JPS62108432A - 陰極線管用電子銃 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は陰極線管用電子銃に係わり、特にそのプリフォ
ーカスレンズ部を形成する電極の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕　　　−一般に陰極
線管用電子銃は第５図にその部分断面構造を示すように
、少くともカソード（４υ、第１グリッド（ハ）、第２
グリッド（ハ）、第３グリッド（４４１及び第４グリッ
ド（４つをカソード（４１Ｊより放射される電子ビーム
の進行方向に沿って配列されている。また一般に、カソ
ード（４υと第１グリッド（４２及び第２グリッド（４
３を総称して三極部（４ｅと称し、第３グリッド（４４
１及び第４グリッド（，１５とを総称して主レンズ部（
４ηと称している。通常、陰極線管、例えばカラー陰極
線管の動作時、前記各電極には次のような電圧が印加さ
れる。

すなわち、 カソード・・・・・　１００ｖ＋ビデオ信号電圧第１グ
リッド・・・・・・　　Ｏｖ 第２グリッド・・・・・・　３００乃至１０００Ｖ第３
グリッド　・・・　　４乃至１０ＫＶ第４グリッド・・
・・・・　２５ＫＶ また、カソード（４１）と第１グリッド（社）との相対
向する面の距離（ｄ、）は約０．０７朋乃至０．１５朋
であり、第１グリッド（侶の電子ビーム通過孔部径（φ
１）は０．３朋乃至０．８ｍｍで、また板厚（ｔ、）は
約０．０５ｆｌ乃至０．１３酎である。第２グリッド（
４３の電子ビーム通過開孔（φ、）の径は０．３Ｊ！Ｉ
乃至０．８　ａｒｍで、また板厚（ｔ、）は約０．１朋
乃至０．７ｍｍ　ｃ′６ｐ　、第１グリッド（４２との
相対向する面の距離（ｄ、）は０．１１１１１乃至０．
４朋である。第２グリッド（４３と第３グリッド（４４
）との相対向する面の距離（ｄ、）は１．０紹乃至１．
５龍である。

主レンズ部（４ηを形成する集束電極（４４及び（４５
１は一般に円筒状の形状を有し、例えばネック径２９Ｉ
ＩＭのインライン方式カラー陰極線管においては、第３
グリッド圓と第４グリッド（ハ）の相対向する開孔径は
約５．５朋である。ただし、第３グリッド（４４）の第
２グリッド（４３に対向する開孔径は１．０朋乃至２．
０朋になるよう断面形状がＬ字型に加工されている。

カソード（９）から放射された電子ビームＱはカソード
レンズ（４槌によって強い集束作用を受け、三極部顛で
クロスオーバー６υを形成したのち発散しながら進行し
、プリフォーカスレンズ（４９”ｃ集束作用を受け、さ
らに主レンズωで強い集束作用を受は螢光面５２に結岱
する。

螢光面上に結像した電子ビームの径は、電子銃の主レン
ズの電子光学的倍率と電子ビームの仮悲物点の大きさに
より第一次的に決まる。さらに厳密に言えば、第一に主
レンズの収差特性や電子自身の相互反撥による拡がりを
、第二にカソードレンズ及びプリフォーカスレンズの収
差や電子の初速度に起因する収差等を考慮する必要があ
る。また画面中央部と周辺部とのフォーカス均一性を論
する場合はさらに偏向収差についても考慮する必要があ
る。

従来、前記カソードレンズ及びプリフォーカスレンズの
三極部における収差を低減する方法として、第２グリッ
ドの板厚（１１）を厚くする方法、あるいは第６図に示
すように第２グリッドの断面形状をすり林状の側壁−を
有する凹形状にする方法がとられている。しかし、前記
第２グリッドの電子ビーム通過孔部の形状は、第１グリ
ッドに対向する側の開口５４）と第３グリッドに対向す
る側の開口６３は何れも同一径（φ、及びφ４）でしか
も円形である。

次に、従来の陰極線管用電子銃における電子ビームに対
する集束作用を等電位線モデルにより説明する。前述し
たような電圧を各電極に印加した場合の等電位線パター
ンは、概略第７図のように示すことができる。第７図に
よれば、第１グリッド劫と第２グリッド（財）によって
形成される等電位線のうち、第１グリッドａ壜に近い一
群（６５１は第２グリッド關及び第３グリッド（財）の
高電圧の影響を受け、カソード６υの方向に大きく凸状
を形成し、この凸状の等電位線群の９が電子ビームに強
い集束作用を与える。また、前記第１グリッドと第２グ
リッド間の等電位線群のうち第２グリッド（６３に近い
一群輪もやはり第３グリッド（財）の高電圧の影響を受
はカン−ドロυの方向にゆるい凸状を形成し、電子ビー
ムに集束作用を与え、これらの集束作用の影響により電
子ビームは第１グリッドと第２グリッドの近傍でいわゆ
るクロスオーバーを形成する。

同様に第２グリッド關と第３グリッドｉの間の等電位線
も第２グリッド關の方向に凸状を形成する一群のηと第
３グリッド（６４）の方向に凸状を形成する一群（６棒
を形成して、電子ビームに集束作用と発散作用を与え、
プリフォーカスレンズを形成する。

近年、陰極線管がコンピュータ一端末表示等のいわゆる
ディスプレイ用に用いられるようになり、陽極線管に要
求される特性レベルも高度化され、高解像度化、高フォ
ーカス均一性（画面中心と周辺との電子ビーム径の均一
性）が要求されるようになって来た。このような要求に
応えるため、第１グリッド及び第２グリッドの電子ビー
ム通過開孔径（φ１及びφ、）は可及的に縮少され０．
４ｍｍ以下のものが多用されるようになって来た。この
ように、第１グリッド及び第２グリッドの開孔径が小さ
くなると、第７図においてＡ部で示した第１グリッド、
第２グリッド及び第３グリッドのエツジ部のわずかな変
形、突起等により等電位線にエツジ効果を発生し電界が
乱れ、カソードレンズ及びプリフォーカスレンズの収差
を増大させる。

前記カソードレンズ及びプリフォーカスレンズの収差に
ついてさらに詳しく説明する。第７図においてカン−ド
ロ］）の中心点（０点）より放射された電子ビームは、
電子銃の中心軸（Ｚ軸）を中心に回転対称な電子レンズ
系により前記２軸に沿って進行する。カソード中心（０
点）よりや＼離心した点（Ａ点）より放射された電子ビ
ームは、２軸と第７図Ｐ点で交差する。（ここでは前記
Ａ部のエツジ効果は無視する）。また、さらに離心しだ
点（Ｂ点）より放射された電子ビームは、２軸とＱ点で
交差する。前記交差点Ｐ及びＱは通常一致せず、電子ビ
ームが放射されるカソード面の位置がカソード中心から
離心距離が大きくなるに従い前記Ｐ点とＱ点との距離は
大きくなる。電子光学的にとらえると、前記Ｐ点とＱ点
との距離がカソードレンズの収差になる（クロスオーバ
ーとは一般に前記収差を含んだ電子ビーム束の最小錯乱
円を以って定義している）。前記収差は、第７図におけ
る等電位線群（６つ及び鏝に依存する。

ここでカソード面［Ｆ］υのＢ点より放射された電子ビ
ームが前記Ａ部で示したエツジ効果たより乱れた等電位
線群−を通過した場合を考えると、電子ビームはより大
きな収差を受け２軸とＱ′点で交差し、Ｐ点との距離は
さらに大きくなる。

また、プリフす−カスレンズの収差についても同様に説
明することができる。第８図において、カソード６υよ
り放射された電子ビームはカソードレンズの収差がない
場合は、先ずクロスオーバ一点（０点）に集中し、その
後完敗しながらプリフォーカスレンズを形成する等電位
線群συに入射する。カソードの中心よりや＼離心した
入点より放射された電子ビームは、カソード面において
さらに離心したＢ点より放射された電子ビームよりブリ
フオーカスレンズへの入射角が小さくなるため、各々に
点及びＬ点を通過する。プリフォーカスレンズを通過し
た電子ビームは主レンズに入射するが、一般にＬ点を通
過した電子ビームはプリフォーカスレンズの集束効果に
よりＺ軸上の０点（クロスオーバ一点）はあたかもｂ点
に後退したような集束状態を示し、同様にに点を通過し
た電子ビームはａ点に後退したような集束状態を示す。

前記ａ点とｂ点は通常一致せずカソード面における電子
ビーム放射点が中心から離心するに従い前記ａ点とｂ点
の距離は大きくなる。電子光学的にとらえると前記ａ点
とｂ点の距離がプリフォーカスレンズの収差となる。つ
まりプリフォーカスレンズの収差がない場合は、前記ａ
点とｂ点とが一致することは勿論である。前記プリフォ
ーカスレンズの収差は、第８図に示した等電位線群Ｑυ
及びσのに依存する。第７図のカソード面６υのＢ点よ
り放射された電子ビームが第８図の第２グリッド（へ）
のＡ部のエツジ効果を受けて乱れた等電位線群συを通
過するとさらに大きい収差を受け、クロスオーバ一点は
ｂ点よりさらに後退した集束作用をすることになる。

前述したように、前記二極部のエツジ効果に起因するカ
ソードレンズ及びプリフォーカスレンズの収差は主レン
ズ部の集束作用により大幅に拡大されて電子ビーム径が
増大し、特に画面周辺部では偏向収差分が付加され、フ
ォーカス均一性は大幅に劣化する。

〔発明の目的〕

本発明は前述したような従来の陰極線管用電子銃の欠点
に鑑みなされたもので、特にプリフォーカスレンズの収
差を軽減し、フォーカス均一性の良好な陰極線管用電子
銃を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、いわゆるプリ７オ＝力スレンズ部を構成する
電極の高圧側電極部の開孔部の断面形状を、前記な極よ
り印加電圧の小なる電極に対向する側を径大とする円錐
形状、または前記径大側の開孔形状が楕円形状となるよ
う形成することによりフォーカス均一性の良好な陰極線
管用電子銃である。

〔発明の実施例〕

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明を適用した陰極線管用電子銃を構成す
る電極の開孔部近傍の一部断面図である。

本実施例においては、前記電極は第３グリッドの第２グ
リッド側電極を示している。前記電極を第３グリッド（
４）に使用しプリフォーカスレンズ部を中心とした電極
配置の概要を第２図に示す。この第２図および第１図か
らも明らかなように、第３グリッド４の第２グリッド（
３）側の開孔部の断面形状は一方を径大とする円錐形状
をなし、前記円錐形状の径大の方向は前述したように第
３グリッドよりは印加電圧の小なる電極、すなわち第２
グリッド（３）に面している。すなわち、第２図からも
明らかなように、第２グリッド（３）と第３グリッド（
４）との間に形成される等電位線群（７）、　（８１の
うち、第３グリッドの方向に凸状なる形状を呈する等電
位線群（８）の包絡線は、前記円錐形状の開孔面に沿っ
ているため従来の例えば第７図の鏝に示したよりな等電
位線包絡線の急唆さはなくなる。そのため第７図におい
て入部で示したようなエツジ部の影響を軽減でき、エツ
ジ効果による収差が改善されることは明らかである。前
記円錐形状の最適傾斜角度（θ）は、前記第３グリッド
の板厚（１）との関係で決定されるものであるが、本実
施例においては、板厚ｔ＝０．４０ｍｍの場合、傾斜角
θ＝１７０度が最適であった。

第３図は、本発明による他の実施例を示すもので、前記
開孔部の円錐形状の断面をその径大の方向の開孔形状が
楕円となるように形成されたものである。第３図は、イ
ンライン電子銃型カラー陰極線管用電子銃において、第
３グリッドＱ４１の前記楕円となる開孔部の短軸方向を
インライン電子銃の配列方向（Ｘ軸すなわちＨ方向）と
一致させ、長軸方向を前記配列方向と垂直な方向（Ｙ軸
すなわちＹ方向）と一致させた実施例の開孔部近傍の一
部断面図である。第４図は、前記第３グリッド（２）を
含むプリフォーカスレンズ部近傍の電極配列を示す模式
図で、中心軸（２軸）を中心にＸ軸方向とＹ軸方向の断
面模式図を組合せて示している。

一般に、電子銃の開口部及びその周辺は回転対称形状と
し、電子ビームに対して回転対称な集束または発散作用
を与えることが好ましい。しかし、インライン電子銃型
カラー陰極線管のように、複数個の電子銃がインライン
をに配列されている場合はフォーカス均一性を高めるた
め電子ビームに対しＩ（方向とＹ方向とで集束状態に差
をもたせることが一般的に行われている。すなわち、第
４図に示すように、 ／ｙ　＜　ｌＪｘ　　　　　　　・・・・・・・・・・
（１）αＹくαＸ　　　　　　・・・・・・・・・（２
）とするものである。ここでｚｙ及びｌｌｘはそれぞれ
はＹ方向及びＨ方向の仮想クロスオーバ一点と主レンズ
中心との距離であシ、αＹ及びαＸはそれぞれＹ方向及
びＨ方向のプリフォーカスレンズ発散角である。本実施
例においては、前述したように前記楕円となる開孔部の
長軸方向をＹ方向、短軸方向をＨ方向と一致させること
により前記（１）式及び（２）式の条件を達成するもの
である。一般に第２グリッドと第３グリッドとの間に形
成される等電位線群のうち電子ビームに発散効果を与え
る第３グリッド側等電位線（８）は、第２図に示すよう
に、カンードとは逆方向に凸状を呈するが、第２グリッ
ドと第３グリッド間隔が増すに従がって第２グリッド電
圧による電圧浸透が大きくゆるやかな曲率となシ又、逆
の場合は急しゅんとなる。前述したように第３グリッド
の第２グリッド側の開孔径状が径大の方向をＹ方向と一
致するような楕円形状を形成する場合、その断面形状は
第３図に示すように、Ｙ方向の断面傾斜角θ１は■（方
向の断面傾斜角θ２より大きい。従って、開孔部近傍に
おいてＹ方向（Ｙ軸方向）には板厚が小さく、Ｈ方向（
Ｘ＠力方向には板厚が犬きくなることは明らかである。

従って、第４図に示すように、第３グリッドの第２グリ
ッド側電極近傍の等電位線群のは、Ｈ方向の等電位線群
（２９ａ　）がＹ方向の等電位線群（２９ｂ）よυ急峻
となるのは明らかで、電子ビームに対するプリフォーカ
スレンズの発散角は１■方向に大きく、Ｙ方向に小さく
なシ前記（１）式及び（２）式の条件を達成し、フォー
カス均一性を大幅に向上できる。なお、第４図において
罰は電子ビームをＸ方向に切断して見た電子ビーム軌跡
であり、田はＹ方向の電子ビーム軌跡である。前述した
２つの実施例による電子ビームスポット形状の測定例を
第１表に示す。

第１表　第３グリッドの第２グリッド側聞孔形状と電子
ビームスポット形状 なお、本実施例においては本発明を適用した電子銃の電
極が第３グリッドの場合について述べたが、必ずしも第
３グリッドに限定されるものではなく、プリフォーカス
レンズ部を構成する電極のうちどれでも、また複数個の
電極についても本発明を適用することができる。

本発明のプリフォーカスレンズ部の高圧側電極開孔は、
二極部を構成する電極の少なくとも一つの電極開孔部の
断面形状が、前記電極より印加電圧の大なる電極に対向
する方向を径大とする円錐形状の電極と組み合せる事に
よっても前記効果を発揮する事ができる。

また本発明を説明するため、カラー陰極線管、特にイン
ライン型のカラー陰極線管用電子銃の例について説明し
たが、パイボテンシアル型、ユニポテンシャル型、また
は複合型等のカラー陰極線管用電子銃及びモノクローム
陰極線管用電子銃の収差改良にも本発明が適用されるこ
とは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によればクロスオーバ一部及
びプリフォーカス部での電極開孔部のエツジ効果による
電子ビームの収差を軽減し、ＯＡ機器端末表示用として
用いられるいわゆるディスプレイ用陰極線管のように高
電流において高解像度を要求される場合においても収差
の少ないフォーカス均一性の良好な電子銃を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す電極の開孔部近傍の一部
断面図、第２図は第１図で示した電極を適用した陰極線
管用電子銃の断面模式図、第３図は本発明の他の実施例
を示す電極の開孔部近傍の一部断面図、第４図は第３図
で示した電極を適用した陰極線管用電子銃の断面模式図
、第５図は従来の陰極線管用電子銃を示す断面模式図、
第６図は従来の電極の一部断面図、第７図は従来の陰極
線管用電子銃と等電位線モデルを示す断面模式図、第８
図は第７図の特にプリフォーカス部の等電位線モデルを
示す断面模式図である。 （１）・・・カソード　　　　　（２）　　第１グリッ
ド（３）・・・第２グリッド　　　（４）・・第３グリ
ッド（４０・・・三極部　　　　　　（４７）・王１／
ンズ部第　　４　　区

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）カソードと第１グリッドと第２グリッドとからな
   る三極部と、前記カソードより放射される電子ビームを
   集束させるプリフオーカスレンズ部と、主レンズ部とを
   少くとも具備する陰極線管用電子銃において、前記プリ
   フオーカスレンズ部を構成する電極の高圧側電極の開孔
   部断面形状は、前記電極より印加電圧の小なる電極に対
   向する方向を径大とする円錐形状を有することを特徴と
   する陰極線管用電子銃。
2. （２）前記開孔部の円錐形状断面は、その径大の方向の
   開孔形状が楕円となるように形成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の陰極線管用電子銃。
3. （３）前記電極と、三極部を構成する電極の少なくとも
   一つの電極開孔部断面形状が、前記電極より印加電圧の
   大なる電極に対向する方向を径大とする円錐形状を有す
   る電極と組み合せによつて形成される特許請求の範囲第
   １項記載の陰極線管用電子銃。