專利名稱：彩色陰極射線管用的電子槍的制作方法
技術領域：
本發明涉及彩色陰極射線管用的一種電子槍，特別涉及構成一字排列式電子槍主透鏡的一種電極結構，更具體地說，涉及彩色陰極射線管的這樣一種電子槍，即它能減少象散現象的產生，靜態會聚特性好，而且其結構易于確保高度精密的裝配質量。
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彩色陰極射線管結構的大致情況。
圖1是現有技術彩色陰極射線管的結構圖。
圖中，由條狀三色交替的熒光材料層形成的熒光面3被支撐在外玻殼1面板2的內壁上。各陰極6、7、8的中心軸線15、16、17分別與對應于第一柵極(G1)9、第二柵極(G2)10、構成主透鏡的第三柵極(G3)11和杯狀屏蔽電極13的孔眼中心軸線重合，且這些元件還幾乎彼此平行地配置在公共平面上。中心軸線16總的說來也與電子槍的中心軸線重合。
構成主透鏡的另一個電極，即第四柵極(G4)12，其中心處的小孔的中心軸線與中心軸線16重合，但兩外孔的中心軸線18、19不與相應的中心軸線15、17重合，而是略向外偏移。
各陰極發射出的三個電子束沿中心軸線15、16、17進入主透鏡中。G3電極11的電壓系取得低于G4電極12的電壓，G4高壓電極的電壓則取得等于杯狀屏蔽電極13和設在玻殼內的導電薄膜5的電壓。由于G3和G4兩電極11、12的中心孔是共軸線配置，因而在兩電極中心形成的主透鏡對稱于軸線，從而使中心電子束經主透鏡聚焦一次后就沿軸線直接在軌道上行進。同時兩電極的外孔彼此軸向偏移，因而在軸線外側形成的場元件與軸線不對稱。因此軸向不對稱的場元件使外電子束偏向中心電子束，而且外電子束在主透鏡的同時聚焦作用下受到朝向中心電子束的會聚力的作用。于是三束電子束聚焦到蔭罩板4上，重疊集中在一起。
使電子束集中的過程叫做靜態會聚過程(以下簡稱STC)。
此外，各電子束是由蔭罩板4按顏色加以選擇的，只有那些激勵著顏色對應于各電子束的熒光材料的電子束部分才能通過蔭罩板4的孔眼到達熒光面。此外還設有外偏轉磁軛14，供以電子束掃描熒光面之用。
一般都知道，主透鏡的球面象差是對彩色陰極射線管的分辨特性有很大影響的一個因素。大家還知道，加大構成主透鏡各電極的直徑對減少主透鏡的球面象差特別有效。
但在圖1所示的一字排列式電子槍的情況下，分別對應于紅、綠、藍三色的各柱面主透鏡配置在同一平面上。因此孔眼的直徑應小于在玻殼1中裝有電子槍的頸部直徑的1/3。考慮到各電極的厚度和各電極的制造問題，這個內徑的極限值還得進一步減小。
因考慮增加該極限值而加大頸部內徑時，偏轉電壓也增加。此外加大孔眼直徑時，偏離孔眼中心的程度和各電子束中心軸線之間的距離也增加，從而產生會聚特性變差的問題。鑒于通常考慮到這些問題而取盡可能大的孔眼直徑，因而要將它們進一步加大是極端困難的。
公開的日本專利59-215640介紹了非柱面主透鏡的一個例子，其中電子槍孔眼的直徑大致上能加大到上述極限值以上。
圖2是說明現有技術電子槍主透鏡結構的示意圖。編號11表示G3電極，12表示G4電極，101、102表示各電極的圓柱形電極，121、122表示各電極的板電極。
圖2中，設在彼此對置著的G3電極11和G4電極12各自的表面上的板電極121、122偏離對置著的表面后面配置，從而使對置著的各電極的電場深入到各板電極中，起了和加大孔眼直徑同樣的作用。但由于電極圓周部分剖面的水平直徑大于垂直直徑，電場顯著地進入水平方向。因此透鏡水平方向上的會聚力比垂直方向上的弱，從而使電子束中產生象散現象。為了校正象散現象，將孔眼制成非圓形，且使孔眼在水平方向的直徑小于在垂直方向的直徑。這樣可以增強水平剖面的會聚場，而且使水平和垂直兩方向上的會聚力彼此平衡，從而消除象散現象。
主透鏡部分可裝配如下。即，如圖3所示，將G4電極12、G3電極11、G2電極10和G1電極9插入穿過各電極孔眼的芯桿架21中，各電極之間設有定位隔板(圖中未示出)，各電極9～12的配合部分焊接有經熱處理而變軟的多形玻璃(multiform glass)20。
為使結構如圖2所示的電子槍易于裝配，需要將G3電極11和G4電極12各對置著的部位的孔眼的側面部分制成這樣的形狀，使得圖1所示的外電子束軌道中心軸線15、17的半圓區或部分半圓區撤出。這樣做的第一個原因是，比起橢圓形電極來，這些電極組成部分更易于制造，而且精確度更易于達到。第二個原因是，圖3中所示準備用以在電子槍中沿中心軸線15、16、17使各電極孔眼對齊的芯桿架21可以簡單地制造出來，而且提高了制造的精密度。也就是說，穿過G3電極11和G4電極12各對置著的孔眼的芯桿架21部分，其剖面可以制成半圓形或部分被截去的半圓形，而且可以使其與穿過G1電極9、G2電極10和G3電極11各孔眼的部分共軸線。這樣就不存在局部軸向偏移和象橢圓截面等難以制造的形狀等問題。
例如，這種結構的G4電極12如圖4所示。也就是說，假設對應于各電極15、16、17的各中心軸線的各點為O、P、Q則圓柱形電極102水平方向的短邊就圍繞O、Q點在半徑R1的弧形部分102a之間形成，圓柱形電極102垂直部分的長邊就在距連接點O和Q的直線X一個距離V的直線部分102b形成。這里，V＝R1。因此直線102b與弧形部分102a的交點D處在垂直于直線X且通過O、Q點的垂直線115、117上。
另一方面，除兩端在水平方向與圓柱形電極102接觸的部分外，板電極122還設有供中心電子束用的一個孔眼，兩邊的側面電子束孔眼則為板電極122的端部122a和圓柱形電極102所包圍。端部122a通常在平面上呈橢圓形，且經過D點。
雖然這里沒有畫出G3電極11和G4電極12并對其加以說明，但它們的形狀幾乎相同。
此外G3電極11和G4電極12對置著各部位的孔眼形狀最好相同，其理由有以下兩點。第一個理由是需要簡化電極各部分的制造工藝，第二個理由是在各部件的制造過程中當總是有制造誤差產生時，則對電子束的影響分別在G3電極11和G4電極12的反方向上起作用，從而使這些影響彼此互相抵消，從而減少了尺寸上誤差的影響。
普通電子槍的結構具有這樣一個問題，即若G3電極11和G4電極12對置部位的側面孔眼區呈半圓形，其中各中心位于中心軸線15、17上，則同時要滿足消除象散現象和達到STC的要求有困難，因為當通過使主透鏡內側與內側之間的透鏡強度保持平衡來抑制象散現象時，由于主透鏡供聚焦外電子束的外半部相對于軸線對稱，因而使透鏡在中心軸線15、17周圍的總透鏡強度幾乎相等。
如上面談過的那樣，由于主透鏡中不產生非軸線對稱的場透鏡，因而不能使外電子束偏轉，而且難以實現靜態會聚。
此外在現有技術所示的G3電極11和G4電極12的結構中，當G3電極11和G4電極12在水平方向產生使其自身旋轉的因素時，則通過中心軸線15、16、17的電子束產生軸向偏移，從而使主透鏡畸變，且使透鏡象差增加，使聚焦特性變差。為使這些情況減少到最小程度，將芯桿架21制成如圖5所示的形狀，使其與G3電極11和G4電極12的圓柱形電極101和102的弧形部分101a、102a相適應。
如上面談過的那樣，普通G3電極11和G4電極12的結構均由于需要通過使芯桿架21與圓柱形電極101和102的弧形部分101a和102a相適應來防止G3電極11和G4電極12轉動，因而具有下列問題。
這里，我們只考慮G4電極12。如圖6所示，當板電極122固定到圓柱形電極102，圓柱形電極102中心線X的軸向偏移為δ時，板電極122的端部G就從D點突出δ。將這樣的G4電極12推入芯桿架21中時，板電極122突出部分G與芯桿架21接觸而變形，從而使主透鏡局部變形，并使聚焦特性變差。
電極的這種變形是在電極裝配完畢之后檢查出來的，而且要檢查出這種變形很困難，這種變形還提高了批量生產線的生產成本。此外，圓柱形電極與板電極之間的偏移是在制造各部件的階段進行檢查的，但必須把各電極對于芯桿架按正確的角度放置，而且即使該角度的偏差不大，板電極的端部也會與芯桿架接觸，而要完全消除潛在的變形因素歷來是有困難的。
因此本發明的一個目的是提供彩色陰極射線管的這樣一種電子槍，該電子槍電極的形狀簡化了電極各部件的裝配和制造過程，而且使STC令人滿意，具體的措施是使構成主透鏡的電極對置區的孔眼呈半圓形，并使半圓形的中心位于中心軸線15、17上。
本發明的另一個目的是提供彩色陰極射線管的這樣一種電子槍，這種電子槍能在其板電極的裝配過程中防止板電極變形，并使聚焦特性穩定。
從達到上述諸目的的角度看，本發明具有這樣的特點，即板電極121或122的外形系制成如下的形狀，使聚焦三個電子束中的外電子束用的外半個主透鏡不對稱。換句話說，板電極121在聚焦電極側的外部分沒有切口結構，與圖2中所示的現有技術不一樣，但具有平行設置的三個橢圓孔眼的結構。板電極122在加速電極側的外部分設有切口結構，且垂直軸線包括外橢圓的中心在內配置在中心軸線15、17外。
通常都知道，主透鏡在聚焦電極11內的一部分形成聚焦透鏡，在加速電極12內的一部分形成發散透鏡。本發明將其外部分加到聚焦電極的板電極121上，取消了切口部分，從而實質上將聚焦透鏡的中心軸線移向中心電子束。于是外電子束進入聚焦透鏡中心軸線外側，且由于聚焦透鏡的作用被偏向中心電子束，因而達到靜態會聚的效果。
同時在板電極122在加速電極側的外部分取切口結構。因此外側端部分取這樣的形狀，其中形成了一個在垂直方向的中心軸線處被劃分成兩部分的橢圓形。在本發明中當外電子束進入主透鏡中時，形成到加速電極的發散透鏡中心軸線實質上通過使橢圓的中心軸線處在中心軸線15、17外側而偏移到外面。于是電子束通過發散透鏡中心軸線內側，從而使其偏向中心電子束。
如上所述，電子束在聚焦電極11和加速電極12中都是被偏向中心電子束。
為達到本發明的另一個目的，在由有板電極端部的兩邊圍繞著側面電子束孔眼構成主透鏡的電極、和具有排列成行的三電子束的長軸線的橢圓圓柱形電極、及固定在圓柱形電極內且只設有供中心電子束通過的孔眼的板電極組成的圓柱形電極中，板電極的端部系配置得使其與圓柱形電極的直線部分交叉，該交叉點是在較長軸線偏離圓柱形電極直線部分與圓柱形電極半圓部分的交叉點的內側上形成的，且側面電子束孔眼設有直線部分。
由于兩側面電子束孔眼都有直線部分，因而可以通過將直線部分安置在芯桿架上來防止各電極繞芯桿架轉動。此外，還可以把芯桿架制成這樣的形式，使得板電極端部與圓柱形電極的直線部分的交叉點不與芯桿架接觸，從而避免板電極在各電極插入芯桿架中時變形。
圖1是現有技術彩色陰極射線管結構的示意圖。
圖2是說明現有技術電子槍主透鏡的示意圖。
圖3是圖1的電子槍在電極各主要部分裝配的過程中的縱向剖視圖。
圖4是沿圖3的A-A線截取的剖視圖。
圖5是圖4主要部分的剖視圖。
圖6是該主要部分在板電極偏移時的剖視圖。
圖7示出了說明表示本發明彩色陰極射線管電子槍的一個實施例的主透鏡電極的示意圖。
圖8是在主透鏡聚焦電極的水平方向截面上采用等電壓線和電子束軌道說明本發明的結構的效果的示意圖。
圖9是在主透鏡加速電極的水平方向截面采用等電壓線和電子束軌道說明本發明的結構的效果的示意圖。
圖10示出了說明本發明另一個實施例的示意圖。
圖11是說明圖10所示一個實施例的加速電極裝配結構一個例子的部分剖視圖。
圖12是表示本發明加速電極裝配結構的另一個實施例的剖視圖。
圖13是表示本發明加速電極裝配結構又一個實施例的剖視圖。
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本發明的一個實施例。
圖7是說明表示本發明彩色陰極射線管電子槍的一個實施例的主透鏡電極的示意圖。圖中，(a)是主透鏡的縱向剖視圖;(b)是沿(a)的B-B線截取的剖視圖;(c)是聚焦電極的板電極平面圖;(d)是加速電極的板電極平面圖。
圖7(a)中，編號11表示聚焦電極，12表示加速電極，111表示設在聚焦電極內在聚焦電極11與加速電極12對置著的表面后邊部位的板電極，112表示設在加速電極內在對置表面后邊部位的板電極，d3和d4表示板電極111、112往后偏移的距離。
圖7(b)中，R是聚焦電極11孔眼各半圓端部的半徑，V是孔眼兩端部的垂直半徑，H則是孔眼兩端部的水平半徑。
圖7(c)中，編號115、116、117表示與電子束的中心軸線交叉的垂直軸線;S表示各電子束的間距;a3是橢圓孔眼在中心的半徑;b3是外橢圓孔眼的內半徑;c3是外橢圓孔眼的外半徑。
圖7(d)中，113、114表示包括板電極外橢圓中心在內的垂直軸線;a4表示中心橢圓孔眼的半徑;b4表示外橢圓孔眼的半徑。
圖7中，孔眼在聚焦電極11與加速電極12的對置表面的兩端呈圖2所示現有技術的半圓形。另一方面，與圖2的現有技術不同的是，聚焦電極11的板電極111的外部分沒有切口結構，且包括加速電極12的板電極112的外橢圓孔眼的中心在內的垂直軸線113、114向外偏離垂直軸線115、117，在外電子束進入主透鏡中時與中心軸線15、17交叉。
圖7所示結構的規格實例如下。
d35.2毫米;a32.35毫米;b32.5毫米;c34.0毫米;d44.8毫米;a42.55毫米;b42.85毫米;R5.4毫米;V5.2毫米;H21.8毫米;S5.5毫米。
圖8是在主透鏡聚焦電極的水平部分處采用等電壓線和電子束軌道說明本發明結構的效果。
圖中，編號141表示采用圖2所示的板電極121時在聚焦電極11中的等電壓線(虛線);142表示采用本發明的板電極111時的等電壓線(實線)。與圖7中類似的元件用同樣編號表示。
如圖8所示，由于采用了本發明的板電極111，因而使等電壓線142的峰移向中心電子束，且使聚焦透鏡的中心軸線偏移。這樣就使外電子束軌道偏向用箭頭143、144表示的中心電子束，從而達到靜態會聚狀態。但加速電極的板電極的結構(這和聚焦電極側的板電極111的切口結構不同)卻是我們不希望有的，因為發散透鏡的中心軸線移向中心電子束，且電子束通過發散透鏡中心軸線外側并向外偏移，因而達不到靜態會聚狀態。
圖9是在主透鏡加速電極的水平部分采用等電壓線和電子束軌道說明本發明的結構的效果的示意圖。
圖9中，編號151表示采用圖2所示的板電極時加速電極12內的等電壓線(虛線);152表示采用本發明的板電極112時的等電壓線(實線)。與圖7中類似的那些元件用同樣的編號表示。
如圖9中所示，由于采用了本發明的板電極112，因而使外電子束的發散透鏡的中心軸線向外移，且使電子束軌道向中心電子束偏轉，如箭頭153、154所示，以達到靜態會聚狀態。
圖10是說明本發明另一個實施例的示意圖。編號12表示加速電極，132表示加速電極的板電極。
在參看圖7說明的實施例中，供外電子束通過的板電極的兩個端部都有切口結構，因而產生這樣的問題，即其機械強度下降，且在各電極裝配的過程中易變形。為了消除圖7實施例的缺點，圖10所示的實施例中沒有在板電極132的兩個端部采用切口結構，而是象圖10(a)那樣采用了板電極132的兩個端部與加速電極12的孔眼相適應的結構。
圖10(b)示出了板電極132的兩個端部安置在加速電極12孔眼外側以解決圖7實施例的問題的結構。
這樣，由于板電極132的兩個端部都設在加速電極12其電場變小的內壁，因而參看圖9說明的電場分布不變，且外電子束軌道向中心電子束偏轉，達到靜態會聚狀態。
圖11是說明圖10所示實施例的加速電極的裝配結構一個實例的部分剖視圖。加速電極12分成第一構件123和第二構件124，板電極132則配置在第一構件123與第二構件124之間。因此這種結構具有這樣的好處，即板電極比起上述實施例將板電極插入加速電極的作法能更精確地安裝。
由于采用了各實施例中所示的板電極，因而使電子槍主透鏡電極得以精密裝配，其中在聚焦電極11與加速電極12的對置部位的孔眼端部取半圓形使其中心在外電子束進入聚焦電極11中時處在中心軸線15、17上，或者取截去部分半圓區的形狀，并且，也達到靜態會聚狀態。
圖12是表示本發明加速電極裝配結構的另一個實施例的剖面圖。圖中，板電極122制造得與現有技術相同，在圓柱形電極短邊的弧形部分102a則可制造得使其半徑R2大于V。這樣，圓柱形電極102的直線部分102b與弧形部分102a的交叉點D與板電極122的端部122a與圓柱形電極102的直線部分102b的交叉點E相隔一段距離11，且兩側電子束各孔眼形成有直線部分102b′。
因此，由于芯桿架21的直線部分21b在各電極裝配過程中借助于芯桿架21形成有接收直線部分102b′的直接部分21b而接收G4電極12的直線部分102b′，所以G4電極12不產生使芯桿架21旋轉的因素。此外由于芯桿架21可以制造得使其避免交叉點E，因而G4電極12在插入過程中不與板電極122接觸，從而防止了變形。
圖13示出了本發明的加速電極裝配結構的另一個實施例。與先前的一些實施例相反，圓柱形電極102系制造得與本實施例中的現有技術的一樣，板電極122則制造得使交叉點E系處在交叉點D內側，在水平方向(較長軸線)與交叉點D相距一個距離12。即板電極122在水平方向上的尺寸U比現有技術中的短大約一個距離212。這樣，兩個側面電子束的孔眼都形成有直線部分102b′。
如上述實施例那樣，在芯桿架21上形成直線部分21b供接收直線部分102b′之用，也可以取得與上述實施例同樣的效果。
在本實施例的情況下，若距離12取得太大，則主透鏡畸變，從而使聚焦特性變差。操作檢查的結果表明，當R1＝4毫米，距離12在0.5至1.0毫米的范圍內時，沒有發現有任何副作用。
雖然本發明的一些實施例說明的是雙電位式電子槍，但本發明并不局限于這種電子槍。也就是說，本發明當然也可應用于單電位電子槍、多級聚焦式電子槍和其它類型的電子槍。
如上面已經談過的那樣，本發明提供的彩色陰極射線管的電子槍功能優異，使電子槍易于精密裝配，同時滿足校正象散現象和靜態會聚的要求。
此外由于可以避免電極在裝配過程中的旋轉和變形，因而可以減少主透鏡上產生的透鏡象差，而且可以使聚焦特性穩定。
權利要求
1.彩色陰極射線管的一種電子槍，包括三個接近平行朝熒光面配置以產生電子束的裝置和一用以將該三個電子束聚焦到熒光面的主透鏡，其特征在于，所述主透鏡由彼此對置著的聚焦電極和加速電極構成，聚焦電極側面的外孔眼使外電子束可以通過的、設在聚焦電極內對置表面的板電板的實質上的中心的位置被偏向于對應于所述加速電極的板電極上所述聚焦電極側面中外孔眼的加速電極側面的外孔眼的實質上中心的位置的內側。
2.彩色陰極射線管的一種電子槍，包括三個接近平行朝熒光面配置以產生電子束的裝置和一用以將該三個電子束聚焦到熒光面的主透鏡，其特征在于，所述主透鏡由一至少加有一對低電壓的聚焦電極和加有高電壓的加速電極構成，所述聚焦電極和加速電極的對置面設有三個孔眼，各孔眼分別可讓電子束通過，所述聚焦電極內設有板電極，其上形成圍繞三個電子束的孔眼，所述加速電極內設有一板電極，其上構成圍繞所述三個電子束中的至少中心電子束的路徑的孔眼。
3.根據權利要求2所述的彩色陰極射線管的電子槍，其特征在于，所述各孔眼可讓所述三個電子束中的外電子束通過的兩端部呈至少半圓形的一部分，半圓的中心位于所述外電子束路徑上。
4.彩色陰極射線管的一種電子槍，包括三個接近平行朝熒光面配置以產生電子束的裝置和一用以將該三個電子束聚焦到熒光面的主透鏡，其特征在于，所述主透鏡由一至少加有一對低電壓的聚焦電極和加有高電壓的加速電極構成，所述聚焦電極和加速電極的對置面設有三個孔眼，各孔眼分別可讓電子束通過，所述聚焦電極內設有一板電極，該板電極具有至少一個圍繞所述三個電子束的中心電子束的孔眼，所述加速電極內設有至少一個孔眼圍繞所述三個電子束的中心電子束，各孔眼兩側的垂直軸線位于所述三個電子束中的外電子束的路徑之外。
5.根據權利要求4所述的彩色陰極射線管的電子槍，其特征在于，所述孔眼的兩端部呈至少半圓形的一部分，半圓形的中心位于所述三個電子束中的外電子束的路徑上。
6.彩色陰極射線管的一種電子槍，包括一構成主透鏡的電極，該主透鏡電極是這樣構成成的配備一橢圓形圓柱形電極，其較長軸線包括排列成行的三個電子束，所述圓柱形電極內固定有一個板電極，其上只有一個孔眼供中心電子束通過，且與板電極和圓柱形電極的端部一起在兩側圍繞著側面電子束孔眼，其特征在于，令所述板電極的各端部與所述圓柱形電極的直線部分交叉，交叉點在所述較長軸線內側偏離所述圓柱形電極的直線部分與半圓形部分的交叉點一段距離，且所述側面電子束孔眼也設有直線部分。
全文摘要
彩色陰極射線管電子槍，其中聚焦電極的板電極不取外部分有切口部分的結構，而是取具有外部分和三個平行橢圓孔眼的結構。加速電極的板電極則取外部分有切口部分的結構，同時包括外橢圓部分的中心的垂直軸線設在中心軸線外，當外電子束進入主透鏡時能校正象散現象并滿足靜態會聚要求。通過在側面電子束孔眼上設直線部分避免板電極在裝配中旋轉和變形，減少主透鏡部分的象差，聚焦特性穩定。
文檔編號H01J29/50GK1048630SQ9010344
公開日1991年1月16日 申請日期1990年7月4日 優先權日1989年7月4日
發明者白井正司, 宮本覺, 野口一成, 宮崎正廣 申請人:株式會社日立制作所