JP4017024B2 - カラー受像管 - Google Patents

Description

技術分野
本発明はカラー受像管、詳しくは、画面全域において高い解像度を得るために電子銃の構造を改良したカラー受像管に関する。
背景技術
画面全域で高解像度を得るには、画面中央部と同様に画面周辺部でも小さな径のビームスポットが得られるようにする必要がある。フォーカス電圧が一定の場合は、例えば画面中央部でビームスポット径が最小になるように調整すると画面周辺部ではオーバーフォーカス状態となり、ビームスポット径が大きくなってしまう。この場合は画面周辺部での解像度が悪くなる。
そこで、フォーカス電圧を電子ビームの偏向に同期させて変化するダイナミックフォーカスによって画面全域で最適フォーカスが得られるする方法が従来から採用されている（例えば特開昭６１−９９２４９号公報参照）。この従来技術では、第１及び第２の集束電極が備えられ、第２集束電極に印加される電圧を電子ビームの偏向角の増大に伴って上昇させ、第２集束電極と最終加速電圧との間に形成される主レンズを弱めることによって画面周辺部でのオーバーフォーカス状態を解消している。
上記の特開昭６１−９９２４９号公報に記載された従来技術では、更に第１集束電極と第２集束電極との間にいわゆる４極レンズを形成することによって画面周辺部でのビームスポットの非円形歪を補正している。この４極レンズは、第１集束電極に縦長の電子ビーム通過孔を設け、第２集束電極に横長の電子ビーム通過孔を設けることによって形成される。
また、電子ビームの電流密度の増大に伴ってビームスポット径が増大し、主レンズの球面収差によってビームスポットに非円形歪が生ずることに起因する画面周辺部での解像度低下を補償する方法として、特開平８−２２７８０号公報に記載された技術がある。この従来技術では、集束電極と最終加速電極との間に筒体の中間補助電極を設け、この中間補助電極にフォーカス電圧とアノード電圧（最終加速電極に印加される電圧）との間の電圧を印加する。これによって主レンズ形成域における軸方向の電位勾配が緩やかになり、主レンズの球面収差を軽減することができる。
本発明は、上記のような２つの従来技術を組み合わせることによって、画面全体での解像度を一層高めることを第１の目的とする。そして、２つの従来技術を組み合わせたときに生じる問題、つまり、ビームスポットの移動、水平方向と垂直方向で集束力の差が生じること等を解決する方法を提供することも本発明の目的である。
発明の開示
本発明のカラー受像管は、水平方向にインライン配列された３つのカソードと、フォーカス電圧が印加される集束電極と、アノード電圧が印加される最終加速電極と、前記集束電極及び最終加速電極の間に配列された中間補助電極とを備え、
前記集束電極および前記最終加速電極の少なくとも一方の内部に電界レンズを３つに分離する手段を備え、かつ、
前記中間補助電極は３本の電子ビームに共通する１つの電子ビーム通過孔を有し、
前記中間補助電極には前記フォーカス電圧と前記アノード電圧との間の電圧が印加され、前記集束電極、前記中間補助電極、及び前記最終加速電極によって主レンズが形成され、前記主レンズとカソードとの間に、電子ビームを水平方向に集束させ垂直方向に発散させる非軸対称電界レンズが形成され、電子ビームの偏向角に応じて非軸対称電界レンズの強度が変化することを特徴とする。
好ましくは、集束電極がカソード側の第１集束電極とスクリーン側の第２集束電極とで構成され、第１及び第２の集束電極の間に非軸対称電界レンズが形成され、中間補助電極と第１集束電極にはアノード電圧を抵抗分圧して得られるそれぞれの電圧が印加され、第２集束電極には電子ビームの偏向角に応じて変化するダイナミック電圧が印加される。
一実施形態として、集束電極がカソード側の第１集束電極とスクリーン側の第２集束電極とで構成され、第１及び第２の集束電極の間に前記非軸対称電界レンズが形成され、第１集束電極にはほぼ一定のフォーカス電圧が印加され、第２集束電極には電子ビームの偏向角に応じて変化するダイナミック電圧が印加され、中間補助電極にはアノード電圧を抵抗分圧して得られる電圧が印加される構成も好ましい。
別の実施形態として、集束電極がカソード側の第１集束電極とスクリーン側の第２集束電極とで構成され、第１及び第２の集束電極の間に非軸対称電界レンズが形成され、第１集束電極にはほぼ定のフォーカス電圧が印加され、第２集束電極には電子ビームの偏向角に応じて変化するダイナミック電圧が印加され、中間補助電極には最終加速電極と第２集束電極との間の電圧を抵抗分圧して得られる電圧が印加される構成も好ましい。
上記のような各構成によれば、ダイナミック電圧の印加により画面周辺部でのフォーカス性能を高めながら、主レンズの球面収差を軽減する電極構成と、各電極への合理的な電圧印加が達成される。これによって、スクリーン上でのビームスポットの歪及び移動が抑制され、画面全域で高解像度の画像を得ることができる。
更に好ましくは、前述の非軸対称電界レンズとカソードとの間に、電子ビームを水平方向に発散させ垂直方向に集束させる第２の非軸対称電界レンズを形成する。例えば、カソードと第１集束電極との間に第１及び第２の補助電極を設け、カソードにより近い第１補助電極を第１集束電極と接続し、第２補助電極を第２集束電極と接続し、第２補助電極と第１集束電極との間に第２の非軸対称電界レンズを形成する。
また、主レンズの強さ及び非軸対称電界レンズの強さが電子ビームの偏向角に応じて変化したときにスクリーン上のビームスポットが移動しないように、インライン配列された３つの非軸対称電界レンズのうち、両側のレンズの中心をそれぞれ電子ビームの中心からインライン方向にずらせて配置することが好ましい。
また、電子ビームの偏向角に応じて変化する主レンズの水平方向と垂直方向との集束力の差を補正するように、インライン配列された３つの非軸対称電界レンズのうち、センターレンズの強さと両側のレンズの強さとを異ならせることが好ましい。
上記のような非軸対称電界レンズは、例えば、対向する２つの電極の一方に縦長ビーム通過孔を設け、他方に横長ビーム通過孔を設けることによって形成することができる。この場合、縦長ビーム通過孔及び横長ビーム通過孔の少なくとも一方の縦横比をセンター孔と両側の孔とで異ならせることによって両側のレンズの強さとセンターレンズの強さとを異ならせることができる。
また、縦長ビーム通過孔及び横長ビーム通過孔の少なくとも一方の外周部に電子ビームの方向に沿う衝立状部を形成し、その衝立状部の高さをセンターと両側とで異ならせることによっても、センターレンズの強さと両側のレンズの強さとを異ならせることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施形態に係るカラー受像管の電子銃の断面と各電極への電圧印加方法を示す図である。
図２は、図１の電子銃を構成する第２集束電極及び最終加速電極の内部に設けられた平板状電極の正面図である。
図３は、図１の電子銃を構成する第１集束電極の正面図である。
図４は、図１の電子銃を構成する第２集束電極の正面図である。
図５Ａは、第１集束電極の別の構造を示す正面図である。
図５Ｂは、図５Ａに示した第１集束電極の断面図である。
図６Ａは、第１集束電極の更に別の構造を示す正面図である。
図６Ｂは、図６Ａに示した第１集束電極の断面図である。
図７Ａは、第２集束電極の別の構造を示す正面図である。
図７Ｂは、図７Ａに示した第２集束電極の断面図である。
図８は、図１の電子銃を構成する第２集束電極の内部に設けられた平板状電極の正面図である。
図９は、図１の電子銃を構成する最終加速電極の内部に設けられた平板状電極の正面図である。
図１０は、本発明の別の実施形態に係るカラー受像管の電子銃の断面と各電極への電圧印加方法を示す図である。
図１１は、更に別の実施形態に係るカラー受像管の電子銃の断面と各電極への電圧印加方法を示す図である。
図１２は、更に別の実施形態に係るカラー受像管の電子銃の断面と各電極への電圧印加方法を示す図である。
好ましい実施形態の説明
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に本発明の実施形態に係るカラー受像管の電子銃の断面と各電極への電圧印加方法を示す。この電子銃は、水平方向にインライン配列された３つのカソード１（１ａ，１ｂ，１ｃ）、制御格子電極２、加速電極３、第１集束電極４、第２集束電極５、中間補助電極６、及び最終加速電極７を備えている。第２集束電極５及び最終加速電極７の内部には、図２に示すような平板状電極５１が配置されている。この平板状電極５１には３つの電子ビーム通過孔５ｄ，５ｅ，５ｆが形成されている。平板状電極５１の代わりに２枚の隔壁を設けることによって３本の電子ビームに対応するように電界レンズを３つに分離してもよい。このような電界レンズを３つに分離する手段は、第２集束電極５及び最終加速電極７の少なくとも１つに設けていればよい。
図１に示すように、最終加速電極７に印加されるアノード電圧Ｖａが２箇所の中間タップを有する分圧用抵抗８によって分圧され、低いほうの中間タップの電圧が第１集束電極４に印加されると共に、高いほうの中間タップの電圧が中間補助電極６に印加されている。また、第２集束電極５には、電子ビームの偏向角に応じて変化するダイナミック電圧Ｖdynをフォーカス電圧Ｖfoc2に重畳した電圧が印加される。
第１集束電極４は、第２集束電極５と対向する面に図３に示すような縦長の３つののビーム通過孔４ａ，４ｂ，４ｃを備えている。一方、第２集束電極５は、第１集束電極４と対向する面に図４に示すような横長の３つのビーム通過孔５ａ，５ｂ，５ｃを備えている。このような３対の縦長ビーム通過孔と横長ビーム通過孔とにより、第１集束電極４と第２集束電極５との間に水平方向で集束作用、垂直方向で発散作用を奏する非軸対称電界レンズ（いわゆる４極レンズ）が形成される。この非軸対称電界レンズによって、スクリーン上でのビームスポットの扁平歪が補正される。
また、図３に示すように、第１集束電極４の電子ビーム通過孔４ａ，４ｂ，４ｃのピッチ（孔中心間隔）をＳ４とし、図４に示すように第２集束電極５のビーム通過孔５ａ，５ｂ，５ｃのピッチ（孔中心間隔）をＳ５とすると、各ピッチＳ４、Ｓ５を調整することにより、第１集束電極４と第２集束電極５との間に形成された非軸対称電界レンズの中心を５電子ビームの中心に対して水平方向にずらすことができる。これにより、主レンズの強度変化に起因する電子ビームの移動が補償され、スクリーン上のビームスポットの移動が抑制される。
更に、図３から分かるように、第１集束電極４のセンターの縦長電子ビーム通過孔４ｂの縦横比を両側の縦長電子ビーム通過孔４ａ，４ｃの縦横比より大きくしている。同様に、図４から分かるように、第２集束電極５のセンターの横長電子ビーム通過孔５ｂの縦横比を両側の横長電子ビーム通過孔５ａ，５ｃの縦横比より大きくしている。このような構成により、主レンズで発生する水平方向と垂直方向との集束力の差を補正することができる。なお、必ずしも第１集束電極４の縦長電子ビーム通過孔と第２集束電極５の横長電子ビーム通過孔との両方を上記のように設定する必要はなく、少なくともいずれか一方を上記のように設定すればよい。
主レンズで発生する水平方向と垂直方向との集束力の差を補正するために、第１集束電極４を図５Ａ及び５Ｂに示すように構成してもよい。この例では、縦長電子ビーム通過孔４ａ，４ｂ，４ｃの縦横比は同じであるが、両側の縦長電子ビーム通過孔４ａ，４ｃの左右に衝立状部を設け、内側の衝立状部の高さＨｉを外側の衝立状部の高さＨｏより大きくしている。あるいは、図６Ａ及び６Ｂに示すように、すべての縦長電子ビーム通過孔４ａ，４ｂ，４ｃの左右に衝立状部を設け、センター孔の衝立状部の高さＨｃ１を両側の孔の衝立状部の高さＨｓ１より大きくしてもよい。
また、図７Ａ及び７Ｂに示すように、第２集束電極５の横長電子ビーム通過孔５ａ，５ｂ，５ｃの上下に衝立状部を設け、センター孔５ｂの衝立状部の高さＨｃ２を両側の孔５ａ，５ｃの衝立状部の高さＨｓ２より大きくしても同様の効果が得られる。
主レンズで発生する水平方向と垂直方向との集束力の差を補正するための更に別の方法として、図８及び図９に示すように、第２集束電極５及び最終加速電極７の内部に設ける平板状電極に形成する３つのビーム通過孔５ｇ，５ｈ，５ｉ（及び７ｇ，７ｈ，７ｉ）の形状を、センター孔と両側の孔とで異ならせてもよい。更に、図８及び図９から分かるように、第２集束電極５内のビーム通過孔５ｇ，５ｈ，５ｉのほうが最終加速電極７内のビーム通過孔７ｇ，７ｈ，７ｉより縦長になっている。
つぎに、各電極へ適切な電圧を印加するための別の実施形態を図１０に示す。この実施形態では、第１集束電極４に印加される電圧は分圧用抵抗８によって分圧された電圧ではなく、外部から供給されるほぼ一定のフォーカス電圧Ｖfoc1が印加される。他の電極に印加される電圧は図１に示した実施形態と同じである。この場合も、上述のように各電極の電子ビーム通過孔を構成することにより、同様の効果が得られる。
更に別の実施形態における電圧印加の構成を図１１に示す。この構成では、第１集束電極４にほぼ一定のフォーカス電圧Ｖfoc1が印加され、第２集束電極５には電子ビームの偏向角に応じて変化するダイナミック電圧Ｖdynを第２フォーカス電圧Ｖfoc2に重畳した電圧が印加され、中間補助電極６には最終加速電極７（アノード電圧Ｖａ）と第２集束電極５の間の電圧を分圧用抵抗８で分圧した電圧が印加される。
このような構成によれば、偏向角に応じて変化する電圧が第２集束電極５に印加されると、中間補助電極６の電圧も同様に変化するので、第２集束電極５と中間補助電極６との電位差の変化が小さくなる。この結果、主レンズを構成する各レンズ部が全体的に弱まり、強度変化が小さくなる。したがって、スクリーン上でのビームスポットの移動、及び、水平方向と垂直方向との集束力に差が生じる問題が軽減される。
また、図１２に示す別の実施形態では、加速電極３と第１集束電極４５との間に、第１補助電極９と第２補助電極１０を追加し、加速電極３側（カソード２側）の第１補助電極９は第１集束電極４と接続し、第２補助電極１０は第２集束電極５と接続している。そして、第２補助電極１０と第１集束電極４との間に、水平方向で発散作用、垂直方向で集束作用の非軸対称電界レンズを形成する。この非軸対称電界レンズは、偏向角に応じて強度を変える。
この構成によれば、スクリーン上でのビームスポットの移動、及び、水平方向と垂直方向とで集束力に差が生じる問題は、第１集束電極４と第２集束電極５との間に形成される非軸対称電界レンズ、及び、第２補助電極１０と第１集束電極４との間に形成される非軸対称電界レンズによって軽減される。この場合は、３本の電子ビームの中心と３つの主レンズの中心を合わせることができる。また、この構成においても、各電極に電圧を印加するための前述の種々の構成を適用することができる。

Claims (7)

1. 水平方向にインライン配列された３つのカソードと、フォーカス電圧が印加される集束電極と、アノード電圧が印加される最終加速電極と、前記集束電極及び最終加速電極の間に配列された中間補助電極とを備え、
   前記集束電極および前記最終加速電極の少なくとも一方の内部に電界レンズを３つに分離する手段を備え、
   前記集束電極はカソード側の第１集束電極とスクリーン側の第２集束電極とで構成され、前記第２集束電極における前記中間補助電極側端面に３本の電子ビームに共通する横長の電子ビーム通過孔を有し、前記第１及び第２集束電極の一方に縦長ビーム通過孔が形成され他方に横長ビーム通過孔が形成され、
   前記最終加速電極は前記中間補助電極側端面に３本の電子ビームに共通する横長の電子ビーム通過孔を有し、
   前記中間補助電極は前記集束電極側端面及び前記最終加速電極側端面に３本の電子ビームに共通する横長の電子ビーム通過孔を有し、
   前記第１集束電極にはほぼ一定のフォーカス電圧が印加され、
   前記第２集束電極には電子ビームの偏向角に応じて変化するダイナミック電圧が重畳された電圧が印加され、
   前記中間補助電極には前記最終加速電極と前記第２集束電極との間の電圧を抵抗分圧して得られる電圧が印加され、
   前記第２集束電極、前記中間補助電極、及び前記最終加速電極によって主レンズが形成され、
   第１及び第２の集束電極に形成された前記縦長ビーム通過孔と前記横長ビーム通過孔とによって電子ビームを水平方向に集束させ垂直方向に発散させる非軸対称電界レンズが形成され、電子ビームの偏向角に応じて前記非軸対称電界レンズの強度が変化し、
   前記縦長ビーム通過孔及び横長ビーム通過孔の少なくとも一方の縦横比が、センター孔と両側の孔とで相違していることにより、電子ビームの偏向角に応じて変化する前記主レンズの水平方向と垂直方向との集束力の差が補償されることを特徴とするカラー受像管。
2. 水平方向にインライン配列された３つのカソードと、フォーカス電圧が印加される集束電極と、アノード電圧が印加される最終加速電極と、前記集束電極及び最終加速電極の間に配列された中間補助電極とを備え、
   前記集束電極および前記最終加速電極の少なくとも一方の内部に電界レンズを３つに分離する手段を備え、
   前記集束電極はカソード側の第１集束電極とスクリーン側の第２集束電極とで構成され、前記第２集束電極における前記中間補助電極側端面に３本の電子ビームに共通する横長の電子ビーム通過孔を有し、前記第１及び第２集束電極の一方に縦長ビーム通過孔が形成され他方に横長ビーム通過孔が形成され、
   前記最終加速電極は前記中間補助電極側端面に３本の電子ビームに共通する横長の電子ビーム通過孔を有し、
   前記中間補助電極は前記集束電極側端面及び前記最終加速電極側端面に３本の電子ビームに共通する横長の電子ビーム通過孔を有し、
   前記第１集束電極にはほぼ一定のフォーカス電圧が印加され、
   前記第２集束電極には電子ビームの偏向角に応じて変化するダイナミック電圧が重畳された電圧が印加され、
   前記中間補助電極には前記最終加速電極と前記第２集束電極との間の電圧を抵抗分圧して得られる電圧が印加され、
   前記第２集束電極、前記中間補助電極、及び前記最終加速電極によって主レンズが形成され、
   第１及び第２の集束電極に形成された前記縦長ビーム通過孔と前記横長ビーム通過孔とによって電子ビームを水平方向に集束させ垂直方向に発散させる非軸対称電界レンズが形成され、電子ビームの偏向角に応じて前記非軸対称電界レンズの強度が変化し、
   前記縦長ビーム通過孔及び横長ビーム通過孔の少なくとも一方の外周部に電子ビームの方向に沿う衝立状部が形成され、その衝立状部の高さがセンターと両側とで相違することにより、電子ビームの偏向角に応じて変化する前記主レンズの水平方向と垂直方向との集束力の差が補償されることを特徴とするカラー受像管。
3. 前記第２集束電極及び前記最終加速電極の内部に平板状電極が設けられた請求項１または２記載のカラー受像管。
4. 前記第１集束電極には前記フォーカス電圧として、アノード電圧を抵抗分圧して得られる電圧が印加される請求項１または２記載のカラー受像管。
5. 前記非軸対称電界レンズとカソードとの間に、電子ビームを水平方向に発散させ垂直方向に集束させる第２の非軸対称電界レンズが形成されている請求項１または２記載のカラー受像管。
6. 前記カソードと第１集束電極との間に第１及び第２の補助電極が設けられ、カソードにより近い第１補助電極は前記第１集束電極と接続され、第２補助電極は前記第２集束電極と接続され、前記第２補助電極と前記第１集束電極との間に前記第２の非軸対称電界レンズが形成されている請求項１または２記載のカラー受像管。
7. 前記主レンズの強さ及び前記非軸対称電界レンズの強さが電子ビームの偏向角に応じて変化したときにスクリーン上のビームスポットが移動しないように、インライン配列された３つの非軸対称電界レンズのうち、両側のレンズの中心をそれぞれ電子ビームの中心からインライン方向にずらせている請求項１または２記載のカラー受像管。

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