JPH08171869A - カラー受像管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な画像特性を備えるカラー受像管を構成
すること。 【構成】 水平方向にインライン状の複数本の電子ビー
ムを放出する電子銃7 を有するカラー受像管において、
主電子レンズ部を、少なくとも第１の電子レンズ、その
スクリーン３側にある第２の電子レンズから構成し、第
１の電子レンズを陰極KB,KG,KR側からスクリーンに向か
って順次配置された第１、第２、第３の電極G3,G4,G5か
ら構成し、第２の電極電位を第１、第３の電極電位より
も低くして、第１の電極側に電子ビームの水平方向を集
束し垂直方向を発散する４極子レンズ成分を形成する手
段をもつものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カラー受像管に係
り、特に蛍光体スクリーン周辺の解像度を向上させる電
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、図５に示すよう
に、パネル１およびこのパネル１に一体に接合された漏
斗状のファンネル２からなる外囲器を有し、そのパネル
１の内面に３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン３が
形成され、この蛍光体スクリーン３に対向して、その内
側に多数の電子ビーム通過孔の形成された色選別電極と
してのシャドウマスク４が配置されている。一方、ファ
ンネル２のネック５内に３電子ビーム６B ，６G ，６R
を発射する電子銃７が封止されている。そして、ファン
ネル２の外側に装着された偏向ヨーク８の発生する水
平、垂直偏向磁界により、上記電子銃７から発射された
３電子ビーム６B ，６G ，６R を偏向して、蛍光体スク
リーン３を水平、垂直走査することにより、カラー画像
を再生する構造に形成されている。

【０００３】このようなカラー受像管のうち、現在一般
に使用されているインライン型カラー受像管は、蛍光体
スクリーン３が垂直方向に長いストライプ状の３色蛍光
体層で形成され、電子銃７が同一水平面上を通るセンタ
ービーム６G および一対のサイドビーム６B ，６R から
なる一列配置の３電子ビーム６B ，６G ，６R を発射す
るものとなっている。特に一列配置の３電子ビーム６B
，６G ，６R を自己集中するセルフコンバーゼンス・
インライン型カラー受像管では、偏向ヨーク８の発生す
る水平偏向磁界をピンクッション形、垂直偏向磁界をバ
レル形として、これら水平、垂直偏向磁界により、上記
電子銃７から発射された一列配置の３電子ビーム６B ，
６G ，６R を蛍光体スクリーン３上の一点に集中するよ
うに構成されている。

【０００４】このようなカラー受像管に使用される電子
銃として、従来より各種方式のものがある。しかしその
いずれの電子銃も、陰極からの電子放出を制御しかつ放
出された電子を集束する電子ビーム発生部と、この電子
ビーム発生部から引出された電子ビームを蛍光体スクリ
ーン上に集束する主電子レンズ部とを有する。

【０００５】図６（ａ）にその一例を示す。この電子銃
は、水平方向にインライン状に配列された３個の陰極Ｋ
（ＫB ，ＫG ，ＫR ）およびこの陰極Ｋ上に順次所定間
隔離れて蛍光体スクリーン３方向に配置された第１ない
し第４グリッドＧ1 〜Ｇ4 から構成されている。その第
１および第２グリッドＧ1 ，Ｇ2 は、陰極Ｋに対応して
比較的小さな３個の電子ビーム通過孔が水平方向にイン
ライン状に形成された板状電極からなる。第３グリッド
Ｇ3 はカップ状の電極、第４グリッドＧ4 は筒状の電極
からなり、その第３グリッドＧ3 の第２グリッドＧ2 側
には、上記第２グリッドＧ2 の電子ビーム通過孔よりも
大きな３個の電子ビーム通過孔が水平方向にインライン
状に形成され、第３グリッドＧ3 の第４グリッドＧ4 側
および第４グリッドＧ4 には、さらに大きな１個の電子
ビーム通過孔が形成されている。

【０００６】この電子銃の各電極には、図６（ａ）に示
した電極構成に対応して同（ｂ）に示した電位１０が付
与される。すなわちたとえば陰極Ｋに１００〜２００
Ｖ、第１グリッドＧ1 に０Ｖ、第２グリッドＧ2 に５０
０〜１０００Ｖ、第３グリッドＧ3 に４〜８ kＶ、第４
グリッドＧ4 に陽極電圧である２０〜３０ kＶの電位が
付与される。それにより、陰極Ｋおよび第１、第２、第
３グリッドＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 により電子ビーム発生部Ｇ
ＥＡが形成され、第３、第４グリッドＧ3 ，Ｇ4により
主電子レンズ部ＭＬＡが形成される。

【０００７】図６（ｃ）に上記電位を付与したときに形
成される電子レンズを光学的モデルで示す。陰極Ｋから
放出された電子は、陰極Ｋおよび第１、第２グリッドＧ
1 ，Ｇ2 によりクロスオーバＣＯを形成し、ついで第
２、第３グリッドＧ2 ，Ｇ3 間に形成されるプリフォー
カスレンズＰＬ（予備集束レンズ）によりわずかに集束
され、電子ビーム６（６B ，６G ，６R ）を形成して第
３グリッドＧ3 に発散しながら入射する。ついでこの第
３グリッドＧ3 に入射した電子ビーム６は、第３、第４
グリッドＧ3 ，Ｇ4 間に形成される主電子レンズＭＬに
より蛍光体スクリーン３上に集束され、この蛍光体スク
リーン３上にビームスポットＳＰを形成する。

【０００８】この蛍光体スクリーン３上にビームスポッ
トＳＰは、上記第３グリッドＧ3 に発散しながら入射す
る電子ビーム６の陰極Ｋ側への延長上に得られる仮想ク
ロスオーバＶＣＯを図６（ｄ）に示すように物点１１と
して、これを蛍光体スクリーン３上に像点１２として結
像させたものとみなすことができる。

【０００９】したがって蛍光体スクリーン３上のビーム
スポットＳＰをできるだけ小さくして、蛍光体スクリー
ン３上に描かれる画像特性を良好にするためには、主電
子レンズＭＬのレンズ性能を向上させることも重要であ
るが、物点１０である仮想クロスオーバＶＣＯの径をで
きるだけ小さくすること、および主電子レンズＭＬに入
射する電子ビーム６の発散角αを小さく抑えて、主電子
レンズＭＬの収差の影響を受けにくくすることもきわめ
て重要である。特にこの主電子レンズＭＬの収差の影響
は、電子ビーム６の電流量（ビーム電流量）が多いとき
に顕著となる。

【００１０】上記主電子レンズに入射する電子ビームの
発散角を小さく抑えるために、電子ビーム発生部と主電
子レンズとの間に補助電子レンズ部を形成して、電子ビ
ーム発生部とこの電子ビーム発生部に接近して形成され
た補助電子レンズ部とでもって電子ビーム形成部とし、
それにより主電子レンズに入射する電子ビームの状態を
調整する電子銃が、特公昭２９−２２１６号公報、特公
昭６０−５１７７５号公報、特開昭５７−３０２４７号
公報などに示されている。

【００１１】このうち、特公昭２９−２２１６号公報お
よび特公昭６０−５１７７５号公報に示されている電子
銃は、それぞれ図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、
第２グリッドＧ2 と第３グリッドＧ3 との間に、第１、
第２、補助グリッドＳg1，Ｓg2または第１、第２、第
３，第４補助グリッドＳg1，Ｓg2，Ｓg3，Ｓg4が配置さ
れ、これら補助グリッドＳg1，Ｓg2またはＳg1，Ｓg2，
Ｓg3，Ｓg4を含む各電極に、それぞれ図７（ｂ）、図８
（ｂ）に示す電位１０を付与して、陰極Ｋおよび第１、
第２グリッドＧ1 ，Ｇ2 により形成される電子ビーム発
生部ＧＥＡと、第１、第２補助グリッドＳg1，Ｓg2と第
３グリッドＧ3 または第１ないし第４補助グリッドＳg1
〜Ｓg4と第３グリッドＧ3 とにより形成される補助電子
レンズ部ＳＬＡとで電子ビーム形成部を形成し、第３、
第４グリッドＧ3 ，Ｇ4 により主電子レンズ部ＭＬＡを
形成し、図７（ｃ）、図８（ｃ）に示すように、陰極Ｋ
および第１、第２グリッドＧ1 ，Ｇ2 により形成される
電子ビーム発生部ＧＥＡからクロスオーバＣＯを経て形
成される電子ビーム６を、上記第１、第２補助グリッド
Ｓg1，Ｓg2と第３グリッドＧ3 、または第１ないし第４
補助グリッドＳg1〜Ｓg4と第３グリッドＧ3 とにより形
成される補助電子レンズ部ＳＬＡの１つの補助電子レン
ズＳＬにより少し集束して、第３、第４グリッドＧ3 ，
Ｇ4 間に形成される主電子レンズＭＬに入射する電子ビ
ーム６の発散角αを小さく抑えようとしている。

【００１２】しかしこの構造の電子銃では、前記図６に
示した補助電子レンズを形成しない電子銃にくらべ、仮
想クロスオーバＶＣＯの径が大きくなり、そのために蛍
光体スクリーン３上のビームスポットＳＰを大幅に小さ
くすることはできない。

【００１３】この仮想クロスオーバＶＣＯの径の増大
は、上記公報に述べられているように、クロスオーバＣ
Ｏ部の空間電位を高くして、クロスオーバＣＯ部の空間
電荷の反発効果を抑制し、クロスオーバＣＯの径を小さ
くするよりも結果的に悪くなる。そのため、蛍光体スク
リーン３上のビームスポットＳＰの径を小さくすること
はできない。

【００１４】また特開昭５７−３０２４７号公報に示さ
れている電子銃は、図９（ａ）に示すように、第２グリ
ッドＧ2 と第３グリッドＧ3 との間に１個の補助グリッ
ドＳg を配置し、この補助グリッドＳg を含む各電極に
同（ｂ）に示す電位１０を付与して、陰極Ｋおよび第
１、第２グリッドＧ1 ，Ｇ2 により形成される電子ビー
ム発生部ＧＥＡと、第２グリッドＧ2 、補助グリッドＳ
g および第３グリッドＧ3 により形成される補助電子レ
ンズ部ＳＬＡとにより電子ビーム形成部を形成し、第
３、第４グリッドＧ3 ，Ｇ4 により主電子レンズ部ＭＬ
Ａを形成し、同（ｃ）に示すように、陰極Ｋおよび第
１、第２グリッドＧ1 ，Ｇ2 により形成される電子ビー
ム発生部ＧＥＡからクロスオーバＣＯを経て形成される
電子ビーム６の外側ビーム６o （離軸ビーム）のみを、
第２グリッドＧ2 、補助グリッドＳg および第３グリッ
ドＧ3 により形成される補助電子レンズＳＬで強く集束
し、この外側ビーム６o のみを第３、第４グリッドＧ3
，Ｇ4 間に形成される主電子レンズＭＬの手前で電子
ビーム軸１３（ビーム軸）と交差させることにより、こ
の外側ビーム６0 が主電子レンズＭＬの収差の影響を受
けても、収差の影響を受けない内側ビーム６i （近軸ビ
ーム）と同じように蛍光体スクリーン３上に集束するよ
うにし、それによりブルーミング現象を解消しようとす
るものである。

【００１５】しかし外側ビーム６o のみを主電子レンズ
ＭＬの手前で電子ビーム軸１３と交差させるほど補助電
子レンズＳＬを強くすると、内側ビーム６i も強く集束
される。そのため、上記公報に述べられているように、
主電子レンズＭＬを通過する内側ビーム６i と外側ビー
ム６o とを同時に蛍光体スクリーン３上に適正に集束す
ることはきわめて難しく、内側ビーム６i も主電子レン
ズＭＬの手前でビーム軸１３と交差し、同（ｄ）に示す
ように、主電子レンズＭＬからみた物点１１は、主電子
レンズＭＬに近づく。その結果、電子光学的倍率が悪く
なり、像点１２で示したように蛍光体スクリーン３上の
ビームスポットは大きくなる。

【００１６】このことは、電子ビーム発生部からのビー
ム電流量が少ない低電流時に、電子ビームが主電子レン
ズの手前で電子ビーム軸と交差しているとして、改良手
段を提案している特開昭５７−４４９４４号公報からも
明らかである。

【００１７】また上記公報には、高電流時には内側ビー
ムは主電子レンズの手前で電子ビーム軸と交差しないと
して、低電流時には補助電子レンズを働かせないで、高
電流時にのみ補助電子レンズを働かせる、いわゆるビー
ム電流量によるダイナミック補正方法が示されている
が、このように高電流時に内側ビームが主電子レンズの
手前で電子ビーム軸と交差しないように補助電子レンズ
の強さを調整したとしても、前述したように外側ビーム
のみを主電子レンズの手前で電子ビーム軸と交差させる
ほど強く補助電子レンズを働かせると、内側ビームも強
く集束され、主電子レンズを通過する内側ビームと外側
ビームとを同時に蛍光体スクリーン上に適正に集束する
ことがきわめて難しくなる。

【００１８】またビーム電流量に対応したダイナミック
補正をおこなう場合は、高周波のため、陰極線管の駆動
回路が複雑になり、使用しにくいばかりでなく高価にな
る。さらにインライン型カラー受像管の電子銃のように
一列配置の３個の電子銃が一体化された電子銃では、同
一平面上を通る一列配置の３電子ビームに対して、個々
にビーム電流量に対応したダイナミック補正をおこなう
ことができないという致命的な問題もある。

【００１９】一方、補助電子レンズを形成することな
く、主電子レンズに入射する電子ビームの発散角を抑え
るとともに、仮想クロスオーバの径を小さくするため
に、プリフォーカスレンズの最適化を図った電子銃が、
特開昭５９−１４８２４２号公報などに示されている。

【００２０】この電子銃は、図６に示した電子銃の第２
グリッドと第３グリッドとの間に形成されるバイポテン
シャル型のプリフォーカスレンズを特に強く働かせよう
としたものである。このプリフォーカスレンズは、図１
０（ａ）にその電子ビーム発生部を拡大して示し、同
（ｂ）にその銃軸１４上の電位分布Ｖおよび２階微係数
Ｖ″をそれぞれ曲線１５，１６で示したように、第２グ
リッドＧ2 と第３グリッドＧ3 との間に、バイポテンシ
ャル型電子レンズの特性上、第２グリッドＧ2 側に集束
レンズＣＬ、第３グリッドＧ3 側に発散レンズＤＬが形
成され、全体として集束作用をもつプリフォーカスレン
ズＰＬとしたものである。

【００２１】このプリフォーカスレンズＰＬは、上記公
報によれば、内側ビームと外側ビームとのクロスオーバ
ＣＯの位置と発散角が異なるため、プリフォーカスレン
ズＰＬの集束作用を強めることにより、主として外側ビ
ームのみを強く集束し、電子ビーム６全体の発散角を抑
えるとともに、仮想クロスオーバＶＣＯの径も小さくな
るとしている。さらにこのようなプリフォーカスレンズ
ＰＬのみを強く効かせても、内側ビームが発散角の大き
いまま主電子レンズＭＬに入射することを防止するた
め、図８に示したように補助電子レンズ部を設け、プリ
フォーカスレンズＰＬで外側ビームを、また補助電子レ
ンズ部で徐々に外側になっていく内側ビームを主として
集束し、主電子レンズＭＬに入射させる方法も考えられ
るとしている。

【００２２】しかし陰極Ｋから放出される電子を集束し
て得られる電子ビーム６の密度分布は、図１０（ｃ）に
示すように、クロスオーバＣＯ部のａ面では、裾の広が
りの少ない高密度分布１７a となっており、プリフォー
カスレンズＰＬ部のｂ面でも、なお裾の広がりの少ない
可なり急峻な密度分布１７b である。そのため、この部
分で外側ビームと内側ビームを区分することは困難であ
る。なお第３グリッドＧ3 の内側のｃ面およびｄ面で
は、１７c ，１７d で示したように裾の広がりが可なり
大きくなる。したがって上記公報の記載のようにプリフ
ォーカスレンズＰＬで外側ビームのみを主として集束さ
せることは、きわめて困難である。

【００２３】これは、図９に示した電子銃についても、
電子ビームの密度分布から外側ビームも内側ビームも同
じように集束されるため、同様である。

【００２４】つまり、いずれの電子銃においても、プリ
フォーカスレンズのレンズ作用を強くしても、クロスオ
ーバから発散する電子ビームは、外側ビームも内側ビー
ムもともに強く集束され、仮想クロスオーバの径は大き
くなる。

【００２５】このことは、たとえば図７に示した電子銃
のように補助電子レンズ部を設けても、プリフォーカス
レンズで主として外側ビームのみを強く集束することが
できないため、主電子レンズ部に入射する電子ビームの
最大発散角は抑えられても、仮想クロスオーバの径を十
分に小さくできないことを示している。またプリフォー
カスレンズの強さを変えるために、第２グリッドと第３
グリッドとの間隔を変えたり、第１、第２グリッドの板
厚や第１、第２、第３グリッドの電子ビーム通過孔の大
きさを変えたりすると、陰極から電子を取出すためのカ
ットオフ特性が変化し、所望のカラー受像管とならな
い。また必要なビーム電流量を確保できなくなるなどの
実用上の不都合が生ずる。

【００２６】以上、電子ビームの発散角を抑えて、主電
子レンズの収差によるブルーミングを軽減する場合につ
いて述べたが、電子ビームの電流が低い低電流時には、
物点が小さくなり、蛍光体スクリーンに集束される電子
ビームのスポットが過度に小さくなった場合に新たな問
題が生ずる。つまり、インライン形カラー受像管では、
一般にに垂直方向に長いほぼ矩形状の電子ビーム通過孔
が垂直方向にブリッジを介して複数個配列され、この垂
直方向の電子ビーム通過孔列が水平方向に複数列並列さ
れたシャドウマスクが用いられている。そのため、この
シャドウマスクの電子ビーム通過孔の配列と水平方向に
偏向される電子ビームの走査間隔により干渉が生じ、画
面の輝度が周期的に変化するモアレが生ずる。

【００２７】このモアレを解決するためには、シャドウ
マスクの電子ビーム通過孔の垂直方向の間隔を変えて、
水平走査線の間隔と干渉する空間周波数をずらすことが
有効である。しかしながらカラー受像管の水平走査線の
数は、ＴＶシステムにより異なるし、また同じシステム
でも、水平走査線の数を可変として、映像を映し出すシ
ステムもある。したがってこのように水平走査線の間隔
の相違や変化に対応して、モアレを生じないようにシャ
ドウマスクの電子ビーム通過孔の配列を設定することは
きわめて困難である。

【００２８】一般にモアレは、電子ビームのスポットの
垂直方向径が小さいほど生じやすく、また低電流の電子
ビームほど顕著となる。したがって低電流の電子ビーム
の場合には、電子ビームのスポットの垂直方向径が極端
に小さくならないように物点である仮想クロスオーバの
垂直径を大きくする必要がある。一方、水平方向径は、
解像度が劣化しないように仮想クロスオーバの径を小さ
くする必要がある。つまり、仮想クロスオーバを水平、
垂直方向に非対称にする必要がある。しかしながら上述
した従来の技術は、いずれも円筒電子レンズを用いてい
るため、仮想クロスオーバを非対称にすることができな
いという問題がある。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、カラー
受像管の画像特性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ができるだけ小さくなるよう
に、物点である仮想クロスオーバの径をできるだけ小さ
く、かつ主電子レンズ部に入射する電子ビームの発散角
αを小さく抑えて、主電子レンズ部の収差の影響を受け
にくくすることが重要かつ有効である。そのために、従
来より第２グリッドと第３グリッドとの間に電子ビーム
発生部からの電子ビームを集束する補助電子レンズ部を
形成する補助グリッドを配置した電子銃がある。しかし
このように補助グリッドを配置しても、従来の電子銃
は、蛍光体スクリーン上のビームスポットを小さくする
ことが困難であり、特に高電流時のブルーミング現象を
十分に抑制することができず、高電流域における画像特
性を向上させることが困難であった。一方、低電流ビー
ムの場合には、電子ビームのスポットの垂直方向径が極
端に小さくなって、モアレが生ずるという問題がある。

【００３０】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、物点である仮想クロスオーバの径
を小さくするとともに、主電子レンズ部に入射する電子
ビームの発散角を小さく抑え、高電流域におけるブルー
ミング現象を抑制するとともに、低電流時のモアレを抑
えて、低電流域から高電流域にわたり、良好な画像特性
をもつカラー受像管を構成することを目的とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】少なくとも電子銃部、ス
クリーン部とこれらを包囲する外囲器と偏向部からな
り、電子銃部から発射される電子ビームを偏向部により
垂直方向および水平方向に偏向するカラー受像管であっ
て、電子銃部が陰極を含む電子ビーム形成部とこの電子
ビーム形成部によって形成された水平方向にインライン
状の複数本の電子ビームをそれぞれスクリーン部に集束
する主電子レンズ部を少なくとも備えるカラー受像管に
おいて、主電子レンズ部を、少なくとも第１の電子レン
ズとこれよりもスクリーン側にある第２の電子レンズか
ら構成し、第１の電子レンズを陰極側からスクリーンに
向かって順次配置された第１の電極と第２の電極と第３
の電極とから構成し、第２の電極電位を第１、第３の電
極電位よりも低くして、第１の電極側に電子ビームの水
平方向を集束し垂直方向を発散する４極子レンズ成分を
形成する手段をもつものとした。

【００３２】その具体的構成として、第１の電極を、そ
れぞれ電子ビーム通過孔を有する複数個の電極部材から
構成し、その複数個の部材のうち少なくとも１個の部材
をインライン状の複数本の電子ビームを共通に包囲する
断面が実質的に水平方向に長方形状の筒状部と、その少
なくとも一端にこの筒状部と実質的に直交する電子ビー
ム通過孔をもつ面部から少なくともなり、実質的に長方
形状の筒状部を、その短軸方向の内径が第２の電極の電
子ビーム通過孔の垂直方向径よりも小さいした。

【００３３】

【作用】上記のように電子銃を構成すると、陰極、第１
グリッドおよび第２グリッドによりクロスオーバを形成
して発散する電子ビームを第１の電極と第２の電極との
間に形成される４極子レンズ成分をもつ第１の電子レン
ズ成分領域で電子ビームの垂直方向を発散する。この垂
直方向の発散により電子ビームの密度分布の裾が広がっ
て大きくなり、外側ビームと内側ビームとを区別できる
ようになる。この外側ビームと内側ビームとを区別でき
るようになって、第２の電極と第３の電極との間に形成
される円筒レンズ成分をもつ第２の電子レンズ成分の球
面収差領域を通過し、主として外側ビームが強く集束さ
れ、離軸電子ビームの発散角を抑えて第２の電子レンズ
に入射する。一方、水平方向は、第１の電極と第２の電
極との間の４極子レンズ成分をもつ第１の電子レンズ領
域できわめて球面収差の少ない状態に集束され、ついで
第２の電極と第３の電極との間に形成される円筒レンズ
成分をもつ第２の電子レンズ成分の球面収差の影響を少
なく受けて、小さな発散角で第２の電子レンズに入射す
る。

【００３４】したがって上記のように形成される電子ビ
ームは、高電流の場合は、その最大発散角が小さく抑え
られ、かつ主電子レンズ部からみた仮想クロスオーバの
径の大きさは、外側ビームと内側ビームのそれぞれの仮
想クロスオーバの位置の差が小さくなるため、その径を
小さくすることができる。また低電流の場合は、電子ビ
ームの垂直方向の仮想クロスオーバの位置が水平方向の
仮想クロスオーバの位置よりも蛍光体スクリーン側に形
成され、かつ第２の電子レンズ成分の球面収差の影響で
物点径も大きくなる。したがって蛍光体スクリーン上の
ビームスポットの垂直方向径は、極端に小さくならず、
モアレの発生を抑えることが可能となる。

【００３５】

【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。

【００３６】この実施例のカラー受像管の全体の構成
は、従来のカラー受像管と同じであるので、図４を参照
して説明する。このカラー受像管は、パネル１とこのパ
ネル１に一体に接合された漏斗状のファンネル２からな
る外囲器を有し、そのパネル１の内面に、青、緑、赤に
発光する垂直方向に長いストライプ状の３色蛍光体層か
らなる蛍光体スクリーン３が形成され、この蛍光体スク
リーン３に対向して、その内側に多数の電子ビーム通過
孔の形成された色選別電極としてのシャドウマスク４が
配置されている。一方、ファンネル２のネック５内に、
同一水平面上を通るセンタービーム６G および一対のサ
イドビーム６B ，６R からなる一列配置の３電子ビーム
６B ，６G ，６R を発射する下記電子銃７が封止されて
いる。そしてファンネル２の外側に装着された偏向ヨー
ク８の発生する磁界により、上記電子銃７から発射され
た３電子ビーム６B ，６G ，６R を偏向して、蛍光体ス
クリーン３を水平、垂直走査することにより、カラー画
像を再生する構造に形成されている。

【００３７】上記電子銃７は、図１に示すように、水平
方向にインライン状に配列された３個の陰極ＫB ，ＫG
，ＫR 、これら陰極ＫB ，ＫG ，ＫR を各別に加熱す
るヒータ（図示せず）および上記陰極ＫB ，ＫG ，ＫR
上に順次所定間隔離れて蛍光体スクリーン３方向に配置
された第１、第２、第３、第４、第５、第６グリッドＧ
1 、Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 を有し、それらが絶
縁支持体（図示せず）により一体に固定された構造に形
成されている。

【００３８】その第１、第２グリッドＧ1 ，Ｇ2 は、そ
れぞれ水平方向（Ｘ方向）を長軸方向とする長方形状の
板状電極からなり、第３、第４、第５、第６グリッドＧ
3 ，Ｇ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 は、それぞれ水平方向を長軸方向
とする実質的に長方形状の筒状部の一端に実質的に直交
する面部が形成された２個のカップ電極の開口を突合わ
せた筒状電極からなる。

【００３９】その第１、第２グリッドＧ1 ，Ｇ2 には、
３個の陰極ＫB ，ＫG ，ＫR に対応して３個の比較的小
さな円形電子ビーム通過孔が水平方向にインライン状に
形成されている。第３グリッドＧ3 の第２グリッドＧ2
と対向する面部には、３個の陰極ＫB ，ＫG ，ＫR に対
応して、第２グリッドＧ2 の電子ビーム通過孔よりも大
きい３個の円形電子ビーム通過孔が水平方向にインライ
ン状に形成されている。第３グリッドＧ3 の第４グリッ
ドＧ4 との対向する面部および第４、第５、第６グリッ
ドＧ4 ，Ｇ5 ，Ｇ6 を構成するカップ電極の面部には、
３個の陰極ＫB，ＫG ，ＫR に対応して、第３グリッド
Ｇ3 の第２グリッドＧ2 との対向面の電子ビーム通過孔
よりも大きい３個の円形電子ビーム通過孔が水平方向に
インライン状に形成されている。

【００４０】特にこの電子銃７においては、図１および
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、第３グリッドＧ
3 の第２グリッドＧ2 側の電極Ｇ3Bの３個の電子ビーム
通過孔２０B ，２０G ，２０R の配列方向（長軸方向）
と直交する短軸方向（Ｙ方向）の内径ｈは、第４グリッ
ドＧ4 側の電極Ｇ3Tの長軸方向に形成された３個の電子
ビーム通過孔２１B ，２１G ，２１R の直径Ｒよりも小
さくなっている。

【００４１】表１に上記電子銃の具体的な寸法を示す。

【表１】 第１グリッドの電子ビーム通過孔Ｇ1 φ 0.40〜1.0 mm 第１グリッドの厚さＧ1 ｔ 0.08〜0.15mm 第１グリッドと第２グリッドとの間隔Ｇ1 ／Ｇ2 0.20〜1.0 mm 第２グリッドの電子ビーム通過孔Ｇ2 φ 0.40〜1.0 mm 第２グリッドの厚さＧ2 ｔ 0.10〜1.00mm 第２グリッドと第３グリッドとの間隔Ｇ2 ／Ｇ3 0.50〜1.0 mm 第３グリッドの第２グリッド側電子ビーム通過孔Ｇ3Bφ 0.80〜1.50mm 第３グリッドの第４グリッド側電子ビーム通過孔Ｇ3Tφ 4.00〜6.00mm 第３グリッドの長さＧ3 Ｌ 1.50〜4.00mm 第３グリッドと第４グリッドとの間隔Ｇ3 ／Ｇ4 0.40〜1.0 mm 第３グリッドの第２グリッド側電極の垂直方向内径Ｇ3 ｈ 3.0 〜5.0 mm 第４グリッドの電子ビーム通過孔Ｇ4 φ 4.00〜6.00mm 第４グリッドの長さＧ4 Ｌ 0.80〜4.00mm 第４グリッドと第５グリッドとの間隔Ｇ4 ／Ｇ5 0.40〜1.0 mm 第５グリッドの第４グリッド側電子ビーム通過孔Ｇ5Bφ 4.00〜6.00mm 第５グリッドの第６グリッド側電子ビーム通過孔Ｇ5Tφ 4.00〜7.00mm 第５グリッドの長さＧ5 Ｌ 8.00〜40.0mm 第５グリッドと第６グリッドとの間隔Ｇ5 ／Ｇ6 0.80〜1.2 mm 第６グリッドの電子ビーム通過孔Ｇ6 φ 4.00〜7.00mm この電子銃においては、図３（ｂ）に同（ａ）の構造に
対応して示す電位10が付与される。すなわち陰極ＫB ，
ＫG ，ＫR に１００〜２００Ｖ、これに映像信号の重畳
された電位、第１グリッドＧ1 に０Ｖ、第２グリッドＧ
2 に５００〜１０００Ｖ、第３グリッドＧ3 に５〜９ k
Ｖ、第４グリッドＧ4 に０．５〜３ kＶ、第４グリッド
Ｇ5 に第３グリッドＧ3 と同じ５〜９ kＶ、第６グリッ
ドＧ6 に陽極電圧である２０〜３０ kＶの電位が付与さ
れる。

【００４２】それにより、陰極ＫB ，ＫG ，ＫR 、第１
グリッドＧ1 、第２グリッドＧ2 および第３グリッドＧ
3 により電子ビーム形成部が形成され、図３（ｃ）に示
すように、その第２グリッドＧ2 と第３グリッドＧ3 と
の間にバイポテンシャル型のプリフォーカスレンズＰＬ
が形成される。また第３グリッドＧ3 （第１の電極）、
第４グリッドＧ4 （第２の電極）および第５グリッドＧ
5 （第３の電極）により、ユニポテンシャル型の第１の
電子レンズＬ1 が形成される。この第１の電子レンズＬ
1 は、第３グリッドＧ3 側に形成される電子ビーム６
（６B ，６G ，６R ）を水平方向に集束、垂直方向に発
散する４極子レンズ成分ＱＬと、第５グリッドＧ5 側に
形成される電子ビーム６を水平、垂直方向ともに集束す
る円筒電子レンズ成分ＣＬとからなる。そして第５グリ
ッドＧ5 と第６グリッドＧ6 とにより、電子ビーム６を
最終的に蛍光体スクリーン３上に集束する第２の電子レ
ンズＬ2 が形成される。

【００４３】上記のように第１の電子レンズＬ1 の第３
グリッドＧ3 側に４極子レンズ成分ＱＬが形成されるわ
けは、図２に示したように、第３グリッドの第２グリッ
ドＧ2 側の電極Ｇ3Bが３個の電子ビーム通過孔２０B ，
２０G ，２０R がインライン状に配列された水平方向を
長径とし、その垂直方向の内径ｈが第３グリッドＧ3の
第４グリッドＧ4 側の電極Ｇ3Tの電子ビーム通過孔２１
B ，２１G ，２１R の直径Ｒよりも小さく形成されてい
るためである。すなわち、上記のように第３グリッドＧ
3 の第２グリッドＧ2 側を構成すると、図４に示すよう
に、この第２グリッドＧ2 側の電極Ｇ3Bに浸透する電界
２３が水平方向と垂直方向とで異なり、同（ａ）に示し
た垂直方向の電界２３が同（ｂ）に示した水平方向の電
界２３よりも密になる。しかも第１の電子レンズＬ1 の
第３グリッドＧ3 側は、ユニポテンシャル型電子レンズ
の発散レンズ領域であるため、電位の密な垂直方向の発
散が強く作用し、電子ビーム６を水平方向に集束、垂直
方向に発散する４極子レンズ成分ＱＬが形成される。

【００４４】その結果、陰極ＫB ，ＫG ，ＫR から放出
された電子は、陰極ＫB ，ＫG ，ＫR および第１、第２
グリッドＧ1 ，Ｇ2 によりクロスオーバＣＯを形成し、
ついで第２グリッドＧ2 と第３グリッドＧ3 との間に形
成されるバイポテンシャル型のプリフォーカスレンズＰ
Ｌによりわずかに集束される。このプリフォーカスレン
ズＰＬでは、電子ビーム６の密度分布は、まだ急峻であ
るため、電子ビーム６の全体にプリフォーカスレンズＰ
Ｌの集束作用が及び、電子ビーム全体６が少し集束され
る。

【００４５】一般にクロスオーバＣＯの径は、ビーム電
流量が３〜５ mＡのときでも、１００μm 程度であり、
プリフォーカスレンズＰＬでも、電子ビームの径は、ま
だ１００〜２００μm 程度である。また第２グリッドＧ
2 の電子ビーム通過孔でも、４００μm 程度の急峻な密
度分布であるため、プリフォーカスレンズＰＬにより、
電子ビーム６の外側ビームと内側ビームとに対する集束
作用を大きく異ならしめることは、ほとんどできない。

【００４６】なお、このプリフォーカスレンズＰＬがな
い場合は、電子ビーム６は、大きな発散角をもって広が
り、電極に衝突するようになる。またこの電子銃でのバ
イポテンシャル型のプリフォーカスレンズＰＬは、これ
を形成する第３グリッドの電位が５〜９ kＶと高いた
め、電子ビーム６の反発による広がりを抑える上に有効
に作用している。つぎに、上記プリフォーカスレンズＰ
Ｌにより少し集束された電子ビーム６は、第３ないし第
５グリッドＧ3 〜Ｇ5 により形成される４極子レンズ成
分ＱＬをもつユニポテンシャル型の第１の電子レンズＬ
1 に入射する。

【００４７】この第１の電子レンズＬ1 に入射した電子
ビーム６は、まず４極子レンズ成分ＱＬの垂直方向に発
散、水平方向に強く集束する作用を受け、図３（ｃ）に
実線で示したように、外側ビーム６o が破線で示した内
側ビーム６i よりも大きく発散する。そしてつぎの円筒
電子レンズ成分ＣＬの領域で、垂直方向の外側ビーム６
o は、この円筒電子レンズ成分ＣＬの球面収差を大きく
受けて、内側ビーム６i よりも強く集束され、小さな発
散角でつぎの第５グリッドＧ5 と第６グリッドＧ6 とに
より形成される第２の電子レンズＬ2 に入射する。

【００４８】このとき、内側ビーム６i の発散角は、外
側ビーム６o の発散角よりも大きく、内側ビーム６i が
外側ビーム６o よりも隔軸を通過し、球面収差を受けて
蛍光体スクリーン３上に集束される。一方、外側ビーム
６o の仮想クロスオーバＶＣＯo は、第２の電子レンズ
Ｌ2 からの距離Ｌo ，Ｌi で示したように内側ビーム６
i の仮想クロスオーバＶＣＯi よりも遠くなる。そのた
め、蛍光体スクリーン３上に内側ビーム６i と同じ位置
に像点を結ぶようになる。

【００４９】この場合、電子ビーム６の水平方向は、４
極子レンズ成分ＱＬの強い集束により円筒電子レンズ成
分ＣＬの近軸を通過するので、球面収差の影響をほとん
ど受けずに集束され、小さな発散角で第２の電子レンズ
Ｌ2 に入射して、蛍光体スクリーン３上に集束される。
このとき、水平方向の仮想クロスオーバは、垂直方向の
内側ビーム６i の仮想クロスオーバよりも遠くなるた
め、電子ビーム６の水平方向は、垂直方向の内側ビーム
６i よりも手前で結像する。したがって電子ビーム６の
水平方向が蛍光体スクリーン３上に適切に集束するよう
にした場合、電子ビーム６の垂直方向は、若干不足集束
状態となる。しかしセルフコンバーゼンス・インライン
形カラー受像管では、水平偏向磁界がピンクツション
形、垂直偏向磁界がバレル形となっており、この偏向磁
界により画面の周辺部で電子ビーム６の垂直方向に集束
作用が加わるため、上記のように電子ビーム６の垂直方
向が若干不足集束状態となっていても問題はなく、かえ
って画面の周辺部のビームスポット径が小さくなり、解
像度を向上することができる。

【００５０】したがってこのような第１の電子レンズＬ
1 で電子ビーム６を予備集束することにより、電子ビー
ム６の垂直方向は、特に高電流での電子ビーム６の発散
角が小さく抑えられ、第２の電子レンズＬ2 の球面収差
の影響を小さくして、ビームスポットのブルーミングを
抑えることができる。一方、低電流時は、上記内側ビー
ム６i と考えてよく、第１の電子レンズＬ1 の４極子レ
ンズＱＬにより一旦発散され、つぎの円筒電子レンズ成
分ＣＬの球面収差を少なからず受ける。そのため、プリ
フォーカスレンズＰＬだけで集束した場合よりも、その
物点径は大きくなる。したがって垂直方向のビームスポ
ットは大きくなり、シャドウマスク４の電子ビーム通過
孔の配列との干渉によるモアレが生じにくくなる。

【００５１】一方、水平方向は、主に球面収差のきわめ
て少ない４極子レンズＱＬにより集束され、発散角が抑
えられるため、物点径の劣化（拡大）は、きわめて少な
い。したがって水平方向のビームスポットを小さくで
き、解像度を向上することができる。

【００５２】したがって上述のように電子銃７を構成す
ると、電子ビーム６が高電流のときには、その水平、垂
直方向の発散角を効果的に抑えて、最終的に蛍光体スク
リーン３上に集束する電子レンズＬ2 の球面収差の影響
を少なくし、蛍光体スクリーン３上のビームスポットを
ブルーミングのない小さなビームスポット径とすること
ができる。また低電流時には、電子ビームの垂直方向の
物点径を大きくし、蛍光体スクリーン３上のビームスポ
ットの径を過度に小さくしなくなるため、モアレを生じ
にくくすることがてき、低電流域から高電流域にわた
り、良好な画像特性を備えるカラー受像管を構成するこ
とができる。

【００５３】なお、上記実施例では、電子銃の第２の電
子レンズをバイポテンシャル型の対称レンズとしたが、
この発明は、その第２の電子レンズをユニポテンシャル
型や拡張電界型、あるいはそれらの複合型としてもよ
い。また非対称の電子レンズにも適用することができ
る。

【００５４】

【発明の効果】水平方向にインライン状の複数本の電子
ビームを発射する電子銃を有するカラー受像管におい
て、その電子レンズ部を、少なくとも第１の電子レンズ
とこれよりもスクリーン側にある第２の電子レンズから
構成し、第１の電子レンズを陰極側からスクリーンに向
かって順次配置された第１の電極と第２の電極と第３の
電極から構成し、第２の電極電位を第１、第３の電極電
位よりも低くして、第１の電極側に電子ビームの水平方
向を集束し垂直方向を発散する４極子レンズ成分を形成
する手段をもつものとし、具体的には、その第１の電極
を、それぞれ電子ビーム通過孔を有する複数個の電極部
材から構成し、その複数個の部材のうち少なくとも１個
の部材をインライン状の複数本の電子ビームを共通に包
囲する断面が実質的に水平方向に長方形状の筒状部と、
その少なくとも一端にこの筒状部と実質的に直交する電
子ビーム通過孔をもつ面部から少なくともなる実質的に
長方形状の筒状部を、その短軸方向の内径が第２の電極
の電子ビーム通過孔の垂直方向径よりも小さくすること
により、高電流の電子ビームについては、その発散角を
効果的に抑えて、電子ビームを最終的に蛍光体スクリー
ン上に集束する電子レンズの球面収差の影響を少なく
し、蛍光体スクリーン上のビームスポットをブルーミン
グのない小さなスポット径とすることができる。一方、
低電流の電子ビームについては、電子ビームの垂直方向
の物点径を大きくして、蛍光体スクリーン上のビームス
ポットの垂直方向の径が過度に小さくならないようにし
て、シャドウマスクの電子ビーム通過孔の配列との干渉
によるモアレを生じにくくし、低電流域から高電流域に
わたり、良好な画像特性を備えるカラー受像管とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例であるカラー受像管の電子
銃の構成を示す断面図である。

【図２】図２（ａ）はその第３グリッドの第２グリッド
側の電極の構造を示す図、図２（ｂ）は第４グリッド側
の電極の構造を示す図である。

【図３】図３（ａ）は図３（ｂ）および図３（ｃ）に対
応して示した電子銃の構成図、図３（ｂ）はその各電極
に付与する電位を示す図、図３（ｃ）は電子銃に形成さ
れる電子レンズの光学モデル図である。

【図４】図４（ａ）は第３、第４および第５グリッドに
より形成される第１の電子レンズの垂直方向の電界を示
す図、図４（ｂ）は水平方向の電界を示す図である。

【図５】カラー受像管の構成を示す図である。

【図６】図６（ａ）は従来の電子銃の構成を示す図、図
６（ｂ）はその各電極に付与する電位を示す図、図６
（ｃ）は電子銃に形成される電子レンズの光学的モデル
図、図６（ｄ）はその電子レンズにより形成される物点
と像点との関係を示す図である。

【図７】図７（ａ）は従来の補助グリッドの配置された
電子銃の構成を示す図、図７（ｂ）はその各電極に付与
する電位を示す図、図７（ｃ）はその電子銃に形成され
る電子レンズの光学的モデル図である。

【図８】図８（ａ）は従来の補助グリッドの配置された
異なる電子銃の構成を示す図、図８（ｂ）はその各電極
に付与する電位を示す図、図８（ｃ）はその電子銃に形
成される電子レンズの光学的モデル図である。

【図９】図９（ａ）は従来の補助グリッドの配置された
さらに異なる電子銃の構成を示す図、図９（ｂ）はその
各電極に付与する電位を示す図、図９（ｃ）はその電子
銃に形成される電子レンズの光学的モデル図、図９
（ｄ）はその電子レンズにより形成される物点と像点と
の関係を示す図である。

【図１０】図１０（ａ）は従来の補助レンズを形成する
ことなく仮想クロスオーバを小さくする電子銃を説明す
るための図、図１０（ｂ）はその銃軸上の電位分布およ
びその２階微分を示す図、図１０（ｃ）はその電子銃の
各部分における電子ビームの密度分布を示す図である。

【符号の説明】

１…パネル ３…蛍光体スクリーン ６B ，６G ，６R …３電子ビーム ６i …内側ビーム ６o …外側ビーム ７…電子銃 ２０B ，２０G ，２０R …電子ビーム通過孔 ２１B ，２１G ，２１R …電子ビーム通過孔 ２３…電界 ＣＬ…円筒電子レンズ成分 ＣＯ…クロスオーバ Ｇ1 …第１グリッド Ｇ2 …第２グリッド Ｇ3 …第３グリッド Ｇ4 …第４グリッド Ｇ5 …第５グリッド Ｇ6 …第６グリッド Ｇ3B…第３グリッドの第２グリッド側電極 Ｇ3T…第３グリッドの第４グリッド側電極 ＫB ，ＫG ，ＫR …陰極 Ｌ1 …第１の電子レンズ Ｌ2 …第２の電子レンズ ＰＬ…プリフォーカスレンズ ＱＬ…４極子レンズ成分 ＶＣＯi …内側ビームの仮想クロスオーバ ＶＣＯo …外側ビームの仮想クロスオーバ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも電子銃部、スクリーン部とこ
   れらを包囲する外囲器と偏向部からなり、前記電子銃部
   から発射される電子ビームを前記偏向部により垂直方向
   および水平方向に偏向するカラー受像管であって、前記
   電子銃部は陰極を含む電子ビーム形成部と該電子ビーム
   形成部によって形成された水平方向にインライン状の複
   数本の電子ビームをそれぞれ前記スクリーン部に集束す
   る主電子レンズ部を少なくとも備えるカラー受像管にお
   いて、 前記主電子レンズ部は、少なくとも第１の電子レンズと
   これよりもスクリーン側にある第２の電子レンズからな
   り、前記第１の電子レンズは陰極側からスクリーンに向
   かって順次配置された第１の電極と第２の電極と第３の
   電極からなり、第２の電極電位は第１、第３の電極電位
   よりも低く、第１の電極側に電子ビームの水平方向を集
   束し垂直方向を発散する４極子レンズ成分を形成する手
   段のあることを特徴とするカラー受像管。
2. 【請求項２】 少なくとも電子銃部、スクリーン部とこ
   れらを包囲する外囲器と偏向部からなり、前記電子銃部
   から発射される電子ビームを前記偏向部により垂直方向
   および水平方向に偏向するカラー受像管であって、前記
   電子銃部は陰極を含む電子ビーム形成部と該電子ビーム
   形成部によって形成された水平方向にインライン状の複
   数本の電子ビームをそれぞれ前記スクリーン部に集束す
   る主電子レンズ部を少なくとも備えるカラー受像管にお
   いて、 前記主電子レンズ部は、少なくとも第１の電子レンズと
   これよりもスクリーン側にある第２の電子レンズからな
   り、前記第１の電子レンズは陰極側からスクリーンに向
   かって順次配置された第１の電極と第２の電極と第３の
   電極からなり、第２の電極電位は第１、第３の電極電位
   よりも低く、第１の電極はそれぞれ電子ビーム通過孔を
   有する複数個の電極部材からなり、前記複数個の部材の
   うち少なくとも１個の部材はインライン状の複数本の電
   子ビームを共通に包囲する断面が実質的に水平方向に長
   方形状の筒状部と、その少なくとも一端にこの筒状部と
   実質的に直交する電子ビーム通過孔をもつ面部から少な
   くともなり、前記実質的に長方形状の筒状部は、その短
   軸方向の内径が前記第２の電極の電子ビーム通過孔の垂
   直方向径よりも小さいことを特徴とするカラー受像管。