JP3655440B2 - カラー受像管 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、蛍光体スクリーン面の全域において高い解像度が得られるカラー受像管に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
カラー受像管で画像の解像度を向上するには電子ビームのスポット径を小さくすればよい。そのためには集束電極と最終加速電極によって形成されるメインレンズのレンズ径を大きくすればよいことが知られている。
従来のインライン型電子銃では、特開平3−152834号公報等に開示されているように、R、G、B用の3つのビームを集束するそれぞれのレンズ電界を重畳させメインレンズのレンズ径を大きくする方法が採られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の従来の方法ではメインレンズの水平レンズ径が垂直レンズ径より小さくなる。そのため蛍光体スクリーンパネルのフラット化や偏向角の拡大などによって、カラー受像管の周辺におけるスポット(以後周辺スポットと称する)の断面形状が横長になる横長歪みが顕著となった場合に、周辺スポットの水平方向の径を小さくして横長歪を減らすには不利な特性を有している。これまでメインレンズのレンズ径を大きくするには、集束電極と最終加速電極に設けられる電界補正用電極の位置をそれぞれの開口端から遠ざけてレンズ電界の重畳の度合いを大きくすればよいことが知られている。しかしそれではセンターレンズの中心とサイドレンズの中心間の距離が小さくなりすぎて、シャドウマスクと蛍光体との距離を大きくする必要があり地磁気の影響を受けやすくなる。その結果電子ビームが正しく蛍光体に当たらず色ずれが起きやすくなり、それを解決するのが課題であった。本発明はかかる課題を解決するためにセンターレンズの中心とサイドレンズの中心間距離を従来と比べあまり小さくすることなく水平レンズ径を大きくしたカラー受像管を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、メインレンズを形成する低圧側の集束電極及び高圧側の最終加速電極を有する電子銃を備えたインラインカラー受像管であって、前記集束電極と前記最終加速電極とはそれぞれ、相対向する端面に水平方向に長軸をもつ長円形の開口を有するとともに、前記開口の内側にインライン配列された3個の孔を有する電界補正用電極を有し、前記メインレンズの低圧側における回転対称成分と四極成分との合成レンズ作用は、水平方向の集束力が垂直方向の集束力よりも弱く、前記メインレンズの高圧側における回転対称成分と四極成分との合成レンズ作用は、水平方向の発散力が垂直方向の発散力よりも弱いことを特徴とする。
【0005】
上記のように形成すると、センターレンズの中心とサイドレンズの中心の間の距離をあまり小さくすることなく水平レンズ径を大きくすることができる。従って色ずれの問題を起こすことなく、蛍光体スクリーンパネルのフラット化や偏向角の拡大などによって周辺スポットの横長歪みが顕著となった場合においても、周辺スポットの水平方向の径を小さくして横長歪を減らすことができる。
【0006】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施例を図1ないし図11を参照して詳しく説明する。
図1は集束電極1の正面図であり、図2は図1のII−II断面図である。図2において、低電圧を印加する低圧側の集束電極1および高電圧を印加する高圧側の最終加速電極2は対向して配置され、その水平方向Hに長軸をおく長円形の開口1a、2aを相対向する端面にそれぞれ有している。集束電極1は開口1aの内側に電界補正用電極3を有し、電界補正用電極3はインライン配列された電子ビームが通過する3個の孔4、5、6を有している。また最終加速電極2は開口2aの内側に電界補正用電極7を有し、電界補正用電極7はインライン配列された電子ビームが通過する3個の孔8、9、10を有している。本発明の実施例の図1及び図2に示す集束電極1及び最終加速電極2の構成は前記従来技術の特開平3ー152834号公報の図1及び図2に示された集束電極1及び最終加速電極2に類似している。しかし、本発明においては、以下に詳しく説明するように集束電極1と最終加速電極2の各部の寸法が前記従来技術のものと異なっている。
【0007】
本発明の実施例の図1及び図2に示す集束電極1及び最終加速電極2において、開口1a、2aの水平方向径Lsを14.0mmとし、垂直方向径φvを6.7mmとしている。水平方向径Lsに対する垂直方向径φvの比φv/Lsは約0.48となる。なお従来例では水平方向径Lsは14.0mm、垂直方向径φvは7.5mmであり、比φv/Lsは約0.54である。
【0008】
このように構成されたカラー受像管は、電界補正用電極3の3個の孔4、5、6と電界補正用電極7の3個の孔8、9、10とによる電界が互いに重なり合う。さらにこれらの電界と、開口1aと2aとによる電界が合成されて、3つの大口径のメインレンズ電界が集束電極1と最終加速電極2との間に形成されることを発明者は以下に示すシミュレーションによって確認した。集束電極1に6.5kV、最終加速電極2に25kVの電圧を印加するものとし、センターメインレンズ中心C1からスクリーン(図示省略)までの距離を265mmとした場合について、シミュレーションでメインレンズの特性を計算した。シミュレーションにおいて、メインレンズのZ軸近傍の電位V(x,y,z)は、Z軸上の電位V0(z)と回転対称成分R(z)と四極成分Q(z)とに分離することができ、式(1)によって表される。
【0009】
【数1】
【0010】
式(1)をx,yで微分すると水平方向の電界の強さEx及び垂直方向の電界の強さEyをそれぞれ式(2)及び(3)に示すように求めることができる。
【0011】
【数2】
【0012】
【数3】
【0013】
Rは回転対称成分、Qは水平方向の四極成分を表している(垂直方向の四極成分は−Qとなる)。四極成分とは、水平方向と垂直方向でレンズ作用が互いに反対になる電界分布の成分であり、このような電界分布を四極電界という。互いに反対のレンズ作用とは、例えば水平方向が集束作用なら垂直方向は発散作用となるようなレンズ作用であり、このようなレンズ作用を四極レンズ作用という。電界の強さEx、Eyは回転対称成分Rと四極成分Qを合成したものに比例する。すなわち、回転対称成分Rと四極成分Qの分布を調べれば、レンズ作用を調べることができる。
上記のシミュレーションをした結果を図3及び図11に示す。各図において回転対称成分Rと四極成分Qとを縦軸にとり、Z軸方向の距離を横軸にとる。そして、本発明例のものを図3に、従来例のものを図11に示す。Z軸の値0はセンターメインレンズ中心C1を示し、マイナスが最終加速電極2の方向への距離(高圧側)、プラスが集束電極1の方向への距離(低圧側)である。なおグラフ中の四極成分Qは水平方向のものを表しており、垂直方向のものは水平方向のグラフのZ軸に対して対称な曲線Q’で示したものとなる。図3、図11のグラフで、Z軸より下の曲線とZ軸間の領域は電子ビームに集束作用が働く領域を示し、Z軸から上の曲線とZ軸間の領域は発散作用が働く領域を示し、これらの領域の面積が電子ビームに働くレンズ作用の大きさを表す。
【0014】
回転対称成分Rは水平方向及び垂直方向とも同じレンズ作用を有するが、四極成分Qは水平方向と垂直方向とでは反対のレンズ作用をもち、一方が集束作用であればもう一方は発散作用となる。
全体のレンズ作用は回転対称成分R(以後単にRと称する)と四極成分Q(以後単にQと称する)とを合成したものと考えることができる。Qの作用によって水平方向と垂直方向ではレンズ作用が異なってくる。本発明ではこのQの分布を従来の分布と異ならしめることによって、水平レンズ径を大きくすることができる。
【0015】
図3に示す本発明におけるQの分布は図11に示す従来例のQの分布とは異なることに特徴がある。図11に示す従来例のQのグラフでは、低圧側において領域aとbの面積はほぼ等しく、高圧側においてもZ軸より上の部分の領域dと下の部分の領域cの面積の差は小さく、低圧側の領域a及びbと高圧側の領域c及びdの四極レンズ作用はほぼ零である。従って水平方向と垂直方向とでレンズ作用に差がでない。これに対し本発明では図3に示すように、Qのグラフは低圧側では、Z軸より上の領域Bの面積(発散作用)が下の領域Aの面積(集束作用)より大きい。従って水平方向の四極レンズ作用は発散作用となり、垂直方向は水平方向と反対のレンズ作用なので集束作用となる。低圧側のRによるレンズ作用は集束作用なので、低圧側におけるRとQとの合成レンズ作用は、水平方向の集束力が垂直方向の集束力より弱いことになる。図3のQのグラフの高圧側では、Z軸より下の領域Cの面積(集束作用)が上の領域Dの面積(発散作用)よりはるかに大きい。すなわち水平方向の四極レンズ作用は集束作用となり、垂直方向は水平方向と反対のレンズ作用なので発散作用となる。高圧側のRによるレンズ作用は発散作用なので、高圧側のRとQとの合成レンズ作用は、水平方向の発散力が垂直方向の発散力より弱いことになる。
【0016】
その結果、本発明のものの電子ビームの軌道を、従来例のものと比較すると、水平方向が図4に示すように変化し、垂直方向は図5に示すように変化する。従来例のものでは水平方向と垂直方向の電子ビームの軌道差が大きく、水平方向の軌道は垂直方向の軌道に比べてZ軸から遠いところにある。これは水平レンズ径が小さく垂直レンズ径が大きくなることを示している。これに対して本発明では水平方向と垂直方向の電子ビームの軌道差が小さくなっており、従来例のものに比べて水平方向の軌道はZ軸により近いところにある。これは水平方向におけるメインレンズの球面収差が減り水平レンズ径を大きくすることが可能となったことを示している。この四極電界分布によって、図1に示すセンターレンズの中心C1とサイドレンズの中心C2又はC3間の距離Sをほぼ一定とするとき、シミュレーション結果の水平レンズ径は従来例では5.7mmが限界であったが、本実施例ではこれを6.3mmにまで拡大することができ、約10%レンズ径を拡大できた。
【0017】
インラインカラー受像管の画面の周辺における周辺スポットの断面形状は偏向歪みのため一般に横方向に長径をもつ長楕円状に歪んでおり、この傾向はパネルのフラット化、偏向角度の増大に伴い極端に顕著となる。この周辺スポットの断面形状を真円に近づけて水平スポット径を小さくするには、水平方向にビームを広げる必要がある。しかし従来の水平レンズではビームを広げすぎると水平レンズ径が小さいためビームは球面収差の影響を受け、スポット径を小さくできなかった。本実施例のものでは水平方向径Lsに対する垂直方向径φvの比φv/Lsを0.48とすることにより従来例のものより水平レンズ径を大きくできたので球面収差が小さくなり、周辺スポットの水平方向径を小さくすることが可能である。
【0018】
本発明の特徴である図3に示す四極電界を得るには、比φv/Lsが0.48以下であってもよい。この場合には電界補正電極3及び7の各開口1a及び2aの端部からのそれぞれの距離L3及びL4の開口の水平方向径Lsに対する比L3/Ls及びL4/Lsが0.15以上である必要がある。前記のように水平方向径Lsを14.0mm、垂直方向径φvを6.7mmとし、比φv/Lsを約0.48に固定した場合におけるQ及びRの分布について、比L3/Ls及びL4/Lsが0.15より小さい場合の電界分布の代表例を図6に示す。図6に示すように、たとえφv/Lsが約0.48以下であっても比L3/Ls、L4/Lsが0.15より小さい場合は、Qは低圧側では、Z軸より上の領域Bの面積が下の領域Aの面積より小さくなり、高圧側では、Z軸より下の領域Cの面積が上の領域Dの面積より小さくなってしまい、図3に示すような目的とする四極電界が得られないことがわかる。
【0019】
しかし比L3/Ls、L4/Lsが大きくなりすぎても以下に挙げるような別の問題が発生する。たとえば水平と垂直の集束するフォーカス電圧差が大きくなりすぎる、またセンターレンズの中心C1とサイドレンズの中心C2又はC3間の距離Sが小さくなりすぎる、などの問題である。したがって比L3/Ls及びL4/Lsを0.25より大きくしない方ができれば望ましい。
また比φv/Lsが小さすぎても以下のような別の問題が発生する。たとえば垂直レンズ径が小さくなりすぎる、という問題である。図8に比φv/Lsと、水平レンズ径及び垂直レンズ径との関係を示す。図8に示すように比φv/Lsが0.40以下では垂直レンズ径が小さくなりすぎて垂直スポット径が増大するという問題が発生してしまう。したがって比φv/Lsは0.40以上であることが望ましい。
【0020】
次に本発明の他の実施例について以下に説明する。この実施例では、比φv/Lsが0.48より大きい場合であっても電界補正電極3及び7の孔を従来例より横長にする方向に変化させれば、前記実施例と同様の効果が得られる。
例えば集束電極1と最終加速電極2の開口1a、2aの水平方向径Lsを14.0mm、垂直方向径φvを7.5mmとし、比φv/Lsを約0.54にする。孔5及び9の水平半径を1.71mm、垂直半径を2.27mmとし、垂直半径に対する水平半径の比を0.75とする。また孔4、6、8および10は水平半径を2.47mm、垂直半径を2.27mmとする。更に図7の領域Eで示すように高圧側においてQのグラフが負になるような四極レンズ作用を発生する電極22を図9に示すように最終加速電2Aに設ける。電極22は電子ビームが通過する3個の長方形の孔25、26、27を有する。なお、図11に示す従来例のものでは孔5及び9の水平半径は1.71mm垂直半径は2.47mmである。また、孔4、6、8及び10は水平半径が2.47mm垂直半径が2.47mmである。R、Qのグラフについて、本発明の場合を図7に示す。図7と従来例のものの図11を比較すると、本発明の図7では図11の従来例に比べ、低圧側ではZ軸より上の領域Bの面積が下の領域Aの面積よりやや大きく、高圧側ではZ軸より下の領域C及びEの合計面積が上の領域Dの面積よりやや大きくなっている。このため従来例では5.7mmであった水平レンズ径を、本発明では6.1mmにまで拡大できる。以上のように本実施例では高圧側に四極レンズ作用を発生する電極22を設けることにより水平レンズ径を大きくすることができる。
【0021】
更に上記本実施例では電界補正用電極3及び7の孔4、6、8、10を横長としたが、縦長にして同様の効果を得るように設計することも可能である。また電界補正用電極3及び7を用いる代わりに例えば図10に示すような衝立状の電極20、21を用いてもよい。
【0022】
【発明の効果】
本発明によると、メインレンズの電界の四極成分を従来例と異なるものにし、低圧側のレンズ作用としての水平方向の集束力が垂直方向の集束力より弱く、高圧側のレンズ作用としての水平方向の発散力が垂直方向の発散力より弱くなるように集束電極を形成する。これによってセンターレンズの中心とサイドレンズの中心間の距離をあまり小さくすることなく水平レンズ径を大きくすることができる。その結果カラー受像管のパネルのフラット化、偏向角の拡大などによって周辺スポットの断面の水平方向径が大きくなる横長歪みが顕著となった場合においても、色ずれ問題を起こさずに、周辺スポットの水平方向径を小さくすることができ、蛍光面の周辺部の解像度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のカラー受像管の集束電極の正面図
【図2】図1のII−II断面図
【図3】本発明の集束電極により形成される四極成分Qと回転対称成分RとのZ軸方向の変化を示すグラフ
【図4】電子ビーム軌道のZ軸上の位置と水平方向の偏りとの関係を示す本発明と従来例のグラフ
【図5】電子ビーム軌道のZ軸上の位置と垂直方向の偏りとの関係を示す本発明と従来例のグラフ
【図6】本発明の実施例の他の例の集束電極により形成される四極成分Qと回転対称成分RとのZ軸方向の変化を示すグラフ
【図7】本発明の他の実施例の集束電極により形成される四極成分Qと回転対称成分RとのZ軸方向の変化を示すグラフ
【図8】本発明の実施例における、水平レンズ径及び垂直レンズ径と水平方向径Lsに対する垂直方向径φvの比φv/Lsとの関係を示すグラフ
【図9】(a)は本発明の他の実施例の四極レンズ作用を発生する電極22を設けた最終加速電極2Aの正面図、(b)は(a)のbーb断面図
【図10】本発明のさらに他の実施例における、衝立状の電極を設けた集束電極の斜視図
【図11】従来例の集束電極により形成される四極成分Qと回転対称成分RとのZ軸方向の変化を示すグラフ
【符号の説明】
1 集束電極
2 最終加速電極
1a 開口
2a 開口
3 電界補正用電極
4,5,6,8,9,10 孔
7 電界補正用電極
22 電極
Claims (3)
- メインレンズを形成する低圧側の集束電極及び高圧側の最終加速電極を有する電子銃を備えたインラインカラー受像管であって、
前記集束電極と前記最終加速電極とはそれぞれ、相対向する端面に水平方向に長軸をもつ長円形の開口を有するとともに、前記開口の内側にインライン配列された3個の孔を有する電界補正用電極を有し、
前記メインレンズの低圧側における回転対称成分と四極成分との合成レンズ作用は、水平方向の集束力が垂直方向の集束力よりも弱く、
前記メインレンズの高圧側における回転対称成分と四極成分との合成レンズ作用は、水平方向の発散力が垂直方向の発散力よりも弱いこと
を特徴とするカラー受像管。 - 前記集束電極及び前記最終加速電極の開口の水平方向径Lsに対する垂直方向径φvの比φv/Lsがともに0.40以上かつ0.48以下であり、前記集束電極の開口端と前記集束電極の前記電界補正用電極との距離L3及び前記最終加速電極の開口端と前記最終加速電極の前記電界補正用電極との距離L4の前記開口の水平方向径Lsに対する比L3/Ls及びL4/Lsがともに0.15以上かつ0.25よりも小さいこと
を特徴とする請求項1に記載のカラー受像管。 - 前記最終加速電極は、前記最終加速電極の前記電界補正用電極よりも後退した位置に、水平方向で集束作用となる四極レンズ作用を発生する電極を有し、
前記集束電極及び前記最終加速電極の開口の水平方向径Lsに対する垂直方向径φvの比φv/Lsがそれぞれ0.48よりも大きく、前記集束電極の開口端と前記集束電極の前記電界補正用電極との距離L3及び前記最終加速電極の開口端と前記最終加速電極の前記電界補正用電極との距離L4の前記開口の水平方向径Lsに対する比L3/Ls及びL4/Lsがともに0.15以上かつ0.25よりも小さいこと
を特徴とする請求項1に記載のカラー受像管。
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