JPH0126145B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子銃に係り、特にシヤドウマスク形
カラー受像管に装着される複数の電子ビームを射
出する電子銃の主電子レンズ部を形成する電極の
構造に関するものである。

シヤドウマスク形カラー受像管はネツク内に装
着された電子銃より射出、収束される３本の電子
ビームをシヤドウマスクを介して蛍光体スクリー
ン上に照射し、カラー画像を再現するようになつ
ている。

前記電子銃としては種々の形式のものが知られ
ているが、いずれも陰極より放出された熱電子を
電子ビームとして、主電子レンズにより蛍光体ス
クリーン上に収束させている。そしてこの主電子
レンズは静電レンズを用いるのが一般的であり、
この静電レンズは光学レンズと同様にレンズの直
径によつてその特性が決定されることになる。

一般に主電子レンズの直径は受像管のネツク内
径と電子銃の構造によつて、その最大径が規定さ
れている。例えば一列配設された電子ビームをそ
れぞれ独立した構造の電極からなる電子銃から射
出される場合、その主電子レンズの直径は約30
％、一体化構造の電極からなる電子銃から射出さ
れる場合、その主電子レンズの直径は約28％が限
定とされ、特性上充分な直径をとることが出来な
い。

一方、シヤドウマスク形カラー受像管は３本の
電子ビームを蛍光体スクリーン上に集束させなが
ら偏向装置によつて水平、垂直両方向に走査させ
ることにより、カラー画像を再現させるようにな
つている。この場合、３本の電子ビームを蛍光体
スクリーン上に集束させることをコンバーゼンス
と云い、このコンバーゼンスは一般にネツク径が
小さい程、良好な特性が得られ、また電子ビーム
を偏向走査するのに要する電力、即ち偏向電力は
ネツク径に比例し、ネツク径が小さくなる程、少
ない電力となる。

前述の如く、電子ビームの収束とコンバーゼン
ス・偏向走査はネツク径に対して互いに相反関係
にあり、一般には双方の妥協設計が行なわれてい
るのが現状であるが、特に最近のカラー受像管の
ネツク径は省資源・省電力の要請から、従来一般
的であつた29.1mmから22.5mmと超細ネツク化され
つつある。このようにネツク径が細くなると当然
のことながら電子銃も小さくなり、精度はより厳
しいものとなつている。

次にシヤドウマスク形カラー受像管の構造を第
１図により説明する。

即ち、シヤドウマスク形カラー受像管は、内面
に電子ビームの射突により、それぞれ赤、緑、青
各色に発光する蛍光体層がドツト状または帯状に
規則的に設けられた蛍光体スクリーンを被着形成
してなるパネル２と、このパネル２にフアンネル
３を介して連接されたネツク４及びステムピン５
の植設されたステム６からなる高真空外囲器内に
３本の電子ビーム７を射出する電子銃８と、この
３本の電子ビーム７を蛍光体スクリーン１上の所
定の蛍光体層に射突させるシヤドウマスク９と、
フアンネル３からネツク４にかけての外壁に装着
された偏向装置とからなり、この偏向装置１０に
より電子ビームを蛍光体スクリーン１の水平、垂
直方向に偏向走査し、この蛍光体スクリーン１上
にカラー画像を再現するようになつている。

このようなシヤドウマスク形カラー受像管に内
装される電子銃は独立電極電子銃と、一体化電極
電子銃とに大別される。

次に第２図により独立電極電子銃８₁の一例の
構造を説明すると、少くとも陰極１１、第１グリ
ツド１２、第２グリツド１３、第３グリツド１
４、第５グリツド１５、破線で示すコンバーゼン
ス電極１６及びこれら電極を支持するガラスなど
からなる電極支持体１７からなり、コンバーゼン
ス電極１６を除く、それぞれの電極が３本の電子
ビームの軸に沿つて中心軸を有する筒状体からな
り、それぞれ独立した構成となつている。この様
な構造の電子銃８₁に於て、陰極１１、第１グリ
ツド１２、第２グリツド１３を３極部と称し、熱
電子の放出及び後述する主電子レンズに対する物
点を形成する。第３グリツド１４と第４グリツド
１５間には主電子レンズが形成され、電子ビーム
を蛍光体スクリーン上に収束させるようになつて
いる。この収束特性は第３グリツド１４と第４グ
リツド１５の相対設する開孔部１４₁と１５₁間に
形成される静電レンズの性能に左右される。

この様な独立電極電子銃８₁においては、その
構造上、３本の電子ビームに対応する開孔部の中
心軸間隔１８を或る程度以上に小さく出来ず、ま
た開孔部の直径を比較的大きくとれないという欠
点があり、また３本の電子ビームに対応する電極
が互いに独立しているために電極支持体１７に植
設片を介して植設した後の組立精度が比較的劣る
という欠点がある。

次に第３図により一体化電極電子銃８₂の一例
の構造を説明すると、少くとも陰極２１、第１グ
リツド２２、第２グリツド２３、２個の皿状の電
極素子２４₁，２４₂からなる第３グリツド２４、
第４グリツド２５、破線で示すコンバーゼンス電
極２６及びこれらの電極のそれぞれに設けられた
植設片を介してガラスなどからなる電極支持体２
７からなり、陰極２１は３本の電子ビームに対応
して各々独立しているが、他の電極、即ち第１グ
リツド２２、第２グリツド２３、第３グリツド２
４、第４グリツド２５は一体化電極に３個の電子
ビームのそれぞれの通過孔部が穿設された構造と
なつている。

このような構造の電子銃８₂に於て、陰極２１、
第１グリツド２２、第２グリツド２３を３極部と
称し、熱電子の放出及び後述する主電子レンズに
対する物点を形成し、第３グリツド２４と第４グ
リツド２５間には主電子レンズが形成され、電子
ビームを蛍光体スクリーン上に収束させるように
なつているのは第２図の電子銃と同様である。そ
して第３図の電子銃は３本の電子ビーム用の通過
孔部が一体化電極に穿設されているため、電極支
持体２７にそれぞれ植設片を介して植設固定した
後の組立精度は第２図に示した独立電極電子銃よ
りは優れているし、また通過孔部の中心軸間隔２
８も一定となる。

次に前述した一体化電子銃８₂の例えば第３グ
リツド２４のうち、第４グリツド２５に相対設す
る電極２４₂を第４図及び第５図の平面図及び断
面図によつて説明する。

即ち、電極２４₂は平面部３１に中央の電子ビ
ーム用通過孔部３２、両側の電子ビーム用通過孔
部３３，３４が穿設され、この平面部３１の端縁
部３５は側壁部３６を介してフランジ部３７に連
接され、フランジ部３７には電極支持体に植設さ
れる植設部３８が設けられ、全体として有孔皿状
部材に形成されている。

前述した通過孔部３２，３３，３４はほぼ真円
形状であり通過孔部３２，３３，３４の直径３９
は中心軸間隔４０とブリツジ部４１，４２の幅に
より充分大きくとることが出来ない。また、通過
孔部３２，３３，３４には円筒状の壁部３２₁，
３３₁，３４₁即ちバーリング部がそれぞれ独立し
て設けられている。この壁部３２₁，３３₁，３４
_１は中央の通過孔部３２に形成される静電レンズ
と両側の通過孔部３３，３４に形成される静電レ
ンズとが互いに干渉しないために必要であり、そ
の長さ４３は一般に通過孔部３２，３３，３４の
直径の1/2以上が必要とされている。またブリツ
ジ部４１，４２の幅は壁部３２₁，３３₁，３４₁
のバーリング加工上、ある程度以下には小さくす
ることが出来ず、この限度は電極素子を形成する
金属板厚、バーリング加工時に使用するバーリン
グ治具の特にダイの強度、壁部３２₁，３３₁，３
４₁の長さなどによつて決定され、ブリツジ部４
１，４２の幅を極端に狭くし、通過孔部３２，３
３，３４の直径３９を大きくすることは不可能で
ある。

この解決方法として、X₁−X′₁軸と直角なY₁−
Y′₁軸方向にのみ通過孔部の径を大とし、直円に
近い形状にすることにより、みかけ上の通過孔部
の径を大とする方法などが考えられるが、主電子
レンズの形状及びビームスポツトの形を悪くし、
蛍光体スクリーン上に、にじみ等の発生が大きく
なり必ずしも有効な手段とは云えない。

前述したほぼ直円形状の真円度とは真円に対す
る歪み量を表わし、一般には最大径と最小径の差
をもつて真円度と称している。この真円度は、特
に壁部３２₁，３３₁，３４₁の開放端部３２ａ，
３３ａ，３４ａにおいて最も悪く40〜50ミクロン
程度が通常である。主電子レンズとしては理想的
な場合20ミクロン以下程度が要求されているの
で、前記の40〜50ミクロンは大きく、主電子レン
ズの特性を悪くする原因となつている。

また前述した壁部３２₁，３３₁，３４₁の長さ
４３を充分大きくとれない場合には第６図に示す
ように通過孔部３２，３３，３４のそれぞれに中
心軸と一致させるように別の筒状壁部３２₂，３
３₂，３４₂を設けることも考えられているが、こ
のような構造は電極を構成する部品を増加させる
し、また通過孔部３２，３３，３４の直径を大き
くすることが出来ないし、更に円筒状の壁部３２
_２，３３₂，３４₂と電極本体との組合せ精度に問
題が残る。

次に電子銃を組立てる際に起る問題について説
明すると、一般に電子銃を組立てる場合には図示
しない組合治具に各電極を組込み、管軸方向に圧
力を加えて固定したのち、電極支持体をそれぞれ
の電極の植設部に挿入融着させる方法がとられて
おり、この工程で電極は種々の機械的圧力を受け
る。即ち、組立治具に組込む際の治具からの応
力、電極支持体に融着する際の圧着応力などであ
る。これらの機械的応力により、電極は組立てる
以前の状態よりも少なからず歪みを持つことは必
至であり、特にこの問題はネツク径22.5mmなどの
超細ネツク用電子銃においては大きな技術問題と
なつてくる。

そしてこの技術問題を軽減する手段としては、
電極を治具に組込む際の基準点、または基準面を
従来のように通過孔部としないでフランジ部に設
ける方法が開発されている。この場合は通過孔部
は直接組立治具からの機械的応力は受けないが、
その半面基準点、または基準面と通過孔部との位
置関係をきめる加工精度の問題が残り、いずれに
せよ、組立時に起こる精度の問題は解決されない
ことになる。

本発明は前記従来の諸欠点、諸問題に鑑みなさ
れたものであり、主電子レンズとして大きな静電
レンズを得ることが出来ると共に組立精度の優れ
た電子銃を提供することを目的としている。

次に本発明の電子銃の一実施例を第７図乃至第
１０図により説明する。

即ち、電子銃３８は第７図に示すように、少く
とも陰極４１、第１グリツド４２、第２グリツド
４３、第３グリツド４４、第４グリツド４５、コ
ンバーゼンス陰極４６及びガラスなどからなる電
極支持体４７からなり、陰極４１は３本の電子ビ
ームに対応して、それぞれ独立しており、他の電
極、即ち第１グリツド４２、第２グリツド４３、
第３グリツド４４、第４グリツド４５は一体化電
極より構成されている。

そして、電子銃３８の第３グリツド４４は第２
グリツド４３側の電極素子４４₁と第４グリツド
４５側の電極素子４４₂とからなり更に電極素子
４４₂は第１の部材４４_2aと第２の部材４４_2bとか
ら構成され、第４グリツド４５は第１の部材４５
ａと第２の部材４５ｂとから構成されている。

次に第３グリツド４４の電極素子４４₂を代表
として第８図乃至第１０図により説明する。

即ち、電極素子４４₂を構成する第２の部材４
４_2bは所定厚(l)の板状金属板５１に中央電子ビー
ム用通過孔部５２、及びブリツジ部６１，６２を
介して両側の電子ビーム用通過孔部５３，５４が
穿設された有孔板状部材からなり第１の部材４４
_２ａは第２の部材４４_2bの周返部が載置されるよう
な内向きフランジ５５、側壁部５６、フランジ部
５７及びこのフランジ部５７に設けられた植設部
５８からなる直円筒状の支持部材である。

この様な構造の電極素子４４₂においては第２
の部材４４_2bを所定厚にし、通過孔部５２，５
３，５４を出来得る限り近接して穿設することに
よりブリツジ部６１，６２の幅を狭くすることが
可能となるし、通過孔部５２，５３，５４の筒状
の壁部５２₁，５３₁，５４₁即ち、従来の電極の
バーリング部は第２の部材４４_2bの厚さだけ設け
ることが出来るので、これら通過孔部５２，５
３，５４に形成される静電レンズが互いに干渉し
ないようにすることが出来る。

長ち、第２の部材４４_2bは従来の一体化電極に
おける通過孔部と壁部を形成するものであり、こ
の第２の部材４４_2bが具備すべき第１の要件はそ
の厚さ(l)が通過孔部５２，５３，５４の直径の1/
２以上であること、第２の要件は壁部５２₁，５３
_１，５４₁の真円度が従来のものより優れているこ
とである。

この第１の要件はネツク径22.5mmの超細ネツク
用電子銃の電極としては充分に満足される。それ
はこの電子銃の通過孔部の径が３mm〜４mmの範囲
であり、従つて必要とされる第２の部材４４_2bの
厚さ(l)は1.5mm〜２mmとなるが、この値は従来の
プレス技術で加工が可能である。

第２の要件は従来の一体化電極の壁部が絞り加
工であるため壁部の真円度が良くなかつたが本実
施例の第２の部材４４_2bは打抜き加工で製作され
るため、その加工精度は優れている。

また本実施例に使用する電極素子４４₂は電子
銃を組立てる場合にも利点を有している。即ち、
通過孔部５２，５３，５４及び壁部５２₁，５３
_１，５４₁は同一の板状部材４４_2bに形成されてい
るために機械的強度は従来の一体化電極よりもは
るかに強いことは自明である。従つて組立治具に
挿入する際の治具からの応力に対する歪みは皆無
と考えてもよい。更に電極支持体を融着する際の
圧着応力は第１の部材４４_2aに加えられるのみで
あり、電極として最も部分である通過孔部を有す
る第２の部材４４_2bには直接影響を与えることが
ない。つまり第１の部材４４_2aは応力を吸収する
作用をすることになる。

また本実施例の他の利点は従来の一体化電極に
比較して電子ビーム通過孔部の径を大きくするこ
とが可能なことである。即ち従来の一体化電極は
第４図乃至第６図に示したように壁部３２₁，３
３₁，３４₁または円筒状の壁部３２₂，３３₂，３
４₂を必要とし、このために中央の電子ビーム用
通過孔部３２と両側の電子ビーム通過孔部３３，
３４との間に設けられたブリツジ部４１，４２の
幅をある程度以下には小さく出来なかつた。これ
は絞り加工による工作上の制約のためである。こ
れに対して本実施例のものは電子ビーム用通過孔
部を打抜き加工により製作することにより、第８
図及び第９図に示すようにブリツジ部６１，６２
の幅を従来のものに比較して、はるかに小さくす
ることが可能となる。例えば中央の電子ビーム用
通過孔部５２と両側の電子ビーム用通過孔部５
３，５４の中心距輪を4.53mmとしたままでも電子
ビーム用通過孔部の直径を4.13mmまで拡大でき
る。これに比較し従来のものは中心間距離を4.53
mmとしたものでも電子ビーム用通過孔部の直径は
最大3.42mm程度であり、ほぼ20％拡大出来る。こ
のように電子ビーム用通過孔部の直径を拡大する
ことができることにより周知の如く、静電レンズ
の球面収差はレンズ径の３乗に逆比例すると云わ
れているので電子ビームの収束は大幅に改良され
ることになる。

次に具体的寸法をネツク径22.5mm用電子銃につ
いて説明すると第２の部材４４_2bに穿設された電
子ビーム通過孔部径は4.13mm、各電子ビーム通過
孔部の中心間距離は4.53mmとなつており、板厚(l)
は1.5mm、第１の部材４４_2aの側壁部４６の高さ
は３mmとなつている。

上述の効果は直円筒状の支持部材である第１の
部材４５ａ、電子ビーム用通過孔部の穿設された
有孔板状部材である第２の部材４５ｂを使用した
第４グリツド４５についても同様であるが電子銃
の特性上中心間距離は多少長くなる。

前記実施例に於ては第１の部材４４_2a及びまた
は４５ａの形状、第２の部材４４_2b及びまたは４
５ｂの枚数については特に説明しなかつたが、次
に本発明の他の実施例に適用する電極の構造を第
１１図乃至第１３図、第１の部材４４_2a及びまた
は４５ａの変形例を第１４図及び第１５図によつ
て説明する。

第１１図に示す電極を説明すると、電極６４は
第１の部材６５上に第２の部材６６₁，６６₂を２
枚重ねて設け、第１２図の電極７４は植設片を有
する板状の第１の部材７５上に第２の部材７６₁，
７６₂，７６₃を３枚重ねて設けたものであり、電
子ビーム通過孔部７１，７２，７３及び８１，８
２，８３の直径や第１の部材６６₁，６６₂，７６
_１，７６₂，７６₃の厚さなどにより、壁部７１₁，
７２₁，７３₁及び８１₁，８２₁，８３₁の長さを所
定値にする場合に使用される。即ち、第２の部材
６６₁，６６₂，７６₁，７６₂，７６₃の厚さがそれ
ぞれ電子ビーム用通過孔部の径の1/2以下の場合
に有効である。例えばネツク径が29.1mmまたはこ
れ以上の電子銃の場合には電子ビーム用通過孔部
の径は一般に5.5mmまたはこれ以上となる。従つ
て必要とする第２の部材の厚さは2.8mm以上とな
り、これは通常の打抜き加工では製作困難とな
る。この場合には、例えば厚さ1.4mmの第２の部
材を２枚重ねることにより達成出来る。また第１
２図のように植設片を有する板状の第１の部材７
５上には３枚重ねることにより達成出来る。第１
３図の電極８４は第１の部材８５として電子ビー
ム用通過孔部９１，９２，９３の中心軸とほぼ同
軸な円筒形の壁部９１₂，９２₂，９３₂を補助に
内装し、この第１の部材８５の上に第２の部材８
６を載置固定したものであり、第２の部材８６の
厚さが電子ビーム用通過孔部９１，９２，９３の
径の1/2以下であり、かつ複数枚の第２の部材を
用いない場合に有効である。

次に第１の部材の変形例を第１４図及び第１５
図により説明する。この第１の部材の要件は第２
の部材を支持し、かつ電極支持体への埋設固定で
あるので、その形状は第１４図に示すようにこの
上に載置される第２の部材に穿設された電子ビー
ム用通過孔部と等しいかまたはやや大きな開孔部
１０２，１０３，１０４を平面部１０１に穿設
し、この平面部１０１の端縁部１０５は側壁部を
介してフランジ部１０７に連接されフランジ部１
０７には電極支持体に植設される植設部１０８が
設けられ全体として有孔皿状部材に形成されてい
る。また第１５図に示すものは第１４図の開孔部
１０２，１０３，１０４を連接して一つの大きな
開口部１０９としている。

本発明と類似な提案としては種々なものがすで
に知られているがこれらの提案はいずれも静電レ
ンズの電気的な歪みを補正することを目的として
おり、壁部の高さを規定したり、また補助円筒電
極を用いたりするものであり、更に補助円筒等の
補助部材は全て皿状電極の内部に収納されてお
り、本発明に適応する電極が電子ビーム通過孔部
及び壁部を板状部材により形成し、皿状支持部材
は板状部材を支持する単なる支持部材にすぎない
ものとは、その考え方、構造が全く異なり、従つ
て作用効果も全く異なるものであることは云う迄
もない。

前述のように本発明の電子銃は真円度の高い、
ネツク径に比較し大口径の電子レンズを得ること
が出来るし、電子銃組立時に於て電子ビーム用通
過孔部を基準とする場合にもまたフランジなどの
外部を基準とする時でも使用出来るし、この組立
時に発生する応力に対しても第１の部材がこの応
力を受けてくれるので極めて精度の良い電子銃と
することが可能であり、さらに本発明の電子銃に
於てはこの電子銃を構成する電極は通常相対設す
る電極間に発生する放電現象を防止するため、タ
ンブリング工程にて平坦に仕上げられるが、この
工程に於ても従来のものは機械的歪みを受けやす
かつたが、本発明に適応する電極は有孔板状部材
である第２の部材が従来のものに比較しはるかに
堅ろうでありこの機械的歪みはほとんど皆無であ
る。

また、前記実施例に於ては電子銃をバイポテン
シヤル形電子銃に関して説明したが、他のユニポ
テンシヤル形や複合形電子銃の主電子レンズ部に
ついても同様に適用出来ることは云うまでもない
ことである。

以上述べたように本発明の電子銃は高精度、高
性能な静電レンズが得られ、かつレンズ径が拡大
できるなどの利点をも併せ持つているためフオー
カス性能の優れたカラー受像管を得ることが可能
であり、その工業的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はシヤドウマスク形カラー受像管の概念
図、第２図は従来の独立電極電子銃の一例を示す
立面図、第３図は従来の一体化電極電子銃の一例
を示す立面図、第４図は第３図の電子銃の主電子
レンズ部を形成する一体化電極を示す平面図、第
５図は第４図をX₁−X′₁軸により切断して見た断
面図、第６図は円筒形の壁部を別に設けた電極の
断面図、第７図乃至第１０図は本発明の電子銃の
一実施例を示す図であり、第７図は電子銃の立面
図、第８図は第７図の電子銃の主電子レンズ部を
形成する一体化電極を示す平面図、第９図は第８
図をX₂−X′₂軸により切断して見た断面図、第１
０図は第２の部材の斜視図、第１１図乃至第１３
図は本発明の他の実施例に適応する主電子レンズ
部を形成する一体化の電極のそれぞれ異なる構造
を示す断面図、第１４図及び第１５図は第１の部
材のそれぞれ異なる構造を示す平面図である。 ８，８₁，８₂，３８……電子銃、１４，２４，
４４……第３グリツド、１５，２５，４５……第
４グリツド、３２，３３，３４，５２，５３，５
４，７１，７２，７３，８１，８２，８３，９
１，９２，９３，１０２，１０３，１０４……電
子ビーム用通過孔部、４４_2a，４５ａ，６５，７
５，８５……第１の部材、４４_2b，４５ｂ，６６
_１，６６₂，７６₁，７６₂，７６₃，８５……第２の
部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の電子ビームを放射する電子ビーム源
   と、前記電子ビーム源からの電子ビームを蛍光体
   スクリーン上に収束するための主電子レンズ部を
   形成する複数の電極と、これらを支持する電極支
   持体からなるカラー受像管用の電子銃に於て、前
   記電子レンズを形成する電極のうち、少くとも１
   個の電極が、前記電子ビームのそれぞれの通過孔
   部の穿設された１枚以上の所定厚の有孔板状部材
   と、この有孔板状部材を支持する支持部材とから
   なることを特徴とする電子銃。 ２ 支持部材が１個以上の有孔皿状部材からな
   り、かつ、この有孔皿状部材の少なくとも１個に
   電極支持体に植設し得る植設部が設けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電
   子銃。 ３ 支持部材が１個以上の有孔板状部材からな
   り、かつ、この有孔板状部材の少なくとも１個に
   電極支持体に植設し得る植設部が設けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電
   子銃。 ４ 支持部材が１個以上の有孔皿状部材及び１個
   以上の有孔板状部材からなり、この有孔皿状部材
   または有孔板状部材のうち、少なくとも１個に電
   極支持体に植設し得る植設部が設けられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子
   銃。