JPH05343002A - 陰極線管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 １個または複数個のカソードKB,KG,KRおよび
このカソードに順次隣接して蛍光体スクリーン方向に配
置された第１、第２電極G1,G2 からなる電子ビーム発生
部と、第２電極に順次隣接して蛍光体スクリーン方向に
配置された複数個の電極G3,G4 からなる主レンズ部とを
有する電子銃を備える陰極線管において、その第１電極
をカソードの１個に対して回転対称に配置された少なく
とも４個の独立した開孔からなるビーム通過孔20を有す
る構造とした。 【効果】 蛍光体スクリーン上のビームスポット径を小
さくして、解像度を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カラー受像管などの
陰極線管に係り、特にフォーカス品位を良好にする電子
銃を備える陰極線管に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえばカラー受像管は、パネルおよび
ファンネルからなる外囲器を有し、そのファンネルのネ
ック内に封止された電子銃から放出される３電子ビーム
を、ファンネルの外側に装着された偏向ヨークの発生す
る磁界により偏向して、パネルの内面に形成された３色
蛍光体層からなる蛍光体スクリーンを水平、垂直走査す
ることにより、カラー画像を表示する構造に形成されて
いる。

【０００３】その電子銃は、３個のカソード、このカソ
ードから順次蛍光体スクリーン方向に配置された複数個
の電極を有し、この複数個の電極には、それぞれ上記カ
ソードに対応してビーム通過孔が設けられている。そし
てカソードおよびこのカソードに順次隣接する第１、第
２電極により、カソードから放出される電子を集束して
電子ビームを形成する通常三極部といわれる電子ビーム
発生部が形成され、その第２電極に順次隣接して蛍光体
スクリーン方向に配置された複数個の電極により、上記
電子ビーム発生部からの電子ビームを蛍光体スクリーン
上に集束する主レンズ部が形成される構造となってい
る。

【０００４】通常上記電子銃には、電子ビーム発生部を
構成するカソードに百数十ボルト、第１電極を０ボル
ト、第２電極に数百ボルトの電圧が印加される。それに
よりカソードからの電子は、カソードと第１電極との電
位差により形成される陰極レンズ、および第１電極と第
２電極との電位差により形成されるプリフォーカスレン
ズにより、きわめて強い集束作用を受ける。その結果、
図７に示すように、各カソードKB，KG，KR（KGについて
のみ図示）からの電子は、第１、第２電極G1，G2の近傍
で銃軸ZB，ZG，ZR（ZGについてのみ図示）と交差し、い
わゆるクロスオーバCOを形成する。

【０００５】この場合、その電子は、カソードKGの電子
放出面2 に対して、ある密度分布の粒子束として発生す
るので、その近軸ビーム1Gn と、離軸ビーム1Gf とで
は、電子レンズから受ける力が異なり、近軸ビーム1Gn
のクロスオーバ点をCOn 、離軸ビーム1Gf のクロスオー
バ点をCOf として示すように、銃軸ZG方向にクロスオー
バCOの位置が相違する。したがって第１、第２電極G1，
G2の近傍には、多数の軌道の異なる電子ビームによって
形成されるビーム束の最小錯乱円ができる。この最小錯
乱円は、主レンズから見込んだ物点に相当し、その最小
錯乱円の径が物点径となる。

【０００６】上記クロスオーバCOを経た各電子ビーム
は、その後、主レンズ部により最終的に蛍光体スクリー
ン上に集束され、蛍光体層を発光させ、ビームスポット
が形成される。

【０００７】ところで、カラー受像管の解像度を向上さ
せるためには、上記蛍光体スクリーン上のビームスポッ
ト径を小さくする必要がある。この蛍光体スクリーン上
のビームスポット径の大きさは、主レンズ部の性能と電
子ビーム発生部での電子ビームの集束状態がそれを決定
する主要因として関与している。

【０００８】その主レンズ部の性能は、レンズ倍率、球
面収差係数などの電子光学のレンズ定数によって表さ
れ、レンズ倍率、球面収差係数がともに小さいほど、蛍
光体スクリーン上のビームスポットを小さくすることが
できる。

【０００９】これに対して、電子ビーム発生部での電子
ビームの集束状態については、物点径、物点位置、ビー
ム発散角などがある。このうち、物点位置とビーム発散
角は、主レンズ部とのマッチングが関係するので、一概
にどちらがよいとはいえず、物点径が最も汎用的なファ
クタとなっている。

【００１０】この物点径については、一般に小さいほど
蛍光体スクリーン上のビームスポットを小さくすること
ができる。その物点径を小さくするには、第１電極のビ
ーム通過孔径を小さくすることにより可能であるが、第
１電極のビーム通過孔径を小さくすると、カソードの負
荷が増大し、カソードが短寿命になるという問題があ
る。また第１電極のビーム通過孔径を小さくするととも
に、カソードを高負荷に耐えられる構造にする手段もあ
るが、この場合、高負荷に耐えられる構造のカソード
は、高価なため、コストアップをともなうという問題が
ある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、蛍光体
スクリーン上に描かれる画像の解像度を向上させるため
には、蛍光体スクリーン上のビームスポット径を小さく
する必要がある。そのビームスポット径は、電子ビーム
発生部の第１、第２電極近傍に形成されるクロスオーバ
での物点径を小さくすることにより得られる。

【００１２】その物点径を小さくするには、第１電極の
ビーム通過孔径を小さくすることにより可能であるが、
第１電極のビーム通過孔径を小さくすると、カソードが
短寿命になるという問題が生ずる。また第１電極のビー
ム通過孔径を小さくするとともに、カソードを高負荷に
耐えられる構造にする手段もあるが、この場合、高負荷
に耐えられる構造のカソードは、高価なため、コストア
ップをともなうという問題が生ずる。

【００１３】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたものであり、比較的簡単な手段により解像度を
良好にすることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】１個または複数個のカソ
ードおよびこのカソードに順次隣接して蛍光体スクリー
ン方向に配置された第１、第２電極からなり、カソード
から放出された電子を集束して電子ビームを形成する電
子ビーム発生部と、第２電極に順次隣接して蛍光体スク
リーン方向に配置された複数個の電極からなり、電子ビ
ーム発生部からの電子ビームを蛍光体スクリーン上に集
束する主レンズ部とを有する電子銃を備える陰極線管に
おいて、その第１電極をカソードの１個に対して回転対
称に配置された少なくとも４個の独立した開孔からなる
ビーム通過孔を有する構造とした。

【００１５】

【作用】上記のように、カソードに隣接する第１電極の
ビーム通過孔をカソードの１個に対して回転対称に配置
された少なくとも４個の独立した開孔で構成すると、カ
ソードの銃軸近傍からの電子放出はほとんどなく、離軸
ビームのみにより物点が形成されるようになる。したが
って近軸ビームと離軸ビームのクロスオーバの位置が異
なるために生ずる物点径の増大を大幅に低減することが
でき、それにより、蛍光体スクリーン上のビームスポッ
ト径を小さくすることができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例に基
づいて説明する。

【００１７】図３にその一実施例であるカラー受像管を
示す。このカラー受像管は、パネル10およびこのパネル
10に一体に接合された漏斗状のファンネル11からなる外
囲器を有し、そのパネル10の内面に、青、緑、赤に発光
する３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン12が形成さ
れ、この蛍光体スクリーン12に対向して、その内側に多
数のビーム通過孔の形成されたシャドウマスク13が配置
されている。一方、ファンネル11のネック14内に、３電
子ビーム15B ，15G ，15R を放出する下記電子銃16が封
止されている。そして、この電子銃16から放出される３
電子ビーム15B，15G ，15R を、ファンネル11の外側に
装着された偏向ヨーク17の発生する磁界により偏向し
て、上記蛍光体スクリーン12を水平、垂直走査すること
により、カラー画像を表示する構造に形成されている。

【００１８】上記電子銃16は、図１に示すように、３個
のカソードKB，KG，KR、このカソードKB，KG，KRを各別
に加熱する３個のヒータH 、上記カソードKB，KG，KRか
ら順次離間して蛍光体スクリーン方向に配置された第１
電極G1（制御電極）、第２電極G2（加速電極）、第３電
極G3（集束電極）、第４電極G4（最終加速電極）および
この第４電極G4に取付けられたシールドカップC からな
る。

【００１９】その第１、第２電極G1，G2は板状電極から
なる。第３、第４電極G3，G4は２個のカップ電極を突合
わせた筒状電極からなる。そしてその第２、第３、第４
電極G2，G3，G4およびシールドカップC の隣接電極との
対向面には、それぞれ３個のカソードKB，KG，KRに対応
して、３個のビーム通過孔が同軸に設けられている。こ
れに対して第１電極G1には、各カソードKB，KG，KRに対
応して、図２に示すように、それぞれ４個の独立した同
一大きさの開孔19a 〜19d を回転対称に配置したビーム
通過孔20が形成され、その回転対称の中心が上記他の電
極のビーム通過孔と同軸となっている。

【００２０】具体的には、上記第１電極G1の各開孔19a
〜19d は、直径が０．５mm以下であり、第２電極G2のビ
ーム通過孔は、その第１電極G1の４個の開孔19a 〜19d
を包絡する大きさとなっている。また第３電極G3の第２
電極G2側のビーム通過孔は、第２電極G2のビーム通過孔
の直径よりも約２mm程度大きい。さらに第３電極G3の第
４電極G4側および第４電極G4の第３電極G3側のビーム通
過孔は、第２電極G2のビーム通過孔の直径よりも約６mm
程度大きくなっている。

【００２１】この電子銃16には、たとえばカソードKB，
KG，KRに約１８０Ｖの直流電圧に画像に対応したビデオ
信号を重畳した電圧が印加され、第１電極G1を接地し、
第２電極G2に約８００Ｖ、第３電極G3に８〜９kVの直流
電圧が印加され、第４電極G4には、約３０kVの高電圧が
印加される。

【００２２】上記電圧の印加により、各カソードKB，K
G，KRからの電子ビーム15B ，15G ，15R は、第２、第
３電極G2，G3の近傍にクロスオーバを形成し、発散しな
がら第２、第３電極G2，G3により形成されるプリフォー
カスレンズに入射し、予備集束される。その後、第３、
第４電極G3，G4により形成される主レンズにより最終的
に蛍光体スクリーン12上に集束される。

【００２３】前述したように、画像の解像度は、蛍光体
スクリーン上に得られる電子ビームのビームスポットを
小さくするほど高解像度となり、上記第２、第３電極G
2，G3の近傍に形成されるクロスオーバの径（物点径）
を小さくするほどビームスポットを小さくすることがで
きる。

【００２４】図４により、上記カソードKB，KG，KR（KG
についてのみ図示）からの電子ビームについて、さらに
詳しく説明すると、カソードKGに約１８０Ｖ、第１電極
G1を接地、第２電極G2に約８００Ｖの電位が与えられて
いるので、カソードKGおよび第１、第２電極G1，G2によ
り形成される電子ビーム発生部の電位分布は、破線21で
示すようになる。すなわち、カソードKGは、ヒータH の
加熱により電子を放出しやすい状態となっている。そこ
に第１電極G1の４個の独立した開孔19a 〜19d（19b ，1
9d についてのみ図示）を通って、第２電極G2の約８０
０Ｖの電位がカソードKGの電子放出面22近傍まで浸透
し、この浸透電位がカソードKG自体の電位を越えるとき
（カットオフ状態）、カソードKGから電子が放出され
る。

【００２５】カラー受像管の通常の動作では、第２電極
の電圧を調整してカットオフ状態とし、カソードの電位
を信号に合せて低下させ、信号に合った電子ビームを放
出させるいわゆるカソードドライブ方式が主流となって
いる。

【００２６】上記電子銃の場合、第１電極G1の４個の開
孔19a 〜19d のすべてから第２電極G2の電位がカソード
KG側に浸透し、その浸透電界は、ある曲率をもって形成
され、レンズ作用をもつ。そのため、図５に示すよう
に、カソードKGの電子放出面22から各開孔19a 〜19d
（19b ，19d についてのみ図示）を通って放出される電
子ビーム15Ga〜15Gd（15Gb〜15Gdについてのみ図示）を
それぞれ強く集束する。その集束された各電子ビーム15
Ga〜15Gdの径は、第２電極G2の近傍で最小となる。そし
てこの最小径となった各電子ビーム15Ga〜15Gdは、第２
電極G2と第３電極G3との電位差により第２電極G2の近傍
に形成されるプリフォーカスレンズPLの銃軸ZGから離れ
た周辺部を通るため、銃軸ZG方向に曲げられ、第２乃至
第３電極G2〜G3の近傍にクロスオーバCOを結ぶ。

【００２７】一方、カソードKGの電子放出面22の中央部
分23は、第１電極G1の４個の開孔19a 〜19d に囲まれた
遮蔽部分24により、第２電極G2の電位の浸透が遮蔽さ
れ、この中央部分23には、電子を放出するだけの電界が
形成されない。そのため、この中央部分23からは、ほと
んど電子ビームは放出されない。

【００２８】したがってカソードKGから第１電極G1の４
個の開孔19a 〜19d を通って放出される電子ビーム15Ga
〜15Gdは、それぞれ銃軸ZGから離れた位置を通るため、
通常の電子銃の場合に問題となる近軸ビームと離軸ビー
ムのクロスオーバの位置の相違により生ずる物点径の増
大を大幅に低減することができる。

【００２９】このことは、カソードKGからの電子ビーム
15G ばかりでなく、他のカソードKB，KRについても同様
である。したがってカソードKB，KG，KRからのすべての
電子ビーム15B ，15G ，15R について、蛍光体スクリー
ン上のビームスポットを小さくでき、解像度を大幅に向
上させることができる。

【００３０】なお、上記実施例では、第１電極のビーム
通過孔を１つのカソードに対して４個の独立した開孔で
構成したが、この開孔は、４個以上でもよい。たとえば
図６に示すように、３個のカソードKB，KG，KRに対応し
て、第１電極G1のそれぞれのビーム通過孔20が回転対称
に配置された５個の独立した開孔19a 〜19e により構成
してもよい。

【００３１】このように第１電極G1の各ビーム通過孔20
を５個の独立した開孔19a 〜19e により構成すると、第
２電極側から各カソードKB，KG，KR側への電位の浸透
は、それぞれ上記５個の開孔19a 〜19e からおこなわ
れ、各カソードKB，KG，KRの電子放出面近傍に各開孔19
a 〜19e に対応した電界が形成され、その５個の独立し
た開孔19a 〜19e を通って電子ビームが放出される。ま
た５個の独立した開孔19a〜19e により囲まれた遮蔽部
分24は、第２電極側から各カソードKB，KG，KR側への電
位の浸透を遮蔽し、その遮蔽部分24に対応する各カソー
ドKB，KG，KRの電子放出面22の中央部分からは、ほとん
ど電子ビームは放出されない。

【００３２】したがってこのように第１電極G1のビーム
通過孔20を５個の独立した開孔19a〜19e により構成し
ても、前記実施例と同様にクロスオーバは、離軸ビーム
のみによって形成され、通常の電子銃のように近軸ビー
ムと離軸ビームのクロスオーバの位置が相違するために
生ずる物点径の増大を大幅に低減することができ、蛍光
体スクリーン上のビームスポット径を小さくすることが
できる。

【００３３】なお、前記実施例では、バイポテンシャル
型電子銃について説明したが、この発明は、ユニポテン
シャル型、クォドラポテンシャル型電子銃などのその他
各種電子銃にも適用可能である。

【００３４】

【発明の効果】カソードに隣接する第１電極をカソード
の１個に対して回転対称に配置された少なくとも４個の
独立した開孔からなるビーム通過孔を有する構造にする
と、銃軸近傍のカソードからの電子放出はほとんどな
く、離軸ビームのみにより物点が形成されるようにな
る。したがって近軸ビームと離軸ビームのクロスオーバ
の位置が異なるために生ずる物点径の増大を大幅に低減
することができる。それにより、蛍光体スクリーン上の
ビームスポット径を小さくすることができ、解像度を大
幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）はこの発明の一実施例であるカラー
受像管の電子銃の構成を断面で示した正面図、図１
（ｂ）は同じく断面で示した側面図である。

【図２】図２（ａ）はその電子銃の第１電極の構造を示
す斜視図、図２（ｂ）はその平面図である。

【図３】この発明の一実施例であるカラー受像管の構成
を示す図である。

【図４】上記電子銃のカソード、第１電極、第２電極に
より形成される電子ビーム発生部の電位分布を示す図で
ある。

【図５】上記電子ビーム発生部における電子ビームの状
態を説明するための図である。

【図６】他の実施例における第１電極の構造を示す斜視
図である。

【図７】従来の電子銃の電子ビーム発生部における電子
ビームの状態を説明するための図である。

【符号の説明】

12…蛍光体スクリーン 16…電子銃 15B ，15G ，15R …３電子ビーム 19a ，19b ，19c ，19d ，19e …開孔 20…ビーム通過孔 22…電子放出面 CO…クロスオーバ KB，KG，KR…カソード G1…第１電極 G2…第２電極 G3…第３電極 G4…第４電極 PL…プリフォーカスレンズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １個または複数個のカソードおよびこの
   カソードに順次隣接して蛍光体スクリーン方向に配置さ
   れた第１、第２電極からなり、上記カソードから放出さ
   れた電子を集束して電子ビームを形成する電子ビーム発
   生部と、上記第２電極に順次隣接して蛍光体スクリーン
   方向に配置された複数個の電極からなり、上記電子ビー
   ム発生部からの電子ビームを上記蛍光体スクリーン上に
   集束する主レンズ部とを有する電子銃を備える陰極線管
   において、 上記第１電極は上記カソードの１個に対して回転対称に
   配置された少なくとも４個の独立した開孔からなるビー
   ム通過孔を有することを特徴とする陰極線管。