JPS628432A - カラ−陰極線管 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、解像度及び輝度が増加した、シャドー・マス
ク形カラー陰極線管（ＣＲＴ）に係る。

Ｂ、従来技術 周知の如く、カラーＣＲＴは、該ＣＲＴのフェース・プ
レート上の赤色、緑色、及び青色の即ちこれらの色用の
螢光素子を各々刺激するために用いられる謂ゆる赤色、
緑色、及び青色の即ち、これらの色用の電子ビームを発
生させる３つの電子銃を通常有している。それらの３Ｊ
Ｍ色の螢光体を異なる量により異なる組合わせで刺激す
ることにより、任意の混合色をスクリーン上に表示する
ことができる。多ビームのカラーＣＲＴには、３つの銃
が三角形の各頂点に配置されているデルタ銃と、３つの
銃が線走査方向に対して通常平行な線に沿って配置され
ているイン・ライン銃との２つの型がある。ビームが螢
光体上に方向付けられるように通過する円形の開孔又は
細長いスロットとして設けられている多数の開孔をＣＲ
Ｔの水平方向寸法（即ち、ラスク走査型ＣＲＴの場合に
は、走査線の寸法）全体に有しているシャドー・マスク
が用いられている。各開孔ｂ”−関連して、３つの螢光
素子、即ち各走査線に対する赤色、青色、及び緑色の発
光素子が配置されている。赤色、青色、及び緑色の電子
ビームは、各々適切な螢光体を刺激するように、それら
の開孔を経て異なる角度に方向付けられる。コンバージ
ェンス回路及び組立体は、３つのビームが１度に螢光体
のスクリーンに入射するようにする。ピユリティ回路及
び組立体は、ビームがシャドー・マスクを正しい角度で
通過して、正しい螢光素子を刺激するようにする。

そのようなカブ−ＣＲＴに関して知られている１つの問
題は、３つの異なる色の螢光体の輝度。

レベルが、同一のビーム電流に於て異一つでいることで
ある。典型的には、赤色螢光体の輝度は、同一のビーム
電流に於て、青色又は緑色、螢光体の輝度よりも著しく
低い。適当な白色点（ＣＩ　Ｅ色度図上の選択された点
により決定される）を得るためには、螢光体の異なる輝
度レベルが補償されるように、異なる値のビーム電流を
用いて、３つの銃を駆動させることが従来行なわれてい
る。

その方法の欠点は、スポット寸法はビーム電流に依存す
るので、最大のビーム電流を用いている銃のスポット寸
法及び陰極の寿命に関するパフォーマンスが低くなるこ
と及び解像度の不整合が生しることである。

上記問題を解決する１つの方法は、各螢光素子からの統
合された発光が同一のビー入電流に対して一定であるよ
うに、ＣＲＴのフェース・プレート上の螢光点又は螢光
縞の寸法を変化させることである。従って、最小の素子
は最高の輝度特性を示す螢光体より成り、より大きな素
子はより低い輝度特性を示す螢光体より成る。米国特許
第２６８７３６０号明細書は、異なる輝度特性を補償す
るために異なる寸法の螢光素子を用いた。ＣＲＴのスク
リーンの形成方法について記載している。

その方法に於ては、各素子からの統合された輝度が実質
的に同一になるように、異なる型の螢光体の相対面積が
選択されている。更に、欧州特許第１２９６２０号明細
書に於ては、赤色螢光点又は螢光縞の寸法を、青色及び
緑色、螢光点又は螢光縞の寸法よりも大きくすることに
より、赤色螢光体の低い発光効率が補償されている。

上記方法の１つの欠点は、螢光点又は螢光縞の寸法が増
加すると、必然的にピユリティ・マージンも低下するこ
とである。本発明の説明に於て、ピユリティ・マージン
とは、シャドー・マスク中の開孔を経て関連する螢光点
又は螢光編上に投影されたビームの縁端部と、それに最
も近接する異なる色の螢光点又は螢光縞との間の距離と
して定義される。色の忠実度は、一般的なＣＲＴ、特に
データ及びグラフィック表示用端末装置に用いられてい
るＣＲＴに於て、重要な必要条件である。

従って、螢光体の発光を上述の如くバランスさせること
は望ましいが、その結果、他の点でＣＲＴの性能を劣化
させないようなすることが重要である。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、ピユリティ・マージンに何ら損失を生
ぜしめることなく、バランスされた螢光体の発光を可能
にし、所与レベルのスクリーン処理コスト及び技術に対
して、より高いスクリーンの解像度及び輝度を有してい
る、改良されたカラーＣＲＴを提供することである。

Ｄ０問題点を解決するための手段 本発明に於ては、従来の単一層のマスクの代りに、相互
に離隔された２つのシャドー・マスクより成る２重のシ
ャドー・マスクの組合わせが用いられている。上記組合
わせの各マスクは対応する開孔を有しており、それらの
対応する開孔は、両マスクが組合わされて、ＣＲＴ内の
然るべき位置に配置されたときに、両マスクに於ける対
応する各対の開孔が最小発光効率の螢光体に関連する銃
だけからのビームに関して整合されるように位置付けら
れている。マスク中の開孔の寸法は、上記銃から伝達さ
れたビームの部分の幅又は断面積が。

上記ビーム部分が到達する螢光素子の幅又は断面積に整
合されるように選択される。他の２つの銃は上記銃に関
してずれているので、それらの各々のビームが上記２つ
のマスク中の各対の開孔に整合されていないことは明ら
かである。上記組合わせに於て、両マスクは、上記６２
つのずれている銃から第１シヤドー・マスクを経て伝達
されたビームの部分が更に、第２シヤドー・マスク中の
ずれている開孔を通過するときに、所定の量だけ切取ら
れる即ち遮断されるような間隔で配置されている。開孔
の寸法及び形状並びにマスクの間隔を選択することによ
り、２つのずれている銃から２重のシャドー・マスクの
組合わせを経て伝達されるビームの部分の幅又は断面積
を正確に制御して。

上記ビーム部分が到達する、より小さい寸法の螢光素子
の幅又は断面積に整合させることができる。

ＣＲＴの種々の形状寸法を慎重に制御することにより、
伝達されるビームの寸法を関連する螢光素子の各々の寸
法にかなり正確に整合させることが可能である。これに
よって、ピユリティに損失を生じることなく、バランス
された色の出力を螢光体から得ることができる。

最小発光効率の螢光体の寸法が増加されると、より高い
発光効率の螢光体の寸法が減少されることになるので、
最小発光効率の螢光素子の寸法を。

同一の実装密度に於て、従来のＣＲＴの場合よりも大き
くすることができる。これは、整合されている銃から伝
達されるビームの寸法が関連する螢光素子の寸法に整合
されるように、２重のシャドー・マスクの組合わせに於
ける開孔を、それに応じて、より大きくすることができ
ることを意味する。従って、従来のＣＲＴの場合と同一
の螢光素子の実装密度を有する、本発明のＣＲＴに於て
は、相対輝度が増加することが理解される。又は、最小
発光効率の螢光素子の寸法が従来のＣＲＴに於ける対応
する素子の寸法に関して増加されない場合には、他の２
つの螢光素子の寸法が、それに応じて、より小さくされ
るので、実装密度を増加させることができ、スクリーン
の解像度が増加する。

輝度及び解像度が２つの極値の間に於て増加された種々
のＣＲＴ構造体を得ることができることは明らかである
。

Ｅ、実施例 第３図は、異なる色を発光する２つの隣接する螢光点で
ある螢光素子１及び２を、それらが従来のＣＲＴのフェ
ース・プレート上に設けられている典型的な場合に於て
、概略的に示している。それらの螢光点の中心間隔がＳ
として示されており。

各螢光点は直径２Ｄを有する。シャドー・マスクを経て
上記螢光点に到達した電子ビームの断面積が破線３及び
４により表わされている。シャドー・マスクを経て伝達
された電子ビームの直径は２Ｂとして示されている。前
述の如く、ピユリティ・マージンＰは、シャドー・マス
クを経て螢光素子（１又は２の如き）上に伝達された電
子ビーム（３又は４の如き）の縁端部と、異なる色の隣
接する螢光素子（２又は１の如き）の縁端部との間の最
短距離として定義される。この場合の如く、フェース・
プレート構造体に黒色マトリックスが用いられている場
合には、螢光素子の縁端部は、黒色マトリックスと螢光
素子とが重なっていても。

黒色マトリックスにより限定されている縁端部である。

従って、従来のＣＲＴに於けるピユリティ・マージンＰ
は次の如く表わされる。

Ｐ＝Ｓ−Ｄ−Ｂ 第４図は、異なる発光効率をバランスさせるために用い
る場合の如く、隣接する螢光素子の相対寸法を変エヒさ
せることによって、ピユリティ・マージンがどのように
影響されるかを示している。

この場合には、より高い発光効率の螢光体から成る。よ
り小さい螢光素子５が、より低い発光効率の螢光体から
成る、より大きい螢光素子６に隣接して示されている。

螢光素子５及び６の直径が各々、２Ｄ１及び２Ｄ２とし
て示されている。間隔Ｓ及び電子ビームの断面の直径２
Ｂは、第３図に示されている従来のＣＲＴの場合と同一
である。

この修正された配置を用いた場合には、２つのピユリテ
ィ・マージンＰ５Ｇ及びＰ６５が存在することが理解さ
れよう。それらのピユリティ・マージンは次の如く表わ
される。

ｒ’　５　Ｇ　＝　Ｓ　−Ｄ　２−　ＢＰ６５＝Ｓ−Ｄ
ｉ−Ｂ 螢光点の寸法を近傍の螢光点の寸法に関して増加させる
と、２つのピユリティ・マージンＰ５６及びＰ６５のい
ずれか一方が低下することが、第４図から理解されよう
。スロット型マスクを用いたＣＲＴの場合、ピユリティ
・マージンに関する問題は同様に存在するが、水平方向
の寸法についてだけ考慮すればよい。

第２図は、螢光素子１０がシャドー・マスク中のスロッ
トに対して平行な縦縞として付着されている、単一のス
ロット型シャドー・マスク７及びフェース・プレート８
の一部を概略的に示す水平方向の断面図である。ＣＲＴ
がラスク走査型である場合には、上記水平方向はビーム
の走査方向、即ち、スロット及び螢光縞の縦軸に垂直な
方向である。螢光縞１ｏは、フェース・プレート８の内
側表面上に反復的順序で配置された緑色（ｇ）、赤色（
ｒ）、及び青色（ｂ）の素子として設けられており、そ
れらの螢光素子の個々の縁端部は従来の黒色マトリック
ス９により限定されている。

３つの銃（図示せず）からの電子ビームは、線で表わさ
れており、簡単にするために、各線が有する矢印の数に
より相互に区別されている。従って。

青色の銃からのビームは単一の矢印を有する線により表
わされ、赤色の銃からのビームは２つの矢印を有する腺
により表わされ、緑色の銃からのビームは３つの矢印を
有する線により表されれている。それらの銃からのビー
ムの幅は、この例に於ては、シャドー・マスク７中の３
つのスロットに亘って拡がるような幅である。シャドー
・マスク中のスロットを経て伝達された、それらの３つ
のビームの部分が適当な色を発光する螢光編上に到達し
ている。第２図に於て、ピユリティ・マージンＰは、ビ
ームの伝達された部分の縁端部と、黒色マトリックスに
より限定される。隣接する螢光素子の縁端部との間の距
離として示されている。

第１図は、３つの銃を同じビーム電流で駆動することが
でき且つバランスされた光出力を得ることができるよう
に、螢光縞１０の幅又は面積が螢光体の発光効率に大体
逆比例している。ＣＲＴの対応する部分を概略的に示す
同様な断面図である。

この例に於ては、赤色螢光体は最小の発光効率を有し、
青色及び緑色の螢光体は相互に同一であり、赤色螢光体
の発光効率の約２倍の発光効率を有しているものと仮定
する。従って、フェース・プレート上の赤色螢光縞は、
青色及び緑色の螢光縞の各々の２倍の幅を有する。

第１図に示されているＣＲＴに成されている本発明によ
る修正は、従来の配置に於ける単一のシャドー°マスク
７の代りに２つのシャドー・マスク７ａ及び７ｂより成
る２重マスクの組合わせを設けたことである。上記組合
わせに於ける２つのマスクは各々、相互に対して、且つ
３つの銃の選択された１つ、この場合には赤色の銃に対
しで整合されている、対応するスロット型開孔を有し、
第１シヤドー・マ不り７ａ中の開孔を経て伝達された赤
色の銃からのビームの部分は、第２シヤドー・マスク７
ｂによって実質的に影響されず、該第２シヤドー・マス
ク７ｂを経てＣＲＴのフェース・プレート上の最も幅の
広い螢光縞、この場合には赤色螢光編上に入射する。２
つのマスクの組合わせに於ける開孔は、１つの銃に関し
てしか整合されていないので、第１シヤドー・マスク７
ａ中の開孔を経て伝達された、他の２つの銃からのビー
ムの部分は、第２シヤドー・マスク７ｂによって更に切
取られ、従って幅が減少する。上記組合わせに於ける２
つのマスクの位置は、ＣＲＴの全体的形状寸法を考慮し
て、緑色及び青色の銃から該マスクの組合わせを経て伝
達されたビームの最終的部分の幅が、それらが到達する
緑色及び青色の螢光縞の幅に姑合されるように選択され
る。

この例に於ては、青色及び緑色の銃から伝達されたビー
ムの幅は、整合されている赤色ビームの伝達された部分
の幅の半分である。

本発明を説明するために選択された例は、緑色及び青色
の螢光体が相互に略同−であり、赤色螢光体の２倍であ
る発光効率を有しているものと仮定した、最も簡単な例
である。実際に於ては、青色及び緑色の螢光体の発光効
率は同一にはなりそうもない。更に、赤色螢光体が、必
ずしも常に問題の螢光体である必要はなく、それは表示
のために選択されたＣＩＥ色度点に依存する。場合によ
っては、青色螢光素子を、又は緑色螢光素子をも。

より大きな面積の螢光体として設ける必要のあることも
ある。

従って、本発明によるＣＲＴの設計は、選択された螢光
体の特定の組合わせに依存する。次に、比較のために、
３つの螢光体の異なる組合わせを、表の形で示す。各々
の表に於て、第１列は、２５０μＡのビーム電流に対す
る同一面積の螢光体に於ける発光の輝度を示す。第２列
は、許容される白色を得るためにそれらの特定の螢光体
に必要とされる輝度の比率を示す。第３列は、等しいビ
ーム電流がその白色を生じるための螢光体面積（螢光綿
の場合は、幅の比率を示す。第４列は、第３列の面積を
有する螢光素子が必要な白色を生じるための輝度の値を
示す、実際、それらの値は、第２列に示されている所望
の比率を有している。

上記表１の第４列から、赤色螢光体の輝度が増加し、緑
色及び青色螢光体の輝度が減少していることが解る。

赤色螢光体が相対的に大きい面積を有するため、赤色の
輝度、従ってスクリーンの全体的輝度が４７％増加する
。

輝度の増加は、最近入手可能になった、より高い発光効
率の緑色螢光体を用いれば、更に大きくなる。本発明に
よる２重のシャドー・マスクの組合わせを用いた技術は
、そのより高い発光効率の緑色螢光体の充分ケ活用を可
能にする。より高い発光効率の緑色螢光体を従来のＣＲ
Ｔに於て用いても、ビーム電流、従ってビーム寸法が著
しくアンバランスになるので、有効でない。その新しい
緑色螢光体を含む螢光体の組合わせの詳細を次の表２に
示す。

この例に於ける赤色の輝度、従ってスクリーンの全体的
輝度の増加は６８％である。最後に、短残光螢光体の組
合わせの詳細を次の表３に示す。

短残光螢光体は、前の２つの例に於ける長残光螢光体に
対して異なる色度点を有するので、同一のＣＩＥ色度点
に必要な輝度の比率が異なることに留意されたい。この
場合には、赤色の輝度、従ってスクリーンの全体的輝度
の増加は４２％である。

上記螢光体の組合せの３つの例に於ける数字から、緑色
及び青色の螢光体の寸法は相互に近い値であるが同一で
はないことが解る。しかしながら。

第５図に関連して示される如く、２重のシャドー・マス
クの組合わせに於ける２つのマスクの相対位置を計算し
、螢光体上に到達するビームが、関連する螢光体の幅に
実質的に整合されるように、開孔の寸法を選択すること
ができる。説明のために選択された第５図に示されてい
る例は、前述の第２例に於ける高発光効率の緑色螢光体
を用いた例である。第５図に於ては、簡単にするために
、１つの開孔を有する２重のシャドー・マスクの組合わ
せの一部しか示されていない。スクリーンのフェース・
プレート上の螢光体は１表２に示されている如く、赤色
１．６７６、緑色０．６１５、及び青色０．７０９の相
対的寸法を有している。第１シヤドー・マスク７ａに於
ける開孔は、赤色ビームの幅を限定するために用いられ
ており、従って３８である開孔の水平方向間隔に対して
１．６７６８の寸法を有している。この例に於ては、緑
色ビーム（最小の螢光体の面積）の左側は、第２シヤド
ー・マスク７ｂに於ける開孔の左側縁端部によって限定
されている。スクリーンからマスク迄の距ｆｉｌＩｌｈ
は、次のように表わされる。

Ｑ ｈ＝− 上記式に於て、Ｑは第１シヤドー・マスク７ａとスクリ
ーンとの間の距離（Ｑ間隔と呼ぶ）であり。

ｇは緑色螢光素子の相対的幅であり、ｒは赤色螢光素子
の相対的幅である。従って、 である。

第２シヤドー・マスク７ｂに於ける開孔の右側縁端部は
青色ビームの右側を限定している６青色ビームが緑色ビ
ームよりも大きいためには、その開孔は、第１シヤドー
・マスク７ａの開孔よりも量Δだけ大きくなければなら
ず、量Δは次のように表わされる。

Δ＝　（ｂ−ｇ）＝０．０９４ ′　上記式に於て、ｂは青色螢光体の相対的幅である６
その開孔の中には、第１シヤドー・マスクに於ける開孔
に関して次に示す距離だけ右側にずれている。

Δ／２＝０．０４７ 第５図に示された例に於ては、第１シヤドー・マスク７
ａ中の開孔は、標準よりも所与のピッチだけ゛大きい。

この例に於ては、６８％大きい。これは、製造中にエツ
チングし易いという重要な利点を有する。第１シヤドー
・マスク７ａ中の開孔の寸法が増加されない場合には、
ピッチを減少させることができる。従って、所与レベル
のエツチング・コスト及び技術に対して、より高い解像
度のスクリーンが得られる。例えば、スロット型シャド
ー・マスクが０．３１＋ｎａ＋のピッチを有している場
合には、各開孔は略０．１ｍｍの幅を有する。

第５図の例に於ては、各開孔の幅を０．１６８（１）に
増加させることができる。しかしながら、ピユリティの
許容範囲のために、それらの開孔を０゜１ｍｍのままに
して、ピッチを３０％だけ即ち約０゜２重ｗｏに減少さ
せることができる。従って、スクリーンの解像度を約３
０％、増加させることが可能である。又、第２シヤドー
・マスク７ｂは、第１シヤドー・マスク７ａの如く、強
い電子ビームの衝撃を受けないので、その熱的許容範囲
はより低く、従って特に緑色螢光素子と青色螢光素子と
の境界に於てピユリティがより良好に制御される。

以上の説明に於ては、本発明を、スロット型シャドー・
マスクを有するＣＲＴの例に関して述べたが、原理的に
、ドツト型シャドー・マスクを有するＣＲＴにも同様に
適用できることは明らかである。しかしながら、その場
合には、伝達されたビームの面積を、該ビームが到達す
る関連する螢光素子の面積に厳密に整合さ妊ることがで
きないことがある。しかしながら、正確な整合が必ずし
も可能でなくとも、ビーム寸法を関連する螢光素子の寸
法に近づけることができ、ビームのトリミングを行わな
い従来技術による配置よりも相当に優れている、本発明
の利点が得られる。

更に、本発明は、ラスク走査型ＣＲＴに適用できるだけ
でなく、ベクトル駆動モードで動作するＣＲＴにも容易
に適用できる。そのため１本発明の説明に於て、ビーム
又は開孔の幅は、ＣＲＴに関する一般的用語により理解
される如く、水平方向に測定された幅を意味する。従っ
て、例えばラスク走査型ＣＲＴに於ては、水平方向とは
、走査線方向である。

Ｆ１発明の効果 本発明によれば、ピユリティ・マージンに何ら損失を生
ぜしめることなく、バランスされた螢光体の発光を可能
にし、所与レベルのスクリーン処理コスト及び技術に対
して、より高いスクリーンの解像度及び輝度゛を有して
いる。改良されたカラーＣＲＴが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラーＣＲＴに於ける２重のスコツ１
〜型シャドー・マスクの組合わせ及びフェース・プレー
トの一部を概略的に示す水平方向（即ち、ラスク走査型
ＣＲＴの場合には、走査線方向）の断面図、第２図は従
来のカラーＣＲＴに於ける単一のスロット型シャドー・
マスク及びフェース・プレートの一部を概略的に示す同
様な断面図、第３図はシャドー・マスクを経て伝達され
た電子ビームと、同一寸法の螢光素子との相対位置を概
略的に示しパピュリティ・マージン″の意味を示してい
る図、第４図はシャドー・マスクを経て伝達された電子
ビームと、同一の電子ビーム電流に於てすべての螢光素
子からバランスされた光出力が供給されるように選択さ
れている異なる寸法を有する螢光素子との相対位置を概
略的に示し、１つの螢光素子の寸法がもう１つの隣接す
る螢光素子の寸法に関して増加されることによりピユリ
ティ・マージンが低下することを示している図、第５図
は３つの電子銃から伝達された電子ビームの部分の幅が
関連する３つの異なる寸法の螢光素子に整合されること
を可能にする。第４図に示されている配置に於て用いる
ことができる、成る特定の２重のシャドー・マスクの組
合わせを示す図である。 １．２，５．６・・・・螢光素子（螢光点）　３，４・
・・・電子ビームの縁端部　７・・・・スロット型シャ
ドー・マスク（単一マスク）　　７ａ、７ｂ・・・・第
１及び第２シヤドー・マスク（２重マスク）　８・・・
・フェース・プレート　９・・・・黒色マトリックス　
１ｏ・・・・螢光素子（螢光縞）　　Ｐ、Ｐ５６、Ｐ６
５・・・・ピユリティ・マージン　Ｓ・・・・螢光点の
中心間隔　２Ｂ・・・・電子ビームの縁端部（３又は４
）の直径　２Ｄ・・・・螢光素子（１又は２）の直径　
２Ｄ１・・・・螢光素子（５）の直径　２Ｄ２・・・・
螢光素子（６）の直径　ｇ・・・・緑色　ｒ・・・・赤
色　ｂ・・・・青色 １．２−・・賛え素″＋　（螢光、会、）３，４−・−
電子ビームｂＡ＆端Ｉ■ 電子Ｖ−瓜と同一寸法の螢光素子ヒの相対（ｋｔｘ示１
図第３図 第４図 ２重のレヤー−。マスクのセ、ｔｖ？１吃示す図Ｎ５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 すべての電子銃が同量のビーム電流で駆動されたときに
   、許容し得る白色点を与えるカラーのバランスが生じる
   ように、陰極線管のフェース・プレート上の異なる群の
   カラー螢光体が該カラー螢光体の発光効率に実質的に逆
   比例する相対面積を有しているカラー陰極線管にして、 上記陰極線管のマスクは、二重のシャドー・マスクより
   成り、上記二重のシャドー・マスクを透過する電子ビー
   ムの幅と上記電子ビーム部分が到達する上記フェース・
   プレート上の関連する螢光素子の幅とが実質的に一致す
   るように構成されていることを特徴とする、 カラー陰極線管。