【発明の詳細な説明】
陰極線管を有する表示装置
技術分野
本発明は、当該陰極線管のネックにおいて３つのインライン形電子ビームを発
生し、これら３つの電子ビームを通過させる３つの孔を有する主レンズ部を有す
るインライン形電子銃を含む陰極線管と、偏向ユニットとを有し、主レンズの電
極にアノード電圧を供給する手段と、陰極線管のパネル（viewing panel）に設
けられたカソードルミネッセント蛍光体スクリーンと、を備えた表示装置に関す
る。
背景技術
従来より、冒頭の段落で述べたタイプの表示装置が、例えばコンピュータのモ
ニタやテレビジョン装置において用いられている。
また、かかるタイプの表示装置は、公知でありしかも市場に存在している。
動作時、このような表示装置は、相当の電力消費を伴う。この動作電力は、装
置のトータルコストを増大させるものであるが、コスト要因を別に考えたとして
も、電力の消費は、コンピュータモニタの場合は特に、環境問題を生じる原因と
なる。これは、例えばＥＰＡの“Energy Star（エネルギーの星）”のガイドラ
インをもたらしており、その上このガイドラインが法律に徐々に盛り込まれる可
能性が高くなっている。１９９８年６月から、新しいＩＥＣ規格１０００−３−
２が有効となる。この規格は、７５ワットを超えるアクティブ入力電力を使う全
ての応用についての公的電源システムに流れ込む高調波電流に制限を設けたもの
である。規模によっても違うが、コンピュータモニタは、平均すると８０ないし
８５ワット程度のアクティブ入力電力を使う。したがって、環境問題の観点から
、このような表示装置の電力消費を削減することは重要である。
発明の開示
本発明は、低消費電力を実現しながらも、画像品質、特に色純度を実質的に落
とすことのない表示装置を提供することを目的とする。
そのために、本発明による表示装置は、動作時において、電子銃に供給される
アノード電圧を１６ないし２２ｋＶの範囲内とし、当該アノード電圧の平方根（
Ｖa 0.5）と主レンズにおける電子ビームピッチｐの３／２乗の値（ｐ3/2）との
積、すなわちＶa 0.5・ｐ3/2を５０ｋＶ0.5・ｍｍ3/2よりも大きくしたことを特
徴としている。
電子ビームピッチは、電子銃の主レンズにおける外側の電子ビームの中心間距
離の半分である。通常の陰極線管のアノード電圧は、２５ないし３０キロボルト
である。陰極線管を有する表示装置の消費電力は、アノード電圧を下げることに
よってかなり削減されるものである。偏向ユニット及びそのドライブ回路におい
て損失するエネルギーは、概してアノード電圧に比例する。アノード電圧を下げ
れば、概ねそのアノード電圧に応じて偏向ユニットのエネルギー消費が減る。し
かし、Ｖa 0.5・ｐ3/2の値が５０ｋＶ0.5・ｍｍ3/2より小さい場合は特に、画像
品質は落ちる。地磁気による磁気スポット変位の影響は、Ｖa 0.5・ｐ3/2にほぼ
反比例し、５０ｋＶ0.5・ｍｍ3/2未満の値でその影響は顕著となり、特に色純度
が落ちる。地磁気は、電子ビームの経路に影響を与え、電子ビームの少なくとも
一部が間違った色の蛍光体に衝突するようになる。これにより演色（colour ren
dition）に負の影響を与えることとなる。この作用は、色純度の損失を招くこと
となる。アノード電圧の低下は、Ｖa 0.5・ｐ3/2の値を小さくし、それゆえに色
純度が負の影響を受けることになる。そこで、本発明による装置においては、こ
のような作用を抑制するようにしている。スクリーンにブラックマトリクスを備
えた陰極線管を有する装置において、この影響は、ブラックマトリクスの寸法を
大きくすることによって低減することができる。しかしこれは、輝度の低下を招
くこととなる。色純度に関する負の作用は、５０ｋＶ0.5・ｍｍ3/2よりも高い値
の場合は許容レベルにあることが多い。Ｖa 0.5・ｐ3/2の値が幾分これより大き
く、すなわち５５ｋＶ0.5・ｍｍ3/2よりも大きいのが好ましい。なぜなら、地磁
気以外の磁界が、当該装置内及びその周辺に存在する可能性があるからである。
より好ましくはＶa 0.5・ｐ3/2の値を８０ｋＶ0.5・ｍｍ3/2よ
り小さくするのが良い。この値をさらに増加させても限られた正の作用しか得ら
れず、動作電力を増加させる結果となる。本発明の実施例においては、陰極線管
は、表示パネルと蛍光体スクリーンとの間にブラックマトリクス層が設けられ、
このブラックマトリクスは、蛍光体スクリーンによって発生された光を通す穿孔
を有し、この穿孔は少なくとも１の方向において１２５マイクロメートル以下に
最大寸法（例えば幅または長さ）が抑えられている。かかるブラックマトリクス
におけるこのような小さい穿孔にとって、Ｖa 0.5・ｐ3/2の値の限定は、特に重
要である。本発明の実施例において、表示装置は、６５ｋＨｚより高い周波数の
振動電流を偏向ユニットへ供給する手段を有し、偏向ユニットは、単線によって
構成される偏向コイルを有する。このような高周波数においては、リッツ線すな
わち数本の細いより線が１本の線に用いられるタイプの導線が用いられた。偏向
ユニットにおける電力損失が低減されるために、本発明は、単線すなわち単一の
導電コアだけが使用されている線が６５ｋＨｚを上回る、或いは７０ｋＨｚを超
える周波数においても使用可能である、という利点を有する。結果として重要な
コストの抑制が達成されることとなる。他の実施例においては、さらに電力消費
を削減する狙いで、偏向ユニットがリッツ線で巻かれたコイルを有する。
本発明のこうした態様及び他の態様についても、図に示される実施例によって
さらに詳しく説明される。
図面の簡単な説明
第１図は、陰極線管及び偏向ユニットを備えた表示装置を示している。
第２図は、第１図の表示装置の詳細を示している。
第３図は、電子銃５の模式的な部分透視図である。
第４図は、本発明のＶa及びｐ値をグラフで示したものである。
各図は、一定の比率で拡大または縮小したものではない。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、陰極線管１の部分的な透視図である。この陰極線管１は、表示ウィ
ンドウ（パネル（viewing panel）とも呼ぶ）２及びネック４を持つ真空エンベ
ロープ３を有する。このネックには、本例においては３つの電子ビーム６，７及
び８を発生する電子銃５が設けられている。表示ウィンドウ２の内側には、発光
性表示スクリーン９が設けられており、このスクリーンは、本例においては、赤
、緑及び青に発光する蛍光体要素を有する。スクリーン９までの途中において、
ネック部とコーンとの移行部に配された偏向ユニット１０により、電子ビーム６
，７及び８がスクリーン９に対し偏向され、色選択電極、本例では穿孔１２が設
けられた薄板を有するシャドウマスク１１を通過する。電子ビーム６，７及び８
は、互いに微小角をもって穿孔１２を通過し、それぞれの電子ビームは、唯一つ
の色の蛍光体要素上を照射することとなる。スクリーンとシャドウマスクは、電
子銃の最終電極（アノード）と同じ高圧にされている。主レンズにおいて、各電
子ビームは、電子ビームピッチたる距離ｐだけ隔たっている。この距離ｐは、当
該主レンズにおける隣接電子ビームの中心間の距離である。説明を簡明とするた
めに、電子銃から出た電子のところに距離ｐを示しており、主レンズのところに
は示していない。蛍光体スクリーン９と表示ウィンドウ２との間には、ブラック
マトリクスが介在する実施の形態とすることができる。ブラックマトリクスとは
、蛍光体スクリーンにより発せられた光を通す穿孔を有する黒色層のことである
。この表示装置は、電子銃に電圧を供給する手段１４と、偏向ユニット１０へ偏
向電流を供給する手段１５とを有する。
第２図は、カラーディスプレイ管の断面図であり、スクリーン９の前側に吊り
下げられたシャドウマスク１１をより詳細に示している。本例では、この表示ウ
ィンドウは屈曲縁部１７を有し、該屈曲縁部の角部には、例えば自由端部１９を
有するピン１８の形態の支持手段が設けられる。ピン１８の自由端部１９は、サ
スペンション手段の弾性部材２０における穿孔からその一部が突き出ている。シ
ャドウマスク１１は、フレーム２４に取付けられており、シャドウマスクの頑強
さを増大させている。電子ビーム８は、シャドウマスクにおける穿孔１２を通じ
てスクリーン９の蛍光体素子に入射する。本発明の構成によれば、シャドウマス
クを吊り下げる態様は本質的なものではないし、第２図は一例を示しているに過
ぎない。電子ビーム８は、蛍光スクリーンに衝突すると、その運動エネルギーの
一部または全てを解き放ち当該蛍光体を励起させる。励起された蛍光体は、表示
ウィンドウ２を介して発光することとなる。第１図は、電子ビーム間隔ｐも示し
ており、これは電子ビームピッチとも呼ばれる。第２図にはシャドウマスク１１
とスクリーン９との間隔ｑが示される。
第３図は、電子銃５の模式的な一部透視図である。電子銃５は、Ｇ1電極とも
呼ばれる共通制御電極３２１を有しており、この電極３２１内には３つのカソー
ド３２２，３２３及び３２４が取付けられている。Ｇ1電極は、接続部材３２５
によって支持部材３２６に取付けられている。この支持部材は、ガラス製である
。このような支持部材の例としては、「ビーディング棒」と呼ばれることの多い
支持部材が挙げられる。本例においては、Ｇ2電極とも呼ばれる共通プレート形
電極３２７をさらに有しており、この電極は、接続部材３２８によって前記支持
部材に取付けられている。この例では、電子銃５は２つの支持部材３２６を具備
している。その支持部材のうちの一方は図示されているが、他方は、電子銃５の
この透視図では見えない側に位置している。電子銃５はさらに、共通電極３２９
及び３３１を有しており、これら電極も、接続部材（それぞれ３３０及び３３２
）によって支持部材３２６に取付けられている。部材３２９と３３１との間には
、主レンズが形成される。動作時には、アノード電圧が電極３３１に供給される
。本例では、上記支持部材がブラケット３３４によりフィードスルーピン３３５
に取付けられる。このフィードスルーピンと電極との間の電気的接続は、図示さ
れていない。ピン３３５のうちの１つには、アノード電圧Ｖaが供給される。リ
ード線３３６は、このＶa供給ピンと電極３３１とを相互接続する。
通常の表示装置の電力消費は、概ね下記の表１の如くである。
水平偏向のエネルギーには、水平偏向回路における電圧発生のエネルギーと、
水平（走査線）偏向コイルにおいて損失されるエネルギーが含まれる。垂直方向
のエネルギーには、フレーム（垂直）偏向コイル及び垂直偏向回路において損失
されるエネルギーが含まれる。水平及び垂直偏向電力の総和に対して、以下では
「偏向電力」という呼び方をする。スクリーンの電力は、アノード電圧と全ビー
ム電流量との積が含まれる。電源は、当該電源回路における電力損失を含む。上
記カテゴリーの「その他」は、他の電力損失回路（例えば映像回路）を含んでい
る。電力消費の削減は、例えば、上記エンベロープのネックの直径を小さくする
ことによって可能である。これにより、偏向ユニットを電子ビームに近づけるこ
とができ、電子ビームの偏向量を減らすことができ、もって電子ビームを偏向す
るのに必要なエネルギーが低減されることとなる。しかしながら、本発明者は、
偏向ユニットにおける抵抗損の増大によって、このようなエネルギーの低減の少
なくとも一部は抑制されてしまうことに気付いた。色々な設計を比較した結果、
ネックの大きさが３０％縮小されると、電子ビームの偏向に必要な電力が約１２
％ほど低減されることが判明した。２０％の縮小だと、約５％の低減となる。
前述した値（１６ないし２２キロボルト）にアノード電圧を下げると、偏向電
力の節約においては目覚ましい省力化（約２０ないし３５％）を導くこととなる
。偏向電力は、要求される全電力の４５ないし５０％に至るので、ここでの電力
の節減は、全電力の１５％位となり、ネックの直径を小さくすることによって得
られるものよりも遥かに大きな値である。全電力が８０ないし８５ワットである
場合を例に挙げると、省力化後の全電力は７５ワット未満、すなわち６８ないし
７２ワットに低減する。陰極線管を有する表示装置にとって重要な点は、画像品
質である。特に、色の純度は重要である。色の純度は、以下に説明されるように
、パラメータＶa 0.5・ｐ3/2に依存する。
［ｐへの依存］
マスクと蛍光体スクリーンとの間の距離ｑは、次式のように電子ビームピッチｐ
に反比例する。
ｑ＝ａh *Ｌ／（３*ｐ）
ここでＬは電子銃からスクリーンまでの距離であり、ａhは水平スクリーンピ
ッチ（水平方向における同一色の隣接する蛍光区域間の距離）であり、ｐは電子
ビームピッチすなわち主レンズにおける隣接電子ビームの中心間距離である。
シャドウマスク１１とスクリーン９との間では、電子ビームが地磁気のような
磁界によって影響を受ける。この影響による電子ビームの変位は、ｑ1とｑ2、平
均するとｑ3/2に比例する。
ｑは電子ビームピッチｐに逆比例するので（他のパラメータＬ及びａhは、与
えられるディスプレイタイプにつき概ね一定値）、当該変位はｐ-3/2に比例する
。
［アノード電圧Ｖaへの依存］
スポットの変位は、アノード電圧の平方根（Ｖa 0.5）に反比例する。
したがって、電子ビームのトータルの変位は、パラメータＶa 0.5・ｐ3/2に反
比例する。
このパラメータの値が減少すると、当該変位は大きくなる。そこで、本発明の
構成においては、このパラメータが５０ｋＶ0.5ｍｍ3/2よりも高い値に限定され
る。特に、１２５マイクロメートルを下回る穿孔のあるブラックマトリクスが蛍
光体スクリーン９と表示パネル２との間にある場合、かかるスポット変位を限定
することは重要である。地磁気によるスポット変位はおおよそ１０ないし１５マ
イクロメートルである。パラメータＶa 0.5・ｐ3/2の減少により、磁気的なスポ
ット変位が大きくなる。一定な色純度の値を得ようとした場合、変位が５マイク
ロメートルだけ増えれば、ブラックマトリクスにおける穿孔は、５マイクロメー
トルだけ縮小させる必要がある。その場合、当該穿孔の直径は１２０マイクロメ
ートルとなる。輝度は、当該穿孔の表面面積に概ね比例する係数で、すなわち１
２０2／１２５2＝０．９１の係数で低下する。ゆえに輝度が９パーセント低下す
るか、もしくはその代わりに色純度が低下することとなる。ビーム電流を増大さ
せることによって輝度を増加させることはできるが、これでは必要となる電力も
増えてしまうことになる。さらに、シャドウマスクの温度も上昇することとなる
。この上昇は結果としてドーミング効果の増加となり、これは色純度に悪
影響を与える。穿孔のサイズ（直径または最小寸法）が１００マイクロメートル
より小さくなるときは、地磁気の影響によるスポット変位の増加という上記負の
作用は、より一層顕著化する。
上述した側面は別としても、比較的に高いＶa 0.5・ｐ3/2の値を設定すると、
電子ビームスポット自体の性能を改善し或いは少なくとも許容レベルに保持する
といった利点がある。インライン形電子銃における主レンズは、相当な球面収差
を呈する。これら収差を削減するために、主レンズの中央部分だけが用いられる
。電子ビームピッチｐを小さくすると、電子ビームを通過させる孔と孔との間の
距離が縮まる。結果として、主レンズに形成されるレンズの直径が縮まり、球面
収差が増えることとなる。こうした作用を抑制するために、ダイナミック電圧を
電子銃に供給することはできる。これがいわゆるＤＡＦ−解決法である。このよ
うな電子銃に必要なダイナミック信号は、電力の追加が必要であるし、そのため
の使用回路も高価である。
Ｖaの値は、１８から２１キロボルトの間にあるのが好ましい。アノード電圧
が低いほど、電力消費は減少することになる。しかしながら、１８キロボルトよ
りも低いアノード電圧では、主レンズの強度は比較的低い。インライン形電子銃
は、主レンズの前側にプリフォーカスレンズを備えている。主レンズの強度が低
下すると、主レンズとプリフォーカスレンズとの問の距離を長くする必要がある
。これにより、陰極線管の全体の寸法が大きくなるのである。
第４図は、横軸上のアノード電圧Ｖaキロボルトと、縦軸上の電子ビームピッ
チｐミリメートルと、Ｖa 0.5・ｐ3/2（曲線）の値との関係をグラフにて示して
いる。図の左側には、Ｖa 0.5・ｐ3/2の値が示されている。請求項１の範囲は、
ドットが付されており、請求項２の範囲は、より密度の濃いドットによって示さ
れている。
以上のことをまとめてみると、本発明は、主レンズを備えるインライン形電子
銃を持つ陰極線管を有する表示装置において、アノード電圧を１６ないし２２キ
ロボルトとし、パラメータＶa 0.5・ｐ3/2を５０ｋＶ0.5ｍｍ3/2よりも大きくす
るようにしている。これにより、色純度を犠牲にすることなく全体の電力削減を
達成することができる。
なお、本発明の範囲内で多種の変形が可能であることは勿論である。