JP2001015045A - 受像管装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクリーン全面において電子ビームのスポッ
ト水平径の伸長を抑制して高画質な受像管装置を提供す
る。 【解決手段】 偏向時に４極レンズ磁界４６により垂直
方向で集束作用が加わっても、蛍光面４の全面におい
て、電子ビーム４１が垂直方向についてアンダーフォー
カスまたは適正フォーカスとなるようにＤＡＦ電子銃の
４極レンズ電界４４およびメインレンズ電界４５を設定
する。また、偏向時に４極レンズ磁界４６により水平方
向で発散作用が加わっても蛍光面４の全面において、電
子ビーム４１が水平方向についてほぼ適正フォーカスと
なるように４極レンズ電界４４およびメインレンズ電界
４５を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイナミック非点
収差補正（以下、ＤＡＦという）の機能を持つインライ
ン電子銃を備える受像管装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラー受像管装置において、スク
リーン（蛍光面）の大型化および薄型化が進むと同時に
高輝度化も図られている。このような状況において、カ
ラー受像管装置の電子ビームのスポット形状を制御する
ことがますます困難になってきている。

【０００３】図１３は、カラー受像管装置を構成するカ
ラー受像管およびセルフコンバージング偏向ヨークの水
平断面図である。

【０００４】図１３において、カラー受像管装置１０
は、カラー受像管１およびセルフコンバージング偏向ヨ
ーク２を含んでいる。カラー受像管１は、インライン電
子銃３、蛍光面４およびシャドウマスク５を含んでい
る。蛍光面４はカラー受像管１のコーン部の前面の内側
に配置されている。

【０００５】インライン電子銃３は、３本の電子銃をイ
ンライン配列して構成され、カラー受像管１のネック部
分に配置されている。各電子銃は、電子ビームの放出、
制御、加速および集束を行う。この３本の電子銃からな
るインライン電子銃３は、それぞれ赤色、緑色および青
色の３色の光を発生させるための３本の電子ビーム６を
出射する。各電子銃は電子ビーム６を蛍光面４上で最も
小さなスポットになるように絞る集束という動作をす
る。電子銃の陰極から出た電子は、陰極付近の電界の作
用で一度細く集められてビームを形成する。電子ビーム
のビーム径は電子銃の中で一度最小となり、その後広が
っていく。このビーム径の最小となる点をクロスオーバ
ーという。クロスオーバーから広がっていく電子ビーム
を蛍光面４上で最小のスポットに絞るのが電子銃の中で
発生されるメインレンズ電界の役割である。メインレン
ズ電界は、光を集束する凸レンズに似て電子ビームを集
束することができる。

【０００６】シャドウマスク５は、インライン電子銃３
と蛍光面４との間に配置され、複数の孔またはスリット
を有している。シャドウマスク５の孔またはスリットに
入射する３本の電子ビーム６の入射角によって色選別が
行われる。

【０００７】蛍光面４には、シャドウマスク５の孔また
はスリットを通過した３本の電子ビーム６が射突する３
つの異なる領域に、赤、緑および青の３つの蛍光体が塗
布されている。そのため、蛍光面４に照射される３本の
電子ビーム６によりカラー画像を表示することができ
る。

【０００８】赤、緑、青の３色の画像の重ね合わせが悪
いと画質が低下する。そのため、３本の電子ビーム６
は、スクリーン上のどの位置に偏向されても蛍光面４上
で１つに集まるように設定される。この３本の電子ビー
ム６の集中がコンバーゼンスである。蛍光面４の曲率と
３本の電子ビーム６が集中する面の曲率との違いから３
本の電子ビーム６の集中がずれるミスコンバーゼンスを
生じるので、コンバーゼンス補正を行うのが一般的であ
る。コンバーゼンス補正の一種にセルフコンバーゼンス
補正がある。偏向コイルの巻線の分布を特殊な形状にし
てカラー受像管１の軸方向の磁界を不均一にしてコンバ
ーゼンス補正を行うのがセルフコンバーゼンス補正であ
る。そのような偏向ヨークをセルフコンバージング偏向
ヨークと呼ぶ。

【０００９】セルフコンバージング偏向ヨーク２は、イ
ンライン電子銃３から出射された電子ビーム６を偏向す
るための偏向磁界を発生するが、このセルフコンバージ
ング偏向ヨーク２により発生される偏向磁界は、セルフ
コンバーゼンスを行うために不均一なものになってい
る。このセルフコンバージング偏向ヨーク２は、インラ
イン電子銃３の電子ビーム出射端近傍のカラー受像管１
の周囲に配置されている。

【００１０】図１４はセルフコンバーゼンス用の偏向磁
界の分布を説明するための図である。図１４（ａ）に
は、セルフコンバーゼンス用の水平偏向磁界が示され、
図１４（ｂ）にはセルフコンバーゼンス用の垂直偏向磁
界が示されている。図１４（ａ），（ｂ）において、ｘ
軸はセルフコンバージング偏向ヨーク２が発生する偏向
磁界を蛍光面４の側から見た場合の左右方向を示し、ｙ
軸は上下方向を示す。セルフコンバーゼンスを行いつつ
電子ビーム６を偏向するために、セルフコンバージング
偏向ヨーク２が発生する水平偏向磁界は、図１４（ａ）
に示すようにピンクッション状に歪んでおり、垂直偏向
磁界は図１４（ｂ）に示すようにバレル状に歪んでい
る。

【００１１】ここで、図１３に示すように、電子ビーム
６をインライン電子銃３から見て左側に偏向させる場合
について説明する。図１４（ａ）に示すピンクッション
状の磁界分布へ紙面裏側から電子ビームが入射したと仮
定した場合、前述の偏向を行うために電子ビームはこの
分布の右半分の影響を大きく受ける。

【００１２】電子ビームが図１４（ａ）の右半分の水平
偏向磁界から受ける力について図１５を用いて説明す
る。図１５（ａ）に示す磁界分布２０１は、図１５
（ｂ）に示す２極磁界成分２０２と図１５（ｃ）に示す
４極磁界成分２０３とを合成したものとみなすことがで
きる。

【００１３】図１５（ａ）に示すピンクッション状の磁
界分布２０１に紙面裏側から１本の電子ビームが入射し
た場合について考える。図１５（ｂ）に示す２極磁界成
分２０２に紙面裏側から入射した電子ビーム２０５は、
右向きの力２０４を受ける。一方、図１５（ｃ）に示す
４極磁界成分２０３に紙面裏側から入射した電子ビーム
２０５は、垂直方向では電子ビーム２０５の中心へ向か
う力２０７を受け、水平方向では電子ビーム２０５の中
心から外側へ向かう力２０６を受ける。４極磁界成分２
０３は３本の電子ビームにセルフコンバーゼンス作用を
与えるものであるが、３本の電子ビームのうちの任意の
１本の電子ビーム２０５について見ると、水平方向に発
散作用を与え、垂直方向に集束作用を与える。そのた
め、電子ビーム２０５は、水平方向に偏向されることに
よって横長偏平の断面形状となる。

【００１４】次に、図１４（ｂ）に示すバレル状の垂直
偏向磁界によって、例えば上方へ電子ビーム６が偏向さ
れる場合に電子ビーム６に働く力について図１６を用い
て説明する。図１４（ｂ）に示すバレル状の磁界分布へ
紙面裏側から入射した電子ビームの上方への偏向を行う
場合、電子ビームはこの分布の上半分の影響を大きく受
ける。図１６（ａ）に示すバレル状の垂直偏向磁界の上
半分の磁界分布２１１は、図１６（ｂ）に示す２極磁界
成分２１２と図１６（ｃ）に示す４極磁界成分２１３と
を合成したものとみなすことができる。

【００１５】図１６（ｂ）に示す２極磁界成分２１２に
紙面裏側から入射した１本の電子ビーム２１５は、上向
きの力２１４を受ける。一方、図１６（ｃ）に示す４極
磁界成分２１３に紙面裏側から入射した電子ビーム２１
５は、垂直方向では電子ビーム２１５の中心に向かう力
２１７を受け、水平方向では電子ビーム２１５の中心か
ら外側へ向かう力２１６を受ける。そのため、電子ビー
ム２１５は、垂直方向に偏向されることによって横長偏
平の断面形状となる。

【００１６】図１７はスクリーンの各部に形成されるス
ポットが偏向により歪む様子を説明するための概念図で
ある。図１７に示すように、スクリーン２２０の中心部
に位置するスポット２２１は偏向されないので偏向磁界
による歪みを生じない。スクリーン２２０の左右の端部
における上下方向の中央に位置するスポット２２２，２
２３は水平偏向のみの影響によって歪んでいる。また、
スクリーン２２０の上部中央および下部中央にそれぞれ
位置するスポット２２４，２２５は垂直偏向のみの影響
によって歪んでいる。そして、それぞれスクリーンの４
つの隅部に位置するスポット２２６〜２２９は水平偏向
および垂直偏向の両方の影響によって歪んでいる。

【００１７】スクリーン２２０の各点においてスポット
形状はそれぞれ異なるが、図１５および図１６を用いて
説明したように、スポット２２２〜２２９を歪ませてい
る原因は４極磁界成分２０３，２１３であるので、説明
を簡単にするために水平偏向のみによって電子ビームが
変形する過程について図１８および図１９を用いて説明
する。

【００１８】図１８には、偏向されていない場合の電子
ビームの状態が光学レンズ系に模して示されている。

【００１９】図１８においては、走査線２６４を描いて
動く１本の電子ビーム２５１が蛍光面４の中央部２６３
に射突している。このとき水平偏向磁界は発生しておら
ず、電子ビーム２５１は偏向による変形を受けていな
い。図１８（ａ）には、図１３に示したインライン電子
銃３のメインレンズ位置から蛍光面４に達するまでの間
の電子ビーム２５１の形状が示され、図１８（ｂ）には
図１３に示したインライン電子銃３を通って蛍光面４に
至るまでの電子ビーム２５１の水平断面が示され、図１
８（ｃ）には図１３に示したインライン電子銃３の内部
を通って蛍光面４に至るまでの電子ビーム２５１の垂直
断面が示されている。

【００２０】図１８（ｂ），（ｃ）に示されているよう
に、光学レンズ系の物点に相当するクロスオーバー部２
５２から蛍光面４に向かって出射された電子ビーム２５
１の包絡線２５３はクロスオーバー部２５２からの距離
に応じて広がる。そして、メインレンズ電界２５５に到
達した電子ビーム２５１はメインレンズ電界２５５の集
束作用により蛍光面４上で最適にフォーカスされてスポ
ット２５７を形成する。図１８（ａ）に示すようにメイ
ンレンズ位置における断面形状２６１および偏向中心に
おける断面形状２６２はともに円形となっており、蛍光
面４上のスポット２５７も円形で水平径および垂直径が
同じになり、従って縦横比が１になっている。ここでい
う偏向中心は、３次元的な広がりを持つ偏向磁界が実効
的に集中しているとみなせる位置である。

【００２１】図１９は、水平偏向磁界のみによって偏向
されている場合に補正されていない電子ビームの状態を
光学レンズ系に模して示している。

【００２２】図１９においては、蛍光面の中央部２６３
を通り走査線２６４を描いて右に偏向された１本の電子
ビーム２７１が蛍光面４の右端部に射突している。図１
９（ａ）には、図１３に示したインライン電子銃３のメ
インレンズ位置から蛍光面４に達するまでの電子ビーム
２７１の形状が示され、図１９（ｂ）には、図１３に示
したインライン電子銃３の内部から蛍光面４に至るまで
の電子ビーム２７１の水平断面が示され、図１９（ｃ）
には、図１３に示したインライン電子銃３の内部を通っ
て蛍光面４に至るまでの電子ビーム２７１の垂直断面が
示されている。

【００２３】図１９（ｂ），（ｃ）に示されている４極
磁界成分２７６は、図１３のセルフコンバージング偏向
ヨーク２の水平偏向磁界の４極磁界成分によるレンズ作
用を示しており、偏向を生ぜしめる２極磁界成分に相当
するプリズム作用等の記載は省略している。クロスオー
バー部２７２から蛍光面４に向かう電子ビーム２７１の
包絡線２７３はクロスオーバー部２７２からの距離に応
じて広がっている。次に、電子ビーム２７１はメインレ
ンズ電界２７５において集束作用を受ける。メインレン
ズ電界２７５を通過した電子ビーム２７１は４極磁界成
分２７６において水平方向では発散作用を受け、垂直方
向では集束作用を受ける。

【００２４】図１９（ｂ）に示すように水平方向におい
ては、蛍光面４の上で最適にフォーカスされたスポット
２７７が形成される。一方、図１９（ｃ）に示すように
垂直方向では、オーバーフォーカスになっている。その
ため、蛍光面４の手前でクロスオーバー部２７８が形成
され、それによりスポット２７７は図１９（ａ）に示す
コア部２７９および垂直方向に延びるヘイズ部２８０を
有する。ヘイズ部２８０は垂直方向の解像度を著しく低
下させる。

【００２５】図１９（ａ）に示すように、メインレンズ
位置における断面形状２８１は円形であり、偏向中心に
おける断面形状２８２もほぼ円形となっている。しか
し、水平偏向磁界の４極磁界成分２７６により、水平方
向では発散され、垂直方向では集束されるため、コア部
２７９の形状は横長になっている。

【００２６】上記の問題を解決してスクリーン全域にお
いて高い解像度を得るための一般的な手段として、例え
ば特開昭６１−９９２４９号公報に開示されているダイ
ナミック非点収差補正電子銃（ＤＡＦ電子銃）の使用が
挙げられる。

【００２７】図２０は、水平偏向磁界のみによって偏向
されている場合にＤＡＦ電子銃により補正されている電
子ビームの状態を光学レンズ系に模して示している。

【００２８】図２０においては、蛍光面の中心部３０３
を通り走査線３０４を描いて右に偏向された１本の電子
ビーム２９１が蛍光面４の右端部に射突している。図２
０（ａ）には、ＤＡＦ電子銃のメインレンズ位置から蛍
光面４に達するまでの電子ビーム２９１の形状が示さ
れ、図２０（ｂ）には、ＤＡＦ電子銃の内部から蛍光面
４に至るまでの電子ビーム２９１の水平断面が示され、
図２０（ｃ）には、ＤＡＦ電子銃の内部を通って蛍光面
４に至るまでの電子ビーム２９１の垂直断面が示されて
いる。

【００２９】図２０（ｂ），（ｃ）に示されている４極
レンズ電界２９４はＤＡＦ電子銃により発生される。ク
ロスオーバー部２９２から蛍光面４に向かう電子ビーム
２９１の包絡線２９３は、クロスオーバー部２９２から
の距離に応じて広がっている。電子ビーム２９１は４極
レンズ電界２９４に入射し、４極レンズ電界２９４によ
って水平方向では集束作用を受け、垂直方向では発散作
用を受ける。次に、メインレンズ電界２９５を通過する
際に電子ビーム２９１はメインレンズ電界２９５におい
て集束作用を受ける。なお、ＤＡＦ電子銃では、４極レ
ンズ電界２９４の形成に伴い、メインレンズ電界２９５
の集束作用が弱められる。

【００３０】メインレンズ電界２９５を通過した電子ビ
ーム２９１は、水平偏向される際に４極磁界成分２９６
によって水平方向では発散作用を受け、垂直方向では集
束作用を受ける。そのため、図２０（ｂ）に示すよう
に、水平方向においては、蛍光面４の上で適正にフォー
カスされたスポット２９７が形成される。一方、図２０
（ｃ）に示すように、垂直方向では蛍光面４の手前で電
子ビーム２９１が焦点を結んでいる。以後、このように
蛍光面の前方で電子ビームが焦点を結ぶ状態をオーバー
フォーカスと呼ぶ。逆に、蛍光面の後方で電子ビームが
焦点を結ぶ状態をアンダーフォーカスと呼ぶ。また、蛍
光面上で電子ビームが焦点を結ぶ状態を適正フォーカス
と呼ぶ。

【００３１】しかし、オーバーフォーカスが原因で形成
されるクロスオーバー部２９８は図１９（ｃ）に示すク
ロスオーバー部２７８に比べて蛍光面４に近いところに
形成されているので、図２０（ａ）のスポット２９７
は、図１９（ａ）のスポット２７７に比べて垂直径が縮
小されたヘイズ部３０６を有している。

【００３２】図２０（ａ）に示すように、図２０
（ｂ），（ｃ）の４極レンズ電界２９４によって、メイ
ンレンズ位置においては電子ビーム２９１の断面形状３
０１は、垂直方向に伸びるとともに水平方向に縮んだ偏
平な形状になっている。

【００３３】偏向中心における電子ビーム２９１の断面
形状３０２は、図２０（ｂ），（ｃ）のメインレンズ電
界２９５の集束作用によって、メインレンズ位置の断面
形状３０１に比べて水平方向にさらに縮小される。しか
し、垂直方向では水平方向に比べて断面形状が縮小され
る割合は小さいか、または逆に伸長され、電子ビーム２
９１の断面形状３０２は断面形状３０１に比べてさらに
縦長になる。

【００３４】図２１は、ＤＡＦ電子銃の４極レンズ電界
２９４を発生させるためのダイナミック電圧とスポット
形状との関係を説明するための図である。ビーム電流が
０．５ｍＡの場合である。図２１を説明するのに先立ち
ダイナミック電圧について簡単に説明する。ダイナミッ
ク電圧は水平走査周波数でパラボラ状に変化する。ここ
では、スクリーンの上下方向の中央を水平に走査線が通
る場合のダイナミック電圧の変化について説明する。ス
クリーンの右端部において図２０に示すスポット２９７
が形成されているとき、ダイナミック電圧は最大になっ
ており、図２０に示すレンズ電界２９４も最大となって
いる。このとき、ダイナミック電圧は図２０のメインレ
ンズ電界２９５を弱めるように働いている。

【００３５】ところが、スクリーンの中心部３０３に図
２０の電子ビーム２９１が射突しているとき、ダイナミ
ック電圧は最小すなわち０になっており、図２０に示し
た４極レンズ電界２９４は存在しない。そのため、図１
８に示した状態と同じになる。このときには、偏向磁界
が存在しないために図２０に示した４極磁界成分２９６
は存在せず、したがって補正の必要がないということで
ある。またこのときには、ダイナミック電圧によりメイ
ンレンズ電界２９５が弱められる作用もない。

【００３６】スクリーンの左端部においてもスクリーン
の右端部と同様にダイナミック電圧が最大となる。以
下、スクリーンの右端部および左端部におけるダイナミ
ック電圧を最大ダイナミック電圧と呼ぶ。

【００３７】垂直方向に電子ビームが偏向されるときに
も図２０の４極磁界成分２９６と同じような磁界成分が
発生するので、ダイナミック電圧の印加が必要になる。
そのため、ダイナミック電圧は垂直走査周波数でパラボ
ラ状に変化する。つまり、ダイナミック電圧の包絡線が
パラボラ状になる。例えば、スクリーン上において図１
７のスポット２２４の位置する上部中央およびスポット
２２５の位置する下部中央と図１７のスポット２２１の
位置する中心部で比較すると、ダイナミック電圧は上部
中央および下部中央で最大となり、中心部で最小すなわ
ち０となる。

【００３８】図２１では、中心部のスポット形状と端部
のスポット形状とを比較するためスポットが端部に位置
するときの最大ダイナミック電圧を０、０．５および
１．０ｋＶに設定している。なお、スポットが端部に位
置するときの最大ダイナミック電圧が０ｋＶというのは
ダイナミック電圧を印加していないということである。

【００３９】スクリーンの端部における最大ダイナミッ
ク電圧をどのような値に設定してもスクリーンの中心部
においてダイナミック電圧は常に０ｋＶであるので、図
１８に示すようにスクリーン中心部に形成されるスポッ
ト２５７の水平径は例えば０．９ｍｍで一定である。一
方、図１９および図２０に示すように、スクリーンの上
下方向の中央でかつ左右方向の端部に形成されるスポッ
ト２７７，２９７の水平径は、最大ダイナミック電圧が
０ｋＶ、０．５ｋＶ、１．０ｋＶと変化するのに伴って
例えば２．００ｍｍ、２．００ｍｍ、２．０５ｍｍと変
化する。これらのスポット２７７，２９７は、コア部２
７９，３０５およびヘイズ部２８０，３０６を有する。

【００４０】最大ダイナミック電圧が０ｋＶのときのス
ポット２７７のコア部２７９およびヘイズ部２８０に比
べ、最大ダイナミック電圧が０．５ｋＶ〜１．０ｋＶの
ときのスポット２９７のコア部３０５およびヘイズ部３
０６は垂直径が十分小さくなっている。一方、ビーム電
流値が０．５ｍＡと小さく電子ビームの電流密度が小さ
いため、水平方向の伸長比（端部のスポットの水平径／
中心部のスポットの水平径）は例えば、２．２２〜２．
２７でほぼ一定となっており、水平径は改善されない。

【００４１】ＤＡＦ電子銃を備える従来のカラー受像管
装置では、スポットの水平径については考慮せず、スポ
ットの垂直径の縮小と回路のコストダウンの兼ね合いで
最大ダイナミック電圧が決定される。また、スポットの
垂直径を過度に縮小するとモアレが発生するため、最大
ダイナミック電圧を過度に大きく設定しないようにす
る。その結果、スクリーンの中心部を除き、電子ビーム
の垂直方向はオーバーフォーカスに限られていた。

【００４２】

【発明が解決しようとする課題】従来のカラー受像管装
置では、大型化にともなう電子ビームの経路長の増大、
薄型化にともなう電子ビームの偏向角度の増大および高
輝度化にともなう電子ビームの電流量の増加によってス
クリーン全面において電子ビームのスポットの水平径が
伸長し、解像度の低下が生じて画質が低下してしまう。

【００４３】本発明の目的は、スクリーン全面において
電子ビームのスポット水平径の伸長が抑制された高画質
な受像管装置を提供することである。

【００４４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、種々の実験
および検討を重ねた結果、電子ビームの電流量が一定値
を超えると、電流量の増加に伴って空間電荷リパルジョ
ン（斥力）効果によるビームスポットの伸長現象が急激
に著しくなることを見い出した。そして、この空間電荷
リパルジョン効果によるビームスポットの伸長現象を抑
制することにより電子ビームのスポット径を調整すべく
以下の発明を案出した。

【００４５】（第１の発明）第１の発明に係る受像管装
置は、蛍光面を有する受像管と、複数の電子ビームを受
像管の蛍光面に向かって出射する電子銃と、電子銃によ
り出射された電子ビームを偏向するとともにセルフコン
バーゼンスを行う偏向磁界を発生する偏向手段とを備
え、電子銃は、電子ビームの偏向角度に応じて電子ビー
ムの垂直方向への発散作用および水平方向への集束作用
を動的に変化させるとともに、蛍光面の中心部を除いて
垂直方向における電子ビームの焦点が蛍光面の後方に位
置しかつ蛍光面上に水平方向における電子ビームの焦点
が蛍光面上に位置するように電子ビームを集束させるも
のである。

【００４６】本発明に係る受像管装置においては、電子
ビームが蛍光面の中心部以外の領域に照射される場合、
偏向手段により偏向される際に、電子ビームはセルフコ
ンバーゼンスを行うための偏向磁界の軸非対称レンズ作
用によって歪む。その歪みは、電子銃により、電子ビー
ムの垂直方向への発散作用および水平方向への集束作用
が電子ビームの偏向角度に応じて動的に変化されること
によって修正される。その際に、電子ビームは、電子銃
により、垂直方向における電子ビームの焦点が蛍光面の
後方に位置し、かつ水平方向における電子ビームの焦点
が蛍光面上に位置するように集束される。

【００４７】それにより、蛍光面の手前でクロスオーバ
ー部が発生せず、電子ビームの電流密度が大きい場合に
生じる空間電荷リパルジョンによるスポット水平径の伸
長を小さく抑えることができ、カラー受像管装置の画質
を向上させることができる。

【００４８】（第２の発明）第２の発明に係る受像管装
置は、第１の発明に係る受像管装置の構成において、電
子銃は、蛍光面上に形成される電子ビームのスポットの
水平径ｄｈと垂直径ｄｖとの比ｄｈ／ｄｖが、蛍光面の
両端部において１以上になるように電子ビームを集束さ
せるものである。

【００４９】この場合、電子銃において垂直方向への発
散作用を発生させるための電圧を小さくすることがで
き、その電圧を発生させるための回路を形成しやすくす
るとともに消費電力を抑えることができる。

【００５０】（第３の発明）第３の発明に係る受像管装
置は、第２の発明に係る受像管装置の構成において、電
子銃は、蛍光面上に形成される電子ビームのスポットの
水平径ｄｈと垂直径ｄｖとの比ｄｈ／ｄｖが、蛍光面の
両端部において２以下になるように電子ビームを集束さ
せるものである。

【００５１】この場合、電子ビームのスポットの垂直径
ｄｖが小さくなりすぎて、モアレが発生することを防止
することができる。

【００５２】（第４の発明）第４の発明に係る受像管装
置は、第３の発明に係る受像管装置の構成において、電
子銃は、蛍光面上に形成される電子ビームのスポットの
水平径ｄｈと垂直径ｄｖとの比ｄｈ／ｄｖが、蛍光面の
両端部において１．２以上になるように電子ビームを集
束させるものである。

【００５３】この場合、横長の蛍光面を有する受像管装
置の表示の精細さについて垂直方向と水平方向で良好な
バランスをとることができ、画質を向上させることがで
きる。

【００５４】（第５の発明）第５の発明に係る受像管装
置は、第１〜第４のいずれかの発明の受像管装置の構成
において、電子銃は、電子ビームの偏向角度に応じて動
的に変化するダイナミック電圧の印加により電子ビーム
の偏向角度に応じて電子ビームの垂直方向への発散作用
および水平方向への集束作用を動的に変化させる軸非対
称レンズ電界を形成する第１および第２の集束電極を含
み、第１および第２の集束電極は、蛍光面の中心部を除
いて垂直方向における電子ビームの焦点が蛍光面の後方
に位置しかつ水平方向における電子ビームの焦点が蛍光
面上に位置するようにダイナミック電圧が設定されたも
のである。

【００５５】この場合、ダイナミック電圧の設定によ
り、垂直方向における電子ビームの焦点が蛍光面の後方
に位置し、かつ水平方向における電子ビームの焦点が蛍
光面上に位置するように電子ビームを集束させるので、
従来からある電子銃の構造をそのまま用いることがで
き、蛍光面全面において電子ビームのスポット水平径の
伸長が抑制された受像管装置を容易に提供することがで
きる。

【００５６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
実施の形態１におけるカラー受像管装置について図１〜
図８および図１３を用いて説明する。

【００５７】実施の形態１のカラー受像管装置は、図１
３に示したカラー受像管１および図１３に示したセルフ
コンバージング偏向ヨーク２を備え、図１３のカラー受
像管１のインライン電子銃３として図１に示すダブルク
ワドラポール−ダイナミック非点収差補正電子銃（以
下、ＤＱ−ＤＡＦ電子銃と呼ぶ）を備える。

【００５８】図１はＤＱ−ＤＡＦ電子銃の一構成例を示
す斜視図である。図１に示すＤＱ−ＤＡＦ電子銃は、Ｄ
ＡＦ電子銃のフォーカス補正用の４極レンズ電界に加え
て、レンズ倍率補正用の４極レンズ電界を発生させるこ
とができる。

【００５９】図１に示すＤＱ−ＤＡＦ電子銃１１は、３
個の陰極１２ａ〜１２ｃ、制御電極１３、加速電極１
５、第１補助電極１７、第２補助電極１９、第１集束電
極２１、第２集束電極２４および最終加速電極２９を備
え、それら各構成要素がこの記載の順序に従って配置さ
れている。

【００６０】３個の陰極１２ａ〜１２ｃは、並列に配置
されている。制御電極１３は、３個の陰極１２ａ〜１２
ｃから出射される３本の電子ビームがそれぞれ到達する
箇所に円形の電子ビーム通過孔１４ａ〜１４ｃを有して
いる。陰極１２ａ〜１２ｃから出射された電子ビーム
は、まず電子ビーム通過孔１４ａ〜１４ｃを通過し、そ
の電子ビーム量が主に制御電極１３と陰極１２ａ〜１２
ｃとの間の電位差によって制御される。

【００６１】加速電極１５は、制御電極１３の電子ビー
ム通過孔１４ａ〜１４ｃを通過した３本の電子ビームの
到達位置に円形の電子ビーム通過孔１６ａ〜１６ｃを有
している。加速電極１５には、制御電極１３より高い電
圧が印加される。

【００６２】第１補助電極１７は、加速電極１５の電子
ビーム通過孔１６ａ〜１６ｃを通過した３本の電子ビー
ムのそれぞれの到達位置に円形の電子ビーム通過孔１８
ａ〜１８ｃを有している。この第１補助電極１７と加速
電極１５との間には第１補助電極１７に印加されるフォ
ーカス電圧Ｖｆによってプリフォーカス電界が形成され
る。

【００６３】第２補助電極１９は、第１補助電極１７の
電子ビーム通過孔１８ａ〜１８ｃを通過した３本の電子
ビームの各到達位置に、垂直方向に長い矩形状の電子ビ
ーム通過孔２０ａ〜２０ｃを有している。この電子ビー
ム通過孔２０ａ〜２０ｃの短辺は、第１補助電極１７と
第２補助電極１９との間に印加されるダイナミック電圧
Ｖｄによって４極レンズ電界が生じない程度に、電子ビ
ーム通過孔１８ａ〜１８ｃに比べ、十分大きく設定され
ている。

【００６４】第１集束電極２１は、第２補助電極１９に
対向する端面に水平方向に長い矩形状の電子ビーム通過
孔２２ａ〜２２ｃを有している。この電子ビーム通過孔
２２ａ〜２２ｃは第２補助電極１９の電子ビーム通過孔
２０ａ〜２０ｃを通過した３本の電子ビームがそれぞれ
到達する箇所に位置する。この第１集束電極２１の電子
ビーム通過孔２２ａ〜２２ｃの長辺は第２補助電極１９
の電子ビーム通過孔２０ａ〜２０ｃの短辺より長く、電
子ビーム通過孔２２ａ〜２２ｃの短辺は電子ビーム通過
孔２０ａ〜２０ｃの長辺より短い。そのような構成によ
り、第２補助電極１９と第１集束電極２１との間に印加
されるダイナミック電圧Ｖｄに応じて矩形状の電子ビー
ム通過孔２０ａ〜２０ｃと矩形状の電子ビーム通過孔２
２ａ〜２２ｃとの間に４極レンズ電界が形成される。

【００６５】また、第１集束電極２１は、後述する第２
集束電極２４に対向する端面に、垂直方向に長い矩形状
の電子ビーム通過孔２３ａ〜２３ｃを有する。これら電
子ビーム通過孔２３ａ〜２３ｃは電子ビーム通過孔２２
ａ〜２２ｃを通過した３本の電子ビームがそれぞれ到達
する箇所に位置する。

【００６６】第２集束電極２４は、第１集束電極２１に
対向する端面に水平方向に長い矩形状の電子ビーム通過
孔２５ａ〜２５ｃを有する。これら電子ビーム通過孔２
５ａ〜２５ｃは電子ビーム通過孔２３ａ〜２３ｃを通過
した３本の電子ビームがそれぞれ到達する箇所に位置す
る。この第２集束電極２４の電子ビーム通過孔２５ａ〜
２５ｃの長辺は、第１集束電極２１の電子ビーム通過孔
２３ａ〜２３ｃの短辺より長く、電子ビーム通過孔２５
ａ〜２５ｃの短辺は電子ビーム通過孔２３ａ〜２３ｃの
長辺より短い。そのような構成により、第１集束電極２
１と第２集束電極２４との間に印加されるダイナミック
電圧Ｖｄに応じて矩形状の電子ビーム通過孔２３ａ〜２
３ｃと矩形状の電子ビーム通過孔２５ａ〜２５ｃとの間
に４極レンズ電界が形成される。

【００６７】第２集束電極２４は、後述する最終加速電
極２９に対向する端面に水平方向に長い長円形の開口２
６を有している。この開口２６に通じる内部空間は、開
口２６が設けられた端面および水平面に対して垂直な金
属製の隔板２７，２８によって３分割されている。この
隔板２７，２８は開口２６に対向する辺に所定の曲率半
径をもつ円弧状凹欠部を有している。

【００６８】最終加速電極２９は、第２集束電極２４に
対向する端面に、水平方向に長い長円形の開口３０を有
している。この開口３０から内部に通じる空間は、開口
３０が設けられた端面および水平面に対して垂直な金属
製の隔板３１，３２によって３分割されている。第２集
束電極２４とは反対側の最終加速電極２９の端面は開放
されており、そこから蛍光面４に向けて電子ビームが出
射される。この最終加速電極２９と第２集束電極２４と
の間にメインレンズ電界が形成される。

【００６９】図１のＤＱ−ＤＡＦ電子銃１１を、最大偏
向角度１０４度で３２インチ画面をもつＣＲＴ（陰極線
管）に用いた場合、例えば陰極１２ａ〜１２ｃには５０
〜１５０Ｖが印加され、制御電極１３には０Ｖが印加さ
れ、加速電極１５には７００Ｖが印加され、第１補助電
極１７および第１集束電極２１にはフォーカス電圧Ｖｆ
として７ｋＶが印加され、最終加速電極２９にはアノー
ド電圧Ｖａとして３２ｋＶが印加される。第２補助電極
１９および第２集束電極２４と第１集束電極２１との間
には、ダイナミック電圧Ｖｄとして０〜１ｋＶの間で変
化する電圧が印加される。

【００７０】次に、出射した電子ビームを水平方向に偏
向する場合における図１のＤＱ−ＤＡＦ電子銃１１の動
作について図２を用いて説明する。図２は水平偏向磁界
のみによって偏向されている場合にＤＱ−ＤＡＦ電子銃
１１により補正されている電子ビームの状態を光学レン
ズ系に模して示している。

【００７１】図２においては、蛍光面４の中心部から右
に偏向された１本の電子ビーム４１が蛍光面４の右端部
に射突している。図２（ａ）には、図１のＤＱ−ＤＡＦ
電子銃１１の内部から蛍光面４に至るまでの電子ビーム
４１の水平断面が示され、図２（ｂ）には、ＤＱ−ＤＡ
Ｆ電子銃１１の内部を通って蛍光面４に至るまでの電子
ビーム４１の垂直断面が示されている。

【００７２】図１に示すＤＱ−ＤＡＦ電子銃１１の電極
１２ａ〜１２ｃからは３本の電子ビームが出射される
が、これらに生じるスポットの歪みはいずれも偏向磁界
によって生じる４極レンズ作用によるものであるので、
説明を簡単にするために以後の説明は１本の電子ビーム
について行う。

【００７３】例えば、図１の陰極１２ａから図２の電子
ビーム４１が出射されるものとすると、電子ビーム４１
には、制御電極１３および加速電極１５の付近でクロス
オーバー部４２が形成される。次に電子ビーム４１が通
過する加速電極１５と第１補助電極１７との間に形成さ
れているプリフォーカスレンズ電界の働きによって電子
ビーム４１の発散が抑えられる。なお、図２ではプリフ
ォーカスレンズ電界に相当するレンズの記載は省略され
ている。

【００７４】第１補助電極１７および第２補助電極１９
を通過した電子ビーム４１は、第２補助電極１９と第１
集束電極２１との間に形成されている４極レンズ電界４
９によって、水平方向では発散作用を受け、垂直方向で
は集束作用を受ける。この４極レンズ電界４９によりレ
ンズ倍率の補正が行われ、スポットの形状歪みが改善さ
れる。

【００７５】第１集束電極２１を通過して第１集束電極
２１と第２集束電極２４との間に到達した電子ビーム４
１は、第１集束電極２１と第２集束電極２４との間に形
成される４極レンズ電界４４によって水平方向では集束
作用を受け、垂直方向では発散作用を受ける。このＤＱ
−ＤＡＦ電子銃１１では、４極レンズ電界４４を形成す
るためのダイナミック電圧Ｖｄが従来に比べ大きく設定
され、４極レンズ電界４４による作用が従来よりも大き
くなるように設定されている。それにより、後述するよ
うに電子ビーム４１が垂直方向でアンダーフォーカスと
なる。

【００７６】さらに、電子ビーム４１は、第２集束電極
２４と最終加速電極２９との間に形成されたメインレン
ズ電界４５によって集束され、水平方向については偏向
磁界によって生じる４極磁界成分４６の発散作用を受け
て蛍光面４の上で焦点を結ぶ。一方、垂直方向について
電子ビーム４１は、４極磁界成分４６によって蛍光面４
の後方で焦点を結ぶように集束され、蛍光面４上ではア
ンダーフォーカスとなる。

【００７７】図３は、第２補助電極１９および第２集束
電極２４に印加される電圧の波形図である。フォーカス
電圧Ｖｆを越える電圧成分がダイナミック電圧Ｖｄであ
る。また、Ｈは１水平走査期間を示し、実線５８で示さ
れているのが実施の形態１で用いられるダイナミック電
圧Ｖｄであり、点線５９で示されているのが従来のダイ
ナミック電圧Ｖｄである。フォーカス電圧Ｖｆは、第１
補助電極１７および第１集束電極２１に印加される。フ
ォーカス電圧Ｖｆは加速電極１５と第１補助電極１７と
の間にプリフォーカスレンズ電界を形成するためにも用
いられる。また、メインレンズ電界４５は第２集束電極
２４の電圧Ｖｆ＋Ｖｄと最終加速電圧２９のアノード電
圧Ｖａとの差によって形成される。

【００７８】例えば、時刻ｔ１において、電子ビーム４
１は蛍光面４の左端部に射突するように偏向されてお
り、時刻ｔ２には蛍光面４の中心部に射突しており、時
刻ｔ３においては蛍光面４の右端部に射突するように偏
向されている。したがって、ダイナミック電圧Ｖｄは、
時刻ｔ１，ｔ３で蛍光面４の左右端部に電子ビームが射
突している際に最大となり、蛍光面４の中心部に向かっ
て例えばパラボラ状に徐々に減少し、時刻ｔ２で蛍光面
４の中心部に電子ビームが射突しているときに最小（０
Ｖ）になる。この左右端部におけるダイナミック電圧Ｖ
ｄを最大ダイナミック電圧と呼ぶ。

【００７９】実施の形態１で用いる実線５８のダイナミ
ック電圧Ｖｄは、時刻ｔ２を除き、点線５９で示す従来
のダイナミック電圧Ｖｄに比べ、常に大きく設定され
る。それによって、垂直方向において図２に示した４極
レンズ電界４４の発散作用は従来よりも大きくなり、中
心部を除く蛍光面４の全面において常にアンダーフォー
カスとなる。なお、水平方向においては、実線５８の大
きなダイナミック電圧Ｖｄにより４極レンズ電界４４の
集束作用が大きくなる。しかし、メインレンズ電界４５
の集束作用が弱まり、蛍光面４上で適正フォーカス状態
が保たれる。

【００８０】図４は、図３を用いて説明した最大ダイナ
ミック電圧とスポット形状との関係を示す図である。図
４に示すスポット形状は、最大偏向角度が１０４度の３
２インチ画面を持つスクリーン面がフラットなＣＲＴに
おいて、第１集束電極２１にフォーカス電圧Ｖｆとして
７ｋＶを印加し、最終加速電極２９にアノード電圧Ｖａ
として３２ｋＶを印加し、電子ビームとして４．０ｍＡ
の電流を流した場合に形成される。

【００８１】図４に示す中心部のスポット２５７の形状
は、図１８を用いて説明したように、図２の４極磁界成
分４６および４極レンズ電界４４，４９が生じていない
状態で形成される。したがって、中心部のスポット２５
７の形状は、最大ダイナミック電圧が０．５ｋＶ〜２．
０ｋＶで変化しても、ほぼ同じ大きさの円となる。

【００８２】図４に示す端部のスポット５１の形状は、
０．５ｋＶおよび１．０ｋＶの最大ダイナミック電圧で
形成され、垂直方向がオーバーフォーカス状態で形成さ
れるものである。スポット５１はヘイズ部５１Ｈおよび
コア部５１Ｃを有する。垂直方向でオーバーフォーカス
となっている範囲では、特にヘイズ部５１Ｈにより垂直
径が大きく変化する。一方、図４に示す端部のスポット
４７の形状は、１．５ｋＶおよび２．０ｋＶの最大ダイ
ナミック電圧で形成され、垂直方向がアンダーフォーカ
ス状態で形成されるものである。最大ダイナミック電圧
が１．５ｋＶのときにはヘイズ部が形成されておらず、
最大ダイナミック電圧が２．０ｋＶのときにはヘイズ部
４７Ｈおよびコア部４７Ｃが形成されている。

【００８３】垂直方向がアンダーフォーカス状態となっ
ている範囲では最大ダイナミック電圧を大きくすると垂
直径が大きくなる。しかし、図４において、アンダーフ
ォーカスのときも最大ダイナミック電圧が１．５ｋＶ〜
２．０ｋＶの範囲では、オーバーフォーカスのときと同
じ程度には垂直径が縮小され、垂直径は適正な範囲にあ
る。その一方で、最大ダイナミック電圧が１．５ｋＶお
よび２．０ｋＶの場合における水平方向の伸長比（端部
のスポットの水平径／中心部のスポットの水平径）は、
最大ダイナミック電圧が０．５ｋＶおよび１．０ｋＶの
場合に比べ、小さくなっている。このように、垂直方向
がアンダーフォーカスとなるダイナミック電圧で形成さ
れるスポット４７は、垂直方向がオーバーフォーカスと
なるダイナミック電圧で形成されるスポット５１に比
べ、水平径が小さいので水平方向で高精細な表示がしや
すくなっている。

【００８４】垂直方向がアンダーフォーカスになるよう
に最大ダイナミック電圧を大きく設定して水平径を小さ
くする効果は、電子ビームの電流値が大きくならないと
顕著に現れてこない。このような効果は、空間電界リパ
ルジョンによる電子ビームの発散を考えると説明でき
る。図５は空間電荷リパルジョンによる電子ビームの発
散を説明するための概念図である。メインレンズ電界４
５によって集束された電子ビーム４１は、蛍光面４によ
って一点に焦点を結ぶように設定されている。しかし、
電子ビーム４１は、その構成要素の電子が相互に反発す
ることによって斥力Ｆｒを受けて広がり、蛍光面４上で
はビーム径ｄ_SCを持つ。ビーム径ｄ_SCが空間電荷リパル
ジョンに起因するスポット径の増大分に相当する。

【００８５】空間電荷リパルジョンは電流密度が大きい
ほど大きい。すなわち、電流値が大きいほど、あるいは
ビーム径が小さいほど大きい。また、スクリーンに対す
るビームの入射角が小さいほど、すなわち平行に近いビ
ームほど大きい。図１９（ａ）、あるいは図２０（ａ）
において、蛍光面４の手前で生じるビームの垂直方向の
クロスオーバー部２７８あるいは２９８においては、垂
直方向のビーム径が縮小して電流密度が増大する。した
がって、その部分での空間電荷リパルジョンが増大し、
それに起因してスクリーン上のスポット径の増大が起こ
る。スポット径の増大はビームの入射角が小さい水平方
向でより顕著に起こる。その結果、水平スポット径が増
大し、その程度はビーム電流が増すにつれて大きくな
る。

【００８６】図６には様々な電流値を持つ電子ビームに
ついて最大ダイナミック電圧と両面の端部のスポットの
垂直径との関係が示されている。図７には、様々な電流
値を持つ電子ビームについて最大ダイナミック電圧と両
面の端部のスポットの水平径との関係が示されている。
図６および図７に示されている関係は、最大偏向角度が
１０４度の３２インチ画面を持つＣＲＴにおいて、第１
集束電極２１にフォーカス電圧Ｖｆとして７ｋＶを印加
し、最終加速電極２９にアノード電圧Ｖａとして３２ｋ
Ｖを印加した場合を示している。

【００８７】図６の曲線６１〜６６は、電子ビームの電
流値がそれぞれ０．１、０．５、１．０、２．０、３．
０および４．０ｍＡである場合を示す。また、図７の曲
線７１〜７６は、電子ビームの電流値がそれぞれ０．
１、０．５、１．０、２．０、３．０および４．０ｍＡ
である場合を示す。

【００８８】図６において、垂直方向について、最大ダ
イナミック電圧が１．０ｋＶ付近で適正フォーカスとな
っており、最大ダイナミック電圧が１．０ｋＶ程度より
小さいときにはオーバーフォーカスとなり、最大ダイナ
ミック電圧が１．０ｋＶ程度より大きいときにはアンダ
ーフォーカスとなっている。

【００８９】図７の曲線７１〜７３に示すように、電流
値が０．１、０．５および１．０ｍＡのとき、最大ダイ
ナミック電圧（０〜３．０ｋＶ）にかかわらず端部のス
ポットの水平径はほぼ一定である。ところが、電流値が
２．０、３．０および４．０ｍＡのとき、図７の曲線７
４〜７６に示すように、端部のスポットの水平径は最大
ダイナミック電圧の設定値（０〜３．０ｋＶ）の増加に
伴って減少する。したがって、電流値が２．０、３．０
および４．０ｍＡのとき、最大ダイナミック電圧の最適
値は、電子ビームが垂直方向でオーバーフォーカスとな
っている範囲よりもむしろ、水平径が小さくなっている
範囲つまり電子ビームが垂直方向でアンダーフォーカス
となる範囲に存在する。

【００９０】最大ダイナミック電圧の最適な設定値につ
いて図８を用いて説明する。図８は図６および図７から
得られたスポットの縦横比と最大ダイナミック電圧との
関係を示す図である。縦横比とは、スポットの垂直径ｄ
ｖに対する水平径ｄｈの比（ｄｈ／ｄｖ）である。

【００９１】一般に、表示画面の水平方向も垂直方向も
同様に精細な表示が求められるので、電子ビームのスポ
ット径はスクリーン全面で同径でかつできる限り小さい
円が好ましい。しかし、スポットの垂直径が水平径より
も増大すると、水平方向に画素を高密度に表示しやすく
なる反面、垂直方向には画素を高密度に表示しにくくな
る。加えて、アンダーフォーカスの状態で垂直径を増大
させる最大ダイナミック電圧の設定は、最大ダイナミッ
ク電圧の設定値を大きくすることであるから回路構成お
よび消費電力についてコスト的にも不利になる。

【００９２】したがって、縦横比（水平径／垂直径）は
１以上となる範囲でダイナミック電圧を設定することが
好ましい。例えば図８の曲線８４〜８６で示されている
ように電流値が２．０、３．０および４．０ｍＡの場
合、最大ダイナミック電圧を約１ｋＶ〜約２．３５ｋＶ
の範囲ｄ１に設定することが好ましい。

【００９３】ところが、スポットの垂直径が小さすぎる
と走査線が細くなりすぎ、走査線とシャドウマスクの孔
配列とが干渉しあって有害なモアレ縞が発生する。この
モアレの発生を抑えるためには、先に示した縦横比が１
以上となる範囲の中でもスポットの縦横比が２以下とな
る範囲に最大ダイナミック電圧を設定することが好まし
い。例えば、図８の曲線８４〜８６で示されているよう
に電流値が２．０、３．０および４．０ｍＡの場合、最
大ダイナミック電圧を約１．５ｋＶ〜約２．３５ｋＶの
範囲ｄ２に設定することが好ましい。

【００９４】上述の縦横比が１以上２以下となる最大ダ
イナミック電圧の設定の中でもさらに、横長のスクリー
ンで水平方向の画素の表示密度と垂直方向の画素の表示
密度との良好なバランスを考慮すると、スポット水平径
は垂直径よりも大きいことが好ましく、スポット径の縦
横比が１．２〜２となる最大ダイナミック電圧の設定範
囲が好ましい。例えば、図８の曲線８４〜８６で示され
ているように電流値が２．０、３．０および４．０ｍＡ
の場合、最大ダイナミック電圧は約１．５ｋＶ〜約２．
１ｋＶの範囲ｄ３に設定することが好ましい。

【００９５】このように、実施の形態１におけるカラー
受像管装置によれば、蛍光面とＤＱ−ＤＡＦ電子銃との
間において、電子ビームの垂直方向でクロスオーバーが
生じないアンダーフォーカスに設定することによって、
空間電荷リパルジョンによる電子ビームのスポット径の
拡大作用を減少させ蛍光面の端部におけるスポットの水
平径を小さくできるので、端部のスポット径状を従来よ
りも適正な形状に補正することができる。これにより、
カラー受像管装置の画質を向上させることができる。

【００９６】本実施の形態では、セルフコンバージング
偏向ヨーク２が偏向手段に相当し、第１集束電極２１と
第２集束電極２４との間に形成される４極レンズ電界が
軸非対称レンズ電界に相当する。

【００９７】なお、上記実施の形態１におけるカラー受
像管装置では、ダイナミック電圧を調整することによっ
て電子ビームが垂直方向でアンダーフォーカスとなり電
子銃と蛍光面との間でクロスオーバーを生じないように
設定したが、例えば電子銃の形状を調整することまたは
電子銃と蛍光面との距離および水平方向の集束作用を調
整することなどの他の方法によって、電子ビームが垂直
方向でアンダーフォーカスとなるような設定を行っても
よい。

【００９８】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２におけるカラー受像管装置について図９〜図１３を
用いて説明する。

【００９９】実施の形態２のカラー受像管装置は、図１
３に示したカラー受像管１および図１３に示したセルフ
コンバージング偏向ヨーク２を備え、図１３のカラー受
像管１のインライン電子銃３として図９に示すＤＡＦ電
子銃を備える。

【０１００】図９は、一般的なＤＡＦ電子銃の一構成例
を示す斜視図である。図９に示すＤＡＦ電子銃９１は陰
極９２ａ〜９２ｃ、制御電極９３、加速電極９５、第１
集束電極９７、第２集束電極１００および最終加速電極
１０５を備え、それら各構成要素はこの記載順序に従っ
て配置されている。

【０１０１】３個の陰極９２ａ〜９２ｃは並列に配置さ
れている。制御電極９３は、３個の陰極９２ａ〜９２ｃ
から出射される３本の電子ビームが通過する箇所にそれ
ぞれ対応して３個の円形の電子ビーム通過孔９４ａ〜９
４ｃを有している。陰極９２ａ〜９２ｃから出射された
電子ビームはまず制御電極９３の電子ビーム通過孔９４
ａ〜９４ｃを通過する。これら電子ビームの量は、主
に、制御電極９３と陰極９２ａ〜９２ｃとの間の電位差
によって制御される。

【０１０２】加速電極９５は、制御電極９３の電子ビー
ム通過孔９４ａ〜９４ｃを通過した電子ビームのそれぞ
れの到達位置に３個の円形の電子ビーム通過孔９６ａ〜
９６ｃを有している。加速電極９５には制御電極９３よ
りも高い電圧が印加されている。なお、ＤＡＦ電子銃９
１の各電極に印加される電圧については後述する。

【０１０３】第１集束電極９７は、加速電極９５に対向
する端面に、３個の円形の電子ビーム通過孔９８ａ〜９
８ｃを有している。電子ビーム通過孔９８ａ〜９８ｃは
電子ビーム通過孔９６ａ〜９６ｃを通過した３本の電子
ビームがそれぞれ到達する箇所に位置する。また、第１
集束電極９７は、後述する第２集束電極１００が対向す
る端面に垂直方向に長い矩形状の電子ビーム通過孔９９
ａ〜９９ｃを有している。これら電子ビーム通過孔９９
ａ〜９９ｃは電子ビーム通過孔９８ａ〜９８ｃを通過し
た電子ビームがそれぞれ到達する箇所に位置する。この
第１集束電極９７と加速電極９５との間にはプリフォー
カスレンズ電界が形成される。

【０１０４】第２集束電極１００は、第１集束電９７に
対向する端面に、水平方向に長い矩形状の電子ビーム通
過孔１０１ａ〜１０１ｃを有している。これら電子ビー
ム通過孔１０１ａ〜１０１ｃは電子ビーム通過孔９９ａ
〜９９ｃを通過した電子ビームがそれぞれ到達する箇所
に位置する。第２集束電極１００の電子ビーム通過孔１
０１ａ〜１０１ｃの長辺は第１集束電極９７の電子ビー
ム通過孔９９ａ〜９９ｃの短辺より長く、第２集束電極
１００の電子ビーム通過孔１０１ａ〜１０１ｃの短辺は
第１集束電極９７の電子ビーム通過孔９９ａ〜９９ｃの
長辺より短い。そのような構成により、第１集束電極９
７の電子ビーム通過孔９９ａ〜９９ｃと第２集束電極１
００の電子ビーム通過孔１０１ａ〜１０１ｃとの間に４
極レンズ電界が形成できる。

【０１０５】第２集束電極１００は、後述する最終加速
電極１０５に対向する端面に水平方向に長い長円形の開
口１０２を有している。この開口１０２に通じる内部空
間は、開口１０２が設けられた端面および水平面に対し
て垂直な金属製の隔板１０３，１０４によって３分割さ
れている。この隔板１０３，１０４は、開口１０２側の
辺に所定の曲率半径をもつ円弧状凹欠部を有している。

【０１０６】最終加速電極１０５は、第２集束電極１０
０に対向する端面に水平方向に長い長円形の開口１０６
を有している。この開口１０６から最終加速電極１０５
の内部に通じる空間は、開口１０６が設けられた端面お
よび水平面に対して垂直な金属製の隔板１０７，１０８
によって３分割されている。そして、第２集束電極１０
０とは反対側の最終加速電極１０５の端面は開放されて
おり、そこから蛍光面に向かって電子ビームが出射され
る。この最終加速電極１０５と第２集束電極１００との
間にメインレンズ電界が形成される。

【０１０７】図９のＤＡＦ電子銃９１を最大１１０度の
偏向角度を持つ３３インチのＣＲＴに用いた場合、例え
ば陰極９２ａ〜９２ｃには５０〜１５０Ｖが印加され、
制御電極９３には０Ｖが印加され、加速電極９５には７
００Ｖが印加され、第１集束電極９７には８．５ｋＶが
印加され、最終加速電極１０５には加速電圧Ｖａとして
３０ｋＶが印加される。また、第１集束電極９７と第２
集束電極１００との間には、ダイナミック電圧Ｖｄとし
て０〜１ｋＶの間で変化する電圧が印加される。

【０１０８】次に、出射した電子ビームを水平方向に偏
向する場合における図９のＤＡＦ電子銃９１の動作につ
いて図１０を用いて説明する。図１０は水平偏向磁界の
みによって偏向されている場合にＤＡＦ電子銃により補
正されている電子ビームの状態を光学レンズ系に模して
示している。

【０１０９】図１０においては、蛍光面４の中心部１２
３から走査線１２４を描いて右に偏向される一本の電子
ビーム１１１が蛍光面４の右端部に射突している。図１
０（ａ）には、図９のＤＡＦ電子銃９１のメインレンズ
位置から蛍光面４に達するまでの電子ビーム１１１の形
状が示され、図１０（ｂ）には、ＤＡＦ電子銃９１の内
部を通って蛍光面４に至るまでの電子ビーム１１１の水
平断面が示され、図１０（ｃ）には、ＤＡＦ電子銃９１
の内部から蛍光面４に至るまでの電子ビーム１１１の垂
直断面が示されている。

【０１１０】例えば、図９の陰極９２ａから図１０の電
子ビーム１１１が出射されるものとすると、電子ビーム
１１１には、制御電極９３および加速電極９５の付近で
クロスオーバー部１１２が形成される。次に電子ビーム
１１１が通過する加速電極９５と第１集束電極９７との
間にあるプリフォーカスレンズ電界の働きによって電子
ビーム１１１の発散が抑えられる。なお、図１０ではプ
リフォーカスレンズ電界に相当するレンズの記載は省略
されている。

【０１１１】加速電極９５を通過した電子ビーム１１１
は、第１集束電極９７と第２集束電極１００との間に形
成されている４極レンズ電界１１４によって、水平方向
で集束作用を受け、垂直方向では発散作用を受ける。こ
のＤＡＦ電子銃９１では、４極レンズ電界１１４を形成
するためのダイナミック電圧が従来に比べて大きく設定
され、４極レンズ電界１１４による作用が従来よりも強
くなるように設定されている。それにより、後述するよ
うに電子ビーム１１１は垂直方向でアンダーフォーカス
となる。また、メインレンズ電界１１５の位置におい
て、電子ビーム１１１の断面形状１２１は、例えば図２
０（ａ）に示す断面形状３０１に比べ垂直方向の長さに
対する水平方向の長さの比が小さくなる。

【０１１２】さらに、電子ビーム１１１は、第２集束電
極１００と最終加速電極１０５との間に形成されたメイ
ンレンズ電界１１５によって集束される。そのため、偏
向中心における電子ビーム１１１の断面形状１２２に
は、水平方向では、メインレンズ位置の断面形状１２１
に比べてさらに縮小される。しかし、垂直方向では、メ
インレンズ位置の断面形状１２１に比べ、偏向中心の断
面形状１２２の縮小の割合が小さくなるかまたは逆に伸
長される。そのため、偏向中心の断面形状１２２は、メ
インレンズ位置の断面形状に比べてさらに垂直方向の長
さに対する水平方向の長さの比が小さくなる。

【０１１３】最後に、電子ビーム１１１は、水平方向に
ついては偏向磁界によって生じる４極磁界成分１１６の
発散作用を受けて蛍光面４で焦点を結ぶ。一方、垂直方
向について電子ビーム１１１は、４極磁界成分１１６に
よって集束されるが蛍光面４上ではアンダーフォーカス
となる。

【０１１４】実施の形態２のＤＡＦ電子銃９１において
は、図３に示す電圧と同様の電圧波形を持つ電圧が第２
集束電極１００に印加される。フォーカス電圧Ｖｆは、
第１集束電極９７に印加され、加速電極９５と第１集束
電極９７との間にプリフォーカスレンズ電界を形成する
ためにも用いられる。メインレンズ電界１１５は、第２
集束電極１００の電圧と最終加速電極１０５のアノード
電圧Ｖａとの差によって形成される。また、４極レンズ
電界１１４は、第１集束電極９７と第２集束電極１００
との間に生じるダイナミック電圧Ｖｄによって形成され
る。実施の形態２で用いられる実線５８のダイナミック
電圧Ｖｄは、時刻ｔ２の点を除き、従来の点線５９のダ
イナミック電圧Ｖｄに比べ、常に大きく設定される。そ
れにより、垂直方向において図１０に示した４極レンズ
電界１１４の発散作用は従来よりも大きくなり、常にア
ンダーフォーカスとなる。

【０１１５】図１１は、最大ダイナミック電圧とスポッ
ト形状との関係を示す図である。図１１に示すスポット
形状は、最大偏向角度が１１０度で３３インチ画面を持
つＣＲＴにおいて、第１集束電極９７にフォーカス電圧
Ｖｆとして８．５ｋＶを印加し、最終加速電極１０５に
アノード電圧Ｖａとして３０ｋＶを印加し、電子ビーム
として３．０ｍＡの電流を流した場合に形成される。最
大ダイナミック電圧が０．５ｋＶ〜２．０ｋＶに変化し
ても、図１に示す中心部のスポットの形状は、図４の場
合と同様に、ほぼ同じ大きさの円となる。

【０１１６】図１１に示す端部のスポット２９７の形状
は、０．５ｋＶおよび１．０ｋＶの最大ダイナミック電
圧で垂直方向がオーバーフォーカスの状態で形成される
ものであり、端部のスポット１１７の形状は、１．６ｋ
Ｖおよび２．０ｋＶの最大ダイナミック電圧で垂直方向
がアンダーフォーカスの状態で形成されるものである。
スポット２９７は大きなヘイズ部３０６と水平方向に長
いコア部３０５を有する。それに対し、スポット１１７
はヘイズ部を持たないかまたは小さなヘイズ部１１７Ｈ
および水平方向を縮小されたコア部１１７Ｃを持つ。

【０１１７】アンダーフォーカスのときもオーバーフォ
ーカスのときと同じ程度には垂直径が縮小される。その
一方で、最大ダイナミック電圧が１．５ｋＶおよび２．
０ｋＶの場合における水平方向の伸長比（端部の水平径
／中心部の水平径）、最大ダイナミック電圧が０．５ｋ
Ｖおよび１．０ｋＶの場合に比べ、小さくなっている。
このように、垂直方向でアンダーフォーカスとなるダイ
ナミック電圧で形成されるスポット１１７は、垂直方向
でオーバーフォーカスとなるダイナミック電圧で形成さ
れるスポット２９７に比べ、水平径が小さいので、水平
方向で精細な表示がしやすくなっている。

【０１１８】実施の形態１で図８を用いて説明したのと
同じ理由から、図９に示すＤＡＦ電子銃９１についても
スポット径の縦横比（水平径／垂直径）は１以上である
ことが好ましく、さらに１〜２の範囲が好ましく、さら
に１．２〜２の範囲が好ましい。

【０１１９】図１２は、ＤＡＦ電子銃の端部のスポット
径と最大ダイナミック電圧の関係とを概念的に示す図で
ある。図１２において、曲線１２１はスポットの垂直径
の変化を示しており、曲線１２２はスポットの水平径の
変化を示している。曲線１２１，１２２が交わるところ
は縦横比が１になる点である。したがって、垂直方向で
アンダーフォーカスでかつ縦横比が１以上になるのは、
最大ダイナミック電圧が範囲ｄ４に設定されている場合
である。

【０１２０】図１２において、Ｓ２＝２Ｓ１であり、縦
横比が１〜２になるのは、最大ダイナミック電圧が範囲
ｄ５に設定されている場合である。また、図１２におい
て、Ｓ３／Ｓ４＝１．２であり、縦横比が１．２〜２に
なるのは、最大ダイナミック電圧が範囲ｄ６に設定され
ている場合である。このような設定を行うことによっ
て、ＤＡＦ電子銃９１を備える実施の形態２のカラー受
像管装置においてもＤＱ−ＤＡＦ電子銃１１を備える実
施の形態１のカラー受像管装置と同様の効果が得られ
る。

【０１２１】本実施の形態では、セルフコンバージング
偏向ヨーク２が偏向手段に相当し、第１集束電極９７と
第２集束電極１００との間に形成される４極レンズ電界
が軸非対称レンズ電界に相当する。

【０１２２】

【発明の効果】以上のように、本発明のカラー受像管装
置によれば、電子ビームは、蛍光面の中心部を除き垂直
方向における電子ビームの焦点が蛍光面の後方に位置
し、かつ水平方向における電子ビームの焦点が蛍光面上
に位置するように集束されるので、蛍光面の手前で電子
ビームにクロスオーバー部が発生せず、空間電荷リパル
ジョンによるスポットの水平径の伸長を抑制することが
でき、カラー受像管装置の画質を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１におけるカラー受像管装置のＤＱ
−ＤＡＦ電子銃の一構成例を示す斜視図

【図２】実施の形態１のカラー受像管装置の動作を説明
するための概念図

【図３】実施の形態１のカラー受像管装置におけるダイ
ナミック電圧とスポット形状との関係を示す図

【図４】空間電荷リパルジョンを説明するための概念図

【図５】実施の形態１のカラー受像管装置で用いられる
ダイナミック電圧の一例を示す波形図

【図６】実施の形態１のカラー受像管装置における端部
のスポットの垂直径とダイナミック電圧との関係を示す
図

【図７】実施の形態１のカラー受像管装置における端部
のスポットの水平径とダイナミック電圧との関係を示す
図

【図８】実施の形態１のカラー受像管装置における縦横
比とダイナミック電圧との関係を示す図

【図９】実施の形態２におけるカラー受像管装置のＤＡ
Ｆ電子銃の一構成例を示す斜視図

【図１０】実施の形態２のカラー受像管装置の動作を説
明するための概念図

【図１１】実施の形態２のカラー受像管装置における端
部のスポット形状とダイナミック電圧との関係を示す図

【図１２】実施の形態２のカラー受像管装置における端
部のスポット径とダイナミック電圧との関係を示す図

【図１３】カラー受像管装置の要部を示す水平断面図

【図１４】偏向磁界を説明するための図

【図１５】水平偏向磁界と電子ビームとの関係を説明す
るための図

【図１６】垂直偏向磁界と電子ビームとの関係を説明す
るための図

【図１７】スクリーン上におけるスポット形状を説明す
るための概念図

【図１８】スクリーン中心部に照射されている電子ビー
ムの状態を説明するための概念図

【図１９】従来の電子銃によって出射された電子ビーム
が水平偏向されている状態を説明するための概念図

【図２０】ＤＡＦ電子銃の電子ビームが水平偏向されて
いる状態を説明するための概念図

【図２１】ＤＡＦ電子銃のダイナミック電圧とスポット
形状との関係を示す図

【符号の説明】

１ カラー受像管 ２ セルフコンバージング偏向ヨーク ３ インライン電子銃 ４ 蛍光面 ５ シャドウマスク １２ａ〜１２ｃ，９２ａ〜９２ｃ 陰極 １３，９３ 制御電極 １５，９５ 加速電極 １７ 第１補助電極 １９ 第２補助電極 ２１，９７ 第１集束電極 ２４，１００ 第２集束電極 ２９，１０５ 最終加速電極

フロントページの続き (72)発明者 上田 康之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5C041 AA03 AA12 AA14 AC04 AC35 AD03 AE01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蛍光面を有する受像管と、 複数の電子ビームを前記受像管の前記蛍光面に向かって
   出射する電子銃と、 前記電子銃により出射された電子ビームを偏向するとと
   もにセルフコンバーゼンスを行う偏向磁界を発生する偏
   向手段とを備え、 前記電子銃は、電子ビームの偏向角度に応じて電子ビー
   ムの垂直方向への発散作用および水平方向への集束作用
   を動的に変化させるとともに、前記蛍光面の中心部を除
   いて垂直方向における電子ビームの焦点が前記蛍光面の
   後方に位置しかつ前記蛍光面上に水平方向における電子
   ビームの焦点が前記蛍光面上に位置するように電子ビー
   ムを集束させることを特徴とする受像管装置。
2. 【請求項２】 前記電子銃は、前記蛍光面上に形成され
   る電子ビームのスポットの水平径ｄｈと垂直径ｄｖとの
   比ｄｈ／ｄｖが、前記蛍光面の両端部において１以上に
   なるように電子ビームを集束させることを特徴とする請
   求項１記載の受像管装置。
3. 【請求項３】 前記電子銃は、前記蛍光面上に形成され
   る電子ビームのスポットの水平径ｄｈと垂直径ｄｖとの
   比ｄｈ／ｄｖが、前記蛍光面の両端部において２以下に
   なるように電子ビームを集束させることを特徴とする請
   求項２記載の受像管装置。
4. 【請求項４】 前記電子銃は、前記蛍光面上に形成され
   る電子ビームのスポットの水平径ｄｈと垂直径ｄｖとの
   比ｄｈ／ｄｖが、前記蛍光面の両端部において１．２以
   上になるように電子ビームを集束させることを特徴とす
   る請求項３記載の受像管装置。
5. 【請求項５】 前記電子銃は、電子ビームの偏向角度に
   応じて動的に変化するダイナミック電圧の印加により電
   子ビームの偏向角度に応じて電子ビームの垂直方向への
   発散作用および水平方向への集束作用を動的に変化させ
   る軸非対称レンズ電界を形成する第１および第２の集束
   電極を含み、 前記第１および第２の集束電極は、前記蛍光面の中心部
   を除いて垂直方向における電子ビームの焦点が前記蛍光
   面の後方に位置しかつ水平方向における電子ビームの焦
   点が前記蛍光面上に位置するように前記ダイナミック電
   圧が設定されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載の受像管装置。