JP2002050306A - カラー陰極線管 - Google Patents

カラー陰極線管

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JP2002050306A
JP2002050306A JP2000236539A JP2000236539A JP2002050306A JP 2002050306 A JP2002050306 A JP 2002050306A JP 2000236539 A JP2000236539 A JP 2000236539A JP 2000236539 A JP2000236539 A JP 2000236539A JP 2002050306 A JP2002050306 A JP 2002050306A
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electrode
electrostatic quadrupole
focusing
electron beam
electron
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JP2000236539A
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Tomoki Nakamura
智樹 中村
Hirotsugu Sakamoto
博次 坂元
Shinichi Kato
真一 加藤
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Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
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Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/46Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/48Electron guns
    • H01J29/50Electron guns two or more guns in a single vacuum space, e.g. for plural-ray tube
    • H01J29/503Three or more guns, the axes of which lay in a common plane

Abstract

(57)【要約】 【課題】多段分割した集束電極の全長を所定値内とし、
静電四重極の設置位置と感度を適性化することによっ
て、蛍光体スクリーンの広域でフォーカス特性を改善す
る。 【解決手段】最終段主レンズを構成する集束電極G5に
静電四重極と像面湾曲補正レンズを構成する複数の電極
部材G5−1、G5−2、G5−3、G5−4を具備
し、集束電極G5の陽極G6との対向面から静電四重極
の主レンズ側位置までの距離をL2としたとき、7.5
5≦L2≦11.5の関係を持たせた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、陰極線管に係り、
特に電子ビームの偏向に伴う非点収差の補正と像面湾曲
の補正を制御する集束電圧を高くすることなく蛍光体ス
クリーンの広域で良好なフォーカスを得るようにした電
子銃を有するカラー陰極線管に関する。
【0002】
【従来の技術】テレビジョン受像管や情報端末機のモニ
ター管、その他のディスプレイ管等の陰極線管は、電子
銃から発射された電子ビームを蛍光体が形成された蛍光
体スクリーン(以下、単に画面とも言う)上を水平およ
び垂直の2方向に走査して所要の画像を形成する。
【0003】この種のカラー陰極線管に用いられる電子
銃は、蛍光体スクリーンの全域で良好な集束特性(以
下、フォーカス特性とも言う)が得られるように、発射
した電子ビームをその偏向角に応じて蛍光体スクリーン
上にランディングするビームスポット形状の制御を行う
必要がある。
【0004】近年は、パネルの外面を平坦にしたフラッ
ト管(フラットパネル型カラー陰極線管)を実装したモ
ニターやテレビ受像機が実用化されている。特に、対角
方向の有効径が51cmなどの大画面のフラット管では
画面中央部と周辺部の集束(以下、フォーカスとも言
う)差が大きくなってしまう。
【0005】このフォーカス差を低減する対策として、
電子銃を構成する集束電極を複数の電極部材に分割し、
その電極部材の間に静電四重極と像面湾曲補正レンズを
形成して一定電圧のフォーカス電圧と一定電圧に偏向量
に同期して変化するダイナミック電圧を重畳した他のフ
ォーカス電圧を印加することで、偏向角の増大による画
面周辺のフォーカス劣化を改善したものが知られてい
る。なお、以下では、フォーカス電圧を集束電圧とも称
する。
【0006】図19はカラー陰極線管に適用する電子銃
の概略レンズ構成を説明する模式図である。図中、BS
はビーム発生部、PFLはプレフォーカスレンズ、FL
は前段主フォーカスレンズ(以下、前段主集束レンズと
も言う)、ILは像面湾曲補正レンズ、MLは後段主フ
ォーカスレンズ(以下、最終段主集束レンズとも言
う)、SCは蛍光体スクリーンである。
【0007】上記の各レンズは、ビーム発生部BS側か
ら管軸Z−Zに沿って蛍光体スクリーンSC方向に配列
され、ビーム発生部BSで発生した電子ビームBを集束
し、加速して蛍光体スクリーンSCに射突させ、電子ビ
ームスポット(以下、単にビームスポットと称する)を
形成する。
【0008】上記の電子銃は具体的には、陰極(通常、
Kと称する)と制御電極(同、G1)および加速電極
(同、G2)から構成した複数の電子ビームを発生する
ビーム発生部(3極部)と、前記ビーム発生部で発生し
た電子ビームを前記蛍光体スクリーンに向けて集束する
集束電極(同、G3,G4,G5)と陽極(同、G6)
からなる主レンズ部とで構成される。
【0009】そして、この電子銃は、集束電極(G5)
が複数の電極部材に分割された多段のダイナミックフォ
ーカス(MDF)方式であり、分割した電極部材の間に
一定の集束電圧と一定の電圧に偏向量に同期して変化す
るダイナミック電圧を重畳したダイナミック補正電圧を
印加することによって、蛍光体スクリーン上の広域で所
望のフォーカス特性を得るための静電四重極と像面湾曲
補正レンズを形成してある。なお、従来の殆どの電子銃
は非多段のダイナミックフォーカスである。
【0010】図20は複数の電極部材に分割した集束電
極に印加するフォーカス電圧の説明図である。また、図
21は2つのフォーカス電圧を発生するフライバックト
ランスの出力電圧の説明図である。
【0011】図21に示したように、電子銃の集束電極
G5を多段に分割して(ここでは、電極部材A、B、C
の3段)複合レンズ型の電子銃を構成し、電極部材A、
B、Cの中で静電四重極と像面湾曲補正レンズを形成す
る。像面湾曲補正レンズは偏向中心から蛍光体スクリー
ンまでの距離の異なりを補正するもので、静電四重極よ
り蛍光体スクリーン側に配置するのが普通である。
【0012】静電四重極は、この静電四重極を通過する
ビームスポットの断面を制御して蛍光体スクリーン上で
のビームスポット形状を縮小して丸に近いものにする。
【0013】電極部材Bには第1の一定電圧Vf1 を印
加し、電極部材AとCには第2の一定電圧Vf2 に偏向
量に同期して変化するダイナミック電圧dVfを重畳し
た他のフォーカス電圧(Vf2 +dVf)を印加する。
【0014】上記の集束電圧Vf1 、Vf2 +dVfは
図21に示したフライバックトランスFBTで生成され
る。なお、Ebは陽極21に印加するアノード電圧(最
高電圧)、Ec2 は電子銃の他の電極(G2,G4)に
印加する600V程度のプリフォーカス電圧である。
【0015】図22は分割した集束電極の電極部材に印
加するフォーカス電圧の説明図であり、1Vは1垂直偏
向周期(1フレーム周期または1フィールド周期)、1
Hは1水平偏向周期を示す。
【0016】ダイナミック電圧dVfの増大時、すなわ
ち電子ビームの偏向量が大であるときに(画面周辺部へ
の偏向時)、像面湾曲補正レンズにおける電位差が小さ
くなり、レンズ強度が低下する。従って、電子ビームを
集束する力が電子ビーム偏向時に弱くなり、像面湾曲が
補正される。
【0017】この種の従来技術を開示したものとして
は、特開平4−43532号公報、特開平7−1613
09号公報を挙げることができる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術、特
に特開平4−43532号公報に開示された従来の技術
では、陽極に隣接する集束電極を複数の第1電極部材と
複数の第2電極部材に分割し、第1電極部材と第2電極
部材を電子ビーム進行方向に交互に配置し、第1電極部
材と第2電極部材との間でビームの偏向に同期して強度
が変動する電子レンズが形成されるように、第1電極部
材と第2電極部材が電気的に独立した状態で像面湾曲補
正レンズを形成している。
【0019】また、上記変動するダイナミック電圧によ
って電子ビームの断面形状を変形させる非点収差補正用
の非軸対称の電子レンズを主レンズに隣接して形成し、
フォーカス電圧の変動を低く抑えても画面全体で良好な
画像を得ることが出来るようにしている。
【0020】しかし、多段の集束電極を用いた電子銃は
その全長が長くなり、画面上のビームスポット径は縮小
するがフォーカス電圧を高くする必要がある。例えば、
画面対角サイズが51cm、90度偏向のフラット型カ
ラー陰極線管では、その集束電極の長さの増加1mmあ
たりのフォーカス電圧は約0.36%上昇する。
【0021】フォーカス電圧はフライバックトランスで
生成するが、通常、この種の陰極線管の電源に用いるフ
ライバックトランスの出力電圧範囲の定格は陽極電圧の
28%±2%程度であり、集束電極を長くしてフォーカ
ス電圧を高くすると、汎用のフライバックトランスでは
対応ができなくなる。そのため、上記のフォーカス電圧
を低くすることが課題の一つとなっていた。
【0022】本発明の代表的な目的は、多段分割した集
束電極の全長を所定値内とし、静電四重極の設置位置と
感度を適性化することによって、蛍光体スクリーンの広
域でフォーカス特性を改善した電子銃を備えたカラー陰
極線管を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、集束電極に静電四重極と像面湾曲補正レ
ンズを構成する複数の電極部材を具備し、集束電極の陽
極との対向面から静電四重極の陽極側位置までの距離を
L2としたとき、7.55≦L2≦11.5の関係を持
たせた。
【0024】上記の集束電極のうちの静電四重極を形成
する一方の電極の対向面に垂直方向に長軸を持つ縦長状
の電子ビーム通過孔を設け、静電四重極を形成する他方
の電極の対向面に複数の電子ビームのそれぞれを垂直方
向から挟んで管軸方向に前記一方の電極方向に突出する
と共に、一方の電極の電子ビーム通過孔の長軸方向両端
に突出端を挿入した各一対の水平補正電極板を設け、水
平補正電極板の管軸方向の電極長をL5、当該水平補正
電極板の各一対の垂直方向間隔をL6としたとき、0.
0206≦L5/(L62.7 )≦0.0306の関係を
持たせた。
【0025】上記の集束電極のうちの静電四重極を形成
する一方の電極の対向面に垂直方向に長軸を持つ縦長状
の電子ビーム通過孔を設けると共に、静電四重極を形成
する他方の電極の対向面に水平方向に長軸を持つ横長状
の電子ビーム通過孔を設け、集束電極の陽極との対向面
から静電四重極の陽極側位置までの距離をL2としたと
き、7.55≦L2≦11.5とした。
【0026】集束電極のうちの静電四重極を形成する一
方の電極の対向面に複数の電子ビームのそれぞれを水平
方向から挟んで管軸方向に対向する他方の電極方向に突
出する垂直補正電極板を備え、静電四重極を形成する他
方の電極の対向面に複数の電子ビームを垂直方向から挟
んで管軸方向に沿って一方の電極方向に突出すると共に
垂直補正電極板と重畳する如く設置した水平補正電極板
を備え、前記垂直補正電極板の管軸方向の電極長をL
3、前記水平補正電極板の管軸方向の電極長をL4とし
たとき、2.18≦(L3+L4)/2≦2.78の関
係を持たせた。
【0027】上記静電四重極を形成する一方の電極の対
向面と他方の電極の対向面の間隔を1mm以下とし、ま
た一方の電極の対向面に形成した縦長状の電子ビーム通
過孔の短軸側端部の幅をW1、前記他方の電極の対向面
に形成した横長状の電子ビーム通過孔の短軸側端部の幅
をW2としたとき、2.00≦(W1+W2)/2≦
3.80の関係を持たせた。
【0028】上記構成としたことで、広範囲の電流域
で、かつ広範囲の画面領域で良好なフォーカスを得るこ
とができる。また、集束電極の限られた全長において静
電四重極の設置位置と感度が適性化でき、蛍光体スクリ
ーンの広域で電子銃のフォーカス特性が改善できる。
【0029】本発明は、上記の構成および後述する実施
例の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想
を逸脱することなく、種々の変更が可能である。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例の図面を用いて詳細に説明する。
【0031】図1は本発明によるカラー陰極線管に用い
る電子銃の第1実施例の構成を説明する一部を断面で示
す側面図である。
【0032】この電子銃は、陰極Kと制御電極である第
1電極G1、加速電極である第2電極G2から構成した
電子ビーム発生部と、第2電極G2および第3電極G3
から構成したプリフォーカスレンズと、第3電極G3と
第4電極G4および第5電極G5からなる前段主レンズ
と、集束電極である第5電極G5および陽極である第6
電極G6からなる後段主レンズ(最終段主レンズ)で構
成されている。
【0033】これらの各電極は一対のビーディングガラ
ス(マルチフォームガラス)BGに埋設して所定の配置
で固定されている。なお、第6電極G6の先端には、所
謂シールドカップが取付けられるが、図示は省略した。
【0034】第5電極G5は、第1の電極部材G5−
1、第2の電極部材G5−2、第3の電極部材G5−
3、第4の電極部材G5−4に分割されている。以下、
第6電極G6と対向して最終段主レンズを形成する第5
電極G5の第4の電極部材G5−4をG5トップ電極と
も称する。
【0035】第1の電極部材G5−1と第2の電極部材
G5−2の間、第2の電極部材G5−2と第3の電極部
材G5−3の間には静電四重極が設けてあり、第3の電
極部材G5−3とG5トップ電極である第4の電極部材
G5−4の間には像面湾曲補正レンズが形成されてい
る。そして、Lは第5電極G5の全長(mm)を示す。
【0036】図2は図1に示した電子銃における静電四
重極を形成する電極の正面図である。図2(a)は静電
四重極を形成する第5電極の第3の電極部材G5−3を
図1の矢印A−A方向に見た正面図、図2(b)は静電
四重極レンズを形成する第5電極の第2の電極部材G5
−2を図1の矢印B−B方向に見た正面図である。
【0037】陰極Kと制御電極(第1電極)G1および
加速電極(第2電極)G2で複数の電子ビーム(本実施
例では3本)を発生するビーム発生部を構成する。ビー
ム発生部で発生した電子ビームは、第3電極G3、第4
電極G4および隣接する第5電極の第1電極部材G5−
1で形成される前段主レンズと、第1電極部材G5−1
〜G5トップ電極からなる第5電極G5を通って前段の
集束作用及び非点収差補正作用を受け、集束した電子ビ
ームを第5電極G5のG5トップ電極と第6電極G6の
対向間隙に形成される最終段主レンズで更に集束、加速
されて蛍光体スクリーンに射突する。
【0038】第5電極G5の第1の電極部材G5−1と
第2の電極部材G5−2との間に第1の静電四重極が形
成される。また、第2の電極部材G5−2と第3の電極
部材G5−3との間に第2の静電四重極が形成される。
【0039】さらに、第3の電極部材G5−3と第4の
電極部材G5−4との間に像面湾曲補正レンズが形成さ
れる。
【0040】そして、最終段主レンズを形成する第5電
極G5はカップ状電極で構成され、当該カップ状電極の
垂直方向径をV(mm)とし、前記第5電極G5の管軸
方向の全長をL(mm)としたとき、 31≦L≦4.7V−9.3≦43 としてある。なお、主レンズを形成する第6電極G6も
カップ状電極で構成され、その垂直方向径も第5電極G
5と同様にV(mm)とするのが一般的である。
【0041】本実施例では、最終段主集束レンズを形成
するG5トップ電極の第6電極G6との対向面から静電
四重極までの距離L2を、 7.55≦L2≦11.5 としてある。
【0042】上記集束レンズを構成する第5電極G5の
うちの静電四重極を形成する一方の電極である第3の電
極部材G5−3の第2の電極部材G5−2との対向面に
垂直方向に長軸を持つ鍵孔状の電子ビーム通過孔BHK
を有している。
【0043】また、静電四重極を形成する他方の電極で
ある第5電極G5の第2の電極部材G5−2の第3の電
極部材G5−3との対向面には、複数(ここでは、3
本)の電子ビーム(電子ビーム通過孔BHR)のそれぞ
れを垂直方向から挟んで管軸方向に上記一方の電極であ
る第3の電極部材G5−3方向に突出する各一対の水平
補正電極板QPHを備えている。
【0044】上記第5電極G5の第2の電極部材G5−
2の第3の電極部材G5−3との対向面に形成した垂直
方向に長軸を持つ鍵孔状の電子ビーム通過孔BHKの長
軸方向両端内に水平補正電極板QPHの突出端を挿入し
て静電四重極を形成している。
【0045】そして、上記水平補正電極板QPHの管軸
方向の電極長L5と水平補正電極板の各一対の垂直方向
間隔L6を、 0.0206≦L5/(L62.7 )≦0.0306・・・・・(1) で示される関係とした。
【0046】一方、第5電極G5の管軸方向の全長L
(mm)を、第5電極G5の垂直方向径Vに関して、 31≦L≦4.7V−9.3≦43・・・・・・・・・・・・・(2) とした。
【0047】この構成により、静電四重極の感度が最適
化され、蛍光体スクリーンの広域で好適なフォーカス特
性が得られる。また、第5電極G5の管軸方向の全長L
を(2)式に規定した範囲とすることにより、カラー陰
極線管におけるフォーカス電圧を一定にすることがで
き、画面広域でジャストフォーカスを得ることができ
る。
【0048】次に、上記実施例の効果が得られる根拠に
ついて説明する。この種の電子銃では、図3に示したよ
うに、一端にレーストラック状の単一開口を有するカッ
プ状電極と板状の内部電極をもつ。
【0049】すなわち、図3は図1に示した電子銃の第
5電極G5を構成するG5トップ電極の説明図で、
(a)は第5電極G5の第6の電極G6側から見たG5
トップ電極の正面図、(b)はその内部構造を説明する
ための第6電極G6と共に示した断面図である。
【0050】このG5トップ電極は、第6電極G6と同
様のカップ状電極の内部に板状の電極(内部電極)G5
aを備えている。この内部電極G5aには水平方向に3
個の電子ビーム通過孔G5hを有している。
【0051】一般的に、ネック径が29.1mmのカラ
ー陰極線管に収容する電子銃の場合、内部に設置した板
状の内部電極G5aのG5トップ電極の第6電極側底部
からの後退量Dは、3.5mm〜4.5mm程度であ
る。
【0052】このG5トップ電極の電極長L1が短い
と、当該G5トップ電極のレーストラック状の単一の電
子ビーム通過孔が内部電極G5aに接近し、電子銃の特
性に影響を及ぼす。第4の電極部材G5−4と第6電極
G6の間に形成される主レンズの電界は、内部電極G5
aの後退量の1.5倍程度まで第4の電極部材G5−4
の内部に浸透する。
【0053】さらに、内部電極G5aには、電子銃の組
立て時のガイドとなる孔AHを有する。この内部電極G
5aの厚みは、電子銃の組立て時における部品変形を考
えると、少なくとも0.5mm以上を必要とする。この
ため、G5トップ電極の電極長L1は、最短でも3.5
×1.5+0.5=5.75(mm)となる。
【0054】一般に、電子レンズは電極間のギャップが
小さい程強くなる。このため、像面湾曲補正レンズのギ
ャップは小さい程感度が上昇する。しかし、接近し過ぎ
ると電極間の耐電圧が劣化するため、通常は0.3mm
〜1.0mmとしている。
【0055】図4は本発明によるカラー陰極線管に用い
る電子銃の第2実施例の構成を説明する一部を断面で示
す側面図である。
【0056】この電子銃は、陰極Kと制御電極である第
1電極G1、加速電極である第2電極G2から構成した
電子ビーム発生部と、第2電極G2及び第3電極G3か
ら構成したプリフォーカスレンズと、第3電極G3と第
4電極G4及び第5電極G5からなる前段主レンズと、
集束電極である第5電極G5および陽極である第6電極
G6からなる後段主レンズ(最終段主レンズ)で構成さ
れている。
【0057】これらの各電極は一対のビーディングガラ
ス(マルチフォームガラス)BGに埋設して所定の配置
で固定されている。なお、第6電極G6の先端には、所
謂シールドカップが取付けられるが、図示は省略した。
【0058】第5電極G5は、第1の電極部材G5−
1、第2の電極部材G5−2、第3の電極部材G5−
3、第4の電極部材G5−4(G5トップ電極)に分割
されている。
【0059】第1の電極部材G5−1と第2の電極部材
G5−2の間、第2の電極部材G5−2と第3の電極部
材G5−3の間には静電四重極が設けてあり、第3の電
極部材G5−3とG5トップ電極である第4の電極部材
G5−4の間には像面湾曲補正レンズが形成されてい
る。そして、Lは第5電極G5の全長(mm)を示す。
【0060】図5は図4に示した電子銃における静電四
重極を形成する電極の正面図である。図5(a)は静電
四重極を形成する第5電極の第3の電極部材G5−3を
図4の矢印A−A方向に見た正面図、図5(b)は静電
四重極を形成する第5電極の第2の電極部材G5−2を
図4の矢印B−B方向に見た正面図である。
【0061】陰極Kと制御電極(第1電極)G1および
加速電極(第2電極)G2で複数の電子ビーム(本実施
例では3本)を発生するビーム発生部を構成する。ビー
ム発生部で発生した電子ビームは、第3電極G3、第4
電極G4および隣接する第5電極の第1電極部材G5−
1で形成される前段主レンズと、第1電極部材G5−1
〜G5トップ電極からなる第5電極G5を通って前段の
集束作用及び非点収差補正作用を受け、集束した電子ビ
ームを第5電極G5のG5トップ電極と第6電極G6の
対向間隙に形成される最終段主レンズで更に集束、加速
されて蛍光体スクリーンに射突する。
【0062】第5電極G5の第1の電極部材G5−1と
第2の電極部材G5−2との間に第1の静電四重極が形
成される。また、第2の電極部材G5−2と第3の電極
部材G5−3との間に第2の静電四重極が形成される。
【0063】さらに、第3の電極部材G5−3とG5ト
ップ電極との間に像面湾曲補正レンズが形成される。
【0064】そして、最終段主レンズを形成する第5電
極G5はカップ状電極で構成され、当該カップ状電極の
垂直方向径をV(mm)とし、前記第5電極G5の管軸
方向の全長をL(mm)としたとき、 31≦L≦4.7V−9.3≦43 としてある。なお、主レンズを形成する第6電極G6も
カップ状電極で構成され、その垂直方向径も第5電極G
5と同様にV(mm)とするのが一般的である。
【0065】集束レンズを構成する第5電極G5のうち
の第2の静電四重極を形成する一方の電極である第3電
極部材G5−3の第2電極部材G5−2との対向面に垂
直方向に長軸を持つ鍵孔状の電子ビーム通過孔BHVを
有している。また、静電四重極レンズを形成する他方の
電極である第2電極部材G5−2の第3電極部材G5−
3との対向面に水平方向に長軸を持つ鍵孔状の電子ビー
ム通過孔BHHを有している。
【0066】そして、上記の鍵孔状の電子ビーム通過孔
BHVとBHHの対向間隙に静電四重極が形成される。
集束電極G5の陽極G6との対向面から上記静電四重極
の最終段主レンズ側位置までの距離をL2としたとき、
L2を 7.55≦L2≦11.5 の関係に設定した。
【0067】図6は本発明によるカラー陰極線管に用い
る電子銃の第3実施例の構成を説明する一部を断面で示
す側面図である。この電子銃も、陰極Kと制御電極であ
る第1電極G1、加速電極である第2電極G2から構成
した電子ビーム発生部と、第2電極G2及び第3電極G
3から構成したプリフォーカスレンズと、第3電極G3
と第4電極G4及び第5電極G5からなる前段主レンズ
と、集束電極である第5電極G5及び陽極である第6電
極G6からなる後段主レンズ(最終段主レンズ)で構成
されている。
【0068】これらの各電極は一対のビーディングガラ
ス(マルチフォームガラス)BGに埋設して所定の配置
で固定されている。なお、第6電極G6の先端には、所
謂シールドカップが取付けられるが、図示は省略した。
【0069】第5電極G5は、第1の電極部材G5−
1、第2の電極部材G5−2、第3の電極部材G5−
3、第4の電極部材G5−4(G5トップ電極)に分割
されている。
【0070】第1の電極部材G5−1と第2の電極部材
G5−2の間、第2の電極部材G5−2と第3の電極部
材G5−3の間には静電四重極が設けてあり、第3の電
極部材G5−3とG5トップ電極である第4の電極部材
G5−4の間には像面湾曲補正レンズが形成されてい
る。そして、Lは第5電極G5の全長(mm)を示す。
【0071】図7は図6の第2の静電四重極を構成する
第5電極G5の第3電極部材G5−3と第2電極部材G
5−2の正面図であり、(a)は図6の矢印A−A方向
に見た第3電極部材G5−3の正面、(b)は図6の矢
印B−B方向に見た第2電極部材G5−2の正面を示
す。また、図8は図7に示した第3電極部材G5−3と
第2電極部材G5−2の対向部に静電四重極を形成する
電極構造の説明図である。
【0072】上記の集束レンズを構成する電極のうちの
第2の静電四重極を形成する一方の電極である第3電極
部材G5−3の内部には、複数の電子ビームのそれぞれ
を水平方向から挟んで管軸方向で陰極方向に突出する複
数の垂直補正電極板QPVを備えている(図7(a)参
照)。
【0073】また、他方の電極である第2電極部材G5
−2の内部には、第3電極部材G5−3との対向面に複
数の電子ビームを垂直方向から挟んで管軸方向に沿って
上記一方の電極である第3電極部材G5−3方向に突出
すると共に上記垂直補正電極板QPVと重畳する如く、
すなわち垂直補正電極板QPVを垂直方向から挟むよう
に設置した一対の水平補正電極板QPHを備えている
(図7(b)参照)。この様子を図8に示す。垂直補正
電極板QPVと一対の水平補正電極板QPHを図8のよ
うに組み合わせた形式を重畳型静電四重極と言う。
【0074】そして、上記垂直補正電極板QPVの管軸
方向の電極長をL3、水平補正電極板QPHの管軸方向
の電極長をL4としたとき、L3+L4について、 2.18≦(L3+L4)/2≦2.78 の関係に設定した。
【0075】図9は像面湾曲補正レンズと静電四重極と
の距離が多段ダイナミックフォーカス電圧(DF電圧)
に与える影響を解析した結果の説明図である。なお、こ
のDF電圧は非多段ダイナミックフォーカス(MDF)
の電子銃における解析値で正規化したパーセンテージで
示す。
【0076】図9に示されたように、像面湾曲補正レン
ズと静電四重極との距離が近過ぎるとDF電圧が増大す
る。DF電圧は水平偏向に同期して印加するため、電圧
が高いと高速の偏向に対応し難くなる。このため、この
電圧が低いことが望ましい。
【0077】DF電圧を最小値とするには、像面湾曲補
正レンズと静電四重極の距離が1.5mm以上であるこ
とが必要である。
【0078】図10は図1に示した電子銃を画面対角方
向の有効径が51cmのカラー陰極線管に適用した場合
の第5電極のトップ電極の電極長に対するダイナミック
フォーカス電圧の変化を解析した結果の説明図である。
なお、ダイナミックフォーカス電圧(DF電圧)は、第
5電極のトップ電極の電極長L1を7.5mmとした時
の値で正規化したものである。
【0079】図10に示したように、第5電極のトップ
電極の電極長L1が9.5mmを越えるとダイナミック
フォーカス電圧(DF電圧)が急激に増大する。像面湾
曲補正レンズを最終段主レンズに近づけて像面湾曲補正
レンズと静電四重極との距離を取るには、像面湾曲補正
レンズを最終段主レンズ側に最も近づけて配置すること
が必然となる。このことから、G5トップ電極の第6電
極G6との対向面から静電四重極の第6電極G6側位置
までの距離L2は7.55mm以上必要となる。
【0080】図11はG5トップ電極の第6電極G6と
の対向面から静電四重極の第6電極G6側位置までの距
離L2と静電四重極感度の関係を解析した結果の説明図
である。図11から、上記L2が11.5を越えると静
電四重極感度は急激に劣化するのが分かる。なお、ここ
で言う感度とは、DF電圧0Vに対するDF電圧を50
0V印加したときの主レンズにおけるビーム変形率であ
る。
【0081】静電四重極の感度を上げるために、静電四
重極部を長くする、静電四重極部を複数設ける等、構造
的に強化する手段はあるが、強い静電四重極は偏向磁界
による非点収差をキャンセルするだけでなく、ビーム断
面形状を大きく変形させてしまうため、かえってフォー
カスを劣化させる場合がある。そのため、上記L2は1
1.5mm以下とする必要がある。
【0082】次に、静電四重極の最適化について説明す
る。図12は重畳型の静電四重極を採用した場合のフォ
ーカス電圧変動量を解析した結果の説明図であり、(L
3+L4)/2をパラメータとしてDF電圧を最適化し
たときの画面コーナー部における縦線ジャストフォーカ
ス電圧から画面中央部における縦線ジャストフォーカス
電圧を差し引いたものを解析した結果を示す。
【0083】上記の縦線ジャストフォーカス電圧差は、
+方向に大き過ぎると画面周辺のフォーカスが劣化して
縦線にハローが発生し、−方向に大き過ぎると画面周辺
のフォーカスが劣化して縦線にブルーミングが生じる。
したがって、このジャストフォーカス電圧差は図12の
Aで示した±300Vの範囲である必要がある。
【0084】この結果、(L3+L4)/2の範囲は、
図12にBで示した 2.18≦(L3+L4)/2≦2.78 となる。
【0085】次に、図1に示した一方の鍵孔状の電子ビ
ーム通過孔に水平補正電極板の突出端を挿入した形式の
静電四重極を用いた場合について説明する。
【0086】図13は図2に示した静電四重極の水平補
正板QPHの垂直方向間隔L6をパラメータとし、水平
補正板QPHの管軸方向長さL5を変化させ、これを重
畳型の静電四重極に換算したときの(L3+L4)/2
の値の説明図である。
【0087】静電四重極の作用は水平補正板QPHの管
軸方向長さL5に比例するが、垂直方向間隔L6によっ
ては弱くなる。また、垂直方向間隔L6が大きくなるほ
ど、このL6による感度の低下は大きくなる。
【0088】このことから、感度をL5/L6n に比例
すると仮定し、エクセルで相関係数が最大となるように
nの値を求めると、n=2.7となる。図14にこの関
係を示す。なお、図15は図14の拡大図である。
【0089】このとき、重畳型の静電四重極におけるL
3/L42.7 の値は 0.0206≦(L3/L42.7 )≦0.0306 となる。
【0090】図16は上記nの値を求めた次数と相関係
数の関係の説明図である。次数nが1から増加するに従
って相関係数が1に近づき、2.7で最も1に接近す
る。その後の次数nの増加により相関係数は減少する。
【0091】また、図4と図5に示した鍵孔型の電子ビ
ーム通過孔を対向させた静電四重極では、対向する二つ
の電極の間隔が1.0mm以下の場合に、図5の鍵孔の
寸法W1とW2について、(W1+W2)/2と重畳型
の図6の静電四重極の水平補正電極板と垂直補正板の寸
法L3とL4についての(L3+L4)/2との対応関
係を解析したところ、 2.00≦(W1+W2)/2≦3.80 となった。その解析結果を図17に示す。
【0092】上記した実施例の電子銃における具体的な
数値例を挙げれば、次のとおりである。第5電極G5の
電極長Lを32.5mm〜33.5mm、G5トップ電
極の電極長L1を7.5mmとしたとき、 (1)重畳型の静電四重極の場合、L2=10.7m
m、L3=3.0mm、L4=2.1mm、(L3+L
4)/2=2.55 (2)鍵孔型の静電四重極の場合、L2=9.0mm、
W1=W2=(W1+W2)/2=3.0 とする。これは一例であり、製品として実現する電子銃
の場合、主レンズ電極の垂直方向径Vは10mmとし、
有効画面の対角径が51cmのフラットパネル型カラー
陰極線管を汎用のフライバックトランスを用いてテレビ
受像機やモニターを実現できる。
【0093】図18は本発明によるカラー陰極線管の全
体構成を説明する模式断面図である。このカラー陰極線
管はパネル1の外面1aの等価曲率半径が内面1bのそ
れより大なるフラットパネル型カラー陰極線管である。
【0094】パネル1の内面1bには3色の蛍光体が塗
布されてスクリーン4(画面)を形成している。この蛍
光体スクリーン4に近接してシャドウマスク構体50が
設置されている。シャドウマスク構体50は、例えば
1.1mm厚の鉄系金属製のマスクフレーム6に0.1
3mm厚のアンバー材をプレス成形してなるシャドウマ
スク5を溶接してなり、マスクフレーム6の側面にスプ
リング材を持つ懸架機構7が取り付けられ、これをパネ
ル1の内側壁に埋設したスタッドピン8に係合させて所
定の位置に装架されている。
【0095】パネル1は漏斗状のファンネル2の大径開
口に接着され、ファンネル2の小径側はネック3に連接
している。ネック3の内部には3本の電子ビームBを出
射する電子銃10が収納されている。この電子銃10は
前記実施例で説明したものである。
【0096】ネック3の周囲には色純度補正等の外部磁
気装置12が設置されている。そして、ファンネル2と
ネック3の遷移領域(ファンネルのネック側)には偏向
ヨーク11が外装され、3本の電子ビームBを水平方向
と垂直方向の2方向に偏向し、スクリーン4上に2次元
の画像を再生する。なお、マスクフレーム6のネック側
には地磁気等の外部磁気から電子ビームBを遮蔽するた
めの磁気シールド9が固定されている。
【0097】上記カラー陰極線管によれば、有効対角サ
イズが例えば51cmの画面をもつ、所謂大画面で高精
細な画像表示が可能となる。しかし、本発明は上記以外
の対角サイズのカラー陰極線管にも適用できることは言
うまでもない。
【0098】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の一実施例
によれば、多段分割した集束電極の全長を所定値内と
し、静電四重極の設置位置と感度を適性化することによ
って、蛍光体スクリーンの全域でフォーカス特性を改善
した電子銃を備えたカラー陰極線管を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるカラー陰極線管に用いる電子銃の
第1実施例の構成を説明する一部を断面で示す側面図で
ある。
【図2】図1に示した電子銃における静電四重極を形成
する電極の正面図である。
【図3】図1に示した電子銃の第5電極G5を構成する
G5トップ電極の説明図である。
【図4】本発明によるカラー陰極線管に用いる電子銃の
第2実施例の構成を説明する一部を断面で示す側面図で
ある。
【図5】図4に示した電子銃における静電四重極を形成
する電極の正面図である。
【図6】本発明によるカラー陰極線管に用いる電子銃の
第3実施例の構成を説明する一部を断面で示す側面図で
ある。
【図7】図6の第2の静電四重極を構成する第5電極G
5の第3電極部材G5−3と第2電極部材G5−2の正
面図である。
【図8】図7に示した第3電極部材G5−3と第2電極
部材G5−2の対向部に静電四重極を形成する電極構造
の説明図である。
【図9】像面湾曲補正レンズと静電四重極との距離が多
段ダイナミックフォーカス電圧(DF電圧)に与える影
響を解析した結果の説明図である。
【図10】図1に示した電子銃を有効径が51cmのカ
ラー陰極線管に適用した場合の第5電極のトップ電極の
電極長に対するダイナミックフォーカス電圧の変化を解
析した結果の説明図である。
【図11】G5トップ電極の第6電極G6との対向面か
ら静電四重極の第6電極G6側位置までの距離L2と静
電四重極感度の関係を解析した結果の説明図である。
【図12】重畳型の静電四重極を採用した場合のフォー
カス電圧変動量を解析した結果の説明図である。
【図13】図2に示した静電四重極の水平補正板QPH
の垂直方向間隔L6をパラメータとし、水平補正板QP
Hの管軸方向長さL5を変化させ、これを重畳型の静電
四重極に換算したときの(L3+L4)/2の値の説明
図である。
【図14】エクセルで相関係数が最大となるようにnの
値を求めるための説明図である。
【図15】図14の拡大図である。
【図16】nの値を求めた次数と相関係数の関係の説明
図である。
【図17】鍵孔型の電子ビーム通過孔を対向させた静電
四重極における鍵孔の寸法と重畳型の静電四重極の水平
補正電極板と垂直補正板の寸法の対応関係を解析した結
果の説明図である。
【図18】本発明によるカラー陰極線管の全体構成を説
明する模式断面図である。
【図19】本発明のカラー陰極線管に適用する電子銃の
概略レンズ構成を説明する模式図である。
【図20】複数の電極部材に分割した集束電極に印加す
るフォーカス電圧の説明図である。
【図21】2つのフォーカス電圧を発生するフライバッ
クトランスの出力電圧の説明図である。
【図22】分割した集束電極の電極部材に印加するフォ
ーカス電圧の説明図である。
【符号の説明】
K カソード G1 第1電極 G2 第2電極 G3 第3電極 G4 第4電極 G5 第5電極 G5−1 第1の電極部材 G5−2 第2の電極部材 G5−3 第3の電極部材 G5−4 第4の電極部材(第5電極のトップ電極:G
5トップ電極) G6 第6電極 BG ビーディングガラス 1 パネル 2 ファンネル 3 ネック 4 蛍光スクリーン(画面) 50 シャドウマスク構体 5 シャドウマスク 6 マスクフレーム 7 懸架機構 8 スタッドピン 9 磁気シールド 10 電子銃 11 偏向ヨーク 12 外部磁気装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂元 博次 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 加藤 真一 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 Fターム(参考) 5C041 AA03 AA12 AB07 AC02 AC05 AC06 AC26 AC35 AC40 AD02 AD03 AE01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内面に蛍光体スクリーンを有するパネルと
    水平方向に複数の電子ビームを出射する電子銃を収容す
    るネックおよび前記パネルとネックを連接するファンネ
    ルとで構成した真空外囲器を持ち、 前記ファンネルの前記ネック側に前記電子ビームを水平
    方向と垂直方向に偏向する偏向装置を外装したカラー陰
    極線管であって、 前記電子銃が、前記陰極と制御電極および加速電極から
    構成した複数の電子ビームを発生するビーム発生部と、
    前記ビーム発生部で発生した電子ビームを前記蛍光体ス
    クリーンに向けて集束する集束電極と、陽極からなる主
    レンズ部とを管軸方向に配列してなり、 前記集束電極に静電四重極と像面湾曲補正レンズを構成
    する複数の電極部材を具備し、 前記集束電極の前記陽極との対向面から前記静電四重極
    の前記陽極側位置までの距離をL2としたとき、 7.55≦L2≦11.5 であることを特徴とするカラー陰極線管。
  2. 【請求項2】前記集束電極のうちの前記静電四重極を形
    成する一方の電極の対向面に垂直方向に長軸を持つ縦長
    状の電子ビーム通過孔を有し、前記静電四重極を形成す
    る他方の電極の対向面に複数の電子ビームのそれぞれを
    垂直方向から挟んで管軸方向に前記一方の電極方向に突
    出する各一対の水平補正電極板を備え、 前記一方の電極の電子ビーム通過孔の長軸方向両端に前
    記水平補正電極板の突出端を挿入してなり、 前記水平補正電極板の管軸方向の電極長をL5、当該水
    平補正電極板の各一対の垂直方向間隔をL6としたと
    き、 0.0206≦L5/(L62.7 )≦0.0306 であることを特徴とする請求項1記載のカラー陰極線
    管。
  3. 【請求項3】前記集束電極のうちの前記静電四重極を形
    成する一方の電極の対向面に垂直方向に長軸を持つ縦長
    状の電子ビーム通過孔を有し、前記静電四重極を形成す
    る他方の電極の対向面に水平方向に長軸を持つ横長状の
    電子ビーム通過孔を有し、 前記集束電極の前記陽極との対向面から前記静電四重極
    の前記陽極側位置までの距離をL2としたとき、 7.55≦L2≦11.5 であることを特徴とする請求項1記載のカラー陰極線
    管。
  4. 【請求項4】前記集束電極のうちの前記静電四重極を形
    成する一方の電極の対向面に複数の電子ビームのそれぞ
    れを水平方向から挟んで管軸方向に対向する他方の電極
    方向に突出する垂直補正電極板を備え、 前記静電四重極を形成する他方の電極の対向面に複数の
    電子ビームを垂直方向から挟んで管軸方向に沿って前記
    一方の電極方向に突出すると共に前記垂直補正電極板と
    重畳する如く設置した水平補正電極板を備え、 前記垂直補正電極板の管軸方向の電極長をL3、前記水
    平補正電極板の管軸方向の電極長をL4としたとき、 2.18≦(L3+L4)/2≦2.78 であることを特徴とする請求項1記載のカラー陰極線
    管。
  5. 【請求項5】前記静電四重極を形成する一方の電極の対
    向面と他方の電極の対向面の間隔が1mm以下であり、 前記一方の電極の対向面に形成した縦長状の電子ビーム
    通過孔の短軸側端部の幅をW1とし、前記他方の電極の
    対向面に形成した横長状の電子ビーム通過孔の短軸側端
    部の幅をW2としたとき、 2.00≦(W1+W2)/2≦3.80 であることを特徴とする請求項3記載のカラー陰極線
    管。
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