彩色阴极射线管电子枪中 控制静电场的电极系统 本发明涉及一种彩色阴极射线管的电子枪，特别涉及彩色阴极射线管电子枪中控制静电场的电极系统，该系统可以改善偏转电子束时，在彩色阴极射线管荧光屏上，特别是荧光屏周边处发生的像散和OCV(外侧电子束会聚变化)，从而提高彩色阴极射线管的分辨率。
彩色阴极射线管中的电子枪是一种电束发射装置，通过将分别由各阴极发射的三束电子束聚焦于阴极射管前部的红、绿、蓝荧光面上，使各电子束作用于各表面而形成像素，从而由像素组合在荧光屏上构成图像。
图1表示的是具有常规一字排列式电子枪的彩色阴极射线管的概况。
参见图1，彩色阴极射线管有构成其前表面的玻璃面板1，还有其前部与面板1的后部熔接在一起的锥体2。锥体向后收敛，在密封电子枪3地后端形成管颈部分2a。面板1内有荧光面5，其上敷有借助电子枪发射的电子束4发光的红、绿、蓝荧光材料，面板1内还有荫罩6，荫罩上有可使三束电子束4选择性通过的电子束通孔61，荫罩6与面板1隔开一定距离。管颈2a外周边上有偏转线圈7，用于将电子束4偏转到面板1，即荧光屏的区域上。
图2展示的是图1所示常规一字排列式电子枪，该图为局部剖视图。
参见图2，常规电子枪包括：三个阴极射线电极8，每个有热子(未示出)；用于控制电子束的控制电极9，称作第一栅极；加速电子束的加速电极10，称作第二栅极；预聚焦电子束的预聚焦电极11和12，称作第三和第四栅极；最终聚焦和加速电子束的聚焦电极和阳极13和14，称作第五和第六栅极；置于阳极14荧光屏方向一端的屏蔽罩16，用于屏蔽偏转漏磁场；上述电极皆由一对玻璃杆按彼此间隔一定距离的方向固定。聚焦电极13有施加静态电压的第一聚焦电极131和施加动态电压的第二聚焦电极132。
电子枪工作时，在每个电极上加预定电压，阴极8加电流，阴极8中的热子加热，发射热电子束4，通过加速电极10和控制电极9之间的电压差，电子束被向着荧光屏加速。然后，预聚焦电极11和12预聚焦电子束4，最后，靠由第二聚焦电极132和阳极14之间的电压差形成的主静电聚焦透镜进行聚焦和加速。此后，偏转线圈7偏转电子束4，电子束穿过荫罩6上的电子束通孔61，轰击荧光面，从而构成像素。在这种情况下，主静电聚焦透镜尺寸越大，电子束的聚焦越准确，便可在荧光屏上形成清晰的图像。然而，主聚焦静电透镜大约5.5～5.9mm的小直径，会导致球面像差，这又会导致雾状电子束，使彩色阴极射线管的分辨率变差。球差与主静电聚焦透镜直径倒数的三次方成正比。主静电聚焦透镜的直径基本上与第二聚焦电极132和阳极14中的电子束通孔的直径成正比。因此，通常为了减小球差，已提出使第二聚焦电极132和阳极中的电子束通孔直径变大，从而使主静电聚焦透镜直径变大。
图3是第二聚焦电极132和阳极14的常规系统实例的透视图，图中为局部剖视图，图4示出了带有颈部的图3所示系统的正剖面。
参见图3和4，分别形成于垂直颈部2a的中心轴的平面上的第二聚焦电极132和阳极14中的三个电子束通孔132c、132s、14c和14s，其直径被限制在小于颈部2a内径的1/3，这是因为第二聚焦电极132和阳极14应设置于颈部2a内的缘故。因此，在上述彩色阴极射线管的电子枪中，为了制作构成主静电聚焦透镜的电子束通孔132c、132s、14c和14s的直径D，应制作较大的颈部2a内径L，第二聚焦电极132和阳极14的外周边与颈部2a之间的最小间隙g、及电子束通孔132c、132s、14c和14s跨接宽度l1和l2应最小化，电子束通孔132c与132s之间以及14c与14s之间的距离，即束间距S应做得较大。然而，由于要保持第二聚焦电极132和阳极14及颈部2a间的电绝缘，限制了该间隙的减小，由于跨接强度的原因限制了跨接宽度l1和l2的减小，颈部2a的内径L和束间隔S皆做得较大的情况下，会引起偏转线圈偏转功耗大和因来自较大束间隔S的电子束会聚较弱使分辨率下降的问题。因此，需要一种能使电子束通孔D最大并保持颈部2a的内径L不变的方法。
图5是第二聚焦电极132和阳极14的常规系统另一实例的透视图，该系统中有静电场控制电极。该图为局部剖视图，图6是图5所示第二聚焦电极132和阳极14的常规系统的剖面图，图中相同的标号表示与前述相同的部件。
参见图5和6，第二聚焦电极132和阳极14的常规系统的另一实例包括电极桶132d和14d及置于各电极桶中的静电场控制电极17和18，它们适于加与各自的电极桶相同的电压。电极桶132d和14d的外端敞开，这样三束电子束可一同穿过，相对设置的其内端也以同样的方式敞开，每个上皆沿其内周边形成有凸缘部分132e和14e，并带有向第二聚焦电极132和阳极14内延伸的预定长度的内壁。静电场控制电极17和18皆设置于与凸缘部分132d、14d相隔一定距离的位置处，并与电子束行进的方向垂直，静电场控制电极17和18皆包括有中心电子束通孔17a和18a的平板部分17b和18b、及在平板部分17b和18b两端以直角弯向平板部分17b和18b的叶片17c和18c。
因而，进入第二聚焦电极的中央电子束穿过中央电子束通孔17a，外侧电子束穿过由电极桶132d和叶片17c内部构成的空间。然后电子束以与第二聚焦电极相同的方式穿过阳极。在这种情况下，由于第二聚焦电极132和阳极14的凸缘部分132f和14f限定的开口直径较大，所以主聚焦静电透镜的直径可形成得较大，但水平直径远大于垂直直径。因此，水平聚焦力比起垂直聚焦力来弱很多，可以改变引起像散的焦距。然而，这种情况下，静电场控制电极保护静电场不渗透到某种程度上防止像散产生的开口中。附加场由叶片17c和18c，即由主聚焦静电透镜的水平聚焦力形成，叶片17c和18c在中心电子束通孔17a和18a的两侧有一定宽度。由于静电场控制电极17和18在第二聚焦电极132和阳极14中的位置较深，即远离凸缘部分132e和14e，两静电场控制电极17和18间的电场变得较弱，并且形成了较大斜率的等电位线，形成的主聚焦静电透镜的直径较大。
然而，为获得较大直径的主聚焦静电透镜使静电场控制电极位置较深会导致以下问题。
首先，静电场控制电极在第二聚焦电极中的位置较深导致了“-”像散趋向，即水平方向的电子束欠聚焦，垂直方向的电子束过聚焦，引起图像垂直色散，还使OCV减弱，OCV表示外侧电子束会聚。
第二，静电场控制电极在阳极中的位置较深导致了“+”像散趋向，即水平方向的电子束过聚焦，垂直方向的电子束欠聚焦，引起图像水平色散，还使OCV增强，OCV表示外侧电子束会聚。
即使通过适当设置静电场控制电极，在某种程度上能够解决上述问题，但由于该程度是有限的，所以仅用调节静电场控制电极位置的方法欲改善像散和OCV到该程度之外是不可能的。
因此，本发明旨在提供一种控制彩色阴极射线管电子枪中静电场的电极系统，基本上能解决由于现有技术的局限和蔽端造成的几个问题。
本发明的目的是提供一种控制彩色阴极射线管电子枪中静电场的电极系统，该系统可以在偏转电子束时改善彩色阴极射线管荧光屏上，特别是荧光屏周边发生的像散和OCV，从而提高彩色阴极射线管的分辨率。
本发明其它的特点和优点将在以下的说明中阐述，部分可从说明中显现，或可以通过实施本发明得知。其说明书和权利要求书及所附各附图中指出的结构可以实现本发明的目的，获得本发明的优点。
为了获得这些和其它优点，根据本发明的目的，正如所概括和概要说明的那样，在彩色阴极射线管电子枪中具有发射三束电子束的电子束发射装置；将三束电子束聚焦和加速到荧光屏上的两分开的第一和第二聚焦电极及阳极；及控制静电场的电极系统。该电极系统包括每个皆设置于阳极及与阳极相对放置的第二聚焦电极中的静电场控制电极，每个静电场控制电极包括具有中央电子束通孔的中央框架和从中央框架的两侧延伸以构成外侧电子束通孔的外框架，其中，每个静电场控制电极设置成与每个第二聚焦电极和阳极内部接触，调整从每个第二聚焦电极和阳极的凸缘部分算起的设置深度及中央框架和外框架在电子束行进方向的厚度，由此使三束电子束的偏转像差最小。
应该明白，上述一般性的说明和下述具体说明皆是例证性和说明性的，旨在对所申请的发明作进一步的解释。
提供对本发明更进一步理解并与说明结合的各附图，构成说明书的一部分，它所示出了本发明的各实施例，并与以下说明一起解释发明的原理。
图1示出了带有常规一字排列式电子枪的彩色阴极射线管的概况；
图2示出了图1所示常规一字排列式电子枪，该图为局部剖视图；
图3是第二聚焦电极和阳极的常规系统的一个实例的透视图，该图为局部剖视图；
图4示出了具有所指的颈部一起的图3所示系统的正剖面图；
图5是第二聚焦电极和阳极的常规系统的另一实例的透视图，所示系统中具有设置于其中的静电场控制电极，该图为局部剖视图；
图6示出了图5所示第二聚焦电极和阳极的常规系统的剖面图；
图7是根据本发明第一优选实施例的每个皆设有静电场控制电极的第二聚焦电极和阳极的透视图，该图为局部剖视图；
图8是示于图7中的静电场控制电极的透视图；
图9是根据本发明第二优选实施例的静电场控制电极的透视图；
图10是根据本发明第三优选实施例的静电场控制电极的透视图。
下面参照示于各附图中的实例详细说明本发明的优选实施例。在以下的说明中，与常规部件相同的部件用相同的标号表示。图7是根据本发明第一优选实施例的每个皆设有静电场控制电极的第二聚焦电极和阳极的透视图，该图为局部剖视图，图8是图7所示静电场控制电极的透视图。
参见图7和8，根据本发明第一优选实施例的静电场控制电极19和20包括具有形成于其中的三个电子束通孔191和201的框架部件192和202，它们的外周边分别与第二聚焦电极132和阳极14的内部接触。每个框架部件192和202皆具有其内形成有中央电子束通孔191c和201c的中央框架192c和202c，和其内形成有外侧电子束通孔191s和201s的外框架192s和202s。尽管中央电子束通孔191c和201c形成得比外侧电子束通孔191s和201s要小，但为了使荧光屏上中央电子束的光点尺寸变化最小，使中央电子束通孔191c和201c形成到最大程度。包围着中央电子束通孔191c和201c的中央框架其在电子束行进方向的厚度tc厚于电子束行进方向的外侧电子束通孔191s和201s的外框架192s和202s的厚度ts。而且，最好是由中央和外框架192c、192s、202c、202s的厚度tc和ts之差构成的中央电子束通孔的台阶部分193和203仅在静电场控制电极的一侧凸出，更好是将静电场控制电极19和20设置成使台阶部分193和203相互面对，以加强电场的作用。由于这些厚度差使中央框架的位置比外框架的位置更靠近各凸缘部分，由此产生的加强的聚焦力补偿了可能是由于中央电子束通孔形成最大尺寸引起的电子束聚焦力的减弱。该厚度tc和ts可根据静电场控制电极19和20在第二聚焦电极132和阳极14中的深度、及中央电子束通孔191c和201c的尺寸做相当大的改变。最好是中央框架的厚度tc比外框架的厚度ts厚10-50％。如果在第二聚焦电极132中的静电场控制电极19的外框架192s的水平直径Ds1形成得较小，阳极14中的静电场控制电极20的外框架202s的水平直径Ds2形成得较大，则可减弱OCV，所以水平直径Ds1形成得小于水平直径Ds2。当为了形成较大主聚焦静电透镜将静电场控制电极19和20设置得离开第二聚焦电极和阳极的凸缘部分132e和14e较深时，形成较薄厚度tc和ts的中央和外框架192c、192s、202c和202s，以减弱由框架部件192和202形成的电场强度，防止电子束的过聚焦和欠聚焦。中央和外侧电子束通孔最好形成为具有圆拐角的矩形。
本发明第二实施例的特征在于中央框架的台阶部分窄于第一实施例的中央框架台阶部分，而本发明第三实施例的特征在于中央框架的台阶部分宽于第一实施例的中央框架台阶部分。
图9是根据本发明第二优选实施例的静电场控制电极的透视图，其中形成窄台阶部分193和203，形成的台阶部分193和203的宽度窄于中央框架192c和202c的宽度。
图10是根据本发明第三优选实施例的静电场控制电极的透视图，其中形成宽台阶部分193和203，形成的台阶部分193和203宽于中央框架192c和202c的宽度。
第一实施例的静电场控制电极的大致尺寸如下：
第二聚焦电极中静电场控制电极：
*中央电子束通孔的厚度tc： 0.7mm
*外侧电子束通孔的厚度ts： 0.5mm
*中央电子束通孔的水平宽度Dc： 4.4mm
*中央电子束通孔的垂直直径Hc： 7.0mm
*外侧电子束通孔的水平直径Ds1： 7.0mm
*外侧电子束通孔的垂直宽度Hs： 8.0mm
*跨接宽度： 5.8mm
阳极中静电场控制电极：
*中央电子束通孔的厚度tc： 0.7mm
*外侧电子束通孔的厚度ts： 0.5mm
*中央电子束通孔的水平宽度Dc： 4.2mm
*中央电子束通孔的垂直宽度Hc： 7.0mm
*外侧电子束通孔的水平直径Ds2： 7.5mm
*外侧电子束通孔的垂直直径Hs： 8.0mm
*跨接宽度： 5.6mm
第二聚焦电极内的静电场控制电极设置深度e： 4.2mm
阳极内静电场控制电极的设置深度f： 4.0mm
本发明的静电场控制电极中，中央框架用作常规静电场控制电极，外框架可减弱OCV，形成的中央框架厚于外框架可以加强作用于中央电子束的力，减小作用于外侧电子束的力的差异。
用分别安装于第二聚焦电极和阳极内的本发明静电场控制电极做实验，获得了1mm的OCV，而且与图5所示常规电子枪相比，荧光屏中央部分电子束光点尺寸减小约15％，荧光屏外围部分电子束光点尺寸减小约10％，荧光屏上特别是荧光屏外围部分的像散和OCV得到改善。