JP2001084920A - カラー受像管用電子銃 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイナミック電圧を低減し、画面全域でのフ
ォーカス向上と回路コストの低減を図る。 【解決手段】 カソード側から蛍光面側に第１集束電極
４、第２集束電極５、第３集束電極６、第４集束電極７
を順次配置し、第１集束電極４と第３集束電極６には一
定のフォーカス電圧を印加し、第２集束電極５と第４集
束電極７には電子ビームの偏向量の増大に応じて上昇す
るダイナミック電圧を印加する。第２集束電極５、第３
集束電極６および第４集束電極７の間で水平方向では発
散作用、垂直方向では集束作用となるユニポテンシャル
型４極レンズを構成し、かつ水平方向のレンズ強度を垂
直方向のレンズ強度よりも強めた主レンズと組み合わせ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インライン型のカ
ラー受像管用電子銃に関するものであり、比較的容易か
つ安価に蛍光体スクリーン面の全域において高解像度が
得られ、かつダイナミック電圧を低減することで回路コ
ストの削減を図るものに関する。

【０００２】

【従来の技術】３つの電子ビーム放射部を水平一直線上
に配列したカラー受像管では、セルフコンバーゼンス構
成とするために水平磁界をピンクッション状に、垂直磁
界をバレル状にそれぞれ歪ませている。このため、偏向
磁界を通過する３本の電子ビームは水平方向で発散作用
を、垂直方向では集束作用を受ける結果となり、水平方
向に長軸を置く横長偏平の断面形状となる。一般に、電
子ビームの偏向角度が増すのに伴い電子ビーム軌道が長
大化し、ビームスポットはオーバフォーカスとなる。し
かし、その一部が前記発散作用によって打ち消されるの
で、ビームスポットは水平方向に関しては全偏向期間を
通じてジャストフォーカス状態に保たれる。しかし、垂
直方向に関しては前記集束作用が加わるので、オーバフ
ォーカスの度合いが増してビームスポットに長いヘイズ
を伴う結果となり、画面周辺部の解像度が低下する。

【０００３】上記課題は特開平６−１８７９２１号公報
に記載の発明により改善される。電子銃は、図７に示す
ように陰極１ａ、１ｂ、１ｃ、制御格子電極２、加速電
極３、第１集束電極４、第２集束電極５、第１集束電極
４に接続された第３集束電極６、第２集束電極５に接続
された第４集束電極７および最終加速電極８を順次に配
設した構成となる。図８に示すように、第２集束電極５
は第３集束電極６側の端面に縦長の電子ビーム通過孔５
ａ、５ｂ、５ｃを有し、第３集束電極６は第２集束電極
５側の端面に横長の電子ビーム通過孔６ａ、６ｂ、６ｃ
を、そして、第４集束電極７側の端面には縦長の電子ビ
ーム通過孔６ｄ、６ｅ、６ｆを有し、第４集束電極７は
第３集束電極６側の端面に横長の電子ビーム通過孔７
ａ、７ｂ、７ｃを有し、第４集束電極７と最終加速電極
８とは、相対する端面に主レンズ生成用の非円形の電子
ビーム通過孔７ｄ、７ｅ、７ｆおよび８ａ、８ｂ、８ｃ
をそれぞれ有している。

【０００４】第１集束電極４と第３集束電極６とに一定
の第１フォーカス電圧Ｖｆが印加され、最終加速電極８
に一定の高電圧Ｖａが印加される。そして、第２集束電
極５および第４集束電極７に対しては、第１フォーカス
電圧Ｖｆから出発して電子ビームの偏向角度の増大に伴
いしだいに上昇するダイナミック電圧が印加される。電
子ビームがその偏向角度を高めるのに伴い、第４集束電
極７の電位が第３集束電極６の電位よりもしだいに高く
なるので、両電極６、７間に４極レンズ電界（軸非対称
レンズ電界）が生成される。この４極レンズ電界はそこ
を通過する電子ビームに水平方向で集束形の、垂直方向
で発散形のレンズ作用を与える。また、第４集束電極７
の電位が最終加速電極８の電位に近づくので、両電極
７、８間に生成される主レンズ（軸非対称レンズ電界）
によるレンズ作用が弱まる。そして、これら２つの作用
により水平方向で最適のフォーカス状態を保ちながら、
垂直方向でヘイズを伴わないビームスポットを生成し、
蛍光体スクリーン面の全域において高い解像度を得るこ
とができる。

【０００５】電子ビームの偏向角度が大きくなるのに伴
い、第２集束電極５の電位が第３集束電極６の電位より
も高くなるので、両電極５、６間にも４極レンズ電界が
生成される。この４極レンズ電界は第３、第４集束電極
６、７間に生成される４極レンズ電界とは逆特性になる
ので、このレンズ系における水平方向および垂直方向の
レンズ倍率をほぼ同等となし得るのであり、従って、ビ
ームスポットの垂直方向径が過小となることによるモア
レの発生を防ぐことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カラー
受像管の大型化、高偏向角度化、および画面フラット化
に伴い、セルフコンバーゼンス構成とするための水平、
垂直磁界の歪みが従来より大きくなる。このためビーム
スポットの垂直方向でのオーバーフォーカス度合いが増
し、従来構成の第３、第４集束電極６、７間に生成され
る、縦長孔と横長孔とを交叉させたクロススロット孔の
４極レンズ構造を用いる場合では、形成できるレンズ強
度に限度があるために非点収差の大きな主レンズと組み
合わせることができず、ヘイズを伴わないビームスポッ
トを生成するためにはダイナミック電圧を著しく増大さ
せる必要があり、ダイナミック電圧生成の回路構成も複
雑となりコスト高を招く。

【０００７】また、４極レンズ強度を強くする方法とし
て、衝立状部材を電子ビーム通過孔のまわりに設ける構
造が考案されているが、この場合、部品のコスト高や部
品製作が難しくなる問題があった。

【０００８】本発明は、比較的低いダイナミック電圧を
用いて画面周辺部に最適フォーカスのビームスポットを
生成することを目的とし、高偏向角度あるいは画面が完
全フラットのカラー受像管装置におけるダイナミック電
圧発生回路の複雑化および製造コストの増大を防止する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明においては、制御
電極と最終加速電極との間に加速電極、第１集束電極、
第２集束電極、第１集束電極に接続された第３集束電
極、第２集束電極に接続された第４集束電極を順次に配
設する。第１集束電極および第３集束電極には一定の第
１フォーカス電圧を印加する一方、第２集束電極および
第４集束電極には画面中央で第１フォーカス電圧よりも
低く、かつ、電子ビームの偏向角度の増大に伴い漸次に
上昇する第２フォーカス電圧を印加する。第１集束電極
および第２集束電極間では水平方向に集束形、垂直方向
に発散形の第１の軸非対称レンズ電界を形成し、第２集
束電極、第３集束電極および第４集束電極でユニポテン
シャル型のより強い第２の軸非対称レンズ電界（水平方
向に発散形、垂直方向に集束形の軸非対称レンズ電界）
を形成する。また、水平方向で強く垂直方向では弱い集
束レンズ作用の第３の軸非対称レンズ電界を、第４集束
電極と最終加速電極との間に生成する。

【００１０】このような構成にすると、主にビームスポ
ットの非点収差補正に関与する第２集束電極、第３集束
電極および第４集束電極で形成されるユニポテンシャル
形の４極レンズ（第２の軸非対称レンズ）のレンズ強度
が、従来のクロススロット形の軸非対称レンズよりレン
ズ作用が強いため、ダイナミック電圧を低減することが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１に本発明の電子銃の電極構成
を示す。陰極１ａ、１ｂ、１ｃ、制御電極２、加速電極
３、第１集束電極４、第２集束電極５、第１集束電極４
に接続された第３集束電極６、第２集束電極５に接続さ
れた第４集束電極７および最終加速電極８を順次に配設
した構成となる。図２に示すように、第１集束電極４の
第２集束電極５側の端面に横長の電子ビーム通過孔４
ａ、４ｂ、４ｃを有し、第２集束電極５の第１集束電極
４側の端面に縦長の電子ビーム通過孔５ａ、５ｂ、５ｃ
を有し、第２集束電極５の第３集束電極６側の端面には
横長の電子ビーム通過孔５ｄ、５ｅ、５ｆを有する。第
３集束電極６は板状電極に縦長の電子ビーム通過孔６
ａ、６ｂ、６ｃを有し、第４集束電極７の第３集束電極
６側の端面に横長の電子ビーム通過孔７ａ、７ｂ、７ｃ
を有する。

【００１２】第１集束電極４および第３集束電極６には
一定の第１フォーカス電圧を印加する一方、第２集束電
極５および第４集束電極７には第１フォーカス電圧より
も低い電圧値から出発し、かつ、電子ビームの偏向角度
の増大に伴ってしだいに上昇する第２フォーカス電圧を
印加し、第２集束電極５、第３集束電極６および第４集
束電極７の間でユニポテンシャル形（３つの電極からな
り、両端の電極電位が同じで、中央の電極電位が異なる
タイプ）の強い４極レンズ電界（水平方向に発散形、垂
直方向に集束形の軸非対称レンズ電界）を形成すること
により必要とするダイナミック電圧の低減を図るように
する。

【００１３】本実施の形態では、第１集束電極４および
第２集束電極間５で形成される第１の４極レンズと第２
集束電極５、第３集束電極６および第４集束電極７間で
形成される第２の４極レンズとで構成される２つの４極
レンズ系を有しているが、主レンズに近接する第２の４
極レンズが主にビームスポットの非点収差補正に関与
し、この第２の４極レンズ作用の強度をより強くするこ
とで、必要とするダイナミック電圧の低減を図ることが
できる。

【００１４】第２集束電極５、第３集束電極６および第
４集束電極７間で形成されるユニポテンシャル形の第２
の４極レンズは、従来の２個の電極で構成されるクロス
スロット孔の４極レンズに比べ、３個の電極の孔径、板
厚、電極間ギャップ等の設計パラメータが増える。この
ため、４極レンズの強度を調整する余地が増え、容易に
４極レンズの強度を強めることができる。また、３個の
電極はプレス孔あけ加工を施しているので比較的容易に
部品製作が可能であり、衝立状部材を設けた構造に比べ
て部品の加工コストも安価であるという特徴がある。

【００１５】本実施の形態では、第２集束電極５の第３
集束電極６側の端面には横長の電子ビーム通過孔５ｄ、
５ｅ、５ｆを、第４集束電極７の第３集束電極６側の端
面には横長の電子ビーム通過孔７ａ、７ｂ、７ｃをそれ
ぞれ設けている。第３集束電極６は板状電極に基本的に
縦長の電子ビーム通過孔６ａ、６ｂ、６ｃを設けている
が、電子銃組立を容易にするため、第３集束電極６の孔
形状を丸孔と縦長矩形孔とを組み合わせたような形状の
孔６ｄ、６ｅ、６ｆ（図３（ａ））、あるいは丸孔と楔
形孔とを組み合わせたような形状の孔６ｇ、６ｈ、６ｉ
（図３（ｂ））にすることもできる。

【００１６】第１集束電極４と第２集束電極５とで形成
される第１の４極レンズは、水平方向に集束形、垂直方
向に発散形の軸非対称レンズを形成し、上記第２の４極
レンズとは逆極性であり、トータルの４極レンズ系とし
て水平方向および垂直方向のレンズ倍率をほぼ同等に
し、ビームスポットの垂直方向径が過小となることを防
ぎモアレ発生を軽減するものである。この第１の４極レ
ンズはカソード１に近い位置に配置するため、トータル
の４極レンズの非点収差量の影響が少なく、ダイナミッ
ク電圧の低減にはほとんど寄与しない。

【００１７】主レンズに近接する第２集束電極５、第３
集束電極６および第４集束電極７間で構成されるユニポ
テンシャル形の４極レンズのレンズ強度を強くすること
でダイナミック電圧は低減できるが、ただ単に４極レン
ズの強度を強くするのみではフォーカス品位の画面全域
での高解像度を確保するという点で不十分である。すな
わち、主レンズ作用と４極レンズ作用とのマッチングを
取る必要がある。

【００１８】このことに関して図４、図５を用いて説明
する。図４は、主レンズおよび２つの４極レンズのトー
タルの画面中央での水平方向（図４（ａ））、垂直方向
（図４（ｂ））のレンズ作用を光学レンズのモデルで模
式的に示したものである。４極レンズの水平方向は発散
形、垂直方向は集束形であり、第２フォーカス電圧が第
１フォーカス電圧よりも低い値から出発して電子ビーム
の偏向角度の増大に伴いしだいに上昇するため、画面中
央（偏向角度０）において第１フォーカス電圧と第２フ
ォーカス電圧との電位差が最も大きくなり、４極レンズ
作用としては最大となる。このため、もし第４集束電極
７と最終加速電極８との間で生成される第３の軸非対称
レンズ（主レンズ）については非点収差が無い場合、す
なわち水平方向と垂直方向との主レンズ強度が同等とす
ると、４極レンズの影響により、電子銃全体としてのレ
ンズ倍率は、垂直方向のレンズ倍率に比べて水平方向の
レンズ倍率が著しく大きくなるため、画面中央で著しく
横長状のビームスポットとなり、水平解像度が著しく劣
化する。

【００１９】このような４極レンズ作用のみ強くすると
この弊害を避けるためには、主レンズの非点収差量を大
きくして、主レンズ作用と４極レンズ作用とのマッチン
グをとる必要がある。画面中央でほぼ真円のビームスポ
ットを得るには、図４に示すように主レンズ作用として
は水平方向のレンズ作用を垂直方向のレンズ作用よりも
強めて、４極レンズおよび主レンズのトータルで、水平
・垂直方向のレンズ倍率をほぼ同等にすることで、ほぼ
真円状のビームスポットが得ることができる。

【００２０】図５は、画面周辺部に偏向した場合の光学
レンズモデルを示す。画面周辺部では、第２フォーカス
電圧が第１フォーカス電圧よりも低い値から出発して画
面周辺の末端部では第２フォーカス電圧と第１フォーカ
ス電圧とがほぼ同等となるため、実質的には４極レンズ
作用は働かない。従って、画面周辺の末端部では、主レ
ンズ作用と偏向磁界による作用（水平方向が発散形、垂
直方向が集束形）のみが働く。このため、主レンズのＨ
／Ｖ差を偏向磁界による集束作用のＨ／Ｖ差を打ち消す
ようにすれば、周辺部でも真円状のビームスポットが得
られる。

【００２１】本実施の形態の第２集束電極５、第３集束
電極６および第４集束電極７間で構成されるユニポテン
シャル形の４極レンズの強度は、主レンズと４極レンズ
とのマッチングをとるために従来の２個の電極で構成さ
れるクロススロット孔の４極レンズの強度に比べ約１．
５倍程度に強めているため、主レンズの非点収差量（Ｈ
Ｖ差）を、より大きくする必要がある。従来から、主レ
ンズの非点収差量（ＨＶ差）を大きくするために、最終
加速電極（陽極）８の平板型の電界補正電極８１の近傍
に、一対の立体状（衝立状）あるいは矩形孔の非点収差
調整用電極１０を設けている。しかし、非点収差調整の
効果のより大きな衝立状電極を設置しても所望の主レン
ズの非点収差量（約１５００〔Ｖ〕）を得ることができ
ず、本実施の形態では、上記の衝立状の非点収差調整用
電極１０に加え、新たに第４集束電極７の第３集束電極
６側の端面と主レンズとの間に、図２に示すような非点
収差調整用の縦長矩形孔７ｄ、７ｅ、７ｆを有する電極
を配設することにより、ほぼ所望の非点収差量を得るこ
とができている。この縦長矩形孔の電極は、第４集束電
極７の平板型の電界補正電極７１と第３集束電極６側の
端面の横長矩形孔とのほぼ中間部に配置される。縦長矩
形孔でなくとも正方形孔または丸孔の場合でも、十分な
非点収差の調整は可能である。

【００２２】本発明の主要な電極寸法および電圧条件は
以下の通りである。図２の矩形孔４ａ、４ｂ、４ｃは、
水平３．４〔ｍｍ〕、垂直１．２〔ｍｍ〕、ピッチ６．
０３〔ｍｍ〕である。矩形孔５ａ、５ｂ、５ｃは水平
１．２〔ｍｍ〕、垂直３．４〔ｍｍ〕、ピッチ６．０３
〔ｍｍ〕である。矩形孔５ｄ、５ｅ、５ｆは、水平４．
７５〔ｍｍ〕、垂直３．５５〔ｍｍ〕、ピッチ５．６２
〔ｍｍ〕である。図３の丸孔と矩形孔の組み合わせ孔６
ａ、６ｂ、６ｃは、丸孔部はφ３．５〔ｍｍ〕、矩形孔
は水平１．５〔ｍｍ〕、垂直４．５〔ｍｍ〕、ピッチ
５．６２〔ｍｍ〕である。矩形孔７ａ、７ｂ、７ｃは、
水平４．７５〔ｍｍ〕、垂直３．５５〔ｍｍ〕、ピッチ
５．６２〔ｍｍ〕である。矩形孔７ｄ、７ｆは、水平
４．５ｍｍ、垂直４．５〔ｍｍ〕である。矩形孔７ｅ
は、水平３．６〔ｍｍ〕、垂直６〔ｍｍ〕、ピッチ６．
０〔ｍｍ〕である。電圧条件は、Ｖａ＝２７．５〔ｋ
Ｖ〕、Ｖｇ２＝６００〔Ｖ〕、Ｖｆｏｃ１＝７．９〔ｋ
Ｖ〕である。

【００２３】２１インチ−１００°偏向のコンピュータ
モニタ管に本発明と、従来の構造（クロススロット孔の
４極レンズ構造と衝立状の非点収差調整用電極によるも
の）とで、水平・垂直のダイナミック電圧を比較した。
図６（ａ）は画面横方向の位置（横軸）と水平ダイナミ
ック電圧Ｖｄ（縦軸）との関係を示し、曲線イは従来技
術、曲線ロは本発明をそれぞれ示す。図６（ｂ）は画面
縦方向の位置と垂直ダイナミック電圧Ｖｄとの関係を示
し、曲線ハは従来技術を、曲線ニは本発明をそれぞれ示
す。図６（ａ）より、従来の水平ダイナミック電圧が画
面周辺部（中央から２００〔ｍｍ〕）において約６５０
〔Ｖ〕であったものが、本発明の場合は約５００〔Ｖ〕
となり、約１５０〔Ｖ〕水平ダイナミック電圧が低くな
ることがわかる。また、図６（ｂ）より、従来のダイナ
ミック電圧が画面周辺部（中央から１５０〔ｍｍ〕）に
おいて約２００〔Ｖ〕であったものが、本発明の場合は
約１５０〔Ｖ〕まで低減することがわかる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によると、比較的低
いダイナミック電圧を用いて画面周辺部に最適フォーカ
スのビームスポットを生成することができるものであ
り、とくに、高偏向角度あるいは画面が完全フラットの
カラー受像管装置に適用してダイナミック電圧発生回路
の複雑化および製造コストの増大を抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子銃の側面断面図

【図２】本発明の電子銃を構成する各電極の平面図

【図３】同じく本発明の電子銃を構成する電極の平面図

【図４】本発明の電子レンズ系での電子ビームの挙動
（無偏向時）を説明するための図

【図５】本発明の電子レンズ系での電子ビームの挙動
（偏向時）を説明するための図

【図６】水平方向ダイナミック電圧と垂直方向ダイナミ
ック電圧を従来技術と本発明とで比較した図

【図７】従来の電子銃の側面断面図

【図８】従来の電子銃を構成する電極の平面図

【符号の説明】

１ａ〜１ｃ 陰極 ２ 制御電極 ３ 加速電極 ４ 第１集束電極 ５ 第２集束電極 ６ 第３集束電極 ７ 第４集束電極 ８ 最終加速電極 １０ 非点収差調整用電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 隆 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 5C041 AA03 AB07 AC05 AC26 AC35 AD02 AD03 AE01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管軸方向にほぼ垂直な方向に配列された
   陰極と、制御電極と、加速電極と、集束電極と、最終加
   速電極とから構成されるカラー受像管用電子銃におい
   て、 前記集束電極を管軸方向に第１集束電極、第２集束電
   極、第３集束電極、第４集束電極に４分割し、 前記第１集束電極と前記第３集束電極には一定のフォー
   カス電圧を印加し、前記第２集束電極と前記第４集束電
   極には前記フォーカス電圧より低い電圧値から出発して
   電子ビームの偏向量の増大に応じて上昇するダイナミッ
   ク電圧を印加することにより、前記第２集束電極と前記
   第３集束電極と前記第４集束電極とで水平方向で発散作
   用、垂直方向で集束作用となるユニポテンシャル型４極
   レンズを形成することを特徴とするカラー受像管用電子
   銃。
2. 【請求項２】 前記第４集束電極と前記最終加速電極と
   で形成される主レンズは、水平方向のレンズ強度が垂直
   方向のレンズ強度よりも強いことを特徴とする請求項１
   に記載のカラー受像管用電子銃。
3. 【請求項３】 前記第２集束電極の前記第３集束電極と
   対向する面に設けられた電子ビーム通過孔と、前記第３
   集束電極に設けられた電子ビーム通過孔と、前記第４集
   束電極の前記第３集束電極と対向する面に設けられた電
   子ビーム通過孔のうち少なくとも１つの電子ビーム通過
   孔が非軸対称の形状である、請求項２に記載のカラー受
   像管用電子銃。
4. 【請求項４】 前記ユニポテンシャル型４極レンズと前
   記主レンズとの間に、非点収差量を調整するための縦長
   矩形孔、正方形孔、丸孔のいずれかを有する電極板を備
   える、請求項１または２に記載のカラー受像管用電子
   銃。
5. 【請求項５】 前記第３集束電極を板状の電極とし、そ
   の電子ビーム通過孔の垂直方向径が水平方向径よりも大
   きい、請求項１または２に記載のカラー受像管用電子
   銃。