專利名稱：靜電四極透鏡施以減低的動態聚焦電壓的彩色陰極射線管的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種彩色陰極射線管，特別地涉及一種帶有三束一字形動態聚焦型電子槍的彩色陰極射線管，該電子槍在其靜電四極透鏡施以減低了的動態聚焦電壓的情況下能夠在整個顯示屏區域提供良好的聚焦特性和良好的顯示對比度。
用于電視接收機或監視器的帶有一字形型電子槍的彩色陰極射線管在其正面屏域的內表面的平面部分形成一個熒光屏，在該平面部分內與該熒光屏相接的周圍形成蔭罩，環繞玻錐部分裝有偏轉線圈，并在玻頸部分內裝有一字形型電子槍。此一字形型電子槍包括三個置于一字形狀態的陰極、至少有第一柵極(G1)、第二柵極(G2)、第三柵極(G3)和一個陽極，并將三個電子束投射至熒光屏。
為了在熒光屏的邊緣及其中心部分都獲得良好的顯示圖象，即，利用帶有一字形型電子槍的彩色陰極射線管以在整個熒光屏獲得均勻的分辨率，眾所周知的辦法是采用一種動態聚焦型的電子槍，其中在該一字形型電子槍的兩組相鄰的電極之間構成一個靜電四極透鏡，其中一個電極施以一固定電壓，另一個則施以在一固定電壓上再迭加一個隨電子束偏轉而變化的動態電壓。
圖4是現有的一種采用動態聚焦型一字形型電子槍(以下簡稱為DF型一字形電子槍)的彩色陰極射線管的橫截面圖。
在圖4中，標號41表示平面部分，41F為正面屏域，42是玻頸部分，43是玻錐部分，44是熒光屏，45是蔭罩，46為一內導電涂層，47是DF型一字形電子槍，48是偏轉線圈。
此圖中，從陰極計起，位于第n位置的柵極稱為柵n極。
此圖中，從陰極計起，位于第n位置的柵極稱為Gn。
在DF型一字形電子槍47中，標號501、502和503表示陰極，51是G1柵極、52是G2柵極、53是G3柵極、54是G4柵極、55(1)是第一G5副柵極、55(2)是第二G5副柵極、56是G6柵極(陽極)、57是屏蔽罩、58是垂直電極、59是水平電極。
彩色陰極射線管的玻殼包括平面部分41，玻頸部分42和玻錐部分43。平面部分41由附著在其正面屏域41F的內表面的熒光屏44和在該平面部分41內與該熒光屏44相接的周圍所形成的蔭罩45所組成。玻錐部分43由其內表面的內導電涂層46和安裝在其外表面上的偏轉線圈48所組成。玻頸部分42的內部裝有DF型一字形電子槍47。
DF型一字形電子槍47包括在同一水平面上置于一線的三個陰極501、502和503，從陰極開始，沿陰極射線管的軸線按照名稱的順序排置G1柵極51、G2柵極52、G3柵極53、G4柵極54、第一G5副柵極55(1)、第二G5副柵極55(2)、G6柵極56和屏蔽罩57。位于G1柵極51、G2柵極52、G3柵極53、G4柵極54、第一G5副柵極55(1)、第二G5副柵極55(2)、G6柵極56和屏蔽罩57上的一個中間電子束孔和兩個側電子束孔分別與各陰極502、501和503的中心線O2、O1、O3聯成一線。
在G6柵極56，其中間電子束孔的中心線與對應的陰極502的中心線O2聯成一線，而兩個側電子束孔的中心線各相對于其對應的陰極501和503的中心線01和03分別向外側稍有位移。第一G5副柵極55(1)由其末端朝向第二G5副柵極55(2)的沿水平方向將三個電子束孔各自夾住的垂直電極58組成，第二G5副柵極55(2)由其末端朝向第一G5副柵極55(1)的沿垂直方向將三個電子束孔一同夾住的一對水平電極59組成。垂直電極58和水平電極59在第一和第二G5副柵極55(1)、55(2)之間構成一個靜電四極透鏡。
在實際運作中，第一G5副柵極55(1)上施有一固定聚焦電壓，第二G5副柵極55(2)則施以在一固定聚焦電壓上再迭加一個隨電子束偏轉而變化的動態電壓，G6柵極56作為陽極，屏蔽罩57和內導電涂層46均施以一加速電壓(陽極電壓)。
在現有技術的陰極射線管中，從DF型一字形電子槍47的三個陰極501、502和503所發射出三個電子束在途中被加速，沿著分別經過各G1柵極51、G2柵極52、G3柵極53、G4柵極54、第一G5副柵極55(1)、第二G5副柵極55(2)、G6柵極56和屏蔽罩57的電子束孔的各中心線O1、O2和O3而聚焦，并且從電子槍47出發一直投射至熒光屏44。從電子槍47發出的三個電子束由偏轉線圈48在水平和垂直方向適當偏轉，通過蔭罩45的電子束孔后撞擊到熒光屏44并在其上產生所需圖象。
用于彩色顯示器和同類設備的彩色陰極射線管通常采用自會聚型偏轉線圈48，其水平和垂直繞組均以鞍型方式繞制(以下簡稱鞍/鞍型)以防止偏轉線圈48產生的磁場從顯示器向外輻射。
由于其偏轉磁場中存在的固有非均勻性，自會聚偏轉線圈48使得熒光屏上的偏轉散焦程度增加，熒光屏44上邊緣處的圖象分辨率變差，因此便在一字形型電子槍47中采用施以隨電子束偏轉而變化的動態聚焦電壓的靜電四極透鏡。
當電子束的偏轉等于零或很小時，即，當電子束掃描過熒光屏44的中心部分時，動態電壓等于零或很小，施于第一G5副柵極55(1)的聚焦電壓和施于第二G5副柵極55(2)的聚焦電壓相同或接近相同，靜電四極透鏡的強度減弱，結果，在熒光屏44的中心處的電子束光點并不產生象散。
當電子束的偏轉很大時，即，當電子束掃描過熒光屏44的邊緣部分時，動態電壓變大，施于第二G5副柵極55(2)的聚焦電壓高于施于第一G5副柵極55(1)的聚焦電壓，靜電四極透鏡的變強，使得偏轉到熒光屏44的邊緣處的電子束產生象散。此象散使得電子束光點在熒光屏上的形狀在垂直方向上拉長其核心部分而在水平方向上拉長其光暈部分，消除由自會聚偏轉線圈48產生的偏轉象散，使熒光屏44邊緣處的分辨率得以改善。
在采用現有技術的DF型一字形電子槍的彩色陰極射線管中，其主透鏡與熒光屏44邊緣處之間的距離大于其主透鏡與熒光屏44中心處之間的距離，熒光屏44中心處的電子束聚焦狀態與其在熒光屏44邊緣處的不同，在熒光屏44中心處調整至最佳電子束聚焦反而使得在熒光屏44邊緣處的電子束聚焦和分辨率變差。如果在DF型一字形電子槍內安裝一個用于象場曲率的校正透鏡，則當電子束偏轉至熒光屏44邊緣處時，施于第二G5副柵極55(2)的聚焦電壓變高，聚焦電壓和加速電壓(陽極電壓)之間的差值減小，聚焦透鏡的強度減弱，使得電子束的聚焦點(圖象點)移向熒光屏44，偏轉至熒光屏44邊緣處的電子束聚焦于熒光屏44，可防止熒光屏44邊緣處的分辨率變差。在此方法中，由于采用動態電壓，現有的彩色陰極射線管能夠校正象場的曲率以及電子束光點的象散。
由于對靜電四極透鏡的第二G5副柵極55(2)施以動態電壓，現有技術之彩色陰極射線管能夠校正電子束光點的象散和象場的曲率。如果用于彩色監視器或同類設備的彩色陰極射線管采用偏轉線圈48，其相對寬的偏轉角-例如95°至105°-能減小監視器的深度，因為其電子束的大偏轉角而使得所需動態電壓對于一部彩色監視器而言稍微偏高，主透鏡與熒光屏之間的距離(以下簡稱鏡屏距)縮短使得掃描電子束與蔭罩45上的電子束孔互相干擾并在熒光屏上產生光柵網紋(水平寄生行)。
為了解決存在于DF型一字形電子槍的上述問題，本發明者曾經提出過一種電子槍，這種電子槍滿足以下不等式以降低動態電壓的幅度并減少在熒光屏上出現光柵網紋(水平寄生行)0.06×L(mm)≤B-20×A/(3φ)≤19.0(mm)，及L≤352(mm)其中A(mm)是G4柵極的軸線長度，φ(mm)是G4柵極上電子束孔的直徑，B(mm)是G5柵極的軸線長度，L(mm)是G5柵極的朝向熒光屏的末端與熒光屏之間的距離。
當上述所提出的彩色陰極射線管在其正面屏域的平面部分采用黑色涂蝕平面(例如透光率為38％)以增加其顯示對比度并且其工作時能提供等同于采用普通涂蝕平面(例如透光率為50％)的彩色陰極射線管的顯示亮度時，會產生一個新的問題，即熒光屏上的電子束光點被放大了。
例如，如果所提出的彩色陰極射線管在其正面屏域采用黑色涂蝕平面并且在需要時在黑色涂蝕平面上再加抗靜電及抗反射涂層以使其透光率與一個普通涂蝕平面的透光率相比減少約20％，則每個陰極的電子束電流就必須增加30％以獲得等同于采用普通涂蝕平面的彩色陰極射線管的顯示亮度，結果其電子束光點的直徑就增加約10％。
本發明解決了上述問題，本發明的目的是提供一種彩色陰極射線管，這種彩色陰極射線管能夠校正電子束光點的象散和象場的曲率，即使采用寬角度的偏轉線圈也能減低動態電壓的幅度并且減少在熒光屏上出現光柵網紋。
為實現上述目的，根據本發明的一個實施例，提供了一種彩色陰極射線管，其中包括帶有平面部分、玻頸部分以及連接該平面部分和玻頸部分的玻錐部分的真空玻殼、在平面部分的正面屏域的內表面形成的熒光屏、安裝在玻頸部分內的一字形型電子槍以及環繞玻錐部分而安裝偏轉線圈；該一字形型電子槍包括由三個一字形陰極所組成的電子束產生單元、用于將同一水平面內大致互相平行的三個電子束投射至熒光屏的按名稱的順序排置的G1柵極和G2柵極、以及由按名稱的順序排置的用于將三個電子束聚焦于熒光屏的G3柵極、G4柵極、G5柵極和陽極所組成的電子束聚焦單元，其中G5柵極包括排列得能交替施以第一聚焦電壓和第二聚焦電壓的多個副柵極，其第一聚焦電壓為第一固定電壓，其第二聚焦電壓為第二固定電壓迭加一個隨三個電子束偏轉而變化的動態電壓，在多個副柵極中的兩個被交替施以第一聚焦電壓和第二聚焦電壓的副柵極之間至少構成一個靜電四極透鏡，在多個副柵極中的兩個被交替施以第一聚焦電壓和第二聚焦電壓的副柵極之間至少構成一個用于校正象場曲率的透鏡，G4柵極、G5柵極和熒光屏滿足以下不等式0.0625×L(mm)≤B-20A/(3φ)≤22.0(mm),L ≤ 352(mm)，其中A(mm)是G4柵極的軸線長度，φ(mm)是G4柵極上用于三個電子束中的中心電子束的電子束孔的水平直徑和垂直直徑的平均值，B(mm)是G5柵極的朝向陰極的末端至其朝向熒光屏的末端的軸線長度，L(mm)是G5柵極的朝向熒光屏的末端至熒光屏中心的軸線距離。
為實現上述目的，根據本發明的另一個實施例，提供了一種彩色陰極射線管，其中包括帶有平面部分、玻頸部分以及連接該平面部分和玻頸部分的玻錐部分的真空玻殼、在平面部分的正面屏域的內表面形成的熒光屏、安裝在玻頸部分內的一字形型電子槍以及環繞玻錐部分而安裝偏轉線圈；該一字形型電子槍包括由三個一字形陰極所組成的電子束產生單元、用于將同一水平面內大致互相平行的三個電子束投射至熒光屏的按名稱的順序排置的G1柵極和G2柵極、以及由按名稱的順序排置的用于將三個電子束聚焦于熒光屏的G3柵極和陽極所組成的電子束聚焦單元，其中G3柵極包括排列得能交替施以第一聚焦電壓和第二聚焦電壓的多個副柵極，其第一聚焦電壓為第一固定電壓，其第二聚焦電壓為第二固定電壓迭加一個隨三個電子束偏轉而變化的動態電壓，在多個副柵極中的兩個被交替施以第一聚焦電壓和第二聚焦電壓的副柵極之間至少構成一個靜電四極透鏡，在多個副柵極中的兩個被交替施以第一聚焦電壓和第二聚焦電壓的副柵極之間至少構成一個用于校正象場曲率的透鏡，G3柵極和熒光屏滿足以下不等式0.0625×LA(mm)≤C≤22.0(mm),LA≤352(mm)，其中C(mm)是G3柵極的朝向陰極的末端至其朝向熒光屏的末端的軸線長度，LA(mm)是G3柵極的朝向熒光屏的末端至熒光屏中心的軸線距離。
在附圖中，其同類的標號在全部附圖中指示類似的元件，其中
圖1是根據本發明的彩色陰極射線管的第一個實施例的水平橫截面圖。
圖2A是表示在DF型一字形電子槍中的柵極的軸線長度與動態電壓之間的關系圖，圖2B是表示在DF型一字形電子槍中的該柵極的軸線長度與電子束孔徑之間的關系圖。
圖3是根據本發明的彩色陰極射線管的第二個實施例的水平橫截面圖。
圖4是采用現有技術的動態聚焦型一字形電子槍的彩色陰極射線管的水平橫截面圖。
圖5是按圖1中Ⅴ-Ⅴ箭頭方向所視的圖1中的第二G5副柵極的橫截面圖。
圖6是按圖1中Ⅵ-Ⅵ箭頭方向所視的圖1中的第三G5副柵極的橫截面圖。
圖7是根據本發明的彩色陰極射線管的第三個實施例的垂直橫截面圖。
圖8是根據本發明的彩色陰極射線管的第四個實施例的垂直橫截面圖。
圖9是按圖7中Ⅸ-Ⅸ箭頭方向所視的圖7中的第二G5副柵極的橫截面圖。
圖10是按圖7中Ⅹ-Ⅹ箭頭方向所視的圖7中的第三G5副柵極的橫截面圖。
現參照附圖詳細描述本發明。
圖1是根據本發明的彩色陰極射線管的第一個實施例的水平橫截面圖。
在圖1中，標號1表示平面部分，1F表示平面部分1的正面屏域，2是玻頸部分，3是玻錐部分，4是熒光屏，5是蔭罩，6是內導電涂層，7是DF型一字形電子槍，8是具有以鞍型方式繞制的水平及垂直偏轉繞組的所謂鞍-鞍型偏轉線圈，其最大對角線偏轉角為100°。
在DF型一字形電子槍7中，標號101表示左手陰極，102是中間陰極，103是右手陰極，11是G1柵極，12是G2柵極，13是G3柵極，14是G4柵極，15(1)是第一G5副柵極，15(2)是第二G5副柵極，15(3)是第三G5副柵極，16是G6柵極，17是屏蔽罩，18是垂直電極，19是水平電極。一個副柵極可包括一個或多個組件。
彩色陰極射線管的玻殼包括帶正面屏域1F的平面部分1，小口徑的玻頸部分2和用于連接平面部分1和玻頸部分2的通常為平截型的玻錐部分3。熒光屏4附著在正面屏域1F的內表面，蔭罩5在平面部分1內與熒光屏4周圍相接。玻錐部分3的內表面附著有內導電涂層6，環繞玻錐部分3安裝有偏轉線圈8，在玻頸部分2內安裝有DF型一字形電子槍7。
DF型一字形電子槍7包括在同一平面內置于一線的左手陰極101、中間陰極102和右手陰極103，從陰極開始，沿陰極射線管的軸線按照名稱的順序排置有G1柵極11、G2柵極12、G3柵極13、第一G5副柵極15(1)、第二G5副柵極15(2)、第三G5副柵極15(3)、第四G5副柵極15(4)、G6柵極16和屏蔽罩17。位于G1柵極11、G2柵極12、G3柵極13、G4柵極14、第一G5副柵極15(1)、第二G5副柵極15(2)、第三G5副柵極15(3)、G6柵極16的朝向熒光屏的末端和屏蔽罩57的左、中、右電子束孔分別與各陰極101、102和103的中心線O1、O2和O3聯成一線。
在G6柵極16的朝向熒光屏的末端中，中間電子束孔的中心線與中間陰極102的中心線O2聯成一線，而左手電子束孔的中心線相對于左手陰極101的中心線O1向外側稍有位移，右手電子束孔的中心線相對于右手陰極103的中心線O3也向外側稍有位移。
以下說明用以在第二G5副柵極15(2)和第三G5副柵極15(3)之間構成靜電四極透鏡的電極的構造。
圖5是按圖1中Ⅴ-Ⅴ箭頭方向所視的圖1中的第二G5副柵極15(2)的橫截面圖，圖6是按圖1中Ⅵ-Ⅵ箭頭方向所視的圖1中的第三G5副柵極15(3)的橫截面圖。
第二G5副柵極15(2)由其末端朝向第三G5副柵極15(3)的沿水平方向將三個電子束孔152a、152b和152c各自夾住的垂直電極18所組成，第三G5副柵極15(3)由其末端朝向第二G5副柵極15(2)的沿垂直方向將三個電子束孔152a、152b和152c一同夾住的一對水平電極19所組成。垂直電極18和水平電極19在第二和第三G5副柵極15(2)、15(3)之間構成一個靜電四極透鏡。
在圖5和圖6中，標號18a和19a分別表示用于焊接垂直和水平電極以構成第二和第三副柵極的基板。
G1柵極11施以約等于或接近于零的電壓，G2柵極12和G4柵極14施以約400至1000伏的相對的低電壓Vg2,G3柵極13和第二G5副柵極15(2)施以約5千伏至10千伏的固定電壓Vfs，第一G5副柵極15(1)和第三G5副柵極15(3)施以由一個固定電壓Vfd迭加一個隨電子束偏轉而變化的動態電壓dVf所構成的聚焦電壓(Vfd+dVf),G6柵極16、屏蔽罩17和內導電涂層6施以約20千伏至30千伏的加速電壓(陽極電壓)Eb。以下關系式成立Vfs≥Vfd+dVf。
第一實施例的彩色陰極射線管工作如下從DF型一字形電子槍7的三個陰極101、102和103所發射出三個電子束在途中被加速，沿著分別經過各G1柵極11、G2柵極12、G3柵極13、G4柵極14、第一、第二和第三G5副柵極15(1)、15(2)和15(3)、G6柵極16和屏蔽罩17的電子束孔的各中心線O1、O2和O3而聚焦，并且從電子槍7出發投射至熒光屏4。從電子槍7發出的三個電子束由偏轉線圈18在水平和垂直方向適當偏轉，通過蔭罩5的電子束孔后撞擊到熒光屏4并在其上產生所需圖象。
第二G5副柵極15(2)上的垂直電極18與第三G5副柵極15(3)上的水平電極之間構成一個靜電四極透鏡，第三G5副柵極15(3)施以含有隨電子束偏轉而變化的動態電壓的聚焦電壓(Vfd+dVf)。
當電子束以其偏轉為零或者很小的狀態掃描至熒光屏4的中心部分時，動態電壓dVf為零或者一很小正值，施加于第三G5副柵極15(3)的聚焦電壓(Vfd+dVf)低于施加于第二G5副柵極15(2)的聚焦電壓Vfs。
當電子束以其大偏轉的狀態掃描至熒光屏4的邊緣部分時，動態電壓很大，施加于第三G5副柵極15(3)的聚焦電壓(Vfd+dVf)和施加于第二G5副柵極15(2)的聚焦電壓Vfs相接近，靜電四極透鏡發揮其功能將電子束光點在熒光屏4的邊緣處沿水平方向上壓縮而沿垂直方向上擴展。在電子束光點處所產生的象散使得光點在垂直方向上拉長其核心部分而在水平方向上拉長其光暈部分，這樣便消除了由自會聚偏轉線圈8所產生的偏轉散焦，得以改善熒光屏4的邊緣部分的清晰度。
通過在第三G5副柵極15(3)和G6柵極16之間構成一個主透鏡，可以更有效地消除或減小上述偏轉散焦情況，使得電子束在水平方向比在垂直方向能更強地聚焦。在G3柵極13和第一G5副柵極15(1)之間或者在G2柵極12和G3柵極13之間的空位構成一個透鏡，使得電子束在水平方向比在垂直方向能更強地聚焦，也可以更有效地消除或減小偏轉散焦情況。
在DF型一字形電子槍的靜電四極透鏡中，其第一和第三G5副柵極15(1)、15(3)施以包含動態電壓dVf的聚焦電壓(Vfd+dVf)，當電子束掃描至熒光屏4的邊緣部分時，施于第一和第三G5副柵極15(1)、15(3)的聚焦電壓(Vfd+dVf)變得較高，聚焦電壓(Vfd+dVf)和施于第二G5副柵極15(2)的聚焦電壓Vfs之間的差值以及聚焦電壓(Vfd+dVf)和施于G6柵極16的加速電壓Eb之間的差值減小，在第一與第二G5副柵極15(1)、15(2)之間構成的透鏡的強度和在第三G5副柵極15(3)與G6柵極16之間構成的主透鏡的強度減小。結果，電子束聚焦點(圖象點)被移向熒光屏4，使得偏轉至熒光屏4邊緣處的電子束在熒光屏4上聚焦并且防止熒光屏4邊緣處的清晰度變差。
在此方法中，第一實施例的采用DF型一字形電子槍的彩色陰極射線管在第一與第二G5副柵極15(1)、15(2)之間和第三G5副柵極15(3)與G6柵極16之間構成兩個象場曲率校正透鏡、在第二與第三G5副柵極15(2)、15(3)之間構成一個靜電四極透鏡，在第一和第三G5副柵極15(1)、15(3)上施以包含動態電壓dVf的聚焦電壓(Vfd+dVf)，并校正電子束光點的象散和象場的曲率。
圖2A和2B分別是在DF型一字形電子槍中動態電壓dVf和與陽極相鄰的最后一個聚焦柵極的長度之間的關系圖和電子束孔直徑與該最后聚焦柵極的長度之間的關系圖。圖2A是表示最后聚焦柵極的軸線長度與動態電壓dVf之間的關系，圖2B是表示最后聚焦柵極的軸線長度與電子束孔直徑之間的關系。
最后聚焦柵極包括其上施以相對高電壓的三個或者多個副柵極。
圖2A中，動態電壓dVf被設為縱坐標，最后聚焦柵極的有效長度為橫坐標。
在圖1中，DF型一字形電子槍中的最后聚焦柵極的有效長度定義為{B-20A/(3φ)}，其中B為第一G5副柵極15(1)的朝向陰極的末端至第四G5副柵極15(4)的朝向熒光屏的末端的軸線長度，A是G4柵極14的軸線長度，φ是G4柵極14的中間電子束的電子束孔直徑，如果該中間電子束孔為非圓形，例如橢圓形、卵型或者矩形，則取該G4柵極上的中間電子束孔的水平直徑和垂直直徑的平均值。
作為數值例子，G4柵極的軸線長度A由約0.5毫米至約1.0毫米，G4柵極的電子束孔直徑φ約4毫米。
校正項20A/(3φ)代表G4柵極14的電子束孔的影響，因子20/3由試驗決定。
直線“a”表示第一實施例中采用100°偏轉線圈8的彩色陰極射線管的特性，直線“b”表示由本發明者以前提出的采用100°偏轉線圈的彩色陰極射線管的特性。
鏡屏距L定義為由熒光屏中心至用于構成與陽極相配合的主透鏡的最后一極的聚焦柵極的朝向陽極的末端之間的距離。
圖2B中，縱軸代表在標準電子束電流情況下熒光屏上的電子束光點的直徑，橫軸代表以鏡屏距進行標準化的最后聚焦柵極的有效長度。
直線“a”表示第一實施例中采用黑色涂蝕平面(透光率約等于38％)作為平面部分的正面屏域1F的彩色陰極射線管的特性，直線“b”表示由本發明者以前提出的采用普通涂蝕平面(透光率約等于50％)作為正面屏域的彩色陰極射線管的特性。
標準電子束電流對各種尺寸的熒光屏提供推薦亮度，并且定義為0.00115(μA/mm2)×D(mm)2,D是熒光屏的可用對角線尺寸。作為特例，用于可用對角線尺寸D為41cm、46cm和51cm的標準電子束電流分別為200μA、250μA和300μA。
圖2A表明，在采用DF型一字形電子槍的彩色陰極射線管中，動態電壓dVf隨最后聚焦柵極的有效長度的減小而減低。
與個人電腦所采用的小尺寸熒光屏相比，相對大的熒光屏尺寸較適合于用于圖象終端的高清晰度顯示器或者能夠以高分辨率圖象顯示出圖案以及文字或符號的同類設備。但考慮到希望使顯示器所占的空間盡可能小，一種辦法就是減小顯示器的深度，目前有一種趨勢就是通過增大彩色陰極射線管中電子束的偏轉角來減小彩色陰極射線管的軸線長度。而增大偏轉角就需要增加上述動態電壓的幅度。
在高清晰度顯示器的彩色陰極射線管的工作過程中，動態電壓的頻率要較高，因為它要與電子束的高頻率的偏轉相同步。顯示器中動態電壓驅動電路的變壓器的擊穿電壓所帶來的限制對于所需波形的彩色陰極射線管無法提供足夠高的動態電壓。
考慮到目前所采用的動態聚焦電路的能力，實際的動態電壓dVf需要限制在650伏或更低。
對于第一實施例中的采用100°偏轉線圈8的彩色陰極射線管，由于要將動態電壓dVf限制在650伏或更低，可由圖2A中的直線“a”得出以下關系{B-20A/(3φ)}≤22.0mm。
順便說明，對于本發明者以前所提出的采用100°偏轉線圈的彩色陰極射線管，由于要將動態電壓dVf限制在650伏或更低，可由圖2A中的直線“b”得出以下關系{B-20A/(3φ)}≤19.0mm。
圖2B表明，在其DF型一字形電子槍分別采用黑色涂蝕平面和普通涂蝕平面的兩種彩色陰極射線管中，在標準電子束電流的情況下，熒光屏上電子束光點的直徑隨以鏡屏距進行標準化的最后聚焦柵極的有效長度的減小而增加。
對用于圖象終端的高清晰度顯示器或者能夠以高分辨率圖象顯示出圖案以及文字或符號的同類設備的彩色陰極射線管，需要有高分辨率的顯示能力。
因此，對于具有41cm(17英寸)或者更大的可用對角線熒光屏尺寸的彩色陰極射線管而言，理想的情況是，位于其蔭罩的點狀電子束孔的中心部分為0.28mm或更小，并且在熒光屏的水平方向顯示點的數目至少是1000，這要求電子束光點在熒光屏中心處的直徑為0.5mm或更小。
對于第一實施例中的采用黑色涂蝕平面的彩色陰極射線管，由于要將熒光屏上電子束光．點的直徑限制在0.5mm或更小數值，可由圖2B中的直線“a”得出以下關系0.0625≤{B-20A/(3φ)}/L,即，0.0625L(mm)≤B-20A/(3φ)(mm)。
順便說明，對于本發明者以前所提出的采用普通涂蝕平面的上述彩色陰極射線管，由于要將熒光屏上電子束光點的直徑限制在0.5mm或更小數值，可由圖2B中的直線“b”得出以下關系0.06≤{B-20A/(3φ)}/L,即，0.06L(mm)≤B-20A/(3φ)(mm)。
用于信息終端或同類設備的顯示器中的彩色陰極射線管，要求有大量的圖片部分并產生高信息內容和大容量顯示，因此，理想的情況是，蔭罩上的點狀電子束孔的中心部分不大于0.28mm，并且在具有不小于41cm(17英寸)的可用對角線熒光屏尺寸的熒光屏的水平方向顯示點的數目不少于1000。
為了在一般的辦公桌上方便地使用信息終端顯示器，并有足夠的空間擺放鍵盤等物品，顯示器要制作緊湊，其深度要盡可能小，因此，理想的情況是使其可用對角熒光屏尺寸為51mm(21英寸)及更小。
在其最大對角線偏轉角為90°的現有技術的陰極射線管中，對于41cm(17英寸)、46cm(19英寸)和51cm(21英寸)的可用對角線熒光屏尺寸D，其鏡屏距L分別約為293mm、326mm和355mm，對角線熒光屏尺寸D和鏡屏距L的比值D/L小于1.45。
在本發明所指出的其最大對角線偏轉角為100°的陰極射線管中，對于41cm(17英寸)、46cm(19英寸)和51cm(21英寸)的可用對角線熒光屏尺寸D，其鏡屏距L分別約為258mm、282mm和314mm，對角線熒光屏尺寸D和鏡屏距L的比值D/L約為1.60。
上述鏡屏距的數值是經過選擇的，以使得從偏轉線圈漏出的磁場的干擾不致將電子束光點在熒光屏上的形狀扭曲得超出一個可允許的界限，并且用于構成與陽極相配合的主透鏡的最后一級的聚焦副柵極的朝向陽極的末端要安置得盡量接近熒光屏。
雖然具有約110°的最大對角線偏轉角的彩色陰極射線管已用于彩色電視接收機，但是將具有約110°的最大對角線偏轉角偏轉的彩色陰極射線管用于要求有適于高信息內容、大容量和高分辨率顯示的動態聚焦電路的彩色陰極射線管就有困難，因為動態聚焦電壓的幅度受到電路能力的限制。
本發明采用最大對角線偏轉角大于90°的彩色陰極射線管，以使其軸線長度(總長度)比最大對角線偏轉角是90°的傳統的彩色陰極射線管的軸線長度短，與此同時，仍保持最大對角線偏轉角小于110°，以減低在信息終端顯示器的動態聚焦電路中的動態電壓的幅度。在這種最大對角線偏轉角大于90°但小于110°的彩色陰極射線管中，對角線熒光屏尺寸D和鏡屏距L的比值D/L經選擇處于大約1.45至大約1.70的范圍，使得陰極射線管的總長度盡可能縮短，而電子槍的主透鏡又避免受到偏轉線圈的漏出磁場的干擾所造成的不良影響。
鏡屏距L的241mm至352mm的取值范圍對應于彩色陰極射線管的41cm(17英寸)至51cm(21英寸)的可用對角線熒光屏尺寸。
歸納而言，即使當陰極射線管在其正面屏域的平面部分采用黑色涂蝕平面并且采用相對大的例如100°的偏轉角的偏轉線圈8，第一實施例的彩色陰極射線管亦能夠在滿足下列關系式的情況下，將熒光屏上的電子束光點的直徑減小至0.5mm或更小數值0.0625L(mm)≤B-20A/(3φ)≤22.0(mm)，及L≤352(mm)。
圖3是根據本發明的彩色陰極射線管的第二個實施例的水平橫截面圖。
在圖3的DF型一字形電子槍37中，標號101表示左手陰極，102是中間陰極，103是右手陰極，11是G1柵極、12是G2柵極、33(1)是第一G3副柵極，33(2)是第二G3副柵極，33(3)是第三G3副柵極，34是G4柵極，17是屏蔽罩，18是垂直電極，19是水平電極。
在圖3中采用如圖1中指示相應部分的同樣的標號。
第二實施例的彩色陰極射線管的結構實質上與第一實施例的彩色陰極射線管的結構相同，不同之處是，在第二實施例中，電子產生裝置包括陰極101、102、103、G1柵極11和G2柵極12，而對發出的電子束的聚焦裝置包括G3副柵極33(1)、33(2)、33(3)、33(4)和G4柵極34。
第二實施例中的第一至第三G3副柵極33(1)至33(3)和G4柵極34在結構上分別等同于第一實施例中的第一至第三G5副柵極15(1)至15(3)和G6柵極16。
第二G3副柵極33(2)由其末端朝向第三G3副柵極33(3)的沿水平方向將三個電子束孔各自夾住的垂直電極18所組成，第三G3副柵極33(3)由其末端朝向第二G3副柵極33(2)的沿垂直方向將三個電子束孔一同夾住的一對水平電極19所組成。垂直電極18和水平電極19在第二和第三G3副柵極33(2)、33(3)之間構成一個靜電四極透鏡。
G1柵極11施以約等于或接近于零的電壓，G2柵極12施以約400至1000伏的相對的低電壓Vg2，第二G3副柵極33(2)施以約5千伏至10千伏的固定電壓Vfs，第一G3副柵極33(1)和第三G3副柵極33(3)施以由一個固定電壓Vfd迭加一個隨電子束偏轉而變化的動態電壓dVf所構成的聚焦電壓(Vfd+dVf),G4柵極34、屏蔽罩17和內導電涂層6施以約20千伏至30千伏的加速電壓(陽極電壓)Eb。
本實施例的彩色陰極射線管在第一與第二G3副柵極33(1)、33(2)之間和第三G3副柵極33(3)與G4柵極34之間構成兩個象場曲率校正透鏡、通過在第一和第三G3副柵極33(1)、33(3)上施有包含動態電壓dVf的聚焦電壓(Vfd+dVf)在第二與第三G3副柵極33(2)、33(3)之間構成一個靜電四極透鏡，并校正電子束光點的象散和象場的曲率。
第二實施例的彩色陰極射線管的工作的方式與第一實施例的相似。因此略去有關第二實施例結構的進一步的說明。
在第二實施例中，與陽極相鄰的最后聚焦柵極的有效長度由“C”所指示的長度代表，大小為第一G3副柵極33(1)的朝向陰極的末端至第三G3副柵極33(3)的朝向熒光屏的末端的距離。第一G3副柵極33(1)的朝向陰極的末端直接面向電子束產生單元內的加速柵極(G2柵極)12，在第一實施例中應考慮的校正項20A/(3φ)在第二實施例中則不必考慮。在圖2A和2B中，最后聚焦柵極的有效長度采用長度“C”。在本實施例中，鏡屏距L為圖3中第三G3副柵極33(3)的朝向熒光屏的末端與熒光屏中心之間的距離。在本實施例中，必須滿足以下關系式0.0625L(mm)≤C≤22.0(mm)，及L≤352(mm)。
第二實施例的工作實質上與已述第一實施例的相同，第二實施例所具有的優點實質上與已述第一實施例所具有的相同，因此略去有關第二實施例的工作和優點的說明。
圖7是根據本發明的彩色陰極射線管的第三個實施例的垂直橫截面圖。
在DF型一字形電子槍67中，標號102表示中間陰極，11是G1柵極、12是G2柵極、13是G3柵極，14是G4柵極，65(1)是第一G5副柵極，65(2)是第二G5副柵極，65(3)是第三G3副柵極，65(4)是第四G3副柵極，16是G6柵極，17是屏蔽罩，18是垂直電極，19是水平電極。
圖9是按圖7中Ⅸ-Ⅸ箭頭方向所視的圖7中的第二G5副柵極65(2)的橫截面圖，圖10是按圖7中Ⅹ-Ⅹ箭頭方向所視的圖7中的第三G5副柵極65(3)的橫截面圖。
第二G5副柵極65(2)由其末端朝向第三G5副柵極65(3)的沿垂直方向將三個電子束孔652a、652b和652c一同夾住的一對水平電極19所組成，第三G5副柵極65(3)由其末端朝向第二G5副柵極65(2)的沿水平方向將三個電子束孔653a、653b和653c各自夾住的垂直電極18所組成。垂直電極18和水平電極19在第二和第三G5副柵極65(2)、65(3)之間構成一個靜電四極透鏡。
第一和第三實施例的主要區別是垂直電極18和水平電極19互換。
第三實施例的彩色陰極射線管在第一與第二G5副柵極65(1)、65(2)之間、第三與第四G5副柵極65(3)、65(4)之間和第四G5副柵極65(4)與G6柵極16之間構成三個象場曲率校正透鏡、通過在第二和第四G5副柵極65(2)、65(4)上施有包含動態電壓dVf的聚焦電壓(Vfd+dVf)在第二與第三G5副柵極65(2)、65(3)之間構成一個靜電四極透鏡，并校正電子束光點的象散和象場的曲率。
第三實施例的彩色陰極射線管的工作的方式與第一實施例的相似。
圖8是根據本發明的彩色陰極射線管的第四個實施例的垂直橫截面圖。
除了各柵極施以電壓的方式不同之外，本實施例的柵極與第三實施例的相等同。在本實施例中，認為G5柵極分成三個副柵極，包括第一G5副柵極75(1)、第二G5副柵極75(2)和第三G5副柵極75(3)，因為在第三實施例中電絕緣的第一和第二G5副柵極65(1)、65(2)在本實施例中被施以同一的電壓Vfd。
第四實施例的彩色陰極射線管在第二與第三G5副柵極75(2)、75(3)之間、第三G5副柵極75(3)與G6柵極16之間構成象場曲率校正透鏡、通過在第一和第二G5副柵極75(1)、75(2)上施以包含動態電壓dVf的聚焦電壓(Vfd+dVf)在第一與第二G5副柵極75(1)、75(2)之間構成一個靜電四極透鏡，并校正電子束光點的象散和象場的曲率。
第四實施例的彩色陰極射線管的工作的方式與第一實施例的相似。
如上所述，由于構成用于校正象場曲率的透鏡、并且用與陽極相鄰的最后聚焦柵極構成靜電四極透鏡以及最后聚焦柵極具有理想的長度，本發明的優點有，將電子束光點在熒光屏上的直徑限制在0.5mm或更小，將動態電壓限制在650伏或更低，并且即使當正面屏域的透光率減小以及采用寬角度偏轉線圈，能夠減少光柵網紋的出現。
與陽極相鄰的聚焦柵極所分成的副柵極的數目在第一、第二和第四實施例中是三，在第三實施例中是四，但副柵極的數目并不限于此，它取決于靜電四極透鏡和象場曲率校正透鏡的所需數目。本發明中的電子槍至少包括各一個靜電四極透鏡和象場曲率校正透鏡。
權利要求
1．一種彩色陰極射線管，其中包括一個包括有平面部分、玻頸部分、連接所述平面部分和所述玻頸部分的玻錐部分的真空玻殼，一個在所述平面部分的正面屏域的內表面所形成的熒光屏，一個安裝在所述玻頸部分內的一字形型電子槍，和一個環繞所述玻錐部分而安裝的偏轉線圈；所述一字形型電子槍包括由三個一字形陰極、按照名稱的順序排置的G1柵極和G2柵極所組成的電子束產生單元，用以產生在同一水平平面內大致互相平行的射向熒光屏的三個電子束，和由按照名稱的順序排置的G3柵極、G4柵極、G5柵極和陽極所組成的電子束聚焦單元，用以將所述三個電子束在熒光屏上聚焦，其中，所述G5柵極包括被排列得可交替施以第一聚焦電壓和第二聚焦電壓的多個副柵極，所述第一聚焦電壓為第一固定電壓，所述第二聚焦電壓為第二固定電壓再迭加一個隨所述三個電子束的偏轉而變化的動態電壓，在所述多個副柵極中的兩個被交替施以所述第一聚焦電壓和所述第二聚焦電壓的副柵極之間至少構成一個靜電四極透鏡，在所述多個副柵極中的兩個被交替施以所述第一聚焦電壓和所述第二聚焦電壓的副柵極之間至少構成一個用于校正象場曲率的透鏡，所述G4柵極、G5柵極和熒光屏滿足以下不等式0.0625×L(mm)≤B-20A/(3φ)≤22.0mm，及L(mm)≤352mm其中A(mm)是所述G4柵極的軸線長度，φ(mm)是位于所述G4柵極上的用于所述三個電子束中的中間電子束的電子束孔的水平直徑和垂直直徑的平均值，B(mm)是所述G5柵極的朝向陰極的末端至其朝向熒光屏的末端的軸線長度，及L(mm)是所述G5柵極的朝向熒光屏的末端至所述熒光屏中心的軸線距離。
2．一種彩色陰極射線管，其中包括一個包括有平面部分、玻頸部分、連接所述平面部分和所述玻頸部分的玻錐部分的真空玻殼，一個在所述平面部分的正面屏域的內表面所形成的熒光屏，一個安裝在所述玻頸部分內的一字形型電子槍，和一個環繞所述玻錐部分而安裝的偏轉線圈；所述一字形型電子槍包括由三個一字形陰極、按照名稱的順序排置的G1柵極和G2柵極所組成的電子束產生單元，用以產生在同一水平平面內大致互相平行的射向熒光屏的三個電子束，和由按照名稱的順序排置的G3柵極和陽極所組成的電子束聚焦單元，用以將所述三個電子束在熒光屏上聚焦，其中，所述G3柵極包括被排列得可交替施以第一聚焦電壓和第二聚焦電壓的多個副柵極，所述第一聚焦電壓為第一固定電壓，所述第二聚焦電壓為第二固定電壓再迭加一個隨所述三個電子束的偏轉而變化的動態電壓，在所述多個副柵極中的兩個被交替施以所述第一聚焦電壓和所述第二聚焦電壓的副柵極之間至少構成一個靜電四極透鏡，在所述多個副柵極中的兩個被交替施以所述第一聚焦電壓和所述第二聚焦電壓的副柵極之間至少構成一個用于校正象場曲率的透鏡，所述G3柵極和熒光屏滿足以下不等式0.0625×LA(mm)≤C≤22.0mmLA(mm)≤352mm其中C(mm)是所述G3柵極的朝向陰極的末端至其朝向熒光屏的末端的軸線長度，及LA(mm)是所述G3柵極的朝向熒光屏的末端至所述熒光屏中心的軸線距離。
3．根據權利要求1的彩色陰極射線管，其特征在于，所述第二聚焦電壓施于所述的包括最接近所述陽極的一個副柵極的多個副柵極的其中一部分副柵極上。
4．根據權利要求2的彩色陰極射線管，其特征在于，所述第二聚焦電壓施于所述的包括最接近所述陽極的一個副柵極的多個副柵極的其中一部分副柵極上。
5．根據權利要求1的彩色陰極射線管，其特征在于，所述偏轉線圈是具有以鞍型方式繞制的水平及垂直偏轉繞組的類型，以用于范圍在95°至105°的對角線偏轉角。
6．根據權利要求2的彩色陰極射線管，其特征在于，所述偏轉線圈是具有以鞍型方式繞制的水平及垂直偏轉繞組的類型，以用于范圍在95°至105°的對角線偏轉角。
7．根據權利要求1的彩色陰極射線管，其特征在于，在所述多個副柵極中從所述陰極一側計的第二和第三個副柵極之間至少構成一個靜電四極透鏡。
8．根據權利要求2的彩色陰極射線管，其特征在于，在所述多個副柵極中從所述陰極一側計的第二和第三個副柵極之間至少構成一個靜電四極透鏡。
9．根據權利要求1的彩色陰極射線管，其特征在于，所述多個副柵極在數目上至少是三個。
10．根據權利要求2的彩色陰極射線管，其特征在于，所述多個副柵極在數目上至少是三個。
11．根據權利要求1的彩色陰極射線管，其特征在于，所述多個副柵極在數目上是四個。
12．根據權利要求2的彩色陰極射線管，其特征在于，所述多個副柵極在數目上是四個。
13．根據權利要求1的彩色陰極射線管，其特征在于，所述第一固定電壓和所述第二固定電壓的范圍是約5千伏至約10千伏，并且在所述陽極施以的電壓的范圍在是約20千伏至約30千伏。
14．根據權利要求2的彩色陰極射線管，其特征在于，所述第一固定電壓和所述第二固定電壓的范圍是約5千伏至約10千伏，并且在所述陽極施以的電壓的范圍在是約20千伏至約30千伏。
15．根據權利要求1的彩色陰極射線管，其特征在于，所述正面屏域的透光率約為38％。
16．根據權利要求2的彩色陰極射線管，其特征在于，所述正面屏域的透光率約為38％。
全文摘要
一種彩色陰極射線管包括熒光屏、陰極、用于將電子束聚焦于熒光屏的G1、G2、G3、G4、G5柵極和陽極。G5柵極分成排置得可交替施以第一和第二聚焦電壓的多個副柵極,第一聚焦電壓為一固定電壓,第二聚焦電壓為一固定電壓再疊加一隨電子束偏轉而變化的動態電壓,在施以第一和第二聚焦電壓的副柵極中的兩個之間至少構成一個靜電四極透鏡,在施以第一和第二聚焦電壓的副柵極中的兩個之間至少構成一個用于校正象場曲率的透鏡。
文檔編號H01J29/50GK1232285SQ9910520
公開日1999年10月20日 申請日期1999年4月10日 優先權日1998年4月10日
發明者谷津靖春, 中村智樹, 白井正司 申請人:株式會社日立制作所