JP2553347B2 - 陰極線管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 この発明は陰極線管、特に、高解像度カラー表示管に
用いる改良されたインライン電子銃に関するものであ
る。

〔発明の背景〕 この数年、陰極線管はコンピユータ端末で情報を表示
するための重要な手段として発展してきた。これは、陰
極線管が充分開発された装置で、コストの割に性能がよ
く、書き込み及び消去の速度が速いためである。従来
は、殆んどの表示管は白黒タイプであつたが、最近で
は、コンピユータによつて生成される日増しに複雑精妙
になつてきた情報を適正に表示するための高解像度のカ
ラー表示管への需要が出てきた。市販の高解像度カラー
表示管の多くはデルタ型電子銃−ドツトスクリーン方式
を採用している。適切な組立調整を行えば、この管は中
央部と角部における解像度が非常に良好で、また、電子
ビーム集中（コンバーゼンス）も良好である。しかし、
従来のデルタ電子銃に必要な回路はコストが高いだけで
なく、変動（ドリフト）しやすいということが知られて
いる。表示管というのは、通常、近くで見るものなの
で、このようなコンバーゼンスの変動は非常に不都合で
ある。

インライン電子銃、例えば、ヒユーズ（R.H.Hughes）
氏に1973年11月13日付で付与された米国特許第3,772,55
4号に開示されているような電子銃と、セルフコンバー
ゼンス（自己集中）型ヨーク及びドツトスクリーンとを
用いたセルフコンバーゼンス型装置は、コンバーゼンス
変動がないために、優れた表示管性能を持つが、セルフ
コンバーゼンス型ヨークを使用しているために、管の角
部における電子ビームスポツトが損われがちである。キ
ヤラクタを表示する場合には、管の角部は中央部と同様
に重要なので、表示管の角部における動作を改善するた
めに管、特にそのインライン電子銃を改良する必要があ
る。

この種の改良された電子銃がチエン（Ｈ−Y.Chen）氏
に与えられた米国特許第4,514,659号に記載されてい
る。この電子銃は通常の制御グリツドと３個の矩形スロ
ツトを有するスクリーングリツドとを備え、矩形スロツ
トはスクリーングリツドの制御グリツドと反対の側でビ
ーム開孔の部分に設けられている。このスロツトはイン
ライン開孔のインライン方向に細長く、スロツトの深さ
の幅に対する比率が0.13〜0.23とされている。スロツト
の長さは、光学的に言つて無限に長く見え、かつ、少く
とも１つの次元（ダイメンシヨン）では電子ビームに影
響することがないように選定される。これらのスロツト
の各々は互いにその大きさが実質的に等しく、かつ、そ
の関係するビーム形成開孔に対して実質的に接線に沿つ
て延びている。この米国特許第4,514,659号に記載のイ
ンライン電子銃は、約200μＡのピーク電子ビーム電流
で最良の管性能が得られるように設計されたものであ
る。

高解像度カラー表示管の表示スクリーンは、青、緑及
び赤色発光蛍光体素子の各１つで３つ組を形成するよう
に組分けした蛍光体素子のモザイクで構成されている。
多数の貫通開孔を持つたシヤドウマスクが表示スクリー
ンから間隔を置いて配置されており、このシヤドウマス
ク中の各開孔はスクリーン上の蛍光体３つ組の各１つに
対応する。このような表示管では、表示スクリーン上に
規則的なピクセルパタンが表示されることがしばしばあ
る。このピクセルとは、表示スクリーンの一部を励起す
る電子ビームの電子的に生成されたバーストである。高
解像度を得るためには、ピクセルを小さくしておくこと
が望ましい。しかし、これらのピクセルパタンはシヤド
ウマスク中の開孔構造と視覚的に相互作用して、モアレ
パタンを生じさせ、また、表示スクリーン上に表示され
たキヤラクタやグラフイツクスに粒状性を生じさせてし
まうことがある。この相互作用の強さは、シヤドウマス
ク開孔の大きさとその間隔及びピクセルの大きさとその
間隔に関係する。前者は、シヤドウマスク及び蛍光体ス
クリーンの製造、スクリーンの光出力及びシヤドウマス
クとスクリーンとの間の整合性公差に関する実用上の限
界のために、一般には、小さくすることが出来ない。従
つて、この相互作用の大きさを最小限にするためには個
々の電子ビームの最小スポツトサイズを充分大きくしな
ければならないことがわかつた。しかし、スポツトサイ
ズはあまり大きくすることは出来ない。これが大きすぎ
ると、解像度に悪影響が出てしまうからである。

シヤドウマスクの開孔構造とピクセルパタンは水平方
向と垂直方向で異なる。さらに、表示管のセルフコンバ
ーゼンス型ヨークの集束（フオーカス）効果も水平方向
と垂直方向で異なる。また、各ピクセルのオン時に電子
ビームが走査する距離は、スポツトサイズの影響力を水
平方向で増大させる。その結果、モアレパタンを生じさ
せず、また、表示スクリーン上のキヤラクタに粒状性を
生じさせることなく達成し得る最小スポツトサイズは水
平方向と垂直方向で異ることになる。従つて、電子銃に
よつて作られる電子ビームスポツトの各々に水平及び垂
直方向の両方の寸法を互いに独立して制御するための手
段が必要となる。

〔発明の概要〕

この発明による高解像度カラー陰極線管は、複数のイ
ンライン型陰極構体と、複数個のインライン開孔を有す
る制御グリツドと、複数個のインライン開孔を有するス
クリーングリツドと、各々がスクリーングリツド中の開
孔の各別のものに付設された複数のインライン開口部を
備えたスクリーングリツド・プレート部と、主電子レン
ズとを有する電子銃を備えている。上記スクリーングリ
ツド・プレート部はスクリーングリツドの主電子レンズ
側に設けられている。陰極構体の各々が電子ビームを発
生する。スクリーングリツド・プレート部の開口部の各
々のインライン方向とそれに垂直な方向（横方向）の寸
法は、電子銃からある距離の位置において電子ビームの
各々によつて形成されるスポツトの水平及び垂直方向の
寸法を個別に制御するように選ばれており、それによつ
て、解像度が最大限に改善され、かつ、モアレパタン及
びキヤラクタの粒状性が最小限に抑えられる。

〔実施例の説明〕

第１図は、３つのインライン陰極構体12（３つの中の
１つだけが図示されている）と、制御グリツド（G1）14
と、スクリーングリツド（G2）16と、さらに、第１の集
束電極（G3）18及び第２の集束電極（G4）20を含む主電
子レンズとを有する電子銃10を示す。全ての電極は一対
の絶対支持ロツド22上に間隔を置いて取付けられてい
る。３つのインライン陰極構体12が３本のインライン電
子ビーム（図示せず）を発生する。制御グリツド14は陰
極構体12に隣接しており、これら陰極構体と整列した３
個のインライン開孔24（第２図にはその１つのみを示
す）を備えている。説明の便宜上及び図面の繁雑さをさ
けるために、陰極構体（従来構成のもの）は第２図には
示されていない。スクリーングリツド16は制御グリツド
14に隣接し、かつ、それからある間隔を隔てゝ配置され
ている。このスクリーングリツド16は３段構成に形成さ
れている。スクリーングリツド16の上面の最下段、便宜
上この面を第１の平面と呼ぶ、には、制御グリツド14の
３つの開孔24と整列する３つのインライン開孔26が設け
られている。第１図〜第３図に示したスクリーングリツ
ド・プレート部28がスクリーングリツド16の上面側の中
段に取付けられている。スクリーングリツド・プレート
部28は３つのインライン貫通開口部を有し、これらの開
口部は好ましくは実質的に矩形のスロツト30、32及び34
で構成される。開口部としては矩形スロツトが好ましい
が、細長い開口部であればこれ以外のものでも用いるこ
とができる。スロツト30、32、34は同じ寸法のものでも
よいが、以下に説明するように、異なる寸法でもよい。
スクリーングリツド・プレート部28はスクリーングリツ
ド16の中段、すなわち便宜上この中段の面を第２の平面
としてこの第２の平面、に取付けられるから、スロツト
30、32、34はスクリーングリツド16中の開孔から銃の長
手方向に離隔されるので、実効的に比較的薄いスクリー
ングリツド中に深いスロツトが形成されるということに
なる。第２図から判る通り、上記第１と第２の平面は互
に平行関係にある。第１図に示すように、第１の集束電
極18は一対のカツプ状部材36と38をそれぞれの開口端40
で結合して構成されている。カツプ状部材36には、３つ
のインライン開孔42（第２図にはその中の１つのみが示
されている）が底部に形成されており、その開孔を通つ
て電子ビームが第１の集束電極18に入る。開孔42はスク
リーングリツド16中のインライン開孔26と整列してい
る。カツプ状部材38は３つの大きなインライン開孔（図
示せず）を有し、それを通つて電子ビームが第１の集束
電極18から出る。第２の集束電極20はカツプ状下部部材
44とプレート部材46とを有し、それぞれが大きな貫通開
孔（図示せず）を持つている。電子銃10の主レンズ中の
開孔は一定のビーム間間隔を有し、スクリーングリツド
の開孔26と整列している。

この発明の推奨実施例による電子銃10で、下記の表に
示す概略寸法条件を満たすものが特に良好に働く。この
推奨実施例では、陰極構体12のうちの２つが約200μＡ
のピーク電子ビーム電流をもつ電子ビームを発生し、他
の１つが約380μＡのピーク電子ビーム電流を持つ電子
ビームを発生する。この後者の電子ビームは表示スクリ
ーン上の赤色発光蛍光スクリーン素子（図示せず）に人
射するものである。上述したような電子ビーム電流の差
は、蛍光体の効率の違い及び特定の蛍光体材料によつて
色温度が異るために必要とされる。下記の表に示される
推奨実施例では、外側のスロツト30と34は、スロツト30
の中心からスロツト32の中心までのインライン方向の距
離が4.99mm、スロツト32の中心からスロツト34の中心ま
でのインライン方向の距離が4.65mmとなるように、偏位
されている。この偏位の目的については後述する。

表 制御グリツド開孔24の直径 0.46mm 制御グリツドとスクリーングリツドとの間隔 0.20mm スクリーングリツド開孔26の直径 0.46mm スクリーングリツドの（開孔部分における）厚さ0.38mm スクリーングリツド開孔間間隔 5.08mm スクリーングリツド・プレート部の諸寸法 スロツト30、32（インライン方向寸法×幅方向寸法）2.
16mm×1.78mm スロツト34（インライン方向寸法×幅方向寸法）3.81mm
×2.54mm スロツトにおける厚さ 0.25mm スクリーングリツド・プレート部の上面から（開孔部分
における）スクリーングリツドの最下段の上面までの管
の長手方向の間隔 0.56mm カラー表示管には市販の映像管よりも低い電子ビーム
電流が必要とされることは公知である。一般に、市販の
カラー映像管は約4.0mA又はそれ以上のピーク電子ビー
ム電流で動作させられる。ほとんどのカラー表示管はこ
れよりもかなり低い、典型的には400μＡより低い電子
ビーム電流で動作する。ここに記載した好ましい電子銃
は、表示管スクリーンの青色発光蛍光体素子用と緑色発
光蛍光体素子用の陰極構体については約200μＡのピー
ク電子ビーム電流で、また、赤色発光蛍光体素子用の陰
極構体に対しては約380μＡのピーク電子ビーム電流で
最良の管性能が得られるように設計されている。

ここに記載したスクリーングリツド・プレート部28
は、例えば前記米国特許第4,514,659号に記載されてい
る従来のスクリーングリツド・スロツト構成と次の点で
異なる。即ち、この発明におけるスクリーングリツド・
プレート部28は表示スクリーン上の電子ビームスポツト
の形を改良するだけでなく、視覚的な異常現象、例えば
モアレパタンとかキヤラクタの粒状構造が現われること
を実質的に防止する。

この発明の電子銃10では、陰極構体12の２つが200μ
Ａのピーク電子ビーム電流で動作し、第３の陰極構体は
ピーク電子ビーム電流が380μＡで動作する。スクリー
ングリツド・プレート部28のスロツト30、32、34の寸法
と形状が、プレート部28とスクリーングリツド16との間
の管の長手方向間隔、スクリーングリツド16の厚さ、ス
クリーングリツド開孔26の直径と共に、スクリーングリ
ツドから出て行く電子ビームの寸法及び形状を制御する
因子の１つである。スロツト30、32、34の各々のインラ
イン方向と幅方向の寸法を適切に選び、また、プレート
部28の上面とスクリーングリツド16の最下段との間の管
の長手方向の間隔を適切にすることにより、個々の電子
ビームのコンバーゼンス角度を水平方向と垂直方向で制
御することが出来る。そして、この制御によつて、各電
子ビームについて比較的独立して、表示スクリーン上の
水平方向と垂直方向のスポツト寸法が制御できる。補助
的なプレート部28の上面からスクリーングリツド16の上
面の最下段までの管長手方向の間隔が電子ビームの収差
を減じることに関係すると考えられる。管の長手方向に
スクリーングリツドから隔てゝ設けられたスロツト30、
32、34は、スクリーングリツド16の表面に形成された同
等寸法のスロツト、あるいは、スクリーングリツド電極
の平坦な表面に直接取付けた平坦なスロツトプレートに
比して、スクリーングリツド開孔26中で電界により強く
作用し、より大きくかつより製作の容易なスロツトの使
用を可能にする。

この実施例においては、最も大きなスロツト34は380
μＡのピーク電子ビーム電流を持つ電子ビームに対して
設けられている。スクリーングリツド開孔26の直径は0.
46mmで、それに付設されたスロツト34のインライン方向
寸法は3.81m、幅方向寸法は2.54mmである。従つて、ス
ロツト34のインライン方向、即、水平方向の軸は開孔26
の直径の約8.33倍であり、幅方向の軸、即ち、垂直方向
軸は開孔26の直径の約5.56倍である。スロツト34は、高
電流電子ビームに要求される少量の水平及び垂直集束を
与える。高電流電子ビームのコンバーゼンス角は、主電
子レンズにおいて比較的大きな電子ビーム寸法が得られ
るように選定される。この大きなビーム寸法は主電子レ
ンズ中で縮小され、電子銃10から離れた位置において最
適寸法を持つた電子ビームスポツトが得られる。

これに対して、ピーク電子ビーム電流が200μＡの電
子ビームに対して設けられている小さい方のスロツト30
と32は、インライン方向（水平方向）の寸法が2.16mm
で、幅方向（垂直方向）が1.78mmである。これらのスロ
ツト30、32に関連するスクリーングリツド開孔26の各々
の直径は0.46mmであるから、スロツト30と32の水平軸は
開孔26の直径の約4.72倍、その垂直軸は開孔26の直径の
約3.89倍である。プレート部28中の小さい方のスロツト
30と32はスクリーングリツド16と共に働いて、これより
厚いスクリーングリツドの効果と同様のより強い集束効
果を与える。スロツト30と32から出る低電流電子ビーム
はスロツト34から出る高電流電子ビームよりも強く水平
及び垂直両方向に集束され、その結果、主電子レンズに
おいてはより小さな電子ビームスポツトを、また、電子
銃10から離れた位置においてより大きな電子ビームスポ
ツトが形成されることになる。

スロツト30、32及び34について記載した寸法形状は電
子ビームスポツト寸法を独立して制御し、かつ、異る電
子ビーム電流に対してもシヤドウマスクにおいてスポツ
ト寸法を等しくすることにより、解像度を上げ、モアレ
パタンやキヤラクタの粒状構造を小さくするように選択
されている。

以上説明し、第３図に示した推奨実施例においては、
外側スロツト30と34の各々は中央のスロツト側に偏位す
るように、それぞれの外側スクリーングリツド開孔26に
対してオフセツト、即ち、非対称とされている。正常動
作では、G3及びG4電極は外側電子ビームと中央電子ビー
ムをスクリーンの中央で集中させる。G3の電圧とG4の電
圧の比が変化すると、例えば、G3の集束電圧がG4のアル
タ電圧に対して変化すると、電子ビームのミスコンバー
ゼンス（誤集中）が生じる。例えば、G3集中電圧がより
正方向に変化すると、G3−G4主レンズが弱くなり、外側
電子ビームは外側にミスコンバージしようとする。同時
に、G2スクリーングリツドの電圧に対してG3の集束電圧
が増加すると、G2−G3レンズのコンバーゼンス作用が強
くなる。外側スクリーングリツド開孔26に対し内側に非
対称に配置された外側スロツト30と34は、外側開孔26の
近傍に形成される静電界を歪ませて、外側電子ビームが
中央ビームに向かつて集中するように働く。このように
して、外側スロツト30と34は主レンズで生じるミスコン
バーゼンスを補正する。

G3集束電圧の正が小さくなると、G3−G4主集束レンズ
が強められ、外側ビームは内側に集中しようとする。同
時に、G2スクリーングリツド電圧に対してG3集束電圧が
減少すると、G2−G3レンズのコンバーゼンス作用が弱く
なる。外側スロツト30と34が電界を歪ませる力が弱くな
り、その結果、スクリーングリツド電極16中の開孔26を
通つた後、外側ビームは中央ビームから外側に誤集中
（ミスコンバージ）してしまう。総合すると、この非対
称スロツト30と34はスクリーングリツド（G2）16と第１
の集束（G3）電極18との間に補償電界を形成し、この電
界は集束電圧変動により生ずる主レンズ中の、即ち、G3
電極とG4電極との間の、いかなる変動をも相殺する。

この形式の補正の方法は、1985年６月11日付でチエン
（Ｈ−Y.Chen）氏に与えられた米国特許第4,523,123号
に記載されている。

スロツト30と34の偏位の量は、スクリーングリツド・
プレート部28中のスロツトの寸法、プレート部28の上面
とスクリーングリツドの上面の最下段との間の管の長手
方向の距離及びスクリーングリツド開孔の直径によつて
決まる。集束電圧変動がそれほど問題にならないような
管では、第４図に示す第２の実施例におけるように、ス
クリーングリツド・プレート部128の外側スロツト130と
134はスクリーングリツド16中の外側開孔26のそれぞれ
を中心にして対称に配置することができる。この第２の
実施例において、その他の寸法や電子ビーム電流は第１
の推奨実施例の場合と同じである。

この発明は、陰極構体が実質的に同じ電子ビーム電流
で動作するような、カラー映像管を含む他の種類の陰極
線管あるいは表示管にも適用できる。即ち、第５図に示
すこの発明の第３の実施例において、スクリーングリツ
ド・プレート部228中に設けられたスロツト230、232、2
34は互いに水平方向にも垂直方向にも同じ寸法とされて
いる。例えば、電子ビーム電流が200μＡでスクリーン
グリツド開孔の直径が0.46mmの場合、スロツト230、232
及び234の代表的な水平方向寸法は2.54mm、垂直方向寸
法は1.78mmである。

以上説明した実施例はこの発明を制限するものではな
く、他の型式の電子銃に加えて、スクリーングリツドの
厚さ、開孔径、プレート部の厚さ、スロツト寸法及びプ
レート部の上面とスクリーングリツドの上面の最下段と
の間の管長手方向距離の種々の組合わせもこの発明の範
囲内である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施した陰極線管のインライン電子
銃の側面図、第２図は第１図中の円２で囲まれた部分の
拡大断面図、第３図は第２図の線３−３に沿う平面図、
第４図はこの発明の第２の実施例の平面図、第５図はこ
の発明の第３の実施例の平面図である。 10……電子銃、12……陰極構体、14……制御グリツド、
16……スクリーングリツド、26……スクリーングリツド
開孔、28……スクリーングリツド・プレート部、30、3
2、34……プレート部中の開口部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シン−ヤオ チエン アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 ラ ンデイスビル ウエスト・エリザベス・ ストリート 65 (72)発明者 ロレン リー マニンジヤー アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 ラ ンカスター オールド・イーグル・ロー ド 1161 (56)参考文献 特開 昭59−111237（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−15741（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−89383（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−23936（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数本のインライン電子ビームを発生する
   複数のインライン陰極構体と；これらの陰極構体に隣接
   しかつこれらの陰極構体と整列した複数のインライン開
   孔を有する制御グリッドと；この制御グリッドからある
   間隔を隔てゝ配置された主電子レンズと；上記制御グリ
   ッドと主電子レンズとの間に配置されており、上記制御
   グリッドの開孔と整列して第１の平面に設けられている
   複数のインライン開孔を有するスクリーングリッドとを
   備え、 上記スクリーングリッドの上記主電子レンズに対向する
   側にはスクリーングリッド・プレート部が配置されてお
   り、このスクリーングリッド・プレート部はそれを貫通
   する複数のインライン開口部を有し、これら開口部は上
   記第１の平面と平行な第２の平面に設けられており、か
   つこれらの開口部の各々は上記スクリーングリッド中の
   上記開孔の異なる１つと関連しかつそれから管長手方向
   に隔てられており、さらに上記開口部の各々は、上記電
   子銃から離れた位置において上記電子ビームの各々によ
   って形成されるスポットの水平方向と垂直方向の寸法を
   独立に制御して解像度を大きくしかつモアレパタンとキ
   ャラクタ粒状性を小さくするようにインライン方向とそ
   れに直交する方向の寸法が選択されているインライン電
   子銃を有する陰極線管。