专利名称：彩色显像管电子枪的制作方法
技术领域：
本发明涉及彩色显像管电子枪，更具体地说，涉及使由第3电极和第4电极之间的电位差形成的主透镜的有效直径增大而形成球面像差小的主透镜，从而能使电子束光点变小的电子枪。再者，本发明涉及能使由第3电极和第4电极的大口径电极和小口径电极间的距离变化而导致的聚焦电压变化为最小的电子枪。
图10是原有的使用双电位式一字形电子枪的彩色显像管的水平剖面图。图中，在显像管的荧光屏1的内侧表面上，有由涂敷荧光材料形成的荧光面2，所配置的用来将电子束分配到各荧光体上的荫罩3与上述荧光面2保持一定的间隔。
在显像管颈部的内部，顺次设有阴极4、5、6、第1电极10、第2电极11、形成主透镜的第3电极12及第4电极16、以及屏蔽杯20。在第1电极10、第2电极11及第3电极12上分别设有与阴极4、5、6相对应的孔，阴极4、5、6的中心轴7、8、9与这些孔的中心轴一致。在上述第4电极16及屏蔽杯20上也分别设有孔。
在上述的第3电极12及第4电极16的相对面上，分别装有内圆筒13、14、16及内圆筒17、18、19。其中，上述第3电极12的内圆筒13、14、15的中心轴分别与阴极的中心轴7、8、9一致，上述第4电极16中央的内圆筒18的中心轴与阴极5的中心轴8一致，但第4电极16外侧的内圆筒17、19的中心轴与阴极4、6的中心轴7、9不一致，而是向外侧偏移一些。
从上述阴极4、5、6射出的电子束，沿中心轴7、8、9射向主透镜。设定上述第3电极12的电位比上述第4电极16的电位低，设定上述屏蔽杯20是与第4电极16同样的高电位。
上述第3电极12及第4电极16中央处的孔与中央内圆筒14、18同轴，由于该内圆筒能防止来自非轴对称的电极的外周部的影响，所以在中央处形成的主透镜呈轴对称，因此，从中央通过的电子束-绿色射束由该主透镜聚焦后，沿轴8直线前进。另一方面，第3电极12的外侧内圆筒13、15与第4电极16的外侧内圆筒17、19，因其各轴互相偏移，所以在外侧形成非对称的主透镜。因此，通过外侧的电子束-红色及蓝色射束在第4电极16上形成的发散透镜区域，从偏离中心轴的部分通过，在由主透镜聚焦的同时，受来自中央射束的会聚力的作用，使R、G、B三条电子束完成稳定会聚。
如上所述，会聚后的电子束通过荫罩3到达荧光面2上。
对显像管的聚焦特性产生重大影响的主要因素有主透镜的放大率和像差，它们在很大程度上依赖于透镜的聚焦作用。
在电子束的焦距一定的条件下，如果减弱透镜的聚焦强度，会导致透镜放大率下降。而且，为了抑制偏转像差变大的现象，如果将主透镜内的射束的扩散抑制在一定范围内，就得减小主透镜的射束入射角。在显像管中，如果减弱主透镜的聚焦强度，则透镜放大率和球面像差就会降低，聚焦特性变好。减弱主透镜的聚焦强度的方法之一，是使形成主透镜的第3电极和第4电极上所开的孔及对应的内圆筒的直径加大。
通常，在电流相同或亮度相同的情况下，为了获得更小的电子束光点，就必须减小球面像差。这一点可由下式理解。
荧光面上的电子束光点的直径DT表示为DT＝(DX+DSA)2+D2SC式中DX是由透镜放大率决定的电子束光点直径，DSA是由球面像差产生的电子束光点直径的扩大成分，而DSC是由空间电子相互间的排斥作用产生的电子束亮点的扩散成分。由上式可知，球面像差DSA产生的电子束光点直径的扩大成分对荧光面上的电子束光点直径DT的影响大。
但是，要缩小球面像差，就必须增大主透镜的有效直径，但在图10所示的一字形电子枪的情况下，与R、G、B三色分别对应的主透镜在同一平面上排列成一排，因为电极上的开孔直径要小于安装有电子枪的颈部内径的1/3，因此为了增大主透镜的有效直径而扩大第3电极和第4电极上的孔径是不适宜的。
在特开昭55-17963中，阐述了将上述电极上的孔径扩大到上述极限值以上的一种方法。这种方法是使孔径大于两相邻孔的中心距，孔的重叠部分相连通，再在连通部分设置修正电位用的隔板。
但是，即使采用这种方法，孔径也有一定限定。设第3电极的外周水平方向(电子束通过的三个孔的排列方向)的直径为h，孔的中心距为S，则孔径的极限值L为L＝h-2×S实施上，由于电极加工上的问题，该极限值会更小一些。
另外，在特开昭58-103752中，阐述了一种具有与扩大电极上的孔径同样效果的电极结构，该结构示于图11中。
如图11所示，在构成主透镜的第3电极G3和第4电极G4各自的内容，在从它们的相对面分别大致后退d1、d2距离的位置设置电极板112、122。上述电极板112、122上的孔113、113′、114、123、123′及124呈具有长轴a1、a2及短轴b1、b2的椭圆形，没有像图10中所示的内圆筒。
上述这种电极结构，由于在G3电极内部，其靠近G4电极侧的高电位，比在G4电极内部靠近G3电极侧的低电位伸入得更深，因此具有与增大电极上的孔径同样的效果，即具有增大有效直径的效果。这里，之所以将孔做成椭圆形，是为了消除由于电位在水平方向比在垂直方向伸入得更大而呈现出的像散现象。
但是，上述这种结构在实际制作时有许多问题，如图11所示，用简单的冲压等方法，难以在外周电极111、121内部将电极板112、122与该外周电极作成一个整体，必须采用将粉末状的电极材料进行烧结成形等复杂的工艺过程。另外，如后面所述，为了保持电子枪的电极结构中孔的形状和电极板的位置的精确度，除了上述的工艺过程外，还必须经过其它工序。由于这种复杂的制作过程增加了制作成本，因此在大量生产时并不采用上述电极结构。
为了解决上述问题，在实际制作图11中的外周电极111及电极板112的结构时，必须变更设计成图12所示的电极结构。图12中的电极结构，是通过冲压加工等方法，分别制作出外周电极111′及电极板112′后，再将它们装配起来而成的。本来是想经过上述变更后的结构也能得到像原先那种电极结构的作用效果。但使用夹具等装配外周电极111′及电极板112′时，难以维持距离Df的均一性，另外，也难以使孔轴和阴极轴一致。结果，这些问题再次归结为电极形状及尺寸的问题。
本发明的目的是通过增大电子枪的主透镜的有效直径，形成球面像差小的透镜，而且使电子束光点小。
再者，本发明的目的是提供一种容易制作、且适合于大量生产的电子枪的电极结构。
为了达到上述目的，本发明提供一种彩色显像管电子枪，它含有产生三条电子束的阴极，以及排列在电子束的行进方向上形成能使上述三条电子束聚焦在荧光面上的主透镜的二个电极。其特征为上述两个电极彼此之间保持一定间隔相对设置，这两个电极含有二条大口径电极和二个小口径电极，二个大口径电极在上述相对的面上形成可同时包围上述三条电子束的孔，两个小口径电极设置在接近朝向离上述各大口径电极的相对面远的一侧的端面处，并在其上分别形成各自包围上述三条电子束中的一条的三个孔，形成上述大口径电极上的孔的面与形成上述小口径电极上的孔的面之间分别维持着给定大小的间隔。
按照本发明制造的这种电极结构，特别有利于通过电极的简单工艺过程进行大量生产，同时，在上述两个电极中，在靠近阴极的电极(以下简称“第3电极”)和离阴极远的电极(以下简称“第4电极”)之间的电场渗透得更深，因此形成有效直径大的主透镜，实际上获得了与将孔开大的结构同样的效果。
如果采用上述电极结构，由于大口径电极的相对面是非圆形的，在垂直方向和水平方向之间，存在电子束的会聚力的差异，结果造成透镜在垂直方向的有效直径与水平方向的有效直径不同。这是产生像散现象的原因之一。但是，这种电子束会聚力之差可以通过调节大口径电极的高度、以及调节形成大口径电极上的孔的面(以下简称“大口径孔面”)和形成小口径电极上的孔的面(以下简称“小口径孔面”)之间的距离进行矫正。
然而，如果上述二个孔面之间的距离过大，会使三条电子束集中在一处，对聚焦造成不良影响。这时，可采用使小口径电极上的孔为非圆形，使垂直方向和水平方向的透镜有效直径一致的方法。
也就是说，使第3电极侧的小口径电极上的孔的水平方向长度比垂直方向的长度小，可使水平方向的电场强度更强。因此，使得水平方向及垂直方向的透镜会聚强度彼此相同，可消除象散现象。
另外，如果使第4电极的小口径电极上的孔沿垂直方向的长度大于水平方向的长度，则电子束沿垂直方向的发散力增大，所以也可以通过改善电子束的截面形状来消作象散现象。
改变上述的第3电极及第4电极的小口径电极上的孔的形状，既可以独立地进行，也可以彼此相关地进行。
图1是表示本发明的电子枪的主要部分的水平剖面图。
图2A及图2B分别是沿图1中的A-A线及B-B线的剖面图。
图3至图5是分别表示本发明的电子枪的电极形状的实施例的剖面图。
图6是表示图1中的第3电极的大口径孔面和小口径孔面之间的距离Df与电子束光点的垂直直径和水平直径之比的关系曲线图。
图7是表示图1中的第4电极的大口径孔面和小口径孔面之间的距离Da与电子束光点的垂直直径和水平直径之比的关系曲线图。
图8是表示图2中的小口径电极上的孔的垂直方向的长度Hf与电子束光点的垂直直径和水平直径之比的关系曲线图。
图9是表示当Da值一定时，垂直焦距或水平焦距一致时的距离Df与聚焦电压Vf的关系曲线图。
图10是表示现有的普通一字形彩色显像管的电子枪结构的简略水平剖面图。
图11是表示另一种现有的电子枪电极结构的水平剖面图。
下面根据附图详细说明本发明的实施例。
图1是表示本发明的电子枪的主要部分的水平剖面图，图2A及图2B分别是沿图1中的A-A线及B-B线的剖面图，表示一种双电位式主透镜。图中符号30是第3电极，符号31是第4电极。
第3电极30及第4电极31在对应于电子束行进方向上配置，两者间保持给定的间隔，且用玻璃棒42(图1中未示出，图3至图5中画斜线的部分)熔接固定。图中电子枪的阴极配置在第3电极30的左侧(图1中未示出)。
上述第3电极30分为大口径电极32、小口径电极33和延长部分33b。在上述大口径电极32上形成同时包围三条电子束的一个孔。在小口径电极33上形成分别包围三条电子束中的一条的三个孔(34、35、36)。上述这些孔的形状可以是圆形的，也可以如图2所示，使该孔具有沿排列方向及垂直方向的长度(以下简称“垂直直径”)比孔沿水平方向的长度(以下简称“水平直径”)长的形状。
这里，大口径电极32上的孔是非圆形的，主透镜在垂直方向的有效直径与在水平方向的有效直径不同。因此，电位沿水平方向比沿垂直方向延伸得远，造成像散。如果上述小口径电极33上的孔34、35、36的形状是圆形的，则通过调整大口径孔面与小口径孔面之间的距离Df，使主透镜的有效直径无差异，便可消除像散。
如图2A所示，使上述孔34、35、36的垂直直径比水平直径长，当然不要使距离Df太大，使主透镜在垂直方向和水平方向的有效直径一致，便能消除象散。
上述第4电极31分为大口径电极37和小口径电子束的一个孔，在上述小口径电极38上形成分别包围三条电子束中的一条的三个孔39、40、41。上述三个孔的形状可以是圆形的，也可以如图2B所示，使孔具有水平直径比垂直直径长的形状。
这样，如果使孔39、40、41的水平直径比垂直直径长，则通过这些孔的电子束相对于该孔的垂直方向的发散将变强，从而具有改善电子束光点形状的效果。
图6是第3电极30的大口径孔面与小口径孔面之间的距离Df与电子束光点的纵横尺寸比的关系曲线图。可见Df越大，电子束光点的横向长度越长。
图7是第4电极31的大口径孔面和小口径孔面之间的距离Da与电子束光点的纵横尺寸比的关系曲线图。可见Da越大，电子束光点的纵向长度越长。
图8是当Df＝3.0mm时，小口径电极上的孔的垂直方向长度Hf与电子束光点的纵横比的关系图。可见Hf越大，电子束光点的纵向长度越长。
图9是在红色枪情况下，取距离Da为定值，对应于其各种场合，使垂直焦距或水平焦距一致时，距离Df与聚焦电压Vf的关系曲线图。图中，曲线〔1〕表示取Da＝2.0mm，使垂直焦距一致时，Vf随Df的变化而变化的状态。曲线〔2〕及〔3〕分别为Da＝2.5mm、Da＝3.0mm，使垂直焦距一致时，Vf随Df的变化而变化的状态。曲线〔4〕、〔5〕及〔6〕分别为Da＝2.0mm，Da＝2.5mm，Da＝3.0mm，使水平焦距一致时，Vf随Df的变化而变化的状态。
看一下曲线〔1〕的坐标，随着Df值从2.0mm变化到2.18mm，Vf值大致从8.5KV变到9.2KV。换句话说，这意味着第3电极30的深度增加0.18mm时，垂直聚焦电压必须立刻跟着上升大约700伏。因此，如上所述，距离Df尺寸的精确度对垂直聚焦电压有极大的影响，由结果可知，对聚焦特性也有很大影响。Da值的变化虽然不能从该曲线上直接看出来，但其变化也一样。实际上，因为必须使垂直焦距和水平焦距同时一致，因此由曲线〔1〕和〔4〕的交点。曲线〔2〕和〔5〕的交点、以及曲线〔3〕和〔6〕的交点的坐标决定Df值及Vf值。这是因为如果垂直焦距和水平焦距不一致，则电子束光点就不是圆形的。
如上所述，在电子枪的电极结构中，开孔形状精确度及大口径孔面和小口径孔面的相对位置，即它们之间的距离Df、Da的精确度，对聚焦特性等有重大影响。图3至图5分别是本发明的各实施例，它们对第3电极或第4电极中的任何一个都能适用。实施例中的这种电极形状，能够在保持孔的开关及上述电极间的距离Df、Da的精确度的同时，通过简单的冲压加工制造出来。
图3表示大口径电极32为杯状，小口径电极33为平板状的情况，这种结构有利于保持距离Df及Da一定。图5是使大口径电极32为平板状，使小口径电极33为杯状，其特征与图3相反。图4中大口径电极32及小口径电极33的结构都呈杯状，由于大口径电极32及小口径电极33都作成杯状，随着设计的变更，在变更距离Df或Da时，电极金属模的灵活性好，电极各部分容易装配，而且在将电极熔接在玻璃棒42上的过程中，能将电极的变形减小到最小程度。
将电极熔接在玻璃棒上时，为了使电极的变形及伴随该变形产生的电子枪特性的劣化达到最小，电极材料的厚度最好约为0.4mm～0.6mm。
通常在使用将三条电子束同时包围起来的大口径电极的电子枪中，主透镜上的聚焦电压，外侧部位比中央部位高。因此，为了使三条电子束具有相同的电子束特性，必须使小口径电极上的中央孔径比外侧孔径小。
如上所述，本发明由于增大了电子枪的主透镜的有效直径，形成了球面像差小的透镜，而且能使电子束光点小，容易制作，可大量生产。
另外，由于第3电极侧的小口径电极上的孔在水平方向上的长度比在垂直方向上的小，所以能使水平方向的电场强度更强。因此，水平方向与垂直方向的透镜会聚强度彼此相同，能消除象散。
另外，如果使第4电极的小口径电极上的孔的垂直方向的长度比水平方向的长度大，则电子束沿垂直方向的发散力增大，因此改善了电子束的截面形状，由此也能消除象散现象。
权利要求
1.彩色显像管电子枪，包括产生三条电子束的阴极，以及沿电子束行进方向排列、能形成将上述三条电子束聚焦在荧光面上的主透镜的两个电极，其特征为上述两个电极互相保持一定间隔，相对设置，并且包括两个大口径电极和两个小口径电极；两个大口径电极在该相对面上形成，同时包围上述三条电子束的孔，两个小口径电极设置在接近离上述各大口径电极的相对面远的一侧的端面，在其上形成分别包围上述三条电子束中的一条的三个孔，形成上述大口径电极上的孔的面与形成上述小口径电极上的孔的面之间分别保持着给定的间隔。
2.根据权利要求1所述的彩色显像管电子枪，其特征为上述两个小口径电极中，靠近阴极的小口径电极上的三个孔，在其排列方向上孔的长度比与该方向正交的方向上的长度短。
3.根据权利要求1所述的彩色显像管电子枪，其特征为上述两个小口径电极中，离阴极远的小口径电极上的三个孔，其排列方向上孔的长度比沿与该方向正交的方向上的长度长。
4.根据权利要求2所述的彩色显像管电子枪，其特征为上述两个小口径电极中，离阴极远的小口径电极上的三个孔，其垂直方向的长度比其水平长度长。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的彩色显像管电子枪，其特征为形成上述主透镜的两个电极中的任意一个的大口径电极呈杯状，而小口径电极呈平板状。
6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的彩色显像管电子枪，其特征为形成上述主透镜的两个电极中的任意一个的大口径电极呈平板状，而小口径电极呈杯状。
7.根据权利要求1至4中的任意一项所述的彩色显像管电子枪，其特征为形成上述主透镜的两个电极中的任意一个的大口径电极和小口径电极都呈杯状。
8.根据权利要求1至4中的任意一项所述的彩色显像管电子枪，其特征为形成上述主透镜的两个电极中的大口径电极和小口径电极都呈杯状。
全文摘要
本发明提供了一种能减小主透镜部分的像散、获得小的圆形电子束光点、容易制作的彩色显像管电子枪。在具有产生射向荧光面的三条电子束的阴极和将这三条电子束聚焦在荧光面上的主透镜部分的彩色显像管电子枪中，在构成上述主透镜部分的第3电极及第4电极中，装有彼此相对的两个大口径电极和具有修正像散用的孔的小口径电极。
文档编号H01J29/50GK1076307SQ9211412
公开日1993年9月15日 申请日期1992年12月5日 优先权日1991年12月6日
发明者都汉新, 尹能容 申请人:三星电管株式会社