JP2645063B2 - カラー受像管装置 - 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、単電子ビーム又は複電子ビーム方式のカラ
ー受像管に関し、解像度を改善し、フォーカス品位を均
一に保つ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11
図（ａ）の如く、ピンクッション状に、垂直偏向磁界を
第11図（ｂ）の如く、バレル状に各々歪ませた非斉一磁
界とすることにより、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ことが可能
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12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、画面周
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11
図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束を弱められ、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を防ぐため
に、主レンズ部が集束電極と最終加速電極及び前２者の
間に配設された１個又は複数個の中間電極とから成り、
管内で、かつ電子銃近傍に具備した抵抗により、最終加
速電圧を所定の値に分割し、前記中間電極に印加する電
子銃において、集束電極と最終加速電極の中間電極に対
向する側を開孔部を有する平板状とすることにより、４
極子レンズを形成し、集束電極に電子ビームの偏向に同
期して上昇する電圧を加えることが提案されている。ま
た、このような構造の電子銃では、画面センターでの解
像度も改善されるため、集束電圧を一定電圧に固定した
通常動作のカラー受像管にも使われる。

しかしながら、この様に主レンズを４極子レンズ設計
とした場合には、一般に従来の集束電圧を調整した場
合、電子ビームの垂直径が主として調整され、水平径は
ほとんど調整されないという不都合が生ずる。

従って、集束電圧を調整する際には、電子ビームの垂
直径と水平径の妥協調整を強いられることになり、電子
銃本来の性能を発揮することができなく、カラー受像管
システムとして、品位の均一性がそこなわれる。

従来技術の一つとして、集束電極を少なくとも２分割
して、集束電極の中間部に４極子レンズを用いて水平方
向と垂直方向のフォーカスを別々に調整するという手法
が一部使れているが、この手法では、水平方向と垂直方
向の干渉が強く、即ち、どちらかの調整をしたらもう一
方の調整がずれてしまうという問題がある。又、高圧の
２電位調整なのでステムピンやテレビセットのフォーカ
スパック等の変更を要するので好ましくない。

また、抵抗器の接地側端子に管外において、可変抵抗
を設け、フォーカス調整することが米国特許4672269号
明細書で提案されているが、これは一電位のみの調整で
あり、電子ビームの水平方向と垂直方向とを別々に調整
するということは開示されていない。

また、特開昭51−76072号公報には、いわゆるトライ
ポテンシャル型電子銃が開示されている。この電子銃の
フォーカス調整は２電位方式であるが、主レンズ系は回
転対称系であり、ビームスポットの水平径と垂直径を別
々に調整するという概念は含まれていない。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように、従来技術では、フォーカス調整を
する際、電子ビームの水平方向と垂直方向とで、妥協調
整を強いられていた。

あるいは、フォーカス調整を２電位で行なう方法でも
水平方向と垂直方向の干渉が強いため調整しにくく、更
に高圧の２電位調整のため、フォーカスパックやステム
ピンの変更を要するという難点があった。

本発明では、主レンズが４極子レンズとなっており、
水平方向のレンズ作用は、垂直方向のレンズ作用より非
常に弱く、集束電圧の可変によって画面上で水平方向の
ビーム径をほとんど変えずに垂直方向のみのフォーカス
調整ができる。

又、前記抵抗器接地側端子に管外において電圧調整手
段を設けることによって水平方向のみのフォーカス調整
をすることができる。

本発明は、フォーカスパックやステムピンの変更をす
ることなく電子ビームスポットの縦横両方向とも最良調
整することができ、品位の均一なカラー受像管装置を提
供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は陰極と前記陰極から射出される電子ビームに
対応した開孔を有する少なくとも、集束電極,1個又は複
数の中間電極，最終加速電極がその順に配設された電子
銃と、抵抗器が管内の電子銃近傍に具備されると共に、
最終加速電極に供給する電圧を前記抵抗器により所定値
に分割し、この分割された電圧を所定の中間電極に供給
するカラー受像管装置において、前記集束電極近傍に
は、相対的に垂直方向に強い集束作用を有する非対称性
集束電界が形成され、前記最終加速電極近傍には、相対
的に垂直方向に強い発散作用を有する非対称性発散電界
が形成され、前記非対称性集束電界と、非対称性発散電
界とが前記中間電極により実質的に分離されており、且
つ、前記集束電極には第１の電圧調整手段が接続され、
前記抵抗器の接地側端子には第２の電圧調整手段を設け
ることにより、電子ビームスポットの垂直方向と水平方
向を実質的に独立に調整することが可能なカラー受像管
装置を得ることができる。

（作用） 集束電極内への電界の浸透は、水平方向には中央開孔
と両側開孔からの電界の浸透が干渉することにより、垂
直方向の浸透よりも相対的に弱くなる。つまり言いかえ
ると、水平方向よりも垂直方向に強い非対称な集束電界
が形成される。同じように考えて、最終加速電極内へ浸
透する電界は水平方向よりも垂直方向に強い非対称な発
散電界が形成される。

従って、第１の電圧調整手段が接続された集束電圧を
変化させた場合、画面上で電子ビームスポットの垂直方
向の変化に比べて、水平方向の変化は非常に少ない。即
ち、垂直方向のフォーカス調整をほぼ独立に調整でき
る。

又、抵抗器の接地側端子に接続された第２の電圧調整
手段を可変することによって、前記中間電極に印加され
る電圧を可変することができる。又、電子レンズの結像
状態及び前記集束電界による非対称レンズと、発散電界
による非対称レンズのバランスを変えることによって、
画面上で電子ビームの縦横比を変化させることができ
る。この非対称レンズのバランスを変えてフォーカス調
整する時、電子ビーム径は垂直方向，水平方向両方とも
変化する。しかし、結像系の集束状態が、水平方向のビ
ームの変化を助長する方向へ、垂直方向のビームの変化
をキャンセルする方向へ変化するため、トータルとし
て、垂直方向のビームの変化は非常に少なく、実質的に
水平方向を単独に調整することができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示すカラー受像管装置の
電子銃部分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），（KB），第１電極（10），
第２電極（20），第３電極（30），第４電極（40），第
５電極（50），複数の中間電極（70），（80），及び第
６電極（60），コンバーゼンスカップ（90）がこの順に
配置され、絶縁支持棒（図示せず）により支持・固定さ
れている。

電子銃の近傍には、第１図（ｂ）に示される様に抵抗
器（100）が具備され、一端（110）は第６電極（60）に
接続され、他端（120）は接地、そして中間点（130），
（140）はそれぞれ所定の中間電極（70），（80）に接
続されている。また、抵抗器（100）の一端（110）には
動作電圧供給装置（131）が接続されている。

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）の開放端を突き合わせてあり、第２電
極側には、第２電極（20）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が穿設され
ている。第４電極側には径大な３個の開孔が穿設されて
いる。第４電極（40）も２個のカップ状電極（41），
（42）の開放端を突き合わせてあり、それぞれには、３
個の径大な開孔が穿設されている。第５電極（50）は、
複数のカップ状電極（51），（52），（53），（54）か
ら構成され、各々には３個の径大な開孔が穿設されてい
る。中間電極（70），（80）は、厚板電極に径大な３個
の開孔が穿設されている。第６電極（60）は、２個のカ
ップ状電極（61）（62）から構成され、各々には、３個
の開孔が穿設されている。カップ状電極（62）の底部に
はコンバーゼンスカップ（90）が固着されている。尚、
開孔は、第１電極から第６電極まで、全て円形開孔とす
る。

陰極（KR），（KG），（KB）には、例えば150V程度の
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）と第５電極（50）は管内にて接続され、約7kVが
印加され集束電圧となる。第４電極（40）は管内にて第
２電極（20）と接続されている。そして、第６電極（6
0）には、25kV〜30kV程度の最終加速電圧が印加され
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、三極部から出射する電子ビームを予備
集束する。第３電極（30），第４電極（40），第５電極
（50）とで、補助レンズが形成され、電子ビームを更に
予備集束する。

抵抗器（100）により、中間電極（70）には高電圧の
約40％の電圧が供給され、中間電極（80）には高電圧の
約65％の電圧が供給される。

抵抗器（100）の下端には、管外に可変抵抗器（105）
が接続されており、この可変抵抗器（105）によって、
中間電極（70），（80）の電圧を可変できるようになっ
ている。第５電極（50），中間電極（70），（80），第
６電極（60）とで主レンズが形成され、電子ビームを画
面上に最終的に集束する。このような主レンズは中間電
極（70），（80）により主レンズ領域が拡張されている
ので、拡張電界レンズと呼ばれ、長焦点レンズとするこ
とができるものである。

次に第２図により、本発明による電子銃の主レンズ部
に形成される等電位分布について説明する。第２図
（ａ）は、水平方向断面図，第２図（ｂ）は垂直方向断
面図である。第５図（50），中間電極（70），（80），
第６電極（60）であり、抵抗器は図示していない。ま
ず、第２図（ａ）に示す水平方向断面図では、第５電極
（50）内に浸透する集束性電界は、中央孔（542），両
側孔（541），（543）に対応する等電位線が共通とな
る。一方、第２図（ｂ）に示す垂直方向では、電極の側
壁（55）の影響により、等電位線の曲率は、水平方向よ
りも小さくなる。つまり、垂直方向の集束作用は、水平
方向よりも相対的に強くなる。

同じように考えて、第６電極（60）内に浸透する発散
性電界は、垂直方向が水平方向よりも相対的に強くな
る。

以上の考え方により、本発明による主レンズの集束作
用は、集束電界と発散電界が分離・独立しており、かつ
集束電界は相対的に垂直方向に強く、発散電界は相対的
に垂直方向に強いレンズとなっている。これを光学モデ
ルを用いて概念的に説明すると、第３図の様になる。第
３図（ａ）は、水平方向の集束モデルを示した図であ
り、主レンズ部の集束電界に相当する凸レンズ部（20
0）では比較的弱い集束を受け、主レンズ部の発散電界
に相当する凹レンズ部（300）では比較的弱い発散を受
ける。一方第３図（ｂ）に示すように、垂直方向は、凸
レンズ部（210）では比較的強い集束を受け、凹レンズ
部（310）で比較的強い発散を受ける。従って、集束の
過程は異なるが最終的な画面でのビーム径は水平と垂直
でほぼ等しくなる。

ここで、集束電圧を調整しても前述の如く、電子ビー
ムの垂直径のみ変化して、水平径はほとんど変化しない
ので水平方向のビーム径と垂直方向のビーム径は必ずし
も等しくならない。このような場合、画面中央でのビー
ムが縦長や横長といった非円形ビームとなってしまう。
従って、このようなビームをフォーカス調整する場合、
通常垂直方向と水平方向で妥協調整をするのが一般的で
ある。

本発明では、前述の通り、集束電界と発散電界が中間
電極（70），（80）によって分離・独立しているため、
集束電圧を変えることによって、発散作用をほとんど変
えずに、集束作用のみを変えることができる。また水平
方向より、垂直方向のほうが相対的に強いレンズ作用を
受けるため、集束電圧を変えることによって、実質的に
垂直方向のみのフォーカス調整をすることができる。

例えば、集束電圧を上昇させた場合、第４図に示すよ
うに、集束電界に相当する垂直方向の凸レンズ部（21
0）は、集束電極とこの電極に隣接する中間電極の間の
電位差が小さくなるので弱くなる。この時、垂直方向の
発散電界に相当する凹レンズ部（310）は、中間電極（8
0）と最終加速電極（60）の間の電位差が変わらないの
で、変化しない。従って、集束電圧の変化によって、垂
直方向は凸レンズ部（210）のみが変化する。

また、集束電圧を上昇させた場合、第５図に示すよう
に、水平方向の集束電界に相当すると凸レンズ部（20
0）は、垂直方向と同様に弱くなる方向に変化するが前
述の通り、水平方向のレンズは、垂直方向のレンズに比
べて、非常に弱いレンズとなっているので、集束電圧を
変化させたときの垂直方向と水平方向の凸レンズ部（21
0），（200）の変化率は、相対的に水平方向の方が非常
に小さい。従って、水平方向の主レンズ部は、初期状態
とほとんど変わらない。

以上のようなことから、集束電圧を変化させたときの
電子ビームのスポット形状の変化は、第６図のように変
化し、実質的に垂直方向のみのフォーカス調整をするこ
とができる。

次に抵抗器（100）の接地側端子に設けた可変抵抗器
（105）を可変することによって、抵抗器（100）の分割
比を変えることができ、中間電極（70），（80）に印加
される電圧を可変することができる。従って、非対称集
束電界と非対称発散電界のバランスを変えることができ
るので、画面上でのビームの縦横比を変化させることが
できる。尚、非対称電界の作用としては、非対称集束電
界では、ビームを相対的に水平方向にアンダーフォーカ
スの横長方向にする作用があり、非対称発散電界では、
ビームを相対的に垂直方向にアンダーフォーカスの縦長
方向にする作用がある。

例えば、可変抵抗器（105）を大きくした場合、抵抗
器（100）の接地側端子の電位は上昇するため、中間電
極（70），（80）の電位も上昇する。

この状態を光学モデルを用いて水平と垂直の相対関係
を説明する。第７図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ水平方
向及び垂直方向の光学モデルである。第７図（ａ）及び
（ｂ）に示すように、中間電極（70）と集束電極（50）
の間の電位差が大きくなるため、集束電界に相当する凸
レンズ（200），（210）のレンズは強くなり、中間電極
（80）と最終加速電極（60）の間の電位差は小さくなる
ので、発散電界に相当する凹レンズ部（300），（310）
は弱くなる。

従って、前述の通り、非対称集束電界が強くなり、非
対称発生電界が弱くなるので、ビームスポットは相対的
に横長方向に変化する。また、可変抵抗器（105）を小
さくした場合は逆の相対的に縦長方向に変化する。

これらを抵抗器（100）の接地側端子電位ＶREとビー
ムの相対的な縦横比の変化の関係で表したものを第８図
（ａ）に示す。

更に、可変抵抗器（105）の変化によって、中間電極
（70），（80）の電位が変化すると、主レンズ全体の結
像系も変化する。可変抵抗器（105）を大きくして、中
間電極（70），（80）の電位が上昇した場合、結像系と
しては、全体的にアンダーフォーカス方向に変化し、逆
の場合、オーバーフォーカス方向に変化する。これを抵
抗器（100）の接地側端子電位ＶREに対して、描いたも
のを第８図（ｂ）に示す。

ここで、抵抗器（100）の接地側端子に設けた可変抵
抗（105）を可変してフォーカス調整をする場合、ま
ず、第９図（ａ）の（Ａ）に示すような水平方向にハロ
ーの出た縦長ビームの場合、可変抵抗器（105）を大き
くして、中間電極（70），（80）の電位を上げることに
よって、非対称レンズのバランスは縦長方向に変化する
ので、第９図（ａ）の（Ｂ）のように変化する。同時に
結像系の変化によって、全体的にアンダーフォーカスに
変化するので、第９図（ａ）の（Ｃ）ようになる。

従って、最終的に垂直方向のビーム径はほとんど変え
ずに水平方向のみのフォーカス調整ができる。

また、逆に垂直方向にハローの出た横長ビームの場
合、同じような考え方で第９図（ｂ）の（Ａ）から
（Ｃ）のように変化する。

従って、可変抵抗器（105）を可変することによっ
て、垂直方向ビーム径をほとんど変えることなく、水平
方向のみのフォーカス調整ができる。

前記実施例では、抵抗器（100）の下端に可変抵抗器
（105）を設けた場合について述べたが、本発明は、こ
れに限らず、第10図に示すように抵抗器（100）の接地
側端子に、可変できる電圧（106）を印加することによ
っても可能である。

前記実施例では、通常動作の電子銃について述べた
が、本発明はこれに限らず、ダイナミックフォーカス用
の電子銃でも良い。

具体的実施例の中で、抵抗器（100）の接地側端子に
管外から接続される可変抵抗（105）の抵抗値は、０
［Ω］〜100［ＭΩ］程度、抵抗器（100）の接地側端子
に電圧を印加する場合の電圧値は0V〜１（kV）Max程
度，集束電圧は陽極高圧の28％程度である。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明による電子銃を装備したカラ
ー受像管装置によれば、フォーカス調整の際、電子ビー
ムの垂直方向と水平方向の妥協調整を強いられることな
く、垂直方向と水平方向を実質的に独立に調整すること
ができる。また、フォーカスやステムピン等は従来と同
じでよいので、従来管との互換性も良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すカラー受像管装置の電
子銃部分の概略断面図，第２図は本発明による電子銃部
分の主レンズ部の等電位分布を表わす模式図，第３図
（ａ）及び（ｂ）は、本発明による電子銃部分のそれぞ
れ水平方向及び垂直方向の主レンズ部光学モデル，第４
図及び第５図は本発明の動作原理を説明するための主レ
ンズ部光学モデル，第６図は本発明による電子銃部分の
集束電圧と電子ビーム径の関係を表わした特性図，第７
図（ａ）及び（ｂ）は本発明の動作原理を説明するため
の主レンズ部の水平方向及び垂直方向の光学モデル，第
８図（ａ）及び（ｂ）は、本発明による電子銃部分の抵
抗器の接地側端子電圧と電子ビームの関係を表わした特
性図，第９図（ａ）及び（ｂ）は本発明を説明するため
の電子ビームの模式図，第10図は、本発明の他の実施例
を示すカラー受像管装置の電子銃部分の概略断面図，第
11図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ水平及び垂直偏向磁界
中の電子ビームを説明する概念図，第12図は、従来のカ
ラー受像管の画面中央部，周辺部の電子ビーム形状を表
わす模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 正和 埼玉県深谷市幡羅町１―９―２ 株式会 社東芝深谷ブラウン管工場内 (56)参考文献 特開 昭64−38947（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−136738（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−163541（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陰極と前記陰極から射出される電子ビーム
   に対応した開孔を有する少なくとも、集束電極、１個又
   は複数の中間電極，最終加速電極がその順に配設された
   電子銃と、抵抗器が管内の電子銃近傍に具備されると共
   に、最終加速電極に供給する電圧を前記抵抗器により所
   定値に分割し、この分割された電圧を所定の中間電極に
   供給するカラー受像管装置において、前記集束電極近傍
   には、相対的に垂直方向に強い集束作用を有する非対称
   性集束電界が形成され、前記最終加速電極近傍には、相
   対的に垂直方向に強い発散作用を有する非対称性発散電
   界が形成され、前記非対称性集束電界と、非対称性発散
   電界とが、前記中間電極により実質的に分離されてお
   り、且つ前記集束電極には第１の電圧調整手段が接続さ
   れ、前記抵抗器の接地側端子には第２の電圧調整手段が
   設けられていることを特徴とするカラー受像管装置。