JP2692837B2

JP2692837B2 - カラー受像管装置

Info

Publication number: JP2692837B2
Application number: JP63056216A
Authority: JP
Inventors: 武敏下間; 英治蒲原; 繁菅原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1988-03-11
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JPH01232644A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はカラー受像管装置に関し、特にインライン配
列された３本の電子ビームを集束、集中させるカラー受
像管装置に関する。

（従来の技術）カラー受像管（100）は第９図に示す如く、スクリー
ン面（101）をもつフェースプレート（102）とこのフェ
ースプレートの側壁部（102′）にフアンネル（103）を
介して連結されたネック（104）とこのネックに内装さ
れた電子銃（105）と、前記フアンネルからネックにか
けてこの外壁に装着された偏向装置（106）と、前記ス
クリーンに所定間隔をもって対設された多数のアパーチ
ャ（107）を有するシャドウマスク（108）と、前記フア
ンネルの内壁に前記ネックの一部まで一様に塗布された
導電膜（109）とフアンネルの外部に塗布された導電膜
（109）及びフアンネルの一部に設けられた陽極端子
（図示せず）とから成る。

前記スクリーンには赤、緑、青色の蛍光体（101）が
ストライプ状に多数塗布されていて電子銃から出た３本
の電子ビーム（B_R），（B_G），（B_B）はシャドウマスク
により選択されそれぞれの蛍光体を衝撃し、これを発光
させる。

電子銃はインライン配列の平行な３本の電子ビームを
形成、加速、制御するための電子ビーム発生部GEと、こ
れらのビームをそれぞれスクリーン上に集束、集中させ
るための主電子レンズ部MLを有し、これによりスクリー
ン中央部（111）において３本の電子ビームを集束且つ
集中し、この３本の電子ビームを前記偏向装置により、
スクリーン全面に偏向走査することによりラスタを形成
する。

この偏向装置により偏向される電子ビームの偏向中心
面での３本の電子ビーム間隔S_Dが小さいもの程偏向され
た３本の電子ビームの集中度合（コンバーセンス）は良
好であり、且つ偏向に要する偏向電力も少なくて済むと
いう利点がある。

このようなカラー受像管の画像性能を向上させるには
前記電子銃の性能を向上させスクリーン上のビームスポ
ット径を小さくさせねばならない。

電子銃の性能を向上させる有効な方法は主電子レンズ
部の性能を向上させることである。

一般に主電子レンズ部は開孔を有する複数の電極が同
軸上に配置されそれぞれ所定の電位が印加されることに
よって形成される。このような静電レンズは電極構成の
違いによりいくつかの種類があるが、基本的には電極開
孔径を大きくした大口径レンズを形成させるか又は、電
極間の距離を長くして緩やかな電位変化にして長焦点レ
ンズを形成することによりレンズ性能を向上させること
ができる。

しかし、カラー受像管の電子銃は一般に細いガラス円
筒であるネック内に封入されるため、まず電極の開孔、
即ちレンズ口径が物理的に制御される。また、電極間に
形成される集束電界がネック内の他の不所望な電界の影
響を受けないようにするために電極間の距離が制限され
る。

特に、シャドウマスク型カラー受像管のように３本の
電子銃がデルタ配列やインライン配列として一本化した
場合には前述した如く電子ビーム間隔（Sg）が小さなも
の程、３本の電子ビームをスクリーン全面の近傍で一点
に集中させ易いし、また偏向電力が小さいという利点が
あるので、電子銃間隔を小さくするために電極の開孔は
さらに小さくせざるを得ない。

そこで、同一平面上に並んだ３個の電子レンズを完全
に重ね合せ１個の大きな電子レンズとし、この大口径電
子レンズにより電子レンズ性能を最大限に発揮させよう
とする方法が特公昭49−5591号公報（米国特許第3,448,
316号明細書）、米国特許第4,528,476号明細書、特公昭
47−43993号公報、特公昭48−14502号公報、米国特許第
3,011,090号明細書、米国特許第2,861,208号明細書、米
国特許第2,726,348号明細書、特開昭53−69号公報や特
開昭62−217541号公報などに提案されている。

一般にビーム間隔がSgの３本の平行電子ビーム
（B_R），（B_G），（B_B）が１個の共通大口径電子レンズ
LELを通過すると、第10図の様に中央の電子ビーム
（B_G）が適正集束した状態では両側の電子ビーム
（B_R），（B_B）は過集束状態、且つ過集中状態となると
共に大きなコマ収差を伴ないスクリーン（101）上で
は、３本のビームスポット（SP_R），（SP_G），（SP_B）
は大きく離れ両側のビームは歪む。

これら３本の電子ビームの集束状態を合せ、コア収差
分を減少させるには、電子レンズLELのレンズ口径Ｄに
対する３本のビームの間隔Sgをある程度小さくしてゆけ
ば実用上問題はなくなるが、３本のビームのスクリーン
上での集中状態に関してはSgを極めて小さくしなければ
ならず、電子ビーム発生部の機械的配置が困難となる。

そこで、特公昭49−5591号公報（米国特許第3,448,31
6号明細書）及び米国特許4,528,476号明細書では第11図
に示す如く電子レンズLELに入射する３本の電子ビーム
に予め傾角θをもたせておいて３本の電子ビームが同時
に電子レンズLELの中央部を通過するようにして３本の
ビームの集束状態を合せ、その後、発散していく両側の
ビームを反対方向に極めて強く（φ゜）偏向させスクリ
ーン上で３本のビームが集中する様にしている。従って
両側のビームには大きな偏向収差又はコマ収差が発生す
るという問題を有する。

又、この偏向を特公昭49−5591号公報では、静電偏向
板により行なっているが、この場合にはさらに以下の欠
点を有する。即ち、カラー受像管では電子ビームの電流
は大きいので電子レンズLEL中での電子ビームの径もか
なり太くなっていて、電子レンズ中では３本の電子ビー
ムは重なっている。その後電子レンズにより各電子ビー
ムは収束され遠く離れたスクリーン上に結像するが、前
記静電偏向板を設置する位置l_dはこれら３本の電子ビー
ムが完全に分離したところに置かねばならない。

このため、電子レンズからかなり離れたところに静電
偏向板を配置することになり、電子銃の全長は非常に長
くなってしまう。このため、電子レンズからスクリーン
までの距離即ち、像点距離Ｑが長くなり電子光学的倍率
は劣化（大きくなる）し、スクリーン上のビームスポツ
ト径は悪く（大きくなる）なっていく。また、電子銃の
全長が長くなることはカラー受像管の全長が長くなるこ
とであり、これはカラー受像管の経済性を著しく損うた
め極めて好ましくない。

米国特許第4,528,476号では、第12図の如く、第１の
共通電子レンズL₁を通過して互いに離れていく３本の電
子ビームに対し、再度第２の共通電子レンズL₂により集
中させる方法を示しているが、この場合には、さらに以
下の問題を有する。

即ち、一般に１つの電子レンズLELにより１本の電子
ビームB_Gを所定のスクリーン上に集束させるようにした
とき第13図の如く、軸上の物点から出たビームは像面
（スクリーン）へ結像しているので、球面収差を無視す
ると、この状態のとき同じ物点から出た３本の電子ビー
ムB_R,B_G,B_Bもスクリーン上に集中することになる。即
ち、球面収差を無視すると第13図からよく判るように集
束のための物点位置と、集中を行なうための軸上の出射
点は基本的には同じ位置になければならない。然るに、
米国特許4,528,476では第1,第２の電子レンズL₁,L₂によ
り集束するようになされているが、集中作用をおこす第
２の電子レンズL₂へ入射する３本のビームの軸との交点
O_Cは第１の電子レンズL₁の中にあり、集束作用のための
物点位置Ｋと前記交点（O_C）は大きく異なっている。従
って、各ビームを集束させることと、集中させることを
完全に一致させることは極めて困難であることが容易に
判る。

また、米国特許第3,011,090号、米国特許第2,861,208
号、米国特許第2,726,348号、特開昭53−69号公報では
第14図の如く３個の開孔をもつ低電位電極G₄の次に共通
開孔をもつ高電位電極G₅を配置させることによって両側
の電子ビームが互いに離れる方向へ曲げられることを利
用して３本の電子ビームのスクリーン面での集中を狙っ
たものである。従って、第15図の如く平行な３本の電子
ビームは個別な３個の集束電子ビームL_Cを別々に通過し
その後すぐ共通な大きな１個の発散電子レンズL_Dとを通
過するので、全体的には各ビームは集束作用を受けなが
ら両側の電子ビームは互いに離れる方向へ発散してい
く。

この状態で共通な大きな１個の集束電子レンズLELに
入射し、各ビームとはそれぞれ集束作用を受けると共に
両側の電子ビームは集中作用をうけることになる。

上記米国特許第3,011,090号、米国特許第2,861,208
号、米国特許第2,726,348号は集束作用を主として個別
な３個の集束電子レンズL_Cで行なわせ共通大口径電子レ
ンズLELは主として集中作用を行なわせるようにしたも
のであるに対し、特開昭53−69号公報は集束作用を主と
して共通大口径電子レンズLELで行なわせるようにした
ものでかるから後者の方が電子銃の性能は向上するもの
と考えられる。

しかし、特開昭53−69号公報では、集束性能を向上さ
せるため大口径電子レンズLELの性能を生かそうとすれ
ば、大口径電子レンズLELは強くなるので、スクリーン
上で３本のビームを集中させるために両側のビームの発
散角αは大きくしなければならない。このため、３個の
開孔をもつ低電位電極と共通開孔をもつ高電位電極によ
って形成される発散レンズL_Dを強くさせねばならない
が、このとき同時に第１の集束電子レンズL_Cも強くな
り、従ってビームはスクリーンの手前で集束（過集束）
してしまい、スクリーン上でのビーム径は大きくなるの
で大口径電子レンズの性能を十分に発揮させることがで
きない。

即ち、第14図に示すように３つの開孔をもつ低電位電
極G₄の次に共通開孔をつ高電位電極G₅を配置させた場合
その等電位線の様子からも明らかなように小口径の集束
レンズL_Cと大口径の発散レンズL_Dが対になって形成さ
れ、この集束レンズL_Cの働きがかなり強いということの
ため、次のG₅、G₆によって形成される大口径レンズLEL
のレンズ性能を発揮させることができないという問題が
ある。

一方、カラー受像管は一般に電磁偏向装置によって電
子ビームをスクリーン上に走査している。特に、インラ
イン型電子銃では、偏向装置の偏向ヨークにサドル型や
トロイダル型を用いて、水平偏向磁界分布をピンクッシ
ョン形状に、垂直偏向磁界分布をバレル形状にそれぞれ
歪まさせて、スクリーン全域にわたって適正なコンバー
ジェンスが得るようなセルフコンバージェンス方式を採
っている。

このように偏向磁界によって、電子ビームが偏向され
ると、電子ビームは水平偏向磁界の影響でＶ方向に極め
て強い収束作用を受ける。例えばビームスポット形状
は、スクリーンの水平端で縦長形状となり、スクリーン
周辺部でビーム径は大きくなり解像度が劣化するという
問題がある。

（発明が解決しようとする課題）本発明の目的は、３本の電子ビームをスクリーン付近
で集束、集中させて使用するカラー受像管において、３
本の電子ビームに対して共通な大口径電子レンズを用い
ることによって、スクリーン上のビームスポット径を小
さくしようとするとき発生する問題：即ち、集中作用を行なうときに発生する偏向収差又は
コマ収差の問題、電子銃の長大化ひいてはカラー受像管
の長大化の問題、集束と集中を同時に行なうことが難しいという問題、或いは、大口径電子レンズの性能を十分発揮できない
という問題、さらに、電磁偏向装置でビームをスクリーンに偏向し
たときに受ける偏向収差によるビームスポットの劣化の
問題を解決して、高解像度、高信頼性で経済性に優れ、
実用性に富んだカラー受像管を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は電子銃部、偏向部、およびスクリーン部を備
え、前記電子銃部から発射されるインライン配列の電子
ビームを前記偏向部により垂直方向および水平方向に
し、その偏向量に同期して、前記電子ビーム通路の一部
に配置したアスティグレンズの強さを動的に変えること
により、電子ビームスポットの偏向収差歪を軽減するカ
ラー受像管装置において、前記電子銃部は相互に平行な３本の電子ビームを発
生、加速、制御する電子ビーム形成部と、この電子ビー
ムを集束、集中させる主電子レンズ部とを備え、この主電子レンズ部は、前記電子ビーム形成部から発
射された３電子ビームのうち両側の電子ビームを中央の
電子ビームから離れる方向へ偏向させる静電偏向部と、
この静電偏向部を通過した３電子ビームを集束、集中す
る共通開孔を有する第１の電子レンズ部を備え、前記アスティグレンズを前記静電偏向部近傍に配置し
たことを特徴とする。

（作用）上記構成とすることによって、第１の電子レンズ即ち
共通大口径電子レンズへ入射する両側の電子ビームの入
射角α（発散角）は第１の電子レンズの集束作用とは全
く関係なく調整できるため、３本の電子ビームの集束と
集中を同時に満足するように容易にできること。また大
口系電子レンズの手前において両側の電子ビームの入射
角αを調整してスクリーン上において３本のビームを集
中させ得るので電子銃が必要以上に長くならない。

また、偏向装置によって３電子ビームをスクリーンに
偏向する時、その偏向量に同期して、アスティグレンズ
の強さを変えて、電子ビームを水平方向に集束、垂直方
向に発散する。これと同時に大口径電子レンズの集束力
を弱める。

このようにすることによって、電子ビームはアスティ
グレンズと大口径レンズの各作用によって、電子ビーム
はＨ方向の集束力はあまり変わらずに、Ｖ方向の集束力
がＨ方向の集束力に比べ弱い状態になり、相対的に電子
ビームは、Ｖ方向に発散した状態になるので水平偏向磁
界によって、電子ビームがＶ方向に集束作用を受けて
も、電子ビームは、全体的にＨ方向、Ｖ方向共に適性集
束状態となる。

一方、大口径電子レンズの集束力を弱めた分だけ３電
子ビームの集中はアンダー方向（両側ビームが隔れる方
向）になるため、静電偏向部の偏向角αを小さくして３
ビームの集中を適性にする。

このようにすることで、水平方向磁界によるＶ方向過
集束を緩和することが可能となり電子ビームは適正に集
束された状態、つまり円形をした小さなビームスポット
径で適正な集中状態でスクリーン全域にわたって実現で
きるのである。

（実施例）以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明を実施例したカラー受像管のネック部
を示す。第１図に於て、ネック（104）内に配置されて
いる電子銃部（１）はカソードＫ、第１グリッドG₁、第
２グリッドG₂、第３グリッドG₃、第４グリッドG₄、第５
グリッドG₅、静電偏向部ED、第６グリッドG₆、第７グリ
ッドG₇と、これらを支持する絶縁支持体BG及びバルブス
ペーサ（112）から成り、電子銃はネック下部のステム
ピン（113）に固定されている。この電子銃部のＹ−Ｚ
断面図及びＸ−Ｚ断面図をそれぞれ第２図の（Ａ）及び
（Ｂ）に示す。

前記カソードＫは内部にそれぞれヒータ（6R）（6
C）、（6B）をもつ３個のカソードK_R、K_G、K_Bから成
り、３本の電子ビームB_R、B_G、B_Bを発生する。また第１
グリッドG₁、第２グリッドG₂は前記３個のカソードK_R、
K_G、K_Bに対応して３つの比較的小さなビーム通過孔（7
R）、（7G）、（7B）、（8R）、（8G）、（8B）を有
し、この部分においてカソードからの電子ビームを制
御、加速し、謂ゆる電子ビーム形成部GEとなる。次いで
第３グリッドG₃、第４グリッドG₄、第５グリッドG₅は同
じく３つのカソードK_R、K_G、K_Bに対応して３つの比較的
大きなビーム通過孔（9R）〜（14B）を有する。また、
静電偏向部EDはＸ−Ｚ面に垂直でＹ−Ｚ面に平行な４枚
の電極（20），（21），（22），（23）から成り、３本
のビームのそれぞれの間及び両側に配置してあり、中の
２枚の電極（21），（22）は同電位で、またこれより高
い電圧で両側の２枚の電極（20），（23）は同電位とな
っている。

そして、静電偏向部EDと第６グリッドG₆の間には、ア
スティグ電極GA（30）があり、第３図（Ａ）に示す如く
Ｙ方向（Ｖ方向）に長い略矩形の３ビーム通過孔（30
R）（30G）（30B）があいていて、静電偏向の電極（2
1）（22）と同電位となっている。

第６グリッドG₆はアスティグ電極GAに面する側に第３
図（Ｂ）に示す如く、３つのビームに共通のＸ方向（Ｈ
方向）に長い、略矩形の孔（15）が空いている。

アスティグ電極GA（30）と第６グリッドG₆の間にいわ
ゆるアスティグレンズが形成される。

そして、その反対側には、３つのビームが共通に通過
する１つの大きな略円形の開孔（16）をもち、この内部
に第７グリッドG₇を包含している。

第７グリッドG₇は第６グリッドG₆の内部にあって前後
に各１つの大きな開孔（17）、（16）をもつ円筒状の電
極となっている。

第６グリッドG₆と第７グリッドG₇は先端において少し
径小となっていて絶縁支持体BGによって固定、支持され
ている。

また、別の絶縁支持体BGによりカソードＫ、第１グリ
ッドG₁から静電偏向電極まで固定支持されている。

以上の電極構成において、例えばカソードＫは、約15
0Vのカットオフ電圧とし、これに変調信号を加え、第１
グリッドG₁は接地電位とし、第２グリッドG₂は約500〜1
KV、第３グリッドG₃は約６〜9KV、第４グリッドG₄は約5
00〜3KV、第５グリッドG₅は約３〜8KV、内側の静電偏向
電極とアスティグ電極GAには約３〜8KV、外側の静電偏
向電極にはそれより500〜2KV高い電圧を、また第６グリ
ッドG₆は内側の静電偏向電極と同じ約３〜8KV、第７グ
リッドG₇は約25〜30KVの陽極高圧を印加する。

このような電位構成とすることによって各カソードＫ
からその変調信号に応じて発生したビームはカソード
Ｋ、第１グリッドG₁、第２グリッドG₂により第４図の如
くクロスオーバCOを形成して第２グリッドG₂、第３グリ
ッドG₃によるプリフォーカスレンズPLにより僅かに集束
され仮想クロスオーバVCOを形成して第３グリッドG₃の
中へ発散しながらはいっていく。第３グリッドG₃へはい
ってきた各ビームは第３グリッドG₃から第７グリッドG₇
による主電子レンズ部MLにおいて集束作用且つ両側のビ
ームは集中作用をうけてスクリーン（101）上に集束、
集中する。

第３グリッドG₃から第７グリッドG₇までの主電子レン
ズ部のレンズ作用を第４図に示す等価光学モデルを用い
てさらに詳しく説明していく。

第４図、第５図は、それぞれＹ−Ｚ断面とＸ−Ｚ断面
の光学モデルを示しており、電子ビームが偏向磁界で偏向されずにスクリーンの中
央にあるときは、実線で示す如くアスティグレンズが作
用していないので、仮想クロスオーバVCOを形成して第
３グリッドG₃へはいってきた個々の電子ビームは第３グ
リッドG₃、第４グリッドG₄、第５グリッドG₅によって形
成される個々の弱いユニポテンシャルレンズ（第２の電
子レンズ）によりそれぞれ少し集束され、次に静電偏向
部EDにより集束作用を受けることなく両側のビームだけ
が所定角度αだけ偏向され、この状態で第６グリッド
G₆、第７グリッドG₇によって形成される共通大口径電子
レンズLELへ入射していく。

共通大口系電子レンズLELは、個々のビームに対して
主集束作用を与えると共に、両側のビームにβだけ集中
作用を与える。

即ち、説明を簡単にするため弱い集束作用を与えてい
る第２の電子レンズを無視すると、集束に対しては、軸
上にある仮想クロスオーバ点VCOから出たビームが大口
径電子レンズLELによりスクリーン面に結像していると
いう系が確立されていて、集中に対しては、静電偏向部
EDによって偏向された両側のビームを逆方向に延ばして
軸と交叉させると同じく前記集束系の仮想クロスオーバ
点VCOが一致し、即ち、この仮想出射点VPから出た３本
のビームが大口径レンズによりスクリーン面に集中して
いるという系が成立しており、個々のビームを集束させ
るという集束系と３本のビームを集束させるという集中
系がそれぞれ独立して全く同時に成立していることが判
る。

従って、３本のビームはスクリーン中央において適正
に集束すると共に一点に集中する。

次に、アスティグレンズを形成した場合について、第
４図と第５図の破線で示した光学モデルを用いて説明す
る。

電子ビームを偏向装置でスクリーン上に偏向するに従
い、第６グリッドの電位を上げて、第６グリッドG₆とア
スティグ電極GAの間に電位差を与える。するとＸ方向
（Ｈ方向）に集束し、Ｙ方向（Ｖ方向）に相対的に発散
するいわゆるアスティグレンズが形成される。

同時に、第６グリッドの電位が上がるので、メインレ
ンズMLの集束力が弱まるので、電子ビームメインレンズ
とアスティグレンズのレンズ作用でＸ方向（Ｈ方向）の
集束力はあまり変わらずＹ方向（Ｖ方向）の集束力は相
対的に弱い状態になる。

さらに、このとき、メインレンズの集中力も弱くなっ
ているが、同時に静電偏向電極の（20）（23）の電位が
上がっているので偏向角αは大きくなっており、第４
図、第５図に示す如く偏向角をα′にすると、先に述べ
たと同様に静電偏向部EDによって、偏向された両側ビー
ムを逆方向に延ばして中央の軸と交叉している点は中央
ビームの仮想クロスオーバー点、V_COに一致するので３
本のビームが大口径レンズによりスクリーン面に集中し
ているという事がスクリーン全域にわたって保たれるこ
とが判る。

このような状態だと、偏向磁界において、電子ビーム
がＹ方向（Ｖ方向）の集束作用を受けてもＹ方向ビーム
は破線で示す如くＸ方向ビームより相対的に弱く集束し
ているので、スクリーン全域にわたってビーム形状は実
線で示す如く略円形で小さなスポット径で３本の電子ビ
ームが適正に集中することができる。

破線で示したたて長のビーム形状は、水平偏向磁界で
Ｙ方向（Ｖ方向）に集束作用をうけないときのものであ
る。

また、集束径に関しては両側のビームは中央のビーム
に比べ電子レンズの端部を角度をもって通過するので、
謂ゆるコマ収差をうけるが、これは電子レンズへ入射す
るビームの大きさや、電子レンズの強さ、及び電子レン
ズの口径に対するビーム間隔により変わるもので、本発
明者等の実験によるとビーム間隔がレンズ口径の約25％
以下であれば上記コマ収差は実用上全く問題ないレベル
に抑えることができる。レンズ口径の25％以上のビーム
間隔をもつビームであってもコマ収差補正手段を設けれ
ばこの限りではない。

ここでいうレンズ口径とは、同径の円筒電極の組合せ
の場合はその電極の径を言い、異径の円筒電極の組合せ
の場合は、それらの電極の径の平均径を言う。

もちろん、ビーム間隔をレンズ口系Ｄの25％以下にす
るにしても、カソードの大きさやシャドウマスクの孔の
ピッチ、蛍光体ストライプの幅、ビームランディング余
裕度等の製造上、性能上の問題のため、ビーム間隔の下
限は4.5mm程度である。

さらに両側のビームは中央のビームに比べ集束作用が
強くなるが、これも同様に実用上問題ない程度である。
しかし望ましくは第２の電子レンズにおいて、両側のビ
ームに比べ中央のビームがより強く集束するようにすれ
ばよい。これには第２の電子レンズのレンズ口径（ビー
ム通過孔径）を中央と両側で異なるようにすることなど
により容易にできる。

偏向に要する電位は、偏向に必要な角度、偏向を行な
うための静電偏向部の長さ、第５グリッドG₅から第６グ
リッドG₆の電位（電子ビームのスピード）により調整で
きる。

一方、カラー受像管では受像装置を含めた各所の製造
バラツキを調整するため、電子レンズの強弱を調整して
謂ゆるフォーカス調整を行なうが、このとき、３本のビ
ームの集中具合（コンバーゼンス量）が大きく動く場合
がある。

すなわち、第６グリッドG₆の電位を変えると大口径電
子レンズの強弱は変わりフォーカス調整を行なうことが
できるが、同時に集中具合も大きく変動してしまい、実
際には画像を見ながらフォーカス調整することは困難と
なる。

大口径電子レンズの前段に３本のビームに対してそれ
ぞれ独立な弱い第２の電子レンズを配置しておけば、第
２の電子レンズの強弱を変えることにより集中系から独
立してフォーカス微調整を行なうことができるので、都
合が良い。

第２の電子レンズの集束作用を強く設計しすぎると第
１の電子レンズである大口径電子レンズの性能を十分発
揮できなくなってしまい、スクリーン上のスポット径は
小さくならないので第２の電子レンズの集束作用はフォ
ーカス調整が実用的に支障ない程度で弱く設計した方が
良い。

また、第２の電子レンズの好ましい形態としては、本
実施例で示しているように第３グリッドG₃、第４グリッ
ドG₄、第５グリッドG₅によって形成されるユニポテンシ
ャルレンズがいい。

これは、第１に第４グリッドG₄の低い電位を調整する
ことによりフォーカス調整ができるので、謂ゆるダイナ
ミックフォーカス調整が容易に行ない得ること、第２に
ユニポテンシャルレンズであるので、第４グリッドG₄の
電極長さを変えることにより電子レンズの強弱の設計が
容易に行なえること、第３の第３グリッドG₃の電位と第
５グリッドG₅の電位を異なるようにできるので、第３グ
リッドG₃の電位は６〜9KVに保って良質な仮想クロスオ
ーバを形成させると共に第５グリッドG₅の電位を第６グ
リッドの電位と同じにして第１の電子レンズと第２の電
子レンズの間に余分な集束レンズを形成させないように
できること、という利点がある。

また、フォーカス調整においても第３グリッドG₃の電
圧を変動させないことはビームのカットオフ状態が変わ
らないという利点もある。

また、静電偏向部の各偏向電極の好ましい形態として
は、本実施例で示しているように、ビームの進行方向に
向って各電極板の間隔が広がっているように配置するの
が良い。

これは、仮想クロスオーバから射出して各電子ビーム
は未だかなり大きな発散角をもって発散しながら大口径
電子レンズの方へ進行していくので、電極板へのビーム
衝撃が発生しないようにするものである。電極へビーム
が衝撃すると電極からガスを放出してカソードを破損さ
せたり、電子銃の耐電圧を劣化させたり、電極を溶かし
てしまったりして大きな問題となる。従って、上記構造
によりこのような問題の発生を抑制することができるも
のである。

さらに、大口径電子レンズ部の好ましい形態は、本実
施例で示しているように、高電位側電極の開孔径が低電
位側電極の開孔径より小さい構造としたものが良い。

低電位側電極の開孔径D_Lと高電位側電極の開孔径D_Hが（１） D_L＝D_Hの場合（２） D_L＞D_Hの場合（３） D_L＜D_Hの場合それぞれの電子レンズについて半径Ｒ方向の位置へ入
射するビームの焦点距離f₂を求め、Ｒが小さい領域での
f₂を同じになるように規格化して示すと第６図のように
なる。

第６図は横軸が半径Ｒで縦軸がLELのf₂であり、第１
の曲線（31）は（１）D_L＝D_Hの電子レンズの場合で、第
２の曲線（32）は（２）D_L＞D_Hの場合で、第３の曲線
（33）は（３）D_L＜D_Hの場合である。

第６図から明らかなようにＲが小さい領域でのf₂とＲ
が大きい領域でのf₂との差が最も小さいのは（２）D_L＞
D_Hの場合である。

従って、（２）D_L＞D_Hの電子レンズの場合が中央の電
子ビームに対する集束力と両側の電子ビームに対する集
束力の差が最も少なく、また、両側のビームに対する過
集中力の強さも最も小さい。

このため、（２）D_L＞D_Hの電子レンズを採用すること
は３本の電子ビームの集束力の差が最も小さく、従って
コマ収差も小さくまた、集中させるために必要な入射角
αも小さくて済むという極めて大きな効果がある。

前記実施例の詳細な仕様は例えば以下のようになって
いる。

ビーム間隔 S_g＝4.92 各電極の開孔寸法 G₁,G₂＝φ0.62mm G₃,G₄,G₅＝φ4.52mm GA1 中央たて 7.0mm よこ 4.52mm 両側たて 7.0mm よこ 5.34mm G₆のGA側たて 5.18mm よこ 13.0mm G₆のG₇側 φ28.0mm G₇＝φ25.0mm G₃l＝6.2mm G₄l＝2.0mm G₅l＝18.7mm 偏向電極＝10.0mm GAl＝0.4mm G₆l＝30.0mm G₇l＝50.0mm 各電極の間隔 G₁/G₂＝0.35mm G₂/G₃＝1.2mm G₃/G₄,G₄/G₅＝0.60mm GA/G₆＝0.6mm 各電極電位 G₁＝0V G₂≒600〜800V G₃≒8.0KV G₄≒1.3KV G₅≒4.0KV（スクリーン中央）， 4.3KV（スクリーン水平端） G₆≒4.0KV（スクリーン中央）， 4.3KV（スクリーン水平端） G₇≒25.0KV 中央の偏向電極板≒4.0KV 両側の〃 ≒5.0KV（スクリーン中央）， 5.1KV（スクリーン水平端）このときスクリーン全域にわたって３本のビームは集
中し、各ビームスポット径は非常に小さくなる。

因みに本発明者らの実験によると主電子レンズ部のビ
ーム通過孔径がすべて4.52mmのときの電子銃を最適設計
した電子銃に対してそのスクリーン上のスポット径は1/
2〜1/4と測定された。

以上の説明から明らかなように、本発明によるとレン
ズ口径Ｄの大口径電子レンズがそのレンズ性能を十分発
揮するために必要な電極の長さ、即ち、仮想クロスオー
バ点又は仮想出射点からレンズの基準面Ｈまでの距離が
決定すると、この間に静電偏向部を設けて両側のビーム
を所定角度だけ外方向へ偏向するので、電子銃が必要以
上長くなることはない。

また、静電偏向部は仮想クロスオーバ点から発散して
いくビームの径の比較的小さい部分に配置することがで
きるし、或いは静電偏向板の間隔を順次拡げるように配
置することもできるので、静電偏向部への電子ビームの
衝撃の問題はない。

さらに特公昭49−5591号公報や米国特許第4,528,476
号のように大口径電子レンズの中心に向けて所定角度で
入射するように両側のカソードＫを予め傾けて配置させ
ておかねばならないという製造上極めて問題となる複雑
な構造とする必要もないし、或いは、平行に配置された
３個のカソードからのビームを第１グリッドG₁から第３
グリッドG₃までの非常に短い領域で所定角度偏向させる
というようなこれまた製造上問題となる複雑な構造とす
る必要もない。

また、前述した如く、平行な３本のビームの両側のビ
ームを外方向へ所定角度偏向するにおいて集束レンズと
発散レンズが一体となった電子レンズを使用しないの
で、大口径電子レンズの性能を殺すことはないし、集中
系と集束系を独立して調整できるという極めて大きな効
果を有する。

さらに、前記実施例で説明したように、第２の電子レ
ンズは弱いユニポテンシャルレンズとした場合にはフォ
ーカス調整が容易であること、良質な仮想クロスオーバ
を使用できること等の利点をもつし、第１の電子レンズ
は高電位電極の開孔径を低電位電極の開孔径より小さく
した場合には集中のための発散角を小さくできるし、
又、コマ収差、集束作用の差も減少するという利点をも
つ。

そして、偏向磁界から受けるビーム歪が緩和されスク
リーン全域にわたって、ビーム径がほぼ円形でスポット
径は小さく、３つのビームは適正に集中することができ
る。

第７図に本発明の他の実施例を示す。

第７図は第２図に対応する図で同じもの同じ番号で示
す。

第７図において、電子銃は前記実施例と同じようにカ
ソードＫ、第１グリッドG₁、第２グリッドG₂、第３グリ
ッドG₃、第４グリッドG₄、第５グリッドG₅および静電偏
向部ED、アスティグ電極GA、第６グリッドG₆、第７グリ
ッドG₇をもち、前記実施例と異なる点は、第７グリッド
G₇の開孔径が第６グリッドG₆のそれより大きく第６グリ
ッドG₆を包含していて、カソードＫから第７グリッドG₇
まですべて同じ絶縁支持体BGに植設固定支持されてい
る。

この構造のものは、大口径レンズ部の性能としては、
前記実施例のものより不利であるが、製造は容易である
という利点を持つ。

そして、これらの電極の近傍に抵抗体IRが配置してあ
り、この抵抗体の一端は第６グリッドG₆に他端はステム
ピンを通して管外へ導かれ接地電位又は低電圧源に接続
されており、この抵抗体の中間はそれぞれ静電偏向電
極、第４グリッドG₄へ接続されている。従って、第６グ
リッドG₆に印加される電圧EC_C6がこの抵抗体により抵抗
分割され第８図に示すように各グリッドへ所定の電位を
供給するようになっている。

このような構成にすると、第６グリッドの電位E_C6を
電子ビームの偏向に同期して可変（電位を上げる）する
だけで静電偏向電極の（20）（23）の電位が同期に変わ
る（電位は上がる）ため、電極（20）（23）の電位を管
外からステムピンを通して供給する必要がないので受像
管装置を含めた経済性は非常に向上するし、また第４グ
リッドの電位も同時に上がるため、第２の電子レンズが
弱くなるためアスティグレンズの感度は上がるので第６
グリッドの可変電位量は少なくてすむ。従って、電源回
路の負荷が軽くなるのでこれも受像管装置としての経済
性が向上する。

前記抵抗体IRは例えば薄いセラミック基板上に酸化ル
テニウム系の高抵抗材をパターニングしてその上にガラ
スによる絶縁層を設けることで容易に製作可能である。

以上の実施例においては、第２の電子レンズに弱いユ
ニポテンシャンレンズを作用しているが、本発明はこれ
に限るものではなく、また、第１の電子レンズはバイポ
テンシャンレンズを使用しているが本発明はこれに限る
ものではなく、拡散電界レンズ等を使用することもでき
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、３電子ビームの集中特性がよく、電
子ビーム径がスクリーン全域で小さいカラー受像管を実
現することができる。

すなわち、電子ビームを集束する集束系と、３電子ビ
ームを集中させる集中系とが独立しているので、大口径
レンズの性能を最大限に発揮させた状態でスクリーン上
に３電子ビームを集中させることができ、スクリーン上
の電子ビーム径が極めて小さくなり、画像の鮮明なカラ
ー受像管装置となる。

又、静電偏向部を第１の電子レンズ部（共通大口径電
子レンズ）の手前に配置するので、電子銃の全長が長く
ならない。

静電偏向部が共通大口径電子レンズの手前の低電位の
部分に配置されているので、偏向感度が非常に大きく、
小さな電位差で所定の偏向角度を得ることができるし、
或いは静電偏向部を非常に短くすることもできるので、
耐電圧的信頼性確保や電子銃の全長の長大化を防ぐこと
ができ、経済的効果は大きい。

又、静電偏向部を電子銃の全長を長くすることなしに
各電子ビームのビーム径が小さい部分に配置できるの
で、電極へのビーム衝撃の問題もなくカラー受像管の信
頼性を確保しうる。

さらに平行な３本の電子ビームを使用するので、カソ
ードを予め傾けて配置するとか、第１グリッドから第３
グリッド付近の極めて狭い場所でビームを偏向させる等
の複雑な電極構造とする必要がないので製造は容易であ
り、その工業的価値は大きい。

次に、共通大口径電子レンズの手前に第２の電子レン
ズを配置すれば、集中系と全く独立してフォーカス調整
が可能であり、カラー受像管の調整を容易にし、実用性
に富む。

第２の電子レンズをユニポテンシャルレンズにするこ
とにより、電子銃の設計に余裕をもたせうるし、集中系
と独立したフォーカス調整がより容易であるし、良質な
クロスオーバを使用することができるので、より小さな
スポット径を達成でき、カラー受像管の画像品位をより
向上させ得る。

第１の電子レンズに高電位電極の開孔径を低電位電極
の開孔径より小さくしたバイポテンシャルレンズを採用
することにより、中央の電子ビームと両側の電子ビーム
の集束作用の差をより減少でき、また両側のビームのコ
マ収差もより制御できるので、スクリーン上の３つのス
ポット径及び形状をほとんど同じように合せることがで
きる。また、集中に必要な静電偏向部による偏向角も小
さくできる。

さらに、静電偏向板と第６グリッドG₆の間にアスティ
グレンズを形成され、ビームの偏向量に同期してメイン
レンズとアスティグレンズと静電偏向角を可変して偏向
磁界によるビーム歪が緩和され、スクリーン全域におい
て略円形の小さなビームスポットを適正に集中すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施したカラー受像管の一部拡大図、
第２図は第１図の断面図、第３図（ａ）はアスティグ電
極の開孔部、（ｂ）は第６グリッドのアスティグ電極側
の開孔部、第４図と第５図は本発明を説明するための光
学的等価モデル図、第６図は本発明の第１の電子レンズ
部のレンズの集束力を説明する図、第７図及び第８図は
本発明の他の実施例を示す図、第９図は本発明のカラー
受像管装置の概略断面図、第10図乃至第15図は従来技術
の説明のための光学的等価モデル図である。 100……カラー受像管 101……スクリーン面 104……ネック 105……電子銃部 GE……電子ビーム形成部 ML……主電子レンズ部 GA……アスティグ電極 ED……静電偏向部 LEL……共通大口径電子レンズ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】３本の電子ビームを発生、加速、制御する
電子ビーム形成部と、この電子ビームを集束、集中させ
る主電子レンズ部とを備えるインライン型電子銃部と、
偏向部およびスクリーン部を備え、前記電子銃部から発射される電子ビームを前記偏向部に
より垂直方向および水平方向に偏向し、この電子ビームの偏向に同期して前記主電子レンズ部の
電子ビーム通路の一部に配置したアスティグレンズの強
さを動的に変えることにより電子ビームスポットの歪を
軽減し、この主電子レンズ部は、前記電子ビーム形成部から発射
された３本の電子ビームのうち両側の電子ビームを中央
の電子ビームから離れる方向へ偏向させる静電偏向部
と、この静電偏向部を通過した３本の電子ビームを集束、集
中する共通開口を有する第１の電子レンズ部を備え、前記アスティグレンズを前記静電偏向部近郊に配置し、前記偏向部により３本の電子ビームを偏向するとき、そ
の偏向量に同期して、前記アスティグレンズは個々の電
子ビームの水平方向を相対的に集束、垂直方向を相対的
に発散させ、前記第１の電子レンズ部は３本の電子ビー
ムの集束力を弱め、前記静電偏向部は両側の電子ビーム
を中央の電子ビームに相対的に近づけるように偏向角を
小さくすることを特徴とするカラー受像管装置。