JPH04504024A - 能動シャドーマスクカラーブラウン管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 能動シャドーマスクカラーブラウン管 技術分野 本発明は単−電子銃式の陰極線管すなわちブラウン管に関し、特に、多色画像表 示のための単−電子銃式ブラウン管の電子ビームの区分および変調をおこなう装 置に関する。

背景技術 一般に、カラーテレビ用受信装置は３本の分離した多色表示用の電子銃を有する 。しかしながら、このような構成は比較的コスト高となり、安定した作動のため に複雑な回路機構を要し、さらにその調節は極めて難しい。

加えて、３本の電子ビームが同一のグリッド孔に集中して通過するために、解像 度が低減する。さらに、該３本の電子銃を有するブラウン管における解像度は、 磁気作用によるビーム偏向および集光処理の前に発生するビームの変調のために さらに低下する。また、該３本の電子銃を有するブラウン管は走行する車両中に おいては磁力線が遮断されるために運転することが困難であった。

したがって、本発明の目的とするところは、複数の穴の大きさと該穴を通過した 各電子ビームが衝突する燐光物質の点状あるいは線状の配列の仕方とにより、テ レビ画像表示のすぐれた解像度を実現することである。

発明の開示 すなわち、本発明によれば、単一の電子ビームを複数のビームに区分し、同時に 、区分した複数のビームを適当な情報によって変調することによって、カラーテ レビ画面上にカラー画像を表示するための新規な情報表示用装置が提供される。

該単一電子ビームは電子銃によって発生され、画面に垂直に延出する平行な複数 の穴を設けたマスク装置上に周期的に走査される。このことによって、該ビーム は複数のセグメントに分割される。また、各穴の入口側にはリング状の変調用電 極がそれぞれ設けられ、さらに、これらの電極は各信号源と接続され、各穴のビ ーム電子の流れを制御する。その後、ビーム電子は穴を抜けて燐光物質のターゲ ットに衝突し、対応する発光点を生成する。各発光点の強度は対応ナーるリング 状変調用電極に加えられた変調信号に比例する。また、その発光点の色は各燐光 物質の発生する色で決まる。

上記表示システムの重要な用途の一つとして、単一電子銃を有するカラーテレビ 受信装置における使用がある。

すなわち、単一電子銃の陰極制御グリッド回路により制御される単一電子ビーム の強度を種々用意することと、複数の調整用電極を、例えば、一つは赤色の入力 信号に、一つは青色の入力信号に、さらに他の一つは緑色の入力信号に対応する ３群に分割することと、さらに、赤色発光用燐光物質を赤色用のマスク穴に対応 させ、青色発光用燐光物質を青色用のマスク穴に対応させ、さらに緑色発光用燐 光物質を緑色用のマスク穴に対応させることとによって、ビーム偏向パターンと 、ビーム強度全体と、カラー信号情報および上記画面上の３私用燐光物質の構成 に基づくカラーテレビ表示が実現できる。

本発明の一実施例によれば、電子銃が３色燐光物質画面に対して電子ビームを射 出する。次いで、偏向ヨークの水平および垂直偏向コイルが該ビームを周期的に 画像面を横切るように偏向する。該画面に到達する前に、ビームはシャドーマス クによって複数のセグメントに分割される。すなわち、該ビーム内の電子の一部 がマスクの各穴を通過してセグメントを形成するのである。また、残りの電子は シャドーマスク表面ではねかえり、他に影響を及ぼすことなく　ＣＲＴ陽極に吸 収される。さらに、該ビームが各マスク穴に入ると、まず該穴の入口側にそれぞ れ設けられたリング状変調電極を通過する。そして、それぞれのビームセグメン トは赤色、青色あるいは緑色用信号によって変調される。そして、例えば、赤色 指定の穴を通過した赤色用に変調されたビームセグメントは画面上の赤色用燐光 物質に衝突し、また、青色用に変調されたビームセグメントは青色用燐光物質に 、さらに、緑色用に変調されたビームセグメントは緑色用燐光物質に衝突する。

また、本発明の一特徴によれば、上記偏向ヨークとシャドーマスクとの間に規準 レンズが設けられる。該レンズは該偏向ヨークの偏向中心からの距離と等しい焦 点距離を有する。したがって、該規準１ノンズによれば、ビームの偏向角にかか わらず、偏向されたビームをシャドーマスクに対してほぼ平行に導くことができ る。

また、本発明の他の特徴によれば、各ビームセグメントの強度が、上記燐光物質 ターゲットに該ビームセグメントを導くマスク穴の入口側の周囲に設けたリング 状変調用電極によって変調される。該電極は通常は各穴に入り込もうとする電子 のすべであるいはほとんどをはねかえすに足りる程度に等しく電位がかけられて いる。しかし、対応する変調用信号が該電極に与えられ、正の電位が引加される と、その変調用信号の電位に対応して異なる量の電子が該電極を通過するように なる。

構成し、上記ビームセグメントを集光点において集光する。さらに、集光後は第 二のレンズ電極によってその電、子経路は平行に調整され、電子の発散あるいは ビームセグメント間の電子の衝突などが防止される。また、該第二のレンズ電極 は電子ビームセグメントの通過するマスク穴の出口側の周囲に設けられている。

さらに、第二のレンズ電極は、対向する入口側の変調用電極と同様に、電子レン ズを構成する。そして、該出口側レンズ電極のそれぞれにも所定の電位が、入口 側の変調用電極と出口側レンズ電極との間の距離が該入口側変調用電極の焦点距 離と該出口側レンズ電極の焦点距離との和にほぼ等しくなるように与えられる。

このような条件の下に、上記マスク穴内における電子ビームは各レンズによって それぞれ進行方向を制御され、はぼ平行な経路でそれぞれ出口側レンズから出現 する。

すなわち、上記出口側レンズ電極には、それぞれ、（ａ）変調用電極および出口 側電極の焦点距離の和と（ｂ）それらの電極間の距離とが、平均の変調用信号電 位の条件下で等しくなるように一定の直流電位が加えられる。いいかえれば、上 記変調用電極とレンズ電極とは、対応するレンズ電極電位が対応する変調用電極 電位の変化に従うような関係にあるといってもよい。

図面の簡単な説明 本発明の種々の目的および特徴が以下の図面に基づく詳細な説明によりいっそう 明らかとなる。

第１図は本発明による単−電子銃式のカラー陰極線管すなわちカラーブラウン管 の概略的断面図である。

第２図は第１図示のブラウン管の２−２線において切断した場合のシャドーマス クの概略的断面図である。

第３図は第１図における３−３線において切断した場合のシャドーマスクの概略 的断面図である。

第４Ａ、４Ｂおよび４０図は、それぞれ、区分されたビームの通過状態を示すた めの第１図示のブラウン管の部分的断面図である。

発明を実施する最良の形態 第１図は電子ビーム１３を形成し、かつ３原色燐光物質画面１４に対して射出す る単一電子銃１２を有するブラウン管１１を示している。該電子ビームは通常ガ ラスで作られた封入管１５内を真空状態で誘導される。また、上記電子銃は通常 陰極１６、制御用電極１７、加速用電極１８および集光用素子１９から成る。さ らに、これらの構成部材は電源２０に通常の方法で接続されている。

また、電子ビームを画面に対して偏向するために、偏向ヨーク２１に取り付けた 一対の偏向コイルが上記封入管を囲んでいる。このことにより、該ビームはシャ ドーマスク２２を従来と同様に縦横に操作される。

該偏向ヨーク２１の偏向コイルはシャドーマスク２２に対してビームを走査する 。さらに、該シャドーマスク２２は複数のレンズ用電極２７とともに３種類の変 調用電極２３．２４および２５が備えられたビーム区分構造２６から成る。この ようないわゆる能動シ苓・ドーマスフ２２は複数の穴を有する非導電性シールド であり、その複数の穴は、その一方の開口部が電子銃１２に対向し、さらに他方 の開口部が燐光物質画面１４に対向するように延出している。そして、電子ビー ムが上記シャドーマスク２２の上を走査されて、各穴を通過することにより各ビ ームセグメント２８が決定される。この偏向による電子ビームの方向の違いを補 正するために、ビーム規準レンズ２９が偏向ヨークの偏向コイルとシャドーマス クとの間に設けられている。さらに、以下に詳述するが、該規準レンズ２つを通 過した電子はそれぞれ燐光物質画面１４の法線にたいしてほぼ平行な線を描いて 移動する。

また、該燐光物質画面１４に実際に衝突する電子の量は上記変調用電極２３．２ ４および２５によって制御される。さらに、これらの変調電極はシャドーマスク の各穴の電子の入口側の周囲に１対１で取り付けられている。

各ビームセグメント２８が決まると、該ビームセグメントはそれぞれの変調用電 極にしたがった大きさで穴を通過する。また、これら変調用電極は第２図示の如 く３種類の色別電極群に分けられており、また、各色別電極群においては各変調 用電極がたがい接続して配列している。

さらに、各電極群はそれぞれ３種類の色の信号入力源のいずれかに接続されてい る。たとえば、赤色用変調電極２３はすべて赤色信号入力線に接続され、青色電 極２４はすべて青色信号入力線３１に接続され、さらに緑色電極２５はすべて緑 色信号入力線３２に接続されるような構成になっている。また、これらの変調用 電極はすべて上記電子銃の陰極１６に対して負の直流電圧がかけられている。そ の結果、入力信号のない状態では、各変調用電極はビームセグメントを受け入れ ることはなく、シたがって、電子がマスクの穴を通過して燐光物質画面１４に到 達することはない。逆に、入力信号が加えられると、各変調用電極は相対的に正 の電位となり、電子はマスクの穴を通過して上記燐光物質画面上に到達し、その 変調作用に応じた発光がおこなわれる。さらに、レンズ電極２７はすべて第３図 示の如く接続されている。

第４Ａ、４Ｂおよび４０図はそれぞれ上記マスク構造２６の各穴における電子ビ ームセグメントの経路を示す。

例えば、赤色信号入力線３０の場合は、第４Ａ図示の如く信号入力はなく、対応 する変調電極２３は最も負の電位が引加される。そのため、ビーム１３がらはま ったく電子が穴の内部を通過することがない。また、青色信号入力線３１の場合 は、第４Ｂ図示の如く比較的少量の信号が入力される。このことにより、該変調 用電極２４の電位がいくぶん正に変化する。その結果、比較的少量の電子がマス クの穴を通過する。さらに、緑色信号入力線３２の場合は、第４Ｃ図示の如く大 量の信号が入力される。このことによって、該変調電極２５の電位がより正に変 化する。その結果、大量の電子がマスクの穴を通過して燐光物質画面１４上に到 達する。以上のように各電子ビームセグメントの強度は各変調用電極によって効 果的に調節されながらマスクの穴を通過する。また、上記作動における変調用信 号および偏向用信号の信号源は通常当該技術において知られるものであるので図 面においてはとくに記載しない。すなわち、これらの信号は従来のものと同じで あり、通常のテレビ受信装置において普通に発生されるものである。

また、各変調用電極が形成するリングは電子レンズとして作用し、該リングを通 過するビームセグメントを集光する。さらに、各変調用電極の焦点距離は該変調 用電極自体の電位と、マスクの穴の出口にあるレンズ電極２７およびシャドーマ スク２２の電位との相互作用により定まる。

以上のことから、電子は規準レンズ２９の作用によって各変調用電極に平行に進 み、各変調電極の構成するリング内を通過する。その後、上記の第４Ａ、４Ｂお よび４Ｃ図示の各ビームセグメント作成構造２６における焦点位置において集光 し、発散する。

さらに、レンズ電極２７は上記集光点における電子の挙動を制御し、かつその発 散を抑制し７て、電子がまた平行に進むようにする。このことを実現するために は、該レンズは各ビームを効果的に該ビームの発散を制御して再集光する必要が ある。この場合、もしも各変調用電極とレンズ電極との距離が、対応する該変調 用電極と焦点距離との距離および該焦点距離と該レンズ電極との距離との和に等 しければ、電子は上記ビームセグメント作成構造２６におけるマスク穴内で集光 して発散した後、再び平行線を描いて進むようになることは明らかである。

したがって、このような条件下においては、各電子ビームが各マスク穴を外出し た後、そのビーム内の電子はそれぞれほぼ平行に進んで対応する燐光物質ターゲ ットに衝突し、各変調用信号に比例した光を発光する。

したがって、規準レンズ２９は本構成において重要な役目を司る。すなわち、上 記のように各電子ビームが各レンズ電極から平行に外出するためには、まず該ビ ームが該規準レンズの作用によって対応する変調用電極に平行に到達する必要が あるからである。それゆえ、該規準レンズ２９はビームの偏向角にかかわらずＣ ＲＴの軸に平行にビーム電子を送り出さねばならない。このことは、該規準レン ズの焦点距離を該レンズと上記偏向ヨーク２１の偏向中心との距離に等しく設定 することにより実現できる。

要するに、電子ビーム内の電子は該ビームがシャドーマスク２２に到達する以前 にどのように偏向されたかによらず規準レンズ２９の作用によって該シャドーマ スク２２に平行に到達する。その後、各ビームは上記ビームセグメント作成構造 によってセグメント化される。また、例えば、上記変調用電極２３．２４および ２５はそれぞれ一３ｖの不動直流電位がかけられ、さらにレンズ電極２７は＋６ ００Ｖに維持される。さらに、上記燐光物質画面１４は１５０００Ｖに維持され る。なお・、これらの電位は上記実施例の陰極１６の電位をＯｖとした場合の値 である。もちろん、上記実施例におけるカラーＣＲＴ用能動シャドーマスクの設 計上の構成の変更および変形は可能であることはいうまでもない。例えば、本発 明において特定したブラウン管における各部材の諸電位および配置は、その類似 するブラウン管にたいして適当に変更することができる。また、異なる構成によ る種々の電子経路は電子光学の原理に基づいて容易に計算することができる。ま た、上記変調用電極およびレンズ電極はリンク形状であるが、上記機能を実現で きるものであれば他の構造でもよい。すなわち、本明細書および図面に開示した 実施例の変更および変形は、当該業者にとって、本発明の要旨に逸脱する事のな くおこなうことが容易であることはいうまでもない。

ＦＩＧ・　４Ｂ　少量の入力信号 Ｆ／Ｇ、４Ｃ多量の入力信号 Ｆ／６．３

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．陰極線表示をおこなうための、単一電子ビームを発生する電子銃と、該電子 ビームが通過する偏向ヨークと、該偏向ヨークと該偏向ヨークの近傍に光学的に 配置された視準レンズ手段による制御によって平行な経路に導かれた前記電子ビ ーム内の電子がそれぞれ所定の場所に衝突する表示画面との組み合わせにおいて 、前記視準レンズ手段と表示画面との間に光学的に配置され、前記単一電子ビー ムを複数の色ビームセグメントに分割するシャドーマスク手段と、それぞれ前記 シャドーマスク手段に光学的に接続され、前記色ビームセグメントの強度を対応 する入力信号の違いにしたがって変化する変調手段と、前記シャドーマスク手段 に光学的に設けられ、前記変調手段の作用によってずれた電子の進路を前記平行 な経路に戻す手段とから成ることを特徴とする該表示画面上に多色画像情報を表 示するシステム。
2. ２．前記シャドーマスク手段が、それぞれ色ビームセグメントを制約しながら通 過させる複数の穴を設けたビームセグメント化構造を有し、該穴がそれぞれ軸方 向に入口と出口とを有していることを特徴とする請求項１のシステム。
3. ３．前記変調手段が前記マスク手段に設けた穴の入口側端部近傍にそれぞれとり つけた複数の変調用電極と、該変調用電極からそれぞれ軸方向に離間する該穴内 の集光点で各ビームセグメントを集光するための入力信号にしたがってビーム強 度を胞える前記変調用電極に変調用電位を引加する手段とを含むことを特徴とす る請求項２のシステム。
4. ４．前記ビーム経路を平行に戻す手段が前記マスク手段に設けた穴の出口側端部 近傍にそれぞれ設けた複数のビーム集光用電極と、前記変調用電極およびビーム 集光用電極からそれぞれその焦点距離分だけ軸方向に離間する該穴内の各集光点 から発散する各色ビームセグメントを調整するためにビーム集光用電極に制御電 位を引加する手段とを含み、かつ、該変調用電極およびビーム集光用電極がたが いに軸方向にそれぞれの焦点距離の和にほぼ等しい距離だけ離間することにより 、前記色ビームセグメント内の電子が各穴の出口側端部から平行な経路で表示画 面に進行することを特徴とする請求項３のシステム。
5. ５．前記ビーム経路を平行に戻す手段が前記マスク手段に設けた穴の出口側端部 近傍にそれぞれ設けた複数のビーム集光用電極と、前記変調用電極の作用に対応 する各色ビームセグメントの集光によって定まる各集光点から該穴内において発 散する各色ビームセグメントを調整するためにビーム集光用電極に制御電位を引 加する手段とを含み、かつ、該変調用電極およびビーム集光用電極がたがいに軸 方向にそれぞれの焦点距離の和にほぼ等しい距離だけ離間することにより、前記 色ビームセグメント内の電子が各穴の出口側端部から平行な経路で表示画面に進 行することを特徴とする請求項２のシステム。
6. ６．燐光物質画面と、該画面上に平行な経路で導かれる単一電子ビームを発生す る手段とを有する陰極線表示装置において、該単一電子ビームを複数のビームセ グメントに分割するマスク手段と、前記平行経路から該ビームセグメント内の電 子をずらすための複数の入力信号に呼応して該ビームセグメントをそれぞれ変調 する手段と、前記マスク手段から光学的位置に配設され、前記電子を画面に導く ための前記平行な経路に戻すビーム集光手段とを備えて改良したことを特徴とす る装置。
7. ７．前記入力信号が燐光物質画面上に表示される多色情報に対応していることを 特徴とする請求項６の装置。
8. ８．前記マスク手段がそれぞれ前記ビームセグメントを通すための複数の穴を設 けたビームセグメント化構造を含むことを特徴とする請求項７の装置。
9. ９．前記変調手段が前記穴に対してそれぞれ光学的に配置された複数の変調用電 極と、該変調電極にそれぞれ接続され、燐光物質画面上に表示する多色情報に対 応する変調電圧を該電極に引加する入力信号手段とを含むことを特徴とする請求 項８の装置。
10. １０．前記ビーム集光手段がそれぞれ前記穴に対して光学的位置に配置された複 数のレンズ電極と、該レンズ電極にそれぞれ接続され、各ビームセグメント内の 電子を前記平行経路に戻すように調整する制御電位手段とを含むことを特徴とす る請求項９の装置。
11. １１．前記マスク手段が前記ビームセグメントを通す複数の穴を設けたビームセ グメント化構造を有することを特徴とする請求項６の装置。
12. １２．前記ビーム変調手段が前記穴に対してそれぞれ光学的に配置された複数の 変調用電極と、該変調電極にそれぞれ接続され、燐光物質画面上に表示する多色 情報に対応する変調電圧を該電極に引加する入力信号手段とを含むことを特徴と する請求項１１の装置。
13. １３．前記ビーム集光手段がそれぞれ前記穴に対して光学的位置に配置された複 数のレンズ電極と、該レンズ電極にそれぞれ接続され、各ビームセグメント内の 電子を前記平行経路に戻すように調整する制御電位手段とを含むことを特徴とす る請求項１２の装置。
14. １４．前記ビーム集光手段がそれぞれ前記穴に対して光学的位置に配置された複 数のレンズ電極と、該レンズ電極にそれぞれ接続され、各ビームセグメント内の 電子を前記平行経路に戻すように調整する制御電位手段とを含むことを特徴とす る請求項１１の装置。