专利名称：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，更具体地，涉及一种彩色阴极射线管，它具有能够在一个宽的荧光屏上获得良好的聚焦的电子枪，无需增加控制与电子束的偏转相关的象散的校正和图象弯曲的校正的聚焦电压。
在例如电视显象管、信息终端设备的监视器管、其它的显示器管等的阴极射线管中，从电子枪发射出的电子束在构成水平方向和垂直方向的两个方向上扫描其上形成有荧光材料的荧光屏(以下，有时简称“屏幕”)，以形成所给的图象。
对于用在这种类型的彩色阴极射线管中的电子枪来说，为了在荧光屏的整个区域上获得良好的聚焦特性，需要执行对对应于所发射的电子束的偏转角的电子束在荧光屏的着屏点的形状的控制。
近来，安装具有其平的屏面的外表面的平面管(平面型彩色阴极射线管)的监视器或电视显象管已商业化。特别地，对于具有在其对角方向有51cm的有效直径等的平面管来说，屏幕的中心部分和周边部分的聚焦差别变得很大。
作为一种减小这种聚焦差别的对策，已知有一种方法，其中构成电子枪的一个聚焦电极被分为多个电极部件，并且向聚焦电极施加一个固定电压的聚焦电压和通过叠加一个与该固定电压的偏转量同步改变的动态电压而产生的另外的聚焦电压，以构成一个静电四极透镜和一个象场弯曲校正透镜。据此可以减小由于偏转角的增加而导致的屏幕周边的聚焦的恶化。
图19是一个示意图，用于解释一个应用于阴极射线管的电子枪的普通透镜的结构。在该图中，BS表示一个电子束产生部分，PFL表示一个预聚焦透镜。FL表示一个前级主聚焦透镜，IL表示一个象场弯曲校正透镜、ML表示一个后级主聚焦透镜(也成为终级主聚焦透镜)，以及SC表示一个荧光屏。
上述各透镜设置在荧光屏SC的从电子束产生部分BS侧沿管轴Z-Z的方向上。这些透镜对电子束产生部分BS产生的电子束B进行聚焦，然后对电子束B进行加速，最后使电子束B撞击荧光屏SC，使得形成电子束点(以下简称“束点”)。
更具体地，上述电子枪由以下部分构成。电子束产生部分(三极管部分)，它由一个阴极(通常称为“K”)、一个控制电极(通常称为“G1”)和一个加速电极(通常称为“G2”)构成并且产生多个电子束，和一个主透镜部分，它由聚焦电极(通常称为“G3”、“G4”、“G5”)和一个阳极(通常称为“G6”)制成并且对由电子束产生部分所产生的射向荧光屏的电子束进行聚焦。
这里，电子枪采用一种多级动态聚焦(MDF)系统。其中，聚焦电极(G5)被分为多个电极部件。通过向分开的电极部件施加一个固定的聚焦电压和通过叠力一个与偏转量同步改变的动态电压而产生的动态校正电压，便构成设置来用于确保在荧光屏的一个宽的范围的预期的聚焦特性的一个静电四极透镜和一个象场弯曲校正透镜。大多数传统的电子枪采用非多级动态聚焦。
图20是一个施加在分为多个电极部件的聚焦电极上的聚焦电压的解释图。而且，图21是一个产生两个聚焦电压的回扫变压器的一个输出电压的解释图。
如图20所示，电子枪的聚焦电极G5被分为多级(这里，构成电极部件A、B和C的三级)，以便构成一个复合透镜型的电子枪，并且在电极部件A、B和C中间形成静电四极透镜和象场弯曲校正透镜。象场弯曲校正透镜被设置来用于校正从编转的中心至荧光屏的距离的差，并且通常被设置在静电四极透镜和荧光屏两者中更接近后者的一个位置。
静电四极透镜控制通过静电四极透镜的束点的剖面部分。使得将荧光屏上的束点的形状缩减成一个类似于圆的形状。
第一固定电压Vf1被施加到电极部件B，通过将一个与偏转量同步改变的动态电压dVf叠加到第二固定电压Vf2而产生的另外的聚焦电压(Vf2+dVf)被施加到电极部件A和C。
上述聚焦电压Vf1、Vf2+dVf是由图21所示的回扫变压器FBT产生的。这里，Eb表示一个施加带阳极G6上的阳极电压(最大电压)，Ec2表示一个施加到电子枪的另外的电极(G2，G4)上的大约600V的预聚焦电压。
图22是一个施加在分开的聚焦电极的电极部件上的聚焦电压的解释图，其中，1V表示1垂直偏转周期(1帧周期或1场周期)，并且1H表示1水平偏转周期。
当动态电压dVf增加时，即，当电子束的偏转量变大时(在电子束偏转向屏幕的周边部分时)，象场弯曲校正透镜处的电位差变小，使得透镜的强度下降。因此，将电子束聚焦的力在偏转电子束时变弱，使得图象弯曲被校正。
这种类型的传统技术公开在例如日本待公开专利申请43532/1992和日本待公开专利申请61309/1995。
对于传统技术来说，特别是日本待公开专利申请43532/1992，设置得靠近阳极的聚焦电极被分为多个第一电极部件和多个第二电极部件，其中，第一电极部件和第二电极部件交替地设置在电子束的前进方向上。然后，第一电极部件和第二电极部件构成一个象场弯曲校正透镜。其状态是使第一电极部件和第二电极部件相互电独立，以构成一个可与第一电极部件和第二电极部件之间的电子束偏转同步地改变其强度的电子透镜。
再有，在邻近主透镜处构成一个非轴对称的电子透镜，用于校正由于上述浮动的动态聚焦电压而使电子束的剖面形状变形的象散，使得即使当聚焦电压的浮动在一个低水平受到抑制时，也可在整个荧光屏上获得良好的图象。
然而，采用多级聚焦电极的电子枪具有其延长的总长度，使得虽然屏幕上的束点的直径变小，但需要增加聚焦电压。例如，对于一种具有51cm的屏幕对角尺寸和90度偏转角的平面型彩色阴极射线管来说，当聚焦电极的长度增加1mm，聚焦电压就提升约0.36％。
虽然聚焦电压是由回扫变压器产生的，用作此类型的阴极射线管的电源的回扫变压器的比率的输出电压范围通常是阳极电压的约28％±2％。因此，当通过延长聚焦电极来增加聚焦电压时，通用的回扫变压器不能处理增加的聚焦电压。因此，聚焦电压的降低就成为本发明要解决的任务之一。
本发明的一个主要目的是提供一种具有一个电子枪的彩色阴极射线管，通过将分为多级的一个聚焦电极的总长度没置在一个给定的值并且通过适当地选择安装位置，该电子枪可在荧光屏的一个宽的区域内改善聚焦特征和静电四极透镜的灵敏度。
为了达到上述目的，根据本发明的第一个方面，在本发明的一种典型的结构中，一个聚焦电极包括多个电极部件，它们构成一个与电子束的偏转同步地改变电子束的剖面形状的静电四极透镜和一个其聚焦力与电子束的偏转同步地浮动的电子透镜并且假设从聚焦电极的阳极侧端部至静电四极透镜的阳极侧端部的距离为L2，则关系7.55≤L2≤11.5成立。
根据本发明的第二个方面，对于上述聚焦电极来说，在构成静电四极透镜的并且以相对方式面对另一个电极部件的一个电极部件的表面，形成具有在垂直方向的一个长轴的纵向延长的电子束通过孔径。
在构成静电四极透镜的并且以相对方式面对一个电极部件的另一个电极部件的表面，以这样的方式形成多对水平校正电极板，即电极板分别从垂直方向夹着多个电子束，电极板在管轴方向上朝向一个电极部件突出，并且电极板使其突出端在长轴方向上在电子束通过孔径的两端附近置入一个电极部件的电子束通过孔径内，并且假设水平校正电极板的在管轴方向的电极长度为L5，并且一对水平校正电极板的在垂直方向的距离为L6，则关系0.0206≤L5/(L62.7)≤0.0306成立。
根据本发明的第三个方面，对于上述聚焦电极来说，在构成静电四极透镜的并且以相对方式面对另一个电极部件的一个电极部件的表面，形成具有在垂直方向的一个长轴的纵向延长的电子束通过孔径，在构成静电四极透镜的并且以相对方式面对一个电极部件的另一个电极部件的表面形成具有一个水平长轴的横向延长的电子束通过孔径，并且假设从以相对方式面对阳极的聚焦电极的表面至静电四极透镜的阳极侧位置的距离为L2(mm)，则关系7.55≤L2≤11.5成立。
根据本发明的第四个方面，对于上述聚焦电极来说，在构成静电四极透镜的并且以相对方式面对另一个电极部件的一个电极部件的表面，形成分别从水平方向夹着多个电子束并且沿管轴方向上朝向相对的另一个电极部件突出的垂直校正电极板，并且在构成静电四极透镜的并且以相对方式面对一个电极部件的另一个电极部件的表面，形成分别从垂直方向夹着多个电子束的、沿管轴方向上朝向一个电极部件突出的并且叠置有垂直校正电极板的水平校正电极板，并且假设垂直校正电极板的在管轴方向的电极长度为L3，并且水平校正电极板的在管轴方向的电极长度为L4，则关系2.18≤(L3+L4)/2≤2.78成立。
根据本发明的第五个方面，当构成静电四极透镜的并且以相对方式面对另一个电极部件的一个电极部件的表面与构成静电四极透镜的并且以相对方式面对一个电极部件的另一个电极部件的表面之间的距离被设置为不大于1mm，或者当在以相对方式面对另一个电极部件的一个电极部件的表面上形成的纵向延长的电子束通过孔径的长轴方向(纵上下方向)的端部的宽度被设置为W1并且在以相对方式面对一个电极部件的另一个电极部件的表面上形成的横向延长的电子束通过孔径的长轴方向(横左右方向)的端部的宽度被设置为W2，则关系2.00≤(W1+W2)/2≤3.60成立。
由于上述结构，可在当前区域的一个宽的范围内和在屏幕区域的一个宽的范围内获得良好的聚焦。而且，在聚焦电极的受到限制的总长度中，安装位置和静电四极透镜的灵敏度可被适当地设置，因此，可在荧光屏的一个宽的区域内改善电子枪的聚焦特性。
本发明并不局限与于述结构，以下解释的实施例的结构和各种修正在不脱离本发明的技术概念的情况下都是可以想象得到的。
图1是一部分剖面部分的侧视图，用于解释根据本发明的用在彩色阴极射线管中的电子枪的一个第一实施例的结构。
图2A和图2B是构成图1所示的电子枪中的静电四极透镜的电极的平面图。
图3A和图3B是构成图1所示的电子枪的第五电极的顶部电极的解释图。
图4是一部分剖面部分的侧视图，用于解释根据本发明的用在彩色阴极射线管中的电子枪的一个第二实施例的结构。
图5A和图5B是构成图4所示的电子枪中的静电四极透镜的电极的前视图。
图6是一部分剖面部分的侧视图，用于解释根据本发明的用在彩色阴极射线管中的电子枪的一个第三实施例的结构。
图7A和图7B是构成图6所示的一个第二静电四极透镜的第五电极的第三部件和第二电极部件的前视图。
图8是形成在图7所示的第三电极部件和第二电极部件的相对部分处的一个静电四极透镜的电极结构的解释图。
图9是通过分析象场弯曲校正透镜与静电四极透镜之间的距离对于动态聚焦电压(DF电压)的影响而获得的结果的解释图。
图10是通过分析当图1所示的电子枪应用于具有51cm的屏幕对角有效直径的彩色阴极射线管时动态聚焦电压对于第五电极的一个顶部电极的长度的变化而获得的结果的解释图。
图11是通过分析从以相对方式面对第六电极的第五电极的顶部电极的一个表面至静电四极透镜的处于第六电极侧的位置的距离L2与静电四极透镜的灵敏度之间的关系而获得的结果的解释图。
图12是通过分析当采用一种叠置型静电四极透镜时的聚焦电压浮动量而获得的结果的解释图。
图13是示出通过将图2所示的静电四极透镜的水平校正板的垂直方向的距离L6设置为一个参数、并且改变水平校正板的管轴方向的长度L5并将此长度L5转变成以相同的灵敏度操作的叠置型静电四极透镜而获得的(L3+L4)/2的值的解释图。
图14是示出当相关系数为最大的情况下获得的n时的L5/L6n和以相同的灵敏度操作的(L3+L4)/2的对应关系的解释图。
图15是图14的一个放大的视图。
图16是作为L5/L6n的n的值而获得的幂和相关系数之间的关系的解释图。
图17是通过分析使得以相对方式面对一个钥匙孔型电子束通过孔径的静电四极透镜中的一个钥匙孔的尺寸与叠置型静电四极透镜的水平校正电极板和垂直校正电极板的尺寸之间的对应关系而获得的结果的解释图。
图18是用于解释根据本发明的彩色阴极射线管的整体结构的剖面示意图。
图19是用于解释应用于本发明的彩色阴极射线管的电子枪的一种普通透镜结构的示意图。
图20是施加到被分为多个电极部件的聚焦电极上的聚焦电压的解释图。
图21是产生两个聚焦电压的回扫变压器的一个输出电压的解释图。
图22是施加在分开的聚焦电极的电极部件上的聚焦电压的解释图。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行解释。
图1是一部分剖面部分的侧视图，用于解释根据本发明的用在彩色阴极射线管中的电子枪的一个第一实施例的结构。
此电子枪包括一个由一个阴极K、一个构成控制电极的第一电极G1和一个构成加速电极的第二电极G2组成的电子束产生部分，一个由第二电极G2和一个第三电极G3组成的预聚焦透镜。一个由一个第三电极G3、一个第四电极G4和一个第五电极G5组成的前级主透镜。和一个由构成一个最终聚焦电极的第五电极G5和一个构成一个阳极的第六电极G6组成的后级主透镜(终级主透镜)。
各电极被嵌入到一对珠型玻璃(多型玻璃)BG中，并且按一种给定的安排被固定安装。虽然在第六电极G6的末端安装有一个所谓“屏蔽帽”，但此结构从附图中略去。
第五电极G5被分为一个第一电极部件G5-1、一个第二电极部件G5-2、一个第三电极部件G5-3和一个第四电极部件G5-4。以下，以相对方式面对第六电极G6并且构成一个终级主透镜的第五电极G5的第四电极部件G5-4也被称为“G5顶部电极”。
静电四极透镜形成在第一电极部件G5-1与第二电极部件G5-2之间以及第二电极部件G5-2与第三电极部件G5-3之间，而一个象场弯曲校正透镜形成在第三电极部件G5-3和构成G5顶部电极的第四电极部件G5-4之间。这里，L表示第五电极G5的总长度(mm)。
图2A和图2B是构成图1所示的电子枪中的静电四极透镜的电极的前视图。图2A是一个前视图，它从图1的箭头A-A的方向看形成静电四极透镜的第五电极G5的第三电极部件G5-3，并且图2B是一个前视图，它从图1的箭头B-B的方向看形成静电四极透镜的第五电极G5的第二电极部件G5-2。
产生多个(在本实施例中为三个)电子束的电子束产生部分由阴极K、控制电极(第一电极)G1和加速电极(第二电极)G2构成。由于通过由第三电极G3、第四电极G4和相邻的第五电极的第一电极部件G5-1和由第一电极G5-1至G5顶部电极G5-4构成的第五电极G5构成的前级主透镜，由电子束产生部分产生的电子束受到聚焦作用和象散校正作用。在前级中聚焦的电子束由限定在第五电极G5的G5顶部电极G5-4与第六电极G6之间的一个相对的间隙所形成的终级主透镜进一步聚焦和加速，然后撞击到荧光屏。
第一静电四极透镜形成在第五电极G5的第一电极部件G5-1与第二电极部件G5-2之间。而且，第二静电四极透镜形成在第五电极G5的第二电极部件G5-2与第三电极部件G5-3之间。
而且，象场弯曲校正透镜形成在第三电极部件G5-3与第四电极部件G5-4之间。
然后，形成终级主透镜的第五电极G5的顶部电极G5-4由一个帽形电极构成。其中当以相对方式面对第六电极G6的帽形电极的一个孔径的垂直方向直径被设为V(mm)并且第五电极G5的管轴方向的总长度设为L(mm)时，则V和L之间的关系成立如下L≤4.7V-9.3这些L与V之间的关系是一个不等式，它限定能够处理由通用的回扫变压器产生的比率聚焦电压(阳极电压的28％)的聚焦电极的长度。聚焦电压与聚焦电极的长度成正比，并且与透镜孔径直径成反比，即，即使当将构成最终聚焦电极的第五电极G5分开以将终极主透镜形成为多个电极部件而延长总长度L，也可通过增加构成终级透镜的孔径直径的第五电极G5的垂直直径V来抑制聚焦电压的增加。通过以满足不等式的方式构成聚焦电极，可采用通用的回扫变压器，因此，在一个电视显象管或者一个显示器监视器中，就不需要新设计一个聚焦电路，使得电兼容性得到保证。
而且，可根据聚焦电极的长度来改变高亮度屏幕与低亮度屏幕之间的聚焦电压差。因此，为了在0.1mA和0.5mA的阴极电流的情况下使恰好的聚焦电压差处于±30V之内，将第五电极G5的总长度L(mm)设置为31≤L≤43。当在高和低区域的阴极电流的恰好的聚焦电压差处于±30V之内时，可在亮度区域的宽的范围保证图象的清晰程度。
而且，构成主透镜的第六电极G6也形成为一个帽形电极，并且通常面对该帽形电极的G5顶部电极G5-4的孔径的垂直方向直径也设置得如同第五电极G5的顶部电极G5-4的情况。
在本实施例中，从构成终级主聚焦透镜并且以相对方式面对第六电极的G5顶部电极G5-4的一个表面至静电四极透镜的处于荧光屏侧的一个端部的距离L2按如下设置7.55≤L2≤11.5对于构成上述聚焦透镜的第五电极G5来说，在构成一个形成静电四极透镜并且以相对方式面对第二电极部件G5-2的电极的第三电极部件G5-3的一个表面上形成具有垂直方向的长轴的钥匙孔形状的电子束通过孔径BHK。
而且，在构成另一个形成静电四极透镜并且以相对方式面对第三电极部件G5-3的电极的第五电极的第二电极部件G5-2的一个表面上以这样的方式形成多对水平校正电极板QPH，即电极板QPH分别从垂直方向夹着多个(在本实施例中是三个)电子束(电子束通过孔径BHR)，并且电极板QPH在管轴方向突向构成上述一个电极的第三电极部件G5-3。
而且，水平校正电极板QPH使其突出端在具有在垂直方向上的长轴的钥匙孔形电子束通过孔径BHK的长轴方向置入两端之内，该孔径形成在以相对方式面对第二电极部件G5-2从而形成静电四极透镜的第五电极G5的第三电极部件G5-3的一个表面上。
然后，假设水平校正电极板QPH的管轴方向的电极长度为L5，并且一对水平校正电极板QPH的垂直方向的距离为L6，则它们之间的以下关系成立0.0206≤L5/(L62.7)≤0.0306此关系式的计算根据将在后面解释。
另一方面，假设第五电极G5的管轴方向的总长度为L(mm)，并且以相对方式面对第六电极G6的第五电极G5的顶部电极G5-4的孔径的垂直方向直径为V，则它们之间的以下关系成立31≤L≤4.7V-9.3≤43由于这种结构，静电四极透镜的灵敏度被最优化，并且可在荧光屏的宽的区域内获得良好的聚焦特性。而且，通过将第五电极G5的管轴方向的总长度L设置在由上述关系式限定的范围之内，可将聚焦电压设置在一个固定的范围，使得可在屏幕的宽的区域达到恰好的聚焦。
接着，解释为何可获得本实施例的上述优良效果的基础或理由。如图3A和图3B所示，这种类型的电子枪带有分别具有在其一端的跑道形单一孔径和板状内电极的帽形电极。
即，图3A和图3B是构成图1所示的电子枪的第五电极G5的G5顶部电极G5-4的解释图，其中，图3A是从第五电极G5的第六电极G6侧看G5顶部电极G5-4的前视图，并且图3B是G5顶部电极G5-4与电流电极G6一起的剖面图，用于解释G5顶部电极G5-4的内部结构。
G5顶部电极G5-4以与第六电极G6同样的方式在帽性电极的内部带有一个板状电极(内电极)G5a。内电极G5a包括没置在水平方向的三个电子束通过孔径G5h。而且，在G5顶部电极G5-4的朝向阴极K侧设置具有三个电子束通过孔径的一个导向电极G5b。
通常，在适于具有29.1mm的管径的彩色阴极射线管的电子枪的情况下，安装在G5顶部电极G5-4内的板状内电极G5a的从第六电极G6的底部分的缩回量D大约是3.5mm-4.5mm。
当G5顶部电极G5-4的电极长度L1短时，形成在设置在接近第六电极G6的G5顶部电极G5-4的端部中的跑道形单一电子束通过孔径和形成在接近阴极K的G5顶部电极G5-4的端部中的导向电极G5b的三个电子束通过孔径都靠近内电极G5a并且影响电子枪的特性。形成在第四电极部件G5-4与第六电极G6之间的主透镜的一个电场以大于内电极G5a的缩回量D大约1.5倍的一个量充满第四电极G5-4的内部。
而且，第四电极部件G5-4的导向电极G5b包括三个孔径，它们在组装电子枪时成为引导。考虑到组装电子枪时的部分的形变，需要将导向电极G5b的厚度设置为不小于0.5mm。因此，G5顶部电极G5-4的电极长度L1即使在最小时也为3.5×1.5+0.5＝5.75(mm)。
通常，电子枪的电极之间的间隙越小，电透镜的电场就越强。因此，象场弯曲校正透镜的间隙越小，灵敏度就越高。然而，当电极变得相互过分接近时，电极之间的耐压变得恶化，因此，通常将间隙设置为0.3mm-1.0mm。
图4是一部分剖面部分的侧视图，用于解释根据本发明的用在彩色阴极射线管中的电子枪的一个第二实施例的结构。
此电子枪包括一个由一个阴极K、一个构成控制电极的第一电极G1和一个构成加速电极的第二电极G2组成的电子束产生部分，一个由第二电极G2和一个第三电极G3组成的预聚焦透镜，一个由一个第三电极G3、一个第四电极G4和一个第五电极G5组成的前级主透镜，和一个由构成一个最终聚焦电极的第五电极G5和一个构成一个阳极的第六电极G6组成的后级主透镜(终级主透镜)。
各电极被嵌入到一对珠型玻璃(多型玻璃)BG中，并且按一种给定的安排被固定安装。虽然在第六电极G6的末端安装有一个所谓“屏蔽帽”，但比结构从附图中略去。
第五电极G5被分为一个第一电极部件G5-1、一个第二电极部件G5-2、一个第三电极部件G5-3和一个第四电极部件G5-4(G5顶部电极)。
静电四极透镜形成在第一电极部件G5-1与第二电极部件G5-2之间以及第二电极部件G5-2与第三电极部件G5-3之间，而一个象场弯曲校正透镜形成在第三电极部件G5-3和构成G5顶部电极的第四电极部件G5-4之间。这里，L表示第五电极G5的总长度(mm)。
图5A和图5B是构成图4所示的电子枪中的静电四极透镜的电极的前视图。图5A是一个前视图，它从图4的箭头A-A的方向看形成静电四极透镜的第五电极G5的第三电极部件G5-3，并且图5B是一个前视图，它从图4的箭头B-B的方向看形成静电四极透镜的第五电极G5的第二电极部件G5-2。
产生多个(在本实施例中为三们电子束的电子束产生部分由阴极K、控制电极(第一电极)G1和加速电极(第二电极)G2构成。由于通过由第三电极G3、第四电极G4和相邻的第五电极的第一电极部件G5-1和由第一电极G5-1至G5顶部电极G5-4构成的第五电极G5构成的前级主透镜。由电子束产生部分产生的电子束受到聚焦作用和象散校正作用。在前级中聚焦的电子束由限定在第五电极G5的G5顶部电极G5-4与第六电极G6之间的一个相对的间隙所形成的终级主透镜进一步聚焦和加速，然后撞击到荧光屏。
第一静电四极透镜形成在第五电极G5的第一电极部件G5-1与第二电极部件G5-2之间。而且，第二静电四极透镜形成在第五电极G5的第二电极部件G5-2与第三电极部件G5-3之间。
而且，象场弯曲校正透镜形成在第三电极部件G5-3与第四电极部件G5-4之间。
然后，形成终级主透镜的第五电极G5的顶部电极G5-4由一个帽形电极构成。其中当以相对方式面对第六电极G6的帽形电极的一个孔径的垂直方向直径被设为V(mm)并且第五电极G5的管轴方向的总长度设为L(mm)时，则V和L之间的关系如同第一实施例那样成立如下31≤L≤4.7V-9.3≤43而且，构成主透镜的第六电极G6也形成为一个帽形电极，并且通常面对该帽形电极的G5顶部电极G5-4的孔径的垂直方向直径也设置得如同第五电极G5的顶部电极G5-4的情况。
对于构成聚焦透镜的上述第五电极G5来说，在构成形成第二静电四极透镜并且以相对方式面对第二电极部件G5-2的电极的第三电极部件G5-3的一个表面上形成具有垂直方向的长轴的钥匙孔形状的电子束通过孔径BHK。而且，在构成形成静电四极透镜并且以相对方式面对第三电极部件G5-3的电极的第二电极部件G5-2的一个表面上形成具有水平方向的长轴的钥匙孔形状的电子束通过孔径BHH。
然后，一个静电四极透镜形成在上述具有钥匙孔形的电子束通过孔径BHK和BHH之间的一个相对的间隙中。假设从面对阳极G6的聚焦电极G5的表面至静电四极透镜的处于终级主透镜侧的一个端部的距离为L2，则对于L2来说以下关系如同第一实施例那样成立7.55≤L2≤11.5图6是一部分剖面部分的侧视图，用于解释根据本发明的用在彩色阴极射线管中的电子枪的一个第三实施例的结构。此电子枪也包括一个由一个阴极K、一个构成控制电极的第一电极G1和一个构成加速电极的第二电极G2组成的电子束产生部分，一个由第二电极G2和一个第三电极G3组成的预聚焦透镜。一个由一个第三电极G3、一个第四电极G4和一个第五电极G5组成的前级主透镜，和一个由构成一个最终聚焦电极的第五电极G5和一个构成一个阳极的第六电极G6组成的后级主透镜(终级主透镜)。
各电极被嵌入到一对珠型玻璃(多型玻璃)BG中，并且按一种给定的安排被固定安装。虽然在第六电极G6的末端安装有一个所谓“屏蔽帽”，但此结构从附图中略去。
第五电极G5被分为一个第一电极部件G5-1、一个第二电极部件G5-2、一个第三电极部件G5-3和一个第四电极部件G5-4(G5顶部电极)。
静电四极透镜形成在第一电极部件G5-1与第二电极部件G5-2之间以及第二电极部件G5-2与第三电极部件G5-3之间，而一个象场弯曲校正透镜形成在第三电极部件G5-3和构成G5顶部电极的第四电极部件G5-4之间。这里，L表示第五电极G5的总长度(mm)。
图7A和图7B是构成图6所示的第二静电四极透镜的电极的第五电极G5的第三电极部件G5-3和第二电极部件G5-2的前视图。图7A是一个前视图，它从图6的箭头A-A的方向看第三电极部件G5-3，并且图7B是一个前视图，它从图6的箭头B-B的方向看第二电极部件G5-2。而且，图8是形成在图7所示的第三电极部件G5-3和第二电极部件G5-2之间的一个相对部分处的静电四极透镜的电极结构的解释图。
对于构成上述聚焦透镜的电极来说，在构成形成第二静电四极透镜的一个电极的第三电极部件G5-3的内部，设置有多个垂直校正电极板QPV，它们分别从水平方向夹着多个电子束并且在管轴方向朝阴极K突出(见图7A)。
而且，在构成另一个电极并且面对第三电极部件G5-3的第二电极部件G5-2的一个表面上，以这样的方式形成一对水平校正电极板QPH，即电极板分别从垂直方向夹着多个电子束，电极板QPH在管轴方向突向构成一个电极部件的第三电极部件G5-3，并且电极板从垂直方向夹着与垂直校正电极板QTV叠置的垂直校正电极板QPV(见图7B)。图8示出此状态。如图8所示的结合垂直校正电极板QPV和一对水平校正电极板QPH的这种类型被称为叠置型静电四极透镜。
然后，假设垂直校正电极板QPV的管轴方向的电极长度为L3，并且水平校正电极板QPH的管轴方向的电极长度为L4，对于L3+L4来说以下关系成立。此关系式的计算根据将在后面解释。
2.18≤(L3+L4)/2≤2.78图9是通过分析在一个多级动态聚焦(MDF)系统电子枪中的象场弯曲校正透镜与静电四极透镜之间的距离对于动态聚焦电压(DF电压)的影响而获得的结果的解释图。DF电压由一个采用在一个非多级动态聚焦系统中的分析值的归一化的百分比来表示。
如图9所示，象场弯曲校正透镜和静电四极透镜之间的距离过小时，DF电压就增加。由于DF电压是与水平偏转同步施加的，当电压高时，就很难处理高速偏转。因此，最好DF电压是低的。
为了将DF电压设置为最小值，需要将象场弯曲校正透镜和静电四极透镜之间的距离设置的不小于1.5mm。
在图9中，为了保证用于减小DF电压所需要的象场弯曲校正透镜和静电四极透镜之间的距离，有效的办法是缩短聚焦电极的总长度，以便这样地设置象场弯曲校正透镜，即将象场弯曲校正透镜设置得最靠近终级主透镜侧。
鉴于第四电极部件G5-4的电极长度L1、形成在第四电极部件G5-4和第三电极部件G5-3之间的象场弯曲校正透镜的间隙、和从象场弯曲校正透镜的处于阴极K侧的端部至形成在第三电极部件G5-3和第二电极部件G5-2之间的静电四极透镜的处于第六电极G6侧的端部的距离的各自的最短的尺寸5.75mm、0.3mm和1.5mm，需要将从以相对方式面对第六电极G6的G5-4的表面至静电四极透镜的处于第六电极G6侧的端部的距离L2设置得不大于7.55mm。
图10是通过分析当图1所示的电子枪应用于具有51cm的屏幕对角有效直径的彩色阴极射线管时动态聚焦电压对于第五电极的顶部电极G5-4的长度的变化而获得的结果的解释图。动态聚焦电压(DF电压)是由采用当第五电极G5的顶部电极G5-4的电极长度L1被设置为7.5mm时的一个值来归一化的。
如图10所示，当第五电极G5的顶部电极G5-4的电极长度L1超过9.5mm时，动态聚焦电压(DF电压)就急剧增加。为了通过降低聚焦电压来有效地利用通用的回扫变压器，最好将第五电极G5的第四电极部件G5-4的电极长度L1设置得不大于9.5mm。
图11是通过分析从以相对方式面对第六电极G6的G5顶部电极G5-4的表面至静电四极透镜的处于第六电极侧的位置的距离L2与静电四极透镜的灵敏度之间的关系而获得的结果的解释图。从图11可以明白，当L2超过11.5mm时，静电四极透镜的灵敏度急剧恶化。这里，灵敏度是指当500V的DF电压施加到主透镜时与当0V的DF电压施加到主透镜时相比较的在主透镜中的电子束变形的比率。电子束变形比率是纵向直径对横向直径的一个比率。当L2超过11.5mm时，即使500V的DF电压被施加到主透镜。会聚电子束横向直径的作用和/或转移电子束纵向直径的作用会恶化为了增加静电四极透镜的灵敏度，存在着从结构上强化这种灵敏度的技术，例如静电四极透镜位置的延长和多个静电四极透镜位置的规定等。然而，强静电四极透镜会消除由偏转磁场产生的象散，与此同时，它使电子束的截面形状显著地变形，因此，会存在一种情况，即强静电四极透镜相反地使聚焦恶化。为了不采用从结构上强化灵敏度的技术而使静电四极透镜的灵敏度增加，需要将上述L2设置得不大于11.5mm。
接着，解释静电四极透镜的优化。图12是通过分析当采用一种叠置型静电四极透镜时的聚焦电压浮动量而获得的结果的解释图。在该图中，通过分析由当DF电压被优化时从处于屏幕角落部分的一个纵行的恰好的聚焦电压减去处于屏幕中心部分的一个纵行的恰好的聚焦电压所产生的一个值而获得的结果是这样被优化的，即通过屏幕中心的横行变为采用(L3+L4)/2作为一个所示的参数的理想聚焦(恰好聚焦)。
当纵行恰好聚焦电压的差在“+”方向过大时，屏幕的周边的聚焦会恶化并且在纵行产生过聚焦状态(光晕)，而当纵行恰好聚焦电压的差在“-”方向过大时，屏幕的周边的聚焦会恶化并且在纵行产生未聚焦状态(浮散)。当纵行恰好聚焦电压的差超过±300V时，聚焦恶化的状态变得明显并且作为一个彩色阴极射线管的显示图象的质量显著地下降。因此，需要将此纵行恰好聚焦电压的差设置在±300V的一个范围内，如图12中的“A”所指示的。
结果，(L3+L4)/2的范围变成以下一个如图12中的“B”所指示的范围2.18≤(L3+L4)/2≤2.78接着，解释图1所示的一种类型的静电四极透镜的情况。其中将水平校正电极板的突出端置入具有钥匙孔形的一个电子束通过孔径中。
图13是示出通过将图2所示的静电四极透镜的水平校正板QPH的垂直方向的距离L6作为一个参数而采用的同时改变水平校正板QPH的管轴方向的长度L5并将此长度L5转变成以相同的灵敏度操作的叠置型静电四极透镜的值(L3+L4)/而获得的(L3+L4)/2的值的解释图。
虽然静电四极透镜的操作正比于水平校正板QPH的管轴方向的长度L5，但操作以曲线形式随垂直方向距离L6而变弱。而且，垂直方向的距离L6越大，灵敏度减低也就变得越大。
从上述事实，假设灵敏度正比于L5/L6n，为了获得使相关系数为最大的“n”值，n为n＝2.7。图14示出以相同的灵敏度操作的叠置型静电四极透镜结构的L5/L6n和(L3+L4)/2的对应关系。图15是图14的一个放大的视图。
这里，在图12的“B”所指示的叠置型静电四极透镜的(L3+L4)/2的范围中的L5/L62.7的值成立如下0.0206≤(L5/L62.7)≤0.0306图16是作为L5/L6n的n的值而获得的幂和相关系数之间的关系的解释图。对应于幂从1的增加，相关系数逐渐地接近1，并且当n设置为2.7时，相关系数最接近1。对应于其后幂n的继续增加，相关系数下降。当幂n设置为n＝2.7时的相关系数是0.9969，并且大约是一个基本上直的线，如图14中的曲线图所示。
而且，在图4和图5所示的、其中钥匙孔形的电子束通过孔径被制成以相对方式相互面对的静电四极透镜中，两个相对的电极之间的距离被设置得不大于1.0mm。在此情况下，分析当图5的钥匙孔形的尺寸(W1+W2)/2被水平校正电极板和具有相同灵敏度的叠置型静电四极透镜的(L3+L3)/2所代替时的对应关系。其结果，在图12的“B”所指示的叠置型静电四极透镜的(L3+L4)/2的范围中的(W1+W2)/2为以下值；2.00≤(W1+W2)/2≤3.6分析结果如图17所示。
给出关于上述实施例的电子枪的一些具体的数值，如下所示。假设G5顶部电极G5-4的电极长度L1为7.5mm，(1)在叠置型静电四极透镜的情况下，L2＝10.7mm，L3＝3.0mm，L4＝2.1mm，(L3+L4)/2＝2.55mm。
(2)在钥匙孔形静电四季透镜的情况下，L2＝9.0mm，W1＝W2＝(W1+W2)/2＝3.0mm。
以上只是一个例子。对于实际用作一个产品的电子枪来说，主透镜的垂直方向直径V被设置为10mm，并且第五电极G5的电极长度被设置为32.5mm-33.5mm。
采用具有上述结构的电子枪的规定，可在采用通用回扫变压器的电视显象管或监视器中实现具有51mm的有效屏幕对角直径的一种平面型彩色阴极射线管。
图18是用于解释根据本发明的彩色阴极射线管的整体结构的剖面示意图。这种彩色阴极射线管是一种平面型彩色阴极射线管，其中屏面1的外表面1a具有较屏面1的内表面1b大得多的等效曲率半径。屏面1的外表面1a具有在一个有效屏幕区域的沿一个长轴、一个短轴和一个对角轴的不小于10000mm的平均曲率半径，因此,屏面1的外表面1a显示出大约是平的。另一方面，屏面1的内表面1b具有在一个有效屏幕区域的沿一个长轴、一个短轴和一个对角轴的不大于6000mm的平均曲率半径，因此，屏面1的内表面1b与外表面1a向比较是相当弯曲的。这是因为彩色阴极射线管采用一种压力罩系统的荫罩5，其成本低并且容易制造。这种预荫罩系统的荫罩5具有一个弯曲的形状，它沿一个孔径区域的一个长轴、一个短轴和一个对角轴也是相当弯曲的，如同屏面1的内表面1b的形状的情况。
一种三彩色荧光物质涂覆在屏面1的内表面1b上，以形成一个屏幕4。一个荫罩结构体50安装在靠近荧光屏4的一个位置。荫罩结构体50例如是通过将一个由具有厚度为0.13mm的不胀钢压制而形成的荫罩5焊接到一个具有厚度为1.1mm的铁基金属制成的荫罩架6上而形成的。一个具有弹簧部件的悬挂机构7安装在荫罩架6的一个侧表面，并且通过将悬挂机构7与设置在屏面1的内侧壁中的螺栓销8相啮合而将荫罩结构体50悬挂在一个给定之处屏面1粘附到具有漏斗状的漏斗部分2的一个大直径开口上并且漏斗部分2的小直径侧连接至管颈3。发射三个电子束B的电子枪10与管颈部分3的内部相适应。此电子枪10是在前面的实施例中已解释的电子枪。
用于执行色彩纯度校正等的一个外部磁装置12围绕管颈3而安装。然后，偏转线圈11安装在漏斗部分2和管颈3的过渡区域(漏斗部分的管颈侧)的外面，并且在两个方向即水平方向和垂直方向偏转三个电子束B，以在屏幕4上重现一个二维图象。使电子束B屏蔽于例如地磁等的外磁场的一个磁屏蔽9固定地安装荫罩架6的管颈侧。
根据上述彩色阴极射线管，可实现一种具有在有例如51cm的有效对角尺寸的屏幕的所谓“宽屏幕”中的高清晰度的图象显示器。然而，无需说本发明可应用于具有除了上述尺寸的对角尺寸的彩色阴极射线管。
如前所解释的，根据本发明的一个实施例，通过将分为多级的聚焦电极的总长度设置在一个给定值的范围内，并且通过适当地选择安装位置和静电四极透镜的灵敏度，可提供具有在荧光屏的宽的区域内具有改善的聚焦特性的电子枪的彩色阴极射线管。
权利要求
1.一种彩色阴极射线管，具有一个包括具有在其内表面上的荧光屏的屏面的真空外壳、一个与在水平方向发射多个电子束的一个电子枪相适应的管颈和一个连接所述屏面和所述管颈的漏斗部分，并且所述彩色阴极射线管的外面安装有一个在所述漏斗部分的所述管颈侧处在水平方向和垂直方向对所述电子束进行偏转的偏转装置，其中，所述电子枪设置为具有一个由一个阴极、一个控制电极和一个加速电极构成并且产生多个电子束的电子束产生部分，和一个由一个聚焦电极和一个其中的阳极构成并且对由所述电子束产生部分产生的发射向所述荧光屏的电子束在管轴方向进行聚焦的主透镜部分，一个终级主透镜构成在所述聚焦电极的一个阳极侧端部与所述阳极的一个聚焦电极侧端部之间，所述聚焦电极包括构成一个用于与所述电子束的偏转同步地改变所述电子束的截面形状的静电四极透镜和一个其聚焦力与所述电子束的偏转同步地浮动的电子透镜的多个电极部件，所述电子透镜设置在所述静电四极透镜与所述终级主透镜之间，并且假设从所述聚焦电极的所述阳极侧端部至所述静电四极透镜的一个阳极侧端部的距离为L2(mm)，则对于所述距离L2来说，以下关系成立7.55≤L2≤11.5。
2.根据权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，在所述聚焦电极中，构成所述静电四极透镜的并且以相对方式面对另一个电极部件的一个电极部件的一个表面带有具有在垂直方向的一个长轴的纵向延长的电子束通过孔径，并且构成静电四极透镜的并且以相对方式面对一个电极部件的另一个电极部件的一个表面以这样的方式带有多对水平校正电极板，即所述电极板分别从垂直方向夹着多个电子束并且在管轴方向上突出。
3.根据权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，在所述聚焦电极中，构成所述静电四极透镜的并且以相对方式面对另一个电极部件的一个电极部件的一个表面带有具有在垂直方向的一个长轴的纵向延长的电子束通过孔径，并且构成所述静电四极透镜的并且以相对方式面对一个电极部件的另一个电极部件的一个表面带有具有一个水平长轴的横向延长的电子束通过孔径。
4.根据权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，在所述聚焦电极中，构成所述静电四极透镜的并且以相对方式面对另一个电极部件的一个电极部件的一个表面带有分别从水平方向夹着多个电子束并且沿管轴方向突出的垂直校正电极板，并且构成所述静电四极透镜的并且以相对方式面对一个电极部件的另一个电极部件的一个表面带有分别从垂直方向夹着多个电子束的、沿管轴方向突出的并且叠置有所述垂直校正电极板的水平校正电极板。
5.根据权利要求3所述的彩色阴极射线管，其特征在于，在由一个电极部件和另一个电极部件构成的静电四极透镜中，限定在以相对方式面对另一个电极部件的一个电极部件的一个表面与以相对方式面对一个电极部件的另一个电极部件的一个表面之间的距离被设置为不大于1mm。
6.根据权利要求2所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述水平校正电极板的突出端在长轴方向上在所述电子束通过孔径的两端附近置入一个电极部件的电子束通过孔径内。
7.根据权利要求2所述的彩色阴极射线管，其特征在于，假设所述水平校正电极板的在管轴方向的电极长度为L5，并且一对水平校正电极板的在垂直方向的距离为L6，则以下关系成立0.0206≤L5/(L62.7)≤0.0306。
8.根据权利要求4所述的彩色阴极射线管，其特征在于，假设所述垂直校正电极板的在管轴方向的电极长度为L3，并且所述水平校正电极板的在管轴方向的电极长度为L4，则以下关系成立2.18≤(L3+L4)/2≤2.78。
9.根据权利要求3所述的彩色阴极射线管，其特征在于，假设在以相对方式面对所述另一个电极部件的所述一个电极部件的表面上形成的所述纵向延长的电子束通过孔径的纵方向的端部的宽度为W1并且在以相对方式面对一个电极部件的所述另一个电极部件的表面上形成的所述横向延长的电子束通过孔径的横方向的端部的宽度为W2，则以下关系成立2.00≤(W1+W2)/2≤3.60。
10.根据权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述其聚焦力与所述电子束的偏转同步地浮动的电子透镜是一个象场弯曲校正透镜。
11.根据权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述其聚焦力与所述电子束的偏转同步地浮动的电子透镜的一个间隙不小于0.3mm。
12.根据权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，从所述其聚焦力与所述电子束的偏转同步地浮动的电子透镜的一个阴极侧端部至所述静电四极透镜的所述阳极侧端部的距离被设置为不小于1.5mm。
13.一种彩色阴极射线管，具有一个包括具有在其内表面上的荧光屏的屏面的真空外壳、一个与在水平方向发射多个电子束的一个电子枪相适应的管颈和一个连接所述屏面和所述管颈的漏斗部分，并且所述彩色阴极射线管的外面安装有一个在所述漏斗部分的所述管颈侧处在水平方向和垂直方向对所述电子束进行偏转的偏转装置，其中，所述电子枪设置为具有一个由一个阴极、一个控制电极和一个加速电极构成并且产生三个电子束的电子束产生部分，和一个由一个聚焦电极和一个其中的阳极构成并且对由所述电子束产生部分产生的发射向所述荧光屏的电子束在管轴方向进行聚焦的主透镜部分，一个终级主透镜构成在所述聚焦电极的一个阳极侧端部与所述阳极的一个聚焦电极侧端部之间，所述聚焦电极包括构成一个用于在多级与所述电子束的偏转同步地改变所述电子束的截面形状的静电四极透镜。并且假设从所述聚焦电极的一个阳极侧端部至所述静电四极透镜的一个阳极侧端部的距离为L2(mm)，则对于所述距离L2来说，以下关系成立7.55≤L2≤11.5。
14.根据权利要求13所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述聚焦电极包括不少于三个的电极部件。
15.根据权利要求14所述的彩色阴极射线管，其特征在于，在所述不少于三个的电极部件中，一个设置在最靠近所述荧光屏的一个位置的电极部件是一个帽形电极。
16.根据权利要求15所述的彩色阴极射线管，其特征在于，在所述设置得最靠近所述荧光屏的所述电极部件的一个阳极侧端部形成一个共用于所述三个电子束的单一开口。
17.根据权利要求16所述的彩色阴极射线管，其特征在于，形成多个电子束通过孔径的一个板状内电极设置于设置在最靠近所述荧光屏的位置的所述电极部件之内并且设置于在阴极方向从所述电极部件的所述阳极侧端部缩回的一个位置。
18.根据权利要求17所述的彩色阴极射线管，其特征在于，一个具有多个电子束通过孔径的导向电极设置于所述设置在最靠近所述荧光屏的位置的所述电极部件的一个阴极侧端部。
19.根据权利要求17所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述内电极的一个缩回量被设置为不小于3.5mm。
20.根据权利要求18所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述设置在最靠近所述荧光屏的位置的所述电极部件的管轴方向的长度被设置为不小于5.75mm。
全文摘要
本发明通过将分为多级的聚焦电极的总长度设置在一个给定值的范围内,并且通过适当地选择安装位置和静电四极透镜的灵敏度,可提供具有在荧光屏的宽的区域内具有改善的聚焦特性的电子枪的彩色阴极射线管。构成一个终级主透镜的聚焦电极G5包括构成一个静电四极透镜和一个象场弯曲校正透镜的多个电极部件G5－1、G5－2、G5－3、G5－4,并且假设从以相对方式面对阳极G6的聚焦电极的一个表面至静电四极透镜的终级主透镜侧位置的距离为L2,则关系7.55≤L2≤11.5成立。
文档编号H01J29/48GK1337730SQ0111663
公开日2002年2月27日 申请日期2001年4月12日 优先权日2000年8月4日
发明者中村智树, 坂元博次, 加藤真一 申请人:株式会社日立制作所, 日立装置工程株式会社