三束电子束的行进方向的平面设置的一对片状电极(隔板状电极)构成。三束电子束在该对片状电极之间通过。

当第三栅极13和第一场校正电极15被施加聚焦电压以及第四栅极14和第二场校正电极16被施加高于聚焦电压的阳极电压时，主透镜成为在第三栅极13内部沿垂直于水平方向的垂直方向上的聚焦力强于沿水平方向的聚焦力并在第四栅极14内部沿垂直方向的发散力强于沿水平方向的发散力的电子透镜。

在使用具有上述结构的电子枪的情况下，如图6所示，核心部分的斑点直径在水平方向上可以比用图16所示常规结构的小，核心部分的斑点直径在垂直方向上等于用常规结构的斑点直径，模糊部分的斑点直径在垂直方向上可以比传统结构的小。

这里，将描述更详细的结构。在该具体实例中，漏斗的颈部直径是Φ29mm。第一栅极11具有0.21mm的厚度，并在第一栅极11中，形成水平方向的长度为0.70mm和垂直方向的长度为0.55mm的矩形电子束通道孔径18以及水平方向的长度为0.80mm、垂直方向的长度为2.00mm、深度为0.14mm的矩形凹槽19。第二栅极12具有0.70mm的厚度，并在第二栅极12中，形成一直径为0.70mm的圆形电子束通道孔径28，同时在第一栅极11侧形成水平方向的长度为2.00mm、垂直方向的长度为0.75mm、深度为0.35mm的矩形凹槽29。在第三栅极13中，在电子束出射侧的端部13B形成水平方向的最大尺寸为19.20mm和垂直方向的最大尺寸为8.20mm的电子束通道孔径58。在第一场校正电极15中，形成水平方向最大尺寸为4.70mm和垂直方向最大尺寸为4.80mm的中心电子束通道孔径48G以及水平方向最大尺寸为6.50mm和垂直方向最大尺寸为4.90mm的旁侧电子束通道孔径48R和48B。在第四栅极14中，在电子束入射侧的端部14A形成水平方向最大尺寸为19.20mm和垂直方向最大尺寸为8.20mm的电子束通道孔径68。另外，作为第二场校正电极16，形成宽度为15.00mm和隔板之间的间隙为6.50mm的一对片状电极。利用这种结构，到达荧光屏中心的水平合理聚焦电压和垂直合理聚焦电压之间的差可以设定在100V-1000V的范围内。

在该具体实例的电子枪的情况下，在操作时，大约150V的电压施加至阴极17，第一栅极11接地，大约600V的电压施加至第二栅极12。大约8kV的电压施加至第三栅极13。大约30kV的高电压施加至第四栅极14。

实施例2

在实施例2中，参照图7和8描述包括具有第二场校正电极的彩色阴极射线管装置，该第二场校正电极为具有对应于三束电子束的三个孔径的片状电极。应该指出，除了电子枪中的第二场校正电极的结构之外，本实施例的彩色阴极射线管装置具有与上述实施例1的彩色阴极射线管装置相同的结构。因此，相同的结构部件用相同的附图标记表示，并省略对其的描述。

图7A是该电子枪结构的示意性水平剖面图，图7B是该电子枪结构的示意性垂直剖面图。图8是第四栅极和第二场校正电极的部分结构的示意性半透明透视图。

第二场校正电极26为设置在第四栅极14内部的片状电极。如图7A，7B和8所示，在第二场校正电极26中，形成对应于三束电子束的三个电子束通道孔径(孔径)88R，88G和88B。在第二场校正电极26中的三个孔径中，对应于该对旁侧电子束的两个旁侧电子束通道孔径88R和88B具有非圆形形状，其沿水平方向的最大尺寸大于沿垂直方向的最大尺寸。另外，两个旁侧电子束通道孔径88R和88B的开口率小于对应于中心电子束的中心电子束通道孔径88G的开口率。

具体地说，在第二场校正电极26中，形成水平方向最大尺寸为4.70mm和垂直方向最大尺寸为4.80mm的中心电子束通道孔径88G以及水平方向最大尺寸为6.50mm和垂直方向最大尺寸为4.90mm的旁侧电子束通道孔径88R和88B。

如上述实施例1所述，当第三栅极13和第一场校正电极15被施加聚焦电压以及第四栅极14和第二场校正电极26被施加高于该聚焦电压的阳极电压时，主透镜成为在第三栅极13内部沿垂直于水平方向的垂直方向的聚焦力强于水平方向聚焦力以及在第四栅极14内部沿垂直方向的发散力强于水平方向的发散力的电子透镜。因此，可以实现与上述实施例1相同的效果。

这里，参照图9和10描述具有与上述实施例1和2不同的结构的彩色阴极射线管装置。图9是根据第一改型的电子枪中的第二栅极结构的示意性透视图。图10是根据第二改型的电子枪中的第三栅极结构的示意性透视图。

在上述实施例1和2中，第二栅极12中的凹槽29设置在第一栅极11侧，如图1A，1B，7A和7B所示。但是，如图9所示，水平方向长度大于垂直方向长度的凹槽39可以设置在第三栅极13侧，以代替凹槽29(第一改型)。而且，利用这种结构，可以形成沿垂直方向的聚焦力强于沿水平方向聚焦力的预聚焦透镜的散光，从而可以实现与上述实施例1和2相同的效果。

另外，在上述实施例1和2中，仅在第三栅极13的入射侧的端部13A设置三个电子束通道孔径38，如图1A，1B，7A和7B所示。但是，如图10所示，还可以在第二栅极侧(第二改型)形成对应于三束电子束的垂直方向长度大于水平方向长度的三个凹槽49。应该指出，在三个凹槽49的每一个中形成如图10所示第三栅极23的三个电子束通道孔径38之一。而且，利用这种结构，可以形成沿垂直方向的聚焦力强于沿水平方向的聚焦力的预聚焦透镜的散光，从而可以实现与上述实施例1和2相同的效果。

需要指出的是，尽管在上述实施例1、2中参照以椭圆形孔径为例的方式对本发明进行了描述，但是很明显，每个孔径的形状并不局限于椭圆形，其可以呈沿水平方向或垂直方向具有最大开口尺寸或最小开口尺寸的非圆型形状。

本发明可用于通过利用电子束扫描彩色阴极射线管装置中荧光屏上的整个区域来实现提高的图像质量，其中该电子束沿水平方向的斑点直径和沿垂直方向的斑点直径均不局部增加，并且沿水平方向的斑点直径小于常规电子束的斑点直径。

本发明可以在不脱离其精神或基本特征的情况下以其它形式实现。本申请所公开的实施例在各个方面均被认为是说明性的，而非限制性的。本发明的范围用附加的权利要求表示，而不是用上述说明表示，在权利要求的含义和等同范围内的所有变化均包括在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种彩色阴极射线管装置，包括：

真空管，其包含面板和漏斗；

荧光屏，其设置在该面板的内表面上；

电子枪，其设置在该真空管的内部，并包含用于产生由沿水平方向排列的一中心电子束和一对旁侧电子束组成的三束电子束的电子束产生部分、从该电子束产生部分侧开始沿着该三束电子束的行进方向顺序设置的聚焦电极和阳极电极、设置在该聚焦电极的内部的第一场校正电极、设置在该阳极电极的内部的第二场校正电极；以及

偏转器，其设置在该漏斗的外周，以用于偏转从该电子枪发射的三束电子束，

该聚焦电极具有管形结构，并在该阳极电极侧的端部包括一个该三束电子束公用并具有沿水平方向的长轴和沿垂直方向的短轴的非圆形孔径，

该阳极电极具有管形结构，并在该聚焦电极侧的端部具有一个该三束电子束公用并具有沿水平方向的长轴和沿垂直方向的短轴的非圆形孔径，以及

该聚焦电极、该第一场校正电极、该阳极电极和该第二场校正电极形成一主透镜，其中通过向该聚焦电极和该第一场校正电极施加聚焦电压以及向该阳极电极和该第二场校正电极施加高于该聚焦电压的阳极电压，在该聚焦电极内部，沿垂直方向的聚焦力强于沿水平方向的聚焦力，在该阳极电极内部，沿垂直方向的发散力强于沿水平方向的发散力，该主透镜将该三束电子束聚焦在该荧光屏上；

该电子枪的电子束产生部分包括阴极电极、控制电极和加速电极，该阴极电极用于发射三束电子束，该控制电极具有对应于该三束电子束的三个孔径，以用于控制该阴极电极中的三束电子束的产生，该加速电极具有对应于该三束电子束的三个孔径，以用于加速该三束电子束，

该控制电极在该加速电极侧包括三个凹槽，其分别形成于该控制电极中的三个孔径的周边处，以及

通过向该加速电极施加低于该聚焦电压的加速电压和向该控制电极施加低于该加速电压的控制电压，进入该主透镜的三束电子束中的每一个形成为具有水平方向的最大尺寸大于垂直方向的最大尺寸的截面；

该控制电极为平行于将该三束电子束的行进方向作为法线的平面设置的片状电极，

该控制电极中的三个孔径中的每一个具有水平方向的长度大于垂直方向的长度的形状，以及

该控制电极中的三个凹槽中的每一个具有垂直方向的长度大于水平方向的长度的形状。

2.如权利要求1所述的彩色阴极射线管装置，其特征在于，

该第一场校正电极为片状电极，其具有对应于该三束电子束沿水平方向排列的三个孔径，并设置在该聚焦电极的内部，以平行于将该三束电子束的行进方向作为法线的平面，

在该第一场校正电极的三个孔径中，对应于该对旁侧电子束的两个旁侧孔径中的每一个具有非圆形形状，其沿水平方向的最大开口尺寸大于沿垂直方向的最大开口尺寸，以及

当沿垂直方向的最大开口尺寸与沿水平方向的最大开口尺寸的比率被称为开口率时，在第一场校正电极的三个孔径中，两个旁侧孔径中的每一个的开口率小于对应于该中心电子束的中心孔径的开口率。

3.如权利要求1所述的彩色阴极射线管装置，其特征在于，

该第二场校正电极由一对片状电极构成，其设置在该阳极电极的内部，以平行于水平方向和包括该三束电子束的行进方向的平面，并且该三束电子束在该对片状电极之间通过。

4.如权利要求1所述的彩色阴极射线管装置，其特征在于，

该第二场校正电极为片状电极，其具有对应于该三束电子束沿水平方向排列的三个孔径，并设置在该阳极电极的内部，以平行于将该三束电子束的行进方向作为法线的平面，

在该第二场校正电极的三个孔径中，对应于该对旁侧电子束的两个旁侧孔径中的每一个具有非圆形形状，其沿水平方向的最大开口尺寸大于沿垂直方向的最大开口尺寸，以及

当沿垂直方向的最大开口尺寸与沿水平方向的最大开口尺寸的比率被称为开口率时，在该第二场校正电极的三个孔径中，两个旁侧孔径中的每一个的开口率小于对应于该中心电子束的中心孔径的开口率。

5.如权利要求1所述的彩色阴极射线管装置，其特征在于，

该加速电极为平行于将该三束电子束的行进方向作为法线的平面设置的片状电极，

该加速电极在该控制电极侧包括三个凹槽，其分别形成于该加速电极中的三个孔径的周边处，以及

该加速电极中的三个凹槽中的每一个具有水平方向的长度大于垂直方向的长度的形状。

6.如权利要求1所述的彩色阴极射线管装置，其特征在于，

该加速电极和该聚焦电极形成一预聚焦透镜，通过向该聚焦电极施加聚焦电压和向该加速电极施加加速电压，该预聚焦透镜沿垂直方向的聚焦力大于沿水平方向的聚焦力，以用于预聚焦该三束电子束。

7.如权利要求1所述的彩色阴极射线管装置，其特征在于，

该加速电极为平行于将该三束电子束的行进方向作为法线的平面设置的片状电极，以及

该加速电极在该聚焦电极侧包括沿水平方向的长度大于沿垂直方向的长度的三个凹槽，该三个凹槽分别形成于该加速电极中的三个孔径的周边处。

8.如权利要求1所述的彩色阴极射线管装置，其特征在于，

该聚焦电极包括在该加速电极侧的端部形成的对应于该三束电子束的三个孔径，并在该加速电极侧包括沿垂直方向的长度大于沿水平方向的长度的三个凹槽，该三个凹槽分别形成于该聚焦电极中的三个孔径的周边处。

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