JPH06508719A

JPH06508719A - 低電圧の制限アパーチャ付きメインレンズを有する電子銃

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Publication number: JPH06508719A
Application number: JP5510864A
Authority: JP
Inventors: チェン　シン　ヤオ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1992-08-12
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: EP0570540B1; EP0570540A4; EP0570540A1; US5223764A; DE69219460D1; DE69219460T2; JP3369173B2; WO1993012532A1

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】低電圧の制限アパーチャ付きメインレンズを有する電子銃＾叫ｑ分野本発明は、一般に、陰極線管（ＣＲＴ）の場合のように電子ビームを形成し、加速しそして収束するための電子銃に係り、より詳細には、ＣＲＴにおける電子収束レンズのビーム加速及び収束領域と、良好に定められた小さなスポットサイズの電子ビームを発生する構成体とに関する。

先行技術テレビのＣＲＴに使用される電子銃は、一般に、２つの基本的な部分に分割することができる。即ち、それは（１）ビーム成形領域（ＢＦＲ）と、（２）電子ビームをＣＲＴの蛍光体保持スクリーンに収束する電子ビーム収束レンズとである。はとんどの電子ビーム収束レンズ構成体は静電式のものであって、通常は、個別の導電性の管状エレメントが同軸的に配列されたものを備え、各エレメントに指定の電圧が印加されて収束静電界を確立するようになっている。白黒ＣＲＴは、１つの電子銃を使用して１本の電子ビームを発生し収束する。カラーＣＲＴは、一般に、３つの電子銃を使用し、各電子銃が各々の収束された電子ビームをＣＲＴ燐光フェイスプレートに指向して、赤、緑及び青の３原色を形成する。これらの電子銃はインライン配列又は平面配列されることが多いが、デルタ型の銃配列もかなり一般的になってきている。本発明は、白黒ＣＲＴ及び多電子ビームカラーＣＲＴの両方に適用できる。スポットサイズの小さい先鋭に収束した電子ビームは、解像度の高い映像を形成する。ビームのスポットサイズを減少するために、小さなサイズの制限アパーチャが電子銃に組み込まれている。これらの公知の制限アパーチャ解決策は、性能を制約する原因が３つあるために限定された状態でしか好結果を生じない。

従来の設計では、制限アパーチャが典型的に収束電圧グリッドに配置される。

この領域では、電子が典型的に数キロポルｈ　（ＫＶ）程度の運動エネルギーを有し、収束グリッドに二次電子放出を生じさせる。二次電子は一般にＣＲＴスクリーンに到達してコントラストの損失及び／又はカラー純度の損失を引き起こし、これは一般に映像のまわりのボケとして見える。電子ビームは通常ビーム収束領域において大きな断面をもつので、収束グリッドの制限アパーチャも比較的大きくなる。これは、二次電子がスクリーンに入射する確率を高める。通常は、二次型ｒがスクリーンに到達して解像度のロスを生じさせる前に二次電子を吸収するために、制限アパーチャより高（アノードより低い電圧をもつグリッドはない。

制限アパーチャによって遮られた電子が抵抗チェーンを経てＣＲＴのアノードに向かって流れることから第２の問題が生じる。この電子の流れは収束電圧にシフトを生じ、それにより電子ビームの焦点ずれを招く。又、エネルギーをもつ電子が制限アパーチャのまわりの収束電圧グリッドに入射することにより第３の問題が生じる。電子銃のこの高電圧領域で遮られる電子は、高い運動エネルギーを有するので（ＣＲＴの銃は典型的に収束電圧が数千ボルトである）、その遮られた高エネルギーの電子はその運動エネルギーをアパーチャ領域に放出し、収束電圧グリッドの温度を相当に」二昇させ、ある場合には、このエネルギーを消散させる前にグリッドの蒸発を引き起こす。これら３つの問題は、電子銃の小さなアパーチャによって電子ビームのスポットサイズを減少しようとする公知の試みの制約となっている。

漁労９艮り本発明は、電子銃のメイン収束レンズの無電界ゾーンに置かれる比較的低電圧の制限アパーチャを設け、これにより、電子ビームの収差を回避し、二次電子放出を最小にし、電子ビームの収束に悪影響を及ぼさないようにし、そして比較的低エネルギーの周囲電子を遮ってグリッドの放熱を最小にすることにより、公知技術のＬ記制約を解消するものである。

従って、本発明の目的は、映像の質を向上するために、小さくて良好に定められたスポットサイズを有する電子ビームをＣＲＴに形成することである。

本発明の別の目的は、電子銃の高電圧ビーム収束領域に、熱の形態でのエネルギー消散を最小とする小さなビームスポットサイズを形成すると共にディスプレイスクリーンに入射する二次電子及びそれに関連した映像の質低下を最小にする構成体を設けることである。

本発明の更に別の目的は、小さなアパーチャをもつ電子レンズの高電圧ビーム収束領域に本質的に静電界のない領域を設けて、電子ビーム束の周囲電子線に対してバリアを形成し、ビームスポットサイズを制限して、映像の鮮明さ及び収束度を向上することである。

本発明の更に別の目的は、球面収差を生じることなく電子収束レンズにおける電子ビームのスポットサイズを制限するためのエネルギー効率の良い小アパーチャ構成体を提供することである。

本発明の更に別の目的は、電子銃のメインレンズ部分に小さなアパーチャを有する比較的低電圧の領域を設けてこれを通して電子ビームを指向し、外側の電子ビーム線を遮ると共に、ビームから周囲電子を除去して、ＣＲＴディスプレイスクリーンに小さなビームスポットサイズを形成することである。

本発明の更に別の目的は、ディスプレイスクリーン上のビームスポットサイズを制限するために電子ビームの外側の電子を遮る収束電極を、電子銃のメインの加速及び収束電源とは個別の独立した電源によって荷電して、収束電圧のシフト及びそれにより生じるビームの焦点ずれを最小にすることである。

本発明によれば、電子ビーム源により放射されたエネルギー電子より成る電子ビームを軸に沿ってディスプレイスクリーンに向って収束するレンズにおいて；上記軸上で上記電子ビーム源に対して接近して配置された第１の低電圧収束構成体であって、第１の低電圧収束静電界を上記エネルギー電子に印加してこれらのエネルギー電子をビームへと形成するための第１の低電圧収束構成体と；上記軸上で上記第１の低電圧収束構成体とディスプレイスクリーンとの中間に配置されていて、高いアノード電圧■、及び大きな静電界を電子ビームに印加して、電子をディスプレイスクリーンに向けて各々加速すると共に電子ビームをディスプレイスクリーンに収束するための第２の高電圧収束構成体であって、上記軸上に相対的に静電界のない領域を形成するように電圧ｖ６に維持された荷電グリッドを備えたく但し、■。≦０．１２ＶＡ）第２の高電圧収束構成体と；上記相対的に静電界のない領域において上記軸上で上記荷電グリッドに配置された制限アパーチャであって、電子ビームの周囲部分における電子を遮って除去し、ディスプレイスクリーンにおける電子ビームスポットサイズと、ディスプレイスクリーンに入射する二次電子の数とを減少するための制限アパーチャとを具備するレンズを提供することによって、本発明の上記目的が達成されると共に、公知技術の欠点が解消される。

丙助遼檀１酊η陳吸本発明を特徴付ける上記の新規特許請求の範囲に指摘する。しかしながら、本発明それ自体、並びに本発明の更に別の目的及び効果は、種々の図面を通じて同じ部分を同じ参照文字で示した添付図面に基づく好ましい実施例の以下の詳細な説明より理解されよう。

図１は、ビーム角（θ）に伴う電子ビームスポットサイズ（−）の変化を、倍率（ｄｗ　）　、球面収差（ｄ３）及び空間電荷作用（ｄｓＪの３つの関連ファクタに対して示している。

図２は、ビーム軸Ａ−Ａ’　に対して電子ビームの角度（０）を示した簡単な図である。

図３８及び３ｂは、本発明の一実施例に基づきビーム収束領域に制限アパーチャを組み込んだ電子銃の収束レンズを示す簡単な軸方向断面図で、図３ａ及び３ｂは、各々、電子ビーム線及び静電界線と、本発明のこの実施例により高電圧ビーム収束領域において電子に加えられる力の位置及び状態を示す図である。

図４は、電子ビームにおける電子のがウス分布と、本発明の制限アパーチャが電子ビームから外側の電子を除去して小さな電子ビームスポットサイズを形成する仕方とを示したグラフである。

図５ａ及び５ｂは、本発明の別の実施例に基づきビーム収束領域に制限アパーチャを組み込んだ電子銃の収束レンズを示す簡単な軸方向断面図で、図５ａ及び５ｂは、各々、電子ビーム線及び静電界線と、本発明のこの実施例により高電圧ビーム収束領域において電子に加えられる力の位置及び状態を示す図である。

図６８及び６ｂは、本発明の更に別の実施例に基づきビーム収束領域に制限アパーチャを組み込んだ電子銃の収束レンズを示す簡単な軸方向断面図で、図６ａ及び６ｂは、各々、電子ビーム線及び静電界線と、本発明のこの実施例により高電圧ビーム収束領域において電子に加えられる力との位置及び状態を示す図である。

図７ａ及び７ｂは、本発明の更に別の実施例に基づきビーム収束領域に制限アパーチャを組み込んだ電子銃の収束レンズを示す簡単な軸方向断面図で、図７ａ及び７ｂは、各々、電子ビーム線及び静電界線と、本発明のこの実施例により高電圧ビーム収束領域において電子に加えられる力との位置及び状態を示す図である。

好ましい　施例の　な脱Ｂ静電収束レンズには、ＣＲＴの燐光ディスプレイスクリーンに入射する電子ビームの直径、即ちスポットサイズを決定する特性が主として３つある。目標とするところは、当然、鮮明に画成され正確に収束された電子ビームがディスプレイスクリーンに入射するようにすることである。静電収束レンズのこれら３つの主たる特性は、倍率と、球面収差と、空間電荷作用である。

倍率は、次の式で表される。

但し、ｑ＝＝メインレンズの中心からディスプレイスクリーンまでの距離：ｐ一対物平面からメインレンズの中心までの距離；■。−メインレンズの物体側の電圧； ■Ａ−メインレンズの像側の電圧：及びｄｏ−物体のサイズ。

球面収差特性は、次の式で表される。

ｄａ＝Ｃ−Ｏｌ　（２）但し、Ｃｓ−球面収差の係数；及び θ−電子ビームの発散角。

レンズにより収束される点源を再び点に収束することはできないために、電子ビームのスポットサイズが成長する。電子線が収束レンズの光学軸から離れるほど、電子線が再び点源に収束されるのを防止するレンズの収束力が大きくなる。

電子ビームのスポットサイズに対する空間電荷作用は、次の式で表される。

ｄ１α０−１　（３）電子ビームスポットサイズのこの成長係数は、同一荷電された電子間の反発力によって生じる。

図１は、ビーム角（θ）に伴う電子ビームスポットサイズ（Ｄ、）の変化を、倍率（ｄ＋−）　、球面収差（ｄ３）及び空間電荷作用（ｄｓＰ）の３つの上記係数に対して示している。これら３つの全ての係数を含んで電子ビームのスポットサイズをｄ、。９．１で表すと、このｄ、。１．１は、０゜、ｌ及びり０．冒こおいて最小となることが明らかである。電子レンズの軸Ａ−Ａ’　に沿ったビーム角θが図２に示されている。

電子ビームは、典型的に、電子銃のいわゆるビーム成形領域（ＢＦＲ）において発生される。このＢＦＲは、電子銃のメインレンズとは別個の電子光学系統として考えることができ、電子銃のその特定のメインレンズに一致するように調整された電子ビーム束を発生する。

図３８及び３ｂには、本発明の一実施例により高電圧ｒＱＰＦ式」ビーム収束レンズ４０に制限アパーチャ４４を組み込んだ電子銃３０の簡単な軸方向断面図が示されている。図３ａ及び３ｂ並びに以下に説明する他の図面においては、本発明の種々の実施例の説明を簡単且つ容易にするために共通のエレメントが同じ識別番号で示されている。図３８は、電子銃３０内における電子ビーム線の分布及び位置を示しており、一方、図３ｂは、等電位線（破線形態で示す）の形状及型の電子ビーム源１６を備え、これは典型的にカソードＫを備えている。このカソードには、スリーブ、ヒータコイル及び放射層を含むが、これらは全て簡単化のため図から省いである。電子は、カソードにの放射層から放射され、低電圧のビーム成形領域（ＢＦＲ）３８へ送られ、モしてＧ雲スクリーングリッドと一般に称するグリッドの作用によりビームの軸Ａ−Ａ’　に沿って第１のクロスオーバーに収束される。Ｇ、スクリーングリッドは、Ｖａｔ電源５０に接続され、それにより荷電される。カソードにとＧｘスクリーングリッドとの間に配置されたＧ。

制御グリッドとして知られているグリッドは、カソードに対して負の電位で動作され、該グリッド又はカソードにへの映像信号の印加に応じて電子ビーム強度を制御するように働く。Ｇ１グリッドの電源は、簡単化のため図から省いである。

電子ビームの第１のクロスオーバーは、電子が軸Ａ−Ａ’　を通過する点であり、典型的に、Ｇ、スクリーングリッド及びＧ、グリッドの一般的近傍である。以下の説明では、「電圧Ｊと「電位」、そして「グリッド」と「電極」の用語が交換可能に使用される。

６１制御グリツドは、一般に、カソードＫから放射される電子を制御し、それらを一般的にディスプレイスクリーン４２の方向に指向するように働く。Ｇｔスクリーングリッドは、電子ビームの第１のクロスオーバーを形成しそして電子ビームの強度を制御するように働く。

Ｇ、グリッドに加えて、電子銃３０は更にＧ、グリッドも備え、これらのグリッドは、図３３及び３ｂに示す実施例では収束電圧（ＶＦ　）源３２に接続されてそれにより荷電される。更に、電子銃３０は、ＧｓグリッドとＧ、グリッドとの中間に配置されたＧ４グリッドも備えており、これは、ＶＣＳ電圧源５０に接続されてそれにより荷電される。更に、電子銃３０は、Ｇ、グリッドも備え、これは電子加速アノード電圧（ＶＡ）源３４に接続される。この加速電圧■、は、収束電圧■、よりも実質的に高く、内面に蛍光被膜４６をもつディスプレイスクリーン４２に向けて電子を加速するように働く。収束電圧■、は、典型的に、アノード電圧ｖＡの２０ないし４０％であり、■、は一般に２５ＫＶ程度でありそしてＶ、は一般に７ＫＶ程度である。

各グリッドは、電子ビームの軸Ａ−Ａ’に整列され、該軸に対して同軸的に配置される。グリッドＧ、　、Ｇｔ及びＧ、には各々軸Ａ−Ａ’に沿って整列された各アパーチャが設けられており、これらを通してエネルギー電子が送られてディスプレイスクリーン４２に向けられる。

本発明によれば、Ｇ４グリッドには制限アパーチャ４４が設けられ、該グリッドはビーム軸Ａ−Ａ’に沿って厚み即ち長さが増加されている。制限アパーチャ４４は一般に円形であり、直径ｄ　Ｇ４’　を有する。Ｇ４グリッドの厚みは、ｊａｎで与えられる。

本発明の６４グリツドは、更に、その対向面に配置されて軸Ａ−Ａ’　に沿って整列された第１及び第２の外方くぼみ５２及び５４を備えている。これらの第１及び第２の外方くぼみ５２．５４は各々直径がｄ。、であり、ここでｔａ４≧１．８ｄ　０４である。好ましい実施例では、ＬＧ４≧５．４−１０．８ｍｍでモしてｄＧ４＝３−６ｍｍである。第１及び第２の外方のくぼみ５２．５４の中間に配置されているのは、制限アパーチャ４４を画成する内方の仕切り５６である。好ましい実施例では、制限アパーチャ４４の直径ｄ　Ｇ４’　は、Ｇ４グリッドの第１及び第２の外方くぼみ５２．５４の直径ｄａ４の１０ないし５０％である。第１及び第２の外方くぼみ５２．５４は、Ｇ４グリッドの各対向するくぼみ部分を画成し、これらの部分は、静電界を軸Ａ−Ａ’　に沿ってグリッド内で制限アパーチャ４４の付近において本質的にゼロに減少させる。制限アパーチャ４４は、以下で述べるように電子−ビームのスポットサイズを制限する。前記したように、Ｇ、スクリーングリッド及び制限アパーチャＧ４グリッドは、Ｖａｔ電圧源５ｏに接続されてそれにより荷電され、好ましい実施例では、５００Ｖ≦■ Ｇ！≦０．１２Ｖ、である。

図３ｂには電子銃３０の断面図が示されており、本発明による高電圧ビーム収束レンズ４０における等電位線の位置及び形状と、電子に加えられる静電界及び静電気力とが示されている。等電位線は、Ｇ４グリッドの付近、より詳細には、Ｇ４グリッドの制限アパーチャ４４の付近において破線形態で示されている。この図から明らかなように、制限アパーチャ４４に隣接する第１及び第２の外方のくぼみ５２．５４によって形成されたＧ４グリッドのくぼんだ部分は、制限アパーチャに向かって内方に曲がった等電位線を形成する。Ｇ４グリッドの厚みｔ。４された電極間に静電界が形成され、ここで、電子銃の軸Ａ−Ａ’に沿ってＧ４グリッドの両側に配置されたＧ３及びＧ、は、好ましい実施例ではｖＧ、の少なくとも１０倍である収束電圧■、で動作する。

図３ｂに示すように、静電界Ｅは、静電気力Ｆと同様に、等電位線に対して横に整列され、電子は負電荷であるので静電気力の方向と静電界線の方向は互いにの外周の部分は、制限アパーチャ４４を画成するＧ４グリッドの内方部分に当たり、電子ビームの外周がカットオフされる。これは、電子ビームが６４グリツドを通過してＧ、グリッドに自力じて進むときに、ビームスポットサイズを制限すために、より高い電位に維持された電極に向けられる。従って、電子が６４グリツドとＧ、グリッドの間のスペースを進行するときには、収束電圧Ｖ、で作用される収斂する力を受け、電子ビーム線を小さなスポットの形態でディスプレイスクリーンの蛍光被膜４６に収斂させる。

本発明によれば、Ｇ４グリッドには厚みｔＧ４が与えられる。軸Ａ−Ａ’　に沿った厚みＬａａと、Ｇ４グリッドの対向面に延びる第１及び第２の外方くぼみ５２．５４とが組み合わされることにより、制限アパーチャ４４において６４グリツドの中心に実質的に静電界のない領域が形成される。Ｇ、の内方仕切り５６の付近で静電界が本質的にゼロである状態では、エネルギー電子が入射した結果としてＧ、の内方仕切りから放射される二次電子がディスプレイスクリーン４２に指向されない。静電界の影響がない状態では、これらの二次電子は、Ｇ４又はＧ、グリッドによって吸収されるまで制限アパーチャ４４の付近に留まる傾向となる。

従って、二次電子は、ディスプレイスクリーン４２に入射する電子ビームから本質的に排除される。コントラストのロス及び／又は色純度のロスを生じるこれら二次電子を排除することにより、映像の質が向上する。制限アパーチャ４４の小さな直径ｄｅ４′はｓＧａグリッドからの二次電子がディスプレイスクリーン４２に到達するのを更に減少する。公知の解決策では、電子銃のこの部分においてビームの断面が増大するためにメイン収束レンズに大きなアパーチャが必要とされた。この大きなアパーチャは、ビームスポットサイズを減少する作用を限定するだけでなく、相当数の二次電子がディスプレイスクリーンに到達して映像の質を悪化するのを許してしまう。

図４には、電子ビームにおける電子のガウス分布を示すと共に、小さな電子ビームスポットサイズを形成するために本発明の制限アパーチャ４４によって外側の電子線をカットオフすることを示すグラフである。Ｇ４グリッドの制限アパーチャ４４は電界のない領域に配置されるので、この制限アパーチャは電子ビームに対してレンズ作用をもたず、不所望な球面収差を生じない。制限アパーチャが静電界領域に配置された場合には、静電界の勾配によって電子が影響を受け、ディスプレイスクリーンの内面において電子ビームスポットに球面収差を引き起こす。制限アパーチャ４４は本質的に電界のない領域にあるから、制限アパーチャを画成するＧ４グリッドの部分、即ちＧ４の内方仕切り５６は、電子と静電気的に相互作用せず、電子ビームの外周における電子線に対して単に物理的なバリアを与えるだけである。図４に示すように、直径ｄ　Ｇｌの制限アパーチャを越えたところ、即ちその外側に配置される電子線は、電子ビームから取り去られる。

図５ａ及び５ｂには、本発明の別の実施例による電子銃７８の軸方向断面図が示されている。図５ａは電子ビーム線を示し、一方、図５ｂは電子銃７８内の等電位線を示している。この電子銃７８は、Ｇ！スクリーングリッドがＶｃｘ電圧源７４に接続されるが、Ｇ４グリッドが個別のＶＧ４電圧源７６に接続されてそれにより荷電されるという点で、図３ａ及び３ｂの電子銃とは異なる。従って、図５８及び５ｂの実施例では、Ｇ、グリッドと６４グリツドが個別の独立した電圧源即ち電源によって荷電される。ＶＧ４電圧源７６がＶｃｘ電圧源７４と独立している状態では、制限アパーチャ４４を画成するＧ４内方仕切り５６によって遮られる電子は、抵抗チェーンを通して流れて低電圧ＢＦＲ３８のビームカットオフ特性に影響を及ぼさないよう防止される。この実施例では、３００ｖ≦ＶＧ４ ≦０．１２ｖＡである。

図６３及び６ｂには、本発明の更に別の実施例によるアインゼル（Ｅｉｎｚｅｌ）型の電子銃８０が示されている。前記の実施例の場合と同様に、Ｇ４グリッドは一般的に円筒形であり、その長手軸は電子銃８０の紬Ａ−Ａ“に整列されている。軸Ａ−Ａ’　に沿ったＧ４グリッドの厚みは、ｔＧ４である。図６８及び６ｂの実施例の６４グリツドも、制限アパーチャ４４を画成する内方の仕切り５６を含んでいる。この実施例では、Ｇ、スクリーングリッドは、個別のＶａｔ電圧源７４に接続されてそれにより荷電される。同様に、Ｇ４グリッドは、個別の収束電圧ｖＦ源３２に接続されてそれにより荷電される。ある電子銃では、２つ以上の収束電圧Ｖ、源があり、■、は１００ｖからｔｏ、ｏｏｏｖ又はそれ以上である。より高いアノード電圧ＶＡは、ｖＡ電圧源３４がＧ、及びＧ、グリッドに接続されることによりこれらグリッドを荷電する。市Ｉ記した実施例に場合と同様に、３００ｖ≦ＶＯ４≦０．１２Ｖ、であることと、Ｇ４グリッドの対向面における第１及び第２のくぼんだスロット５２．５４の深さとにより、制限アパーチャ４４の付近に本質的に静電界のない領域が形成される。この電界のない領域は、電子ビームに対する制限アパーチャ４４のレンズ作用と、それに関連した不所望な球面収差とを排除する。制限アパーチャ４４は本質的に静電界のない領域にあるから、内方の仕切り５６は電子と静電気的に相互作用せず、電子ビームの周囲の電子線に対して単に物理的なバリアを構成して、その周囲の電子を遮って電子ビームから除去し、電子ビームのスポットサイズを減少させる。

図７８及び７ｂは、本発明の原理による電子銃８２の更に別の実施例の軸方向断面図である。図７ａ及び７ｂの実施例では、電子銃８２の６４グリツドは、電子銃の軸Ａ−Ａ“に沿って制限アパーチャ６６を定める内方仕切り７２を含む。

収束電圧■、源３２は、Ｇ、グリッド及びＧ４グリッドに接続される。より高いアノード電圧ｖＡは、ｖＡ電圧源３４の接続によりＧｓ、Ｇａ及びＧ７グリッドに印加される。個別のＶａｔ電圧源７４がＧ、スクリーングリッドに接続されてこれを荷電する。図７ａは、電子銃８２内の電子ビーム線の位置及び形状を示しており、制限アパーチャ６６に隣接するＧ４グリッドの内方仕切り７６によって外側の電子ビーム線が遮られる。内方仕切り７６は、Ｇ４グリッドの対向する外側のくぼみ部分６８．７０を分離する。図７ｂは、Ｇ４グリッドの制限アパーチャ６６の付近の等電位線を破線形態で示している。Ｇ４グリッドの付近で電子に作Ｇ４グリッドに接近する電子は、軸Ａ−Ａ’から離れる発散力を受け、ビーム内の空間電荷作用を減少させる。これは、電子ビーム内の多数の周囲電子線を、制限アパーチャ６６を画成する内方仕切り７２によって遮ることができるようにする。電子ビームが制限アパーチャ６６を通過した後に、電子がディスプレイスクリーン４２上の蛍光被膜４６に収束されるときには、収斂する静電気力Ｆが電子に作用し、電子ビームスポットサイズを最小にする。

以上、高電圧メイン収束レンズ部分の比較的静電界のない領域に制限アパーチャが配置されて組み込まれた電子銃の種々の実施例を説明した。一般的に円形の制限アパーチャが、電子銃の軸上で、メイン収束レンズの荷電電極即ちグリッド内に配置された。この制限アパーチャは、荷電電極の対向面における一対の一般的に円形のくぼみ部分の中間に配置され、この荷電電極は電子銃の軸に沿って増加した厚みｔ６を有し、円形のくぼみ部分の直径をｄ、とすると、ｔｃ≧１．８ｄａである。制限アパーチャを保持するグリッドは、電圧Ｖａに維持され、この電圧は電子銃の加速アノード電圧ＶＡよりも相当に低く、Ｖｃ≦０．１２Ｖ、である。円筒状の細長い荷電電極内に制限アパーチャを凹設した状態では、静電界が制限アパーチャにおいて本質的にゼロであり、電子ビームの外側の周囲電子がここで遮られ、電子ビームのスポットサイズを制限する。制限アパーチャグリッドが低い電圧であり、制限アパーチャが小さいサイズであることにより、二次電子がディスプレイスクリーンに到達する可能性が著しく減少されると共に、それに関連したディスプレイスクリーン上の映像の「ぼけ」が実質上排除される。

本発明の特定の実施例を図示して説明したが、本発明の広い観点から逸脱せずに種々の変更及び修正がなされ得ることが当業者に明らかであろう。例えば、制限アパーチャを保持する低電圧グリッドは、Ｇ４又はＧ、グリッドとして説明したが、これらの特定のグリッドに限定されるものではなく、電子銃のメイン収束レンズ部分のいずれのグリッドであってもよい。それ故、請求の範囲は、本発明の真の精神及び範囲内に包含されるこれら全ての変更や修正を網羅するものとする。上記の説明及び添付図面は、単に本発明を解説するものに過ぎず、本発明をそれに限定するものではない。本発明の実際の範囲は、公知技術に基づく適当な観点で見ると、以下の請求の範囲に規定する通りである。

二コ＝

Claims

【特許請求の範囲】１．電子源により放射されたエネルギー電子より成る電子ビームを軸に沿ってディスプレイスクリーンに向かって収束するレンズにおいて、上記軸上で上記電子源に対して接近して配置された第１の低電圧収束手段であって、第１の低電圧収束静電界を上記エネルギー電子に加えてこれらのエネルギー電子をビームヘと成形するための第１の低電圧収束手段と；上記軸上で上記第１の低電圧収束手段とディスプレイスクリーンとの中間に配置されていて、高いアノード電圧ＶＡ及び大きな静電界を電子ビームに加えて、電子をディスプレイスクリーンに向けて各々加速すると共に電子ビームをディスプレイスクリーンに収束するための第２の高電圧収束手段であって、上記軸上に相対的に静電界のない領域を形成するように電圧ＶＧに維持された荷電グリッド手段を備え、ＶＧ≦０．１２ＶＡとする第２の高電圧収束手段と；上記相対的に静電界のない領域において上記軸上で上記荷電グリッド手段に配置される制限アパーチャであって、電子ビームの周囲部分における電子を遮って除去し、ディスプレイスクリーン上の電子ビームスポットサイズを減少すると共に、ディスプレイスクリーンに入射する二次電子の数を減少するための制限アパーチャを画成する手段とを具備することを特徴とするレンズ。２．上記グリッドは上記軸に沿って厚みｔＧを有し、そして上記制限アパーチャは直径がｄＧ′の一般的な円形である請求項１に記載のレンズ。３．上記グリッド手段は、その両対向面から内方に延びる第１及び第２のくぼんだ部分を備え、これら部分は上記軸に沿って整列されそして上記制限アパーチャを画成する手段によって分離される請求項２に記載のレンズ。４．上記グリッド手段は、更に、上記制限アパーチャを画成すると共に上記第１及び第２のくぼんだ部分を分離する内方の仕切りを備えている請求項３に記載のレンズ。５．上記第１及び第２のくぼんだ部分の各々は、一般的に円形であって、直径ｄＧを有し、ｔＧ≧１．８ｄＧである請求項４に記載のレンズ。６．ｔＧ≧５．４−１０．８ｍｍでそしてｄＧ＝３−６ｍｍである請求項５に記載のレンズ。７．ｄＧ′＝１０−５０％ｄＧである請求項５に記載のレンズ。８．ＶＧ≧３００Ｖである請求項１に記載のレンズ。９．上記電子源はカソードＫを含み、上記第１の低電圧収束手段は、荷電されたＧ１制御グリッド及び荷電されたＧ２スクリーングリッドを備え、上記Ｇ１制御グリッドは、上記カソードと上記Ｇ２スクリーングリッドとの中間に配置される請求項１に記載のレンズ。１０．上記荷電されたグリッド手段は、上記Ｇ２グリッドと上記ディスプレイスクリーンとの中間に配置されたＧ４グリッドを備えている請求項９に記載のレンズ。１１．上記Ｇ２グリッドとＧ４グリッドの中間に配置されたＧ３グリッドと、上記Ｇ４グリッドと上記ディスプレイスクリーンの中間に配置されたＧ５グリッドとを更に備えた請求項１０に記載のレンズ。１２．上記Ｇ６グリッドと上記ディスプレイスクリーンとの中間に配置されたＧ６グリッドを更に備えた請求項１１に記載のレンズ。１３．上記Ｇ２及びＧ４グリッドは、第１電圧源によって電圧ＶＧに接続されてこの電圧に荷電される請求項１２に記載のレンズ。１４．上記Ｇ１及びＧ５グリッドは、収束電圧Ｖ，源によって電圧Ｖ，に接続されてこの電圧に荷電される請求項１３に記載のレンズ。１５．上記Ｇ６グリッドは、アノード電圧ＶＡ源によって電圧ＶＡに接続されてこの電圧に荷電される請求項１４に記載のレンズ。１６．上記Ｇ２及びＧ４グリッドは、各第１及び第２の電圧源に接続されてそれにより荷電される請求項１２に記載のレンズ。１７．上記Ｇ３及びＧ５グリッドは、共通の収束電圧Ｖ，源に接続されてそれにより荷電され、そして上記Ｇ６はアノード電圧ＶＡ源に接続されてそれにより荷電される請求項１６に記載のレンズ。１８．上記Ｇ４グリッドは、収束電圧Ｖ，源によって収束電圧Ｖ、に接続されてこの電圧に荷電される請求項１１に記載のレンズ。１９．上記Ｇ３及びＧ４グリッドは、アノード電圧ＶＡ源によりアノード電圧ＶＡに接続されてこの電圧に荷電される請求項１８に記載のレンズ。２０．上記荷電されたグリッド手段は、上記Ｇ５グリッドと上記ディスプレイスクリーンとの中間に配置されたＧ８グリッドを備えており、更に、上記レンズは、上記Ｇ８グリッドと上記ディスプレイスクリーンとの中間に配置されたＧ７グリッドを備えている請求項１１に記載のレンズ。２１．上記Ｇ４及びＧ・８リッドは、収束電圧Ｖ，源によって収束電圧Ｖ，に接続されてこの電圧に荷電される請求項２０に記載のレンズ。２２．上記Ｇ３、Ｇ５及びＧ７グリッドは、アノード電圧Ｖ、源によりアノード電圧ＶＡに接続されてこの電圧に荷電される請求項２１に記載のレンズ。２３．陰極線管用の電子銃において、エネルギー電子を発生するためのカソード手段と、上記カソード手段の付近に配置されて、上記エネルギー電子を受け取りそしてディスプレイスクリーンに向かう電子銃の長手軸上にビームクロスオーパーをもつ電子ビームを形成するための低電圧ビーム成形手段と、上記軸上で上記低電圧ビーム成形手段とディスプレイスクリーンとの中間に配置されていて、上記ビームクロスオーパーにおいて上記電子ビームを受け取り、そして高いアノード電圧ＶＡ及び大きな静電界を電子ビームに加えて、電子をディスプレイスクリーンに向けて各々加速すると共に電子ビームをディスプレイスクリーンに収束するための高電圧収束手段であって、上記軸上に相対的に静電界のない領域を形成するように電圧ＶＧに維持された荷電されたグリッド手段を備えていて、ＶＧ≦０．１２ＶＡとする高電圧収束手段と；上記ビーム成形手段の上記相対的に電界のない領域において電子銃の長手軸上に配置されて、電子ビームの周囲に位置する電子を除去し、電子ビームの断面を減少すると共に、ディスプレイスクリーン上の電子ビームスポットサイズを減少するための手段とを具備することを特徴とする電子銃。２４．上記軸上に配置されて、上記電子ビームの周囲に位置する電子を除去する上記手段は、上記荷電されたグリッド手段に制限アパーチャを画成する手段を含む請求項２３に記載の電子銃。２５．上記荷電されたグリッド手段は、上記軸に沿って厚みｔＧを有し、そして上記制限アパーチャは一般的な円形で直径がｄＧ′である請求項２４に記載の電子銃。２６．上記荷電されたグリッド手段は、該グリッド手段の両対向面から上記軸に沿って内方に延びる第１及び第２のくぼんだ部分を含み、そして上記荷電されたグリッド手段は、更に、これら第１及び第２のくぼんだ部分を分離する薄壁であって、上記制限アパーチャを画成する手段を含む薄壁を備えている請求項２５に記載の電子銃。２７．上記第１及び第２のくぼんだ部分の各々は、一般的に円形であって、直径ｄＧを有し、ｔＧ≧１．８ｄＧでる請求項２６に記載の電子銃。２８，ｔＧ≧５．４−１０−８ｍｍでそしてｄｃ＝３−６ｍｍである請求項２７に記載の電子銃。２９．ｄｃ′＝１０−５０％ｄＧである請求項２７に記載の電子銃。３０．上記荷電されたグリッド手段は、Ｇ４グリッドである請求項２３に記載の電子銃。３１．上記荷電されたグリッド手段は、Ｇ６グリッドである請求項２３に記載の電子銃。３２．上記荷電されたグリッド手段に接続された第１の低電圧電原と、上記高電圧収束手段に接続された第２の高電圧電源とを更に備えている請求項２３に記載の電子銃。３３．電子源により軸に沿って放射されて電圧ＶＡによりディスプレイスクリーンに向かって加速されるエネルギー電子より成る電子ビームを収束するためのレンズにおいて、上記軸上で上記電子源に対して接近して配置された第１の低電圧収束手段であって、第１の収束静電界を上記エネルギー電子に加えてこれらのエネルギー電子をビームヘと成形するための第１の低電圧収束手段と；上記軸上で上記第１の低電圧収束手段とディスプレイスクリーンとの中間に配置されていて、電子ビームをディスプレイスクリーンに収束するための第２の高電圧収束手段と；上記第２の高電圧収束手段にある一般的に円筒形の荷電されたグリッドであって、上記軸に沿って整列された厚みｔＧを有すると共に、該荷電されたグリッドの対向面に位置した第１及び第２の一般的に円形のくぼんだ部分を含み、これら部分は上記軸に沿って整列されて、該荷電されたグリッドに相対的に静電界のない領域を形成し、上記くぼんだ部分の各々は直径がｄＧであり、そして該荷電されたグリッドは電圧Ｖｇに維持され、ここでＶＧ≦０．１２ＶＡとされるような荷電されたグリッドと；上記荷電されたグリッドの相対的に静電界のない領域において上記軸上に制限アパーチャを画成する手段であって、電子ビームの周囲部分における電子を除去して、ディスプレイスクリーン上の電子ビームスポットサイズを減少し、上記制限アパーチャは直径がｄＧ２′であって、ｄＧ２′＝１０−５０％ｄＧ２であるようにする手段とを具備することを特徴とするレンズ。