JP3655708B2 - カラーブラウン管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カラーブラウン管に係り、特に良好な解像度を有するインライン型カラーブラウン管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にカラーブラウン管は、パネルおよびファンネルからなる外囲器を有し、そのファンネルのネック内に配設された電子銃から放出される３電子ビームを偏向装置の発生する水平、垂直偏向磁界により偏向し、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を水平、垂直走査することにより、カラー画像を表示する構造に形成されている。
【０００３】
このようなカラーブラウン管において、特に電子銃を同一水平面上を通るセンタービームおよび一対のサイドビームからなる一列配置の３電子ビームを放出するインライン型電子銃とし、偏向装置の発生する水平偏向磁界をピンクッション形、垂直偏向磁界をバレル形とする非斉一磁界として、上記一列配置の３電子ビームを自己集中するセルフコンバーゼンス・インライン型カラーブラウン管が広く用いられている。
【０００４】
その一列配置の３電子ビームを放出する電子銃としては、各種構造のものがあるが、その１種にＢＰＦ（Bi Potential Focus）型ダブルフォーカス方式といわれる電子銃がある。このＢＰＦ型ダブルフォーカス方式電子銃は、図５に示すように、水平方向（Ｈ軸方向）に一列に配置された３個のカソードＫ、これらカソードＫから蛍光体スクリーン方向に順次配置された制御グリッドＧ1 、スクリーングリッドＧ2 、第１、第２の２個のフォーカスグリッドＧ31，Ｇ32および最終加速グリッドＧ4 を有する。その各グリッドＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ31，Ｇ32，Ｇ4 は、一体構造をなし、それぞれ３個のカソードＫに対応して３個の電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。
【０００５】
この電子銃では、各カソードＫに約１２０Ｖの電圧が印加され、制御グリッドＧ1 は接地され、スクリーングリッドＧ2 には約５００〜６００Ｖ、第１のフォーカスグリッドＧ31には約６〜７ kＶ、第２のフォーカスグリッドＧ32には約６〜７ kＶの電圧に電子ビームの偏向量に同期して増大するパラボラ状の電圧が重畳されたダイナミック電圧が印加され、最終加速グリッドＧ4 には約２６〜２７ kＶの高電圧が印加される。
【０００６】
上記電圧の印加により、この電子銃では、カソードＫ、制御グリッドＧ1 およびスクリーングリッドＧ2 により、電子ビームを発生しかつ下記主レンズ部に対する物点を形成する三極部が形成され、第２のフォーカスグリッドＧ32乃至最終加速グリッドＧ4 により主レンズ部が形成される。
【０００７】
そして、電子ビームが偏向されることなく蛍光体スクリーンの中央に向かうときは、第２のフォーカスグリッドＧ32に印加されるダイナミック電圧が最も低く、第１、第２のフォーカスグリッドＧ31，Ｇ32間には電子レンズ（４極子レンズ）は形成されず、三極部からの電子ビームは、上記第２のフォーカスグリッドＧ32乃至最終加速グリッド電極Ｇ4 により形成される主レンズ部により蛍光体スクリーン上に集束する。これに対して、電子ビームが蛍光体スクリーンの周辺部に偏向される場合は、第２のフォーカスグリッドＧ32に印加されるダイナミック電圧が次第に高くなり（蛍光体スクリーンの対角端に向かうとき最高）、この第２のフォーカスグリッドＧ32の電圧の変化にともなって、第２のフォーカスグリッドＧ32と最終加速グリッドＧ4 により形成される主レンズは弱くなる。同時に第１、第２のフォーカスグリッドＧ31，Ｇ32間に４極子レンズが形成され、この４極子レンズの強度が強くなる。それにより、電子銃から蛍光体スクリーンまでの距離が大きくなり、像点が遠くなることに対応してレンズ倍率を変化させ、偏向装置の発生する水平偏向磁界がピンクッション形、垂直偏向磁界をバレル形であるために生ずる偏向収差を補償する。
【０００８】
しかしこの電子銃では、蛍光体スクリーン上のビームスポットが水平軸端および対角軸端で横に潰れ、シャドウマスクの電子ビーム通過孔との干渉によりモアレを引起こし、画面上の文字などの表示が見にくくなるという問題がある。
【０００９】
この問題を解決する方法として、特開平３−９５８３５号公報には、ＢＰＦ型電子銃の集束電極を４分割して、正負逆の第１の４極子レンズおよび第２の４極子レンズを形成する構成とし、その第１の４極子レンズに電子ビームを水平方向に集束、垂直方向に発散させる作用をもたせ、第２の４極子レンズに水平方向に発散、垂直方向に集束させる作用をもたせて、蛍光体スクリーン周辺部でのビームスポットの横潰れを軽減する方法が示されている。しかしこのような電子銃では、２つの４極子レンズの作用により、主レンズに入射する電子ビームの水平方向の径が大きくなり、主レンズの球面収差を受けやすくなる。その結果、蛍光体スクリーン周辺部での解像度が劣化する。特に大電流域で球面収差の影響が大きくなり、解像度が著しく劣化する。
【００１０】
上記主レンズの球面収差を軽減する方法として、特開平６−１６２９５８号公報には、主レンズを非対称レンズとし、水平方向の集束作用を垂直方向よりも弱くする方法が示されている。しかしこのような電子銃で蛍光体スクリーン周辺部のビームスポットを真円にするためには、主レンズを通過するときの電子ビーム径をかなり横長にする必要がある。そのため、大電流域において、主レンズの球面収差を小さくすることが不十分となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
一般にカラーブラウン管の解像度を良好にするためには、電子銃の主レンズの球面収差および偏向収差の影響をできるだけ少なくし、蛍光体スクリーン上のビームスポットを真円かつ小さくすることが必要である。
【００１２】
しかし従来の電子銃では、ＢＰＦ型ダブルフォーカス方式の電子銃について説明したように、４極子レンズにより偏向収差を補償することはできるが、蛍光体スクリーン周辺部でのビームスポットの横潰れを改善することができない。
【００１３】
このビームスポットの横潰れを解決する方法として、ＢＰＦ型電子銃のフォーカスグリッドを４分割して、正負逆の第１、第２の４極子レンズを形成する構成とし、その第１の４極子レンズに電子ビームを水平方向に集束、垂直方向に発散させる作用をもたせ、第２の４極子レンズに水平方向に発散、垂直方向に集束させる作用をもたせて、蛍光体スクリーン周辺部でのビームスポットの横潰れを軽減する電子銃が知られている。しかしこの電子銃では、蛍光体スクリーン周辺部でのビームスポットの横潰れは軽減できるが、２つの４極子レンズの作用により、主レンズに入射する電子ビームの水平方向の径が大きくなり、主レンズの球面収差を受けやすくなる。その結果、蛍光体スクリーン周辺部での解像度が劣化する。特に大電流域で球面収差の影響が大きくなり、解像度が著しく劣化する。
【００１４】
この主レンズの球面収差を軽減する方法として、主レンズを非対称レンズとし、水平方向の集束作用を垂直方向よりも弱くする電子銃が知られている。しかしこの電子銃では、主レンズの球面収差を軽減することはできるが、蛍光体スクリーン周辺部のビームスポットを真円にするためには、主レンズを通過するときの電子ビーム径をかなり横長にする必要があるため、大電流域において主レンズの球面収差を小さくすることが不十分となる。
【００１５】
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、蛍光体スクリーンの全域にわたり、ビームスポットを真円に近くかつ小さくして、カラーブラウン管の解像度を良好にすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
同一平面上を通る一列配置の３電子ビームを放出する電子銃を備え、この電子銃が一列配置の３個のカソード、これらカソードから蛍光体スクリーン方向に順次配置された制御グリッド、スクリーングリッドからなる３極部と、カソードから放出される電子ビームを集束する複数のグリッドからなる主レンズ部とを有し、その主レンズ部を形成するグリッドがカソードから蛍光体スクリーン方向に順次配置された少なくとも第１、第２、第３、第４のグリッドおよび最終加速グリッドからなり、その第２、第４のグリッドには電子ビームの偏向量に同期して変化する電圧が印加され、その第１、第２のグリッドにより電子ビームを水平方向に発散、垂直方向に集束する第１の４極子レンズが形成され、第３、第４のグリッドにより電子ビームを水平方向に集束、垂直方向に発散する第２の４極子レンズが形成されるカラーブラウン管において、第２、第３のグリッド間に補正グリッドを配置し、これら第２、第３のグリッド間に電子ビームに対する水平方向の集束作用が垂直方向の集束作用よりも強いレンズを形成する構成とした。
【００１７】
また、上記カラーブラウン管において、電子ビームが偏向される場合、第１、第２のグリッドにより形成される第１の４極子レンズの水平方向の発散作用と第２、第３のグリッド間に形成されるレンズの水平方向の集束作用を打消し合う関係に構成した。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図３にその一形態であるインライン型カラーブラウン管の構成を示す。このカラーブラウン管は、実質的に矩形状のパネル１およびこのパネル１に接合された漏斗状のファンネル２からなる外囲器を有し、そのパネル１の内面に、青、緑、赤に発光するドット状の３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン３が設けられ、この蛍光体スクリーン３と対向して、その内側にシャドウマスク４が配置されている。一方、ファンネル２のネック５内に、同一水平面上を通るセンタービーム６G および一対のサイドビーム６B ，６R からなる一列配置の３電子ビーム６B ，６G ，６R を放出する下記電子銃７が配設されている。そして、この電子銃７から放出される３電子ビーム６B ，６G ，６R をファンネル２の外側に装着された偏向装置８の発生する水平、垂直磁界により偏向して、上記蛍光体スクリーン３を水平、垂直走査することにより、カラー画像を表示する構造に形成されている。
【００２０】
上記電子銃７は、ＢＰＦ型ダブルフォーカス方式であり、図１に示すように、水平方向（Ｈ軸方向）に一列に配置された３個のカソードＫ、これらカソードＫを各別に加熱する３個のヒータ（図示せず）および上記カソードＫから蛍光体スクリーン方向に順次配置された制御グリッドＧ1 、スクリーングリッドＧ2 、フォーカスグリッドＧ3 、最終加速グリッドＧ4 を有する。そのフォーカスグリッドＧ3 は、４分割され、スクリーングリッドＧ2 から最終加速グリッドＧ4 方向に順次配置された第１、第２、第３、第４のグリッドＧ31，Ｇ32，Ｇ33，Ｇ34からなる。さらにこの電子銃７においては、上記第２のグリッドＧ32と第３のグリッドＧ33との間に補正グリッドＧs が配置されている。
【００２１】
その制御グリッドＧ1 およびスクリーングリッドＧ2 は、それぞれカソードＫの配列方向を長径とする一体構造の板状電極からなり、これらグリッドＧ1 ，Ｇ2 の板面には、３個のカソードＫに対応して、３個の電子ビーム通過孔が水平方向に一列配置に形成されている。
【００２２】
第１、第２、第３、第４のグリッドＧ31，Ｇ32，Ｇ33，Ｇ34は、それぞれカソードＫの配列方向を長径とする一体構造の筒状電極からなる。その第１のグリッドＧ31のスクリーングリッドＧ2 側には、３個のカソードＫに対応して、３個の電子ビーム通過孔が水平方向に一列配置に形成され、第２のグリッドＧ32側には、水平方向を長軸とする長方形、長円形などの非円形電子ビーム通過孔が水平方向に一列配置に形成されている。第２のグリッドＧ32の第１のグリッドＧ31側には、３個のカソードＫに対応して、垂直方向を長軸とする長方形、長円形などの非円形電子ビーム通過孔が水平方向に一列配置に形成され、第３のグリッドＧ33側には、３個の電子ビーム通過孔が水平方向に一列配置に形成されている。第３のグリッドＧ33の第２のグリッドＧ32側には、３個のカソードＫに対応して、３個の電子ビーム通過孔が水平方向に一列配置に形成され、第４のグリッドＧ34側には、垂直方向を長軸とする長方形、長円形などの非円形電子ビーム通過孔が水平方向に一列配置に形成されている。第４のグリッドＧ34の第３のグリッドＧ33側には、３個のカソードＫに対応して、水平方向を長軸とする長方形、長円形などの非円形電子ビーム通過孔が水平方向に一列配置に形成され、最終加速グリッドＧ4 側には、３個の電子ビーム通過孔が水平方向に一列配置に形成されている。
【００２３】
最終加速グリッドＧ4 は、カソードＫの配列方向を長径とする一体構造のカップ状電極からなり、その第４のグリッドＧ34側の底部には、３個のカソードＫに対応して、３個の電子ビーム通過孔が水平方向に一列配置に形成されている。
【００２４】
補正グリッドＧs は、カソードの配列方向を長径とする一体構造の板状電極からなり、図２に示すように、この電極Ｇs の板面には、３個のカソードに対応して、垂直方向（Ｖ軸方向）を長軸とする長方形、長円形などの非円形電子ビーム通過孔１０（図示例は長円形）が水平方向（Ｈ軸方向）に一列配置に形成されている。
【００２５】
この電子銃７では、第１のグリッドＧ31と第３のグリッドＧ33は管内で接続され、これらグリッドＧ31，Ｇ33には、一定のフォーカス電圧Ｖf が印加される。また、第２のグリッドＧ32と第４のグリッドＧ34も管内で接続され、これらグリッドＧ32，Ｇ34には、一定のフォーカス電圧Ｖf に電子ビームの偏向量に同期して増大するパラボラ状の電圧Ｖｄが重畳されたダイナミックフォーカス電圧Ｖf ＋Ｖd が印加される。また、補正グリッドＧs は、管内でスクリーングリッドＧ2 に接続され、これらグリッドＧ2 ，Ｇs には、一定の電圧Ｖc2が印加される。
【００２６】
上記電圧の印加によりこの電子銃７では、カソードＫ、制御グリッドＧ1 およびスクリーングリッドＧ2 により、電子ビームを発生しかつ下記主レンズ部に対する物点を形成する三極部が形成され、第１、第２、第３、第４のグリッドＧ31，Ｇ32，Ｇ33，Ｇ34、補正グリッドＧs および最終加速グリッドＧ4 により主レンズ部が形成される。その主レンズ部には、第１のグリッドＧ31と第２のグリッドＧ32により、電子ビームを水平方向に発散、垂直方向に集束する第１の４極子レンズが形成され、第３のグリッドＧ33と第４のグリッドＧ34により、水平方向に集束、垂直方向に発散する第２の４極子レンズが形成される。また、第２のグリッドＧ32、補正グリッドＧs および第３のグリッドＧ33により、電子ビームに対する水平方向の集束が垂直方向の集束よりも強いレンズが形成される。さらに、第４のグリッドＧ34と最終加速グリッドＧ4 により、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が形成される。
【００２７】
図４に上記電子レンズによる電子ビームの挙動を示す。この図では、管軸（Ｚ軸）を挟んで上部が水平方向、下部が垂直方向となっている。
【００２８】
偏向装置により電子ビーム６が偏向されることなく蛍光体スクリーン３の中央に向かうときは、第１、第２のグリッド間および第３、第４のグリッド間にそれぞれ第１、第２の４極子レンズＱＰＬ1 ，ＱＰＬ2 は形成されず、物点１０から蛍光体スクリーン３に至る間、第２のグリッド、補正グリッドおよび第３のグリッドにより形成されるレンズＳＬにより、水平方向に強い集束作用、垂直方向に弱い集束作用を受け、その後、第４のグリッドと最終加速グリッドにより形成される主レンズＭＬにより、最終的に蛍光体スクリーン３上に集束される。その結果、蛍光体スクリーン３上のビームスポットは１３で示したようになり、水平、垂直方向とも蛍光体スクリーン３上にジャストフォーカスする。
【００２９】
これに対して、偏向装置により電子ビーム６が水平方向に偏向されるときは、第１、第２のグリッド間に第１の４極子レンズＱＰＬ1 が形成され、この第１の４極子レンズＱＰＬ1 の水平方向の発散作用および垂直方向の集束作用が偏向量に同期して動的に強くなる。その結果、水平方向の物点は、１２H で示したように蛍光体スクリーン３側に前進し、垂直方向の物点は、１２V で示したように後退し、物点径は縦長となる。また、第２のグリッド、補正グリッドおよび第３のグリッドにより形成されるレンズＳＬは、水平方向の集束作用が強くなり、上記第１の４極子レンズの水平方向の発散作用を相殺し、電子ビームの水平方向の発散角を抑える。また、第３、第４のグリッド間に第２の４極子レンズＱＰＬ2 が形成され、この第２の４極子レンズＱＰＬ2 の水平方向の集束作用および垂直方向の発散作用が偏向量に同期して動的に強くなる。さらに、第４のグリッドと最終加速グリッドにより形成される主レンズＭＬの集束作用が弱くなる。したがって主レンズＭＬを通過する電子ビーム６は、水平方向の球面収差を受けにくくなる。しかも偏向磁界中を通過するとき、偏向磁界のレンズＤＹの作用を相殺することができる。その結果、３a で示す蛍光体スクリーン周辺部上のビームスポットは、１３a で示したようにほぼ真円となりかつ小さくすることができる。
【００３０】
なお、電子ビームを垂直方向および対角方向に偏向する場合も、同様の作用が得られる。したがって、上記のように電子銃７を構成することにより、蛍光体スクリーン３の全域にわたり、真円となりかつ小さくして、解像度を良好にすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
同一平面上を通る一列配置の３電子ビームを放出する電子銃を備え、この電子銃が一列配置の３個のカソード、これらカソードから蛍光体スクリーン方向に順次配置された制御グリッド、スクリーングリッドからなる３極部と、カソードから放出される電子ビームを集束する複数のグリッドからなる主レンズ部とを有しその主レンズ部を形成するグリッドがカソードから蛍光体スクリーン方向に順次配置された少なくとも第１、第２、第３、第４のグリッドおよび最終加速グリッドからなり、その第２、第４のグリッドには電子ビームの偏向量に同期して変化する電圧が印加され、その第１、第２のグリッドにより電子ビームを水平方向に発散、垂直方向に集束する第１の４極子レンズが形成され、第３、第４のグリッドにより電子ビームを水平方向に集束、垂直方向に発散する第２の４極子レンズが形成されるカラーブラウン管において、第２、第３のグリッド間に補正グリッドを配置し、これら第２、第３のグリッド間に電子ビームに対する水平方向の集束作用が垂直方向の集束作用よりも強いレンズを形成する構成とし、さらには、電子ビームが偏向される場合、第１、第２のグリッドにより形成される第１の４極子レンズの水平方向の発散作用と第２、第３のグリッド間に形成されるレンズの水平方向の集束作用を打消し合う関係に構成すると、電子ビームが蛍光体スクリーンの周辺部に偏向される場合でも、ビームスポットの横潰れがなく、蛍光体スクリーンのほぼ全域にわたり真円となりかつ小さくでき、大電流域でも水平方向の球面収差を受けにくくするることができ、解像度の良好なカラーブラウン管とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態に係るインライン型カラーブラウン管の電子銃の構成を示す図である。
【図２】上記電子銃の補正グリッドの図である。
【図３】この発明の実施の一形態であるインライン型カラーブラウン管の構成を示す図である。
【図４】上記電子銃における電子ビームの挙動を説明するための図である。
【図５】従来のインライン型カラーブラウン管の電子銃の構成を示す図である。
【符号の説明】
３…蛍光体スクリーン
６B ，６R …一対のサイドビーム
６G …センタービーム
７…電子銃
８…偏向装置
Ｇ1 …制御グリッド
Ｇ2 …スクリーングリッド
Ｇ3 …フォーカスグリッド
Ｇ31…第１のグリッド
Ｇ32…第２のグリッド
Ｇ33…第３のグリッド
Ｇ34…第４のグリッド
Ｇ4 …最終加速グリッド
Ｇs …補正グリッド
Ｋ …カソード
ＤＹ…偏向磁界のレンズ
ＭＬ…主レンズ
ＱＰＬ1 …第１の４極子レンズ
ＱＰＬ2 …第２の４極子レンズ
ＳＬ…レンズ

Claims (2)

1. 同一平面上を通る一列配置の３電子ビームを放出する電子銃を備え、この電子銃が一列配置の３個のカソード、これらカソードから蛍光体スクリーン方向に順次配置された制御グリッド、スクリーングリッドからなる３極部と、上記カソードから放出される電子ビームを集束する複数のグリッドからなる主レンズ部とを有し、上記主レンズ部を形成するグリッドが上記カソードから蛍光体スクリーン方向に順次配置された少なくとも第１、第２、第３、第４のグリッドおよび最終加速グリッドからなり、上記第２、第４のグリッドには上記電子ビームの偏向量に同期して変化する電圧が印加され、上記第１、第２のグリッドにより上記電子ビームを水平方向に発散、垂直方向に集束する第１の４極子レンズが形成され、上記第３、第４のグリッドにより上記電子ビームを水平方向に集束、垂直方向に発散する第２の４極子レンズが形成されるカラーブラウン管において、
   上記第２、第３のグリッド間に補正グリッドが配置され、これら第２、第３のグリッド間に上記電子ビームに対する水平方向の集束作用が垂直方向の集束作用よりも強いレンズが形成されることを特徴とするカラーブラウン管。
2. 電子ビームが偏向される場合、第１、第２のグリッドにより形成される第１の４極子レンズの水平方向の発散作用と第２、第３のグリッド間に形成されるレンズの水平方向の集束作用が打消し合う関係にあることを特徴とする請求項１記載のカラーブラウン管。

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