JP2001084921A - カラーブラウン管装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画面周辺部におけるビームスポットの楕円歪
を低減して品位良好な画像を表示するカラーブラウン管
装置を構成することを目的とする。 【解決手段】 カラーブラウン管装置において、電子銃
14の主レンズをフォーカス電極G3、最終加速電極G4およ
びこれら電極の間に配置された少なくとも１つの中間電
極Gmにより形成し、電子レンズを形成する電極の少なく
とも一部を電気的に絶縁された状態で覆う少なくとも１
つの付加電極Gsを配置し、この付加電極を中間電極に電
気的に接続し、フォーカス電極に偏向ヨークの電子ビー
ムの偏向量の増大にともなって上昇するダイナミック電
圧を印加する構成にした。

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、カラーブラウン
管装置に係り、特に画面周辺部におけるビームスポット
の楕円歪を軽減して品位良好な画像を表示するカラーブ
ラウン管装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にカラーブラウン管装置は、一体に
接合されたパネルおよびファンネルからなる外囲器を有
し、そのパネルの内面に設けられた青、緑、赤に発光す
る３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーンに対向して、
多数の電子ビーム通過孔が形成されたシャドウマスクが
配置され、ファンネルのネック内に配設された電子銃か
ら放出される３電子ビームをファンネルの外側に装着さ
れた偏向ヨークの発生する水平、垂直偏向磁界により偏
向し、上記シャドウマスクを介して蛍光体スクリーンを
水平、垂直走査することにより、カラー画像を表示する
構造に形成されている。

【０００３】このようなカラーブラウン管装置は、現
在、電子銃を同一水平面上を通るセンタービームおよび
一対のサイドビームからなる一列配置の３電子ビームを
放出するインライン型とし、偏向ヨークの発生する水平
偏向磁界を糸巻形、垂直偏向磁界を樽形として、これら
非斉一な水平、垂直偏向磁界により画面全面にわたり３
電子ビームを集中させるセルフコンバーゼンス・インラ
イン型カラーブラウン管装置が主流となっている。

【０００４】その一列配置の３電子ビームを放出する電
子銃としては、各種方式のものがあるが、その一種にバ
イポテンシャル［ＢＰＦ（Ｂｉ−Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ
Ｆｏｃｕｓ）］型ＤＡＣ＆Ｆ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ａｓｔ
ｉｇｍａｔｉｓｍ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｆ
ｏｃｕｓ）方式といわれる電子銃がある。

【０００５】この電子銃は、図１６に示すように、一列
に配置された３個のカソードＫ、これらカソードＫから
順次蛍光体スクリーン方向に配置された一体構造の第１
グリッドＧ1、第２グリッドＧ2、第３グリッドＧ3の２
つの分割電極Ｇ31，Ｇ32および第４グリッドＧ4を有す
る。その各電極には、それぞれカソードＫに対応して３
個の電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。

【０００６】この電子銃では、カソードＫに約１５０Ｖ
の電圧に映像信号が重畳された電圧が印加され、第１グ
リッドＧ1は接地される。第２グリッドＧ2には約６００
Ｖ、第３グリッドＧ3の分割電極Ｇ31には約６ kＶ、分
割電極Ｇ32には、約６ kＶの電圧に偏向電流に同期して
電子ビームの偏向量の増大にともなって上昇するパラボ
ラ状の交流電圧成分Ｖdが重畳されたダイナミック電圧
が印加される。第４グリッドＧ4には約２６ kＶの電圧
が印加される。

【０００７】上記電圧の印加により、カソードＫおよび
第１、第２グリッドＧ1，Ｇ2により、電子ビームを発生
し、かつ後述する主レンズに対する物点を形成する三極
部が形成され、第２グリッドＧ2と第３グリッドＧ3の分
割電極Ｇ31により、上記三極部からの電子ビームを予備
集束するプリフォーカスレンズ、第３グリッドＧ3の分
割電極Ｇ31，Ｇ32により、偏向電流に同期してレンズ強
度が動的に変化し、電子ビームを水平方向に集束、垂直
方向に発散する４極子レンズ、分割電極Ｇ32と第４グリ
ッドＧ4により、電子ビームを最終的に蛍光体スクリー
ン上に集束するＢＰＦ型主レンズが形成される。

【０００８】そして、電子ビームが蛍光体スクリーンの
コーナー部に偏向される場合に、第３グリッドＧ3の分
割電極Ｇ32と第４グリッドＧ4の電位差が最も小さくな
り、上記主レンズの強度が最も弱くなる。同時に分割電
極Ｇ31，Ｇ32により形成される４極子レンズのレンズ強
度が最も強くなる。それにより、電子ビームが蛍光体ス
クリーンのコーナー部に偏向される場合、電子銃から蛍
光体スクリーンまでの距離が最も大きくなり、像点が遠
くなることに対応して、主レンズの強度を弱くすること
で補償する。また、４極子レンズで偏向ヨークの糸巻形
水平偏向磁界と樽形垂直偏向磁界により発生する偏向収
差を補償する。

【０００９】ところで、カラーブラウン管装置の画質を
良好にするためには、蛍光体スクリーン上でのフォーカ
ス特性を良好にし、かつビームスポットの形状を良好に
する必要がある。しかし、一列配置の３電子ビームを放
出するインライン型カラーブラウン管装置においては、
図１７に示すように、画面中央部のビームスポット１
は、円形にすることができるが、水平軸（Ｘ軸）端から
対角軸（Ｄ軸）端にかけての周辺部のビームスポット１
は、偏向収差により水平方向に長い楕円状に歪み（横つ
ぶれ）、かつ上下方向ににじみ２が発生し、画質を劣化
させる。

【００１０】しかし、このインライン型カラーブラウン
管装置のビームスポット１のにじみ２は、主レンズを形
成する低電圧側電極を上記第３グリッドＧ3のように複
数個の電極に分割し、これら分割電極により電子ビーム
の偏向に応じて４極子レンズを形成するＤＡＣ＆Ｆ方式
とすることにより、図１８に示すように解消することが
できる。しかし、このようにＤＡＣ＆Ｆ方式としても、
画面の水平軸端から対角軸端にかけての周辺部のビーム
スポット１の横つぶれは解消できない。そのため、この
ビームスポット４の横つぶれがシャドウマスクの電子ビ
ーム通過孔と干渉してモアレなどを引おこし、文字など
を表示した場合に見にくくなる。

【００１１】上記画面周辺部のビームスポット１の横つ
ぶれは、電子銃をインライン型とし、偏向ヨークの発生
する水平偏向磁界を糸巻形、垂直偏向磁界を樽形として
いることが原因となっている。この周辺部でのビームス
ポット１の横つぶれを図１９に管軸（Ｘ軸）よりも上側
を垂直方向（Ｙ軸方向）断面、下側を水平方向（Ｘ軸方
向）断面として示す光学モデルにより説明する。

【００１２】図１９（ａ）は電子ビーム４が偏向される
ことなく蛍光体スクリーン５の中央に入射する場合、図
１９（ｂ）は偏向されて蛍光体スクリーン５の周辺部に
入射する場合であり、ＭＬは主レンズ、ＱＬは４極子レ
ンズ、ＤＬは偏向磁界により形成される４極子レンズで
ある。

【００１３】一般に蛍光体スクリーン上のビームスポッ
ト１の大きさは、倍率Ｍに依存する。その倍率Ｍは、電
子ビーム４の発散角αoと蛍光体スクリーンへの入射角
αiの比 Ｍ＝αo／αi で表すことができる。

【００１４】そこで、水平方向の倍率をＭh、垂直方向
の倍率をＭv、水平方向の発散角αoh、入射角αih、垂
直方向の発散角αov、入射角αivとすると、 Ｍh＝αoh／αih Ｍv＝αov／αiv で表される。

【００１５】したがって、 αoh＝αov の場合、図１９（ａ）に示した無偏向時には、 αih＝αiv Ｍh＝Ｍv となり、蛍光体スクリーン中央のビームスポットは円形
となる。これに対して、図１９（ｂ）に示した偏向時に
は、 αih＜αiv Ｍh＞Ｍv となり、蛍光体スクリーン周辺部のビームスポットは横
長となる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、カラー
ブラウン管装置の画質を良好にするためには、蛍光体ス
クリーン上でのフォーカス特性を良好にし、かつビーム
スポット形状を良好にする必要がある。

【００１７】このフォーカス特性およびビームスポット
形状に関し、従来のＢＰＦ型ＤＡＣ＆Ｆ方式の電子銃
は、主レンズの低電圧側電極に偏向電流に同期して電子
ビームの偏向量の増大にともなって上昇するパラボラ状
の交流電圧成分が重畳されたダイナミック電圧を印加し
て、主レンズの強度を可変にするとともに、動的に変化
する４極子レンズを形成することで、偏向収差によるビ
ームスポットの上下方向のにじみをなくし、かつ蛍光体
スクリーン全面にわたりフォーカスさせている。

【００１８】しかし、このＢＰＦ型ＤＡＣ＆Ｆ方式の電
子銃では、蛍光体スクリーンの水平軸端から対角軸端に
かけての画面周辺部のビームスポットの横つぶれをなく
すことはできない。そのため、このビームスポットの横
つぶれがシャドウマスクの電子ビーム通過孔と干渉して
モアレなどを引おこし、文字などを表示した場合に見に
くくするという問題がある。

【００１９】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたものであり、画面周辺部におけるビームスポッ
トの楕円歪を軽減して品位良好な画像を表示するカラー
ブラウン管装置を構成することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】（１） カソードからの
電子ビームを蛍光体スクリーン上に加速、集束する主レ
ンズを含む複数の電子レンズを形成する電子銃と、この
電子銃から放出された電子ビームを水平および垂直方向
に偏向する偏向ヨークとを備え、上記主レンズが電子ビ
ームの進行方向に沿って配置された少なくともフォーカ
ス電極と最終加速電極とからなるカラーブラウン管装置
において、電子銃を、主レンズを構成するフォーカス電
極と最終加速電極との間に最終加速電極に印加される電
圧を分圧する分圧抵抗器を介して電圧が印加される少な
くとも１個の中間電極を配置し、電子レンズを形成する
電極の管軸に平行な面に対向してこの電極と電気的に絶
縁されかつ中間電極に電気的に接続された少なくとも１
個の付加電極を配置し、少なくともフォーカス電極に電
子ビームの偏向量の増大にともなって上昇するダイナミ
ック電圧を印加する構成とした。

【００２１】（２） （１）のカラーブラウン管装置に
おいて、付加電極を、電子ビームの偏向量の増大ととも
に上昇するダイナミック電圧が印加される電極に配置
し、中間電極を、水平方向を長軸とする非円形電子ビー
ム通過孔が形成されたディスク状電極とした。

【００２２】（３） （１）のカラーブラウン管装置に
おいて、付加電極を、電子ビームの偏向量の増大ととも
に上昇するダイナミック電圧が印加される電極に配置
し、中間電極を、垂直方向を長軸とする非円形電子ビー
ム通過孔が形成されたディスク状電極とした。

【００２３】（４） （１）乃至（３）のいずれかのカ
ラーブラウン管装置において、付加電極を、この付加電
極の配置される電極の管軸に平行な面の少なくとも一部
を取囲む筒状に形成した。

【００２４】（５） （１）乃至（５）のいずれかのカ
ラーブラウン管装置において、付加電極とこの付加電極
の配置される電極との間に誘電体を配置した。

【００２５】

【発明の実施の形態】前述したように従来のＢＰＦ型Ｄ
ＡＣ＆Ｆ方式電子銃は、最終的に電子ビームを蛍光体ス
クリーン上に集束する主レンズの手前に４極子レンズを
形成する構成となっているが、この発明は、その４極子
レンズを主レンズに形成し、この４極子レンズを効果的
に動作させて水平方向の倍率と垂直方向の倍率の差を縮
小する構成となっている。

【００２６】すなわち、従来のＢＰＦ型ＤＡＣ＆Ｆ方式
電子銃は、図１９に光学モデルで示したように、 Ｍh＝αoh／αih Ｍv＝αov／αiv で表される水平、垂直方向の倍率Ｍh，Ｍvが画面周辺部
で αih＜αiv となるために、 Ｍh＞Ｍv となり、ビームスポットが横長となった。したがって、
この画面周辺部のビームスポットの横長を軽減すべく、
ＭhとＭvとの差を縮小するためには、αihを大きくし、
αivを小さくすればよい。

【００２７】図１（ｂ）に光学モデルで示すように、主
レンズＭＬに４極子レンズＱＬを形成した場合の水平方
向の倍率をＭh´、垂直方向の倍率をＭv´とすると、 Ｍh´＝αoh´／αih´ Ｍv´＝αov´／αiv´ で表される。さらに主レンズＭＬに４極子レンズＱＬを
形成すると、この４極子レンズＱＬが偏向磁界により形
成される４極子レンズＤＬに近づくことから、 αoh＝αoh´ αov＝αov´ αih＜αih´ αiv＞αiv´ となり、 Ｍh´＜Ｍh Ｍv´＞Ｍv とすることができる。それにより、図２に示すように、
画面周辺部のビームスポット１の横つぶれを緩和するこ
とができる。

【００２８】このような電子銃は、主レンズを形成する
フォーカス電極と最終加速電極との間に非円形電子ビー
ム通過孔が形成された少なくとも１つの中間電極を配置
し、そのフォーカス電極に電子ビームの偏向量の増大に
ともなって上昇するダイナミック電圧を印加することに
より形成することができる。さらにこの発明では、上記
主レンズに形成される４極子レンズを効果的に動作させ
るために、電子レンズを形成する電極の少なくとも一部
を電気的に絶縁された状態で覆う少なくとも１つの付加
電極を配置し、この付加電極を中間電極に電気的に接続
する構成とした。

【００２９】一例として、主レンズを形成するフォーカ
ス電極と最終加速電極との幾何学的中心に水平方向を長
軸とする非円形電子ビーム通過孔が形成された板状の中
間電極（ディスク状電極）を配置し、フォーカス電極に
付加電極を配置し、たとえばフォーカス電極に６ KＶの
直流電圧に電子ビームの偏向量の増大にともなって上昇
するパラボラ状の電圧が重畳されたダイナミック電圧を
印加し、最終加速電極に２６ KＶの高電圧を印加し、中
間電極に１６ KＶの電圧を印加する場合について説明す
る。

【００３０】上記のように構成すると、電子ビームが偏
向されない場合は、中間電極のフォーカス電極側の電界
強度と最終加速電極側の電界強度とが等しくなり、中間
電極の電子ビーム通過孔を通る電位の浸透はおこらな
い。その結果、これらフォーカス電極、中間電極、最終
加速電極により形成される主レンズは、図１（ａ）に示
したように、中間電極が配置されないフォーカス電極と
最終加速電極とからなるＢＰＦ型主レンズと等価にな
り、水平、垂直方向の集束力が等しくなる。

【００３１】これに対して、電子ビームが偏向される場
合は、後述する中間電極とフォーカス電極との間の静電
容量および中間電極とフォーカス電極に配置された付加
電極との間の静電容量により、中間電極にフォーカス電
極に印加されるダイナミック電圧の交流電圧成分（パラ
ボラ状電圧）に対応した交流電圧が誘起し、中間電極の
電位が上昇する。このように中間電極の電位が上昇する
と、主レンズの電位分布は、ＢＰＦ型主レンズとは異な
り、中間電極のフォーカス電極側の電界強度が最終加速
電極側の電界強度よりも強くなり、フォーカス電極側の
電位が中間電極の水平方向を長軸とする非円形電子ビー
ム通過孔を通って最終加速電極側に浸透する。それによ
り、主レンズに、水平方向に集束、垂直方向に発散する
４極子レンズが形成され、主レンズに非点収差が生ず
る。その結果、図１（ｂ）について説明したように、水
平方向の倍率Ｍh´と垂直方向の倍率をＭv´との差が縮
小され、画面周辺部でのビームスポットの横つぶれを緩
和することができる。

【００３２】この場合、４極子レンズの強度を十分なも
のとするためには、中間電極に誘起される交流電圧を高
める必要がある。この中間電極に誘起される交流電圧Ｖ
1は、図３に示すように、中間電極Ｇmとフォーカス電極
Ｇfとの間の静電容量をＣ1、中間電極Ｇmと最終加速電
極Ｇaとの間の静電容量をＣ2、付加電極Ｇsとフォーカ
ス電極Ｇfとの間の静電容量をＣ3とし、フォーカス電極
Ｇfに印加されるダイナミック電圧の交流電圧成分をＶd
とすると、数１で表される。

【数１】 ここで、中間電極Ｇmがフォーカス電極Ｇfと最終加速電
極Ｇaとの幾何学的中心、すなわちフォーカス電極Ｇfお
よび最終加速電極Ｇaから等距離に位置する場合は、 Ｃ1＝Ｃ2 となるので、数１は数２となる。

【数２】 したがって、４極子レンズの強度を十分なものとするた
めには、中間電極Ｇmとフォーカス電極Ｇfとの間の静電
容量Ｃ3を大きくすることにより、中間電極Ｇmのフォー
カス電極Ｇf側の電界強度と最終加速電極Ｇa側の電界強
度との差を大きくでき、４極子レンズの強度を強くする
ことができる。このことは、フォーカス電極Ｇfとの間
の静電容量Ｃ3を大きくすることにより、所望の４極子
レンズを得るうえに必要なダイナミック電圧を低くでき
ることを示唆している。

【００３３】しかし、一般に電子銃とネックとの間の空
間は狭く、十分な静電容量をもつコンデンサを設けるこ
とが困難である。しかし、上記のようにフォーカス電極
Ｇfの少なくとも一部に付加電極Ｇsを配置する構成にす
ると、数１０ pＦ程度の静電容量のコンデンサを容易に
形成することができ、４極子レンズの強度を効果的に高
めることができる。

【００３４】たとえば Ｃ1＝Ｃ2＝２．５ pＦ Ｃ3＝４８．５ pＦ とすると、数２から Ｖ1＝［（２．５＋４８．５）／（２×２．５＋４８．５）］Ｖd ＝０．９５Ｖd となり、中間電極ＧmにＶdの約９５％を誘起させること
ができ、４極子レンズの強度を十分に高めることができ
る。

【００３５】また、静電容量Ｃ3のばらつきは、フォー
カス性能に直接影響するため、極力抑える必要がある。
この点、上記のように電子レンズを形成する電極に付加
電極を配置すると、電子レンズを形成する電極に対して
付加電極が偏心しても、両電極間に間隔が広くなる部分
と狭くなる部分が同等にできるため、静電容量の変化が
相殺され、静電容量Ｃ3のばらつきを抑えて安定したフ
ォーカス性能が得られる。

【００３６】したがって、上記のように構成することに
より、効果的にビームスポットの横長を緩和し、安定し
たフォーカス性能をもつカラーブラウン管装置を構成す
ることができる。

【００３７】上記一例では、フォーカス電極Ｇfと最終
加速電極Ｇaとの幾何学的中心に水平方向を長軸とする
非円形電子ビーム通過孔が形成された中間電極Ｇmを配
置するとともに、ダイナミック電圧が印加されるフォー
カス電極Ｇfに付加電極Ｇsを配置した場合について説明
したが、フォーカス電極と最終加速電極との幾何学的中
心に垂直方向を長軸とする非円形電子ビーム通過孔が形
成された中間電極が配置され、フォーカス電極以外のダ
イナミック電圧が印加されない電極に付加電極が配置さ
れ、この付加電極が中間電極に電気的に接続される場合
も同様の作用効果が得られる。ただし、この場合は、中
間電極に誘起する交流電圧を極力抑制するする点が上記
一例と異なる。

【００３８】この場合、中間電極に誘起される交流電圧
をＶ2、付加電極とこの付加電極が配置される電極との
間の静電容量をＣ3とすると、数３で表される。

【数３】 この場合も、 Ｃ1＝Ｃ2 となるので、数３は数４となる。

【数４】 したがって、この場合は、付加電極とこの付加電極が配
置される電極との間の静電容量Ｃ3を中間電極とフォー
カス電極との間の静電容量Ｃ1よりも十分に大きくする
ことにより、中間電極に誘起される交流電圧Ｖ2を小さ
くでき、フォーカス電極に印加されるダイナミック電圧
が変化しても、中間電極の電圧の変化を小さくすること
ができる。

【００３９】たとえば Ｃ1＝Ｃ2＝２．５ pＦ Ｃ3＝４８．５ pＦ とすると、数４から Ｖ2＝［（２．５）／（２×２．５＋４８．５）］Ｖd ＝０．０５Ｖd となり、中間電極Ｇmに誘起する電圧Ｖ2をＶdの約０．
０５％に抑制でき、ダイナミック電圧が印加されるフォ
ーカス電極との電位差を小さくすることができる。それ
により、中間電極のフォーカス電極側の電界強度と最終
加速電極側の電界強度との差を大きくして４極子レンズ
の強度を十分に強くすることができ、上記一例と同様の
作用効果が得られる。

【００４０】つぎに、この発明の実施の形態を実施例に
より説明する。

【００４１】［実施例１］図４にインライン型カラーブ
ラウン管装置の全体の構成を示す。このカラーブラウン
管装置は、パネル１０と漏斗状のファンネル１１からな
る外囲器を有し、そのパネル１０の内面に、青、緑、赤
に発光する３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン５が
設けられている。また、この蛍光体スクリーン５に対向
して、その内側に多数の電子ビーム通過孔が形成された
シャドウマスク１２が配置されている。一方、ファンネ
ル１１のネック１３内に、同一水平面上を通るセンター
ビーム４Gおよび一対のサイドビーム４B ，４R からな
る一列配置の３電子ビーム４B，４G，４R を放出する電
子銃１４が配設されている。さらに、ファンネル１１の
径大部１５からネック１３の外側にかけて偏向ヨーク１
６が装着されている。そして、電子銃１４から放出され
る３電子ビーム４B ，４G，４R を偏向ヨーク１６の発
生する水平、垂直偏向磁界により偏向し、シャドウマス
ク１２を介して蛍光体スクリーン５を水平、垂直走査す
ることにより、カラー画像を表示する構造に形成されて
いる。

【００４２】上記電子銃１４は、図５に示すように、水
平方向に一列に配置された３個のカソードＫ、これらカ
ソードＫを個別に加熱する３個のヒーター（図示せ
ず）、および上記カソードＫから蛍光体スクリーン方向
に順次配置された一体構造の第１グリッドＧ1、第２グ
リッドＧ2、第３グリッドＧ3、第４グリッドＧ4からな
る４個の電極を有し、これらヒーター、カソードＫおよ
び４個の電極が一対の絶縁支持体（図示せず）により一
体に固定されている。

【００４３】上記４個の電極のうち、第１、第２グリッ
ドＧ1，Ｇ2は、一体構造の板状電極からなり、これら電
極には、３個のカソードＫに対応して３個の円形電子ビ
ーム通過孔が一列配置に形成されている。第３グリッド
Ｇ3は、一体構造の筒状電極からなり、この電極の両端
には、３個のカソードＫに対応して３個の円形電子ビー
ム通過孔が一列配置に形成されている。第４グリッドＧ
4は、一体構造のカップ状電極からなり、この電極の第
３グリッドＧ3側の面にも、３個のカソードＫに対応し
て３個の円形電子ビーム通過孔が一列配置に形成されて
いる。

【００４４】さらに、この電子銃１４では、上記第３グ
リッドＧ3と第４グリッドＧ4との間の幾何学的中心、す
なわち、第３、第４グリッドＧ3，Ｇ4の間の等距離の位
置に、図６に示すように、３個のカソードＫに対応して
水平方向を長軸とする３個の非円形電子ビーム通過孔１
８または１個の非円形電子ビーム通過孔１８が形成され
た板状の中間電極Ｇm（ディスク状電極）が配置され、
他の電極とともに上記一対の絶縁支持体により一体に固
定されている。また、第３グリッドＧ3の第２グリッド
Ｇ2側は、第４グリッドＧ4側よりも径小の筒状に形成さ
れ、この第３グリッドＧ3の第２グリッドＧ2側の外側面
に、図７に示すように、セラミックなどの誘電体１９に
より電気的に絶縁された状態で筒状の付加電極Ｇsが配
置され、上記中間電極Ｇmに電気的に接続されている。

【００４５】この電子銃１４では、カソードＫに１５０
Ｖの電圧に映像信号が重畳された電圧が印加され、第１
グリッドＧ1は接地される。第２グリッドＧ2には約６０
０Ｖ、第３グリッドＧ3には、図８に示すように、約６
kＶの直流電圧に鋸歯状の偏向電流２１に同期しかつ電
子ビームの偏向量の増大にともなって上昇するパラボラ
状の電圧Ｖdが重畳されたダイナミック電圧２２が印加
される。第４グリッドＧ4には約２６ kＶの高電圧が印
加される。中間電極Ｇmには、図５に示したように、電
子銃１４に沿って配置された分圧抵抗器２３により第４
グリッドＧ4に印加される高電圧を分圧して、約１６ k
Ｖの電圧が印加される。

【００４６】上記電圧の印加により、カソードＫおよび
第１、第２グリッドＧ1，Ｇ2により、電子ビームを発生
し、かつ後述する主レンズに対する物点を形成する三極
部が形成される。第２グリッドＧ2と第３グリッドＧ3に
より、上記三極部からの電子ビームを予備集束するプリ
フォーカスレンズが形成される。第３グリッドＧ3（フ
ォーカス電極）乃至第４グリッドＧ4（最終加速電極）
により、最終的に上記電子ビームを蛍光体スクリーン上
に集束する主レンズが形成され、さらに中間電極Ｇmの
配置によりこの主レンズに４極子レンズが形成される。

【００４７】この場合、上記のように主レンズを形成す
る第３グリッドＧ3に電子ビームの偏向量の増大にとも
なって上昇するダイナミック電圧２２が印加され、この
第３グリッドＧ3と第４グリッドＧ4との間の幾何学的中
心に配置される中間電極Ｇmを第３グリッドＧ3に絶縁状
態で設けられた付加電極Ｇsに接続すると、中間電極Ｇm
には、数２に示した静電容量Ｃ1，Ｃ3が誘起する。

【００４８】その静電容量Ｃ3は、第３グリッドＧ3の水
平方向半円筒部分の外径をｒ1、付加電極Ｇsの水平方向
半円筒部分の内径をｒ2、第３グリッドＧ3および付加電
極Ｇsの垂直方向平面部分の長さをｗ、筒状電極Ｇdの長
さをｌ、第３グリッドＧ3と付加電極Ｇsとの間隔をｄと
し（図７参照）、真空の誘電率をε0、誘電体１９の比
誘電率をεsとすると、 Ｇ3＝（水平方向半円筒部分の静電容量）＋（垂直方向
平面部分の静電容量） で与えられ、数５で表される。

【数５】 したがって、たとえば ｒ1＝４mm ｒ2＝５mm ｗ＝１２mm ｄ＝１mm ｌ＝１５mm εs＝７ とすると、数６となる。

【数６】 そこで、まず電子ビームが偏向されない場合について述
べると、この場合は、第３グリッドＧ3と中間電極Ｇmの
電位が等しく、かつ中間電極Ｇmが第３グリッドＧ3と第
４グリッドＧ4との幾何学的中心に配置されているた
め、主レンズには、図９（ａ）に電子ビーム通過孔の中
心軸ＺGより上側を垂直方向断面、下側を水平方向断面
として等電位線２５で示したように、水平、垂直方向と
もに、図１０（ａ）に示す中間電極Ｇmが配置されない
ＢＰＦ型主レンズの電界２６と等価な電界２６aが形成
され、図９（ｂ）に示す電子ビーム通過孔中心軸上の電
位分布２７aは、図１０（ｂ）に示す中間電極Ｇmが配置
されない場合の電子ビーム通過孔中心軸上の電位分布２
７と同じになる。したがって、電子ビーム４（４B，４
G，４R）が偏向されない場合は、主レンズに４極子レン
ズは形成されず、水平、垂直方向の集束力が等しくな
り、非点収差をもたず、画面中央にほぼ円形のビームス
ポットを形成する。

【００４９】この場合の光学モデルは、図１（ａ）に示
したようになる。すなわち、主レンズＭＬの電界は、上
記のようにＢＰＦ型主レンズの電界と等価となるため、
電子ビーム４の水平方向の発散角αoh´、垂直方向の発
散角αov´を、 αoh´＝αov´ とすると、蛍光体スクリーン５への水平入射角αih´と
垂直入射角αiv´は、 αih´＝αiv´ と等しく、水平方向の倍率Ｍh´と垂直方向の倍率Ｍv´
は、 Ｍh´＝Ｍv´ と等しくなる。

【００５０】その結果、カソードから放出され、第２グ
リッドと第３グリッドにより形成されるプリフォーカス
レンズにより予備集束された電子ビームは、上記主レン
ズＭＬにより蛍光体スクリーンの中央に集束され、ほぼ
円形のビームスポットを形成する。

【００５１】これに対して、電子ビームが偏向される場
合は、電子ビームの偏向量の増大にともなって第３グリ
ッドＧ3に印加されるダイナミック電圧が上昇し、中間
電極Ｇmと第３グリッドＧ3との間の静電容量Ｃ1、中間
電極Ｇmと第４グリッドＧ4との間の静電容量Ｃ2、付加
電極Ｇsと第３グリッドＧ3との間の静電容量Ｃ3を介し
て、上記第３グリッドＧ3に印加されるダイナミック電
圧の交流電圧成分に対応する交流電圧Ｖ1が中間電極Ｇm
に誘起し、図１１に示すように、中間電極の電圧２８が
鋸歯状の偏向電流２１に同期して変化する。その中間電
極Ｇmに誘起する交流電圧Ｖ1は、前述したように、たと
えば Ｃ1＝２．５ pＦ Ｃ2＝２．５ pＦ Ｃ3＝４８．５ pＦ とすると、 Ｖ1＝０．９５Ｖd となり、たとえば Ｖd＝６００Ｖ のとき、 Ｖ1＝５７０Ｖ となる。

【００５２】この場合、主レンズには、図１２（ａ）に
等電位線２５で示した電界２６bが形成され、電子ビー
ム通過孔中心軸上の電位分布は、同（ｂ）に示す電位分
布２７bとなる。すなわち、中間電極Ｇmの電位上昇によ
り、中間電極Ｇmの第３グリッドＧ3側の電界強度が第４
グリッドＧ4側の電界強度よりも強くなる。それによ
り、第３グリッドＧ3側の電位が中間電極Ｇmの水平方向
を長軸とする非円形電子ビーム通過孔を通って第４グリ
ッドＧ4側に浸透し、主レンズに水平方向に集束、垂直
方向に発散する４極子レンズが形成され、主レンズが非
点収差をもつようになる。その結果、蛍光体スクリーン
周辺部でのビームスポットのにじみが解消される。また
水平方向の倍率Ｍh´と垂直方向の倍率Ｍv´の差を縮小
し、図２に示したように、画面周辺部のビームスポット
１の横つぶれを緩和する。

【００５３】なお、この場合、付加電極Ｇsは、誘電体
１９を介して第３グリッドＧ3の側面に配置されている
ので、第３グリッドＧ3との軸ずれによる静電容量のば
らつきを少なくでき、安定したフォーカス性能が得られ
る。

【００５４】［実施例２］カラーブラウン管装置の全体
の構成は、電子銃を除いて図４に示した実施例１のイン
ライン型カラーブラウン管装置と同じであるので説明を
省略する。

【００５５】電子銃については、図１３に示すように、
水平方向に一列に配置された３個のカソードＫ、これら
カソードＫを個別に加熱する３個のヒーター（図示せ
ず）、および上記カソードＫから蛍光体スクリーン方向
に順次配置された一体構造の第１グリッドＧ1、第２グ
リッドＧ2、第３グリッドＧ3、第４グリッドＧ4、第５
グリッドＧ5（フォーカス電極）、第６グリッドＧ6（最
終加速電極）からなる６個の電極を有し、これらヒータ
ー、カソードＫおよび６個の電極が一対の絶縁支持体
（図示せず）により一体に固定されている。

【００５６】上記６個の電極のうち、第１、第２グリッ
ドＧ1，Ｇ2は、一体構造の板状電極からなり、これら電
極には、３個のカソードＫに対応して３個の円形電子ビ
ーム通過孔が一列配置に形成されている。第３グリッド
Ｇ3は、一体構造の筒状電極からなり、この電極の両端
には、３個のカソードＫに対応して３個の円形電子ビー
ム通過孔が一列配置に形成されている。第４グリッドＧ
4は、一体構造の板状電極からなり、この電極には、３
個のカソードＫに対応して３個の円形電子ビーム通過孔
が一列配置に形成されている。第５グリッドＧ5は、一
体構造の筒状電極からなり、この電極の両端には、３個
のカソードＫに対応して３個の円形電子ビーム通過孔が
一列配置に形成されている。第６グリッドＧ6は、一体
構造のカップ状電極からなり、この電極の第５グリッド
Ｇ5側の面にも、３個のカソードＫに対応して３個の円
形電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。

【００５７】さらに、この電子銃１４では、上記第５グ
リッドＧ5と第６グリッドＧ6との間の幾何学的中心に、
図１４に示すように、３個のカソードＫに対応して垂直
方向を長軸とする３個の非円形電子ビーム通過孔１８が
形成された板状の中間電極Ｇmが配置され、他の電極と
ともに上記一対の絶縁支持体により一体に固定されてい
る。また、第３グリッドＧ3の外側面にセラミックなど
の誘電体１９により電気的に絶縁された状態で筒状の付
加電極Ｇsが配置され、上記中間電極Ｇmに電気的に接続
されている。

【００５８】この電子銃１４では、カソードＫに１５０
Ｖの電圧に映像信号が重畳された電圧が印加され、第１
グリッドＧ1は接地される。第２グリッドＧ2には約６０
０Ｖ、第３グリッドＧ3には約６ kＶの電圧が印加され
る。第４グリッドＧ4は、第２グリッドＧ2に接続され、
約６００Ｖの電圧が印加される。第５グリッドＧ5に
は、図８に示したように、約６ kＶの直流電圧に鋸歯状
の偏向電流２１に同期しかつ電子ビームの偏向量の増大
にともなって上昇するパラボラ状の電圧Ｖdが重畳され
たダイナミック電圧２２が印加され、第６グリッドＧ6
には約２６ kＶの高電圧が印加される。中間電極Ｇmに
は、電子銃１４に沿って配置された分圧抵抗器２３によ
り第６グリッドＧ6に印加される高電圧を分圧して約１
６ kＶの電圧が印加される。

【００５９】この電子銃１４では、電子ビームが偏向さ
れない場合は、第５グリッドＧ5乃至第６グリッドＧ6に
より形成される主レンズは、実施例１と同様、第５グリ
ッドＧ5と第６グリッドＧ6により形成されるＢＰＦ型主
レンズの電界と等価となる。したがって、電子ビームが
偏向されない場合は、主レンズに４極子レンズは形成さ
れず、水平、垂直方向の集束力が等しくなり、非点収差
をもたず、画面中央にほぼ円形のビームスポットを形成
する。

【００６０】これに対して、電子ビームが偏向される場
合は、第５グリッドＧ5に印加される電子ビームの偏向
量の増大にともなって上昇するダイナミック電圧が高く
なる。しかし、この場合、中間電極Ｇmと第５グリッド
Ｇ5との間の静電容量Ｃ1、中間電極Ｇmと第６グリッド
Ｇ6との間の静電容量Ｃ2、付加電極Ｇsと第３グリッド
Ｇ3との間の静電容量Ｃ3を介して中間電極Ｇmに誘起す
る交流電圧Ｖ2は抑制される。

【００６１】前述したように、たとえば Ｃ1＝２．５ pＦ Ｃ2＝２．５ pＦ Ｃ3＝４８．５ pＦ とすると、 Ｖ2＝０．０５Ｖd となり、たとえば Ｖd＝６００Ｖ のとき、 Ｖ2＝３０Ｖ となる。

【００６２】この場合、主レンズには、図１５（ａ）に
等電位線２５で示した電界２６cが形成され、電子ビー
ム通過孔中心軸上の電位分布は、同（ｂ）に示す電位分
布２７cとなる。すなわち、中間電極の電位の上昇が抑
えられることにより、中間電極の第５グリッド側の電界
強度が第６グリッド側の電界強度よりも弱くなる。それ
により、第６グリッド側の電位が中間電極の垂直方向を
長軸とする非円形電子ビーム通過孔を通って第５グリッ
ド側に浸透し、主レンズに水平方向に集束、垂直方向に
発散する４極子レンズが形成され、主レンズは非点収差
をもつようになる。その結果、蛍光体スクリーン周辺部
でのビームスポットのにじみは解消される。また水平方
向の倍率Ｍh´と垂直方向の倍率Ｍv´の差を縮小し、図
２に示したように、画面周辺部のビームスポットの横つ
ぶれを緩和する。

【００６３】

【発明の効果】上述のように、電子ビームを最終的に蛍
光体スクリーン上に集束する主レンズを形成するフォー
カス電極とアノード電極との間に少なくとも１個の中間
電極を配置し、電子レンズを形成する電極の少なくとも
一部に絶縁された状態で付加電極を配置し、この付加電
極を中間電極に電気的に接続すると、主レンズに動的に
変化する４極子レンズを形成して非点収差をもたせると
ともに、電極間に形成される静電容量を介して中間電極
に誘起する交流電圧を効果的に制御でき、画面全面にわ
たりビームスポットの横つぶれを緩和し、安定したフォ
ーカス性能をもつカラーブラウン管装置を構成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態であるカラーブラウン
管装置の電子銃の基本構成を説明するための図で、図１
（ａ）は電子ビームが偏向されない場合の光学モデル
図、図１（ｂ）は偏向される場合の光学モデル図ある。

【図２】この発明の実施の一形態であるカラーブラウン
管装置の蛍光体スクリーン上のビームスポットの横つぶ
れの緩和を説明するための図である。

【図３】この発明の実施の一形態であるカラーブラウン
管装置の電子銃の中間電極と他の電極との間に生ずる静
電容量を説明するための図である。

【図４】この発明の実施の形態の実施例１のカラーブラ
ウン管装置の構成を示す図である。

【図５】上記実施例１のカラーブラウン管装置の電子銃
の構成を示す図である。

【図６】図６（ａ）および（ｂ）はそれぞれ上記電子銃
の中間電極の電子ビーム通過孔の形状を示す図である。

【図７】図７（ａ）は上記電子銃の付加電極の配置を示
す平面図、図７（ｂ）は一部断面で示した側面図であ
る。

【図８】偏向ヨークの偏向電流と上記電子銃の第３グリ
ッドに印加されるダイナミック電圧との関係を示す図で
ある。

【図９】図９（ａ）は電子ビームを偏向しない場合の中
間電極が配置された主レンズの電界を示す図、図９
（ｂ）は電子ビーム通過孔中心軸上の電位分布を示す図
である。

【図１０】図１０（ａ）はＢＰＦ型主レンズの電界を示
す図、図１０（ｂ）は電子ビーム通過孔中心軸上の電位
分布を示す図である。

【図１１】偏向ヨークの偏向電流と偏向電流に同期して
中間電極に誘起する交流電圧との関係を示す図である。

【図１２】図１２（ａ）は電子ビームを偏向する場合の
中間電極が配置された主レンズの電界を示す図、図１２
（ｂ）は電子ビーム通過孔中心軸上の電位分布を示す図
である。

【図１３】この発明の実施例２のカラーブラウン管装置
の電子銃の構成を示す図である。

【図１４】上記実施例２のカラーブラウン管装置の電子
銃の中間電極の電子ビーム通過孔の形状を示す図であ
る。

【図１５】図１５（ａ）は上記実施例２のカラーブラウ
ン管装置の電子ビームを偏向する場合の主レンズの電界
を示す図、図１５（ｂ）は電子ビーム通過孔中心軸上の
電位分布を示す図である。

【図１６】従来のカラーブラウン管装置のＢＰＦ型ＤＡ
Ｃ＆Ｆ方式電子銃の構成を示す図である。

【図１７】従来のインライン型カラーブラウン管装置の
蛍光体スクリーン上のビームスポットの形状を示す図で
ある。

【図１８】上記ＢＰＦ型ＤＡＣ＆Ｆ方式電子銃を有する
カラーブラウン管装置の蛍光体スクリーン上のビームス
ポットの形状を示す図である。

【図１９】図１９（ａ）は上記従来のＢＰＦ型ＤＡＣ＆
Ｆ方式電子銃の電子ビームを偏向しない場合の光学モデ
ル図、図１９（ｂ）は電子ビームを偏向する場合の光学
モデル図である。

【符号の説明】

４B，４G，４R…３電子ビーム ５…蛍光体スクリーン １４…電子銃 １６…偏向ヨーク １８…電子ビーム通過孔 １９…誘電体 Ｇ1…第１グリッド Ｇ2…第２グリッド Ｇ3…第３グリッド Ｇ4…第４グリッド Ｇ5…第５グリッド Ｇ6…第６グリッド Ｇm…中間電極 Ｇs…付加電極 Ｋ…カソード

フロントページの続き (72)発明者 上野 博文 神奈川県川崎市川崎区日進町７番地１ 東 芝電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 佐藤 和則 埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番２号 株式 会社東芝深谷工場内 Ｆターム(参考） 5C041 AA03 AB07 AB14 AC07 AC11 AC26 AC34 AC35 AD02 AD03 AE01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カソードからの電子ビームを蛍光体スク
   リーン上に加速、集束する主レンズを含む複数の電子レ
   ンズを形成する電子銃と、この電子銃から放出された電
   子ビームを水平および垂直方向に偏向する偏向ヨークと
   を備え、上記主レンズが上記電子ビームの進行方向に沿
   って配置された少なくともフォーカス電極と最終加速電
   極とからなるカラーブラウン管装置において、 上記電子銃は、上記主レンズを構成するフォーカス電極
   と最終加速電極との間に上記最終加速電極に印加される
   電圧を分圧する分圧抵抗器を介して電圧が印加される少
   なくとも１個の中間電極が配置され、上記電子レンズを
   形成する電極の管軸に平行な面に対向してこの電極と電
   気的に絶縁されかつ上記中間電極に電気的に接続された
   少なくとも１個の付加電極が配置され、少なくとも上記
   フォーカス電極に上記電子ビームの偏向量の増大にとも
   なって上昇するダイナミック電圧が印加されることを特
   徴とするカラーブラウン管装置。
2. 【請求項２】 付加電極が電子ビームの偏向量の増大と
   ともに上昇するダイナミック電圧が印加される電極に配
   置され、中間電極が水平方向を長軸とする非円形電子ビ
   ーム通過孔が形成されたディスク状電極からなることを
   特徴とする請求項１記載のカラーブラウン管装置。
3. 【請求項３】 付加電極が電子ビームの偏向量の増大と
   ともに上昇するダイナミック電圧が印加される電極に配
   置され、中間電極が垂直方向を長軸とする非円形電子ビ
   ーム通過孔が形成されたディスク状電極からなることを
   特徴とする請求項１記載のカラーブラウン管装置。
4. 【請求項４】 付加電極がこの付加電極の配置される電
   極の管軸に平行な面の少なくとも一部を取囲む筒状に形
   成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
   かに記載のカラーブラウン管装置。
5. 【請求項５】 付加電極とこの付加電極の配置される電
   極との間に誘電体が配置されていることを特徴とする請
   求項１乃至４のいずれかに記載のカラーブラウン管装
   置。