JP2685485B2 - カラー受像管 - Google Patents

カラー受像管

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JP2685485B2 JP63089056A JP8905688A JP2685485B2 JP 2685485 B2 JP2685485 B2 JP 2685485B2 JP 63089056 A JP63089056 A JP 63089056A JP 8905688 A JP8905688 A JP 8905688A JP 2685485 B2 JP2685485 B2 JP 2685485B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラー受像管に係り、特に電子銃の電極構
造に関するものである。
〔従来の技術〕 第2図は、従来構造の電子銃を備えたカラー受像管の
平面図である。ガラス外囲器1のフエースプレート部2
の内壁に、3色の蛍光体を交互にストライプ状に塗布し
た蛍光面3が支持されている。陰極6,7,8の中心軸15,1
6,17はG1電極9,G2電極10,主レンズを構成するG3電極11,
および遮蔽カツプ13の、それぞれの陰極に対応する開孔
部の中心軸と一致し、共通平面上に、互いにほぼ平行に
配置されている。主レンズを構成するもう一方の電極で
あるG4電極12の中央の開孔部の中心軸は、上記中心軸16
と一致しているが、外側の両開孔の中心軸18,19はそれ
ぞれに対応する中心軸15,17と一致せず外側にわすがに
変位している。各陰極から射出される3本の電子ビーム
は、中心軸15,16,17に沿つて主レンズに入射する。G3電
極11は、G4電極12よりも低電位に設定され、高電位の電
極12は、遮蔽カツプ13,ガラス外囲器内部に設けられた
導電膜5と同電位になつている。G3,G4両電極の中心部
の開孔は同軸になつているので、中央に形成される主レ
ンズは軸対象となり、中央ビームは主レンズによつて集
束された後、軸に沿つた軌道を直進する。一方両電極の
外側の開孔は、互いに軸がずれているので、外側には非
軸対称の主レンズが形成される。このため、外側ビーム
は、主レンズ領域のうち、G4電極側に形成される発散レ
ンズ領域で、レンズ中心軸から中央ビーム方向に外れた
部分を通過し、主レンズによる集束作用と同時に、中央
ビーム方向への集中力をうける。こうして、3本の電子
ビームは、シヤドウマスク4上で、結像すると同時に、
互いに重なり合うように集中する。この様に、各ビーム
を集中させる操作を、静コンバーゼンス(以後STCと略
す)と呼ぶ。さらに各電子ビームは、シヤドウマスクに
より色選別をうけ、各ビームに対応する色の蛍光体だけ
を励起発光させ、スクリーンスポツトを形成する。ま
た、電子ビームを蛍光面上で走査するため、外部磁気偏
向ヨーク14が設けられている。
カラーブラウン管の解像度を向上させるには、蛍光面
3上のスクリーンスポツト径を小さくしなければならな
い。
電子ビームは、陰極6,7,8、G1電極9、G2電極10によ
り構成される陰極レンズ、G2電極10、G3電極11の中間に
形成されるプリフオーカスレンズ、および主レンズの3
種のレンズによつて集束され、スポツトを形成する。し
たがつて、スクリーンスポツト径を縮小するためには、
上記各レンズ収差を低減する必要がある。
このうち、プリフオーカスレンズの収差低減には、G2
電極10とG3電極11の間隔g2-3の短縮が効果があること
が、特開昭55−19728号公報に示されている。
また、主レンズの収差低減には、主レンズ電極の大口
径化が効果があるが、3本の電子ビーム中心軸15,16,17
が一平面上に並ぶインライン型電子銃では、従来の通常
の円筒レンズを用いたときその口径は、電子銃を収容す
る、ガラス外囲器1のネツク部分内径のほぼ25%以内に
抑えられていた。そこで、この限界を破るために、電極
開口形状を非円形にする方法が考えられる。特開昭58−
103752号公報に示された方法では、レンズ口径は実効的
にネツク部内径の35%程度まで拡大されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のプリフオーカスレンズ収差低減のための従来技
術は、通常の円筒レンズと組合わせたときは、スクリー
ンスポツト径低減に結びつかないという問題点があつ
た。本発明の目的は、上記従来技術の効果を十分に発揮
させ得る条件を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
電極対向面を非円形として実効的に口径を拡大するこ
とにより収差を低減した主レンズを採用した電子銃で、
G2,G3電極間隔g2-3を短縮したときはスクリーンスポツ
ト径が縮小される。
〔作用〕
第3図に、主レンズ球面収差によるスクリーンスポツ
ト径増大分Dspおよび熱初速度分散と空間電荷効果によ
るスクリーンスポツト径増大分Dst、さらにこれらの合
成スポツト型の値Dtの値を解析によつて求めた一例を示
す。解析条件は以下の通りである。
・主レンズ−シヤドウマスク間距離:340mm ・G4電極11電位:25kV ・G3電極12電位:7kV ・ビーム電流:4mA ・主レンズ口径:φ5.5mmおよびφ8mm 主レンズ口径φ5.5mmは、ガラス外囲器1のネツク部
分外径29mm(内径23mm)のカラーブラウン管に対する通
常の円筒レンズ口径のほぼ上限値である。口径φ5.5mm
の主レンズは球面収差が大きいためφ8mmの主レンズを
用いた場合に比較して、合成スポツト径Dtの値が大きく
なつている。このときスクリーンスポツト径を求めるた
めには、陰極レンズ,プリフオーカスレンズの収差の影
響も考慮すべきであるが、ここでは考慮していない。口
径φ5.5mmの主レンズでは、主レンズ出口ビーム直径が
1.5mm以上になると主レンズ球面収差の影響が強くな
り、合成スポツト径Dtが次第に増大していくことが分
る。
一方、口径φ8mmの主レンズの場合、Dtが増大を始め
るのは主レンズ出口ビーム直径が2mm以上になつたとき
である。
この口径φ8mmの主レンズは、ネツク部分外径φ29mm
のカラーブラウン管に対しては、円筒レンズを用いては
実現できないので、電極開口形状を非円形とした主レン
ズを用いる必要がある。ネツク部分の径を拡大すれば円
筒レンズでも口径φ8mmを実現できるが、偏向電力の増
大を招くという欠点があり好ましく無い。
〔実施例〕
第1図に、特開昭58−103752号公報に示された非円形
開形状をもつ主レンズを用いた実施例の概略を示す。こ
こでは、主レンズをG3電極101,G4電極102,G5電極103,G6
電極104により構成する。G3電極101,G5電極103には、共
通の中位の電位Vf、G4電極102にはG2電極9と共通の低
電位VG2、G6電極には高電位Ebを印加する。G3,G4,G5電
極101,102,103によりユニポテンシヤルレンズが形成さ
れ、G5,G6電極103,104によりバイポテンシヤルレンズが
形成されるので、この主レンズは2種類のレンズの合成
であるユニーバイポテンシヤルレンズと呼ばれる。
このように、2種類以上のレンズを複合した主レンズ
を多段形主レンズとよぶ。
バイポテンシヤルレンズ部の電極対向面には単一の横
長の非円形開口が設けられ、さらにG5電極103、G6電極1
04の内部に楕円形のアパーチヤをもつ電極板105,106が
設けられている。このバイポテンシヤルレンズ部はほぼ
口形φ8mmであつて、外径がφ29mm、内径φ23mmのネツ
ク部に収容するよう設計されたものについては円筒レン
ズと同等の特性をもつ。
第4図に、この実施例に対し、主レンズ各電極長を種
々に変化させ、主レンズ出口ビーム直径に対してスクリ
ーンスポツト直径の値の変化を解析した結果を示す。こ
こでは計算機シミユレーシヨンによつてスポツト径を解
析しており、第3図で考慮した諸要素に加えて、プリフ
オーカスレンズ,陰極レンズの収差も考慮されている。
解析の条件は、第3図に対する条件と同一で、主レンズ
口径はφ8mmである。
第4図より、主レンズ出口ビーム直径を増大させると
スクリーンスポツト直径を縮小できることが分るが、主
レンズ出口ビーム直径の増大は、偏向領域内でのビーム
径増大をもたらし、偏向収差による画面周辺部スクリー
ンスポツト径拡大を招く。しかし、第4図からはまた、
G2,G3電極10,101間距離g2-3を縮小すると、同一の主レ
ンズ出口ビーム直径に対してスクリーンスポツト直径が
低減されることが分る。すなわち、画面周辺部と中央部
との解像度の不均一性を増大させることなく、画面全域
の解像度向上をはかれる。
しかし、第4図からは、このスクリーンスポツト直径
低減効果が、主レンズ出口ビーム直径1.6mm以上のとき
に限られ、それ以下の値に対しては効果の無いことも分
る。
口径φ5.5mmの円筒レンズを用いたときは、主レンズ
出口ビーム直径を1.6mm以上にすると主レンズ収差増大
のため、かえつてスクリーンスポツト直径が増大する。
したがつてg2-3を短縮しても、口径φ5.5mmの円筒レン
ズではクリーンスポツト径縮小の効果を生じない。
第5図に、同様の解析を種々のg2-3の値の対して行
い、主レンズ出口ビーム径が1.9mmのときのスクリーン
スポツト径を求めた結果を示す。第5図には、口径φ5.
5mmの円筒レンズに対しても同様の解析を行つた結果を
併せて示す。実効口径φ8mmの主レンズでは、g2-3をG1
電極口径D1で規格化した値g2-3/D1が2以下になつたと
き急速にスクリーンスポツト径が縮小され、0.9以下か
らは一定値に近づくことが分る。g2-3/D1が2.5から0.7
まで変化したときのスクリーンスポツト径減少分の75%
までスポツト径を減少させるには、g2-3/D1が1.4以下に
する必要がある。また、g2-3を短縮することは、G2電極
10とG3電極101との間でのスパークが発生し易くなるの
で好ましくない。したがつて、スクリーンスポツト径縮
小効果の無くなる範囲である、g2-3/D1<0.9までg2-3
短縮することは、効果がないばかりでなく、性能悪化要
因となる。
以上より、g2-3/D1の最適範囲は、 0.9<g2-3/D1<1.4 となる。
第5図からは、口径φ5.5mmの円筒主レンズではg2-3
の短縮が、スクリーンスポツト径縮小に効果の無いこと
も分る。
また、このように主レンズ出口ビーム径を最適値にす
るためには、第1図のような、多段形の主レンズ各電極
長の最適な組合わせを見出す方法が良い。g2-3を短縮す
ると主レンズ出口ビーム径は増大する。また、実効口径
の大きな主レンズを用いるとレンズ強度が弱いため、第
2図に示すような従来例のようなバイポテンシヤルレン
ズで、所定のVfの値の範囲で、所定の位置にあるシヤド
ウマスク4上に電子ビームを集束させるためには、G3電
極11を長くする必要があり、これはやはり主レンズ出口
ビーム径の増大を招く。一方、G1電極,G2電極9,10の電
極寸法を変化させて主レンズ出口ビーム径を抑える手法
が行なわれているが、収差の増大を招き易く、また、可
変範囲も狭い。したがつて、主レンズ出口ビーム径が最
適値より拡大した場合、これを抑制するには多段形主レ
ンズ各電極長を変化させるのが、収差の増大も招かず、
また広い範囲で主レンズ出口ビーム径を制御できるので
好ましい。
第6図は、主レンズ出口ビーム径が2.0mmのときのス
クリーンスポツト径とG3電極間孔径D3との間の関係を解
析した結果である。解析の条件は、前掲の、第4図に示
す条件と同一で、g2-3/D1は1.2である。
第6図から分るように、D3/D1の値が3をこえると、
スポツト径は急速に増大する。したがつて、 D3/D1<3 とすることが必要である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、プリフオーカスレンズ収差低減の効
果を発揮させることができるので、スクリーンスポツト
径を縮小し、解像度向上をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の電子銃主要部の垂直方向断面
図、とA−A線断面図、第2図は従来の電子銃を備えた
カラーブラウン管の水平方向断面図、第3図は各種円筒
レンズを主レンズとして用いたときの、球面収差,熱初
速度分散と空間電荷効果、およびこれらの合成による各
スポツト径と主レンズ出口ビーム径の関係を解析的に求
めたグラフ、第4図,第5図および第6図はそれぞれ第
1図の実施例に対し、計算機シミユレーシヨンによりス
クリーンスポツト径を求めた結果を示すグラフである。 1……ガラス外囲器、2……フエースプレート、3……
蛍光面、4……シヤドウマスク、5……導電膜、6,7,8
……陰極、9……G1電極、10……G2電極、11……G3電
極、12……G4電極、13……遮蔽カツプ、14……外部磁気
偏向ヨーク、15,17……外側ビーム中心軸、16……中央
ビーム中心軸、18,19……G4電極外側開孔中心軸、101…
…G3電極、102……G4電極、103……G5電極、104……G6
電極、105,106……電極板。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス外囲器と、該ガラス外囲器内に順に
    設置された3極部、主レンズ部および蛍光面を具備し、
    上記3極部は上記蛍光面に向かって順に配置された、3
    本のインライン配列した電子ビームを発生する陰極,G1
    電極およびG2電極で構成されており、上記G2電極のG1電
    極対向面が平坦であり、上記主レンズ部は上記蛍光面に
    向かって順に配置されたG3電極、G4電極、G5電極および
    G6電極で構成されており、上記G3電極、G4電極およびG5
    電極により前段主レンズを、上記G5電極およびG6電極に
    より後段主レンズが形成され、後段主レンズを形成する
    G5電極およびG6電極は上記インライン配列した3本の電
    子ビームに共通の単一開口を有する筒状電極であって、
    上記G1電極の開孔径D1と上記G2電極と上記G3電極との間
    隔g2-3が 0.9<g2-3/D1<1.4 なる関係を満たしていることを特徴とするカラー受像
    管。
  2. 【請求項2】上記後段主レンズの口径が8mm以上である
    ことを特徴とする請求項1記載のカラー受像管。
  3. 【請求項3】上記G3電極の上記G2電極側の開孔径D3と上
    記G1電極の開孔径D1は D3/D1<3 なる関係を満たしていることを特徴とする請求項1又は
    2に記載のカラー受像管。
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