JP2002197990A

JP2002197990A - 陰極線管装置

Info

Publication number: JP2002197990A
Application number: JP2000397297A
Authority: JP
Inventors: 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: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-07-12
Also published as: KR100438504B1; US20020079820A1; US6646370B2; KR20020053727A; CN1366325A; CN1165948C

Abstract

(57)【要約】【課題】簡素な構造で蛍光体スクリーン全面でビームス
ポットの楕円歪を抑制し、蛍光体スクリーン全面で良好
なフォーカス特性を得られる安定した性能を有する陰極
線管装置を提供することを目的とする。【解決手段】この陰極線管装置における電子銃構体は、
電子ビームの偏向量の増大に伴なって形成される４極子
レンズを含んでいる。この４極子レンズは、相対する２
個のグリッドＧ３−１及びＧ３−２によって形成され
る。これら２個のグリッドは、相対する面にそれぞれ非
円形の電子ビーム通過孔Ｇ３−１１及びＧ３−２１を備
えている。各電子ビーム通過孔は、電子ビームが通過す
る領域の水平方向径または垂直方向径を最小とするくび
れ部Ｇ３−１２及びＧ３−２２を有している。

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、陰極線管装置に
係り、特に、蛍光体スクリーン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
ラー陰極線管装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カラー陰極線管は、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
なる水平方向に一列配置された３電子ビームを放出する
インライン型電子銃構体と、これら３電子ビームを水平
方向及び垂直方向に偏向する非斉一偏向磁界を発生する
偏向ヨークとを備えている。電子銃構体から放出された
３電子ビームは、偏向ヨークの発生する非斉一偏向磁界
により、蛍光体スクリーンに向けて自己集中されつつ、
蛍光体スクリーン上の対応する蛍光体層に集束される。
これにより、蛍光体スクリーン上に、カラー画像が表示
される。

【０００３】３電子ビームを放出する電子銃として、Ｑ
ＰＦ（Ｑｕａｄｒｕ−ＰｏｔｅｎｔｉａｌＦｏｃｕ
ｓ）型ダブルフォーカス方式の電子銃構体は、図８に示
すように、一列配置の３個のカソードＫと、蛍光体スク
リーン方向に順次配置された一体に支持された構造の第
１乃至第６グリッドＧ１乃至Ｇ６とを備えている。各グ
リッドＧ１乃至Ｇ６は、それぞれ一列配置の３個のカソ
ードＫに対応して３個の電子ビーム通過孔を有してい
る。

【０００４】この電子銃構体では、カソードＫに約１５
０Ｖの電圧が印加され、第１グリッドＧ１は、接地され
ている。第２グリッドＧ２は、管内で第４グリッドＧ４
に接続され、約６００Ｖの電圧が印加される。第３グリ
ッドＧ３は、管内で第５−１グリッドＧ５−１に接続さ
れ、約６ＫＶのフォーカス電圧が印加される。第５−２
グリッドＧ５−２には、約６ＫＶの基準電圧に電子ビー
ムの偏向量の増大に伴なって上昇する交流成分を重畳し
たダイナミックフォーカス電圧が印加される。第６グリ
ッドＧ６には、約２６ＫＶの陽極電圧が印加される。

【０００５】電子ビーム発生部は、カソードＫ、第１グ
リッドＧ１、及び第２グリッドＧ２によって構成され、
電子ビームを発生し、かつ主レンズに対する物点を形成
する。プリフォーカスレンズは、第２グリッドＧ２、及
び第３グリッドＧ３によって構成され、電子ビーム発生
部から放出された電子ビームを予備集束する。サブレン
ズは、第３グリッドＧ３、第４グリッドＧ４、及び第５
−１グリッドＧ５−１によって構成され、プリフォーカ
スレンズで予備集束した電子ビームを更に予備集束す
る。主レンズは、第５−２グリッドＧ５−２、及び第６
グリッドＧ６によって構成され、予備集束された電子ビ
ームを、最終的に蛍光体スクリーン上に集束する。

【０００６】電子ビームを蛍光体スクリーンの中央部に
集束する無偏向時には、電子ビーム発生部から発生され
た電子ビームは、プリフォーカスレンズ、サブレンズ、
及び主レンズによって蛍光体スクリーン上に集束され
る。このとき、第５−１グリッドＧ５−１と、第５−２
グリッドＧ５−２との間には、電位差が生じていないた
め、４極子レンズは形成されない。

【０００７】一方、電子ビームを蛍光体スクリーン周辺
部に偏向する偏向時には、第５−２グリッドＧ５−２の
印加電圧が高くなり、第５−１グリッドＧ５−１と第５
−２グリッドＧ５−２との間に、電位差が形成され、４
極子レンズが形成される。この時に形成される４極子レ
ンズは、水平方向に集束作用を有するとともに垂直方向
に発散作用を有するような非点収差を有する。このと
き、同時に、第５−２グリッドＧ５−２と、第６グリッ
ドＧ６との電位差が小さくなり、主レンズのレンズ強度
が低下する。これにより、電子ビームが蛍光体スクリー
ンまで到達する距離の増大によるフォーカスずれを補正
し、非斉一磁界により生ずる偏向収差を補償する。

【０００８】ところで、カラー陰極線管の画質を良好に
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構体を封入した方式のカラー
陰極線管においては、蛍光体スクリーン上のビームスポ
ットが、図９の（ａ）に示すように、偏向収差によって
コアの楕円歪及びにじみを発生することが問題となる。

【０００９】一般的に、ダブルフォーカス方式の電子銃
構体のように、主レンズを形成する低電圧側電極を第５
−１グリッドＧ５−１及び第５−２グリッドＧ５−２、
といったように、複数のグリッドで構成し、これらのグ
リッド間に電子ビームの偏向に応じて４極子レンズを発
生させることにより、偏向収差を補償する方式は、図９
の（ｂ）に示すように、にじみの問題を改善できる。

【００１０】ところが、図９の（ｂ）に示すように、蛍
光体スクリーン水平軸端、対角軸端では、依然としてビ
−ムスポットの楕円歪が残る。これは、サブレンズ、４
極子レンズ、主レンズ、及び偏向磁界に含まれる偏向収
差成分を総合的に１個のレンズと考えた場合に、水平方
向のレンズ倍率が大きくなり、垂直方向のレンズ倍率が
小さくなることによって生じる。そのため、ビームスポ
ットの垂直方向径が過小となり、シャドウマスクとの干
渉によるモアレ等を引きおこし、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発生す
る。

【００１１】この対策として、２重４極子方式と呼ばれ
る構造の電子銃構体が提案されている。この電子銃構体
は、図１０に示すように、概略の構成は、図８に示した
構造と同一であるが、第３グリッドＧ３を第３−１グリ
ッドＧ３−１と第３−２グリッドＧ３−２とによって構
成している。この第３−２グリッドＧ３−２は、第５−
２グリッドＧ５−２に接続され、偏向時にダイナミック
フォーカス電圧が印加される。

【００１２】この電圧印加により、偏向時には、第３−
１グリッドＧ３−１と第３−２グリッドＧ３−２との間
に、偏向磁界に同期して動的に変化する４極子レンズを
形成する。この４極子レンズは、水平方向に発散作用を
有するとともに垂直方向に集束作用を有する。すなわ
ち、この４極子レンズは、第５−１グリッドＧ５−１と
第５−２グリッドＧ５−２との間に形成される４極子レ
ンズとは逆極性の非点収差を有するように構成されてい
る。

【００１３】これにより、第一の４極子レンズ、サブレ
ンズ、第二の４極子レンズ、主レンズ、及び偏向磁界に
含まれる偏向収差成分を総合的に１個のレンズと考えた
場合に、水平方向と垂直方向とのレンズ倍率を小さくす
ることができ、ビームスポットの楕円歪みを改善するこ
とができる。

【００１４】ところで、この２重４極子方式の電子銃構
体は、従来のダブルフォーカス方式電子銃構体に比べ
て、よりレンズ強度の高い４極子レンズを必要とする。
特に、第一の４極子レンズは、通過する電子ビームの径
が小さいことから、十分な電子ビーム楕円歪の改善効果
を得るために、極めてレンズ強度の高い４極子レンズと
する必要がある。

【００１５】４極子レンズを形成するためには、図１２
の（ａ）及び（ｂ）に示すように、４極スレンズを形成
するグリッドの対向面に設けられた電子ビーム通過孔の
一方を水平方向に長軸を有する横長孔とし、他方を垂直
方向に長軸を有する縦長孔とする方法が一般的である。
しかしながら、この方法では、十分なビームスポットの
楕円歪の改善効果を得るために必要なレンズ強度が得ら
れないことがある。

【００１６】すなわち、図１３の（ａ）及び（ｂ）に示
すように、電子ビームが図中の左側から入射し、右側に
出射される場合を例に説明する。また、入射側グリッド
に印加される電圧をＶ１、出射側グリッドに印加される
電圧をＶ２とする場合、Ｖ１＜Ｖ２であるものとする。

【００１７】この場合、図１３の（ａ）に示すように、
４極子レンズを通過する電子ビームは、垂直方向につい
て、入射側グリッドの垂直方向径が小さいため、４極子
レンズの入射側で強い集束作用を受ける。また、電子ビ
ームは、出射側グリッドの垂直方向径が大きいため、出
射側で弱い発散作用を受ける。この結果、４極子レンズ
は、垂直方向について、電子ビームに対して相対的に集
束作用を与える。

【００１８】一方、図１３の（ｂ）に示すように、４極
子レンズを通過する電子ビームは、水平方向について、
入射側グリッドの水平方向径が大きいため、４極子レン
ズの入射側で弱い集束作用を受ける。また、電子ビーム
は、出射側グリッドの水平方向径が小さいため、出射側
で強い発散作用を受ける。この結果、４極子レンズは、
水平方向について、電子ビームに対して相対的に発散作
用を与える。

【００１９】このような構成の４極子レンズは、入射側
のレンズ作用と、出射側のレンズ作用とが相反するた
め、レンズ作用の一部が相殺されることになり、強いレ
ンズ強度を得られない。

【００２０】これを解決する方法として、図１１の
（ａ）及び（ｂ）に示すように、４極子レンズを形成す
るグリッドの対向面に設けられた電子ビーム通過孔の一
方に電子ビーム通過孔の水平端に衝立状の突出部を設
け、他方に電子ビーム通過孔の垂直端に衝立状の突出部
を設ける方法がある。

【００２１】この方法によれば、レンズとして作用する
空間を電子ビーム進行方向に伸ばすことができるため、
電子ビームが４極子レンズ作用を受ける時間を長くする
ことが可能となり、強いレンズ強度を得ることができ
る。

【００２２】しかしながら、この衝立状の突出部を形成
する場合には、生産性を考慮した場合、プレス加工によ
る切り起こし加工や曲げ加工を用いることが必須とな
る。これらの加工は、孔開け加工と比べて寸法精度が劣
る。このため、衝立状の突出部を形成するための寸法精
度を高めることが困難であり、結果として、４極子レン
ズ強度のばらつきや、意図しない電子ビームの偏向作用
を生じるなど、フォーカス性能のばらつきや劣化の原因
となる。また、電子ビームの進行方向に突出する構造の
ため、グリッドの電子ビーム進行方向の長さを短くする
ことができず、電子銃構体の設計上の自由度が制限され
るという欠点もある。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、カラ
ー陰極線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、且つビームス
ポットの楕円歪を抑制することが必要である。従来のＱ
ＰＦ型ダブルフォーカス方式の電子銃構体では、主レン
ズの低電圧側電極に適当なダイナミックフォーカス電圧
を印加することで、主レンズの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。これ
により、偏向収差による電子ビームの垂直方向のにじみ
の発生が解消される。しかしながら、蛍光体スクリーン
周辺でのビームスポットの楕円歪は、依然として残る。

【００２４】このビームスポットの楕円歪を緩和させる
ために、２重４極子方式を採用すれば、スクリーン全面
で円形のビームスポットが得られるが、この場合、カソ
ード側に配置された第一の４極子レンズに非常に高いレ
ンズ強度を必要とする。そのため、４極子レンズを形成
するための一般的な方法として、グリッドの対向面に設
けられた電子ビーム通過孔の一方を、水平方向に長軸を
有する横長孔とし、他方を、垂直方向に長軸を有する縦
長孔とする方法では、ビームスポットの楕円歪を十分に
改善するのに必要な強いレンズ強度を得られないことが
ある。

【００２５】２重４極子方式で十分な効果を得るため
に、第一の４極子レンズを形成するためのグリッドの対
向面に衝立状の突出部を設ける方法がある。しかしなが
ら、この方法では、突出部の寸法精度を高めることが困
難であり、フォーカス性能がばらつきやすいといった欠
点がある。また、この方法では、グリッドの電子ビーム
の進行方向の長さに制約があり、設計上の自由度が制限
されるという欠点もある。さらに、突出部を設けるため
に部品点数が増えて、コストが増大するといった欠点も
ある。

【００２６】この発明は、これら上記問題点を解決する
ために、簡素な構造で蛍光体スクリーン全面でビームス
ポットの楕円歪を抑制し、蛍光体スクリーン全面で良好
なフォーカス特性を得られる安定した性能を有する陰極
線管装置を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載の陰極線管装置は、電
子ビームを発生する電子ビーム発生部と、電子ビーム発
生部から発生された電子ビームを蛍光体スクリーン上に
集束する主レンズとを含む電子銃構体と、前記電子銃構
体から放出された電子ビームを水平方向及び垂直方向に
偏向する偏向磁界を発生する偏向ヨークと、を備えた陰
極線管装置において、前記電子銃構体は、電子ビームの
偏向量の増大に伴なって形成される１個以上の多極子レ
ンズを含み、少なくとも１個の前記多極子レンズは、相
対する２個のグリッドによって形成され、これら２個の
グリッドは、相対する面にそれぞれ非円形の電子ビーム
通過孔を備え、各電子ビーム通過孔は、電子ビームが通
過する領域の水平方向径または垂直方向径を最小とする
くびれ部を有することを特徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の陰極線管装置の
一実施の形態について図面を参照して説明する。

【００２９】図４に示すように、この発明の陰極線管装
置、すなわちカラー陰極線管装置は、水平方向Ｈに一列
配置された３電子ビームを放出するインライン型電子銃
構体を備えた、いわゆるインライン型カラー陰極線管装
置である。このインライン型カラー陰極線管装置は、パ
ネル１０１と、ネック１０５と、パネル１０１とネック
１０５とを接続するファンネル１０２と、からなる外囲
器を有している。

【００３０】パネル１０１は、略矩形状に形成され、そ
の内面に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）にそれぞれ発
光するストライプ状あるいはドット状の３色蛍光体層及
びメタルバック層からなる蛍光体スクリーン１０３（タ
ーゲット）を備えている。また、このカラー陰極線管装
置は、蛍光体スクリーン１０３に対向する位置に所定の
間隔をおいて装着されたシャドウマスク１０４を有して
いる。このシャドウマスク１０４は、その内側に、電子
ビームを通過させるための多数のアパーチャを有してい
る。

【００３１】ネック１０５は、管軸に一致する中心軸を
有する略円筒状に形成され、その内径の断面形状も略円
形である。このネック１０５は、その内部に、同一水平
面上を通る一列配置の３電子ビーム１０６Ｂ、１０６
Ｇ、１０６Ｒを放出する電子銃構体１０７、いわゆるイ
ンライン型電子銃構体を備えている。これら３電子ビー
ム１０６Ｇ、１０６Ｂ、１０６Ｒは、水平方向Ｈに一列
配置され、管軸方向Ｚに平行な方向に沿って放出され
る。

【００３２】３電子ビームのうち、センタービームとし
ての電子ビーム１０６Ｇは、ネック１０５の中心軸に最
も近接した軌道を進行する。また、一対のサイドビーム
としての電子ビーム１０６Ｂ、１０６Ｒは、センタービ
ーム１０６Ｇの両サイドの軌道を進行する。

【００３３】この電子銃構体１０７は、これら３電子ビ
ーム１０６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をそれぞれ蛍光体スクリーン
１０３に向けてコンバージェンスすると同時に、３電子
ビームを蛍光体スクリーン１０３上にフォーカスする。

【００３４】また、このカラー受像管は、ファンネル１
０２の外側に装着された偏向ヨーク１０８と、ファンネ
ル１０２の外側に形成された外部導電膜１１３と、ファ
ンネル１０２からネック１０５の一部にわたる内面に被
着形成された内部導電膜１１７と、を有している。内部
導電膜１１７は、陽極電圧を供給する陽極端子に導通さ
れている。

【００３５】偏向ヨーク１０８は、電子銃構体１０７か
ら放出された３電子ビーム１０６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を偏向
するための非斉一磁界を形成する。この非斉一磁界は、
水平偏向コイルによって形成されるピンクッション型の
水平偏向磁界、及び垂直偏向コイルによって形成される
バレル型の垂直偏向磁界によって形成される。

【００３６】このような構造のカラー陰極線管装置で
は、電子銃構体１０７から放出された３電子ビーム１０
６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、偏向装置１０８によって発生され
た非斉一磁界により、自己集中しながら偏向され、シャ
ドウマスク１０４を介して蛍光体スクリーン１０３を水
平方向Ｈ及び垂直方向Ｖに走査される。これにより、カ
ラー画像が表示される。

【００３７】このカラー陰極線管に適用される電子銃構
体１０７は、図１に示すように、水平方向Ｈに一列配置
された３個のカソードＫ（Ｂ、Ｇ、Ｒ）と、これらのカ
ソードＫを各別に加熱する図示しない３個のヒータと、
これらカソードＫから蛍光体スクリーン１０３に向かう
管軸方向Ｚに順次配置された第１グリッドＧ１乃至第６
グリッドＧ６と、を備えている。これらカソードＫ
（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及び各グリッドは、一対の絶縁支持体に
よって一体に支持されている。

【００３８】第３グリッドＧ３は、少なくとも２つのセ
グメントによって構成され、図１に示すように、第２グ
リッドＧ２に近接した第１セグメントＧ３−１と、第４
グリッドＧ４に近接した第２セグメントＧ３−２とを有
している。また、第５グリッドＧ５は、少なくとも２つ
のセグメントによって構成され、図１に示すように、第
４グリッドＧ４に近接した第１セグメントＧ５−１と、
第６グリッドＧ６に近接した第２セグメントＧ５−２と
を有している。

【００３９】第１グリッドＧ１、第２グリッドＧ２及び
第４グリッドＧ４は、板状の電極であり、その板面に、
水平方向Ｈに一列配置された３個のカソードＫ（Ｒ、
Ｇ、Ｂ）に対応して、３個の略円形の電子ビーム通過孔
を有している。

【００４０】第３グリッドＧ３の第１セグメントＧ３−
１及び第２セグメントＧ３−２は、筒状電極であり、そ
れぞれの電極のカソードＫ側及び蛍光体スクリーン側の
両端面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して
３個の略円形の電子ビーム通過孔を有している。

【００４１】第３グリッドＧ３の第１セグメントＧ３−
１は、図２の（ａ）に示すように、第２セグメントＧ３
−２との対向面に、水平方向Ｈに長軸をもつ非円形の電
子ビーム通過孔Ｇ３−１１を有している。この電子ビー
ム通過孔Ｇ３−１１は、電子ビームが通過する領域の垂
直方向径、すなわち通過する電子ビーム断面の中心を通
る垂直方向径を最小とするようなくびれ部Ｇ３−１２を
有している。

【００４２】また、第３グリッドＧ３の第２セグメント
Ｇ３−２は、図２の（ｂ）に示すように、第１セグメン
トＧ３−１との対向面に、垂直方向Ｖに長軸をもつ非円
形の電子ビーム通過孔Ｇ３−２１を有している。この電
子ビーム通過孔Ｇ３−２１は、電子ビームが通過する領
域の水平方向径、すなわち通過する電子ビーム断面の中
心を通る水平方向径を最小とするようなくびれ部Ｇ３−
２２を有している。

【００４３】第５グリッドＧ５の第１セグメントＧ５−
１及び第２セグメントＧ５−２は、筒状電極であり、そ
れぞれの電極のカソードＫ側及び蛍光体スクリーン側の
両端面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して
３個の略円形の電子ビーム通過孔を有している。第５グ
リッドＧ５の第１セグメントＧ５−１は、第２セグメン
トＧ５−２との対向面に、垂直方向Ｖに長軸をもつ非円
形の電子ビーム通過孔を有している。また、第５グリッ
ドＧ５の第２セグメントＧ５−２は、第１セグメントＧ
５−１との対向面に、水平方向Ｈに長軸をもつ非円形の
電子ビーム通過孔を有している。

【００４４】第６グリッドＧ６は、筒状電極であり、そ
のカソードＫ側及び蛍光体スクリーン側の両端面に、３
個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して３個の略円形
の電子ビーム通過孔を有している。

【００４５】この電子銃構体では、カソード及び各グリ
ッドに、以下のように電圧が印加されている。

【００４６】すなわち、カソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に
は、約１００乃至１５０Ｖの電圧が印加されている。第
１グリッドＧ１は、接地されている。第２グリッドＧ２
は、管内で第４グリッドＧ４に接続され、これらには、
約５００〜８００Ｖの電圧が印加されている。

【００４７】第３グリッドＧ３の第１セグメントＧ３−
１は、管内で第５グリッドＧ５の第１セグメントＧ５−
１に接続されている。これらのグリッドには、約６ｋＶ
の固定電圧すなわちフォーカス電圧Ｖｆ１が印加されて
いる。第３グリッドＧ３の第２セグメントＧ３−２は、
管内で第５グリッドＧ５の第２セグメントＧ５−２に接
続されている。これらのグリッドには、フォーカス電圧
Ｖｆ１と同等の約６ｋＶの基準電圧Ｖｆ２に、電子ビー
ムの偏向量の増加にともなってパラボラ状に変化する交
流成分Ｖｄ電圧が重畳されたダイナミックフォーカス電
圧が印加されている。

【００４８】このダイナミックフォーカス電圧は、カソ
ードから放出された電子ビームを蛍光体スクリーンの中
央に集束する無偏向時には、フォーカス電圧Ｖｆ１と同
等であり、カソードから放出された電子ビームを偏向し
て蛍光体スクリーンの周辺に集束する偏向時には、フォ
ーカス電圧Ｖｆ１より大きくなるように設定されてい
る。

【００４９】第６グリッドＧ６は、約２６ｋＶの高電圧
すなわち陽極電圧Ｅｂが印加されている。

【００５０】上述したような電圧を印加することによ
り、カソードＫ、第１グリッドＧ１、及び第２グリッド
Ｇ２は、３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電子ビーム発生部すなわち３極部
を構成する。第２グリッドＧ２、及び第３グリッドＧ３
は、電子ビーム発生部から発生した３電子ビームを予備
集束するプリフォーカスレンズを構成する。

【００５１】第３グリッドＧ３、第４グリッドＧ４、及
び第５グリッドは、プリフォーカスレンズによって予備
集束された３電子ビームをさらに予備集束するサブレン
ズを構成する。第５グリッドＧ５、及び第６グリッドＧ
６は、サブレンズ２３によって予備集束された３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
を構成する。

【００５２】また、偏向時には、第３グリッドＧ３の第
１セグメントＧ３−１と、第２セグメントＧ３−２との
間に電位差が形成され、第一の４極子レンズが形成され
る。この第一の４極子レンズは、第３グリッドＧ３の第
１セグメントＧ３−１及び第２セグメントＧ３−２の互
いに対向する面に形成された非円形状の電子ビーム通過
孔により、水平方向Ｈに発散作用を有するとともに垂直
方向Ｖに集束作用を有するように構成される。

【００５３】また、この偏向時には、同時に、第５グリ
ッドＧ５の第１セグメントＧ５−１と、第２セグメント
Ｇ５−２との間に電位差が形成され、第二の４極子レン
ズが形成される。この第二の４極子レンズは、第５グリ
ッドＧ５の第１セグメントＧ５−１及び第２セグメント
Ｇ５−２の互いに対向する面に形成された非円形状の電
子ビーム通過孔により、水平方向Ｈに集束作用を有する
とともに垂直方向Ｖに発散作用を有するように構成され
る。

【００５４】次に、この電子銃構体におけるレンズ作用
について説明する。

【００５５】まず、無偏向時における電子銃構体のレン
ズ作用について説明する。すなわち、第３グリッドＧ３
の第１セグメントＧ３−１及び第５グリッドＧ５の第１
セグメントＧ５−１に印加される固定のフォーカス電圧
Ｖｆ１と、第３グリッドＧ３の第２セグメントＧ３−２
及び第５グリッドＧ５の第２セグメントＧ５−２に印加
されるダイナミックフォーカス電圧（Ｖｆ２＋Ｖｄ）と
がほぼ一致するため、第一の４極子レンズ及び第二の４
極子レンズは、形成されない。

【００５６】このため、電子ビーム発生部のカソードＫ
から放出された電子ビームは、プリフォーカスレンズに
よって予備集束され、さらにサブレンズによって予備集
束される。サブレンズを通過した電子ビームは、主レン
ズ２４によって最終的に蛍光体スクリーン１０３上に集
束される。この場合、蛍光体スクリーン１０３に入射す
る電子ビームの水平方向Ｈの入射角と、垂直方向Ｖの入
射角とを、ほぼ一致させることができる。この結果、図
９の（ｃ）に示すように、蛍光体スクリーンの中央部に
おいて、円形のビームスポットを得ることができる。

【００５７】続いて、偏向時における電子銃構体のレン
ズ作用について説明する。すなわち、電子ビームを蛍光
体スクリーンの周辺部に向けて偏向した場合、第３グリ
ッドＧ３の第２セグメントＧ３−２及び第５グリッドＧ
５の第２セグメントＧ５−２に印加されるダイナミック
フォーカス電圧（Ｖｆ２＋Ｖｄ）は、第３グリッドＧ３
の第１セグメントＧ３−１及び第５グリッドＧ５の第１
セグメントＧ５−１に印加される固定のフォーカス電圧
Ｖｆ１より大きくなる。すなわち、電子ビームの偏向量
の増大に伴なって、ダイナミックフォーカス電圧（Ｖｆ
２＋Ｖｄ）は、固定のフォーカス電圧Ｖｆ１に対する電
位差が大きくなるように変化する。

【００５８】これにより、第３グリッドＧ３の第１セグ
メントＧ３−１と第２セグメントＧ３−２との間に、第
一の４極子レンズが形成される。また、第５グリッドＧ
５の第１セグメントＧ５−１と第２セグメントＧ５−２
との間に、第二の４極子レンズが形成される。

【００５９】この第一の４極子レンズは、第１セグメン
トＧ３−１の第２セグメントＧ３−２との対向面にくび
れ部を有する水平方向に長軸を有する横長の電子ビーム
通過孔と、第２セグメントＧ３−２の第１セグメントＧ
３−１との対向面にくびれ部を有する垂直方向に長軸を
有する縦長の電子ビーム通過孔と、によって形成され
る。これにより、第一の４極子レンズは、垂直方向に相
対的に強い集束作用を有するとともに、水平方向に相対
的に強い発散作用を有する。

【００６０】すなわち、図３の（ａ）及び（ｂ）に示す
ように、電子ビームが図中の左側から入射し、右側に出
射される場合について説明する。また、入射側グリッド
に印加される電圧をＶ１、出射側グリッドに印加される
電圧をＶ２とする場合、Ｖ１＜Ｖ２であるものとする。

【００６１】この場合、図３の（ａ）に示すように、第
一の４極子レンズを通過する電子ビームは、垂直方向に
ついて、入射側グリッドの垂直方向径が小さいため、４
極子レンズの入射側で強い集束作用を受ける。また、こ
の電子ビームは、４極子レンズの出射側で強い集束作用
を受ける。これは、出射側グリッドの電子ビーム通過孔
は、垂直方向径が大きいが、電子ビームが通過する領域
すなわち電子ビームに作用するレンズ領域の水平方向径
を規制するくびれ部を有しているためであり、これによ
り、電界の浸透が減少し、レンズ中心軸付近の等電位面
が凹んだ形状となるためである。電子ビームは、等電位
面に垂直な方向に力を受けることから、出射側のレンズ
中心付近を通過する電子ビームは、強い集束作用を受け
ることになる。この結果、この第一の４極子レンズは、
垂直方向については、入射側及び出射側で電子ビームに
対して相対的に強い集束作用を与える。

【００６２】一方、図３の（ｂ）に示すように、第一の
４極子レンズを通過する電子ビームは、水平方向につい
て、４極子レンズの入射側で強い発散作用を受ける。こ
れは、入射側グリッドの電子ビーム通過孔は、水平方向
径が大きいが、電子ビームが通過する領域の垂直方向径
を規制するくびれ部を有しているためであり、これによ
り、電界の浸透が減少し、レンズ中心軸付近の等電位面
が凹んだ形状となるためである。電子ビームは、等電位
面に垂直な方向に力を受けることから、入射側のレンズ
中心付近を通過する電子ビームは、強い発散作用を受け
ることになる。また、電子ビームは、出射側グリッドの
水平方向径が小さいため、４極子レンズの出射側で強い
発散作用を受ける。この結果、第一の４極子レンズは、
水平方向について、入射側及び出射側で電子ビームに対
して相対的に強い発散作用を与える。

【００６３】このような偏向時において、電子ビーム発
生部のカソードＫから放出された電子ビームは、プリフ
ォーカスレンズによって予備集束され、第一の４極子レ
ンズによって垂直方向に強い集束作用を受けるとともに
水平方向に強い発散作用を受ける。続いて、この電子ビ
ームは、サブレンズによって予備集束され、第二の４極
子レンズによって水平方向に集束作用を受けるとともに
垂直方向に発散作用を受ける。最後に、この電子ビーム
は、主レンズによって最終的に蛍光体スクリーン１０３
上に集束される。このとき、主レンズを形成する第５グ
リッドＧ５の第２セグメントＧ５−２と第６グリッドＧ
６との間の電位差が電子ビームの偏向量の増大に伴なっ
て縮小するため、主レンズのレンズ強度は、無偏向時よ
り弱くなる。

【００６４】これらのレンズ作用により、非斉一偏向磁
界に含まれる偏向収差成分と、第一の４極子レンズで生
じた電子ビームの発散角の変化と、電子ビームが蛍光体
スクリーンまで到達する距離の増大分とを補償すること
が可能となる。この結果、主レンズで最終的に集束され
蛍光体スクリーンの周辺部に到達した電子ビームは、第
一の４極子レンズ、サブレンズ、第二の４極子レンズ、
主レンズ、偏向収差成分を総合的に１個のレンズと考え
た場合の水平方向及び垂直方向のレンズ倍率差を緩和す
ることができる。

【００６５】結果として、図９の（ｃ）に示すように、
蛍光体スクリーンの周辺部でのビームスポットの楕円歪
を改善することができ、略円形とすることが可能とな
る。

【００６６】上述したように、この実施の形態によるカ
ラー陰極線管装置によれば、電子ビームの偏向量に応じ
て主レンズの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により、偏向収差に
よる電子ビームの垂直方向のにじみの発生を解消するこ
とができる。また、このカラー陰極線管装置によれば、
２重４極子方式を採用することにより、蛍光体スクリー
ン全面において、ビームスポットの楕円歪みを緩和し、
略円形のビームスポットを得ることが可能となる。

【００６７】さらに、このカラー陰極線管装置によれ
ば、第一の４極子レンズを形成するグリッドに設けられ
る非円形電子ビーム通過孔のくびれ部は、プレスによる
孔開け加工で形成できるため、寸法精度を向上すること
が容易であり、安定したフォーカス性能を得ることが可
能である。また、これらのグリッドは、電子ビームの進
行方向に突出する構造をもたないため、第３グリッドに
おける２つのセグメントの間隔の制約がほとんど無くな
り、レンズ倍率やフォーカス電圧などの電子銃設計に対
する自由度を高めることが可能となる。

【００６８】なお、この発明のカラー陰極線管装置は、
上述した実施の形態の構成に限定されるものではない。

【００６９】例えば、図５に示すような電子銃構体は、
以下のように構成されている。すなわち、基本的な構成
は、上述した実施の形態と同様の構造であって、第３グ
リッドＧ３の第１セグメントＧ３−１と、第２セグメン
トＧ３−２との間に、垂直方向に相対的に強い集束作用
を有するとともに水平方向に相対的に強い発散作用を有
する第一の４極子レンズを形成し、第二の４極子レンズ
も強いレンズ強度を有するように構成したものである。

【００７０】すなわち、第５グリッドＧ５の第１セグメ
ントＧ５−１及び第２セグメントＧ５−２は、筒状電極
であり、それぞれの電極のカソードＫ側及び蛍光体スク
リーン側の両端面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）
に対応して３個の略円形の電子ビーム通過孔を有してい
る。

【００７１】第５グリッドＧ５の第１セグメントＧ５−
１は、図６の（ａ）に示すように、第２セグメントＧ５
−２との対向面に、垂直方向Ｖに長軸をもつ非円形の電
子ビーム通過孔Ｇ５−１１を有している。この電子ビー
ム通過孔Ｇ５−１１は、電子ビームが通過する領域の水
平方向径、すなわち通過する電子ビーム断面の中心を通
る水平方向径を最小とするようなくびれ部Ｇ５−１２を
有している。

【００７２】また、第５グリッドＧ５の第２セグメント
Ｇ５−２は、図６の（ｂ）に示すように、第１セグメン
トＧ５−１との対向面に、水平方向Ｈに長軸をもつ非円
形の電子ビーム通過孔Ｇ５−２１を有している。この電
子ビーム通過孔Ｇ５−２１は、電子ビームが通過する領
域の垂直方向径、すなわち通過する電子ビーム断面の中
心を通る垂直方向径を最小とするようなくびれ部Ｇ５−
２２を有している。

【００７３】続いて、偏向時における電子銃構体のレン
ズ作用について説明する。すなわち、電子ビームを蛍光
体スクリーンの周辺部に向けて偏向した場合、第５グリ
ッドＧ５の第２セグメントＧ５−２に印加されるダイナ
ミックフォーカス電圧（Ｖｆ２＋Ｖｄ）は、第５グリッ
ドＧ５の第１セグメントＧ５−１に印加される固定のフ
ォーカス電圧Ｖｆ１より大きくなる。すなわち、電子ビ
ームの偏向量の増大に伴なって、ダイナミックフォーカ
ス電圧（Ｖｆ２＋Ｖｄ）は、固定のフォーカス電圧Ｖｆ
１に対する電位差が大きくなるように変化する。

【００７４】これにより、第５グリッドＧ５の第１セグ
メントＧ５−１と第２セグメントＧ５−２との間に、第
二の４極子レンズが形成される。

【００７５】この第二の４極子レンズは、第１セグメン
トＧ５−１の第２セグメントＧ５−２との対向面にくび
れ部を有する垂直方向に長軸を有する縦長の電子ビーム
通過孔と、第２セグメントＧ５−２の第１セグメントＧ
５−１との対向面にくびれ部を有する水平方向に長軸を
有する横長の電子ビーム通過孔と、によって形成され
る。これにより、第二の４極子レンズは、垂直方向に相
対的に強い発散作用を有するとともに、水平方向に相対
的に強い集束作用を有する。

【００７６】すなわち、図７の（ａ）及び（ｂ）に示す
ように、電子ビームが図中の左側から入射し、右側に出
射される場合について説明する。また、入射側グリッド
に印加される電圧をＶ１、出射側グリッドに印加される
電圧をＶ２とする場合、Ｖ１＜Ｖ２であるものとする。

【００７７】この場合、図７の（ａ）に示すように、第
二の４極子レンズを通過する電子ビームは、垂直方向に
ついて、４極子レンズの入射側で強い発散作用を受け
る。これは、入射側グリッドの電子ビーム通過孔は、垂
直方向径が大きいが、電子ビームが通過する領域の水平
方向径を規制するくびれ部を有しているためであり、こ
れにより、電界の浸透が減少し、レンズ中心軸付近の等
電位面が凹んだ形状となるためである。電子ビームは、
等電位面に垂直な方向に力を受けることから、入射側の
レンズ中心付近を通過する電子ビームは、強い発散作用
を受けることになる。また、電子ビームは、出射側グリ
ッドの垂直方向径が小さいため、４極子レンズの出射側
で強い発散作用を受ける。この結果、第二の４極子レン
ズは、垂直方向について、入射側及び出射側で電子ビー
ムに対して相対的に強い発散作用を与える。

【００７８】一方、図７の（ｂ）に示すように、第二の
４極子レンズを通過する電子ビームは、水平方向につい
て、入射側グリッドの水平方向径が小さいため、４極子
レンズの入射側で強い集束作用を受ける。また、この電
子ビームは、４極子レンズの出射側で強い集束作用を受
ける。これは、出射側グリッドの電子ビーム通過孔は、
水平方向径が大きいが、電子ビームが通過する領域すな
わち電子ビームに作用するレンズ領域の垂直方向径を規
制するくびれ部を有しているためであり、これにより、
電界の浸透が減少し、レンズ中心軸付近の等電位面が凹
んだ形状となるためである。電子ビームは、等電位面に
垂直な方向に力を受けることから、出射側のレンズ中心
付近を通過する電子ビームは、強い集束作用を受けるこ
とになる。この結果、この第二の４極子レンズは、水平
方向については、入射側及び出射側で電子ビームに対し
て相対的に強い集束作用を与える。

【００７９】このような偏向時において、電子ビーム発
生部のカソードＫから放出された電子ビームは、プリフ
ォーカスレンズによって予備集束され、第一の４極子レ
ンズによって垂直方向に強い集束作用を受けるとともに
水平方向に強い発散作用を受ける。続いて、この電子ビ
ームは、サブレンズによって予備集束され、第二の４極
子レンズによって水平方向に強い集束作用を受けるとと
もに垂直方向に強い発散作用を受ける。最後に、この電
子ビームは、主レンズによって最終的に蛍光体スクリー
ン１０３上に集束される。このとき、主レンズを形成す
る第５グリッドＧ５の第２セグメントＧ５−２と第６グ
リッドＧ６との間の電位差が電子ビームの偏向量の増大
に伴なって縮小するため、主レンズのレンズ強度は、無
偏向時より弱くなる。

【００８０】これらのレンズ作用により、非斉一偏向磁
界に含まれる偏向収差成分と、第一の４極子レンズで生
じた電子ビームの発散角の変化と、電子ビームが蛍光体
スクリーンまで到達する距離の増大分とを補償すること
が可能となる。この結果、主レンズで最終的に集束され
蛍光体スクリーンの周辺部に到達した電子ビームは、第
一の４極子レンズ、サブレンズ、第二の４極子レンズ、
主レンズ、偏向収差成分を総合的に１個のレンズと考え
た場合の水平方向及び垂直方向のレンズ倍率差をさらに
緩和することができる。

【００８１】結果として、図９の（ｃ）に示すように、
蛍光体スクリーンの周辺部でのビームスポットの楕円歪
を改善することができ、略円形とすることが可能とな
る。

【００８２】上述したように、この実施の形態によるカ
ラー陰極線管装置によれば、蛍光体スクリーン全面にお
いて、ビームスポットの楕円歪みを緩和し、略円形のビ
ームスポットを得ることが可能となる。

【００８３】また、このカラー陰極線管装置によれば、
第二の４極子レンズを形成するグリッドに設けられる非
円形電子ビーム通過孔のくびれ部は、プレスによる孔開
け加工で形成できるため、寸法精度を向上することが容
易であり、安定したフォーカス性能を得ることが可能で
ある。さらに、これらのグリッドは、電子ビームの進行
方向に突出する構造をもたないため、第３グリッドにお
ける２つのセグメントの間隔の制約がほとんど無くな
り、レンズ倍率やフォーカス電圧などの電子銃設計に対
する自由度を高めることが可能となる。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、簡素な構造で蛍光体スクリーン全面でビームスポッ
トの楕円歪を抑制し、蛍光体スクリーン全面で良好なフ
ォーカス特性を得られる安定した性能を有する陰極線管
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の陰極線管装置に適用される
インライン型電子銃構体の構成を概略的に示す水平断面
図である。

【図２】図２の（ａ）は、図１に示した電子銃構体にお
ける第３グリッドの第１セグメントの構造を概略的に示
す斜視図であり、図２の（ｂ）は、図１に示した電子銃
構体における第３グリッドの第２セグメントの構造を概
略的に示す斜視図である。

【図３】図３の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図１に示
した電子銃構体における第一の４極子レンズにおける垂
直方向及び水平方向のレンズ作用を説明するための図で
あり、第一の４極子レンズが形成する電界の等電位面を
示す図である。

【図４】図４は、この発明の一実施の形態にかかる陰極
線管装置の構成を概略的に示す水平断面図である。

【図５】図５は、この発明の陰極線管装置に適用される
他のインライン型電子銃構体の構成を概略的に示す水平
断面図である。

【図６】図６の（ａ）は、図５に示した電子銃構体にお
ける第５グリッドの第１セグメントの構造を概略的に示
す斜視図であり、図６の（ｂ）は、図５に示した電子銃
構体における第５グリッドの第２セグメントの構造を概
略的に示す斜視図である。

【図７】図７の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図５に示
した電子銃構体における第二の４極子レンズにおける垂
直方向及び水平方向のレンズ作用を説明するための図で
あり、第二の４極子レンズが形成する電界の等電位面を
示す図である。

【図８】図８は、従来のＱＰＦ型ダブルフォーカス方式
の電子銃構体の構成を概略的に示す水平断面図である。

【図９】図９の（ａ）は、従来の電子銃構体において、
蛍光体スクリーン上のビームスポットに発生するにじみ
を説明するための図であり、図９の（ｂ）は、従来の電
子銃構体において、蛍光体スクリーン上のビームスポッ
トに発生する楕円歪を説明するための図であり、図９の
（ｃ）は、この発明の陰極線管装置による蛍光体スクリ
ーン上でのビームスポット形状を示す図である。

【図１０】図１０は、従来の２重４極子方式の電子銃構
体の構成を概略的に示す水平断面図である。

【図１１】図１１の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図１
０に示した電子銃構体における第一の４極子レンズを構
成するグリッドの構造を概略的に示す斜視図である。

【図１２】図１２の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ従来
の電子銃構体における４極子レンズを形成するためのグ
リッドの構造を概略的に示す斜視図である。

【図１３】図１３の（ａ）及び（ｂ）は、図１２の
（ａ）及び（ｂ）に示したグリッドによって形成される
４極子レンズの垂直方向及び水平方向のレンズ作用を説
明するための図である。

【符号の説明】

Ｋ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…カソードＧ１…第１グリッドＧ２…第２グリッドＧ３…第３グリッドＧ３−１…第１セグメントＧ３−２…第２セグメントＧ４…第４グリッドＧ５…第５グリッドＧ５−１…第１セグメントＧ５−２…第２セグメントＧ６…第６グリッド１０１…パネル１０２…ファンネル１０３…蛍光体スクリーン１０４…シャドウマスク１０５…ネック１０６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…電子ビーム１０７…電子銃構体１０８…偏向ヨーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 AA12 AA14 AB07 AC05 AC35 AD02 AD03 AE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを発生する電子ビーム発生部
と、電子ビーム発生部から発生された電子ビームを蛍光
体スクリーン上に集束する主レンズとを含む電子銃構体
と、前記電子銃構体から放出された電子ビームを水平方向及
び垂直方向に偏向する偏向磁界を発生する偏向ヨーク
と、を備えた陰極線管装置において、前記電子銃構体は、電子ビームの偏向量の増大に伴なっ
て形成される１個以上の多極子レンズを含み、少なくとも１個の前記多極子レンズは、相対する２個の
グリッドによって形成され、これら２個のグリッドは、
相対する面にそれぞれ非円形の電子ビーム通過孔を備
え、各電子ビーム通過孔は、電子ビームが通過する領域
の水平方向径または垂直方向径を最小とするくびれ部を
有することを特徴とする陰極線管装置。
【請求項２】前記多極子レンズを形成する一方のグリッ
ドに備えられた電子ビーム通過孔は、水平方向径を最小
とするくびれ部を有し、前記多極子レンズを形成する他
方のグリッドに備えられた電子ビーム通過孔は、垂直方
向径を最小とするくびれ部を有することを特徴とする請
求項１に記載の陰極線管装置。
【請求項３】前記多極子レンズは、水平方向に集束作用
を有するとともに垂直方向に発散作用を有する４極子レ
ンズであり、これらのレンズ作用は、電子ビームの偏向
量の変化に伴なって変化することを特徴とする請求項１
に記載の陰極線管装置。
【請求項４】前記４極子レンズを形成するために、前記
電子ビーム発生部側に配置されたグリッドに備えられた
電子ビーム通過孔は、水平方向径を最小とするくびれ部
を有し、前記主レンズ側に配置されたグリッドに備えら
れた電子ビーム通過孔は、垂直方向径を最小とするくび
れ部を有することを特徴とする請求項３に記載の陰極線
管装置。
【請求項５】前記主レンズ側に配置されたグリッドに
は、電子ビームを偏向した際に、前記電子ビーム発生部
側に配置されたグリッドの印加電圧より高い電圧が印加
されることを特徴とする請求項４に記載の陰極線管装
置。
【請求項６】前記多極子レンズは、水平方向に発散作用
を有するとともに垂直方向に集束作用を有する４極子レ
ンズであり、これらのレンズ作用は、電子ビームの偏向
量の変化に伴なって変化することを特徴とする請求項１
に記載の陰極線管装置。
【請求項７】前記４極子レンズを形成するために、前記
電子ビーム発生部側に配置されたグリッドに備えられた
電子ビーム通過孔は、垂直方向径を最小とするくびれ部
を有し、前記主レンズ側に配置されたグリッドに備えら
れた電子ビーム通過孔は、水平方向径を最小とするくび
れ部を有することを特徴とする請求項６に記載の陰極線
管装置。
【請求項８】前記主レンズ側に配置されたグリッドに
は、電子ビームを偏向した際に、前記電子ビーム発生部
側に配置されたグリッドの印加電圧より高い電圧が印加
されることを特徴とする請求項７に記載の陰極線管装
置。
【請求項９】前記電子銃構体は、前記電子ビーム発生部
と前記主レンズとの間に、水平方向に集束作用を有する
とともに垂直方向に発散作用を有する第一の４極子レン
ズを備えているとともに、水平方向に発散作用を有する
とともに垂直方向に集束作用を有する第二の４極子レン
ズを備えたことを特徴とする請求項１に記載の陰極線管
装置。