JP2005332675A - カラーブラウン管装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 蛍光体スクリーン上の、水平/垂直方向のスポット径が共に局所的に大きくならず、水平方向のスポット径が従来の電子ビームより小さい電子ビームを用いることで、カラーブラウン管装置の画質を向上させる。
【解決手段】 カラーブラウン管装置の構成を、バルブと、蛍光体スクリーンと、電子銃と、偏向器とを含み、フォーカス電極13、第1の電界補正電極15、アノード電極14及び第2の電界補正電極16が、フォーカス電極13及び第1の電界補正電極15へのフォーカス電圧の印加並びにアノード電極14及び第2の電界補正電極16へのフォーカス電圧より高いアノード電圧の印加により、フォーカス電極13の内部において水平方向に垂直な垂直方向の集束力が水平方向の集束力より強く、かつアノード電極14の内部において垂直方向の発散力が水平方向の発散力より強い電子レンズを形成する構成とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 カラーブラウン管装置の構成を、バルブと、蛍光体スクリーンと、電子銃と、偏向器とを含み、フォーカス電極13、第1の電界補正電極15、アノード電極14及び第2の電界補正電極16が、フォーカス電極13及び第1の電界補正電極15へのフォーカス電圧の印加並びにアノード電極14及び第2の電界補正電極16へのフォーカス電圧より高いアノード電圧の印加により、フォーカス電極13の内部において水平方向に垂直な垂直方向の集束力が水平方向の集束力より強く、かつアノード電極14の内部において垂直方向の発散力が水平方向の発散力より強い電子レンズを形成する構成とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、カラーブラウン管装置に関する。特に、カラーブラウン管装置に好適な電子銃に関する発明である。
従来の典型的なカラーブラウン管装置について、図11を参照しながら説明する。図11は、カラーブラウン管装置の全体構造を表す水平断面図である。カラーブラウン管装置は、図11に示されたように、一体に接合されたパネル1及びファンネル2からなるバルブの内部空間に、シャドウマスク3、蛍光体スクリーン4及び電子銃6が設けられている。また、バルブの外縁には、偏向ヨーク8が設けられている。蛍光体スクリーン4は、パネル内面に形成された赤、緑、青に発光する3色の蛍光体層を含む。電子銃6は、ファンネル2のネック5の内部空間に配置され、3電子ビーム(青色蛍光体層用の電子ビーム7B、緑色発光体層用の電子ビーム7G及び赤色発光体層用の電子ビーム7R)を蛍光体スクリーン4に向けて射出する。シャドウマスク3は、蛍光体スクリーン4と所定の間隔を隔てて対向するように配置されている。電子銃6から放出される3電子ビーム(7B、7G、7R)を偏向ヨーク8の発生する磁界により偏向させて、蛍光体スクリーン4を水平、垂直走査することにより、この蛍光体スクリーン4にカラー画像を表示させる。
このようなカラーブラウン管装置のうち、電子銃6とし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を備え、かつ偏向ヨーク8として水平偏向磁界を糸巻型磁界、垂直偏向磁界を樽型磁界とする非斉一磁界(セルフコンバージェンス磁界)を発生する偏向ヨーク8とを備えた3電子ビームを自己集中するインライン型カラーブラウン管装置が一般的である。
インライン型電子銃としては、各種方式のものがあるが、その一種にBPF(Bi-Potential Focus)型といわれる電子銃がある。また、インライン型電子銃の主レンズ構造についても各種方式のものがあるが、その一種として重畳電界型と呼ばれるものがある。ここで、従来の典型的な重畳電界型の主レンズを備えたBPF型電子銃の構造について、図12〜図15を参照しながら説明する。
図12(a)が、従来の電子銃の全体構造の模式的な水平断面を表し、12図(b)が、その模式的な垂直断面を表している。従来の典型的なBPF型電子銃は、図12(a)及び図12(b)に示されたように、一列配置の3個のカソード電極117から蛍光体スクリーンの方向(図中の右方向)に順次配置された第1グリッド111、第2グリッド112、第3グリッド113及び第4グリッド114を含む構成である。
3個のカソード電極117の各々から電子ビームが放出される。第1グリッド111には、上記の一列配置の3個のカソード117から射出される3つの電子ビームに対応した3個の電子ビーム通過孔118が形成されている。また、第2グリッド112にも、上記の一列配置の3個のカソード117から射出される3つの電子ビームに対応した3個の電子ビーム通過孔128が形成されている。カソード117、第1グリッド111及び第2グリッド112により、電子ビームを発生し、主レンズに対する仮想物点を形成する3極部が構成される。
第3グリッド113には、電子ビームが入射する側の端部すなわち第2グリッド112と相対する部分に3個の電子ビーム通過孔が形成され、第3グリッド113から電子ビームが射出する側(射出側)の端部すなわち第4グリッド114と相対する部分には、3個の電子ビームに共通の電子ビーム通過孔が形成されている。図13は、ビーム下流側の第3グリッドの構造を部分的に表す模式的な半透視斜視図である。図13に示されたように、射出側の端部には、3電子ビームの配列方向に長軸を持つ長円形の3電子ビームに共通な電子ビーム通過孔が形成されている。
第3グリッド113の内部には、図13に示されたように、3個の電子ビーム通過孔148B、148G及び148Rの形成された電界補正電極125が配置されている。
第4グリッド114には、電子ビームが入射する側(入射側)の端部すなわち第3グリッド113と相対する部分に3電子ビームに共通の電子ビーム通過孔が形成され、電子ビームが射出する側(射出側)の端部に3個の電子ビーム通過孔が形成されている。図14は、ビーム下流側の第4グリッドの構造を部分的に表す模式的な半透視斜視図である。図14に示されたように、入射側の端部には、3電子ビームの配列方向に長軸を持つ長円形の3電子ビームに共通な電子ビーム通過孔が形成されている。
第4グリッド114の内部には、図14に示されたように、3個の電子ビーム通過孔188B、188G、188Rの形成された電界補正電極126が配置されている。なお、第3グリッド113及び第4グリッド114の各々に形成されるの3電子ビームに共通の電子ビーム通過孔は、双方とも同一形状とすることが一般的である。
この電子銃では、第1グリッド111にはカソード117より低い電圧が印加され、第2グリッド112には第1グリッド111より高い電圧が印加され、第3グリッド113には第2グリッド112より高い電圧が印加され、第4グリッド114には第3グリッド113より高い電圧が印加される。例えば、カソード117には約50V〜100Vの電圧が印加され、第1グリッド111は電気的には接地(0V)され、第2グリッド112には約600Vが印加され、第3グリッド113には約8kVの電圧が印加され、第4グリッド114には約30kVの高電圧が印加される。
電子光学的な観点からは、この電子銃には、第2グリッド112と第3グリッド113とによって、3極部から射出される電子ビームを予備集束させるプリフォーカスレンズが形成され、また、第3グリッド113と電界補正電極125と第4グリッド114と電界補正電極126とによって、電子ビームを最終的に蛍光体スクリーン4上に集束させる重畳電界型のBPF主レンズが形成されていることとなる。
この構成の場合、第3グリッド113と第4グリッド114とが対向する部分すなわち第3グリッド113の射出側の端部及び第4グリッド114の入射側の端部が、それぞれ、垂直方向の長さより水平方向の長さの大きな開口を有していることによって、電界が第3グリッド113側及び第4グリッド114側に浸透する。第3グリッド113側に浸透した電界は、水平方向の集束力が垂直方向の集束力より弱い電子レンズを形成する。しかし、電界補正電極125が、図13に示されたように、水平方向の開口最大径より垂直方向の開口最大径が大きな縦長の電子ビーム通過孔148R、148G及び148Bを有することによって、水平方向の集束力より垂直方向の集束力を相対的に大きく弱める電界補正が行われる。これにより、最終的には、第3グリッド113の内部に、水平方向の集束力と垂直方向の集束力が略同一である電子レンズが形成される。第3グリッド113の開口を有することによる電界の集束力は、インライン配列した3電子ビームのセンタービームとサイドビームとで異なる。これを補償するために、一般的には、第3グリッド113内の電界補正電極125において、図13に示されたように、電子ビーム通過孔148Gの開口比率(垂直方向の開口最大径/水平方向の開口最大径)よりも電子ビーム通過孔148R及び148Bの開孔比率を小さくする。
一方、第4グリッド114側に浸透した電界は、水平方向の発散力が垂直方向の発散力より弱い電子レンズを形成する。しかし、電界補正電極126が、図14に示されたように、水平方向の開口最大径より垂直方向の開口最大径が大きな縦長の電子ビーム通過孔188R、188G及び188Bを有することによって、水平方向の発散力より垂直方向の発散力を相対的に大きく弱める電界補正が行われる。これにより、最終的には、第4グリッド114の内部に、水平方向の集束力と垂直方向の集束力が略同一である電子レンズが形成される。この電子レンズにおいても、インライン配列した3電子ビームのセンタービームとサイドビームとに対する発散力が異なる現象が発生する。これを補償するために、一般的には、第4グリッド114内の電界補正電極126において、図14に示すように、電子ビーム通過孔188Gの開口比率よりも電子ビーム通過孔188R及び188Bの開口比率を小さくする。
ところで、カラーブラウン管装置の画質を向上させるためには、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、すなわち、蛍光体スクリーンの全領域において電子ビームの水平方向のスポット径及び垂直方向のスポット径を小さくすることが望まれる。蛍光体スクリーン4において、電子ビームの水平方向及び垂直方向のスポット径が最も大きくなるのは蛍光体スクリーンの周辺領域であり、この周辺領域におけるスポット径の増大が画質劣化を招く最も大きな要因となっていた。したがって、周辺領域における水平方向及び垂直方向のスポット径の増大を緩和することは、画質を改善する有効な方法となる。また、蛍光体スクリーン上において、電子ビームは、コアとヘイズとで構成されている。図15は、蛍光体スクリーン上における電子ビームのスポット形状をあらわす模式的な平面図である。図15に示されたような電子ビームのヘイズ(図中の点線)は、偏向ヨークで発生させる偏向磁場を通過する際の偏向収差に起因して発生するため、蛍光体スクリーン上の周辺領域において、その発生が顕著となる。なお、ヘイズは、コア(図中の実線)に対して垂直方向(垂直軸方向)のスポット径を拡大するように発生する。したがって、このヘイズの発生は、画質劣化を招く要因となっていた。
近年において、蛍光体スクリーンにおける周辺領域の電子ビームのスポット径を小さくする方法として、蛍光体スクリーンの中央領域において電子ビームを水平方向にジャストフォーカスさせた場合の水平方向のジャストフォーカス電圧が、蛍光体スクリーンの中央領域において垂直方向にジャストフォーカスさせた場合の垂直方向のジャストフォーカス電圧よりも1000V〜100Vの範囲内で高くなる構成とし、作動時のフォーカス電圧として、水平方向のジャストフォーカス電圧と垂直方向のジャストフォーカス電圧との中間の電圧を印加する方法が知られている。この方法であれば、電子ビームが蛍光体スクリーンの周辺領域に到達した場合の偏向収差によるフォーカス劣化を蛍光体スクリーン全体に分散させ、蛍光体スクリーン4上の局所的なフォーカス劣化を抑制することができる。しかし、この方法のみによって得られる電子ビームは、図15に示されたように、蛍光体スクリーンの周辺領域で、電子ビームのスポットが水平方向に長いコアとコアの上下に発生するヘイズを有することとなり、更なる改善が求められていた。
蛍光体スクリーンの周辺領域における電子ビームのスポット径を小さくする方法としては、偏向ヨークの偏向収差の影響を出来るだけ軽減するために、偏向磁界中を通過する電子ビームの垂直方向のスポット径を小さくする方法が知られている。この方法であれば、偏向磁界によって発生する蛍光体スクリーンの周辺領域における電子ビームのスポットに発生する垂直方向のヘイズを軽減することができる。これを実現するための具体的な構成例について、図16を参照して説明する。図16は、第2グリッドの構造を表す模式的な斜視図である。図16に示されたように、プリフォーカスレンズを形成する第2グリッド112が、電子ビーム通過孔128の周辺に凹部129を備えた構成が一般的である。なお、この構成の場合、電子銃側から主レンズに入射する電子ビームの垂直方向のスポット径をできるだけ小さくすることが求められ、電子ビームに対する制限が厳しくなる。更に、この方法では、電子ビームの水平方向のスポット径を改善することはできない。
蛍光体スクリーン上における電子ビームの水平方向のスポット径を小さく形成する方法としては、主レンズの水平方向の実効レンズ口径を拡大する方法が一般的に知られている。主レンズの水平方向の実効レンズ口径を拡大する方法として、主レンズから電子ビームが射出する出口付近に、4極子レンズを形成する電界補正電極を配置することによって、出口付近における主レンズの水平方向の発散力を垂直方向の発散力より弱くし、主レンズの水平方向の実効レンズ口径を拡大する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、この方法では、蛍光体スクリーンの中央領域において電子ビームを水平方向にジャストフォーカスさせた場合の水平方向のジャストフォーカス電圧が上昇し、水平方向のジャストフォーカス電圧と蛍光体スクリーンの中央領域において電子ビームを垂直方向にジャストフォーカスさせた場合の垂直方向のジャストフォーカス電圧との差が拡大する。その結果として、電子ビームの垂直方向のスポット径が拡大し、画質が改善されない。電子ビームの水平方向のジャストフォーカス電圧と垂直方向のジャストフォーカス電圧との差を縮小させるためには、電子ビームが主レンズに入射する前に、4極子電子レンズを通過させる等の方法もあるが、新たに4極子レンズを構成する電極を追加し、かつ新たな電極に電位を与えるための構成が新たに必要となり、コスト上昇を招くこととなる。更に、この方法に従って、主レンズの前段に4極子電子レンズを配置し、電子ビームの水平方向と垂直方向のフォーカス電圧差を100V〜1000V以下の範囲内とし、主レンズの水平方向の実効口径を拡大したとしても、主レンズの垂直方向の実効口径は大幅に小さくなる。したがって、垂直方向のレンズ収差が増大し、電子ビームの垂直方向のスポット径が拡大する。
上記の特許文献1に開示された技術を用いた場合に発生する、電子ビームの垂直方向のスポット径が拡大する問題を解決する方法として、制御電極の電子ビーム通過孔の形状を水平方向が垂直方向より長い長方形とし、かつ電子ビームが通過する加速電極の電子ビーム通過孔の形状を円形とすることによって、水平方向の仮想物点径を大きく、垂直方向の仮想物点径を小さく形成する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。この方法であれば、電子ビームの水平方向のスポット径が拡大することを抑制することができる。しかしながら、この方法は、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差に応じて、水平方向の仮想物点径と垂直方向の仮想物点径とを決定した場合、主レンズに入射する電子ビームの水平方向のスポット径が拡大しすぎてしまい、電子ビーム通過孔を有する制御電極に衝突し易くなり、耐電圧特性が劣化する。また、カラーブラウン管装置の明るさを上げたい場合、電子ビームが各種の電極に衝突しやすければ、電子ビームによる電流を十分に増加させることができず、十分に明るくすることができなくなる。反対に、制御電極に電子ビームが衝突しない大きさの電子ビームのスポット径を確保するために、制御電極における電子ビーム通過孔の水平方向の長さとその垂直方向の長さとの差を縮小すれば、蛍光体スクリーン上において電子ビームの垂直方向のスポット径が拡大するという問題は解決できなくなる。すなわち、この方法では、主レンズの水平方向の実効レンズ口径を拡大し、一方、垂直方法の実効レンズ口径を縮小した主レンズに対する最適な電子ビームを形成することができない。
特開2001−357796号公報
特開平10−289671号公報
上述のように、カラーブラウン管の画質を良好にするためには、蛍光体スクリーンの全領域において、電子ビームの水平方向及び垂直方向のスポット径を小さくすることが必要である。しかしながら、上記の従来の技術を用いても、電子ビームの水平方向のスポット径と垂直方向のスポット径との双方を同時に小さくすることは困難であった。
そこで、本発明では、蛍光体スクリーン上の全領域において、水平方向のスポット径と垂直方向のスポット径とが共に局所的に大きくならず、水平方向のスポット径が従来の電子ビームより小さい電子ビームを用いることで、カラーブラウン管装置の画質を向上させる。
上記の課題を解決するために、本発明に係るカラーブラウン管装置は、フェースパネルとファンネルとを有するバルブと、フェースパネルの内面に設けられた蛍光体スクリーンと、バルブの内部に設けられ、水平方向に配列させたセンター電子ビーム及び一対のサイド電子ビームからなる3電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、3電子ビームの進行方向に沿って電子ビーム発生部側から順次に配設されたフォーカス電極及びアノード電極と、フォーカス電極の内部に配設された第1の電界補正電極と、アノード電極の内部に配設された第2の電界補正電極とを有する電子銃と、ファンネルの外縁に設けられ、電子銃から射出する3電子ビームを偏向させる偏向器とを含むカラーブラウン管装置であって、フォーカス電極が、水平方向に長軸を有し、かつ垂直方向に短軸を有する3電子ビームに共通の非円形の開孔をアノード電極側の端部に有する筒状構造体であり、アノード電極が、水平方向に長軸を有し、かつ垂直方向に短軸を有する3電子ビームに共通の非円形の開孔をフォーカス電極側の端部に有する筒状構造体であり、フォーカス電極、第1の電界補正電極、アノード電極及び第2の電界補正電極が、フォーカス電極及び第1の電界補正電極へのフォーカス電圧の印加及びアノード電極及び第2の電界補正電極へのフォーカス電圧より高いアノード電圧の印加により、フォーカス電極の内部において垂直方向の集束力が水平方向の集束力より強く、かつアノード電極の内部において垂直方向の発散力が水平方向の発散力より強い、蛍光体スクリーン上に3電子ビームを集束させる主レンズを形成することを特徴とする。
本発明のカラー受像管であれば、蛍光体スクリーン上でとりわけ劣化の激しい電子ビームスポットを発生させることなく、蛍光体スクリーン全面で良好なフォーカス特性を得ることができる。
上述のように、本発明のカラー受像管は、フェースパネルとファンネルとを有するバルブと、蛍光体スクリーンと、電子銃と、電子銃からの電子ビームを偏向させる偏向器とを含む構成である。本発明は、電子銃の電極構成に特徴を有するため、以下においては、電子銃の構成についてのみ説明する。なお、その他の部材は、公知のいかなる構成であってもよい。
本発明に係る電子銃は、主レンズとして、フォーカス電極及び第1の電界補正電極へのフォーカス電圧の印加、及び、アノード電極及び第2の電界補正電極へのフォーカス電圧より高いアノード電圧の印加により、フォーカス電極の内部において水平方向に垂直な垂直方向の集束力が水平方向の集束力より強く、かつアノード電極の内部において垂直方向の発散力が水平方向の発散力より強い電子レンズを備えている。この構成であれば、水平方向の実効レンズ口径を拡大することができる。したがって、蛍光体スクリーン上における電子ビームの水平方向のスポット径を小さくすることができる。一方、垂直方向の実効レンズ口径は若干小さくなが、この主レンズを通過した電子ビームの蛍光体スクリーン上の中央領域での水平方向のジャストフォーカス電圧と垂直方向のジャストフォーカス電圧とに大きな差は生じない。このため、水平方向のジャストフォーカス電圧と垂直方向のジャストフォーカス電圧との差に起因する電子ビームの垂直方向のスポット径の拡大を抑制することができる。なお、水平方向のジャストフォーカス電圧と垂直方向のジャストフォーカス電圧との差は、微少な電極寸法の設計変更によって容易に、一般的に必要である100V〜1000Vに最適化することができる。つまり、電子ビームの水平方向のスポット径を小さくできると共に、蛍光体スクリーンの全領域において、局所的な電子ビームの水平方向及び垂直方向のスポット径の拡大を抑制することができる。これにより、画質を向上させることができる。
本発明に係るカラーブラウン管装置では、第1の電界補正電極が、3電子ビームに対応して水平方向に配列させた3つの開孔を有し、フォーカス電極の内部において3電子ビームの進行方向を法線とする平面に平行に配置された板状電極であり、第1の電界補正電極における3つの開孔のうち前記一対のサイド電子ビームに対応する2つのサイド孔の各々の形状は、水平方向の開口最大径が垂直方向の開口最大径より大きい非円形であり、水平方向の開口最大径に対する垂直方向の開口最大径の比率を開口比率(垂直方向の開口最大径/水平方向の開口最大径)として、2つのサイド孔の各々の開口比率が、第1の電界補正電極における3つの開孔のうちセンター電子ビームに対応するセンター孔の開口比率より小さい構成とすることができる。この構成であれば、水平方向より垂直方向が急峻な浸透電界を形成するため、フォーカス電極の内部に、3電子ビームに共通な水平方向の集束力より垂直方向の集束力が強い4極子を有する集束レンズを形成することができる。また、センタービームに作用する電界と一対のサイドビームに作用する電界との相違を抑制することができる。
本発明に係るカラーブラウン管装置では、第2の電界補正電極が、アノード電極の内部において水平方向及び3電子ビームの進行方向を含む平面に平行に配置された一対の板状電極であり、一対の板状電極の間を3電子ビームが通過する構成とすることができる。この構成であれば、上記の集束レンズを構成することができる。この構成であれば、水平方向より垂直方向が急峻な浸透電界を形成するため、アノード電極の内部に、水平方向の発散力より垂直方向の発散力が強い4極子を有する発散レンズを形成することができる。
本発明に係るカラーブラウン管装置では、第2の電界補正電極が、3電子ビームに対応して水平方向に配列させた3つの開孔を有し、アノード電極の内部において3電子ビームの進行方向を法線とする平面に平行に配置された板状電極であり、第2の電界補正電極における3つの開孔のうち一対のサイド電子ビームに対応する2つサイド孔の各々の形状が、水平方向の開口最大径が垂直方向の開口最大径より大きい非円形であり、水平方向の開口最大径に対する垂直方向の開口最大径の比率を開口比率として、2つのサイド孔の各々の開口比率が、第2の電界補正電極における3つの開孔のうちセンター電子ビームに対応するセンター孔の開口比率より小さい構成とすることができる。この構成であれば、垂直方向の浸透電界が水平方向の浸透電界より急峻になるため、アノード電極の内部に、水平方向の発散力より垂直方向の発散力が強い4極子を有する発散レンズを形成することができる。また、センタービームに作用する電界と一対のサイドビームに作用する電界との相違を抑制することができる。
本発明に係るカラーブラウン管装置では、電子銃の電子ビーム発生部が、3電子ビームを放出するカソード電極と、3電子ビームに対応する3つの開孔を有し、カソード電極における3電子ビームの発生を制御する制御電極と、3電子ビームに対応する3つの開孔を有し、3電子ビームを加速する加速電極とを備え、制御電極が、加速電極側に、制御電極における3つの開孔の各々の周縁に1つずつ形成された3つの凹部を有し、加速電極へのフォーカス電圧より低い加速電圧の印加及び制御電極への加速電圧より低い制御電圧の印加により、主レンズに入射する3電子ビームの各々の断面形状を水平方向の最大径が垂直方向の最大径より大きい形状に成形する構成とすることができる。
この構成であれば、垂直方向の仮想物点径を小さくすることができる。垂直方向の仮想物点径を小さく形成すれば、主レンズの垂直方向の実効レンズ口径が小さく高倍率となるために、電子ビームの垂直方向のスポット径の拡大を抑制することができる。一方、水平方向の仮想物点径は大きくなるが、主レンズの水平方向の実効レンズ口径が大きいことに伴ってレンズ倍率が小さくなっているために、電子ビームの水平方向のスポット径の拡大も抑制される。また、この構成であれば、電子ビームの断面におけるビーム径の垂直方向が水平方向より小さくなるため、主レンズの垂直方向の実効レンズ口径が小さくなるという欠点を最小限に留め、かつ偏向収差の影響を最小限に留めることができる。つまり、主レンズを通過した電子ビームの垂直方向のビーム径が小さく保たれることにより、偏向器で発生させる偏向磁界による偏向収差の影響、つまりヘイズの発生を最小限にすることができる。したがって、電子銃のフォーカス性能を更に高めることができる。
本発明に係るカラーブラウン管装置では、制御電極が、3電子ビームの進行方向を法線とする平面に平行に配置された板状電極であり、制御電極における3つの開孔の各々が、垂直方向の長さより水平方向の長さが大きい形状であり、制御電極における3つの凹部の各々が、水平方向の長さより垂直方向の長さが大きい形状である構成とすることができる。この構成であれば、主レンズに入射する3電子ビームの各々を水平方向の最大径が垂直方向の最大径より大きい断面形状に成形することができる。
本発明に係るカラーブラウン管装置では、加速電極が、3電子ビームの進行方向を法線とする平面に平行に配置された板状電極であり、加速電極が、制御電極側に、加速電極における3つの開孔の各々の周縁に1つずつ形成された3つの凹部を有し、加速電極における3つの凹部の各々が、垂直方向の長さより水平方向の長さが大きい形状である構成とすることができる。この構成であれば、主レンズに入射する3電子ビームの各々を水平方向の最大径が垂直方向の最大径より大きい断面形状に更に良好に成形することができる。また、この構成であれば、垂直方向の発散角を小さくすることができるために、電子ビームの垂直方向のスポット径の拡大を抑制することができる。また、電子ビームの垂直方向の発散角を小さく抑えることによって、主レンズの垂直方向の実効レンズ口径が小さいことにより増加するレンズ収差を補償することができる。一方、水平方向の発散角は大きくなるが、主レンズの水平方向の実効レンズ口径が大きいことに伴ってレンズ収差が少なくなるために、電子ビームの水平方向のスポット径の拡大も抑制できる。なお、水平方向の発散角は、電子ビームが各種の電極に衝突しない程度に大きくすることが好ましい。
本発明に係るカラーブラウン管装置では、加速電極及びフォーカス電極が、フォーカス電極へのフォーカス電圧の印加及び加速電極への加速電圧の印加により、水平方向の集束力より垂直方向の集束力が大きい、3電子ビームを予備集束させるプリフォーカスレンズを形成する構成とすることができる。この構成であれば、主レンズに入射する3電子ビームの各々を水平方向の最大径が垂直方向の最大径より大きく、主レンズとのマッチングが良好な断面形状に成形することができる。
本発明に係るカラーブラウン管装置では、加速電極が、3電子ビームの進行方向を法線とする平面に平行に配置された板状電極であり、加速電極が、フォーカス電極側に、加速電極における3つの開孔の各々の周縁に1つずつ形成された垂直方向の長さより水平方向の長さが長い3つの凹部を有する構成とすることができる。この構成であれば、上記のプリフォーカスレンズを形成することができる。
本発明に係るカラーブラウン管装置では、フォーカス電極が、加速電極側の端部に形成された3電子ビームに対応する3つの開孔を有し、かつ加速電極側に、フォーカス電極の3つの開孔の各々の周縁に1つずつ形成された水平方向の長さより垂直方向の長さが長い3つの凹部を有する構成とすることができる。この構成であれば、上記のプリフォーカスレンズを形成することができる。
(実施の形態1)
本実施の形態1においては、水平方向及び3電子ビームの進行方向を含む平面に平行な一対の板状電極であり、一対の板状電極の間を3電子ビームが通過する構成の第2の電界補正電極を有する電子銃を備えたカラーブラウン管について、図1〜図6を参照しながら説明する。なお、電子銃の構成以外は、従来のカラーブラウン管と同一の構成であるため、その説明を省略する。
本実施の形態1においては、水平方向及び3電子ビームの進行方向を含む平面に平行な一対の板状電極であり、一対の板状電極の間を3電子ビームが通過する構成の第2の電界補正電極を有する電子銃を備えたカラーブラウン管について、図1〜図6を参照しながら説明する。なお、電子銃の構成以外は、従来のカラーブラウン管と同一の構成であるため、その説明を省略する。
図1(a)は、電子銃の構造を表す模式的な水平断面図であり、図1(b)は、電子銃の構造を表す模式的な垂直断面図である。図2は、電子銃の第1グリッドの構造を表す模式的な斜視図である。図3は、電子銃の第2グリッドの構造を表す模式的な斜視図である。図4は、電子銃の第3グリッド及び第1の電界補正電極の構造を部分的に表す模式的な半透視斜視図である。図5は、電子銃の第4グリッド及び第2の電界補正電極の構造を部分的に表す模式的な半透視斜視図である。図6は、カラーブラウン管装置における蛍光体スクリーン上における電子ビームのスポット形状を表す模式的な平面図である。
本実施の形態1の電子銃は、図1(a)及び図1(b)に示されたように、3つのカソード(カソード電極)17と、第1グリッド(制御電極)11と、第2グリッド(加速電極)12と、第3グリッド(フォーカス電極)13と、第4グリッド(アノード電極)14とを備えている。
3つのカソード17の各々からは、水平方向に配列するセンタービームと一対のサイドビームとからなる3つの電子ビーム(3電子ビーム)が発生する。
第1グリッド11は、図1(a)、図1(b)及び図2に示されたように、電子ビームの進行方向を法線とする平面に平行に配置された板状電極である。第1グリッド11には、水平方向の長さより垂直方向の長さの長い3つの矩形状の凹部19が第2グリッド12側に形成され、3つの凹部19に1つずつ電子ビーム通過孔(開孔)18が形成されている。なお、3つの電子ビーム通過孔18の各々は、垂直方向の開口径より水平方向の開口径が大きな矩形状の開孔である。第1のグリッド11は、カソード17の水平方向から垂直方向よりも多くの電子を引き出すことができ、第3グリッド13及び第4グリッド14により形成される主レンズに対する水平方向の仮想物点径が大きく、垂直方向の仮想物点径が小さくなる構成である。更に、電子ビーム通過孔18の水平方向には凹部19の側壁が近隣に設けられているため、電子ビームの水平方向の発散角が極端に増加することを抑制する構成となる。また、電子ビーム通過孔18の垂直方向には凹部19の側壁が離れて設けられているため、垂直方向の発散角が極端に減少することを抑制する構成となる。
第2グリッド12は、図1(a)、図1(b)及び図3に示されたように、電子ビームの進行方向を法線とする平面に平行に配置された板状電極である。第2グリッド12には、垂直方向の長さより水平方向の長さの長い3つの矩形状の凹部29が第1グリッド11側に形成され、3つの凹部29に1つずつ電子ビーム通過孔(開孔)28が形成されている。第2グリッド12は、水平方向の発散角を増加させ、垂直方向の発散角を減少させる構成である。また、第3グリッド13及び第4グリッド14により形成される主レンズに対する水平方向の仮想物点径を縮小し、垂直方向の仮想物点径を拡大する構成である。
第1グリッド11及び第2グリッド12の双方の構成を調整して、水平方向の仮想物点径が垂直方向の仮想物点径より相対的に大きくなるようにし、水平方向の発散角が各種のグリッドの一部に電子ビームが衝突することのない大きさとなるようにし、また、垂直方向の発散角が、偏向収差の影響を少なくできかつ主レンズの実効レンズ口径の拡大による影響を少なくできる小さい角度となるように構成されている。なお、仮想物点径の変化については、第1グリッドの形状が支配的であり、発散角の変化については、第2グリッドの方が支配的である。
第3グリッド13は、図1(a)、図1(b)及び図4に示されたように、電子ビームの入射側の端部13Aに、3つの電子ビームに対応する3つの電子ビーム通過孔38を有し、電子ビームの射出側の端部13Bに、3つの電子ビームに共通であり、水平方向(電子ビームの配列方向)に長軸を有する長円形の電子ビーム通過孔58を有する筒状構造体で構成されている。
第1の電界補正電極15は、第3グリッド13の内部に配置された板状電極である。第1の電界補正電極15には、図1(a)、図1(b)及び図4に示されたように、3電子ビームに対応する3つの電子ビーム通過孔(開孔)が水平方向に配列するように形成されている。第1の電界補正電15における3つの開孔のうち一対のサイド電子ビームに対応するサイドの2つの電子ビーム通過孔48R及び48Bの形状は、水平方向の最大径が垂直方向の最大径より大きい非円形である。また、サイドの2つの電子ビーム通過孔48R及び48Bの各々の開口比が、センター電子ビームに対応するセンターの電子ビーム通過孔88Gの開口比率より小さい構成である。
第4グリッド14は、図1(a)、図1(b)及び図5に示されたように、電子ビームの入射側の端部14Aに、3つの電子ビームに共通であり、水平方向に長軸を有する長円形の電子ビーム通過孔(開孔)68を有し、電子ビームの射出側の端部14Bに、3つの電子ビームに対応する3つの電子ビーム通過孔(開孔)78を有する筒状構造体で構成されている。
第2の電界補正電極16は、第4グリッド14の内部に配置されている。第1の電界補正電極16は、図1(a)、図1(b)及び図4に示されたように、水平方向及び3つの電子ビームの進行方向を含む平面に平行な一対の板状電極(衝立状の電極)である。3つの電子ビームは、一対の板状電極の間を通過することとなる。
第3グリッド13及び第1の電界補正電極15にフォーカス電圧が印加され、かつ第4グリッド14及び第2の電界補正電極16にフォーカス電圧より高いアノード電圧が印加されると、主レンズは、第3グリッド13の内部において水平方向に垂直な垂直方向の集束力が水平方向の集束力より強く、かつ第4グリッド14の内部において垂直方向の発散力が水平方向の発散力より強い電子レンズとなる。
上記の構成の電子銃を用いた場合、図6に示されたように、コアの水平方向のスポット径が図16に示された従来の構成の場合より小さくし、コアの垂直方向のスポット径が従来の構成の場合と同等とし、ヘイズの垂直方向のスポット径が従来の構成の場合より小さくすることができる。
ここで、より具体的な構成について記述する。この具体例は、ファンネルのネック径がφ29mmの場合である。第1グリッド11には、水平方向の長さが0.70mmで、垂直方向の長さが0.55mmである矩形状の電子ビーム通過孔18を形成し、水平方向の長さが0.80mmで、垂直方向の長さが2.00mmである矩形状の凹部19を形成する。第1グリッド11側に水平方向の長さが2.00mmで、垂直方向の長さが0.75mmである矩形状の凹部29を形成する。第3グリッド13には、電子ビームの射出側の端部13Bに、水平方向の最大径が19.20mmで、垂直方向の最大径が8.20mmである電子ビーム通過孔58を形成する。第1の電界補正電極15には、水平方向の最大径が4.70mmで、垂直方向の最大径が4.80mmである中央の電子ビーム通過孔48Gを形成し、水平方向の最大径が6.50mmで、垂直方向の最大径が4.90mmであるサイドの電子ビーム通過孔48R及び48Bを形成する。第4グリッド14には、電子ビームの射出側の端部14Bに、水平方向の最大径が19.20mmで、垂直方向の最大径が8.20mmである電子ビーム通過孔68を形成する。また、第2の電界補正電極16には、幅が15.00mmで、衝立間隔が6.50mmである一対の板状電極が形成される。この構成であれば、蛍光体スクリーンの中央に到達電子ビームの水平方向のジャストフォーカス電圧と垂直方向のジャストフォーカス電圧の差を100V〜1000Vの範囲内にすることができる。
この具体例の電子銃では、作動時において、カソード17に約150Vの電圧が印加され、第1グリッド11は電気的に接地され、第2グリッド12には約600Vが印加される。第3グリッド13には約8kVが印加される。第4グリッド14には約30kVの高電圧が印加される。
(実施の形態2)
本実施の形態2においては、3電子ビームに対応する3つの開孔を有する板状電極である第2の電界補正電極を有する電子銃を備えたカラーブラウン管装置について、図7及び図8を参照しながら説明する。なお、電子銃における第2の電界補正電極の構成以外は、上記の実施の形態1のカラーブラウン管装置と同一の構成であるため、同一の構成部材には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態2においては、3電子ビームに対応する3つの開孔を有する板状電極である第2の電界補正電極を有する電子銃を備えたカラーブラウン管装置について、図7及び図8を参照しながら説明する。なお、電子銃における第2の電界補正電極の構成以外は、上記の実施の形態1のカラーブラウン管装置と同一の構成であるため、同一の構成部材には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図7(a)は、電子銃の構造を表す模式的な水平断面図であり、図7(b)は、電子銃の構造を表す模式的な垂直断面図である。また、図8は、第4グリッド及び第2の電界補正電極の構造を部分的に表す模式的な半透視斜視図である。
第2の電界補正電極26は、第4グリッド14の内部に配置された板状電極である。第1の電界補正電極26には、図7(a)、図7(b)及び図8に示されたように、3電子ビームに対応する3つの電子ビーム通過孔(開孔)88R、88G及び88Bが水平方向に配列するように形成されている。第2の電界補正電極26における3つの開孔のうち一対のサイド電子ビームに対応するサイドの2つの電子ビーム通過孔88R及び88Bの形状は、水平方向の最大径が垂直方向の最大径より大きい非円形である。また、サイドの2つの電子ビーム通過孔88R及び88Bの各々の開口比率が、センター電子ビームに対応するセンターの電子ビーム通過孔88Gの開口比率より小さい構成である。
具体的には、第2の電界補正電極26には、水平方向の最大径が4.70mmで、垂直方向の最大径が4.80mmである中央の電子ビーム通過孔48Gを形成し、水平方向の最大径が6.5mmで、垂直方向の最大径が4.9mmであるサイドの電子ビーム通過孔48R及び48Bを形成する。
上記の第1の実施の形態の場合と同様に、第3グリッド13及び第1の電界補正電極15にフォーカス電圧が印加され、第4グリッド14及び第2の電界補正電極16にフォーカス電圧より高いアノード電圧が印加されると、主レンズは、第3グリッド13の内部において水平方向に垂直な垂直方向の集束力が水平方向の集束力より強く、かつ第4グリッド14の内部において垂直方向の発散力が水平方向の発散力より強い電子レンズとなる。したがって、上記の実施の形態1と同様の効果を奏する。
ここで、上記の実施の形態1及び2と異なる構成のカラーブラウン管装置について、図9及び図10を参照しながら説明する。図9は、第1の変形例の電子銃における第2グリッドの構造を表す模式的な斜視図である。図10は、第2の変形例の電子銃における第3グリッドの構造を表す模式的な斜視図である。
上記の実施の形態1及び2においては、図1(a)、図1(b)、図7(a)及び図7(b)に示されたように、第2グリッド12における凹部29が第1グリッド11側に設けられていたが、凹部29に代えて、図9に示されたように、第3グリッド13側に垂直方向の長さより水平方向の長さの長い凹部39を設けた構成(第1の変形例)とすることができる。この構成であっても、プリフォーカスレンズの水平方向の集束力より垂直方向の集束力が強い非点収差を形成することができるため、上記の実施の形態1及び2の場合と同様の効果を奏する。
また、上記の実施の形態1及び2においては、図1(a)、図1(b)図7(a)及び図7(b)に示されたように、第3グリッド13の入射側の端部13Aに3つの電子ビーム通過孔38のみを設けたが、図10に示されたように、3電子ビームに対応する水平方向の長さより垂直方向の長さの長い3つの凹部49を第2グリッド側に更に形成した構成とすることができる。なお、図10に示された第3グリッド23の3つの電子ビーム通過孔38は、3つの凹部49に1つずつ形成されている。この構成であっても、プリフォーカスレンズの水平方向の集束力より垂直方向の集束力が強い非点収差を形成することができるため、上記の実施の形態1及び2の場合と同様の効果を奏する。
本発明は、カラーブラウン管装置において、蛍光体スクリーン上の全領域を、水平方向のスポット径と垂直方向のスポット径とが共に局所的に大きくならず、水平方向のスポット径が従来の電子ビームのスポット径より小さい電子ビームで走査させ、画質を向上させるために利用できる。
1 フェースパネル
2 ファンネル
3 シャドウマスク
4 蛍光体スクリーン
5 ネック
6 電子銃
7R 赤色蛍光体層用の電子ビーム
7G 緑色蛍光体層用の電子ビーム
7B 青色蛍光体層用の電子ビーム
8 偏向ヨーク
11,111 第1グリッド(制御電極)
12,112 第2グリッド(加速電極)
13,113 第3グリッド(フォーカス電極)
14,114 第4グリッド(アノード電極)
15,125 第1の電界補正電極
16,26,126 第2の電界補正電極
17,117 カソード(カソード電極)
18,28,38,48,58,68,78,88 電子ビーム通過孔(開孔)
148,188 電子ビーム通過孔(開孔)
19,29,129 凹部
2 ファンネル
3 シャドウマスク
4 蛍光体スクリーン
5 ネック
6 電子銃
7R 赤色蛍光体層用の電子ビーム
7G 緑色蛍光体層用の電子ビーム
7B 青色蛍光体層用の電子ビーム
8 偏向ヨーク
11,111 第1グリッド(制御電極)
12,112 第2グリッド(加速電極)
13,113 第3グリッド(フォーカス電極)
14,114 第4グリッド(アノード電極)
15,125 第1の電界補正電極
16,26,126 第2の電界補正電極
17,117 カソード(カソード電極)
18,28,38,48,58,68,78,88 電子ビーム通過孔(開孔)
148,188 電子ビーム通過孔(開孔)
19,29,129 凹部
Claims (10)
- フェースパネルとファンネルとを有するバルブと、
前記フェースパネルの内面に設けられた蛍光体スクリーンと、
前記バルブの内部に設けられ、水平方向に配列させたセンター電子ビーム及び一対のサイド電子ビームからなる3電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、前記3電子ビームの進行方向に沿って前記電子ビーム発生部側から順次に配設されたフォーカス電極及びアノード電極と、前記フォーカス電極の内部に配設された第1の電界補正電極と、前記アノード電極の内部に配設された第2の電界補正電極とを有する電子銃と、
前記ファンネルの外縁に設けられ、前記電子銃から射出する前記3電子ビームを偏向させる偏向器とを含むカラーブラウン管装置であって、
前記フォーカス電極が、前記水平方向に長軸を有し、かつ垂直方向に短軸を有する前記3電子ビームに共通の非円形の開孔を前記アノード電極側の端部に有する筒状構造体であり、
前記アノード電極が、前記水平方向に長軸を有し、かつ前記垂直方向に短軸を有する前記3電子ビームに共通の非円形の開孔を前記フォーカス電極側の端部に有する筒状構造体であり、
前記フォーカス電極、前記第1の電界補正電極、前記アノード電極及び前記第2の電界補正電極が、前記フォーカス電極及び前記第1の電界補正電極へのフォーカス電圧の印加並びに前記アノード電極及び前記第2の電界補正電極への前記フォーカス電圧より高いアノード電圧の印加により、前記フォーカス電極の内部において前記垂直方向の集束力が前記水平方向の集束力より強く、かつ前記アノード電極の内部において前記垂直方向の発散力が前記水平方向の発散力より強い、前記蛍光体スクリーン上に前記3電子ビームを集束させる主レンズを形成することを特徴とするカラーブラウン管装置。 - 前記第1の電界補正電極が、前記3電子ビームに対応して前記水平方向に配列させた3つの開孔を有し、前記フォーカス電極の内部において前記3電子ビームの進行方向を法線とする平面に平行に配置された板状電極であり、
前記第1の電界補正電極における前記3つの開孔のうち前記一対のサイド電子ビームに対応する2つのサイド孔の各々の形状は、前記水平方向の開口最大径が前記垂直方向の開口最大径より大きい非円形であり、
前記水平方向の開口最大径に対する前記垂直方向の開口最大径の比率を開口比率として、前記2つのサイド孔の各々の開口比率が、前記第1の電界補正電極における前記3つの開孔のうち前記センター電子ビームに対応するセンター孔の開口比率より小さい請求項1に記載のカラーブラウン管装置。 - 前記第2の電界補正電極が、前記アノード電極の内部において前記水平方向及び前記3電子ビームの進行方向を含む平面に平行に配置された一対の板状電極であり、前記一対の板状電極の間を前記3電子ビームが通過する請求項1に記載のカラーブラウン管装置。
- 前記第2の電界補正電極が、前記3電子ビームに対応して前記水平方向に配列させた3つの開孔を有し、前記アノード電極の内部において前記3電子ビームの進行方向を法線とする平面に平行に配置された板状電極であり、
前記第2の電界補正電極における前記3つの開孔のうち前記一対のサイド電子ビームに対応する2つサイド孔の各々の形状が、前記水平方向の開口最大径が前記垂直方向の開口最大径より大きい非円形であり、
前記水平方向の開口最大径に対する前記垂直方向の開口最大径の比率を開口比率として、前記2つのサイド孔の各々の開口比率が、前記第2の電界補正電極における前記3つの開孔のうち前記センター電子ビームに対応するセンター孔の開口比率より小さい請求項1に記載のカラーブラウン管装置。 - 前記電子銃の前記電子ビーム発生部が、前記3電子ビームを放出するカソード電極と、前記3電子ビームに対応する3つの開孔を有し、前記カソード電極における前記3電子ビームの発生を制御する制御電極と、前記3電子ビームに対応する3つの開孔を有し、前記3電子ビームを加速する加速電極とを備え、
前記制御電極が、前記加速電極側に、前記制御電極における前記3つの開孔の各々の周縁に1つずつ形成された3つの凹部を有し、
前記加速電極への前記フォーカス電圧より低い加速電圧の印加及び前記制御電極への前記加速電圧より低い制御電圧の印加により、前記主レンズに入射する前記3電子ビームの各々の断面形状を前記水平方向の最大径が前記垂直方向の最大径より大きい形状に成形する請求項1に記載のカラーブラウン管装置。 - 前記制御電極が、前記3電子ビームの進行方向を法線とする平面に平行に配置された板状電極であり、
前記制御電極における前記3つの開孔の各々が、前記垂直方向の長さより前記水平方向の長さが大きい形状であり、
前記制御電極における前記3つの凹部の各々が、前記水平方向の長さより前記垂直方向の長さが大きい形状である請求項5に記載のカラーブラウン管装置。 - 前記加速電極が、前記3電子ビームの進行方向を法線とする平面に平行に配置された板状電極であり、
前記加速電極が、前記制御電極側に、前記加速電極における前記3つの開孔の各々の周縁に1つずつ形成された3つの凹部を有し、
前記加速電極における前記3つの凹部の各々が、前記垂直方向の長さより前記水平方向の長さが大きい形状である請求項5に記載のカラーブラウン管装置。 - 前記加速電極及び前記フォーカス電極が、前記フォーカス電極への前記フォーカス電圧の印加及び前記加速電極への前記加速電圧の印加により、水平方向の集束力より垂直方向の集束力が大きい、前記3電子ビームを予備集束させるプリフォーカスレンズを形成する請求項5に記載のカラーブラウン管装置。
- 前記加速電極が、前記3電子ビームの進行方向を法線とする平面に平行に配置された板状電極であり、
前記加速電極が、前記フォーカス電極側に、前記加速電極における前記3つの開孔の各々の周縁に1つずつ形成された前記垂直方向の長さより前記水平方向の長さが長い3つの凹部を有する請求項5に記載のカラーブラウン管装置。 - 前記フォーカス電極が、前記加速電極側の端部に形成された前記3電子ビームに対応する3つの開孔を有し、かつ前記加速電極側に、前記フォーカス電極の前記3つの開孔の各々の周縁に1つずつ形成された前記水平方向の長さより前記垂直方向の長さが長い3つの凹部を有する請求項5に記載のカラーブラウン管装置。
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