JP3739824B2 - 陰極線管用インライン形電子銃 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は陰極線管用インライン形電子銃に関し、特に電子銃の３極部の加速電極を分離形成して、高電流領域における電子ビームの発散角の急激な上昇によるフォーカス特性の劣化現像を防止するようにした陰極線管用電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にインライン形電子銃の各電極（制御電極、加速電極、フォーカス電極）は陰極（カソード）から発生された電子ビームがスクリーンに到達するように電子ビームが通過する経路に対して垂直に互いに一定間隔を置いて位置している。
【０００３】
このような電子銃を有する陰極線管は図１に示すように、電子ビーム（１３）を放出する陰極（３）から放出された電子ビーム（１３）を制御する制御電極（４）と、陰極面の熱電子を加速する加速電極（５）と、上記加速電極（５）を通過した電子ビーム（１３）を蛍光面（１１）に集束する第１，第２加速／集束電極（６，７）と、上記第１，第２加速／集束電極（７）上部に位置するシールドカップ（９）と、ステムピン（１）から供給された電源によって発熱するヒータ（２）と、マスク（１０）、偏向ヨーク（１２）及びネック（１４）とで構成される。
【０００４】
このように構成された陰極線管の動作を以下に簡単に説明する。陰極（３）内部のヒータ（２）が発熱すると、陰極（３）から電子が放出されて、放出電子の集りの電子ビーム（１３）は制御電極（４）によって経路が制御される。制御された電子ビーム（１３）は加速電極（５）によって加速され、主レンズ形成電極の第１，第２加速／集束電極（６，７）を通過してフォーカシングされた後、蛍光面（１１）内面に設置されたマスク（１０）を通過して蛍光面（１１）に衝突する。電子ビームの衝突による発光で陰極線管は画像を表示することになる。このような一般的な陰極線管において、従来のインライン形電子銃の３極部の構造を図２に示す。加速電極（５）上には各孔に対してインライン方向（水平方向）の幅が垂直方向の幅より大きなスロットが電極面に後退して設置されている。
【０００５】
図３に示すように、陰極（３）から放射された電子ビーム（１３）は加速電極（５）と集束電極（４）との間に形成される静電レンズの影響で一点に集った後、再放射されるクロスオーバ現像が現われる。このように電子ビーム（１３）はクロスオーバ（４１）を形成した後、加速電極部（５）レンズによって集束及び発散作用をして主レンズに向けて放射される。
【０００６】
ところが、加速電極（５）上の後退部（スロット１５）によって構造的に水平側加速電極が垂直側加速電極より厚くなり、電子ビーム（１３）の水平発散角が垂直発散角より大きくなって横長形電子ビームが形成される。横長形電子ビームは偏向ヨーク（１２）の磁界によって垂直電子ビーム集束現像を減少することが出来て、電子ビームの電子衝突及び反撥力による上昇を防止する作用をする。
【０００７】
しかし、電子ビームが放射された後、クロスオーバの形成が高速に進行されるので高電流領域では電子ビームが低電流領域に比べて急激な発散力の上昇を来して電子ビームが主レンズ部で球面収差（レンズの中心部と周辺部の屈折率が異なるために発生する収差）を越えてフォーカス特性上の問題を発生する。また、横長形の電子ビームの形成のためのスロットは製造過程で片心及び変形のおそれがあって、製造工程が難しい短所があった。また、第１加速／集束電極の電圧変化による外廓ビームの中央ビームへの集束力の変化が発生して製造作業上の問題点及び品質特性を低下させる問題があった。
【０００８】
本発明の目的は電子銃の３極部の加速電極を分離形成して高電流領域で電子ビームの発散角が急激に大きくなり、発生されるフォーカス特性の劣化現像を防止することが出来る陰極線管用インライン形電子銃を提供することにある。
本発明の他の目的は偏向ヨークの磁界影響による垂直電子ビームの劣化を防止することが出来る陰極線管用インライン形電子銃を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような本発明の目的は、陰極、制御電極、一定間隔を有する３個以上の分離された板状電極とで形成された加速電極部、第１加速及び集束電極を備え、上記陰極、制御電極、加速電極部、第１加速及び集束電極は順次配列されて、上記分離された加速電極部の第１電極と第３電極には加速電極の電位を印加し、第２電極には加速電極の電位より低い電位を印加するによって達成される。
【００１０】
【実施例】
図４は本発明インライン形電子銃における３極部の正面図であり、電子を放出する陰極（３）と、上記陰極（３）から発生された電子ビームを制御する制御電極（４）と、上記制御電極（４）を通過した電子ビームを加速する加速電極部（１６）と、加速された電子ビームを加速及び集束する第１加速／集束電極（６）とで構成される。
【００１１】
このように構成された本発明の電子銃の動作及び効果を図５、図１０及び図１１を参照して説明する。陰極（３）内部に形成されたヒータ（２）が発熱すると、陰極（３）は電子を放出する。上記陰極（３）から放出された電子ビームは制御電極（４）によって経路が制御されて、加速電極部（１６）によって加速される。加速電極部（１６）は図４に示すように、３個の分離された板状電極（１６ａ−１６ｃ）で構成されて、分離された加速電極の第１電極（１６ａ）には従来の加速電極（５）に印加された電圧（Ｅc₂）と同一電圧を印加して、加速電極部（１６）内の第２電極（１６ｂ）には上記制御電極（４）に印加されるアース電圧を印加する。分離された第３電極（１６ｃ）には第１電極に印加される電圧と同一電圧（Ｅc₂）を印加する。
【００１２】
陰極（３）から放射された電子ビームのクロスオーバ（図３の４１）を２個に形成するために、即ち、非点収差レンズを形成するために、上記加速電極部（１６）内の第２電極（１６ｂ）に図５に示すような孔（１７ａ−１７ｃ）を水平幅（Ｈ₁ ）と垂直幅（Ｖ₁ ）を相異に構成する。また主レンズ形成電極の第１加速／集束電極（６）と第２加速／集束電極（図示せず）との間の屈折レンズによって発生された外廓ビーム自体の中央ビームへの集束力（以下ＳＴＣ）の変化を補償するように中央孔（１７ｂ）の中心と外廓孔（１７ａ）の中心との間の距離（ａ）を制御電極（４）と第１加速／集束電極（６）との間の距離と相異に構成する。
【００１３】
図１０は上記のような構成を有する電子銃における電子ビームの放射と電界分布をシミュレーションした図面であって、陰極（３）から放射された電子ビーム（１３）は加速電極部（１６）内の第１電極（１６ａ）の等電位線が制御電極（４）を通過して放射された電子ビーム（１３）を集束してクロスオーバ（４１）を形成することになる。この時、加速電極部（１６）内の第１電極（１６ａ）の発散レンズ（４２）によってクロスオーバ（４１）がスクリーン方向に移動形成されて、以後、第２電極（１６ｂ）、第３電極（１６ｃ）の集束レンズ（４３）作用によって電子ビーム（１３）の発散角を減少する作用をする。
【００１４】
上記加速電極部（１６）内の第１電極（１６ａ）の発散レンズ（４２）はフォーカス特性に大きな影響が及ぶ非点収差を減少する作用をし、第２，第３電極（１６ｂ，１６ｃ）と共に集束／発散レンズを形成することによって、図１１に示すように、高電流の電子ビームが必要な陰極線管（ＣＰＴ）において電子ビーム電流（Ｉ_K ）の変化による電子ビーム発散角の変化を減少することが出来て、全電流範囲で優秀なフォーカス特性を有することになる。
【００１５】
一例として、図１１に示すように、電子ビーム電流（Ｉ_K ）が２mAから４mAまで増加する時、従来のグラフ傾き（１６）の変化率よりは本発明によるグラフ傾き（１９）変化率が顕著に減少することが分る。そして偏向ヨーク（図１の１２）の磁界影響のための垂直方向の電子ビーム集束力の強化現像によって発生される電子ビームの劣化を防止するために主レンズを通過する電子ビームを水平より垂直が小さい形態に形成するのに、図５に示した加速電極部（１６）内の第２電極（１６ｂ）の孔（１７ａ，１７ｂ）形状における水平直径（Ｈ₁ ）を垂直直径（Ｖ₁ ）より大きくすることによって電子ビーム（１３）が水平と垂直との発散角が相違する形態の横長形ビームになるようにする。
【００１６】
また、第１加速／集束電極（６）の電圧変化による集束力の変化を補償するために制御電極（４）及び第１加速／集束電極（６）の中央孔の中心と外廓孔の中心との間の距離（ａ）より加速電極部の第２電極（１６ｂ）の中央孔の中心と外廓孔の中心との間の距離を減少することによって外廓電子ビームに影響が及ぶ屈折レンズを形成することが出来る。このようにして第１加速／集束電極（６）の電圧が高くなると、主レンズの屈折レンズの強度が弱化されて外廓電子ビームの中央電子ビームへの集束力が不足したが、第２電極（１６ｂ）と第１加速／集束電極（６）との屈折レンズ影響で外廓電子ビームが中央電子ビームに集束されて集束力弱化を補償することになる。また、第１加速／集束電極（６）の電圧が低くなると、主レンズの屈折レンズ強度が相対的に強くなって外廓電子ビームが中央電子ビームへの集束力は強くなるが第２電極（１６ｂ）と第１加速／集束電極（６）との屈折レンズ影響で外廓電子ビームの中央電子ビームへの過度な集束力強化を補償することになる。
【００１７】
図６は本発明の他の実施例として、加速電極簿（２０）を２個の分離された板状電極（２０ａ，２０ｂ）とで構成して、分離された第１電極（２０ａ）には加速電極（図１の５）の印加電圧（Ｅc_２）と同一電圧を印加して第２電極（２０ｂ）にはアース電圧を印加し、第２電極（２０ｂ）は非対称レンズ形成のためのスロット部を有する。そして図７に示すように、加速電極部（２０）の第２電極（２０ｂ）の孔（２１ａ，２１ｂ）形状において水平幅（Ｈ_２）を垂直幅（Ｖ_２）より大きくし、外廓孔（２１ａ）の中心と中央孔（２１ｂ）の中心との距離（ａ′）を制御電極（４）と第１加速／集束電極（６）の距離と相違するようにする。これにより第２電極（２０ｂ）と第１加速／集束電極（６）との間の電位差を極大化して電子ビーム（１３）の発散角を最小化する。
【００１８】
また、第２電極（２０ｂ）と孔（２１）形状を水平幅（Ｈ_２）を垂直幅（Ｖ_２）より大きくし、上記外廓孔（２１ａ）の中心と中央孔（２１ｂ）の中心との距離（ａ′）を制御電極（４）及び第１加速／集束電極（６）の中央孔の中心と外廓孔の中心との間の距離よりも小さくなるようにして偏向ヨーク（１２）の磁界影響及び第１加速／集束電極（６）の電圧変化による集束力（ＳＴＣ）の変化を図１１のように補償することになる。このように加速電極部（２０）を２個の板状電極（２０ａ，２０ｂ）とで分離して、電位差を大きくする場合、スクリーン面が２５インチ以上の大型画面の陰極線管（ＣＰＴ）に適用が容易である。
【００１９】
図８は本発明の他の実施例として、加速電極（１６）を３個の分離された板状電極（２２ａ−２２ｃ）とで形成して、上記分離形成した第２電極（２２ｂ）には図９のようなダイナミック電圧を印加する場合である。ここで、ダイナミック電圧は偏向ヨーク（図１の１２）の偏向電流変化によって変化して、３個の加速電極（２２ａ−２２ｃ）の孔形状を１個以上は回転非対称の形態にすることによって電子ビームの水平、垂直の発散力の差を発生して画面周辺部のフォーカス特性を改善する。例えば、加速電極部（１６）の第２電極（２２ｂ）の水平孔径は垂直孔径より大きく、第１，第３電極（２２ａ、２２ｃ）は円形の孔を有することとしてよい。又は、加速電極部（１６）の第１，第３電極（２２ａ、２２ｃ）の水平孔径は垂直直径より大きく、第２電極（２２ｂ）は円形の孔を有することとしてもよい。あるいは、加速電極部（１６）の第１，第３電極（２２ａ、２２ｃ）の水平孔径は垂直孔径より小さく、第２電極（２２ｂ）の水平孔径は垂直孔径より大きな形態の孔を有することとしてもよい。電子ビーム（１３）が画面周辺部と偏向される場合、第２電極（２２ｂ）の印加電圧は図９におけるダイナミック電圧の中の最小値（Ｂ）になって、第１電極（２２ａ）及び第３電極（２２ｃ）と第２電極（２２ｂ）との電位差が最大になって電子ビームの水平、垂直の発散力差が大きくなる。上記水平、垂直の発散力差が大きくなると、偏向ヨーク（１２）の磁界に影響が及ぶ。ここで、加速電極部（１６）の第２電極（２２）には加速電極電位の０〜９０％のダイナミック電位を印加することとしてよい。
【００２０】
従って、偏向ヨークの磁界に対する影響が最大になることを防止して画面周辺部のフォーカス特性を改善することになる。また、電子ビーム（１３）が画面中央部に位置する場合には第２電極（２２ｄ）に印加されるダイナミック電圧は図９に示した最大値（Ｃ）になる。このように、第２電極（２２ｂ）に印加されるダイナミック電圧が最大値（Ｃ）になると、第１，第３電極（２２ａ，２２ｃ）と第２電極（２２ｂ）との電位差が最小になって電子ビームの水平、垂直の発散力差が最少になって偏向磁界の影響がない中央部ではほぼ円形の電子ビームを得られて、画面中央部のフォーカス特性を改善することになる。
【００２１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、電子銃の３極部内の加速電極を多数個に分離形成して、分離された加速電極の印加電圧を相違するようにして電子ビーム発散角を減少し、高電流領域の発散角変化を減少することによって高電流領域の電子ビーム発散角の急激な上昇のためのフォーカス特性劣化を防止することが出来て解像度を増加することが出来る。また、加速電極上に形成されるスロットは電極に特別な外力は必要なしに孔形状のみを変化することになって製造過程が容易になり、電極との間の距離を相違するようにして第１加速／集束電極の電圧変化による集束力（ＳＴＣ）の変化も補償することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な陰極線管の構成図である。
【図２】従来のインライン形電子銃における３極部の正面図である。
【図３】図２の３極部の電界分布及び電子ビームの放射を説明するための説明図である。
【図４】本発明のインライン形電子銃における３極部の正面図である。
【図５】図４のＡ部の詳細図である。
【図６】本発明のインライン形電子銃における３極部の第２実施例構成図である。
【図７】図６のＢ部の詳細図である。
【図８】本発明のインライン形電子銃における３極部の第３実施例を示す構成図である。
【図９】図８の第２電極に印加される電圧の波形図である。
【図１０】本発明による電子銃３極部の電界分布及び電子ビーム放射を説明するための説明図である。
【図１１】従来及び本発明電子銃の３極部の電流変化による電子ビームの発散角の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１…ステムピン
２…ヒータ
３…陰極
４…制御電極
５…加速電極
６，７…第１および第２加速／集束電極
９…シールドカップ
１０…マスク
１１…蛍光面
１２…偏向ヨーク
１３…電子ビーム
１６，２０…加速電極部
１７ａ…外廓孔
１７ｂ…中央孔
４２…発散レンズ

Claims (11)

1. 陰極と、
   制御電極と、
   一定間隔を有する３個以上の分離された板状電極とで形成された加速電極部と、
   第１加速及び集束電極とを備え、
   前記陰極、制御電極、加速電極部、第１加速及び集束電極は順次配列されており、
   前記分離された加速電極部の第１電極と第３電極には加速電極の電位を印加し、
   第２電極には加速電極の電位より低い電位を印加することを特徴とする陰極線管用インライン形電子銃。
2. 前記加速電極部の第２電極に形成された３個の孔の水平直径は垂直直径より大きいことを特徴とする請求項１記載の陰極線管用インライン形電子銃。
3. 前記加速電極部の第２電極の中央孔の中心と外廓孔の中心との間の距離は、前記制御電極及び第１加速／集束電極の中央孔の中心と外廓孔の中心との間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の陰極線管用インライン形電子銃。
4. 陰極と、
   制御電極と、
   第１加速及び集束電極と、
   一定間隔を有する２個以上の分離された板状電極とで形成された加速電極部とを備え、
   前記分離された加速電極部の第１電極には加速電極の電位を印加し、第２電極には加速電極の電位より低い電位を印加し、前記第２電極は非対称レンズ形成のためのスロット部を有することを特徴とする陰極線管用インライン形電子銃。
5. 前記加速電極部の第２電極に形成された３個の孔の水平直径は垂直直径より大きいことを特徴とする請求項４記載の陰極線管用インライン形電子銃。
6. 前記加速電極部の第２電極の中央孔の中心と外廓孔の中心との間の距離は、前記制御電極及び第１加速／集束電極の中央孔の中心と外廓孔の中心との間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項４記載の陰極線管用インライン形電子銃。
7. 陰極と、
   制御電極と、
   一定間隔を有する３個以上の分離された板状電極に形成された加速電極部と、
   第１加速及び集束電極とを備え、
   前記分離された加速電極部の第１電極と第３電極には加速電極の電位を印加し、
   第２電極には加速電極の電位の所定比率のダイナミック電位を印加し、前記分離された３個の電極の中の１個以上の電極孔径が回転非対称を有することを特徴とする陰極線管用インライン形電子銃。
8. 前記加速電極部の第２電極の水平孔径は垂直孔径より大きく、第１，第３電極は円形の孔を有することを特徴とする請求項７記載の陰極線管用インライン形電子銃。
9. 前記加速電極部の第１，第３電極の水平孔径は垂直直径より大きく、第２電極は円形の孔を有することを特徴とする請求項７記載の陰極線管用インライン形電子銃。
10. 前記加速電極部の第１，第３電極の水平孔径は垂直孔径より小さく、第２電極の水平孔径は垂直孔径より大きな形態の孔を有することを特徴とする請求項７記載の陰極線管用インライン形電子銃。
11. 前記加速電極部の第２電極には加速電極電位の０〜９０％のダイナミック電位を印加することを特徴とする請求項７記載の陰極線管用インライン形電子銃。

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