WO2000045414A1 - Tube cathodique couleur - Google Patents

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WO2000045414A1
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cathode ray
voltage
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Hirofumi Ueno
Kazunori Satou
Tsutomu Takekawa
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Kabushiki Kaisha Toshiba
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Definitions

  • the present invention relates to a color cathode ray tube device, and more particularly, to a color cathode ray tube device that displays a high-quality image by reducing elliptical distortion of a beam spot in a peripheral portion of a screen.
  • the color cathode ray tube device has an envelope composed of a panel and a funnel.
  • the funnel has an electron gun structure in its neck that emits three electron beams consisting of a center beam and a pair of side beams passing through the same horizontal plane.
  • the funnel has a deflection yoke on its outside to form a non-uniform magnetic field for deflecting the three electron beams.
  • the non-uniform magnetic field is formed by a pinkish horizontal deflection magnetic field and a barrel vertical deflection magnetic field.
  • the three electron beams emitted from the electron gun structure are transmitted through a shadow mask by a non-uniform magnetic field to cover the entire phosphor screen on the inner surface of the panel. However, it is focused on the phosphor screen. As a result, a color image is displayed.
  • an electron gun body of a BPF (Bi—PotenetiAlFocus) type D AC & F (DynamicAstigamatismiornecidionandFocus) type is applied.
  • this electron gun assembly has three rows arranged in a row.
  • the first and second grids G 1, G 2, G 1, G 2, G 3, G 2, G 3, G 2, G 3 It has a third grid G3 composed of one segment G31 and a second segment G32, and a fourth grid G4.
  • Each grid has three electron beam passage holes formed corresponding to three force sources K, respectively.
  • a voltage obtained by superimposing a video signal on a reference voltage of 150 V is applied to the power source K, and the first grid G1 is grounded.
  • a voltage of approximately 600 V is applied to the second grid G2 with a voltage B, and a voltage of approximately 6 kV is applied to the first segment G31 of the third grid G3.
  • Voltage is applied [].
  • the second segment G32 of the third grid G3 has a reference voltage of approximately 6 kV.
  • a fluctuating voltage on which a laboratory voltage is superimposed is applied. This parabolic voltage increases as the amount of deflection of the electron beam increases, and becomes the highest when the amount of deflection is maximum, that is, when the electron beam is deflected to the corner of the phosphor screen. .
  • a voltage of about 26 kV is applied to the fourth grid G4.
  • the force source K, the first grid G 1, and the second grid G 2 form an electron beam generator that generates an electron beam and forms an object point for a main lens described later.
  • the first segment G31 of the second Darling KG2 and the third Darlid G3 forms a prefocus lens for prefocusing the generated electron beam.
  • the second segment G32 of the third grid G3 and the fourth grid G4 accelerate the prefocused electron beam onto the phosphor screen finally Forming a BPF type main lens to be focused.
  • the potential difference between the second segment G32 and the fourth Daridot G4 is minimized.
  • the strength of the main lens becomes the weakest.
  • the largest potential difference occurs between the first segment G31 and the second segment G32, thereby converging horizontally and diverging vertically.
  • a quadrupole lens is formed. The strength of the quadrupole lens at this time is the strongest.
  • the distance from the electron gun structure to the phosphor screen becomes the largest, and the distance from the object point to the image point becomes larger.
  • the distance increases.
  • the increase in distance from the object point to the image point is compensated for by reducing the strength of the main lens.
  • the deflection of the non-uniform magnetic field formed by the deflection yoke is performed. Aberration is compensated.
  • the beam spot 1 at the center of the screen can be made circular as shown in Fig. 2.
  • the beam spot 1 at the periphery which extends from the horizontal (X-axis) end to the diagonal (D-axis) end, is distorted elliptically (collapsed) due to the deflection aberration and blurred 2
  • the generated force and the bleeding 2 of these beam spots 1 correspond to the low voltage side electrode forming the main lens by the third grid G3 of the above-described electron gun assembly.
  • DAC divided into multiple segments such as By using the & F method, the problem can be solved as shown in FIG.
  • the elliptic distortion of beam spot 1 at the periphery of the screen is not eliminated.
  • the elliptical distortion interferes with the electron beam passage hole of the shadow mask and generates moire, making the display screen difficult to see.
  • the electron beam 8 generated from the electron beam generating section is pre-focused by the pre-focus lens when the beam is not deflected to the center of the screen, and the phosphor screen is generated by the main lens 4. Focused on horn 5.
  • the electron beam 8 is prefocused by the prefocus lens, passes through the quadrupole lens 6, and then becomes phosphor by the main lens 5. While being focused on the screen 5, it is deflected by the deflection magnetic field 7 having a quadrupole component. Focused on phosphor screen 5.
  • the size of the beam spot on the screen depends on the magnification M.
  • the magnification M is represented by the ratio of the divergence angle ⁇ 0 of the electron beam 8 to the incident angle a i, 0 / ⁇ i. Therefore, if the horizontal magnification is M h, the vertical magnification is M v, the horizontal divergence angle a O h, the incident angle i i h, the vertical divergence angle ⁇ ⁇ ⁇ , and the incident angle a i v are as follows:
  • the beam spot at the center of the screen is circular, while the deflection shown in Fig. 5
  • the beam spot at the periphery is horizontally long.
  • the conventional BPF type DAC & F type electron gun assembly mainly changes the amount of deflection of the electron beam.
  • the lens intensity variable By making the lens intensity variable and forming a dynamically changing quadrupole lens, the beam spot in the vertical direction of the beam spot due to the polarization aberration is prevented, and Focused on the entire screen.
  • the elliptical distortion may interfere with the electron beam passage hole of the shadow mask, generate moire, and degrade the display quality.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to reduce the elliptical distortion of the beam spot on the entire screen.
  • An object of the present invention is to provide a color cathode ray tube device which displays a reduced-quality image with reduced quality.
  • the color cathode ray tube device according to claim 1 is
  • An electron gun assembly having at least a focus electrode and a ground electrode, and having a main lens for accelerating and focusing an electron beam on a phosphor screen; and And a deflection yoke for generating a deflection magnetic field for deflecting the electron beam emitted from the gun assembly.
  • At least one of the electron gun assemblies is disposed along an equipotential surface of a potential distribution formed between a focus electrode forming the main lens and an anode electrode. Having additional electrodes,
  • a voltage of a predetermined level corresponding to the potential of the equipotential surface on which the additional electrode is arranged is provided during non-deflection when the electron beam is focused on the center of the phosphor screen.
  • the applied voltage of the focus electrode is Vf
  • the applied voltage of the anode electrode is Eb
  • the applied voltage of the additional electrode is V s
  • the color cathode ray tube device is: An electron gun assembly comprising at least a focus electrode and a cathode electrode, and having a main lens for accelerating and focusing an electron beam on a phosphor screen; and an electron gun. And a deflection yoke that generates a deflection magnetic field for deflecting the electron beam emitted from the structure.
  • the electron gun assembly may include at least one electrode arranged along an equipotential surface of a potential distribution formed between a focus electrode and an anode electrode forming the main lens. With additional electrodes,
  • the additional electrode has a predetermined level corresponding to the potential of the equipotential surface on which the additional electrode is disposed at a predetermined deflection time when the electron beam is deflected toward the peripheral portion of the phosphor screen. Voltage is applied,
  • the applied voltage of the focus electrode is Vf
  • the applied voltage of the anode electrode is Eb
  • the applied voltage of the additional electrode is V s
  • an electron lens having a different focusing power in the horizontal and vertical directions is formed by the additional electrode.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a BPF DAC & F type electron gun assembly of a conventional color cathode ray tube device.
  • FIG. 2 is a diagram showing a shape of a beam spot on a phosphor screen of a conventional in-line type color cathode ray tube device.
  • FIG. 3 is a diagram showing a shape of a beam spot on a phosphor screen of the color cathode ray tube device having the electron gun structure shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing an optical model diagram of the color cathode ray tube device having the electron gun structure shown in FIG. 1 when there is no deflection.
  • FIG. 5 is a diagram showing an optical model diagram of the color cathode ray tube device having the electron gun structure shown in FIG. 1 at the time of deflection.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the color cathode ray tube device of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an electron gun structure according to the first embodiment applied to the color cathode ray tube device shown in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the structure of an additional electrode applied to the electron gun structure shown in FIG.
  • FIG. 9A is a diagram showing the fluctuating voltage applied to the focus electrode of the electron gun structure shown in FIG. 7, and FIG. 9B is a diagram showing the deflection current supplied to the deflection yoke.
  • FIG. 9A is a diagram showing the fluctuating voltage applied to the focus electrode of the electron gun structure shown in FIG. 7, and FIG. 9B is a diagram showing the deflection current supplied to the deflection yoke.
  • FIG. 1OA shows the horizontal and vertical electric fields of the rotationally symmetric BPF-type main lens.
  • Fig. 10B shows the relationship between the focus electrode and the anode electrode.
  • FIG. 4 is a diagram showing a potential distribution on the central axis of FIG.
  • FIG. 11A shows the horizontal and vertical electric fields when an additional electrode is placed on the rotationally symmetric BPF-type main lens.
  • Fig. 11B shows the focus and anode electrodes.
  • FIG. 4 is a diagram showing a potential distribution on a central axis between and.
  • FIG. 12A shows an additional electrode placed on a rotationally symmetric BPF type main lens.
  • FIG. 12B is a diagram showing horizontal and vertical electric fields when the additional electrode is placed at different potentials.
  • FIG. 12B shows the electric field between the focus electrode and the anode electrode.
  • FIG. 4 is a diagram showing a potential distribution on the central axis of FIG.
  • FIG. 13A is a diagram showing the horizontal and vertical electric fields when an additional electrode is arranged on the rotationally symmetric BPF type main lens and the additional electrode is set to a further different potential.
  • FIG. 13B is a diagram showing a potential distribution on the central axis between the focus electrode and the anode electrode.
  • FIG. 14 is an optical model diagram for explaining a basic configuration of an electron gun assembly applied to the color cathode ray tube device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the relaxation of the elliptical distortion of the beam spot on the phosphor screen by the electron gun structure shown in FIG.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration of an electron gun structure according to a second embodiment applied to the color cathode ray tube device shown in FIG. 6.
  • FIG. 17 is a diagram showing the electron gun shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a structure of an additional electrode applied to the structure.
  • FIG. 18 is a perspective view showing the structure of another additional electrode applied to the electron gun structure shown in FIG.
  • FIG. 19A is a diagram showing a fluctuating voltage applied to the additional electrode of the electron gun structure shown in FIG. 16, and FIG. 19B is a diagram showing a deflection current supplied to the deflection yoke. It is.
  • FIG. 20 applies to the color cathode ray tube device shown in Fig. 6.
  • the 3 t Figure 2 1 is a diagram showing a configuration of an electronic gun assembly according to the embodiment of the double quadrupole lenses scheme applied to the color cathode ray tube apparatus according to an embodiment of this invention
  • FIG. 3 is an optical model diagram for describing a basic configuration of the electron gun structure of FIG.
  • FIG. 22 is a diagram for explaining relaxation of elliptical distortion of a beam spot on a phosphor screen by the electron gun structure shown in FIG.
  • FIG. 23 is a diagram showing a configuration of an electron gun structure according to a fourth embodiment applied to the color cathode ray tube device shown in FIG. 6, and
  • FIG. 24 is a diagram showing the color gun shown in FIG.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an electron gun structure according to a fifth embodiment applied to a cathode ray tube device.
  • the color cathode ray tube device 1 has an envelope composed of a panel 17 and a funnel-shaped funnel 18.
  • the panel 17 has on its inner surface a phosphor screen 5 composed of a three-color phosphor layer that emits blue, green, and red light. Further, the panel 17 has a shadow mask 19 having a large number of electron beam passage holes facing the phosphor screen 5 inside thereof.
  • the fannhole 18 has an inline type electron gun structure 22 in the neck 21.
  • the electron gun assembly 22 is composed of a center beam 8 G passing on the same horizontal plane and a pair of side-beams 8 B and 8 R. R).
  • the funnel 18 has on its outer surface a deflection yoke 25 attached from the large diameter portion 24 to the neck 21.
  • the deflection yoke 25 urges the three electron beams emitted from the electron gun structure 22 toward the phosphor screen 5 and urges them toward the phosphor screen 5.
  • a non-uniform magnetic field is formed to focus on line 5.
  • the non-uniform magnetic field is formed by a pinch-type horizontal deflection magnetic field and a norrell-type vertical deflection magnetic field.
  • the three electron beams 8 (B, G, R) emitted from the electron gun structure 22 are deflected by the non-uniform magnetic field, and the phosphor screens 19 pass through the shadow mask 19. Scan 5 horizontally and vertically. As a result, a color image is displayed.
  • the electron gun structure 22 applied to the above-mentioned color cathode ray tube has three cathodes K arranged in a row in the horizontal direction (X), and these cathodes K Three heaters (not shown) for individually heating K, a first grid G1, a second grid G2, a third grid G3, and an additional It has an electrode G s and a fourth grid G 4. These five electrodes are arranged in order from the power source K in the phosphor screen direction. The heater, the force source K, and the five electrodes are integrally fixed by a pair of insulating supports (not shown).
  • the first grid G1 and the second grid G2 are formed by plate-like electrodes. These plate-shaped electrodes have three electron beam passage holes arranged in a row corresponding to three force sources K.
  • the third grid G3 is formed by a cylindrical electrode. Te, ru.
  • the cylindrical electrode has three electron beam passage holes arranged at both ends thereof in a row corresponding to three force sources.
  • the fourth grid G4 is formed by a cup-shaped electrode. This cup-shaped electrode has three electron beam passage holes arranged in a row corresponding to the three cathodes K on the surface facing the third David G3. ing.
  • the additional electrode Gs disposed between the third grid G3 and the fourth grid G4 is formed by a plate-like electrode.
  • the plate-like electrode has three electron beam passage holes 15 arranged in a row corresponding to three force sources K.
  • the passage hole 15 is formed in a vertically long non-circular shape whose diameter in the vertical direction (Y) is larger than the diameter in the horizontal direction (X).
  • the voltage on which the signal is superimposed is applied.
  • the first grip KG1 is grounded.
  • a DC voltage of about 600 V is applied to the second grid G 2
  • a DC voltage of about 6 kV is applied to the third grid G 3, in the form of a triangle
  • Vf fluctuating voltage 28
  • the parabolic voltage is synchronized with the sawtooth deflection current 27 and increases with the increase in the amount of electron beam deflection.
  • a DC voltage (V s) of about 16 kV is applied to the additional electrode G s.
  • a DC voltage (Eb) of about 26 kV is applied to the fourth grid G4.
  • the force source K, the first grid G 1, and the second grid G 2 generate an electron beam and form an electron beam generator that forms an object point for the main lens described below.
  • Second grid G2 and The third dalide G3 forms a pre-focus lens for pre-focusing the electron beam generated from the electron beam generating section.
  • the third grid G 3 (focus electrode), the additional electrode G s, and the fourth grid G 4 (anode electrode) are pre-focus lenses.
  • the BPF-type main lens for focusing the pre-focused electron beam on the phosphor screen 5 is formed.
  • the main lens forms a quadrupole lens inside when deflecting the electron beam. The lens intensity of this quadrupole lens dynamically changes as the amount of deflection of the electron beam changes.
  • the rotationally symmetric BPF type main lens is composed of a focus electrode Gf with 6 kV and a focusing electrode Gf. It is formed by the potential difference between the anode electrode G a to which 6 kV is applied [].
  • this main lens forms a horizontal (X) and vertical (Y) symmetric electric field as shown by the equipotential surface 10, and the electron beam 8 The same focusing force is applied in both the horizontal and vertical directions.
  • the main lens moves the electron beam 8 on the central axis 12 between the focus electrode Gf and the anode electrode Ga.
  • a potential distribution 11 that increases along the direction is formed.
  • the equipotential surface 13 formed at the geometric center of the main lens is a plane, and the potential on this plane is 16 kV.
  • an additional electrode G s as shown in FIG. 8 is arranged at the geometric center of the rotationally symmetric BPF type main lens, that is, at the equipotential surface 13.
  • this additional electrode Gs has a vertically long non-circular electron beam passage hole 15 having a diameter in the vertical direction (Y) larger than that in the horizontal direction (X). .
  • the main lens moves on the central axis 12 as shown in FIG. 11B.
  • the same potential distribution 11 as when the additional electrode G s is not provided is obtained. That is, the main lens shown in FIG. 11A has the same distribution of the equipotential surface 10 as the main lens shown in FIG. 1OA, and both the horizontal direction and the vertical direction with respect to the electron beam 8 are formed. To the same focusing power.
  • the electron beam passes through the additional electrode G s.
  • a potential penetrates through the hole 15 from the anode electrode G a to the focus electrode G f side, thereby forming an aperture lens.
  • the main lens has the potential distribution shown in FIGS. 11A and 11B near the additional electrode G s on the central axis 12.
  • a potential distribution 11 a lower than 11 1 is formed.
  • the electron beam passage hole 15 of the additional electrode G s is vertically elongated, so that the electron beam passage hole 15
  • the equipotential surface that has penetrated into the side of the focus electrode G ⁇ has a smaller curvature in the horizontal direction (X) than in the vertical direction ( ⁇ ). Therefore, the horizontal direction of the main lens
  • the focusing power in (X) becomes stronger than the focusing power in the vertical direction (Y), so that the main lens becomes astigmatic.
  • the electron beam passage hole 15 When a potential higher than the potential of the equipotential surface 13 (16 kV) is applied to the additional electrode G s, as shown in FIG. 13A, the electron beam passage hole 15 The potential penetrates from the focus electrode Gf side to the anode electrode Ga side via the gate electrode, thereby forming a transparent lens. At this time, the main lens is
  • a potential distribution 11 b higher than the potential distribution 11 shown in FIGS. 11A and 11B is formed near the additional electrode G s on the central axis 12. I do.
  • the electron beam passage hole 15 of the additional electrode G s is vertically elongated, so that the anode through the electron beam passage hole 15
  • the curvature of the equipotential surface penetrating to the side of the electrode G a becomes smaller in the horizontal direction (X) than in the vertical direction (Y).
  • the focusing power in the horizontal direction (X) of the main lens is weaker than the focusing power in the vertical direction (Y). It has astigmatism opposite to that of the main lens shown in B.
  • the BPF type main lens applied to this color cathode ray tube has an additional electrode Gs disposed between the focus electrode Gf and the anode electrode Ga, and the additional electrode Gs A predetermined potential is applied to the switch.
  • the main lens can have astigmatism that adjusts the focusing power in the horizontal direction and the focusing power in the vertical direction without reducing its aperture.
  • the potential of the additional electrode is changed.
  • the voltage of the focus electrode is V f
  • the voltage of the anode electrode is E b
  • the voltage of the additional electrode is V s
  • the applied voltage V s of the additional electrode G s and the fourth grid G 4 corresponding to the anode electrode G a are provided.
  • the applied voltage Eb of the third electrode KG3 corresponding to the focus electrode Gf is changed according to the change in the amount of deflection of the electron beam.
  • the electron beam generated from the electron beam generating section firstly receives the pre-focused light beam formed by the second grid G2 and the third grid KG3. Prefocused by lens.
  • the pre-focused electron beam is applied to the phosphor screen by the main lens formed by the third grid G3, the additional electrode Gs, and the fourth grid G4. Focused on the center of the phone. Since the main lens has no astigmatism and gives the same focusing power to the electron beam in both the horizontal and vertical directions, the beam spot on the phosphor screen is almost circular And
  • the horizontal focusing force that is strengthened by the additional electrode Gs and the horizontal focusing force that is weakened by the decrease in the potential difference between the third grid G3 and the fourth grid G4 are increased.
  • the focusing power and the focusing power cancel each other the focusing condition of the electron beam can be satisfied even in the peripheral portion of the screen.
  • the main lens has astigmatism, elliptical distortion of the beam spot at the periphery of the screen can be improved.
  • FIG. 14 is an optical model diagram for explaining the operation of the main lens during deflection.
  • the main lens 4 changes the applied voltage of the third David G 3 in accordance with the change in the amount of deflection of the electron beam 8 during deflection. Then, a quadrupole lens 6 having different focusing powers in the horizontal and vertical directions with respect to the electron beam 8 is formed inside the main lens.
  • the quadrupole lens 6 formed on the lower part of the main lens 4 is compared with the case where the quadrupole lens 6 is formed on the front side of the main lens 4 as shown in Fig. 5.
  • the difference between the horizontal magnification M h and the vertical magnification M V can be reduced. Therefore, as shown in Fig. 15, the elliptical distortion of beam spot 1 can be reduced in the peripheral area of the screen from the horizontal axis (X) end to the rectangular axis (D) end. .
  • the main lens formed by the third grid, the additional electrode Gs, and the fourth grid G4 has a stronger horizontal focusing power than its vertical focusing power.
  • the same effect can be obtained by setting the applied voltage of the additional electrode G s to be lower than the potential of the equipotential surface 13 corresponding to the position of the additional electrode G s at the time of no deflection. can get.
  • a parabola-like fluctuation voltage that increases as the deflection amount increases is applied to the third grid G 3
  • an electron gun structure 22 according to the second embodiment has substantially the same configuration as the electron gun structure shown in FIG. For this reason, a detailed description is omitted and only different configurations will be described.
  • the additional electrode G s has three or one horizontally long non-circular electron having a larger horizontal (X) diameter than a vertical (Y) diameter. It has a beam passage hole 15.
  • the additional electrode G s has a fluctuating voltage 30 (V s) obtained by superimposing a parabolically changing voltage on a DC voltage of about 16 kV, as shown in FIG. 19A.
  • V s fluctuating voltage 30
  • the parabolic voltage is synchronized with the sawtooth-shaped deflection current 27 and increases with an increase in the amount of electron beam deflection.
  • the parabolic fluctuation voltage 30 has substantially the same amplitude as the fluctuation voltage 28 applied to the third dalide G3 as shown in FIG. 9A.
  • the electron beam pre-focused by the prefor- mation lens is positioned at the center of the phosphor screen by the main lens. Focused on the department. Since the main lens has no astigmatism and gives the same focusing power to the electron beam in both the horizontal and vertical directions, the beam spot on the phosphor screen is As shown in Fig. 5, it is almost circular.
  • the applied voltage Vf of the third gliss KG3 increases as the electron beam is deflected in the peripheral direction of the phosphor screen. Also, in synchronization with this, As the beam is deflected toward the periphery of the phosphor screen, the applied voltage V s of the additional electrode G s also increases. Thereby ,
  • the horizontal focusing force that is strengthened by the additional electrode Gs and the horizontal focusing force that is weakened by the decrease in the potential difference between the third grid G3 and the fourth grid G4 are increased.
  • the focusing power and the focusing power cancel each other the focusing condition of the electron beam can be satisfied even in the peripheral portion of the screen. Since the main lens has astigmatism, the elliptical distortion of the beam spot at the periphery of the screen is improved as shown in Fig. 15.
  • the main lens formed by the third grid, the additional electrode Gs, and the fourth grid G4 has a stronger horizontal focusing power than its vertical focusing power.
  • the same effect can be obtained by setting the applied voltage of the additional electrode G s higher than the potential of the equipotential surface 14 corresponding to the position of the additional electrode G s at the time of no deflection. can get.
  • the third David G3 increases in accordance with the increase in the deflection amount. Applying a laboratory-like fluctuating voltage,
  • At least one electrode is provided between the focus electrode and the anode electrode, which form the main lens that ultimately focuses the electron beam onto the phosphor screen.
  • the beam spot focused at the center of the phosphor screen is formed into a circular shape, and the beam spot is focused at the periphery.
  • the electron gun assembly according to the third embodiment further includes a peripheral beam spot. It has a configuration that can alleviate the elliptical distortion.
  • the electron gun structure according to the third embodiment includes two quadrupole lenses.
  • a double quadrupole lens gun assembly having a third grid composed of three segments has a first and second quadrupole in front of the main lens during deflection.
  • Form a lens The first quadrupole lens is formed between the first segment and the second segment, and has a diverging action in the horizontal direction and a focusing action in the vertical direction.
  • the second quadrupole lens is formed between the second segment and the third segment, and has a focusing action in the horizontal direction and a diverging action in the vertical direction.
  • Such a double quadrupole lens type electron gun structure can theoretically form a circular beam spot on the entire surface of the phosphor screen in terms of magnification.
  • the vertical diameter S sV of the beam spot is enlarged, but the horizontal diameter S sh is not reduced, and the average diameter of the beam spot ((S sV + S sh) / 2) is expanded. As a result, the beam spot on the screen becomes large, deteriorating the image.
  • the electron beam is more affected by aberrations contained in the first and second quadrupole lenses, so that the electron beam on the screen is increased.
  • the beam beam spot's horizontal diameter cannot be reduced sufficiently.
  • the diameter of the electron beam incident on the main lens is large, and the influence of spherical aberration included in the main lens increases.
  • a first quadrupole lens is formed in front of the main lens, and a second quadrupole lens is formed in the center of the main lens. It consists of a double quadrupole lens system.
  • the basic structure of this electron gun structure is to eliminate the difference between the horizontal magnification Mh and the vertical magnification MV, and to reduce the quadrupole lens's aberration and the main lens' aberration.
  • the electron gun structure 22 has substantially the same configuration as the electron gun structure shown in FIG. Therefore, detailed description is omitted, and only different configurations will be described.
  • the third grid G3 includes a first segment G31 disposed adjacent to the second grid G2 and a second segment G31 disposed adjacent to the additional electrode Gs. With segment G32.
  • the first segment G31 and the second segment G32 are formed by cylindrical electrodes.
  • Each of these cylindrical electrodes has, at both ends thereof, three electron beam passage holes arranged in a row corresponding to the three cathodes K.
  • the three electron beam passage holes formed on the second segment G32 side of the first segment G31 are vertically long, non-circular, large in both the horizontal and vertical directions. Is formed.
  • the three electron beam passage holes formed in the first segment G31 of the second segment G32 have a horizontally long non-circular shape where the diameter in the horizontal direction is larger than the diameter in the vertical direction. Is formed.
  • the additional electrode Gs is formed by a plate-like electrode arranged between the second segment G32 and the fourth segment G4. As shown in FIG. 8, the plate-shaped electrode has three vertically long non-circular electron beam passage holes 15.
  • a DC voltage of about 6 kV is applied to the first segment G31 of the third Darid G3.
  • a fluctuation voltage 28 (V f) as shown in FIG. 9A is applied to the second segment G32.
  • V s DC voltage
  • V s DC voltage
  • the first segment G 3 of the third grid G 3 is not deflected.
  • 31 and the second segment G32 have the same potential, and no electron lens is formed between them.
  • the main lens formed by the second segment G32, the additional electrode Gs, and the fourth grid G4 has no astigmatism, that is, no quadrupole lens action.
  • the electron beam emitted from the electron beam generating section is pre-focused by the prefocus lens, passes through the first segment G31, and is subjected to the phosphor screen by the main lens. Focused in the center of the wing.
  • the main lens has no astigmatism and imparts the same focusing power in the horizontal and vertical directions to the electron beam, so that the beam spot on the phosphor screen is
  • the dot has a substantially circular shape as shown in FIG.
  • the first segment G31 and the second segment G32 form a first quadrupole lens therebetween.
  • This first quadrupole lens has a diverging effect in the horizontal direction and a focusing effect in the vertical direction on the electron beam.
  • the second segment G32, the additional electrode Gs, and the fourth grid G4 form a main lens having a second quadrupole lens built therein.
  • the second quadrupole lens has a higher voltage Vf applied to the second segment G32 than in the non-deflection state.
  • the vertical non-circular electron beam passage hole 15 formed in the additional electrode Gs has a horizontal focusing effect and a vertical diverging effect on the electron beam. give. Furthermore, the voltage difference (Eb-Vf) between the second segment G32 and the fourth grid G4 becomes smaller, and the horizontal focusing action And the vertical divergence and decrease simultaneously.
  • the voltage difference (Eb—Vf) between the second segment G32 and the fourth grid G4 becomes smaller, and the reduction of the focusing force that occurs and the first segment
  • the magnification difference between the horizontal direction and the vertical direction of the beam spot formed around the phosphor screen is eliminated.
  • the first quadrupole lens aberration formed between the first segment G31 and the second segment G32, and the second quadrupole lens formed on the main lens It is possible to reduce the aberration of the quadrupole lens. ⁇ Also, by reducing the diameter of the electron beam incident on the main lens, it is possible to reduce the spherical aberration of the main lens. it can. This makes it possible to improve the elliptical distortion of the beam spot around the phosphor screen.
  • this double quadrupole lens gun assembly has a main lens 4 A first quadrupole lens 6a is provided on the front side, and a second quadrupole lens 6b is formed inside the main lens 4.
  • the horizontal magnification is Mh2
  • the vertical magnification is Mv2
  • the horizontal divergence angle is aOh2
  • the incident angle is aih2
  • the vertical divergence angle is 0v2.
  • M h 2 a 0 h 2 / aih 2
  • the distance between the first quadrupole lens 6a and the second quadrupole lens 6b is increased.
  • the divergence angle of the first and second quadrupole lenses 6 a and 6 b in the horizontal direction 0 Q lh 2, ⁇ Q 2 h 2, and the divergence angle in the vertical direction ⁇ ⁇ 3 1 ⁇ 2, 6 Q 2 v 2 is smaller than when the first and second quadrupole lenses are arranged in front of the main lens, respectively. For this reason, the aberration of the first and second quadrupole lenses 6a and 6b can be reduced.
  • the electron beam diameter Dh2 when entering the main lens is reduced to the first and the front in front of the main lens. It is smaller than when the second quadrupole lens is arranged. For this reason, the spherical aberration of the main lens can be reduced.
  • the electron gun assembly 22 according to the fourth embodiment has substantially the same configuration as the electron gun assembly according to the third embodiment shown in FIG. ing. For this reason, detailed description is omitted, and only different configurations will be described.
  • the additional electrode G s has three or one horizontally long non-circular electron beams having a horizontal (H) diameter larger than a vertical (Y) diameter. It has a through hole 15.
  • this additional electrode G s has a fluctuation voltage 30 (V s) obtained by superimposing a parabolically changing voltage on a DC voltage of about 16 kV. Is stamped!]
  • V s fluctuation voltage
  • This parabolic voltage is synchronized with the sawtooth-shaped deflection current 27 and increases as the deflection amount of the electron beam increases.
  • the laboratory voltage 30 has an amplitude substantially equal to the fluctuating voltage 28 applied to the third grid G3 as shown in FIG. 9A.
  • the first segment G31 and the second segment G32 have the same potential, and an electron lens is formed between them.
  • the main lens formed by the second segment G32, the additional electrode Gs, and the fourth grid G4 has astigmatism, that is, a quadrupole lens action. Absent. Therefore, the electron beam pre-focused by the pre-focus lens is shifted to the center of the phosphor screen by the main lens. Focused on the part. Since the main lens imparts the same focusing force to the electron beam in both the horizontal and vertical directions, the beam spot on the phosphor screen is approximately as shown in Fig. 22. It has a circular shape.
  • the applied voltage Vf of the third glig KG3 increases as the electron beam is deflected in the peripheral direction of the phosphor screen. Further, in synchronization with this, as the electron beam is deflected in the peripheral direction of the phosphor screen, the applied voltage V s of the additional electrode G s also increases. Thereby ,
  • the electron gun structure 22 according to the fifth embodiment has substantially the same configuration as the electron gun structure according to the third embodiment shown in FIG. ing. For this reason, detailed description is omitted, and only different configurations will be described.
  • the electron gun assembly 22 has a plate-shaped first It has a third dalide G3 constituted by a segment G31 and a cylindrical second segment G32.
  • the first segment G31 is arranged on the second grid G2 side, and the second segment G32 is arranged on the additional electrode Gs side.
  • the first segment G31 has a horizontal (H) diameter larger than the vertical (Y) diameter and passes three horizontally long non-circular electron beams. It has a hole 15.
  • the second segment G32 has three vertically long non-circular electrons having a vertical (Y) diameter larger than a horizontal (H) diameter on the first segment G31 side. It has a beam passage hole.
  • the additional electrode Gs disposed between the second segment G32 and the fourth dalide G4 has a horizontal direction (H) as shown in FIG.
  • the vertical (Y) diameter is larger than the diameter. It has three vertically long non-circular electron beam passage holes 15.
  • a predetermined DC voltage is applied to the first segment G31 of the third grid G3, and the above-described fluctuation voltage 2 is applied to the second segment G32. Apply 8 (V f). Further, a predetermined DC voltage (V s) is applied to the additional electrode G s.
  • the electron gun body 22 When the electron gun body 22 is configured in this way, it is possible to form a prefocus lens having no astigmatism in the non-deflection state.
  • a fluctuating voltage that fluctuates with an increase in the amount of deflection of the electron beam to the segment G32, a quadrupole lens action is exerted on the prefocus lens. I can give it.
  • the electron gun structure is a double quadrupole lens system, and when deflected, one quadrupole lens is formed in front of the main lens, and the other quadrupole lens is used as the main lens.
  • the main lens By forming it inside, it is possible to reduce the elliptical distortion of the beam spot without enlarging the beam spot, and it is possible to constitute a color cathode ray tube device that displays a high-quality image over the entire screen. it can.

Landscapes

  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Details Of Television Scanning (AREA)

Description

明 細 書
カ ラー陰極線管装置
技術分野
こ の発明は、 カ ラー陰極線管装置に係 り 、 特に画面周辺部 における ビー ム ス ポ ッ ト の楕円歪を軽減して品位良好な画像 を表示するカ ラー陰極線管装置に関する。
背景技術
カ ラー陰極線管装置は、 パネルおよびフ ァ ンネルからなる 外囲器を有している。 フ ァ ンネルは、 そのネ ッ ク 内に、 同一 水平面を通るセ ン タ ー ビーム及び一対のサイ ドビームからな る 3電子 ビームを放出する電子銃構体を備えている。 また、 フ ァ ンネルは、 その外側に、 3 電子ビームを偏向するための 非斉一磁界を形成する偏向 ヨーク を備えている。 非斉一磁界 は、 ピンク ッ ショ ン型の水平偏向磁界及びバレル型の垂直偏 向磁界によって形成される。
電子銃構体から放出された 3 電子 ビームは、 非斉一磁界に よ り 、 シャ ド ウ マ ス ク を介 して、 パネルの内面に設け られた 蛍光体ス ク リ ーンの全面にわたってコ ンパージエ ンス されな が ら、 蛍光体ス ク リ ー ン上にフ ォ ーカ ス される。 これによ り カ ラー画像が表示される。
このよ う なカ ラー陰極線管装置では、 例えば、 B P F ( B i — P o t e n t i a l F o c u s ) 型 D A C & F ( D y n a m i c A s t i g m a t i s m し o r r e c t i o n a n d F o c u s ) 方式の電子銃構体が適用 される。
こ の電子銃構体は、 図 1 に示すよ う に、 一列配置の 3個の 力 ソー ド K、 これら力 ソー ド Kカゝら蛍光体ス ク リ ーンに向か う 管軸方向に順次配置された第 1 ダ リ ッ G 1 、 第 2 グ リ ッ ド G 2 、 第 1 セグメ ン ト G 3 1 及び第 2 セグメ ン ト G 3 2 か らなる第 3 グ リ ッ ド G 3 、 および、 第 4 グ リ ッ ド G 4 を有す る。 各グ リ ッ ドは、 それぞれ 3個の力 ソー ド Kに対応 して形 成された 3 個の電子ビーム通過孔を有している。
こ の電子銃構体では、 力 ソー ド Kには、 1 5 0 V の基準電 圧に映像信号が重畳された電圧が印加され、 第 1 グ リ ッ ド G 1 は、 接地される。 第 2 グ リ ッ ド G 2 には、 約 6 0 0 Vの電 圧が印力 Bされ、 第 3 グ リ ッ ド G 3 の第 1 セ グメ ン ト G 3 1 に は、 約 6 k V の電圧が印力 []される。 第 3 グ リ ッ ド G 3 の第 2 セグメ ン ト G 3 2 には、 約 6 k Vの基準電圧にノ、。ラボラ状の 電圧が重畳された変動電圧が印加される。 こ のパラボラ状の 電圧は、 電子ビーム の偏向量の増大に伴って増大し、 最大偏 向量の際、 すなわち蛍光体ス ク リ ーンのコーナ部に電子ビー ムを偏向する際に最も高く なる。 第 4 グ リ ッ ド G 4 には、 約 2 6 k V の電圧が印加される。
力 ソー ド K、 第 1 グ リ ッ ド G 1 、 及び第 2 グリ ッ ド G 2 は 電子ビームを発生しかつ後述する主 レンズに対する物点を形 成する電子ビーム発生部を形成する。 第 2 ダ リ ッ K G 2及び 第 3 ダ リ ッ ド G 3 の第 1 セ グメ ン ト G 3 1 は、 発生された電 子ビームを予備集束するプリ フ ォ ーカ ス レ ンズを形成する。 第 3 ダ リ ッ ド G 3 の第 2 セ グ メ ン ト G 3 2 及び第 4 グ リ ッ ド G 4 は、 予備集束された電子ビームを最終的に蛍光体ス ク リ ー ン上に加速、 集束する B P F型主レ ンズを形成する。 電子 ビーム が蛍光体ス ク リ ー ンの コーナ部に偏向 される場 合、 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 と 第 4 ダ リ ッ ド G 4 と の間の電位 差が最も小さ く な り 、 主 レ ンズの強度が最も弱 く なる。 同時 に、 第 1 セ グメ ン ト G 3 1 と 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 と の間に 最大の電位差が生 じる こ と に よ り 、 水平方向に集束 し、 かつ 垂直方向に発散する 4 極子 レンズが形成される。 こ の と き の 4 極子 レ ンズの強度は、 最も強 く なる。
電子 ビームが蛍光体ス ク リ ー ンの コーナ部に偏向 される場 合、 電子銃構体から蛍光体ス ク リ ー ンま での距離が最も大き く な り 、 物点から像点ま での距離が遠 く なる。 物点か ら像点 ま での距離の増加は、 主 レ ンズの強度を弱 く する こ と で補償 してレ、る。 また、 第 1 セ グメ ン ト G 3 1 と 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 と の間に形成される 4 極子 レ ンズの作用によ り 、 偏向 ョ ーク が形成する非斉一磁界の偏向収差を補償 している。
と こ ろで、 カ ラー陰極線管装置の画質を良好にする ために は、 蛍光体ス ク リ ーン上でのフ ォーカ ス特性お よびビーム ス ポ ッ ト形状を良好にする必要がある。 特に、 一列配置の 3 電 子 ビームを放出するイ ン ラ イ ン型カ ラー陰極線管装置におい ては、 図 2 に示すよ う に、 画面中央部の ビームスポ ッ ト 1 は 円形にする こ と ができ る が 、 水平軸 （ X軸） 端か ら 対角 軸 ( D軸） 端にわたる周辺部の ビームスポ ッ ト 1 は、 偏向収差 に よ り 楕円状に歪み （横つぶれ） 、 かつに じみ 2 が発生する し力、 し、 こ れ ら の ビーム ス ポ ッ ト 1 の に じみ 2 は、 主 レ ン ズを形成する低電圧側電極を、 上述 した電子銃構体の第 3 グ リ ッ ド G 3 の よ う に、 複数個のセ グメ ン ト に分割する D A C & F方式とする こ と によ り 、 図 3 に示すよ う に解消する こ と ができ る。 しカゝし、 画面周辺部の ビームスポッ ト 1 の楕円歪 は解消されない。 そのため、 こ の楕円歪がシャ ドウマ ス ク の 電子ビーム通過孔と干渉してモア レを発生し、 表示画面を見 に く く する。
周辺部での ビームスポッ ト 1 の横つぶれ現象を図 4 および 図 5 に示す光学モデルによ り 説明する。 すなわち、 電子ビー ム発生部から発生された電子ビーム 8 は、 画面中央部に集束 する無偏向時には、 プリ フォーカス レ ンズによ り 予備集束さ れ、 主レ ンズ 4 によ り 蛍光体ス ク リ ー ン 5 上に集束される。 また、 電子ビーム 8 は、 画面周辺部に偏向 される偏向時には プリ フ ォ ーカ ス レ ンズによ り 予備集束され、 4極子 レ ンズ 6 を通過 した後、 主レ ンズ 5 によ り 蛍光体ス ク リ ー ン 5 上に集 束されなが ら 4極子成分を有する偏向磁界 7 によって偏向さ れる。 蛍光体ス ク リ ー ン 5 上に集束される。
一般に、 画面上の ビームス ポ ッ ト の大き さ は、 倍率 Mに依 存する。 その倍率 Mは、 電子ビーム 8 の発散角 《 0 と入射角 a i の比 ひ 0 / α i で表される。 そこで、 水平方向の倍率を M h 、 垂直方向の倍率を M v 、 水平方向の発散角 a O h 、 入 射角 ひ i h 、 垂直方向の発散角 α Ο ν 、 入射角 a i v とする と 、
M h = 0 h / a i h
M v = a 0 v / a i v
で表される。
したがって、 a 0 h = a 0 v
と した場合、 図 4 に示 した無偏向時には、
a i h = a i V
M h = M v
と な り 、 画面中央部の ビームスポ ッ ト は円形 と なる こ れ 対 して、 図 5 に示す偏向時には、
a i h < a 1 V
M h > M v
と な り 、 周辺部の ビームス ポッ ト は横長 と なる。
上述 した よ う に、 カ ラー陰極線管装置の画質を良好にする ためには、 蛍光体ス ク リ ーン上での フォーカ ス特性お よびビ 一ム スポ ッ ト形状を良好にする必要がある。
こ の フ ォ ーカ ス特性およ び ビーム ス ポ ッ ト形状に関 し、 従 来の B P F型 D A C & F方式の電子銃構体は、 電子 ビーム の 偏向量の変化に と も なつ て、 主 レ ンズの強度を可変にする と と も に、 動的に変化する 4 極子 レ ンズを形成する こ と で、 偏 向収差に よ る ビームスポ ッ ト の垂直方向のに じみをな く し、 かつ画面全面にわた り フ ォーカ ス させている。
しか しなが ら、 画面周辺部の ビームスポ ッ ト の楕円歪をな く すこ と はでき ない。 そのため、 こ の楕円歪がシャ ド ウマ ス ク の電子 ビーム通過孔 と 干渉 してモ ア レを発生 し、 表示品位 を低下 させるおそれがある。
発明の開示
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 、 その 目 的は、 画面全面の ビームスポ ッ 卜 の楕円歪を軽 減して品位良好な画像を表示するカ ラー陰極線管装置を提供 する こ と にある。
上記課題を解決し 目 的を達成するために、
請求項 1 に記載のカ ラー陰極線管装置は、
少な く と もフ ォ ーカ ス電極と ァノ ー ド電極と で構成され、 電子ビームを蛍光体ス ク リ ー ン上に加速、 集束する主レ ンズ を有する電子銃構体と 、 こ の電子銃構体から放出される電子 ビームを偏向するため の偏向磁界を発生する偏向 ヨーク と を 備えるカ ラー陰極線管装置において、
前記電子銃構体は、 前記主レ ンズを形成する フ ォ ーカ ス電 極と アノ ー ド電極と の間に形成される電位分布の等電位面に 沿って配置された少な く と も 1 個の付加電極を有し、
前記付加電極には、 電子ビームを前記蛍光体ス ク リ ー ンの 中央部に集束する無偏向時において、 前記付加電極が配置さ れた前記等電位面の電位に相当する所定レベルの電圧が印加 され、
電子ビームを前記蛍光体ス ク リ ー ンの周辺部に偏向する偏 向時において、 前記フ ォ ーカ ス電極の印加電圧を V f 、 前記 ァノ ー ド電極の印加電圧を E b 、 前記付加電極の印加電圧を V s とする と き、
( V s - V f ) / ( E b - V f )
の値が電子ビーム の偏向量の増大に したがって変化するに と もない、 前記付加電極によ り 水平方向 と垂直方向 と の集束力 が異なる電子レ ンズを形成する こ と を特徴とする。
また、 請求項 1 4 に記載のカ ラー陰極線管装置は、 少なく と も フ ォ ーカ ス電極と ァノ ー ド電極と で構成され、 電子ビームを蛍光体ス ク リ ー ン上に加速、 集束する主レ ンズ を有する電子銃構体と 、 こ の電子銃構体から放出される電子 ビームを偏向するための偏向磁界を発生する偏向 ヨーク と を 備えるカ ラー陰極線管装置において、
前記電子銃構体は、 前記主レ ンズを形成する フ ォ ーカ ス電 極と アノ ー ド電極と の間に形成される電位分布の等電位面に 沿って配置された少なく と も 1 個の付加電極を有し、
前記付加電極には、 電子ビームを前記蛍光体ス ク リ ー ンの 周辺部に向けて偏向する所定の偏向時において、 前記付加電 極が配置された前記等電位面の電位に相当する所定レベルの 電圧が印加され、
電子ビームを前記蛍光体ス ク リ ー ンの周辺部に偏向する偏 向時において、 前記フ ォ ーカ ス電極の印加電圧を V f 、 前記 ァノ ー ド電極の印加電圧を E b 、 前記付加電極の印加電圧を V s とする と き 、
( V s - V f ) / ( E b — V f )
の値が電子ビーム の偏向量の増大に したがって変化する に と もない、 前記付加電極によ り 水平方向 と垂直方向 と の集束力 が異なる電子レ ンズを形成する こ と を特徴とする。
図面の簡単な説明
図 1 は、 従来のカ ラー陰極線管装置の B P F型 D A C & F 方式電子銃構体の構成を示す図である。
図 2 は、 従来のイ ン ラ イ ン型カ ラー陰極線管装置の蛍光体 ス ク リ ーン上の ビームスポ ッ ト の形状を示す図である。 図 3 は、 図 1 に示した電子銃構体を有するカ ラー陰極線管 装置の蛍光体ス ク リ ー ン上のビーム ス ポ ッ トの形状を示す図 である。
図 4 は、 図 1 に示した電子銃構体を有するカ ラー陰極線管 装置の無偏向時における光学モデル図を示す図である。
図 5 は、 図 1 に示した電子銃構体を有するカ ラー陰極線管 装置の偏向時における光学モデル図を示す図である。
図 6 は、 こ の発明のカ ラー陰極線管装置の構成を示す図で ある。
図 7 は、 図 6 に示したカ ラー陰極線管装置に適用 される第 1 の実施の形態にかかる電子銃構体の構成を示す図である。 図 8 は、 図 7 に示した電子銃構体に適用 される付加電極の 構造を示す斜視図である。
図 9 Aは、 図 7 に示 した電子銃構体のフ ォ ーカ ス電極に印 加される変動電圧を示す図であ り 、 図 9 B は、 偏向 ヨ ーク に 供給される偏向電流を示す図である。
図 1 O Aは、 回転対称の B P F型主レンズの水平方向およ び垂直方向の電界を示す図であ り 、 図 1 0 B は、 そのフ ォー カ ス電極と アノ ー ド電極と の間の中心軸上の電位分布を示す 図である。
図 1 1 Aは、 回転対称の B P F型主レンズに付加電極を配 置した場合の水平方向および垂直方向の電界を示す図であ り 図 1 1 B は、 そのフォーカ ス電極と アノ ー ド電極と の間の中 心軸上の電位分布を示す図である。
図 1 2 Aは、 回転対称の B P F型主レ ンズに付加電極を配 置し、 こ の付加電極を異なる電位に した場合の水平方向およ び垂直方向の電界を示す図であ り 、 図 1 2 Bは、 そのフォー カ ス電極と ァノ一 ド電極と の間の中心軸上の電位分布を示す 図である。
図 1 3 Aは、 回転対称の B P F型主レンズに付加電極を配 置し、 こ の付加電極を さ らに異なる電位に した場合の水平方 向および垂直方向の電界を示す図であ り 、 図 1 3 B は、 その フォーカ ス電極と アノ ー ド電極と の間の中心軸上の電位分布 を示す図である。
図 1 4 は、 この発明の一実施の形態にかかるカ ラー陰極線 管装置に適用 される電子銃構体の基本構成を説明するための 光学モデル図である。
図 1 5 は、 図 1 4 に示した電子銃構体によ る蛍光体ス ク リ ーン上での ビームスポ ッ ト の楕円歪の緩和を説明する ための 図である。
図 1 6 は、 図 6 に示 したカ ラー陰極線管装置に適用 される 第 2 の実施の形態にかかる電子銃構体の構成を示す図である 図 1 7 は、 図 1 6 に示した電子銃構体に適用 される付加電 極の構造を示す斜視図である。
図 1 8 は、 図 1 6 に示した電子銃構体に適用 される他の付 加電極の構造を示す斜視図である。
図 1 9 Aは、 図 1 6 に示 した電子銃構体の付加電極に印加 される変動電圧を示す図であ り 、 図 1 9 B は、 偏向 ヨ ーク に 供給される偏向電流を示す図である。
2 0 は、 図 6 に示 したカ ラ一陰極線管装置に適用 される 第 3 の実施の形態にかかる電子銃構体の構成を示す図である t 図 2 1 は、 こ の発明の一実施の形態にかかるカ ラー陰極線 管装置に適用 される 2 重 4極子レ ンズ方式の電子銃構体の基 本構成を説明するための光学モデル図である。
図 2 2 は、 図 2 1 に示 した電子銃構体によ る蛍光体ス ク リ ー ン上での ビーム ス ポ ッ ト の楕円歪の緩和を説明するための 図である。
図 2 3 は、 図 6 に示したカ ラー陰極線管装置に適用 される 第 4 の実施の形態にかかる電子銃構体の構成を示す図である , 図 2 4 は、 図 6 に示 したカ ラー陰極線管装置に適用 される 第 5 の実施の形態にかかる電子銃構体の構成を示す図である , 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照 してこ の発明に係るカ ラー陰極線管装置 の実施の形態について詳細に説明する。
図 6 に示すよ う に、 こ のカ ラー陰極線管装置 1 は、 パネル 1 7 と漏斗状のフ ァ ンネル 1 8 と からなる外囲器を有してい る。 パネル 1 7 は、 その内面に、 青、 緑、 赤に発光する 3 色 蛍光体層からなる蛍光体ス ク リ ー ン 5 を備えている。 また、 パネル 1 7 は、 その内側に、 蛍光体ス ク リ ーン 5 に対向 して 多数の電子ビーム通過孔を有する シャ ドウマ ス ク 1 9 を備え ている。
フ ア ンネノレ 1 8 は、 そのネ ッ ク 2 1 内 に、 イ ン ラ イ ン型の 電子銃構体 2 2 を備えている。 こ の電子銃構体 2 2 は、 同一 水平面上を通るセンタービーム 8 Gおよび一対のサイ ドビー ム 8 B及び 8 Rカゝらなる一列配置の 3 電子ビーム 8 ( B 、 G R ) を放出する。 フ ァ ンネル 1 8 は、 その外面に、 径大部 2 4 からネ ッ ク 2 1 にかけて装着 された偏向 ヨ ーク 2 5 を備え ている。 こ の偏向 ヨ ーク 2 5 は、 電子銃構体 2 2 カゝ ら放出 さ れた 3 電子 ビームを蛍光体ス ク リ ーン 5 に向けて コ ンパージ エ ンスする と と もに蛍光体ス ク リ ー ン 5 上にフ ォ ーカ スする 非斉一磁界を形成する 。 こ の非斉一磁界は、 ピ ン ク ッ シ ョ ン 型の水平偏向磁界 と 、 ノ レル型の垂直偏向磁界 と に よ って形 成される。
電子銃構体 2 2 から放出 された 3 電子 ビー ム 8 ( B 、 G 、 R ) は、 非斉一磁界に よ り 偏向 され、 シャ ド ウマ ス ク 1 9 を 介 して蛍光体ス ク リ ー ン 5 を水平方向及び垂直方向に走査す る。 これに よ り 、 カ ラー画像が表示 される。
上述 したカ ラー陰極線管に適用 される電子銃構体 2 2 は、 図 7 に示すよ う に、 水平方向 （ X ) に一列に配置された 3 個 のカ ソー ド K と 、 これ らカ ソー ド Kを個別に加熱する 3 個の ヒ ータ （図示せず） と 、 第 1 グ リ ッ ド G 1 と 、 第 2 グ リ ッ ド G 2 と 、 第 3 グ リ ッ ド G 3 と 、 付加電極 G s と 、 第 4 グ リ ツ ド G 4 と を有 している。 これら 5 個の電極は、 力 ソー ド Kか ら蛍光体ス ク リ ー ン方向に順次配置されている。 これ ら ヒ ー タ ー、 力 ソ ー ド Kお よ び 5 個 の電極は、 一対の絶縁支持体 (図示せず） によ り 一体に固定されている。
第 1 グ リ ッ ド G 1 及ぴ第 2 グ リ ツ ド G 2 は、 板状電極に よ つ て形成 されている。 これ らの板状電極は、 3 個の力 ソー ド Kに対応 して一列に配置 された 3 個の電子 ビーム通過孔を有 してレ、る。 第 3 グ リ ッ ド G 3 は、 筒状電極に よ って形成され てレ、る。 こ の筒状電極は、 その両端に、 3 個の力 ソー ド に 対応 して一列に配置された 3個の電子ビーム通過孔を有して レヽる。 第 4 グ リ ッ ド G 4 は、 カ ップ状電極によって形成され ている。 こ のカ ップ状電極は、 第 3 ダ リ ッ ド G 3 と の対向面 に、 3個のカ ソー ド Kに対応 して一列に配置された 3 個の電 子ビーム通過孔を有している。
第 3 グ リ ッ ド G 3 と第 4 グ リ ツ ド G 4 と の間に配置された 付加電極 G s は、 板状電極によって形成されている。 こ の板 状電極は、 図 8 に示すよ う に、 3 個の力 ソー ド Kに対応 して 一列に配置された 3 個の電子ビーム通過孔 1 5 を有している , これらの電子ビーム通過孔 1 5 は、 水平方向 （ X ) 径よ り も 垂直方向 （ Y ) 径が大きい縦長の非円形状に形成されている , 力 ソー ド Kには、 1 5 0 V の直流電圧に映像信号が重畳さ れた電圧が印加される。 第 1 グ リ ッ K G 1 は、 接地される。 第 2 ダ リ ッ ド G 2 には、 約 6 0 0 V の直流電圧が印加される , 第 3 グ リ ッ ド G 3 には、 約 6 k V の直流電圧に、 ノ、°ラボラ状 に変化する電圧が重畳された変動電圧 2 8 ( V f ) が印加さ れる。 こ のパラボラ状の電圧は、 図 9 A及び図 9 B に示すよ う に、 鋸歯状の偏向電流 2 7 に同期 しかつ電子ビーム の偏向 量の増大に したがって高く なる。 付加電極 G s には、 約 1 6 k V の直流電圧 （ V s ) が印力 Dされる。 第 4 グ リ ッ ド G 4 に は、 約 2 6 k V の直流電圧 （ E b ) が印カ卩 される。
力 ソー ド K、 第 1 グ リ ッ ド G 1 、 及び第 2 グ リ ッ ド G 2 は 電子ビームを発生し、 且つ後述する主レンズに対する物点を 形成する電子ビーム発生部を形成する。 第 2 グ リ ッ ド G 2及 び第 3 ダ リ ッ ド G 3 は、 電子ビーム発生部から発生された電 子 ビームを予備集束するプリ フ ォ ーカ ス レ ンズを形成する。 第 3 グ リ ッ ド G 3 (フ ォ ーカ ス電極） 、 付加電極 G s 、 及び 第 4 グ リ ッ ド G 4 (ア ノ ー ド電極） は、 プ リ フ ォ ーカ ス レ ン ズによ り 予備集束された電子ビームを最終的に蛍光体ス ク リ ー ン 5 上に集束する B P F型の主レ ンズを形成する。 こ の主 レ ンズは、 電子ビームを偏向する偏向時に、 その内部に 4極 子レンズを形成する。 こ の 4極子レンズは、 電子ビーム の偏 向量の変化に伴ってその レ ンズ強度が動的に変化する。
次に、 主レ ンズ内に動的に変化する 4極子レ ンズを形成す る方法と その作用について説明する。
回転対称の B P F型主レ ンズは、 図 1 O A及び図 1 0 B に 示すよ う に、 主レ ンズは、 6 k Vを印カ卩されたフ ォ ーカ ス電 極 G f と 、 2 6 k Vを印力 []されたアノ ー ド電極 G a と の間の 電位差によって形成される。 図 1 O Aに示すよ う に、 こ の主 レ ンズは、 等電位面 1 0 で示すよ う な水平方向 （ X ) 及び垂 直方向 （ Y ) に対称な電界を形成し、 電子ビーム 8 に水平方 向及び垂直方向 と もに同 じ集束力を与える。 また、 図 1 0 B に示すよ う に、 主レ ンズは、 フ ォ ーカ ス電極 G f と ア ノ ー ド 電極 G a と の間の中心軸 1 2 上において、 電子ビーム 8 の進 行方向に沿って増加する電位分布 1 1 を形成する。 図 1 O A 及び図 1 0 B に示した主レ ンズの場合、 主レ ンズの幾何学的 中心に形成される等電位面 1 3 は、 平面と な り 、 こ の平面で の電位は 1 6 k V と なる。
そ こ で、 こ のカ ラー陰極線管 1 の電子銃構体 2 2 では、 図 1 1 Aに示すよ う に、 回転対称の B P F型主レ ンズの幾何学 的中心、 すなわち等電位面 1 3 に、 図 8 に示 したよ う な付加 電極 G s を配置している。 こ の付加電極 G s は、 上述 したよ う に、 水平方向 （ X ) の径よ り も垂直方向 （ Y ) の径が大き い縦長の非円形状電子ビーム通過孔 1 5 を有している。 こ の 付加電極 G s に、 等電位面 1 3 と 同一の電位、 すなわち 1 6 k Vの電位を与える と 、 主レ ンズは、 中心軸 1 2 上において 図 1 1 B に示すよ う に、 付加電極 G s を配置しない場合と 同 じ電位分布 1 1 が得られる。 すなわち、 図 1 1 Aに示 した主 レ ンズは、 図 1 O Aに示 した主レンズと 同 じ等電位面 1 0 の 分布が形成され、 電子ビーム 8 に対して水平方向及び垂直方 向 と もに同 じ集束力を与える。
し力 し、 付加電極 G s に等電位面 1 3 の電位 （ 1 6 k V ) よ り 低い電位を印加する と 、 図 1 2 Aに示すよ う に、 付加電 極 G s の電子ビーム通過孔 1 5 を介 して、 アノ ー ド電極 G a 側カゝら フ ォーカス電極 G f 側に電位が浸透 し、 これによ り 、 アパーチ ャ一レ ンズが形成される。 こ の と き 、 主 レ ンズは、 図 1 2 B に示すよ う に、 中心軸 1 2 上の付加電極 G s 付近に おいて、 図 1 1 A及ぴ図 1 1 B に示 した電位分布 1 1 よ り 低 い電位分布 1 1 a を形成する。
付加電極 G s に等電位面 1 3 の電位よ り 低い電位を印加 し た場合、 付加電極 G s の電子ビーム通過孔 1 5 が縦長である ため、 電子ビーム通過孔 1 5 を介 してフ ォ ーカ ス電極 G ί 側 に浸透 した等電位面は、 水平方向 （ X ) の曲率が垂直方向 ( Υ ) よ り 小 さ く な る 。 こ の た め 、 主 レ ン ズ の水平方向 ( X ) の集束力は、 垂直方向 （ Y ) の集束力よ り も強く なる その結果、 主レ ンズは、 非点収差をもつよ う になる。
また、 付加電極 G s に等電位面 1 3 の電位 （ 1 6 k V ) よ り 高い電位を印加する と 、 図 1 3 Aに示すよ う に、 付加電極 G s の電子ビーム通過孔 1 5 を介 して、 フ ォ ー カ ス電極 G f 側からアノ ー ド電極 G a 側に電位が浸透し、 これによ り 、 了 パーチヤー レンズが形成される。 この と き、 主 レ ンズは、 図
1 3 B に示すよ う に、 中心軸 1 2 上の付加電極 G s 付近にお いて、 図 1 1 A及び図 1 1 B に示 した電位分布 1 1 よ り 高い 電位分布 1 1 b を形成する。
付加電極 G s に等電位面 1 3 の電位よ り 高い電位を印加 し た場合、 付加電極 G s の電子ビーム通過孔 1 5 が縦長である ため、 電子ビーム通過孔 1 5 を介 してアノ ー ド電極 G a 側に 浸透 した等電位面は、 水平方向 （ X ) の 曲率が垂直方向 ( Y ) よ り 小 さ く な る 。 こ の た め 、 主 レ ン ズ の水平方向 ( X ) の集束力は、 垂直方向 （ Y ) の集束力よ り も弱 く なる その結果、 主レンズは、 図 1 2 A及ぴ図 1 2 B に示 した主レ ンズと逆の非点収差をもつよ う になる。
つま り 、 こ のカ ラー陰極線管に適用 される B P F型主レ ン ズは、 フォーカス電極 G f と アノ ー ド電極 G a と の間に付加 電極 G s を配置し、 こ の付加電極 G s に所定の電位を印加 し ている。 これによ り 、 主レ ンズは、 その 口径を縮小する こ と な く 、 水平方向の集束力 と垂直方向の集束力 と を調整する非 点収差をもつこ と ができ る。
なお、 上述した説明では、 付加電極の電位を変化させる こ と で主レ ンズの非点収差を調整する場合について説明 したが 一般的には、 フ ォ ーカ ス電極の電圧を V f 、 アノ ー ド電極の 電圧を E b 、 付加電極の電圧を V s とする と き、
( V s - V f ) / ( E b - V f )
の値を変化させる こ と で、 同様に調整する こ と ができ る。
図 7 に示 した第 1 の実施の形態にかかる電子銃構体 2 2 で は、 付加電極 G s の印加電圧 V s 及びァノ ー ド電極 G a に相 当する第 4 ダ リ ッ ド G 4 の印加電圧 E b を固定と し、 フ ォ ー カ ス電極 G f に相当する第 3 ダ リ ッ K G 3 の印加電圧 V f を 電子ビーム の偏向量の変化に伴って変化させる。 これによつ て、
( V s - V f ) / ( E b — V f )
の値を変化させている。
すなわち、 無偏向時において、 電子ビー ム発生部から発生 された電子ビームは、 まず、 第 2 グ リ ッ ド G 2 と第 3 グ リ ツ K G 3 と によ り 形成されたプリ フ ォ ーカ ス レ ンズによ り 予備 集束される。 予備集束された電子ビームは、 第 3 グ リ ッ ド G 3 、 付加電極 G s 、 およぴ第 4 グ リ ッ ド G 4 によ り 形成され た主レ ンズによ り 蛍光体ス ク リ ー ンの中央部にフ ォ ーカ ス さ れる。 主レ ンズは、 非点収差をもたず、 電子ビーム に対して 水平方向及び垂直方向 と もに同 じ集束力を与えるため、 蛍光 体ス ク リ ーン上の ビームスポッ ト は、 ほぼ円形状と なる。
これに対して、 偏向時において、 電子ビームが蛍光体ス ク リ ー ンの周辺方向に偏向 される に したがって第 3 グ リ ッ ド G 3 の印加電圧 V ί が高 く な り 、 ( V s - V f ) / ( E b - V f ) の値が小さ く なる。 付加電極 G s は、 縦長の電子ビー ム通過 孔 1 5 を有しているので、 電子ビームに対する水平方向の集 束力が垂直方向の集束力よ り も強く なる。 また同時に、 第 3 ダ リ ッ ド G 3 と第 4 グ リ ッ ド G 4 と の間の電位差が小さ く な り 、 電子ビームに対する水平方向及び垂直方向の集束力が小 さ く なる。
したがって、 付加電極 G s によ り 強く なる水平方向の集束 力 と 、 第 3 グ リ ッ ド G 3 と第 4 グ リ ッ ド G 4 と の間の電位差 の減少によ り 弱く なる水平方向の集束力 と が相殺される構成 とする こ と によ り 、 画面周辺部でも、 電子ビームの集束条件 を成立させる こ と ができ る。 しかも、 主レンズが非点収差を もつこ と によ り 、 画面周辺部の ビームスポッ トの楕円歪を改 善する こ と ができ る。
図 1 4 は、 偏向時における主レ ン ズの作用を説明する光学 モデル図である。
図 1 4 に示すよ う に、 この主レンズ 4 は、 偏向時において は、 第 3 ダ リ ッ ド G 3 の印加電圧を電子ビーム 8 の偏向量の 変化に伴って変化させる こ と によ り 、 主レ ンズの内部に、 電 子ビーム 8 に対して水平方向及び垂直方向の集束力が異なる 4極子レ ンズ 6 を形成する。
この場合の水平方向 （ X ) の発散角 a O h 1 、 入射角 h l 、 垂直方向 （ Y ) の発散角 a O v l 、 入射角 ct i v l と し、 水平方向 （ X ) の倍率を M h l 、 垂直方向 （ Y ) の倍率 を M v 1 とする と 、 M h 1 = a 0 h i h
M v l = a O v l v
で表される。 さ らに、 主レ ンズ 4 の內部に形成された 4極子 レ ンズ 6 は、 図 5 に示 したよ う に、 主レ ンズ 4 の前側に 4極 子レ ンズ 6 を形成した場合と比較して、 偏向磁界によ り 形成 される 4極子レ ンズ 7 に近づく こ と 力 ら、
a O h = a O h l
a 0 V = a 0 V
の時、
a l h < a l h
a i v a i v 丄
と なる。 したがって、
M h 1 < M h
M v 1 > M v
とする こ と ができ る。
図 5 に示 したよ う に、 従来の電子銃構体では、
M h = a O h / a i h
M V = ct 0 V / l v
で表される水平方向及び垂直方向の倍率 M h及び M v が画面 周辺部で
a 1 h < a 1 V
と なるために、
M h > M V
と な り 、 楕円歪みを生じ させていた。
これに対して、 こ の第 1 の実施の形態にかかる電子銃構体 では、 a i h l を a i h よ り 大き く し、 ct i v l を a i v よ り 小さ く する こ と ができ るため、
M h 1 < M h
M v 1 > M v
とする こ と ができ る。 このため、 水平方向の倍率 M h と垂直 方向の倍率 M V と の差を緩和する こ と ができ る。 したがって . 図 1 5 に示すよ う に、 水平軸 （ X ) 端から对角軸 （ D ) 端に わたる画面周辺部において、 ビ一ム スポッ ト 1 の楕円歪を緩 和する こ と ができ る。
なお、 第 3 グ リ ッ ド、 付加電極 G s および第 4 グ リ ッ ド G 4 によ り 形成される主レンズが、 その垂直方向の集束力よ り も強い水平方向の集束力を有する よ う に構成した場合は、 無 偏向時において、 付加電極 G s の印加電圧を付加電極 G s の 配置位置に対応する等電位面 1 3 の電位よ り 低く 設定する こ と で、 同様の効果が得られる。 また、 偏向時において、 第 3 グ リ ッ ド G 3 に偏向量の増大に したがって高く なるパラボラ 状の変動電圧を印加して、
( V s - V f ) / ( E b 一 V f )
の値を小さ く し、 付加電極 G s によ り 強く なる水平方向の集 束力 と 、 第 3 グ リ ッ ド G 3 と第 4 ダ リ ッ ド G 4 と の間の電位 差の減少によ り 弱く なる水平方向の集束力 と が相殺される構 成とする こ と によ り 、 同様の効果が得られるカ ラー陰極線管 装置を構成する こ と ができ る。
次に、 第 2 の実施の形態にかかる電子銃構体の構成につい て説明する。 図 1 6 に示すよ う に、 第 2 の実施の形態にかかる電子銃構 体 2 2 は、 図 7 に示した電子銃構体と 略同 じ構成を有してい る。 こ のため 、 詳細な説明を省略し、 異なる構成についての み説明する。
付加電極 G s は、 図 1 7 または図 1 8 に示すよ う に、 垂直 方向 （ Y ) 径よ り も水平方向 （ X ) 径が大きレヽ 3 個または 1 個の横長の非円形状の電子ビーム通過孔 1 5 を有している。 また、 こ の付加電極 G s には、 図 1 9 Aに示すよ う に、 約 1 6 k V の直流電圧に、 パラボラ状に変化する電圧が重畳され た変動電圧 3 0 ( V s ) が印加される。 こ のパラボラ状の電 圧は、 図 1 9 A及び図 1 9 B に示すよ う に、 鋸歯状の偏向電 流 2 7 に同期 しかつ電子ビーム の偏向量の増大に したがって 高く なる。 こ のパラボラ状の変動電圧 3 0 は、 図 9 Aに示 し たよ う な第 3 ダ リ ッ ド G 3 に印加される変動電圧 2 8 と ほぼ 同等の振幅を有する。
こ の よ う に構成しても、 無偏向時において、 プリ フ ォ ー力 ス レ ンズによ り 予備集束された電子ビームは、 主レ ン ズによ り 蛍光体ス ク リ ー ンの中央部にフ ォ ーカ ス される。 主レ ンズ は、 非点収差をもたず、 電子ビームに対して水平方向及び垂 直方向 と もに同 じ集束力を与えるため、 蛍光体ス ク リ ー ン上 の ビームスポッ トは、 図 1 5 に示したよ う に、 ほぼ円形状と なる。
これに対して、 偏向時において、 電子ビームが蛍光体ス ク リ ー ンの周辺方向に偏向されるに したがって第 3 グ リ ッ K G 3 の印加電圧 V f が高 く なる。 また、 これに同期 して、 電子 ビームが蛍光体ス ク リ ーン周辺方向に偏向 されるに したがつ て、 付加電極 G s の印加電圧 V s も高く なる。 それによ り 、
( V s - V f ) / ( E b - V f ) の値が大き く なる。 付加電極 G s は、 横長の電子ビー ム通過 孔 1 5 を有しているので、 電子ビームに対する水平方向の集 束力が垂直方向の集束力よ り も強く なる。 また同時に、 第 3 ダ リ ッ ド G 3 と第 4 ダ リ ッ ド G 4 と の間の電位差が小さ く な り 、 電子ビーム に対する水平方向及び垂直方向の集束力が同 時に小さ く なる。
したがって、 付加電極 G s によ り 強く なる水平方向の集束 力 と 、 第 3 グ リ ッ ド G 3 と第 4 グ リ ッ ド G 4 と の間の電位差 の減少によ り 弱く なる水平方向の集束力 と が相殺される構成 とする こ と によ り 、 画面周辺部でも、 電子ビーム の集束条件 を成立させる こ と ができ る。 しカゝも、 主レ ンズが非点収差を もつこ と によ り 、 図 1 5 に示したよ う に、 画面周辺部の ビー ム スポッ ト の楕円歪は改善される。
なお、 第 3 グ リ ッ ド、 付加電極 G s および第 4 グ リ ツ ド G 4 によ り 形成される主レンズが、 その垂直方向の集束力 よ り も強い水平方向の集束力を有する よ う に構成した場合は、 無 偏向時において、 付加電極 G s の印加電圧を付加電極 G s の 配置位置に対応する等電位面 1 4 の電位よ り 高く 設定する こ と で、 同様の効果が得られる。 また、 偏向時において、 第 3 ダ リ ッ ド G 3 に偏向量の増大に したがって高 く なるノ、。ラボラ 状の変動電圧を印加 して、
( V s - V f ) / ( E b — V f ) の値を大き く し、 付加電極 G s によ り 強く なる水平方向の集 束力 と 、 第 3 ダ リ ッ G 3 と第 4 ダ リ ッ ド G 4 と の間の電位 差の減少によ り 弱く なる水平方向の集束力 と が相殺される構 成とする こ と によ り 、 同様の効果が得られるカ ラー陰極線管 装置を構成する こ と ができ る。
上述したよ う に、 電子ビームを最終的に蛍光体ス ク リ ー ン 上に集束する主レ ンズを形成する フ ォ ーカ ス電極と アノ ー ド 電極と の間に少なく と も 1 個の付加電極を配置し、 こ の主レ ンズに動的に変化する非点収差をもたせる よ う に構成する こ と によ り 、 画面全面にわた り 、 ビーム ス ポ ッ ト の楕円歪を緩 和でき、 品位良好な画像を表示するカ ラー陰極線管装置を構 成する こ と ができ る。
次に、 第 3 の実施の形態にかかる電子銃構体の構成につい て説明する。
上述した第 1 及び第 2 の実施の形態にかかる電子銃構体は 蛍光体ス ク リ ー ンの中央部に集束される ビーム ス ポ ッ ト を円 形状と し、 かつ、 周辺部に集束される ビ一ム スポッ ト の楕円 歪みを緩和する こ と ができ る構成を有していたが、 こ の第 3 の実施の形態にかかる電子銃構体は、 さ らに、 周辺部の ビ一 ムスポッ トの楕円歪みを緩和でき る構成を有してレヽる。
すなわち、 こ の第 3 の実施の形態にかかる電子銃構体は、 2 つの 4極子レ ンズを備えている。
例えば、 3 つのセグメ ン トで構成された第 3 グ リ ッ ドを有 する 2重 4極子レ ンズ方式の電子銃構体は、 偏向時において 主レ ンズの前側に第 1 及び第 2 の 4極子レ ンズを形成する。 第 1 の 4 極子 レンズは、 第 1 セ グメ ン ト と 第 2 セ グメ ン ト と の間に形成され、 水平方向に発散作用、 垂直方向に集束作用 を有する。 第 2 の 4極子 レ ンズは、 第 2 セ グメ ン ト と 第 3 セ グメ ン ト と の間に形成 され、 水平方向に集束作用、 垂直方向 に発散作用を有する。
こ の よ う な 2 重 4 極子 レ ンズ方式の電子銃構体は、 倍率の 理論上、 蛍光体ス ク リ ーンの全面において、 円形の ビーム ス ポ ッ ト を形成する こ と が可能である。 しか し、 実際には、 ビ 一ム スポ ッ ト の垂直方向径 S s V は拡大される が、 水平方向 径 S s h が縮小されず、 ビーム ス ポ ッ ト の平均径 （ （ S s V + S s h ) / 2 ) は拡大される。 結果的に、 ス ク リ ー ン上の ビームスポ ッ ト が大き く な り 、 画像を劣化 させる。
こ のよ う に、 2 重 4 極子 レンズ方式の電子銃構体では、 電 子ビームが第 1 及び第 2 の 4 極子 レ ンズに含まれる収差の影 響が増大する ため、 ス ク リ ー ン上の ビーム ス ポ ッ ト の水平方 向径を十分に縮小する こ と ができ ない。 さ ら に、 主 レンズに 入射する電子 ビーム の径が大き く 、 主 レ ンズに含まれる球面 収差の影響が増大する こ と も起因 している。
こ のため、 第 3 の実施の形態にかかる電子銃構体は、 主 レ ンズの前側に第 1 の 4 極子 レンズを开 成 し、 主 レ ンズの中央 に第 2 の 4 極子 レ ンズを形成 した 2 重 4 極子 レ ンズ方式で構 成されている。 こ の電子銃構体は、 水平方向の倍率 M h と 垂 直方向の倍率 M V と の差を解消 し、 かつ、 4 極子 レ ンズの収 差と 主 レ ンズの収差を緩和する こ と を基本構成 と している。
すなわち、 図 2 0 に示すよ う に、 第 3 の実施の形態にかか る電子銃構体 2 2 は、 図 7 に示 した電子銃構体と 略同 じ構成 を有 している。 こ のため、 詳細な説明を省略 し、 異なる構成 についてのみ説明する。
第 3 グ リ ッ ド G 3 は、 第 2 グ リ ッ ド G 2 に隣接して配置さ れた第 1 セ グメ ン ト G 3 1 と 、 付加電極 G s に隣接 して配置 された第 2 セ グメ ン ト G 3 2 と を有 してレ、る。 第 1 セ グメ ン ト G 3 1 及び第 2 セ グメ ン ト G 3 2 は、 筒状電極に よ っ て形 成されている。
これ ら の筒状電極は、 それぞれその両端に、 3 個のカ ソー ド Kに対応 して一列に配置された 3 個の電子 ビーム通過孔を 有 してレ、る。 第 1 セ グメ ン ト G 3 1 の第 2 セ グメ ン ト G 3 2 側に形成 された 3 個の電子 ビーム通過孔は、 水平方向径ょ り も垂直方向径が大き い縦長の非円形状に形成されている。 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 の第 1 セ グメ ン ト G 3 1 に形成された 3 個の電子 ビーム通過孔は、 垂直方向径よ り も水平方向径が大 き い横長の非円形状に形成されている。
付加電極 G s は、 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 と 第 4 セ グメ ン ト G 4 と の間に配置された板状電極に よ っ て形成されている。 こ の板状電極は、 図 8 に示 したよ う に、 3 個の縦長の非円形 電子 ビーム通過孔 1 5 を有 している。
第 3 ダ リ ッ ド G 3 の第 1 セ グメ ン ト G 3 1 には、 約 6 k V の直流電圧が印加 される。 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 には、 図 9 Aに示 した よ う な変動電圧 2 8 ( V f ) が印加 される。 付加 電極 G s には、 約 1 6 k Vの直流電圧 （ V s ) が印力 B される 無偏向時において、 第 3 グ リ ッ ド G 3 の第 1 セ グメ ン ト G 3 1 、 及び第 2 セグメ ン ト G 3 2 は、 同電位と な り 、 これら の間に電子レ ンズは形成されない。 第 2 セグメ ン ト G 3 2 、 付加電極 G s 、 及び第 4 グ リ ッ ド G 4 によ り 形成される主レ ンズは、 非点収差、 すなわち 4極子 レ ンズ作用を持たない。 したがって、 電子ビーム発生部から放出 された電子ビームは、 プリ フォーカス レ ンズによ り 予備集束された後、 第 1 セグメ ン ト G 3 1 を通過 し、 主レ ンズによ り 蛍光体ス ク リ ー ンの中 央部に集束される。 主レ ンズは、 非点収差をもたず、 電子ビ ームに対して水平方向及び垂直方向 と もに同 じ集束力を与え る た め、 蛍光体ス ク リ ー ン上の ビーム ス ポ ッ ト は、 図 1 5 に 示したよ う に、 ほぼ円形状と なる。
これに対して、 偏向時において、 第 1 セグメ ン ト G 3 1 及 び第 2セグメ ン ト G 3 2 は、 その間に第 1 の 4極子 レンズを 形成する。 この第 1 の 4極子レンズは、 電子ビームに対して 水平方向に発散作用、 垂直方向に集束作用を与える。 また、 第 2 セグメ ン ト G 3 2 、 付加電極 G s 、 及び第 4 グ リ ッ ド G 4 は、 第 2 の 4極子レ ンズを内蔵した主レ ンズを形成する。 こ の第 2 の 4 極子 レ ンズは、 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 の印加電 圧 V f が無偏向時よ り 高く なる こ と から、
( V s - V f ) / ( E b - V f )
の値が小さ く な り 、 また、 付加電極 G s に形成された縦長の 非円形電子ビーム通過孔 1 5 によ り 、 電子 ビームに対して水 平方向に集束作用、 垂直方向に発散作用を与える。 さ らに、 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 と 第 4 グ リ ッ ド G 4 と の間の電圧差 ( E b - V f ) が小さ く なる こ と 力ゝら、 水平方向の集束作用 と 垂直方向の発散作用 と が同時に減少する。
したがって、 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 と 第 4 グ リ ッ ド G 4 と の電圧差 （ E b — V f ) が小さ く なる こ と カゝら生ずる集束力 の減少 と 、 第 1 セ グメ ン ト G 3 1 及び第 2 セ グメ ン ト G 3 2 に よ り 生ずる発散作用 と が互いに相殺される よ う に構成する こ と によ り 、 蛍光体ス ク リ ーンの周辺部でも電子 ビー ム の集 束条件が成立する。
こ のた め、 蛍光体ス ク リ ー ンの周辺部に形成される ビーム ス ポ ッ ト の水平方向 と 垂直方向 と の倍率差が解消 される。 ま た、 第 1 セ グメ ン ト G 3 1 と 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 と の間に 形成される第 1 の 4 極子 レ ンズの収差と 、 主 レ ンズに形成さ れる第 2 の 4 極子 レ ンズの収差と を減少 させる こ と ができ る < さ ら に、 主 レ ンズに入射する電子 ビーム径を縮小する こ と に よ り 、 主 レ ンズの球面収差を減少 させる こ と ができ る。 これ に よ り 、 蛍光体ス ク リ ー ン周辺部での ビームスポ ッ ト の楕円 歪を改善する こ と ができ る。
上述 した 2 重 4極子 レ ンズ方式の電子銃構体の作用 を、 図
2 1 に示すよ う な光学モデル図を用いて よ り 詳細に説明する すなわち、 図 2 1 に示すよ う に、 こ の 2 重 4極子 レ ンズ方 式電子銃構体は、 主 レ ンズ 4 の前側に第 1 の 4極子 レ ンズ 6 a を備え、 かつ、 主 レ ンズ 4 の内部に第 2 の 4極子 レ ンズ 6 b を形成する。 こ の場合、 水平方向の倍率を M h 2 、 垂直方 向の倍率を M v 2 、 水平方向の発散角 を a O h 2 、 入射角 を a i h 2 、 垂直方向の発散角 を ひ 0 v 2 、 入射角 a i v 2 と する と 、 M h 2 = a 0 h 2 / a i h 2
M v 2 = ひ 0 v 2 / ひ i v 2
と なる。 また、
a i h 2 = a i v 2
であるため、
M h 2 = M v 2
と な り 、 水平方向及び垂直方向の倍率差を解消する こ と がで き る。 さ らに、 主レ ンズ 4 の中央に第 2 の 4極子レ ンズ 6 b を形成する こ と で、 第 1 の 4極子レ ンズ 6 a と 第 2 の 4極子 レ ンズ 6 b と の間隔を大き く でき 、 第 1 、 第 2 の 4極子 レ ン ズ 6 a , 6 b の水平方向の発散角 0 Q l h 2 ， Θ Q 2 h 2 , 垂直方向の発散角 Θ <3 1 ν 2 , 6 Q 2 v 2 が、 それぞれ、 主 レ ンズの前側に第 1 及び第 2 の 4極子レ ンズを配置した場合 よ り 小さ く なる。 このため、 第 1 及び第 2 の 4極子レンズ 6 a 、 6 b の収差を減少させる こ と ができ る。
また、 主レ ンズ 4 の中央に第 2 の 4極子レ ンズ 6 b を形成 する こ と で、 主レンズに入射する と きの電子ビーム径 D h 2 が、 主レ ンズの前側に第 1 及び第 2 の 4極子レ ンズを配置し た場合よ り 小さ く なる。 こ のため、 主レ ンズの球面収差を減 少させる こ と ができ る。
このよ う に構成したこ と によ り 、 電子ビームを蛍光体スク リ ーン 5 の周辺部に偏向 した場合に生ずる水平、 垂直方向の 倍率差を解消でき、 かつ 4極子レンズの収差と 主レンズの球 面収差と を緩和する こ と ができ る。 このため、 図 2 2 に示す よ う に、 蛍光体ス ク リ ー ンの全面にわた り 、 ビーム ス ポ ッ ト 1 の歪みを解消する こ と ができ る。
次に、 第 4 の実施の形態にかかる 2 重 4 極子 レ ンズ方式の 電子銃構体について説明する。
図 2 3 に示すよ う に、 第 4 の実施の形態にかかる電子銃構 体 2 2 は、 図 2 0 に示 した第 3 の実施の形態にかかる電子銃 構体と 略同 じ構成を有 している。 こ のた め 、 詳細な説明を省 略 し、 異なる構成について のみ説明する。
付加電極 G s は、 図 1 7 及び図 1 8 に示すよ う に、 垂直方 向 （ Y ) 径よ り も水平方向 （ H ) 径が大き い 3 個または 1 個 の横長の非円形電子 ビーム通過孔 1 5 を有 している。
こ の付加電極 G s には、 図 1 9 Aに示すよ う に、 約 1 6 k V の直流電圧に、 パラ ボラ状に変化する電圧が重畳さ れた変 動電圧 3 0 ( V s ) が印力!] される。 こ のパラ ボラ状電圧は、 図 1 9 A及び図 1 9 B に示すよ う に、 鋸歯状の偏向電流 2 7 に同期 しかつ電子 ビーム の偏向量の増大に したがっ て高 く な る。 こ のノ、。ラ ボラ状の電圧 3 0 は、 図 9 Aに示 したよ う な第 3 グ リ ッ ド G 3 に印加 される変動電圧 2 8 と ほぼ同等の振幅 を有する。
この よ う に構成 して も 、 無偏向時において、 第 1 セ グメ ン ト G 3 1 及び第 2 セ グメ ン ト G 3 2 は同電位と な り 、 これ ら の間に電子 レンズは形成さ れない。 また第 2 セ グメ ン ト G 3 2 、 付加電極 G s 、 お よび第 4 グ リ ッ ド G 4 に よ り 形成され る主 レ ンズは、 非点収差、 すなわち 4 極子 レ ンズ作用 を もた ない。 したがって、 プ リ フォーカ ス レンズに よ り 予備集束さ れた電子 ビームは、 主 レンズに よ り 蛍光体ス ク リ ーンの中央 部に集束される。 主レ ンズは、 電子ビーム に対して水平方向 及び垂直方向 と もに同 じ集束力を与えるため、 蛍光体ス ク リ ーン上の ビームスポッ ト は、 図 2 2 に示 したよ う に、 略円形 状と なる。
これに対して、 偏向時において、 電子ビームが蛍光体ス ク リ ー ンの周辺方向に偏向 されるに したがって第 3 グ リ ッ K G 3 の印加電圧 V f が高く なる。 また、 これに同期 して、 電子 ビームが蛍光体ス ク リ ー ン周辺方向に偏向 される に したがつ て 、 付加電極 G s の印加電圧 V s も高く なる。 それによ り 、
( V s - V f ) / ( E b - V f ) の値が大き く なる。 付加電極 G s は、 横長の電子ビーム通過 孔 1 5 を有しているので、 電子ビームに対して水平方向に集 束作用、 垂直方向に発散作用を与える。 また、 同時に、 第 2 セグメ ン ト G 3 2 と 第 4 ダ リ ッ ド G 4 と の電圧差 （ E b — V f ) が小さ く なる こ と から、 電子ビームに対する水平方向の 集束作用 と垂直方向の発散作用 と が同時に減少する。
したがって、 上述した第 3 の実施の形態と 同様の効果が得 られる。
次に、 第 5 の実施の形態にかかる 2 重 4極子 レ ンズ方式の 電子銃構体について説明する。
図 2 4 に示すよ う に、 第 5 の実施の形態にかかる電子銃構 体 2 2 は、 図 2 0 に示 した第 3 の実施の形態にかかる電子銃 構体と略同 じ構成を有している。 こ のた め 、 詳細な説明を省 略し、 異なる構成について のみ説明する。
こ の電子銃構体 2 2 は、 図 2 4 に示すよ う に、 板状の第 1 セ グメ ン ト G 3 1 と 筒状の第 2 セ グメ ン ト G 3 2 と に よ って 構成された第 3 ダ リ ッ ド G 3 を有 してレ、る。 第 1 セ グ メ ン ト G 3 1 は、 第 2 グ リ ッ ド G 2 側に配置され、 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 は、 付加電極 G s 側に配置されている。
第 1 セ グメ ン ト G 3 1 は、 図 1 7 に示 したよ う に、 垂直方 向 （ Y ) 径よ り も水平方向 （ H ) 径が大き レヽ 3 個の横長の非 円形電子 ビーム通過孔 1 5 を有 している。 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 は、 その第 1 セ グメ ン ト G 3 1 側に、 水平方向 （ H ) 径 よ り も垂直方向 （ Y ) 径が大き い 3 個の縦長の非円形電子 ビ ーム通過孔を有 してレ、る。
さ ら に、 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 と 第 4 ダ リ ッ ド G 4 と の間 に配置された付加電極 G s は、 図 8 に示 したよ う に、 水平方 向 （ H ) 径よ り も垂直方向 （ Y ) 径が大き レヽ 3 個の縦長の非 円形電子 ビーム通過孔 1 5 を有 している。
第 3 グ リ ッ ド G 3 の第 1 セ グメ ン ト G 3 1 には、 所定の直 流電圧を印加 し、 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 には、 上述 した よ う な変動電圧 2 8 ( V f ) を印加する。 また、 付加電極 G s に は、 所定の直流電圧 （ V s ) を印加する。
こ の よ う に電子銃構体 2 2 を構成する と 、 無偏向時におい て、 非点収差のないプ リ フォーカ ス レンズを形成する こ と が 可能 と な り 、 また、 偏向時において、 第 2 セ グメ ン ト G 3 2 に電子 ビーム の偏向量の増大に したがっ て変動する変動電圧 を印カ卩する こ と に よ り 、 プ リ フ ォ ーカ ス レ ンズに 4 極子 レ ン ズ作用を もたせる こ と ができ る。
したがって、 上述 した第 3 の実施の形態 と 同様の効果が得 られる。
産業上の利用可能性
上述したよ う に、 電子銃構体を 2重 4極子 レ ンズ方式と し 偏向時に、 一方の 4極子レ ンズを主レ ンズの前側に开 成し、 他方の 4極子 レ ンズを主レ ンズの内部に形成する こ と によ り ビームスポッ ト を拡大する こ と な く ビームスポッ トの楕円歪 を緩和でき、 画面全面にわた り 品位良好な画像を表示する力 ラー陰極線管装置を構成する こ と ができ る。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 少なく と も フ ォ ーカ ス電極と アノ ー ド電極と で 構成され、 電子ビームを蛍光体ス ク リ ー ン上に加速、 集束す る主レ ンズを有する電子銃構体と 、 こ の電子銃構体から放出 される電子ビー ムを偏向するための偏向磁界を発生する偏向 ヨーク と を備えるカ ラー陰極線管装置において、
前記電子銃構体は、 前記主レ ンズを形成する フ ォ ーカ ス電 極と アノ ー ド電極と の間に形成される電位分布の等電位面に 沿って配置された少なく と も 1 個の付加電極を有し、
前記付加電極には、 電子ビーム を前記蛍光体ス ク リ ー ンの 中央部に集束する無偏向時において、 前記付加電極が配置さ れた前記等電位面の電位に相当する所定レベルの電圧が印加 され、
電子ビームを前記蛍光体ス ク リ ー ンの周辺部に偏向する偏 向時において、 前記フ ォ ーカ ス電極の印加電圧を V f 、 前記 ァノ ー ド電極の印加電圧を E b 、 前記付加電極の印加電圧を V s とする と き 、
( V s - V f ) / ( E b — V f )
の値が電子ビーム の偏向量の増大に したがって変化するに と もない、 前記付加電極によ り 水平方向 と垂直方向 と の集束力 が異なる電子 レ ンズを形成する こ と を特徴とするカ ラー陰極 線管装置。
2 . 前記フ ォ ーカ ス電極に印加される電圧は、 電子 ビーム の偏向量の増大に したがって動的に変化する電圧であ る こ と を特徴とする請求項 1 に記載のカ ラー陰極線管装置。
3 . 電子ビームの偏向量の増大に したがって主レ ン ズの水平方向の集束力よ り も垂直方向の集束力が弱く なる こ と を特徴とする請求項 1 に記載のカ ラー陰極線管装置。
4 . 前記付加電極は、 垂直方向を長軸とする非円形 電子ビー ム通過孔を有する板状電極によって形成され、
( V s - V f ) / ( E b - V f )
の値が前記偏向 ョ一ク に供給される偏向電流に同期 して変化 し、 かつ、 電子ビーム の偏向量の増大に したがって小さ く な る こ と を特徴とする請求項 1 に記載のカ ラ一陰極線管装置。
5 . 前記付加電極に印加される電圧は、 電子ビーム の偏向量の増大に したがって動的に変化する電圧である こ と を特徴とする請求項 1 に記載のカ ラー陰極線管装置。
6 . 前記付加電極は、 水平方向を長軸とする非円形 電子ビー ム通過孔を有する板状電極によって形成され、
( V s - V f ) / ( E b - V f )
の値が前記偏向 ヨーク に供給される偏向電流に同期 して変化 し、 かつ、 電子ビームの偏向量の増大に したがって大き く な る こ と を特徴とする請求項 1 に記載のカ ラー陰極線管装置。
7 . 前記電子銃構体は、 前記主レ ンズに入射する前 の電子ビームに対して作用する少なく と も 1 つの多極子 レ ン ズと 、
前記主レ ンズ及び前記少なく と も 1 つの多極子レンズの集 束力が前記偏向 ヨーク に供給される偏向電流に同期 して動的 に変化する よ う な電圧を印加する電圧印加手段と 、
を有する こ と を特徴とする請求項 1 に記載のカ ラー陰極線
8 . 前記主レ ンズは、 電子ビーム の偏向量の増大に したがって、 その水平方向の集束力が相対的に強く 、 垂直方 向の集束力が相対的に弱く な り 、
前記多極子レ ンズは、 電子ビーム の偏向量の増大に したが つて、 その水平方向の集束力が相対的に弱く 、 垂直方向の集 束力が相対的に強く なる こ と を特徴とする請求項 7 に記載の カ ラ ー陰極線管装置。
9 . 前記フ ォ ーカ ス電極に印加される電圧は、 電子 ビーム の偏向量の増大に したがって動的に変化する電圧であ る こ と を特徴とする請求項 7 に記載の力 ラ一陰極線管装置。
1 0 . 前記付加電極は、 垂直方向を長軸とする非円 形電子ビーム通過孔を有する板状電極によって形成され、
( V s - V f ) / ( E b - V f )
の値が前記偏向 ヨーク に供給される偏向電流に同期 して変化 し、 かつ、 電子ビームの偏向量の増大に したがって小さ く な る こ と を特徴とする請求項 7 に記載のカ ラー陰極線管装置。
1 1 . 前記付加電極に印加される電圧は、 電子ビー ムの偏向量の増大に したがって動的に変化する電圧である こ と を特徴とする請求項 7 に記載のカ ラー陰極線管装置。
1 2 . 前記付加電極は、 水平方向を長軸とする非円 形電子ビーム通過孔を有する板状電極によって形成され、
( V s - V f ) / ( E b - V f )
の値が前記偏向 ヨーク に供給される偏向電流に同期 して変化 し、 かつ、 電子ビーム の偏向量の増大に したがって大き く な る こ と を特徴とする請求項 7 に記載の力 ラー陰極線管装置。
1 3 . 前記電子銃構体は、 主レ ンズに入射する電子 ビームを予備集束するプリ フ ォ ーカ ス レ ンズを有し、 前記多 極子レ ンズは、 前記プリ フ ォ ーカ ス レ ンズ内に形成される こ と を特徴とする請求項 7 に記載のカ ラー陰極線管装置。
1 4 . 少なく と も フ ォ ーカ ス電極と ア ノ ー ド電極と で構成され、 電子ビームを蛍光体ス ク リ ー ン上に加速、 集束 する主レ ンズを有する電子銃構体と 、 こ の電子銃構体から放 出される電子ビームを偏向するため の偏向磁界を発生する偏 向 ヨーク と を備えるカ ラー陰極線管装置において、
前記電子銃構体は、 前記主レ ンズを形成する フ ォ ーカ ス電 極と ァノ ー ド電極と の間に形成される電位分布の等電位面に 沿って配置された少なく と も 1 個の付加電極を有し、
前記付加電極には、 電子ビームを前記蛍光体ス ク リ ー ンの 周辺部に向けて偏向する所定の偏向時において、 前記付加電 極が配置された前記等電位面の電位に相当する所定レベルの 電圧が印加され、
電子ビームを前記蛍光体ス ク リ ー ンの周辺部に偏向する偏 向時において、 前記フ ォ ーカ ス電極の印加電圧を V f 、 前記 ァノ ー ド電極の印加電圧を E b 、 前記付加電極の印加電圧を V s とする と き、
( V s - V f ) / ( E b — V f )
の値が電子ビーム の偏向量の増大に したがって変化する にと もない、 前記付加電極によ り 水平方向 と垂直方向 と の集束力 が異なる電子 レンズを形成する こ と を特徴とする力 ラー陰極 線管装置。
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