JP2804051B2

JP2804051B2 - カラー受像管装置

Info

Publication number: JP2804051B2
Application number: JP63282444A
Authority: JP
Inventors: 武敏下間; 英治蒲原; 繁菅原; 慈郎下河邊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-11-10
Filing date: 1988-11-10
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: JPH02129833A

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７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′）にファンネル（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、前記ファ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、前記ファ
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）とファンネルの外部に塗布された導電膜
（109）及びファ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（110）が
ストライプ状に多数塗布されている電子銃から出た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
発生、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に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体化した
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49−559号公報（米国特許第3,448,3
16号明細書）、米国特許第4,528,476号明細書、特公昭4
7−43993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８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）は通過束状態、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、コマ収差
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９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、この場合にはそれらに以下の
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、
前記静電偏向板を接地する位置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ッ
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10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収束させるようにした
とき第11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11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
0_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（0_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12図の如く３個の開孔をもつ低電極G₄の次に共通開孔
をもつ高電極G₆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13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
ぐに共通な大きな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へ
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束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
のであるのに対し、特開昭53−69号公報は収束作用を主
として共通大口径電子レンズLELで行なわせるようにし
たものであ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
開孔をもつ低電極と共通開孔をもつ高電極によって形成
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12図に示すように３つの開孔をもつ低電位電
極G₄の次に共通開孔をもつ高電位電極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が対となって形成さ
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。

（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す
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状管
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、を解決して、高画像度、高信調性で経済性に優れ、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偏
向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、集中する主電
子レンズ部とを備えている。

この主電子レンズ部は、電位の異なる２つの略円筒状
の電極からなり、相対的に低電位の略円筒状電極の内部
に第１、第２の２つの電極を備えた構造になっている。

前記略円筒状電極内部の第１の電極は、３電子ビーム
各々に対応した水平方向に比べ垂直方向に長い３つの非
円形開孔を有し、両側電子ビーム通過孔の中心が両側電
子ビームの中心に対しインライン配列方向で中央電子ビ
ームの中心から離れた所に位置されてなる電極であり、
主電子レンズの集束電界領域内に配置されて第１の非円
筒電子レンズ部を形成させる。

また、第２の電極は、垂直方向に比べ水平方向に長い
３電子ビームに共通な１つの非円形開孔を有し、ここに
大口径の第２の非円筒電子レンズ部を形成させるもので
ある。

（作用）このような構造をとることによって、第１の非円筒電
子レンズと第２の非円筒電子レンズにより実質的な大口
径電子レンズが形成される。

第１の非円筒電子レンズでは両側電子ビームは中央電
子ビームから離れるような偏向力を受け、第２の非円筒
電子レンズに入ると、両側電子ビームは中央電子ビーム
に向う偏向力を受ける。このとき、第１の非円筒電子レ
ンズと第２の非円筒電子レンズは同じ集束電界領域内に
あって非常に接近している。そのため、初めに両側電子
ビームが受ける中央電子ビームから離れる方向の偏向量
は極めて小さく、両側電子ビームはほとんど直進し、第
２の非円筒電子レンズの集束電界で中央電子ビームに向
う方向の偏向力を比較的強く受け、スクリーン上で３電
子ビームは集中する。従って、両側電子ビームは大口径
電子レンズの中央近傍を通過するため、コマ収差や球面
収差をほとんど受けない。

又、各々の電子ビームの集束に関しては、第１の非円
筒電子レンズの構造上、このレンズは水平方向に比較的
強い集束力を有する、いわゆるアスティグレンズであ
る。一方、第２の非円筒電子レンズは、その構造上垂直
方向に比較的強い集束力を有するアスティグレンズであ
る。従ってこの２つのアスティグレンズの集束作用によ
ってスクリーン上に電子ビームを小さなスポットで集束
することができる。

（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、第６グリッドG₆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
G），（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（7R），（7
G），（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。

さらに、第５グリッドG₅の開孔（14R），（14G），
（14B）に面する側には３つのビーム通過孔（15R），
（15G），（15B）を有する第１の電極があり、その反対
側には３つのビームが共通に通過する水平方向に長い開
孔（16）をもつ第２の電極を備え、第６グリッドG₆内に
同軸配置している。

３つのビーム通過孔（15R），（15G），（15B）は第
３図に示すように垂直方向に長い略矩形の開孔であり、
その両側ビームの通過孔（15R），（15B）の中心は両側
ビームの中心よりも水平方向に中央ビームより外側へ位
置している。

３つのビームが共通に通過する開孔（16）は第４図に
示すような水平方向に長い開孔をしている。

第６グリッドG₆は第５グリッドG₅よりも大きな開孔
（17）とをもつ円筒状の電極となっている。

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は接地電位として、第２グリッドG₂は約500
〜1KV、第３グリッドG₃は約６〜9KV、第４グリッドG₄は
約500〜3KV、第５グリッドG₅は約７〜9KV、第６グリッ
ドG₆は約25〜30KVの陽極電圧を印加する。

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５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６グリッドG₆
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
ームは集束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６グリッドG₅までの主電子レン
ズ部のレンズ作用を第５図及び第６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５図は水平断面の電子光学的なモデルであり仮想ク
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（サブレンズSL）によりそれぞれ少
し集束され、次に第１の非円筒電子レンズにより極めて
弱い集束作用を受けて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５グリッドG₅、第６グリッド
G₆によって形成される共通大口径の第２非円筒電子レン
ズLELに入射していく。

共通大口径の第２の非円筒電子レンズ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、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、第１の非円筒電子レンズによって偏向さ
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に一致し、
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発束系と
３本のビームを集束させるという集中系がそれぞれ水平
断面において同時に成立していることが判る。

一方垂直断面に関して、第６図に示した電子光学的モ
デルを用いて説明する。

第１の非円筒電子レンズはその構造から垂直方向の集
束力は水平方向に比べ弱い状態にある。従って、水平断
面の物点位置よりも大口径レンズから見て近い位置に垂
直断面の物点がある。しかし、大口径の第２の非円筒電
子レンズの垂直方向の集束力は水平方向よりも強いた
め、モデルに示した如く垂直断面においてもスクリーン
面に集束させる系が成立している。

従って、３本のビームはスクリーン上において適正に
集束すると共に一点に集中することができる。

説明に用いた電子レンズ系モデルの図は、本発明を理
解しやすい様に、第１の非円筒電子レンズで両側ビーム
を外側へ大きな偏向した図を示したが、実際には、第１
の非円筒電子レンズと大口径の第２の非円筒電子レンズ
は極めて近接した位置にあるため第１の非円筒電子レン
ズで両側ビームは外側に偏向される力は受けるが大口径
の第２の非円筒電子レンズの集束電界によって内側に引
きもどされる。そのためその偏向量は非常に小さく図示
したよりももっと中央ビームに近い軌道をほぼ直線す
る。従って、コマ収差はほとんど受けずに、スクリーン
上に集束される。

本発明の効果が大口径電子レンズの性能を十分に発揮
しうることを特開昭53−69号公報と比較してさらに比べ
る。

特開昭53−69号公報の場合、両側ビームを外側へ発散
電界レンズによって偏向するが、この場合、発散電界領
域は大口径の電子レンズの電界領域を乱さない位置に配
置する必要が生じその距離が長くなってしまう。従って
偏向角を大きくして大口径電子レンズに入射して集中す
るため、大口径レンズの周辺を通過することになりコマ
収差と球面収差を大きく受けることになり大口径電子レ
ンズの性能を十分に発揮することはできない。

これに対し、本発明は主電子レンズの同一電界領域内
に第１の非円筒電子レンズと大口径の第２の非円筒電子
レンズを形成し、両レンズは極めて近接した位置にある
ために偏向角を非常に小さくすることができる。従っ
て、両側ビームは大口径の第２の非円筒電子レンズの中
央近傍を通過することになり、コマ収差や球面収差をほ
とんど受けず大口径レンズの性能を十分に発揮した状態
でスクリーン上に適正に集中、集束することができる。

以上、本発明を説明するための実施例では大口径レン
ズを形成する電極構造は、相対的に高電位の円筒電極の
内部に、相対的に低電位の円筒電極を同軸的に内蔵せし
めた例を用いたが、本発明はこれに限らずその他の場合
でも、又同径の電極を対向させた場合でも同様の効果が
あることは言うまでもない。又、相対的に低電位の電極
内に配位する３ビームに共通な垂直方向に長い非円形孔
を有する電極は本実施例のように板状でも良いし又、相
対的に低電位の電極の開孔部が垂直方向に長い非円形状
をしていても本発明と同様な効果があるということは言
うまでもない。

〔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
子ビーム径が小さいカラー受像管装置を実現することが
できる。

【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一
部拡大図、第２図（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ第１図の
Ｙ方向及びＸ方向の概略断面図、第３図は第１の電極の
正面図、第４図は第２の電極の正面図、第５図及び第６
図は本発明を説明するための光学的等価モデル図、第７
図は従来のカラー受像管装置の概略断面図、第８図乃至
第13図は従来技術を説明するための光学的等価モデル図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者下河邊慈郎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58−103752（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 29/48 - 29/51

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インライン形電子銃部、偏向部、およびス
クリーン部を備え、前記電子銃から発射される電子ビー
ムを偏向部により垂直方向および水平方向に偏向走査す
るカラー受像管装置において、前記電子銃部は３本の電
子ビームを発生、加速、制御する陰極を含む電子ビーム
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には、３本の電子
ビームに共通に作用する大口径電子レンズを有し、この
大口径電子レンズは３本の電子ビームに対して共通な円
筒電子レンズを有し、この共通円筒電子レンズの集束電
界領域内に３本の電子ビームに対応した３つの実質的に
縦長のビーム通過孔を有する第１電極と、３本の電子ビ
ームに共通な１つの実質的に横長の電子ビーム通過孔を
有する第２電極を配置したことを特徴とするカラー受像
管装置。
【請求項２】前記主電子レンズ部は、電位の異なる２つ
の略円筒状電極を有し、３本の電子ビームに対応した３
つの実質的に縦長のビーム通過孔を有する第１電極と、
３本の電子ビームに共通な１つの実質的に横長の電子ビ
ーム通過孔を有する第２電極とが、相対的に低電位の円
筒状電極の内部に配置されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のカラー受像管装置。
【請求項３】前記第１の電極の電子ビーム通過孔のう
ち、両側電子ビーム通過孔の中心が、両側電子ビームの
中心に対しインライン配列方向で中央電子ビームの中心
から離れたところに位置していることを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載のカラー受像管装置。