JP2000188069A - インライン型電子銃 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 陰極線管の高輝度化に対応して、高電流で使
用する場合に電子ビームが電極に当たって特性が劣化す
るのを防止したインラン型電子銃を得る。 【解決手段】 インライン配列されセンタービーム及び
２本のサイドビームを放出する３個のカソード１ａ，１
ｂ，１ｃと、各々に３個の電子ビーム通過孔がインライ
ン配列で設けられ、各カソードから放出された３本の電
子ビームをそれぞれ制御，集束及び加速する複数の電極
とを有するインライン型電子銃において、前方の可変強
度４極レンズ１０によりインライン配列方向に長い略楕
円形に形成された電子ビームが通過する第２集束電極８
に、略楕円形の電子ビームに合わせて、インライン配列
方向の長さを電子ビーム通過孔の径より長くした略楕円
形の横長電子ビーム通過孔７Ｄ，７Ｅ，７Ｆが設けられ
ているものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、陰極線管に用い
られるインラン型電子銃に関し、特に陰極線管の高輝度
化に対応して、高電流で使用する場合に電子ビームが電
極に当たって特性が劣化するのを防止したインラン型電
子銃に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】陰極線管用インライン型電子銃では、通
常セルフコンバーゼンス方式の偏向ヨークが用いられて
いる。セルフコンバーゼンス偏向磁界は、水平偏向磁界
をピンクッション状磁力線分布に、垂直偏向磁界をバレ
ル状磁力線分布にしたものである。これらの磁界成分の
作用によって、電子銃から射出される３本の電子ビーム
はスクリーン全面において１カ所に集中される。ところ
が、セルフコンバーゼンス偏向磁界は水平方向について
は発散レンズ、また垂直方向については集束レンズとし
て作用する。このように、セルフコンバーゼンス方式の
偏向ヨークには非点レンズ作用がある。そのため、画面
中央でジャストフォーカス状態にある電子ビームをその
まま画面周辺に偏向すると、水平方向については上記発
散レンズ作用が偏向に伴う電子ビーム光路長の伸びを相
殺するためジャストフォーカス状態は維持されるもの
の、垂直方向については上記集束レンズ作用と光路長が
伸びた効果とが相乗してオーバーフォーカス状態にな
る。

【０００３】上記現象は、画面周辺部において輝点の上
下方向に広くハローを生じさせ、その結果、垂直解像度
を著しく劣化させる。そのため、従来例えば特開平９−
２９８０３８号公報，特開平７−２６２９３５号公報に
開示のような互いに逆極性の２段の可変強度４極レンズ
によるダイナミックフォーカス系が生成される電子銃に
よって上記問題を改善している。図６は上記２公報に開
示されたダイナミックフォーカス系を含む電子銃と基本
的に同じ電子銃を示す断面図及び正面図で、（ａ）は３
本の電子ビーム軌道を含む平面で断面した断面図、
（ｂ）は（ａ）に示したインライン型電子銃の第１集束
電極７を第２集束電極８側から見た正面図、（ｃ）は
（ａ）に示したインライン型電子銃の第２集束電極８を
第１集束電極７側から見た正面図である。

【０００４】図６において、１ａ，１ｂ，１ｃはインラ
インに設置された３個のカソード、２はグリッド１電
極、３はグリッド２電極であり、これらによって３本の
電子ビームを発生する３極部が構成されている。また、
４は第１予備集束電極、５は第２予備集束電極、６は第
３集束電極（ダイナミックフォーカス電圧が印加される
電極）、７は第１集束電極（スタティックフォーカス電
圧が印加される電極）、８は第２集束電極（ダイナミッ
クフォーカス電圧が印加される他の電極）、そして、９
は最終加速電極（アノード電圧が印加される電極）であ
る。グリッド２電極３及び第２予備集束電極５には、一
定電圧のスクリーン電圧Ｖｇが印加され、第１予備集束
電極４及び第１集束電極７には、一定電圧のスタティッ
クフォーカス電圧Ｖｆｓが印加され、第３集束電極６及
び第２集束電極８には、一定電圧に偏向角度の増大に同
期して上昇する電圧を重畳したダイナミックフォーカス
電圧Ｖｆｄが印加される。

【０００５】また、図６（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、円形の電子ビーム通過孔６ｄ，６ｅ，６ｆの左右位
置から第２集束電極８側に向けて突出した３対の垂直方
向衝立状部材（以下、垂直方向プレートと呼ぶ）６ａ，
６ｂ，６ｃが設けられている。また、図６（ａ）及び
（ｃ）に示すように、第２集束電極８の第１集束電極７
に対向する面には、円形の電子ビーム通過孔７ｄ，７
ｅ，７ｆの上下位置から第１集束電極７側に向けて突出
した３対の水平方向衝立状部材（以下、水平方向プレー
トと呼ぶ）７ａ，７ｂ，７ｃが設けられている。これら
各々２点の水平及び垂直方向プレートによって第２可変
強度４極レンズ１１が構成されている。さらに、他の２
点の水平及び垂直方向プレートによって第１可変強度４
極レンズ１０も構成されている。

【０００６】次に、動作について説明する。電子ビーム
を画面周辺部に偏向すると、ダイナミックフォーカス電
圧Ｖｆｄの上昇により、第３集束電極６と第１集束電極
７との対向部には、水平方向に発散作用を有し、垂直方
向に集束作用を有する可変強度４極レンズ、即ち第１可
変強度４極レンズ１０が形成される。また、第１集束電
極７と第２集束電極８との対向部には、水平方向に集束
作用を有し、垂直方向に発散作用を有する可変強度４極
レンズ、即ち第２可変強度４極レンズ１１が形成され
る。また、第２集束電極８と最終加速電極９の間の電位
差が低下するので、主レンズ１２の強度は弱められる。

【０００７】以上により、互いに逆極性の２段の可変極
度４極レンズによるダイナミックフォーカス系が生成さ
れ、水平方向及び垂直方向におけるレンズ倍率をほぼ等
しくすることができ、画面全域にわたって真円度の良い
ビームスポットが得られる。このことは、画面全域での
フォーカス均一性を良くすることになり、インライン型
カラー陰極線管の高精細化に対応できることを意味す
る。なお、１５，１６，１７は、カソード１ａ，１ｂ，
１ｃ各々から出射された電子ビーム軌道である。通常こ
れらの電子ビーム軌道は主レンズ１２の各々の電子ビー
ムの設計中心を通るように、電子ビーム軌道１５と１７
は偏芯させている。なお、偏芯させるとは、電子ビーム
軌道を曲げることであるが、軌道が曲げられたことによ
り電子ビーム通過孔を偏芯して通過するので、この明細
書では偏芯という用語を使うことにする。電子ビーム軌
道を偏芯させる理由は、主レンズの設計中心を通すこと
によって、ビーム自体の収差を小さくするためである。
また、３本のビームを画面中心でコンバーゼンス（集
中）させやすくする効果もある。なお、偏芯量は、僅か
であるので、図５では偏芯の図示は省略してある。偏芯
は、通常第２予備集束電極等で、静電レンズ作用におけ
る左右の電界の強さを変えて行われる。また、３本の電
子ビーム軌道を含む平面内で偏芯している。

【０００８】次に、電子銃の組立方法の概要について説
明する。図７は従来の電子銃の組立方法を説明する説明
図で、（ａ）は各電極が位置決めされた状態を示す断面
図、（ｂ）は（ａ）図の第２集束電極８をＡ−Ａ線方向
に見た平面図である。図７において、１３は電子銃組立
治具の円柱状位置決め用棒で、各電極に設けられた電子
ビーム通過孔のピッチに合わせて、３本又は２本を治具
の台に固定させている。なお、図７は両端の電子ビーム
通過孔に合わせて２本固定されている例を示している。
組立方の概略は以下のようになる。先ず、円柱状位置決
め用棒１３に各電極の電子ビーム通過孔を挿入し、電極
と電極の間には間隔保持スペーサを挿入することにより
位置決めする。次に、ビードガラス１４を電極に溶着さ
せ、各電極を所定位置に固定する。以上のようにして、
電子銃は組上がる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来のインライン型電
子銃は、上記のように構成され、互いに逆極性の２段の
可変強度４極レンズによるダイナミックフォーカス系を
生成することによって、セルフコンバーゼンス方式の偏
向ヨークを用いたことにより画面周辺部において輝点の
上下方向に広くハローが生じ、垂直解像度を劣化させる
という問題を改善している。ところで、近年陰極線管に
は、その高精細化は勿論であるが、それと共に高輝度化
が要求されている。陰極線管を高輝度化するということ
は、通常電子ビームの電流量を増加させることになり、
これは電子ビームの径を大きくすることに他ならない。
その結果、従来の使用電流を越えた高電流時に、図８に
示すように、第１可変強度４極レンズ１０の動作後形成
される水平走査方向に長い、つまりカソードのインライ
ン配列方向に長い非円形（この例は、横長の略楕円形）
の電子ビームの長軸部分が、軌道偏芯した方向で後方に
位置する電極８に当たりやすくなるという問題があっ
た。即ち、電子銃の高電流化対策も重要な問題になって
きている。

【００１０】一般的に、可変強度４極レンズで作られる
電子ビームの形状は多様であり、従来の使用電流を越え
た高電流時には、ビーム径自体が大きくなるため可変強
度４極レンズの作用によって作られる電子ビームの径は
大きくなり、なおかつサイドビームの電子ビーム軌道は
偏芯しているため、後方の電子ビーム通過孔７ｄ，７
ｅ，７ｆの電子ビーム偏芯方向で、電子ビームが電極に
当たりやすくなる傾向にあった。なお、センタービーム
は偏芯させられることはないが、第１可変強度４極レン
ズ１０で電子ビームが横長になるため、高電流時にはビ
ーム径がさらに大きくなり長軸部分が第２集束電極８に
当たりやすくなる。なお、通常カラー陰極線管はホワイ
ト画面になるように赤，緑，青の電流量を調整するが、
緑の電流はサイドビーム電流より高くなるのが一般的で
ある。この点も重なって、高電流時は偏芯しないセンタ
ービームでも電極に当たりやすくなるという問題があっ
た。一般的に、電極に電子ビームが衝突すると、エミッ
ションが劣化するという問題が発生する。これは、電子
ビームの衝突により電極が加熱されると、電極表面から
有害物質がガスとして放出され、カソードに付着するた
めである。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、電子銃を構成する複数の電極の
中で、前方の静電レンズによってインライン配列方向に
長い横長形状に形成された電子ビームが通過する電極
に、横長形状の電子ビームに合わせて、インライン配列
方向の長さを電子ビーム通過孔の径より長くした横長形
状の横長電子ビーム通過孔を少なくとも１個設けること
により、高電流時でも電極にビームが当たるのを抑制
し、カソードのエミッション劣化を防止したインライン
型電子銃を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係るインライ
ン型電子銃は、インライン配列されセンタービーム及び
２本のサイドビームを放出する３個のカソードと、３個
の電子ビーム通過孔がインライン配列で設けられた電極
が複数個所定の位置に配置されると共に、対向する電極
により少なくとも一つの静電レンズが形成され、各カソ
ードから放出された３本の電子ビームをそれぞれ制御，
集束及び加速する電極群とを有するインライン型電子銃
において、電極群の中で、前方の静電レンズによって形
成されるインライン配列方向に長い横長形状の電子ビー
ムが通過する電極の少なくとも１個に、インライン配列
方向に長い横長形状に形成された横長電子ビーム通過孔
が設けられているものである。

【００１３】また、センタービーム通過孔及び２個のサ
イドビーム通過孔の少なくとも一方がインライン方向に
長い横長形状に形成されているものである。さらに、セ
ンタービーム通過孔が、その中心に対して対称な横長形
状に、サイドビーム通過孔が、サイドビーム軌道が偏芯
させられる方向の半分のみ横長形状に形成されているも
のである。また、センタービーム通過孔及びサイドビー
ム通過孔が、それぞれの中心に対して対称な横長形状に
形成されているものである。さらに、横長電子ビーム通
過孔が楕円状に形成されているものである。さらにま
た、横長電子ビーム通過孔が鍵孔状に形成されているも
のである。また、横長電子ビーム通過孔が長方形状に形
成されているものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１によるインライン型電子銃を示す断面図及
び正面図であり、（ａ）は３本の電子ビーム軌道を含む
平面で断面した断面図、（ｂ）は第２集束電極８を第１
集束電極７側から見た正面図である。図１において、図
６と同一符号を付した部分は同一部分を示しており、そ
の説明は省略する。７Ｄ，７Ｅ，７Ｆは電子ビーム通過
孔で、後述するように従来の電子ビーム通過孔７ｄ，７
ｅ，７ｆとは形状が異なっている。７Ａ，７Ｂ，７Ｃ
は、７ａ，７ｂ，７ｃと同等の水平方向プレートであ
る。電子ビーム通過孔７Ｄ，７Ｅ，７Ｆは、それぞれの
形状が、その前方の可変強度４極レンズ１０によりイン
ライン方向に長い横長形状に（この例では略楕円形に）
形成されて通過する電子ビームに合わせて、インライン
方向の長さを円形の電子ビーム通過孔７ｄ〜７ｆの径よ
り長くした横長形状（略楕円形）に形成されている。

【００１５】さらに、センタービーム通過孔７Ｅは、そ
の中心に対して対称な略楕円形に形成されている。サイ
ドビーム通過孔７Ｄと７Ｆは、サイドビーム軌道１５，
１７が偏芯させられる方向（センタービーム軌道１６寄
りの方向）の半分のみ略楕円形に形成されている。ま
た、電子ビーム通過孔７Ｄ，７Ｅ，７Ｆの大きさは、径
が大きくなったビームの長軸方向長さの実測及び軌道シ
ミュレーションで求めている。なお、上記の前方とは、
その電極に対してカソードの方を前方というものとす
る。

【００１６】次に、図２は実施の形態１における電子ビ
ーム通過孔の形状の他の例を示す正面図である。（ａ）
は電子ビーム通過孔７Ｄと７Ｆが、サイドビーム軌道１
５，１７が、偏芯させられる外側方向（図１（ｂ）の場
合とは逆方向）の半分のみ略楕円形に形成されている。
ところで、主レンズの設計中心は、陰極線管のインチサ
イズ，ネック径等の制約上多様である。例えば、ネック
径が小さい場合、主レンズ性能を上げるには、レンズの
大きさを大きくする必要があるため外部磁界による大口
径補助レンズを装着する場合がある。その場合、当然ス
クリーン上でコンバーゼンスをとるためにあらかじめサ
イドビューム軌道を外側に偏芯させる必要がある。図２
（ａ）に示すものは、上記のように、サイドビーム軌道
が外側に偏芯させられる場合に適用して効果があるもの
である。

【００１７】図２（ｂ）に示すものは、電子ビーム通過
孔７Ｄと７Ｆが、サイドビーム軌道１５，１７が、偏芯
させられる内側方向（センタービーム軌道１６寄り）の
半分及び外側方向の半分の両方共略楕円形に形成されて
いるものである。従って、電子ビーム通過孔７Ｄと７Ｆ
は、それぞれの中心に対して対称な略楕円形に形成され
ているということができる。この例は、サイドビーム軌
道１５，１７が、内側に偏芯している場合と外側に偏芯
している場合の共通部品として使えるものである。

【００１８】実施の形態１は上記のように構成されてい
るので、高電流時に電子ビームが電極に衝突するのを抑
制することができ、カソードのエミッション劣化を防止
できる。従って、長寿命のカラー陰極線管を得ることが
できる。

【００１９】実施の形態２．図３は実施の形態２におけ
る電子ビーム通過孔の形状を示す正面図である。この実
施の形態２は、電子ビーム通過孔が鍵孔状に形成されて
いるものである。つまり、鍵孔の出っ張った部分により
横長形状になっている。その他は実施の形態１と同じで
ある。なお、図３において、図１，図２と同一符号の部
分は同一部分を示している。（ａ）はサイドビーム軌道
１５，１７が、内側に偏芯している場合、（ｂ）はサイ
ドビーム軌道１５，１７が、外側に偏芯している場合に
使えるものである。（ｃ）は内側に偏芯している場合と
外側に偏芯している場合の共通部品として使えるもので
ある。この実施の形態２は、実施の形態１とほぼ同様
に、高電流時に電子ビームが電極に衝突するのを抑制す
ることができ、カソードのエミッション劣化を防止でき
るものであるが、それに加えて、電子銃組立治具が従来
の組立治具をそのまま使用できる点が特徴である。以
下、この点について実施の形態１の場合と比較しながら
説明する。

【００２０】図４は電子銃の組立方法を説明する説明図
で、（ａ）は実施の形態１において各電極が位置決めさ
れた状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）図の第２集束電
極８をＡ−Ａ線方向に見た平面図、（ｃ）は実施の形態
２における第２集束電極８をＡ−Ａ線方向に見た平面図
である。実施の形態１の場合は、第２集束電極８の電子
ビーム通過孔７Ｄ，７Ｆが略楕円形で且つ偏芯している
ため、従来の円柱状位置決め用棒は使えない。従って、
（ａ），（ｂ）に示すように、第２集束電極８に対応す
る部分に偏芯部１３Ｂを設けた位置決め用棒１３Ａを用
意する必要がある。これに対し、実施の形態２は、電子
ビーム通過孔７Ｄ，７Ｆを鍵孔状に形成しているので、
（ｃ）図で分かるように、従来の円柱状位置決め用棒１
３がそのまま使える。従って、実施の形態１のように、
新たに位置決め用棒を用意する必要がないので、高精度
で高価な加工なしに精度良く容易に電子銃を製造でき、
組立精度のばらつきを抑えることができる。

【００２１】実施の形態３．図５は実施の形態３におけ
る電子ビーム通過孔の形状を示す正面図である。この実
施の形態３は、前方の静電レンズで形成される電子ビー
ムが方形の場合に適用できるもので、電子ビーム通過孔
が長方形状に形成されているものである。その他は実施
の形態１と同じである。なお、図５において、図１，図
２と同一符号の部分は同一部分を示している。（ａ）は
サイドビーム軌道１５，１７が、内側に偏芯している場
合、（ｂ）はサイドビーム軌道１５，１７が、外側に偏
芯している場合に使えるものである。（ｃ）は内側に偏
芯している場合と外側に偏芯している場合の共通部品と
して使えるものである。この実施の形態２は、実施の形
態１と同様に、高電流時に電子ビームが電極に衝突する
のを抑制することができ、カソードのエミッション劣化
を防止できるものである。

【００２２】なお、実施の形態１〜３では、センタービ
ーム通過孔及び２個のサイドビーム通過孔のいずれも、
横長形状にしているが、軌道が偏芯させられるサイドビ
ームの通過孔だけ横長形状にすることもあり得る。ま
た、前述した各ビームの電流配分比の違いによりセンタ
ービームの形状が大きくなるので、その大きさによって
はセンタービームの通過孔だけ横長形状にすることもあ
り得る。また、実施の形態１〜３は、互いに逆極性の２
段の可変強度４極レンズによるダイナミックフォーカス
系が生成される電子銃で説明したが、これに限らず、電
子銃を構成する電極の中で、前方の静電レンズによりイ
ンライン配列方向に長い横長形状に形成された電子ビー
ムが通過する電極に適用できるものである。

【００２３】

【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、インラ
イン配列されセンタービーム及び２本のサイドビームを
放出する３個のカソードと、３個の電子ビーム通過孔が
インライン配列で設けられた電極が複数個所定の位置に
配置されると共に、対向する電極により少なくとも一つ
の静電レンズが形成され、各カソードから放出された３
本の電子ビームをそれぞれ制御，集束及び加速する電極
群とを有するインライン型電子銃において、電極群の中
で、前方の静電レンズによって形成されるインライン配
列方向に長い横長形状の電子ビームが通過する電極の少
なくとも１個に、インライン配列方向に長い横長形状に
形成された横長電子ビーム通過孔が設けられているもの
であるから、インライン型カラー陰極線管の高精細化，
高輝度化に対応し、高電流時でも電子ビームが電極に衝
突するのを抑制することができ、カソードのエミッショ
ン劣化を防止できる効果がある。

【００２４】また、センタービーム通過孔及びサイドビ
ーム通過孔が、それぞれの中心に対して対称な横長形状
に形成されているものであるから、サイドビーム軌道が
内側に偏芯している場合と外側に偏芯している場合の部
品の共通化が図れる効果がある。

【００２５】さらに、横長電子ビーム通過孔が鍵孔状に
形成されているものであるから、従来の電子銃の組立治
具がそのまま使えるので、高精度で高価な加工なしに精
度良く容易に電子銃を組み立てることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１によるインライン型
電子銃を示す断面図及び正面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１における電子ビーム
通過孔の形状の他の例を示す正面図である。

【図３】 この発明の実施の形態２における電子ビーム
通過孔の形状を示す正面図である。

【図４】 電子銃の組立方法を説明する説明図である。

【図５】 この発明の実施の形態３における電子ビーム
通過孔の形状を示す正面図である。

【図６】 従来のダイナミックフォーカス系を含む電子
銃を示す断面図及び正面図である。

【図７】 従来の電子銃の組立方法を説明する説明図で
ある。

【図８】 従来の電極形状における電子ビームの衝突を
説明する説明図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ カソード、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ 水平
方向プレート、７Ｄ，７Ｅ，７Ｆ 電子ビームビーム通
過孔、７ 第１集束電極、８ 第２集束電極、１０ 第
１可変強度４極レンズ、１１ 第２可変強度４極レン
ズ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インライン配列されセンタービーム及び
   ２本のサイドビームを放出する３個のカソードと、３個
   の電子ビーム通過孔がインライン配列で設けられた電極
   が複数個所定の位置に配置されると共に、対向する電極
   により少なくとも一つの静電レンズが形成され、各カソ
   ードから放出された３本の電子ビームをそれぞれ制御，
   集束及び加速する電極群とを有するインライン型電子銃
   において、 上記電極群の中で、前方の静電レンズによって形成され
   るインライン配列方向に長い横長形状の電子ビームが通
   過する電極の少なくとも１個に、インライン配列方向に
   長い横長形状に形成された横長電子ビーム通過孔が設け
   られていることを特徴とするインライン型電子銃。
2. 【請求項２】 センタービーム通過孔及び２個のサイド
   ビーム通過孔の少なくとも一方がインライン方向に長い
   横長形状に形成されていることを特徴とする請求項１記
   載のインライン型電子銃。
3. 【請求項３】 センタービーム通過孔が、その中心に対
   して対称な横長形状に、サイドビーム通過孔が、サイド
   ビーム軌道が偏芯させられる方向の半分のみ横長形状に
   形成されていることを特徴とする請求項２記載のインラ
   イン型電子銃。
4. 【請求項４】 センタービーム通過孔及びサイドビーム
   通過孔が、それぞれの中心に対して対称な横長形状に形
   成されていることを特徴とする請求項２記載のインライ
   ン型電子銃。
5. 【請求項５】 横長電子ビーム通過孔が楕円状に形成さ
   れていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれ
   か一項記載のインライン型電子銃。
6. 【請求項６】 横長電子ビーム通過孔が鍵孔状に形成さ
   れていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれ
   か一項記載のインライン型電子銃。
7. 【請求項７】 横長電子ビーム通過孔が長方形状に形成
   されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいず
   れか一項記載のインライン型電子銃。