JP3660772B2 - カラー受像管装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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ように構成したカラー受像管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー受像管装置において、赤、緑、青を発光する各蛍光体に射突する３つの電子ビームを蛍光体スクリーン面全域で集中させるために、いわいるセルフコンバーゼンス方式が広く使用されている。このセルフコンバーゼンス方式のカラー受像管装置において、蛍光体スクリーン面の中央部で径小かつ真円のビームスポットが得られる最適フォーカス電圧を保持すると、蛍光体スクリーン面の周辺部では水平方向はビームスポットの最適フォーカス状態が維持されるが垂直方向はオーバーフォーカス状態になり、その結果、周辺部において良好なビームスポットおよび解像度を得ることが困難になる。この課題を解決し、蛍光体スクリーン面の全域において水平方向および垂直方向で最適フォーカス状態を保つ方法として、従来から次のような方法がとられている。
【０００３】
従来例１として、特開平１−２３２６４３号公報に記載されているものがある。この従来例では図１５に示すように、第１集束電極４と第２集束電極５との間に約２００ｋΩの抵抗体７を接続し、電子ビームの偏向角度の増大に伴って高くなるダイナミックフォーカス電圧を第２集束電極５に印加している。
【０００４】
従来例２として、たとえば特開平７−６７０９号公報に記載されたものがある。この従来例では、管内に配置した高抵抗の抵抗体により陽極電圧を分割して基準フォーカス電圧を得、電子ビームの偏向角度の増大に伴って高くなるダイナミックフォーカス電圧のみを管外から供給する。
【０００５】
従来例３として、たとえば特開昭６１−９９２４９号公報に記載されたものがある。この従来例では、電子ビームの偏向角度の増大に伴って水平方向で集束作用、垂直方向で発散作用が強くなる４極レンズ電界と、電子ビームの偏向角度の増大に伴って集束作用が弱くなる主レンズ電界とが形成されている。
【０００６】
この電子銃構成によって形成される電子レンズ系を光学レンズで等価的に示すと図１６および図１８のようになる。図１６は、第２集束電極に基準フォーカス電圧Ｖｃのみを印加したとき、すなわちダイナミック電圧Ｖｐを重畳しないときに形成される電子レンズ系である。図１８は、基準フォーカス電圧Ｖｃにダイナミック電圧Ｖｐを重畳したダイナミックフォーカス電圧Ｖｄを第２集束電極に印加したときに形成される電子レンズ系である。各図において、（ａ）は蛍光体スクリーン面の中央における水平方向のレンズ構成、（ｂ）は蛍光体スクリーン面の中央における垂直方向のレンズ構成、（ａ’）は蛍光体スクリーン面の周辺部における水平方向のレンズ構成、（ｂ’）は蛍光体スクリーン面の周辺部における垂直方向のレンズ構成をそれぞれ示す。
【０００７】
図１６に示すように、ダイナミック電圧Ｖｐを重畳しない一定の基準フォーカス電圧Ｖｃを印加したときは、蛍光体スクリーン面１２の周辺部では偏向磁界による水平方向で発散レンズ１３、垂直方向で集束レンズ１４の作用が生じる。蛍光体スクリーン面１２と主レンズ１１との距離は蛍光体スクリーン面１２の周辺部では大きくなるが、偏向磁界による水平方向の発散レンズ１３の作用により補正されるため、水平方向は最適フォーカス状態となる。すなわち、水平方向は蛍光体スクリーン面全域で最適フォーカス状態を保つ。一方、垂直方向は蛍光体スクリーン面１２と主レンズ部１１の距離が大きくなることに加え、偏向磁界の集束レンズ１４の作用により蛍光体スクリーン面１２周辺部においてオーバーフォーカスの状態となる。この場合、蛍光体スクリーン面１２のビームスポットは図１７に示すように垂直方向に、すなわちビームスポットの上下にハロー１５を生じ縦長形状となる。
【０００８】
図１８に示すように、ダイナミック電圧Ｖｐを重畳したダイナミックフォーカス電圧Ｖｄを第２集束電極に印加したときは、水平、垂直方向ともにビームスポットは最適フォーカスを保つことができ、図１９に示すように径小で真円に近いビームスポットを得ることができる。以下に、その理由を説明する。
【０００９】
図１５のような電子銃構造において、第２集束電極５にダイナミックフォーカス電圧Ｖｄを印加した場合、第１集束電極４には図５に示すように、ダイナミックフォーカス電圧Ｖｄのピーク値より低く、基準フォーカス電圧Ｖｃより高いほぼ一定の電位Ｖｄ１が生じる。したがって、蛍光体スクリーン面１２の周辺部では第１集束電極４の電位Ｖｄ１は第２集束電極５の電位Ｖｄより低くなる。また、第１集束電極４の第２集束電極５側の端面には３つの縦長の非円形の電子ビーム通過孔が設けられ、第２集束電極５の第１集束電極４側の端面には３つの横長の非円形の電子ビーム通過孔が設けられている。
【００１０】
これらの構成により、第１集束電極４と第２集束電極５の間には図１８に示すように、水平方向で集束レンズ２０の作用、垂直方向で発散レンズ２１の作用となる電界レンズ、いわゆる４極レンズ電界が形成される。また、第２集束電極５に印加されるダイナミックフォーカス電圧Ｖｄにより第２集束電極５と最終加速電極６との間に形成される主レンズ電界１７の強度は電子ビームの偏向角度の増大に伴い弱くなる。
【００１１】
したがって、蛍光体スクリーン面１２周辺において水平方向では弱められた主レンズ電界１７の作用と４極レンズ電界の集束レンズ２０の作用とが相殺されるため最適フォーカス状態が保たれる。一方、垂直方向では弱められた主レンズ電界１７の作用および４極レンズ電界の発散レンズ２１の作用によりオーバーフォーカス状態が補正され、垂直方向においても最適フォーカス状態を保つことが可能となる。このようにして、蛍光体スクリーン面の周辺部において径小で真円に近いビームスポットが得られ高い解像度を実現することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例１では、電子ビームの偏向角度の増大に伴って電圧が高くなるダイナミックフォーカス電圧と、電子ビームの偏向角度にかかわらず一定である基準フォーカス電圧との２種類のフォーカス電圧を供給する必要がある。この基準フォーカス電圧は偏向角度が零のときの、すなわち蛍光体スクリーン面の中央部でのダイナミックフォーカス電圧にほぼ等しい。
【００１３】
また従来例２では、陽極電圧は２５ｋＶ〜３０ｋＶの高電圧であり、このような高電圧を分圧する抵抗体の消費電力を抑えるために、数ＧΩ（ギガオーム）以上の抵抗体を用いる必要がある。このような高抵抗の抵抗体は高価であるとともに、電気特性や耐圧に関する信頼性を確保することが難しい。
【００１４】
また、従来例３では、図５に示したように、第２集束電極に印加されるダイナミックフォーカス電圧Ｖｄがピークとなる点をａ、ａ’とし、第１集束電極の電位Ｖｄ1がＶｄと一致する点をｂ、ｂ’としたとき、ａ−ｂ間およびｂ’−ａ’間では第１集束電極に生じる電位Ｖｄ1がＶｄより低くなるが、ｂ−ｂ’間では、Ｖｄ１がＶｄより高くなる。図１８（ａ）及び（ｂ）に示したように蛍光体スクリーン中央を含むｂ−ｂ’間において第１集束電極と第２集束電極の間に形成される４極レンズ電界は水平方向では発散レンズ１８の作用、垂直方向では集束レンズ１９の作用を生じる。このため、ビームスポットは水平方向では若干のアンダーフォーカス状態、垂直方向では若干のオーバーフォーカスとなる。したがって、蛍光体スクリーン面の中央部近傍でのビームスポットは、図２０に示すように真円から少し上下につぶれた形状となり、最適フォーカス状態からのずれを生じる。
【００１５】
さらに、従来例３で使用している平滑用の抵抗は約２００ｋΩであり、電極間容量によるインピーダンスが無視できるほど十分大きいとは言えない。その結果、４極レンズ電界の形成が不完全なものとなる。したがって、この要因によっても蛍光体スクリーン面中央部近傍でのビームスポットは、水平方向および垂直方向ともに最適フォーカス状態からのずれを生じ、蛍光体スクリーン面全域で高解像度を得ることが難しい。
【００１６】
本発明は上記のような従来の課題に鑑み、陽極電圧から分圧によってフォーカス電圧を作るための高抵抗の抵抗体を用いる必要が無く、かつ、２種類のフォーカス電圧を外部から供給する必要もなく、蛍光体スクリーン面の全域において、高い解像度を得ることができるカラー受像管装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるカラー受像管装置は、水平方向にインライン配列された３個の陰極、制御電極、加速電極、第１集束電極、第２集束電極、および最終加速電極が順番に配置された電極群と、電子ビームの偏向角度が大なるほど電圧が高いダイナミックフォーカス電圧を前記第２集束電極に印加する電圧印加手段と、前記第１集束電極と前記第２集束電極との間に接続された抵抗体と、前記第２集束電極の電位が前記第１集束電極の電位より高いとき、前記第１集束電極と前記第２集束電極との間において水平方向で集束作用、垂直方向で発散作用となる４極電界レンズを形成する４極電界レンズ形成手段と、前記第１集束電極と前記第２集束電極とが同電位であるとき、前記陰極から前記最終加速電極にわたって形成される複数の電界レンズの合成集束作用を、垂直方向より水平方向で強くする電界レンズ補正手段とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
前記電界レンズ補正手段は、前記第２集束電極及び前記最終加速電極のそれぞれの対向面に形成された垂直方向に長手の電子ビーム通過孔で構成することが好ましい。あるいは、制御電極に形成された垂直方向に長手の電子ビーム通過孔で構成してもよい。
【００１９】
上記のような構成によれば、加速電極および第１集束電極間の静電容量と第１及び第２集束電極間の静電容量との比により、第２集束電極に印加されるダイナミックフォーカス電圧のピーク値より小さいほぼ直流の電位が第１集束電極に生じる。これにより電子ビームの偏向角度の増大に伴い第１集束電極と第２集束電極とに電位差を生じ、第１集束電極と第２集束電極との間に水平方向で集束作用、垂直方向で発散作用となる４極レンズ電界が形成される。さらにダイナミックフォーカス電圧が印加される第２集束電極と最終加速電極の間に形成される主レンズ電界の集束作用は偏向角度の増大に伴い弱められる。この４極レンズ電界および主レンズ電界によって偏向磁界による垂直方向のオーバーフォーカス状態が補正され、蛍光体スクリーン面全域で水平方向、垂直方向ともに最適フォーカス状態を保つことができる。
【００２０】
さらに、前記第１集束電極と前記第２集束電極が同電位であるとき、前記電子銃で形成される電界レンズの合成した集束作用が垂直方向より水平方向で強いので、蛍光体スクリーン面中央で生じる第１集束電極と第２集束電極の間に形成される水平方向で発散作用、垂直方向で集束作用となる４極レンズ電界を、例えば、主レンズ電界の水平方向の強い集束作用と垂直方向の弱い集束作用とによって相殺することができる。
【００２１】
上記作用の４極レンズ電界を得るため、第１集束電極に生じる電位は一定の電位になることが望ましく、第１集束電極に生じる電位は加速電極と第１集束電極間の静電容量と第１集束電極と第２集束電極の静電容量の比で決定される。そこで、前記加速電極と前記第１集束電極とを静電容量素子によって接続することが好ましい。
【００２２】
また、前記４極電界レンズ形成手段が、前記第１集束電極の第２集束電極側の板面に形成された垂直方向に長手の略長方形の電子ビーム通過孔と、前記第２集束電極の第１集束電極側の板面に形成された水平方向に長手の略長方形の電子ビーム通過孔とで構成され、第１集束電極および第２集束電極の相対向する板面の少なくとも一方が、その板面の電子ビーム通過孔の長辺の近傍から起立して他方の板面側へ突出した衝立部を有している構造が好ましい。これによって、４極レンズを形成する第１集束電極と第２集束電極との間の静電容量を小さく抑えることができる。上記衝立部に代えて、電子ビーム通過孔を囲むように他方の板面側へ突出した角筒部を有する構造としてもよい。
【００２３】
また、前記抵抗体及び前記静電容量素子の少なくとも一方を受像管の外部に配置してもよい。これによって、抵抗体または静電容量素子のガス放出に起因する受像管の真空度低下のおそれを回避することができる。具体的には、受像管のネック端部を閉じるステム部のアウターピンにおいて、第１集束電極用の接続ピンと第２集束電極用の接続ピンとの間に抵抗体が接続されている構造が好ましい。
【００２４】
または、受像管のネック端部を閉じるステム部のアウターピンに接続されたソケット部において、前記第１集束電極用端子と第２集束電極用端子との間に前記抵抗体を接続してもよい。または、受像管のネック端部を閉じるステム部のアウターピンと、これに接続されたソケット部 との間に介装されるベース部において、第１集束電極用接続ピンのコンタクト孔と第２集束電極用接続ピンのコンタクト孔との間に抵抗体ペーストを塗布してもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明が適用されるカラー受像管装置は図１に示すように、パネルおよびファンネルからなる外囲器８を有し、前記パネルの内面には青、緑、及び赤の蛍光体が塗布された蛍光体スクリーン面９が形成されている。そして、蛍光体スクリーン面９と対向する外囲器８のネック部内部に電子銃１０が収納されている。
【００２６】
（実施の形態１)
図２に示すように、水平方向に配置された３個の陰極１ａ、１ｂ、１ｃ、制御電極２、加速電極３、第１集束電極４、第２集束電極２２、および最終加速電極２３によってインライン型カラー受像管装置の電子銃が構成される。第１集束電極４は、第２集束電極２２側の端面に３個の縦長の電子ビーム通過孔を有している。また、第２集束電極２２は、第１集束電極４側の端面に３個の横長（水平方向に長手）の非円形電子ビーム通過孔を有し、最終加速電極２３側の端面に３個の縦長（垂直方向に長手）の非円形電子ビーム通過孔を有している。そして、最終加速電極２３の第２集束電極２２側の端面には３個の縦長の非円形電子ビーム通過孔が形成されている。また、制御電極２、加速電極３、および第１集束電極４の加速電極３側の端面には３個の円形の電子ビーム通過孔が形成されている。
【００２７】
この第１の実施形態の一実施例として、各電極の電子ビーム通過孔の孔径、および電極板厚を以下のように定めた。即ち、制御電極に設けた丸孔の孔径は０．３〜０．７ｍｍ、電極板厚は０．０５〜０．０９ｍｍ、加速電極は孔径０．３〜０．７ｍｍ、電極板厚０．２〜０．５ｍｍ、第１集束電極の加速電極側の孔径は０．７〜１．２ｍｍとした。また、第１集束電極４の第２集束電極２２側の電子ビーム通過孔、および第２集束電極２２の第１集束電極４側の非円形電子ビーム通過孔は、ともに長辺の長さ４．５ｍｍ、短辺の長さ３．６ｍｍの矩形孔とし、両電極の間隔は０．７ｍｍとした。
【００２８】
動作時の各電極に印加される直流電位の代表的な値を示すと、陰極１ａ〜１ｃは５０〜１５０Ｖ、制御電極２は０Ｖ、加速電極３は３００〜７００Ｖ、最終加速電極２３（Ｖａ）は２５〜３０ｋＶである。第２集束電極には電圧印加手段３６によりが印加される。このダイナミックフォーカス電圧Ｖｄは、最終加速電極に印加される電圧Ｖａの２０〜３５％程度の基準フォーカス電圧Ｖｃに、電子ビームの偏向に同期してパラボラ状に変化するダイナミック電圧Ｖｐを重畳した電圧であり、図３に示すような波形を有する。このダイナミックフォーカス電圧波形のピーク間隔は一水平走査期間１Ｈに相当し、ダイナミックフォーカス電圧Ｖｄが基準フォーカス電圧Ｖｃとなる点が水平偏向角が零となる点である。また、第１集束電極４は、図２に示すように抵抗体７を介して第２集束電極２２に接続されている。この抵抗体７は外囲器８の内部に配置される。
【００２９】
上記構成の電子銃において、加速電極３および第１集束電極４の対向面間に静電容量（Ｃ２３）が形成され、第１集束電極４と第２集束電極２２との対向面間にも静電容量（Ｃ３４）が形成される。その結果、図４に等価回路で示すような容量結合による回路が形成される。第１集束電極４は静電容量Ｃ２３を介して加速電極３と電気的に結合される。一実施例において静電容量Ｃ２３およびＣ３４は数ｐＦである。抵抗体７の抵抗値Ｒが十分大きいとき、たとえば１０ＭΩ程度である場合、第１集束電極４には、図５に示すようにダイナミックフォーカス電圧Ｖｄのピーク電圧より小さく基準フォーカス電圧Ｖｃより大きい値のほぼ一定の電圧Ｖｄ１が生じる。静電容量Ｃ２３およびＣ３４の値や水平偏向周波数の値にもよるが、抵抗体７の抵抗値Ｒが５ＭΩ以上であれば、Ｖｄ１はほぼ一定の電圧となる。
【００３０】
本実施形態は、以下のようにして、蛍光体スクリーン面中央部近傍での最適フォーカス状態からのずれを生じにくくしている。
図２に示すように、本実施形態のカラー受像管装置の電子銃にあっては、第２集束電極２２の最終加速電極２３側の端面の電子ビーム通過孔２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、および、最終加速電極２３の第２集束電極２２側の端面の電子ビーム通過孔２５ａ、２５ｂ、２５ｃを、垂直方向に長い非円形（楕円形）孔としている。また、一実施例において、第１集束電極４の第２集束電極２２側の電子ビーム通過孔、および第２集束電極２２の第１集束電極４側の電子ビーム通過孔は、ともに長辺方向の長さ４．５ｍｍ、短辺方向の長さ３．６ｍｍの矩形孔とし、両電極間の間隔は０．７ｍｍとし、第２集束電極２２の最終加速電極２３側および最終加速電極２３の第２集束電極２２側のそれぞれの電子ビーム通過孔の長軸と短軸との長さの比は１．１〜１．４とした。
【００３１】
上記のような電子銃構成における電子レンズ系を光学レンズ系で等価的に示したものが図６である。図６において、（ａ）は蛍光体スクリーン面の中央における水平方向のレンズ構成、（ｂ）は蛍光体スクリーン面の中央における垂直方向のレンズ構成、（ａ’）は蛍光体スクリーン面の周辺部における水平方向のレンズ構成、（ｂ’）は蛍光体スクリーン面の周辺部における垂直方向のレンズ構成をそれぞれ示す。図３に示すダイナミックフォーカス電圧を第２集束電極２２に印加した場合、第１集束電極４には図５に示したほぼ一定の電位Ｖｄ１が生じる。このため、蛍光体スクリーン面１２中央では、第１集束電極４の電位Ｖｄ１より第２集束電極２２の電位Ｖｄの方が小さくなる。
【００３２】
このために、第１集束電極４と第２集束電極２２との間に形成される４極レンズ電界は水平方向で発散レンズ３０の作用、垂直方向で集束レンズ３１の作用を生じる。一方、第２集束電極２２と最終加速電極２３との間には、垂直方向の集束レンズ２７の作用が水平方向の集束レンズ２６の作用より弱い主レンズ電界が形成される。これは第２集束電極２２の最終加速電極２３側および最終加速電極２３の第２集束電極２２側の電子ビーム通過孔を垂直方向に長い縦長形状としたことによる。この点が前述の従来例３と異なる。４極レンズ電界の水平方向の発散レンズ３０作用、垂直方向の集束レンズ３１作用は主レンズ電界の水平方向の強い集束レンズ２６の作用と垂直方向の弱い集束レンズ２７の作用によって相殺され、ビームスポットは水平、垂直方向ともに最適フォーカス状態を保つことができる。
【００３３】
一方、蛍光体スクリーン面１２の周辺部では、偏向磁界によって水平方向で発散レンズ１３の作用、垂直方向で集束レンズ１４の作用がそれぞれ生じる。第２集束電極の電位が第１集束電極の電位より大きくなるので、第１集束電極４と第２集束電極２２との間には水平方向で集束レンズ３２の作用、垂直方向で発散レンズ３３の作用となる４極レンズ電界が生じる。また、第２集束電極の電位は電子ビームの偏向角度の増大に伴って高くなるため、主レンズ電界の集束レンズ２８、２９の作用は偏向角度の増大に伴って弱められる。
【００３４】
蛍光体スクリーン面１２と主レンズとの距離は蛍光体スクリーン面１２の中央部より周辺部で大きくなるが、この距離差は偏向磁界による水平方向の発散レンズ１３の作用により補正される。垂直方向で生じる偏向磁界の集束レンズ１４の作用は、４極レンズ電界の発散レンズ３３の作用および弱められた主レンズ電界２９により相殺され、ビームスポットは水平、垂直方向ともに最適フォーカス状態となる。このように、蛍光体スクリーンの中央部から周辺部までビームスポットを最適フォーカス状態に保つことができる結果、蛍光体スクリーン面の全域において径小で真円に近いビームスポットを得ることができる。
【００３５】
なお、第１集束電極と第２集束電極が同電位であるとき、電子銃で形成される複数の電界レンズの合成集束作用を垂直方向より水平方向で強くする電界レンズ補正手段として、本実施形態では第２集束電極及び最終加速電極の対向面にそれぞれ縦長の電子ビーム通過孔を設けたが、これに限らず他の具体構成を採用してもよい。例えば、センターガン（Ｇ）とサイドガン（Ｒ，Ｂ）のレンズ電界をオーバーラップさせる主レンズや電子銃の管軸方向の電界を拡張した主レンズに本発明を適用して、複数の電界レンズの合成集束作用を垂直方向より水平方向で強くすることもできる。
【００３６】
また、主レンズの集束作用を垂直方向より水平方向で強くする代わりに、例えば特開昭５５−２１８３２号公報、特開昭５５−１４１０５１号公報、又は特開昭５９−１１１２３７号公報に記載されている陰極線管装置のように、制御電極、加速電極、第１集束電極の加速電極側の端面のうちの少なくとも１つに非円形の電子ビーム通過孔を設けた構造を採用してもよい。例えば、制御電極に縦長の非円形電子ビーム通過孔、具体的には、水平方向０．３ｍｍ、垂直方向０．４ｍｍの矩形の電子ビーム通過孔を設ける。
【００３７】
この場合、水平方向の孔径が小さいため、陰極の動作面積が小さくなり電流密度が大きくなることから、物点が小さくなると同時に、カソードレンズが強く働くため、物点の位置が陰極の近くにできる。一方、垂直方向は孔径が大きいため、物点が大きくなると同時に物点の位置が陰極から離れる。すなわち、制御電極の縦長電子ビーム通過孔で生じた物点の位置差により、水平方向の電界レンズ作用は垂直方向より強くなる。
【００３８】
この際、水平方向ではプリフォーカスの集束作用が強くなり電子ビームが絞られ、垂直方向では電子ビームが拡がるので、加速電極の第１集束電極側にスリット状の板を貼り合わせることが好ましい。スリット状の板により垂直方向の電子ビームの拡がりが抑制される結果、電子銃で形成される複数の電界レンズの合成集束作用が垂直方向より水平方向で強くなりやすい。
【００３９】
（実施の形態２）
上述の実施形態１では、図５に示したように、第２集束電極にダイナミックフォーカス電圧Ｖｄを印加したとき、第１集束電極の電位はＶｄのピーク値より小さく基準フォーカス電圧Ｖｃより大きいほぼ一定の電位Ｖｄ１になる。この第１集束電極に生じる電位Ｖｄ１は一定の直流電位であることが望ましい。Ｖｄ１に重畳する交流成分の大きさは加速電極と第１集束電極との間の静電容量Ｃ２３の影響を受け、静電容量Ｃ２３の値が大きいほど交流成分が小さくなる。一方、第１集束電極と第２集束電極との間の静電容量Ｃ３４が小さいほど、Ｖｄ１に重畳する交流成分の大きさは小さくなる。電極間の静電容量は対向する電極の形状、すなわち対向面積および電極間距離に大きく依存する。しかしながら、このような電極間の静電容量は通常数ｐＦである。電極形状は電極間に形成される電界レンズの必要な特性が得られるように設計されるため、電極間の静電容量を数百ｐＦ程度まで大きくすることは困難である。
【００４０】
この第２の実施形態は、上記のような第１集束電極に生じる電位の交流成分を小さくしたものであり、その電子銃構造は図７に示すとおりである。加速電極３と第１集束電極４とが外囲器内に設けられた静電容量素子３５（静電容量Ｃｏ）を介して接続されている。その他の電極構造、印加電圧等は第１の実施形態と同じである。一実施例において、静電容量素子３５の静電容量Ｃｏは１５０ｐＦとした。
【００４１】
上記のような電子銃構造によって形成される等価回路を図８に示す。静電容量Ｃｏは加速電極３と第１集束電極４との間の静電容量Ｃ２３と並列に接続されるので、実効的に加速電極３と第１集束電極４との間の静電容量が増加したことになる。この場合に第１集束電極４に生じる電位Ｖｄ１は、図９に示すようにほとんど一定の直流電圧であり、第１の実施形態におけるＶｄ１（図５）と比較すると、交流成分が小さくなっていることがわかる。したがって、第１集束電極４に生じる電位の交流成分によるビームスポットの最適フォーカス状態からのわずかなずれが低減する。
【００４２】
（実施の形態３）
第３の実施の形態は、第１集束電極に生じる電位の交流成分を抑えるために、Ｃ３４を小さくした電極構造を備える。図１０（ａ）に示すように、第１集束電極４の第２集束電極２２側の端面の電子ビーム通過孔の長辺に衝立部３７を設け、図１０（ｂ）に示すように、第２集束電極２２の第１集束電極４側の端面の電子ビーム通過孔の長辺に衝立部３７を設けている。この衝立部３７を設けることにより、第１集束電極４及び第２集束電極２２の対向面の間に形成される四極レンズ電界は、対向面間の距離が変わらなければ強くなる。
【００４３】
この４極レンズ作用は、電子ビーム通過孔自体の形状と衝立部との相乗作用に依存する。すなわち、衝立部３７を設けて対向面間の距離を広げることにより、衝立部３７を設けていない場合の四極レンズ電界と同じ強さの四極レンズ電界を得ることができ、第１集束電極４と第２集束電極２２との間の静電容量Ｃ３４を小さくすることができる。したがって、第１集束電極に生じる交流成分を小さくすることができる。
【００４４】
また、図１１に示すように、第１集束電極４および第２集束電極２２の対向面の電子ビーム通過孔３８の周囲に角筒部３９を設けた場合も、図１０の場合と同様の効果を得ることができる。さらに、電子ビーム通過孔を丸孔とし、その周辺に衝立部や角筒部を設けた構造で四極レンズを形成してもよい。
【００４５】
（実施の形態４）
既述の実施形態において、第１集束電極と第２集束電極との間に接続される抵抗体、又は加速電極と第１集束電極との間に接続される静電容量素子を受像管の内部に設けた。しかし、例えば導電材料として炭素を使用した抵抗体を用いた場合、抵抗体からＣＯ、Ｃ2Ｈ4、Ｃ3Ｈ6、ＣＯ2、Ｃ4Ｈ6等が発生し、管内の真空度の低下を引き起こすおそれがある。カラー受像管のような真空デバイスにとって、抵抗体又は静電容量素子から放出されるガスは製品寿命を縮める要因となりやすい。特に、カラー受像管の電子銃の陰極に近いほど放出ガスの影響が大きく、カラー受像管の寿命を縮める可能性が高い。
【００４６】
そこで、第４の実施形態では、抵抗体又は静電容量素子を受像管の外部に配置することにより、抵抗体または静電容量素子のガス放出に起因する受像管の真空度低下のおそれを回避している。具体的には、複数の電気接続ピンが円形に配列されている受像管ネック端部を閉じるステム部またはソケット部において、第１集束電極用端子と第２集束電極用端子との間に抵抗体を接続する。あるいは、ステム部とソケット部との間に介在するベース部において、第１集束電極ピンのコンタクト孔と第２集束電極ピンのコンタクト孔との間に抵抗体ペーストを塗布する。
【００４７】
図１２に、受像管のネック端部を閉じるステム部４３のアウターピン４４側において、第１集束電極用の接続ピンと第２集束電極用の接続ピンとの間に抵抗体７を接続した例を示す。図１３に、ステム部４３のアウターピン４４に接続されるソケット部４０の第１集束電極用端子と第２集束電極用端子との間に抵抗体７を接続した例を示す。さらに図１４に、受像管のステム部４３とソケット部４０との間に介装されるベース部４１のステム側において、第１集束電極ピンのコンタクト孔と第２集束電極ピンのコンタクト孔との間に抵抗体ペースト４２を塗布した例を示す。抵抗体ペーストを塗布した後、ベース部４１は絶縁性の接着材でステム４３に固着される。抵抗体ペーストの一例として酸化ルテニウム系のペーストがある。
【００４８】
なお、本発明は、加速電極と最終加速電極との間に１つの４極レンズ電界が形成される電子銃の場合に限らず、複数の４極レンズ電界が形成される電子銃、たとえば特開平３−９３１３５号公報または特開平３−９５８３５号公報に記載されている電子銃を有するカラー受像管にも適用することができる。
【００４９】
これらの公報に記載されている電子銃は、加速電極と第１集束電極との間に第１および第２の補助電極を備え、第１補助電極と第１集束電極とが導線で接続されると共に、第２補助電極と第２集束電極とが導線で接続されている。この場合、抵抗体を接続する箇所は、第１集束電極と第２集束電極との間に限らず、第１補助電極と第２集束電極との間に接続してもよいし、第１補助電極と第２補助電極との間に接続してもよい。
【００５０】
本発明は、加速電極と第１集束電極との間に１または複数の電極を有する電子銃を備えたカラー受像管にも適用することができる。具体例を示すと、加速電極と第１集束電極との間に２つの電極を設け、これらのうち陰極側の電極を第１集束電極と同電位とし、他方の電極を加速電極と同電位とする。そして、例えば第１及び第２の集束電極間に抵抗体を接続する。この結果、加速電極と第１集束電極との間の静電容量Ｃ２３が大きくなるため、第１集束電極に生ずる電位の交流成分が少なくなり、最適フォーカス状態からのずれが低減される。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のカラー受像管装置によれば、陽極電圧から分圧によってフォーカス電圧を作るための高抵抗の抵抗体を用いる必要が無く、かつ、２種類のフォーカス電圧を外部から供給する必要もなく、つまりダイナミックフォーカス電圧の供給だけで、蛍光体スクリーン面の全域でビームスポットを最適フォーカス状態に維持することができ、これによって画面全域で高解像度が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるカラー受像管装置の全体を示す部分断面図
【図２】本発明の第１の実施形態に係るカラー受像管装置の電子銃の構造を示す斜視図
【図３】図２の電子銃の第２集束電極に印加されるダイナミックフォーカス電圧の波形図
【図４】図２の電子銃の等価回路図
【図５】図２の電子銃の第１集束電極に生じる電位変化波形を示す図
【図６】図２の電子銃においてダイナミック電圧を印加したときの蛍光体スクリーン中央部および周辺部での水平方向および垂直方向の電子レンズモデルを示す図
【図７】本発明の第２の実施形態に係るカラー受像管装置の電子銃の構成図
【図８】図７の電子銃の等価回路図
【図９】図７の電子銃の第１集束電極に生じる電位変化波形を示す図
【図１０】（ａ）第１および第２集束電極間の静電容量を抑えるための衝立部を有する第１集束電極置の斜視図（ｂ）第１および第２集束電極間の静電容量を抑えるための衝立部を有する第２集束電極置の斜視図
【図１１】（ａ）第１および第２集束電極間の静電容量を抑えるための角筒部を有する第１集束電極置の斜視図（ｂ）第１および第２集束電極間の静電容量を抑えるための角筒部を有する第２集束電極置の斜視図
【図１２】第１集束電極と第２集束電極との間に接続される抵抗体をカラー受像管装置のステム部のアウターピンに設けた構造を示す側面図
【図１３】第１集束電極と第２集束電極との間に接続される抵抗体をカラー受像管装置のソケット部に設けた構造を示す斜視図
【図１４】第１集束電極と第２集束電極との間に接続される抵抗体をカラー受像管装置のベース部に設けた構造を示す斜視図
【図１５】従来のカラー受像管装置の電子銃の構成図
【図１６】図１５の電子銃においてフォーカス電圧にダイナミック電圧を重畳しないときの蛍光体スクリーン中央部および周辺部での水平方向および垂直方向の電子レンズモデルを示す図
【図１７】図１５の電子銃においてフォーカス電圧にダイナミック電圧を重畳しないときの蛍光体スクリーン周辺部でのビームスポットの形状を示す図
【図１８】図１５の電子銃においてフォーカス電圧にダイナミック電圧を重畳したときの蛍光体スクリーン中央部および周辺部での水平方向および垂直方向の電子レンズモデルを示す図
【図１９】図１５の電子銃においてフォーカス電圧にダイナミック電圧を重畳したときの蛍光体スクリーン周辺部でのビームスポットの形状を示す図
【図２０】図１５の電子銃においてフォーカス電圧にダイナミック電圧を印加したときの蛍光体スクリーン中央部でのビームスポットの形状を示す図
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ 陰極
２ 制御電極
３ 加速電極
４ 第１集束電極
７ 抵抗体
８ 外囲器
９ 蛍光体スクリーン
１０ 電子銃
２２ 第２集束電極
２３ 最終加速電極
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 第２集束電極の最終加速電極側の電子ビーム通過孔
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ 最終加速電極の第２集束電極側の電子ビーム通過孔
３５ 静電容量素子
３６ 電圧印加手段
３７ 衝立部
３８ 電子ビーム通過孔
３９ 角筒部
４０ ソケット部
４１ ベース部
４２ 抵抗体ペースト
４３ ステム部
４４ アウターピン
【発明の属する技術分野】
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ように構成したカラー受像管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー受像管装置において、赤、緑、青を発光する各蛍光体に射突する３つの電子ビームを蛍光体スクリーン面全域で集中させるために、いわいるセルフコンバーゼンス方式が広く使用されている。このセルフコンバーゼンス方式のカラー受像管装置において、蛍光体スクリーン面の中央部で径小かつ真円のビームスポットが得られる最適フォーカス電圧を保持すると、蛍光体スクリーン面の周辺部では水平方向はビームスポットの最適フォーカス状態が維持されるが垂直方向はオーバーフォーカス状態になり、その結果、周辺部において良好なビームスポットおよび解像度を得ることが困難になる。この課題を解決し、蛍光体スクリーン面の全域において水平方向および垂直方向で最適フォーカス状態を保つ方法として、従来から次のような方法がとられている。
【０００３】
従来例１として、特開平１−２３２６４３号公報に記載されているものがある。この従来例では図１５に示すように、第１集束電極４と第２集束電極５との間に約２００ｋΩの抵抗体７を接続し、電子ビームの偏向角度の増大に伴って高くなるダイナミックフォーカス電圧を第２集束電極５に印加している。
【０００４】
従来例２として、たとえば特開平７−６７０９号公報に記載されたものがある。この従来例では、管内に配置した高抵抗の抵抗体により陽極電圧を分割して基準フォーカス電圧を得、電子ビームの偏向角度の増大に伴って高くなるダイナミックフォーカス電圧のみを管外から供給する。
【０００５】
従来例３として、たとえば特開昭６１−９９２４９号公報に記載されたものがある。この従来例では、電子ビームの偏向角度の増大に伴って水平方向で集束作用、垂直方向で発散作用が強くなる４極レンズ電界と、電子ビームの偏向角度の増大に伴って集束作用が弱くなる主レンズ電界とが形成されている。
【０００６】
この電子銃構成によって形成される電子レンズ系を光学レンズで等価的に示すと図１６および図１８のようになる。図１６は、第２集束電極に基準フォーカス電圧Ｖｃのみを印加したとき、すなわちダイナミック電圧Ｖｐを重畳しないときに形成される電子レンズ系である。図１８は、基準フォーカス電圧Ｖｃにダイナミック電圧Ｖｐを重畳したダイナミックフォーカス電圧Ｖｄを第２集束電極に印加したときに形成される電子レンズ系である。各図において、（ａ）は蛍光体スクリーン面の中央における水平方向のレンズ構成、（ｂ）は蛍光体スクリーン面の中央における垂直方向のレンズ構成、（ａ’）は蛍光体スクリーン面の周辺部における水平方向のレンズ構成、（ｂ’）は蛍光体スクリーン面の周辺部における垂直方向のレンズ構成をそれぞれ示す。
【０００７】
図１６に示すように、ダイナミック電圧Ｖｐを重畳しない一定の基準フォーカス電圧Ｖｃを印加したときは、蛍光体スクリーン面１２の周辺部では偏向磁界による水平方向で発散レンズ１３、垂直方向で集束レンズ１４の作用が生じる。蛍光体スクリーン面１２と主レンズ１１との距離は蛍光体スクリーン面１２の周辺部では大きくなるが、偏向磁界による水平方向の発散レンズ１３の作用により補正されるため、水平方向は最適フォーカス状態となる。すなわち、水平方向は蛍光体スクリーン面全域で最適フォーカス状態を保つ。一方、垂直方向は蛍光体スクリーン面１２と主レンズ部１１の距離が大きくなることに加え、偏向磁界の集束レンズ１４の作用により蛍光体スクリーン面１２周辺部においてオーバーフォーカスの状態となる。この場合、蛍光体スクリーン面１２のビームスポットは図１７に示すように垂直方向に、すなわちビームスポットの上下にハロー１５を生じ縦長形状となる。
【０００８】
図１８に示すように、ダイナミック電圧Ｖｐを重畳したダイナミックフォーカス電圧Ｖｄを第２集束電極に印加したときは、水平、垂直方向ともにビームスポットは最適フォーカスを保つことができ、図１９に示すように径小で真円に近いビームスポットを得ることができる。以下に、その理由を説明する。
【０００９】
図１５のような電子銃構造において、第２集束電極５にダイナミックフォーカス電圧Ｖｄを印加した場合、第１集束電極４には図５に示すように、ダイナミックフォーカス電圧Ｖｄのピーク値より低く、基準フォーカス電圧Ｖｃより高いほぼ一定の電位Ｖｄ１が生じる。したがって、蛍光体スクリーン面１２の周辺部では第１集束電極４の電位Ｖｄ１は第２集束電極５の電位Ｖｄより低くなる。また、第１集束電極４の第２集束電極５側の端面には３つの縦長の非円形の電子ビーム通過孔が設けられ、第２集束電極５の第１集束電極４側の端面には３つの横長の非円形の電子ビーム通過孔が設けられている。
【００１０】
これらの構成により、第１集束電極４と第２集束電極５の間には図１８に示すように、水平方向で集束レンズ２０の作用、垂直方向で発散レンズ２１の作用となる電界レンズ、いわゆる４極レンズ電界が形成される。また、第２集束電極５に印加されるダイナミックフォーカス電圧Ｖｄにより第２集束電極５と最終加速電極６との間に形成される主レンズ電界１７の強度は電子ビームの偏向角度の増大に伴い弱くなる。
【００１１】
したがって、蛍光体スクリーン面１２周辺において水平方向では弱められた主レンズ電界１７の作用と４極レンズ電界の集束レンズ２０の作用とが相殺されるため最適フォーカス状態が保たれる。一方、垂直方向では弱められた主レンズ電界１７の作用および４極レンズ電界の発散レンズ２１の作用によりオーバーフォーカス状態が補正され、垂直方向においても最適フォーカス状態を保つことが可能となる。このようにして、蛍光体スクリーン面の周辺部において径小で真円に近いビームスポットが得られ高い解像度を実現することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例１では、電子ビームの偏向角度の増大に伴って電圧が高くなるダイナミックフォーカス電圧と、電子ビームの偏向角度にかかわらず一定である基準フォーカス電圧との２種類のフォーカス電圧を供給する必要がある。この基準フォーカス電圧は偏向角度が零のときの、すなわち蛍光体スクリーン面の中央部でのダイナミックフォーカス電圧にほぼ等しい。
【００１３】
また従来例２では、陽極電圧は２５ｋＶ〜３０ｋＶの高電圧であり、このような高電圧を分圧する抵抗体の消費電力を抑えるために、数ＧΩ（ギガオーム）以上の抵抗体を用いる必要がある。このような高抵抗の抵抗体は高価であるとともに、電気特性や耐圧に関する信頼性を確保することが難しい。
【００１４】
また、従来例３では、図５に示したように、第２集束電極に印加されるダイナミックフォーカス電圧Ｖｄがピークとなる点をａ、ａ’とし、第１集束電極の電位Ｖｄ1がＶｄと一致する点をｂ、ｂ’としたとき、ａ−ｂ間およびｂ’−ａ’間では第１集束電極に生じる電位Ｖｄ1がＶｄより低くなるが、ｂ−ｂ’間では、Ｖｄ１がＶｄより高くなる。図１８（ａ）及び（ｂ）に示したように蛍光体スクリーン中央を含むｂ−ｂ’間において第１集束電極と第２集束電極の間に形成される４極レンズ電界は水平方向では発散レンズ１８の作用、垂直方向では集束レンズ１９の作用を生じる。このため、ビームスポットは水平方向では若干のアンダーフォーカス状態、垂直方向では若干のオーバーフォーカスとなる。したがって、蛍光体スクリーン面の中央部近傍でのビームスポットは、図２０に示すように真円から少し上下につぶれた形状となり、最適フォーカス状態からのずれを生じる。
【００１５】
さらに、従来例３で使用している平滑用の抵抗は約２００ｋΩであり、電極間容量によるインピーダンスが無視できるほど十分大きいとは言えない。その結果、４極レンズ電界の形成が不完全なものとなる。したがって、この要因によっても蛍光体スクリーン面中央部近傍でのビームスポットは、水平方向および垂直方向ともに最適フォーカス状態からのずれを生じ、蛍光体スクリーン面全域で高解像度を得ることが難しい。
【００１６】
本発明は上記のような従来の課題に鑑み、陽極電圧から分圧によってフォーカス電圧を作るための高抵抗の抵抗体を用いる必要が無く、かつ、２種類のフォーカス電圧を外部から供給する必要もなく、蛍光体スクリーン面の全域において、高い解像度を得ることができるカラー受像管装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるカラー受像管装置は、水平方向にインライン配列された３個の陰極、制御電極、加速電極、第１集束電極、第２集束電極、および最終加速電極が順番に配置された電極群と、電子ビームの偏向角度が大なるほど電圧が高いダイナミックフォーカス電圧を前記第２集束電極に印加する電圧印加手段と、前記第１集束電極と前記第２集束電極との間に接続された抵抗体と、前記第２集束電極の電位が前記第１集束電極の電位より高いとき、前記第１集束電極と前記第２集束電極との間において水平方向で集束作用、垂直方向で発散作用となる４極電界レンズを形成する４極電界レンズ形成手段と、前記第１集束電極と前記第２集束電極とが同電位であるとき、前記陰極から前記最終加速電極にわたって形成される複数の電界レンズの合成集束作用を、垂直方向より水平方向で強くする電界レンズ補正手段とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
前記電界レンズ補正手段は、前記第２集束電極及び前記最終加速電極のそれぞれの対向面に形成された垂直方向に長手の電子ビーム通過孔で構成することが好ましい。あるいは、制御電極に形成された垂直方向に長手の電子ビーム通過孔で構成してもよい。
【００１９】
上記のような構成によれば、加速電極および第１集束電極間の静電容量と第１及び第２集束電極間の静電容量との比により、第２集束電極に印加されるダイナミックフォーカス電圧のピーク値より小さいほぼ直流の電位が第１集束電極に生じる。これにより電子ビームの偏向角度の増大に伴い第１集束電極と第２集束電極とに電位差を生じ、第１集束電極と第２集束電極との間に水平方向で集束作用、垂直方向で発散作用となる４極レンズ電界が形成される。さらにダイナミックフォーカス電圧が印加される第２集束電極と最終加速電極の間に形成される主レンズ電界の集束作用は偏向角度の増大に伴い弱められる。この４極レンズ電界および主レンズ電界によって偏向磁界による垂直方向のオーバーフォーカス状態が補正され、蛍光体スクリーン面全域で水平方向、垂直方向ともに最適フォーカス状態を保つことができる。
【００２０】
さらに、前記第１集束電極と前記第２集束電極が同電位であるとき、前記電子銃で形成される電界レンズの合成した集束作用が垂直方向より水平方向で強いので、蛍光体スクリーン面中央で生じる第１集束電極と第２集束電極の間に形成される水平方向で発散作用、垂直方向で集束作用となる４極レンズ電界を、例えば、主レンズ電界の水平方向の強い集束作用と垂直方向の弱い集束作用とによって相殺することができる。
【００２１】
上記作用の４極レンズ電界を得るため、第１集束電極に生じる電位は一定の電位になることが望ましく、第１集束電極に生じる電位は加速電極と第１集束電極間の静電容量と第１集束電極と第２集束電極の静電容量の比で決定される。そこで、前記加速電極と前記第１集束電極とを静電容量素子によって接続することが好ましい。
【００２２】
また、前記４極電界レンズ形成手段が、前記第１集束電極の第２集束電極側の板面に形成された垂直方向に長手の略長方形の電子ビーム通過孔と、前記第２集束電極の第１集束電極側の板面に形成された水平方向に長手の略長方形の電子ビーム通過孔とで構成され、第１集束電極および第２集束電極の相対向する板面の少なくとも一方が、その板面の電子ビーム通過孔の長辺の近傍から起立して他方の板面側へ突出した衝立部を有している構造が好ましい。これによって、４極レンズを形成する第１集束電極と第２集束電極との間の静電容量を小さく抑えることができる。上記衝立部に代えて、電子ビーム通過孔を囲むように他方の板面側へ突出した角筒部を有する構造としてもよい。
【００２３】
また、前記抵抗体及び前記静電容量素子の少なくとも一方を受像管の外部に配置してもよい。これによって、抵抗体または静電容量素子のガス放出に起因する受像管の真空度低下のおそれを回避することができる。具体的には、受像管のネック端部を閉じるステム部のアウターピンにおいて、第１集束電極用の接続ピンと第２集束電極用の接続ピンとの間に抵抗体が接続されている構造が好ましい。
【００２４】
または、受像管のネック端部を閉じるステム部のアウターピンに接続されたソケット部において、前記第１集束電極用端子と第２集束電極用端子との間に前記抵抗体を接続してもよい。または、受像管のネック端部を閉じるステム部のアウターピンと、これに接続されたソケット部 との間に介装されるベース部において、第１集束電極用接続ピンのコンタクト孔と第２集束電極用接続ピンのコンタクト孔との間に抵抗体ペーストを塗布してもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明が適用されるカラー受像管装置は図１に示すように、パネルおよびファンネルからなる外囲器８を有し、前記パネルの内面には青、緑、及び赤の蛍光体が塗布された蛍光体スクリーン面９が形成されている。そして、蛍光体スクリーン面９と対向する外囲器８のネック部内部に電子銃１０が収納されている。
【００２６】
（実施の形態１)
図２に示すように、水平方向に配置された３個の陰極１ａ、１ｂ、１ｃ、制御電極２、加速電極３、第１集束電極４、第２集束電極２２、および最終加速電極２３によってインライン型カラー受像管装置の電子銃が構成される。第１集束電極４は、第２集束電極２２側の端面に３個の縦長の電子ビーム通過孔を有している。また、第２集束電極２２は、第１集束電極４側の端面に３個の横長（水平方向に長手）の非円形電子ビーム通過孔を有し、最終加速電極２３側の端面に３個の縦長（垂直方向に長手）の非円形電子ビーム通過孔を有している。そして、最終加速電極２３の第２集束電極２２側の端面には３個の縦長の非円形電子ビーム通過孔が形成されている。また、制御電極２、加速電極３、および第１集束電極４の加速電極３側の端面には３個の円形の電子ビーム通過孔が形成されている。
【００２７】
この第１の実施形態の一実施例として、各電極の電子ビーム通過孔の孔径、および電極板厚を以下のように定めた。即ち、制御電極に設けた丸孔の孔径は０．３〜０．７ｍｍ、電極板厚は０．０５〜０．０９ｍｍ、加速電極は孔径０．３〜０．７ｍｍ、電極板厚０．２〜０．５ｍｍ、第１集束電極の加速電極側の孔径は０．７〜１．２ｍｍとした。また、第１集束電極４の第２集束電極２２側の電子ビーム通過孔、および第２集束電極２２の第１集束電極４側の非円形電子ビーム通過孔は、ともに長辺の長さ４．５ｍｍ、短辺の長さ３．６ｍｍの矩形孔とし、両電極の間隔は０．７ｍｍとした。
【００２８】
動作時の各電極に印加される直流電位の代表的な値を示すと、陰極１ａ〜１ｃは５０〜１５０Ｖ、制御電極２は０Ｖ、加速電極３は３００〜７００Ｖ、最終加速電極２３（Ｖａ）は２５〜３０ｋＶである。第２集束電極には電圧印加手段３６によりが印加される。このダイナミックフォーカス電圧Ｖｄは、最終加速電極に印加される電圧Ｖａの２０〜３５％程度の基準フォーカス電圧Ｖｃに、電子ビームの偏向に同期してパラボラ状に変化するダイナミック電圧Ｖｐを重畳した電圧であり、図３に示すような波形を有する。このダイナミックフォーカス電圧波形のピーク間隔は一水平走査期間１Ｈに相当し、ダイナミックフォーカス電圧Ｖｄが基準フォーカス電圧Ｖｃとなる点が水平偏向角が零となる点である。また、第１集束電極４は、図２に示すように抵抗体７を介して第２集束電極２２に接続されている。この抵抗体７は外囲器８の内部に配置される。
【００２９】
上記構成の電子銃において、加速電極３および第１集束電極４の対向面間に静電容量（Ｃ２３）が形成され、第１集束電極４と第２集束電極２２との対向面間にも静電容量（Ｃ３４）が形成される。その結果、図４に等価回路で示すような容量結合による回路が形成される。第１集束電極４は静電容量Ｃ２３を介して加速電極３と電気的に結合される。一実施例において静電容量Ｃ２３およびＣ３４は数ｐＦである。抵抗体７の抵抗値Ｒが十分大きいとき、たとえば１０ＭΩ程度である場合、第１集束電極４には、図５に示すようにダイナミックフォーカス電圧Ｖｄのピーク電圧より小さく基準フォーカス電圧Ｖｃより大きい値のほぼ一定の電圧Ｖｄ１が生じる。静電容量Ｃ２３およびＣ３４の値や水平偏向周波数の値にもよるが、抵抗体７の抵抗値Ｒが５ＭΩ以上であれば、Ｖｄ１はほぼ一定の電圧となる。
【００３０】
本実施形態は、以下のようにして、蛍光体スクリーン面中央部近傍での最適フォーカス状態からのずれを生じにくくしている。
図２に示すように、本実施形態のカラー受像管装置の電子銃にあっては、第２集束電極２２の最終加速電極２３側の端面の電子ビーム通過孔２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、および、最終加速電極２３の第２集束電極２２側の端面の電子ビーム通過孔２５ａ、２５ｂ、２５ｃを、垂直方向に長い非円形（楕円形）孔としている。また、一実施例において、第１集束電極４の第２集束電極２２側の電子ビーム通過孔、および第２集束電極２２の第１集束電極４側の電子ビーム通過孔は、ともに長辺方向の長さ４．５ｍｍ、短辺方向の長さ３．６ｍｍの矩形孔とし、両電極間の間隔は０．７ｍｍとし、第２集束電極２２の最終加速電極２３側および最終加速電極２３の第２集束電極２２側のそれぞれの電子ビーム通過孔の長軸と短軸との長さの比は１．１〜１．４とした。
【００３１】
上記のような電子銃構成における電子レンズ系を光学レンズ系で等価的に示したものが図６である。図６において、（ａ）は蛍光体スクリーン面の中央における水平方向のレンズ構成、（ｂ）は蛍光体スクリーン面の中央における垂直方向のレンズ構成、（ａ’）は蛍光体スクリーン面の周辺部における水平方向のレンズ構成、（ｂ’）は蛍光体スクリーン面の周辺部における垂直方向のレンズ構成をそれぞれ示す。図３に示すダイナミックフォーカス電圧を第２集束電極２２に印加した場合、第１集束電極４には図５に示したほぼ一定の電位Ｖｄ１が生じる。このため、蛍光体スクリーン面１２中央では、第１集束電極４の電位Ｖｄ１より第２集束電極２２の電位Ｖｄの方が小さくなる。
【００３２】
このために、第１集束電極４と第２集束電極２２との間に形成される４極レンズ電界は水平方向で発散レンズ３０の作用、垂直方向で集束レンズ３１の作用を生じる。一方、第２集束電極２２と最終加速電極２３との間には、垂直方向の集束レンズ２７の作用が水平方向の集束レンズ２６の作用より弱い主レンズ電界が形成される。これは第２集束電極２２の最終加速電極２３側および最終加速電極２３の第２集束電極２２側の電子ビーム通過孔を垂直方向に長い縦長形状としたことによる。この点が前述の従来例３と異なる。４極レンズ電界の水平方向の発散レンズ３０作用、垂直方向の集束レンズ３１作用は主レンズ電界の水平方向の強い集束レンズ２６の作用と垂直方向の弱い集束レンズ２７の作用によって相殺され、ビームスポットは水平、垂直方向ともに最適フォーカス状態を保つことができる。
【００３３】
一方、蛍光体スクリーン面１２の周辺部では、偏向磁界によって水平方向で発散レンズ１３の作用、垂直方向で集束レンズ１４の作用がそれぞれ生じる。第２集束電極の電位が第１集束電極の電位より大きくなるので、第１集束電極４と第２集束電極２２との間には水平方向で集束レンズ３２の作用、垂直方向で発散レンズ３３の作用となる４極レンズ電界が生じる。また、第２集束電極の電位は電子ビームの偏向角度の増大に伴って高くなるため、主レンズ電界の集束レンズ２８、２９の作用は偏向角度の増大に伴って弱められる。
【００３４】
蛍光体スクリーン面１２と主レンズとの距離は蛍光体スクリーン面１２の中央部より周辺部で大きくなるが、この距離差は偏向磁界による水平方向の発散レンズ１３の作用により補正される。垂直方向で生じる偏向磁界の集束レンズ１４の作用は、４極レンズ電界の発散レンズ３３の作用および弱められた主レンズ電界２９により相殺され、ビームスポットは水平、垂直方向ともに最適フォーカス状態となる。このように、蛍光体スクリーンの中央部から周辺部までビームスポットを最適フォーカス状態に保つことができる結果、蛍光体スクリーン面の全域において径小で真円に近いビームスポットを得ることができる。
【００３５】
なお、第１集束電極と第２集束電極が同電位であるとき、電子銃で形成される複数の電界レンズの合成集束作用を垂直方向より水平方向で強くする電界レンズ補正手段として、本実施形態では第２集束電極及び最終加速電極の対向面にそれぞれ縦長の電子ビーム通過孔を設けたが、これに限らず他の具体構成を採用してもよい。例えば、センターガン（Ｇ）とサイドガン（Ｒ，Ｂ）のレンズ電界をオーバーラップさせる主レンズや電子銃の管軸方向の電界を拡張した主レンズに本発明を適用して、複数の電界レンズの合成集束作用を垂直方向より水平方向で強くすることもできる。
【００３６】
また、主レンズの集束作用を垂直方向より水平方向で強くする代わりに、例えば特開昭５５−２１８３２号公報、特開昭５５−１４１０５１号公報、又は特開昭５９−１１１２３７号公報に記載されている陰極線管装置のように、制御電極、加速電極、第１集束電極の加速電極側の端面のうちの少なくとも１つに非円形の電子ビーム通過孔を設けた構造を採用してもよい。例えば、制御電極に縦長の非円形電子ビーム通過孔、具体的には、水平方向０．３ｍｍ、垂直方向０．４ｍｍの矩形の電子ビーム通過孔を設ける。
【００３７】
この場合、水平方向の孔径が小さいため、陰極の動作面積が小さくなり電流密度が大きくなることから、物点が小さくなると同時に、カソードレンズが強く働くため、物点の位置が陰極の近くにできる。一方、垂直方向は孔径が大きいため、物点が大きくなると同時に物点の位置が陰極から離れる。すなわち、制御電極の縦長電子ビーム通過孔で生じた物点の位置差により、水平方向の電界レンズ作用は垂直方向より強くなる。
【００３８】
この際、水平方向ではプリフォーカスの集束作用が強くなり電子ビームが絞られ、垂直方向では電子ビームが拡がるので、加速電極の第１集束電極側にスリット状の板を貼り合わせることが好ましい。スリット状の板により垂直方向の電子ビームの拡がりが抑制される結果、電子銃で形成される複数の電界レンズの合成集束作用が垂直方向より水平方向で強くなりやすい。
【００３９】
（実施の形態２）
上述の実施形態１では、図５に示したように、第２集束電極にダイナミックフォーカス電圧Ｖｄを印加したとき、第１集束電極の電位はＶｄのピーク値より小さく基準フォーカス電圧Ｖｃより大きいほぼ一定の電位Ｖｄ１になる。この第１集束電極に生じる電位Ｖｄ１は一定の直流電位であることが望ましい。Ｖｄ１に重畳する交流成分の大きさは加速電極と第１集束電極との間の静電容量Ｃ２３の影響を受け、静電容量Ｃ２３の値が大きいほど交流成分が小さくなる。一方、第１集束電極と第２集束電極との間の静電容量Ｃ３４が小さいほど、Ｖｄ１に重畳する交流成分の大きさは小さくなる。電極間の静電容量は対向する電極の形状、すなわち対向面積および電極間距離に大きく依存する。しかしながら、このような電極間の静電容量は通常数ｐＦである。電極形状は電極間に形成される電界レンズの必要な特性が得られるように設計されるため、電極間の静電容量を数百ｐＦ程度まで大きくすることは困難である。
【００４０】
この第２の実施形態は、上記のような第１集束電極に生じる電位の交流成分を小さくしたものであり、その電子銃構造は図７に示すとおりである。加速電極３と第１集束電極４とが外囲器内に設けられた静電容量素子３５（静電容量Ｃｏ）を介して接続されている。その他の電極構造、印加電圧等は第１の実施形態と同じである。一実施例において、静電容量素子３５の静電容量Ｃｏは１５０ｐＦとした。
【００４１】
上記のような電子銃構造によって形成される等価回路を図８に示す。静電容量Ｃｏは加速電極３と第１集束電極４との間の静電容量Ｃ２３と並列に接続されるので、実効的に加速電極３と第１集束電極４との間の静電容量が増加したことになる。この場合に第１集束電極４に生じる電位Ｖｄ１は、図９に示すようにほとんど一定の直流電圧であり、第１の実施形態におけるＶｄ１（図５）と比較すると、交流成分が小さくなっていることがわかる。したがって、第１集束電極４に生じる電位の交流成分によるビームスポットの最適フォーカス状態からのわずかなずれが低減する。
【００４２】
（実施の形態３）
第３の実施の形態は、第１集束電極に生じる電位の交流成分を抑えるために、Ｃ３４を小さくした電極構造を備える。図１０（ａ）に示すように、第１集束電極４の第２集束電極２２側の端面の電子ビーム通過孔の長辺に衝立部３７を設け、図１０（ｂ）に示すように、第２集束電極２２の第１集束電極４側の端面の電子ビーム通過孔の長辺に衝立部３７を設けている。この衝立部３７を設けることにより、第１集束電極４及び第２集束電極２２の対向面の間に形成される四極レンズ電界は、対向面間の距離が変わらなければ強くなる。
【００４３】
この４極レンズ作用は、電子ビーム通過孔自体の形状と衝立部との相乗作用に依存する。すなわち、衝立部３７を設けて対向面間の距離を広げることにより、衝立部３７を設けていない場合の四極レンズ電界と同じ強さの四極レンズ電界を得ることができ、第１集束電極４と第２集束電極２２との間の静電容量Ｃ３４を小さくすることができる。したがって、第１集束電極に生じる交流成分を小さくすることができる。
【００４４】
また、図１１に示すように、第１集束電極４および第２集束電極２２の対向面の電子ビーム通過孔３８の周囲に角筒部３９を設けた場合も、図１０の場合と同様の効果を得ることができる。さらに、電子ビーム通過孔を丸孔とし、その周辺に衝立部や角筒部を設けた構造で四極レンズを形成してもよい。
【００４５】
（実施の形態４）
既述の実施形態において、第１集束電極と第２集束電極との間に接続される抵抗体、又は加速電極と第１集束電極との間に接続される静電容量素子を受像管の内部に設けた。しかし、例えば導電材料として炭素を使用した抵抗体を用いた場合、抵抗体からＣＯ、Ｃ2Ｈ4、Ｃ3Ｈ6、ＣＯ2、Ｃ4Ｈ6等が発生し、管内の真空度の低下を引き起こすおそれがある。カラー受像管のような真空デバイスにとって、抵抗体又は静電容量素子から放出されるガスは製品寿命を縮める要因となりやすい。特に、カラー受像管の電子銃の陰極に近いほど放出ガスの影響が大きく、カラー受像管の寿命を縮める可能性が高い。
【００４６】
そこで、第４の実施形態では、抵抗体又は静電容量素子を受像管の外部に配置することにより、抵抗体または静電容量素子のガス放出に起因する受像管の真空度低下のおそれを回避している。具体的には、複数の電気接続ピンが円形に配列されている受像管ネック端部を閉じるステム部またはソケット部において、第１集束電極用端子と第２集束電極用端子との間に抵抗体を接続する。あるいは、ステム部とソケット部との間に介在するベース部において、第１集束電極ピンのコンタクト孔と第２集束電極ピンのコンタクト孔との間に抵抗体ペーストを塗布する。
【００４７】
図１２に、受像管のネック端部を閉じるステム部４３のアウターピン４４側において、第１集束電極用の接続ピンと第２集束電極用の接続ピンとの間に抵抗体７を接続した例を示す。図１３に、ステム部４３のアウターピン４４に接続されるソケット部４０の第１集束電極用端子と第２集束電極用端子との間に抵抗体７を接続した例を示す。さらに図１４に、受像管のステム部４３とソケット部４０との間に介装されるベース部４１のステム側において、第１集束電極ピンのコンタクト孔と第２集束電極ピンのコンタクト孔との間に抵抗体ペースト４２を塗布した例を示す。抵抗体ペーストを塗布した後、ベース部４１は絶縁性の接着材でステム４３に固着される。抵抗体ペーストの一例として酸化ルテニウム系のペーストがある。
【００４８】
なお、本発明は、加速電極と最終加速電極との間に１つの４極レンズ電界が形成される電子銃の場合に限らず、複数の４極レンズ電界が形成される電子銃、たとえば特開平３−９３１３５号公報または特開平３−９５８３５号公報に記載されている電子銃を有するカラー受像管にも適用することができる。
【００４９】
これらの公報に記載されている電子銃は、加速電極と第１集束電極との間に第１および第２の補助電極を備え、第１補助電極と第１集束電極とが導線で接続されると共に、第２補助電極と第２集束電極とが導線で接続されている。この場合、抵抗体を接続する箇所は、第１集束電極と第２集束電極との間に限らず、第１補助電極と第２集束電極との間に接続してもよいし、第１補助電極と第２補助電極との間に接続してもよい。
【００５０】
本発明は、加速電極と第１集束電極との間に１または複数の電極を有する電子銃を備えたカラー受像管にも適用することができる。具体例を示すと、加速電極と第１集束電極との間に２つの電極を設け、これらのうち陰極側の電極を第１集束電極と同電位とし、他方の電極を加速電極と同電位とする。そして、例えば第１及び第２の集束電極間に抵抗体を接続する。この結果、加速電極と第１集束電極との間の静電容量Ｃ２３が大きくなるため、第１集束電極に生ずる電位の交流成分が少なくなり、最適フォーカス状態からのずれが低減される。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のカラー受像管装置によれば、陽極電圧から分圧によってフォーカス電圧を作るための高抵抗の抵抗体を用いる必要が無く、かつ、２種類のフォーカス電圧を外部から供給する必要もなく、つまりダイナミックフォーカス電圧の供給だけで、蛍光体スクリーン面の全域でビームスポットを最適フォーカス状態に維持することができ、これによって画面全域で高解像度が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるカラー受像管装置の全体を示す部分断面図
【図２】本発明の第１の実施形態に係るカラー受像管装置の電子銃の構造を示す斜視図
【図３】図２の電子銃の第２集束電極に印加されるダイナミックフォーカス電圧の波形図
【図４】図２の電子銃の等価回路図
【図５】図２の電子銃の第１集束電極に生じる電位変化波形を示す図
【図６】図２の電子銃においてダイナミック電圧を印加したときの蛍光体スクリーン中央部および周辺部での水平方向および垂直方向の電子レンズモデルを示す図
【図７】本発明の第２の実施形態に係るカラー受像管装置の電子銃の構成図
【図８】図７の電子銃の等価回路図
【図９】図７の電子銃の第１集束電極に生じる電位変化波形を示す図
【図１０】（ａ）第１および第２集束電極間の静電容量を抑えるための衝立部を有する第１集束電極置の斜視図（ｂ）第１および第２集束電極間の静電容量を抑えるための衝立部を有する第２集束電極置の斜視図
【図１１】（ａ）第１および第２集束電極間の静電容量を抑えるための角筒部を有する第１集束電極置の斜視図（ｂ）第１および第２集束電極間の静電容量を抑えるための角筒部を有する第２集束電極置の斜視図
【図１２】第１集束電極と第２集束電極との間に接続される抵抗体をカラー受像管装置のステム部のアウターピンに設けた構造を示す側面図
【図１３】第１集束電極と第２集束電極との間に接続される抵抗体をカラー受像管装置のソケット部に設けた構造を示す斜視図
【図１４】第１集束電極と第２集束電極との間に接続される抵抗体をカラー受像管装置のベース部に設けた構造を示す斜視図
【図１５】従来のカラー受像管装置の電子銃の構成図
【図１６】図１５の電子銃においてフォーカス電圧にダイナミック電圧を重畳しないときの蛍光体スクリーン中央部および周辺部での水平方向および垂直方向の電子レンズモデルを示す図
【図１７】図１５の電子銃においてフォーカス電圧にダイナミック電圧を重畳しないときの蛍光体スクリーン周辺部でのビームスポットの形状を示す図
【図１８】図１５の電子銃においてフォーカス電圧にダイナミック電圧を重畳したときの蛍光体スクリーン中央部および周辺部での水平方向および垂直方向の電子レンズモデルを示す図
【図１９】図１５の電子銃においてフォーカス電圧にダイナミック電圧を重畳したときの蛍光体スクリーン周辺部でのビームスポットの形状を示す図
【図２０】図１５の電子銃においてフォーカス電圧にダイナミック電圧を印加したときの蛍光体スクリーン中央部でのビームスポットの形状を示す図
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ 陰極
２ 制御電極
３ 加速電極
４ 第１集束電極
７ 抵抗体
８ 外囲器
９ 蛍光体スクリーン
１０ 電子銃
２２ 第２集束電極
２３ 最終加速電極
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 第２集束電極の最終加速電極側の電子ビーム通過孔
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ 最終加速電極の第２集束電極側の電子ビーム通過孔
３５ 静電容量素子
３６ 電圧印加手段
３７ 衝立部
３８ 電子ビーム通過孔
３９ 角筒部
４０ ソケット部
４１ ベース部
４２ 抵抗体ペースト
４３ ステム部
４４ アウターピン
Claims (11)
- 水平方向にインライン配列された３個の陰極、制御電極、加速電極、第１集束電極、第２集束電極、および最終加速電極が順番に配置された電極群と、
電子ビームの偏向角度が大なるほど電圧が高いダイナミックフォーカス電圧を前記第２集束電極に印加する電圧印加手段と、
前記第１集束電極と前記第２集束電極との間に接続された抵抗体と、
前記第２集束電極の電位が前記第１集束電極の電位より高いとき、前記第１集束電極と前記第２集束電極との間において水平方向で集束作用、垂直方向で発散作用となる４極電界レンズを形成する４極電界レンズ形成手段と、
前記第１集束電極と前記第２集束電極とが同電位であるとき、前記陰極から前記最終加速電極にわたって形成される複数の電界レンズの合成集束作用を、垂直方向より水平方向で強くする電界レンズ補正手段
とを備えているカラー受像管装置。 - 前記電界レンズ補正手段が、前記第２集束電極及び前記最終加速電極のそれぞれの対向面に形成された垂直方向に長手の電子ビーム通過孔からなる請求項１記載のカラー受像管装置。
- 前記電界レンズ補正手段が、制御電極に形成された垂直方向に長手の電子ビーム通過孔からなる請求項１記載のカラー受像管装置。
- 前記加速電極と前記第１集束電極とが静電容量素子によって接続されている請求項１から３のいずれか一項記載のカラー受像管装置。
- 前記４極電界レンズ形成手段が、前記第１集束電極の第２集束電極側の板面に形成された垂直方向に長手の略長方形の電子ビーム通過孔と、前記第２集束電極の第１集束電極側の板面に形成された水平方向に長手の略長方形の電子ビーム通過孔とで構成され、第１集束電極および第２集束電極の相対向する板面の少なくとも一方が、その板面の電子ビーム通過孔の長辺の近傍から起立して他方の板面側へ突出した衝立部を有している請求項１から４のいずれか一項記載のカラー受像管装置。
- 前記４極電界レンズ形成手段が、前記第１集束電極の第２集束電極側の板面に形成された垂直方向に長手の略長方形の電子ビーム通過孔と、前記第２集束電極の第１集束電極側の板面に形成された水平方向に長手の略長方形の電子ビーム通過孔とで構成され、第１集束電極および第２集束電極の相対向する板面の少なくとも一方が、その板面の電子ビーム通過孔を囲むように他方の板面側へ突出した角筒部を有している請求項１から４のいずれか一項記載のカラー受像管装置。
- 前記抵抗体が受像管の外部に配置されている請求項１から６のいずれか一項記載のカラー受像管装置。
- 前記静電容量素子が受像管の外部に配置されている請求項４記載のカラー受像管装置。
- 受像管のネック端部を閉じるステム部のアウターピンにおいて、第１集束電極用の接続ピンと第２集束電極用の接続ピンとの間に抵抗体が接続されている請求項７記載のカラー受像管装置。
- 受像管のネック端部を閉じるステム部のアウターピンに接続されたソケット部において、前記第１集束電極用端子と第２集束電極用端子との間に前記抵抗体が接続されている請求項７記載のカラー受像管装置。
- 受像管のネック端部を閉じるステム部のアウターピンと、これに接続されたソケット部 との間に介在するベース部において、第１集束電極用接続ピンのコンタクト孔と第２集束電極用接続ピンのコンタクト孔との間に抵抗体ペーストが塗布されている請求項７記載のカラー受像管装置。
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