JP2005235745A - 陰極線管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な手法でＢＶＭコイルの感度が向上した陰極線管装置を提供する。
【解決手段】 電子銃４と管軸方向において重複する位置に、電子銃から発射された電子ビームの水平方向の走査速度を変調するビーム速度変調コイル３０が設けられ、ビーム速度変調コイル３０と管軸方向において重複する位置に一対の磁性体片４０が設けられる。一対の磁性体片４０は、管軸及び垂直方向軸を含む面及びこの近傍を除いて、ファンネル３の外周面の周方向に連続してファンネル３を取り囲んでいる。
【選択図】 図２

Description

本発明は陰極線管装置に関する。

表示画像の輪郭を補正して画質を改善するために、電子ビームの水平走査速度を変調する方法が知られている。この方法では、一般には、ビーム速度変調（ＢＶＭ）コイルと称される一対の補助コイルが、陰極線管のネック部に、偏向ヨークやＣＰＵ（Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｎｄ Ｐｕｒｉｔｙ Ｕｎｉｔ）と一体化して設けられる（例えば特許文献１参照）。

このＢＶＭコイルは、水平走査期間中にスクリーン上に表示される画像の暗部と明部との間の可視状態を以下のようにして改善する。映像信号波形から明るさの遷移を予測する。明るさが遷移する期間のうちの暗い側の期間では、平均走査速度以上の速度で電子ビームが水平走査されるように、電子ビームが加速される。一方、明るさが遷移する期間のうちの明るい側の期間では、平均走査速度以下の速度で電子ビームが水平走査されるように、電子ビームが減速される。従って、画面上では、明るさが遷移する部分のうち、暗い側の部分では蛍光体の励起時間が短くなり輝度が低下し、明るい側の部分では蛍光体の励起時間が長くなり輝度が増加する。このように、明暗の遷移部分の鮮鋭度が増大するように、画像の輪郭が補正される。

電子ビームの水平走査速度を変調するこのようなＢＶＭコイルをＣＰＵと一体化して設ける場合、ＢＶＭコイルが発生する磁束によって、金属導体からなる電子銃に渦電流が励起され、この金属導体が発熱することにより、ＢＶＭコイルによる速度変調効果が低減されてしまうという課題がある。

ＢＶＭコイルの感度を向上させるために、ＢＶＭコイルが発生する磁界を集束し強化する磁性体を電子銃内部に装着する方法が提案されている（特許文献２参照）。
実公昭５７−４５６５０号公報 特開平６−２８３１１３号公報

ところが、この方法は、磁界を集束するための磁性体が金属であるため新たな渦電流が発生し易いこと、新たな部品の溶接工程が必要であるためにコストアップの要因になること、更に、十分な感度が得られないこと、という課題を有していた。

また、ＢＶＭコイルから発生する磁界と電子銃金属とのクロストークを少なくして渦電流の発生を出来るだけ少なくするために、ＢＶＭコイルを偏向ヨークの電子銃側端に近接して配置することも検討されている。ところが、ＢＶＭコイルが水平偏向コイルに近づくため、ＢＶＭコイルによる磁界と水平偏向磁界とのクロストークが大きくなり、新たなリンギングが発生するという課題があった。このためＢＶＭコイルを偏向ヨークに近接するのには限界があり十分な感度アップを実現出来ないという問題があった。

本発明は、従来の上記の問題を解決するためのものであって、ＢＶＭコイルの巻数や駆動電圧を大きくすることなく、また、新たな渦電流の発生や加工工程の追加などによるコストアップやリンギングを発生させることなく、さらに画像の上下歪など陰極線管の特性に影響を与えることなく、簡単な手法でＢＶＭコイルの感度が向上した陰極線管装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の陰極線管装置は、内面に蛍光体スクリーンが形成されたパネルと、前記パネルと接合されたファンネルと、前記ファンネルのネック部内に収納された電子銃と、前記ファンネルの外周面上に設けられ、前記電子銃から発射された電子ビームを水平方向及び垂直方向に偏向させる偏向ヨークと、管軸方向において前記電子銃と重複する位置に設けられ、前記電子銃から発射された電子ビームの水平方向の走査速度を変調するビーム速度変調コイルと、管軸方向において前記ビーム速度変調コイルと重複する位置に設けられた一対の磁性体片とを備える。そして、前記一対の磁性体片は、管軸及び垂直方向軸を含む面及びこの近傍を除いて、前記ファンネルの外周面の周方向に連続して前記ファンネルを取り囲んでいる。

本発明によれば、管軸方向においてビーム速度変調コイルと重複する位置に一対の磁性体片を備えるので、ビーム速度変調コイルの感度が向上する。

しかも、一対の磁性体片は管軸及び垂直方向軸を含む面上に開口部を備えるので、一対の磁性体片を装着したことによって偏向ヨークの小径側における垂直偏向漏れ磁界はほとんど影響を受けない。従って、画面上下のラスターや画面コーナー部のコンバーゼンスなどの特性は一対の磁性体片を装着してもほとんど変化しない。その結果、陰極線管装置の用途や要求特性に応じて、同一仕様の陰極線管装置に一対の磁性体片を装着する／しないの判断を自由に選択することができる。

本発明の上記の陰極線管装置において、管軸方向において、前記偏向ヨークの水平偏向コイルと前記ビーム速度変調コイルとが離間していることが好ましい。これにより、水平偏向コイルによる磁界とビーム速度変調コイルによる磁界とのリンギングの発生を防止できる。

以下、本発明の陰極線管装置を好適な実施形態を示しながら詳細に説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１では、陰極線管装置としてカラー受像管装置を例に説明する。図１は本発明の実施の形態１にかかるカラー受像管装置の構成図である。以下の説明の便宜のために、管軸をＺ軸、水平方向（スクリーンの長辺方向）軸をＸ軸、垂直方向（スクリーンの短辺方向）軸をＹ軸とする。Ｘ軸とＹ軸とはＺ軸上にて交差する。図１では、Ｚ軸より上側に断面図を、下側に外観図をそれぞれ示している。

カラー受像管（ＣＲＴ）は、パネル２及びファンネル３とからなる外囲器と、ファンネル３のネック部３ａ内に設けられた電子銃４とを備える。カラー受像管装置１は、このカラー受像管と、ファンネル３の外周面に装着された偏向ヨーク６とを備える。パネル２の内面には、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の各蛍光体ドット（又は蛍光体ストライプ）が配列されてなる蛍光体スクリーン２ａが形成されている。蛍光体スクリーン２ａに対向してシャドウマスク５がパネル２の内壁面に取り付けられている。シャドウマスク５は、電子ビーム通過孔である略スロット形の開孔がエッチングにより多数形成された金属平板からなり、電子銃４から射出される３本の電子ビーム７（３本の電子ビームはＸ軸と平行な一直線上に配列されるため、図では手前の１本の電子ビームのみが示されている。）はこの開孔を通過して所定の蛍光体ドットに射突する。偏向ヨーク６は、電子銃４から射出される３本の電子ビーム７を水平方向及び垂直方向に偏向し、蛍光体スクリーン２ａ上を走査させる。偏向ヨーク６は、サドル型の水平偏向コイル６１とトロイダル型の垂直偏向コイル６２とフェライトコア６４とを備えている。水平偏向コイル６１と垂直偏向コイル６２との間には、樹脂製の絶縁枠６３が設けられている。絶縁枠６３は、水平偏向コイル６１と垂直偏向コイル６２との間の電気的な絶縁状態を維持する役割を果たしている。

図２は電子銃４の周辺の構造を示した図である。図２において、１０はＣＰＵ（Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｎｄ Ｐｕｒｉｔｙ Ｕｎｉｔ）であり、画面（即ち、蛍光体スクリーン２ａ）中央における電子ビームの静コンバーゼンス調整およびピュリティー調整を行う。ＣＰＵ１０は、２極マグネットリング１１、４極マグネットリング１２、及び６極マグネットリング１３よりなる。２極、４極、６極の各マグネットリング１１，１２，１３は、いずれも円環状の２枚の磁石を重ね合わせて構成されている。２０は２極、４極、６極の各マグネットリング１１，１２，１３を保持する略円筒形状のホルダである。ホルダ２０は、ネック部３ａの外周上に外挿されている。

３０はＸＺ面を挟んでＸＺ面に対して略対称に設けられた一対のビーム速度変調（ＢＶＭ）コイルである。その巻線はホルダ２０の外周面に沿って配置され、略Ｙ軸方向の磁界を発生する。ＢＶＭコイル３０の作用は従来のものと同様であるので、その詳細な説明を省略する。Ｚ軸方向においては、ＢＶＭコイル３０は、電子銃４のメインレンズ部が形成される位置と重複し、且つ、水平偏向コイル６１が発する水平偏向磁界とのクロストークによるリンギングが発生しないように、水平偏向コイル６１に対して一定の距離を保って離間して配置されている。

４０は、ＢＶＭコイル３０の磁界密度強化のための一対の磁性体片である。

図３は、一対の磁性体片４０及びＢＶＭコイル３０のＺ軸に垂直な面での断面図である。図３において、Ｒ，Ｇ，Ｂは、赤、緑、青の電子ビーム、点線３１はＢＶＭコイル３０が発する磁束を示す。なお、図面を簡略化するために、ファンネル３やホルダ２０等の周辺部材の図示を省略している。

図３に示すように、各磁性体片４０は円弧形状を有し、ＹＺ面を挟んで相互に離間して、ＹＺ面に対して対称となるようにホルダ２０（図２参照）の外周面上に装着されている。ＹＺ面上の開口部４２を除いて、一対の磁性体片４０はファンネル３の外周面の周方向に連続してファンネル３を取り囲んでいる。図２に示すように、一対の磁性体片４０のＺ軸方向における位置は、ＢＶＭコイル３０のＺ軸方向における配置領域と重複している。

一対の磁性体片４０のＢＶＭコイル３０が発する磁束３１に対する作用を図３、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を用いて説明する。図４（Ａ）は一対の磁性体片４０が設けられていない場合における、ＢＶＭコイル３０とこれが発する磁界３２のＺ軸方向の強度分布とを示した概念図、図４（Ｂ）は、一対の磁性体片４０が設けられた場合における、ＢＶＭコイル３０とこれが発する磁界３２のＺ軸方向の強度分布とを、図４（Ａ）と同様に示した概念図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）において縦軸は磁界の強度を示す。

図３に示すように、ＢＶＭコイル３０が発する磁束３１は、ファンネルの外側では一対の磁性体片４０内を通過する。従って、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されているように、一対の磁性体片４０は、高周波で駆動されたＢＶＭコイル３０が発する磁界３２の強度を高め、且つ、Ｚ軸方向において磁界３２の分布領域を拡大させる。その結果、ＢＶＭコイル３０によるビーム変調感度を向上させる。

図３に示されているように、磁束３１はＹＺ面と交差することはないから、一対の磁性体片４０が、本発明のようにＹＺ面を挟んで左右に分割されていることは、磁束３１に対する作用に関してほとんど影響を与えない。本発明者らが行った一実験では、開口部４２が存在しない環状の磁性体リング（図５（Ａ）の環状の磁性体リング９０参照）に比べて、一対の磁性体片４０を用いた場合のＢＶＭコイル３０によるビーム変調感度の低下は５％程度であった。

次に、一対の磁性体片４０の垂直偏向コイル６２が発する垂直偏向磁界に対する作用を説明する。

図５（Ａ）は環状の磁性体リング９０の垂直偏向コイル６２が発する垂直偏向磁界に対する作用を示す図、図５（Ｂ）は本発明の一対の磁性体片４０の垂直偏向磁界に対する作用を示す図である。いずれの図も、Ｚ軸と平行な方向から見た状態を示しており、図面を簡略化するために、ファンネル３やホルダ２０等の周辺部材の図示を省略している。Ｒ，Ｇ，Ｂは、赤、緑、青の電子ビームを示す。ＢＶＭコイル３０が設置された領域には垂直偏向コイル６２による垂直偏向磁界の漏れ磁界が分布している。６２１はこの垂直偏向磁界の磁束を示す。

一対の磁性体片４０に代えて図５（Ａ）のような環状の磁性体リング９０を設置すると、ほぼＸ軸に沿った磁束６２１は磁性体リング９０に吸収されこの内部を通過する。即ち、磁性体リング９０の周辺の垂直偏向磁界の漏れ磁束６２１が磁性体リング９０によって吸収されてしまう。従って、図６に示すように、磁性体リング９０を装着することにより、装着前の垂直偏向磁界６２２のＺ軸方向の強度分布は、偏向ヨーク６の小径側の磁性体リング９０の近傍において点線６２３で示すように弱められてしまう。この結果、垂直偏向磁界と水平偏向磁界とのバランスが壊れ、図７に示すように画面上下のラスターが糸巻き状に歪んだり、図８に示すように画面のコーナにおいてコンバーゼンスが悪化したりする。

これに対して、本発明の一対の磁性体片４０は、ＹＺ面上に開口部４２を備える。即ち、図５（Ａ）の環状の磁性体リング９０のうちＹＺ面近傍の部分を除去したような形状を有している。従って、図５（Ｂ）に示すように、一対の磁性体片４０に吸収された磁束６２１は、この開口部４２を通過する際にＹ軸方向に膨らみ、この膨らんだ磁束６２１ａが図６の点線６２３のような垂直偏向磁界強度の低下を抑制する。従って、本発明の一対の磁性体片４０の装着の有無によって、垂直偏向磁界のＺ軸方向の分布はほとんど変化しない。このことは、ＢＶＭコイル３０を搭載したカラー受像管装置において、更にＢＶＭコイル３０の感度を向上させるための磁性体を取り付けるか否かに応じて仕様が異なる２通りの設計を行う必要がなく、カラー受像管装置の設計仕様を統一できることを意味する。

一実施例では、一対の磁性体片４０は、機械的強度も考慮して、厚み（Ｚ軸方向寸法）２．０ｍｍとし、内径３８ｍｍφ、外径４４ｍｍφの円弧状とした。材質は固有抵抗値が略１０の４乗Ω・ｍのフェライト材とした。また、図３に示すように、一対の磁性体片４０間の開口部４２のＺ軸から見た広がり角度αは６０度とした。これにより、一対の磁性体片４０を設けない場合に比べて、ＢＶＭコイル３０の感度を１．５〜２倍に向上させることが出来た。更に、一対の磁性体片４０を装着することにより画像の上下のラスター歪がほとんど変化しないことを確認した。従って、カラー受像管装置の用途や要求特性に応じて、同じ仕様のカラー受像管装置に一対の磁性体片４０を装着する／しないの判断を自由に選択することができることが分かった。

上記の実施の形態で示した一対の磁性体片４０は略円弧状であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示すように、略矩形枠形状の磁性体のＹＺ面と交差する部分及びその近傍部分に開口部５２形成した一対の略「コ」字状の磁性体片５０であっても良い。いずれにしても、ＹＺ面と交差する部分に開口部を備え、それ以外の部分は、ファンネル３のネック部３ａを取り囲むようにネック部３ａの周方向に連続していればよい。

また、上記の実施の形態では、偏向ヨーク６とＣＰＵ１０とは分離されていたが、両者が一体化されていても良く、その場合においても上記と同様の効果を奏する。

上記の実施の形態では、ＣＰＵ１０は、２極、４極、６極の各マグネットリング１１，１２，１３を各１つ備えていたが、このうちの１つ又は２つを欠いていてもよい。また、同種のマグネットリングを２つ以上備えていてもよい。

また、上記の実施例で示した数値は一例であり、本発明はこれに限定されない。偏向ヨークの方式や陰極線管のサイズなどによって垂直偏向磁界の一対の磁性体片近傍への漏れ磁界の程度が異なるため、例えば開口部の広がり角度αの値は適宜変更しうる。また、一対の磁性体片の材質も、上記の実施例で用いたフェライト材に限定されず、渦電流が発生しにくい材料であれば良く、また、金属磁性体やフェライトの粉末を分散した樹脂を成形したものであってもよい。

（実施の形態２）
実施の形態２では、陰極線管装置として、投写型のプロジェクションテレビなどの投写管セットに使用されるモノクローム管装置を例に説明する。図１０は、投写管セットの概略構成図である。モノクローム管装置１００ｒ，１００ｇ，１００ｂがそれぞれ生成した赤、緑、青の各ラスターが背面投写型スクリーン１１０に投写され、スクリーン１１０上にカラー画像が形成される。モノクローム管装置１００ｒ，１００ｇ，１００ｂとスクリーン１１０との間に、光路を折り曲げる反射ミラーが設けられていてもよい。

本発明が適用された本実施の形態２にかかるモノクローム管装置１００ｒ，１００ｇ，１００ｂは、それぞれが単色光を生成する。従って、本実施の形態のモノクローム管装置１００ｒ，１００ｇ，１００ｂは実施の形態１のカラー受像管装置と主として以下の点で相違する。

モノクローム管装置１００ｒ，１００ｇ，１００ｂの電子銃は、１本の電子ビームのみを射出する。蛍光体スクリーン２ａには赤、緑、青のいずれかの単色の蛍光体が付与されている。従って、色選別電極として機能するシャドウマスク５は存在しない。実施の形態１で説明した、画面中央における色純度及び色ずれを調整するＣＰＵ１０は存在しない。但し、スクリーン１１０の中央での電子ビームのスポット形状を略円形にするために、ファンネルのネック部３ａに、ＣＰＵ１０に使用されるのと類似の４極マグネット及び／又は６極マグネットが設けられる場合がある。

本実施の形態２のモノクローム管装置１００ｒ，１００ｇ，１００ｂの基本的構成は、上記を除いて実施の形態１のカラー受像管装置と同様であり、実施の形態１の説明がそのまま、あるいは適宜変更して適用される。従って、重複する説明を省略する。

本発明の陰極線管装置の利用分野は特に限定されず、テレビジョンまたはコンピュータディスプレイ等に広範囲に利用できる。

本発明の一実施形態に係るカラー受像管装置の概略構成を示す片断面図である。 本発明の一実施形態に係るカラー受像管装置の電子銃周辺の構成を示す片断面図である。 本発明の一実施形態に係るカラー受像管装置において、ＢＶＭコイルが発する磁界に対して一対の磁性体片が及ぼす作用を説明する図である。 図４（Ａ）は一対の磁性体片が設けられていない場合における、ＢＶＭコイルとこれが発する磁界のＺ軸方向の強度分布とを示した概念図、図４（Ｂ）は、一対の磁性体片が設けられた場合における、ＢＶＭコイルとこれが発する磁界のＺ軸方向の強度分布とを示した概念図である。 図５（Ａ）は環状の磁性体リングの垂直偏向磁界に対する作用を示す図、図５（Ｂ）は本発明の一対の磁性体片の垂直偏向磁界に対する作用を示す図である。 図５（Ａ）の環状の磁性体リングによって垂直偏向磁界のＺ軸方向の強度分布が変化する様子を示した図である。 画面の上下のラスターが糸巻き状に歪んだ状態を示した正面図である。 画面のコーナー部でミスコンバーゼンスが発生した状態を示した正面図である。 本発明の一実施形態に係るカラー受像管装置において一対の磁性体片の別の例を示した正面図である。 本発明の一実施形態に係るモノクローム管装置が搭載された投写管セットの概略構成図である。

符号の説明

１ カラー受像管装置
２ パネル
２ａ 蛍光体スクリーン
３ ファンネル
３ａ ネック部
４ 電子銃
５ シャドウマスク
６ 偏向ヨーク
７ 電子ビーム
１０ ＣＰＵ
１１ ２極マグネットリング
１２ ４極マグネットリング
１３ ６極マグネットリング
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ スペーサリング
１８ａ，１８ｂ 樹脂層
１９ ストッパリング
２０ ホルダ
３０ ビーム速度変調（ＢＶＭ）コイル
３１ ＢＶＭコイルの磁束
３２ ＢＶＭコイルの磁界
４０，５０ 一対の磁性体片
４２，５２ 開口部
６１ 水平偏向コイル
６２ 垂直偏向コイル
６２１ 垂直偏向磁界の磁束
６３ 絶縁枠
６４ フェライトコア

Claims (2)

1. 内面に蛍光体スクリーンが形成されたパネルと、
   前記パネルと接合されたファンネルと、
   前記ファンネルのネック部内に収納された電子銃と、
   前記ファンネルの外周面上に設けられ、前記電子銃から発射された電子ビームを水平方向及び垂直方向に偏向させる偏向ヨークと、
   管軸方向において前記電子銃と重複する位置に設けられ、前記電子銃から発射された電子ビームの水平方向の走査速度を変調するビーム速度変調コイルと、
   管軸方向において前記ビーム速度変調コイルと重複する位置に設けられた一対の磁性体片と
   を備えた陰極線管装置であって、
   前記一対の磁性体片は、管軸及び垂直方向軸を含む面及びこの近傍を除いて、前記ファンネルの外周面の周方向に連続して前記ファンネルを取り囲んでいることを特徴とする陰極線管装置。
2. 管軸方向において、前記偏向ヨークの水平偏向コイルと前記ビーム速度変調コイルとが離間している請求項１に記載の陰極線管装置。

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