专利名称：静电四极透镜施以减低的动态聚焦电压的彩色阴极射线管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种彩色阴极射线管，特别地涉及一种带有三束一字形动态聚焦型电子枪的彩色阴极射线管，该电子枪在其静电四极透镜施以减低了的动态聚焦电压的情况下能够在整个显示屏区域提供良好的聚焦特性和良好的显示对比度。
背景技术：
用于电视接收机或监视器的带有一字形型电子枪的彩色阴极射线管在其正面屏域的内表面的平面部分形成一个荧光屏，在该平面部分内与该荧光屏相接的周围形成荫罩，环绕玻锥部分装有偏转线圈，并在玻颈部分内装有一字形型电子枪。此一字形型电子枪包括三个置于一字形状态的阴极、至少有第一栅极(G1)、第二栅极(G2)、第三栅极(G3)和一个阳极，并将三个电子束投射至荧光屏。
为了在荧光屏的边缘及其中心部分都获得良好的显示图象，即，利用带有一字形型电子枪的彩色阴极射线管以在整个荧光屏获得均匀的分辨率，众所周知的办法是采用一种动态聚焦型的电子枪，其中在该一字形型电子枪的两组相邻的电极之间构成一个静电四极透镜，其中一个电极施以一固定电压，另一个则施以在一固定电压上再迭加一个随电子束偏转而变化的动态电压。
图4是现有的一种采用动态聚焦型一字形型电子枪(以下简称为DF型一字形电子枪)的彩色阴极射线管的横截面图。
在图4中，标号41表示平面部分，41F为正面屏域，42是玻颈部分，43是玻锥部分，44是荧光屏，45是荫罩，46为一内导电涂层，47是DF型一字形电子枪，48是偏转线圈。
此图中，从阴极计起，位于第n位置的栅极称为栅n极。
此图中，从阴极计起，位于第n位置的栅极称为Gn。
在DF型一字形电子枪47中，标号501、502和503表示阴极，51是G1栅极、52是G2栅极、53是G3栅极、54是G4栅极、55(1)是第一G5副栅极、55(2)是第二G5副栅极、56是G6栅极(阳极)、57是屏蔽罩、58是垂直电极、59是水平电极。
彩色阴极射线管的玻壳包括平面部分41，玻颈部分42和玻锥部分43。平面部分41由附着在其正面屏域41F的内表面的荧光屏44和在该平面部分41内与该荧光屏44相接的周围所形成的荫罩45所组成。玻锥部分43由其内表面的内导电涂层46和安装在其外表面上的偏转线圈48所组成。玻颈部分42的内部装有DF型一字形电子枪47。
DF型一字形电子枪47包括在同一水平面上置于一线的三个阴极501、502和503，从阴极开始，沿阴极射线管的轴线按照名称的顺序排置G1栅极51、G2栅极52、G3栅极53、G4栅极54、第一G5副栅极55(1)、第二G5副栅极55(2)、G6栅极56和屏蔽罩57。位于G1栅极51、G2栅极52、G3栅极53、G4栅极54、第一G5副栅极55(1)、第二G5副栅极55(2)、G6栅极56和屏蔽罩57上的一个中间电子束孔和两个侧电子束孔分别与各阴极502、501和503的中心线O2、O1、O3联成一线。
在G6栅极56，其中间电子束孔的中心线与对应的阴极502的中心线O2联成一线，而两个侧电子束孔的中心线各相对于其对应的阴极501和503的中心线O1和O3分别向外侧稍有位移。第一G5副栅极55(1)由其末端朝向第二G5副栅极55(2)的沿水平方向将三个电子束孔各自夹住的垂直电极58组成，第二G5副栅极55(2)由其末端朝向第一G5副栅极55(1)的沿垂直方向将三个电子束孔一同夹住的一对水平电极59组成。垂直电极58和水平电极59在第一和第二G5副栅极55(1)、55(2)之间构成一个静电四极透镜。
在实际运作中，第一G5副栅极55(1)上施有一固定聚焦电压，第二G5副栅极55(2)则施以在一固定聚焦电压上再迭加一个随电子束偏转而变化的动态电压，G6栅极56作为阳极，屏蔽罩57和内导电涂层46均施以一加速电压(阳极电压)。
在现有技术的阴极射线管中，从DF型一字形电子枪47的三个阴极501、502和503所发射出三个电子束在途中被加速，沿着分别经过各G1栅极51、G2栅极52、G3栅极53、G4栅极54、第一G5副栅极55(1)、第二G5副栅极55(2)、G6栅极56和屏蔽罩57的电子束孔的各中心线O1、O2和O3而聚焦，并且从电子枪47出发一直投射至荧光屏44。从电子枪47发出的三个电子束由偏转线圈48在水平和垂直方向适当偏转，通过荫罩45的电子束孔后撞击到荧光屏44并在其上产生所需图象。
用于彩色显示器和同类设备的彩色阴极射线管通常采用自会聚型偏转线圈48，其水平和垂直绕组均以鞍型方式绕制(以下简称鞍/鞍型)以防止偏转线圈48产生的磁场从显示器向外辐射。
由于其偏转磁场中存在的固有非均匀性，自会聚偏转线圈48使得荧光屏上的偏转散焦程度增加，荧光屏44上边缘处的图象分辨率变差，因此便在一字形型电子枪47中采用施以随电子束偏转而变化的动态聚焦电压的静电四极透镜。
当电子束的偏转等于零或很小时，即，当电子束扫描过荧光屏44的中心部分时，动态电压等于零或很小，施于第一G5副栅极55(1)的聚焦电压和施于第二G5副栅极55(2)的聚焦电压相同或接近相同，静电四极透镜的强度减弱，结果，在荧光屏44的中心处的电子束光点并不产生象散。
当电子束的偏转很大时，即，当电子束扫描过荧光屏44的边缘部分时，动态电压变大，施于第二G5副栅极55(2)的聚焦电压高于施于第一G5副栅极55(1)的聚焦电压，静电四极透镜的变强，使得偏转到荧光屏44的边缘处的电子束产生象散。此象散使得电子束光点在荧光屏上的形状在垂直方向上拉长其核心部分而在水平方向上拉长其光晕部分，消除由自会聚偏转线圈48产生的偏转象散，使荧光屏44边缘处的分辨率得以改善。
在采用现有技术的DF型一字形电子枪的彩色阴极射线管中，其主透镜与荧光屏44边缘处之间的距离大于其主透镜与荧光屏44中心处之间的距离，荧光屏44中心处的电子束聚焦状态与其在荧光屏44边缘处的不同，在荧光屏44中心处调整至最佳电子束聚焦反而使得在荧光屏44边缘处的电子束聚焦和分辨率变差。如果在DF型一字形电子枪内安装一个用于象场曲率的校正透镜，则当电子束偏转至荧光屏44边缘处时，施于第二G5副栅极55(2)的聚焦电压变高，聚焦电压和加速电压(阳极电压)之间的差值减小，聚焦透镜的强度减弱，使得电子束的聚焦点(图象点)移向荧光屏44，偏转至荧光屏44边缘处的电子束聚焦于荧光屏44，可防止荧光屏44边缘处的分辨率变差。在此方法中，由于采用动态电压，现有的彩色阴极射线管能够校正象场的曲率以及电子束光点的象散。
由于对静电四极透镜的第二G5副栅极55(2)施以动态电压，现有技术之彩色阴极射线管能够校正电子束光点的象散和象场的曲率。如果用于彩色监视器或同类设备的彩色阴极射线管采用偏转线圈48，其相对宽的偏转角-例如95°至105°-能减小监视器的深度，因为其电子束的大偏转角而使得所需动态电压对于一部彩色监视器而言稍微偏高，主透镜与荧光屏之间的距离(以下简称镜屏距)缩短使得扫描电子束与荫罩45上的电子束孔互相干扰并在荧光屏上产生光栅网纹(水平寄生行)。
为了解决存在于DF型一字形电子枪的上述问题，本发明者曾经提出过一种电子枪，这种电子枪满足以下不等式以降低动态电压的幅度并减少在荧光屏上出现光栅网纹(水平寄生行)0.06×L(mm)≤B-20×A/(3)≤19.0(mm)，及L≤352(mm)其中A(mm)是G4栅极的轴线长度，(mm)是G4栅极上电子束孔的直径，B(mm)是G5栅极的轴线长度，L(mm)是G5栅极的朝向荧光屏的末端与荧光屏之间的距离。
当上述所提出的彩色阴极射线管在其正面屏域的平面部分采用黑色涂蚀平面(例如透光率为38％)以增加其显示对比度并且其工作时能提供等同于采用普通涂蚀平面(例如透光率为50％)的彩色阴极射线管的显示亮度时，会产生一个新的问题，即荧光屏上的电子束光点被放大了。
例如，如果所提出的彩色阴极射线管在其正面屏域采用黑色涂蚀平面并且在需要时在黑色涂蚀平面上再加抗静电及抗反射涂层以使其透光率与一个普通涂蚀平面的透光率相比减少约20％，则每个阴极的电子束电流就必须增加30％以获得等同于采用普通涂蚀平面的彩色阴极射线管的显示亮度，结果其电子束光点的直径就增加约10％。
发明内容
本发明解决了上述问题，本发明的目的是提供一种彩色阴极射线管，这种彩色阴极射线管能够校正电子束光点的象散和象场的曲率，即使采用宽角度的偏转线圈也能减低动态电压的幅度并且减少在荧光屏上出现光栅网纹。
为实现上述目的，根据本发明的一个实施例，提供了一种彩色阴极射线管，其中包括带有平面部分、玻颈部分以及连接该平面部分和玻颈部分的玻锥部分的真空玻壳、在平面部分的正面屏域的内表面形成的荧光屏、安装在玻颈部分内的一字形型电子枪以及环绕玻锥部分而安装偏转线圈；该一字形型电子枪包括由三个一字形阴极所组成的电子束产生单元、用于将同一水平面内大致互相平行的三个电子束投射至荧光屏的按名称的顺序排置的G1栅极和G2栅极、以及由按名称的顺序排置的用于将三个电子束聚焦于荧光屏的G3栅极、G4栅极、G5栅极和阳极所组成的电子束聚焦单元，其中G5栅极包括排列得能交替施以第一聚焦电压和第二聚焦电压的多个副栅极，其第一聚焦电压为第一固定电压，其第二聚焦电压为第二固定电压迭加一个随三个电子束偏转而变化的动态电压，在多个副栅极中的两个被交替施以第一聚焦电压和第二聚焦电压的副栅极之间至少构成一个静电四极透镜，在多个副栅极中的两个被交替施以第一聚焦电压和第二聚焦电压的副栅极之间至少构成一个用于校正象场曲率的透镜，G4栅极、G5栅极和荧光屏满足以下不等式0.0625×L(mm)≤B-20A/(3)≤22.0(mm)，L≤352(mm)，其中A(mm)是G4栅极的轴线长度，(mm)是G4栅极上用于三个电子束中的中心电子束的电子束孔的水平直径和垂直直径的平均值，B(mm)是G5栅极的朝向阴极的末端至其朝向荧光屏的末端的轴线长度，L(mm)是G5栅极的朝向荧光屏的末端至荧光屏中心的轴线距离。
为实现上述目的，根据本发明的另一个实施例，提供了一种彩色阴极射线管，其中包括带有平面部分、玻颈部分以及连接该平面部分和玻颈部分的玻锥部分的真空玻壳、在平面部分的正面屏域的内表面形成的荧光屏、安装在玻颈部分内的一字形型电子枪以及环绕玻锥部分而安装偏转线圈；该一字形型电子枪包括由三个一字形阴极所组成的电子束产生单元、用于将同一水平面内大致互相平行的三个电子束投射至荧光屏的按名称的顺序排置的G1栅极和G2栅极、以及由按名称的顺序排置的用于将三个电子束聚焦于荧光屏的G3栅极和阳极所组成的电子束聚焦单元，其中G3栅极包括排列得能交替施以第一聚焦电压和第二聚焦电压的多个副栅极，其第一聚焦电压为第一固定电压，其第二聚焦电压为第二固定电压迭加一个随三个电子束偏转而变化的动态电压，在多个副栅极中的两个被交替施以第一聚焦电压和第二聚焦电压的副栅极之间至少构成一个静电四极透镜，在多个副栅极中的两个被交替施以第一聚焦电压和第二聚焦电压的副栅极之间至少构成一个用于校正象场曲率的透镜，G3栅极和荧光屏满足以下不等式0.0625×LA(mm)≤C≤22.0(mm)，LA≤352(mm)，其中C(mm)是G 3栅极的朝向阴极的末端至其朝向荧光屏的末端的轴线长度，LA(mm)是G3栅极的朝向荧光屏的末端至荧光屏中心的轴线距离。
附图简述在附图中，其同类的标号在全部附图中指示类似的元件，其中
图1是根据本发明的彩色阴极射线管的第一个实施例的水平横截面图。
图2A是表示在DF型一字形电子枪中的栅极的轴线长度与动态电压之间的关系图，图2B是表示在DF型一字形电子枪中的该栅极的轴线长度与电子束孔径之间的关系图。
图3是根据本发明的彩色阴极射线管的第二个实施例的水平横截面图。
图4是采用现有技术的动态聚焦型一字形电子枪的彩色阴极射线管的水平横截面图。
图5是按图1中V-V箭头方向所视的图1中的第二G5副栅极的横截面图。
图6是按图1中VI-VI箭头方向所视的图1中的第三G5副栅极的横截面图。
图7是根据本发明的彩色阴极射线管的第三个实施例的垂直横截面图。
图8是根据本发明的彩色阴极射线管的第四个实施例的垂直横截面图。
图9是按图7中IX-IX箭头方向所视的图7中的第二G5副栅极的横截面图。
图10是按图7中X-X箭头方向所视的图7中的第三G5副栅极的横截面图。
具体实施例方式
现参照附图详细描述本发明。
图1是根据本发明的彩色阴极射线管的第一个实施例的水平横截面图。
在图1中，标号1表示平面部分，1F表示平面部分1的正面屏域，2是玻颈部分，3是玻锥部分，4是荧光屏，5是荫罩，6是内导电涂层，7是DF型一字形电子枪，8是具有以鞍型方式绕制的水平及垂直偏转绕组的所谓鞍-鞍型偏转线圈，其最大对角线偏转角为100°。
在DF型一字形电子枪7中，标号101表示左手阴极，102是中间阴极，103是右手阴极，11是G1栅极，12是G2栅极，13是G3栅极，14是G4栅极，15(1)是第一G5副栅极，15(2)是第二G5副栅极，15(3)是第三G5副栅极，16是G6栅极，17是屏蔽罩，18是垂直电极，19是水平电极。一个副栅极可包括一个或多个组件。
彩色阴极射线管的玻壳包括带正面屏域1F的平面部分1，小口径的玻颈部分2和用于连接平面部分1和玻颈部分2的通常为平截型的玻锥部分3。荧光屏4附着在正面屏域1F的内表面，荫罩5在平面部分1内与荧光屏4周围相接。玻锥部分3的内表面附着有内导电涂层6，环绕玻锥部分3安装有偏转线圈8，在玻颈部分2内安装有DF型一字形电子枪7。
DF型一字形电子枪7包括在同一平面内置于一线的左手阴极101、中间阴极102和右手阴极103，从阴极开始，沿阴极射线管的轴线按照名称的顺序排置有G1栅极11、G2栅极12、G3栅极13、第一G5副栅极15(1)、第二G5副栅极15(2)、第三G5副栅极15(3)、第四G5副栅极15(4)、G6栅极16和屏蔽罩17。位于G1栅极11、G2栅极12、G3栅极13、G4栅极14、第一G5副栅极15(1)、第二G5副栅极15(2)、第三G5副栅极15(3)、G6栅极16的朝向荧光屏的末端和屏蔽罩57的左、中、右电子束孔分别与各阴极101、102和103的中心线O1、O2和O3联成一线。
在G6栅极16的朝向荧光屏的末端中，中间电子束孔的中心线与中间阴极102的中心线O2联成一线，而左手电子束孔的中心线相对于左手阴极101的中心线O1向外侧稍有位移，右手电子束孔的中心线相对于右手阴极103的中心线O3也向外侧稍有位移。
以下说明用以在第二G5副栅极15(2)和第三G5副栅极15(3)之间构成静电四极透镜的电极的构造。
图5是按图1中V-V箭头方向所视的图1中的第二G5副栅极15(2)的横截面图，图6是按图1中VI-VI箭头方向所视的图1中的第三G5副栅极15(3)的横截面图。
第二G5副栅极15(2)由其末端朝向第三G5副栅极15(3)的沿水平方向将三个电子束孔152a、152b和152c各自夹住的垂直电极18所组成，第三G5副栅极15(3)由其末端朝向第二G5副栅极15(2)的沿垂直方向将三个电子束孔152a、152b和152c一同夹住的一对水平电极19所组成。垂直电极18和水平电极19在第二和第三G5副栅极15(2)、15(3)之间构成一个静电四极透镜。
在图5和图6中，标号18a和19a分别表示用于焊接垂直和水平电极以构成第二和第三副栅极的基板。
G1栅极11施以约等于或接近于零的电压，G2栅极12和G4栅极14施以约400至1000伏的相对的低电压Vg2，G3栅极13和第二G5副栅极15(2)施以约5千伏至10千伏的固定电压Vfs，第一G5副栅极15(1)和第三G5副栅极15(3)施以由一个固定电压Vfd迭加一个随电子束偏转而变化的动态电压dVf所构成的聚焦电压(Vfd+dVf)，G6栅极16、屏蔽罩17和内导电涂层6施以约20千伏至30千伏的加速电压(阳极电压)Eb。以下关系式成立Vfs≥Vfd+dVf。
第一实施例的彩色阴极射线管工作如下从DF型一字形电子枪7的三个阴极101、102和103所发射出三个电子束在途中被加速，沿着分别经过各G1栅极11、G2栅极12、G3栅极13、G4栅极14、第一、第二和第三G5副栅极15(1)、15(2)和15(3)、G6栅极16和屏蔽罩17的电子束孔的各中心线O1、O2和O3而聚焦，并且从电子枪7出发投射至荧光屏4。从电子枪7发出的三个电子束由偏转线圈18在水平和垂直方向适当偏转，通过荫罩5的电子束孔后撞击到荧光屏4并在其上产生所需图象。
第二G5副栅极15(2)上的垂直电极18与第三G5副栅极15(3)上的水平电极之间构成一个静电四极透镜，第三G5副栅极15(3)施以含有随电子束偏转而变化的动态电压的聚焦电压(Vfd+dVf)。
当电子束以其偏转为零或者很小的状态扫描至荧光屏4的中心部分时，动态电压dVf为零或者一很小正值，施加于第三G5副栅极15(3)的聚焦电压(Vfd+dVf)低于施加于第二G5副栅极15(2)的聚焦电压Vfs。
当电子束以其大偏转的状态扫描至荧光屏4的边缘部分时，动态电压很大，施加于第三G5副栅极15(3)的聚焦电压(Vfd+dVf)和施加于第二G5副栅极15(2)的聚焦电压Vfs相接近，静电四极透镜发挥其功能将电子束光点在荧光屏4的边缘处沿水平方向上压缩而沿垂直方向上扩展。在电子束光点处所产生的象散使得光点在垂直方向上拉长其核心部分而在水平方向上拉长其光晕部分，这样便消除了由自会聚偏转线圈8所产生的偏转散焦，得以改善荧光屏4的边缘部分的清晰度。
通过在第三G5副栅极15(3)和G6栅极16之间构成一个主透镜，可以更有效地消除或减小上述偏转散焦情况，使得电子束在水平方向比在垂直方向能更强地聚焦。在G3栅极13和第一G5副栅极15(1)之间或者在G2栅极12和G3栅极13之间的空位构成一个透镜，使得电子束在水平方向比在垂直方向能更强地聚焦，也可以更有效地消除或减小偏转散焦情况。
在DF型一字形电子枪的静电四极透镜中，其第一和第三G5副栅极15(1)、15(3)施以包含动态电压dVf的聚焦电压(Vfd+dVf)，当电子束扫描至荧光屏4的边缘部分时，施于第一和第三G5副栅极15(1)、15(3)的聚焦电压(Vfd+dVf)变得较高，聚焦电压(Vfd+dVf)和施于第二G5副栅极15(2)的聚焦电压Vfs之间的差值以及聚焦电压(Vfd+dVf)和施于G6栅极16的加速电压Eb之间的差值减小，在第一与第二G5副栅极15(1)、15(2)之间构成的透镜的强度和在第三G5副栅极15(3)与G6栅极16之间构成的主透镜的强度减小。结果，电子束聚焦点(图象点)被移向荧光屏4，使得偏转至荧光屏4边缘处的电子束在荧光屏4上聚焦并且防止荧光屏4边缘处的清晰度变差。
在此方法中，第一实施例的采用DF型一字形电子枪的彩色阴极射线管在第一与第二G5副栅极15(1)、15(2)之间和第三G5副栅极15(3)与G6栅极16之间构成两个象场曲率校正透镜、在第二与第三G5副栅极15(2)、15(3)之间构成一个静电四极透镜，在第一和第三G5副栅极15(1)、15(3)上施以包含动态电压dVf的聚焦电压(Vfd+dVf)，并校正电子束光点的象散和象场的曲率。
图2A和2B分别是在DF型一字形电子枪中动态电压dVf和与阳极相邻的最后一个聚焦栅极的长度之间的关系图和电子束孔直径与该最后聚焦栅极的长度之间的关系图。图2A是表示最后聚焦栅极的轴线长度与动态电压dVf之间的关系，图2B是表示最后聚焦栅极的轴线长度与电子束孔直径之间的关系。
最后聚焦栅极包括其上施以相对高电压的三个或者多个副栅极。
图2A中，动态电压dVf被设为纵坐标，最后聚焦栅极的有效长度为横坐标。
在图1中，DF型一字形电子枪中的最后聚焦栅极的有效长度定义为{B-20A/(3)}，其中B为第一G5副栅极15(1)的朝向阴极的末端至第四G5副栅极15(4)的朝向荧光屏的末端的轴线长度，A是G4栅极14的轴线长度，是G4栅极14的中间电子束的电子束孔直径，如果该中间电子束孔为非圆形，例如椭圆形、卵型或者矩形，则取该G4栅极上的中间电子束孔的水平直径和垂直直径的平均值。
作为数值例子，G4栅极的轴线长度A由约0.5毫米至约1.0毫米，G4栅极的电子束孔直径约4毫米。
校正项20A/(3)代表G4栅极14的电子束孔的影响，因子20/3由试验决定。
直线“a”表示第一实施例中采用100°偏转线圈8的彩色阴极射线管的特性，直线“b”表示由本发明者以前提出的采用100°偏转线圈的彩色阴极射线管的特性。
镜屏距L定义为由荧光屏中心至用于构成与阳极相配合的主透镜的最后一极的聚焦栅极的朝向阳极的末端之间的距离。
图2B中，纵轴代表在标准电子束电流情况下荧光屏上的电子束光点的直径，横轴代表以镜屏距进行标准化的最后聚焦栅极的有效长度。
直线“a”表示第一实施例中采用透光率约等于38％的黑色涂蚀平面作为平面部分的正面屏域1F的彩色阴极射线管的特性，直线“b”表示由本发明者以前提出的采用透光率约等于50％的普通涂蚀平面作为正面屏域的彩色阴极射线管的特性。
标准电子束电流对各种尺寸的荧光屏提供推荐亮度，并且定义为0.00115(μA/mm2)×D(mm)2，D是荧光屏的可用对角线尺寸。作为特例，用于可用对角线尺寸D为41cm、46cm和51cm的标准电子束电流分别为200μA、250μA和300μA。
图2A表明，在采用DF型一字形电子枪的彩色阴极射线管中，动态电压dVf随最后聚焦栅极的有效长度的减小而减低。
与个人电脑所采用的小尺寸荧光屏相比，相对大的荧光屏尺寸较适合于用于图象终端的高清晰度显示器或者能够以高分辨率图象显示出图案以及文字或符号的同类设备。但考虑到希望使显示器所占的空间尽可能小，一种办法就是减小显示器的深度，目前有一种趋势就是通过增大彩色阴极射线管中电子束的偏转角来减小彩色阴极射线管的轴线长度。而增大偏转角就需要增加上述动态电压的幅度。
在高清晰度显示器的彩色阴极射线管的工作过程中，动态电压的频率要较高，因为它要与电子束的高频率的偏转相同步。显示器中动态电压驱动电路的变压器的击穿电压所带来的限制对于所需波形的彩色阴极射线管无法提供足够高的动态电压。
考虑到目前所采用的动态聚焦电路的能力，实际的动态电压dVf需要限制在650伏或更低。
对于第一实施例中的采用100°偏转线圈8的彩色阴极射线管，由于要将动态电压dVf限制在650伏或更低，可由图2A中的直线“a”得出以下关系{B-20A/(3)}≤22.0mm。
顺便说明，对于本发明者以前所提出的采用100°偏转线圈的彩色阴极射线管，由于要将动态电压dVf限制在650伏或更低，可由图2A中的直线“b”得出以下关系{B-20A/(3)}≤19.0mm。
图2B表明，在其DF型一字形电子枪分别采用黑色涂蚀平面和普通涂蚀平面的两种彩色阴极射线管中，在标准电子束电流的情况下，荧光屏上电子束光点的直径随以镜屏距进行标准化的最后聚焦栅极的有效长度的减小而增加。
对用于图象终端的高清晰度显示器或者能够以高分辨率图象显示出图案以及文字或符号的同类设备的彩色阴极射线管，需要有高分辨率的显示能力。
因此，对于具有41cm(17英寸)或者更大的可用对角线荧光屏尺寸的彩色阴极射线管而言，理想的情况是，位于其荫罩的点状电子束孔的中心部分为0.28mm或更小，并且在荧光屏的水平方向显示点的数目至少是1000，这要求电子束光点在荧光屏中心处的直径为0.5mm或更小。
对于第一实施例中的采用黑色涂蚀平面的彩色阴极射线管，由于要将荧光屏上电子束光点的直径限制在0.5mm或更小数值，可由图2B中的直线“a”得出以下关系0.0625≤{B-20A/(3)}/L，即，0.0625L(mm)≤B-20A/(3)(mm)。
顺便说明，对于本发明者以前所提出的采用普通涂蚀平面的上述彩色阴极射线管，由于要将荧光屏上电子束光点的直径限制在0.5mm或更小数值，可由图2B中的直线“b”得出以下关系0.06≤{B-20A/(3)}/L，即，0.06L(mm)≤B-20A/(3)(mm)。
用于信息终端或同类设备的显示器中的彩色阴极射线管，要求有大量的图片部分并产生高信息内容和大容量显示，因此，理想的情况是，荫罩上的点状电子束孔的中心部分不大于0.28mm，并且在具有不小于41cm(17英寸)的可用对角线荧光屏尺寸的荧光屏的水平方向显示点的数目不少于1000。
为了在一般的办公桌上方便地使用信息终端显示器，并有足够的空间摆放键盘等物品，显示器要制作紧凑，其深度要尽可能小，因此，理想的情况是使其可用对角荧光屏尺寸为51mm(21英寸)及更小。
在其最大对角线偏转角为90°的现有技术的阴极射线管中，对于41cm(17英寸)、46cm(19英寸)和51cm(21英寸)的可用对角线荧光屏尺寸D，其镜屏距L分别约为293mm、326mm和355mm，对角线荧光屏尺寸D和镜屏距L的比值D/L小于1.45。
在本发明所指出的其最大对角线偏转角为100°的阴极射线管中，对于41cm(17英寸)、46cm(19英寸)和51cm(21英寸)的可用对角线荧光屏尺寸D，其镜屏距L分别约为258mm、282mm和314mm，对角线荧光屏尺寸D和镜屏距L的比值D/L约为1.60。
上述镜屏距的数值是经过选择的，以使得从偏转线圈漏出的磁场的干扰不致将电子束光点在荧光屏上的形状扭曲得超出一个可允许的界限，并且用于构成与阳极相配合的主透镜的最后一级的聚焦副栅极的朝向阳极的末端要安置得尽量接近荧光屏。
虽然具有约110°的最大对角线偏转角的彩色阴极射线管已用于彩色电视接收机，但是将具有约110°的最大对角线偏转角偏转的彩色阴极射线管用于要求有适于高信息内容、大容量和高分辨率显示的动态聚焦电路的彩色阴极射线管就有困难，因为动态聚焦电压的幅度受到电路能力的限制。
本发明采用最大对角线偏转角大于90°的彩色阴极射线管，以使其轴线长度(总长度)比最大对角线偏转角是90°的传统的彩色阴极射线管的轴线长度短，与此同时，仍保持最大对角线偏转角小于110°，以减低在信息终端显示器的动态聚焦电路中的动态电压的幅度。在这种最大对角线偏转角大于90°但小于110°的彩色阴极射线管中，对角线荧光屏尺寸D和镜屏距L的比值D/L经选择处于大约1.45至大约1.70的范围，使得阴极射线管的总长度尽可能缩短，而电子枪的主透镜又避免受到偏转线圈的漏出磁场的干扰所造成的不良影响。
镜屏距L的241mm至352mm的取值范围对应于彩色阴极射线管的41cm(17英寸)至51cm(21英寸)的可用对角线荧光屏尺寸。
归纳而言，即使当阴极射线管在其正面屏域的平面部分采用黑色涂蚀平面并且采用相对大的例如100°的偏转角的偏转线圈8，第一实施例的彩色阴极射线管亦能够在满足下列关系式的情况下，将荧光屏上的电子束光点的直径减小至0.5mm或更小数值0.0625L(mm)≤B-20A/(3)≤22.0(mm)，及L≤352(mm)。
图3是根据本发明的彩色阴极射线管的第二个实施例的水平横截面图。
在图3的DF型一字形电子枪37中，标号101表示左手阴极，102是中间阴极，103是右手阴极，11是G1栅极、12是G2栅极、33(1)是第一G3副栅极，33(2)是第二G3副栅极，33(3)是第三G3副栅极，34是G4栅极，17是屏蔽罩，18是垂直电极，19是水平电极。
在图3中采用如图1中指示相应部分的同样的标号。
第二实施例的彩色阴极射线管的结构实质上与第一实施例的彩色阴极射线管的结构相同，不同之处是，在第二实施例中，电子产生装置包括阴极101、102、103、G1栅极11和G2栅极12，而对发出的电子束的聚焦装置包括G3副栅极33(1)、33(2)、33(3)和G4栅极34。
第二实施例中的第一至第三G3副栅极33(1)至33(3)和G4栅极34在结构上分别等同于第一实施例中的第一至第三G5副栅极15(1)至15(3)和G6栅极16。
第二G3副栅极33(2)由其末端朝向第三G3副栅极33(3)的沿水平方向将三个电子束孔各自夹住的垂直电极18所组成，第三G3副栅极33(3)由其末端朝向第二G3副栅极33(2)的沿垂直方向将三个电子束孔一同夹住的一对水平电极19所组成。垂直电极18和水平电极19在第二和第三G3副栅极33(2)、33(3)之间构成一个静电四极透镜。
G1栅极11施以约等于或接近于零的电压，G2栅极12施以约400至1000伏的相对的低电压Vg2，第二G3副栅极33(2)施以约5千伏至10千伏的固定电压Vfs，第一G3副栅极33(1)和第三G3副栅极33(3)施以由一个固定电压Vfd迭加一个随电子束偏转而变化的动态电压dVf所构成的聚焦电压(Vfd+dVf)，G4栅极34、屏蔽罩17和内导电涂层6施以约20千伏至30千伏的加速电压(阳极电压)Eb。
本实施例的彩色阴极射线管在第一与第二G3副栅极33(1)、33(2)之间和第三G3副栅极33(3)与G4栅极34之间构成两个象场曲率校正透镜、通过在第一和第三G3副栅极33(1)、33(3)上施有包含动态电压dVf的聚焦电压(Vfd+dVf)在第二与第三G3副栅极33(2)、33(3)之间构成一个静电四极透镜，并校正电子束光点的象散和象场的曲率。
第二实施例的彩色阴极射线管的工作的方式与第一实施例的相似。因此略去有关第二实施例结构的进一步的说明。
在第二实施例中，与阳极相邻的最后聚焦栅极的有效长度由“C”所指示的长度代表，大小为第一G3副栅极33(1)的朝向阴极的末端至第三G3副栅极33(3)的朝向荧光屏的末端的距离。第一G3副栅极33(1)的朝向阴极的末端直接面向电子束产生单元内的加速栅极(G2栅极)12，在第一实施例中应考虑的校正项20A/(3)在第二实施例中则不必考虑。在图2A和2B中，最后聚焦栅极的有效长度采用长度“C”。在本实施例中，镜屏距L为图3中第三G3副栅极33(3)的朝向荧光屏的末端与荧光屏中心之间的距离。在本实施例中，必须满足以下关系式0.0625L(mm)≤C≤22.0(mm)，及L≤352(mm)。
第二实施例的工作实质上与已述第一实施例的相同，第二实施例所具有的优点实质上与已述第一实施例所具有的相同，因此略去有关第二实施例的工作和优点的说明。
图7是根据本发明的彩色阴极射线管的第三个实施例的垂直横截面图。
在DF型一字形电子枪67中，标号102表示中间阴极，11是G1栅极、12是G2栅极、13是G3栅极，14是G4栅极，65(1)是第一G5副栅极，65(2)是第二G5副栅极，65(3)是第三G5副栅极，65(4)是第四G5副栅极，16是G6栅极，17是屏蔽罩，18是垂直电极，19是水平电极。
图9是按图7中IX-IX箭头方向所视的图7中的第二G5副栅极65(2)的横截面图，图10是按图7中X-X箭头方向所视的图7中的第三G5副栅极65(3)的横截面图。
第二G5副栅极65(2)由其末端朝向第三G5副栅极65(3)的沿垂直方向将三个电子束孔652a、652b和652c一同夹住的一对水平电极19所组成，第三G5副栅极65(3)由其末端朝向第二G5副栅极65(2)的沿水平方向将三个电子束孔653a、653b和653c各自夹住的垂直电极18所组成。垂直电极18和水平电极19在第二和第三G5副栅极65(2)、65(3)之间构成一个静电四极透镜。
第一和第三实施例的主要区别是垂直电极18和水平电极19互换。
第三实施例的彩色阴极射线管在第一与第二G5副栅极65(1)、65(2)之间、第三与第四G5副栅极65(3)、65(4)之间和第四G5副栅极65(4)与G6栅极16之间构成三个象场曲率校正透镜、通过在第二和第四G5副栅极65(2)、65(4)上施有包含动态电压dVf的聚焦电压(Vfd+dVf)在第二与第三G5副栅极65(2)、65(3)之间构成一个静电四极透镜，并校正电子束光点的象散和象场的曲率。
第三实施例的彩色阴极射线管的工作的方式与第一实施例的相似。
图8是根据本发明的彩色阴极射线管的第四个实施例的垂直横截面图。
除了各栅极施以电压的方式不同之外，本实施例的栅极与第三实施例的相等同。在本实施例中，认为G5栅极分成三个副栅极，包括第一G5副栅极75(1)、第二G5副栅极75(2)和第三G5副栅极75(3)，因为在第三实施例中电绝缘的第一和第二G5副栅极65(1)、65(2)在本实施例中被施以同一的电压Vfd。
第四实施例的彩色阴极射线管在第二与第三G5副栅极75(2)、75(3)之间、第三G5副栅极75(3)与G6栅极16之间构成象场曲率校正透镜、通过在第一和第二G5副栅极75(1)、75(2)上施以包含动态电压dVf的聚焦电压(Vfd+dVf)在第一与第二G5副栅极75(1)、75(2)之间构成一个静电四极透镜，并校正电子束光点的象散和象场的曲率。
第四实施例的彩色阴极射线管的工作的方式与第一实施例的相似。
如上所述，由于构成用于校正象场曲率的透镜、并且用与阳极相邻的最后聚焦栅极构成静电四极透镜以及最后聚焦栅极具有理想的长度，本发明的优点有，将电子束光点在荧光屏上的直径限制在0.5mm或更小，将动态电压限制在650伏或更低，并且即使当正面屏域的透光率减小以及采用宽角度偏转线圈，能够减少光栅网纹的出现。
与阳极相邻的聚焦栅极所分成的副栅极的数目在第一、第二和第四实施例中是三，在第三实施例中是四，但副栅极的数目并不限于此，它取决于静电四极透镜和象场曲率校正透镜的所需数目。本发明中的电子枪至少包括各一个静电四极透镜和象场曲率校正透镜。
权利要求
1.一种彩色阴极射线管，其中包括一个真空玻壳，该真空玻壳包括有平面部分、玻颈部分、连接所述平面部分和所述玻颈部分的玻锥部分，所述真空玻壳被排空气体一个在所述平面部分的正面屏域的内表面所形成的荧光屏，一个安装在所述玻颈部分内的一字形型电子枪，和一个环绕所述玻锥部分而安装的偏转线圈；所述一字形型电子枪包括由三个一字形阴极、按照名称的顺序排置的G1栅极和G2栅极所组成的电子束产生单元，用以产生在同一水平平面内大致互相平行的射向荧光屏的三个电子束，和电子束聚焦单元，其特征在于所述电子束聚焦单元由按照名称的顺序排置的G3栅极和阳极所组成，用以将所述三个电子束在荧光屏上聚焦，其中，所述G3栅极包括被排列得可交替施以第一聚焦电压和第二聚焦电压的多个副栅极，所述第一聚焦电压为固定聚焦电压Vfs，所述第二聚焦电压为固定聚焦电压Vfd再迭加一个随所述三个电子束的偏转而变化的动态电压，在所述多个副栅极中的两个被交替施以所述第一聚焦电压和所述第二聚焦电压的副栅极之间至少构成一个静电四极透镜，在所述多个副栅极中的两个被交替施以所述第一聚焦电压和所述第二聚焦电压的副栅极之间至少构成一个用于校正象场曲率的透镜，所述G3栅极和荧光屏满足以下不等式0.0625×LA≤C≤22.0LA≤352其中C是所述G3栅极的朝向阴极的末端至其朝向荧光屏的末端的轴线长度，及LA是所述G3栅极的朝向荧光屏的末端至所述荧光屏中心的轴线距离并且LA和C的单位是毫米。
2.根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，所述第二聚焦电压施于所述的多个副栅极的其中一部分副栅极上，所述一部分副栅极包括最接近所述阳极的一个副栅极。
3.根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，所述偏转线圈是具有以鞍型方式绕制的水平及垂直偏转绕组的类型，以用于范围在95°至105°的对角线偏转角。
4.根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，在所述多个副栅极中从所述阴极一侧计的第二和第三个副栅极之间至少构成一个静电四极透镜。
5.根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，所述多个副栅极在数目上至少是三个。
6.根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，所述多个副栅极在数目上是四个。
7.根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，所述第一固定电压和所述第二固定电压的范围是约5千伏至约10千伏，并且在所述阳极施以的电压的范围是在约20千伏至约30千伏。
8.根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，所述正面屏域的透光率约为38％。
全文摘要
一种彩色阴极射线管包括荧光屏、阴极、用于将电子束聚焦于荧光屏的G1、G2、G3、G4、G5栅极和阳极。G5栅极分成排置得可交替施以第一和第二聚焦电压的多个副栅极，第一聚焦电压为一固定电压，第二聚焦电压为一固定电压再迭加一随电子束偏转而变化的动态电压，在施以第一和第二聚焦电压的副栅极中的两个之间至少构成一个静电四极透镜，在施以第一和第二聚焦电压的副栅极中的两个之间至少构成一个用于校正象场曲率的透镜。
文档编号H01J29/50GK1495840SQ0315514
公开日2004年5月12日 申请日期1999年4月10日 优先权日1998年4月10日
发明者谷津靖春, 中村智树, 白井正司, 司, 树 申请人:株式会社日立制作所