JP2573238B2 - カラ−受像管装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は３電子ビーム方式のカラー受像管装置に関
し、解像度を改善するための電子銃構造及び駆動方法に
係わる。

（従来の技術） 一般にカラー受像管は３電子銃方式と呼ばれるものが
主流である。中でも、３電子銃が一列に配列されたイン
ライン形電子銃を使用し、かつ水平偏向磁界を第２図
（ａ）の如くピンクッション状に、垂直偏向磁界を第２
図（ｂ）の如くバレル状に各々歪ませた非斉一磁界とす
るとにより、３電子ビームを自己集中（セルフコンバー
ゼンス）させている。この様な自己集中方式によるカラ
ー受像管は消費電力を少なくするとが可能なため、カラ
ー受像管の品質及び性能向上に大きく貢献しており、現
在、一般用カラー受像管の主流となっている。

反面、前記の様な偏向磁界の非斉一性は、カラー受像
管の画面周辺部における解像度を低下させる欠点があ
る。即ち、電子ビームの断面形状が電子ビームの偏向角
に伴って歪み、第３図に示すように、画面中央部のビー
ムスポット（４）がほぼ真円となるのに対して、周辺部
のビームスポット（５）は水平方向に長い楕円状の高輝
度コア部（６）の他に、垂直方向に長い低輝度ハロー部
（７）を伴う形状になり、画面周辺部の解像度は著しく
低下する。

前述のような電子ビームスポットの歪みは、自己集中
方式における偏向ヨークが、３電子ビームに対して、第
２図（ａ）及び（ｂ）のような非斉一磁界を与えること
に起因し、偏向磁界内の電子ビームは水平方向に集中を
弱められ、垂直方向において、逆に集束を強められるこ
とが原因となっている。

このような偏向歪みによる解像度の低下は、主レンズ
内及び偏向磁界内を通過する電子ビーム径を小さくする
ことにより軽減できる。このためには、一般的に、プリ
フォーカスレンズで電子ビームを強く絞る方法がとられ
るが、この場合、クロスオーバ径が増大し、画面中央部
の電子ビームスポット径が大きくなるという欠点があ
る。

あるいは、プリフォーカスレンズを非対称レンズと
し、画面中央部で、電子ビームの垂直方向をアンダーフ
ォーカス状態としておくことによっても偏向歪みを軽減
できる。

この場合には、一般的に画面中央部での電子ビームス
ポットは垂直方向に長軸を有する楕円状となり、やは
り、画面中央部の解像度の低下を伴う。

あるいは、特開昭61−39346号公報及び，特開昭61−3
9347号公報に見られるように、集束電極を多分割して、
非円形開孔を対向させ、偏向に同期して集束電圧を変化
させるものがある。これらの例では、画面中央部及び周
辺部にわたって良好な解像度が得られるが、重大な欠点
もある。即ち、集束電源が一定の集束電圧と 偏向に同期して変化する集束電圧の２個必要となるこ
とである。一般に集束電圧は7kV〜8kVと高いので、従来
は、ソケットから供給できるのは１個の集束電圧だけで
あった。上記例では、ソケット部から２つの集束電圧を
供給する必要があるのでソケット部での放電を防止する
為に特別の工夫を要するし対策を施しても放電，つまり
信頼性の不安は残る。更に、集束電源が２個必要となる
ことは、従来の受像管との互換性がなくなる。

（発明が解決しようとる問題点） 以上述べたように、従来技術では、画面中央部の解像
度を犠牲にして、周辺部の改善を図るという妥協的手段
がとられていた。あるいは、画面中央部，周辺部にわた
って、解像度の改善は計れるが、受像管ソケット部での
放電の問題，又は互換性の問題があった。

本発明は、従来技術のように妥協的手段をとるのでは
なく、画面中央及び周辺部全てにおいて高い解像度を有
し、かつ放電の問題，互換性の問題のないカラー受像管
装置を提供するものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明にかかわるカラー受像管装置の電子銃のプリフ
ォーカスレンズ部において、電極の対向面に凹部を設け
て電子ビームが垂直方向には、アンダーフォーカス状態
で集束されるような、非対称レンズを形成する。更に、
主レンズ部では集束電極の開孔径を水平方向に長軸を有
する非円形開孔とするか、又は集束電極内部に水平方向
に平行で垂直方向に対向する一対の板状体を配設するこ
とによって、電子ビームが垂直方向に強く集束されるよ
うな非対称レンズを形成する。かかる構造において、電
子ビームの偏向に同期して、集束電圧を上昇させる。

（作 用） 電子ビームが偏向を受けない場合には、プリフォーカ
スレンズで形成される非対称レンズと、主レンズ部で形
成される非対称レンズとが互いに相殺して電子ビームは
ほぼ真円に集束される。

電子ビームが偏向されるに従い、集束電圧は上昇する
ので、主レンズ部で形成される非対称レンズは弱くな
る。一方、プリフォーカスレンズで形成される非対称レ
ンズはほとんど変化しないので、相対的に、プリフォー
カスレンズの非対称が強くなる。つまり、電子ビームは
垂直方向にアンダーフォーカス状態となるので、垂直方
向に強く集束作用を受けている偏向歪みを軽減すること
ができる。

（実施例） 第１図（ａ）及び（ｂ）は、本発明によるカラー受像
管装置の電子銃部分の水平方向及び垂直方向の概略断面
図である。

第１図（ａ）においてヒータ（図示せず）を内装し、
一直線上に配列された３個の陰極（KR），（KG），（K
B），第１電極（10），第２電極（20），第３電極（3
0），及び第４電極（40）がこの順に配置されている。

第１電極（10）は、薄い板状電極であり、径小の３個
の電子ビーム通過孔が穿設されている。第２電極（20）
も薄い板状電極であり、径小の３個の電子ビーム通過孔
が穿設されている。第３電極（30）は２個のカップ状電
極（31），（32）の開放端同志を突き合わせてあり、第
２電極側カップ状電極（31）の底面には、第２電極（2
0）に穿設された電子ビーム通過孔よりもやや径大な３
個の電子ビーム通過孔（311），（312），（313）が穿
設されている。そして、電子ビーム通過孔が穿設されて
いる面は、垂直方向に長い溝状（330）に後退してい
る。第４電極（40）側のカップ状電極（32）には径大な
開孔（321），（322），（323）が穿設されている。そ
して、電極内部には、水平方向に平行でかつ、垂直方向
に対向する一対の板状体（50）が穿設されている。第４
電極（40）は２個のカップ状電極（41），（42）の開放
端同志を突き合わせており、第３電極（30）側のカップ
状電極（31）には径大な開孔（411），（421），（41
3）が穿設されているとともに、円筒状の突き出し部（4
30）が電極と一体に形成されている。他のカップ状電極
（42）には径大な開孔（421），（422），（423）が穿
設されており、底部にはコンバーゼンスカップ（図示せ
ず）が取り付けられている。

第１図（ｂ）において陰極（KR），（KG），（KB）例
えば150Vの直流電圧と、画像に対応した変調信号が印加
される。第１電極（10）は接地，第２電極（20）には約
600Vが印加される。陰極（KR），（KG），（KB）第１電
極（10）及び第２電極（20）とで三極部を形成し、電子
ビームを放射させるとともに、クロスオーバを形成す
る。第３電極（30）には例えば7kVが印加され、集束電
圧となる。第２電極（20）と第３電極（30）とでプリフ
ォーカスレンズを形成し、電子ビームを予備集束し、主
レンズに対する仮想物点を形成する。第４電極（40）に
は動作電圧供給装置（431）により約25kVの高電圧が印
加され、第３電極（30）とで共働して主レンズ部を形成
する。このような構造とすることにより、プリフォーカ
スレンズは垂直方向に強く、水平方向に弱い集束作用を
もつ。従って、プリフォーカスレンズを通過した電子ビ
ームは、水平方向に長軸を有する楕円状となって主レン
ズに入射することになる。

一方、主レンズ部では、第３電極内に配置された一対
の板状体（50）により、垂直方向の集束電界は水平方向
よりも強くなる。第４電極（41）には円筒状の突き出し
部（430）が設けられているので、発散電界は水平方
向，垂直方向共に同程度である。従って、主レンズとし
ては、水平方向よりも垂直方向に強い集束作用を持つこ
とになる。

ここで、電子ビームは、水平方向に長軸を有する楕円
状となって、主レンズに入射するので、主レンズで受け
る球面収差と、主レンズの非対称性により、電子ビーム
は、最終的には、ほぼ真円状に集束されることになる。

次に第４図及び，第５図により本発明によるカラー受
像管装置の電子銃の動作原理を詳細に説明する。

第４図（ａ）及び（ｂ）はプリフォーカスレンズ部の
水平方向及び垂直方向の要部断面図である。

第２電極（20）側で集束電界，第３電極（31）側で発
散電界となる。第３電極（31）側の電子ビーム通過孔部
の等電位線は、水平方向には第４図（ａ），垂直方向に
は第４図（ｂ）のようになっているので、発散電界の浸
透の曲率は水平方向が垂直方向よりも小さい。つまり、
水平方向に強い発散作用をもち、相対的に垂直方向に弱
い発散作用をもつ。言いかえると、電子ビームは垂直方
向に強い集束作用を受け、水平方向に弱い集束作用を受
けるこになる。従って、プリフォーカスレンズを通過し
た電子ビームは水平方向に長軸を有する楕円状となって
主レンズに向かうことになる。

第５図は主レンズ部の垂直方向の概略断面図である。
第５図（ａ）は板状体の存在しない場合の等電位分布を
表わしており、第３電極（31），第４電極（41）であ
て、第３電極（31）には7kV,第４電極（41）には25kVが
印加されている。第３電極（32）側の集束電界は、電極
内へのまわり込み現象が起っている。第５図（ｂ）は板
状体（50）が存在する場合であるが、第３電極内への電
界のまわり込みは、板状体（50）により、シールドさ
れ、集束電界の等電位線の曲率は第５図（ａ）の場合よ
りも小さくなっている。水平方向には板状体が存在しな
いので、集束電界は垂直方向よりも弱い。一方、第４電
極側には、円筒状の突き出し部（430）があるので、水
平方向，垂直方向共に発散電界は等しい。従って、主レ
ンズとしては垂直方向に強い集束作用をもつ非対称レン
ズとなる。

ここで第１図（ａ）における第３電極（30）の第２電
極（20）側溝部（330）の深さ又は幅を最適値に選択
し、かつ、第３電極（30）内に配設された板状体の長さ
を最適値に選択することにより、電子ビームをほぼ真円
状として集束することができる。

次に、電子ビームが画面周辺部に偏向されるに従い、
第３電極（30）の電圧は集束電圧を上昇すると第４電極
（40）の電圧に近くなるので主レンズ部で形成される非
対称集束レンズは弱くる。プリフォーカスレンズで形成
されている非対称レンズは、ほとんど変化しない。その
理由は、第２電極と第３電極との電圧比は前記のように
非常に大きいので、集束電圧をある程度上昇させてもレ
ンズの強さそのものはほとんど変化しないからである。

逆に主レンズ部では、集束電圧と第４電極に印加され
る電圧との電圧比は、プリフォーカスレンズ部よりも近
いので、集束電圧の上昇に対してレンズ強さの変化は大
きい。

以上の理由により、集束電圧を上昇させると、主レン
ズ部での非対称性は弱くなり、プリフォーカスレンズの
非対称性はほとんど変化しないから、結果的にプリフォ
ーカスレンズの非対称性が強くなることになる。つま
り、電子ビームは、垂直方向のみにアンダーフォーカス
状態となるのである。

本発明による電子銃の動作原理を光学モデルを用いて
概念的に表わすと第６図，第７図のようになる。即ち、
第６図（ａ）及び（ｂ）は、電子ビームが偏向を受けな
いとき、つまり画面中央部にあるときの水平及び垂直方
向の結像モデルであって、第６図（ａ）に示される様に
水平方向には、相対的に弱いプリフォーカスレンズと主
レンズとで集束されている。垂直方向には第６図に示さ
れる様にォーカスレンズと主レンズとで集束されてい
る。このとき、強いプリフォーカスレンズで予備集束さ
れた電子ビームは、主レンズ部でのビーム径は、水平方
向のそれよりも小さい。従って、もし主レンズの強さ
が、水平方向と同じならば、アンダーフォーカス状態と
なるが、垂直方向よりも強い主レンズとなっているの
で、水平方向と同程度に最良状態に集束することができ
る。

次に、第７図は、電子ビームが画面周辺部に偏向され
て、集束電圧が上昇した場合であるが、（但し、便宜上
電子ビームは直進していると表現）水平方向は第７図
（ａ）に示される様に、プリフォーカスレンズ，主レン
ズ共に相対的に変化は少ない。一方、垂直方向は第７図
（ｂ）に示される様に、プリフォーカスレンズの強さは
ほとんど変化しないが、主レンズは相対的に弱くなる。
従って、垂直方向のみにアンダーフォーカス状態となる
のである。

次にプリフォーカスレンズと主レンズの非対称性の最
適設計について述べる。先ず、プリフォーカスレンズに
ついては、第８図の電子銃電極斜視図に示すように、溝
部の深さ（ｄ）を深くすれば、非対称性は強くなる。更
に、非対称性を強くする場合には、例えば第２電極（2
0）の第３電極（31）と対向する面に、孔部が凹状とな
るように水平方向に長い溝部を追加することもできる。
次に、主レンズ部については、第９図の電子銃電極斜視
図に示すように、板状体の長さｌを長くすれば非対称性
が強くなる。又第１図（ｂ）に示される第３電極（30）
の開孔部に設けた円筒状突き出し部の長さ（ls）長くし
て、板状体の長さｌを弱くすれば、非対称性は弱くな
る。また、開孔（321），（322），（323）を平方向に
長軸を有する楕円状の非円形開孔とすれば、非対称性は
強くなる。

第１図に示す実施例では、バイポテンシャル型電子銃
について説明したが、他の形式の電子銃、例えば第10図
に示すようなクォードラポテンシャル型と呼ばれる複合
型電子銃にも適用できる。第10図（ａ）及び（ｂ）は複
合型電子銃の水平方向及び垂直方向の概略断面図であ
る。即ち、第10図（ａ）において第１電極（10），第２
電極（20），第３電極（30），第４電極（40），第５電
極（60），第６電極（70）がこの順に配置されている。
第３電極（30）の第２電極（20）側には、第１図の実施
例と同様に溝部が設けられている。第５電極（60）の内
部には、板状体（50）が配設されている。第５電極（6
0）と第６電極（70）の対向面には、厚い板状体に３個
の開孔が穿設された電極（610），（710）が用いられて
いる。この厚板電極（610），（710）は、第１図に示
す、カップ状電極（32），（41）よりも開孔径が大きく
とれる利点がある。

第10図（ｂ）に示される様に第３電極（30）と第５電
極（60）は管内にて接続されて、例えば8kV,第２電極
（20）と第４電極（40）は管内にて接続され、600Vが印
加されている。第６電極（70）には25kV程度の高電圧が
印加される。かかる構造において、第２電極（20）と第
３電極（30）とで、プリフォーカスレンズ，第５電極
（60）と第６電極（70）とで主レンズが形成される。ま
た、第３電極（30），第４電極（40），第５電極（60）
とで補助レンズが形成され、プリフォーカスレンズで予
備集束された電子ビームを更に、集束し、主レンズで受
ける球面収差を軽減する。

次に第11図により、本発明によるカラー受像管装置の
駆動方法を説明する。第11図（ａ）は、電子ビームを偏
向する偏向電流と時間との関係図である。第11図（ｂは
偏向に同期して集束電圧に重畳するダイナミック電圧と
時間との関係図である。第11図（ａ）において偏向電流
がゼロ，つまり電子ビームが画面中央部にあるときは、
ダイナミック電圧もゼロであり、電子ビームが画面周辺
部に偏向されるに従い、ダイナミック電圧も、放物線状
に高くなっている。これにより、集束電圧は、画面周辺
部において、ダイナミック電圧の分だけ高くなるので、
前記のように電子ビームの垂直方向のみをアンダーフォ
ーカス状態とすることができる。また、第11図（ｂ）に
示される様にダイナミック電圧は集束電圧に重畳するの
みでよいから、集束電圧のソケット部での端子は従来通
り１つでよいことになる。

以上の実施例では、陰極が直線上に配列したインライ
ン型の電子銃について述べたが、デルタ型配列の電子銃
にも適用できる。また、電子銃型式としては、前記した
以外の型式、つまりユニポテンシャル型、あるいは、ト
ライポテンシャル型等の電子銃にも適用できることは言
うまでもない。

［発明の効果］ 以上述べた様に、本発明によるカラー受像管装置によ
れば、第12図に示すように画面中央部及び周辺部全てに
おいて、高い解像度が得られる。また、集束電圧は、従
来通り１つでよいから、ソケット部に特別の工夫を要す
ることはなく、かつ、ソケット部での放電の問題もな
い。更に、集束電源は１つでよいから、従来管との互換
性も比較的容易である。これらの利点を有する本発明に
よるカラー受像管装置は、その工業的価値は極めて高い
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は、本発明にかかわるカラー受
像管装置の電子銃部分の水平方向及び垂直方向の概略断
面図，第２図（ａ）及び（ｂ）は、水平方向及び垂直方
向の偏向磁界の非斉一性を表わす図，第３図は、従来の
カラー受像管における画面中央部と周辺部の電子ビーム
スポット形状を表わす図，第４図（ａ）及び（ｂ）はプ
リフォーカスレンズ部の水平方向及び垂直方向の要部断
面図、第５図（ａ）は、板状体のない場合の主レンズの
電界分布を表わす図、第５図（ｂ）は本発明にかかわる
主レンズの電界分布を表わす図、第６図（ａ）及び
（ｂ）は電子ビームが偏向を受けないときの水平及び垂
直方向の光学モデル図，第７図（ａ）及び（ｂ）は電子
ビームが偏向されたときの水平及び垂直方向の光学モデ
ル図、第８図は、本発明にかかわるプリフォーカスレン
ズ部を形成する電極の斜視図，第９図は本発明にかかわ
る主レンズ部を形成する電極の一部切欠斜視図，第10図
（ａ）及び（ｂ）は、本発明の他の実施例を示す電子銃
部の水平方向及び垂直方向の概略断面図，第11図（ａ）
は、偏向電流と時間との関係図、第11図（ｂ）はダイナ
ミック電圧と時間との関係図、第12図は、本発明による
カラー受像管装置の画面中央部及び周辺部における電子
ビームスポットビームスポット形状を表わす図である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、複数の水平方向に一列配置さ
   れた陰極を含む三極部と、プリフォーカスレンズ部と、
   主レンズ部と、前記それぞれのレンズを形成する電極に
   電圧を印加するための動作電圧供給装置とを有するカラ
   ー受像管装置において、前記プリフォーカスレンズを形
   成する一対の電極に関し、少なくとも相対的に高い電圧
   の印加される電極の電子ビーム通過孔を含む面は、もう
   一方の電極に対向して溝状の垂直方向に延長された凹部
   を有し、主レンズ部を形成する電極に関しては、集束電
   極の内部には、水平方向に平行で、かつ垂直方向に対向
   する一対の板状体が配設されており、電子ビームの偏向
   に同期して、集束電極に印加する電圧を変化させること
   を特徴とするカラー受像管装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のカラー受像管
   装置において、集束電極の主レンズ形成にかかる開孔
   は、水平方向に長軸を有する非円形開孔としたことを特
   徴とするカラー受像管装置。