专利名称：彩色阴极射线管及应用于其中的电子枪的制作方法
技术领域：
本发明涉及彩色阴极射线管及应用于其中的电子枪。特别地，本发明涉及提高荧光屏分辨率的并列(in-line)型电子枪，以及装配并列型电子枪的彩色阴极射线管。
背景技术：
通常，如
图10所示，彩色阴极射线管包括外壳，由面板1和与面板1封闭连接的玻锥2构成。在面板1的内表面，形成荧光屏3，由发射蓝、绿、和红光的条状或圆点状的三色荧光层构成，并提供荫罩4，其上形成许多电子束通孔，使得与荧光屏3相对。在玻锥2的颈部5提供发射三束电子束6B、6G、6R的电子枪7。
此类彩色阴极射线管和装配在玻锥2外侧的偏转装置8构成彩色阴极射线管装置。电子枪7发射的电子束6B、6G、6R被由偏转装置8生成的水平偏转磁场和垂直偏转磁场偏转，并在水平方向和垂直方向通过荫罩4扫描荧光屏3，由此显示彩色图像。
在上述彩色阴极射线管装置中，特别地，自会聚并列型彩色阴极射线管为当前彩色阴极射线管的主流。自会聚并列型彩色阴极射线管具有以下结构发射三束电子束6B、6G、6R的并列型电子枪用作为电子枪7，其中6G为中心束，而6B、6R为其两个外侧的侧束，排列在相同的水平面上，由偏转装置8生成的水平偏转磁场和垂直偏转磁场分别设定为枕形和桶形，由此相同水平面上的上述三束电子束6B、6G、6R，通过不均匀的磁场会聚在荧光屏3的整个表面上。
在该自会聚并列型彩色阴极射线管中，关于偏转磁场，水平偏转磁场设定为枕形，而垂直偏转磁场设定为桶形，如上所述。因此，当偏转角增大时，等效地提高作为四级透镜在垂直方向聚焦电子束并在水平方向发散电子束的功能。
因此，如图11所示，形成荧光屏3上的光斑。更具体地，荧光屏3的中心部分上的光斑成为理想圆形，而荧光屏3的边缘部分上的每个光斑包括晕环10，它是在水平方向上该斑的上侧和下侧的过焦成分，造成分辨率显著下降。
为了解决上述问题，已经广泛采用一种方法，用于借助电子枪7中的预聚焦透镜部件，使电子束在垂直方向上的聚焦比在水平方向上更加强，并允许具有水平导向形状的横截面的电子束入射在偏转轭8上，由此减小由偏转磁场引起的像差。
图12示出作为此类电子枪的一个实例的双电位电子枪。该电子枪包括排列在水平方向的一条线上的三个阴极K，分别加热阴极K的三个加热器(未示出)，以及在阴极K一侧连续排列的第一格栅G1、第二格栅G2、第三格栅G3、和第四格栅G4，而且通过一对绝缘支撑物一体地固定这些部分(未示出)。
在上述格栅中，第一格栅G1和第二格栅G2具有平板形，并且在每个平板表面，形成有三个基本为圆形的电子束通孔，使得对应于排列在一条线上的上述三个阴极K。
第三格栅G3由管状电极构成。在第三格栅G3对着第二格栅G2的表面上，在水平方向的一条直线上提供三个垂直导向的电子束通孔，而在第三格栅G3对着第四格栅G4的表面上，在水平方向的一条直线上提供三个基本为圆形的电子束通孔。
第四格栅G4由管状电极构成，而且在其两个端面上，在水平方向的一条直线上提供三个基本为圆形的电子束通孔。
在该电子枪中，为阴极K供给50至200V的电压。第一格栅G1接地。为第二格栅G2供给300至1000V的电压。为第三格栅G3供给大约6kV至10kV的电压，该电压位于相对中等的级别。为第四格栅G4供给大约25kV至35kV的电压，该电压位于相对较高的级别。
该电子枪应用于并列型彩色阴极射线管，并为每个电极供给上述电压。因此，由阴极K、第一格栅G1、和第二格栅G2构成三极部分(电子束产生部分)，其生成由中心束和一对侧束组成的三束电子束，以并列形式排列在相同水平面上；预聚焦透镜部分形成于第二格栅G2和第三格栅G3之间，该透镜部分初步聚焦由三极部分释放的三束电子束；而由第三格栅G3和第四格栅G4构成主透镜部分，该透镜部分加速三束初步聚焦的电子束，并将它们聚焦在荧光屏上。
通常，电子枪中主透镜的孔径尺寸是主要影响彩色阴极射线管的聚焦特性的因素之一。当主透镜的孔径增大时，关于电子束的主屏幕的放大倍率和像差减小，由此可以在荧光屏上获得较小的光斑。
增大主透镜的孔径的方法实例包括增大形成主透镜的两个电极的电子束通孔，以及增大形成主透镜的两个电极之间的距离。
表1示出主透镜孔径的计算结果，在将形成于第三格栅G3对着第四格栅G4的表面和第四格栅G4对着第三格栅G3的表面上的每个电子束通孔的尺寸D设定为常数(Ф5.0mm)，而第三格栅G3和第四格栅G4之间的电电极间距离L变化的情况下，形成该结果，其表示为相对比值，形成于L＝1.0mm处的主透镜孔径为1。
表1
由表1知道以下内容。如果电子束通孔的尺寸D相同，当电极间距离L增大时，主透镜孔径变得更大。
在实际的并列型彩色阴极射线管中，由于电子枪7置于具有内径限制的颈部5中，在并列的方向(也就是，水平方向)上，以并列形排列的三个阴极K和电极存在尺寸上限，并且同样电子束通孔的尺寸D存在上限，其中该通孔形成于构成主透镜的电极中。因此，为了增大主透镜孔径，必须增大构成主透镜的电极之间的电极间距离L。然而，在增大电极间距离L的情况下，不能忽略颈部内壁的电势的影响。为了形成合适的主透镜，必须将电极间距离L抑制在1.5mm或更小。因而，难以充分增大主透镜孔径。
作为增大主透镜孔径的步骤，电场迭加型主透镜已经为人所知，其中形成为三束电子束共用的透镜(例如，见JP 7(1995)-182991 A)。图13示出利用电场迭加型主透镜的电子枪。用与图12中相同的附图标记表示与图12相同的组成部分，而且这里将省略其描述。与常规电子枪相同，电场迭加型主透镜由第三格栅G3和第四格栅G4组成，其中为第三格栅G3供给大约6kV至10kV的电压，位于相对中等的级别；为第四格栅G4供给大约25kV至35kV的电压，位于相对较高的级别。在该电子枪中，在第三格栅G3的第四格栅G4一侧以及第四格栅G4的第三格栅G3一侧，放置如图14所示具有椭圆形端面的管状边缘电极33、34，且边缘电极33、34形成为三束电子束共用的透镜。另外，在第三格栅G3中，平板形电场校正电极23置于与边缘电极33的第四格栅G4一侧的端面相距距离L3的位置，而在第四格栅G4中，平板形电场校正电极24置于与边缘电极34的第三格栅G3一侧的端面相距距离L4的位置。边缘电极33、34的端面到电场校正电极23、24的距离L3、L4彼此基本相等。另外，电场校正电极23、24具有相同的形状，并具有三个基本为圆形的电子束通孔70，如图15所示。电场校正电极23、24具有为每束电子束形成和最优化透镜的作用，其中该透镜为形成于第三格栅G3和第四格栅G4之间的三束电子束所共用的透镜。
与图12所示的电子枪中相同，电场迭加型主透镜的孔径主要地依赖于电子束通孔70的尺寸与电场校正电极23、24之间的距离L’，其中电子束通孔70设置在各个电场校正电极23、24中。然而，边缘电极33、34抑制了颈部内壁的电势的影响，使得与图12中的电子枪中的电极间距离L比较，可能较大地增大电场校正电极之间的距离L’。因为这样，可以使电场迭加型主透镜的孔径增大到大于常规透镜的孔径，因此目前已经为许多电子枪采用电场迭加型主透镜。
然而，在上述电场迭加型主透镜中，存在一个问题，即由于边缘电极33、34的影响，在侧束中会出现水平方向的彗差。将参考图16描述这一点的原因。图16为利用图13所示的电场迭加型主透镜的电子枪主透镜部分的放大示图。侧束入射到电场迭加型主透镜上，以点Os为输出点。当主透镜不工作时，设定侧束中心路径60，使其到达电子枪中心轴(与中心束中心路径匹配)63和荧光屏3之间的交叉点P，并穿过设置在第三格栅G3的电场校正电极23中的侧束通孔的中心。
另外，一条双虚线62表示侧束内部路径，该路径为并列方向上中心束一侧与侧束中心路径60成角度α的电子输出路径，以点Os为输出点。另外，虚线61表示侧束外部路径，该路径为并列方向上，与中心束相对的一侧，与侧束中心路径60成角度α的电子输出路径，以点Os为输出点。
在电场迭加型主透镜中，存在边缘电极33、34。因此，在并列方向上，从电子枪中心轴63开始，电场50向电场校正电极23、24之间的区域的穿透深度减少一定距离，使得增加聚焦功能。
因而，由主透镜施加的聚焦作用力在侧束的内部和外部之间变化。侧束外部路径61和侧束中心路径60之间的交叉位置，与侧束内部路径62和侧束中心路径60之间的交叉位置不匹配，并关于侧束内部路径62和侧束中心路径60之间的交叉位置，置于阴极一侧。因此，在荧光屏3的中心部分，侧束中心路径60的到达点Q0和侧束外部路径61的到达点Q1之间的距离C，不同于侧束中心路径的到达点Q0和侧束内部路径62的到达点Q2之间的距离B(C＞B)，而且电子光斑变形，导致出现彗差。
作为抑制彗差的步骤，通常，考虑以下内容。
I.增大边缘电极33、34的每个孔径的水平尺寸H。
II.电场校正电极23、24的每个侧束通孔的中心，关于侧束中心路径60偏转。
III.从边缘电极33、34的端面到电场校正电极23、24的距离L3、L4变化。
然而，关于I，此类增大受限于颈部5的内径。
关于II，侧束通孔的中心关于穿过侧束通孔的侧束中心路径60向外偏转。这里，在图16中，假定电场校正电极23、24具有相同形状，所有电子束通孔的尺寸为Φ4.8mm，从电子枪中心轴63到侧束通孔中心的距离sg为5.7mm，而电场校正电极23、24之间的距离L’为9.0mm。假定边缘电极33、34具有相同形状，彼此相对的侧面上的孔径的水平尺寸H为19.2mm，其垂直尺寸V为9.0mm(见图14)。假定从边缘电极33、34的每个端面到电场校正电极23、24的距离L3、L4均为4.0mm。假定应用于第三格栅G3的电压为应用于第四格栅G4的电压的28％。另外，在荧光屏3的中心部分，中心束中心路径(也就是，电子枪中心轴)63的到达点P和侧束中心路径60的到达点QO之间的距离由A表示。
图17示出在上述条件下，当电子枪中心轴63到侧束通孔中心的距离sg从5.7mm开始增大时，通过计算彗差中的变化而获得的结果。这里，彗差对应于参考图16所述的距离B和C之间的差值(C-B)。
在图17中，当sg为5.7mm时，尽管侧束中心路径60穿过第三格栅G3的电场校正电极23的侧束通孔的中心，也会出现彗差。这里示出由主透镜施加的聚焦作用力在侧束的内部(在电子枪中心轴63一侧)和侧束的外部(在对着电子枪中心轴63的一侧)之间变化。这里，可以理解以下内容。当电场校正电极23、24的每个侧束通孔的中心向外移动(也就是，sg增大)，而侧束的输出点Os和输出角固定时，彗差逐渐减少，并当sg为6.7mm时消除。就是说，如果电场校正电极23、24的每个侧束通孔的中心关于侧束中心路径60向外移动，就可以减少彗差。
然而，根据以上步骤，如图18所示，侧束中心路径60和侧束通孔内边缘之间的距离X2变小，而且关于侧束的透镜孔径变小。在以上实例中，侧束通孔的尺寸为Φ4.8mm，从电子枪中心轴63到第三格栅G3的电场校正电极23的侧束通孔中心的距离sg为6.7mm，而当侧束中心路径60穿过电场校正电极23时，从电子枪中心轴63到侧束中心路径60的距离为5.7mm。因此，侧束中心路径60和电场校正电极23的侧束通孔内边缘之间的距离X2为1.4mm，同时侧束中心路径60和电场校正电极23的侧束通孔外边缘之间的距离X3为3.4mm。因而，侧束中心路径60和侧束通孔内边缘之间的距离X2显著缩短。在关于侧束的透镜孔径缩短的情况下，必须是关于中心束的透镜孔径也缩短，而且电场校正电极23、24的中心束通孔的水平半径X1也需要减少到与距离X2相同的程度。因此，电场校正电极23、24具有如图18所示的孔形，而且电子束可能照射到中心束通孔的水平方向上的边缘和侧束通孔的内边缘。可选择地，为了校正彗差，如图19所示，同样存在一种方法，用于增大电场校正电极23、24的侧束通孔的尺寸，该方法目前已经被采用在许多电子枪中。根据该方法，稍微增大关于侧束通孔的距离X2和中心束通孔的水平半径X1。在即将入射到主透镜之前，电子束的尺寸变得最大，因此电子束仍然可能照射到第三格栅G3的电场校正电极23上。当电子束照射电极时，电势变得不稳定，并造成放电和聚焦恶化，这可能造成电视机的损坏。
为了防止电子束照射电场校正电极23，在入射到主透镜之前，可以充分聚焦电子束。然而，当在即将入射到主透镜之前聚焦电子束时，荧光屏3上的射束尺寸降低。因此，即使形成具有较大孔径的主透镜，光斑的尺寸也不能减少到与透镜孔径的增大程度一致的程度。
关于III，研究从边缘电极33、34的端面到电场校正电极23、24的距离L3、L4与彗差之间的关系。由于例如电场校正电极23、24的每个孔径尺寸、应用的电压、以及类似条件与研究上述II的情况中的条件相同，改变距离L3、L4。图20示出在电场校正电极(见图16)之间的距离L’保持在9.0mm的同时改变L3/L4时，通过计算彗差(C-B)中的改变而获得的结果。当L3/L4减小时，彗差接近0。当距离L3减小时，尽管可以减缓第三格栅G3中出现的彗差，距离L4也增大。因此，推断第四格栅G4中出现的彗差增加。然而，由于L3/L4更小，整个主透镜的彗差减小。这是因为，在主透镜的低压侧(第三格栅G3一侧)，电子束的速度低于高压侧(第四格栅G4一侧)，因此主透镜的低压侧可能被透镜像差影响。因而，为了抑制整个主透镜的彗差，减小低压侧的彗差是有效的。减小L3/L4是减小低压侧的彗差的一个步骤。
然而，在从边缘电极33、34的端面到电场校正电极23、24的距离L3、L4满足L3/L4＜1.0的情况下，出现以下问题如图21所示，在荧光屏3的中心部分，从中心束中心路径(电子枪中心轴)63到侧束中心路径60的距离A变大。以下将要描述这一点的原因。图22为当距离L3、L4满足L3/L4＜1.0时主透镜部分的放大示图。如图22所示，电场50在第四格栅G4侧穿透更深。第四格栅G4具有向外发散电子束的功能。因此，当电场50在第四格栅一侧穿透更深时，在远离电子枪中心轴63的方向上的作用力施加在侧束6R、6B上。因此，如图21所示，在荧光屏的中心部分，从电子枪中心轴63到侧束中心路径60的距离A增加。当距离A增加时，对应于R(红)、G(绿)、和B(蓝)的三束电子束不能会聚于一点，使得会聚降低。现在，校正的距离A允许的上限值约为2mm。如图20所示，当L3/L4＝1.0时，出现大约0.3mm的彗差。为了将该彗差减少大约一半，必须满足L3/L4＝0.5。然而，此时，如图21所示，在荧光屏中心部分，中心束中心路径63和侧束中心路径60之间的距离A变为大约10mm，这使得难以校正会聚。
如上所述，根据III的步骤，存在一个问题，即不能一起实现彗差的减小和会聚的保证。
如上所述，通过形成电场迭加型主透镜，尽管可以增大透镜孔径，但是也出现侧束的彗差。当做出尝试以消除该彗差时，如上所述会出现许多新的问题。因而，实际上，不能充分增大透镜孔径。透镜孔径主要影响荧光屏上光斑的尺寸。因此，如果不能增大透镜孔径，就难以缩小荧光屏上光斑的尺寸，并且作为结果，难以提高彩色阴极射线管的分辨率。
发明内容
因此，通过注意前述内容，本发明的一个目标是提供形成电场迭加型主透镜的电子枪，其中可以抑制侧束的彗差的出现以及会聚的降低，并且可以减小荧光屏的光斑的尺寸。另外，本发明的另一个目标是提供一种彩色阴极射线管，其具有增强的聚焦特性而不降低会聚特性。
用于本发明的彩色阴极射线管的电子枪包括电子束产生部分，用于产生由中心电子束和其两个外侧的一对侧电子束组成的三束电子束，排列在相同的水平面上；以及主透镜部分，其至少包括聚焦电极和末级加速电极，用于加速和聚焦三束电子束。聚焦电极包括电场校正电极，其设置在从聚焦电极的末级加速电极一侧的末端缩回的位置，而且其中形成有分别对应于三束电子束的三个电子束通孔；以及边缘电极，其中在对着末级加速电极的表面上，形成有为三束电子束共用的一个电子束通孔。末级加速电极包括电场校正电极，其设置在从末级加速电极的聚焦电极一侧的末端缩回的位置，而且其中形成有分别对应于三束电子束的三个电子束通孔；以及边缘电极，其中在对着聚焦电极的表面上，形成有为三束电子束共用的一个电子束通孔。
假定从设置在聚焦电极中的边缘电极的末级加速电极一侧的末端，到设置在聚焦电极中的电场校正电极的距离为L1，而从设置在末级加速电极中的边缘电极的聚焦电极一侧的末端，到设置在末级加速电极中的电场校正电极的距离为L2，满足关系L1＜L2。
假定在设置在聚焦电极中的边缘电极中形成的电子束通孔的水平尺寸为H1，而其垂直尺寸为V1，并假定设置在末级加速电极中的边缘电极中形成的电子束通孔的水平尺寸为H2，而其垂直尺寸为V2，满足关系V1/H1＞V2/H2。
本发明的彩色阴极射线管包括本发明的上述电子枪。
附图简述图1为根据本发明一个实施例，示出电子枪的示意结构的水平横截面示图；图2A为根据本发明一个实施例，设置在电子枪的第三格栅中的第四格栅一侧的边缘电极的前视图，而图2B为根据本发明一个实施例，设置在电子枪的第四格栅中的第三格栅一侧的边缘电极的前视图；图3为根据本发明一个实施例，使用电场迭加型主透镜的电子枪的主透镜外围的电场示图；图4为在根据本发明一个实例，使用电场迭加型主透镜的电子枪中，示出电子束通孔的垂直尺寸V2与侧束的彗差之间的关系的示图，其中该电子束通孔形成于第四格栅在第三格栅一侧的边缘电极中；图5为在根据本发明一个实例，使用电场迭加型主透镜的电子枪中，示出电子束通孔的垂直尺寸V2与侧束的荧光屏上的到达位置之间的关系的示图，其中该电子束通孔形成于第四格栅在第三格栅一侧的边缘电极中；图6为在根据本发明一个实例，使用电场迭加型主透镜的电子枪中，示出电子束通孔的水平尺寸H1与侧束的彗差之间的关系的示图，其中该电子束通孔形成于第三格栅在第四格栅一侧的边缘电极中；图7为在根据本发明一个实例，使用电场迭加型主透镜的电子枪中，示出电子束通孔的水平尺寸H1与侧束的荧光屏上的到达位置之间的关系的示图，其中该电子束通孔形成于第三格栅在第四格栅一侧的边缘电极中；图8A为在根据本发明另一个实施例，使用电场迭加型主透镜的电子枪中，第三格栅的电场校正电极的前视图，而图8B为在根据本发明另一个实施例，使用电场迭加型主透镜的电子枪中，第四格栅的电场校正电极的前视图；图9为在根据本发明一个实施例的电子枪中，示出入射到电场迭加型主透镜上的侧束路径的示图；图10为示出彩色阴极射线管装置的一个实例的示意结构的横截面示图；图11为示出常规彩色阴极射线管装置中，荧光屏上的光斑形状的示图；图12为示出常规通用双电位电子枪的示意结构的水平横截面示图；图13为示出使用常规电场迭加型主透镜的电子枪的示意结构的水平横截面示图；图14为在使用常规电场迭加型主透镜的电子枪中，形成主透镜的边缘电极的端视图；图15为在使用常规电场迭加型主透镜的电子枪中，电场校正电极的前视图；
图16为示出入射到常规电场迭加型主透镜上的侧束路径的示图；图17示出在使用常规电场迭加型主透镜的电子枪中，电场校正电极的侧束通孔的中心位置和侧束彗差之间的关系；图18为在使用常规电场迭加型主透镜的电子枪中，用于校正彗差的电场校正电极的前视图；图19为在使用常规电场迭加型主透镜的电子枪中，电场校正电极的前视图，其中增大侧束通孔的尺寸以校正彗差；图20示出在使用常规电场迭加型主透镜的电子枪中，电场校正电极的装配位置和侧束彗差之间的关系；图21示出在使用常规电场迭加型主透镜的电子枪中，电场校正电极的装配位置和侧束的荧光屏上的到达位置之间的关系；图22为在使用常规电场迭加型主透镜的电子枪中，在从第三格栅的第四格栅一侧的末端到电场校正电极的距离，短于从第四格栅的第三格栅一侧的末端到电场校正电极的距离的情况下的电场示图。
发明详述根据本发明，即使当利用电场迭加型主透镜增大主透镜孔径时，不缩小形成于电场校正电极中的三个电子束通孔的水平尺寸，也可以抑制侧束的彗差，而且允许侧束到达屏幕上可以校正会聚的位置。因而，不降低会聚特性，可以缩小屏幕上光斑的尺寸。
下文中，将要通过一个实例详细描述本发明。
图1示出根据本发明一个实施例的并列型电子枪，其发射由中心束和在其两个外侧的一对侧束组成的三束电子束，这些电子束排列在相同的水平面上。电子枪包括三个排列在水平方向的一条线上的三个阴极K，分开加热阴极K的三个加热器(未示出)，以及在阴极K一侧连续排列的第一格栅G1、第二格栅G2、第三格栅G3、和第四格栅G4，而且通过一对绝缘支撑物一体地固定这些部分(未示出)。
第一格栅G1具有平板形，并且在平板表面上，在水平方向的一条直线上形成三个基本为圆形的电子束通孔，使得对应于以上三个阴极K。
第二格栅G2同样具有平板形，并且在平板表面上，在水平方向的一条直线上形成三个基本为圆形的电子束通孔，使得对应于以上三个阴极K。
第三格栅(聚焦电极)G3包括管状电极41，置于第二格栅G2一侧，而且在其对着第二格栅G2的表面上，在水平方向的一条直线上形成三个垂直导向形状的电子束通孔；以及管状边缘电极31，置于第四格栅G4一侧，而且在其对着第四格栅G4的表面上，形成为三个电子束共用的一个电子束通孔。如图2A所示，边缘电极31的第四格栅G4一侧的端面上的电子束通孔为田径运动场(track field)形，水平尺寸H1为19.2mm，垂直尺寸V1为9.0mm。另外，第三格栅G3包括电场校正电极21，位于从边缘电极31的第四格栅G4一侧的末端缩回3mm的距离L1的位置。
电场校正电极21为平板形，而且与图15所示的常规电场校正电极23相同，基本为圆形的三个电子束通孔分别对应于设置在水平方向的一条直线上的三束电子束。三个电子束通孔的尺寸为Φ4.8mm，而中心束通孔的中心和侧束通孔的中心之间的距离sg为5.7mm。
第四格栅(末级加速电极)G4包括管状边缘电极32，置于第三格栅G3一侧，而且在其对着第三格栅G3的表面上，形成为三个电子束共用的一个电子束通孔；以及管状电极42，置于屏幕一侧，而且在其对着屏幕的表面上，在水平方向的一条直线上形成三个基本为圆形的电子束通孔。如图2B所示，边缘电极32的第三格栅G3一侧的端面上的电子束通孔为田径运动场形，水平尺寸H2为19.2mm，垂直尺寸V2为7.5mm。另外，第四格栅G4包括电场校正电极22，位于从边缘电极32的第三格栅G3一侧的末端缩回5mm的距离L2的位置。电场校正电极22具有与置于第三格栅G3中的电场校正电极21相同的形状。
在该电子枪中，为阴极K供给50至200V的电压，第一格栅G1接地，而且为第二格栅G2供给大约800V的电压。为第三格栅供给大约8.4kV的电压Vf1，该电压位于相对中等的级别。为第四格栅G4供给大约30kV的电压Eb，该电压位于相对较高的级别。
该电子枪应用于并列型彩色阴极射线管中，并为每个电极供给上述电压。因此，由阴极K、第一格栅G1、和第二格栅G2构成三极部分(电子束产生部分)，其生成由中心束和一对侧束组成的三束电子束，以并列形排列在相同水平面上。预聚焦透镜部分形成于第二格栅G2和第三格栅G3之间，该透镜部分初步聚焦三极部分释放的三束电子束；并且由第三格栅G3和第四格栅G4构成主透镜部分，该透镜部分加速三束初步聚焦的电子束，并将它们聚焦在荧光屏上。
对彩色阴极射线管不存在特殊限制，其中根据本发明的电子枪可以装配在该彩色阴极射线管上，并且例如，可以使用图10所示的已知彩色阴极射线管。
接着，以下将要描述本发明的电子枪的作用。
图3为电子枪的主透镜部分外围的放大的横截面图。在本实例中，从第三格栅G3的边缘电极31的第四格栅G4一侧的末端到电场校正电极21的距离L1为3mm，而从第四格栅G4的边缘电极32的第三格栅G3一侧的末端到电场校正电极22的距离L2为5mm，满足L1＜L2。因而，在此状态下，电场51可能穿入到第四格栅G4内部。
然而，置于第三格栅G3中的边缘电极31的第四格栅G4一侧的端面上的电子束通孔的垂直尺寸V1为9.0mm，而置于第四格栅G4中的边缘电极32的第三格栅G3一侧的端面上的电子束通孔的垂直尺寸V2为7.5mm，满足V1＞V2。因为这样，在第四格栅G4中，四极透镜的功能变强，其中垂直方向的会聚强于水平方向的会聚。更具体地，通过减小第四格栅G4的边缘电极32的电子束通孔的垂直尺寸V2，第四格栅G4中的水平方向上的会聚作用力变弱。因此，第四格栅G4中，从中心束中分离侧束的功能变弱。
另外，假定第三格栅G3的边缘电极31的第四格栅G4一侧的端面上的电子束通孔的孔径面积为S1(见图2A)，而第四格栅G4的边缘电极32的第三格栅G3一侧的端面上的电子束通孔的孔径面积为S2(见图2B)，满足S1＞S2。因为这样，电场51变得不可能穿入第四格栅G4内部，而且第四格栅G4中的水平方向上的会聚作用力进一步减小。因此，第四格栅G4中，从中心束中分离侧束的功能变得更弱。
图4示出在以上实例中，通过计算形成于第四格栅G4的边缘电极32中的电子束通孔的垂直尺寸V2与彗差之间的关系而获得的结果。
为了获得图4中的关系，计算如图9所示的从点Os发射的侧束路径。点Os的位置、侧束中心路径60关于电子枪中心轴63的输出角、以及侧束外部路径61和侧束内部路径62关于侧束中心路径60的输出角α设定为与图16所示的常规实例相同。另外，与常规实例中相同，在荧光屏3的中心部分，中心束中心路径(电子枪中心轴)63的到达点为P、侧束中心路径60的到达点为Q0、侧束外部路径61的到达点为Q1、而侧束内部路径62的到达点为Q2，而且点P和Q0之间的距离为A、点Q0和Q1之间的距离为C、而点Q0和Q2之间的距离为B。
从图4可以理解，当第四格栅G4的边缘电极32的电子束通孔的垂直尺寸V2从9.0mm开始缩小时，彗差(C-B)也逐渐减小，并在V2＝7.5mm附近基本消除，其中V2的尺寸9.0mm与第三格栅G3的边缘电极31的电子束通孔的垂直尺寸V1相同。
另外，如图5所示，在荧光屏的中心部分，当边缘电极32的电子束通孔的垂直尺寸V2从9.0mm开始缩小时，侧束中心路径60和电子枪中心轴(中心束中心路径)63之间的距离A也逐渐缩短，而且在V2＝7.5mm附近基本变为0mm。就是说，会聚增强。
因而，通过最优化边缘电极32的电子束通孔的垂直尺寸V2，可以使荧光屏中心部分的彗差和会聚比较适当。
在置于第三格栅G3中的边缘电极31的电子束通孔的水平尺寸H1和置于第四格栅G4中的边缘电极32的电子束通孔的水平尺寸H2满足H1＜H2的情况下，同样获得与以上基本相同的作用。图6示出在以上条件下，当H2＝19.2mm、V2＝8.0mm、以及V1＝9.0mm时，水平尺寸H1和彗差(C-B)之间的关系。图7示出在与图6相同的条件下，水平尺寸H1和距离A之间的关系，其中距离A为在荧光屏的中心部分，侧束中心路径60和电子枪中心轴(中心束中心路径)63之间的距离。如图6所示，当第三格栅G3的边缘电极31的电子束通孔的水平尺寸H1从19.2mm开始缩小时，彗差降低，其中H1的尺寸19.2mm与第四格栅G4的边缘电极32的电子束通孔的水平尺寸H2相同；然而，降低程度很小，处于应用级别(practical level)。另一方面，如图7所示，当第三格栅G3的边缘电极31的电子束通孔的水平尺寸H1从19.2mm开始缩小时，距离A逐渐接近0mm，而且在H1＝18.8mm附近变为0mm，其中H1的尺寸19.2mm与第四格栅G4的边缘电极32的电子束通孔的水平尺寸H2相同。
如上所述，优化V1和V2之间的关系，和/或H1和H2之间的关系是重要的。更具体地，优选为满足V1＞V2和/或H1＜H2。就是说，优选为满足V1/H1＞V2/H2。因为这样，不缩短形成于电场校正电极21、22中的电子束通孔的水平尺寸，就能够减小侧束的彗差。同样，在荧光屏上，侧束到达一个位置，该位置与中心束接近到可以校正会聚的程度，因此也可以抑制会聚的降低。
在以上实例中，第四格栅的边缘电极32的电子束通孔的形状设定为水平导向形状，具有相对较小的比率V2/H2。因此，在水平和垂直方向上，在每束电子束中出现散光。
通过以水平导向形状设定第三格栅G3中的电场校正电极21的电子束通孔的形状，可以减小该散光，如图8A所示。如上所述，为了减小由偏转轭生成的磁场偏转像差的影响，通常，优选为使得具有水平导向形状的横截面的电子束入射到主透镜上。因此，在以水平导向形状设定电场校正电极21的电子束通孔的形状方面，不存在问题。
另外，也可以通过以垂直导向形状设定第四格栅G4中的电场校正电极22的电子束通孔的形状，来减小上述散光，如图8B所示。
因而，假定第三格栅G3中的电场校正电极21的电子束通孔的垂直尺寸为V3，而第四格栅G4中的电场校正电极22的电子束通孔的垂直尺寸为V4，通过满足V3＜V4，可以减小以上散光。
在图1所示的电子枪中，尽管构成第三格栅G3的边缘电极31和电极41通过电场校正电极21彼此连接，本发明也不限于此。例如，边缘电极31和电极41可以直接彼此连接，而且电场校正电极21可以固定在边缘电极31和电极41的一个内壁表面。另外，尽管构成第四格栅G4的边缘电极32和电极42通过电场校正电极22彼此连接，本发明也不限于此。例如，边缘电极32和电极42可以直接彼此连接，而且电场校正电极22可以固定在边缘电极32和电极42的一个内壁表面。
在用于根据本发明的彩色阴极射线管的电子枪中，当使用电场迭加型主透镜时可以减小彗差，而不缩小三个电子束通孔的水平尺寸，其中这些通孔形成于形成主透镜的电极中的电场校正电极组中，而且会聚特性基本上相当于常规电子枪的会聚特性。因而，本发明的电子枪可以广泛应用于具有极好的聚焦特性的彩色阴极射线管，其中充分利用具有大孔径的透镜，而该大孔径透镜是电场迭加型主透镜的一个特征。
不背离发明的精神和实质特性，可以以其他形式体现发明。公开于该申请中的实施例被视为在所有方面都是说明性的而非限制性的。应该由附加的权利要求而不是前述说明书表示发明的范围，在这里将包括与权利要求等价的内涵和范围内出现的所有变化。
权利要求
1.一种用于彩色阴极射线管的电子枪，包括电子束产生部分，用于生成由中心电子束和在其两个外侧的一对侧电子束组成的三束电子束，排列在相同的水平面上；以及主透镜部分，至少包括聚焦电极和末级加速电极，用于加速和聚焦该三束电子束，其中该聚焦电极包括电场校正电极，其设置在从该聚焦电极的末级加速电极一侧的末端缩回的位置，而且其中形成有分别对应于该三束电子束的三个电子束通孔；以及边缘电极，其中在对着该末级加速电极的表面上，形成有该三束电子束共用的一个电子束通孔，其中该末级加速电极包括电场校正电极，其设置在从该末级加速电极的聚焦电极一侧的末端缩回的位置，而且其中形成有分别对应于该三束电子束的三个电子束通孔；以及边缘电极，其中在对着该聚焦电极的表面上，形成有该三束电子束共用的一个电子束通孔，假定从设置在该聚焦电极中的该边缘电极的末级加速电极一侧的末端，到设置在该聚焦电极中的该电场校正电极间的距离为L1；并且从设置在该末级加速电极中的该边缘电极的聚焦电极一侧的末端，到设置在该末级加速电极中的该电场校正电极间的距离为L2，满足关系L1＜L2，以及假定设置在该聚焦电极中的该边缘电极中形成的该电子束通孔的水平尺寸为H1，且其垂直尺寸为V1，并假定设置在该末级加速电极中的该边缘电极中形成的该电子束通孔的水平尺寸为H2，且其垂直尺寸为V2，满足关系V1/H1＞V2/H2。
2.根据权利要求1所述的用于彩色阴极射线管的电子枪，其中，假定设置在该聚焦电极中的该边缘电极中形成的该电子束通孔的孔径面积为S1，且设置在该末级加速电极中的该边缘电极中形成的该电子束通孔的孔径面积为S2，满足关系S1＞S2。
3.根据权利要求1所述的用于彩色阴极射线管的电子枪，其中满足关系H1＜H2。
4.根据权利要求1所述的用于彩色阴极射线管的电子枪，其中，假定在设置在该聚焦电极中的该电场校正电极中形成的三个电子束通孔的垂直尺寸为V3，且设置在该末级加速电极中的该电场校正电极中形成的三个电子束通孔的垂直尺寸为V4，满足关系V3＜V4。
5.一种彩色阴极射线管，包括权利要求1所述的电子枪。
全文摘要
聚焦电极(G3)包括电场校正电极(21)，以及边缘电极(31)，其中在对着末级加速电极(G4)的表面上，形成有一个电子束通孔。末级加速电极(G4)包括电场校正电极(22)，以及边缘电极(32)，其中在对着聚焦电极(G3)的表面上，形成有一个电子束通孔。在聚焦电极(G3)中，假定从边缘电极(31)的末级加速电极(G4)一侧的末端到电场校正电极(22)的距离为L1，边缘电极(31)的电子束通孔的水平和垂直尺寸为H1、V1，并且在末级加速电极(G4)中，假定从边缘电极(32)的聚焦电极(G3)一侧的末端到电场校正电极(22)的距离为L2，边缘电极(32)的电子束通孔的水平和垂直尺寸为H2、V2，满足关系L1＜L2和V1/H1＞V2/H2。因为这样，抑制侧电子束的彗差的出现和会聚的降低，而且可以减小荧光屏上光斑的尺寸。
文档编号H01J29/48GK1779896SQ20051012555
公开日2006年5月31日 申请日期2005年11月25日 优先权日2004年11月25日
发明者佐藤和则 申请人:松下东芝映象显示株式会社