JPH0427656B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は陰極線管、特に家庭用テレビ受像機
に有用な形式のカラー映像管並びにその電子銃に
関する。この発明は特に水平平面内に配列された
多ビームインライン型電子銃、垂直方向の細隙状
開孔を有する多孔マスクおよび垂直方向の線状螢
光体を有する表示面を具備する形式のシヤドーマ
スク管とヨークとの自己集中型管ヨーク結合体に
適用することができる。しかしこの発明はこの形
式の陰極線管に限定されることなく、例えば点状
シヤドーマスク管およびインデツクス型管等にも
使用することができる。

インライン型電子銃は少なくとも２本、好まし
くは３本の電子ビームを共通平面内に発生し、こ
れを集中経路に沿つて表示面上の微小面積の光点
に指向するように設計されたものであり、自己集
中ヨークはそれ以外に集中手段を要せずしてラス
タ走査の全面に亘り自動的にビームの集中を維持
するような特別の不均一磁界を持つように設計さ
れたものである。

インライン型カラー映像管には、その偏向角を
大きく、管長を短かくするという一般的趨勢があ
るが、偏向角110°の映像管では電子ビームが表示
面の周辺部に向かつて走査するにつれて過度に歪
むことが判つている。この歪は普通フレアと呼ば
れ、映像管の表示面に所要の明るい中心部すなわ
ちスポツトから延び出た不都合な低輝度の尾部ま
たはにじみとして現れる。このようなフレア歪は
少なくとも一部はビームが電子銃を通り抜けると
き受けるヨークの偏向磁界の周縁部の影響および
ヨークの偏向磁界自身の不均一性による。

ヨークの周縁磁界が普通そうであるように電子
銃の領域内に延びて来ると、ビームは僅かに軸か
ら離れて電子銃の電子レンズのさらに収差のある
部分に偏向され、この結果しばしばスポツトから
表示面の中心に向かつて延びる電子ビームスポツ
トのフレア歪を生ずる。この状態は特にトロイド
状コイルの周縁部磁界が比較的強いためこの型の
垂直偏向コイルを持つ自己集中型ヨークにおいて
問題がある。

自己集中型ヨークは水平偏向角が増すと共にビ
ームをさらに大きく発散させるために不均一磁界
を持つように設計されている。この不均一性によ
つてまた各ビーム内における電子の垂直集中が生
じ、このためビームスポツトが表示面中心から水
平に変位した点において過度に集中され、ビーム
スポツトの上下に垂直に延びるフレアを生ずる。

電子銃のその領域におけるヨークの周縁磁界の
影響並びにヨーク磁界自身の不均一性による垂直
フレアは表示面上の表示画像の解像度を低下させ
る不都合なものである。

この発明によれば電子銃が陰極、制御電極Ｇ１
および遮蔽電極Ｇ２を含むビーム形成領域を有
し、そのＧ２がそのＧ１側に矩形状凹欠部（スロ
ツト）を持ち、これがある平面例えば垂直平面内
にその平面に垂直な平面内の電子ビームの集中に
比して集中不足を生ずる非点収差電界を設定する
ようになつている。この結果集中不足のビームが
垂直に偏向されたとき電子銃の電子レンズの偏心
収差部に入ることが少なく、その上表示面の中心
部から水平に変位した点におけるヨークの偏向磁
界により生ずる過度集中が補償される。この両効
果は表示面の中心から変位した点における前述の
電子ビームの垂直フレアを減ずる働らきをする。

非点収差電界形成手段は電子ビーム用開孔を有
し電子ビーム経路に交わる第１の板状部とその電
子ビーム用開孔に重畳する細長い凹欠部を有しＧ
１に対向する第２の板状部とを含むＧ２を具備す
ることが好ましい。この２つの板状部は重ね合せ
た各別の部品であつても単一一体の部品の相異な
る部分であつてもよい。

次に添付図面を参照しつつこの発明をその実施
例についてさらに詳細に説明する。

第１図は矩形フエースプレートパネル１２とこ
れに断面矩形のフアネル部１６により結合された
管状ネツク部１４とを含むガラス外囲器を有する
矩形カラー映像管１０を示す。パネル１２は表示
用フエースプレート１８とフリツトガラス封着部
２１によつてフアネル部１６に結合された周囲側
壁２０とを有する。フエースプレート１８の内面
上にはモザイク型３色螢光表示面２２が設けら
れ、この表示面は高周波走査の予定方向に垂直な
線状螢光体から構成された線型表示面であること
が好ましい。表示面２２と所定の間隔をもつて通
常の方法で多孔細隙型色選択シヤドーマスク電極
２４が着脱自在に取付けられ、ネツク部１４の中
心には点線で略示するように新規なインライン型
電子銃２６が取付けられて３本の電子ビーム２８
を発生し、これを同一平面上の集中経路を介して
マクス２４を通り、表示面２２に投射するように
なつている。

第１図の映像管１０はネツク部１４とフアネル
部１２との接合部近傍の周りに配置された外部磁
気偏向ヨーク３０を用いて３本の電子ビーム２８
に水平垂直の走査を行なわせ、表示面２２に矩形
のラスタを形成するように設計されている。この
ヨーク３０は自己集中型であることが望ましい。

第２図は３ビーム電子銃２６の３本の電子銃の
ビーム配列平面に垂直でかつ中心軸に沿つた平面
における縦断面で一部を示す側面図である。従つ
て図には３本のビームに関係する溝体が示されて
いるが、ビームはその中の１本だけが例示されて
いる。電子銃２６はバイポテンシヤル型のもので
種々の電極を取付けた２本のガラス製支持棒３２
を有する。これらの電極には等間隔の３個の共通
面陰極３４（各ビームに付１個ずつでその中の１
個だけが図示されている）、制御格子G1電極３
６、遮蔽格子G2電極３８、第１レンズまたは集
束Ｇ３電極４０および第２レンズまたは集束Ｇ４
電極４２が含まれる。これらの電極はすべて中央
ビーム軸Ａ−Ａ上に整列され、この順序にガラス
支持棒３２に沿つて互いに離間関係で取付けられ
ている。集束電極Ｇ３，Ｇ４はまたバイポテンシ
ヤル型電子銃では加速電極の働きもする。

電子銃２６にはさらに電子ビームが表示面２２
を走査するときに生成するラスタのコマ補正を行
うために遮蔽カツプ４４の底に複数個の磁性部材
４６が取付けられている。このコマ補正用磁性部
材４６は例えば米国特許第3772554号明細書記載
のものとすることができる。

電子銃２６の管状陰極３４はその端壁上に平面
状放射面４８を有する。Ｇ１およびG2電極はそ
れぞれ整合した開孔５４，５６を持つ横断板５
０，５２を有し、Ｇ２の開孔５６は後述のように
複合開孔である。Ｇ３は開孔６０を持ち、Ｇ２に
隣接する横断壁５８を有する長い管状部材より成
り、Ｇ４もＧ３同様の管状部材より成り、この両
電極はその対向端部に反転した管状唇部６２，６
４を有し、その間に電子銃の主集束レンズが形成
される。

第３図、第４図、第５図および第６図は電子銃
２６のビーム形成領域を詳細に示す。G2電極３
８の横断板５２は第１の板状部７０と第２の板状
部７２とを有する。その第１の板状部７０は円形
断面が望ましい電子ビーム開孔７４を有し、第２
の板状部７２は第１の板状部７０のＧ１電極に対
面する面に密着重合され、第１の板状部７０の円
形開孔７４に整合する細長い矩形状凹欠部７６を
有する。３ビーム電子銃２６においては第１の板
状部７０に３個の円形開孔７４があり、第２の板
状部７２にこれに対応する３個の矩形状凹欠部７
６がある。円形開孔７４は矩形状凹欠部７６と共
に複合電子ビーム開孔５６を形成する。

図では第２の板状部７２が３個の個別矩形状凹
欠部７６を有するが、この３個の矩形状凹欠部は
必要に応じて３個の開孔７４全部を蔽う細長い１
個の開孔とすることもできる。以下に指摘するよ
うに矩形状凹欠部７６の長さ寸法は電子ビームに
対し水平方向に顕著な電界形成効果を及ぼさない
限り厳密を要しない。

図では第１および第２の板状部７０および７２
が重合された別個の部材を成しているが、これを
１個の同体電極の相異なる部分で構成することも
できる。この場合は矩形状凹欠部７６の深さを横
断板５２の厚さ全体より浅くし、電子ビーム開孔
７４をその矩形状凹欠部７６の底に設けてこれが
その横断板５２の厚さの残り部を貫通するように
する。

上記のような構成をもつた本願発明による電子
銃の電子ビームに対する集中作用は、その複数の
格子電極の構造、特にG2電極３８の第２板状部
７２に形成された矩形状凹欠部７６の垂直方向の
幅とその深さとの比、および上記第２板状部７２
の厚みと第１板状部７０に形成された各電子ビー
ム開孔７４の直径との比によつて決まる。また、
各格子電極に印加される電圧の値、各格子電極の
個々の寸法、電極相互間の間隔、電子銃からフエ
ースプレートまでの距離、偏向手段の偏向強さ等
は、映像管としての本来の集中作用が可能な範囲
内の値に選ばれている。

次に本願拝命の電子銃の電子ビームに対する集
中作用を第５図および第６図を参照して説明す
る。

第５図および第６図に示すように、G1電極３
６の円形開孔５４内に陰極３４に向かつて侵入す
る集中電界線８０を持つ回転対称電界が形成さ
れ、またG2電極３８の開孔５６のビーム入口側
に非点収差電界が形成される。

陰極３４から放射された電子は、G1電極３６
の円形開孔５４内に形成される上記集中電界線８
０を持つ回転対称電界により水平、垂直の双方に
おいて実質的に等しい集束作用を受けてある交点
に向けて集束される。

第５図の水平面内における非点収差電界につい
て見ると、矩形状凹欠部７６の水平方向長さ（横
方向の寸法）は円形開孔７４の直径に比して充分
に大であるから、該矩形状凹欠部７６によつて
G2電極３８の開孔５６内に形成される水平面内
における非点収差電界の発散電界線８２は曲率が
小さく、この発散電界線８２による発散作用は小
さい。このため、発散電界線８２は水平面内にお
いて電子ビームを僅かに発散させるに過ぎず、
G1電極３６の開孔５４内における集中電界線８
０集束作用を受けた電子ビームは交点８６で比較
的小さい角度で集中する。第５図における電子の
飛しよう経路は水平面内における最も外側の電子
線８３を示す。

第６図は垂直面内における非点収差電界を示
す。垂直面内では矩形状凹欠部７６の幅（縦方向
の寸法）は長さに比して小であるから、該矩形状
凹欠部７６によつてG2電極３８の開孔５６内に
形成される垂直面内における非点収差電界の発散
電界線８４は水平面内における発散電界線８２よ
りも大きな曲率で湾曲する。このため、上記垂直
面内における発散電界線８４は電子ビームに対し
て強い発散作用を与え、該電子ビームは垂直面内
で相対的に大きな発散作用を受けて水平面内にお
けるよりも前方の交点８８でさらに小さい角度で
集中する。第６図における電子の飛しよう経路は
垂直面内における最も外側の電子線を示す。

このような理由で、本願発明の電子銃では、陰
極３４から放射された電子ビームは、水平面内の
第１交点８６とその前方における垂直面内におけ
る第２交転８８の２点で各別に集束され、その結
果、垂直面内において電子ビームは集中不足にな
り、表示面の中央部において水平方向より垂直方
向に寸法の大きい電子ビームスポツトが形成され
る。

表示面の中央では電子ビームスポツトの垂直寸
法が水平寸法より大きいが、ビームが電子銃の主
集束レンズを通過した所（90の直後）におけるビ
ーム断面についてはこの逆が真である。すなわち
ここでは垂直面内の交合角の方が小さいため、電
子ビームの寸法は水平より垂直の方が小さい。こ
の結果垂直偏向における周縁ヨーク磁界によるビ
ームの偏心偏向があつても、ビームがレンズの収
差部分に完全に入つてしまわないから、ビームに
著しく影響することはない。このようなして周縁
ヨーク磁界による垂直フレアが低減される。

第７図乃至第９図は第５図および第６図で述べ
た水平面内および垂直面内の発散電界の作用を模
型的に示した図で、第７図は第５図の水平面内の
発散電界の作用を示し、第８図は第６図の垂直面
内の発散電界の作用を示す。なお、これらの図面
は偏向ヨークによる磁界が存在しない場合の最外
側電子線８３，８５の発散、集中の状態を示す。
G2電極３８によつて生成される水平、垂直の各
発散電界の作用により、交点８６および８８にお
ける電子ビームの断面形状は第９図に示すよう
に、交点８６では縦長（垂直方向の寸法大）、交
点８８では横長（水平方向の寸法）になり、スク
リーン２２上では縦長（垂直方向の寸法大）にな
ることが判る。

その上この複合ビームは垂直平面内で集中不足
特性を持つているから、表示面の中心を外れた位
置においては、この集中不足がヨーク磁界によつ
てビームに与えられる垂直の集中過度を補償し、
従つて電子ビームの上下両側の垂直フレアが著し
く減じる。

下表はこの発明の推奨実施例に用いられた１組
の寸法および電圧を示す。

陰極・G1間隔 0.076mm G1厚さ 0.127mm G1開孔径 0.635mm G1・G2間隔 0.229mm G2板70の厚さ 0.508mm G2板72の厚さ 0.203mm G2開孔74の直径 0.635mm G2凹欠部幅 0.711mm G2凹欠部長さ 2.134mm G2・G3間隔 0.838mm G3開孔60の直径 1.524mm G3の長さ 23.495mm G3レンズ径 5.436mm G4レンズ径 5.766mm G3・G4間隔 1.270mm 陰極遮断電位 150V G1電位 0V G2電位 600V G3電位 8500V G4電位 30000V 表示面上の光点は円形であることが理想的であ
るから、G2電極３８のビーム形成用開孔７４は
円形であることが望ましい。従つてビームスポツ
トの明るい中心核の形状を歪ませずにその所要の
円対称性から不都合なフレアを除き得るように、
G2のビーム形成領域にある限られた量の非点収
差を導入することが望ましい。ビーム形成用開孔
７４を非円形にするとフレアを低減する利点はあ
るが、ビームスポツトの円対称性を歪ませるとい
う不都合な効果を呈する。矩形状凹欠部７６の水
平方向長さは、電子ビームの水平面内における集
束作用に影響を与えない長さを有している限りそ
れ程厳密でなくてもよい。この長さが第２板状部
７２の長さ、すなわち矩形状凹欠部７６の深さの
少なくとも５倍あれば、G2電極３８の開孔５６
内に形成される発散電界線８２（第５図）の発散
作用は僅かで、G2電極３８は電子ビームに対し
て水平面内で所望の集中作用を与えることができ
る。

第２板状部７２の凹欠部７６の外側の部分の幅
も同様に厳密を要せず、電子ビーム開孔の両側に
１対のレール状を成す程度に狭くすることもでき
る。この場合このレール状溝体は３個の開孔７４
全部に共通の２本のレールとしても、また各開孔
に１対ずつ合計３対のレールとしてもよい。

ビーム形成領域において所望の非点収差を得る
ためには、矩形状凹欠部７６の垂直方向の幅は第
２板状部７６の厚さ（すなわち、凹欠部７６の深
さ）の２倍乃至５倍でなければならない。また、
第２板状部７２の厚さはビーム形成用開孔７４の
直径の0.8倍以下であることが望ましい。

第２板状部７２の厚みが大きくなつて、凹欠部
７６の垂直方向の幅が該第２板状部７２の厚さの
２倍以下になるか、あるいは上記第２板状部７２
の厚さがビーム形成用開孔７４の直径の0.8倍を
越えると、矩形状凹欠部７６によつて形成される
垂直面内における発散電界線８４の曲率が大きく
なつて、その発散電界線８４による発散作用が過
大になり、ビーム形成のレンズ系におけるビーム
形成作用が低下して、所望の電子ビームが形成さ
れない。例えば、ビーム形成用開孔７４の直径が
0.635mmの電子銃に対しては、第２板状部７２の
厚さは0.508mmを越えないことが望ましい。

逆に第２板状部７２の厚さが薄すぎて、矩形状
凹欠部７６の垂直方向の幅が上記第２板状部の厚
さの５倍以上になるか、あるいは上記凹欠部７６
の厚さがビーム形成用開孔７４の直径に比して著
しく小さくなると、矩形状凹欠部７６によつて形
成される垂直面内における発散電界線８４の曲率
が小さすぎて、その発散電界線８４による発散作
用が小さくなつて電子ビームは交点８８よりも手
前の点（陰極４８により近い点）で集中するよう
になり、電子ビームに対して垂直面内で所望の集
中不足を与えることができなくなる。

第２板状部の厚さをビーム形成用開孔７４の直
径よりも小さくすることができるが、第２板状部
７２の厚さ、すなわち矩形状凹欠部７６の深さを
余り小さくすると、該凹欠部７６とビーム形成用
開孔７４との間の機械的な整列交差が激しくな
り、製造が困難になる。経験によれば、ビーム形
成用開孔７４の直径が0.635mmのとき、第２板状
部７２の厚さを0.075mmまで薄くすることができ
るが、実際には、この厚さを0.152mm以下にする
と凹欠部７６の垂直方向の幅と第２板状部７２の
厚さ、すなわち凹欠部７６の深さとの比がその許
容範囲２乃至５の上限に近付き、適当な垂直方向
の幅をもつた矩形状凹欠部７６を形成することが
できなくなる。従つて、凹欠部７６の垂直方向の
幅と第２板状部７２の厚さとの比を余裕をもつて
２乃至５の範囲におさめるために、第２板状部７
２の厚さはビーム形成用開孔７４の直径の0.24倍
乃至0.8倍の範囲内にあることが望ましい。

上記の条件が満足されている限り、各格子電極
に印加される電圧の値、各電極の寸法、電極相互
間の間〓、電子銃からフエースプレートまでの距
離、偏向手段の偏向強さ等のパラメータの値が変
更されても、その値が映像管としての本来の動作
が可能な値、すなわち水平面内における電子ビー
ムスポツトが表示面に適正に集中する値ならば、
この変更によつても垂直面内で電圧ビームは必ず
集中不足の状態にあり、その程度に若干の影響が
与えられるのみで、垂直面内での集中不足の特性
は充分に維持される。

またG2の厚い電子銃では横断板５２の全体の
厚さ（第１および第２の板状部７０，７２の厚さ
の和）がG2のビーム形成用開孔７４の直径の約
1.2倍を超えてはならないことが判つている。こ
のため第１板状部７０の厚さが0.508mmの場合、
第２板状部７２の厚さが0.254mm以上になると、
第１板状部をこれに応じて0.508mm以下にしなけ
ればビーム形成用光学系が著しく歪んでしまう。
第１板状部７０の厚さは電子ビーム開孔７４の直
径の0.4〜1.0倍にする必要がある。

従来法においては電子銃のビーム形成領域に非
点収差電界を生成して電子ビームに所要の補償歪
を与えるために種々の手段が開示されている。例
えば米国特許第3952224号明細書にはG1、G2の
両電極に楕円形開孔を持つた電子銃が開示されて
いるし、同第3866081号明細書には楕円形開孔と
矩形開孔とが重なつたG2電極が示されている。
また1978年６月６日のアイ・イー・イー（IEE）
会議においてバーテン（Barten）およびカース
ホーク（Kaashoek）によつて発表された論文
「30AX自己整合式110°インライン型カラーテレビ
表示方式（30AX Self Aligning 110°In−Line
Color TV Display）」には２枚の板状部の矩形
開孔を交叉させた重合型G2電極が示されている。

これらの従来技術はすべて垂直フレアの問題の
処理にある種の電子銃においては多少有効である
ことが立証されてはいるが、厚いG2電極を用い
た電子銃に対して理想的に満足であることが立証
されたものはない。

これに対しこの発明は上述の垂直フレアの面倒
な問題を実質的に解消することができる。従つて
この発明は厚肉G2電子銃におけるこの問題の処
理に特に有用であるが、その優秀な垂直フレア問
題処理のため、従来種々の方法で補正されて来た
電子銃を含むその他の電子銃にも有利に用いるこ
とができる。

多くの従来法によつて試みられたように垂直平
面内のビームの集中不足を得るためG2のG3側に
非点収差手段を設けると、拡大率の増加を犠牲に
して交点後のビーム形成用電子光学系に作用する
ことによつてそれが達せられる上、比較的電子速
度の高い領域において電子に作用するため、与え
られた電子銃溝体の物理的歪に対する補正感度は
低くなる。過度の構造上の歪は電子光学系の安定
度を損じ、電極およびその部品の機械的整合に対
する製造公差を低下させることが多いから、でき
るだけ避けるべきである。このように通常の薄肉
G2電子銃においてもこのような方法はこの発明
の電子銃と同等ではない。

表示面の中心を外れた部分における垂直フレア
はこの発明のG2電極によつて実際になくするこ
とができるが、これを部分的にだけ消去すること
も自由である。これは表示面の周辺でフレアを低
減することは表示面の中央部におけるスポツトの
明るい中心核の垂直寸法の増大と交換になるとい
う点で可能性がある。しかし中央部におけるスポ
ツト核の僅かな膨大によつて周辺部におけるスポ
ツトフレアが比較的著しく減少する上、スポツト
核が中央部で大きくなるとその中央部で最も目立
つモアレの問題が減るという好都合がある。その
上表示面全体に書いた物を表示するときはその表
示面全面の解像度が均等であるほど好ましく、こ
れは中央部のスポツトを僅かに大きくする代りに
フレアを著しく減ずることによつて達せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による新規なインライン型電
子銃を用いた陰極線管の略図、第２図は第１図の
電子銃の１実施例の部分断面側面図、第３図は第
２図のG2電極拡大断面図、第４図は第３図のG2
電極を方向４−４から見た平面図、第５図は水平
面内の電子ビーム形成を示す第４図の線５−５に
沿う拡大断面図、第６図は垂直面内の電子ビーム
形成を示す第４図の線６−６に沿う拡大断面図、
第７図は第５図における水平面内の発散電界の作
用を示す図、第８図は第６図における垂直面内の
発散電界の作用を示す図、第９図は水平、垂直の
各面内の発散電界による交点８６，８８およびス
クリーン２２上における電子ビームの断面形状を
示す図である。 ２６……電子銃、２８……電子ビーム、３４…
…陰極、３６……制御格子、３８……遮蔽格子、
４０，４２……集束電極、５２……板状部、７０
……第１の板状部、７２……第２の板状部、７４
……電子ビーム開孔、７６……凹欠部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個の陰極、制御格子、遮蔽格子、および
   少なくとも１個の集中電極をこの順番で配置して
   構成され、上記各陰極から電子を発生してこれを
   ビームの形で複数のビーム経路を含む面に沿つて
   投射するようにされており、上記制御格子は上記
   陰極と同じ複数個の円形開孔を有し、上記遮蔽格
   子は、上記複数のビーム経路を含む面を横切り、
   上記陰極と同じ複数個の円形開孔を有する第１の
   板状部と、上記複数のビーム経路を含む面内で水
   平方向に細長く伸びた矩形状凹欠部が貫通して形
   成された第２の板状部とからなり、上記各円形開
   孔は上記第１の板状部を貫通して上記水平方向に
   細長く伸びた矩形状凹欠部の低部にまで伸びてお
   り、上記水平方向に細長く伸びた矩形状凹欠部は
   上記遮蔽格子の制御格子側に配置されており、上
   記矩形凹欠部の垂直方向の幅と深さとの比は２乃
   至５の範囲内にあり、上記第２の板状部の厚みは
   上記第１の板状部に形成された上記各円形開孔の
   直径の0.24乃至0.8倍の範囲内にあり、電子ビー
   ムが上記複数のビーム経路を含む面内での集中に
   対して、上記複数のビーム経路を含む面と垂直な
   面で集中不足を呈する、インライン型電子銃。