JP2005222900A - インライン型電子銃及びそれを用いたカラー陰極線管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機械的に大きく形成することなく、蛍光体スクリーンの全面で電子ビームスポットを小さくして良好なフォーカス特性を得ることのできる、電界重畳型主レンズ方式を採用したインライン型電子銃を提供する。
【解決手段】 電界重畳型主レンズを、２つの筒状電極１４を対向させて配置し、それぞれの筒状電極１４の対向しない側に板状の電界補正電極１０を配置することによって形成する。２つの筒状電極１４の相対向する側に、縁部１２と折り返し部１３とによって開口部を形成する。開口部の開口形状は、直線と半円とによって形成された、水平方向に長径を有し、垂直方向に短径を有するトラックフィールド型の長孔（横長孔）である。相対的に低い電圧が印加される筒状電極１４における開口部の短径をＡ、相対的に高い電圧が印加される筒状電極１４における開口部の短径をＢとしたとき、Ｂ＜Ａとなるように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インライン型電子銃及びそれを用いたカラー陰極線管（ＣＲＴ）装置に関し、さらに詳細には、テレビジョン受像機やコンピュータディスプレイ等に応用されるカラー陰極線管装置、及びそれに用いられ、蛍光体スクリーンの周辺における電子ビームスポットの大きさを小さくして、画質を良好にすることのできるインライン型電子銃に関する。

図１０に、テレビジョン受像機等に用いられる一般的なカラー陰極線管装置の基本構成を示す。図１０に示すように、一般に、カラー陰極線管装置は、フェイスパネル１と、フェイスパネル１の後方に接続されたファンネル２とからなるバルブ３と、ファンネル２のネック部２ａに内蔵された電子銃２０とを具備している。フェイスパネル１の内面には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に発光するドット状又はストライプ状の３色の蛍光体層からなる蛍光体スクリーン５が形成されている。また、バルブ３内には、蛍光体スクリーン５と対向して、電子銃２０から射出された電子ビームの到達位置を規制するためのシャドウマスク６が配置されている。このシャドウマスク６は、電子銃２０から射出されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応する３本の電子ビーム８Ｒ、８Ｇ、８Ｂに対して色選別を行う電極であり、多数の電子ビーム通過孔を有している。また、ファンネル２のネック部２ａ側外周には、電子銃２０から射出された電子ビーム８Ｒ、８Ｇ、８Ｂを垂直方向及び水平方向に偏向するための偏向ヨーク７が装着されている。

上記のような構成のカラー陰極線管装置においては、電子銃２０から射出された3本の電子ビーム８Ｒ、８Ｇ、８Ｂが、偏向ヨーク７の発生させる水平偏向磁界及び垂直偏向磁界によって水平方向及び垂直方向に偏向され、シャドウマスク６の電子ビーム通過孔を介して、蛍光体スクリーン５を高周波で水平走査すると共に、低周波で垂直走査することにより、蛍光体スクリーン５上にカラー画像が表示される。

以上のような構成を備えたカラー陰極線管装置としては、特に、電子銃２０を、蛍光体スクリーン５の蛍光体層に向けて、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電子ビームを射出するインライン型電子銃とし、一方、偏向ヨーク７の水平偏向磁界をピンクッション型、垂直偏向磁界をバレル型とする非斉一磁界として、３電子ビームが自己集中するようにしたインライン型のカラー陰極線管装置がある。

一列配置の３電子ビームを射出する電子銃としては、各種方式のものがあるが、その１つにＢＰＦ（Ｂｉ−Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｆｏｃｕｓ）型と呼ばれるものがある。また、電子銃２０の主レンズを形成する方式についても各種方式のものがあるが、その１つに電界重畳型主レンズ方式と呼ばれるものがある（例えば、特許文献１参照）。

図７に、ＢＰＦ型でかつ電界重畳型主レンズを用いた電子銃を示す。図７に示すように、本電子銃２０は、水平方向に一列配置された３個のカソードＫと、３個のカソードＫを各別に加熱する３個のヒータ（図示せず）と、カソードＫ側から蛍光体スクリーン５側（図７では、右側）に向かって順に配置された、一体構造の第１グリッドＧ１ないし第４グリッドＧ４とからなり、それらのグリッド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、あるいは３本の電子ビームが共通に通過する１個の電子ビーム通過孔が形成されている。

第３−２グリッドＧ３−２と第４グリッドＧ４の向き合う部分は、電界重畳型主レンズを形成している。その構成を、図８に示す。図８（ａ）は、図７に示す第３−２グリッドＧ３−２の一部を第４グリッドＧ４側から見た図、図８（ｂ）は、図７に示す第４グリッドＧ４の一部を第３−２グリッドＧ３−２側から見た図である。図７、図８に示すように、当該電界重畳型主レンズは、２つの筒状電極９を対向させて配置し、それぞれの筒状電極９の対向しない側に板状の電界補正電極１０を配置することにより形成されている。筒状電極９は、一般に、筒状の側壁部１１と、側壁部１１の端部を折り曲げて形成され、他方の筒状電極９と相対向する縁部１２と、縁部１２に連続して形成され、かつ、側壁部１１の内部で側壁部１１に平行に形成された折り返し部１３とにより構成されている。そして、２つの筒状電極９の相対向する側には、縁部１２と折り返し部１３とによって開口部が形成されている。２つの筒状電極９の相対向する側に形成される開口部の形状は、図８に示すような直線と半円とによって形成されるトラックフィールド型の長孔が最も一般的である。

ファンネル２のネック部２ａの外径がおよそ２９ｍｍで、３個の電子ビーム通過孔が形成された電極を用いて主レンズを形成した場合、主レンズの実効レンズ口径は、電子ビーム通過孔の径で表され、およそ５．０ｍｍ程度となるのが一般的である。しかし、上述の電界重畳型主レンズ方式を採用することにより、主レンズの実効レンズ口径を８．０ｍｍ程度とすることができる。

この電子銃２０において、カソードＫには約１７０Ｖの電圧が印加され、第１グリッドＧ１は接地されている。また、第２グリッドＧ２には約６００Ｖの電圧が印加され、第３−１及び第３−２グリッドＧ３−１、Ｇ３−２には約８ｋＶの電圧が印加される。また、第４グリッドＧ４には約３０ｋＶの高電圧が印加される。そして、カソードＫと第１及び第２グリッドＧ１、Ｇ２とにより、電子ビームを発生させ、かつ、主レンズに対する物点を形成する三極部が構成されている。また、第２グリッドＧ２と第３−１グリッドＧ３−１とにより、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、前記三極部から射出される電子ビームを予備集束させる働きを有している。第３−２グリッドＧ３−２と第４グリッドＧ４とにより形成される電界重畳型の主レンズは、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５上に集束させ、蛍光体スクリーン５に電子ビームスポットを形成する。また、偏向ヨーク７によって蛍光体スクリーン５の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ダイナミック電圧が印加される。第３−２グリッドＧ３−２に印加されるダイナミック電圧は、電子ビームの位置が蛍光体スクリーン５の中心にある場合に最も低くなり、電子ビームが蛍光体スクリーン５のコーナー部に偏向された場合に最も高くなるパラボラ状となっている。蛍光体スクリーン５のコーナー部に電子ビームが偏向された場合、第３−２グリッドＧ３−２と第４グリッドＧ４との電位差は最も小さくなり、主レンズの強度（集束作用）は最も弱くなる。また、同時に、第３−１グリッドＧ３−１と第３−２グリッドＧ３−２とにより形成される４極子レンズの作用は、最も強くなる。この４極子レンズは、水平方向が集束作用、垂直方向が発散作用となる電界レンズである。以上の構成とすることにより、電子銃２０と蛍光体スクリーン５との間の距離が離れ、像点が遠くなる現象を、主レンズの強度を弱くすることによって補償することができ、又、偏向ヨーク７のピンクッション型水平偏向磁界とバレル型垂直偏向磁界とによって発生する偏向収差を補正する４極子レンズを得ることができる。
特許第３３２０１０３号公報

ところで、カラー陰極線管装置の画質を良好とするためには、蛍光体スクリーン上での電子ビームスポットを小さくすると共に、そのスポット形状を画面全体でできるだけ真円に近い均一な形状とすることが求められている。近年、テレビジョン受像機用のカラー陰極線管装置に対しては、高密度画素デジタル放送の普及により、蛍光体スクリーン上での電子ビームスポットを小さくすると共に、そのスポット形状を画面全体でできるだけ真円に近い均一な形状とする特性的要求が益々高くなりつつある。

その反面、一列配置の３電子ビームを射出するインライン型電子銃が内蔵されたカラー陰極線管装置においては、図９に示すように、蛍光体スクリーン５に到達した電子ビームのスポットは、蛍光体スクリーン５の周辺に行くほど横方向（水平方向）に伸びた形状となり、この現象がカラー陰極線管装置の解像度を低下させ、画質を劣化させてしまう。この現象は、一列配置の３電子ビームを蛍光体スクリーン５上でコンバージェンスさせるために形成された偏向ヨーク７の非斉一磁界に起因するものであり、蛍光体スクリーン５の周辺に行くほど顕著となり、また、電子ビームの電流が増加するほど著しくなる。

近年、テレビジョン受像機用のカラー陰極線管装置は、大画面化と奥行きの縮小化が進むにつれて偏向角が拡大する傾向にあり、偏向磁界の非斉一性も高くなって、蛍光体スクリーンの周辺での電子ビームスポットが横方向（水平方向）に伸びた形状になるという問題が深刻化している。

すなわち、蛍光体スクリーンの周辺での電子ビームスポットの水平方向の径を縮小することが画質を向上させるための有効な手段であることは明確である。このためには、主レンズの実効レンズ口径を拡大させることが最も有効な手段であるが、主レンズの実効レンズ口径を拡大させるために上記したような電界重畳型主レンズ方式を採用している場合、主レンズの実効レンズ口径のさらなる拡大を図る方法としては、電子銃を機械的に大きく形成することが一般的であり、このためにはファンネルのネック部の外径を拡大する必要が生じる。

しかし、この方法では、電子銃を全く新規に設計する必要がある上に、偏向ヨークも全く新規に設計する必要があり、膨大なコストと時間が必要になる。また、ファンネルのネック部の外径を拡大することにより、偏向ヨークの消費電力が増大し、その結果、モニターセットやテレビジョン受像機セットの消費電力が増大し、消費者には不利益をもたらすこととなって好ましくない。

本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、機械的に大きく形成することなく、蛍光体スクリーンの全面で電子ビームスポットを小さくして良好なフォーカス特性を得ることのできる、電界重畳型主レンズ方式を採用したインライン型電子銃、及びそれを用いたカラー陰極線管装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係るインライン型電子銃の構成は、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電子ビームを発生させる電子ビーム発生部と、前記３電子ビームを加速・集束する主レンズとを備えたインライン型電子銃であって、前記主レンズは、少なくとも２つの電極を対向させて形成され、前記少なくとも２つの電極の相対向する部分は、前記センタービーム及び一対のサイドビームが通過する開口部を有する一対の筒状電極からなり、前記開口部の開口形状は、水平方向に長径を有し、垂直方向に短径を有する、水平方向に長い横長孔であり、相対的に低い電圧が印加される前記筒状電極の前記開口部の短径をＡ、相対的に高い電圧が印加される前記筒状電極の前記開口部の短径をＢとしたとき、Ｂ＜Ａなる関係を満たすことを特徴とする。

また、前記本発明のインライン型電子銃の構成においては、０．５＜Ｂ／Ａ＜１．０なる関係を満たすのが好ましい。また、この場合には、０．６＜Ｂ／Ａ＜０．８なる関係を満たすのが好ましい。この場合にはさらに、相対的に低い電圧が印加される前記筒状電極の、相対的に高い電圧が印加される前記筒状電極と向き合う開口端から後退した位置に、前記センタービーム及び一対のサイドビームのそれぞれが通過する通過孔を有する板状の電界補正電極が設けられ、相対的に低い電圧が印加される前記筒状電極の、相対的に高い電圧が印加される前記筒状電極と向き合う開口端から前記電界補正電極の、相対的に高い電圧が印加される前記筒状電極と向き合う表面までの長さをＣとしたとき、Ｃ／Ａ＜０．６なる関係を満たすのが好ましい。

また、本発明に係るカラー陰極線管装置の構成は、内面に複数色の蛍光体層からなる蛍光体スクリーンを有するフェイスパネルと、前記フェイスパネルの後方に接続されたファンネルとからなるバルブと、前記ファンネルのネック部に内蔵された電子銃と、前記電子銃から射出された電子ビームを通過させるための複数の電子ビーム通過孔を有し、かつ、前記蛍光体スクリーンと所定の間隔を保って前記バルブ内の所定の位置に配置されたシャドウマスクと、前記ファンネルの前記ネック部側外周に装着され、前記電子銃から射出された電子ビームを垂直方向及び水平方向に偏向する偏向ヨークとを備えたカラー陰極線管装置であって、前記電子銃として前記本発明のインライン型電子銃が用いられていることを特徴とする。

本発明によれば、主レンズの水平方向の実効レンズ口径を拡大し、垂直方向の実効レンズ口径を縮小して、蛍光体スクリーン上に形成される電子ビームスポット、特に、蛍光体スクリーンの周辺における電子ビームスポットの水平方向の径を縮小することが可能となる。その結果、高密度表示を可能とし、電子ビームスポットの蛍光体スクリーン全体での均一性を向上させることにより、表示画像の見易さを向上させることができる。すなわち、本発明によれば、高画質のカラー陰極線管装置を提供することができる。

以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。

本実施の形態におけるカラー陰極線管装置の基本構成は、図１０に示した一般的なカラー陰極線管装置と同様であるため、本実施の形態においては、図１０をも参照しながら説明する。

図１０に示すように、本実施の形態におけるカラー陰極線管装置は、ガラス等で形成されたフェイスパネル１と、フェイスパネル１の後方に接続され、同じくガラス等で形成されたファンネル２とからなるバルブ３と、ファンネル２のネック部２ａに内蔵された電子銃４とを具備している。フェイスパネル１の内面には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に発光するドット状又はストライプ状の３色の蛍光体層からなる蛍光体スクリーン５が形成されている。また、バルブ３内の所定の位置には、蛍光体スクリーン５と所定の間隔を保って、電子銃４から射出された電子ビームの到達位置を規制するためのシャドウマスク６が配置されている。このシャドウマスク６は、電子銃４から射出されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応する３本の電子ビーム８Ｒ、８Ｇ、８Ｂに対して色選別を行う電極であり、多数の電子ビーム通過孔を有している。また、ファンネル２のネック部２ａ側外周には、垂直偏向コイルと水平偏向コイルとを有し、電子銃４から射出された電子ビーム８Ｒ、８Ｇ、８Ｂを垂直方向及び水平方向に偏向するための偏向ヨーク７が装着されている。ここで、電子銃４は、蛍光体スクリーン５の蛍光体層に向けて、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電子ビームを射出するインライン型電子銃である。

上記のような構成のカラー陰極線管装置においては、電子銃４から射出された3本の電子ビーム８Ｒ、８Ｇ、８Ｂが、偏向ヨーク７の発生させる水平偏向磁界及び垂直偏向磁界によって水平方向及び垂直方向に偏向され、シャドウマスク６の電子ビーム通過孔を介して、蛍光体スクリーン５を高周波で水平走査すると共に、低周波で垂直走査することにより、蛍光体スクリーン５上にカラー画像が表示される。

図１（ａ）に、本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の水平方向断面を示し、図１（ｂ）に、その垂直方向断面を示す。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本電子銃４は、水平方向に一列配置された３個のカソードＫと、３個のカソードＫを各別に加熱する３個のヒータ（図示せず）と、カソードＫ側から蛍光体スクリーン５側（図１では、右側）に向かって順に配置された、一体構造の第１グリッドＧ１ないし第４グリッドＧ４とからなり、これらは一対の絶縁支持体（図示せず）によって一体に固定されている。

第１及び第２グリッドＧ１、Ｇ２は、板状の電極であり、その板面には、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が形成されている。第３−１グリッドＧ３−１は、箱状の電極であり、その両端には、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が形成されている。第３−２グリッドＧ３−２は、第３−１グリッドＧ３−１と向き合う面に一列配置の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た電極と、第４グリッドＧ４と向き合う側に、電界重畳型主レンズを形成するための、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た板状の電界補正電極１０と、3本の電子ビームに共通の開口を有する筒状電極１４とからなる。第４グリッドＧ４は、蛍光体スクリーン側の面に一列配置の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た電極と、第３−２グリッドＧ３−２と向き合う側に、電界重畳型主レンズを形成するための、3本の電子ビームに共通の開口を有する筒状電極１４と、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た板状の電界補正電極１０とからなる。

図２に、電界重畳型主レンズを形成する電極の構成を示す。図２（ａ）は、図１に示す第３−２グリッドＧ３−２の一部を第４グリッドＧ４側から見た図（後述するように、相対的に低い電圧が印加される電極）、図２（ｂ）は、図１に示す第４グリッドＧ４の一部を第３−２グリッドＧ３−２側から見た図（後述するように、相対的に高い電圧が印加される電極）である。図１、図２に示すように、当該電界重畳型主レンズは、２つの筒状電極１４を対向させて配置し、それぞれの筒状電極１４の対向しない側に板状の電界補正電極１０を配置することにより形成されている。筒状電極１４は、筒状の側壁部１１と、側壁部１１の端部を折り曲げて形成され、他方の筒状電極１４と相対向する縁部１２と、縁部１２に連続して形成され、かつ、側壁部１１の内部で側壁部１１に平行に形成された折り返し部１３とにより構成されている。そして、２つの筒状電極１４の相対向する側には、縁部１２と折り返し部１３とによって開口部が形成されている。ここで、開口部は、水平方向に大きく、垂直方向に小さい開口形状を有している。すなわち、開口部の開口形状は、直線と半円とによって形成された、水平方向に長径を有し、垂直方向に短径を有するトラックフィールド型の長孔（横長孔）である。

この電子銃４において、カソードＫには約１７０Ｖの電圧が印加され、第１グリッドＧ１には約０Ｖの電圧が印加される。また、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８ｋＶの一定電圧が印加される。また、偏向ヨーク７によって蛍光体スクリーン５の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。第３−２グリッドＧ３−２に印加される電圧は、電子ビームの位置が蛍光体スクリーン５の中心にある場合に最も低くなり（約８ｋＶ）、電子ビームが蛍光体スクリーン５のコーナー部に偏向された場合に最も高くなる（８．８ｋＶ）パラボラ状となっている。また、第４グリッドＧ４には約３０ｋＶの高電圧が印加される。すなわち、蛍光体スクリーン５のコーナー部に電子ビームが偏向された場合、第３−２グリッドＧ３−２と第４グリッドＧ４との電位差は最も小さくなり、主レンズの強度は最も弱くなる。

カソードＫと第１及び第２グリッドＧ１、Ｇ２とにより、電子ビームを発生させ、かつ、主レンズに対する物点を形成する三極部が構成されている。また、第２グリッドＧ２と第３−１グリッドＧ３−１とにより、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、前記三極部から射出される電子ビームを予備集束させる働きを有している。第３−２グリッドＧ３−２と第４グリッドＧ４とにより形成される電界重畳型の主レンズは、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５上に集束させ、蛍光体スクリーン５に電子ビームスポットを形成する。

第３−１グリッドＧ３−１の第３−２グリッドＧ３−２側には、４極子レンズを形成するための垂直方向に長い（縦長の）電子ビーム通過孔が形成され、第３−２グリッドＧ３−２の第３−１グリッドＧ３−１側には、４極子レンズを形成するための水平方向に長い（横長の）電子ビーム通過孔が形成されている。この４極子レンズは、水平方向で集束作用、垂直方向で発散作用を有する。以上の構成とすることにより、電子銃４と蛍光体スクリーン５との間の距離が離れ、像点が遠くなる現象を、主レンズの強度を弱くすることによって補償することができ、又、偏向ヨーク７のピンクッション型水平偏向磁界とバレル型垂直偏向磁界とによって発生する偏向収差を補正する４極子レンズを得ることができる。また、第４グリッドＧ４の筒状電極１４（高電圧側）における開口部の垂直方向の中心軸に沿った開口径Ｂは、第３−２グリッドＧ３−２の筒状電極１４（低電圧側）における開口部の垂直方向の中心軸に沿った開口径Ａよりも小さく設定されている。すなわち、本実施の形態の電子銃４は、相対的に低い電圧が印加される筒状電極１４における開口部の短径をＡ、相対的に高い電圧が印加される筒状電極１４における開口部の短径をＢとしたとき、Ｂ＜Ａとなるように構成されている。

これにより、主レンズの低電圧側に形成される集束レンズ部分は、水平方向で弱く、垂直方向で強い集束作用となる。反対に、主レンズの高電圧側に形成される発散レンズ部分は、水平方向で弱く、垂直方向で強い発散作用となる。このように構成された主レンズは、水平方向で収差が少なく、垂直方向で収差が増加した状態となる。その結果、水平方向の実効レンズ口径が拡大され、かつ、垂直方向の実効レンズ口径が縮小された主レンズを形成することが可能となる。そして、このような主レンズを採用することにより、図３に示すように、蛍光体スクリーン５上で得られる電子ビームスポットのうち、蛍光体スクリーン５の周辺における電子ビームスポットの最も大きい水平方向の径を縮小することが可能となる（水平径縮小作用）。その反面、蛍光体スクリーン５上で得られる電子ビームスポットの垂直方向の径が拡大するという現象が発生する。この現象は、蛍光体スクリーン５の中央においては、電子ビームスポットが垂直方向に長く（縦長に）なるために若干問題とはなるが、蛍光体スクリーン５の中央の電子ビームスポットは小さく形成されていることから深刻ではない。一方、蛍光体スクリーン５の周辺において電子ビームスポットの垂直方向の径が拡大することは、前述した水平径縮小作用との相乗作用によって電子ビームスポットをより真円に近づけることとなり、良好な電子ビームスポットを形成することに寄与する。そして、蛍光体スクリーン５の全体を総合的に評価した場合には、蛍光体スクリーン５の全体でのスポット形状の均一性が向上し、画質の向上を確認することができる。

図４に、Ｂ／Ａの値と主レンズの実効レンズ口径との関係を求めた結果を示す。図４中、実線はＢ／Ａの値と水平方向の実効レンズ口径との関係を示し、破線はＢ／Ａの値と垂直方向の実効レンズ口径との関係を示している。図４に示すように、Ｂ／Ａの値を小さくして行くと、Ｂ／Ａ＝１．０を境として、水平方向の実効レンズ口径が拡大して行き、垂直方向の実効レンズ口径が縮小して行くことが分かる。しかし、図４に示すように、Ｂ／Ａの値が０．５を下回ると、水平方向の実効レンズ口径が初期値よりも小さくなり、電子ビームスポットの水平方向の径が大きくなってしまう。従って、Ｂ／Ａの値を、０．５＜Ｂ／Ａ＜１．０の範囲に設定することにより、主レンズの水平方向の実効レンズ口径を拡大させることによる効果を十分に発揮させることができる。

また、主レンズの実効レンズ口径の拡大率と蛍光体スクリーン上での電子ビームスポットの縮小率は、実用的範囲において反比例しており、蛍光体スクリーン上での電子ビームスポットの水平径縮小率を視認するには５％程度の変化が必要である。そして、そのためには、図４に示すように、Ｂ／Ａの値を、０．６＜Ｂ／Ａ＜０．８の範囲に設定することが望ましく、これにより蛍光体スクリーン上での電子ビームスポットの水平径縮小率を視認できる効果をより際立たせることが可能となる。

また、Ｂ＜Ａとし、かつ、低電圧側（第３−２グリッドＧ３−２側）の筒状電極１４の、高電圧側（第４グリッドＧ４側）の筒状電極１４と向き合う開口端から低電圧側（第３−２グリッドＧ３−２側）の電界補正電極１０の、高電圧側（第４グリッドＧ４側）の筒状電極１４と向き合う表面までの長さ、すなわち、低電圧側（第３−２グリッドＧ３−２側）の筒状電極１４の管軸方向の長さＣを変えることによっても、主レンズの水平方向の実効レンズ口径と垂直方向の実効レンズ口径の比率を変化させることができる。

図５に、Ｃ／Ａの値と主レンズの実効レンズ口径比率（垂直口径／水平口径）との関係を求めた結果を示す。図５中、実線はＣ／Ａの値とセンター主レンズの実効レンズ口径比率との関係を示し、破線はＣ／Ａの値と一対のサイド主レンズの実効レンズ口径比率との関係を示している。尚、これらの関係は、Ｂ／Ａの値を０．７として求めた結果である。図５に示すように、Ｃ／Ａの値を変化させると、主レンズの実効レンズ口径比率の値が変化することが分かる。また、Ｃ／Ａの値を大きくして行くと、Ｃ／Ａ＝約０．６を境として、インライン配列の３電子ビームが通過するセンター主レンズと一対のサイド主レンズの特性差が増大して行くことが分かる。陰極線管の特性上、インライン配列の３電子ビームは同じスポット形状であることが望ましく、そのためには、それぞれの電子ビームが通過する主レンズの特性は同じである必要がある。従って、主レンズの水平方向の実効レンズ口径を拡大し、垂直方向の実効レンズ口径を縮小し、かつ、センター主レンズと一対のサイド主レンズの実効レンズ口径を一致させて、良好な画質を得るためには、０．６＜Ｂ／Ａ＜０．８かつＣ／Ａ＜０．６の関係を満たすようにすることが望ましい。

尚、ファンネル２のネック部２ａの外径の変化に伴って電子銃の大きさが変わったとしても、主レンズの実効レンズ口径の絶対値は変化するが、水平方向の実効レンズ口径と垂直方向の実効レンズ口径の比率（垂直口径／水平口径）は変化しないので、同様の効果を得ることができる。

以下に、ファンネル２のネック部２ａの外径が２９ｍｍのカラー陰極線管装置に用いられる本電子銃の具体的寸法の一例を示す。

本電子銃において、第３−２グリッドＧ３−２（低電圧側）の筒状電極１４の母線方向の長さはＣ＝４．５ｍｍ、当該筒状電極１４の第４グリッドＧ４と対向する側の開口部の水平方向の中心軸に沿った開口径（長径）は２０．０ｍｍ、垂直方向の中心軸に沿った開口径（短径）はＡ＝９．０ｍｍである。また、第４グリッドＧ４（高電圧側）の筒状電極１４の開口部の水平方向の中心軸に沿った開口径（長径）は２０．０ｍｍ、垂直方向の中心軸に沿った開口径（短径）はＢ＝６．４ｍｍである。以上の寸法に設定することにより、Ｂ／Ａの値は０．７となり、Ｃ／Ａの値は０．５となる。そして、この構成によって達成される主レンズの実効レンズ口径は、水平方向の実効レンズ口径が９．５ｍｍ程度、垂直方向の実効レンズ口径が６．５ｍｍ程度となる。

以上のような構成の電子銃において、カソードＫと第１及び第２グリッドＧ１、Ｇ２とで構成される三極部で発生した電子ビームは、第２グリッドＧ２と第３−１グリッドＧ３−１とで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後、第３−１グリッドＧ３−１と第３−２グリッドＧ３−２とで形成される４極子レンズを通過する。４極子レンズを通過した電子ビームは、偏向ヨーク７の偏向磁界から受ける４極作用を補償するための４極作用を４極子レンズで受け、水平方向の実効レンズ口径が拡大され、かつ、垂直方向の実効レンズ口径が縮小された本実施の形態の主レンズに入射する。そして、主レンズを通過した電子ビームは、蛍光体スクリーン５に到達して、電子ビームスポットを形成する。この電子ビームスポットは、従来の電子銃を用いた場合（図９参照）に比べて、水平方向で縮小され、垂直方向で拡大された状態となり、蛍光体スクリーン５の中央ではやや垂直方向に長く（縦長）、蛍光体スクリーン５の周辺ではやや水平方向に長く（横長）なる。その結果、蛍光体スクリーン５の全面で均一性の高いスポット形状を得ることができ、画質を向上させることができる。

尚、本実施の形態においては、第３グリッドＧ３を分割して、４極子レンズを形成するタイプの電子銃を例に挙げて説明したが、４極子レンズを形成せず、偏向ヨーク７の偏向磁界に同期したダイナミック電圧を印加しないタイプの電子銃であっても、本発明を適用することにより上記と同様の作用効果を発揮させることが可能である。

また、本実施の形態においては、電界重畳型主レンズを形成する２つの筒状電極１４の相対向する側の開口部の開口形状が、直線と半円とによって形成される水平方向に長いトラックフィールド型の長孔である場合を例に挙げて説明したが、開口部の開口形状は必ずしもこの形状に限定されるものではなく、水平方向に長い横長孔であればよい。また、開口部が、２つの筒状電極１４の相対向する側に設けられた縁部１２と折り返し部１３とによって形成されているが、これら縁部１２と折り返し部１３は本発明に必須のものではない。

図６に、電界重畳型主レンズを形成する電極の他の構成を示す。図６（ａ）は、図１に示す第３−２グリッドＧ３−２の一部を第４グリッドＧ４側から見た図（相対的に低い電圧が印加される電極）、図６（ｂ）は、図１に示す第４グリッドＧ４の一部を第３−２グリッドＧ３−２側から見た図（相対的に高い電圧が印加される電極）である。図６に示すように、２つの筒状電極１４の相対向する側に形成された開口部の開口形状は、垂直方向に狭い部分を有するアレイ型となっている。このような形状の開口部を有する主レンズにおいても、第４グリッドＧ４の筒状電極１４（高電圧側）における開口部の垂直方向の中心軸に沿った開口径Ｂを、第３−２グリッドＧ３−２の筒状電極１４（低電圧側）における開口部の垂直方向の中心軸に沿った開口径Ａよりも小さく設定することにより、上記と同様の効果を得ることができる。

本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃を示す断面図（（ａ）は水平方向断面、（ｂ）は垂直方向断面） 本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の電界重畳型主レンズを形成する電極の構成を示す斜視図（（ａ）は図１に示す第３−２グリッドの一部を第４グリッド側から見た図、（ｂ）は図１に示す第４グリッドの一部を第３−２グリッド側から見た図） 本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃を用いた場合の、蛍光体スクリーン上の電子ビームスポット形状を説明するための図 本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃を用いた場合の、相対的に低い電圧が印加される筒状電極における開口部の短径をＡ、相対的に高い電圧が印加される筒状電極における開口部の短径をＢとしたときのＢ／Ａの値と主レンズの実効レンズ口径との関係を示す図 本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃を用いた場合の、相対的に低い電圧が印加される筒状電極における開口部の短径をＡ、相対的に低い電圧が印加される筒状電極の母線方向の長さをＣとしたときのＣ／Ａの値と主レンズの実効レンズ口径比率（垂直口径／水平口径）との関係を示す図 本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の電界重畳型主レンズを形成する電極の他の構成を示す斜視図（（ａ）は図１に示す第３−２グリッドの一部を第４グリッド側から見た図、（ｂ）は図１に示す第４グリッドの一部を第３−２グリッド側から見た図） 従来技術におけるＢＰＦ型でかつ電界重畳型主レンズ用いたインライン型電子銃を示す水平方向断面図 従来技術におけるインライン型電子銃の電界重畳型主レンズを形成する電極の構成を示す斜視図（（ａ）は図７に示す第３−２グリッドの一部を第４グリッド側から見た図、（ｂ）は図７に示す第４グリッドの一部を第３−２グリッド側から見た図） 従来技術におけるインライン型電子銃を用いた場合の、蛍光体スクリーン上の電子ビームスポット形状を説明するための図 一般的なカラー陰極線管装置の基本構成を示す断面図

符号の説明

１ フェイスパネル
２ ファンネル
３ バルブ
４ 電子銃
５ 蛍光体スクリーン
６ シャドウマスク
７ 偏向ヨーク
８Ｒ 赤色に対応する電子ビーム
８Ｇ 緑色に対応する電子ビーム
８Ｂ 青色に対応する電子ビーム
１０ 電界補正電極
１１ 側壁部
１２ 縁部
１３ 折り返し部
１４ 筒状電極
Ｋ 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３−１グリッド
Ｇ３−２ 第３−２グリッド
Ｇ４ 第４グリッド

Claims (5)

1. 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電子ビームを発生させる電子ビーム発生部と、前記３電子ビームを加速・集束する主レンズとを備えたインライン型電子銃であって、
   前記主レンズは、少なくとも２つの電極を対向させて形成され、
   前記少なくとも２つの電極の相対向する部分は、前記センタービーム及び一対のサイドビームが通過する開口部を有する一対の筒状電極からなり、
   前記開口部の開口形状は、水平方向に長径を有し、垂直方向に短径を有する、水平方向に長い横長孔であり、
   相対的に低い電圧が印加される前記筒状電極の前記開口部の短径をＡ、相対的に高い電圧が印加される前記筒状電極の前記開口部の短径をＢとしたとき、Ｂ＜Ａなる関係を満たすことを特徴とするインライン型電子銃。
2. ０．５＜Ｂ／Ａ＜１．０なる関係を満たす請求項１に記載のインライン型電子銃。
3. ０．６＜Ｂ／Ａ＜０．８なる関係を満たす請求項２に記載のインライン型電子銃。
4. 相対的に低い電圧が印加される前記筒状電極の、相対的に高い電圧が印加される前記筒状電極と向き合う開口端から後退した位置に、前記センタービーム及び一対のサイドビームのそれぞれが通過する通過孔を有する板状の電界補正電極が設けられ、
   相対的に低い電圧が印加される前記筒状電極の、相対的に高い電圧が印加される前記筒状電極と向き合う開口端から前記電界補正電極の、相対的に高い電圧が印加される前記筒状電極と向き合う表面までの長さをＣとしたとき、Ｃ／Ａ＜０．６なる関係を満たす請求項３に記載のインライン型電子銃。
5. 内面に複数色の蛍光体層からなる蛍光体スクリーンを有するフェイスパネルと、前記フェイスパネルの後方に接続されたファンネルとからなるバルブと、
   前記ファンネルのネック部に内蔵された電子銃と、
   前記電子銃から射出された電子ビームを通過させるための複数の電子ビーム通過孔を有し、かつ、前記蛍光体スクリーンと所定の間隔を保って前記バルブ内の所定の位置に配置されたシャドウマスクと、
   前記ファンネルの前記ネック部側外周に装着され、前記電子銃から射出された電子ビームを垂直方向及び水平方向に偏向する偏向ヨークとを備えたカラー陰極線管装置であって、
   前記電子銃として請求項１〜４のいずれかに記載のインライン型電子銃が用いられていることを特徴とするカラー陰極線管装置。

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