JPH0148608B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の背景〕 この発明は、改良された集束色選択構体を持つ
た新規な陰極線管（CRT）に関するものである。 市販されているCRT形であるシヤドウマスク
形カラーテレビジヨン用映像管は、一般に排気さ
れた外囲器を有し、その外囲器中には、周期性を
もつて配列された相異なる３種の色光を発生する
螢光体素子のアレイより成るターゲツトと、この
ターゲツトに向けて投射される３本の集中電子ビ
ームを発生する手段と、上記のターゲツトとビー
ム発生手段の間にある有孔マスク板を含む色選択
構体とが収容されている。このマスク板はターゲ
ツトを遮蔽するのでシヤドウマスクとも呼ばれ
る。各電子ビームの集中角の相違によつて各電子
ビームのマスク透過部分すなわちビームレツトは
所望の色光を発する螢光体素子を選択してそれを
励起する。この色選択構体のほぼ中心部では、市
販CRTのマスク板はビーム電流の約18％を通す
が他は全部通過させない。すなわち、透過率が約
18％ということになる。従つて、この板の開孔の
総面積はマスク面積の約18％である。その付近に
集束電界が無いのでターゲツトの上記に対応する
部分は各電子ビームのビームレツトにより励起さ
れる。 マスク板の透過率を増加させる方法すなわちタ
ーゲツト面積の被励起部の面積を事実上増大させ
ることなくマスク板の面積に対する開孔の面積を
増大させる方法が、幾つか提案された。その一つ
の方法では、レンズを構成する静電界の相対的な
大きさと極性とに応じて、このレンズを通過する
ビームレツトをターゲツト上で一方向に集束しま
た他の方向には集束しない（デフオーカス）よう
な４極静電レンズにより、色選択構体の各開孔を
画定している。この方法を使用する４極レンズ構
体は、1977年11月22日にアルフエン氏（van
AIphen）他に付与された米国特許第4059781号に
開示されている。この米国特許の方式では、互に
直交するように配置されその交差部を絶縁状態で
結合した２組の実質的に平行な導体ストリツプの
相互間に、電圧を印加してこの４極レンズ集束マ
スクを形成している。 他の方法では、ターゲツトの実質的に平行な螢
光体細条に対面する列状に開孔が配列されてい
る。マスク板の各開孔は拡大されかつ１つの導体
により隣接する２個の窓に分割されている。この
隣接する双方の窓を通過する２本のビームレツト
は互に相手方の方に偏向されて共にターゲツト上
のほぼ同一部分に入射する。この方法では、ビー
ムのマスク通過部分はまた一方の横断方向に集束
されそれと直交する方向には集束されない。その
様な偏向一集束組合せレンズ構体は1978年10月19
日発行の西ドイツの公開公報第2814391号開示さ
れている。その偏向―集束構体すなち２極−４極
レンズ構体は、縦に列状に配列された実質的に矩
形の開孔のアレイを持つた金属マスク板と、それ
ぞれ上記１つの開孔列の開孔上にほゞ中心合せさ
れた形で上記マスク板の１主表面から或る間隔を
隔て、それに絶縁支持された線の形をとる細い縦
の導体のアレイとで構成されている。各線状導体
は各開孔の上では支持も絶縁もされていない。電
子ビーム発生手段側から見ると、これらの導体は
各開孔を横方向に隣接した実質的に相等しい２つ
の窓に分割している。 この後者の装置の動作時には、細い縦の導体は
マスク板に対して電気的にバイアスされて、同一
開孔の各窓を通過するビームレツトは窓の正にバ
イアスされた側から水平に離れるように偏向され
る。同時に、窓内に形成される４極状の集束電界
のために、ビームレツトは螢光体ストライプの一
方向に集束（圧縮）されまた螢光体ストライプの
他の方向に非集束（拡張）される。この間隔と電
圧とは、隣接するビームレツト対をターゲツト上
の同じ螢光体ストライプに入射せる静電レンズの
アレイが形成されるように選ぶ。ビームレツトを
生成するビームの集中角によつて３つ組の中のど
のストライプが選択されるかゞ決まる。 ４極レンズ構体および２極−４極レンズ構体に
共通の欠点は、レンズが比較的弱くかつ色選択構
体の開孔を通過する電子ビームをターゲツト上に
集束するのに比較的高いバイアス電圧を必要とす
ることである。高いバイアス電圧はよく電気的降
伏を起すことになる。 〔発明の概要〕 この発明によるCRTは、従来のCRTにおける
ような電子ビームの一部分を通過させてターゲツ
トの対応カラー群に集束させる複数個のレンズを
作る色選択構体を除いた他の点では、上述した従
来のCRTと同様な構造を持つている。この発明
のCRTにおける色選択構体は、１つのカラー群
のみに組合わされた窓のアレイを有しその各窓の
２分の１幅がｒであるような少なくとも１つのレ
ンチキユラ部材と、カラー群中の螢光体素子に比
べて小さな格子間寸法を有する導電性メツシユと
で構成されている。このレンチキユラ部材は導電
性メツシユから管長手方向に距離Ｓだけ隔つてい
て、上記２分の１幅ｒに対するこの長手方向間隔
Ｓの比は１よりも充分小さく（ｓ／ｒ≪１）、そ
の結果レンチキユラ部材と導電性メツシユとは強
いレンズ作用を生ずる。 〔推奨実施例の詳細な説明〕 以下、添付図面を参照しつゝ詳細に説明する。 第１図にはカラーテレビジヨン用映像管２１が
示されているが、この管は、一端に透明なフエー
スプレート２５を他端にネツク部２７を有する排
気された管体２３を持つている。図には平坦に示
されているが外方に弧状に突出していることもあ
るフエースプレート２５は、その内面に発光スク
リンすなわちターゲツト２９を支持している。ま
たフエースプレート２５の内部の表面に設けられ
た３個の支持体３３によつて色選択構体３１も支
持されている。ネツク部２７の内部には、３本の
電子ビーム３７Ａ，３７Ｂおよび３７Ｃを発生す
る手段３５が収容されている。これらのビーム
は、正常な観察位置にあつて水平を可とする実質
的に１つの平面上に生成されるものである。これ
らのビームは、外側の２本のビーム３７Ａと３７
Ｃがスクリン２９上で中央ビーム３７Ｂに集中す
るようにスクリン２９に向けて投射される。３本
のビームは、偏向コイル３９の作用により偏向さ
れて色選択構体３１と観察スクリン２９上にラス
タを描いて走査する。 観察スクリン２９と色選択構体３１を第２図と
第３図を参照して詳細に説明する。観察スクリン
２９は電子ビームが発生される平面にほぼ直交す
る向きに延長しかつ３本のストライプより成るカ
ラー群またたは３つ組の複数個を形成するように
周期的に繰返す形に配列された、多数の赤色光放
射螢光体ストライプＲ、緑色光放射螢光体ストラ
イプＧおよび青色光放射螢光体ストライプＢで構
成されている。この実施例は、正常な観察位置で
は螢光体ストライプが縦方向すなわちｙ方向に延
びている。螢光体ストライプはまた、周知のよう
に、水平すなわちｘ方向に光吸収材料によつて相
互に分離された形とすることもできる。635mm
（25形）のカラーテレビジヨン用映像管では各螢
光体ストライプの幅は約0.25mm（10ミル）であ
る。 色選択構体３１は、縦方向に螢光体ストライプ
Ｒ、ＧおよびＢの長軸に平行に延びる、互に間隔
をおいて平行に並んだ複数の導電性ストリツプ４
１から成つている。ストリツプ４１はビーム発生
手段３５とスクリン２９の間に配置されている。
ストリツプ４１は、水平方向に周期性をもつて隔
置されていて、実質的に矩形の窓４３のアレイを
形成するが、これらの窓はスクリン２９上の１つ
のカラー群すなわち螢光体ストライプの３つ組の
みに対応している。各窓４３は、その中心から側
辺に向つて測つてｒなる２分の１幅を持つてい
る。各螢光体ストライプの３つ組の中心には緑色
ストライプが位置するがこの緑色ストライプが窓
４３の中心に対向している。この導電性ストリツ
プ４１から長手方向すなわちｚ方向に、たとえば
0.025mm〜0.075mm厚さのピラリン（Pyralin登録商
標）製の複数個の第１絶縁体４５によつて、導電
性のメツシユ電極４７が微小間隔を隔て、設けら
れている。このメツシユ電極４７は、電子透過性
の、編組ままたは織成部材、エツチング処理また
は電気的処理で形成した箔またはフイルム、或い
は薄膜材などから成る。このメツシユ電極４７は
ビーム中の電子を通過させ得るように多数の開孔
を持つていることが好ましい。１mm当り約16個の
開孔を持つているメツシユ部材が市販されている
が、上記の窓４３の２分の１幅ｒが非常に小さく
ない限りその様に細かいメツシユは必要でない。
通常は、窓４３内を大体スムーズな一様な電位と
しかつ螢光体ストライプの幅に比べて隙間の幅が
小さいような、上記よりも粗いメツシユ部材を使
用することができる。メツシユ電極４７とスクリ
ン２９の間には、互に間隔を隔てゝ平行に並んだ
複数の導電性ストリツプ４９がストリツプ４１と
整列して設けられている。このストリツプ４９は
複数個の第２の絶縁体５１によつてメツシユ電極
４７から絶縁されている。この絶縁体５１も、た
とえば厚さが0.025乃至0.075mm（１〜３ミル）の
ピラリン（Pyralin登録商標）で作られている。
ストリツプ４１と４９は導電性メツシユ電極４７
と組合せられて、電子ビーム３７Ａ，３７Ｂおよ
び３７Ｃをスクリン２９上の対応する螢光体スト
ライプのカラー群または３つ組に向けて通過させ
集束させる複数のメツシユレンズを構成する両面
（バイラテラル）スリツト形メツシユレンズ集束
マスク３１を形成する。この明細書中で両面（バ
イラテラル）とは、導電性ストリツプ４１と４９
がメツシユ電極４７の両側に在ることを意味して
いる。次に説明する理由によつてこの対称構造は
好ましい形であるが、メツシユレンズ集束マスク
３１としては導電性ストリツプをメツシユ電極４
７の一方側だけに配設した一面形（ユニラテラ
ル）構造とすることもできる。 この実施例では、スクリン２９と、メツシユレ
ンズ集束マスク３１の導電性ストリツプ４１およ
び４９に対して、約25000ボルトの第１の正電圧
Voを印加する。メツシユ電極４７には、約25000
ボルトに約250乃至350ボルトを加えた、第２の正
電圧Vo＋△Ｖを印加する。電子ビーム発生手段
３５は適当な電圧により付勢されて３本の集中ビ
ーム３７Ａ，３７Ｂおよび３７Ｃを発生し、これ
らビームは偏向コイル３９の作用により観察スク
リン２９上でラスタを描くよう走査する。これら
のビームは、このスリツト形メツシユレンズ集束
マスク３１にそれぞれ異なつてはいるが確定され
た角度で近接する。各ビームは窓４３の幅より遥
かに広いので多くの窓に跨ることになる。各ビー
ムは多くのビームレツトを形成し、これらビーム
レツトは窓を通過するビームの一部分である。 各窓４３内には、ストリツプ４１と４９および
メツシユ電極４７に印加される電圧によつて静電
界が生成される。メツシユレンズ集束マスク３１
の動作は第４ａ図に示したメツシユレンズ３１′
に関する一般的な説明から理解されよう。第４ａ
図において、両面メツシユレンズ３１′は、導電
性メツシユ電極４７′の両側に間隔をあけて配置
された複数の整列導電性ストリツプ４１′と４
９′を持つている。ストリツプ４１′，４９′とメ
ツシユ電極４７′にはそれぞれ或る電位が与えら
れている。ストリツプ４１′と４９′に印加される
電位は互に等しく正電位Voで表わされ、メツシ
ユ電極４７′にはそれよりも△Ｖだけ僅かに正の
電位が与えられている。第４ｂ図には、Ｚ軸に沿
つた電位分布φzが示されている。この両面メツ
シユレンズ３１′では、メツシユ電極４７′は等電
位線５３′をレンズのＺ軸を滑らかに横断するよ
うに延長させている。第４ｃ図に示すように、こ
の電位分布φzの２次導関数φ″zは△Ｖが正であれ
ばどの点でも正であり、電位の２次導関数に比例
する横方向電界で決定されらる集束力はメツシユ
レンズ３１′をＺのすべての値で集中性にする。
次に、メツシユレンズ３１′の作用を第５ａ図に
示す普通のアインツエル（einzel）レンズ１３１
の作用と比較する。中央導電性ストリツプ１４７
の両側に配置された導電性ストリツプ１４１と１
４９を持つアインツエルレンズ１３１が生成する
等電位線１５３は、そのすべてがアインツエルレ
ンズ１３１のＺ軸を滑らかに横断して延びてはい
ない。アインツエルレンズの、電位分布φzおよ
び２次導関数φ″zが、第５ｂ図と第５ｃ図にそれ
ぞれ示されている。集束力は、電位φzの２次導
関数φ″zに比例するから、アインツエルレンズ１
３１の集束力は、ビームが緩つくり進行する所
（φ″zが正）ではビーム中の電子を集中させ、急
速に進行する所（φ″zが負）では電子を分散さ
せ、電子ビームの正味集中度は小さくなる。従つ
て、両面メツシユレンズ３１′は、アインツエル
レンズ１３１に比べて、一層強力なすなわち集中
性の高いレンズである。 両面スリツト形メツシユレンズ集束マスク３１
の電算機による算出結果を４種のマスク構造につ
いて次に表記する。 パラメータａ，ｒ，ｓ，ｔおよびｑは、第３図
に示されているが、次の通り定められている。表
中に記載の各マスクの周期ａは0.762mm（30ミル）
電極厚さｔは0.075mm（３ミル）、マスクースクリ
ン間距離ｑは13.72mm（540ミル）である。表中の
寸法および距離はミルで表わし、電圧はボルトで
ある。これらの計算で、ストリツプ４１と４９の
電位Voは10Kvとし、メツシユの電位はVo＋△
Ｖ＝11Kvとした。表中の量fe，fo，DmおよびＦ
は第９図に示されている。表の最後の欄は、スク
リン上における電子ビームスポツトの幅を螢光体
の周期の３分の１にするに要するバイアス電圧
（△Ｖ）cpである。これは、電子ビームレツトが
各螢光体カラー群中の１つの螢光体素子に入射す
るようにする色純度条件を示す。

【表】

〔一般的考察〕

以上説明した種々の形態のメツシユレンズ集束
マスクは、導電性部材の窓の２分の１幅ｒに対す
る、メツシユ電極と集束マスクの導電性部材との
間の長手方向の微小距離（間隔）Ｓのために、電
子ビームに対する強い集束作用を示す。このメツ
シユレンズが新規な特徴を示すのはこの比が小さ
い、すなわちｓ／ｒ≪１であるからである。軸上
焦点距離foが小さいのみならず、周縁光の焦点距
離feも小さい（前記の表と第７図に示されている
ように）。このfeが小さいことによつて、スポツ
ト幅が最小の位置Ｆが軸上焦点距離foよりも遥か
に短かくなり、そのためレンズが非常に強くな
る。これと対照的に、比ｓ／ｒの値が１またはそ
れ以上の在来のレンズ構体では、周縁光焦点距離
がほとんど軸上焦点距離と等しくなり、両焦点距
離とも比較的長くなる。この在来のレンズ構体は
この発明のメツシユレンズとは異なる形式のレン
ズで、時にデイビソン−カルビツク（Davisson
Calbick）レンズ（フイジカル・レビユー38巻
585頁1931）と呼ばれるが、非常に弱いレンズで
大きなバイアス集束電圧を必要とする。 このメツシユ電極が形成する長手軸に交差する
方向の電位分布を確実に比較的均一にすなわち滑
らかにするためには、非常に多数のメツシユ開孔
が必要であり、また集束マスクの利点を最大限に
生かすためにはメツシユの電子透過率をできるだ
け大きくせねばならない。すなわち、メツシユ電
極の間隙寸法は螢光体ストライプの幅に比べて小
さい。 一例として、厚さが0.012mm（0.5ミル）の金属
箔をエツチング処理して１mm当り約16個の方形開
孔を有し（１インチ当り開孔数400、すなわち400
ゲージ、メツシユ）0.0125mm（0.5ミル）のウエ
ブを有するメツシユ電極を検討する。その様なメ
ツシユの透過率は64％である。もし、第６図に示
すように、幅が0.2mm（８ミル）で、周期が0.75
mm（20ミル）の水平および垂直ストリツプより成
る電極系も使用すれば、（たゞし2r＝2r′＝0.55mm
（22ミル）として）、この電極系の透過率は54％で
ある。この水平および垂直ストリツプと上記エツ
チング処理したメツシユ電極を組合せてメツシユ
レンズ集束マスクを作ると、総合透過率は各透過
率の積すなわち35％となり、これは普通のシヤド
ウマスクのそれのほゞ２倍である。このメツシユ
レンズ集束マスクの透過率は、たとえば第２図に
示すように、幅が0.2mm（８ミル）の垂直ストリ
ツプのみの電極系を使用すれば増大させることが
できる。この電極系の透過率は73％であるから、
この垂直ストリツプとメツシユ電極の組合せの透
過率は47％になる。 250ゲージのメツシユを使用して第２図に示し
たマスクと同様な両面形スリツト式メツシユレン
ズ集束マスク３１を構成したが、その透過率は68
％であつた。このメツシユを、円形断面が0.21mm
（8.2ミル）で周期ａ＝0.76mm（30ミル）の２つの
電極間に絶縁して配置した。この電極系の透過率
は21.8／30＝73％であつた。従つて、このメツシ
ユレンズ集束マスクの総合透過率は、0.73×0.68
すなわち49％で、これは普通の非集束シヤドウマ
スクの透過率の約２倍半である。両電極とメツシ
ユ電極間の距離ｓは0.025mm（１ミル）であり開
孔の幅２ｒは0.55mm（21.8ミル）である。その
ｓ／ｒ比は0.092で、規定通り小さい値である。
電算機により計算によれば、このメツシユレンズ
集束マスク３１の色純度バイアス電圧（△Ｖ）c.
p.は、10KVのアルタ電圧で、（△Ｖ）c.p.
0.080KVである。この色純度バイアス電圧（△
Ｖ）c.pの実験値は約0.090KVであつた。アルタ
電圧を、より一般的な値である25KVに増大する
と、このバイアス電圧は0.225KVになる。このバ
イアス電圧値は、今日まで製作された同じ透過率
および周期をもつ他の如何なる形式の集束マスク
のバイアス電圧値よりも、遥かに小である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるCRTの一実施例の一
部断面側面図、第２図は第１図に示されたCRT
の色選択構体の一部斜視図、第３図は第１図に示
されたCRTの色選択構体の上方から見た要部断
面図、第４ａ図は図示の電位を与えられた強い集
束レンズの呈する等電位線を示す、メツシユレン
ズの上方から見た断面図、第４ｂ図と第４ｃ図
は、それぞれ図示の相対電位を与えられた場合の
第４ａ図のメツシユレンズの電位分布および電位
分布の２次導関数の変化をそれぞれ示す図、第５
ａ図は第４ａ図に示した電位と同一電位を与えた
在来のアインツエルレンズとその算電位線を示す
上方から見た断面図、第５ｂ図と第５ｃ図はそれ
ぞれ第５ａ図に示すアインツエルレンズの電位分
布とその電位分布の２次導関数の変化を示す図、
第６図はの発明によるCRTの別の実施例の第２
色選択構体の一要部を示す斜視図、第７図はこの
発明によるCRTの別の実施例の第２色選択構体
（第６図に示すもの）の上方から見た断面図、第
８ａ図と第８ｂ図は円形の開孔を有する点以外は
第６図および第７図に示した構造と同様な第３の
色選択構体の要部のそれぞれ正面図および上方か
ら見た断面図、第９図は第６図に示したメツシユ
レンズ集束マスクの周縁光焦点距離fe、軸上焦点
距離foおよび最小スポツト幅Dmの位置Ｆを示す
図、第１０ａ図と第１０ｂ図はこの発明のCRT
のまた別の実施例用の第４の色選択構体の要部の
それぞれ正面図および上方から見た断面図、第１
１ａ図と第１１ｂ図はこの発明によるCRTのま
た別の実施例用の第５の色選択構体の要部のそれ
ぞれ正面図および上方から見た断面図、第１２ａ
図および第１２ｂ図はこの発明のCRTのまた別
の実施例用の第６の色選択構体の要部のそれぞれ
正面図および上方から見た断面図である。 ２１…陰極線管、２９…ターゲツト、Ｒ，Ｇ，
Ｂ…発色の異なる（赤、緑および青の）螢光体素
子、３５…電子ビーム発生手段、２３１…色選択
構体、２４１，２４９…レンチキユラ部材、２４
７…第２電極（メツシユ電極）、２４３，２５３
…窓。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ それぞれ発色の異なる各螢光体素子よりなる
   カラー群が隣接する形で周期的に配列された発色
   の異なる螢光体素子のアレイより成るターゲツト
   と、このターゲツトに指向される複数の電子ビー
   ムを発生する手段と、上記ターゲツトと電子ビー
   ム生成手段との間に配置されていて電子ビームの
   一部を上記ターゲツトの対応するカラー群に向け
   て通過させ集束するための複数のレンズを形成す
   る色選択構体とを有し、この色選択構体は、少な
   くとも１個のレンチキユラ部材を有する第１電極
   と、表裏２つの主表面を有しその一方の主表面が
   上記第１電極から長手方向に或る距離Ｓだけ絶縁
   状態に隔てられており、上記螢光体素子に比べて
   小さな間隙寸法を有する導電性メツシユから成る
   第２電極とを具え、上記第１電極のレンチキユラ
   部材は、それぞれ２分の１幅がｒであるような複
   数個の窓をその各窓が１つのカラー群に対応する
   形に配列した窓のアレイを有し、また上記レンチ
   キユラ部材は、上記長手方向距離Ｓ対窓の２分の
   １幅ｒの比が１よりも充分小さく（Ｓ／ｒ≪１）
   そのため上記両電極が強力なレンズ作用を呈する
   ように、上記導電性メツシユに近接配置されて成
   る、陰極線管。