JP2002015681A

JP2002015681A - カラーブラウン管装置

Info

Publication number: JP2002015681A
Application number: JP2001081278A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Miyamoto; 紀幸宮本; Tsutomu Takegawa; 勉武川; Hirobumi Ueno; 博文上野
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Development and Engineering Corp
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2002-01-18
Also published as: US6703775B2; US20010050526A1

Abstract

(57)【要約】【課題】蛍光体スクリーン全面で電子ビームスポット
の楕円歪を少なくして蛍光体スクリーン全面で良好な性
能を有するカラーブラウン管装置を提供するにある。【解決手段】この発明のカラーブラウン管装置の電子
銃は、主レンズを構成する最終加速電極Ｇ４とフォーカ
ス電極Ｇ３との間に１つの中間電極ＧＭが配置され、こ
の中間電極ＧＭには、前記最終加速電極Ｇ４に印加され
る電圧を分圧する分圧抵抗器Ｒにより分圧された電圧が
印加されている。フォーカス電極Ｇ３には、電子ビーム
の偏向量の増大とともに増加するダイナミック電圧が印
加され、最終加速電極Ｇ４とフォーカス電極Ｇ３の間に
誘電体Ｐが設けられ、この誘電体が中間電極ＧＭに被着
形成されている。

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、カラーブラウン
管に係り、特に、蛍光体スクリーン周辺における電子ビ
ームスポット形状の楕円歪を改良し、良好な画質を有す
る画像を表示することができるカラーブラウン管装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にカラーブラウン管は、図１に示す
ように、パネル１がファンネル２に一体に接合され、パ
ネル１のフェースプレート内面には、赤、緑及び青に発
光する３色の蛍光体層からなる蛍光体スクリーン４が形
成されている。パネル１の内側には、蛍光体スクリーン
４に対向するよう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３が装着されている。ファンネル２の
ネック５内には、電子銃６が配置され、この電子銃６か
ら放出される３電子ビーム７Ｂ、７Ｇ、７Ｒは、ファン
ネル２の外側に装置された偏向ヨーク８の発生する磁界
により偏向されて蛍光体スクリーン４に向けられてい
る。蛍光体スクリーン４が偏向された電子ビーム７Ｂ、
７Ｇ、７Ｒによって水平及び垂直に走査されることによ
り、この蛍光体スクリーン４上にカラー画像が表示され
る。

【０００３】このようなカラーブラウン管においては、
特に電子銃６が同一水平面上を通るセンタービーム及び
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電子銃に構成され、一方、水平偏
向磁界が糸巻型（ピンクッションタイプ）及び垂直偏向
磁界が樽型（バレルタイプ）となる非斉一磁界を偏向ヨ
ーク８が発生して３電子ビームを自己集中（セルフコン
バージェンス）させるインライン型カラーブラウン管が
ある。

【０００４】一列配置の３電子ビームを放出するインラ
イン型の電子銃としては、各種方式のものがあるが、そ
の一種にＢＰＦ(Bi-Potential Focus)型ダイナミックフ
ォーカス（Dynamic Astigmatism Correction and Focu
s）方式といわれるものがある。このＢＰＦ型ダイナミ
ックフォーカス方式電子銃は、図２に示すように、一列
配置の３個のカソードＫから蛍光体スクリーン４方向に
沿って順次配置された一体構造の第１グリッドＧ１乃至
第４グリッドＧ４からなり、その各グリッドＧ１〜Ｇ４
には、一列配置の３個のカソードＫに対応して３個の電
子ビーム通過孔が形成されている。この電子銃では、カ
ソードＫに約１５０Ｖの電圧が印加され、第１グリッド
Ｇ１は、接地され、第２グリッドＧ２には、約６００Ｖ
の電圧が印加され、第３-１グリッドＧ３−１には、約
６ＫＶの電圧が印加され、第３-２グリッドＧ３-２にも
約６ＫＶの電圧が印加されている。第４グリッドＧ４に
は、約２６ＫＶの高電圧が印加されている。

【０００５】このような電圧が印加される上述した電極
構造においては、カソードＫ、第１グリッドＧ１及び第
２グリッドＧ２により電子ビームが発生され、且つ、後
述する主レンズに対する物点を形成する三極部が構成さ
れる。第２グリッドＧ２乃至第３-１グリッドＧ３−１
間には、プリフォーカスレンズが形成され、このプリフ
ォーカスレンズは、前記三極部から放出される電子ビー
ムを予備集束する機能を有している。第３−２グリッド
Ｇ３-２乃至第４グリッドＧ４によりこの予備集束され
た前記電子ビームを、最終的に蛍光体スクリーン上に集
束させるBPF(Bi-Potential Focus)型の主レンズが形成
される。又、偏向ヨーク８によって、蛍光体スクリーン
周辺に電子ビームが偏向される場合、その偏向距離に応
じて、第３-２グリッドＧ３-２には、予め設定された電
圧が印加される。この電圧は、電子ビームが蛍光体スク
リーンの中心に向けられている場合に、最も低く、電子
ビームが蛍光体スクリーンコーナーに向けられるように
偏向される場合に高くなるパラボラ状の波形を有してい
る。蛍光体スクリーンコーナーに前述の電子ビームが偏
向されるに伴い、第３-２グリッドＧ３-２と第４グリッ
ドＧ４との電位差も小さくなり、前述の主レンズ強度
は、弱められ、蛍光体スクリーンコーナーに電子ビーム
が向けられた際に主レンズの強度が最も小さくなる。主
レンズの強度の変化に伴い、第３-１グリッドＧ３-１乃
至第３-２グリッドＧ３-２によって４極子レンズが形成
され、蛍光体スクリーンのコーナーに電子ビームが向け
られる際に、この４極子レンズは、最も強くなる。この
４極子レンズは、水平方向で集束作用を有し、垂直方向
で発散作用を有している。これによって、電子銃と蛍光
体スクリーンの距離が離れ、像点が遠くなることに対応
して主レンズ強度が弱められる。その結果、距離の変化
に基づくフォーカスエラーが補償され、又、偏向ヨーク
の糸巻型水平偏向磁界と樽型垂直偏向磁界とにより発生
する偏向収差が４極子レンズで補償される。

【０００６】ところで、カラーブラウン管の画質を良好
にする為には、蛍光体スクリーン上でのフォーカス特性
を良好にすることが必要である。特に、一列配置の３電
子ビームを放出する電子銃を封入した方式のカラーブラ
ウン管においては、図３（ａ）に示すような偏向収差に
起因する電子ビームスポットの楕円歪及びにじみの発生
が問題となる。しかしながら、一般的にＢＰＦ型ダイナ
ミックフォーカス方式（Dynamic Astigmatism Correcti
on Focus方式）と呼ばれる偏向収差を補償する方式にお
いては、主レンズを形成する低電圧側電極が第３-１グ
リッドＧ３-１及び第３-２グリッドＧ３-２のように複
数に分割され、電子ビームの偏向に応じて４極子レンズ
が発生される。この方式では、図３（ｂ）に示すような
にじみの問題を解消することができる。ところが、図３
（ｂ）に示すように、蛍光体スクリーン水平軸端及び対
角軸端では、電子ビームスポットが横につぶれる現象が
依然発生し、前記シャドウマスク３との干渉によるモア
レ等が引き起こされ、電子ビームスポットで文字等を構
成した場合、見づらくなるという問題がある。

【０００７】図４及び図５に示される光学レンズモデル
を参照して電子ビームが横に潰れる現象を以下に説明す
る。

【０００８】図４（ａ）は、電子ビームが偏向されずに
蛍光体スクリーン中央に到達する場合に形成される光学
系及び電子ビームの軌跡を示している。図４（ｂ）は、
電子ビームが偏向磁界により偏向されて画面周辺に到達
した場合に形成される光学系及び電子ビームの軌跡を示
している。蛍光体スクリーン上の電子ビームスポットの
大きさは、倍率(Ｍ)に依存し、電子ビーム水平方向の倍
率をＭh、垂直方向倍率をＭvと定義される。ここで、倍
率Ｍは、図４（ａ）及び（ｂ）に示される(発散角αo/
入射角αi)で表すことが出来る。即ち、Ｍh(水平倍率)=αoh(水平発散角)/αih(水平入射角) Ｍv(垂直倍率)=αov(垂直発散角)/αiv(垂直入射角) となる。

【０００９】水平発散角αohと垂直発散角αovとが等し
い場合（αoh=αov）、図４（ａ）に示す無偏向時にお
いては、水平入射角αihと垂直入射角αivが等しく(αi
h=αiv)、水平倍率Ｍhと垂直倍率Ｍvが等しくなり（Ｍh
=Ｍ）、図４（ｂ）に示す偏向時においては、水平発散
角αohが垂直発散角αovより小さく（αih＜αiv）な
り、垂直倍率Ｍvが水平倍率Ｍhよりも小さくなる（Ｍv<
Ｍh）。即ち、電子ビームスポット形状は、蛍光体スク
リーン中央では、円形となるが、蛍光体スクリーン周辺
では横長となってしまう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述の様に、カラーブ
ラウン管の画質を良好にするためには、蛍光体スクリー
ン全面で良好なフォーカス状態を保ち、且つ、電子ビー
ムスポットの楕円歪を少なくすることが必要である。従
来のＢＰＦ型ダイナミックフォーカス方式の電子銃で
は、主レンズの低電圧側に適当なダイナミック電圧を印
加することで、主レンズ強度を可変すると同時に動的に
変化する４極子レンズを形成することで、偏向収差によ
る電子ビームの垂直方向のにじみを消すことができ、蛍
光体スクリーン全面でフォーカスすることは可能とな
る。しかしながら、蛍光体スクリーン周辺での電子ビー
ムスポットの横潰れは、顕著である。この現象は、電子
ビームを蛍光体スクリーン周辺に走査した場合に、電子
銃によって形成される電子レンズと偏向磁界の非点収差
によって水平方向倍率Ｍｈと垂直方向倍率Ｍｖが、Ｍｖ
＜Ｍｈの関係にあるため起こるものである。

【００１１】ここで、従来技術として特開平６−１２４
６３３号公報、或いは、特願２０００−７３８５４号な
どの、電子銃構体外部に電極、或いは、コンデンサ部材
を新たに追加することによって、誘起するダイナミック
電圧を調整する方法が知られている。しかしながら、こ
れらの方法では、追加部を電極へ取り付ける際に電極の
変形を生じ、フォーカス性能が不安定になるという問題
がある。また、ブラウン管のネック、或いは、他の電極
に追加部品が近づくことによって耐圧性能の劣化が生じ
るという問題もある。さらに溶接や、部品の追加など電
子銃単価を上げる要因にもつながるものである。

【００１２】一方、特開平２０００−２６０３４９号公
報にて知られる方法では、複数個に分割されたフォーカ
ス電極間に誘電体を配置することによって抵抗器に接続
された電極に誘起するダイナミック電圧を調整してい
る。しかしながらこの方法では、4極子レンズおよび誘
電体が、主レンズの中心よりもカソード側に配置される
ため、水平方向倍率と垂直方向倍率との差を緩和するこ
とはできず、本発明の目的である画面周辺でのビームス
ポットの横潰れ改善はできない問題もある。

【００１３】この発明は、上述した事情に鑑みなされた
ものであって、その目的は、蛍光体スクリーン全面で電
子ビームスポットの楕円歪を少なくし蛍光体スクリーン
全面で良好な性能を有するカラーブラウン管を提供する
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、電子
ビームをスクリーン上に加速、集束する主レンズを含む
複数の電子レンズが形成される電子銃と、この電子銃か
ら放出した電子ビームを偏向して偏向された電子ビーム
でスクリーンを水平及び垂直方向に走査させる偏向ヨー
クと、を備え、前記電子銃の主レンズは、少なくとも電
子ビーム進行方向に沿って少なくともフォーカス電極及
び最終加速電極で構成されているカラーブラウン管装置
において、前記電子銃は、前記主レンズを構成する最終
加速電極とフォーカス電極の間に少なくとも１つの中間
電極が配置され、この中間電極には、前記最終加速電極
に印加される電圧を分圧する分圧抵抗器により分圧され
た電圧が印加され、前記フォーカス電極には、電子ビー
ムの偏向量の増大とともに増加するダイナミック電圧が
印加され、前記主レンズを形成する電極間に誘電体が設
けられ、この誘電体が前記電極のいずれかの電極に被着
形成されていることを特徴とするカラーブラウン管装置
が提供される。

【００１５】また、この発明によれば、前記誘電体は、
前記ダイナミック電圧を印加される電極と前記中間電極
との間に設けられ、これら電極のいずれかに被着形成さ
れ、前記中間電極がディスク状に形成され、且つ、スク
リーンの水平方向と平行な方向に長軸をもつ非円形の電
子ビーム通過孔が形成されている上述した構成のカラー
ブラウン管装置が提供される。

【００１６】更に、この発明によれば、前記誘電体は、
前記中間電極と最終加速電極間に設けられ、いずれかの
電極に被着形成され、前記中間電極はディスク状に形成
され、かつスクリーンの垂直方向と平行な方向に長軸を
もつ非円形の電子ビーム通過孔が形成されている上述し
たいずれかの構成を有するカラーブラウン管装置が提供
される。

【００１７】更に、この発明によれば、前記誘電体は、
Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ，Ｓi_３Ｎ_２、ＢａＴiＯ_３、ソーダ
ライム、Ｓi_３Ｏ_２，醐珪酸ガラス、光学ガラスからな
るセラミック又は、ガラスから選ばれた少なくとも１種
の誘電体である上述したいずれかの構成を有するカラー
ブラウン管装置が提供される。

【００１８】更にまた、この発明によれば、前記誘電体
と、誘電体を被着形成する電極を構成する材料との熱膨
張特性曲線の関係は,室温以上５００℃以下の範囲中の
連続した７０％以上の区間における熱膨張係数の差が５
以上１５×１０^−７/℃以下である上述したいずれかの
構成を有するカラーブラウン管装置が提供される。

【００１９】水平方向倍率Ｍｈと垂直方向倍率Ｍｖの差
を緩和する方法として、主レンズの前段に配置された４
極子レンズを、主レンズを構成する電極の中央に形成す
ることでこの問題を緩和する。

【００２０】光学モデルを使って説明すると、既に述べ
た様に従来の電子銃で電子ビームが偏向磁界により画面
周辺に到達した場合を示す図４（ｂ)は、Ｍｈ（水平倍率)＝αoh（水平発散角）/αih（水平入射
角) Ｍｖ（垂直倍率）＝αov（垂直発散角)/αiv（垂直入射
角)より αih＜αivが原因となってＭｈ＞Ｍｖが発生しているこ
とが分かる。即ち、αihを大きくし、αivを小さくする
ことで問題は緩和する。

【００２１】主レンズのほぼ中央に４極子レンズを形成
した光学モデルが図５に示されている。この光学モデル
では、図４に示したモデルと同様にＭ_h'(水平倍率)=α_oh'(水平発散角)/α_ih'(水平入射角) Ｍ_v'(垂直倍率) =α_ov'(垂直発散角)/α_iv'(垂直入射
角) である。

【００２２】ここで、図４（ｂ）と第５図とを比較すれ
ば、明らかなように４極子レンズが偏向磁界によって形
成される４極子により近づくことで、 α_oh(水平発散角)=α_oh'(水平発散角) α_ov(垂直発散角)=α_ov'(垂直発散角) α_ih(水平入射角)>α_ih'(水平入射角) α_iv(垂直入射角)>α_iv'(垂直入射角) となる。即ち、Ｍh'<Ｍh Ｍv'>Ｍv が得られ画面周辺での電子ビームスポット楕円率は、図
６に示すように緩和される。

【００２３】前記のような構成にすれば、主レンズ中に
４極子レンズが形成されることとなる。また、主レンズ
を形成する電極の一部に誘電体を被着形成することで、
誘電体を被着形成した電極と対向して配置された電極に
より、前記４極子レンズの形成に必要な静電容量のコン
デンサが形成される。

【００２４】以下にダイナミック電圧が印加される電極
と中間電極との間に誘電体を被着形成し、且つ、前記中
間電極に水平方向に長軸を持つ非円形の電子ビーム通過
孔が形成される電子銃における作用を説明する。

【００２５】電子ビームが無偏向の状態の場合、フォー
カス電極乃至最終加速電極の電子ビーム通過孔中心軸上
の電位分布がバイポテンシャル型主レンズと同様となる
ように、分圧抵抗器から中間電極に電圧が供給されてい
る。例えば、フォーカス電極電圧が６ＫV、最終加速電
極電圧が２６ＫV、かつ中間電極が主レンズの機械的中
心に配置されている場合には、中間電極に供給する電圧
は、フォーカス電極電圧と最終加速電極電圧の中間の１
６ＫVである。これによりフォーカス電極一中間電極間
の電界強度と中間電極一最終加速電極間の電界強度と
は、等しく、中間電極の電子ビーム通過孔近傍での電位
浸透は生じない。したがって、前記フォーカス電極乃至
最終加速電極で構成される主レンズは、バイポテンシャ
ル型電子レンズと等価となり、水平方向と垂直方向の集
束力が等しくなる。

【００２６】次に電子ビームが偏向状態の場合、中間電
極には、前記フォーカス電極との間に形成されたコンデ
ンサの静電容量によって、前記ダイナミック電圧の交流
電圧成分が誘起され、中間電極電圧が上昇される。これ
によりフォーカス電極乃至最終加速電極の電子ビーム通
過孔中心軸上の電位分布がバイポテンシャル型主レンズ
とは異なり、フォーカス電極一中間電極間の電界強度が
中間電極一最終加速電極間の電界強度よりも強くなる。
結果として中間電極に形成した水平方向に長軸をもつ非
円形の電子ビーム通過孔を通して最終加速電極側に電位
浸透が生じ、主レンズ中に垂直方向に発散作用及び水平
方向に集束作用を有する４極子レンズが形成され、前記
主レンズに非点収差を生じる。これによりスクリーン周
辺での電子ビームスポットのにじみを解消するととも
に、４極子レンズが主レンズ中に形成されるため水平倍
率Ｍｈと垂直倍率Ｍｖとの差が縮小され、電子ビームス
ポットの楕円歪を緩和することができる。

【００２７】ところで、前記４極子レンズの強度を十分
なものとするには、中間電極により高い交流電圧成分を
誘起させることが必要となる。中間電極に誘起する電圧
Ｖ１は、図７に示すようにフォーカス電極と中間電極と
の間に形成されるコンデンサの静電容量をＣ１、最終加
速電極と中間電極の間の静電容量をＣ２、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をＶｄ
とすると、以下の式で表される。

【００２８】

【数１】

【００２９】従って、十分な４極子レンズ強度を得るた
めには、コンデンサの静電容量Ｃ１を大きくすればよ
く、これにより中間電極に誘起するダイナミック電圧Ｖ
１が高まってフォーカス電極一中間電極間の電界強度
と、中間電極一最終加速電極間の電界強度により大きい
差が生じ、前記主レンズ中の４極子レンズの強度が強ま
ることとなる。言い換えれば所望の４極子レンズ強度を
得るためのダイナミック電圧を低くすることができる。

【００３０】一般にブラウン管は電子銃とネックとの隙
間が狭く、十分な静電容量を有するコンデンサ、即ち、
キャパシタを配置するスペースがない。

【００３１】本発明によれば、コンデンサは電子銃構体
の電極ギャップ内におさまるため、誘電体の材種を選択
することで数１０ｐＦ〜数１０００ｐＦ以上のコンデン
サが得られ、任意の場所の静電容量を真空状態のみで形
成していた時よりも大きくすることができ、これを組み
合わせることで前記４極子レンズの強度を十分なものと
することができる。

【００３２】前記Ｃ１を１８．０ｐＦ、Ｃ２を２．５ｐ
Ｆとすれば、中間電極に誘起する交流電圧成分Ｖ１は以
下のようになる。

【００３３】

【数２】

【００３４】即ち、Ｖｄの約８８%を中間電極に誘起さ
せることが可能となり、４極子レンズ強度を強めること
ができる。

【００３５】また、前記中間電極の部品変形は、フォー
カス性能へ直接影響するため極力防ぐことが必要であ
る。この誘電体の被着形成は、電極自体の機械的強度を
高める他、誘電体を介して他の電極と固定すれば、電子
銃構体に組み込む際に中間電極自体に変形するような力
がかからない構造にできる作用もあり、安価で、簡単な
構造でフォーカス性能を安定的に得られるという効果も
ある。

【００３６】上記の作用によって、より効率的に電子ビ
ームの楕円歪を緩和し、かつ安定したフォーカス性能を
得ることができる。

【００３７】以上は誘電体をダイナミック電圧が印加さ
れる電極と中間電極との間に被着形成し、且つ、前記中
間電極に水平方向に長軸を持つ非円形の電子ビーム通過
孔を形成した場合について説明したが、誘電体を中間電
極と最終加速電極との間に被着形成し、かつ前記中間電
極に垂直方向に長軸を持つ非円形の電子ビーム通過孔を
形成した場合についても同様の作用を得ることができ
る。ただし中間電極に誘起される電圧を極力抑制するよ
うにしている点が上記説明と異なる。

【００３８】この場合も,中間電極に誘起する電圧Ｖ２
は、次の式で表される。

【００３９】

【数３】

【００４０】従って、中間電極と最終加速電極との間に
被着形成される誘電体によって形成されるコンデンサの
静電容量Ｃ２をフォーカス電極と前記中間電極間の静電
容量Ｃ１より十分大きくすれば、中間電極に誘起するダ
イナミック電圧Ｖ２はゼロに近づき、電圧変化が非常に
小さくなる。

【００４１】上記同様に、Ｃ１＝２．５ｐＦ、Ｃ２＝１
８．０ｐＦとすれば、Ｖ２は以下のようになる。

【００４２】

【数４】

【００４３】即ち、中間電極に誘起するダイナミック電
圧をＶｄの約１２%にまで抑制することができる。

【００４４】これによりダイナミック電圧が印加されて
いるフォーカス電極と電位差を小さくすることができる
ため、フォーカス電極一中間電極間の電界強度と、中間
電極一最終加速電極間の電界強度により大きい差が生じ
る。結果として主レンズ中の４極子レンズ強度をより強
めることができ、上記同様の作用が得られる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
カラーブラウン管を実施例に基づいて説明する。

【００４６】この発明のカラーブラウン管は、図１に示
した一般的なブラウン管とほぼ同様の構造を有している
ことから、その説明は、省略する。従って、ブラウン管
の構造については、図１及びその説明を参照されたい。

【００４７】図８には、この発明の一実施例であるカラ
ーブラウン管の同一水平面上を通るセンタービーム及び
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電子銃の水平断面を示している。
図８に示されるように電子銃は、３個のカソードＫと、
このカソードＫを各別に加熱する図示しない３個のヒー
タと、上記カソードＫ上に順次隣接して配置された一体
構造の第１グリッドＧ１乃至第４グリッドＧ４とを有
し、それらが一対の絶縁支持体により一体に固定されて
いる（絶縁支持体は図示せず)。

【００４８】上記グリッドのうち、第１グリッドＧ１乃
至第２グリッドＧ２は、板状に形成され、その板面に
は、それぞれ上記一列配置の３個のカソードＫに対応し
て３個の電子ビーム通過孔が形成されている。また、フ
ォーカス電極である第３グリッドＧ３は、筒状の電極か
らなり、それぞれの電極の両端には、電子ビームの通過
孔が形成されている。最終加速電極である第４グリッド
Ｇ４の第３グリッドＧ３側にも電子ビーム通過孔が形成
されている。第３グリッドＧ３と第４グリッドＧ４の間
には、図９或いは図１０に示す様な横長の非円形電子ビ
ーム通過孔が形成されているディスク電極ＧＭが配置さ
れる。ディスク電極ＧＭと第３グリッドＧ３との間に
は、誘電体Ｐがその間の間隙を埋めるように被着形成さ
れている。第３グリッドＧ３との間の間隔と、前記ディ
スク電極ＧＭと第４グリッドＧ４との間の間隔は、等し
く設定されている。また、誘電体Ｐは、帯電を避けるた
めに、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように電極の開口
よりも大きな開口を有するように形成されている。

【００４９】本実施例においては、誘電体にソーダライ
ムを使用した。ディスク電極ＧＭには、熱膨張を起因と
する部品変形が生じてソーダライムが剥離することを防
止するために、熱膨張特性曲線がソーダライムに近似し
ているＮｉ‐Ｆｅ系合金の１種である５０％Ｎｉ−Ｆｅ
合金が用いられている。

【００５０】図１１（ｃ）は、誘電体Ｐ配置状態を示す
図である。誘電体Ｐを被着したとディスク電極ＧＭと第
４グリッドＧ４との間にコンデンサが形成される。静電
容量Ｃは、誘電体が存在する部分の静電容量Ｃρと真空
空間の静電容量Ｃ０を合わせたものとなり、次式で与え
られる。

【００５１】

【数５】

【００５２】本案施例では、電極間に誘電体を挟み込む
ように配置しており、（５)式はＣ＝Ｃρとなる。

【００５３】誘電体が被着形成されたディスク電極ＧＭ
と第４グリッドＧ４との間隔ｄ（ここでは、誘電体Ｐの
厚さに相当)、真空の誘電率ε０、誘電体Ｐの比誘電率
εｓとしたとき、コンデンサの静電容量Ｃρは、次式で
与えられる。間隔ｄが小さく及びＳが大きいものほど大
容量のコンデンサが形成される。

【００５４】

【数６】

【００５５】本実施例では、誘電体にはεｓ＝７．２の
材種を用いている。また、電極間の真空空間のみの状態
での静電容量はあらかじめ実測により求めており、２．
５ｐＦであった。

【００５６】よって、誘電体Ｐの被着後の電極間の総合
静電容量Ｃｐは（６）式より、Ｃp＝７．２×２．５＝１８．０ｐFとなる。

【００５７】第３グリッドＧ３には、約６ＫVの電圧に
図１２（ｂ）に示すような偏向電流に同期して、図１２
（ａ）に示すように偏向量が増大するに従い電圧が高く
なるパラボラ状の交流電圧Ｖｄを重畳した電圧が印加さ
れる。第４グリッドＧ４には、約２６ＫVの電圧が印加
されている。ディスク電極ＧＭには、第４グリッドＧ４
の電圧を分圧する分圧抵抗器Ｒによって約１６ＫVの電
圧が印加されている。ディスク電極ＧＭの第３グリッド
Ｇ３の間には、誘電体Ｐがその間の間隙を埋めるように
被着形成されている。

【００５８】まず、電子ビームが無偏向状態の場合に
は、第３グリッドＧ３乃至第４グリッドＧ４で形成され
る主レンズは、図１３（ａ)に示すような電界となる。
図１３（ａ)に示す電界は、図１４（ａ)に示すようにデ
ィスク状電極ＧＭが配置されていない第３グリッドと第
４グリッドの２つの電極で構成するバイポテンシャル型
主レンズの電界と等価である。したがって、第３グリッ
ドＧ３乃至第４グリッドＧ４で形成される主レンズは、
水平方向の集束力と垂直方向の集束力とが等しくなり、
非点収差を有しないこととなる。この状態での光学レン
ズモデルは、既に説明した図４（ａ）のように示され
る。無偏向状態では、主レンズは、バイポテンシャル型
主レンズと等価のため、水平入射角αihと垂直入射角α
ivは、等しく、レンズの倍率は、水平＝垂直となる。よ
って、カソードＫから射出された電子ビームは、第１グ
リッドＧ１、第２グリッドＧ２を通過し、第３グリッド
Ｇ３乃至第４グリッドＧ４で形成された主レンズで蛍光
体スクリーン中央に集束し、ほぼ円形の電子ビームスポ
ットが形成される。

【００５９】尚、図１３及び図１４において、符号９
は、水平断面内における電子ビームの軌跡を示し、ま
た、符号１０は、垂直断面内における電子ビームの軌跡
を示している。

【００６０】次に、電子ビームが偏向ヨークによって偏
向される場合について説明する。電子ビームが偏向ヨー
クによって蛍光体スクリーン周辺へ偏向されるに従っ
て、第３グリッドＧ３の電圧は、パラボラ電圧によって
高くなる。ここで、ディスク電極ＧＭには、分圧抵抗器
から電圧が供給されているため、第３グリッド−ディス
ク電極間で形成されるコンデンサ静電容量Ｃ１（約１
８．０ｐＦ)、ディスク電極一第４グリッド間静電容量
Ｃ２（約２．５ｐＦ)によってパラボラ状の交流電圧成
分Ｖ１が誘起され、ディスク電極の電圧は、図１２
（ａ）に示すように変化される。このとき、Ｖ１＝０．
８８Ｖｄとなる。例えば、Ｖｄが６００Ｖのときは、Ｖ
１は５２８Ｖである。このときの第３グリッドＧ３乃至
第４グリッドＧ４で形成される主レンズは、図１５
（ａ）に示すような電界となる。また、電子ビーム通過
孔中心軸上の電位分布は、図１５（ｂ)のようになる。
即ち、ディスク電極の電圧の上昇によって、第３グリッ
ド−ディスク電極間の電界強度が、ディスク電極一第４
グリッド間の電界強度よりも強くなる。結果として、デ
ィスク電極に形成した水平方向に長軸を有する非円形の
電子ビーム通過孔を介して最終加速電極側に電位浸透が
生じ、主レンズ中に垂直方向に発散作用及び水平方向に
集束作用を有する４極子レンズが形成される。これによ
り主レンズは、非点収差を有することとなる。その結
果、スクリーン周辺での電子ビームスポットのにじみが
解消されるとともに水平倍率Ｍｈと垂直倍率Ｍｖとの差
が縮小され、図６に示すように電子ビームスポットの楕
円歪を緩和することができる。

【００６１】図１６には、この発明の第２の実施例に係
るカラーブラウン管のインライン型電子銃であって、同
一水平面上を通るセンタービーム及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
ン型電子銃の水平断面を示している。インライン型電子
銃は、３個のカソードＫと、このカソードＫを各別に加
熱する３個のヒータ（図示せず)と、上記カソードＫ上
に順次隣接して配置された一体構造の第１グリッドＧ１
乃至第６グリッドＧ６とを有し、それらが一対の絶縁支
持体（図示せず）により一体に固定されている。

【００６２】上記グリッドのうち、第１グリッドＧ１乃
至第２グリッドＧ２は、板状に形成され、その板面に
は、それぞれ上記一列配置の３個のカソードＫに対応し
て３個の電子ビーム通過孔が形成されている。また、フ
ォーカス電極である第３グリッドＧ３は、筒状の電極か
らなり、それぞれの電極の両端には、電子ビームの通過
孔が形成されている。最終加速電極である第４グリッド
Ｇ４の第３グリッドＧ３側にも電子ビーム通過孔が形成
されている。第３グリッドＧ３と第４グリッドＧ４の間
には図１７に示すような縦長の非円形電子ビーム通過孔
を形成したディスク電極ＧＭが配置される。ディスク電
極ＧＭと第４グリッドＧ４との間には、誘電体Ｐがその
間の間隙を埋めるように被着形成されている。ディスク
電極ＧＭと第３グリッドＧ３との間隔と前記ディスク電
極ＧＭと第４グリッドＧ４との間隔は、等しく設定され
ている。誘電体Ｐは、帯電を避けるために、図１１に示
すようにディスク電極ＧＭの開口よりも大きめに形成さ
れている開口を有している。第１の実施例と同様に、誘
電体Ｐには、ソーダライムを、ディスク電極ＧＭには、
５０%Ｎｉ−Ｆｅ合金を使用している。

【００６３】第３グリッドＧ３には、約６ＫVの電圧に
図１２（ｂ）に示すように偏向電流に同期して、図１２
（ａ）に示すように偏向量が増大するに従い電圧が高く
なるパラボラ状の交流電圧Ｖｄを重畳した電圧が印加さ
れる。第４グリッドＧ４には、約２６ＫVの電圧が印加
されている、ディスク電極ＧＭには、第４グリッドＧ４
の電圧を分圧する分圧抵抗器Ｒによって約１６ＫVの電
圧が印加されている。ディスク電極ＧＭの前記第４グリ
ッドＧ４の間には、誘電体Ｐがその間隙を埋めるように
被着形成されている。

【００６４】まず、電子ビームが無偏向状態の場合で
は、第３グリッドＧ３乃至第４グリッドＧ４で形成され
る主レンズは、第１の実施例と同様に、ディスク電極Ｇ
Ｍが配置されず、第３グリッドＧ３と第４グリッドＧ４
の２つの電極で構成するバイポテンシャル型主レンズの
電界と等価である。したがって、第３グリッドＧ３乃至
第４グリッドＧ４で形成される主レンズは、水平方向の
集束力と垂直方向の集束力とが等しくなり、非点収差を
有さないこととなる。よって、ほぼ円形の電子ビームス
ポットがスクリーンの中央の領域に形成される。

【００６５】次に、電子ビームが偏向ヨークによって偏
向される場合について説明する。電子ビームが偏向ヨー
クによって蛍光体スクリーン周辺へ偏向されるに従って
第３グリッドＧ３の電圧は、パラボラ電圧によって高く
なる。ここで、ディスク電極ＧＭには、分圧抵抗器から
電圧が供給されているため、第３グリッドーディスク電
極間で形成されるコンデンサの静電容量α（約１８．０
ｐＦ）、ディスク電極一第４グリッド間静電容量Ｃ２
（約２．５ｐＦ）によって交流電圧成分V２の誘起が抑
えられ、ディスク電極の電圧は、わずかな変化しか生じ
ない。このとき、V２＝０．１２Ｖｄとなる。例えば、
Ｖｄが６００Vのときは、V２は、７２Vである。このと
きの第３グリッドＧ３乃至第４グリッドＧ４で形成され
る主レンズは、第１８図（ａ）に示すような電界とな
る。また、電子ビーム通過孔の中心軸上の電位分布は、
第１８図（ｂ)のようになる。即ち、ディスク電極ＧＭ
の電圧の上昇が抑えられることによって、第３グリッド
Ｇ３−ディスク電極ＧＭ間の電界強度が、ディスク電極
ＧＭ一第４グリッドＧ４間の電界強度よりも弱くなる。
結果として、ディスク電極ＧＭに形成した垂直方向に長
軸をもつ非円形の電子ビーム通過孔を介して第３グリッ
ドＧ３側に電位浸透が生じ、主レンズ中に垂直方向に発
散作用及び水平方向に集束作用を有する４極子レンズが
形成される。これにより主レンズは、非点収差を有する
こととなる。その結果、スクリーン周辺での電子ビーム
スポットのにじみを解消するとともに水平倍率Ｍｈと垂
直倍率Ｍｖとの差を縮小でき、電子ビームスポットの楕
円歪を緩和することができる。

【００６６】なお、本実施例では、誘電体にソーダライ
ム（旭硝子社製)を使用しているが、耐電圧特性、ガス
放出特性から選ばれたＡｌ_２Ｏ_３，ＡｌＮ, Ｓｉ
_３Ｎ_２、ＢａＴｉＯ_３、ソーダライム、光学ガラス、硼
珪酸ガラス、ＳｉＯ_２からなるセラミック、又はガラス
の中から選ばれた誘電体であれば良く、材種を選択する
ことで希望の静電容量を得ることが出来る。

【００６７】また、本実施例では、誘電体は、１種の誘
電体にて構成しているが、上記の中から選ばれた誘電体
であれば、複数種の誘電体を組み合わせて被着形成して
も構わない。被着形成する電極も、請求項の範囲内であ
れば、どの電極でも構わない。

【００６８】誘電体を被覆する電極を構成する材料も、
本実施例では、５０%Ｎｉ−Ｆｅ合金を使用している
が、被着する誘電体ごとに熱膨張特性曲線を合わせるこ
とが好ましい。その特性は、ソーダライム及び白板ガラ
ス{光学ガラス（SCHOTT社製）}で実験した結果をもとに
説明すると、誘電体が被着形成されている電極を構成す
る材料の熱膨張特性曲線と、誘電体との熱膨張特性曲線
との関係は、室温以上５００℃以下の範囲中の連続した
７０%以上の区間における熱膨張係数の差が５以上１５
×１O^ー７/℃以下で、さらに好ましくは、作業温度範囲
中、お互いの曲線の大小関係を保持したままで推移する
ものである。今回発明者らが実験した結果を表１、表２
に併せて示す。表１、表２より本実施例によれば、良好
に被着形成されたコンデンサを備えることが出来る。

【００６９】

【表１】

【００７０】

【表２】

【００７１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は、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に
動的に変化する非点収差効果の作用と、誘電体を被着形
成することで形成される電極間の静電容量の微調整が可
能なコンデンサを備えることにより、蛍光体スクリーン
全面で電子ビームスポットの楕円歪みを効率よく緩和さ
せ、かつ安定したフォーカス性能を得ることができ、良
好な画質のカラーブラウン管装置を提供することができ
る。

【００７２】従来技術として知られている特開平６−１
２４６３３号公報、或いは、特願２０００−７３８５４
号に方法との比較において、本発明による誘電体の被着
形成法では、電極自体の機械的強度を高める他、誘電体
を介して他の電極と固定するため、電子銃構体に組み込
む際に、中間電極自体に変形するような力がかからない
構造にできる作用もあり、安価で、簡単な構造でフォー
カス性能を安定的に得られるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的なカラーブラウン管の構造を概略的に示
す断面図である。

【図２】従来のカラーブラウン管に組み込まれる電子銃
の構造を概略的に示す断面図である。

【図３】（ａ)（ｂ）は、図２に示す従来の電子銃によ
って蛍光体スクリーン上に形成される電子ビームスポッ
トの楕円歪を概略的に示す平面図である。

【図４】（ａ）（ｂ）は、従来の電子銃を光学レンズモ
デルで表した図である。

【図５】この発明の一実施例に係るカラーブラウン管装
置に組み込まれる電子銃を光学レンズモデルで表した図
である。

【図６】図５に示した光学レンズモデルを有する電子銃
によって蛍光体スクリーン上に形成される電子ビームス
ポットの楕円率が改善された状態を概略的に示す平面図
である。

【図７】この発明の一実施例に係るカラーブラウン管装
置に組み込まれる中間電極を有する電子銃において、こ
の中間電極と他の電極に生じる静電容量を概略的に示す
断面図である。

【図８】この発明の一実施例に係るカラーブラウン管装
置に組み込まれる電子銃の構造を概略的に示す水平断面
図である。

【図９】図８に示したディスク電極の一例を示す斜視図
である。

【図１０】図８に示したディスク電極の他の例を示す斜
視図である。

【図１１】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、誘電体が被着
された図８に示したディスク電極の構造を示す平面図、
斜視図及び概略断面図である。

【図１２】（ａ）及び（ｂ）は、フォーカス電極に印加
する電圧の波形図及び偏向ヨークに供給される偏向ヨー
ク電流を示す波形図である。

【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、回転対称バイポテンシ
ャルレンズの間にディスク電極を挿入した図８に示され
る電極構造における水平及び垂直断面及びその内の等電
位線を概略的に示す断面図及び軸上の電位を示すグラフ
である。中間電極と他の電極に生じる静電容量を示す図
である。

【図１４】（ａ）及び（ｂ）は、回転対称バイポテンシ
ャルレンズの水平及び垂直断面及びその内の等電位線を
概略的に示す断面図及び軸上の電位を示すグラフであ
る。

【図１５】（ａ）及び（ｂ）は、回転対称バイポテンシ
ャルレンズの間にディスク電極を挿入した図８に示され
る電極構造における水平及び垂直断面及びその内の等電
位線を概略的に示す断面図及び軸上の電位を示すグラフ
である。

【図１６】この発明の他の実施例に係るカラーブラウン
管装置に組み込まれる電子銃の構造を概略的に示す水平
断面図である。

【図１７】図１６に示したディスク電極の形状を示す斜
視図である。

【図１８】（ａ）及び（ｂ）は、回転対称バイポテンシ
ャルレンズの間にディスク電極を挿入した図１６に示さ
れる電極構造における水平及び垂直断面及びその内の等
電位線を概略的に示す断面図及び軸上の電位を示すグラ
フである。

【符号の説明】

ｋ…カソードＧ１…第１グリッドＧ２…第２グリッドＣ３…第３グリッドＧ３-１…第３-１グリッドＣ３-２…第３-２グリッドＣ４…第４グリッドＧＭ…ディスク電極 P…誘電体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者武川勉神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地東芝電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者上野博文神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地東芝電子エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 5C041 AA03 AA14 AB07 AB14 AC25 AC26 AC35 AC46 AD02 AD04 AE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを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が形成される電子銃
と、この電子銃から放出した電子ビームを偏向して偏向され
た電子ビームでスクリーンを水平及び垂直方向に走査さ
せる偏向ヨークと、を備え、前記電子銃の主レンズは、少なくとも電子ビー
ム進行方向に沿って少なくともフォーカス電極及び最終
加速電極で構成されているカラーブラウン管装置におい
て、前記電子銃は、前記主レンズを構成する最終加速電極と
フォーカス電極の間に少なくとも１つの中間電極が配置
され、この中間電極には、前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により分圧された電圧が印
加され、前記フォーカス電極には、電子ビームの偏向量
の増大とともに増加するダイナミック電圧が印加され、
前記主レンズを形成する電極間に誘電体が設けられ、こ
の誘電体が前記電極のいずれかの電極に被着形成されて
いることを特徴とするカラーブラウン管装置。
【請求項２】前記誘電体は、前記ダイナミック電圧が印
加される電極と前記中間電極との間に設けられ、この電
極のいずれかに被着形成され、前記中間電極は、ディス
ク状に形成され、且つ、スクリーンの水平方向と平行な
方向に長軸をもつ非円形の電子ビーム通過孔が形成され
ていることを特徴とする請求項１のカラーブラウン管装
置。
【請求項３】前記誘電体は、前記中間電極と最終加速電
極間に設けられ、この電極のいずれかに被着形成され、
前記中間電極は、ディスク状に形成され、かつスクリー
ンの垂直方向と平行な方向に長軸を有する非円形の電子
ビーム通過孔が形成されていることを特徴とする請求項
１のカラーブラウン管装置。
【請求項４】前記誘電体は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ
_３Ｎ_２，ＢａＴｉＯ_３、ソーダライム、Ｓｉ_３Ｏ_２硼珪
酸ガラス、光学ガラスからなるセラミック又は、ガラス
から選ばれた少なくとも１種の誘電体であることを特徴
とする請求項１乃至３のいずれかのカラーブラウン管装
置。
【請求項５】前記誘電体と、誘電体を被着形成する電極
を構成する材料との熱膨張特性曲線の関係は、室温以上
５００℃以下までの範囲の連続した７０%以上の区間に
おける熱膨張係数の差が５以上１５×１０^−７/℃以下
であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかのカ
ラーブラウン管装置。