JP3058222B2 - インライン型電子銃を備えたカラー陰極線管 - Google Patents

インライン型電子銃を備えたカラー陰極線管

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JP3058222B2 JP4128872A JP12887292A JP3058222B2 JP 3058222 B2 JP3058222 B2 JP 3058222B2 JP 4128872 A JP4128872 A JP 4128872A JP 12887292 A JP12887292 A JP 12887292A JP 3058222 B2 JP3058222 B2 JP 3058222B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラー陰極線管にかか
り、特に螢光面に向けて3本の電子ビームを横一列に放
射するように構成されたインライン型電子銃を備えたカ
ラー陰極線管に関する。
【0002】
【従来の技術】最近のカラー陰極線管には、一般に、イ
ンライン型電子銃が用いられている。このインライン型
電子銃は、共通の一平面(水平面)上に複数(通常は3
本)の電子ビームを横一列に発射する構造を有し、陰極
線管の蛍光面上に上記複数の電子ビームでカラー画像を
再現するものである。
【0003】図9はインライン型電子銃を有する従来の
カラー陰極線管の概略構造を示す管軸方向に切断した概
略断面図であって、10はパネル部、20はファンネル
部、30はネック部、40はパネル部内面に形成した蛍
光面、50は色選別電極であるシャドウマスク、60は
ファンネル部に外付けした偏向ヨークである。また、1
はネック部30に収納されたインライン型電子銃(以
下、単に電子銃という)で、R,G,Bは赤用,緑用,
青用の電子ビームを示す。
【0004】図9において、電子銃1から横一列に発射
された3本の電子ビームR,G,Bは偏向ヨーク60で
水平および垂直方向に偏向され、シャドウマスク50に
よる色選別を受けて蛍光面40上に射突しこれを励起発
光させることにより、2次元の画像を再現する。図10
はこの種の陰極線管に用いるインライン型電子銃を説明
する要部断面図であって、図9の線A−Aから矢印a方
向のネック部を示す。
【0005】図10において、2R,2G,2Bはカソ
ード、3はG1電極、4はG2電極、5は主レンズを構
成するG3電極、6は主レンズを構成するもう一方の電
極であるG4電極、7,8,9は電子ビームの中心軸、
12,13,14はG3電極5の開孔部と接続する内円
筒、15,16,17はG4電極6の開孔部と接続する
内円筒である。
【0006】上記電子ビームの中心軸はG1電極3,G
2電極4,G3電極5のそれぞれの陰極に対応する開孔
部(すなわち、電子ビーム通過孔)ならびに、G3電極
5の開孔部と接続する内円筒12,13,14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。G4電極6の中央の開孔部ならびに、それと接続し
た内円筒16の中心軸は、電子ビームの中心軸8と一致
しているが、外側の両開孔ならびに、それらと接続する
内円筒15,17の中心軸はそれぞれに対応する電子ビ
ームの中心軸7,9とは一致せずに外側に僅かに変位し
ている。なお、図10中のSは各電子ビームの中心軸
7,8,9の間隔サイズ、Lは外側の各電子ビームの中
心軸7,9とネック部内壁との間の距離、DはG3電極
5の開孔部と接続する内円筒の内径を示す。
【0007】上記構成のインライン型電子銃は、次のよ
うな動作を行う。図示しないヒーターにより加熱された
3本のカソード2R,2G,2Bから放出された熱電子
は、G2電極4に印加された正電圧によってG1電極3
側に吸引され、3本の電子ビームが形成される。そし
て、これら3本の電子ビームは、G1電極3の開孔部を
通り、次いでG2電極4の開孔部を通った後、主レンズ
を構成するG3電極5及びG4電極6に印加された正電
圧によって集束される。
【0008】上記G3電極5には5〜10KV程度の低
電圧が印加され、G4電極6には蛍光面に印加される2
0〜35KV程度の高電圧がファンネル20の内壁に塗
布された導電膜をとおして印加されているので、低電圧
が印加されたG3電極5と高電圧が印加されたG4電極
6との間の電位差によって、G3電極5とG4電極6の
間に静電界が発生し、この電界によって主レンズが形成
される。
【0009】また、G3電極5とG4電極6のそれぞれ
対応する外側の円筒部12,14と15,17の中心軸
が互いに一致しないため、カソード2R,2Bに対応す
る外側の電子ビームに作用する主レンズは軸対称とはな
らない。この非軸対称性のため、上記外側の電子ビーム
は、螢光面40上で中心ビームと一致するように内側に
偏向される。すなわち、3本の電子ビームが螢光面上に
集中するので、各電子ビームによるR,G,B3色の画
像が正しく重ね合わされ、カラー画像を再現することが
可能になる。
【0010】なお、この種の陰極線管に関する従来技術
を開示したものとしては、特開平1−137540号公
報を挙げることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記構成によるインラ
イン型電子銃を備えたカラー陰極線管においては、ネッ
ク外径をそれまでの29.1mmよりも細い22.5m
mにしたミニネック管が知られている。このようなミニ
ネック管においては、ネック外径を細くしたために、次
のような問題点が派生する。 すなわち、電子ビームとイ
ンライン型電子銃を収納するネック部内壁との距離が小
くなると、長時間動作させたときに、カラー陰極線管
のファンネル部に加えられる高電圧によってネック部内
壁も高電位になり、そのネック部内壁の高電位によって
生じる電界で電子ビームが偏向され、螢光面上で3本の
電子ビームが集中しなくなる
【0012】これに対して、電子ビームとインライン型
電子銃を収納するネック部内壁との距離を大きくする
は、ネック部の径を大きくするか、3本の電子ビームの
隣接する電子ビーム中心軸間距離Sを小さくすることが
考えられる。しかし、ネック部の径を大きくするとファ
ンネル部の径も大となり、電子ビームと偏向ヨークとの
間隔が広がって、偏向ヨークの偏向感度が低下する。
【0013】また、3本の電子ビームの隣接する電子ビ
ーム中心軸間距離Sを小さくすると、電子ビーム径がも
っとも広がっている主レンズ内で、電子ビームと各電子
ビームを互いに分離している主レンズ電極との間隔が
なり、大電流時に電子ビームが主レンズ電極に衝突す
ようになるそこで、このような衝突を回避するため
に、主レンズの電子ビーム径を小さくすると、レンズ
倍率が低下し、かつ、電子ビームの空間電荷効果が増大
するため、螢光面上電子ビームスポット径が大きく
。さらに、電子ビーム中心軸間距離Sを縮小すると、
図10に示されたような3つの円形開口部を持つ電極に
より主レンズを構成する場合はレンズ口径Dも縮小する
必要があり、主レンズの球面収差が増大して螢光面上の
電子ビームスポット径がさらに劣化するようになる
【0014】本発明は、上記問題点を解消するもので、
その目的は、ネック部内壁の電位の影響を受けることが
なく、長時間動作のSTCドリフトを小さくしてフォ
ーカス特性を向上させたインライン電子銃を備えたカラ
ー陰極線管を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、螢光面に向けて横一列に配列された3本
の電子ビームを発生する電子ビーム発生手段と、3本の
電子ビームを螢光面に集束させるため、異なる電位に
保たれ互いに隔てて設けられた複数の電極により構成さ
れた主レンズをもつインライン型電子銃を備えたカラー
陰極線管において、 インライン型電子銃を収納するネッ
の外径をT(mm)、主レンズ構成部分の互いに隣
接する前記電子ビームの中心軸間距離をS(mm)とし
たとき、TとSとの間に 2S+14.6 ≦ T ≦ 25.3 の関係があり、かつ中心軸間距離Sが4.1mm以上
したものである
【0016】
【作用】 図4は、インライン型電子銃を備えたカラー陰
極線管において、3本の電子ビームのうち外側に配置さ
れた電子ビーム中心軸からネック部内壁までの最短距離
L(mm)を変化させたときに、24時間動作後におけ
る電子ビームの螢光面上の移動量P(mm)の変化の状
態を示す特性図である。この特性図から、電子ビーム中
心軸からネック部内壁までの最短距離L(mm)と24
時間動作後における電子ビームの螢光面上の移動量P
(mm)との関係は直線変化であって、その直線イは、 P=−0.12L+0.66 で表せることが判った。この 場合、上記特性は、本願発
明者が実験によって得たものである。
【0017】 一般に、カラー陰極線管においては、24
時間動作後における電子ビームの螢光面上の移動量Pが
0.1mm以下の範囲であれば実用可能であることが知
られているそこで、図4に示された直線イにおける実
用可能な範囲(移動量Pが0.1mm以下の範囲)を求
めると、最短距離Lとして4.8mm以上の範囲である
ことが判る。
【0018】次に、ネック部を構成するガラスの厚さを
h(mm)とすると、ネック部の外径T(mm)は、 T=(S+L+h)×2 となる。
【0019】ネック部ガラスを貫通する放電により貫通
孔が生じる,所謂ネックガラス抜けを防止するために
は、ネック部ガラスの厚さh(mm)は2.5mm以上
が必要となるので、ネック部ガラスの外径T(mm)
と、隣接する電子ビームの中心軸間距離S(mm)の関
係を 2S+14.6 ≦ T とすることで、24時間動作後の電子ビームの移動量P
(mm)を実用可能な範囲に収めることができる。
【0020】続く、図5は、インライン型電子銃を備え
たカラー陰極線管において、ネック部外径(mm)を
変化させたときに、ファンネル部に装着される偏向ヨー
クの偏向感度H(mHA 2 )の変化の状態を示す特性図
である。の特性図から、ネック部外径T(mm)と偏
向ヨークの偏向感度H(mHA 2 )との関係は直線変化
であって、その直線ロは、 H=0.46T+2.4で表せることが判った。この場合 、上記特性は、本願発
明者の実験によって得たものである。
【0021】従来の偏向感度が優れている所謂ミニネッ
ク受像管のネック部ガラスの外径Tは、22.5mmな
ので、偏向感度Hは12.8mHA2 である。この偏向
感度Hに比較し10%程度の感度低下であれば、従来の
ミニネック受像管を用いたテレビセットにおいて、偏向
電流発生回路に大きな変更を加える必要が無く、互換性
が維持でき、また実質的に偏向電力増大も問題にならな
い。すなわち、図5中の偏向感度14.1mHA2 まで
が実用可能な範囲である。
【0022】そこで、ネック部ガラス外径Tが25.3
mm以下であれば、偏向感度Hを実用可能な範囲に設定
できる。また、偏向ヨークの構成を検討すれば、この程
度のネック径増大ならば、偏向感度低下を10%以下に
することも可能である。また、インライン型電子銃で
は、主レンズ口径を効果的に使うためには、主レンズ口
径が大きくなるほど主レンズに供給する電子ビームの径
を大きくしなければならない。これは、空間電荷効果に
よる光面上での電子ビームスポットの拡大を抑えるた
めである。しかし、主レンズ内の電子ビーム径を大きく
し過ぎると、レンズ収差による電子ビームスポット径の
拡大を招く。すなわち、主レンズ内の電子ビーム径には
最適値が存在する。
【0023】次に、図6は、画面有効面対角サイズ51
cm、偏向角度90°の代表的なカラー陰極線管に、G
4電極25kVの電圧、G3電極7kVの電圧をそ
れぞれ加え、ビーム電流値4mAにしたときに、レン
ズ口径D(mm)とレンズに供給される電子ビーム径の
最大値Xr(mm)との関係を表す特性図である。 この
特性図から、レンズ口径Dとレンズに供給される電子ビ
ーム径の最大値Xrとの関係は直線変化であって、その
直線ハは、 55Xr−20D=30 で表せることが判った。この場合、上記特性は、本願発
明者のコンピュータシュミレーションによって得たもの
である。
【0024】この関係から、レンズ口径Dが大きくなる
ほど、電子ビーム径の最大値Xrが増大することが判
る。
【0025】次いで、図7は、インライン型電子銃を備
えたカラー陰極線管において、隣接する電子ビームの中
心軸間距離S(mm)電子ビームが主レンズ電極に衝
突することのない主レンズ内電子ビーム径最大値Xr
(mm)との関係を表す特性図である。
【0026】この特性図から、隣接する電子ビームの中
心軸間距離S(mm)と電子ビームが主レンズ電極に衝
突することのない主レンズ内の電子ビーム径の最大値X
r(mm)との関係は直線変化であって、その直線ニ
は、Xr= S−2.1 で表せることができ、電子ビームが主レンズ電極に衝突
しない範囲は、 Xr≦ S−2.1であることが判った。なお、上記特性は、本願発明者の
実験とコンピュータシュミレーションとの併用によって
得たものである。
【0027】図7の直線ニで示される値よりも電子ビー
ム径が小さければ(斜線で示した領域)、電極に電子ビ
ームは衝突しない。図6と図7に示した関係を組み合わ
せることにより、隣接する電子ビームの中心軸間距離S
(mm)に対する主レンズ口径D(mm)の最適値の関
係が得られる。主レンズ口径Dは、G3電極5の内部に
設置した平板電極5−1の開口部5R、5G、5Bのイ
ンライン方向(水平方向)と直交する方向(垂直方向)
にサイドの電子ビーム中心軸を通りG3電極5の内側の
エッジを結ぶ径、もしくはサイドの電子ビーム中心軸か
ら前記インライン方向でサイドの電子ビーム中心軸から
G3電極5開口部の内側のエッジを結ぶ距離の2倍の値
のいずれか小さい方である。図2は主レンズ口径Dがイ
ンライン方向(水平方向)と直交する方向(垂直方向)
の場合を示す。また、図10に示すように3つの円形開
口部を持つ電極の場合は該円形開口部の直径が主レンズ
の口径Dに対応する。
【0028】図8は隣接する電子ビームの中心間距離
S(mm)とレンズ口径D(mm)の関係の説明図
で、横軸に隣接電子ビーム中心軸間距離S(mm)を、
縦軸に主レンズ口径D(mm)を示す。図8に示した直
線ホは 55S−20D ≧ 145.5 と表すことができる。
【0029】この直線ホの下側の斜線で示した範囲で
は、大電流時に電極に電子ビームが衝突しない。しかし
レンズ口径が4.0mmより小さいと蛍光面上での
子ビームスポット径が大きくなりすぎ問題となるため
に、レンズ口径を4.0mm以上にしなくてはならな
い。そのためS寸法は4.1mmより小さくできず、
4.1mm以上とする必要がある。
【0030】上記の条件を全て満足させることで、偏向
感度Hが実用可能な範囲で、また電子ビームが電極に衝
突せず、電子ビームスポット径の大きさが問題にならな
い範囲で、24時間動作後の電子ビームの移動量P(m
m)を実用可能な範囲にできる。
【0031】
【実施例】以下、本発明によるインライン型電子銃を備
えたカラー陰極線管の実施例図面を参照して詳細に説
明する。図1は本発明によるインライン型電子銃を備え
カラー陰極線管の1実施例を説明するための前記図
と同様の管軸方向要部断面図であって、線A−Aは前
記図の線A−Aに対応する。
【0032】図1において、1はネック部30に収納さ
れたインライン型電子銃、2R,2G,2Bはカソー
ド、3はG1電極、4はG2電極、5は主レンズを構成
するG3電極、6は主レンズを構成するもう一方の電極
であるG4電極、7,8,9は電子ビームの中心軸、5
−1はG3電極5内に設置された平板電極、5R,5
G,5Bは平板電極5−1に形成された電子ビーム通過
孔、6−1はG4電極6内に設置された平板電極、6
R,6G,6Bは平板電極6−1で形成された電子ビー
ム通過孔である。
【0033】また、図2は図1のB−B線から矢印b−
b方向にみた管軸と直角方向の断面図、図3は図1のB
−B線から矢印c−c方向にみた管軸と直角方向の断面
図である。図1〜図3において、G3電極5は開口断面
が略楕円形をなす筒状の電極であり、またG4電極6も
同じく開断面が略楕円形をなす筒状の電極である。
【0034】図2に示したように、G3電極5内に設置
された平板電極5−1には3本の電子ビームを通過させ
るために水平方向(インライン配列面方向)X−Xに電
子ビーム通過5R,5G,5Bが形成されている。G
4電極6内に設置された平板電極6−1は、その中心部
に中央ビーム通過孔6Gをもち、外側の電子ビーム通過
孔6R,6BはG4電極6の内壁と平板電極6−1のX
−X方向両側の切欠き部の一部で形成される。なお、G
3電極5とG4電極6の対向する開口部は同一の形状で
ある。
【0035】そして、ネック部30のガラス外径T(m
m)を24.3mmとし、主レンズに入射する隣接電子
ビームの中心軸7、8、9の間の距離S(mm)を4.
75mmとし、主レンズ口径としてのG3電極5とG4
電極6の開口部の3本の電子ビーム配列に対する垂直方
向径D(mm)を5.5mmとする。この寸法のとき、 2S+14.6=2×4.75+14.624.1 となり、ネック部ガラス外径T(mm)は 2S+14.6 ≦ T ≦ 25.3 の関係を満足する。
【0036】そして、S寸法も4.75mmで、4.1
mm以上である。よって、このときは、偏向感度H(m
HA2)が実用可能な範囲で、また電子ビームが電極に
衝突せず、電子ビームスポット径の大きさが問題になら
ない範囲で、24時間動作後の電子ビームの移動量P
(mm)を実用可能な範囲に収めることが可能となる
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
陰極線管のネック部外径T(mm)と、隣接する複数電
子ビームの中心軸間距離S(mm)に、2S+14.6
≦T ≦ 25.3の関係を持たせ、かつ隣接する複
数電子ビームの中心軸間距離S(mm)を4.1mm以
上とすることにより、偏向感度を実用可能な範囲に維持
し、また電子ビームが主レンズ電極に衝突せず、電子ビ
ームスポット径の大きさが問題にならない範囲で、長時
間動作後の電子ビームの移動量を実用可能な範囲に収め
ることができるという、優れた機能のインライン型電子
銃を備えたカラー陰極線管を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるインライン型電子銃を備えたカラ
陰極線管の1実施例を説明するための管軸方向要部断
面図である。
【図2】図1のB−B線から矢印b−b方向にみた管軸
と直角方向の断面図である。
【図3】図1のB−B線から矢印c−c方向にみた管軸
と直角方向の断面図である。
【図4】3本の電子ビームのうち外側に配置された電子
ビームの中心軸からネック部内壁までの距離L(mm)
と、24時間動作後の電子ビームの蛍光面上での移動量
P(mm)の関係の説明図である。
【図5】ネック部ガラス外径T(mm)と偏向ヨークの
偏向感度H(mHA2 )との関係の説明図である
【図6】レンズ口径D(mm)とレンズに供給する電
子ビーム径の最適値Xr (mm)の関係の説明図で
【図7】隣接する電子ビームの中心間距離S(mm)
に対し、電子ビームが電極に衝突することのない主レン
ズ内電子ビーム径最大値Xr (mm)の関係の説明図で
ある
【図8】隣接する電子ビームの中心間距離S(mm)と
レンズ口径D(mm)の関係の説明図である
【図9】インライン型電子銃を有する従来のカラー陰極
線管の概略構造を示す管軸方向に切断した概略断面図で
ある。
【図10】従来の陰極線管に用いるインライン型電子銃
を説明する要部断面図であって、図9の線A−Aから矢
印a方向のネック部を示す。
【符号の説明】
1 インライン型電子銃 2R,2G,2B カソード 3 G1電極 4 G2電極 5 G3電極 5−1 G3電極内に設置された平板電極 5R,5G,5B 平板電極5−1の電子ビーム通過孔 6 G4電極 6−1 G4電極内に設置された平板電極 6G 平板電極6−1の中央電子ビーム通過孔 6R,6B 平板電極6−1の両側の電子ビーム通過孔 7,8,9 電子ビーム中心軸 30 ネック部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−128742(JP,A) 特開 昭60−47348(JP,A) 特開 平4−32138(JP,A) 特開 昭58−126644(JP,A) 特開 平4−43532(JP,A) 特開 昭63−86224(JP,A) 特開 平1−137540(JP,A) 特開 昭56−13644(JP,A) “超細ネックカラー受像管”,東芝レ ビュー,昭和54年,第34巻,第10号 p p875−878。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 螢光面に向けて横一列に配列された
    の電子ビームを発生する電子ビーム発生手段と、前記3
    本の電子ビームを前記螢光面に集束させるための、異な
    る電位に保たれ互いに隔てて設けられた複数の電極によ
    り構成された主レンズをもつインライン型電子銃を備え
    たカラー陰極線管において、 前記インライン型電子銃を収納するネック部の外径をT
    (mm)、前記主レンズ構成部分の互いに隣接する前記
    電子ビームの中心軸間距離をS(mm)としたとき、T
    とSとの間に 2S+14.6 ≦ T ≦ 25.3 の関係があり、かつ前記中心軸間距離Sが4.1mm以
    上であることを特徴とするインライン型電子銃を備えた
    カラー陰極線管。
  2. 【請求項2】 螢光面に向けて横一列に配列された
    の電子ビームを発生する電子ビーム発生手段と、前記3
    本の電子ビームを前記螢光面に集束させるための、異な
    る電位に保たれ互いに隔てて設けられた複数の電極によ
    り構成された主レンズをもつインライン型電子銃を備え
    たカラー陰極線管において、 前記インライン型電子銃を収納するネック部の外径をT
    (mm)、前記主レンズ構成部分の互いに隣接する前記
    電子ビームの中心軸間距離をS(mm)としたとき、T
    とSとの間に 2S+14.6 ≦ T 4.1 ≦ S の関係があり、かつ前記ネック部の外径T(mm)が実
    質的に24.3mmであることを特徴とするインライン
    型電子銃を備えたカラー陰極線管。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2のいずれかに記
    載のインライン型電子銃を備えたカラー陰極線管におい
    て、前記主レンズを構成する電極が前記3本の電子ビー
    ムに共通する単一の開口部を有する筒状電極であること
    を特徴とするインライン型電子銃を備えたカラー陰極線
    管。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載のインライン型電子銃を
    備えたカラー陰極線管において、前記主レンズを構成す
    る電極の内部に、前記3本の電子ビームがそれぞれ通過
    する3個の電子ビーム通過孔を有する板状電極を備えた
    ことを特徴とするインライン型電子銃を備えたカラー陰
    極線管。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載のインライン型電子銃を
    備えたカラー陰極線管において、前記板状電極の面が管
    軸に対して略垂直であることを特徴とするインライン型
    電子銃を備えたカラー陰極線管。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載のインライン型電子銃を
    備えたカラー陰極線管において、前記板状電極に有する
    中央の電子ビーム通過域の前記横一列方向の径が前記横
    一列方向と直交する方向の径より小さいことを特徴とす
    るインライン型電子銃を備えたカラー陰極線管。
JP4128872A 1992-04-21 1992-05-21 インライン型電子銃を備えたカラー陰極線管 Expired - Fee Related JP3058222B2 (ja)

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