JPH08106861A - カラー受像管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カソードの負荷を大きくすることなく物点径
を小さくして、良好な解像度が得られるカラー受像管を
構成することを目的とする。 【構成】カソードK 、このカソードの蛍光体スクリーン
側に順次配置された板状の第１電極G1および第２電極G2
からなる電子ビーム発生部を有する電子銃を備えるカラ
ー受像管において、その電子ビーム発生部の第１電極の
電子ビーム通過孔21を、カソードと対向する面側の開口
径を第２電極と対向する面側の開口径よりも大きく、か
つこの電子ビーム通過孔の内側壁を２次以上の曲線の近
似で形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、良好なフォーカス品
位が得られる電子銃を備えるカラー受像管に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にカラー受像管は、３色蛍光体層か
らなる蛍光体スクリーンに対向してシャドウマスクが配
置され、電子銃から放出される３電子ビームを偏向装置
の発生する磁界により偏向し、シャドウマスクを介して
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、所定の関係に配置された３
個のカソード、このカソードの蛍光体スクリーン側に順
次隣接して配置された複数個の電極を有し、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
電子ビーム発生部が形成され、この電子ビーム発生部の
蛍光体スクリーン側に位置する複数個の電極により、電
子ビーム発生部から得られる電子ビームを最終的に蛍光
体スクリーン上に集束する主レンズが形成する構造とな
っている。

【０００４】一般にその電子ビーム発生部を形成するカ
ソードには、百数十Ｖの直流電圧に画像に対応したビデ
オ信号の重畳された電圧が印加され、第１電極は接地
（０Ｖ）され、第２電極には、数百Ｖの直流電圧が印加
される。このような電圧の印加により、カソードから発
生した電子ビームは、第１、第２電極の各電子ビーム通
過孔を通って主レンズに導かれるが、カソードから発生
直後の電子ビームは、カソードと第１電極、および第１
電極と第２電極との電位差によって形成される電子レン
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、カソードＫから発生した電子ビーム
１は、上記強い集束作用により、第２電極Ｇ2 の近くで
電子銃軸ＺG と交差し、いわゆるクロスオーバー２を形
成する。

【０００５】この場合、カソードＫから発生する電子ビ
ーム１は、カソードＫの電子放出面３に対して、ある密
度分布をもった電子の粒子束として発生し、電子銃軸Ｚ
G に近い位置を通る近軸ビームと電子銃軸ＺG から離れ
た位置を通る離軸ビームとでは、受けるレンズ作用が異
なり、クロスオーバー２の位置も異なる。そのため、第
２電極Ｇ2 の近くでは、軌道の異なる多数の電子ビーム
１によって形成されるビーム束の最小錯乱円４ができ
る。この最小錯乱円４は、主レンズから見込んだ物点に
相当し、その径を物点径またはクロスオーバー径と呼ん
でいる。

【０００６】このようなクロスオーバー２を形成した電
子ビーム１は、その後、主レンズにより最終的に蛍光体
スクリーン上に集束される。一般に受像管の解像度は、
上記電子ビーム発生部から得られる電子ビームを主レン
ズにより最終的に集束して蛍光体スクリーン上に得られ
るビームスポットの径を小さくするほど、高解像度が得
られる。

【０００７】そのビームスポットの径を決定する要因と
して、主レンズの性能と電子ビーム発生部でのビームの
状態がある。このうち、主レンズの性能については、レ
ンズ倍率、球面収差係数などの電子光学におけるレンズ
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径
を小さくすることができる。また電子ビーム発生部での
ビームの状態については、物点径、物点位置、ビーム発
散角などがあるが、物点位置とビーム発散角とは、主レ
ンズとのマッチングも関係するので、一概にどちらが大
きく関係するとは言えず、通常物点径が最も汎用的なフ
ァクターとなっている。一般にこの物点径が小さいほ
ど、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。

【０００８】その物点径を小さくする方法としては、第
１電極の電子ビーム通過孔を小さくすることにより可能
であるが、第１電極の電子ビーム通過孔を小さくする
と、カソードの負荷が大きくなり、カソードの寿命が短
くなるという問題が生ずる。また第１電極の電子ビーム
通過孔を小さくするとともに、カソードを高負荷に耐え
られるものにするという方法があるが、この場合は、カ
ソードが高価なものとなり、コストアップをまねく。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、受像管
の解像度を良好にするためには、電子銃の電子発生部か
ら得られる電子ビームを主レンズにより最終的に集束し
て得られる蛍光体スクリーン上のビームスポット径を小
さくすることが必要である。そのビームスポットの径を
決定する要因として、主レンズの性能と電子ビーム発生
部でのビームの状態がある。このうち、電子ビーム発生
部でのビームの状態については、物点径、物点位置、ビ
ーム発散角などがあるが、物点位置とビーム発散角と
は、主レンズとのマッチングも関係するので、一概にど
ちらが大きく関係するとは言えず、通常物点径が最も汎
用的なファクターとなっている。

【００１０】その物点径を小さくする方法としては、カ
ソードに隣接する第１電極の電子ビーム通過孔を小さく
することにより可能であるが、第１電極の電子ビーム通
過孔を小さくすると、カソードの負荷が大きくなり、カ
ソードの寿命が短くなるという問題が生ずる。また第１
電極の電子ビーム通過孔を小さくするとともに、カソー
ドを高負荷に耐えられるものにするという方法がある
が、この場合は、カソードが高価なものとなり、コスト
アップをまねくという問題がある。

【００１１】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
ものであり、カソードの負荷を大きくすることなく物点
径を小さくして、良好な解像度が得られるカラー受像管
を構成することを目的とする。

【００１２】

【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、このカソードの蛍光体スクリーン側に順次配置さ
れ、カソードに対応して１個または複数個の電子ビーム
通過孔が形成された板状の第１電極および第２電極から
なる電子ビーム発生部を有し、この電子ビーム発生部か
ら得られる電子ビームを電子ビーム発生部の蛍光体スク
リーン側に形成される主レンズにより最終的に蛍光体ス
クリーン上に集束する電子銃を備えるカラー受像管にお
いて、電子ビーム発生部の第１電極の電子ビーム通過孔
を、カソードと対向する面側の開口径を第２電極と対向
する面側の開口径よりも大きく、かつこの電子ビーム通
過孔の内側壁を２次以上の曲線の近似で形成した。

【００１３】

【作用】上記のように第１電極の電子ビーム通過孔を形
成すると、第２電極と対向する面側の開口径を小さくし
て、物点径を小さくし、それによりビームスポット径を
小さくして、良好な解像度が得られるようにしても、電
子ビーム通過孔の内側壁を２次以上の曲線の近似で形成
することにより、カソードと対向する面側の開口径を大
きくして、カソードの負荷面積を大幅に大きくすること
ができ、カソードの寿命低下を防止することができる。

【００１４】

【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。

【００１５】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１５を放出する電子銃１６が配置されている。そ
して、この電子銃１６から放出される３電子ビーム１５
をファンネル１１の外側に装着された偏向装置１７の発
生する磁界により偏向して、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。なお、図３において、１９は、ファ
ンネル１１の径大部に設けられた陽極端子、２０は、フ
ァンネル１１の径大部内面からネック１４の隣接部内面
にかけて塗布形成された内面導電膜である。

【００１６】上記電子銃１６は、図１に示すように、３
個のカソードＫ、これらカソードＫを各別に加熱する３
個のヒーターＨ、上記カソードＫから順次蛍光体スクリ
ーン１２方向に配置された第１ないし第４電極Ｇ1 〜Ｇ
4 およびその第４電極Ｇ4 の蛍光体スクリーン１２側に
取付けられたシールドカップＳC により構成されてい
る。

【００１７】その第１および第２電極Ｇ1 ，Ｇ2 は、板
状電極からなり、その板面には、３個のカソードＫに対
応して、直径１mm以下の比較的小さな３個の円形電子ビ
ーム通過孔２１，２２が形成されている。その第２電極
Ｇ2 の電子ビーム通過孔２２は、板面間を垂直に貫通す
るストレート孔であるが、第１電極Ｇ1 の電子ビーム通
過孔２１は、図２に示すように、第２電極Ｇ2 と対向す
る面の開口径は、第２電極Ｇ2 の電子ビーム通過孔２２
の径と同じであるが、カソードＫと対向する面の開口径
が第２電極Ｇ2 と対向する面の開口径よりも大きく、か
つその開口間の内側壁の断面形状が２次以上の曲線の近
似で形成されている。

【００１８】また第３および第４電極Ｇ3 ，Ｇ4 は、２
個のカップ状電極を突合わせた筒状電極からなり、その
第３電極Ｇ3 の第２電極Ｇ2 との対向面には、３個のカ
ソードＫに対応して、約２mm程度の比較的大きな３個の
円形電子ビーム通過孔が形成されている。また第３電極
Ｇ3 の第４電極Ｇ4 との対向面および第４電極Ｇ4 に
は、３個のカソードＫに対応して、約６mm程度のさらに
大きな３個の円形電子ビーム通過孔が形成されている。
さらにシールドカップＳC の底部にも、３個のカソード
Ｋに対応して、第４電極Ｇ4 の電子ビーム通過孔とほぼ
同じ大きさの３個の円形電子ビーム通過孔が形成されて
いる。

【００１９】この電子銃では、各カソードＫに約１８０
Ｖの直流電圧に画像に対応したビデオ信号の重畳された
電圧が印加され、第１電極Ｇ1 は接地され、第２電極Ｇ
2 に約８００Ｖの直流電圧、第３電極Ｇ3 に８〜９ kＶ
の直流電圧が印加され、第４電極Ｇ4 にファンネルに設
けられた陽極端子および内面導電膜などを介して約３０
kＶの高電圧が印加される。

【００２０】このような電圧の印加により、この電子銃
では、カソードＫおよび第１、第２電極Ｇ1 ，Ｇ2 によ
り電子ビーム発生部が形成され、第３および第４電極Ｇ
3 ，Ｇ4 により主レンズが形成される。そして、各カソ
ードＫB ，ＫG ，ＫR から放出された電子ビームは、第
２電極Ｇ2 近傍でクロスオーバーを形成したのち発散
し、第２、第３電極Ｇ2 ，Ｇ3 により形成されるプリフ
ォーカスレンズにより予備集束され、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上に集束される。

【００２１】図４にこの電子銃の電子ビーム発生部にお
ける電位分布およびクロスオーバーを示す。上述したよ
うにこの電子銃では、各カソードＫに約１８０Ｖ、第１
電極Ｇ1 を接地し、第２電極Ｇ2 に約８００Ｖの電圧が
印加されるので、電子ビーム発生部の電位分布は、等電
位線２４で示す分布となる。したがってカソードＫがヒ
ーターＨにより電子を放射しやすい状態まで加熱され、
第２電極Ｇ2 の電圧が第１電極Ｇ1 の電子ビーム通過孔
２１を通ってカソードＫ側に浸透し、カソードＫの電子
放射面２５の近くに図示したようにある曲率をもった電
界が形成され、カソードＫの電子放射面２５にきわめて
近い位置におけるこの電界の電位がカソードＫの電位を
越えたとき、カソードＫの電子放射面２５から電子が放
射される。

【００２２】通常カラー受像管は、第２電極Ｇ2 の電圧
を調整してカソードＫの電子放射面２５からの電子放射
をカットオフ状態とし、カソードＫの電位を下げてビデ
オ信号に合った電子ビームを放出する、いわゆるカソー
ドドライブ方式で駆動される。このとき、カソードＫか
らは、ある大きさの粒子束となって電子ビームが放出さ
れる。この放出された電子ビームは、第２電極Ｇ2 の電
圧の浸透によりカソードＫの電子放射面上に形成される
ある曲率をもった電界のレンズ作用（集束作用）によ
り、放出と同時に電子銃軸ＺG 方向に集束され、第２電
極Ｇ2 の近くにクロスオーバー２６を形成する。この場
合、カソードＫからある大きさの粒子束として放出され
る電子ビームは、無数の軌道を通るため、クロスオーバ
ー近傍には、電子ビーム径が最小となる物点径２７が形
成される。

【００２３】そこで、この例の電子銃のように、第１電
極Ｇ1 の電子ビーム通過孔２１のカソードＫと対向する
面側の開口径を第２電極Ｇ2 と対向する面側の開口径よ
りも大きく、かつ内側壁を２次以上の曲線の近似で形成
すると、図５（ａ）に示すように、その第１電極Ｇ1 の
開口径（第２電極Ｇ2 と対向する面側の開口径）φ1
を、同（ｂ）に示す従来の電子銃の第１電極Ｇ1 のスト
レート孔からなる電子ビーム通過孔２１a の開口径φ2
よりも小さくし（φ1 ＜φ2 ）、第１電極Ｇ1 の電子ビ
ーム通過孔２１を通る電子ビーム１５の径を細くして物
点径２７を小さくしても、カソードＫの負荷面積を大き
くでき、過負荷によるカソードの寿命の低下を防止する
ことができる。

【００２４】すなわち、第１電極Ｇ1 の電子ビーム通過
孔２１の開口径φ1 を小さくしても、内側壁を２次以上
の曲線の近似で形成すると、カソードＫの負荷面積を図
５（ｂ）に示した従来の電子銃のそれと同等または同等
以上にすることができる。また図５（ｃ）に示すよう
に、第１電極Ｇ1 にストレート孔からなる電子ビーム通
過孔２１a を形成し、その開口径をφ1 と小さくした場
合にくらべて、カソードＫの負荷面積を大幅に大きくす
ることができる。さらに図５（ｄ）に示すように、第１
電極Ｇ1 に、内側壁の断面形状が直線からなるテーパー
状の電子ビーム通過孔２１b を形成する場合は、第２電
極Ｇ2 と対向する面側の開口径をφ1 としても、孔加工
上そのテーパー角度に限界があり、内側壁を２次以上の
曲線の近似で形成する場合ほど、カソードＫと対向する
面側の開口径を大きくすることができず、カソードＫの
負荷面積を十分に大きくすることが困難である。しかし
この例の電子銃のように第１電極Ｇ1 の電子ビーム通過
孔２１を形成すると、その開口径をφ1 を小さくして、
小さな物点径２７が得られるようにしても、カソードＫ
と対向する面側の開口径を十分に大きくして、カソード
Ｋの負荷面積を大きくすることができ、過負荷によるカ
ソードの寿命の低下を防止することができる。

【００２５】なお、上記実施例では、第１電極の電子ビ
ーム通過孔が円形の場合について説明したが、この第１
電極の電子ビーム通過孔は、必ずしも円形である必要は
なく、たとえば図６に示すように、四角形状の電子ビー
ム通過孔２１にも適用できる。

【００２６】また、上記実施例では、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、その他、ユ
ニポテンシャル型電子銃やクォドラポテンシャル型電子
銃など、他の構造の電子銃にも適用できる。

【００２７】さらに上記実施例では、カソードがオキサ
イドカソードからなる場合について説明したが、カソー
ドとしては、オキサイドカソード以外のインプレカソー
ドなど、他のカソードにも、同様に適用できる。

【００２８】

【発明の効果】１個または複数個のカソード、このカソ
ードの蛍光体スクリーン側に順次配置され、カソードに
対応して１個または複数個の電子ビーム通過孔が形成さ
れた板状の第１電極および第２電極からなる電子ビーム
発生部を有し、この電子ビーム発生部から得られる電子
ビームを電子ビーム発生部の蛍光体スクリーン側に形成
される主レンズにより最終的に蛍光体スクリーン上に集
束する電子銃を備えるカラー受像管において、電子ビー
ム発生部の第１電極の電子ビーム通過孔を、カソードと
対向する面側の開口径を第２電極と対向する面側の開口
径よりも大きく、かつこの電子ビーム通過孔の内側壁を
２次以上の曲線の近似で形成すると、第２電極と対向す
る面側の開口径を小さくして、物点径を小さくし、それ
によりビームスポット径を小さくして、解像度を良好に
しても、電子ビーム通過孔の内側壁を２次以上の曲線の
近似で形成することにより、カソードと対向する面側の
開口径を大きくして、カソードの負荷面積を大幅に大き
くすることができ、過負荷によるカソードの寿命低下を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）および（ｂ）はそれぞれこの発明の
一実施例であるカラー受像管の電子銃の構成を示す図で
ある。

【図２】その要部構成を示す図である。

【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】上記電子銃の電子ビーム発生部の電位分布およ
びクロスオーバーを説明するための図である。

【図５】図５（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ上記電子銃の
効果を説明するための図である。

【図６】この発明の他の実施例に係る第１電極の電子ビ
ーム通過孔の形状を示す図である。

【図７】従来のカラー受像管の電子銃の電子ビーム発生
部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 １５…３電子ビーム １６…電子銃 ２１…電子ビーム通過孔 ２２…電子ビーム通過孔 ２６…クロスオーバー ２７…物点径 Ｇ1 …第１電極 Ｇ2 …第２電極 Ｇ3 …第３電極 Ｇ4 …第４電極 Ｈ…ヒーター Ｋ…カソード

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、このカソ
   ードの蛍光体スクリーン側に順次配置され、上記カソー
   ドに対応して１個または複数個の電子ビーム通過孔が形
   成された板状の第１電極および第２電極からなる電子ビ
   ーム発生部を有し、この電子ビーム発生部から得られる
   電子ビームを上記電子ビーム発生部の蛍光体スクリーン
   側に形成される主レンズにより最終的に上記蛍光体スク
   リーン上に集束する電子銃を備えるカラー受像管におい
   て、 上記電子ビーム発生部の第１電極の電子ビーム通過孔は
   上記カソードと対向する面側の開口径が上記第２電極と
   対向する面側の開口径よりも大きく、かつこの電子ビー
   ム通過孔の内側壁が２次以上の曲線の近似で形成されて
   いることを特徴とするカラー受像管。