专利名称：总长度缩短的阴极射线管的制作方法
技术领域：
本发明涉及阴极射线管，特别涉及在增加其偏转角但不增加偏转功率消耗或不降低显示清晰度的情况下缩短其总长度的阴极射线管。
诸如用作电视显象管和用于信息终端的监视显象管之类的阴极射线管，装有向真空外壳的一端发射多束(一般为三束)电子束的电子枪，在其另一端真空外壳的内表面上涂敷荧光物所形成的荧光屏(屏幕)，用以发射多种(一般为三种)颜色的光，以及用作选色电极且距荧光屏很近的荫罩。
利用安装在真空外壳外部的偏转系统产生的磁场偏转，使从电子枪发射的电子束在两维方向上水平和垂直地扫描荧光屏，并在荧光屏上显示期望的图象。
图16是作为采用本发明的阴极射线管一例的荫罩型彩色阴极射线管的示意性剖面图，图17是图16所示的彩色阴极射线管屏盘部分的正视图。
在图16中，参考序号1表示形成荧光屏的屏盘部分，2表示管颈部分，3表示锥体部分，4表示荧光屏，5表示荫罩，6表示荫罩框架，7表示磁屏蔽件，8表示荫罩悬挂机构，9表示一字形电子枪，10表示偏转系统，11表示内导电涂层，12表示屏蔽杯，13表示接触弹簧，14表示消气剂，15表示芯柱，16表示芯柱管脚，17表示防暴带，18表示磁束(magnetic beam)调整器件，而19表示有效显示区域。
在图16中，尺寸L是从荧光屏4到一字形电子枪9的聚焦电极侧的阳极端的距离，而尺寸d是管颈部分2的外径。在图17中，尺寸D是有效显示区域19的对角线长度。
该彩色阴极射线管的真空外壳由屏盘部分1、管颈部分2和锥体部分3组成。利用围绕锥体部分3和管颈部分2之间的过渡区域安装的偏转系统10产生的水平和垂直偏转磁场，从安装在管颈部分2中的一字形电子枪发射的三束电子束(一个中心电子束Bc和两个侧边电子束Bs)二维地扫描整个荧光屏4。
从嵌入锥体部分3内壁中的阳极钮(未示出)，通过涂敷在锥体部分3的内表面上的内导电涂层11，由与屏蔽杯12连接的接触弹簧13，对电子枪施加最高的电压(阳极电压)。
偏转系统10为自会聚型，该偏转系统提供枕形水平偏转磁场和桶形垂直偏转磁场，使多束电子束在整个荧光屏上会聚。
按调制信号例如通过芯柱管脚16施加的视频信号的大小调制电子束Bc、Bs，并通过直接配置在荧光屏4前面的荫罩5对电子束进行选色，该电子束轰击在对应颜色的荧光体，从而再现期望的图象。利用围绕管颈部分2安装的磁束调整器件18调整再现的彩色图象的色纯和三束电子束的静会聚。
在这种类型的彩色阴极射线管中，形成在阳极和聚焦电极之间的大直径非轴向对称透镜被广泛用作电子枪的主透镜系统，以在整个荧光屏上产生足够小的电子束点。
图18是在垂直于电子束的一字形方向上观察的采用大直径非轴向对称透镜系统的现有技术电子枪的示意性侧剖视图。在该电子枪中，电子束产生部分由阴极21、第一栅极22和第二栅极23构成，加速和聚焦部分由用作聚焦电极的第三栅极24和用作阳极的第四电极25构成。阴极和电极按预定顺序和预定间隔关系固定在玻璃制的一对绝缘杆26上。
接触弹簧13与屏蔽杯12的前端连接，该屏蔽杯还与阳极25连接。通过压在锥体部分3内壁的内导电涂层11上的弹性接触弹簧13，把最高的电压施加在阳极15上。
图19是从其阳极侧观察第三栅极24的平面图，而图20是在垂直于三来电子束的一字形方向观察的第三栅极24的剖面侧视图。参考序号31表示电场校正板，它具有在电子束的一字形方向上有小直径的三个垂直扩大的电子束孔，并且该校正板配置在第三栅极24内，而参考序号32表示电极，该电极有跑道形状的外周结构(以下称为跑道电极)，并由在电子束的一字形方向上有大直径的单个开口形成。
图21是从第三栅极24侧观察的阳极25的平面图，而图22是在垂直于三束电子束的一字形方向观察的阳极25的剖面侧视图。参考序号33表示电场校正板，在校正板中心具有在电子束的一字形方向上有小直径的垂直放大的电子束孔，在电子束孔的相对侧边开口，并配置在阳极25内，而参考序号34表示由在电子束的一字形方向上有大直径的单个开口形成的跑道电极。利用这种电极结构，形成在栅极24和阳极之间有效的大直径电子透镜，以产生高清晰度图象显示。
当目前用作信息终端中的监视显象管的阴极射线管的屏幕尺寸增加时，为了改善空间利用效率，有减小其总长度的要求。
在不改变屏幕尺寸的情况下，通过增加电子束的最大偏转角，以便减小从荧光屏至其聚焦电极(第三栅极)上阳极端部的距离，可以缩短阴极射线管的总长度。
在本说明书中，用比率D/L代替偏转角，其中，D(mm)是屏幕有效显示区域的对角线长度，而L(mm)是阴极射线管中从荧光屏中心至其聚焦电极侧阳极端部的距离。
在目前用作信息终端的监视显象管中广泛采用90°偏转角，该偏转角对应的D/L为约1.35。如果在不改变电子枪总长度的情况下增加比率D/L，那么阴极射线管的总长度会相应地缩短。
例如，如果把该比率选择到至少1.55，那么D为460mm的阴极射线管(对应于标称19英寸对角线的管子)的总长度大约缩短至D/L为1.35时D为410mm的阴极射线管(对应于标称17英寸对角线的管子)的总长度，而D为510mm的阴极射线管(对应于标称21英寸对角线的管子)的总长度大约缩短至D/L为1.35时D为460mm的阴极射线管(对应于标称19英寸对角线的管子)的总长度。
但是，对于现有技术的阴极射线管来说，如果把比率D/L选择到至少1.55，当不改变形成管颈部分(以下称为玻璃颈管)的玻璃管的外径，例如与现有技术的阴极射线管一样为29.1mm时，偏转功率消耗因增加偏转角而增加。
图23是表示在比率D/L作为参数时偏转功率消耗(mHA2)和玻璃颈管的外径d(mm)之间关系的曲线图，其中，D(mm)是屏幕有效显示区域的对角线长度，而L(mm)是阴极射线管中从荧光屏中心至其聚焦电极侧阳极端部的距离。在本说明书中，为了简化，根据偏转系统的电感(mH)与偏转电流峰-峰值(A)的平方之积来估计偏转功率消耗。曲线(a)和(b)对应于D/L为1.35(90°偏转)和1.55(100°偏转)，而曲线(c)表示用于比较的D/L为2.25(110°偏转)的情况。
图23表示当两个阴极射线管都使用外径为29.1mm的玻璃颈管时，与D/L为1.35情况下阴极射线管的偏转功率消耗相比，在D/L为1.55情况下阴极射线管的偏转功率消耗约增加17％。
偏转功率消耗的增加相当于增加偏转电路负载，因此，偏转功率消耗的增加必须限定在最多为约10％，就是说，偏转功率消耗必须限定在最多为17.4mHA2，以致与D/L为1.35的现有技术阴极射线管的工作偏转频率相比，具有较大D/L比率的阴极射线管在高偏转频率下工作。这意味着玻璃颈管的外径至多必须为26mm。
玻璃颈管的内壁厚度一般必须为约2.5mm，以防止因电弧造成的玻璃颈管的破裂，因此，玻璃颈管的外径减小导致玻璃颈管内径的减小，该内径的减小自然使安装在玻璃颈管中的电子枪的外径减小。
图24是表示玻璃颈管的外径和由图19至图22所示的电极形成的主透镜的有效透镜直径之间关系的曲线图。在本说明书中，把透镜的有效透镜直径定义为具有与谈论中的透镜象差大致相等的象差的双圆柱透镜的直径。应该指出，外径为29.1mm的玻璃颈管配备8mm的有效透镜直径，而外径为24.3mm的玻璃颈管配备5.6mm的有效透镜直径，在有效透镜直径上约下降30％。
在有效透镜直径上的这种减小使球面象差增加，因此，使电子束点的直径增加，并使显示图象的质量降低。这对采用更大电子束偏转角造成障碍。
在主透镜中电子束的直径必须最佳化，以减小荧光屏上电子束点的直径。由计算机模拟分析可知，相对于直径8mm的主透镜，在主透镜中最佳的电子束直径约为1.3mm，该直径使荧光屏上的电子束点最小。
图25是管颈部分的示意性剖面图，用于说明玻璃颈管的最小有效外径，参考符号N表示玻璃颈管，M是主透镜的电极，而A是主透镜的电极M中的电子束孔。在图25中，为了简化，已经省略了主透镜电极所需要的许多特性。
主透镜的电极M装在外径为d(mm)的玻璃颈管N中。电极M中各电子束孔A的直径d1至少必须为1.3mm，以致电子束不轰击电极M。
当主透镜的电极M(例如，图19所示的电场校正板31)由板状部件构成时，为了提供足够的机械强度，板状部件的厚度至少必须为0.5mm，而在两个相邻的电子束孔A的相对边缘之间的间隔S2至少必须为0.5mm，以有助于通过冲压形成电子束孔A。
图26是表示在阴极射线管工作24小时后因玻璃颈管的内表面充电造成的荧光屏上电子束的位移P与从侧边电子束通路的中心线至玻璃颈管内壁距离S1之间关系的曲线图。
众所周知，在工作24小时后荧光屏上电子束点的最大允许位移P一般为0.1mm，因此，图26表示在工作24小时后荧光屏上电子束点的位移P通过把距离S1至少选择为4.8mm就可以保持在最大允许限度内。
在玻璃颈管的内壁厚度S3为2.5mm的情况下，如下计算玻璃颈管N的最小外径dd＝2×(S1+S2+d1+S3)＝2×(4.8+0.5+1.3+2.5)＝18.2mm。
玻璃颈管N的最小有效外径d为18.2mm。
图27是表示对于其玻璃颈管外径为18.2mm和29.1mm的阴极射线管，其偏转功率消耗和屏幕有效显示区域的对角线长度D与从荧光屏中心至聚焦电极上阳极端部距离L的比率D/L之间关系的曲线图。曲线(a)表示相对于玻璃颈管外径为18.2mm时的关系，而曲线(b)表示相对于玻璃颈管外径为29.1mm时的关系。
曲线(a)表示必须将比率D/L选择得不大于1.72，以便把偏转功率消耗限定为17.4mHA2。但是，在不增加偏转功率消耗或降低图象质量的情况下，已难以缩短阴极射线管的总长度。
本发明的目的在于通过解决上述问题，提供在不增加偏转功率消耗或降低图象质量的情况下可缩短其总长度的阴极射线管。
下面说明用于实现上述目的的按照本发明的阴极射线管的代表性结构。
为了实现上述目的，按照本发明的实施例，提供一种彩色阴极射线管，该阴极射线管包括包括屏盘部分、管颈部分和连接所述屏盘部分和所述管颈部分的锥体部分的真空外壳；形成在所述屏盘部分内表面上的荧光屏；安装在所述管颈部分中的一字形电子枪；和围绕所述锥体部分和所述管颈部分之间的过渡区域安装用以产生偏转磁场的电子束偏转系统，所述一字形电子枪包括具有按该顺序排列的多个一字形阴极、一个电子束控制电极和一个加速电极的电子束产生部分，用以沿水平面上分开的路径产生和引导多个电子束朝向所述荧光屏；把所述多个电子束从所述电子束产生部分聚焦在所述荧光屏上的电子束聚焦部分，所述电子束聚焦部分包括按指定顺序排列的聚焦电极，至少一个中间电极和施加最高电压的阳极，在所述至少一个中间电极上施加在所述最高电压和施加于所述聚焦电极的电压之间的中间电压，其中，满足以下关系式1.55≤D/L≤1.72，和18.2mm≤d≤26mm，其中，D(mm)是所述荧光屏的有效显示区域的对角线长度，L(mm)是从所述荧光屏的中心至面向所述聚焦电极的所述阳极端部的距离，而d(mm)是所述管颈部分的外径。
为了实现上述目的，按照本发明的另一实施例，提供一种彩色阴极射线管，其中，在上述实施例中，所述聚焦电极被再分为多个电极部件，由所述多个电极部件的电极部件形成至少一个第一类型电子透镜，以便在水平和垂直方向的其中一个方向上聚焦所述多个电子束，在水平和垂直方向的另一个方向上发散所述多个电子束，随着所述多个电子束偏转的增加，所述至少一个第一类型电子透镜上的强度变弱，由所述多个电极部件的电极部件形成第二类型电子透镜，以便随着所述多个电子束偏转的增加对变弱的所述多个电子束施加聚焦作用，由所述阳极、所述至少一个中间电极和所述多个电极部件中面对所述至少一个中间电极的一个形成主透镜，用以在水平方向上比在垂直方向上更强地聚焦所述多个电子束。
在不增加偏转功率消耗或降低图象显示质量的情况下，以上实施例提供缩短其总长度的阴极射线管。
本发明不限于上述实施例的结构，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对上述结构进行各种变更和改进。
在附图中，相同的参考序号表示相同的部件，其中图1是与图16所示相似的荫罩型彩色阴极射线管的示意性剖面图，用于说明本发明阴极射线管的实施例；
图2是在垂直于电子束一字形方向上观察的安装于图1所示彩色阴极射线管管颈部分中的一字形电子枪的示意性侧剖面图；图3是沿图2所示的III-III线剖切的第三栅极的平面图；图4是沿图3所示的IV-IV线剖切的第三栅极的剖面图；图5是沿图2所示的V-V线剖切的阳极的平面图；图6是沿图5所示的VI-VI线剖切的阳极的剖面图；图7是沿图2所示的VII-VII线剖切的中间电极的平面图；图8是沿图7所示的VIII-VIII线剖切的中间电极的剖面图；图9是表示中间电极所施加的电压与主透镜的有效直径之间关系的曲线图，用于说明本发明阴极射线管的实施例；图10是在垂直于电子束的一字形方向上观察的一字形电子枪的侧剖面图，用于说明本发明阴极射线管的另一实施例；图11是在图10所示的面对第三栅极第一部件的侧面上第三栅极第二部件的端面的示意性平面图；图12是在图10所示的面对第三栅极第二部件的侧面上第三栅极第一部件的端面的示意性平面图；图13在图10所示的面对第三栅极第一部件的侧面上第二栅极端面的示意性平面图；图14是沿图13所示的XIV-XIV线剖切的第二栅极的剖面图；图15是聚焦电压波形的说明图；图16是作为本发明阴极射线管实例的荫罩型彩色阴极射线管的示意性剖面图；图17是图16所示彩色阴极射线管的屏盘部分的正视图；图18是在垂直于电子束的一字形方向上观察的采用大直径非对称透镜系统的现有技术电子枪的示意性侧剖面图；图19是从图18所示的阳极侧观察的电子枪的第三栅极的平面图；图20是在垂直于电子束的一字形方向上观察的图18所示电子枪的第三栅极的剖面图；图21是从其第三栅极侧观察的阳极的平面图；图22是在垂直于电子束的一字形方向上观察的阳极的剖面图；图23是表示在比率D/L作为参数的情况下偏转功率消耗(mHA2)和玻璃颈管的外径d(mm)之间关系的曲线图，其中，D(mm)是屏幕有效显示区域的对角线长度，而L(mm)是阴极射线管中从荧光屏中心至其聚焦电极侧阳极端部的距离；图24是表示玻璃颈管的外径和由图19至图22所示的电极形成的主透镜的有效透镜直径之间关系的曲线图；图25是管颈部分的示意性剖面图，用于说明玻璃颈管的最小有效外径；图26是表示24小时工作后在荧光屏上电子束的位移与从侧边电子束通路的中心线至玻璃颈管内壁距离S1之间关系的曲线图；图27是表示相对于玻璃颈管外径为18.2mm和29.1mm的情况，偏转功率消耗和屏幕有效显示区域的对角线长度D与从荧光屏中心至其聚焦电极上阳极端部距离L的比率之间关系的曲线图；图28是在垂直于三束电子束的一字形方向上观察的一字形电子枪的侧剖面图，用于说明本发明第三实施例的阴极射线管；图29是图28所示的面对第五栅极第二部件55的第五栅极的第三部件54侧的正视图；图30是沿图29所示的线130-130剖切的第五栅极54的第三部件54的剖面图；图31是图28所示的面对第五栅极第三部件54的第五栅极的第二部件55侧的正视图；图32是沿图31所示的线132-132剖切的第五栅极54的第二部件55的剖面图；图33是图28所示的面对第五栅极第一部件56的第五栅极的第二部件侧的正视图；图34是在垂直于三束电子束的一字形方向上观察的一字形电子枪的侧剖面图，用于说明本发明第三实施例的尺寸实例；图35是图34所示的面对阳极51的中间电极52侧的正视图；图36是在图35所示的电子束的一字形方向上观察的中间电极52的侧剖面图；图37是图34所示的杯形电极71的平面图；图38是沿图37所示的线138-138剖切的杯形电极71的剖面图；图39是图34所示的板形电极74的平面图40是图39所示的板形电极74的侧剖面图；图41是图34所示的面对第五栅极第四部件52的阳极51侧的平面图；图42是沿图41所示的线142-142剖切的阳极51的剖面图；图43是图34所示的板状电极76的平面图；图44是沿图43所示的线144-144剖切的板状电极76的剖面图；图45是图34所示的杯形电极75的正视图；图46是沿图45所示的线146-146剖切的杯形电极75的剖面图；图47是图34所示的面对中间电极52的第五栅极的第四部件53侧的正视图；图48是沿图47所示的线148-148剖切的第四部件53的剖面图；图49是图34所示的板状电极77的平面图；和图50是沿图49所示的线150-150剖切的板状电极77的剖面图。
下面，参照附图详细说明本发明。
图1是与图16所示类似的荫罩型彩色阴极射线管的示意性剖面图，用于说明本发明阴极射线管的实施例。该彩色阴极射线管的结构和工作与图16所示的彩色阴极射线管相同，因此这里省略其说明。
在图1情况下，图17所示的屏盘部分1的屏幕有效显示区域的对角线长度D为460mm，管颈部分2的外径d为24.3mm。
图2是在垂直于电子束一字形方向上观察的安装于图1所示彩色阴极射线管管颈部分中的一字形电子枪的示意性侧剖面图。该电子枪与图18所示的现有技术的电子枪的不同之处在于，把中间电极27设置在作为聚焦电极的栅极24和作为阳极的第五电极25之间。
此外，该电子枪配有连接于在其间固定电子枪电极的一对绝缘支杆26中之一上的内电阻器35。该内电阻器35有与屏蔽杯12焊接的阳极端子36，与中间电极27焊接的中间端子37和与电子枪的接地端子焊接的低压端子38等。
图3是沿图2所示的III-III线剖切的第三栅极24的平面图，图4是沿图3所示的IV-IV线剖切的第三栅极24的剖面图，图5是沿图2所示的V-V线剖切的阳极25的平面图，图6是沿图5所示的VI-VI线剖切的阳极25的剖面图，图7是沿图2所示的VII-VII线剖切的中间电极27的平面图，而图8是沿图7所示的VIII-VIII线剖切的中间电极27的剖面图。
在结合图1至图8说明的本实施例的彩色阴极射线管中，屏幕的有效显示区域19的对角线长度D(参见图17)、从荧光屏的中心至其聚焦电极侧阳极端部的距离L和管颈部分的外径d被分别选择为460mm、292.9mm和24.3mm，导致D/L比率为1.57。
本实施例的距离L大致等于D为410mm和D/L为1.4的现有技术的彩色阴极射线管的距离，因此，本实施例的总长度减低至现有技术的彩色阴极射线管的总长度。
此外，通过把管颈部分2的外径d降低至24.3mm，如图23所示，由于偏转功率消耗变为16.3mHA2，所以与现有技术的阴极射线管相比，本实施例中在偏转功率消耗上的增加被限定至约3％。
在图3和图4中，参考序号39表示具有在电子束的一字形方向上有小直径的三个垂直扩大的电子束孔的电场校正板，而参考序号40表示由在电子束的一字形方向上有大直径的单个开口形成的跑道电极。电场校正板39从其开口端缩进跑道电极40的内侧。
在图5和图6中，参考序号41表示在中心具有在电子束的一字形方向上有小直径的垂直扩大的电子束孔的电场校正板，并且在其电子束孔的相对侧进行切断，参考序号42表示由在电子束的一字形方向上有大直径的单个开口形成的跑道电极。电场校正板41从跑道电极42的开口端缩进其内侧。
在图7和图8中，参考序号43表示具有在电子束的一字形方向上有小直径的三个垂直扩大的电子束孔的电场校正板，而参考序号44表示由在电子束的一字形方向上有大直径的单个开口形成的一对跑道电极。该对跑道电极44设置得其中夹置电场校正板43，以致电场校正板43从跑道电极44的开口端缩进。
图2所示的内电阻器35牢固地固定于一个绝缘支杆26上，其阳极端子36焊接在屏蔽杯12的侧壁上，中间端子37焊接在中间电极27的侧壁上，而低压端子38焊接在通过其中一个芯柱管脚16接地的电子枪的接地端子上。内电阻器35分压阳极电压，把比阳极电压低的高电压提供给中间电极27。
内电阻器35包括陶瓷制的衬底，例如，主要由氧化钌构成并印刷在衬底上的电阻性薄膜元件，在电阻性薄膜上涂敷的绝缘玻璃，其整个电阻大致在1至3千兆欧的范围内。
通过把中间端子37和低压端子38之间的电阻比率改变为阳极端子36和低压端子38之间的电阻比率(例如，0.55)，可以将中间电极27上所施加的电压调整到期望的值。
接触弹簧13固定在屏蔽杯12的前端，该屏蔽杯12还与阳极25焊接。通过使弹性接触弹簧13按压在锥体部分3的内壁的内导电涂层11上，将阳极电压施加在阳极25上。
图9是表示中间电极所施加的电压与主透镜的有效直径之间关系的曲线图，用于说明本发明阴极射线管的实施例。图9表示对于例如玻璃颈管的外径为24.3mm和中间极27的轴向长度为3mm的实例通过计算机模拟获得的主透镜的有效直径和中间电极27的电压与阳极电压之比率之间的关系。图9表示对中间电极27施加50％的阳极电压会形成8.2mm的有效透镜直径，该有效透镜直径与用于外径为29.1mm的玻璃颈管的普通电子枪的有效透镜直径相等。
按照本实施例，极大地降低了偏转功率消耗的增加，还可获得高清晰度显示图象。
以下说明特别用于对角线长度D为510mm或以下的有效显示区域的阴极射线管的第二实施例。
通过选择比率D/L和玻璃颈管N的外径d，以满足以下不等式D/L≥1.57，d≤26mm，从荧光屏的中心至其聚焦电极侧的阳极端部的距离L从364mm降低至325mm，结果，可以缩短监视器的深度，使台面上可用空间增加，导致台面上空间利用效率的改善。
在具有对角线长度为510mm或以下的有效显示区域的阴极射线管的情况下，尺寸L变为325mm或以下，因此，尺寸L的下降导致工作环境的改善。
图10是在垂直于三束电子束的一字形方向上观察的一字形电子枪的侧剖面图，用于说明第二实施例的阴极射线管。在图10中，参考序号51表示阳极，52是中间电极，53是第五栅极的第四部件，54是第五栅极的第三部件，而55是第五栅极的第二部件。参考序号56表示第五栅极的第一部件，57是第四栅极，58是第三栅极的第二部件，59是第三栅极的第一部件，60是第二栅极，61是第一栅极，62是阴极，而63是芯柱。
参考序号54A表示在面对第五栅极第二部件55的一侧上与第五栅极第三部件54的端部连接的四个垂直板，55A是在面对第五栅极的第三部件54的一侧上与第五栅极第二部件55的端部连接的两个水平板，在这些垂直板54A和这些水平板55A之间形成第二级静电四极透镜。参考序号64表示屏蔽杯，65是内电阻，66是阳极端子，67是中间端子，而68是低电压端子。
图11是在面对第三栅极第一部件的一侧上第三栅极第二部件的端面的示意性平面图，图12是在面对第三栅极第二部件的一侧上第三栅极第一部件的端面的示意性平面图，图13是在面对第三栅极第一部件的一侧上第二栅极的端面的示意性平面图，而图14是沿图13所示的XIV-XIV线剖切的第二栅极的剖面图。
在图10中，阳极51施加最高电压的阳极电压Va，而中间电极52通过内电阻65施加约为阳极电压50％至60％的中间电压。
第五栅极的第四部件53、第二部件55和第三栅极的第二部件58在阴极射线管内彼此内部连接，并施加有第二聚焦电压，第二聚焦电压由大约为阳极电压的25％的固定电压与随电子束偏转的增加而增加的动态电压的叠加构成。第五栅极的第三部件54和第一部件56以及第三栅极的第一部件59彼此内部连接，并施加有约为阳极电压的28％的第一聚焦电压。第四栅极57和第二栅极60彼此内部连接，并施加有约为500V至约800V的帘栅极电压，而第一栅极61施加范围为-50至0伏的电压。
图15是聚焦电压的幅度和其波形的说明图。第二聚焦电压(Vf2+dVf)总低于第一聚焦电压(Vf1)。但有时可以选择第二聚焦电压(Vf2+dVf)，使其在屏幕周围稍微超过第一聚焦电压(Vf1)。
利用这种结构，阳极51、中间电极52和第五栅极53的第四部件53形成主透镜。
栅极的形状与图3至图8所示的对应栅极的形状相同。使电场校正板中孔的形状和电场校正板从其开口端部缩进跑道电极内侧的距离最佳化，以便主透镜对电子束施加水平强聚焦作用。
在第五栅极的第三部件54和第二部件55的相对部分之间形成第二级静电四极透镜，当电子束未被偏转时，对电子束施加垂直强聚焦作用，垂直强聚焦作用的强度随着电子束偏转的增加而减弱。
两个水平板55A连接在第五栅极的第二部件55上，以便在垂直于电子束的一字形方向上夹住电子束，并且这些板向第五栅极的第三部件54延伸，四个垂直板54A连接在第五栅极的第三部件54上，以便在电子束的一字形方向上夹住各电子束，并且这些板向第五栅极的第二部件55延伸。两个水平板55A和四个垂直板54A形成第二级静电四极透镜。
在第五栅极的第四部件53和第三部件54的对置部分之间形成弯曲图象场的一个校正透镜，在第五栅极的第二部件55和第一部件56的对置部分之间形成弯曲图象场的另一校正透镜，校正透镜的聚焦强度随着电子束偏转的增加而减弱。
第一级静电四极透镜形成在第三栅极的第二部件58和第一部件59的对置部分之间，当电子束未被偏转时，对电子束施加水平强聚焦作用，水平强聚焦作用的强度随着电子束偏转的增加而降低。
如图11所示，由在垂直于电子束的一字形方向上扩大的三个锁眼孔(keyholes)6形成第三栅极第二部件58面对第三栅极第一部件59的一部分，如图12所示，用在电子束的一字形方向上扩大的三个矩形孔70形成面对第三栅极第二部件58的第三栅极的第一部件59的一部分。
用三个圆形孔71形成面向第三栅极第一部件59的第二栅极60一侧，如图13和图14所示，各孔叠置有在电子束一字形方向上扩大的较大槽口72。
与未采用任何中间电极的不象本发明那样的普通电子枪相比，电子枪的这种结构使主透镜的有效透镜直径约增加40％，并在整个屏幕上减小电子束点的直径。
在屏幕的中心，在垂直方向上更强地聚焦电子束的第二级静电四极透镜消除在水平方向上更强地聚焦电子束的主透镜的象散，而在水平方向上更强地聚焦电子束的第一级静电四极透镜消除在垂直方向上更强地聚焦电子束的第二栅极60的象散，以产生大致圆形的电子束点。
在屏幕周围，第一级和第二级静电四极透镜的聚焦作用减弱，因此，在水平方向比在垂直方向聚焦更强的主透镜的象散消除了因在垂直方向比在水平方向上聚焦更强的偏转磁场造成的象散。
此外，第二栅极60用于使电子束点大致变圆。与此同时，用于图象场弯曲和主透镜弯曲的校正透镜的聚焦作用减弱，使聚焦长度延长，从而电子束的聚焦即使在屏幕周围也达到最佳。通过用于图象场弯曲的校正透镜的这种作用可以使动态电压需要的幅度降低，并抑制因最大偏转角的增加产生的动态电压的增加。
因此，在本实施例中，偏转功率消耗也被最小化，可获得高清晰度图象显示。
以下说明特别适用于具有510mm或以下对角线长度的有效显示区域的阴极射线管的第三实施例。
图28是在垂直于三束电子束的一字形方向上观察的一字形电子枪的侧剖面图，用于说明第三实施例的阴极射线管。与图10相同的参考序号在图28中表示对应的部分。
除了形成在第五栅极内的静电四极透镜外，第三实施例的彩色阴极射线管的结构与第二实施例的结构大致相同。
图29是面对第五栅极第二部件55的第五栅极第三部件54侧的正视图，图30是沿图29所示的线130-130剖切的第五栅极54的第三部件54的剖面图，图31是面对第五栅极第三部件54的第五栅极的第二部件55侧的正视图，图32是沿图31所示的线132-132剖切的第五栅极54的第二部件55的剖面图。图33是面对第五栅极第一部件56的第五栅极的第二部件55侧的正视图。
第三级静电四极透镜形成在第五栅极的第三部件54和第二部件55的对置部分之间，当电子束未被偏转时，对电子束施加垂直强聚焦作用，垂直强聚焦作用的强度随着电子束偏转的增加而降低。
三对水平板55A连接在第五栅极的第二部件55上，使各对水平板55A在垂直于电子束的一字形方向上夹住各电子束，这些板延伸到形成在第五栅极的第三部件54上相应电子束孔54A中。电子束孔54A为在垂直于电子束的一字形方向上有大直径的锁眼孔形状。锁眼孔54A中的一个和相关的一对水平板55A形成对应的第三级静电四极透镜。
在第五栅极的第四部件53和第三部件54的对置部分之间形成用于图象场弯曲的校正透镜，校正透镜的聚焦强度随着电子束偏转的增加而减弱。
第一级静电四极透镜形成在第三栅极的第二部件58和第一部件59的对置部分之间，而第二级静电四极透镜形成在第五栅极的第二部件55和第一部件56的对置部分之间，当电子束未被偏转时，对电子束施加水平强聚焦作用，水平强聚焦作用的强度随着电子束偏转的增加而降低。
如图33所示，在面对第五栅极第一部件56的第五栅极第二部件55的侧面上形成在垂直于电子束的一字形方向上有大直径的三个锁眼孔55B，而在面对第五栅极第二部件55的第五栅极的第一部件56的侧面上形成有三个圆形孔，于是在第五栅极的第二和第一部件之间形成第二级静电四极透镜。
如图11所示，在面对第三栅极第一部件59的第三栅极的第二部件58的侧面上形成在垂直于电子束的一字形方向上有大直径的三个锁眼孔69，如图12所示，在面对第三栅极第二部件58的第三栅极的第一部件59的侧面上形成在电子束的一字形方向上扩大的三个矩形孔70，于是在第五栅极的第二和第一部件之间形成第一级静电四极透镜。
在面向第三栅极第一部件59的第二栅极60的侧面上组成三个圆形孔71，如图13和图14所示，各圆形孔与在电子束一字形方向上扩大的大槽口72重叠。
与未采用本发明那样的中间电极的普通电子枪相比，电子枪的这种结构使主透镜的有效透镜直径约增加40％，并在整个屏幕上减小了电子束点的直径。
在屏幕的中心，在垂直方向上更强地聚焦电子束的第三级静电四极透镜消除在水平方向上更强地聚焦电子束的主透镜的象散，而在水平方向上更强地聚焦电子束的第一级和第二级静电四极透镜消除在垂直方向上更强地聚焦电子束的第二栅极60的象散，产生大致圆形的电子束点。
在屏幕周围，第三级、第一级和第二级静电四极透镜的聚焦作用减弱，因此，在水平方向比在垂直方向聚焦更强的主透镜的象散消除了因在垂直方向比在水平方向上聚焦更强的偏转磁场造成的象散。
此外，第二栅极60用于使电子束点大致变圆。与此同时，用于使图象场弯曲和主透镜弯曲的校正透镜的聚焦作用减弱，使聚焦长度变长，以致电子束的聚焦即使在屏幕周围也达到最佳。通过用于使图象场弯曲的校正透镜的这种作用可以使需要的动态电压幅度降低，并抑制因最大偏转角的增加而产生的动态电压的增加。
因此，在本实施例中，偏转功率消耗也被最小化，可获得高清晰度图象显示。
以下说明在按照本发明实施例的具有外径为24.3mm的管颈部分的阴极射线管中一字形电子枪的结构、主要电极的尺寸和施加给一字形电子枪各电极的电压，图34示出在垂直于电子束的一字形方向上观察的该电子枪的平面图。与图28相同的参考序号在图34中表示对应的部分。
主要电极的轴向长度如下阳极51＝5mm，中间电极52＝3.5mm，第五栅极的第四部件53＝5.5mm，第五栅极的第三部件54＝2mm，第五栅极的第二部件55＝11mm，第五栅极的第一部件56＝2mm，第四栅极57＝0.5mm，第三栅极的第二部件58＝2mm，第三栅极的第一部件59＝1.8mm，而屏蔽杯64＝9.6mm。
内部电极间隔如下阳极51-中间电极52＝0.6mm，中间电极52-第五栅极的第四部件53＝0.6mm，第五栅极的第四部件53-第三部件54＝0.5mm，第五电极的第三部件54-第二部件55＝0.6mm，第五栅极的第二部件55-第一部件56＝0.4mm，第五栅极的第一部件56-第四栅极57＝0.6mm，第四栅极57-第三栅极的第二部件58＝2mm，而第三栅极的第二部件58-第一部件59＝0.3mm。
阳极51施加有约27kV的阳极电压Va，而中间电极52通过约2GΩ的内电阻65施加约为阳极电压Va的55％的电压。第五栅极的第四部件53、第二部件55和第三栅极的第二部件58在阴极射线管内彼此内部连接，施加有约为阳极电压Va的25％的电压Vfd和重叠的随电子束偏转增加而增加的约500至800伏的动态电压dvf。
第五栅极的第三部件54和第一部件56以及第三栅极的第一部件59彼此内部连接，并施加约为阳极电压Va的28％的电压Vfc。第四栅极57和第二栅极60彼此内部连接，并施加约600伏的帘栅极电压VG2。
图35是面对阳极51的中间电极52一侧的正视图，而图36是在图35所示的电子束的一字形方向上观察中间电极52的侧剖面图。中间电极52包括一对杯形电极73和夹在一对杯形电极73之间的板形电极74。中间电极52的轴向长度为3.5mm。
图37是杯形电极73的平面图，而图38是沿图37所示的线138-138剖切的杯形电极73的剖面图。在杯形电极73上形成在电子束的一字形方向上扩大的单个开口，该开口的大直径为15mm，小直径为5.8mm，并且在左右侧有半径为2.9mm的半圆。杯形电极73的轴向长度为1.4mm。
图39是板形电极74的平面图，而图40是板形电极74的侧剖面图。在图39中，中心电子束孔是椭圆的，由公式(1)表示(X/2.22)2+(Y/2.9)2＝1……(1)其中，X轴是电子束的一字形方向，Y轴垂直于一字形方向，侧边电子束孔的内侧部分是半椭圆，由公式(2)表示(X/1.85)2+(Y/2.9)2＝1……(2)侧边电子束孔的外侧部分是半径为2.9mm的半圆。
图41是面对中间电极52的阳极51一侧的平面图，而图42是沿图41所示的线142-142剖切的阳极51的剖面图。阳极51由杯形电极75和板形电极76组成，在向内与杯形电极75的开口端部相距1.3mm的距离处焊接该板形电极。
图43是板状电极76的平面图，而图44是沿图43所示的线144-144剖切的板状电极76的剖面图。中心电子束孔是椭圆的，由公式(3)表示(X/2.2)2+(Y/2.6)2＝1……(3)侧边电子束孔的内侧部分由公式(4)表示的半椭圆部分和直线组成(X/2.05)2+(Y/3.0)2＝1 ……(4)。
图45是杯形电极75的正视图，而图46是沿图45所示的线146-146剖切的杯形电极75的剖面图。杯形电极75中的单个开口与图37所示开口相同。
图47是面对中间电极52的第五栅极第四部件53侧的正视图，而图48是沿图47所示的线148-148剖切的第四部件53的剖面图。杯形电极75与图41所示相同。在向内与杯形电极75的开口端部相距1.3mm的距离处焊接板形电极77。
图49是板状电极77的平面图，而图50是沿图49所示的线150-150剖切的板状电极77的剖面图。中心电子束孔是椭圆的，由公式(5)表示(X/2.0)2+(Y/2.85)2＝1……(5)侧边电子束孔的内侧部分是半椭圆部分，由公式(6)表示(X/2.22)2+(Y/3.50)2＝1 ……(6)侧边电子束孔的外侧部分是半椭圆部分，由公式(7)表示(X/2.06)2+(Y/3.50)2＝1……(7)侧边电子束孔的内外侧部分由两条直线连接。
利用这种结构，阳极51、中间电极52和第五栅极的第四部件53形成其中的主透镜。该主透镜可以被安装在外径为24.3mm的玻璃颈管中，形成8.3mm的大的有效透镜直径。
如上所述，在本发明的阴极射线管中，即使其玻璃颈管的外径减小，以消除因最大偏转角增加造成的偏转功率增加，但主透镜的有效透镜直径却近似等于用外径为29.1mm的普通玻璃颈管获得的有效透镜直径，因此，本发明提供可缩短其总长度的高性能阴极射线管。
权利要求
1.一种彩色阴极射线管，包括真空外壳，真空外壳包括屏盘部分、管颈部分和连接所述屏盘部分和所述管颈部分的锥体部分；形成在所述屏盘部分内表面上的荧光屏；装配于所述管颈部分中的一字形电子枪；和围绕所述锥体部分和所述管颈部分之间的过渡区域安装的电子束偏转系统，用以产生偏转磁场，所述一字形电子枪包括具有按该顺序排列的多个一字形阴极、一个电子束控制电极和一个加速电极的电子束产生部分，用以沿水平面上分开的路径产生和引导多个电子束朝向所述荧光屏；把所述多个电子束从所述电子束产生部分聚焦在所述荧光屏上的电子束聚焦部分，所述电子束聚焦部分包括按指定顺序排列的聚焦电极、至少一个中间电极和施加最高电压的阳极，在所述至少一个中间电极上施加在所述最高电压和施加于所述聚焦电极上的电压之间的中间电压，其中，满足以下关系式1.55≤D/L≤1.72，和18.2mm≤d≤26mm，其中，D(mm)是所述荧光屏的有效显示区域的对角线长度，L(mm)是从所述荧光屏的中心至面向所述聚焦电极的所述阳极端部的距离，而d(mm)是所述管颈部分的外径。
2.如权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，所述管颈部分的所述外径d约为24.3mm。
3.如权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，所述聚焦电极被再分为多个电极部件，由所述多个电极部件的电极部件形成至少一个第一类型电子透镜，用以在水平和垂直方向中的一个方向上聚焦所述多个电子束，而在水平和垂直方向中的另一个方向上发散所述多个电子束，所述至少一个第一类型电子透镜上的强度随着所述多个电子束偏转的增加而变弱，由所述多个电极部件的电极部件形成第二类型电子透镜，用以随着所述多个电子束偏转的增加而减弱施加给所述多个电子束的聚焦作用，和由所述阳极、所述至少一个中间电极和面对所述至少一个中间电极的所述多个电极部件中的一个电极形成主透镜，以便在水平方向上比在垂直方向上更强地聚焦所述多个电子束。
4.如权利要求2的彩色阴极射线管，其特征在于，所述聚焦电极被再分为多个电极部件，由所述多个电极部件的电极部件形成至少一个第一类型电子透镜，用以在水平和垂直方向中的一个方向上聚焦所述多个电子束，在水平和垂直方向中的另一个方向上发散所述多个电子束，所述至少一个第一类型电子透镜的强度随所述多个电子束偏转的增加而变弱，由所述多个电极部件的电极部件形成第二类型电子透镜，用以随所述多个电子束偏转的增加而减弱施加给所述多个电子束的聚焦作用，和由所述阳极、所述至少一个中间电极和面对所述至少一个中间电极的所述多个电极部件中的一个形成主透镜，用以在水平方向上比在垂直方向上更强地聚焦所述多个电子束。
5.如权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，所述至少一个中间电极施加有通过用插入所述阴极射线管内的内部电阻器分压所述最高电压获得的电压。
6.如权利要求2的彩色阴极射线管，其特征在于，所述至少一个中间电极施加有通过用插入所述阴极射线管内的内部电阻器分压所述最高电压获得的电压。
7.如权利要求3的彩色阴极射线管，其特征在于，所述至少一个中间电极施加有通过用插入所述阴极射线管内的内部电阻器分压所述最高电压获得的电压。
8.如权利要求4的彩色阴极射线管，其特征在于，所述至少一个中间电极施加有通过用插入所述阴极射线管内的内部电阻器分压所述最高电压获得的电压。
全文摘要
一种彩色阴极射线管,包括具有屏盘部分、管颈部分和连接屏盘部分和管颈部分的锥体部分构成的真空外壳,形成在屏盘部分内表面上的荧光屏,安装在管颈部分中的一字形电子枪,和围绕锥体部分和管颈部分之间的过渡区域安装的电子束偏转系统。一字形电子枪包括电子束产生部分,和电子束聚焦部分。至少一个中间电极被施加在最高电压与施加给聚焦电极的电压之间的中间电压。其中,满足以下关系式:1.55≤D/L≤1.72,和18.2mm≤d≤26mm。
文档编号H01J29/50GK1259756SQ0010100
公开日2000年7月12日 申请日期2000年1月7日 优先权日1999年1月7日
发明者野口一成, 白井正司, 中村智树, 谷津靖春 申请人:株式会社日立制作所