JPH09504646A - 電子銃を備える陰極線管及び静電レンズ系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本陰極線管は電子ビームを発生するための少なくとも１個の電子源(21)を備えるビーム形成部(20)と、電子光学的予備収束レンズを形成すべく動作中に電極(31，32)の間に予備収束電圧が供給される電極(31，32)の予備収束系(30)と、電子光学的主収束レンズを形成すべく動作中に電極(41，42)の間に主レンズ電圧が供給される電極(41，42)の主レンズ系(40)とを有する。電極(31，32，41，42)には、絶縁支持体(47)に接続する保持手段(48)と、電子ビーム(7〜9)を通過させる開口(16)とが設けられている。予備収束系(30)は一対の隣接する電極(31，32)を有し、それらの一方(32)は他方(31)に向かって、２つの電極(31，32)の間の開口(16)の位置における相互距離(1₁)か保持手段(48)の位置における相互距離(1₂)よりも小さくなるように、突出している。２つの電極(31，32)は開口(16)の位置で略静電降伏により制限される距離だけ離隔している。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 電子銃を備える陰極線管及び静電レンズ系 技術分野 本発明は、電子ビームを発生する少なくとも１個の電子源を持つビーム形成部 と、動作中に電極間に電子光学的予備収束レンズを形成すべく予備収束電圧が供 給されるような電極の予備収束系とを備える電子銃を有する陰極線管に係り、上 記電子銃は更に外側電極が少なくとも動作中に電子光学的主収束レンズを形成す べくこれら電極間に主収束電圧を供給する手段を備えるような電極の主レンズ系 を有し、前記電極が前記電子ビームを通過させる少なくとも１個の開口と、これ ら電極を絶縁支持体に保持させる保持手段とを備えるような陰極線管に関する。 また、本発明は、動作中に電子光学的予備収束レンズを形成すべく電極間に予 備収束電圧が供給されるような電極の予備収束系と、外側電極が少なくとも動作 中に主収束レンズに給電する手段を備えるような電極の主レンズ系とを有し、前 記電極が電子ビームを通過させる少なくとも１個の開口と、これら電極を絶縁支 持体に保持させる保持手段とを備えるような静電レンズ系にも関する。 背景技術 この種の装置は米国特許第4168452号から既知である。この装置に用いられ る電子銃は３電位型のものであり、主レンズ系の外側電極には、電気接続の形で 、それらの間に少なくとも動作中に１５〜２０ｋＶ程度の比較的大きな主収束電 圧を供給する手段が設けられている。一般的にこのことは、例えば殆どの従来の ２電位銃におけるように、比較的大きな主収束電圧が主レンズ系の外側電極の間 に供給される他の形式の銃におけるのと同様に、主レンズ系の外側電極が共に同 様な高電位を帯びる単電位銃とは対照的に、動作中は主レンズ系の最初の電極上 にはおだやかな電位が存在するという結果となる。通常、主レンズ系の最初の電 極は予備収束系の最後の電極をも構成するから、上記のことは当該銃の緩やかな 予 備収束動作につながり、その結果、冒頭で述べたような形式の装置においては劣 ったビーム解像度となる。 後者の現象を防止するため既知の装置の電子銃においては予備収束系に付加電 極が使用され、該電極は動作中に主レンズ系の最初の電極よりも高い電位を帯び る。このようにして、より良好な予備収束が得られるように予備収束系において 一層高い電界強度が実現され、これがより鋭い電子ビームにつながる。 しかしながら、既知の装置の欠点は、ビーム解像度の向上を実現するために余 分な電極が必要となり、これが価格上昇効果を有するのみならずより多くの空間 を、場合によっては銃内に余分な電気接続を必要とするという事にある。 発明の目的 本発明の一つの目的は、冒頭に述べたような形式の装置であって、余分な電極 を追加することなく予備収束を改善することができる装置を提供することにある 。 発明の開示 従って本発明によれば、冒頭で述べたような形式の装置が、前記電極の予備収 束系が一対の隣接する電極を有し、これら電極の少なくとも一方が他方に向かっ て、これら２個の電極の間のそれらの開口の位置における距離が前記各保持手段 の位置におけるよりも小さくなるように突出し、これら電極がそれらの開口の位 置において略静電降伏により制限される距離だけ離隔されていることを特徴とし ている。本発明の範囲内においては、静電降伏の点で正しく且つ位置決め上の及 び他の行程の許容差内にある距離が、前記開口の位置における前記２つの電極の 間で維持される。 本発明は、隣接する電極間の最小相互距離が前記支持体における保持手段の間 の相互距離により主として決まるという認識に基づいている。通常、支持体の絶 縁材料に沿う静電降伏電圧は、真空中の降伏電圧よりもかなり低い。従って、電 極と整列された保持手段に関しては、電極間の最大電界強度は絶縁支持体に沿う 上記降伏電圧に制限される。対応する対の保持手段を電極に整列させるよりも本 発明により一層離して置けば、両電極は一層相互に近づけて置くことができ、又 開口の位置におけるそれらの最小相互距離は真空中での静電降伏のみにより制限 されることになる。実際には、このことは上記２つの電極の間の開口の位置での 距離が予備収束電圧と包体中の真空中での最大電界強度との商の理論的最小値に 近づくことを意味し、その際電極の不可避的な位置決め誤差及び装置内での環境 変動は許容するものとする。２つの電極間の電子ビームが受ける電界強度、従っ て予備収束動作は、結果として余分な（高）電圧を帯びる余分な電極をこの目的 のために要することなく増加される。このように、実際にはビームの均一性、従 ってスポット品質の大幅な改善が達成される。 殆どの従来の場合においては、支持体に沿う最大電界強度は真空中のものの約 ３分の１以下であった。従って、本発明による装置の特別な実施例は、前記２個 の電極の間のそれらの開口の位置における距離が、前記各保持手段の位置におけ る距離の約３分の１以下であることを特徴とする。 冒頭で述べたような形式の装置の真空引きされた包体においては、７と１２kV /mmとの間の最大電界強度が達成されるような真空が得られ、一方前記絶縁支持 体に沿う最大電界強度は通常約３kV/mmに制限される。従って、本発明による装 置の他の実施例は、距離をミリメートルで表すと共に前記予備収束電圧をキロボ ルトで表した場合、前記２個の電極の間の距離が前記予備収束電圧の７分の１と １２分の１との間にあり、前記保持手段の間の距離が前記予備収束電圧の３分の １より大きいことを特徴としている。その場合、当該電子銃は冒頭で述べたよう な形式の略如何なる従来の装置においても何の問題もなく使用することができる 。 本発明の上記及び他の特徴は図面を参照して後述する実施例から明らかとなる であろう。 図面の簡単な説明 図面において： 第１図は、本発明による陰極線管を備える画像表示装置の一実施例を示し、 第２図は、第１図の画像表示装置の電子銃の詳細な斜視図、 第３図は、第２図の電子銃の概略断面図、 第４図は、第２図の電子銃の他の実施例の概略斜視図である。 尚、上記各図は純粋に概念的なものであって、寸法通りにはなっていない。又 、明瞭化のために幾つかの寸法は誇張されている。又、各図において対応する部 分には可能な限り同一の符号を付してある。 実施例の詳細な説明 第１図に示す画像表示装置の実施例には、表示窓３、コーン部４及び首部５を 備える真空包体２を有するような本発明による陰極線管１が設けられている。本 例においては、上記首部５は３つの電子ビーム７〜９を発生する電子銃６を収容 している。ここで、本発明の範囲においては電子銃なる用語は広い意味を有する ものと考えるべきであって、単一の電子ビームのみを発生するに適した単一銃の みならず、例えば本実施例で述べられるようなしばしば３個の電子銃の一体化又 は非一体化システムをも含むことに注意すべきである。 前記表示窓３の内側には、本例においては赤、緑及び青の蛍光素子を有する電 気蛍光発光表示スクリーン１０が存在する。前記包体２の外側には偏向手段１１ が設けられ、該手段は概念的にのみ示されていると共に通常磁気コイルの形態の 偏向ユニットを有している。表示スクリーン１０への経路上において、電子ビー ム７〜９は全表示スクリーン１０を走査するように上記偏向ユニットにより偏向 することができ、各ビームは本実施例では開口１３を持つ板体の形態のシャドー マスクを有する色選択手段１２を通過する。各ビーム７〜９は小さな相互角で開 口１３を通過し、従ってこれらビーム７、８、９に対応する色の蛍光素子上のみ に衝突する。当該画像表示装置は前記電子銃の各電極に電圧を印加する手段１４ を更に有し、該手段は図では概念的にのみ示され、その完成製品は貫通電極１５ により電子銃６に接続される。このような組立体は、更に、ハウジング（図示略 ）も有している。 第１図の装置の電子銃６は第２図に斜視図として詳細に図示されている。この 電子銃６は３極管として参照される電子ビーム発生部２０を有している。該電子 ビーム発生部には３個の並設された電子源が含まれ、これら電子源は、動作中に 接地されＧ１としてしばしば参照される共通電極２１を備えている。当該電子銃 ６の全ての他の電極と同様に、上記共通電極２１は行に整列され且つ約５.５mm の 直径を持つ電子ビームを通過させるための３つの開口１６を備えている。 当該銃６は、各々約５００Ｖ及び約５.５ｋＶの動作電位を持つ２つの連続す る電極３１及び３２の予備収束系３０も有している。この電極３１、３２の系に より構成される電子光学的予備収束レンズは、電子源２１の虚像が形成され、該 虚像が当該銃中の電極の主レンズ系４０により構成される主収束レンズに対する 被写体として作用するのを保証する。 上記主レンズ系４０の最初の電極は前記予備収束系３０の最後の電極３２によ り構成される。更に、上記主レンズ系は最終電極４１を有し、該電極は通常陽極 として示され、動作中には典型的には約２５〜３０ｋＶの電位にされる。動作時 には、上記主レンズ系は電子光学的主レンズを構成し、発生された３つの電子ビ ームの表示スクリーン１０上での十分な合焦点及び収束の責任を担う。主レンズ 系における電位変化を変更するため及び／又は電位のジャンプを低減するため、 上記主レンズ系にはもっと多くの電極を使用することもできる。 当該電子銃の上記の種々の電極は、３つの電子ビームを通過させる３個の整列 された開口１６を各々有すると共に、固定手段４８により両側部において通常の ガラス組成物を有する絶縁支持体４７に各々固定されている。この材料は最大で ３kV／mmの静電電界強度に耐えることができる。前記予備収束系における５ｋＶ の電位差の場合、これは上記支持体４７の位置においては、電極３１及び３２間 の相互距離が最小で１.７mmで、位置決め許容差と他の工程変動のために不可避 的に考慮しなければならない余裕だけ増加されるということになる。 本発明は、各グリッドにおける開口１６の位置では、かなり大きな電界強度で も許容されるという認識に基づいている。そこにおいては、最大電界強度は優勢 である真空中の降伏電圧のみにより制限され、該電界強度はここで述べる形式の 装置においては最大で約１０kV/mmである。本発明によれば、２つの電極３１及 び３２の少なくとも一方が開口１６の位置において他方の電極に向かって突出し 、これにより電極間の開口１６の位置における距離１₁が保持手段４８の位置に おける相互距離１₂より大幅に小さくなる。電極３１及び３２はそれらの開口１ ６の位置において略静電降伏により制限されるような値だけ離隔され、この場合 該値は約０.５mmなる距離１₁であり、置決め許容差及び他の工程変動のために不 可避的 に考慮しなければならない余裕分増加される。この場合、予備収束系３０中の電 子ビームが受ける電界は略最大となり、支持体４７に沿う最大値より３倍以上大 きくなる。これは当該銃の予備収束動作の大幅な改善につながり、その結果表示 スクリーン上での最終的なビームスポットの品質及び均一性の大幅な改善となる 。 当該例においては、上記のことが、第２電極３２が別々の部分３２１、３２２ 及び３２３からなり、第１の部分３２１が固定手段４８を有し、第２部分３２２ が第１部分３２１の他方の電極３１に面する側に中間部分３２３を介して又は介 さないで配設されると共に電子ビーム通過用の開口１６を有するようにして達成 される。電極３２の上記の別々の部分には、約０.８mm厚のシート材料が使用さ れる。このように、第２部分３２２と第１電極との間の距離１₁は第１部分３２ １と第１電極３１との間の距離１₂より約１.６mmだけ小さい。上記の別々の部分 は例えば打ち抜き加工をし、次いで一緒に溶接することにより作製することがで きる。 予備収束系３０の電極３１及び３２の他の例が第４図に示されている。第４図 は当該銃の予備収束系を概念的に示し、その第１電極３１は、電子ビームを通過 させる開口１６を備える中心部分３１２が固定手段４８を備える周辺部分３１１ に対して約１.５mm突出するように約０.４mm厚のシート材料からから深絞り形成 されるか、又は折曲される。このように、この場合においても予備収束系３０の 開口１６の位置における２つの電極３１及び３２間の距離１₁は、２つの電極３ １及び３２間の約０．１mm/kVなる電位差により規定される限界値まで低減され 、置決め許容差と他の工程変動のために不可避的に考慮しなければならない余裕 分増加される。しかしながら、固定手段４８と支持体４７との位置における距離 １₂は、０.３３mm/kVなる対応する限界値より十分上に維持される。 上記においては、本発明は２つの実施例を参照して説明されたが、本発明はこ れら実施例にのみ限定されるものではなく、当業者であれは本発明の範囲から逸 脱することなく種々の変形例及び形態に想到することが可能である。例えば、前 記予備収束系の両電極が電極当たりの凹凸を制限すべく互いに突出しあうように してもよい。他の例として、３個以上の電極及び電位を予備収束系及び主レンズ 系の両方に使用して、ビームの形状を修正して特別な要件に適応させるようにし てもよい。本発明は、特に、少なくとも他の電極が主レンズ系の最初の電極と最 後の電極との間に用いられ、この他の電極が動作中に別の電位を帯び、該電位が 上記最初の電極の電位よりも低いような３電位銃に、及び主レンズ系が比較的多 数の電極を有し、これら電極の間に主レンズ電圧が徐々に階段状に分散され、こ れにより主レンズにおける電位ジャンプを低減するようなＤＭＬ（Distributed Main Lens）型又はＭＳＦＬ（Multi Stage Focus Lens）型の銃に有利に使用す ることができる。 更に、本発明は一体型カラー電子銃にとって重要であるのみならず、分離型の カラー電子銃及び単色電子銃にも有利に使用することができる。更に、当該静電 レンズ系は透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又はイメー ジ増倍管に使用することもできる。 一般的に、本発明は、銃の電気的調整を要することなく強力な予備収束作用を 持つ電子銃を備える冒頭で述べたような形式の陰極線管を提供する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 5/68 9186−5Ｃ Ｈ０４Ｎ 5/68 Ｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電子ビームを発生する少なくとも１個の電子源と、動作中に電極間に電子光 学的予備収束レンズを形成すべく予備収束電圧が供給されるような電極の予備収 束系とを持つビーム形成部を備える電子銃を有し、該電子銃は更に外側電極が少 なくとも動作中に電子光学的主収束レンズを形成すべくこれら電極間に主収束電 圧を供給する手段を備えるような電極の主レンズ系を有し、前記各電極が前記電 子ビームを通過させる少なくとも１個の開口と、これら電極を絶縁支持体に保持 させる保持手段とを備えるような陰極線管において、 前記電極の予備収束系が一対の隣接する電極を有し、これら電極の少なくと も一方が他方に向かって、これら２個の電極の間の前記開口の位置における距離 が前記各保持手段の位置におけるよりも小さくなるように突出し、これら電極が 前記開口の位置において略静電降伏により制限される距離だけ離隔されているこ とを特徴とする陰極線管。 ２．請求項１に記載の陰極線管において、前記２個の電極の間の前記開口の位置 における距離が、前記各保持手段の位置における距離の約３分の１以下であるこ とを特徴とする陰極線管。 ３．請求項１又は請求項２に記載の陰極線管において、前記２個の電極の間の前 記開口の位置における距離が前記予備収束電圧と前記包体中の真空における最大 電界強度との商に略等しく、前記保持手段の間の距離が前記予備収束電圧と前記 支持体に沿う最大電界強度との商よりも大きいことを特徴とする陰極線管。 ４．請求項１、２又は３に記載の陰極線管において、距離をミリメートルで表す と共に前記予備収束電圧をキロボルトで表した場合、前記２個の電極の間の距離 が前記予備収束電圧の７分の１と１２分の１との間にあり、前記保持手段の間の 距離が前記予備収束電圧の３分の１より大きいことを特徴とする陰極線管。 ５．請求項１ないし４の何れか一項に記載の陰極線管において、前記予備収束系 の前記２個の電極の少なくとも一方が少なくとも２個の部分からなり、第１の部 分が前記保持手段を有し、第２の部分が少なくとも一つの電子ビームを通過させ るための開口を備えると共に前記第１の部分の前記系の他方の電極に面す る側に配置されていることを特徴とする陰極線管。 ６．請求項１ないし４の何れか一項に記載の陰極線管において、前記２つのグリ ッドの少なくとも一方が前記少なくとも一つの電子ビームを通過させるための開 口が設けられる深絞りされた又は折曲された部分を有し、該部分が前記系の他方 の電極に向かって延在することを特徴とする陰極線管。 ７．動作中に電極間に電子光学的予備収束レンズを形成すべく予備収束電圧が供 給されるような電極の予備収束系と、外側電極に少なくとも動作中に主収束レン ズを給電する手段を備える主レンズ系とを有し、前記各電極が電子ビームを通過 させるための少なくとも１個の開口と前記電極を絶縁支持体に保持させる保持手 段とを備えるような静電レンズ系において、 前記電極の予備収束系が一対の隣接する電極を有し、これら電極の少なくと も一方が他方に向かって、これら２個の電極の間の前記開口の位置における距離 が前記各保持手段の位置におけるよりも小さくなるように突出し、これら電極が 前記開口の位置において略静電降伏により制限される距離だけ離隔されているこ とを特徴とする静電レンズ系。