JP3719741B2 - カラー受像管装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、カラー受像管装置に係り、特に偏向ヨークの発生する磁界により生ずる偏向収差を補正するダイナミックフォーカス方式のカラー受像管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カラー受像管装置は、図９に示すように、パネル１及びこのパネル１に一体に接合されたファンネル２からなる外囲器を有し、そのパネル１の内面に、青、緑、赤に発光するストライプ状或いはドット状の３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン３（ターゲット）が形成され、この蛍光体スクリーン３に対向して、その内側に多数のアパーチャの形成されたシャドウマスク４が装着されている。一方、ファンネル２のネック５内に、３電子ビーム６B ，６G ，６R を放出する電子銃７が配設されている。またファンネル２の外側に偏向ヨーク８が装着されている。そして、上記電子銃７から放出される３電子ビーム６B ，６G ，６R を偏向ヨーク８の発生する水平及び垂直偏向磁界により偏向し、シャドウマスク４を介して蛍光体スクリーン３を水平、垂直走査することによりカラー画像を表示する構造に形成されている。
【０００３】
このようなカラー受像管装置において、特に電子銃７を同一水平面上を通るセンタービーム６G 及び一対のサイドビーム６B ，６R からなる一列配置の３電子ビーム６B ，６G ，６R を放出するインライン型電子銃とし、一方、偏向ヨーク８の発生する水平偏向磁界をピンクッション形、垂直偏向磁界をバレル形として、上記一列配置の３電子ビーム６B ，６G ，６R を自己集中するセルフコンバーゼンス方式インライン型カラー受像管装置が広く実用化されている。
【０００４】
通常上記電子銃７は、カソードからの電子放出を制御し且つ放出された電子を集束して３電子ビーム６B ，６G ，６R を形成するカソード及びこのカソードから順次隣接する複数個の電極からなる電子ビーム発生部と、この電子ビーム発生部から得られる３電子ビーム６B ，６G ，６R を蛍光体スクリーン３上に集束する複数個の電極からなる主電子レンズ部とを有する。
【０００５】
このようなカラー受像管装置において、蛍光体スクリーン３上の画像特性を良好にするためには、電子銃７から放出される３電子ビーム６B ，６G ，６R を適正に集束するようにすることが必要である。しかし上記セルフコンバーゼンス方式インライン型カラー受像管装置のように、電子銃７から放出される３電子ビーム６B ，６G ，６R を偏向する水平偏向磁界をピンクッション形、垂直偏向磁界をバレル形とする非斉一磁界とすると、電子ビーム６B ，６G ，６R は非点収差を受ける。例えばピンクッション形水平偏向磁界について説明すると、図１０（ａ）に示すように、電子ビーム６（６B ，６G ，６R ）は、ピンクッション形水平偏向磁界１０により矢印１１H ，１１V 方向の力を受け、同（ｂ）に示すように、蛍光体スクリーン周辺部上の電子ビームのビームスポット１２は、偏向収差を受け著しく歪む。この電子ビームの受ける偏向収差は、電子ビームが垂直方向に過集束状態となるためにおこるものであり、垂直方向に大きなハロー１３（にじみ）が発生する。この電子ビームの受ける偏向収差は、管が大型になるほど、また広角偏向になるほど大きくなり、蛍光体スクリーン周辺部の解像度を著しく劣化する。
【０００６】
特開昭６１−９９２４９号公報（ＵＳＰ４，８１４，６７０）などには、上記偏向収差による解像度の劣化を解決する電子銃が開示されている。これらの公報に開示されている電子銃は、基本的に図１１（ａ）に示す構造に形成されている。即ち、いずれも第１乃至第５グリッドＧ1 〜Ｇ5 を有し、電子ビームの進行方向に沿って、電子ビーム発生部ＧＥ、４極子レンズＱＬ、最終集束レンズＥＬを形成するものとなっている。その各電子銃の４極子レンズＱＬは、第３、第４グリッドＧ3 ，Ｇ4 の各対向面に、同（ｂ）及び（ｃ）に示す各３個の非円形の電子ビーム通過孔１４a ，１４b ，１４c ，１５a ，１５b ，１５c を設けることにより形成される。
【０００７】
この電子銃による偏向収差の補正を光学レンズで等価的に示すと、図１２に示すようになる。即ち、上記電子銃は、カソードＫから蛍光体スクリーン方向に順次４極子レンズＱＬ、最終集束レンズＥＬを形成するダイナミックフォーカス方式の電子銃であり、カソードＫからの電子ビーム６が蛍光体スクリーン３の中央にランディングする無偏向時には、第３グリッドと第４グリッドの電位をほぼ同じにして、４極子レンズＱＬをほとんど作用させず、実線で示したように電子ビーム６を最終集束レンズＥＬにより蛍光体スクリーン３の中央に適切に集束する。これに対し、偏向時には、第４グリッドの電位を上げて、破線で示したように４極子レンズＱＬを形成して、垂直方向に発散、水平方向に集束させると同時に、最終集束レンズＥＬの垂直、水平両方向の集束作用を弱める。それにより電子ビーム６は、垂直方向には、不足集束となるが、偏向収差（非点収差）による集束作用を受け、適切に集束される。一方、水平方向には、４極子レンズＱＬの集束作用と最終集束レンズＥＬの集束作用の減少により、水平方向の総合的な集束は、ほとんど変化せず、偏向ヨーク８の発生する磁界により、若干不足集束となる。しかしこの電子ビーム６が到達する蛍光体スクリーン３の周辺部は、中央部に比べ電子銃との距離が離れているため、水平方向についても適切に集束される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、電子銃から放出される一列配置の３電子ビームを偏向ヨークの発生する非斉一磁界により偏向するカラー受像管装置は、その非斉一磁界により非点収差を受け、蛍光体スクリーン周辺部のビームスポットが歪む。この電子ビームの受ける偏向収差は管が大型になるほど、また広偏向角になるほど大きくなり、蛍光体スクリーン周辺部の解像度を著しく劣化する。この解像度の劣化を解決する電子銃として、電極を第１乃至第５グリッドで構成し、カソードから蛍光体スクリーン方向に順次電子ビーム発生部、４極子レンズ、最終集束レンズを形成するダイナミックフォーカス方式の電子銃としたものが提案されている。
【０００９】
しかしながらこのようなダイナミックフォーカス方式の電子銃では、第３グリッドと第４グリッドに５〜１０ kＶ程度の２種類の中位の電圧を管外から供給しなければならないため、電圧供給部の耐電圧が問題となる。また各電極に所定の電圧を与えるための接続線が長くなり、管内の耐電圧が低下して、放電やリーク電流などによる電子ビームの集束特性が劣化するなど、カラー受像管装置の性能や信頼性を損なうという問題がある。
【００１０】
そこで、特開平１−２３２６４３号公報（ＵＳＰ４，９４５，２８４）では、複数のグリッドのうち隣接する２つのグリッドを管内で配置した抵抗器で接続し、２つのグリッドのうち最終加速電極に近接する一方にダイナミック電圧を印加し、他方に上記抵抗器を介して上記ダイナミック電圧を印加することにより、管外から供給する中位の電圧を１種類とする電子銃が示されている。
【００１１】
しかしながら、上記抵抗器の抵抗値が２００ kΩ程度と示されており、この抵抗値の設定について十分な考慮がなされていない。即ち、開示されている２００ kΩ程度の抵抗値であると、ダイナミックフォーカス電圧を印加しても、抵抗器で接続されている２つの電極間に電位差が生ぜず、偏向磁界の非点収差を補正する多極子レンズが形成しないため、非点収差の補正は困難である。
【００１２】
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、抵抗器で接続されている２つの電極間に電位差を発生させ、偏向磁界の非点収差を補正する多極子レンズを効果的に形成して非点収差を補正し、画面全域にわたり解像度が高く、且つ電子銃の耐電圧特性の良好な信頼性に富んだカラー受像管装置を構成することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、電子ビーム発生部から放出する少なくとも１本の電子ビームをターゲット上に集束する複数個のグリッドから形成した主電子レンズ部を有する電子銃と、この電子銃から放出した電子ビームをターゲット上に偏向走査する磁界を発生する偏向ヨークとを少なくとも備え、電子銃は少なくとも一つのカソードと複数のグリッドからなり、複数のグリッドのうち隣接する少なくとも二つのグリッドを管内に配置した抵抗器で接続しており、隣接するグリッドの対向面に非円形の電子ビーム通過孔を穿孔し、この隣接するグリッドの少なくとも一方に電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧を印加する電子銃を具備したカラー受像管装置についてのものである。
【００１４】
そして、この発明は、電子銃の複数のグリッドはカソード側からターゲット方向に配置した第１乃至第４のグリッドから少なくともなり、第１乃至第３のグリッドは隣接しており、第４のグリッドには陽極高電圧を印加し、第３のグリッドには陽極高電圧よりも低い直流電圧に前記電子ビームの偏向に同期して変化する電圧を重畳したダイナミック電圧を印加し、第２のグリッドと第３のグリッドは管内に配置された抵抗器を介して少なくとも接続しており、第１のグリッドには第２のグリッドの電圧より低い電圧を印加し、第２、第３のグリッドの間に偏向収差を補正する多極子レンズ形成手段を具備せしめ、第３のグリッドと第２のグリッドとの間の静電容量Ｃａ、第２のグリッドと第１のグリッドとの間の静電容量Ｃｂ、抵抗器の抵抗値Ｒ、水平偏向に同期したダイナミック電圧の周波数ｆH とし、円周率をπとするとき
π2 ・ｆH ・Ｃａ・Ｒ≧１３・（１−γ）
ただし、γ＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ）
の関係にある。
【００１５】
また、この発明は、電子銃の複数のグリッドはカソードからターゲット方向に配置した第１乃至第７グリッドから少なくともなり、第１乃至第６グリッドは隣接しており、第７グリッドには陽極高電圧を印加し、第６グリッドには前記陽極高電圧よりも低い直流電圧に電子ビームの偏向に同期して変化する電圧の重畳したダイナミック電圧を印加し、第５グリッドは第６グリッドと管内に配置された抵抗器を介して少なくとも接続しており、第５、第６グリッドの間に偏向収差を補正する多極子レンズ形成手段を具備せしめ、第４グリッドには第６グリッドの電圧よりも低い電圧を印加し、第４グリッドと第２グリッドは管内で接続しており、第１グリッドには第４グリッドよりも低い電圧を印加し、第６グリッドと第５グリッドとの間の静電容量Ｃａ、第５グリッドと第４グリッドとの間の静電容量Ｃｂ、抵抗器の抵抗値Ｒ、水平偏向に同期したダイナミック電圧の周波数ｆH とし、円周率をπとするとき
π2 ・ｆH ・Ｃａ・Ｒ≧１３・（１−γ）
ただし、γ＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ）
の関係にある。
【００１６】
更に、この発明は、電子銃の複数のグリッドはカソードからターゲット方向に配置した第１乃至第４のグリッドから少なくともなり、第１乃至第３のグリッドは隣接しており、第２、第３のグリッドが第１の抵抗器により接続され、第３、第４のグリッドは第１の抵抗器に接続された第２の抵抗器により接続され、第１のグリッドに所定の電圧を印加し、第４のグリッドに陽極高電圧を印加し、前記第３のグリッドに管外にて電圧供給手段を接続するとともに電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧を印加し、第２、第３のグリッド間に偏向収差を補正する多極子レンズ形成手段を具備せしめ、第３のグリッドと第２のグリッドとの間の静電容量Ｃａ、第２のグリッドと第１のグリッドとの間の静電容量Ｃｂ、第１の抵抗器の抵抗値Ｒ、水平偏向に同期したダイナミック電圧の周波数ｆH とし、円周率をπとするとき
π2 ・ｆH ・Ｃａ・Ｒ≧１３・（１−γ）
ただし、γ＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ）
の関係にある。
【００１７】
また、この発明は、電子銃の複数のグリッドはカソードからターゲット方向に配置した第１乃至第５のグリッドから少なくともなり、第１乃至第３のグリッドは隣接しており、第２、第３のグリッドが第１の抵抗器により接続され、第３、第４のグリッドは第２の抵抗器により接続され、第４、第５のグリッドは第３の抵抗器により接続され、第１のグリッドに所定の電圧を印加し、第５のグリッドに陽極高電圧を印加し、第３のグリッドに管外にて電圧供給手段を接続するとともに電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧を印加し、第２、第３のグリッド間に偏向収差を補正する多極子レンズ形成手段を具備せしめ、第３のグリッドと第２のグリッドとの間の静電容量Ｃａ、第２のグリッドと第１のグリッドとの間の静電容量Ｃｂ、第１の抵抗器の抵抗値Ｒ、水平偏向に同期したダイナミック電圧の周波数ｆH とし、円周率をπとするとき
π2 ・ｆH ・Ｃａ・Ｒ≧１３・（１−γ）
ただし、γ＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ）
の関係にある。
【００１８】
【作用】
上記の構成により、例えば請求項１，２記載の発明の場合（請求項３，４記載の発明の場合も同様）、電子ビームを水平偏向する期間には、
２π・ｆH ・Ｃａ・Ｒ＞＞１
の関係を満足し、第２のグリッドと第３のグリッドの間の静電容量Ｃａと第１のグリッドと第２のグリッドの間の静電容量Ｃｂを介してダイナミック電圧を分割減少して交流的に第２のグリッドに印加することができる。その結果、第２のグリッドと第３のグリッドの電位差が電子ビームの水平偏向に従って大きくなり、第２、第３のグリッドにより形成される多極子レンズが電子ビームの水平偏向に従って強くなる。同時に最終集束レンズの集束作用が弱まる。従って、それにより、水平偏向磁界の非点収差を補正することができる。
【００１９】
その結果、管外から一つの中位の電圧を電子銃に供給するだけで、偏向磁界の非点収差を補正することが可能となり、画面全域にわたり解像度が高く、且つ優れた耐電圧特性を備え、信頼性に富んだ高性能カラー受像管装置とすることができる。これに加え、請求項３，４記載の発明の場合、上記中位の電圧を管外に設けた抵抗器を介して供給することにより、カラー受像管装置の回路コストを大幅に低減することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明する。
図３にその一実施例であるカラー受像管装置を示す。このカラー受像管装置は、パネル１及びこのパネル１に一体に接合されたファンネル２からなる外囲器を有し、そのパネル１の内面に、青、緑、赤に発光するストライプ状の３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン３（ターゲット）が形成され、この蛍光体スクリーン３に対向して、その内側に多数のアパーチャの形成されたシャドウマスク４が装着されている。一方、ファンネル２のネック５内に、同一水平面上を通る一列配置の３電子ビーム２０B ，２０G ，２０R を放出する電子銃２１が配設されている。またファンネル２の外側に偏向ヨーク８が装着されている。そして、上記電子銃２１から放出される３電子ビーム２０B ，２０G ，２０R を偏向ヨーク８の発生する水平及び垂直偏向磁界により偏向し、シャドウマスク４を介して蛍光体スクリーン３を水平、垂直走査することにより、カラー画像を表示する構造に形成されている。
【００２１】
上記電子銃２１は、図１（請求項１，２に対応）に示すように、水平方向（Ｈ軸方向）に一列配置された３個のカソードＫ、これらカソードＫを各別に加熱するヒータＨ、上記カソードから順次所定間隔離間して蛍光体スクリーン方向に配置された第１乃至第７グリッドＧ1 〜Ｇ7 を有する。その第５グリッドＧ5 （第２のグリッド）と第６グリッドＧ6 （第３のグリッド）とは、管内に配置された抵抗器２２を介して電気的に接続されている。
【００２２】
その第１及び第２グリッドＧ1 ，Ｇ2 は、板状電極からなり、その板面に３個のカソードＫに対応して、比較的小さな３個のほぼ円形電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。
【００２３】
第３乃至第６グリッドＧ3 〜Ｇ6 は、それぞれ筒状電極からなり、その第３グリッドＧ3 の第２グリッドＧ2 との対向面には、３個のカソードＫに対応して第２グリッドＧ2 の電子ビーム通過孔よりも大きな３個のほぼ円形の電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。また、この第３グリッドＧ3 の第４グリッドＧ4 （第１のグリッド）との対向面、第４グリッドＧ4 と第５グリッドＧ5 の第４グリッドＧ4 との対向面及び第６グリッドＧ6 の第７グリッドＧ7 （第４のグリッド）との対向面には、それぞれ３個のカソードＫに対応して第３グリッドＧ3 の第２グリッドＧ2 との対向面の電子ビーム通過孔よりも更に大きな３個のほぼ円形の電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。更に第５グリッドＧ5 の第６グリッドＧ6 との対向面には、図２（ａ）に示すように、３個のカソードに対応して垂直方向（Ｖ軸方向）を長径とする実質的に縦長の３個の電子ビーム通過孔２４a ，２４b ，２４c が一列配置に設けられている。これに対して第６グリッドＧ6 の第５グリッドＧ5 との対向面には、同（ｂ）示すように、３個のカソードＫに対応して水平方向を長径とする実質的に横長の３個の電子ビーム通過孔２５a ，２５b ，２５c が一列配置に設けられている。第７グリッドＧ7 は、カップ状電極からなり、その第６グリッドＧ6 との対向面には、３個のカソードに対応して上記第６グリッドＧ6 の第７グリッドＧ7 との対向面の電子ビーム通過孔と同じ大きさの３個のほぼ円形の電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。
【００２４】
この電子銃２１では、カソードＫ及び第１乃至第３グリッドＧ1 〜Ｇ3 により、カソードＫからの電子放出を制御し且つ放出された電子を加速集束して電子ビームを形成する電子ビーム発生部ＧＥが形成され、第３乃至第７グリッドＧ3 〜Ｇ7 により、その電子ビームを蛍光体スクリーン上に集束する主電子レンズ部ＭＬが形成される。この主電子レンズ部ＭＬには、実質的に縦長の電子ビーム通過孔２４a ，２４b ，２４c の形成された第５グリッドＧ5 と実質的に横長の電子ビーム通過孔２５a ，２５b ，２５c の形成された第６グリッドＧ6 との間に多極子レンズＱＬが形成され、第６グリッドＧ6 と第７グリッドＧ7 との間に最終集束レンズＥＬが形成される。
【００２５】
このような電子銃２１において、第７グリッドＧ7 には、ファンネルに設けられた陽極端子２７（図３参照）を介して高圧電源２８から２５〜３５ kＶの陽極高電圧Ｅb が印加される。また第６グリッドＧ6 と第３グリッドＧ3 とは管内で接続され、これら第３、６グリッドＧ3 ，Ｇ6 には、ネック端部のステム２９を気密に貫通するステムピン３０（図３参照）を介して電子銃電源３１から供給される陽極高電圧Ｅb の２０〜３５％程度の電圧を基準電圧Ｖf （直流電圧）として、この基準電圧Ｖf に電子ビームの偏向に同期して変化するパラボラ状の電圧Ｖd の重畳されたダイナミックフォーカス電圧が印加される。この第６グリッドＧ6 に抵抗器２２を介して接続された第５グリッドＧ5 には、後述する電圧が印加される。更に第２グリッドＧ2 と第４グリッドＧ4 とは管内で接続され、これら第２、４グリッドＧ2 ，Ｇ4 には、ステム２９を気密に貫通するステムピン３０を介して電子銃電源３１から５００〜１０００Ｖのカットオフ電圧が供給され、第１グリッドＧ1 は接地され、カソードＫには、電子銃電源３１から１００〜２００Ｖの直流電圧に映像信号を重畳した電圧が供給される。
【００２６】
上記第５グリッドＧ5 に印加される電圧については、抵抗器２２を介して第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧の少なくとも直流電圧成分が供給され、これに第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 との対向面間の静電容量Ｃａにより第６グリッドＧ6 と静電的に結合させ、この静電容量Ｃａを介して誘導されるダイナミックフォーカス電圧の交流成分の重畳された電圧が印加される。
【００２７】
この第５グリッドＧ5 に印加される電圧の交流成分ｅd は、図４に電気的な等価回路で示すように、抵抗器２２の抵抗値をＲ、第５グリッドＧ5 と第４グリッドＧ4 との対向面間の静電容量をＣｂ、第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧をＶd 、その周波数をｆ、位相差をφ、円周率をπとし、
ω＝２πｆ
ｊ2 ＝−１
とすると、数１で表される。
【００２８】
【数１】
【００２９】
ただし、τ＝Ｒ・Ｃａ
γ＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ）
その位相差をφは、数２で表される。
【００３０】
【数２】
【００３１】
なお、上記静電容量Ｃａ，Ｃｂの大きさは、それぞれ対向グリッドＧ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 の間隔及び対向面積により決定される。これら各グリッドＧ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 の対向面積が略同じ場合には、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 の調整をｇａ、第４グリッドＧ4 と第５グリッドＧ5 の調整をｇｂとすることにより、
γ＝ｇｂ／（ｇａ＋ｇｂ）
と表すことができる。
【００３２】
上式において、ω・Ｃａ・Ｒ即ち２π・ｆ・Ｃａ・Ｒの値は、ダイナミックフォーカス電圧の周波数ｆで変化するので、静電容量Ｃａと抵抗値Ｒを適切に選定して水平偏向周波数ｆH により、第５グリッドＧ5 に誘導される電圧ｅd を適切に設定することができる。即ち、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 との電位差を生じさせ、第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 間に多極子レンズを形成させて、偏向磁界の非点収差を補正することが可能である。
【００３３】
つまり、
２π・ｆH ・Ｃａ・Ｒ＞＞１
とすると、第５グリッドＧ5 に第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧の交流成分Ｖd の約γ（＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ））倍を重畳することができる。例えばＣａ＝Ｃｂの場合には、図５に示すように、電子ビームの偏向に同期して変化するパラボラ状の電圧Ｖd の５０％（５０％Ｖd ）を第５グリッドＧ5 の電極に重畳することができ、第５グリッドＧ5 の電圧を曲線３３で示したように、曲線３４で示した第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧に同期して変化させ、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 との電位差を電子ビームの偏向に従って大きくすることができる。
【００３４】
従って、抵抗値Ｒと電極間の静電容量、及びダイナミック電圧の周波数ｆを上述したように選択し、第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 の対向するビーム通過孔をそれぞれ図２（ａ），（ｂ）に示すように構成することにより、これら第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 間に形成される多極子レンズの水平方向に集束、垂直方向に発散する作用を電子ビームの偏向に従って大きくすることができ、同時に最終集束レンズＥＬの集束作用を弱めて、水平偏向磁界の非点収差を補正するものとすることができる。なお、ＴH は、水平偏向の１周期である。
【００３５】
ここで、実際のカラー受像管では、画面の出画範囲よりも水平方向に４〜８％広い範囲をオーバースキャンするので、４π／１０４rad 程度の位相差が許容される。従って、これを考慮すると、
π2 ・ｆH ・Ｃａ・Ｒ≧１３・（１−γ）
となり、
Ｒ≧１３・（１−γ）／（π2 ・ｆH ・Ｃａ）
の条件を満たせばよいことになる。
【００３６】
ここで、電極間の静電容量は約２ pＦ程度であるから、Ｃａ＝Ｃｂ＝２ pＦ、水平偏向周波数ｆH を１５．７５ kＨZ とすると、
Ｒ≧２０．９ MΩ
となり、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 とを接続する抵抗器２２の抵抗値Ｒを２０．９ MΩ以上に設定することにより、実用上位相差の問題をなくして第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧の約５０％を第５グリッドＧ5 に誘導することができる。
【００３７】
なお、上記実施例では、
Ｃａ＝Ｃｂ
としたが、本発明はこれに限らず、ＣａとＣｂを実用的範囲で調整し、重畳電圧の割合を設定した場合にも適用できる。
【００３８】
次に、この発明の他の実施例について説明する。この実施例において電子銃２１は、図６（請求項３に対応）に示すように、水平方向（Ｈ軸方向）に一列配置された３個のカソードＫ、これらカソードＫを各別に加熱するヒータＨ、上記カソードから順次所定間隔離間して蛍光体スクリーン方向に配置された第１乃至第３グリッドＧ1 〜Ｇ3 、第４グリッドＧ4 （第１のグリッド）、第５グリッドＧ5 （第２のグリッド）、第６グリッドＧ6 （第３のグリッド）、第７グリッドＧ7 （第４のグリッド）を有する。第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 とは、電子銃に接近して管内に配置された第１の抵抗器２２１を介して電気的に接続されている。また第６グリッドＧ6 と第７グリッドＧ7 とは、電子銃に接近して管内に配置され上記第１の抵抗器２２１に直列に接続された第２の抵抗器２２２を介して電気的に接続されている。更に第６グリッドＧ6 は、ネック端部のステム２９（図３参照）を気密に貫通するステムピン２０を介して管外に配置された可変抵抗器５０の一端に接続されている。この可変抵抗器５０の他端は接地されている。
【００３９】
その第１及び第２グリッドＧ1 ，Ｇ2 は、板状電極からなり、その板面に３個のカソードＫに対応して、比較的小さな３個のほぼ円形電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。
【００４０】
第３乃至第７グリッドＧ3 〜Ｇ7 は、それぞれ筒状電極からなり、その第３グリッドＧ3 の第２グリッドＧ2 との対向面には、３個のカソードＫに対応して第２グリッドＧ2 の電子ビーム通過孔よりも大きな３個のほぼ円形の電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。またこの第３グリッドＧ3 の第４グリッドＧ4 との対向面および第４グリッドＧ4 には、それぞれ３個のカソードＫに対応して上記第３グリッドＧ3 の第２グリッドＧ2 との対向面の電子ビーム通過孔よりも大きな３個のほぼ円形の電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。また第５グリッドＧ5 の第４グリッドＧ4 との対向面、第６グリッドＧ6 の第７グリッドＧ7 との対向面および第７グリッドＧ7 には、それぞれ３個のカソードＫに対応して第４グリッドＧ4 の電子ビーム通過孔よりもさらに大きな３個のほぼ円形の電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。更に第５グリッドＧ5 の第６グリッドＧ6 との対向面には、図２（ａ）に示すように、３個のカソードに対応して垂直方向（Ｖ軸方向）を長径とする実質的に縦長の３個の電子ビーム通過孔２４a ，２４b ，２４c が一列配置に設けられている。これに対して第６グリッドＧ6 の第５グリッドＧ5 との対向面には、同（ｂ）示すように、３個のカソードＫに対応して水平方向を長径とする実質的に横長の３個の電子ビーム通過孔２５a ，２５b ，２５c が一列配置に設けられている。
【００４１】
この電子銃２１では、カソードＫ及び第１乃至第３グリッドＧ1 〜Ｇ3 により、カソードＫからの電子放出を制御し且つ放出された電子を加速集束して電子ビームを形成する電子ビーム発生部ＧＥが形成され、第３乃至第７グリッドＧ3 〜Ｇ7 により、その電子ビームを蛍光体スクリーン上に集束する主電子レンズ部ＭＬが形成される。この主電子レンズ部ＭＬには、実質的に縦長の電子ビーム通過孔２４a ，２４b ，２４c の形成された第５グリッドＧ5 と実質的に横長の電子ビーム通過孔２５a ，２５b ，２５c の形成された第６グリッドＧ6 との間に多極子レンズＱＬが形成され、第６グリッドＧ6 と第７グリッドＧ7 との間に最終集束レンズＥＬが形成される。
【００４２】
このような電子銃２１において、第７グリッドＧ7 には、ファンネルに設けられた陽極端子２７（図３参照）を介して高圧電源２８から２５〜３５ kＶの陽極高電圧Ｅb が印加される。また第６グリッドＧ6 と第３グリッドＧ3 とは管内で接続され、これら第３、６グリッドＧ3 ，Ｇ6 には、第６グリッドＧ6 と第７グリッドＧ7 に接続された第２の抵抗器２２２及び管外に配置された可変抵抗器５０により第７グリッドＧ7 に供給される陽極高電圧Ｅb を抵抗分割して、陽極高電圧Ｅb の２０〜３５％程度の電圧を基準電圧Ｖf （直流電圧）として供給され、電子銃電源３１からこの基準電圧Ｖf に電子ビームの偏向に同期して変化するパラボラ状の電圧Ｖd の重畳されたダイナミックフォーカス電圧が印加される。この第６グリッドＧ6 に第１の抵抗器２２１を介して接続された第５グリッドＧ5 には、後述する電圧が印加される。さらに第４グリッドＧ4 と第２グリッドＧ4 とは管内で接続され、これら第２、４グリッドＧ2 ，Ｇ4 には、ステム２９を気密に貫通するステムピン３０を介して電子銃電源３１から５００〜１０００Ｖのカットオフ電圧が供給される。第１グリッドＧ1 は接地され、カソードＫには、電子銃電源３１から１００〜２００Ｖの直流電圧に映像信号を重畳した電圧が供給される。
【００４３】
上記第５グリッドＧ5 に印加される電圧については、第１の抵抗器２２１を介して第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧の少なくとも直流電圧成分が供給され、これに第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 との対向面間の静電容量Ｃａにより第６グリッドＧ6 と静電的に結合させ、この静電容量Ｃａを介して誘導されるダイナミックフォーカス電圧の交流成分の重畳された電圧が印加される。
【００４４】
この第５グリッドＧ5 に印加される電圧の交流成分ｅd は、図７に電気的な等価回路で示すように、第１の抵抗器２２１の抵抗値をＲ、第５グリッドＧ5 と第４グリッドＧ4 との対向面間の静電容量をＣｂ、第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧をＶd 、その周波数をｆ、位相差をφ、円周率をπとし、
ω＝２πｆ
ｊ2 ＝−１
とすると、数１で表され、その位相差をφは、数２で表される。
【００４５】
なお、上記静電容量Ｃａ，Ｃｂの大きさは、それぞれ対向グリッドＧ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 の間隔及び対向面積により決定される。これら各グリッドＧ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 の対向面積が略同じ場合には、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 の調整をｇａ、第４グリッドＧ4 と第５グリッドＧ5 の調整をｇｂとすることにより、
γ＝ｇｂ／（ｇａ＋ｇｂ）
と表すことができる。
【００４６】
上式において、ω・Ｃａ・Ｒ即ち２π・ｆ・Ｃａ・Ｒの値は、ダイナミックフォーカス電圧の周波数ｆで変化するので、静電容量Ｃａと抵抗値Ｒを適切に選定して水平偏向周波数ｆH により、第５グリッドＧ5 に誘導される電圧ｅd を適切に設定することができる。即ち、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 との電位差を生じさせ、第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 間に多極子レンズを形成させて、偏向磁界の非点収差を補正することが可能である。
【００４７】
つまり、
２π・ｆH ・Ｃａ・Ｒ＞＞１
とすると、第５グリッドＧ5 に第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧の交流成分Ｖd の約γ（＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ））倍を重畳することができる。例えばＣａ＝Ｃｂの場合には、図５に示すように、電子ビームの偏向に同期して変化するパラボラ状の電圧Ｖd の５０％（５０％Ｖd ）を第５グリッドＧ5 の電極に重畳することができ、第５グリッドＧ5 の電圧を曲線３３で示したように、曲線３４で示した第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧に同期して変化させ、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 との電位差を電子ビームの偏向に従って大きくすることができる。
【００４８】
従って、抵抗値Ｒと電極間の静電容量、及びダイナミック電圧の周波数ｆを上述したように選択し、第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 の対向するビーム通過孔をそれぞれ図２（ａ），（ｂ）に示すように構成することにより、これら第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 間に形成される多極子レンズの水平方向に集束、垂直方向に発散する作用を電子ビームの偏向に従って大きくすることができ、同時に最終集束レンズＥＬの集束作用を弱めて、水平偏向磁界の非点収差を補正するものとすることができる。なお、ＴH は、水平偏向の１周期である。
【００４９】
つまり、
２π・ｆH ・Ｃａ・Ｒ＞＞１
とすると、前の実施例と同様に、第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 間に形成される多極子レンズの水平方向に集束、垂直方向に発散する作用を電子ビームの偏向に従って大きくすることができ、同時に最終集束レンズＥＬの集束作用を弱めて、水平偏向磁界の非点収差を補正するものとすることができる。
【００５０】
そこで、前の実施例と同様の設定により、
Ｒ≧２０．９ MΩ
となり、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 とを接続する第１の抵抗器２２１の抵抗値Ｒを２０．９ MΩ以上に設定することにより、実用上位相差の問題をなくして第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧の約５０％を第５グリッドＧ5 に誘導することができる。
【００５１】
次に、この発明の更に他の実施例について説明する。図８（請求項４に対応）にその電子銃を示す。この電子銃は、図６に示した実施例の電子銃の第６グリッドと第７グリッドとの間に筒状の中間電極Ｇm を配置したもので、水平方向（Ｈ軸方向）に一列配置された３個のカソードＫ、これらカソードＫを各別に加熱するヒータＨ、上記カソードから順次所定間隔離間して蛍光体スクリーン方向に配置された第１乃至第３グリッドＧ1 〜Ｇ3 、第４グリッドＧ4 （第１のグリッド）、第５グリッドＧ5 （第２のグリッド）、第６グリッドＧ6 （第３のグリッド）、中間電極Ｇm （第４のグリッド）、第７グリッドＧ7 （第５のグリッド）を有する。この電子銃において、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 とは電子銃に接近して管内に配置された第１の抵抗器２２１を介して電気的に接続され、第６グリッドＧ6 と中間電極Ｇm とは第２の抵抗器２２２を介して電気的に接続され、中間電極Ｇm と第７グリッドＧ7 とが第３の抵抗器２２３を介して接続されたものとなっている。その他の構造については、図６に示した実施例の電子銃と同じであるので、同一部分に同一符号を付して、その説明を省略する。
【００５２】
この電子銃２１では、第７グリッドＧ7 にファンネルに設けられた陽極端子３１を介して高圧電源から２５〜３５ kＶの陽極高電圧Ｅb が印加される。中間電極Ｇm 及び管内で接続された第６、第３グリッドＧ6 、Ｇ3 には、それぞれ第６グリッドＧ6 と中間電極Ｇm とに接続された第２の抵抗器２２２、中間電極Ｇm と第７グリッドＧ7 に接続された第３の抵抗器２２３及び管外に配置された可変抵抗器５０により第７グリッドＧ7 に供給される陽極高電圧Ｅb を抵抗分割して、中間電極Ｇm に陽極高電圧Ｅb の５０〜８０％、第６、第３グリッドＧ6 、Ｇ3 に２０〜３５％程度の電圧が印加される。特に第６、第３グリッドＧ6 、Ｇ3 には、上記陽極高電圧Ｅb の２０〜３５％程度の電圧を基準電圧Ｖf （直流電圧）とし、この基準電圧Ｖf に電子銃電源から供給される電子ビームの偏向に同期して変化するパラボラ状の電圧Ｖd の重畳されたダイナミックフォーカス電圧が印加される。なお、第５、第２、第１グリッドＧ5 ，Ｇ2 ，Ｇ1 及びカソードＫには、それぞれ図６に示した実施例の電子銃と同じ電圧が印加される。
【００５３】
それにより、この電子銃２１では、カソードＫ及び第１乃至第３グリッドＧ1 〜Ｇ3 により、カソードＫからの電子放出を制御し且つ放出された電子を加速集束して電子ビームを形成する電子ビーム発生部ＧＥが形成され、第３乃至第７グリッドＧ3 〜Ｇ7 により、その電子ビームを蛍光体スクリーン上に集束する主電子レンズ部ＭＬが形成される。この主電子レンズ部ＭＬには、実質的に縦長の電子ビーム通過孔２４a ，２４b ，２４c の形成された第５グリッドＧ5 と実質的に横長の電子ビーム通過孔２５a ，２５b ，２５c の形成された第６グリッドＧ6 との間に多極子レンズＱＬが形成され、第６グリッドＧ6 と第７グリッドＧ7 との間に最終集束レンズＥＬが形成される。この最終集束レンズＥＬは、第６グリッドＧ6 と第７グリッドＧ7 との間に中間電極Ｇm が介在することにより、実質的に電界の拡張された大口径電子レンズとなっている。
【００５４】
このように電子銃を構成すると、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 との間に形成される多極子レンズは、図６に示した実施例の電子銃と同様に作用して、偏向磁界の非点収差を補正する。更にこの多極子レンズに偏向周波数に応じた選択作用をもたせることができる。しかも、第６グリッドＧ6 を管外に設けた可変抵抗器２６に接続することにより中位の電圧を容易に供給でき、カラー受像管装置の回路コストを大幅に低減することができる。更に最終集束レンズを大口径電子レンズとしたので、球面収差が小さくなり、電子ビームを蛍光体スクリーン上に良好に集束することができる。その結果、画面全域にわたり解像度が高く、且つ優れた耐電圧特性を備え、信頼性に富んだカラー受像管装置とすることができる。
【００５５】
なお、今までの実施例では、最終集束レンズが軸対称のＢＰＦ型の電子銃及び拡張電界型電子レンズからなる電子銃について説明したが、この発明は、これら電子銃に限定されるものではなく、その他の対称電子レンズや非対称電子レンズ、更にはこれら電子レンズを複合した電子レンズからなる電子銃を備えるカラー受像管装置にも適用できる。
【００５６】
【発明の効果】
この発明は、電子ビーム発生部から放出する少なくとも１本の電子ビームをターゲット上に集束する複数個のグリッドから形成した主電子レンズ部を有する電子銃と、この電子銃から放出した電子ビームをターゲット上に偏向走査する磁界を発生する偏向ヨークとを少なくとも備え、電子銃は少なくとも一つのカソードと複数のグリッドからなり、複数のグリッドのうち隣接する少なくとも二つのグリッドを管内に配置した抵抗器で接続しており、隣接するグリッドの対向面に非円形の電子ビーム通過孔を穿孔し、この隣接するグリッドの少なくとも一方に電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧を印加する電子銃を具備したカラー受像管装置について、抵抗器で接続されたグリッド間の静電容量、抵抗器の抵抗値、水平偏向に同期したダイナミック電圧の周波数を所定の関係を満足するように設定することにより、管外から一つの中位の電圧を電子銃に供給するだけで、偏向磁界の非点収差を補正することが可能となる。更に、その非点収差を補正する多極子レンズを偏向周波数に応じた選択作用をもたせることが可能となり、画面全域にわたり解像度が高く、且つ優れた耐電圧特性を備え、信頼性に富んだ高性能カラー受像管装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例における電子銃の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）はその電子銃の第５グリッドの第６グリッドとの対向面の電子ビーム通過孔の形状を示す図、図２（ｂ）は第６グリッドの第５グリッドとの対向面の電子ビーム通過孔の形状を示す図である。
【図３】この発明の一実施例におけるカラー受像管装置の構成を示す図である。
【図４】上記電子銃の第４、第５、第６グリッドの電気的な等価回路図である。
【図５】上記電子銃の第５、第６グリッドに印加される電圧波形を説明するための図である。
【図６】この発明の他の実施例における電子銃の構成を示す図である。
【図７】上記電子銃の第４、第５、第６グリッドの電気的な等価回路図である。
【図８】この発明の更に他の実施例における電子銃の構成を示す図である。
【図９】従来のカラー受像管装置の構成を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は電子ビームに対するピンクッション形水平偏向磁界の作用を説明するための図、図１０（ｂ）はその結果生ずる蛍光体スクリーン上のビームスポットの形状を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は従来の改良された電子銃の構成を示す図、図１１（ｂ）はその第３グリッドの第４グリッドとの対向面の電子ビーム通過孔の形状を示す図、図１１（ｃ）は第４グリッドの第３グリッドとの対向面の電子ビーム通過孔の形状を示す図である。
【図１２】上記改良された電子銃の主電子レンズ部の作用を説明するための図である。
【符号の説明】
１…パネル
３…蛍光体スクリーン
８…偏向ヨーク
２０B ，２０G ，２０R …３電子ビーム
２１…電子銃
２２…抵抗器
２４a ，２４b ，２４c …電子ビーム通過孔
２５a ，２５b ，２５c …電子ビーム通過孔
２７…陽極端子
２９…ステム
３０…ステムピン
ＥＬ…最終集束レンズ
Ｋ…カソード
Ｇ1 …第１グリッド
Ｇ2 …第２グリッド
Ｇ3 …第３グリッド
Ｇ4 …第４グリッド
Ｇ5 …第５グリッド
Ｇ6 …第６グリッド
Ｇ7 …第７グリッド
ＧＥ…電子ビーム発生部
ＭＬ…主電子レンズ部
ＱＬ…多極子レンズ
２２１…第１の抵抗器
２２２…第２の抵抗器
２２３…第３の抵抗器
５０…可変抵抗器
ＥＬ…最終集束レンズ
Ｋ…カソード
Ｇm …中間電極
ＧＥ…電子ビーム発生部
ＭＬ…主電子レンズ部
ＱＬ…多極子レンズ
【産業上の利用分野】
この発明は、カラー受像管装置に係り、特に偏向ヨークの発生する磁界により生ずる偏向収差を補正するダイナミックフォーカス方式のカラー受像管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カラー受像管装置は、図９に示すように、パネル１及びこのパネル１に一体に接合されたファンネル２からなる外囲器を有し、そのパネル１の内面に、青、緑、赤に発光するストライプ状或いはドット状の３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン３（ターゲット）が形成され、この蛍光体スクリーン３に対向して、その内側に多数のアパーチャの形成されたシャドウマスク４が装着されている。一方、ファンネル２のネック５内に、３電子ビーム６B ，６G ，６R を放出する電子銃７が配設されている。またファンネル２の外側に偏向ヨーク８が装着されている。そして、上記電子銃７から放出される３電子ビーム６B ，６G ，６R を偏向ヨーク８の発生する水平及び垂直偏向磁界により偏向し、シャドウマスク４を介して蛍光体スクリーン３を水平、垂直走査することによりカラー画像を表示する構造に形成されている。
【０００３】
このようなカラー受像管装置において、特に電子銃７を同一水平面上を通るセンタービーム６G 及び一対のサイドビーム６B ，６R からなる一列配置の３電子ビーム６B ，６G ，６R を放出するインライン型電子銃とし、一方、偏向ヨーク８の発生する水平偏向磁界をピンクッション形、垂直偏向磁界をバレル形として、上記一列配置の３電子ビーム６B ，６G ，６R を自己集中するセルフコンバーゼンス方式インライン型カラー受像管装置が広く実用化されている。
【０００４】
通常上記電子銃７は、カソードからの電子放出を制御し且つ放出された電子を集束して３電子ビーム６B ，６G ，６R を形成するカソード及びこのカソードから順次隣接する複数個の電極からなる電子ビーム発生部と、この電子ビーム発生部から得られる３電子ビーム６B ，６G ，６R を蛍光体スクリーン３上に集束する複数個の電極からなる主電子レンズ部とを有する。
【０００５】
このようなカラー受像管装置において、蛍光体スクリーン３上の画像特性を良好にするためには、電子銃７から放出される３電子ビーム６B ，６G ，６R を適正に集束するようにすることが必要である。しかし上記セルフコンバーゼンス方式インライン型カラー受像管装置のように、電子銃７から放出される３電子ビーム６B ，６G ，６R を偏向する水平偏向磁界をピンクッション形、垂直偏向磁界をバレル形とする非斉一磁界とすると、電子ビーム６B ，６G ，６R は非点収差を受ける。例えばピンクッション形水平偏向磁界について説明すると、図１０（ａ）に示すように、電子ビーム６（６B ，６G ，６R ）は、ピンクッション形水平偏向磁界１０により矢印１１H ，１１V 方向の力を受け、同（ｂ）に示すように、蛍光体スクリーン周辺部上の電子ビームのビームスポット１２は、偏向収差を受け著しく歪む。この電子ビームの受ける偏向収差は、電子ビームが垂直方向に過集束状態となるためにおこるものであり、垂直方向に大きなハロー１３（にじみ）が発生する。この電子ビームの受ける偏向収差は、管が大型になるほど、また広角偏向になるほど大きくなり、蛍光体スクリーン周辺部の解像度を著しく劣化する。
【０００６】
特開昭６１−９９２４９号公報（ＵＳＰ４，８１４，６７０）などには、上記偏向収差による解像度の劣化を解決する電子銃が開示されている。これらの公報に開示されている電子銃は、基本的に図１１（ａ）に示す構造に形成されている。即ち、いずれも第１乃至第５グリッドＧ1 〜Ｇ5 を有し、電子ビームの進行方向に沿って、電子ビーム発生部ＧＥ、４極子レンズＱＬ、最終集束レンズＥＬを形成するものとなっている。その各電子銃の４極子レンズＱＬは、第３、第４グリッドＧ3 ，Ｇ4 の各対向面に、同（ｂ）及び（ｃ）に示す各３個の非円形の電子ビーム通過孔１４a ，１４b ，１４c ，１５a ，１５b ，１５c を設けることにより形成される。
【０００７】
この電子銃による偏向収差の補正を光学レンズで等価的に示すと、図１２に示すようになる。即ち、上記電子銃は、カソードＫから蛍光体スクリーン方向に順次４極子レンズＱＬ、最終集束レンズＥＬを形成するダイナミックフォーカス方式の電子銃であり、カソードＫからの電子ビーム６が蛍光体スクリーン３の中央にランディングする無偏向時には、第３グリッドと第４グリッドの電位をほぼ同じにして、４極子レンズＱＬをほとんど作用させず、実線で示したように電子ビーム６を最終集束レンズＥＬにより蛍光体スクリーン３の中央に適切に集束する。これに対し、偏向時には、第４グリッドの電位を上げて、破線で示したように４極子レンズＱＬを形成して、垂直方向に発散、水平方向に集束させると同時に、最終集束レンズＥＬの垂直、水平両方向の集束作用を弱める。それにより電子ビーム６は、垂直方向には、不足集束となるが、偏向収差（非点収差）による集束作用を受け、適切に集束される。一方、水平方向には、４極子レンズＱＬの集束作用と最終集束レンズＥＬの集束作用の減少により、水平方向の総合的な集束は、ほとんど変化せず、偏向ヨーク８の発生する磁界により、若干不足集束となる。しかしこの電子ビーム６が到達する蛍光体スクリーン３の周辺部は、中央部に比べ電子銃との距離が離れているため、水平方向についても適切に集束される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、電子銃から放出される一列配置の３電子ビームを偏向ヨークの発生する非斉一磁界により偏向するカラー受像管装置は、その非斉一磁界により非点収差を受け、蛍光体スクリーン周辺部のビームスポットが歪む。この電子ビームの受ける偏向収差は管が大型になるほど、また広偏向角になるほど大きくなり、蛍光体スクリーン周辺部の解像度を著しく劣化する。この解像度の劣化を解決する電子銃として、電極を第１乃至第５グリッドで構成し、カソードから蛍光体スクリーン方向に順次電子ビーム発生部、４極子レンズ、最終集束レンズを形成するダイナミックフォーカス方式の電子銃としたものが提案されている。
【０００９】
しかしながらこのようなダイナミックフォーカス方式の電子銃では、第３グリッドと第４グリッドに５〜１０ kＶ程度の２種類の中位の電圧を管外から供給しなければならないため、電圧供給部の耐電圧が問題となる。また各電極に所定の電圧を与えるための接続線が長くなり、管内の耐電圧が低下して、放電やリーク電流などによる電子ビームの集束特性が劣化するなど、カラー受像管装置の性能や信頼性を損なうという問題がある。
【００１０】
そこで、特開平１−２３２６４３号公報（ＵＳＰ４，９４５，２８４）では、複数のグリッドのうち隣接する２つのグリッドを管内で配置した抵抗器で接続し、２つのグリッドのうち最終加速電極に近接する一方にダイナミック電圧を印加し、他方に上記抵抗器を介して上記ダイナミック電圧を印加することにより、管外から供給する中位の電圧を１種類とする電子銃が示されている。
【００１１】
しかしながら、上記抵抗器の抵抗値が２００ kΩ程度と示されており、この抵抗値の設定について十分な考慮がなされていない。即ち、開示されている２００ kΩ程度の抵抗値であると、ダイナミックフォーカス電圧を印加しても、抵抗器で接続されている２つの電極間に電位差が生ぜず、偏向磁界の非点収差を補正する多極子レンズが形成しないため、非点収差の補正は困難である。
【００１２】
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、抵抗器で接続されている２つの電極間に電位差を発生させ、偏向磁界の非点収差を補正する多極子レンズを効果的に形成して非点収差を補正し、画面全域にわたり解像度が高く、且つ電子銃の耐電圧特性の良好な信頼性に富んだカラー受像管装置を構成することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、電子ビーム発生部から放出する少なくとも１本の電子ビームをターゲット上に集束する複数個のグリッドから形成した主電子レンズ部を有する電子銃と、この電子銃から放出した電子ビームをターゲット上に偏向走査する磁界を発生する偏向ヨークとを少なくとも備え、電子銃は少なくとも一つのカソードと複数のグリッドからなり、複数のグリッドのうち隣接する少なくとも二つのグリッドを管内に配置した抵抗器で接続しており、隣接するグリッドの対向面に非円形の電子ビーム通過孔を穿孔し、この隣接するグリッドの少なくとも一方に電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧を印加する電子銃を具備したカラー受像管装置についてのものである。
【００１４】
そして、この発明は、電子銃の複数のグリッドはカソード側からターゲット方向に配置した第１乃至第４のグリッドから少なくともなり、第１乃至第３のグリッドは隣接しており、第４のグリッドには陽極高電圧を印加し、第３のグリッドには陽極高電圧よりも低い直流電圧に前記電子ビームの偏向に同期して変化する電圧を重畳したダイナミック電圧を印加し、第２のグリッドと第３のグリッドは管内に配置された抵抗器を介して少なくとも接続しており、第１のグリッドには第２のグリッドの電圧より低い電圧を印加し、第２、第３のグリッドの間に偏向収差を補正する多極子レンズ形成手段を具備せしめ、第３のグリッドと第２のグリッドとの間の静電容量Ｃａ、第２のグリッドと第１のグリッドとの間の静電容量Ｃｂ、抵抗器の抵抗値Ｒ、水平偏向に同期したダイナミック電圧の周波数ｆH とし、円周率をπとするとき
π2 ・ｆH ・Ｃａ・Ｒ≧１３・（１−γ）
ただし、γ＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ）
の関係にある。
【００１５】
また、この発明は、電子銃の複数のグリッドはカソードからターゲット方向に配置した第１乃至第７グリッドから少なくともなり、第１乃至第６グリッドは隣接しており、第７グリッドには陽極高電圧を印加し、第６グリッドには前記陽極高電圧よりも低い直流電圧に電子ビームの偏向に同期して変化する電圧の重畳したダイナミック電圧を印加し、第５グリッドは第６グリッドと管内に配置された抵抗器を介して少なくとも接続しており、第５、第６グリッドの間に偏向収差を補正する多極子レンズ形成手段を具備せしめ、第４グリッドには第６グリッドの電圧よりも低い電圧を印加し、第４グリッドと第２グリッドは管内で接続しており、第１グリッドには第４グリッドよりも低い電圧を印加し、第６グリッドと第５グリッドとの間の静電容量Ｃａ、第５グリッドと第４グリッドとの間の静電容量Ｃｂ、抵抗器の抵抗値Ｒ、水平偏向に同期したダイナミック電圧の周波数ｆH とし、円周率をπとするとき
π2 ・ｆH ・Ｃａ・Ｒ≧１３・（１−γ）
ただし、γ＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ）
の関係にある。
【００１６】
更に、この発明は、電子銃の複数のグリッドはカソードからターゲット方向に配置した第１乃至第４のグリッドから少なくともなり、第１乃至第３のグリッドは隣接しており、第２、第３のグリッドが第１の抵抗器により接続され、第３、第４のグリッドは第１の抵抗器に接続された第２の抵抗器により接続され、第１のグリッドに所定の電圧を印加し、第４のグリッドに陽極高電圧を印加し、前記第３のグリッドに管外にて電圧供給手段を接続するとともに電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧を印加し、第２、第３のグリッド間に偏向収差を補正する多極子レンズ形成手段を具備せしめ、第３のグリッドと第２のグリッドとの間の静電容量Ｃａ、第２のグリッドと第１のグリッドとの間の静電容量Ｃｂ、第１の抵抗器の抵抗値Ｒ、水平偏向に同期したダイナミック電圧の周波数ｆH とし、円周率をπとするとき
π2 ・ｆH ・Ｃａ・Ｒ≧１３・（１−γ）
ただし、γ＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ）
の関係にある。
【００１７】
また、この発明は、電子銃の複数のグリッドはカソードからターゲット方向に配置した第１乃至第５のグリッドから少なくともなり、第１乃至第３のグリッドは隣接しており、第２、第３のグリッドが第１の抵抗器により接続され、第３、第４のグリッドは第２の抵抗器により接続され、第４、第５のグリッドは第３の抵抗器により接続され、第１のグリッドに所定の電圧を印加し、第５のグリッドに陽極高電圧を印加し、第３のグリッドに管外にて電圧供給手段を接続するとともに電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧を印加し、第２、第３のグリッド間に偏向収差を補正する多極子レンズ形成手段を具備せしめ、第３のグリッドと第２のグリッドとの間の静電容量Ｃａ、第２のグリッドと第１のグリッドとの間の静電容量Ｃｂ、第１の抵抗器の抵抗値Ｒ、水平偏向に同期したダイナミック電圧の周波数ｆH とし、円周率をπとするとき
π2 ・ｆH ・Ｃａ・Ｒ≧１３・（１−γ）
ただし、γ＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ）
の関係にある。
【００１８】
【作用】
上記の構成により、例えば請求項１，２記載の発明の場合（請求項３，４記載の発明の場合も同様）、電子ビームを水平偏向する期間には、
２π・ｆH ・Ｃａ・Ｒ＞＞１
の関係を満足し、第２のグリッドと第３のグリッドの間の静電容量Ｃａと第１のグリッドと第２のグリッドの間の静電容量Ｃｂを介してダイナミック電圧を分割減少して交流的に第２のグリッドに印加することができる。その結果、第２のグリッドと第３のグリッドの電位差が電子ビームの水平偏向に従って大きくなり、第２、第３のグリッドにより形成される多極子レンズが電子ビームの水平偏向に従って強くなる。同時に最終集束レンズの集束作用が弱まる。従って、それにより、水平偏向磁界の非点収差を補正することができる。
【００１９】
その結果、管外から一つの中位の電圧を電子銃に供給するだけで、偏向磁界の非点収差を補正することが可能となり、画面全域にわたり解像度が高く、且つ優れた耐電圧特性を備え、信頼性に富んだ高性能カラー受像管装置とすることができる。これに加え、請求項３，４記載の発明の場合、上記中位の電圧を管外に設けた抵抗器を介して供給することにより、カラー受像管装置の回路コストを大幅に低減することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明する。
図３にその一実施例であるカラー受像管装置を示す。このカラー受像管装置は、パネル１及びこのパネル１に一体に接合されたファンネル２からなる外囲器を有し、そのパネル１の内面に、青、緑、赤に発光するストライプ状の３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン３（ターゲット）が形成され、この蛍光体スクリーン３に対向して、その内側に多数のアパーチャの形成されたシャドウマスク４が装着されている。一方、ファンネル２のネック５内に、同一水平面上を通る一列配置の３電子ビーム２０B ，２０G ，２０R を放出する電子銃２１が配設されている。またファンネル２の外側に偏向ヨーク８が装着されている。そして、上記電子銃２１から放出される３電子ビーム２０B ，２０G ，２０R を偏向ヨーク８の発生する水平及び垂直偏向磁界により偏向し、シャドウマスク４を介して蛍光体スクリーン３を水平、垂直走査することにより、カラー画像を表示する構造に形成されている。
【００２１】
上記電子銃２１は、図１（請求項１，２に対応）に示すように、水平方向（Ｈ軸方向）に一列配置された３個のカソードＫ、これらカソードＫを各別に加熱するヒータＨ、上記カソードから順次所定間隔離間して蛍光体スクリーン方向に配置された第１乃至第７グリッドＧ1 〜Ｇ7 を有する。その第５グリッドＧ5 （第２のグリッド）と第６グリッドＧ6 （第３のグリッド）とは、管内に配置された抵抗器２２を介して電気的に接続されている。
【００２２】
その第１及び第２グリッドＧ1 ，Ｇ2 は、板状電極からなり、その板面に３個のカソードＫに対応して、比較的小さな３個のほぼ円形電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。
【００２３】
第３乃至第６グリッドＧ3 〜Ｇ6 は、それぞれ筒状電極からなり、その第３グリッドＧ3 の第２グリッドＧ2 との対向面には、３個のカソードＫに対応して第２グリッドＧ2 の電子ビーム通過孔よりも大きな３個のほぼ円形の電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。また、この第３グリッドＧ3 の第４グリッドＧ4 （第１のグリッド）との対向面、第４グリッドＧ4 と第５グリッドＧ5 の第４グリッドＧ4 との対向面及び第６グリッドＧ6 の第７グリッドＧ7 （第４のグリッド）との対向面には、それぞれ３個のカソードＫに対応して第３グリッドＧ3 の第２グリッドＧ2 との対向面の電子ビーム通過孔よりも更に大きな３個のほぼ円形の電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。更に第５グリッドＧ5 の第６グリッドＧ6 との対向面には、図２（ａ）に示すように、３個のカソードに対応して垂直方向（Ｖ軸方向）を長径とする実質的に縦長の３個の電子ビーム通過孔２４a ，２４b ，２４c が一列配置に設けられている。これに対して第６グリッドＧ6 の第５グリッドＧ5 との対向面には、同（ｂ）示すように、３個のカソードＫに対応して水平方向を長径とする実質的に横長の３個の電子ビーム通過孔２５a ，２５b ，２５c が一列配置に設けられている。第７グリッドＧ7 は、カップ状電極からなり、その第６グリッドＧ6 との対向面には、３個のカソードに対応して上記第６グリッドＧ6 の第７グリッドＧ7 との対向面の電子ビーム通過孔と同じ大きさの３個のほぼ円形の電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。
【００２４】
この電子銃２１では、カソードＫ及び第１乃至第３グリッドＧ1 〜Ｇ3 により、カソードＫからの電子放出を制御し且つ放出された電子を加速集束して電子ビームを形成する電子ビーム発生部ＧＥが形成され、第３乃至第７グリッドＧ3 〜Ｇ7 により、その電子ビームを蛍光体スクリーン上に集束する主電子レンズ部ＭＬが形成される。この主電子レンズ部ＭＬには、実質的に縦長の電子ビーム通過孔２４a ，２４b ，２４c の形成された第５グリッドＧ5 と実質的に横長の電子ビーム通過孔２５a ，２５b ，２５c の形成された第６グリッドＧ6 との間に多極子レンズＱＬが形成され、第６グリッドＧ6 と第７グリッドＧ7 との間に最終集束レンズＥＬが形成される。
【００２５】
このような電子銃２１において、第７グリッドＧ7 には、ファンネルに設けられた陽極端子２７（図３参照）を介して高圧電源２８から２５〜３５ kＶの陽極高電圧Ｅb が印加される。また第６グリッドＧ6 と第３グリッドＧ3 とは管内で接続され、これら第３、６グリッドＧ3 ，Ｇ6 には、ネック端部のステム２９を気密に貫通するステムピン３０（図３参照）を介して電子銃電源３１から供給される陽極高電圧Ｅb の２０〜３５％程度の電圧を基準電圧Ｖf （直流電圧）として、この基準電圧Ｖf に電子ビームの偏向に同期して変化するパラボラ状の電圧Ｖd の重畳されたダイナミックフォーカス電圧が印加される。この第６グリッドＧ6 に抵抗器２２を介して接続された第５グリッドＧ5 には、後述する電圧が印加される。更に第２グリッドＧ2 と第４グリッドＧ4 とは管内で接続され、これら第２、４グリッドＧ2 ，Ｇ4 には、ステム２９を気密に貫通するステムピン３０を介して電子銃電源３１から５００〜１０００Ｖのカットオフ電圧が供給され、第１グリッドＧ1 は接地され、カソードＫには、電子銃電源３１から１００〜２００Ｖの直流電圧に映像信号を重畳した電圧が供給される。
【００２６】
上記第５グリッドＧ5 に印加される電圧については、抵抗器２２を介して第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧の少なくとも直流電圧成分が供給され、これに第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 との対向面間の静電容量Ｃａにより第６グリッドＧ6 と静電的に結合させ、この静電容量Ｃａを介して誘導されるダイナミックフォーカス電圧の交流成分の重畳された電圧が印加される。
【００２７】
この第５グリッドＧ5 に印加される電圧の交流成分ｅd は、図４に電気的な等価回路で示すように、抵抗器２２の抵抗値をＲ、第５グリッドＧ5 と第４グリッドＧ4 との対向面間の静電容量をＣｂ、第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧をＶd 、その周波数をｆ、位相差をφ、円周率をπとし、
ω＝２πｆ
ｊ2 ＝−１
とすると、数１で表される。
【００２８】
【数１】
ただし、τ＝Ｒ・Ｃａ
γ＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ）
その位相差をφは、数２で表される。
【００３０】
【数２】
なお、上記静電容量Ｃａ，Ｃｂの大きさは、それぞれ対向グリッドＧ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 の間隔及び対向面積により決定される。これら各グリッドＧ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 の対向面積が略同じ場合には、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 の調整をｇａ、第４グリッドＧ4 と第５グリッドＧ5 の調整をｇｂとすることにより、
γ＝ｇｂ／（ｇａ＋ｇｂ）
と表すことができる。
【００３２】
上式において、ω・Ｃａ・Ｒ即ち２π・ｆ・Ｃａ・Ｒの値は、ダイナミックフォーカス電圧の周波数ｆで変化するので、静電容量Ｃａと抵抗値Ｒを適切に選定して水平偏向周波数ｆH により、第５グリッドＧ5 に誘導される電圧ｅd を適切に設定することができる。即ち、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 との電位差を生じさせ、第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 間に多極子レンズを形成させて、偏向磁界の非点収差を補正することが可能である。
【００３３】
つまり、
２π・ｆH ・Ｃａ・Ｒ＞＞１
とすると、第５グリッドＧ5 に第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧の交流成分Ｖd の約γ（＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ））倍を重畳することができる。例えばＣａ＝Ｃｂの場合には、図５に示すように、電子ビームの偏向に同期して変化するパラボラ状の電圧Ｖd の５０％（５０％Ｖd ）を第５グリッドＧ5 の電極に重畳することができ、第５グリッドＧ5 の電圧を曲線３３で示したように、曲線３４で示した第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧に同期して変化させ、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 との電位差を電子ビームの偏向に従って大きくすることができる。
【００３４】
従って、抵抗値Ｒと電極間の静電容量、及びダイナミック電圧の周波数ｆを上述したように選択し、第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 の対向するビーム通過孔をそれぞれ図２（ａ），（ｂ）に示すように構成することにより、これら第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 間に形成される多極子レンズの水平方向に集束、垂直方向に発散する作用を電子ビームの偏向に従って大きくすることができ、同時に最終集束レンズＥＬの集束作用を弱めて、水平偏向磁界の非点収差を補正するものとすることができる。なお、ＴH は、水平偏向の１周期である。
【００３５】
ここで、実際のカラー受像管では、画面の出画範囲よりも水平方向に４〜８％広い範囲をオーバースキャンするので、４π／１０４rad 程度の位相差が許容される。従って、これを考慮すると、
π2 ・ｆH ・Ｃａ・Ｒ≧１３・（１−γ）
となり、
Ｒ≧１３・（１−γ）／（π2 ・ｆH ・Ｃａ）
の条件を満たせばよいことになる。
【００３６】
ここで、電極間の静電容量は約２ pＦ程度であるから、Ｃａ＝Ｃｂ＝２ pＦ、水平偏向周波数ｆH を１５．７５ kＨZ とすると、
Ｒ≧２０．９ MΩ
となり、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 とを接続する抵抗器２２の抵抗値Ｒを２０．９ MΩ以上に設定することにより、実用上位相差の問題をなくして第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧の約５０％を第５グリッドＧ5 に誘導することができる。
【００３７】
なお、上記実施例では、
Ｃａ＝Ｃｂ
としたが、本発明はこれに限らず、ＣａとＣｂを実用的範囲で調整し、重畳電圧の割合を設定した場合にも適用できる。
【００３８】
次に、この発明の他の実施例について説明する。この実施例において電子銃２１は、図６（請求項３に対応）に示すように、水平方向（Ｈ軸方向）に一列配置された３個のカソードＫ、これらカソードＫを各別に加熱するヒータＨ、上記カソードから順次所定間隔離間して蛍光体スクリーン方向に配置された第１乃至第３グリッドＧ1 〜Ｇ3 、第４グリッドＧ4 （第１のグリッド）、第５グリッドＧ5 （第２のグリッド）、第６グリッドＧ6 （第３のグリッド）、第７グリッドＧ7 （第４のグリッド）を有する。第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 とは、電子銃に接近して管内に配置された第１の抵抗器２２１を介して電気的に接続されている。また第６グリッドＧ6 と第７グリッドＧ7 とは、電子銃に接近して管内に配置され上記第１の抵抗器２２１に直列に接続された第２の抵抗器２２２を介して電気的に接続されている。更に第６グリッドＧ6 は、ネック端部のステム２９（図３参照）を気密に貫通するステムピン２０を介して管外に配置された可変抵抗器５０の一端に接続されている。この可変抵抗器５０の他端は接地されている。
【００３９】
その第１及び第２グリッドＧ1 ，Ｇ2 は、板状電極からなり、その板面に３個のカソードＫに対応して、比較的小さな３個のほぼ円形電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。
【００４０】
第３乃至第７グリッドＧ3 〜Ｇ7 は、それぞれ筒状電極からなり、その第３グリッドＧ3 の第２グリッドＧ2 との対向面には、３個のカソードＫに対応して第２グリッドＧ2 の電子ビーム通過孔よりも大きな３個のほぼ円形の電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。またこの第３グリッドＧ3 の第４グリッドＧ4 との対向面および第４グリッドＧ4 には、それぞれ３個のカソードＫに対応して上記第３グリッドＧ3 の第２グリッドＧ2 との対向面の電子ビーム通過孔よりも大きな３個のほぼ円形の電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。また第５グリッドＧ5 の第４グリッドＧ4 との対向面、第６グリッドＧ6 の第７グリッドＧ7 との対向面および第７グリッドＧ7 には、それぞれ３個のカソードＫに対応して第４グリッドＧ4 の電子ビーム通過孔よりもさらに大きな３個のほぼ円形の電子ビーム通過孔が一列配置に設けられている。更に第５グリッドＧ5 の第６グリッドＧ6 との対向面には、図２（ａ）に示すように、３個のカソードに対応して垂直方向（Ｖ軸方向）を長径とする実質的に縦長の３個の電子ビーム通過孔２４a ，２４b ，２４c が一列配置に設けられている。これに対して第６グリッドＧ6 の第５グリッドＧ5 との対向面には、同（ｂ）示すように、３個のカソードＫに対応して水平方向を長径とする実質的に横長の３個の電子ビーム通過孔２５a ，２５b ，２５c が一列配置に設けられている。
【００４１】
この電子銃２１では、カソードＫ及び第１乃至第３グリッドＧ1 〜Ｇ3 により、カソードＫからの電子放出を制御し且つ放出された電子を加速集束して電子ビームを形成する電子ビーム発生部ＧＥが形成され、第３乃至第７グリッドＧ3 〜Ｇ7 により、その電子ビームを蛍光体スクリーン上に集束する主電子レンズ部ＭＬが形成される。この主電子レンズ部ＭＬには、実質的に縦長の電子ビーム通過孔２４a ，２４b ，２４c の形成された第５グリッドＧ5 と実質的に横長の電子ビーム通過孔２５a ，２５b ，２５c の形成された第６グリッドＧ6 との間に多極子レンズＱＬが形成され、第６グリッドＧ6 と第７グリッドＧ7 との間に最終集束レンズＥＬが形成される。
【００４２】
このような電子銃２１において、第７グリッドＧ7 には、ファンネルに設けられた陽極端子２７（図３参照）を介して高圧電源２８から２５〜３５ kＶの陽極高電圧Ｅb が印加される。また第６グリッドＧ6 と第３グリッドＧ3 とは管内で接続され、これら第３、６グリッドＧ3 ，Ｇ6 には、第６グリッドＧ6 と第７グリッドＧ7 に接続された第２の抵抗器２２２及び管外に配置された可変抵抗器５０により第７グリッドＧ7 に供給される陽極高電圧Ｅb を抵抗分割して、陽極高電圧Ｅb の２０〜３５％程度の電圧を基準電圧Ｖf （直流電圧）として供給され、電子銃電源３１からこの基準電圧Ｖf に電子ビームの偏向に同期して変化するパラボラ状の電圧Ｖd の重畳されたダイナミックフォーカス電圧が印加される。この第６グリッドＧ6 に第１の抵抗器２２１を介して接続された第５グリッドＧ5 には、後述する電圧が印加される。さらに第４グリッドＧ4 と第２グリッドＧ4 とは管内で接続され、これら第２、４グリッドＧ2 ，Ｇ4 には、ステム２９を気密に貫通するステムピン３０を介して電子銃電源３１から５００〜１０００Ｖのカットオフ電圧が供給される。第１グリッドＧ1 は接地され、カソードＫには、電子銃電源３１から１００〜２００Ｖの直流電圧に映像信号を重畳した電圧が供給される。
【００４３】
上記第５グリッドＧ5 に印加される電圧については、第１の抵抗器２２１を介して第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧の少なくとも直流電圧成分が供給され、これに第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 との対向面間の静電容量Ｃａにより第６グリッドＧ6 と静電的に結合させ、この静電容量Ｃａを介して誘導されるダイナミックフォーカス電圧の交流成分の重畳された電圧が印加される。
【００４４】
この第５グリッドＧ5 に印加される電圧の交流成分ｅd は、図７に電気的な等価回路で示すように、第１の抵抗器２２１の抵抗値をＲ、第５グリッドＧ5 と第４グリッドＧ4 との対向面間の静電容量をＣｂ、第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧をＶd 、その周波数をｆ、位相差をφ、円周率をπとし、
ω＝２πｆ
ｊ2 ＝−１
とすると、数１で表され、その位相差をφは、数２で表される。
【００４５】
なお、上記静電容量Ｃａ，Ｃｂの大きさは、それぞれ対向グリッドＧ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 の間隔及び対向面積により決定される。これら各グリッドＧ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 の対向面積が略同じ場合には、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 の調整をｇａ、第４グリッドＧ4 と第５グリッドＧ5 の調整をｇｂとすることにより、
γ＝ｇｂ／（ｇａ＋ｇｂ）
と表すことができる。
【００４６】
上式において、ω・Ｃａ・Ｒ即ち２π・ｆ・Ｃａ・Ｒの値は、ダイナミックフォーカス電圧の周波数ｆで変化するので、静電容量Ｃａと抵抗値Ｒを適切に選定して水平偏向周波数ｆH により、第５グリッドＧ5 に誘導される電圧ｅd を適切に設定することができる。即ち、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 との電位差を生じさせ、第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 間に多極子レンズを形成させて、偏向磁界の非点収差を補正することが可能である。
【００４７】
つまり、
２π・ｆH ・Ｃａ・Ｒ＞＞１
とすると、第５グリッドＧ5 に第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧の交流成分Ｖd の約γ（＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ））倍を重畳することができる。例えばＣａ＝Ｃｂの場合には、図５に示すように、電子ビームの偏向に同期して変化するパラボラ状の電圧Ｖd の５０％（５０％Ｖd ）を第５グリッドＧ5 の電極に重畳することができ、第５グリッドＧ5 の電圧を曲線３３で示したように、曲線３４で示した第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧に同期して変化させ、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 との電位差を電子ビームの偏向に従って大きくすることができる。
【００４８】
従って、抵抗値Ｒと電極間の静電容量、及びダイナミック電圧の周波数ｆを上述したように選択し、第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 の対向するビーム通過孔をそれぞれ図２（ａ），（ｂ）に示すように構成することにより、これら第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 間に形成される多極子レンズの水平方向に集束、垂直方向に発散する作用を電子ビームの偏向に従って大きくすることができ、同時に最終集束レンズＥＬの集束作用を弱めて、水平偏向磁界の非点収差を補正するものとすることができる。なお、ＴH は、水平偏向の１周期である。
【００４９】
つまり、
２π・ｆH ・Ｃａ・Ｒ＞＞１
とすると、前の実施例と同様に、第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 間に形成される多極子レンズの水平方向に集束、垂直方向に発散する作用を電子ビームの偏向に従って大きくすることができ、同時に最終集束レンズＥＬの集束作用を弱めて、水平偏向磁界の非点収差を補正するものとすることができる。
【００５０】
そこで、前の実施例と同様の設定により、
Ｒ≧２０．９ MΩ
となり、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 とを接続する第１の抵抗器２２１の抵抗値Ｒを２０．９ MΩ以上に設定することにより、実用上位相差の問題をなくして第６グリッドＧ6 に印加されるダイナミックフォーカス電圧の約５０％を第５グリッドＧ5 に誘導することができる。
【００５１】
次に、この発明の更に他の実施例について説明する。図８（請求項４に対応）にその電子銃を示す。この電子銃は、図６に示した実施例の電子銃の第６グリッドと第７グリッドとの間に筒状の中間電極Ｇm を配置したもので、水平方向（Ｈ軸方向）に一列配置された３個のカソードＫ、これらカソードＫを各別に加熱するヒータＨ、上記カソードから順次所定間隔離間して蛍光体スクリーン方向に配置された第１乃至第３グリッドＧ1 〜Ｇ3 、第４グリッドＧ4 （第１のグリッド）、第５グリッドＧ5 （第２のグリッド）、第６グリッドＧ6 （第３のグリッド）、中間電極Ｇm （第４のグリッド）、第７グリッドＧ7 （第５のグリッド）を有する。この電子銃において、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 とは電子銃に接近して管内に配置された第１の抵抗器２２１を介して電気的に接続され、第６グリッドＧ6 と中間電極Ｇm とは第２の抵抗器２２２を介して電気的に接続され、中間電極Ｇm と第７グリッドＧ7 とが第３の抵抗器２２３を介して接続されたものとなっている。その他の構造については、図６に示した実施例の電子銃と同じであるので、同一部分に同一符号を付して、その説明を省略する。
【００５２】
この電子銃２１では、第７グリッドＧ7 にファンネルに設けられた陽極端子３１を介して高圧電源から２５〜３５ kＶの陽極高電圧Ｅb が印加される。中間電極Ｇm 及び管内で接続された第６、第３グリッドＧ6 、Ｇ3 には、それぞれ第６グリッドＧ6 と中間電極Ｇm とに接続された第２の抵抗器２２２、中間電極Ｇm と第７グリッドＧ7 に接続された第３の抵抗器２２３及び管外に配置された可変抵抗器５０により第７グリッドＧ7 に供給される陽極高電圧Ｅb を抵抗分割して、中間電極Ｇm に陽極高電圧Ｅb の５０〜８０％、第６、第３グリッドＧ6 、Ｇ3 に２０〜３５％程度の電圧が印加される。特に第６、第３グリッドＧ6 、Ｇ3 には、上記陽極高電圧Ｅb の２０〜３５％程度の電圧を基準電圧Ｖf （直流電圧）とし、この基準電圧Ｖf に電子銃電源から供給される電子ビームの偏向に同期して変化するパラボラ状の電圧Ｖd の重畳されたダイナミックフォーカス電圧が印加される。なお、第５、第２、第１グリッドＧ5 ，Ｇ2 ，Ｇ1 及びカソードＫには、それぞれ図６に示した実施例の電子銃と同じ電圧が印加される。
【００５３】
それにより、この電子銃２１では、カソードＫ及び第１乃至第３グリッドＧ1 〜Ｇ3 により、カソードＫからの電子放出を制御し且つ放出された電子を加速集束して電子ビームを形成する電子ビーム発生部ＧＥが形成され、第３乃至第７グリッドＧ3 〜Ｇ7 により、その電子ビームを蛍光体スクリーン上に集束する主電子レンズ部ＭＬが形成される。この主電子レンズ部ＭＬには、実質的に縦長の電子ビーム通過孔２４a ，２４b ，２４c の形成された第５グリッドＧ5 と実質的に横長の電子ビーム通過孔２５a ，２５b ，２５c の形成された第６グリッドＧ6 との間に多極子レンズＱＬが形成され、第６グリッドＧ6 と第７グリッドＧ7 との間に最終集束レンズＥＬが形成される。この最終集束レンズＥＬは、第６グリッドＧ6 と第７グリッドＧ7 との間に中間電極Ｇm が介在することにより、実質的に電界の拡張された大口径電子レンズとなっている。
【００５４】
このように電子銃を構成すると、第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 との間に形成される多極子レンズは、図６に示した実施例の電子銃と同様に作用して、偏向磁界の非点収差を補正する。更にこの多極子レンズに偏向周波数に応じた選択作用をもたせることができる。しかも、第６グリッドＧ6 を管外に設けた可変抵抗器２６に接続することにより中位の電圧を容易に供給でき、カラー受像管装置の回路コストを大幅に低減することができる。更に最終集束レンズを大口径電子レンズとしたので、球面収差が小さくなり、電子ビームを蛍光体スクリーン上に良好に集束することができる。その結果、画面全域にわたり解像度が高く、且つ優れた耐電圧特性を備え、信頼性に富んだカラー受像管装置とすることができる。
【００５５】
なお、今までの実施例では、最終集束レンズが軸対称のＢＰＦ型の電子銃及び拡張電界型電子レンズからなる電子銃について説明したが、この発明は、これら電子銃に限定されるものではなく、その他の対称電子レンズや非対称電子レンズ、更にはこれら電子レンズを複合した電子レンズからなる電子銃を備えるカラー受像管装置にも適用できる。
【００５６】
【発明の効果】
この発明は、電子ビーム発生部から放出する少なくとも１本の電子ビームをターゲット上に集束する複数個のグリッドから形成した主電子レンズ部を有する電子銃と、この電子銃から放出した電子ビームをターゲット上に偏向走査する磁界を発生する偏向ヨークとを少なくとも備え、電子銃は少なくとも一つのカソードと複数のグリッドからなり、複数のグリッドのうち隣接する少なくとも二つのグリッドを管内に配置した抵抗器で接続しており、隣接するグリッドの対向面に非円形の電子ビーム通過孔を穿孔し、この隣接するグリッドの少なくとも一方に電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧を印加する電子銃を具備したカラー受像管装置について、抵抗器で接続されたグリッド間の静電容量、抵抗器の抵抗値、水平偏向に同期したダイナミック電圧の周波数を所定の関係を満足するように設定することにより、管外から一つの中位の電圧を電子銃に供給するだけで、偏向磁界の非点収差を補正することが可能となる。更に、その非点収差を補正する多極子レンズを偏向周波数に応じた選択作用をもたせることが可能となり、画面全域にわたり解像度が高く、且つ優れた耐電圧特性を備え、信頼性に富んだ高性能カラー受像管装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例における電子銃の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）はその電子銃の第５グリッドの第６グリッドとの対向面の電子ビーム通過孔の形状を示す図、図２（ｂ）は第６グリッドの第５グリッドとの対向面の電子ビーム通過孔の形状を示す図である。
【図３】この発明の一実施例におけるカラー受像管装置の構成を示す図である。
【図４】上記電子銃の第４、第５、第６グリッドの電気的な等価回路図である。
【図５】上記電子銃の第５、第６グリッドに印加される電圧波形を説明するための図である。
【図６】この発明の他の実施例における電子銃の構成を示す図である。
【図７】上記電子銃の第４、第５、第６グリッドの電気的な等価回路図である。
【図８】この発明の更に他の実施例における電子銃の構成を示す図である。
【図９】従来のカラー受像管装置の構成を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は電子ビームに対するピンクッション形水平偏向磁界の作用を説明するための図、図１０（ｂ）はその結果生ずる蛍光体スクリーン上のビームスポットの形状を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は従来の改良された電子銃の構成を示す図、図１１（ｂ）はその第３グリッドの第４グリッドとの対向面の電子ビーム通過孔の形状を示す図、図１１（ｃ）は第４グリッドの第３グリッドとの対向面の電子ビーム通過孔の形状を示す図である。
【図１２】上記改良された電子銃の主電子レンズ部の作用を説明するための図である。
【符号の説明】
１…パネル
３…蛍光体スクリーン
８…偏向ヨーク
２０B ，２０G ，２０R …３電子ビーム
２１…電子銃
２２…抵抗器
２４a ，２４b ，２４c …電子ビーム通過孔
２５a ，２５b ，２５c …電子ビーム通過孔
２７…陽極端子
２９…ステム
３０…ステムピン
ＥＬ…最終集束レンズ
Ｋ…カソード
Ｇ1 …第１グリッド
Ｇ2 …第２グリッド
Ｇ3 …第３グリッド
Ｇ4 …第４グリッド
Ｇ5 …第５グリッド
Ｇ6 …第６グリッド
Ｇ7 …第７グリッド
ＧＥ…電子ビーム発生部
ＭＬ…主電子レンズ部
ＱＬ…多極子レンズ
２２１…第１の抵抗器
２２２…第２の抵抗器
２２３…第３の抵抗器
５０…可変抵抗器
ＥＬ…最終集束レンズ
Ｋ…カソード
Ｇm …中間電極
ＧＥ…電子ビーム発生部
ＭＬ…主電子レンズ部
ＱＬ…多極子レンズ
Claims (5)
- 電子ビーム発生部から放出する少なくとも１本の電子ビームをターゲット上に集束する複数個のグリッドから形成した主電子レンズ部を有する電子銃と、この電子銃から放出した電子ビームをターゲット上に偏向走査する磁界を発生する偏向ヨークとを少なくとも備え、前記電子銃は少なくとも一つのカソードと複数のグリッドからなり、前記複数のグリッドのうち隣接する少なくとも２つのグリッドを管内に配置した抵抗器で接続しており、前記隣接するグリッドの対向面に非円形の電子ビーム通過孔を穿孔し、この隣接するグリッドの少なくとも一方に電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧を印加する電子銃を具備したカラー受像管装置において、
前記電子銃の前記複数のグリッドは前記カソード側からターゲット方向に配置した第１乃至第４のグリッドから少なくともなり、前記第１乃至第３のグリッドは隣接しており、前記第４のグリッドには陽極高電圧を印加し、前記第３のグリッドには前記陽極高電圧よりも低い直流電圧に前記電子ビームの偏向に同期して変化する電圧を重畳したダイナミック電圧を印加し、前記第２のグリッドと前記第３のグリッドは管内に配置された抵抗器を介して少なくとも接続しており
前記第１のグリッドには前記第２のグリッドの電圧より低い電圧を印加し、前記第２、第３のグリッドの間に偏向収差を補正する多極子レンズ形成手段を具備せしめ、
前記第３のグリッドと前記第２のグリッドとの間の静電容量Ｃａ、前記第２のグリッドと前記第１のグリッドとの間の静電容量Ｃｂ、前記抵抗器の抵抗値Ｒ、水平偏向に同期したダイナミック電圧の周波数ｆH とし、円周率をπとするとき
π2 ・ｆH ・Ｃａ・Ｒ≧１３・（１−γ）
ただし、γ＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ）
の関係にあることを特徴とするカラー受像管装置。 - 電子ビーム発生部から放出する少なくとも１本の電子ビームをターゲット上に集束する複数個のグリッドから形成した主電子レンズ部を有する電子銃と、この電子銃から放出した電子ビームをターゲット上に偏向走査する磁界を発生する偏向ヨークとを少なくとも備え、前記電子銃は少なくとも一つのカソードと複数のグリッドからなり、前記複数のグリッドのうち隣接する少なくとも二つのグリッドを管内に配置した抵抗器で接続しており、前記隣接するグリッドの対向面に非円形の電子ビーム通過孔を穿孔し、この隣接するグリッドの少なくとも一方に電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧を印加する電子銃を具備したカラー受像管装置において、
前記電子銃の前記複数のグリッドは前記カソードからターゲット方向に配置した第１乃至第７グリッドから少なくともなり、前記第１乃至第６グリッドは隣接しており、第７グリッドには陽極高電圧を印加し、第６グリッドには前記陽極高電圧よりも低い直流電圧に前記電子ビームの偏向に同期して変化する電圧の重畳したダイナミック電圧を印加し、第５グリッドは第６グリッドと管内に配置された抵抗器を介して少なくとも接続しており、前記第５、第６グリッドの間に偏向収差を補正する多極子レンズ形成手段を具備せしめ、
前記第４グリッドには前記第６グリッドの電圧よりも低い電圧を印加し、第４グリッドと第２グリッドは管内で接続しており、
前記第１グリッドには前記第４グリッドよりも低い電圧を印加し、
前記第６グリッドと前記第５グリッドとの間の静電容量Ｃａ、前記第５グリッドと前記第４グリッドとの間の静電容量Ｃｂ、前記抵抗器の抵抗値Ｒ、水平偏向に同期したダイナミック電圧の周波数ｆH とし、円周率をπとするとき
π2 ・ｆH ・Ｃａ・Ｒ≧１３・（１−γ）
ただし、γ＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ）
の関係にあることを特徴とするカラー受像管装置。 - 電子ビーム発生部から放出する少なくとも１本の電子ビームをターゲット上に集束する複数個のグリッドから形成した主電子レンズ部を有する電子銃と、この電子銃から放出した電子ビームをターゲット上に偏向走査する磁界を発生する偏向ヨークとを少なくとも備え、前記電子銃は少なくとも一つのカソードと複数のグリッドからなり、前記複数のグリッドのうち隣接する少なくとも二つのグリッドを管内に配置した抵抗器で接続しており、前記隣接するグリッドの対向面に非円形の電子ビーム通過孔を穿孔し、この隣接するグリッドの少なくとも一方に電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧を印加する電子銃を具備したカラー受像管装置において、
前記電子銃の前記複数のグリッドは前記カソードからターゲット方向に配置した第１乃至第４のグリッドから少なくともなり、前記第１乃至第３のグリッドは隣接しており、前記第２、第３のグリッドが第１の抵抗器により接続され、前記第３、第４のグリッドは前記第１の抵抗器に接続された第２の抵抗器により接続され、前記第１のグリッドに所定の電圧を印加し、前記第４のグリッドに陽極高電圧を印加し、前記第３のグリッドに管外にて電圧供給手段を接続するとともに前記電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧を印加し、
前記第２、第３のグリッド間に偏向収差を補正する多極子レンズ形成手段を具備せしめ、
前記第３のグリッドと前記第２のグリッドとの間の静電容量Ｃａ、前記第２のグリッドと前記第１のグリッドとの間の静電容量Ｃｂ、前記第１の抵抗器の抵抗値Ｒ、水平偏向に同期したダイナミック電圧の周波数ｆH とし、円周率をπとするとき
π2 ・ｆH ・Ｃａ・Ｒ≧１３・（１−γ）
ただし、γ＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ）
の関係にあることを特徴とするカラー受像管装置。 - 電子ビーム発生部から放出する少なくとも１本の電子ビームをターゲット上に集束する複数個のグリッドから形成した主電子レンズ部を有する電子銃と、この電子銃から放出した電子ビームをターゲット上に偏向走査する磁界を発生する偏向ヨークとを少なくとも備え、前記電子銃は少なくとも一つのカソードと複数のグリッドからなり、前記複数のグリッドのうち隣接する少なくとも二つのグリッドを管内に配置した抵抗器で接続しており、前記隣接するグリッドの対向面に非円形の電子ビーム通過孔を穿孔し、この隣接するグリッドの少なくとも一方に電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧を印加する電子銃を具備したカラー受像管装置において、
前記電子銃の前記複数のグリッドは前記カソードからターゲット方向に配置した第１乃至第５のグリッドから少なくともなり、前記第１乃至第３のグリッドは隣接しており、前記第２、第３のグリッドが第１の抵抗器により接続され、前記第３、第４のグリッドは第２の抵抗器により接続され、前記第４、第５のグリッドは第３の抵抗器により接続され、前記第１のグリッドに所定の電圧を印加し、前記第５のグリッドに陽極高電圧を印加し、前記第３のグリッドに管外にて電圧供給手段を接続するとともに前記電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧を印加し、
前記第２、第３のグリッド間に偏向収差を補正する多極子レンズ形成手段を具備せしめ、
前記第３のグリッドと前記第２のグリッドとの間の静電容量Ｃａ、前記第２のグリッドと前記第１のグリッドとの間の静電容量Ｃｂ、前記第１の抵抗器の抵抗値Ｒ、水平偏向に同期したダイナミック電圧の周波数ｆH とし、円周率をπとするとき
π2 ・ｆH ・Ｃａ・Ｒ≧１３・（１−γ）
ただし、γ＝Ｃａ／（Ｃａ＋Ｃｂ）
の関係にあることを特徴とするカラー受像管装置。 - 請求項１乃至４項記載のカラー受像管装置において、グリッド間の静電容量Ｃａ，Ｃｂを形成するグリッド間の間隔をそれぞれｇａ，ｇｂとしたとき、
γ＝ｇｂ／（ｇａ＋ｇｂ）
の関係にあることを特徴とするカラー受像管装置。
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