JP3051756B2

JP3051756B2 - カラー受像管装置

Info

Publication number: JP3051756B2
Application number: JP02284196A
Authority: JP
Inventors: 武敏下間; 英治蒲原; 慈郎下河辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 2000-06-12
Anticipated expiration: 2015-06-12
Also published as: DE69017350T2; KR910008778A; EP0424888B1; US5113112A; EP0424888A2; EP0424888A3; JPH03205746A; DE69017350D1; KR930004685B1

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はカラー受像管装置に係り、特にEDTVやHDTVな
どの一般家庭用として高品質なカラー受像管装置に関す
る。

（従来の技術）一般的なカラー受像管装置の断面を第18図に示す。同
図においてカラー受像管装置（１）は、スクリーン面
（２）をもつパネル（３）と、このパネルからファンネ
ル（４）を介して連結されたネック（５）と、このネッ
クに内装された電子銃（６）と、ネックからファンネル
にかけてこの外壁に装着された偏向ヨーク（７）と、前
記スクリーン面と所定間隔をもって対設された多数のア
パーチャ（８）を有するシャドウマスク（９）と、この
シャドウマスクを保持するフレーム（10）と、このフレ
ームに取り付けられた内部磁気シールド（11）と、前記
ファンネルの内壁から前記ネックの一部にかけて一様に
塗布された内部導電膜（12）と、ファンネルの外部に塗
布された外部導電膜（13）と、ファンネルの一部に設け
られた陽極端子（図示せず）とを具備している。また、
前記電子銃及び陽極端子に適当な電圧を印加し、且つ前
記偏向ヨークを駆動させる駆動装置（14）を備えてい
る。

スクリーン面は赤色発光蛍光体，緑色発光蛍光体，青
色発光蛍光体がストライプ状またはドット状に多数塗布
されており、電子銃から出た３本の電子ビームB_R,B_G,B_B
はシャドウマスク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。また、電子銃はインライン
配列の平行な３本の電子ビームを発生，制御，加速させ
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，集中す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,B_Bを偏向ヨークによって
スクリーン全面に偏向走査することにより画像を映出す
る。

偏向ヨーク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とき３電子ビームスポッ
トのスクリーン面での集中がずれてくるので、この集中
のずれを防止するため工夫が施されている。これはコン
バーゼンスフリー（自己集中型）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、スクリーン全面において３電子ビ
ームが集中するようにしたものである。

さて、一般に家庭で使用される様なカラー受像管装置
では奥行が短く、低消費電力で、スクリーン全面にわた
り高解像度のものが要求されるが、それぞれ技術的に矛
盾するもので非常に困難な問題を抱えている。

奥行を短くするためには偏向ヨークによって偏向する
最大偏向角を大きくすればよいが（広角偏向）、偏向角
を大きくすると偏向ヨークに流す電流量を大きくしなけ
ればならず大きな消費電力を費やしてしまう等の問題が
でる。消費電力を少なくするにはネック径を小さくして
偏向感度を上げればよいが、ネック径を小さくすると電
子銃の電子レンズ口径が小さくなってスクリーン上のビ
ームスポットは大きくなり解像度が劣化してしまう。前
記消費電力は主として水平偏向コイルの消費電力が問題
であり、これはNTSC方式の場合、垂直偏向周波数（60H
z）に比べ水平偏向周波数（15.75KHz）が格段に（約260
倍）高いためであり、この水平偏向コイルのインピーダ
ンスL_H（mH）と流す電流i_H（Ａ）によりL_Hi_H ²（mHA²）
として表わし比較していく。この消費電力が大きいと単
に経済的損失だけでなく偏向ヨークの発熱、焼損という
致命的な問題に発展する。偏向ヨークは使用されている
材料の関係上約60℃が発熱の限界である。勿論水平偏向
周波数そのものも問題である。

また、偏向角が大きくなれば奥行は短くなるが、スク
リーン中央部と周辺部では大きな光路差を生じ、電子銃
による電子ビームのフォーカスが中央部と周辺部では合
わなくなるし、また偏向ヨークによる偏向収差が激しく
なりスクリーン周辺部では解像度が著しく劣化する。一
方、ネック径を大きくして電子銃の電子レンズ径を大き
くし、スクリーン上のスポット径を小さくしようとする
場合、ネック内には３個の電子レンズを並置するため３
本の電子ビームの間隔が大きくなり、前記偏向感度の劣
化だけでなく、３本のビームをスクリーン全面でコンバ
ーゼンスさせることが難しくなり、結局解像度や精細度
を劣化させてしまう。

このような状況の基で、現在家庭用のカラー受像管装
置は、例えばスクリーン対角寸法が32インチの場合、偏
向角は110゜で奥行は約500mm、ネック内径は26.0mm、ネ
ック外径は32.5mmで電子銃のレンズ口径（ビーム通過孔
径）は6.2mm、インラインに配列された３本の電子ビー
ムの間隔は6.6mmであり、スクリーン上のスポット径は
電流値が1mAのとき約2mmである。偏向ヨークはサドル型
水平偏向コイルとサドル型垂直偏向コイルで水平偏向コ
イルの管軸方向の長さが75mm、電子銃側の開口は35mm、
スクリーン側の開口は140mm程度であり、コイルは単線
巻きでL_Hi_H ²は約42mHA²（陽極高圧32KV）で水平偏向周
波数15.75KHz、垂直60Hzで偏向した場合発熱は約35℃で
ある。又コンバージゼンス品位としてスクリーン周辺部
で2.0mm程度である。

一方、これからのテレビシステムはEDTVやHDTVが考え
られており、現状よりさらに画像品位の向上がシステム
として目論まれている。しかし、映像信号系側でどのよ
うに品位向上を目指してもカラー受像管装置として前述
の如く各種問題点があり、家庭用として奥行が短く、低
消費電力で画像品位を向上させることは極めて困難であ
る。

特にHDTVというシステムに対しては非常に高品位な画
像を要求されているためこれまでいくつかのカラー受像
管装置が製作されているが、とても家庭用としては受け
入れられないものである。

例えばスクリーン対角寸法が32インチクラスの場合、
偏向角は90゜で奥行は約660mmと前述の一般のカラー受
像管装置と比べ160mmも長く、工業的且つ経済的損失が
大きく、また家庭用としても長すぎるものである。

ネック径は内径が30.9,外径は36.5乃至37.5mmで、電
子銃の３本の電子ビームはデルタ配列で、１つのレンズ
口径（ビーム通過孔径）は12.0mmで、一般家庭用に比べ
約２倍の大きさである。従ってスクリーン上のスポット
径は約1.2mm（I_K＝1mA）と一般家庭用に比べ約40％も小
さくなっているが、これはHDTVとして1000TV本の解像度
を要求されているためで、レンズ口径とスクリーン上の
スポット径は電子レンズの型式がいろいろ変っても（例
えばバイポテンシャル型，ユニポテンシャル型など）大
体第19図のような関係にある。これはレンズ口径が決ま
るとその電子光学的倍率が決まるからであり、このこと
からHDTVとしてはその解像度の要求からレンズ口径とし
て約12mm以上必要なことが判る。ネック内径が30.9mmで
電子銃の３本の電子ビームをインライン配列とし、１つ
のレンズ口径を12mm以上とることは第20図（ａ）及び
（ｂ）の如く従来技術では不可能である。（第20図
（ａ）からインライン配列の場合最大9.0mmが限度であ
ることが判る。）また３本の電子ビームがデジタル配列
になっているため３本のビームをスクリーン全面に集中
させるためには、前述の自己集中型磁界分布は不可能
で、別途コンバーゼンス補正コイルを付加してやらねば
ならず、工業的，経済的損失が大きくカラー受像管装置
としては高価なものとなる。

さらにはHDTVとして最大ミスコンバーゼンス量を0.3
乃至0.5mm（画面高さの約0.1％以下）と要求されている
が、このような高精度なコンバーゼンス品位を満足させ
るためには上記補正コイルだけでは不可能でデジタルコ
ンバーゼンス回路が取り付けられている。このデジタル
コンバーゼンス回路は高価で且つ多大な電力を要すため
一般家庭用に使用し普及していくことは経済的に不可能
である。

またデジタルコンバーゼンス回路を用いてコンバーゼ
ンスを設定するとき、スクリーン全面の数十カ所に対し
て１カ所づつ設定−記憶させねばならないため多大な時
間を要し、一般家庭用のカラー受像管装置のような量産
化はできない。このため工業的，経済的損失が大きく、
カラー受像管装置としては一般家庭用に比べ数倍乃至数
十倍という非常に高価なものとなってしまっている。

また偏向ヨークはサドルーサドルコイルにより斉一磁
界を発生するようにしたもので、偏向ヨークの消費電力
L_Hi_H ²は90゜偏向のため約35mHA²と小さく従って発熱も
問題はない。しかし、偏向ヨークの消費電力は偏向角に
大きく影響されるわけであり、この偏向ヨークで偏向角
を大きくしていくと消費電力は急増し、それと共に発熱
も問題になってくるし、また上記コンバーゼンス品位は
保証できなくなる。さらには広角偏向（100゜以上）に
すると偏向ヨークによる偏向収差のためビームスポット
は第21図の如く周辺で激しいハローを生じ、激しいハロ
ーを生じ、解像度は著しく劣化する。上記デルタ配列の
電子銃では、このような激しい偏向収差をダイナミック
フォーカスとして改善することができない。

（発明が解決しようとする課題）このように今後テレビシステムとして高品位画像化が
目論まれているのに対し、カラー受像管装置としては従
来技術では現行の一般家庭用カラー受像管装置並みに奥
行が短く低消費電力が高品位画像を映出することは極め
て困難であるという問題があった。

本発明はかかる従来技術の課題を解決すべくなされた
もので、HDTV用カラー受像管装置として使用しても現行
の一般家庭用カラー受像管装置並みに奥行が短く低消費
電力で且つ高品質画像を映出することができる極めて実
用性に富んだ、また工業的、産業的に価値の高いカラー
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）本発明のカラー受像管装置は、パネル、ファンネル、
ネックから成る外囲器と、パネル内面に形成されたスク
リーンと、ネック内に封入された電子銃と、ネックから
ファンネルにかけて配置された偏向ヨークを備え、前記
電子銃から発射されるインライン配列された３本の電子
ビームを偏向ヨークにより水平方向および垂直方向に偏
向走査するカラー受像管装置において、前記偏向ヨーク
は少なくともサドル型水平偏向コイルとサドル型垂直偏
向コイルから成り、前記水平偏向コイルの管軸方向の長
さは前記偏向ヨークの前記電子銃側の開口径と前記スク
リーン側の開口径との平均の大きさと同等以上であり、
該偏向ヨークによる対角最大偏向角は100度以上であ
り、前記電子銃は３個のカソードを含む電子ビーム形成
部と該３本の電子ビームを集束、集中させる主電子レン
ズ部から少なくとも成り、前記電子ビーム形成部におけ
る隣接する電子ビームの間隔は3.5乃至6.0mmであり、該
電子ビーム間隔に対する前記ネック内径の比は5.1以上
であり、且つ前記主電子レンズ部はその最終段において
３本の電子ビームを共通に包含する第１の実質的な円筒
電極とさらに該第１の円筒電極を包含する第２の実質的
な円筒電極とによって形成された共通大口径電子レンズ
を備えたことを特徴とするカラー受像管装置である。

（作用）本発明では、偏向角を現行の一般家庭用カラー受像管
と同じように100゜乃至は110゜と広角にして奥行を短く
する。ネック径は36.5mm以上の太いネック径としてこの
中に封入する電子銃は３本の電子ビームの間隔を3.5乃
至6.0mmと小さくし、且つこれら３本の電子ビームを同
時に大口径電子レンズで集束させることにより、スクリ
ーン上のスポット径は小さくなり、EDTVやHDTVで要求さ
れる高解像度が得られるようになる。

また、インライン配列のため自己集中磁界とすること
もできるのでカラー受像管装置の製造，調整は非常に容
易で、原稿の一般家庭用カラー受像管と全く変らない。

さらには太いネック径，大きな偏向角にもかかわらず
３本の電子ビームの間隔が小さいことと、水平偏向コイ
ルも垂直偏向コイルも共にサドル型コイルとして磁界分
布を高精度に調整すること及び水平偏向コイルの管軸方
向の長さを偏向ヨークの電子銃側の開口径とスクリーン
側の開口径との平均の大きさと同等以上とすることによ
りコンバーゼンスは極めて良好なものとなる。

（実施例）以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明を実施したカラー受像管装置の一部透
視図である。第１図においてカラー受像管装置（51）
は、スクリーン面（52）をもつパネル（53）と、このパ
ネルからファンネル（54）を介して連結されたネック
（55）と、このネックに内装された電子銃（56）と、ネ
ックからファンネルにかけてこの外壁に装着された偏向
ヨーク（57）と、前記スクリーン面と所定間隔をもって
対設された多数のアパーチャ（58）を有するシャドウマ
スク（59）、このシャドウマスクを保持するフレーム
（60）と、このフレームに取り付けられた内部磁気シー
ルド（61）と、前記ファンネルの内壁から前記ネックの
一部にかけて一様に塗布された内部導電膜（62）と、フ
ァンネルの外部に塗布された外部導電膜（63）と、ファ
ンネルの一部に設けられた陽極端子（図示せず）とを具
備している。また、前記電子銃及び陽極端子に適当な電
圧を印加し、且つ前記偏向ヨークを駆動させる駆動装置
（64）を備えている。

電子銃（56）は第２図（水平断面図）、第３図（垂直
断面図）に示す如く電子ビーム形成部GEとしてカソード
（Ｋ）とコントロールグリッド（G₁），スクリーングリ
ッド（G₂）および主レンズ部の第１グリッド（GD1），
第２グリッド（GD2），第３グリッド（GD3），第４グリ
ッド（GD4），第５グリッド（GD5），第６グリッド（GD
6），第７グリッド（GD7）及び第８グリッド（GD8）
と、これらを支持する絶縁支持体（MFG）及びバルブス
ペーサ（BS）から成り、電子銃（56）はネック下部のス
テムピン（STP）に固定されている。

前記カソードＫは内部に夫々ヒータＨを有しており３
本の電子ビームB_R,B_G,B_Bを発生する。

またビーム形成部のコントロールグリッド（G₁），ス
クリーングリッド（G₂）は前記３個のカソードに対応し
て３つの比較的小さなビーム通過孔を有し、第１グリッ
ド（GD1）のスクリーングリッド（G₂）側はスクリーン
グリッド（G₂）より大きな３個のビーム通過孔を有し、
カソードＫから第１グリッド（GDI）までの部分はカソ
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）となる。

次いで主レンズ部（ML）の第１グリッド（GD1）の第
２グリッド（GD2）側と第２グリッド（GD2）及び第３グ
リッド（GD3）の第２グリッド（GD2）側は第５図に示す
様に同じく３つのカソードＫに対応して３つの比較的大
きなビーム通過孔（121）を有する。また第２グリッド
（GD2）の第３グリド（GD3）側に第６図に示す様に上下
に平行な突出部（PJ）を有する。

次いで第３グリッド（GD3）の第４グリッド（GD4）側
と第４グリッド（GD4），第５グリッド（GD5），第６グ
リッド（GD6），第７グリッド（GD7）の第６グリッド
（GD6）側は第７図（ａ）に示すように水平方向（Ｘ方
向）に細長い１つのビーム通過孔（122）を有し、３本
の電子ビームを挟む様に開孔から奥の方へ向かって突出
片（IPT）を有する。

この突出片はGD5,GD6,GD7の各対向面側では第７図
（ｂ）のように両側のビームが通過する部分が中央のビ
ームが通過する部分より短くなっている（MPT）。

さらに、第７グリッド（GD7）の第８グリッド（GD8）
側は大きな円筒（LCY7）となっており、この内部に第８
図のように３つの独立したビーム通過孔（123），（12
4），（124）をもつ板状電極（ECD）を有し、この板状
電極（ECD）の３つのビーム通過孔のうち両側のビーム
通過孔（124）には第８グリッド（GD8）側に向かってそ
れぞれ上下に一対の突出部（VIS）をもつ。また３つの
ビーム通過孔のうち両側のビーム通過孔（123）より大
きく形成されている。

第８グリッド（GD8）は第７グリッド（GD7）を包囲す
る大きな円筒状の電極（LCY8）であり、（GD7）の円筒
（LCY7）との間に実質的に大口径電子レンズ（LEL）を
形成する。

第８グリッド（GD8）の先端外周にはバルブスペーサ
（BS）を有しファンネル（54）内壁からネック（55）内
壁に塗布してある導電膜（62）と接触しており、ファン
ネル（54）に設けてある陽極端子から陽極高電圧を供給
するように構成されている。

以上、カソードＫと（G₁）から（GD8）まで絶縁支持
体（MFG）によって固定支持されている。また、ネック
（55）からファンネル（54）にかけて偏向ヨーク（57）
が取り付けられており、電子銃から３本の電子ビーム
B_R,B_G,B_Bを水平，垂直に偏向するための水平偏向コイル
と垂直偏向コイルから成っている。

前記電子銃は、第８グリッド（GD8）を除いて全ての
電極はステムピン（STP）を通じ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、例えば、カソードＫは約15
0Vのカットオフ電圧とし、これに映像信号を加え、G₁は
アース、G₂は500V〜1KV、GD1（＝G₃）,GD3,GD5,GD7は５
〜10KV、GD₂2は０〜1KV、GD4は０〜3KV、GD6は15〜20K
V、そしてGD8は陽極高電圧の25〜35KVを印加する。

このような電位を印加することによって電子レンズは
第４図のように形成される。

第４図（ａ）は電極位置を、同図（ｂ）は水平断面
（Ｘ−Ｚ断面），同図（ｃ）は中央ビームに対する垂直
断面（Ｙ−Ｚ断面），同図（ｄ）は両側ビームに対する
垂直断面の電子レンズ状態を示す。

各カソード（Ｋ）からその変調信号に応じて発生した
ビームはカソード（Ｋ），コントロールグリッド
（G₁），スクリーングリッド（G₂）により中心軸
（Z_R），（Z_G），（Z_B）と交差して第１のクロスオーバ
CO₁を形成してG₂,GD1によるプリフォーカスレンズ（P
L）によって僅かに集束されGD1の中へ発散しながら入射
していく。

GD1の中へ入射してきた各電子ビームBR,B_G,B_BはGD1か
らGD8までの主電子レンズ部（ML）において集束作用且
つ両側のビームB_R,B_Bは集中作用を受けてスクリーン（5
2）上に集束・集中する。この３本の電子ビームは偏向
ヨーク（57）により水平方向及び垂直方向に偏向走査さ
れスクリーン（52）上に所定の映像を映出する。このと
きスクリーン周辺部では偏向ヨーク（57）の磁界により
偏向収差をうけるので、スクリーン周辺部に於ては主電
子レンズの状態を変化させ偏向収差を相殺するようにす
る。

GD1からGD8までの主電子レンズ部のレンズ作用を第４
図を用いてさらに詳しく説明していく。

第１のクロースオーバCO₁を形成してGD1へはいってき
た個々の電子ビームは、GD1−GD2−GD3の独立したビー
ム通過孔によってそれぞれに形成される。個々の弱いユ
ニポテンシャルレンズ（L1）（第１のレンズ）で水平方
向，垂直方向共にそれぞれ少し集束される。このときGD
2のGD3側にある上下の突出部（PJ）のために上記第１の
レンズは水平方向よりも垂直方向が少し強く集束され
る。これは高電流域におけるビームスポット径を小さく
するためである。

次いで、GD3−GD4−GD5の共通の横長ビーム通過孔に
よって形成されると３ビームに対して共通の平面形ユニ
ポテンシャルレンズL2（第２のレンズ）により個々のビ
ームは垂直方向（Ｙ方向）のみ強く集束される。このた
めGD5のグリッドの中間部で各ビームはそれぞれ垂直方
向において水平面（Ｘ−Ｚ面）と交差して線状の第２の
クロスオーバCO₂を形成し、その後発散しながら進んで
いく。

次いで、GD5−GD6−GD7の共通の横長ビーム通過孔に
よって形成される平面形ユニポテンシャルレンズL3（第
３のレンズ）により個々のビームは垂直方向（Ｙ方向）
のみ少し集束され、最後にGD7−GD8によって形成される
大口径電子レンズ（L4）（第４のレンズ）に入射してい
く。このときGD5,GD6,GD7の各対向面側は第７図（ｂ）
のような電極となっているため中央ビームは両側ビーム
より少し強く集束される。このように中央ビームを両側
ビームより強く集束させる方法は第７図（ｂ）のような
電極以外でも可能である。

従って第４のレンズ（L4）から見た仮想物点位置は中
央ビームの水平方向はOHC,垂直方向はOVC,両側ビームの
水平方向はOHS,垂直方向はOVSの場所にあり、水平方向
は同じであるが垂直方向は異なる。

ここで言う「第４図レンズ（L4）から見た仮想物点の
位置」は、対称な電子ビームをスクリーン上に集束させ
るときの第４レンズの強弱、即ち電極電位の大小から推
定されるものである。従って、例えば中央ビームの水平
方向を集束させるためのGD7の電極電位と両側ビームの
水平方向を集束させるためのGD7の電極電位とに違いが
あっても、スクリーン上に集束された２つの状態のビー
ムが実用上許容できる範囲において小さければ中央ビー
ムと両側ビームとの水平方向を集束させるための第４レ
ンズの強さは同等と見なし得るものである。従って、第
４図（ｂ）に示すように、中央ビームの水平方向の第４
レンズから見た仮想物点位置OHCと両側ビームの仮想物
点位置OHSは同じＺ方向位置にあるけれども、これは実
用上許容できる範囲における差異は当然包含するもので
ある。（本実施例の後述する仕様例においても中央ビー
ムの水平方向を集束させるためのGD7の電極電位と両側
ビームのそれとは約100Vの差があるが、スクリーン上に
集束されたビーム状態からはこの程度の差は許容できる
ものである。）このようなビームが第４のレンズ（L4）へ入射してい
くことによって水平方向、垂直方向共に集束され、且つ
両側のビームは集束作用を受けてスクリーン中央部にそ
れぞれ小さなビームスポットを形成する。また、第３の
レンズ（L3）ではGD6の電位をGD5,GD7の電位より高くし
たユニポテンシャルレンズとすることがレンズの収差の
点から好ましい。

第４のレンズ（L4）である大口径電子レンズはGD7とG
D8により形成されるが、GD7の途中のGD8側近くに配置し
てある３個の独立したビーム通過孔（123），（124），
（124）をもつ板状電極（ECD）と突出部（VIS）により
第10図，第11図の如くGD8側からの高電圧の浸透が制御
されるので、結局GD7の先端部GD7T（３ビームに共通な
大開孔）とGD8の円筒（３ビームに共通な大開孔）によ
り大きな１つの電子レンズ（LEL）が形成されると共
に、このレンズ領域内においてその低電圧側に３個の個
別のアスティグレンズ（AL₁），（AL₂），（AL₃）が形
成されていることになる。第10図，第11図は第２図，第
３図に対応するGD7−GD8部の等電位状況である。このと
き両側のアスティグレンズ（AL₁），（AL₃）が中央のア
スティグレンズ（AL₂）より弱くなるように、板状電極
（ECD）の開孔（123），（124），（124）は第８図の如
く両側の開孔が中央の開孔より大きくなっている。これ
によって、電子レンズ（LEL）による両側のビームに対
する集束力と中央のビームに対する集束力の差を相殺す
る。また、板状電極（ECD）の両側の開孔の中心部はビ
ームの入射位置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）に関してはアスティ
グレンズAL₁,AL₃に対し両側の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（LEL）によるコマ収差と丁度反対方向で
あるため打ち消しあいスクリーン上に集束される。両側
の電子ビームにはコマ収差が無視できるようになり、両
側の電子ビームも良好なスポットを形成する。

ここで第４レンズ（L4）全体としては、板状電極（EC
D）の位置，開孔形状，突出部の設計により中央ビーム
と両側ビームに対して水平方向の集束力は一致してい
て、垂直方向の集束力は中央ビームに対する集束力より
両側ビームに対する集束力が強くなっている。水平方向
は垂直より強く集束する。このため第４レンズ（L4）に
入射するビームの仮想物点位置は中央ビームと両側ビー
ムの水平方向OHC,OHSは同じＺ方向位置にあり、垂直方
向は中央ビームの方（OVC）が両側ビームの方（OVS）よ
り第４レンズ（L4）より離れた位置にあり、且つ水平方
向（OHC）は垂直方向（OVC）より第４レンズ（L4）側に
ある。

前記板状電極（ECD）の位置、開孔形状、突出部の設
計によっては、水平方向と垂直方向の集束力を同等若し
くは逆に垂直方向の集束力を水平方向の集束力より強く
することも容易に可能である。

例えば第８図に示す板状電極（ECD）の中央のビーム
通過孔（123）の縦方向（Ｙ方向）径を小さくし、第23
図の如く突出部（VIS）を長く突出させれば、第４レン
ズ（L4）の垂直方向の集束力を水平方向の集束力より強
くすることができる。このときの様子を第４図（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）に対応して第22図（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す。同じ番号、名称は同じ
ものを示す。第22図に示すように第４レンズ（L4）から
見た仮想物点位置は、中央ビームB_Gと両側ビームB_R,BB
の水平方向OHC,OHSは同じ（実用上同じ集束電圧）であ
るが、垂直方向は中央ビームの方（OVC）が両側ビーム
の方（OVS）より少し第４レンズ（L4）より離れた位置
にあり、且つ垂直方向（OVC）は水平方向（OHC）より第
４レンズ（L4）側にある必要がある。このために第４レ
ンズ（L4）に入射するビームの集束状態を第１レンズ
（L1）〜第３レンズ（L3）で少し調整すればよい。さら
に板状電極（ECD）の調整によっては垂直方向における
中央ビームと両側ビームの集束力の違いをも同等若しく
は逆にすることもできる。

これによって中央のビームと両側のビームは水平方
向，垂直方向共に同じスクリーン上に同時に集束され
る。（勿論、水平方向，垂直方向が集束されるというこ
とはそれ以外の方向も同時に集束していく。）また、このとき電子レンズ（LEL）とアスティグレン
ズ（AL₁），（AL₃）により両側のビームは中央のビーム
の方へ曲げられスクリーン上で一点に集中するようにな
る。

これは計算機による３次元電界解析と本発明者等の実
験により明確になったものである。

第１のレンズ（L1）は前述した如く電子ビーム量が多
くなったとき（高電流時）電子ビーム形成部からはいっ
てくるビームの発散角が大きくなりすぎることを抑制す
るもので、特に水平方向よりも垂直方向を強く集束する
ようにしている。これは垂直方向においては第２のレン
ズ（L2），第３のレンズ（L3）と水平方向より多くのレ
ンズを使用するため、これらの収差が加算されたスクリ
ーン上のスポット径を水平方向より悪くするためであ
り、水平方向より垂直方向を強く集束させることにより
スクリーン上のスポット径を略円形に集束させ得る。水
平方向より垂直方向を強く集束させる方法は第６図の如
く突出部を設けること以外にも例えばビーム開孔径を楕
円にしたりして行なえるし、またビーム形成部において
行なってもよい。

第１のレンズ（L1）はその他に電子銃の全長を短くし
たり全電子レンズの倍率と収差を調整したり、電極電位
を調整したりすることができる。

これらのビームが偏向ヨークにより偏向されると、前
述した如く垂直方向において激しくオーバ集束状態とな
るが、このときGD4の電位を上昇させると（ダイナミッ
クフォーカス）、GD3−GD4−GD5間に形成されていたL₂
によって主として垂直方向の集束力が弱まり、水平面上
の第２のクロスオーバCO₂はスクリーン側へ移動してい
きCO₂（ｄ）の位置にくるので、従ってL4よりみた垂直
方向の物点位置は短くなり、スクリーン上に集束するビ
ームはアンダー集束方向へなってゆく。その結果、偏向
ヨークによるオーバ集束状態は相殺され、偏向されたス
クリーン位置においてビームは適正集束状態となる。

第４図に示すように本発明によればスクリーン周辺部
においてダイナミックフォーカスを行なうと偏向中心面
でのビーム径はＤからD_dへと小さくなるので偏向収差も
受けにくくなり、ダイナミックフォーカス感度は非常に
高い。

またこのようなビームを偏向ヨークの偏向磁界により
スクリーン全面に偏向し、その水平方向の偏向又は垂直
方向の偏向に応じて第９図のような電圧をGD4に印加す
るようにした場合、前記偏向ヨークによる第21図のよう
な偏向収差は消え、スクリーン全面においてスポット径
は良好になり、解像度の優れたカラー受像管装置を提供
することができる。

また第９図のようなダイナミック電圧は従来方式のダ
イナミック電圧より小さく、カラー受像管装置の駆動回
路負担を少なくし、極めて経済的な効果を発揮する。

前記実施例の詳細な仕様は例えば以下のようになって
いる。

ネック内径30.9mm,外径37.5mm カソード間隔Sg＝4.92mm 各電極の開孔径G₁φ,G₂φ＝0.62mm GD3,GD2,GD3φ＝4.52mm GD3,GD4,GD5,GD6,GD7の縦径／横径＝4.52/15.0mm（両
側の孔大部縦径／横経＝8.0/2.5） GD7の板状電極部の縦径／横経中央部 11.0/4.52mm 両側部 11.0/7.0mm GD7φ＝25.0mm GD8φ＝28.0mm 各電極の長さ GD1＝2.5mm,GD2＝2.0mm,GD3＝9.2mm GD4＝8.8mm,GD5＝17.0mm,GD6＝4.4mm GD7＝37.0mm,GD8＝40.0mm スクリーン対角有径径は32インチで対角最大偏向角θは
110゜であり、このときスクリーン中央部でビームスポ
ットを適正集束するための各電極電位は、 GD1,GD3,GD5,GD7 9KV,GD2 OV, GD4 2KV,GD6 20KV,GD8 32KV であり、これによってスクリーン中央部には３本の電子
ビームは一点に集中し、そのスポット径は0.9mm（I_K＝1
mA）となり、HDTVとしての解像度の要求を十二分に満足
する。このスポット径は等価的レンズ口径として12mm以
上であるわけだが、これはGD7でさえビーム通過孔径は2
5mmであるためで、このような電子銃では共通大口径レ
ンズへ入射する３本のビーム間隔Sgが大きすぎるとレン
ズLELの収差成分を相殺することができず、両側ビーム
には収差が残ってしまったり、３本のビームを１点に集
中することができなかったりする。GD7/GD8のビーム通
過孔径を一定にしておいてビーム間隔Sgを変えていった
ときのスクリーン上の両側ビームのビーム径（収差成分
を含む）をみると、第12図（ａ）の如くSgが約6.0mm以
上から急激に大きくなり激しく収差が発生していく。

これは第12図（ｂ）の如く第１の電極GD7と第２の電
極GD8によって形成された大口径電子レンズのレンズ口
径に対してビーム間隔Sgが問題なのであるが、GD7,GD8
の径は実施例だけでなく、さらに大きくできるもので、
原理的にはGD8はネック内径を使用してもよいので、第1
2図（ａ）に示したグラフは結局Sgとネック内径（ＤN
I）の比によって書き直すことができる。それによるとH
DTVにも使用できるためにはD_NI/Sgは約5.1以上というこ
とになる。

一方、レンズ口径（ビーム通過孔径）に対してSgは十
分小さい方が好ましいが、一方電子ビーム形成部におい
てカソードは３個独立して配置させねばならないこと及
び電子ビームが電子ビーム形成部から発散してくるとき
の発散角の上から３本のビーム間隔は約3.5mm以下に小
さくすることは難しい。

これは１つのカソードの径が約3.0mmでカソードを支
えるホルダーが0.4mmの厚さを有していることと、ビー
ムの発散角は高電流時に５〜６゜になり、３本のビーム
はビーム形成部から僅か20mm程度進むと重なり合ってし
まうからである。

このためSgは大きい方がよいが上記の如くネタツク内
径30.9mmに対してSgは約6.0mmまでは拡げることができ
るため、好ましくはSgとして3.5mm乃至6.0mmということ
になる。

一方、本発明の偏向ヨークは第13図（ａ）のようにサ
ドル型水平偏向コイルと第13図（ｂ）のようサドル型垂
直偏向コイルから成っており、水平偏向磁界は第14図
（ａ）のようになっており、また、垂直偏向磁界は第14
図（ｂ）のようになっている。そして共にピンクッショ
ン，バレルの程度は小さく斉一磁界に近い磁界なのでビ
ームに及ぼす偏向収差は非常に少ないが、やはりスクリ
ーンの水平端ではビームの上／下方向にオーバ集束され
ハローをもつ。このハローは前述の電子銃により容易に
ダイナミック補正され、スクリーン全面において高解像
度を保つことができるようになる。

３本のビーム間隔Sgは4.92と小さいのにネック径は3
7.5mmと大きくとっているので３本のビームのコンバー
ゼンス品位は良好なものとなる。

一般にSgに対するコンバーゼンス品位は同じような偏
向ヨーク，ネック径であれば本発明者等の実験によると
第15図如くSgが大きいもの程ミスコンバーゼンス量は大
きくなる。

本発明ではネック径に対してビーム間隔Sgを十分小さ
くとっているので、EDTVだけでなくHSTVのように高精度
のコンバーゼンス品位が要求されても従来のHDTV用カラ
ー受像管装置の如くディジタルコンバーゼンス回路を使
う必要もなく、現行の家庭用カラー受像管装置と同じよ
うに簡単な調整だけで0.3〜0.5mmという上記要求に答え
ることができる。

もちろん偏向磁界分布の微妙な調整をするため特に水
平偏向コイルはセンクション巻きのサドル型となってお
り、また電子銃側への不要な磁界を発生させないために
も垂直偏向コイルもサドル型コイルになっている。

また、前記実施例の偏向ヨークは管軸方向に長くし、
偏向感度を稼ぐようにしている。偏向感度を稼ぐにはネ
ック径を小さくする方がいいが、前述の如くレンズ口径
を大きくすることと、コンバーゼンス品位を良くするこ
とのためにネック径は大きいので、偏向領域を長くする
ことにより偏向感度を稼いでいる。またこのため大型偏
向ヨークとなっており、十分な表面積が確保されている
ので偏向ヨークの発熱に対しても強くなっている。

一般に偏向周波数，偏向ヨークが同じ場合、偏向角の
増大と共に偏向ヨークに流す電流i_Hは増え、消費電力L_H
i_H ²は第16図の如く急激に大きくなっていき、これと共
に偏向ヨークの発熱も増加していく。

一方、同じ偏向角で偏向周波数が高くなっていった場
合も偏向ヨークの発熱は増える。これは高周波により偏
向ヨークのコイルに発生する渦電流にるもので、高周波
数の場合の偏向ヨークの発熱対策は偏向ヨークに使う巻
線ワイヤを単線とするのではなく細い線を撚り合わせた
線（リッツ線）として高周波による渦電流損失を防だも
のが提案されており、計算機端末ディスプレイ用カラー
受像管等には使用されているが、このようなリッツ線は
高価なものであり、家庭用のカラー受像管装置に使用す
るにはコスト的に大きな問題である。

これに対し本発明の場合は現行の家庭用カラー受像管
装置に使用されている単線を用いても発熱は問題ないよ
うになっている。

EDTVやHDTVについてはいろいろな仕様があるが水平偏
向周波数は最大64KHzとなる可能性がありこの周波数に
おいて、上記本発明の偏向ヨークを用いた場合、偏向角
に対し発熱は第17図の如くなる。偏向ヨークはモールド
部等の仕様材料の関係上発熱として60℃以下に抑える必
要がある。

従って、本発明の偏向ヨークは偏向周波数が64KHzと
なった場合でも偏向角は100゜まで仕様することができ
る。勿論水平偏向周波数が、NHKが提案しているHDTVの
場合の33.75KHzの場合には偏向角は110゜以上に設定す
ることも可能であり、現行の一般家庭用カラー受像管の
如く広角偏向により奥行を短くできる。

また本発明の偏向ヨークは消費電力L_Hi_H ²も現行の一
般家庭用カラー受像管と同程度であり、回路設計上消費
電力に関してコストアップの必要性はない。

本発明の偏向ヨークは、水平偏向コイルの管軸方向の
長さが110mm,電子銃側の開口は約40mm,スクリーン側の
開口は180mm程度であり、その管軸方向の長さを電子銃
側の開口径とスクリーン側の開口径との平均の大きさと
同等以上としている。コイルは単線巻きでLHiH²は約42m
HA2（陽極高圧32KV）であり、偏向周波数が33.7KHzの
とき偏向ヨークの発熱は約40℃となり、全く問題ない。

また前記電子銃と組み合わせることにより、ミスコン
バーゼンスは0.5mm程度であり高精度なコンバーゼンス
品位を達成している。

前記実施例では電子銃としてGD1〜GD8の電極をもつ例
を示したが本発明はこれに限らず平行な３本のインライ
ン電子ビームを共通な大口径電子レンズで集中，集束さ
せる電子銃であればよいし、GD2,GD3,GD4,GD5,GD6が必
ずしも必要なものではない。

また、偏向収差を補正するためのダイナミックフォー
カスの手段も前記実施例に限るものではなく、通常使用
されているような４極子レンズを設けてもよい。

またカラー受像管装置として32インチのスクリーンに
限るものではないことは当然である。

［発明の効果］以上述べたように本発明のカラー受像管装置によれ
ば、今後テレビシステムとしてEDTVやHDTVなど高品位画
像が目論まれているのに対し、現行の一般家庭用カラー
受像管装置並みに奥行が短く、低消費電力で高品質画像
を映出することができるようになり、極めて実用性に富
んだ、また、工業的，産業的に価値の高いカラー受像管
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すカラー受像管装置の一
部切欠斜視図、第２図及び第３図はそれぞれ第１図の電
子銃部のＸ−Ｚ及びＹ−Ｚ方向の拡大断面図、第４図
（ａ）は本発明のカラー受像管装置の電極構成図、第４
図（ｂ）は第４図（ａ）のＸ−Ｚ方向の等価光学モデ
ル、第４図（ｃ）は第４図（ａ）の中央ビームに対する
Ｙ−Ｚ方向の等価光学モデル、第４図（ｄ）は第４図
（ａ）のサイドビームに対するＹ−Ｚ方向の等価光学モ
デル、第５図，第６図，第７図（ａ），第７図（ｂ）及
び第８図は本発明に用いる電極の模式図、第９図は画面
の位置とダイナミック電圧との関係図、第10図及び第11
図はそれぞれ主レンズ部のＸ−Ｚ方向及びＹ−Ｚ方向の
等電位分布図、第12図（ａ）はビーム間隔とスポット径
との関係図、第12図（ｂ）は主レンズ部の拡大模式図、
第13図（ａ）及び第13図（ｂ）はそれぞれ本発明で使用
する水平及び垂直偏向コイルの模式図、第14図（ａ）及
び第14図（ｂ）はそれぞれ第13図（ａ）及び第13図
（ｂ）の偏向コイルの軸上磁界分布図、第15図は電子ビ
ーム間隔とミスコンバーゼンス量との関係図、第16図は
偏向角と消費電力の関係図、第17図は偏向角と偏向コイ
ルの発熱との関係図、第18図は一般的なカラー受像管の
概略断面図、第19図は電子銃のレンズ口径とビームスポ
ット径との関係図、第20図（ａ）及び第20図（ｂ）はそ
れぞれインライン型及びデルタ型電子銃のネック断面
図、第21図はスクリーン上でのビームスポットの模式
図、第22図（ａ）乃至第22図（ｄ）はそれぞれ第４図
（ａ）乃至第４図（ｄ）に対応した変形例を示す等価光
学モデル、第23図は第８図の変形例を示す電極の模式図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−232644（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 29/50 H01J 29/51 H01J 29/76

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】パネル、ファンネル、ネックから成る外囲
器と、パネル内面に形成されたスクリーンと、ネック内
に封入された電子銃と、ネックからファンネルにかけて
配置された偏向ヨークを備え、前記電子銃から発射され
るインライン配列された３本の電子ビームを偏向ヨーク
により水平方向および垂直方向に偏向走査するカラー受
像管装置において、前記偏向ヨークは少なくともサドル型水平偏向コイルと
サドル型垂直偏向コイルから成り、前記水平偏向コイル
の管軸方向の長さは前記偏向ヨークの前記電子銃側の開
口径と前記スクリーン側の開口径との平均の大きさと同
等以上であり、該偏向ヨークによる対角最大偏向角は10
0度以上であり、前記電子銃は３個のカソードを含む電
子ビーム形成部と該３本の電子ビームを集束、集中させ
る主電子レンズ部から少なくとも成り、前記電子ビーム
形成部における隣接する電子ビームの間隔は3.5乃至6.0
mmであり、該電子ビーム間隔に対する前記ネック内径の
比は5.1以上であり、且つ前記主電子レンズ部はその最
終段において３本の電子ビームを共通に包含する第１の
実質的な円筒電極とさらに該第１の円筒電極を包含する
第２の実質的な円筒電極とによって形成された共通大口
径電子レンズを備えたことを特徴とするカラー受像管装
置。