JP2804052B2

JP2804052B2 - カラー受像管装置

Info

Publication number: JP2804052B2
Application number: JP63297265A
Authority: JP
Inventors: 武敏下間; 英治蒲原; 繁菅原; 慈郎下河邉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-11-25
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: JPH02144831A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、カラー受像管装置に係り、特にインライ
ン配列された３本の電子ビームを、これらの電子ビーム
に共通な大口径電子レンズにより集束並びに集中させる
電子銃を有するカラー受像管装置に関する。

（従来の技術）一般にカラー受像管装置は第５図に示すように構成さ
れ、真空外囲器１はフェースプレート３と、このフェー
スプレート３の側壁部3aに接合されたファンネル４と、
このファンネル４に接合されたネック５とから形成され
ている。

そして、フェースプレート３の内面には蛍光体からな
り膜状のスクリーン２が形成され、このスクリーン２と
所定間隔をもって多数のアパーチャ８を有するシャドウ
マスク９が設けられている。又、ネック５内には電子銃
６が装着されている。

更に、ファンネル４の内面からネック５内面の一部に
かけて、内部導電膜10が一様に塗布され、ファンネル４
の外面には外部導電膜11が一様に塗布され、ファンネル
４の外面の一部に陽極端子（図示せず）が設けられてい
る。

尚、ファンネル４からネック５にかけて、外側には偏
向ヨーク７が装着されている。

スクリーン２は、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体及
び青色発光蛍光体がストライプ状又は点状に多数塗布さ
れてなり、動作時に電子銃６から出た３本の電子ビーム
B_R、B_G及びB_Bはシャドウマスク９により選択されて、そ
れぞれの蛍光体を衝撃し、これを発光させる。

又、電子銃６はインライン配列の平行な３本の電子ビ
ームB_R、B_G及びB_Bを発生、加速並びに制御するための電
子ビーム形成部GEと、これらの電子ビームを集束、集中
させるための主電子レンズ部MLを有している。そして、
３本の電子ビームB_R、B_G及びB_Bを偏向ヨーク７によりス
クリーン２全面に偏向走査することにより、ラスタを形
成する。

ところで、３電子ビームを集中させる方法は、例えば
米国特許第2,957,106号明細書に示されているように、
カソード（陰極）から射出される電子ビームを初めから
傾斜して集中する技術があり、又、米国特許第3,772,55
4号明細書に示されているように、電子銃電極に設けら
れた３電子ビーム通過用開口のうち一部電極の両側の開
口を電子銃の中心軸から僅かに外側へ偏芯させることに
より、電子ビームの集中を行なっている技術があり、い
ずれも広く採用されている。

偏向ヨーク７は、基本的には電子ビームを水平方向に
偏向する水平偏向磁界を発生するための水平偏向コイル
と、電子ビームを垂直方向に偏向する垂直偏向磁界を発
生するための垂直偏向コイルとを有している。実際のカ
ラー受像管装置においては、電子ビームを偏向した時
に、３電子ビームスポットのスクリーン２での集中が崩
れてくるので、この集中の崩れを防止するため、工夫が
施されている。

これは、コンバージェンス・フリーシステムと称さ
れ、水平偏向磁界をピンクッション形、垂直偏向磁界を
バレル形にすることにより、スクリーン２全域におい
て、３電子ビームが集中するようにしたものである。

以上述べたように、カラー受像管装置は多くの開発技
術の採用により品位は向上しているが、管の大形化、高
品位化が普及するにつれて、新たな問題がクローズアッ
プされつつある。

即ち、電子ビームのスクリーン２上でのビームスポ
ット径の問題、偏向された時のスクリーン２の周辺部
での電子ビームスポットの歪の問題、スクリーン２全
面でのコンバージェンスの問題がある。

管が大形になると、電子銃６からスクリーン２までの
距離が長くなり、電子レンズの電子光学的倍率が大きく
なって、スクリーン２上でのビームスポット径を大きく
してしまい、解像度を劣化させてしまう。ビームスポッ
ト径を小さくするには、電子銃６の電子レンズの性能を
向上させねばならない。

一般に、主電子レンズ部は開口を有する複数の電極が
同軸上に配置され、それぞれ所定の電位が印加されるこ
とによって形成される。このような静電レンズは、電極
構成の違いにより幾つかの種類があるが、基本的には電
極開口径を大きくした大口径レンズを形成させるか、又
は電極間の距離を長くして緩やかな電位変化にして長焦
点レンズを形成することにより、レンズ性能を向上させ
ることが出来る。

しかし、カラー受像管の電子銃６は、一般に細いガラ
ス円筒であるネック５内に封入されるため、先ず電極の
開口、即ち、レンズ口径が物理的に制約される。又、電
極間に形成される集束電界が、ネック５内の他の不所望
な電界の影響を受けないようにするために、電極間の距
離が制限される。

特に、シャドウマスク型カラー受像管のように３本の
電子銃がデルタ配列やインライン配列として一体化した
場合には、前述したように電子銃間隔Sgが小さなもの
程、３本のビームをスクリーン２全面の近傍で一点に集
中させ易い。又、偏向電力が小さいという利点があるの
で、電子銃間隔Sgを小さくするために、電極の開口は更
に小さくせざるを得ない。

そこで、同一平面上に並んだ３個の電子レンズを完全
に重ね合わせて大きな電子レンズとし、この大口径電子
レンズにより電子レンズ性能を最大限に発揮させようと
する方法が考えられる。

第６図は、これを光学的に図示したものである。図に
示す通り、映し出される電子ビームのコアは小さくなる
が、電子ビーム全体で見ると、未だ不十分な結果であ
る。即ち、電子銃間隔つまりビーム間隔がSgである３本
の平行電子ビームB_R、B_G及びB_Bが１個の共通大口径電子
レンズLELを通過すると、第６図のように中央の電子ビ
ームB_Gが適性集束した状態では、両側の電子ビームB_R、
B_Bは過集束状態、且つ過集中状態となると共に大きなコ
マ収差を伴ない、スクリーン101上では、３本のビーム
スポットSP_R、SP_G、及びSP_Bは大きく離れ、両側のビー
ムは歪む。

これら３本の電子ビームの集中状態を合わせ、コマ収
差分を減少させるためには、電子レンズLELのレンズ口
径Ｄに対する３本のビーム間隔Sgを或る程度小さくして
ゆけば、実用上問題はなくなるが、３本のビームのスク
リーン101上での集中状態に関しては、ビーム間隔Sgを
極めて小さくしなければならず、電子ビーム発生部の機
械的配置の面で限界がある。

そこで、特公昭49−5591号公報（米国特許第3,448,31
6号明細書）及び米国特許第4,528,476号明細書では、第
７図に示すように電子レンズLELに入射する３本の電子
ビームに予め傾角を持たせておいて、３本の電子ビーム
が同時に電子レンズLELの中央部を通過するようにし
て、３本の電子ビームの集束状態を合わせ、その後、発
散していく両側の電子ビームを第２の電子レンズLEL2に
より反対方向に強くφ゜偏向させ、スクリーン101上で
３本のビームが集中するようにしている。

その結果、３電子ビームの集束及び集中が改善され
る。しかしながら、両側の電子ビームは大きな偏向収差
又はコマ収差が発生するという問題を残している。

このため、第８図（ａ）に示すように、電子ビームの
過集中を補正するために、第８図（ｂ）に示す３本の電
子ビームに共通な非円形開口12を有する板状体13を大口
径電子レンズの近傍且つ電子ビーム発生部側に配置し、
３本の電子ビームが互いに交差することなく、大口径電
子レンズを通過させる方法が提案されている。

しかし、このような方法では、板状体13が３本の電子
ビームに対して共通な開口を持つため、大口径電子レン
ズによる集中特性を補正すること、３本の電子ビームの
集束状況を完全に一致させることは難しく、集束された
ビームスポットには大きなコマ収差が残り、実用出来な
い。

以上のように、３本の電子ビームに共通に働く大口径
電子レンズを利用することは難しく、大口径電子レンズ
の性能を最大限に発揮させることが出来ない。

（発明が解決しようとする課題）上記のように、カラー受像管装置の画像性能を更に向
上させるためには、３本の電子ビームに共通な大口径電
子レンズを用いることにより、電子銃６の性能を向上さ
せ、スクリーン２上のビームスポット径を小さくするこ
とが有効であるが、従来技術では大口径電子レンズの性
能を充分に発揮させることが出来ず、カラー受像管装置
の画像性能を更に向上させることは困難であるという問
題があった。

この発明は、大口径電子レンズの性能を充分に発揮さ
せて、画像性能を著しく向上させたカラー受像管装置を
提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は、インライン形電子銃、偏向ヨーク、及び
スクリーンを備え、上記電子銃部から発射される電子ビ
ームを上記偏向ヨークにより上記スクリーン上で垂直方
向及び水平方向に偏向走査するカラー受像管装置におい
て、上記電子銃は３本の電子ビームを発生、加速、制御
する陰極を含む電子ビーム形成部と、上記電子ビームを
集束、集中させる主電子レンズ部とを備え、この主電子
レンズ部には円筒状電極の重なりからなる３本の電子ビ
ームに対して共通な電子レンズを有し、この共通電子レ
ンズの陰極側のレンズ領域内のみに、３個のビーム通過
孔を持つ電極を有し、この３個のビーム通過孔は両側の
ビーム通過孔が同じ大きさで中央のビーム通過孔がそれ
より小さく、且つ両側の各電子ビームは対応するビーム
通過孔の中央ビーム寄りに入射するように構成されてな
るカラー受像管装置である。

（作用）この発明によれば、主電子レンズ部に平行に入射して
きた３本の電子ビームに共通に作用する第１の電子レン
ズと、この第１の電子レンズのレンズ領域内に３個のビ
ーム通過孔を持つ電極により３個の個別の第２の電子レ
ンズを有する複合電子レンズよりなり、３個の個別の第
２の電子レンズは中央の電子レンズの方が両側の電子レ
ンズより集束作用が強くなるように設定されており、且
つ両側の各電子ビームは対応する各第２の電子レンズの
中央ビーム寄りに入射するように設定されている。

この結果、両側の各電子ビームは第２の電子レンズに
よりそれぞれコマ収差を受けるが、次いで第１の電子レ
ンズでは逆方向のコマ収差を受けるため、コマ収差は相
殺され、スクリーン上に良好に集束する。

又、第１の電子レンズにより過集中を起こすことのな
いレンズ強度に設定出来るため、３本の電子ビームはス
クリーン近傍に良好に集中させることが出来る。

（実施例）以下、図面を参照して、この発明の一実施例を詳細に
説明する。

この発明は、上記課題を解決するために電子銃を改良
したもので、主に電子銃について述べることにする。

この発明によるカラー受像管装置の電子銃は第１図に
示すように構成され、この第１図はネック付近とスクリ
ーン付近を示している。

即ち、従来例（第５図）と同一箇所は同一符号を付す
ことにすると、ネック５内に装着されている電子銃100
は、カソード（陰極）Ｋ、第１グリッドG1、第２グリッ
ドG2、第３グリッドG3、第４グリッドG4、第５グリッド
G5、第６グリッドG6が所定間隔で配設されてなり、これ
らは絶縁支持体（図示せず）に支持されている。そし
て、第６グリッドG6にはバルブスペーサ112が固着さ
れ、このバルブスペーサ112はファンネル４の内面から
ネック５内面の一部にかけて一様に塗布された内部導電
膜10に接触している。尚、このような電子銃100は、ネ
ック５下部のステムピン113に固定されている。

上記のカソードＫは、内部にそれぞれヒータを有して
おり、３本の電子ビームB_R、B_G及びB_Bを発生する。

又、第１グリッドG1、第２グリッドG2は３個のカソー
ドＫに対応して３つの比較的小さなビーム通過孔を有
し、この部分においてカソードＫからの電子ビームを制
御・加速し、いわゆる電子ビーム形成部GEを構成してい
る。

次いで、第３グリッドG3、第４グリッドG4、第５グリ
ッドG5（第４グリッドG4側）は、同じく３個のカソード
Ｋに対応して３つの比較的大きなビーム通過孔を有して
いる。

第５グリッドG5のうち第６グリッドG6側に近い部分に
は、３本の電子ビームの集中、集束に関する補正手段と
して、第２図に示すように３個のビーム通過孔14、15、
16を持つ電極G5Dが設けられている。この第２図から判
るように３個のビーム通過孔14、15、16のうち、両側の
ビーム通過孔14、16は同じ大きさであるが、中央のビー
ム通過孔15は両側よりも小さくなっている。

又、第６グリッドG6は第５グリッドG5と一部重なり、
円筒状電極である第５グリッドG5を包含した実質的に円
筒状の電極であり、第５グリッドG5の大円形ビーム通過
孔G5Tとの間に、実質的に大口径円筒レンズを形成して
いる。

更に、既述のように、第６グリッドG6の先端外周に
は、バルブスペーサ112が取付けられていて、ファンネ
ル４の内面からネック５内面の一部にかけて一様に塗布
された内部導電膜10と接触していて、ファンネル４に設
けてある陽極端子から陽極高電圧を供給するようになっ
ている。又、第６グリッドG6の先端には、偏向ヨーク７
による磁界に対する磁界修正素子を置くことも出来る。

以上、カソードＫ、第１グリッドG1から第６グリッド
G6まで絶縁支持体によって固定支持されている。

又、既述のように、ネック５からファンネル４にかけ
ての外側には偏向ヨーク７が取付けられており、この偏
向ヨーク７は電子銃からの３本の電子ビームB_R、B_G及び
B_Bを水平、垂直に偏向するための水平偏向コイルと垂直
偏向コイルとからなっている。更に、電子ビームの軌道
の調整のために、多極磁石51が配設されている。

そして、第６グリッドG6を除いて全ての電極は、ステ
ムピン113を通じて外部より所定の電圧が印加されるよ
うになっている。

以上の電極構成において、各電極に印加される電圧に
ついて述べると、例えば、カソードＫは約150Vのカット
オフ電圧とし、これに映像信号を加え、第１グリッドG1
は接地電位とし、第２グリッドG2は500V〜1KV、第３グ
リッドG3は５〜10KV、第４グリッドG4は500V〜3KV、第
５グリッドG5は５〜10KV、第６グリッドG6は陽極高電圧
の25〜35KVを印加する。

このような電位構成とすることによって、各カソード
Ｋからその変調信号に応じて発生した電子ビームは、カ
ソードＫ、第１グリッドG1及び第２グリッドG2により、
第３図、第４図に示すようにクロスオーバCOを形成し
て、第２グリッドG2、第３グリッドG3によるプリフォオ
ーカスレンズPLにより僅かに集束され、仮想クロスオー
バVCOを形成する。そして、第３グリッドG3の中へ入っ
てきた各電子ビームB_R、B_G及びB_Bは第３グリッドG3から
第６グリッドG6による主電子レンズ部ML1において、集
束作用且つ両側の電子ビームは集中作用を受けてスクリ
ーン２上に集束・集中する。尚、第３図、第４図はそれ
ぞれ第１図のＹ−Ｚ断面とＸ−Ｚ断面の光学的モデルで
ある。

次に、第３グリッドG3から第６グリッドG6までの主電
子レンズ部ML1のレンズ作用を、第３図、第４図を用い
て更に詳しく説明する。

仮想クロスオーバVCOを形成して第３グリッドG3へ入
ってきた個々の電子ビームは、第３グリッドG3、第４グ
リッドG4、第５グリッドG5によって形成される個々の弱
いユニポテンシャルレンズEL₂によりそれぞれ少し集束
される。

大口径電子レンズLELは、第５グリッドG5と第６グリ
ッドG6により形成されるが、第５グリッドG5の途中の第
６グリッドG6側近くに設けてある３個のビーム通過孔を
持つ電極G5Dにより、第６グリッドG6側からの高電圧の
浸透が制御されているので、結局、第５グリッドG5の先
端部G5T（３電子ビームに共通な大開口）と第６グリッ
ドG6の円筒（３電子ビームに共通な大開口）により大き
な１つの第１の電子レンズLLが形成される。それと共
に、このレンズ領域内において、その低電圧側に３個の
個別の第２の電子レンズSL（SL₁、SL₂、SL₃）が形成さ
れていることになる。

従って、先ず３本の電子ビームがスクリーン２付近に
集中するように、電子レンズLLの強さが決定され、集束
に関する不足分を３個の個別の第２の電子レンズSLによ
りそれぞれ補うようになっている。

この時、両側のレンズSL₁、SL₃は中央のレンズSL₂よ
り弱くなるように、電極G5Dのビーム通過孔14、15、16
は第２図に示すように、両側のビーム通過孔14、16が中
央のビーム通過孔15よりも大きくなっている。これによ
って、電子レンズLLによる両側の電子ビームに対する集
束力と中央の電子ビームに対する集束力の差を相殺す
る。

又、電極G5Dの両側ビーム通過孔14、16の中心部は、
電子ビームの入射位置即ち第１グリッドG1〜第４グリッ
ドG4の両側のビーム通過孔の中心軸と異なり、中央から
離れる方向へずれている。このため、水平方向（Ｘ−Ｚ
面）に関しては、電子レンズSL₁、SL₃に対し両側の電子
ビームはそれぞれ中央軸（Ｚ軸）に近い方を通過してコ
マ収差を発生するが、これは電子レンズLLによるコマ収
差と丁度反対方向であるため、打ち消し合い、スクリー
ン２上に集束される両側の電子ビームにはコマ収差が無
視出来るようになり、両側の電子ビームも良好なスポッ
トを形成する。

さて、上記実施例の具体的寸法は、例えば以下のよう
になっている。

カソードＫの間隔Sg≒4.92mm、各電極の開口（ビーム通過孔）径第１グリッドG1≒0.62mm、第２グリッドG2≒0.62mm、第３グリッドG3≒4.52mm、第４グリッドG4≒4.52mm、電極G5D ≒4.52mm、電極G5T ≒25.0mm、電極D5 ≒25.0mm、第６グリッドG6≒28.0mm、電極D6 ≒28.0mm、電極G5Dの中央部開口≒4.52mm、両側開口≒10.0mm、各電極の長さ第３グリッドG3≒ 6.2mm、第４グリッドG4≒ 2.0mm、第５グリッドG5≒55.0mm、第６グリッドG6≒40.0mm、（電極G5Tよりの長さ）各電極の間隔第１グリッドG1と第２グリッドG2の間隔≒0.35mm、第２グリッドG2と第３グリッドG3の間隔≒1.2mm、第３グリッドG3と第４グリッドG4の間隔≒0.6mm、ａ≒14mm。

［発明の効果］以上述べたように、この発明によれば、共通大口径電
子レンズの性能を充分に発揮させて、この共通大口径電
子レンズによりカソードから発生した平行な３本の電子
ビームをそれぞれ最適集束状態並びに最適集中状態でス
クリーン上に集束させることが出来る。

従って、スクリーン上で非常に小さいビームスポット
を実現することが出来、画像性能が著しく向上されたカ
ラー受像管装置を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るカラー受像管装置の
要部を示す断面図、第２図はこの発明のカラー受像管装
置における主電子レンズを形成する電極を示す平面図、
第３図及び第４図はこの発明のカラー受像管装置におけ
る電子銃の光学的等価図、第５図は一般的なカラー受像
管装置の全体を示す概略断面図、第６図及び第７図は従
来の電子銃（２例）を光学的に示した構成図、第８図
（ａ）は従来の別の電子銃を示す断面図、同図（ｂ）は
同図（ａ）の電子銃における主電子レンズを形成する電
極（板状体）を示す平面図である。２……スクリーン、100……電子銃、GE……電子ビーム
形成部、ML1……主電子レンズ部、LEL……共通大口径電
子レンズ、LL……第１の電子レンズ（共通）、SL……第
２の電子レンズ（個別）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者下河邉慈郎埼玉県深谷市幡羅町１丁目９番２号株式会社東芝深谷ブラウン管工場内 (56)参考文献特開昭60−54143（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−2240（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 29/48 - 29/51

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インライン形電子銃、偏向ヨーク、及びス
クリーンを備え、上記電子銃部から発射される電子ビー
ムを上記偏向ヨークにより上記スクリーン上で垂直方向
及び水平方向に偏向走査するカラー受像管装置におい
て、上記電子銃は３本の電子ビームを発生、加速、制御する
陰極を含む電子ビーム形成部と、上記電子ビームを集
束、集中させる主電子レンズ部とを備え、この主電子レ
ンズ部には円筒状電極の重なりからなる３本の電子ビー
ムに対して共通な電子レンズを有し、この共通電子レン
ズの陰極側のレンズの領域内のみに、３個のビーム通過
孔を持つ電極を有し、この３個のビーム通過孔は両側の
ビーム通過孔が同じ大きさで中央のビーム通過孔がそれ
より小さく、且つ両側の各電子ビームは対応するビーム
の通過孔の中央ビーム寄りに入射するように構成されて
なることを特徴とするカラー受像管装置。