JP2003518640A - カラー表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 集束特性を改善したカラー表示装置（１９）を開示する。従来技術のカラー表示管では、集束電極（２３）に固定電圧が印加される。このことは、全範囲のビーム電流に対して１つのみの集束電圧しか得られないということを意味する。一般には、ビーム電流が増大すると、電子ビーム（７，８，９）の直径が増大するという事実の為に、集束電圧はこのビーム電流の関数となり、このビーム電流自体は陰極電圧により決定される。本発明では、集束電極（２３）上の電圧を陰極電圧の関数として変化させ、これにより集束特性を著しく改善するカラー表示装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、表示窓を有するカラー表示管と、電子銃と、偏向ユニットとを具え
るカラー表示装置であって、前記電子銃は、この電子銃から表示窓への方向で見
て、陰極と、ビーム形成区分と、集束電極と、最終電極との構成要素を有し、こ
れら構成要素に動作中電圧が印加され、電子銃が動作中電子ビームを発生し、電
子ビームは前記偏向ユニットにより偏向されて表示窓をラインで走査し、これに
より画像を形成するようになっており、前記カラー表示装置は更に、画素周波数
でビデオ信号を発生する電子手段を具えている当該カラー表示装置に関するもの
である。

【０００２】 上述したカラー表示装置には、例えば、米国特許第 5,818,157号明細書に開示
されたようなカラー表示管を設けることができる。この米国特許明細書による電
子銃は、陰極と、これら陰極から電子を引出して電子ビームを形成し、これら電
子ビームを集束電極及び最終電極より成る主レンズに入れる複数の電極を有する
ビーム形成区分とを有している。

【０００３】 このようなカラー表示装置は、陰極上の電圧を変化させるとともに他の電極上
の電圧を固定させてカラー表示管を駆動している。陰極上の変化する電圧により
ビーム電流を決定し、これらビーム電流がカラー表示装置の光出力とほぼ直線関
係を有するようにする。

【０００４】 しかし実際には、これらのカラー表示装置にはある制限がある。例えば、光出
力を変化させると、画像の鮮鋭度も変化するようになる。これは不所望なことで
あり、カラー表示管の集束特性を悪化させる。

【０００５】 本発明の目的は、従来のカラー表示装置の上述した制限を回避することにより
鮮鋭度を改善した画像を生ぜしめうる、頭書に記載した種類のカラー表示装置を
提供せんとするにある。

【０００６】 この目的は、前記集束電極上の電圧が前記陰極上の電圧の関数として変化する
ようになっていることを特徴とする本発明によるカラー表示装置により達成され
る。

【０００７】 本発明は、電子ビームを集束させるのに必要とする電圧をビーム電流に依存さ
せるという認識を基に成したものである。このビーム電流は、陰極を駆動するた
めに印加される電圧、すなわち、陰極電圧により決定される。これにより、陰極
電圧が集束電極上の電圧、すなわち、集束電圧を決定するのを有利にする。これ
により、あらゆるビーム電流に対して、電子ビームを良好に集束させるようにす
る。

【０００８】 本発明の好適例では、集束電極上の電圧を画素周波数と同じレートで変化させ
る。本例では、集束電圧が、表示窓上のすべての位置に対し、すなわち、各画素
に対し陰極電圧に調整される。これにより、表示窓上のあらゆる位置におけるす
べての光出力レベルに対し合焦状態となる画像が得られる。本例の場合、画素周
波数と同じレートで集束電圧を調整する必要がある。画素周波数、すなわち、ビ
デオ周波数は、カラー表示管の個々の画素を駆動するのに必要とする周波数であ
る。この画素周波数は、画素の個数とフレーム周波数との積に比例する。フレー
ム周波数は、画像が１秒当り更新される回数を表わす。画素周波数は著しく高く
することができ、例えば、高解像度のコンピュータモニタでは１００ＭHzよりも
高くすることができる。

【０００９】 本発明の他の例では、画像の１ラインの走査中の集束電極上の電圧が、このラ
インの走査中の陰極上の電圧の平均値の関数となるようにする。

【００１０】 本例は、一方では、所定のラインに対して集束電極上の電圧が固定されている
為に、好適例に比べてあまり正確でない結果をもたらす。本例は、他方では、集
束電極上の電圧を調整するために著しく低い周波数を必要とする。１ライン全体
に亙る陰極電圧を測定し、平均陰極電圧を計算し、この値を用いて集束電極上の
電圧の調整を決定する。この処理には電子メモリを必要とする。その理由は、１
ラインに関する陰極電圧のデータを集めてこれに付随する集束電極上の電圧を決
定する必要があるとともに、この決定を、このラインの情報を表示する前に行な
う必要がある為である。

【００１１】 更に他の例では、画像の複数ラインの走査中の集束電極上の電圧が、画像のこ
れらラインの走査中の陰極上の電圧の平均値の関数となるようにする。この場合
には、陰極電圧も複数のラインに亙って平均化される為、しばしばフレームとも
称される画像全体に亙る平均陰極電圧が得られる。本例もそれ程正確でない。そ
の理由は、この場合集束電圧が１画像全体に亙って固定される為である。集束電
圧を調整する周波数は低い、すなわち、フレーム周波数である。集束電圧は１画
像全体に亙って一定であるが、本例は、集束電圧を時間に対し固定させた従来技
術を依然として著しく改善するものである。

【００１２】 本発明の更に他の例では、カラー表示装置が、陰極上の電圧と集束電極上の電
圧との関係を表わすデータを含有する電子メモリを有するようにする。

【００１３】 集束電圧を陰極電圧の関数として調整するには、陰極電圧と、ビーム電流と、
集束電圧との相互関係を知る必要がある。この関係は、例えば、表の形態で、電
子メモリ内にプログラミングされる為、ある陰極電圧で対応する集束電圧がこの
電子メモリから読出される。

【００１４】 本発明によるカラー表示装置の上述した及びその他の観点は、以下の図面に関
する実施例から明らかとなるであろう。しかし、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。 図１に示すカラー表示管１は、表示窓３と、ファンネル状部４と、ネック部５
とを有する排気されたガラス容器２を有する。表示窓３の内側には、種々の色、
例えば、赤、緑及び青で発光する蛍光体のライン又はドットのパターンを有する
スクリーン１０を配置することができる。このスクリーン１０からある距離の位
置に色選択電極１２が配置されている。

【００１５】 カラー表示管の動作中、ネック部５に配置された電子銃６が電子ビーム７、８
及び９を色選択電極１２を介してスクリーン１０に送り、蛍光体を発光させる。
電子ビーム７、８及び９は互いにある角度を成し、マスク（色選択電極）‐スク
リーン間距離を適切にして、電子ビームが関連の色の蛍光体にのみ当るようにす
る。

【００１６】 偏向ユニット１１は、電子ビームがスクリーン１０を所望通りに走査するよう
にする。偏向ユニット１１は、一般に、電子を水平方向及び垂直方向に偏向させ
る手段を有する。この偏向の目的のために、偏向ユニット１１は水平及び垂直偏
向磁界を発生し、これら磁界は一般に、それぞれライン磁界及びフレーム磁界と
称されている。ライン方向は電子ビーム７、８及び９の平面内にある。電子ビー
ムが水平ラインを走査するのは、スクリーンの頂部で開始され、底部で終了され
る。

【００１７】 カラー表示装置１９は、カラー表示管１以外に、このカラー表示管１を駆動す
る電子回路１４を有する。この電子回路１４は、リード線１６によりカラー表示
管１のピン１３に接続されている。この電子回路はリード線１５により偏向ユニ
ット１１にも接続されている。電子回路１４は、特に、陰極電圧と集束電極２３
に印加されるダイナミック電圧とを含み、電子銃を駆動するのに必要な電圧を発
生する。陰極電圧は、電子回路１４の一部であるビデオ増幅器（図示せず）によ
り発生され、表示窓３上に画像を生ぜしめるようにする。陰極電圧は電子ビーム
７、８及び９を、従って、カラー表示装置１９の光出力を決定する。

【００１８】 図２は、電子銃６の一例を線図的な半透明状態にして示す。この電子銃６は、
一般に三極管と称されるビーム発生区分を有する。この三極管は３つのインライ
ン電子源２０、例えば、陰極と、１つの第１電極２１と、１つの第２電極２２と
より成る。最新の電子銃では、第１電極２１はグリッド１（Ｇ１）と称せられ、
接地接続されており、第２電極２２（Ｇ２）は一般に５００〜１０００Ｖの範囲
の電位点に接続されている。電子銃６はビーム形成区分、すなわち、予備集束（
プリフォーカス）区分をも有する。本例では、この予備集束区分は、電極２２及
び２３より成る予備集束レンズを有し、電極２３は、通常５ｋＶ〜９ｋＶの範囲
内の動作電圧が与えられる集束電極である。予備集束区分は追加の電極を有する
こともできる。予備集束区分に対してはより複雑なレンズ系も可能である。従っ
て、電子銃は上述した例に限定されるものではない。

【００１９】 本例に示す電子銃では、集束電極２３と、陽極とも称する最終電極２４とを有
する主レンズを以て主集束区分が形成されている。主レンズは、三極管区分によ
り発生される虚物体の集束像を形成する。最終電極に対する代表的な動作電位は
２５〜３５ｋＶの範囲内である。

【００２０】 本発明は上述した種類の電子銃に限定されるものではない。本発明は、動的に
駆動される追加の電極を導入することにより、集束電極と主レンズとの間に追加
の四極レンズを有する、ＤＡＦ（ダイナミック非点収差及び集束）電子銃と称さ
れる電子銃にも適用しうる。更に、本発明は、例えば、欧州特許第 0725972号明
細書に記載されたＤＭＬ（分布型主レンズ）のようなより複雑な主レンズ構造を
有する電子銃に用いうる。

【００２１】 図３は、図２の電子銃を電子ビーム７、８及び９の平面で見て示す線図的断面
図である。この図３は、陰極２０により発生され種々の電極２１〜２４を通過す
る電子ビーム７、８及び９の経路を線図的に示す。

【００２２】 図４は、あるビーム電流での電子ビーム７、８又は９がスクリーン１０に当っ
た際のその集束特性３０の一例を示す。この図４では、スポット寸法をＶ_foc,el で示す集束電極２３上の電圧の関数として示している。このスポット寸法に対し
ては、線像分布関数（ＬＳＦ）の５％値を選択した。２部分３１及び３３より成
る線はスポットのコア（中心部）の寸法を示し、破線３２はスポットのコアから
突出するヘーズの寸法を示す。

【００２３】 集束電極２３上の電圧をある値にした場合、電子スポット３４が合焦状態にな
り、このことは、電子スポットの寸法が最小となることを意味している。この状
態は、集束電極２３上の電圧が集束電圧Ｖ_foc に等しい場合に達成される。この
状態に対するスポット寸法をdsで示す。本例では、Ｖ_foc ＝７．３ｋＶ及びds＝
１．８ｍｍである。集束電極２３上の電圧がＶ_foc よりも低い場合には、電子銃
６の主レンズがあまりにも強すぎて、スクリーン１０上のスポットは小さなコア
３３とこのコアから突出するヘーズ３２とを有するようになる。スポットが丁度
符号３４で示す合焦状態になる値Ｖ_foc に達するまで電圧を増大させることによ
り、コアが成長し、ヘーズが縮小する。電圧を更に増大させると、スポットの寸
法が更に増大する（３１）も、ヘーズが見えなくなる。従って、最小のスポット
寸法は“合焦”点３４で得られる。

【００２４】 電子ビーム７、８又は９がスクリーン１０に当った際のこの電子ビームの断面
図を、３つの状態、すなわち、集束電極上の電圧Ｖ_foc,elがＶ_foc よりも低い、
Ｖ_foc に等しい、及びＶ_foc よりも高いそれぞれの状態に対して図５Ａ、図５Ｂ
及び図５Ｃに示す。図５Ａは、小さなコア４０とヘーズ４１とを有するスポット
を示し、図５Ｂは、“合焦”スポット４２を示し、図５Ｃは、焦点ぼけスポット
４３を示す。この状態は、所定のビーム電流に当てはまる。図４に示すような集
束特性はあらゆるビーム電流に対し当てはまること明らかである。一般に、ビー
ム電流が大きくなると、“合焦”スポットの寸法も大きくなる。しかし、ビーム
電流の関数としての対応する電圧Ｖ_foc の特性は、容易に予測することができな
い。この特性は、電子銃の電子‐光学的な設計の結果によるものである。

【００２５】 この理由で、図６に示すような第２の種類の集束特性がしばしば与えられる。
この図６は、スポット寸法と集束電圧Ｖ_foc との関係を種々の値のビーム電流に
対して示している。ビーム電流は、例えばテレビジョン分野に対ししばしば用い
られている範囲内のパラメータ値、すなわち、０．１及び６ｍＡ間の測定値とし
て与えてある。

【００２６】 図６は、ビーム電流が変化すると集束電圧は一定でないということを明らかに
示している。このことは、集束電極２３上の電圧に対して１つのみの固定値を用
いている従来のカラー表示装置の場合、カラー表示装置１９が集束されるビーム
電流以外のビーム電流に対して画像は焦点はずれとなることを意味する。このこ
とから、集束電極２３上の電圧をビーム電流の関数として適合させれば（この適
合自体は陰極電圧の結果による）、カラー表示装置の集束特性が改善されること
明らかである。

【００２７】 集束特性に関して、集束電極２３上の電圧を適合させる最善の方法は、この電
圧をスクリーン上の各点に対して適合させることである。このことは、この電圧
がビデオ信号と同じ周波数で変化しなければならないことを意味する。従って、
カラー表示装置１９における電子回路１４が高価になる。その理由は、集束電極
２３を、電子銃６の電子‐光学的な設計に応じて、ビデオ周波数のレートで数百
ボルト以上の範囲に亙って駆動する必要がある為である。

【００２８】 カラー表示管では、一般に、３つの陰極２０と、１つのみの集束電極２３とが
存在する。従って、陰極電圧を平均化して、集束電極２３上の電圧を決定するの
に用いられる値が１つとなるようにする必要がある。この平均化は種々の方法で
行なうことができ、例えば、算術的に平均化するか、或いは、カラー表示管１の
合計の光出力に対する３色、すなわち、赤、青、緑の相対的寄与度で陰極電圧を
重み付けすることにより行なうことができる。

【００２９】 電子回路は、集束電極２３上の電圧を１ラインに亙って一定値にすることによ
り簡単にすることができる。この場合、集束電極上の電圧を適合させる必要のあ
る周波数を著しく低くする。このことは、このラインに対する情報を電子メモリ
に記憶させ、平均陰極電圧を計算し、対応する集束電圧をカラー表示管１に与え
るようにする必要があるということを意味する。これに加えて、陰極電圧を１フ
レームに亙って平均化することにより、より一層簡単な構成が得られる。この場
合、集束電極２３上の電圧をフレーム周波数で変化させる。本例では、例えば、
１フレーム全体の陰極電圧を電子メモリ内に記憶させることにより、これらの陰
極電圧を収集し、平均を決定する必要がある。このようにすると、集束電極上の
電圧が各フレーム又は各画像に対し調整される為、この状態は、電子銃６を従来
技術により駆動する方法に比べて依然として優れている。

【００３０】 電子銃６では、ビーム発生区分の電子‐光学的な設計、とりわけ、電極のアパ
ーチュア、電極間の距離、電極の厚さ及び電極上の電圧が陰極電圧とビーム電流
との間の関係を決定する。とりわけ、集束電圧が主レンズにおけるビームの直径
により決定され、この集束電圧自体はビーム電流の関数である。従って、陰極電
圧と必要な集束電圧との間に直接的な関係がある。この関係は、例えば、陰極電
圧と、これに付随する集束電圧とを含む表を用いて電子メモリをプログラミング
することによりカラー表示装置１９内に導入させることができる。

【００３１】 このようにすることにより、集束電極上の電圧を変化させる周波数、例えば、
ビデオの場合ライン又はフレーム周波数に依存せずに、陰極電圧と集束電圧とを
直接結合させることができる。

【００３２】 本発明は上述した例に限定されないこと、当業者にとって明らかである。集束
電極２３上の電圧を動的に変化させる他の例で、電子銃６の構成や動作条件を異
ならせた場合でも、上述したのと同じ目的が達成される。

【００３３】 電極２２及び２３間に予備集束レンズを有する電子銃に対し本発明の数例を説
明したが、予備集束レンズが追加の電極を有するようにもしうる。すなわち、主
レンズがより複雑な構造を有するようにでき、又電子銃６をＤＡＦ型とすること
ができる。本発明は、陰極２０を駆動することにより電子ビーム７、８及び９を
発生させ、第１電極２１を接地した電子銃６につき説明したが、陰極を接地し、
第１電極を駆動電圧用に用いるようにした電子銃にも適用しうる。

【００３４】 更に、本発明は、単色表示管が設けられている表示装置に適用しうる。

【００３５】 要約するに、本発明は、集束特性を改善したカラー表示装置を開示するもので
ある。従来技術のカラー表示装置では、集束電極２３に固定電圧が印加される。
このことは、全範囲のビーム電流に対し１つのみの集束電圧が得られるというこ
とを意味する。一般には、ビーム電流が増大すると、電子ビーム７、８及び９の
直径が増大するという事実の為に、集束電圧はビーム電流の関数となり、このビ
ーム電流自体は陰極電圧により決定される。本発明では、集束電極２３上の電圧
を陰極電圧の関数として変化させ、これにより集束特性を著しく改善するカラー
表示装置１９を開示する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 カラー表示装置の断面図である。

【図２】 図１のカラー表示装置に用いる電子銃の透明斜視図である。

【図３】 電子ビームの平面で見た図２の電子銃の線図的断面図である。

【図４】 集束電極上の電圧とスポット寸法との関係の一例を示す線図である。

【図５】 集束電極上の電圧を異なる値にした際の代表的なスポット形状の例を
示す線図である。

【図６】 集束電圧とスポット寸法との間の関係の一例を示す線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨーゼフ セー ウェー ファン フロー ンホーフェン オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ Ｆターム(参考） 5C041 AA03 AC34 AC35 5C058 AA01 BA11 BB14 CA08

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示窓を有するカラー表示管と、電子銃と、偏向ユニットとを具
   えるカラー表示装置であって、前記電子銃は、この電子銃から表示窓への方向で
   見て、陰極と、ビーム形成区分と、集束電極と、最終電極との構成要素を有し、
   これら構成要素に動作中電圧が印加され、電子銃が動作中電子ビームを発生し、
   電子ビームは前記偏向ユニットにより偏向されて表示窓をラインで走査し、これ
   により画像を形成するようになっており、前記カラー表示装置は更に、画素周波
   数でビデオ信号を発生する電子手段を具えている当該カラー表示装置において、 前記集束電極上の電圧が前記陰極上の電圧の関数として変化するようになって
   いることを特徴とするカラー表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のカラー表示装置において、前記集束電極上の電
   圧が画素周波数と同じレートで変化するようになっていることを特徴とするカラ
   ー表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のカラー表示装置において、画像の１ラインの走
   査中の集束電極上の電圧が、このラインの走査中の陰極上の電圧の平均値の関数
   となるようにしてあることを特徴とするカラー表示装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のカラー表示装置において、画像の複数ラインの
   走査中の集束電極上の電圧が、画像のこれらラインの走査中の陰極上の電圧の平
   均値の関数となるようにしてあることを特徴とするカラー表示装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のカラー表示装置において、このカラー表示装置
   が、陰極上の電圧と集束電極上の電圧との関係を表わすデータを含有する電子メ
   モリを有していることを特徴とするカラー表示装置。