JPS5842933B2 - 改良されたカソ−ド・グリツド構造を有する、多重ビ−ム・ブラウン管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多重ビーム・ブラウン管、さらに詳しくいえ
ば、グリッドのリード線接続および取付けを容易にする
、かかるブラウン管用の改良されたカソード・グリッド
構造に関するものである。

多重ビーム・ブラウン管は、英数字および／またはその
他の可視パターン情報を表示するためによく使用されて
いる。

かかるブラウン管は、単一ビーム・ブラウン管よりも大
きな帯域幅を有し、単一ビーム式のものよりも多くの情
報を適切な輝度で表示することができる。

典型的な場合、多重ビーム・ブラウン管は、アレイとし
て配列された複数の電子ビームを利用している。

加速手段、集束手段および偏向手段がブラウン管のガラ
ス球中またはガラス球上に配置され、ビームは加速され
集束された後、スクリーン上で偏向され、同時に反復的
にオンおよびオフに切換えられてスクリーン上の各走査
位置で「ドツト」を形成する。

望みの文字ないし他のパターンを形成するため、論理回
路構成が各ビームを各走査位置でオンまたはオフになる
ように制御し、その結果として生じる「ドツト」の配列
によって望みのパターンが形成される。

このような多重ビーム・ブラウン管中の通常のカソード
・グリッド構造は、電子をその表面全体から放出するシ
ート・カソード、およびカソードの前面に配置されたグ
リッド素子アレイからなっている。

この各グリッド素子には、電子ビームを画定し、通過さ
せるための円形の孔がついており、この孔は全体として
望みの電子ビームのアレイ・パターンに対応するアレイ
・パターンとなるように配置されている。

かかるカソード・グリッド構造には、いくつかの固有の
問題がある。

各グリッド素子は個別に制御可能でなければならないた
め、各素子に別々のリード線を接続しなければならない
。

しかしながら、各素子に対するリード線は、リード線の
周りの電界が隣接する各電子ビームを相互変調しないよ
うに、隣接するグリッド素子の孔から離しておかねばな
らない。

さらに隣接する各グリッド素子間の間隔は、典型的な場
合では約０．１２７ｍｍと極めて小さいので、リード線
をこれらの孔に通すことができず、またグリッド全体は
側面が僅か２．５４關のオーダーでありうるので、リー
ド線を適切に配置し接続するのが極めて困難なことも多
い。

その上、上記のような寸法上の問題から、グリッド素子
の機械的取付けは、実施が容易ではない。

各素子は他の素子から間隔を置いて配置しなければなら
ないため、ブラウン管中で、個別に支持しなければなら
ない。

しかし、取付は部材用のスペースは、必要とされる有効
で正確な取付けのためには充分でないことがある。

さらに、これらの問題は電子ビーム源のアレイが直線パ
ターンになっている場合にも生ずるが、二次元のビーム
源アレイ、それも複数の内部グリッド素子をもつ二次元
グリッド・アレイを使用する場合には、一層深刻になる
ことを指摘しておく。

従って、リード線のグリッド素子への接続が容易なカソ
ード・グリッド構造を有する、多重ビーム・ブラウン管
をもたらすことが本発明の一目的である。

本発明の第二の目的はグリッド素子のブラウン管中での
取付けが容易なカソード・グリッド構造を有する、多重
ビーム・ブラウン管をもたらすことである。

本発明の第三の目的は、ビームの相互変調が減らした、
多重ビーム・ブラウン管をもたらすことである。

本発明の第四の目的は、各電子源が共通電位である、多
重ビーム・ブラウン管をもたらすことである。

本発明の第五の目的は、製造の容易なカソードおよびグ
リッド・アレイを有する、多重ビーム・ブラウン管をも
たらすことである。

本発明の第六の目的は、カソードに対するイオン衝撃に
よる損傷を大幅に減らしたカソード・グリッド構造を有
する、多重ビーム・ブラウン管をもたらすことである。

上記の諸目的は、グリッド手段をブラウン管ガラス球中
のカソード手段の前側ではなく後側に配置した、カソー
ド・グリッド構造をもたらすことによって実現される。

カソード手段は、望みの電子ビーム・アレイのパターン
と同一のアレイ・パターンとして配列された複数の孔を
有し、さらに各社と連動する電子群を放出するためのエ
ミッタ一手段をも備えている。

グリッド手段は、各電子群をその対応する孔を通ってブ
ラウン管スクリーンの方向に向け、こうして各電子ビー
ムを確立させるようにバイアスをかける。

本発明の有利な具体形では、カソード手段の孔は円孔で
あり、各電子エミッタ一手段は、電子放出材料のリング
でできており、エミッタ一手段取付は基板上にこの基板
中の孔を取囲むように取付けられる。

グリッド手段は、グリッド素子のアレイからなっており
、各グリッド素子が電子放出リングに向き合うようにグ
リッド取付は基板上に取付けられている。

−具体形では、電子放出材料製リングは、円孔の一部分
の周壁の周りに配置され、別の具体形では、カソード基
板のグリッド素子と向き合う表面上に配置されている。

本発明の配置においてグリッドのリード線はグリッド素
子の後側に接続され、グリッド取付は基板中の穴を通し
て基板の後側に、またブラウン管の後側で接続手段に配
されている。

従ってリード線配置の問題および、それに付随する相互
変調の可能性は、本発明の構造では基本的に除去されて
いる。

同様にして、グリッド素子の取付けは、単にそれを単一
取付は基板に固定することに帰するが、この基板はブラ
ウン管中に簡単に取付けられ、従って先行技術による配
置のもつ機械的取付けが困難であるという問題は、回避
される。

第１図には二次元電子ビーム・アレイを利用した多重ビ
ーム・ブラウン管中に使用される、カソード・グリッド
構造が示しである。

この構造はシート・カソード２、制御グリッド列４、お
よびシールド・グリッド６からなっている。

制御グリツド列４は、素子８のような複数の平面状金属
素子からできており、その中に孔１０のような円孔がつ
いている。

シールド・グリッド６は制御グリッド列の直前に配置さ
れた単一平面状素子であり、制御グリッド素子の対応す
る孔の直前に配置された孔１２のような複数の孔がつい
ている。

第１図のカソード・グリッド構成の作動に際しては、シ
ート・カソード２が加熱されると、その表面全体から電
子が放出される。

これらの電子は、制御グリッド・アレイ４に向って進み
、第１図に示すようにグリッド素子中の孔の少し前方で
集束される。

こうして生成したビームは、図に示すようにシールド・
グリッド６中の孔を通って進む。

その上、各グリッド素子には、各素子にかかる電位が個
別に制御できるようにリード線を接続しなければならな
い。

隣接するグリッド素子間の領域は非常に小さい（典型的
な場合０．１２７ｍｍ）ので、リード線をこれらのスペ
ース中に配置できない。

さらに、相互変調が起ってリード線の周りの電界が隣接
するビームを変調することのないように、リード線は隣
接するグリッド素子の孔を通って来る電子ビームからで
きるだけ離さねばならない。

第１図に示したカソード・グリッド構造に付随していく
つかの問題がある。

先に述べたように、グリッド・リード線の配置および接
続は、極めて難しい。

グリッド・アレイ全体が僅か２．５４ｍｍ平方あるいは
それ以下にもなり得るので、相互変調が回避されるよう
にリード線を接続することは不可能なこともある。

その上、グリッド素子の取付けは、機械的に難しい問題
である。

アレイ中のグリッド素子の数が増すにつれて、これらの
問題はどちらも一層厳しくなるので、本発明は線形列の
場合にも使用されるが、二次元のグリッド素子構成を使
用する場合に特に有用である。

上記の諸問題は、本発明のカソード・グリッド構造によ
って除去される。

その具体形を第２図および第３図に示す。

これらの図を参照すると、カソード２０は、エミッタ一
手段取付は基板２２およびその上に取付けられたエミッ
タ一手段２６からなっていることがわかる。

基板２２には、望みの電子ビーム・アレイのパターンと
して配列された複数の円孔２４がついており、各エミッ
タ一手段は、孔を取囲むように取付けられている。

各エミッタ一手段は、電子放出材料の酸化物層を含んで
おり、第２図に示す本発明の特定の具体形では、各円孔
には孔の他の部分よりも大きな直径のもみ下げ部分２３
がついており、酸化物層は、この直径がより大きな部分
の壁面にコーティングされている。

第３図を参照すると、図示されているグリッド・アレイ
は、横に３本、縦に４本のビームを含む方形電子ビーム
・アレイをもたらすものであることがわかる。

制御グリッド・アレイ３０は、カソードの後側に配置さ
れており、単一グリッド取付は基板３４上に配置された
グリッド素子３２のアレイからなっている。

第３図に示した有利な具体形では、各制御グリッド素子
は方形であり、各素子間の間隔は、先行技術による配置
の場合と同様にできるだけ小さく保たれている。

各グリッド素子に付着されたグリッド・リード線３６は
、基板３４中の孔３７を通ってブラウン管の裏側の接続
手段に配されている。

第２図を参照すると、同心性の金属製円筒形部材３８お
よび円筒Ｕ形部材４０からなる構造がアレイを取囲んで
いる。

環状のヒーター線が複壁構造の内部に封入されており、
電流によって励起されると、これらの線が金属円筒部を
加熱し、今度はそれが熱伝導によってカソード基板を加
熱する。

ある温度に達すると、各電子エミッタ一手段がエミッタ
ー表面に対して垂直な全ての角度で電子群を放出する。

グリッド素子に対するバイアスを適当に調節することに
より電子ビームの孔を通って陽極に向って流れさせるか
あるいは遮断することができる。

第６図のグリッド・カソード電圧特注を参照すると、グ
リッド・カソード電圧がマイナスの小さな値のとき、お
よびプラスの非常に小さな値のときに、ビーム電流に到
達するが、グリッド・カソード電圧がマイナスまたはプ
ラスの大きな値のときは遮断されることがわかる。

これは、マイナスの大きな電圧が電子をカソード中へと
撥ね返し、またプラスの大きな電圧は電子をグリッドに
吸収されるためである。

他方、マイナスおよびプラスの小さな電圧により、逆に
偏流する傾向のある電子は、カソード孔を通ってグリッ
ドの方へまた陽極およびスクリーンの方へ導かれる。

酸化物エミツタ層を、第２図に示すようなカソード孔の
グリッドに近接する広くなった部分の内部に配置するこ
とによって、最良のビーム制御が達成されることがわか
っている。

酸化物層を孔の中で余りに前方に配置した場合、電子は
グリッド電圧の如何に拘わらず陽極の方へと前方に進め
られ、ビームを制御して遮断させることは不可能となる
。

第４図は、本発明の別の具体形の断面図であるが、ここ
では、電子放出層は孔の内壁上ではなくてカソード基板
の表面上に配置されている。

この図を参照すると、リング状の電子放出材料５０の層
が基板５４の表面５２上に配置されていることがわかる
。

グリッド・アレイはグリッド素子５６およびグリッド取
付は基板５８を含んでいるが、第２図のグリッド・アレ
イに類似のものである。

第２図の具体形の場合と同様に、電子エミッターをカソ
ード基板の後側に配置することにより、有効なグリッド
制御が確保される。

第５図は、ブラウン管内に配置した本発明のカソード・
グリッド構造を示したものである。

ブラウン管は、加速装置６２を内部に取付け、集束手段
６４および偏向手段６６を表面上に取付けたガラス球６
０からなっている。

本発明によれば、孔７０のついたカソード手段６８、お
よびグリッド・アレイ素子７４を取付けたグリッド取付
は基板７２が通常の方法でガラス球中に取付けられてい
る。

グリッド・アレイは前述のようにバイアスされており、
制御グリッドと加速装置磁界の組合せによって、電子ビ
ームをうまく孔７０を通って流れさせ、ブラウン管スク
リーンへと加速させることができる。

重要なこととして、グリッド・リード線７６は基板７２
の裏側を通ってブラウン管の後側で接続され、従って先
行技術におけるグリッド・リード線の接続の問題が回避
されることを指摘しておく。

また、本発明の配置では、カソード自体がシールド機能
を実施するため、シールド・クリッドが不要なことも指
摘しておく。

実際の具体形では、カソード基板は金属製とすることが
でき、これに適した材料は痕跡量のマグネシウムを含む
ニッケルである。

電子放出材料は、酸化バリウム、ストロンチウム、カル
シウムの混合物など、従来の酸化物混合物とすることが
できる。

グリッド・アレイは、ステンレス鋼製とすることができ
るが、絶縁基板上に取付けねばならない。

このカソード・グリッド構造で使用可能な寸法例は次の
通りである。

第２図の具体形において各社の狭い方の部分の直径は０
．０７ｍｍ、広い方の部分の直径は０．１２５ｍｍとす
ることができる。

典型的な場合のグリッド素子とカソード基板との間の間
隔は、０．１ ｍｍであり、各グリッド素子の側面は０
．１５ｍｍとすることができる。

カソード基板の厚さは０．１ ｍｍ、孔の広くなった部
分の厚さは０．０２５鼎とすることができる。

当然のことながら、上記の各寸法は、例示のために示し
たものにすぎず、実際には様々な範囲の寸法を使用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によって除去される欠点をもつ、カソ
ード・グリッド構造の概略図である。 第２図は、本発明の一具体形に基づくカソード・グリッ
ド構造の部分断面図である。 第３図は、第２図に示したカソード・グリッド構造の正
面図である。 第４図は、本発明のもう一つの具体形に基づくカソード
・グリッド構造の部分断面図である。 第５図は、本発明を組込んだ多重ビーム・ブラウン管の
概略図である。 第６図は、第２図および第３図に示した構造によって得
られる、ビーム電流対グリッド・カソード電圧のグラフ
である。 ２・・・・・・カソード、４・・・・・・制御グリッド
、６・・・・・・シールド・グリッド、８・・・・・・
素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １一端にスクリーンが配置された、ブラウン管ガラス球
   、 該ブラウン管ガラス球中でその他端付近に配置され、各
   々各電子群に対する複数個の孔を有する、物理的に分離
   された複数の電子群を放出するためのカソード手段、 該ガラス球中で該カソード手段と、該ブラウン管ガラス
   球の該他端との間に配置され、該像を形成する複数の該
   ビームを確立するために、発射される各電子群をそれに
   対応する孔を通って該スクリーンの方向に向けるための
   グリッド手段、を含む グリッド取付けおよびグリッド導線接続の問題を大幅に
   削減するカソード・グリッド構造を有し、複数の電子ビ
   ームがブラウン管スクリーン上に像を形成する 多重ビーム・ブラウン管。