JP3534026B2

JP3534026B2 - 電子銃および補正電極の製造方法

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Publication number: JP3534026B2
Application number: JP32083699A
Authority: JP
Inventors: 一弘庄野; 文昭村上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2004-06-07
Anticipated expiration: 2019-11-11
Also published as: JP2001143638A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子銃に関し、特
にディスプレイモニタ等に使用されるインライン型電子
銃とそれに用いる補正電極に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来のインライン型電子銃の一例
を示す縦断面図であり、図において５１は電子を放出す
るカソード、５２はこの電子の発生量を制御してさらに
加速する３極部、５３は電界４極レンズ５４を内包しか
つ弱い収束作用を有するプリレンズ、５５は強い収束作
用を有するメインレンズ、５６はシールドカップであ
る。図８の紙面の表側と裏側には図示したものとは別の
カソード及び加速・収束電極系がそれぞれ一組ずつ並行
に隣接配置されている。カソードが並んでいる方向を以
下ではインライン方向と呼ぶ。これらの各部材は所定の
間隔を置いて配置され、図示されていないビードガラス
で一体に固定支持されている。各々のカソードから放出
された３本の電子ビームはそれぞれＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）に対応し、ＣＲＴ等の画面（蛍光面）
上に照射されると、カラー画像を形成する。

【０００３】図９は電界４極レンズ５４の主要な部材を
示す縦断面図で、電子ビームは矢印１０で示されたビー
ムライン方向に走る。図９において１は第１フォーカス
電極、２は第２フォーカス電極で、第２フォーカス電極
２は電子ビームの偏向収差を補正する補正電極２１と絞
り加工によって形成された絞り部材２２からなる。第１
フォーカス電極１と絞り部材２２には電子ビームが通過
する円形の透孔１ｈと透孔２２ｈが並行して３個所ず
つ、それぞれに設けられており、各透孔（開口）は互い
に同軸となるように配置されている。補正電極２１は第
１フォーカス電極の円形の透孔１ｈに向かって突き出る
ように配置された対向電極部２１ａを有し、電子ビーム
は２枚の対向電極部２１ａで挟まれた空間を通過する。
３１は第２フォーカス電極に第１フォーカス電極よりも
相対的に高い電位が印加されたときの等電位線を、３２
の矢印はそのときのビームに働く力の向きを示す。図１
０は上記４極レンズの主要な部材を示す横断面図で、電
子ビームが通過する３組の円形の透孔と対向電極部２１
ａが描かれている。さらに、図１１は補正電極２１の全
体形状を示す概観図で、３組の対向電極部２１ａと電子
ビームの通過方向に略垂直方向に配置されている平板電
極部２１ｃが示されている。

【０００４】３本のカソードから放出された電子ビーム
はそれぞれ３極部５２で成形、加速されたのち、プリレ
ンズ５３ついで、メインレンズ５４に入射する。通常、
第１フォーカス電極１には一定の第１フォーカス電圧
が、第２フォーカス電極２にはビームの偏向に伴ってダ
イナミックに変化する第２フォーカス電圧が印加され
る。プリレンズ５３およびメインレンズ５５による収束
作用を受けたのち、電子ビームは通常、セルフコンバー
ゼンス方式の偏向ヨーク（図示せず）で偏向作用を受
け、所定の位置で画面を照射する。セルフコンバーゼン
ス方式の偏向ヨークは、偏向作用の他に、３本のビーム
が全画面領域で一点に集中するように磁界４極レンズ作
用を有している。この磁界４極レンズ作用は水平方向に
発散、垂直方向に収束をもたらすように働き、その大き
さは画面中央でゼロ、画面周辺で最大となる。このため
偏向作用を受けた電子ビームは、垂直方向過収束の非点
収差を生じて、画面上のスポット像は縦長形状になる。
この偏向収差を補正し、正常なスポット像に修正するの
が電界４極レンズ５４である。

【０００５】この電界４極レンズ５４は第１フォーカス
電極と第２フォーカス電極の電位が異なると、その機能
を発現する。たとえば第１フォーカス電極１に比べて第
２フォーカス電極２に印加される電圧が高い場合の等電
位線３１は、図９に示されているように、インライン方
向に垂直な方向ではビームの進行方向に凸形に、逆にイ
ンライン方向では図１０に示されているように凹形にな
る。その結果、ビームに働く力の向き３２からもわかる
ように、インライン方向に垂直な方向では発散作用（図
９）、インライン方向では収束作用（図１０）を生じ
る。すなわち、電界４極レンズが生成されている。この
４極レンズの強さは第１フォーカス電極１と第２フォー
カス電極２の電位差が大きいほど、また対向電極部２１
ａの長さが長いほど強い。

【０００６】電界４極レンズは以上のような働きをする
もので、磁界４極レンズと適切に組み合わせると、画面
中央でのフォーカスを犠牲にすることなく、画面周辺で
生じる垂直方向過収束の非点収差を相殺することができ
る。そのためには４極レンズの強さを自在に設計出来る
ことが必要である。またレンズを構成する各電極は、安
価にしかも精度良く製造できることが重要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記電界４極レンズを
構成する補正電極２１は、通常折り曲げ工程を経て製造
される。その製造工程を示したのが図１２である。まず
プレスによる打ち抜き加工で対向電極部の原形になる部
分４３を形成した後（図１２（ａ））、折り曲げにより
対向電極部２１ａを形成する（図１２（ｂ））。折り曲
げ加工では折り曲げ部分の長さに制約が生じる。その長
さｈは、「プレス加工便覧（Ｐ２３４）：日本塑性加工
学界編」に示されているように、板厚をｔ、曲げ半径を
ｒとすると、ｈ＞２ｔ＋ｒを満足する必要がある（図１
３参照）。折り曲げ部分の長さｈがこれより短い場合、
折り曲げ端部にゆがみが生じるので、折り曲げ角度を精
度良く出せないなどの不具合が生じる。そのため、従来
の電極構造はレンズ作用の弱い４極レンズ用の補正電極
を製造するには適しておらず、レンズ設計の自由度を狭
めていた。

【０００８】また逆に、ｈが長い、すなわちレンズ作用
の強い４極レンズを設計する場合にも問題点があった。
図１３からわかるように、相対する対向電極部の間隔を
ｇとすると、ｈの値は最大でｇ／２である。そこで長さ
ｈを長くするために、対向電極部２１ａの間隔ｇを広げ
ると、かえって４極レンズは弱まる。また例えば図１４
のように補正電極２１を２つに分割して強い４極レンズ
を構成することは可能であるが、部品点数が増大し、コ
ストアップの要因となった。

【０００９】本発明は、上記のような課題を解消するた
めになされたもので、電界４極レンズの設計自由度を向
上させて、高性能で安価なインライン型電子銃を提供す
ることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
かかる電子銃は、カソードから放出された電子ビームを
加速・収束する電極系を備えると共に、この電子ビーム
を補正する補正電極を備えてなり、当該補正電極は、電
子ビームの通過方向に対して略垂直な方向に配置されか
つ電子ビームを通過させる所定広さの開口を有する平板
電極部と、この平板電極部と一体に構成され前記開口の
縁部から電子ビームを挟むように突出対向する一対の対
向電極部を備え、この一対の対向電極部は、各々その突
出対向面の先端辺が対向方向へ湾曲し、互いに向い合う
切断面を有することを特徴としている。

【００１１】また、この発明の第２の発明にかかる電子
銃は、前記対向電極部の突出対向面が曲面で構成された
ものである。

【００１２】また、この発明の第３の発明にかかる電子
銃はカソード及び電子ビームを加速・収束する電極系が
複数、隣接配置されており、補正電極は各々複数の電子
ビームを補正するように、複数の開口を有する平板電極
部及び複数の一対の対向電極部を備えている。

【００１３】また、この発明の第４の発明にかかる電子
銃用補正電極の製造方法は、電極用材料からなる平板に
少なくとも一対の切欠き部を設ける工程と、この一対の
切欠き部の間の平板部位を絞り加工または張り出し加工
によって突出させることで、上記平板に対して略平行な
面と略垂直な面を有する突出部を形成する工程と、この
突出部における上記略平行な面の部位を打ち抜き加工に
よって除去することにより、平板開口の縁部から突出す
る一対の対向電極部を得る工程を備えている。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明にかかる電界４極レ
ンズ５４ａを備えた電子銃の一例を示す縦断面図であ
る。従来例と同じ作用または機能を有する部分は同一符
号で示した。３本のカソード５１から放出された電子ビ
ームはそれぞれ３極部５２で成形、加速されたのち、プ
リレンズ５３に入射する。プリレンズ５３を構成する第
１フォーカス電極１には一定の第１フォーカス電圧が、
第２フォーカス電極２にはビームの偏向に伴ってダイナ
ミックに変化する第２フォーカス電圧が印加され、これ
により焦点距離はダイナミックに調節される。プリレン
ズ５３およびメインレンズ５５による収束作用を受けた
電子ビームは、水平方向に発散、垂直方向に収束をもた
らす磁界４極レンズ作用を有するセルフコンバーゼンス
方式の偏向ヨーク（図示せず）で偏向作用を受け、所定
の位置で画面を照射する。照射する際、電界４極レンズ
５４ａは、画面周辺で生じる垂直方向過収束の非点収差
を相殺するので画面全域で良好なジャストフォーカス状
態を達成することができ、鮮明なカラー画像が実現す
る。

【００１５】本発明による電子銃は、基本的に以上のよ
うに動作するものであるが、電界４極レンズ５４ａを構
成する補正電極、特にその対向電極部に特徴があるので
以下ではこの部分について詳細に説明する。

【００１６】図２は本発明による補正電極２１の一例を
示す概観図である。図に示すように、補正電極２１は、
電極材料からなり電子ビームの通過方向に対して略垂直
な方向に配置される平板電極部２１ｃを備え、この平板
電極部２１には、それぞれ電子ビームを通過させるため
の開口が所定間隔で３箇所並列配置されている。各開口
の対向縁部からは、各々一対の対向電極部２１ｂ、２１
ｂが突出形成されており、この突出方向は、電子ビーム
の通過方向に対して略平行であり、それにより各電子ビ
ームは、一対の対向電極部間を通過する。ここで、一対
の対向電極部２１ｂ、２１ｂの主面は電子ビーム経路に
対して平行な面を有するが、その先端の辺は、図２に示
すごとく、各々、対向方向へ湾曲しており、湾曲した先
端の側面は電子ビームの経路に平行な面を構成し、それ
により一対の対向電極間で互いに向い合っている。そし
て、この互いに向き合う先端の側面は、打ち抜き加工に
よる切断面Ａで構成されている。

【００１７】かかる補正電極の作用について説明する。
図４は４極レンズ５４ａの主要な部材を示す縦断面図、
また図５は同じ部分の横断面図である。第１フォーカス
電極１に比べて第２フォーカス電極２に印加される電圧
が高い場合の等電位線３１は、インライン方向に垂直な
方向では３枚の対向電極部２１ｂが存在するためビーム
の進行方向に凸形（図４）に、逆にインライン方向では
対向電極部２１ｂの作用が小さくなるため、ビームの進
行方向に凹形（図５）になる。そのため、ビームに働く
力の向き３２からもわかるように、インライン方向に垂
直な方向では発散作用、インライン方向では収束作用を
生じる。

【００１８】ここで、各補正電極２１における一対の対
向電極部は、前述のごとく、その先端で互いに向い合う
切断面によって切離し成形されたものであるため、この
ような対向切断面を有しない従来の補正電極の対向電極
部（図１１）に比して、寸法精度の優れた対向電極部と
することができる。すなわち、寸法精度を決定する最終
成形段階の加工が、打ち抜き加工などの切断によりなさ
れているため、曲げ加工のような寸法精度の調整が難し
い成形手法に比して、切断幅の設定精度を向上させるこ
とにより、簡便に寸法精度の優れた対向電極部とするこ
とができる。

【００１９】かかる補正電極は、図３を引用した以下の
ような方法で製造される。まず、図３（ａ）に示すごと
く、通常の電極用材料からなる平板に、打ち抜き加工で
６つの縦長孔４０（３対の切欠き部）を穿設する。これ
により、後に対向電極部に成型される部分４１（平板部
位）が３箇所に設定されると共に、平板電極部２１ｃが
設定される。次に平板部位４１に対して絞り加工もしく
は張り出し加工を施して突出させることにより、図３
（ｂ）に示されるごとく、平板に対して略平行な面（絞
り底４２）と略垂直な面を有する突出部を形成する。次
いで、絞り底４２を打ち抜き加工により落とすことによ
り、図３（ｃ）に示されるように、平板に対して略垂直
な面が残って対向電極部２１ｂが形成され、これによ
り、本発明に係る平板電極部２１ｃと対向電極部２１ｂ
を備えた補正電極２１が得られる。すなわち、対向電極
部２１ｂは、曲げ加工ではなく、絞り加工もしくは張り
出し加工と打ち抜き加工により成形されている。このた
め、前述のごとく、対向電極部の先端辺は内側に湾曲す
ると共に、その先端が打ち抜き加工による切断面Ａで構
成されかつこの切断面Ａが互いに向い合っている。な
お、絞り底４２を打ち抜く際、図３（ｃ）に示すよう
に、湾曲先端部が対向電極の対向面（裏面）から若干突
出するようにマージンを残して除去してもよい。こと
に、電子ビームの通路の障害とならずかつ本来の機能に
支障のない範囲で、かかる先端の突出の程度を大きくし
ておけば、対向電極部２１ｂの寸法精度がさらに確保し
易い点で好ましい。

【００２０】かかる補正電極の製造方法によれば、上記
絞り底４２を形成した時点でビーム進行方向の長さｈが
決まるが、絞り加工もしくは張り出し加工を用いている
ため、折り曲げる場合よりも長さｈの選択範囲は広い。
しかも大量に精度よく形成できる。例えば板厚ｔが０．
３ｍｍの電極材を用いて、曲げ半径０．２ｍｍで曲げ加
工を行うと、対向電極部２２ａの長さｈの最小値は０．
８ｍｍ程度が限界だが、浅い絞り加工なら、板厚にかか
わらず０．０ｍｍからｈの値を設定可能であった。

【００２１】また絞り部材２２の透孔２２ｈがφ４．０
で、対向電極部の間隔ｇを４．５ｍｍとした場合、折り
曲げ加工では、前記製造方法の説明からも容易にわかる
ようにｈの長さはせいぜい２ｍｍ程度が上限である。こ
れに対し通常の電子銃における電極部品の絞り加工で
は、３〜４ｍｍ程度の絞り深さをもつ部品は一般的に使
用されており、１０ｍｍを越えるものも珍しくない。絞
り加工後の打ち抜き加工によって対向電極部２１ｂを形
成すると、対向電極部の間隔ｇを４．５ｍｍに保ちなが
ら、対向電極部の長さｈが３ｍｍを越えるものを容易に
形成できた。

【００２２】したがって、電子銃を設計する際の補正電
極、ひいては電界４極レンズについての設計の自由度が
大きくなり、収束・補正レンズ系の最適設計が可能にな
る。

【００２３】なお、対向電極部２１ｂの主面、すなわち
突出対向面は、平面状である必要はなく、その形状は絞
り加工もしくは張り出し加工の可能な範囲で、曲面、例
えば断面で円弧状や楕円弧状または波板状にしても同様
の効果を得られる。また平面部分を複数組み合わせた
り、また平面と曲面を任意に組み合わせても構わない。
図６は対向電極部２１ｂが円弧状の曲面形状を有する場
合の構造を示している。このような曲面状の構造によれ
ば、対向電極部、ひいては補正電極の機械構造的な強さ
が増す利点がある。

【００２４】また３組の対向電極部２１ｂの形状は全く
同じでもよいが、長さと幅をビームライン毎に変えるこ
ともできる。こうすることにより４極レンズの強さを個
々のビームに対して異なるように設定出来るので、より
精密な補正が可能な４極レンズを設計できる。

【００２５】また対向電極部２１ｂは各ビームに独立し
て設ける必要はなく、３対の対抗電極部の一方側３枚を
一つに一体化してもよい。すなわち３本のビームを一度
にカバーする幅広の対向電極部２１ｂを１対だけ設けて
も良い。こうすれば加工工程が簡略化される。

【００２６】また対向電極部２１ｂの配置位置はインラ
イン方向に水平な方向に限られるものではない。インラ
イン方向に垂直な方向、あるいは斜めの方向に用意する
ことも可能である。どの方向に設置するかは複合レンズ
としての全体の作用を考えて決めることができる。

【００２７】また対向電極部２１ｂは補正電極２１のよ
うな板状電極に形成することはもちろん、絞り部材２２
のような絞り構造を持つ電極の底面部にも形成できる。
絞り構造電極の底面部に形成する場合、対向電極部２１
ｂは底面を抜く方向、または起こす方向のどちらの方向
にも設置可能である。どちらの方向に設置するかは複合
レンズとしての全体の作用を考えて決めることができ
る。

【００２８】また対向電極部２１ｂはビームのインライ
ン方向に水平な方向と垂直な方向に同時に設けてもよ
い。こうすれば８極レンズになり、より精密な補正が可
能である。同じ考え方で、対向電極部２１ｂを互いに１
２０度ずらして配置する６極レンズにも適用可能であ
る。

【００２９】また本発明は偏向収差を補正する４極レン
ズの補正電極以外にも、他の補正電極、例えば倍率補正
を行う４極レンズの補正電極にも適用できる。また補正
レンズ作用はダイナミックに変化しなくてもよく、スタ
ティックな作用が必要とされる場合にも適用可能であ
る。

【００３０】また例えば図７に示されたようにシールド
カップ５６に備えられ、偏向磁界による渦電流を利用し
てサイドビームの偏向量を調整する補正電極５７などに
も適用できる。図７（ａ）はカソードの反対方向から見
た場合の偏向量調整補正電極５７、図７（ｂ）は同じ部
分の縦断面図をそれぞれ示している。

【００３１】また今までは説明を簡単にするために画面
周辺で水平収束／垂直発散を強くもたらす例を示した
が、レンズは通常組み合わせて用いられるため、様々な
変形が可能である。４極レンズ作用は相対的に画面中央
より画面周辺で水平収束／垂直発散の４極レンズ作用が
強まればよい。すなわち、画面中央では強い水平発散／
垂直収束の４極レンズが形成されており、画面周辺で水
平発散／垂直収束の４極レンズが弱まるような構成でも
良い。また、複数のダイナミックに変化する４極レンズ
を組み合わせて使う場合には、複合レンズとしての４極
レンズ強度が相対的に画面中央より画面周辺で水平収束
／垂直発散の４極レンズ作用が強まる構成であればよ
い。さらに４極レンズの設置場所はプリレンズに内包さ
れる場合に限定されるものではなく、例えばメインレン
ズの入射側、あるいは出射側に設置することも出来る。

【００３２】さらに本発明はインライン型電子銃を例に
とって説明したが、カソードの数や配置方法によってそ
の機能が限定されるわけではない。例えばデルタ型電子
銃あるいは単独電子銃の場合にも、同様に適用可能であ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したとおり第１の発明にかかる
電子銃は、電子ビームの通過方向に対して略垂直な方向
に配置されかつ電子ビームを通過させる所定広さの開口
を有する平板電極部と、この平板電極部の開口の縁部か
ら電子ビームを挟むように各々突出対向する一対の対向
電極部からなり、この対向電極部が、各々その突出対向
面の先端辺が対向方向へ湾曲し、互いに向い合う切断面
を有する補正電極を備えているので、寸法精度が優れて
おり、電子ビームの補正電極としての最適設計が可能に
なる。

【００３４】また第２の発明にかかる電子銃は、対向電
極部の突出対向面が、曲面で構成されてなるので、機械
的強度の優れた補正電極とすることができる。

【００３５】また、この発明の第３の発明にかかる電子
銃はカソード及び電子ビームを加速・収束する電極系が
複数、隣接配置されており、補正電極は各々複数の電子
ビームを補正するように、複数の開口を有する平板電極
部及び複数の対向電極部を備えているので鮮明なカラー
画像を実現できる。

【００３６】また、この発明の第４の発明にかかる製造
方法は、電極用材料からなる平板に少なくとも一対の切
欠き部を設ける工程と、この一対の切欠き部の間の平板
部位を絞り加工または張り出し加工によって突出させる
ことで、上記平板に対して略平行な面と略垂直な面を有
する突出部を形成する工程と、この突出部における上記
略平行な面の部位を打ち抜き加工によって除去すること
により、平板開口の縁部から突出する一対の対向電極部
を得る工程を備えているので、寸法精度が優れかつ設計
自由度の高い電子銃を得ることができ、さらに部品点数
の増加を回避でき、低コストで高性能な電子銃が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例のインライン型電子銃の
縦断面図である。

【図２】本発明による補正電極の一例を示す概観図であ
る。

【図３】本発明による補正電極の製造工程の一例を示す
説明図である。

【図４】本発明による補正電極の作用を説明する縦断面
図である。

【図５】本発明による補正電極の作用を説明する横断面
図である。

【図６】本発明による補正電極の他の一例を示す概観図
である。

【図７】本発明による補正電極の他の一例を示す説明図
である。

【図８】従来のインライン型電子銃の縦断面図である。

【図９】従来の補正電極の作用を説明する縦断面図であ
る。

【図１０】従来の補正電極の作用を説明する横断面図で
ある。

【図１１】従来の補正電極を示す概観図である。

【図１２】従来の補正電極の製造工程を示す説明図であ
る。

【図１３】従来の補正電極の寸法関係を示す説明図であ
る。

【図１４】従来の補正電極の他の例を示す概観図であ
る。

【符号の説明】

１第１フォーカス電極１ｈ第１フォーカス電極に設けられた透孔２第２フォーカス電極１０ビームの通過する方向を示す矢印２１第２フォーカス電極の一部である補正電極２１ａ従来の補正電極２１に設けられた対向電極部２１ｂ本発明の補正電極２１に設けられた対向電極部２１ｃ補正電極２１の一部を構成する平板電極部Ａ対向電極部２１ｂの先端に生じた切断面２２第２フォーカス電極の一部である絞り部材２２ｈ補正電極に設けられた透孔３１等電位線３２ビームに働く力の向き５１カソード５２３極部５３プリレンズ５４従来の電界４極レンズ５４ａ本発明による電界４極レンズ５５メインレンズ５６シールドカップ５７偏向量調整補正電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 29/48 H01J 9/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カソードから放出された電子ビームを加
速・収束する電極系を備えると共に、この電子ビームを
補正する補正電極を備えてなり、当該補正電極は、電子
ビームの通過方向に対して略垂直な方向に配置されかつ
電子ビームを通過させる所定広さの開口を有する平板電
極部と、この平板電極部と一体に構成され前記開口の縁
部から電子ビームを挟むように突出対向する一対の対向
電極部を備え、この一対の対向電極部は、各々その突出
対向面の先端辺が対向方向へ湾曲し、互いに向い合う切
断面を有することを特徴とする電子銃。
【請求項２】対向電極部の突出対向面が、曲面で構成
されてなる請求項１記載の電子銃。
【請求項３】カソード及び電子ビームを加速・収束す
る電極系が複数、隣接配置されてなり、補正電極が各々
複数の電子ビームを補正するように、複数の開口を有す
る平板電極部及び複数の一対の対向電極部を備えてなる
請求項１または２記載の電子銃。
【請求項４】電極用材料からなる平板に少なくとも一
対の切欠き部を設ける工程と、この一対の切欠き部の間
の平板部位を絞り加工または張り出し加工によって突出
させることで、上記平板に対して略平行な面と略垂直な
面を有する突出部を形成する工程と、この突出部におけ
る上記略平行な面の部位を打ち抜き加工によって除去す
ることにより、平板開口の縁部から突出する一対の対向
電極部を得る工程を備えてなる電子銃用補正電極の製造
方法。