專利名稱:彩色顯像管的一字排列式電子槍的制作方法
本發(fā)明涉及到一種彩色顯像管的電子槍，更詳細(xì)地，本發(fā)明涉及到一種彩色顯像管的一字排列式電子槍，在這種電子槍中，聚焦特性得到改進(jìn)。
通常，一個(gè)彩色顯像管電子槍的主透鏡的直徑在很大程度上影響了聚焦的特性。為了獲得最好的聚焦特性，主透鏡的直徑必須盡可能地大，而機(jī)械強(qiáng)度必須提高，來(lái)防止裝配過(guò)程中電子槍的變形。
圖1表明了一種普通雙電位聚焦型一字排列式電子槍的主要部分的剖視圖。參考數(shù)字1A、1B和1C分別表示由前端發(fā)射電子束的三個(gè)陰極;參考數(shù)字2表示用來(lái)控制電子束的第一柵極;參考數(shù)字3表示用來(lái)加速電子束的第二柵極;而參考數(shù)字4表示用來(lái)聚焦電子束的第三柵極的下電極。參考數(shù)字2A、2B和2C，3A、3B和3C，以及4A、4B和4C表示相應(yīng)電子束穿過(guò)的膜孔。參考數(shù)字5表示第三柵極的上電極;而參考數(shù)字6表示用作為陽(yáng)極的第四柵極。聚焦柵極的上電極5的三個(gè)膜孔5A、5B和5C與陽(yáng)極6的三個(gè)膜孔6A、6B和6C正好相對(duì)，以構(gòu)成用于聚焦電子束的三個(gè)主透鏡。在這種情況下，控制柵極2、加速柵極3、聚焦柵極的下電極4和聚焦柵極的上電極5及陽(yáng)極6分別加有0V、700V左右，7KV左右及25KV左右的電壓。
按照上述安排，陰極1A、1B和1C的信號(hào)電位各自決定了電子束的強(qiáng)度。三個(gè)強(qiáng)度受到控制的電子束A、B和C被加速柵極3和聚集柵極的下電極4上的膜孔相對(duì)所形成的預(yù)聚焦透鏡初步地聚焦。隨后，電子束由聚焦柵極的上電極5和陽(yáng)極6形成的主透鏡所聚焦。電子束在彩色顯像管的熒光屏(未示出)上聚焦。同時(shí)，借助于陽(yáng)極6的膜孔6A和6C相對(duì)于聚焦柵極的上電極5的膜孔5A和5C有輕微的向外偏心，使得兩邊的電子束A和C以角度θ向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，從而電子束A、B和C會(huì)聚于一點(diǎn)。聚集柵極的上電極5和陽(yáng)極6不能由相同元件構(gòu)成，這造成了元件數(shù)量的增加。此外，需要有不同的裝配模具。應(yīng)當(dāng)注意，參考數(shù)字7表示一個(gè)屏蔽杯。
在一個(gè)按上述裝配的常用電子槍中，在顯像管的熒光屏上的束斑尺寸(即聚焦特性)必須盡可能地小，這樣才不會(huì)降低圖像的清晰度。為了改進(jìn)聚焦特性，通常要增大主透鏡的直徑。
圖2表明了聚焦柵極的上電極5的上表面主要部分的平面圖。參考圖2，三個(gè)膜孔5A、5B和5C每一個(gè)的直徑都為D，它們以相同的間距S排成一行。如上所述，為了改進(jìn)聚焦特性，必須增大膜孔5A、5B和5C每一個(gè)的直徑。然而，由非磁性金屬片比如大約0.3MM厚的不銹鋼片沖成的聚焦柵極的上電極5的膜孔5A、5B和5C必須是一種能增大柵極5和陽(yáng)極6之間耐壓的膜孔結(jié)構(gòu)。膜孔深度必須大于欄孔直徑D的1/2，以避免主透鏡電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)對(duì)(緊接下頁(yè))稱性的變壞。由于加工的限制，直徑D比間距S小0.8到1.0mm。如果間距s增大，那么，當(dāng)顯像管工作時(shí)熒光屏相應(yīng)點(diǎn)的會(huì)聚誤差會(huì)增大。沿水平方向形成主透鏡的聚焦柵極的上電極5或陽(yáng)極6的尺寸L也增加了。結(jié)果，按裝在管殼中的電子槍就過(guò)份地靠近管頸的內(nèi)表面，這就降低了耐壓特性。
假定，每一膜孔的圓度(長(zhǎng)軸-短軸)的任何誤差最好是在直徑D的大約0.5%之內(nèi)。因此，裝配電子槍時(shí)，每一柵極按裝在模具上，其膜孔分別與三個(gè)芯桿(未示出)相配合，而加熱的變形玻璃8壓在支架9上。在這種情況下，因?yàn)殚g距S和直徑D存在誤差。每一個(gè)芯桿直徑比直徑D小0.02到0.03mm。柵極各自的加工誤差及因多形玻璃8壓入時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力所引起的杯狀物體的變形對(duì)膜孔5A、5B和5C有影響。柵極從模具中脫出后所測(cè)得的圓度誤差最壞約為0.05mm。當(dāng)直徑D為3.9mm時(shí)，圓度的誤差大約為1.3%。在這種情況下，當(dāng)圓度誤差超過(guò)容許偏差時(shí)，主透鏡的電場(chǎng)畸變而產(chǎn)生像散，從而聚焦特性變壞。
圖3表明了有著多級(jí)主透鏡結(jié)構(gòu)的另一個(gè)一字排列式電子槍的主要部分的剖視圖。在這個(gè)電子槍中，為了獲得最好的聚焦特性，輸出主透鏡(即最后一級(jí))的直徑必須增大，因?yàn)殡娮邮睆绞亲畲蟮摹⒖紙D3，參考數(shù)字21A、21B和21C表示由前端發(fā)射電子束A、B和C的陰極;參考數(shù)字22表示用來(lái)控制電子束A、B和C的第一柵極;23表示用來(lái)加速電子束A、B和C的第二柵極;24表示由第三柵極的下電極25和第三柵極的上電極26組成的第三柵極組件;27表示一個(gè)第四柵極;28表示由第五柵極的下電極29及第五柵極的上電極30組成的第五柵極組件;而31表示第六柵極。每一個(gè)柵極有三個(gè)膜孔。按照這種結(jié)構(gòu)，在第一柵極22、第二柵極23、第三和第五柵極組件24和28、及第四和第六柵極27和31分別加有OV、700V左右、7KV左右及25KV左右的工作電壓，這與上述的常用電子槍情況相同。
電子束A、B和C被第二柵極23的膜孔23A、23B和23C與第三柵極的下電極25的膜孔25A、25B和25C構(gòu)成的預(yù)聚焦透鏡初步聚焦。隨后，電子束被第一主透鏡組件L1所聚焦，L1是由第三柵極的上電極26的膜孔26A、26B和26C與第四柵極27的膜孔27A、27B和27C及第五柵極的下電極29的膜孔29A、29B和29C構(gòu)成的。由第一主透鏡組件L1聚焦了的電子束再一次被第二主透鏡組件L2所聚焦，L2由第五柵極的上電極的膜孔30A、30B和30C與正對(duì)的第六柵極31的膜孔31A、31B和31C構(gòu)成。這些電子束聚焦在顯像管的熒光屏(未表示出)上。與所述的第一種常用電子槍的方法相同，三個(gè)電子束被會(huì)聚到一個(gè)點(diǎn)上。參考數(shù)字32表示一個(gè)屏蔽杯。
圖4表明了第五柵極的上電極30的上表面的平面圖，第五柵極的上電極30是作為第二主透鏡組件L2的最末級(jí)。參考圖4，膜孔30A、30B和30C以等間距S成一條線對(duì)齊。如上所述，為了改善聚焦特性，必須增大作為主透鏡單元末級(jí)的第五柵極的膜孔30A、30B和30C的每一個(gè)的直徑D。
然而，當(dāng)橢圓形的第五柵極的上電極30的邊緣與裝有電子槍的管殼頸部的內(nèi)表面靠得較近時(shí)，耐壓特性變壞。因而，不能加長(zhǎng)柵極30的長(zhǎng)軸L。然而，當(dāng)膜孔30A、30B和30C的每一個(gè)的直徑增加而不加長(zhǎng)長(zhǎng)軸L時(shí)，相鄰膜孔間的橋接長(zhǎng)度d1就會(huì)減小，盡管d1的長(zhǎng)度必須大于0.8到1.0mm。此外，邊孔30A和30C與沿長(zhǎng)軸的柵極邊緣之間的距離d2也減小。結(jié)果，沖壓工序不能很容易地完成。此外，距離d2的減小使得在顯像管工作時(shí)，對(duì)管頸內(nèi)壁表面的電位變化的屏蔽效果降低。兩個(gè)邊電子束A和C在額外時(shí)間里得到偏轉(zhuǎn)引起了會(huì)聚誤差，而主透鏡直徑不能很容易地增大。
因而，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種彩色顯像管用的一字排列式電子槍，其中，通常的問(wèn)題實(shí)際上已解決，主透鏡的直徑得到增大，電子槍的裝配精度得到改善，而聚焦特性也得到改進(jìn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種用于彩色顯像管的有著多級(jí)主透鏡結(jié)構(gòu)的一字排列式電子槍。
為了達(dá)到本發(fā)明的上述目標(biāo)，為彩色顯像管提供的電子槍至少有一個(gè)陰極，一個(gè)控制柵極，一個(gè)加速柵極，一個(gè)聚焦柵極和一個(gè)陽(yáng)極，每一個(gè)柵極和陽(yáng)極都有三個(gè)排成一行的膜孔，由長(zhǎng)形平板作的聚焦柵極和陽(yáng)極用作為主透鏡電極，而聚焦柵極和陽(yáng)極的膜孔構(gòu)成主透鏡組件，其中，每一個(gè)長(zhǎng)形平板的三個(gè)膜孔包括一個(gè)由兩個(gè)向外彎曲的第一曲線所限定的中心膜孔;而兩個(gè)邊膜孔的每一個(gè)是由作為向里彎曲的內(nèi)半部的一條第二曲線及作為向外彎曲的外半部的一條第三曲線所限定的;第一和第二曲線比第三曲線彎曲得少;對(duì)齊三個(gè)膜孔，使得長(zhǎng)軸是平行于長(zhǎng)形平板的短軸，三個(gè)膜孔以等間距分佈并且彼此以相應(yīng)的橋接部分來(lái)分開(kāi)，而兩個(gè)邊膜孔的每一個(gè)的第三曲線與沿縱向方向的長(zhǎng)形平板的相應(yīng)邊緣相分離。
在按上述結(jié)構(gòu)的電子槍中，為了使三個(gè)電子束會(huì)聚在熒光屏上，與加速柵極的膜孔面對(duì)面的聚焦柵極的兩個(gè)邊膜孔相對(duì)于加速柵極的兩個(gè)邊膜孔向外偏心。在多級(jí)電子槍的情況下，提供了附加的主透鏡組件。附加主透鏡組件至少有一個(gè)有著三個(gè)排成一行的圓柱形電子膜孔的柵極。此圓柱形膜孔的兩個(gè)邊膜孔的前邊緣向下向著中心膜孔傾斜。附加主透鏡組件以陰極作為參考，放置于主透鏡組件的前面。
圖1表明了常用的一字排列式電子槍的結(jié)構(gòu)和工作的截面圖;
圖2表明了圖1中所表示的電子槍的聚焦柵極的上電極的主要部分的平面圖;
圖3表明了有著多級(jí)主透鏡結(jié)構(gòu)的另一種常用的一字排列式電子槍的結(jié)構(gòu)和工作的截面圖;
圖4表明了圖3中表明的電子槍第五柵極的上電極的主要部分的平面圖;
圖5A和5B分別表明了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的彩色顯像管電子槍的聚焦柵極的上電極的主要部分的平面圖;
圖6是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的彩色顯像管電子槍的截面圖;
圖7和8分別是結(jié)合圖6中表明的電子槍來(lái)解釋電子束會(huì)聚系統(tǒng)的平面圖;
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的電子槍的聚焦柵極的上電極的主要部分的平面圖;
圖10表明了電子槍的聚焦柵極的上電極的變型的主要部分的截面圖;
圖11A和11B分別是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的聚焦電極的上電極的截面圖和平面圖;
圖12表明了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的彩色顯像管電子槍的主要部分的截面圖;
圖13A和13B分別是圖12中表明的陽(yáng)極的主要部分的平面圖和截面圖;
圖14A和14B分別是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案的聚焦電極的上電極的主要部分的平面視圖和截面圖;
圖15A和15B分別是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方案的聚焦電極的上電極的主要部分的平面圖和截面圖;
圖16和17分別是根據(jù)本發(fā)明的彩色顯像管電子槍的第五柵極主要部分的平面圖和截面圖;
圖18表明了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方案的彩色顯像管多級(jí)電子槍主要部分的截面圖;
圖19和20表明了圖18電子槍的第二和第一主透鏡組件的變型的截面圖。
將參考附圖對(duì)本發(fā)明詳細(xì)描述。
圖5A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的彩色顯像管電子槍中構(gòu)成主透鏡的聚焦柵極的上電極主要部分的平面圖。參考圖5A，聚焦柵極的上電極150包括一個(gè)厚度為約2mm的橢圓平板。中心膜孔150B是一個(gè)橢圓膜孔，其長(zhǎng)軸為Dl而短軸為DS。邊孔150A和150C的每一個(gè)都有半徑為Dl/2的外半圓形部分以及與外半圓形部分構(gòu)成整體的內(nèi)半橢圓部分。內(nèi)半橢圓部分與膜孔150B的橢圓的一半相同。膜孔150A到150C按照預(yù)先確定的間距S排成一行。聚焦柵極的上電極150的短軸方向平行于膜孔的長(zhǎng)軸方向。因而長(zhǎng)軸Dl能夠大于間距S。和通常的膜孔平板不一樣，這里沖壓的是一厚的橢圓平板。這樣，每?jī)蓚€(gè)相鄰膜孔之間的橋接部分以及在橢圓形平板的端部與相應(yīng)側(cè)孔150A或150C間的部分能夠減小到約0.5mm。沿水平方向的橢圓平板的長(zhǎng)度L不需要增大。此外，主透鏡包括膜孔150A、150B和150C，膜孔150A是由半圓和半橢圓合成的，膜孔150B是橢圓膜孔，而膜孔150C是由半圓和半橢圓部分合成的。沿著膜孔的短軸方向，相應(yīng)的電子束被強(qiáng)烈地聚焦，這導(dǎo)致了像散。為了矯正這個(gè)像散，如圖5B所示，一個(gè)長(zhǎng)軸為Dl，深度為h的橢圓凹槽150D是由中心膜孔150B的中心直到邊膜孔150A和150C的中心。中心膜孔的一半并不總是與每一個(gè)邊膜孔的內(nèi)部分相同。
根據(jù)第一實(shí)施方案，通常，中心膜孔有由第一曲線限定的內(nèi)和外部分，而邊膜孔的每一個(gè)有著由第二曲線限定的內(nèi)部分及第三曲線限定的外部分，第一和第二曲線彎曲較小。換言之，第一和第二曲線的曲率半徑大于第三曲線的曲率半徑。
圖6是帶有電子束聚焦系統(tǒng)的電子槍的截面圖，該系統(tǒng)有主透鏡和預(yù)聚焦透鏡。使陽(yáng)極160有著與正對(duì)著它的聚焦柵極的上電極150相同的結(jié)構(gòu)以組成主透鏡。邊預(yù)聚焦透鏡有著偏心結(jié)構(gòu)。參考圖6，限定了膜孔150A到150C及膜孔160A到160C的沿著短軸的柵極表面的邊緣被橢圓槽150D和160D所加長(zhǎng)。按照適當(dāng)?shù)纳疃萮，可獲得一個(gè)基本上是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的電場(chǎng)，使其中有電子束通過(guò)的每一主透鏡的直徑相當(dāng)于長(zhǎng)軸Dl。
參考圖6，對(duì)于有著聚焦柵極的上電極150和陽(yáng)極160的電子槍，聚焦柵極的上電極的膜孔150A到150C和陽(yáng)極160的膜孔160A到160C以高精度在最大厚度約2mm的平板上形成。當(dāng)膜孔直徑大于4mm左右時(shí)，厚度不再是直徑的一半。在這種情況下，支架162和152與輔助電極161和151的下表面相迭合。電極151和161的膜孔與聚焦柵極的上電極150的膜孔150A到150C和陽(yáng)極160的膜孔160A到160C相同。由此構(gòu)成了聚焦柵極的上電極150和陽(yáng)極160。
按照上述的結(jié)構(gòu)，主透鏡電極的機(jī)械強(qiáng)度增加了，即使在電子槍裝配過(guò)程中因多形玻璃壓在上面而產(chǎn)生的應(yīng)力也不會(huì)引起膜孔變形，因而主透鏡的直徑實(shí)質(zhì)上得到了增加，并能使用相同的元件以減小精度誤差。所以，電子槍聚焦特性得到了改進(jìn)。
像沿著圖6的線Ⅰ-Ⅰ′得到的截面圖所表明的，邊電子束以θ角向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，θ角是相對(duì)于控制柵極120和加速柵極130的膜孔120A和130A以及120C和130C的，因?yàn)榫劢箹艠O的下電極140的中心膜孔140B與邊膜孔140A或140C之間的間距S2大于在控制柵極120中膜孔120A到120C及加速柵極130中膜孔130A到130C的間距S1，因而完成了合適的會(huì)聚。間距S1稍大于主透鏡的間距S。
圖8表明了圖7中表明的結(jié)構(gòu)的變型。在此變型中，聚焦柵極的下電極140的膜孔140A和140C由聚焦柵極下電極140′的水平方向上拉長(zhǎng)了的膜孔140A′和140C′所取代，以此來(lái)會(huì)聚邊電子束。
當(dāng)中心電子束B(niǎo)與邊電子束A和C的形狀不同時(shí)，三個(gè)電子束的截面能夠成為圓形，采用的方法是適當(dāng)?shù)剡x擇聚焦柵極的上電極150的的中心橢圓膜孔150B的短軸DS，陽(yáng)極160的中心橢圓膜孔160B的DS，以及邊膜孔150A、150C、160A和160C的內(nèi)半橢圓部分的半短軸。
為了防止在熒光屏的邊緣部分因電子束水平方向變粗大而造成的圖像質(zhì)量下降，將采用本發(fā)明第二實(shí)施方案中所描述的聚焦柵極的上電極250。參考圖9，其中，電子束的橫斷面在垂直方向被拉長(zhǎng)。參考圖9，邊孔250A和250C的每一個(gè)有著一個(gè)外半橢圓部分及一個(gè)內(nèi)半橢圓部分，此外半橢圓部分的長(zhǎng)軸為Dl，短軸有給定的半徑，內(nèi)半橢圓部分的長(zhǎng)軸為Dl而短軸的半徑小于上述的給定的短軸半徑。內(nèi)半橢圓部分與外半橢圓部分構(gòu)成一個(gè)整體。中心膜孔250B是一個(gè)橢圓膜孔，其長(zhǎng)軸為Dl。按照與圖5B相同的方式形成一個(gè)半橢圓形槽以防止像散，從而獲得了橫截面為圓形的三個(gè)電子束。
在第一和第二實(shí)施方案中，上述槽有一個(gè)半橢圓形截面以矯正像散。然而，這個(gè)槽可以由一組曲線或直線構(gòu)成，用來(lái)近似地構(gòu)成一個(gè)橢圓。作為一種變型，如圖10所示，可以用一個(gè)矩形槽250D′來(lái)代替該半橢圓槽，其效果是相同的。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方案的電子槍將參考圖11A到13B加以描述。圖11A和11B分別是根據(jù)第三實(shí)施方案得到的彩色顯像管電子槍的聚焦柵極的上電極的平面圖和截面圖。參考圖11A和11B，聚焦柵極的上電極350包括一個(gè)橢圓形平板351和一個(gè)橢圓形環(huán)352，橢圓平板351有三個(gè)膜孔，厚度約2mm，橢圓環(huán)352厚度為t并且固定在橢圓平板351上。橢圓平板351的中心膜孔351B是一個(gè)長(zhǎng)軸為Dl，短軸為DS的橢圓形膜孔，兩個(gè)邊膜孔351A和351C的每一個(gè)有著半徑為Dl/2的外半圓部分及內(nèi)半橢圓部分，此內(nèi)半橢圓部分與橢圓形中心膜孔352B的一半相同，并且按照與第一實(shí)施方案相同的方式與外半圓部分構(gòu)成一個(gè)整體。膜孔351A到351C以預(yù)先確定的間距S排成一行。長(zhǎng)軸Dl能夠大于間距S。如同第一實(shí)施方案中的情況一樣，平板351沿水平方向上的長(zhǎng)度不需要加以增大。環(huán)352是用來(lái)防止像散的。橢圓環(huán)352基本上與橢圓平板351有相同的外形，橢圓環(huán)352和平板351以這樣的方式相連接，即橢圓環(huán)352的端部由半圓部分構(gòu)成，此半圓部分與邊孔351A和351C的半圓形部分相對(duì)齊。
圖12是電子槍主要部分的截面圖，其中，陽(yáng)極360與柵極350相對(duì)，并有著與聚焦柵極的上電極350相同的結(jié)構(gòu)。參考圖12，在適當(dāng)?shù)剡x擇了橢圓環(huán)352和362的厚度t的情況下，主透鏡能形成一個(gè)相當(dāng)于長(zhǎng)軸Dl的，基本上是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的電場(chǎng)，因?yàn)槟た?51A到351C和膜孔361A到361C間的短軸距離因橢圓環(huán)352和362得到增大。
與第一實(shí)施方案的情況相同，受沖壓的平板的最大厚度約為2mm，同時(shí)，聚焦柵極的上電極350的膜孔351A到351C與陽(yáng)極360的膜孔361A到361C以高精確度形成。當(dāng)膜孔直徑超過(guò)4mm時(shí)，厚度不能大于膜孔直徑的1/2。為了解決這個(gè)問(wèn)題，支架3501和3601與輔助電極3500和3600的背面相迭，輔助電極的膜孔分別相應(yīng)于平板351的膜孔351A到351C和陽(yáng)極361的膜孔361A到361C。
按上述方式，主透鏡電極的機(jī)械強(qiáng)度增加了。電極將不會(huì)因電子槍裝配過(guò)程中多形玻璃的壓入引起的應(yīng)力而變形。主透鏡的直徑等效地增大而裝配精度能得到改善，從而得到有著良好聚焦特性的電子槍。如圖13A所示，陽(yáng)極360的中心膜孔361B與膜孔361A或361C間的間距S′比聚焦柵極351的上電極中心膜孔351B與邊膜孔351A或351C之間的間距S要大0.1到0.5mm，這樣就能完成邊電子束的會(huì)聚。在這種情況下，邊主透鏡的電場(chǎng)畸變，電子束A和C與電子束B(niǎo)相比，垂直方向上稍變粗。為了矯正這個(gè)傾向，中心膜孔361B的短軸DS′要比聚焦柵極350的上電極中心膜孔351B的短軸DS略大。在這種情況下，中心電子束B(niǎo)按照與邊電子束A和C相同的方式在垂直方向上稍微變粗。此外，聚焦柵極的上電極350的橢圓環(huán)352及陽(yáng)極360的橢圓環(huán)362的厚度t稍微增加，以獲得三個(gè)橫截面為圓形的電子束。
按與第一實(shí)施方案相同的方式，當(dāng)中心電子束B(niǎo)的形狀不同于兩個(gè)邊電子束A和C的形狀時(shí)，適當(dāng)調(diào)整聚焦柵極的上電極350的短軸半徑DS/2，陽(yáng)極360的中心膜孔361B的短軸半徑DS′/2，膜孔351A和351C及膜孔361A和361C的內(nèi)半橢圓部分的短軸半徑DS/2，以獲得三個(gè)橫截面為圓形的電子束。
在最近的彩色顯像管中，管頸的直徑減小了，以便降低偏轉(zhuǎn)功率。按照這種趨勢(shì)發(fā)展下去，安裝在顯像管管頸中的電子槍尺寸要縮小，因而主透鏡的直徑也減小，從而使聚焦特性變壞。改進(jìn)聚焦特性的強(qiáng)烈要求已產(chǎn)生。在當(dāng)前商業(yè)上可買(mǎi)到的管頸直徑約為22.5mm的顯像管中，規(guī)格是這樣標(biāo)準(zhǔn)化了的，即膜孔間距S為4.75mm而膜孔直徑是3.9mm。然而，在上述實(shí)施方案的主透鏡中，對(duì)于聚焦柵極的上電極150而言，膜孔間距S是4.75mm，長(zhǎng)軸Dl是5.0mm，短軸DS是4.0mm，而槽深h是1.2mm。對(duì)于陽(yáng)極160，膜孔間距S′是4.85mm，長(zhǎng)軸Dl是5.0mm，短軸DS′是4.3mm，而槽深h是1.2mm。這個(gè)主透鏡等效于直徑為5.0mm的透鏡，并且比一般電子槍的透鏡直徑增大約1.3倍。本發(fā)明的聚焦特性能得到改進(jìn)，可以得到與管徑約29mm的彩色顯像管相同的聚焦特性。
橢圓平板351和361以及橢圓環(huán)352和362的厚度受到?jīng)_壓的限制，獲得厚度大于膜孔直徑一半的另件是困難的。然而，利用粉末冶金技術(shù)，金屬粉末被壓制，模壓和焙燒，很容易得到厚的平板。例如，根據(jù)粉末冶金技術(shù)，為了構(gòu)成聚焦柵極的上電極350和陽(yáng)極360，一種粘結(jié)劑比如丙烯酸脂樹(shù)脂被混在金屬粉末比如說(shuō)不銹鋼金屬粉末中，而得到的混合物要進(jìn)行模壓，所得的結(jié)構(gòu)在還原氣氛中在600到700℃的溫度下預(yù)焙燒，此預(yù)焙燒結(jié)構(gòu)隨后在真空中或還原氣氛中以1，200到1，300℃焙燒。因焙燒引起的輕微尺寸變化可以用尺寸矯正機(jī)加以矯正，從而得到比普通的薄的沖壓元件精確度高的高精確度元件。
圖14A和14B分別是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方案的彩色顯像管電子槍的聚焦柵極的上電極的平面圖和截面圖。參考圖14A和14B，在橢圓平板454上形成三個(gè)膜孔454A、454B和454C以構(gòu)成一個(gè)聚焦柵極的上電極453。寬度為W深度為h的槽454D在橢圓平板454的表面上形成，橢圓的平板454與橢圓環(huán)455相連接。在這種情況下，當(dāng)寬度W小于長(zhǎng)軸Dl，并按照與橢圓環(huán)455的厚度關(guān)系合適地選擇深度h時(shí)，像散能夠以和上述實(shí)施方案相同的方式得到矯正。應(yīng)當(dāng)指出，槽454D的形狀可以由一組曲線或直線構(gòu)成。
圖15A和15B分別是按照本發(fā)明第五實(shí)施方案的彩色顯像管電子槍聚焦柵極的上電極的平面圖和截面圖。參考圖15A和15B，一個(gè)聚焦柵極的上電極556有一個(gè)帶有上述三個(gè)膜孔557A、557B和557C的橢圓平板557以及一個(gè)橢圓環(huán)558。按此裝置，環(huán)558的加長(zhǎng)膜孔558A帶有半圓部分的端部。這些部分有一個(gè)比邊膜孔557A和557C的外半圓部分曲率半徑大的曲率半徑，從而矯正了像散。
根據(jù)上面描述的彩色顯像管的電子槍，主透鏡的直徑能夠增大而不會(huì)引起諸如加工問(wèn)題和耐壓特性變壞的付作用。結(jié)果，聚焦特性得到改進(jìn)以獲得高質(zhì)量的清晰圖像。
在上述的實(shí)施方案中，本發(fā)明是以雙電位聚焦電子槍為例證的，但是也能擴(kuò)展到單電位型和多級(jí)聚焦柵極型電子槍的主透鏡電極以獲得與上述實(shí)施方案相同的效果。參考圖16到圖20，將描述一個(gè)第六實(shí)施方案，其中，本發(fā)明被用到一個(gè)多級(jí)聚焦柵極型電子槍。
圖16是一個(gè)表明第五柵極的上電極600的主要部分的平面圖，該柵極包括一個(gè)電子槍的第二主透鏡組件L′2，該電子槍帶有彩色顯像管的多級(jí)聚焦柵極組件。參考圖16，第五柵極600包括一個(gè)厚度約為2mm的橢圓平板。中心膜孔600B是一個(gè)橢圓膜孔，其長(zhǎng)軸是Dl，短軸是DS。邊膜孔600A和600C的每一個(gè)包括了一個(gè)半徑為Dl/2的外半圓部分及一個(gè)內(nèi)半橢圓部分，此內(nèi)半橢圓部分長(zhǎng)軸為Dl，短軸半徑為DS1/2，并與半圓部分構(gòu)成一個(gè)整體。膜孔600A、600B和600C以預(yù)定間距S″排成一行。長(zhǎng)軸Dl能大于間距S″并且形成一個(gè)槽600D，以便按圖17所示的第一實(shí)施方案中相同的方法來(lái)防止像散。因?yàn)榈谖鍠艠O600是通過(guò)沖壓一個(gè)厚金屬板形成的，在每?jī)蓚€(gè)相鄰膜孔間的橋接部分的長(zhǎng)度d1′可以小到0.5mm左右。此外，即使間距S″是小于普通的間距S，橢圓平板的長(zhǎng)度L不需要增大。而且，在橢圓平板的邊緣和兩個(gè)邊膜孔600A或600C間的距離d2不需要減小。膜孔600A或600C的水平長(zhǎng)度能夠大于通常膜孔的直徑D，從而保證了對(duì)管頸的內(nèi)壁表面電位變化的屏蔽作用，因而防止了會(huì)聚誤差。此外，因?yàn)椴恍枰僭黾訖E圓平板的長(zhǎng)度L，就能增大第二主透鏡組件L′2的直徑而不降低耐壓特性。
圖18表明了一個(gè)多級(jí)聚焦型電子槍主要部分的截面圖，此電子槍對(duì)兩個(gè)邊電子束A和C的會(huì)聚作用是由第二主透鏡組件L′2和第一主透鏡組件L′1完成的，第二主透鏡組件L′2包括了第五柵極的上電極600和第六柵極610(第六柵極610與第五柵極600有著相同的結(jié)構(gòu)并面對(duì)第五柵極600)。參考圖18，因?yàn)檠囟梯S方向的槽600D和610D所限定的平板表面邊緣與無(wú)槽情況下的邊緣相比要長(zhǎng)，適當(dāng)?shù)剡x擇槽600D和610D的深度h，膜孔600A和600C的短軸DS，膜孔610A和610C的短軸DS1/2，就可在電子束A、B和C通過(guò)的區(qū)域中形成相當(dāng)于主軸Dl的，基本上是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的電場(chǎng)。因而，電子束有圓形截面。參考圖18，第三柵極660的膜孔660A，660C和第五柵極690的膜孔690A，690C構(gòu)成了正對(duì)著第四柵極607的第一主透鏡組件L1′這些膜孔有著傾斜的表面661A、661C和691A、691C并且是分別朝著中心膜孔660B和690B向下傾斜。參考數(shù)字640表示第三柵極;680表示第五柵極組件;601表示了第五柵極的上電極;611表示支撐架;而615表示第六柵極組件。按照上述裝置，影響兩邊電子束A和C的第一主透鏡組件L1′的等位線700和800分別在柵極660和690的中心處降低。因而，電子束A和C在加速柵極一邊向中心傾斜。按照與上述相同的方式，兩邊電子束A和C在柵極690的減速電場(chǎng)一邊向中心偏轉(zhuǎn)。調(diào)整斜面661A、661C和691A、691C的傾斜角，以在熒光屏上形成一個(gè)單電子束斑點(diǎn)。
按照上述裝置，電子束A和C被第一主透鏡組件L1′稍微地聚焦和會(huì)聚，而電子束B(niǎo)僅被稍微地聚焦，隨后，這些電子束入射到第二主透鏡組件L2′中。第二主透鏡組件L2′的詳細(xì)裝置表示在圖16中。與第五柵極的上電極600有著相同裝置的第六柵極610的膜孔間距S″基本上與第一主透鏡組件L1′會(huì)聚了的電子束A和C的束軌跡之間的距離相一致。第二主透鏡組件L2′能夠聚焦電子束而不管電子束的軌跡如何。在這種情況下，電子束被第一主透鏡組件L1′所會(huì)聚，第二主透鏡L2′的間距S″就能夠減小以避免會(huì)聚誤差和耐壓特性的變壞，而第二主透鏡組件L2′的直徑能夠增大，因而大大地改善了聚焦特性。
當(dāng)柵極600和610以高的精確度壓制而成時(shí)，金屬板的最大厚度大約為2mm。為了獲得在膜孔尺寸增大的狀態(tài)下所希望的電場(chǎng)，像圖19所表明的，帶有膜孔的輔助電極702和712的每一個(gè)可以與支架703和713相迭。
柵極660和690的膜孔660A、660C和690A、690C的前沿的傾斜不需要在兩個(gè)柵極上都形成。如圖20所表明的，傾斜表面可以僅在第三柵極的上電極660上形成。然而，這種傾斜表面也能夠僅在第五柵極的下電極690上形成。
如圖18所表明的，在一個(gè)多級(jí)主透鏡結(jié)構(gòu)的電子槍中，第一主透鏡組件L1′包括第三柵極的上電極660，第四柵極607和第五柵極的下電極690，而第二主透鏡組件L2′包括第五柵極的上電極600和第六柵極610。在此電子槍中，OV電壓加至第一柵極602，大約700V電壓加到第二柵極603和第四柵極607，大約7KV電壓加到第三柵極640和第五柵極680，而大約25KV電壓加到第六柵極組件615，第一主透鏡組件L1′的第三柵極的上電極660的斜面661A、661C和第五柵極的下電極690的斜面691A、691C彼此向相反方向傾斜，因而獲得如上述的會(huì)聚。
根據(jù)第六實(shí)施方案的彩色顯像管的電子槍，主透鏡直徑能夠增大而沒(méi)有造成會(huì)聚誤差和耐壓特性的變壞，因而改進(jìn)了聚焦特性，而以高質(zhì)量獲得一個(gè)十分清晰的圖像。
權(quán)利要求
1.一種彩色顯像管電子槍至少有一個(gè)陰極，一個(gè)控制柵極，一個(gè)加速柵極，一個(gè)聚焦柵極和一個(gè)陽(yáng)極，柵極和陽(yáng)極的每一個(gè)有三個(gè)排成一行的膜孔，所說(shuō)的聚焦柵極和陽(yáng)極是由長(zhǎng)形平板制成用作主透鏡電極，而所說(shuō)的聚焦柵極和陽(yáng)極的所說(shuō)膜孔構(gòu)成了主透鏡組件，其中，所說(shuō)的每一個(gè)長(zhǎng)形平板的所說(shuō)三個(gè)膜孔包括一個(gè)中心膜孔和兩個(gè)邊膜孔，該中心膜孔由向外彎曲的兩個(gè)第一曲線所限定，兩邊膜孔的每一個(gè)向內(nèi)彎曲的內(nèi)半部以一條第二曲線，而向外彎曲的外半部由一條第三曲線所限定，所說(shuō)的第一和第二曲線比所說(shuō)第三曲線彎曲要小，對(duì)齊所說(shuō)的三個(gè)膜孔，使得其長(zhǎng)軸平行于所說(shuō)長(zhǎng)形平板的短軸，膜孔的間距是相等的并且彼此間通過(guò)相應(yīng)的橋接部分分開(kāi)，所說(shuō)的兩個(gè)邊膜孔的每一個(gè)的第三曲線與所說(shuō)長(zhǎng)形平板沿縱向的一個(gè)相應(yīng)邊緣彼此分開(kāi)。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求
1的電子槍，其中，與所說(shuō)加速柵極的兩個(gè)邊膜孔相對(duì)的所說(shuō)聚焦柵極的兩個(gè)邊膜孔相應(yīng)于所說(shuō)加速柵極的所說(shuō)的兩個(gè)邊膜孔向外偏心，因此使電子束沿著垂直于所說(shuō)電子槍軸向的方向上向中心會(huì)聚。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求
2的電子槍，所說(shuō)主透鏡組件的主透鏡的間距小于所說(shuō)加速柵極的所說(shuō)中心膜孔與所說(shuō)兩個(gè)邊膜孔的每一個(gè)之間的間距。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求
1的電子槍，進(jìn)一步包括至少一個(gè)長(zhǎng)形環(huán)，該環(huán)固定在相應(yīng)的所說(shuō)的長(zhǎng)形平板上，從而形成所說(shuō)的主透鏡組件。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求
4的電子槍，其中，所說(shuō)的長(zhǎng)形環(huán)有一個(gè)第三曲線端部，該端部與所說(shuō)兩個(gè)邊膜孔的第三曲線相對(duì)齊。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求
4的電子槍，其中，所說(shuō)的長(zhǎng)形環(huán)有第四曲線的端部。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求
2或4的電子槍，其中，在所說(shuō)兩個(gè)邊膜孔的所說(shuō)長(zhǎng)軸之間的部分形成一個(gè)槽。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求
7的電子槍，其中，所說(shuō)的槽有一個(gè)弧形的或矩形的橫截面。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求
1的電子槍，進(jìn)一步包括另一個(gè)主透鏡組件，此組件至少有一個(gè)柵極有著排成一行的三個(gè)圓柱形膜孔，所說(shuō)圓柱形膜孔的兩個(gè)邊膜孔的前邊緣向下向中心膜孔傾斜，因而構(gòu)成一個(gè)多級(jí)主透鏡結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)中，以所說(shuō)陰極為參考，所說(shuō)另一個(gè)主透鏡組件被安置在所說(shuō)主透鏡組件的前面。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求
9的電子槍，其中，有一個(gè)槽被形成在所說(shuō)兩個(gè)邊膜孔的所說(shuō)的長(zhǎng)軸之間的部分。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求
10的電子槍，其中，所說(shuō)的槽有一個(gè)弧形或矩形的橫截面。
專利摘要
彩色顯象管電子槍至少有一個(gè)陰極、控制柵、加速柵、聚焦柵和陽(yáng)極，每一個(gè)柵極和陽(yáng)極有排成一行的三個(gè)膜孔。由長(zhǎng)形平板制成的聚焦柵和陽(yáng)極作為主透鏡電極，每一個(gè)長(zhǎng)形平板的中心膜孔由兩個(gè)向外彎曲的第一曲線限定，而每一個(gè)邊膜孔的向內(nèi)彎曲的內(nèi)半由第二曲線限定，向外彎曲的外半由第三曲線限定。第一和第二曲線彎曲小于第三曲線。使三個(gè)膜孔的長(zhǎng)軸平行于長(zhǎng)形平板的短軸，并以等間距分布。根據(jù)本發(fā)明的電子槍的聚焦特性得到了改進(jìn)。
文檔編號(hào)H01J29/48GK85104126SQ85104126
公開(kāi)日1986年11月26日 申請(qǐng)日期1985年5月30日
發(fā)明者泉田侑廣, 白井正司, 小諸英正, 間島和夫, 山口明雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan