JPH0630227B2 - カラ−受像管用電子銃 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はカラー受像管用電子銃に係わり、特にインライ
ン配列の３電子ビーム方式の電子銃に関するものであ
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

カラー受像管に用いられる電子銃は３本の電子ビームを
一列上に放射するインライン配列の電子銃方式が一般的
である。即ち第１図に示すようにカラー受像管(10)のネ
ツク部に収納された電子銃(11)から一列上に放射される
電子ビーム(12)は偏向装置(13)により偏向され、多数の
透孔を有するシヤドウマスク(13)を介して色選別され、
異なる発光色の螢光体群からなる螢光面(14)に射突して
カラー映像を現出させる。インライン配列電子銃は通常
少なくとも陰極と電子ビーム通過孔を有する第１電極，
第２電極，第３電極及び第４電極が順次同軸上に配設さ
れ、３本の電子ビームを発生させ集束加速させる機能を
有している。

ところでカラー受像管(10)の外部に配置される偏向装置
(13)により発生される偏向磁界の分布は第２図に示すよ
うに、水平偏向磁界(21)はピンクツシヨン状に、垂直偏
向磁界(22)はバレル状に歪んだ非斉一分布が主流として
用いられている。これはこの様な磁界分布とインライン
配列電子ビームとを組み合わせることにより画面周辺で
のダイナミツクコンバーゼンス回路を不要とする、いわ
ゆるセルフコンバーゼンス構成となし得る利点のためで
ある。

このセルフコンバーゼンス構成はダイナミツクコンバー
ゼンス回路を省略できると云う大きな利点を有する反
面、その磁界分布の非斉一性に起因する周辺フオーカス
性能が劣化すると云う大きな弊害をもたらす。第３図は
３本の電子ビームがバレル状の垂直偏向磁界により画面
中央から垂直方向に偏向された場合の偏向による電子ビ
ームの歪み、即ちデフオーカスを示したものである。第
３図において、中央電子ビーム(30)は横長の輝点(31)と
縦方向に発生するハロー(32)が合成された形状を示す。
一方両側電子ビーム(33)は横長方向が略４５度傾斜した
輝点(34)とこの輝点に対しほぼ直角方向に発生するハロ
ー(35)が合成された形状を示す。即ち画面中央部では中
央電子ビーム及び両側電子ビームと共にほぼ真円の電子
ビーム形状であつても偏向されることによつて画面周辺
部では著るしく歪んだ形状となり、且つ中央電子ビーム
と両側電子ビームとでもかなり異なつた形状となる。こ
れは偏向磁界分布が第２図に示すように、中央電子ビー
ムの通過する管軸上と、両側電子ビームが通過する管軸
と離軸した位置では磁界分布が非対称に形成されている
ことに起因するものである。このような偏向装置による
デフオーカスを改善する手段として種々の試みがなされ
ている。例えば特開昭54-145472号公報に見られる第２
電極の開孔部の厚さを大とするもの、或は米国特許第 4
234814号に見られるように第２電極の開孔部を真円の開
孔とスロツト状矩形部の合成としたものがある。または
特開昭54-85667号公報に見られるように、第１電極の開
孔部をいわゆる直交形スリツト状としたものがある。

之等の例は何れもその作用効果としては電子ビームの発
散角を抑えることによつて、偏向面又は偏向領域での電
子ビーム径を小さくするか、又は垂直方向の電子ビーム
径のみ小さくすることによつて偏向磁界から受ける偏向
収差を出来るだけ小さくしようとするものである。

しかし乍ら之等の例では画面周辺部でのデフオーカスを
軽減することについてはある程度の効果が得られるが、
反面欠点をも有している。

まず第１に上記の例の第１電極又は第２電極の開孔部に
関する形状は中央電子ビームと両側電子ビーム共に同じ
設計であるため、第３図に示すような中央電子ビームと
両側電子ビームとが偏向磁界から受ける歪み方が異なる
点に関しては実質的に改善することができない。第２
に、第１電極又は第２電極によつて電子ビームの発散角
を抑えることによつて一般にクロスオーバー径が増大す
る。この結果、画面上の電子ビームスポツト径に占める
クロスオーバー径による成分の割合の水きい低電流時の
電子ビームスポツト径が増大し、解像度が劣化する問題
点を有している。

また、一般に両側電子ビームのフオーカス電圧は中央電
子ビームのフオーカス電圧よりもやや高い。この理由は
次の通りである。即ち画面中央部で中央電子ビームと両
側電子ビームとを一致させる必要があるが、これを行な
うために両側電子ビームに対応する主レンズを歪ませる
ことにより微小偏向している。従つて両側電子ビームは
主レンズからコマ収差を受け偏向される方向には過集束
状態となる。言い換えれば、両側電子ビームは本質的に
中央電子ビームよりもハローが出易い状態となつてお
り、このために両側電子ビームの最適フオーカス電圧は
ハローを消去する方向、即ち高く設定される。

一方、視感度は中央電子ビームを緑用とした場合最も高
く、白色での最適フオーカス電圧は中央電子ビームのフ
オーカス電圧に設定されることになる。この時両側電子
ビームは前述の通り、やや過集束状態、即ちハローが出
易い状態となつている。従つて画面周辺部では両側電子
ビームは中央電子ビームよりもハローが大きくなる。

これを解決するためには、両側電子ビームのフオーカス
電圧を中央電子ビームのそれと一致させるか、又はハロ
ーを出難くしておくためにやや低く設定すればよい。し
かし乍ら両側電子ビームのフオーカス電圧を低くする方
向は前述の最適フオーカス電圧の方向とは逆となる。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、低電流時の
解像度を実質的に劣化させることなく、画面周辺部での
デフオーカスを中央電子ビーム及び両側電子ビーム共に
改善するカラー受像管用電子銃を提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

本発明は第１電極乃至第３電極間の３本の電子ビームの
中央電子ビームに作用する電子レンズと両側電子ビーム
に作用する電子レンズを異ならしめることにより、中央
電子ビームと両側電子ビームの形状を略一致させると共
に画面周辺部と中央部との電子ビーム形状を略一致させ
ることを特徴とするものである。即ち、陰極乃至第２電
極で構成される三極部と第２電極及び第３電極で形成さ
れるプリフオーカスレンズを中央電子ビームと両側電子
ビームとで異ならしめることにより、偏向磁界の非対称
性を補償し、画面周辺部での電子ビーム形状を中央電子
ビームと両側電子ビームとで略一致させることを特徴と
するものである。またその実施態様としては、第２電極
と第３電極の各電子ビーム通過孔間の距離を中央電子ビ
ームと両側電子ビームとで異ならしめ、中央電子ビーム
に作用する電子レンズを非回転対称とすることにより、
クロスオーバー径を増大させることなく偏向面での垂直
方向電子ビーム径を縮少し偏向収差を低減すると共に、
両側電子ビームに対してはフオーカス電圧を中央電子ビ
ームのそれよりもやや低く設定し、且つ偏向面での電子
ビーム形状はほぼ真円で、且つ中央電子ビームよりも小
さくし、偏向磁界の非対称性の影響を軽減するものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例について詳細に説明する。第４図は
本発明に適用されるカラー受像管用電子銃の一実施例を
示す。第４図において、少なくとも陰極(40)と各電子ビ
ーム通過孔を有する第１電極(41)、第２電極(42)、第３
電極(43)及び第４電極(44)が同軸上に順次配設されてい
る。そして陰極(40)には約150Ｖ、第１電極(41)は接
地、第２電極(42)には約600Ｖ、第３電極(43)には約450
0Ｖ及び第４電極(44)には約25ＫＶの電圧が夫々印加さ
れている。ここで陰極(40)、第１電極(41)及び第２電極
(42)を一般に三極部と称し、電子ビームを発生しクロス
オーバーを形成する機能を有する。また第２電極(42)と
第３電極(43)との間にはプリフオーカスレンズが形成さ
れ、電子ビームを予備集束し、さらに第３電極(43)と第
４電極(44)とで主レンズを形成し電子ビームを画面上で
集束させる機能を有している。このような構造の電子銃
はバイポテンシヤル形電子銃と呼ばれる。

第５図は第３電極(43)の第２電極(42)に対向する電極面
を示したもので、円形の中央電子ビーム通過孔(52)を含
む面(51)はインライン配列と直角方向に段差(53)を有し
ており、スリツト状の凹部が形成されている。即ち中央
電子ビーム通過孔(52)を含む面(51)はスリツト状に第４
電極側に段差(53)をもつて後退し、第２電極(42)との距
離が両側電子ビームのそれよりも大となつている。

次に第６図は第２電極(42)の第１電極(41)に対向する電
極面を示したもので、円形の電子ビーム通過孔(62)を含
む面の電極厚さは中央電子ビーム通過孔部(65)よりも両
側電子ビーム通過孔部(64)の方が大きく形成されてい
る。

このような電極構造により電子ビームの受ける作用につ
いて詳細に説明する。

第７図は中央電子ビームに対応するプリフオーカスレン
ズの作用を説明するためのもので、第７図(a)はインラ
イン配列方向に対して直角方向から見た断面を、第７図
(b)はインライン方向から見た断面を夫々中央電子ビー
ム通過孔部を主体として示す。第７図に同時に記した軸
上電位分布からわかるように第２電極(42)と第３電極と
の間に形成されるプリフオーカスレンズは一種のバイポ
テンシヤルレンズであつて、電子ビームに対して第２電
極(42)側では集束作用を、第３電極(43)側では発散作用
を有している。さらに第３電極(43)の中央電子ビーム開
孔(52)にはスリツト状段差(53)が形成されているので、
中央電子ビームに対しては水平方向（インライン方向）
に発散が強く、垂直方向には発散が弱い、即ち相対的に
集束力の強いプリフオーカスレンズが得られる。従つて
中央電子ビームはこのようなプリフオーカスレンズを通
過すると横長の断面形状となつて第３電極以降の主レン
ズへ入射することになる。この横長の断面形状の中央電
子ビームが主レンズから受ける球面収差は、水平方向よ
りも垂直方向に少ないので画面中央部では垂直方向には
集束不足、即ちアンダーフオーカスとなり、且つ中央電
子ビームの形状はほぼ真円に復帰することになる。一般
に画面周辺部では第３図に示すように、中央電子ビーム
は垂直方向に過集中となりハローが発生する。しかし乍
らこの実施例によるプリフオーカスレンズを通過した中
央電子ビームは垂直方向には集束不足であるので、画面
周辺部に偏向された状態で相殺され、垂直方向に発生す
るハローは大幅に軽減されることになる。さらに輝点に
関しては従来横長であつたものがほぼ真円形状となり、
画面周辺部での電子ビーム形状はハローの殆んどない良
好なビームスポツトを形成する。一方プリフオーカスレ
ンズはクロスオーバーに実質的に影響を及ぼさないの
で、垂直方向の発散角を縮少してもクロスオーバー径が
増大することはない。従つて最も視感度の高い緑用を中
央電子ビームに選択してもその電子ビームスポツトは低
輝度での解像度を劣化させることなく画面周辺部での電
子ビームスポツトをほぼ真円形とすることができる。

第８図は両側電子ビームに対する作用を説明するための
もので、第８図(a)及び(b)は夫々中央電子ビーム通過孔
部及び両側電子ビーム通過孔部を主体として示す。第８
図に同時に記した等電位分布からわかるように、両側電
子ビームに対応する第２電極(42)の開孔部を含む面の厚
さがある程度厚いと第２電極(42)の入口近傍に発散電界
(81)が形成され、発散角が縮少される。またこれと同時
にクロスオーバーの位置(82)も主レンズ側へ移動する。
従つて最適フオーカス電圧は中央電子ビームよりも低く
なる。フオーカス電圧の値は電子ビーム通過孔(62)を含
む面の厚さによつて制御可能であるが、あまり厚くする
とクロスオーバー径の増大が著るしくなるのである程度
限定されたものとなる。このように両側電子ビームは発
散角が縮少され、従つて主レンズ面での電子ビーム径は
中央電子ビームよりも小さいので主レンズから受ける球
面収差も軽減される。

以上の実施例をネツク径22.5mmの省電力型カラー受像管
の電子銃に適用した場合の各電極の具体的設計例は以下
の通りである。

第３電極の電子ビーム通過孔(52)の直径は中央及び両側
共に1.5mmで、中央電子ビームに対応するスリツト状段
差(53)の深さは0.3mm、幅は1.6mmである。また第２電極
の電子ビーム通過孔(62)の直径は中央及び両側共に0.62
mmで、各通過孔(62)を含む電極の厚さは中央電子ビーム
通過孔を含む面が0.18mm、両側電子ビーム通過孔を含む
面が0.25mmである。この時、例えば中央電子ビームのフ
オーカス電圧は第４電極の印加電圧が25KVの時約4.7KV
となる。一方両側電子ビームのフオーカス電圧は約4.65
KVとなり、中央電子ビームよりも約50Ｖ低く設定され
る。ここで従来の電子銃での両側電子ビームのフオーカ
ス電圧は約4.8KVで中央電子ビームよりも約100Ｖ高く設
定されるので、この実施例では従来に比して相対的に両
側電子ビームのフオーカス電圧は約150Ｖ低く設定され
ることになる。この時両側電子ビームのクロスオーバー
径の増大は中央電子ビームに対して数10％であるが、こ
のクロスオーバー径の増大は両側電子ビームを青用と赤
用とした場合の視感度は中央電子ビームのそれよりも低
いために実質的には殆んど支障のない程度の量である。
従来の電子銃では画面周辺部のハローも含めた電子ビー
ム径は画面中央部の約２倍で、また両側電子ビームの径
は中央電子ビームの径の約1.5倍である。これに対して
上記実施例では画面周辺部での径は中央部の約1.5倍ま
で軽減され、また両側電子ビームの径は中央電子ビーム
の径の約1.2倍まで縮少することが可能であつた。

以上の両側電子ビームに対する作用としては第１電極と
第２電極の間隔を、中央電子ビームに対するよりも大き
くすることによつても得られる。例えば、中央電子ビー
ムに対する第１電極と第２電極の間隔を0.35mmに設定し
た時、両側電子ビームに対応する間隔を約0.40mmとする
ことによつても先の実施例と同様な効果を得ることがで
きる。

尚、第３電極に設けるスリツト状段差は電子ビーム径を
横長とする作用を有しているので、両側電子ビームに対
して実施することは好ましくない。何故なら偏向磁界の
非対称の影響が大きくなつて電子ビームの歪みも大きく
なるからである。

以上の実施例ではバイポテンシヤル型電子銃に適用した
例について説明したが、本発明はこれに限ることなく他
の複合型電子銃にも適用し得ることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、実質的に低輝度での解像
度を劣化させることなく、画面周辺部での解像度を大幅
に向上させることが可能であり、その工業的価値は大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はカラー受像管の概略構成を示す断面図、第２図
は偏向磁界分布を説明するための模式図、第３図は画面
上のビームスポツト形状を説明するための模式図、第４
図は本発明の実施例に適用される電子銃の構成を示す概
略図、第５図は第４図の第３電極の要部を示す斜視図、
第６図は第４図の第２電極の要部を示す斜視図、第７図
(a)及び第７図(b)は第４図の中央電子ビームの作用を説
明するための模式平面図及び側面図、第８図(a)及び第
８図(b)は第４図の中央電子ビーム及び両側電子ビーム
の作用を説明するための模式側面図である。 (40)……陰極、(41)……第１電極 (42)……第２電極、(43)……第３電極 (44)……第４電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３本の電子ビームを一列上に放射するイン
   ライン配列電子銃であって、前記電子銃は少なくとも陰
   極と電子ビーム通過孔を有する第１電極，第２電極，第
   ３電極及び第４電極が順次同軸上に配設され、第２電極
   側に面する第３電極の中央電子ビームを含む面は、第４
   電極側に段差をもって後退し、インライン配列方向と直
   角方向に延びるスリット状の凹部を有し、前記第１電極
   乃至第３電極間の前記３本の電子ビームの中央電子ビー
   ムに作用する電子レンズと両側電子ビームに作用する電
   子レンズを異ならしめることにより前記中央電子ビーム
   と前記両側電子ビームの形状を略一致させると共に受像
   管画面周辺部と中央部との電子ビーム形状を略一致させ
   ることを特徴とするカラー受像管用電子銃。
2. 【請求項２】前記第２電極の前記電子ビーム通過孔を含
   む電極厚さが前記中央電子ビームに対応する部分で小で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のカラ
   ー受像管用電子銃。