JP4174365B2 - インライン型電子銃及びそれを用いたカラー受像管装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インライン型電子銃及びそれを用いたカラー受像管装置に関する。さらに詳細には、テレビジョン受像機やコンピュータディスプレイ等に用いられるカラー受像管装置、及びそれに用いられる、主レンズを形成する集束電極と最終加速電極とを備えたインライン型電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー受像管装置において、蛍光体スクリーン面上の画像を高解像度とするためには、電子銃から射出されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応する３本の電子ビームの蛍光体スクリーン面上でのスポット径を小さくすると共に、そのスポット形状を真円形状とし、また、３本の電子ビームを、蛍光体スクリーン面上で同一のフォーカス電圧で同時にジャストフォーカスさせる必要がある。また、電子銃の組み立てに際しては、電子銃の各電極に穿設された３つの電子ビーム通過孔を高精度に位置決めする必要がある。
【０００３】
従来、電子銃としては、例えば、特許文献１に開示されているものが知られている。この公報に開示された電子銃においては、主レンズを形成する集束電極と最終加速電極とが所定の間隔をもって配置されている。そして、集束電極の最終加速電極と対向する端面には、水平方向に長軸を置く小判形の１つの開口が設けられている。また、集束電極には、開口から後退した位置に電界補正用金属板が設けられており、この電界補正用金属板には水平方向にインライン配列された３つの電子ビーム通過孔が穿設されている。一方、最終加速電極の集束電極と対向する端面にも、水平方向に長軸を置く小判形の１つの開口が設けられている。また、最終加速電極にも、開口から後退した位置に電界補正用金属板が設けられており、この電界補正用金属板には水平方向にインライン配列された３つの電子ビーム通過孔が穿設されている。
【０００４】
この従来の電子銃の電界補正用金属板に穿設された３つの電子ビーム通過孔は、以下のような形状を有している。すなわち、図１１に示すように、中央の電子ビーム通過孔１０１ｂは、垂直方向に長軸を置く小判形又は楕円形に形成されている。また、電子ビーム通過孔１０１ｂの両側に設けられた電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｃ（右側の電子ビーム通過孔１０１ｃについては図示せず）は、外側半分が半円形状に形成されている。また、インライン方向をＸ軸方向、インライン方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｃの中心をＸ＝０、Ｙ＝０としたとき、電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｃの内側半分は、Ｘn ＋Ｙn ＝Ｒn （Ｒは定数）によって表記され、かつ、ｎが２．０を超え３．０以下である曲線で囲まれた形状に形成されている。尚、図１１中、１００は電界補正用金属板である。尚、図１１には、ｎが２．０、２．１５、２．２５、２．５のときの電子ビーム通過孔１０１ａの内側半分の外形線が描かれている。
【０００５】
以上のように、３つの電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが穿設された電界補正用金属板１００を、集束電極と最終加速電極の端面から遠ざけて配置することにより、３つの主レンズ電界が隣り合うもの同士でオーバーラップして、主レンズの実効レンズ口径が拡大されるので、蛍光体スクリーン面上でのビームスポット径を小さくすることができる。また、両側の電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｃの内側半分の上下の円弧が外側に膨らんだ形状となり、ｎの値を適当に選択することにより、縦長の孔とした場合と同様に、水平方向と垂直方向とで最適な集束条件を得ることができるので、蛍光体スクリーン面上に形成される両側の電子ビームのスポット形状を真円に近いものとすることができる。しかも、両側の電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｃは、真円形状の場合と同様に水平方向の径と垂直方向の径が等しくなると共に、内側半分の上下の円弧が外側に膨らんだ形状となるので、円形断面の在来の規制ピンを両側の電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｃに通すことができる。そして、この場合、外側半分の円弧全域と内側半分の中央点（水平軸との交点）において両側の電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｃと規制ピンとが接するので、高精度にセンター合わせをすることが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３０５６５１５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の電子銃においては、集束電極内又は最終加速電極内の電界補正用金属板が、最終加速電極又は集束電極との対向端面から後退した位置にあるので、３本の電子ビームのそれぞれに作用する３つの主レンズ電界のうち、中央の主レンズ電界と両側の主レンズ電界の強度を同一にすることができず、その結果、３本の電子ビームを蛍光体スクリーン面上で同時にジャストフォーカスさせることができないという問題があった。
【０００８】
また、３本の電子ビームがフォーカス及びコンバーゼンスされて蛍光体スクリーン面上に形成されるビームスポットのうち、両側のものは真円形状とすることができるが、中央のものは真円形状とすることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、集束電極内又は最終加速電極内の電界補正用金属板を、最終加速電極又は集束電極との対向端面から遠ざけて配置して、主レンズの実効レンズ口径を大きくした場合においても、３本の電子ビームのそれぞれに作用する３つの主レンズ電界のうち、中央の主レンズ電界とその両側の主レンズ電界の強度を同一にすることができると共に、蛍光体スクリーン面上に形成される中央の電子ビームのスポット形状をも真円形状とすることができるインライン型電子銃及びそれを用いたカラー受像管装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るインライン型電子銃の構成は、所定の間隔をもって配置された、主レンズを形成する集束電極と最終加速電極とを備え、前記集束電極は、前記最終加速電極側の端面に第１の開口を有すると共に、前記第１の開口から後退した位置に第１の電界補正用金属板を内蔵し、前記最終加速電極は、前記集束電極側の端面に第２の開口を有すると共に、前記第２の開口から後退した位置に第２の電界補正用金属板を内蔵するインライン型電子銃であって、
前記第１及び第２の電界補正用金属板にはそれぞれ、インライン配列された、中央の電子ビーム通過孔と、前記中央の電子ビーム通過孔の両側に配置され、前記中央の電子ビーム通過孔側に向かって凸の半円弧形状部を有する開口又は切り欠きとが設けられ、
前記インライン方向をＸ軸方向、前記インライン方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、前記中央の電子ビーム通過孔の中心をＸ＝０、Ｙ＝０としたとき、前記集束電極又は前記最終加速電極の少なくとも一方の前記中央の電子ビーム通過孔が、（Ｘ／Ｒ１）2 ＋（Ｙ／Ｒ２）2 ＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）によって表記される曲線とＸ軸及びＹ軸との交点を通り、かつ、前記曲線で囲まれた面積よりも小さい面積となるような形状を有することを特徴とする。
【００１１】
このインライン型電子銃の構成によれば、集束電極内の第１の電界補正用金属板又は最終加速電極内の第２の電界補正用金属板を、最終加速電極又は集束電極との対向端面から遠ざけて配置して、主レンズの実効レンズ口径を大きくした場合においても、３本の電子ビームのそれぞれに作用する３つの主レンズ電界のうち、中央の主レンズ電界とその両側の主レンズ電界の強度を同一にして、３本の電子ビームを蛍光体スクリーン面上で同時にジャストフォーカスさせることができる。また、蛍光体スクリーン面上に形成される両側の電子ビームのスポット形状だけでなく、中央の電子ビームのスポット形状をも真円形状とすることができる。
【００１２】
また、前記本発明のインライン型電子銃の構成においては、前記中央の電子ビーム通過孔が、（Ｘ／Ｒ１）n＋（Ｙ／Ｒ２）n＝１によって表記され、かつ、ｎが１．５を超え２．０未満である曲線で囲まれた形状を有するのが好ましい。この好ましい例によれば、ｎの値を１．５＜ｎ＜２．０の範囲で最適化することにより、３本の電子ビームのそれぞれに作用する３つの主レンズ電界のうち、中央の主レンズ電界とその両側の主レンズ電界の強度差を小さくすることができる。その結果、集束電極及び最終加速電極に３本の電子ビームに共通の一つのフォーカス電圧を印加しても、３本の電子ビームを蛍光体スクリーン面上で同時にジャストフォーカスさせることができる。そしてさらに、このような構成とすることにより、蛍光体スクリーン面上に形成される中央の電子ビームのスポット形状を真円に近いものとすることもできる。また、この場合には、ｎ＝１．９０〜１．９５であるのが好ましい。
【００１３】
また、前記本発明のインライン型電子銃の構成においては、Ｒ１＜Ｒ２なる関係を満たすのが好ましい。この好ましい例によれば、水平方向のレンズ作用が垂直方向のレンズ作用よりも弱い主レンズ電界を、水平方向のレンズ作用が垂直方向のレンズ作用よりも強い主レンズ電界でキャンセルすることにより、容易に水平方向と垂直方向のレンズ作用を同一にして、蛍光体スクリーン面上に形成される中央の電子ビームのスポット形状を真円形状とすることができる。
【００１４】
また、前記本発明のインライン型電子銃の構成においては、前記集束電極と前記最終加速電極との間に筒状の中間電極をさらに備えているのが好ましい。この好ましい例によれば、中間電極の電位を、集束電極の電位と最終加速電極の電位との間の任意の電位とすることにより、主レンズ電界を電子銃の軸方向に拡張して、主レンズの実効レンズ口径をさらに大きくすることができる。その結果、蛍光体スクリーン面上でのビームスポット径をさらに小さくして、カラー受像管装置のさらなる高解像度化を図ることができる。
【００１５】
また、本発明に係るカラー受像管装置の構成は、内面に複数色の蛍光体からなる蛍光体スクリーン面を有するフェイスパネルと、前記フェイスパネルの後方に接続されたファンネルとからなるバルブと、
前記ファンネルのネック部に内蔵された電子銃と、
前記電子銃から射出された電子ビームを通過させるための複数の電子ビーム通過孔を有し、かつ、前記蛍光体スクリーン面と所定の間隔を保って前記バルブ内の所定の位置に配置されたシャドウマスクと、
前記ファンネルの前記ネック部側外周に装着された偏向ヨークとを備えたカラー受像管装置であって、
前記電子銃として前記本発明のインライン型電子銃が用いられていることを特徴とする。
【００１６】
このカラー受像管装置の構成によれば、電子銃として前記本発明のインライン型電子銃が用いられていることにより、電子銃から射出されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応する３本の電子ビームの蛍光体スクリーン面上でのスポット径を小さくすると共に、そのスポット形状を真円形状とし、また、３本の電子ビームを、蛍光体スクリーン面上で同一のフォーカス電圧で同時にジャストフォーカスさせることができるので、高解像度のカラー受像管装置を実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態におけるカラー受像管装置を示す水平断面図、図２は本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃を示す水平断面図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態におけるカラー受像管装置は、ガラス等で形成されたフェイスパネル１と、フェイスパネル１の後方に接続され、同じくガラス等で形成されたファンネル２とからなるバルブを備えている。フェイスパネル１の内面には、赤色、緑色及び青色に発光する三色の蛍光体からなる蛍光体スクリーン面３が形成されている。ファンネル２のネック部５には電子銃６が内蔵されている。前記バルブ内の所定の位置には、フェイスパネル１の内面の蛍光体スクリーン面３と所定の間隔を保って、電子銃６から射出された電子ビームの到達位置を規制するためのシャドウマスク４が配置されている。ここで、シャドウマスク４は、電子銃６から射出されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応する３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃに対して色選別の役割を果たすものであり、平板に電子ビーム通過孔である略スロット状の開孔をエッチングによって多数形成することにより構成されている。尚、ファンネル３のネック部５側外周には、電子銃６から射出された電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃを垂直方向及び水平方向に偏向するための偏向ヨーク７が装着されている。
【００２０】
図２に示すように、電子銃６は、水平方向にインライン配列された３つの陰極９ａ、９ｂ、９ｃと、陰極９ａ、９ｂ、９ｃが収容されたカップ状の制御格子電極１０と、プレート状の加速電極１１と、集束電極１２と、最終加速電極１３とが順次配列されて構成されている。
【００２１】
制御格子電極１０には、３つの陰極９ａ、９ｂ、９ｃとの対向位置に３つの孔が穿設されている。また、加速電極１１、及び集束電極１２の加速電極１１と対向する端面にも、それぞれ、制御格子電極１０に形成された３つの孔のそれぞれとほぼ同軸の３つの孔が穿設されている。そして、陰極９ａ、９ｂ、９ｃと制御格子電極１０と加速電極１１とで形成されるカソードレンズ１４により、陰極９ａ、９ｂ、９ｃで発生した熱電子がビーム整形されて、電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃとして取り出される。また、加速電極１１と集束電極１２とで形成されるプリフォーカスレンズ１５と、集束電極１２と最終加速電極１３とで形成される主レンズ１６とにより、電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃが蛍光体スクリーン面３上に集束される。
【００２２】
本実施の形態の電子銃６においては、主レンズ１６の実効レンズ口径を大きくして、蛍光体スクリーン面３上でのビームスポット径を小さくするために、集束電極１２と最終加速電極１３とが以下のように構成されている。すなわち、集束電極１２の最終加速電極１３と対向する端面１７には、水平方向に長軸を置く小判形の１つの開口１８が周縁を内側に折り曲げた状態で設けられている。また、集束電極１２には、開口１８から後退した位置に電界補正用金属板２１が内蔵されている。同様に、最終加速電極１３の集束電極１２と対向する端面１９には、水平方向に長軸を置く小判形の１つの開口２０が周縁を内側に折り曲げた状態で設けられている。また、最終加速電極１３には、開口２０から後退した位置に電界補正用金属板２２が内蔵されている。ここで、電界補正用金属板２１、２２は、集束電極１２、最終加速電極１３とは別個の部材からなり、それぞれ集束電極１２、最終加速電極１３に溶接等によって固着されている。
【００２３】
さらに、本実施の形態の電子銃６においては、電界補正用金属板２１、２２にそれぞれ３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃに対応する３つの電子ビーム通過孔が穿設されている。そして、特に、集束電極１２の電界補正用金属板２１に穿設される電子ビーム通過孔は、以下に説明するような構成を備えている。
【００２４】
図３は本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の集束電極を示す正面図である。図３に示すように、集束電極１２の電界補正用金属板２１には、水平方向にインライン配列された３つの電子ビーム通過孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃが穿設されている。そして、電界補正用金属板２１に穿設される中央の電子ビーム通過孔２３ｂは、以下のような形状を有している。すなわち、インライン方向をＸ軸方向、インライン方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、電子ビーム通過孔２３ｂの中心をＸ＝０、Ｙ＝０としたとき、中央の電子ビーム通過孔２３ｂは、（Ｘ／Ｒ１）2 ＋（Ｙ／Ｒ２）2 ＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）によって表記される曲線とＸ軸及びＹ軸との交点を通り、かつ、前記曲線で囲まれる面積よりも小さい面積となるような形状を有している。ここで、Ｒ１は楕円の長軸の半分の長さを表しており、Ｒ２は楕円の短軸の半分の長さを表している。また、中央の電子ビーム通過孔２３ｂにおけるＸ軸及びＹ軸と基準楕円面：（Ｘ／Ｒ１）2 ＋（Ｙ／Ｒ２）2 ＝１との４つの交点を結ぶ曲線は、第１〜第４象限のそれぞれにおいて、外側に向かって凸で、かつ、なだらかな形状となる。より具体的には、電界補正用金属板２１に穿設される中央の電子ビーム通過孔２３ｂは、図４に示すように、（Ｘ／Ｒ１）n ＋（Ｙ／Ｒ２）n ＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）によって表記され、かつ、ｎが１．５を超え２．０未満である曲線で囲まれた形状を有しているのが望ましい。また、後述する理由により、中央の電子ビーム通過孔２３ｂは、上記の式においてＲ１＜Ｒ２なる関係を満たすのが望ましい。図４には、ｎが１．６、１．７、１．８、１．９、２．０のときの電子ビーム通過孔２３ｂの外形線が描かれている。この場合、ｎを２．０から１．５まで小さくしていくと、中央の電子ビーム通過孔２３ｂの形状は、楕円から菱形へと変化していく。尚、最終加速電極１３の電界補正用金属板２２に穿設される中央の電子ビーム通過孔を、以上のような形状としてもよく、また、電界補正用金属板２１、２２に穿設される中央の電子ビーム通過孔を、ともに以上のような形状としてもよい。
【００２５】
また、図３、図４に示すように、電子ビーム通過孔２３ｂの両側に設けられた電子ビーム通過孔２３ａ、２３ｃは、少なくとも中央の電子ビーム通過孔２３ｂ側の半分が半円形状となっている。すなわち、両側の電子ビーム通過孔２３ａ、２３ｃは、中央の電子ビーム通過孔２３ｂ側に向かって凸の半円弧形状部を有している。尚、本実施の形態においては、両側の電子ビーム通過孔２３ａ、２３ｃが真円形状に形成されている。このように、両側の電子ビーム通過孔２３ａ、２３ｃを、中央の電子ビーム通過孔２３ｂ側に向かって凸の半円弧形状部を有するように構成することにより、円形断面の在来の規制ピンを両側の電子ビーム通過孔２３ａ、２３ｃに通すことができる。そして、この場合、内側半分の円弧全域と外側半分の中央点（水平軸との交点）において両側の電子ビーム通過孔２３ａ、２３ｃと規制ピンとが接するので、高精度にセンター合わせをすることが可能となる。以上のことは、最終加速電極１３の電界補正用金属板２２に穿設される両側の電子ビーム通過孔についても言えることである。
【００２６】
電界補正用金属板２１、２２に穿設される中央の電子ビーム通過孔の少なくとも一方を、（Ｘ／Ｒ１）2 ＋（Ｙ／Ｒ２）2 ＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）によって表記される曲線とＸ軸及びＹ軸との交点を通り、かつ、前記曲線で囲まれる面積よりも小さい面積となるような形状とし、かつ、電界補正用金属板２１に穿設される両側の電子ビーム通過孔と電界補正用金属板２２に穿設される両側の電子ビーム通過孔を共に上記のような構成とすることにより、以下のような効果が得られる。すなわち、集束電極１２内の電界補正用金属板２１又は最終加速電極１３内の電界補正用金属板２２を、集束電極１２の端面１７又は最終加速電極１３の端面１９から遠ざけて配置して、主レンズ１６の実効レンズ口径を大きくした場合においても、３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃのそれぞれに作用する３つの主レンズ電界のうち、中央の主レンズ電界とその両側の主レンズ電界の強度を同一にして、３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃを蛍光体スクリーン面３上で同時にジャストフォーカスさせることができる。また、蛍光体スクリーン面３上に形成される両側の電子ビーム８ａ、８ｃのスポット形状だけでなく、中央の電子ビーム８ｂのスポット形状をも真円形状とすることができる。
【００２７】
以下、このことを、電界補正用金属板２１、２２に穿設される中央の電子ビーム通過孔の少なくとも一方が（Ｘ／Ｒ１）n ＋（Ｙ／Ｒ２）n ＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）によって表記される曲線で囲まれる形状である場合を例に挙げて説明する。
【００２８】
この場合には、ｎの値を１．５＜ｎ＜２．０の範囲で最適化することにより、３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃのそれぞれに作用する３つの主レンズ電界のうち、中央の主レンズ電界とその両側の主レンズ電界の強度差を小さくすることができる。その結果、集束電極１２及び最終加速電極１３に３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃに共通の一つのフォーカス電圧を印加しても、３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃを蛍光体スクリーン面３上で同時にジャストフォーカスさせることができる。そしてさらに、このような構成とすることにより、蛍光体スクリーン面３上に形成される中央の電子ビーム８ｂのスポット形状を真円に近いものとすることもできる。以下に、ｎを変化させた場合の電子ビームの集束特性について詳細に説明する。
【００２９】
図５は、上記の式のｎを変化させたときの主レンズ電界による電子ビームの集束特性を調べるために、中央の電子ビーム８ｂとその両側の電子ビーム８ａ、８ｃの水平方向をジャストフォーカスにするのに必要な集束電極１２に印加されるフォーカス電圧を、三次元電界軌道計算によって求めてプロットした図である。また、図６は、同じく上記の式のｎを変化させたときの主レンズ電界による電子ビームの集束特性を調べるために、中央の電子ビーム８ｂとその両側の電子ビーム８ａ、８ｃの垂直方向をジャストフォーカスにするのに必要な集束電極１２に印加されるフォーカス電圧を、三次元電界軌道計算によって求めてプロットした図である。図５、図６から分かるように、ｎに対するジャストフォーカス電圧は、水平方向、垂直方向ともに中央の電子ビーム８ｂとその両側の電子ビーム８ａ、８ｃとで異なった変化量を示している。この場合、中央の電子ビーム８ｂとその両側の電子ビーム８ａ、８ｃで５０Ｖ程度のバラツキは集束特性には問題がないことを考慮すれば、図５及び図６から、ｎ＝約１．９０〜約１．９５とすることにより、主レンズ１６が中央の電子ビーム８ｂに及ぼす主レンズ電界の強度と両側の電子ビーム８ａ、８ｃに及ぼす主レンズ電界の強度を均一にできることが分かる。
【００３０】
尚、上記集束特性は、集束電極１２と最終加速電極１３との距離を１．０ｍｍ、集束電極１２の端面１７と電界補正用金属板２１との距離、及び最終加速電極１３の端面１９と電界補正用金属板２２との距離を３．５ｍｍ、電界補正用金属板２１、２２の縦の長さを１１．８ｍｍ、横の長さを２１．３ｍｍとし、また、中央の電子ビーム通過孔を長軸２×Ｒ１＝４．２４ｍｍ、短軸２×Ｒ２＝５．６６ｍｍの楕円孔、両側の電子ビーム通過孔を直径６．５４ｍｍの円孔として調べたものである。また、最終加速電極１３への印加電圧は２７ｋＶとした。
【００３１】
上記のように、主レンズ１６が中央の電子ビーム８ｂに及ぼす主レンズ電界の強度と両側の電子ビーム８ａ、８ｃに及ぼす主レンズ電界の強度を均一にすることができるのは、以下の理由による。
【００３２】
本実施の形態の場合と同様に、電界補正用金属板の電子ビーム通過孔は、一般に、集束電極と最終加速電極のそれぞれの対向端面に設けられた水平方向（インライン方向）に長軸を置く小判形の開口によって生成される主レンズ電界を補正するために、この開口とは逆の垂直方向に長軸を置く形状とされることが多い。この場合、本実施の形態のように、中央の電子ビーム通過孔２３ｂの形状を楕円から菱形へと変化させていくと、水平方向よりも垂直方向の開口部分が減少していくので、垂直方向で中央の電子ビーム８ｂに対する主レンズ電界の浸透が弱くなり、中央の電子ビーム８ｂに対する垂直方向のレンズ作用が強くなる（あるいは、中央の電子ビーム８ｂに対する水平方向のレンズ作用が弱くなる）。従って、中央の電子ビーム８ｂを蛍光体スクリーン面３上でジャストフォーカスさせるためには、強くなった垂直方向のレンズ作用を弱くするために垂直方向のフォーカス電圧を上昇させ、弱くなった水平方向のレンズ作用を強くするために水平方向のフォーカス電圧を下降させる必要がある。一方、両側の電子ビーム８ａ、８ｃに対しては、中央の電子ビーム通過孔２３ｂの形状を楕円から菱形へと変化させることにより、水平方向、垂直方向ともに主レンズ電界の浸透が強くなるので、両側の電子ビーム８ａ、８ｃに対するレンズ作用が水平方向、垂直方向ともに弱くなる。従って、３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃを蛍光体スクリーン面３上で同時にジャストフォーカスさせるためには、弱くなった水平方向、垂直方向のレンズ作用を強くするために水平方向、垂直方向のフォーカス電圧をともに下降させる必要がある。尚、この場合、中央の電子ビーム通過孔２３ｂの形状の変化は、水平方向よりも垂直方向の方が大きいので、垂直方向のフォーカス電圧の変化の方が水平方向のフォーカス電圧の変化よりも大きくなる。
【００３３】
以上のように、電界補正用金属板の中央の電子ビーム通過孔２３ｂの形状を楕円から菱形へと変化させることにより、主レンズ１６が中央の電子ビーム８ｂに及ぼす主レンズ電界の強度と両側の電子ビーム８ａ、８ｃに及ぼす主レンズ電界の強度を変化させることができるので、双方の主レンズ電界の強度を均一にする設計が可能となる。
【００３４】
図７は、集束電極１２及び最終加速電極１３の電界補正用金属板の中央の電子ビーム通過孔２３ｂを、（Ｘ／Ｒ１）n ＋（Ｙ／Ｒ２）n ＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）によって表記される曲線で囲まれる形状としたときの、主レンズ１６に入射する電子ビームの軌道を、主レンズ軸を中心として一定の半径で回転させ、それぞれの軌道が蛍光体スクリーン面３上で描く軌跡を計算によって求めてプロットした図である。図７において、軌跡が円形であることは、実際の電子ビームが蛍光体スクリーン面３上で円形のスポットを形成することに対応している。尚、図７における内側の軌跡は、主レンズ１６の半径０．５ｍｍの領域を通った電子ビームの軌跡を示しており、外側の軌跡は、主レンズ１６の半径１．０ｍｍの領域を通った電子ビームの軌跡を示している。図７に示すように、ｎを２．０から１．６まで小さくした場合、中央の電子ビーム８ｂの軌跡は、菱形から真円になり、やがて長方形になるのに対して、両側の電子ビーム８ａ、８ｃの軌跡は、ｎの変化によってはほとんど変化していない。このように、ｎの値を変化させることにより、両側の電子ビーム８ａ、８ｃの軌跡に影響を及ぼすことなく、中央の電子ビーム８ｂの軌跡のみを調整することができる。
【００３５】
上記したように、電界補正金属板にインライン配列された３つの電子ビーム通過孔のうち、中央の電子ビーム通過孔２３ｂは、上記の式：（Ｘ／Ｒ１）n ＋（Ｙ／Ｒ２）n ＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）においてＲ１＜Ｒ２なる関係を満たすのが望ましい（図３、図４参照）。すなわち、中央の電子ビーム通過孔２３ｂは、インライン方向（Ｘ軸方向）の開口幅がＹ軸方向の開口幅よりも小さいのが望ましい。この構成を採用すれば、水平方向のレンズ作用が垂直方向のレンズ作用よりも弱い主レンズ電界を、水平方向のレンズ作用が垂直方向のレンズ作用よりも強い主レンズ電界でキャンセルすることにより、容易に水平方向と垂直方向のレンズ作用を同一にして、蛍光体スクリーン面３上に形成される中央の電子ビーム８ｂのスポット形状を真円形状とすることができるからである。
【００３６】
尚、上記実施の形態においては、３つの陰極９ａ、９ｂ、９ｃが水平方向にインライン配列されている場合を例に挙げて説明したが、３つの陰極９ａ、９ｂ、９ｃは垂直方向にインライン配列されていてもよく、この場合には、上述の『水平方向』と『垂直方向』とを入れ替えればよい。
【００３７】
また、上記実施の形態においては、電界補正用金属板２１、２２にそれぞれ３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃに対応する３つの電子ビーム通過孔が穿設されているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、図８に示すように、電界補正用金属板２４の中央に電子ビーム通過孔２５を穿設すると共に、電界補正用金属板２４の両側端に中央の電子ビーム通過孔２５側に向かって凸の半円弧形状部を有する切り欠き２６ａ、２６ｂを設けるようにしてもよい。そして、この場合、両側の２本の電子ビーム８ａ、８ｃは、切り欠き２６ａ、２６ｂの半円弧形状部と集束電極１２又は最終加速電極１３とで取り囲まれた領域を通過することとなる。
【００３８】
また、上記実施の形態においては、電界補正用金属板２１、２２として、集束電極１２、最終加速電極１３とは別個の部材が用いられているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、図９に示すように、集束電極１２と電界補正用金属板２１がプレスで一体成型された構成であってもよく、また同様に、最終加速電極１３と電界補正用金属板２２がプレスで一体成型された構成であってもよい。
【００３９】
また、上記実施の形態においては、集束電極１２と最終加速電極１３とが、他の部材を介在させることなく対向配置されているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、集束電極１２と最終加速電極１３との間に筒状の中間電極２７を配置した構成であってもよい。そして、このような構成を採用すれば、中間電極２７の電位を、集束電極１２の電位と最終加速電極１３の電位との間の任意の電位とすることにより（集束電極電位＜中間電極電位＜最終加速電極電位）、主レンズ電界を電子銃の軸方向に拡張して、主レンズの実効レンズ口径をさらに大きくすることができる。その結果、蛍光体スクリーン面３上でのビームスポット径をさらに小さくして、カラー受像管装置のさらなる高解像度化を図ることができる。また、この場合、中間電極２７に電界補正用金属板２８を内蔵させることもできる。尚、中間電極の数は１つに限られるものではなく、複数の中間電極を配置してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインライン型電子銃によれば、集束電極内の第１の電界補正用金属板又は最終加速電極内の第２の電界補正用金属板を、最終加速電極又は集束電極との対向端面から遠ざけて配置して、主レンズの実効レンズ口径を大きくした場合においても、３本の電子ビームのそれぞれに作用する３つの主レンズ電界のうち、中央の主レンズ電界とその両側の主レンズ電界の強度を同一にして、３本の電子ビームを蛍光体スクリーン面上で同時にジャストフォーカスさせることができる。また、蛍光体スクリーン面上に形成される両側の電子ビームのスポット形状だけでなく、中央の電子ビームのスポット形状をも真円形状とすることができる。
【００４１】
また、本発明のカラー受像管装置によれば、電子銃として前記本発明のインライン型電子銃が用いられていることにより、電子銃から射出されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応する３本の電子ビームの蛍光体スクリーン面上でのスポット径を小さくすると共に、そのスポット形状を真円形状とし、また、３本の電子ビームを、蛍光体スクリーン面上で同一のフォーカス電圧で同時にジャストフォーカスさせることができるので、高解像度のカラー受像管装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるカラー受像管装置を示す水平断面図
【図２】本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃を示す水平断面図
【図３】本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の集束電極を示す正面図
【図４】本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の電界補正用金属板の要部を示す正面図
【図５】本発明の一実施の形態における電界補正用金属板に穿設される中央の電子ビーム通過孔の形状を表す式（Ｘ／Ｒ１）n ＋（Ｙ／Ｒ２）n ＝１のｎに対する中央の電子ビームとその両側の電子ビームの水平方向ジャストフォーカス電圧をプロットした図
【図６】本発明の一実施の形態における電界補正用金属板に穿設される中央の電子ビーム通過孔の形状を表す式（Ｘ／Ｒ１）n ＋（Ｙ／Ｒ２）n ＝１のｎに対する中央の電子ビームとその両側の電子ビームの垂直方向ジャストフォーカス電圧をプロットした図
【図７】本発明の一実施の形態における電界補正用金属板に穿設される中央の電子ビーム通過孔の形状を表す式（Ｘ／Ｒ１）n ＋（Ｙ／Ｒ２）n ＝１のｎに対する中央の電子ビームとその両側の電子ビームのスポット形状を示す図
【図８】本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の電界補正用金属板の他の例を示す正面図
【図９】本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の集束電極と最終加速電極の他の構成を示す水平断面図
【図１０】本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の主レンズ部の他の構成を示す水平断面図
【図１１】従来技術における電子銃の電界補正用電極板の要部を示す正面図
【符号の説明】
１ フェイスパネル
２ ファンネル
３ 蛍光体スクリーン面
４ シャドウマスク
５ ネック部
６ 電子銃
７ 偏向ヨーク
８ａ、８ｂ、８ｃ 電子ビーム
９ａ、９ｂ、９ｃ 陰極
１０ 制御格子電極
１１ 加速電極
１２ 集束電極
１３ 最終加速電極
１４ カソードレンズ
１５ プリフォーカスレンズ
１６ 主レンズ
１７、１９ 端面
１８、２０ 開口
２１、２２、２４、２８ 電界補正用金属板
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２５ 電子ビーム通過孔
２６ａ、２６ｂ 切り欠き
２７ 中間電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、インライン型電子銃及びそれを用いたカラー受像管装置に関する。さらに詳細には、テレビジョン受像機やコンピュータディスプレイ等に用いられるカラー受像管装置、及びそれに用いられる、主レンズを形成する集束電極と最終加速電極とを備えたインライン型電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー受像管装置において、蛍光体スクリーン面上の画像を高解像度とするためには、電子銃から射出されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応する３本の電子ビームの蛍光体スクリーン面上でのスポット径を小さくすると共に、そのスポット形状を真円形状とし、また、３本の電子ビームを、蛍光体スクリーン面上で同一のフォーカス電圧で同時にジャストフォーカスさせる必要がある。また、電子銃の組み立てに際しては、電子銃の各電極に穿設された３つの電子ビーム通過孔を高精度に位置決めする必要がある。
【０００３】
従来、電子銃としては、例えば、特許文献１に開示されているものが知られている。この公報に開示された電子銃においては、主レンズを形成する集束電極と最終加速電極とが所定の間隔をもって配置されている。そして、集束電極の最終加速電極と対向する端面には、水平方向に長軸を置く小判形の１つの開口が設けられている。また、集束電極には、開口から後退した位置に電界補正用金属板が設けられており、この電界補正用金属板には水平方向にインライン配列された３つの電子ビーム通過孔が穿設されている。一方、最終加速電極の集束電極と対向する端面にも、水平方向に長軸を置く小判形の１つの開口が設けられている。また、最終加速電極にも、開口から後退した位置に電界補正用金属板が設けられており、この電界補正用金属板には水平方向にインライン配列された３つの電子ビーム通過孔が穿設されている。
【０００４】
この従来の電子銃の電界補正用金属板に穿設された３つの電子ビーム通過孔は、以下のような形状を有している。すなわち、図１１に示すように、中央の電子ビーム通過孔１０１ｂは、垂直方向に長軸を置く小判形又は楕円形に形成されている。また、電子ビーム通過孔１０１ｂの両側に設けられた電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｃ（右側の電子ビーム通過孔１０１ｃについては図示せず）は、外側半分が半円形状に形成されている。また、インライン方向をＸ軸方向、インライン方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｃの中心をＸ＝０、Ｙ＝０としたとき、電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｃの内側半分は、Ｘn ＋Ｙn ＝Ｒn （Ｒは定数）によって表記され、かつ、ｎが２．０を超え３．０以下である曲線で囲まれた形状に形成されている。尚、図１１中、１００は電界補正用金属板である。尚、図１１には、ｎが２．０、２．１５、２．２５、２．５のときの電子ビーム通過孔１０１ａの内側半分の外形線が描かれている。
【０００５】
以上のように、３つの電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが穿設された電界補正用金属板１００を、集束電極と最終加速電極の端面から遠ざけて配置することにより、３つの主レンズ電界が隣り合うもの同士でオーバーラップして、主レンズの実効レンズ口径が拡大されるので、蛍光体スクリーン面上でのビームスポット径を小さくすることができる。また、両側の電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｃの内側半分の上下の円弧が外側に膨らんだ形状となり、ｎの値を適当に選択することにより、縦長の孔とした場合と同様に、水平方向と垂直方向とで最適な集束条件を得ることができるので、蛍光体スクリーン面上に形成される両側の電子ビームのスポット形状を真円に近いものとすることができる。しかも、両側の電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｃは、真円形状の場合と同様に水平方向の径と垂直方向の径が等しくなると共に、内側半分の上下の円弧が外側に膨らんだ形状となるので、円形断面の在来の規制ピンを両側の電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｃに通すことができる。そして、この場合、外側半分の円弧全域と内側半分の中央点（水平軸との交点）において両側の電子ビーム通過孔１０１ａ、１０１ｃと規制ピンとが接するので、高精度にセンター合わせをすることが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３０５６５１５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の電子銃においては、集束電極内又は最終加速電極内の電界補正用金属板が、最終加速電極又は集束電極との対向端面から後退した位置にあるので、３本の電子ビームのそれぞれに作用する３つの主レンズ電界のうち、中央の主レンズ電界と両側の主レンズ電界の強度を同一にすることができず、その結果、３本の電子ビームを蛍光体スクリーン面上で同時にジャストフォーカスさせることができないという問題があった。
【０００８】
また、３本の電子ビームがフォーカス及びコンバーゼンスされて蛍光体スクリーン面上に形成されるビームスポットのうち、両側のものは真円形状とすることができるが、中央のものは真円形状とすることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、集束電極内又は最終加速電極内の電界補正用金属板を、最終加速電極又は集束電極との対向端面から遠ざけて配置して、主レンズの実効レンズ口径を大きくした場合においても、３本の電子ビームのそれぞれに作用する３つの主レンズ電界のうち、中央の主レンズ電界とその両側の主レンズ電界の強度を同一にすることができると共に、蛍光体スクリーン面上に形成される中央の電子ビームのスポット形状をも真円形状とすることができるインライン型電子銃及びそれを用いたカラー受像管装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るインライン型電子銃の構成は、所定の間隔をもって配置された、主レンズを形成する集束電極と最終加速電極とを備え、前記集束電極は、前記最終加速電極側の端面に第１の開口を有すると共に、前記第１の開口から後退した位置に第１の電界補正用金属板を内蔵し、前記最終加速電極は、前記集束電極側の端面に第２の開口を有すると共に、前記第２の開口から後退した位置に第２の電界補正用金属板を内蔵するインライン型電子銃であって、
前記第１及び第２の電界補正用金属板にはそれぞれ、インライン配列された、中央の電子ビーム通過孔と、前記中央の電子ビーム通過孔の両側に配置され、前記中央の電子ビーム通過孔側に向かって凸の半円弧形状部を有する開口又は切り欠きとが設けられ、
前記インライン方向をＸ軸方向、前記インライン方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、前記中央の電子ビーム通過孔の中心をＸ＝０、Ｙ＝０としたとき、前記集束電極又は前記最終加速電極の少なくとも一方の前記中央の電子ビーム通過孔が、（Ｘ／Ｒ１）2 ＋（Ｙ／Ｒ２）2 ＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）によって表記される曲線とＸ軸及びＹ軸との交点を通り、かつ、前記曲線で囲まれた面積よりも小さい面積となるような形状を有することを特徴とする。
【００１１】
このインライン型電子銃の構成によれば、集束電極内の第１の電界補正用金属板又は最終加速電極内の第２の電界補正用金属板を、最終加速電極又は集束電極との対向端面から遠ざけて配置して、主レンズの実効レンズ口径を大きくした場合においても、３本の電子ビームのそれぞれに作用する３つの主レンズ電界のうち、中央の主レンズ電界とその両側の主レンズ電界の強度を同一にして、３本の電子ビームを蛍光体スクリーン面上で同時にジャストフォーカスさせることができる。また、蛍光体スクリーン面上に形成される両側の電子ビームのスポット形状だけでなく、中央の電子ビームのスポット形状をも真円形状とすることができる。
【００１２】
また、前記本発明のインライン型電子銃の構成においては、前記中央の電子ビーム通過孔が、（Ｘ／Ｒ１）n＋（Ｙ／Ｒ２）n＝１によって表記され、かつ、ｎが１．５を超え２．０未満である曲線で囲まれた形状を有するのが好ましい。この好ましい例によれば、ｎの値を１．５＜ｎ＜２．０の範囲で最適化することにより、３本の電子ビームのそれぞれに作用する３つの主レンズ電界のうち、中央の主レンズ電界とその両側の主レンズ電界の強度差を小さくすることができる。その結果、集束電極及び最終加速電極に３本の電子ビームに共通の一つのフォーカス電圧を印加しても、３本の電子ビームを蛍光体スクリーン面上で同時にジャストフォーカスさせることができる。そしてさらに、このような構成とすることにより、蛍光体スクリーン面上に形成される中央の電子ビームのスポット形状を真円に近いものとすることもできる。また、この場合には、ｎ＝１．９０〜１．９５であるのが好ましい。
【００１３】
また、前記本発明のインライン型電子銃の構成においては、Ｒ１＜Ｒ２なる関係を満たすのが好ましい。この好ましい例によれば、水平方向のレンズ作用が垂直方向のレンズ作用よりも弱い主レンズ電界を、水平方向のレンズ作用が垂直方向のレンズ作用よりも強い主レンズ電界でキャンセルすることにより、容易に水平方向と垂直方向のレンズ作用を同一にして、蛍光体スクリーン面上に形成される中央の電子ビームのスポット形状を真円形状とすることができる。
【００１４】
また、前記本発明のインライン型電子銃の構成においては、前記集束電極と前記最終加速電極との間に筒状の中間電極をさらに備えているのが好ましい。この好ましい例によれば、中間電極の電位を、集束電極の電位と最終加速電極の電位との間の任意の電位とすることにより、主レンズ電界を電子銃の軸方向に拡張して、主レンズの実効レンズ口径をさらに大きくすることができる。その結果、蛍光体スクリーン面上でのビームスポット径をさらに小さくして、カラー受像管装置のさらなる高解像度化を図ることができる。
【００１５】
また、本発明に係るカラー受像管装置の構成は、内面に複数色の蛍光体からなる蛍光体スクリーン面を有するフェイスパネルと、前記フェイスパネルの後方に接続されたファンネルとからなるバルブと、
前記ファンネルのネック部に内蔵された電子銃と、
前記電子銃から射出された電子ビームを通過させるための複数の電子ビーム通過孔を有し、かつ、前記蛍光体スクリーン面と所定の間隔を保って前記バルブ内の所定の位置に配置されたシャドウマスクと、
前記ファンネルの前記ネック部側外周に装着された偏向ヨークとを備えたカラー受像管装置であって、
前記電子銃として前記本発明のインライン型電子銃が用いられていることを特徴とする。
【００１６】
このカラー受像管装置の構成によれば、電子銃として前記本発明のインライン型電子銃が用いられていることにより、電子銃から射出されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応する３本の電子ビームの蛍光体スクリーン面上でのスポット径を小さくすると共に、そのスポット形状を真円形状とし、また、３本の電子ビームを、蛍光体スクリーン面上で同一のフォーカス電圧で同時にジャストフォーカスさせることができるので、高解像度のカラー受像管装置を実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態におけるカラー受像管装置を示す水平断面図、図２は本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃を示す水平断面図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態におけるカラー受像管装置は、ガラス等で形成されたフェイスパネル１と、フェイスパネル１の後方に接続され、同じくガラス等で形成されたファンネル２とからなるバルブを備えている。フェイスパネル１の内面には、赤色、緑色及び青色に発光する三色の蛍光体からなる蛍光体スクリーン面３が形成されている。ファンネル２のネック部５には電子銃６が内蔵されている。前記バルブ内の所定の位置には、フェイスパネル１の内面の蛍光体スクリーン面３と所定の間隔を保って、電子銃６から射出された電子ビームの到達位置を規制するためのシャドウマスク４が配置されている。ここで、シャドウマスク４は、電子銃６から射出されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応する３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃに対して色選別の役割を果たすものであり、平板に電子ビーム通過孔である略スロット状の開孔をエッチングによって多数形成することにより構成されている。尚、ファンネル３のネック部５側外周には、電子銃６から射出された電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃを垂直方向及び水平方向に偏向するための偏向ヨーク７が装着されている。
【００２０】
図２に示すように、電子銃６は、水平方向にインライン配列された３つの陰極９ａ、９ｂ、９ｃと、陰極９ａ、９ｂ、９ｃが収容されたカップ状の制御格子電極１０と、プレート状の加速電極１１と、集束電極１２と、最終加速電極１３とが順次配列されて構成されている。
【００２１】
制御格子電極１０には、３つの陰極９ａ、９ｂ、９ｃとの対向位置に３つの孔が穿設されている。また、加速電極１１、及び集束電極１２の加速電極１１と対向する端面にも、それぞれ、制御格子電極１０に形成された３つの孔のそれぞれとほぼ同軸の３つの孔が穿設されている。そして、陰極９ａ、９ｂ、９ｃと制御格子電極１０と加速電極１１とで形成されるカソードレンズ１４により、陰極９ａ、９ｂ、９ｃで発生した熱電子がビーム整形されて、電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃとして取り出される。また、加速電極１１と集束電極１２とで形成されるプリフォーカスレンズ１５と、集束電極１２と最終加速電極１３とで形成される主レンズ１６とにより、電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃが蛍光体スクリーン面３上に集束される。
【００２２】
本実施の形態の電子銃６においては、主レンズ１６の実効レンズ口径を大きくして、蛍光体スクリーン面３上でのビームスポット径を小さくするために、集束電極１２と最終加速電極１３とが以下のように構成されている。すなわち、集束電極１２の最終加速電極１３と対向する端面１７には、水平方向に長軸を置く小判形の１つの開口１８が周縁を内側に折り曲げた状態で設けられている。また、集束電極１２には、開口１８から後退した位置に電界補正用金属板２１が内蔵されている。同様に、最終加速電極１３の集束電極１２と対向する端面１９には、水平方向に長軸を置く小判形の１つの開口２０が周縁を内側に折り曲げた状態で設けられている。また、最終加速電極１３には、開口２０から後退した位置に電界補正用金属板２２が内蔵されている。ここで、電界補正用金属板２１、２２は、集束電極１２、最終加速電極１３とは別個の部材からなり、それぞれ集束電極１２、最終加速電極１３に溶接等によって固着されている。
【００２３】
さらに、本実施の形態の電子銃６においては、電界補正用金属板２１、２２にそれぞれ３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃに対応する３つの電子ビーム通過孔が穿設されている。そして、特に、集束電極１２の電界補正用金属板２１に穿設される電子ビーム通過孔は、以下に説明するような構成を備えている。
【００２４】
図３は本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の集束電極を示す正面図である。図３に示すように、集束電極１２の電界補正用金属板２１には、水平方向にインライン配列された３つの電子ビーム通過孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃが穿設されている。そして、電界補正用金属板２１に穿設される中央の電子ビーム通過孔２３ｂは、以下のような形状を有している。すなわち、インライン方向をＸ軸方向、インライン方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、電子ビーム通過孔２３ｂの中心をＸ＝０、Ｙ＝０としたとき、中央の電子ビーム通過孔２３ｂは、（Ｘ／Ｒ１）2 ＋（Ｙ／Ｒ２）2 ＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）によって表記される曲線とＸ軸及びＹ軸との交点を通り、かつ、前記曲線で囲まれる面積よりも小さい面積となるような形状を有している。ここで、Ｒ１は楕円の長軸の半分の長さを表しており、Ｒ２は楕円の短軸の半分の長さを表している。また、中央の電子ビーム通過孔２３ｂにおけるＸ軸及びＹ軸と基準楕円面：（Ｘ／Ｒ１）2 ＋（Ｙ／Ｒ２）2 ＝１との４つの交点を結ぶ曲線は、第１〜第４象限のそれぞれにおいて、外側に向かって凸で、かつ、なだらかな形状となる。より具体的には、電界補正用金属板２１に穿設される中央の電子ビーム通過孔２３ｂは、図４に示すように、（Ｘ／Ｒ１）n ＋（Ｙ／Ｒ２）n ＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）によって表記され、かつ、ｎが１．５を超え２．０未満である曲線で囲まれた形状を有しているのが望ましい。また、後述する理由により、中央の電子ビーム通過孔２３ｂは、上記の式においてＲ１＜Ｒ２なる関係を満たすのが望ましい。図４には、ｎが１．６、１．７、１．８、１．９、２．０のときの電子ビーム通過孔２３ｂの外形線が描かれている。この場合、ｎを２．０から１．５まで小さくしていくと、中央の電子ビーム通過孔２３ｂの形状は、楕円から菱形へと変化していく。尚、最終加速電極１３の電界補正用金属板２２に穿設される中央の電子ビーム通過孔を、以上のような形状としてもよく、また、電界補正用金属板２１、２２に穿設される中央の電子ビーム通過孔を、ともに以上のような形状としてもよい。
【００２５】
また、図３、図４に示すように、電子ビーム通過孔２３ｂの両側に設けられた電子ビーム通過孔２３ａ、２３ｃは、少なくとも中央の電子ビーム通過孔２３ｂ側の半分が半円形状となっている。すなわち、両側の電子ビーム通過孔２３ａ、２３ｃは、中央の電子ビーム通過孔２３ｂ側に向かって凸の半円弧形状部を有している。尚、本実施の形態においては、両側の電子ビーム通過孔２３ａ、２３ｃが真円形状に形成されている。このように、両側の電子ビーム通過孔２３ａ、２３ｃを、中央の電子ビーム通過孔２３ｂ側に向かって凸の半円弧形状部を有するように構成することにより、円形断面の在来の規制ピンを両側の電子ビーム通過孔２３ａ、２３ｃに通すことができる。そして、この場合、内側半分の円弧全域と外側半分の中央点（水平軸との交点）において両側の電子ビーム通過孔２３ａ、２３ｃと規制ピンとが接するので、高精度にセンター合わせをすることが可能となる。以上のことは、最終加速電極１３の電界補正用金属板２２に穿設される両側の電子ビーム通過孔についても言えることである。
【００２６】
電界補正用金属板２１、２２に穿設される中央の電子ビーム通過孔の少なくとも一方を、（Ｘ／Ｒ１）2 ＋（Ｙ／Ｒ２）2 ＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）によって表記される曲線とＸ軸及びＹ軸との交点を通り、かつ、前記曲線で囲まれる面積よりも小さい面積となるような形状とし、かつ、電界補正用金属板２１に穿設される両側の電子ビーム通過孔と電界補正用金属板２２に穿設される両側の電子ビーム通過孔を共に上記のような構成とすることにより、以下のような効果が得られる。すなわち、集束電極１２内の電界補正用金属板２１又は最終加速電極１３内の電界補正用金属板２２を、集束電極１２の端面１７又は最終加速電極１３の端面１９から遠ざけて配置して、主レンズ１６の実効レンズ口径を大きくした場合においても、３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃのそれぞれに作用する３つの主レンズ電界のうち、中央の主レンズ電界とその両側の主レンズ電界の強度を同一にして、３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃを蛍光体スクリーン面３上で同時にジャストフォーカスさせることができる。また、蛍光体スクリーン面３上に形成される両側の電子ビーム８ａ、８ｃのスポット形状だけでなく、中央の電子ビーム８ｂのスポット形状をも真円形状とすることができる。
【００２７】
以下、このことを、電界補正用金属板２１、２２に穿設される中央の電子ビーム通過孔の少なくとも一方が（Ｘ／Ｒ１）n ＋（Ｙ／Ｒ２）n ＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）によって表記される曲線で囲まれる形状である場合を例に挙げて説明する。
【００２８】
この場合には、ｎの値を１．５＜ｎ＜２．０の範囲で最適化することにより、３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃのそれぞれに作用する３つの主レンズ電界のうち、中央の主レンズ電界とその両側の主レンズ電界の強度差を小さくすることができる。その結果、集束電極１２及び最終加速電極１３に３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃに共通の一つのフォーカス電圧を印加しても、３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃを蛍光体スクリーン面３上で同時にジャストフォーカスさせることができる。そしてさらに、このような構成とすることにより、蛍光体スクリーン面３上に形成される中央の電子ビーム８ｂのスポット形状を真円に近いものとすることもできる。以下に、ｎを変化させた場合の電子ビームの集束特性について詳細に説明する。
【００２９】
図５は、上記の式のｎを変化させたときの主レンズ電界による電子ビームの集束特性を調べるために、中央の電子ビーム８ｂとその両側の電子ビーム８ａ、８ｃの水平方向をジャストフォーカスにするのに必要な集束電極１２に印加されるフォーカス電圧を、三次元電界軌道計算によって求めてプロットした図である。また、図６は、同じく上記の式のｎを変化させたときの主レンズ電界による電子ビームの集束特性を調べるために、中央の電子ビーム８ｂとその両側の電子ビーム８ａ、８ｃの垂直方向をジャストフォーカスにするのに必要な集束電極１２に印加されるフォーカス電圧を、三次元電界軌道計算によって求めてプロットした図である。図５、図６から分かるように、ｎに対するジャストフォーカス電圧は、水平方向、垂直方向ともに中央の電子ビーム８ｂとその両側の電子ビーム８ａ、８ｃとで異なった変化量を示している。この場合、中央の電子ビーム８ｂとその両側の電子ビーム８ａ、８ｃで５０Ｖ程度のバラツキは集束特性には問題がないことを考慮すれば、図５及び図６から、ｎ＝約１．９０〜約１．９５とすることにより、主レンズ１６が中央の電子ビーム８ｂに及ぼす主レンズ電界の強度と両側の電子ビーム８ａ、８ｃに及ぼす主レンズ電界の強度を均一にできることが分かる。
【００３０】
尚、上記集束特性は、集束電極１２と最終加速電極１３との距離を１．０ｍｍ、集束電極１２の端面１７と電界補正用金属板２１との距離、及び最終加速電極１３の端面１９と電界補正用金属板２２との距離を３．５ｍｍ、電界補正用金属板２１、２２の縦の長さを１１．８ｍｍ、横の長さを２１．３ｍｍとし、また、中央の電子ビーム通過孔を長軸２×Ｒ１＝４．２４ｍｍ、短軸２×Ｒ２＝５．６６ｍｍの楕円孔、両側の電子ビーム通過孔を直径６．５４ｍｍの円孔として調べたものである。また、最終加速電極１３への印加電圧は２７ｋＶとした。
【００３１】
上記のように、主レンズ１６が中央の電子ビーム８ｂに及ぼす主レンズ電界の強度と両側の電子ビーム８ａ、８ｃに及ぼす主レンズ電界の強度を均一にすることができるのは、以下の理由による。
【００３２】
本実施の形態の場合と同様に、電界補正用金属板の電子ビーム通過孔は、一般に、集束電極と最終加速電極のそれぞれの対向端面に設けられた水平方向（インライン方向）に長軸を置く小判形の開口によって生成される主レンズ電界を補正するために、この開口とは逆の垂直方向に長軸を置く形状とされることが多い。この場合、本実施の形態のように、中央の電子ビーム通過孔２３ｂの形状を楕円から菱形へと変化させていくと、水平方向よりも垂直方向の開口部分が減少していくので、垂直方向で中央の電子ビーム８ｂに対する主レンズ電界の浸透が弱くなり、中央の電子ビーム８ｂに対する垂直方向のレンズ作用が強くなる（あるいは、中央の電子ビーム８ｂに対する水平方向のレンズ作用が弱くなる）。従って、中央の電子ビーム８ｂを蛍光体スクリーン面３上でジャストフォーカスさせるためには、強くなった垂直方向のレンズ作用を弱くするために垂直方向のフォーカス電圧を上昇させ、弱くなった水平方向のレンズ作用を強くするために水平方向のフォーカス電圧を下降させる必要がある。一方、両側の電子ビーム８ａ、８ｃに対しては、中央の電子ビーム通過孔２３ｂの形状を楕円から菱形へと変化させることにより、水平方向、垂直方向ともに主レンズ電界の浸透が強くなるので、両側の電子ビーム８ａ、８ｃに対するレンズ作用が水平方向、垂直方向ともに弱くなる。従って、３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃを蛍光体スクリーン面３上で同時にジャストフォーカスさせるためには、弱くなった水平方向、垂直方向のレンズ作用を強くするために水平方向、垂直方向のフォーカス電圧をともに下降させる必要がある。尚、この場合、中央の電子ビーム通過孔２３ｂの形状の変化は、水平方向よりも垂直方向の方が大きいので、垂直方向のフォーカス電圧の変化の方が水平方向のフォーカス電圧の変化よりも大きくなる。
【００３３】
以上のように、電界補正用金属板の中央の電子ビーム通過孔２３ｂの形状を楕円から菱形へと変化させることにより、主レンズ１６が中央の電子ビーム８ｂに及ぼす主レンズ電界の強度と両側の電子ビーム８ａ、８ｃに及ぼす主レンズ電界の強度を変化させることができるので、双方の主レンズ電界の強度を均一にする設計が可能となる。
【００３４】
図７は、集束電極１２及び最終加速電極１３の電界補正用金属板の中央の電子ビーム通過孔２３ｂを、（Ｘ／Ｒ１）n ＋（Ｙ／Ｒ２）n ＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）によって表記される曲線で囲まれる形状としたときの、主レンズ１６に入射する電子ビームの軌道を、主レンズ軸を中心として一定の半径で回転させ、それぞれの軌道が蛍光体スクリーン面３上で描く軌跡を計算によって求めてプロットした図である。図７において、軌跡が円形であることは、実際の電子ビームが蛍光体スクリーン面３上で円形のスポットを形成することに対応している。尚、図７における内側の軌跡は、主レンズ１６の半径０．５ｍｍの領域を通った電子ビームの軌跡を示しており、外側の軌跡は、主レンズ１６の半径１．０ｍｍの領域を通った電子ビームの軌跡を示している。図７に示すように、ｎを２．０から１．６まで小さくした場合、中央の電子ビーム８ｂの軌跡は、菱形から真円になり、やがて長方形になるのに対して、両側の電子ビーム８ａ、８ｃの軌跡は、ｎの変化によってはほとんど変化していない。このように、ｎの値を変化させることにより、両側の電子ビーム８ａ、８ｃの軌跡に影響を及ぼすことなく、中央の電子ビーム８ｂの軌跡のみを調整することができる。
【００３５】
上記したように、電界補正金属板にインライン配列された３つの電子ビーム通過孔のうち、中央の電子ビーム通過孔２３ｂは、上記の式：（Ｘ／Ｒ１）n ＋（Ｙ／Ｒ２）n ＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）においてＲ１＜Ｒ２なる関係を満たすのが望ましい（図３、図４参照）。すなわち、中央の電子ビーム通過孔２３ｂは、インライン方向（Ｘ軸方向）の開口幅がＹ軸方向の開口幅よりも小さいのが望ましい。この構成を採用すれば、水平方向のレンズ作用が垂直方向のレンズ作用よりも弱い主レンズ電界を、水平方向のレンズ作用が垂直方向のレンズ作用よりも強い主レンズ電界でキャンセルすることにより、容易に水平方向と垂直方向のレンズ作用を同一にして、蛍光体スクリーン面３上に形成される中央の電子ビーム８ｂのスポット形状を真円形状とすることができるからである。
【００３６】
尚、上記実施の形態においては、３つの陰極９ａ、９ｂ、９ｃが水平方向にインライン配列されている場合を例に挙げて説明したが、３つの陰極９ａ、９ｂ、９ｃは垂直方向にインライン配列されていてもよく、この場合には、上述の『水平方向』と『垂直方向』とを入れ替えればよい。
【００３７】
また、上記実施の形態においては、電界補正用金属板２１、２２にそれぞれ３本の電子ビーム８ａ、８ｂ、８ｃに対応する３つの電子ビーム通過孔が穿設されているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、図８に示すように、電界補正用金属板２４の中央に電子ビーム通過孔２５を穿設すると共に、電界補正用金属板２４の両側端に中央の電子ビーム通過孔２５側に向かって凸の半円弧形状部を有する切り欠き２６ａ、２６ｂを設けるようにしてもよい。そして、この場合、両側の２本の電子ビーム８ａ、８ｃは、切り欠き２６ａ、２６ｂの半円弧形状部と集束電極１２又は最終加速電極１３とで取り囲まれた領域を通過することとなる。
【００３８】
また、上記実施の形態においては、電界補正用金属板２１、２２として、集束電極１２、最終加速電極１３とは別個の部材が用いられているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、図９に示すように、集束電極１２と電界補正用金属板２１がプレスで一体成型された構成であってもよく、また同様に、最終加速電極１３と電界補正用金属板２２がプレスで一体成型された構成であってもよい。
【００３９】
また、上記実施の形態においては、集束電極１２と最終加速電極１３とが、他の部材を介在させることなく対向配置されているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、集束電極１２と最終加速電極１３との間に筒状の中間電極２７を配置した構成であってもよい。そして、このような構成を採用すれば、中間電極２７の電位を、集束電極１２の電位と最終加速電極１３の電位との間の任意の電位とすることにより（集束電極電位＜中間電極電位＜最終加速電極電位）、主レンズ電界を電子銃の軸方向に拡張して、主レンズの実効レンズ口径をさらに大きくすることができる。その結果、蛍光体スクリーン面３上でのビームスポット径をさらに小さくして、カラー受像管装置のさらなる高解像度化を図ることができる。また、この場合、中間電極２７に電界補正用金属板２８を内蔵させることもできる。尚、中間電極の数は１つに限られるものではなく、複数の中間電極を配置してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインライン型電子銃によれば、集束電極内の第１の電界補正用金属板又は最終加速電極内の第２の電界補正用金属板を、最終加速電極又は集束電極との対向端面から遠ざけて配置して、主レンズの実効レンズ口径を大きくした場合においても、３本の電子ビームのそれぞれに作用する３つの主レンズ電界のうち、中央の主レンズ電界とその両側の主レンズ電界の強度を同一にして、３本の電子ビームを蛍光体スクリーン面上で同時にジャストフォーカスさせることができる。また、蛍光体スクリーン面上に形成される両側の電子ビームのスポット形状だけでなく、中央の電子ビームのスポット形状をも真円形状とすることができる。
【００４１】
また、本発明のカラー受像管装置によれば、電子銃として前記本発明のインライン型電子銃が用いられていることにより、電子銃から射出されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応する３本の電子ビームの蛍光体スクリーン面上でのスポット径を小さくすると共に、そのスポット形状を真円形状とし、また、３本の電子ビームを、蛍光体スクリーン面上で同一のフォーカス電圧で同時にジャストフォーカスさせることができるので、高解像度のカラー受像管装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるカラー受像管装置を示す水平断面図
【図２】本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃を示す水平断面図
【図３】本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の集束電極を示す正面図
【図４】本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の電界補正用金属板の要部を示す正面図
【図５】本発明の一実施の形態における電界補正用金属板に穿設される中央の電子ビーム通過孔の形状を表す式（Ｘ／Ｒ１）n ＋（Ｙ／Ｒ２）n ＝１のｎに対する中央の電子ビームとその両側の電子ビームの水平方向ジャストフォーカス電圧をプロットした図
【図６】本発明の一実施の形態における電界補正用金属板に穿設される中央の電子ビーム通過孔の形状を表す式（Ｘ／Ｒ１）n ＋（Ｙ／Ｒ２）n ＝１のｎに対する中央の電子ビームとその両側の電子ビームの垂直方向ジャストフォーカス電圧をプロットした図
【図７】本発明の一実施の形態における電界補正用金属板に穿設される中央の電子ビーム通過孔の形状を表す式（Ｘ／Ｒ１）n ＋（Ｙ／Ｒ２）n ＝１のｎに対する中央の電子ビームとその両側の電子ビームのスポット形状を示す図
【図８】本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の電界補正用金属板の他の例を示す正面図
【図９】本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の集束電極と最終加速電極の他の構成を示す水平断面図
【図１０】本発明の一実施の形態におけるインライン型電子銃の主レンズ部の他の構成を示す水平断面図
【図１１】従来技術における電子銃の電界補正用電極板の要部を示す正面図
【符号の説明】
１ フェイスパネル
２ ファンネル
３ 蛍光体スクリーン面
４ シャドウマスク
５ ネック部
６ 電子銃
７ 偏向ヨーク
８ａ、８ｂ、８ｃ 電子ビーム
９ａ、９ｂ、９ｃ 陰極
１０ 制御格子電極
１１ 加速電極
１２ 集束電極
１３ 最終加速電極
１４ カソードレンズ
１５ プリフォーカスレンズ
１６ 主レンズ
１７、１９ 端面
１８、２０ 開口
２１、２２、２４、２８ 電界補正用金属板
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２５ 電子ビーム通過孔
２６ａ、２６ｂ 切り欠き
２７ 中間電極
Claims (6)
- 所定の間隔をもって配置された、主レンズを形成する集束電極と最終加速電極とを備え、前記集束電極は、前記最終加速電極側の端面に第１の開口を有すると共に、前記第１の開口から後退した位置に第１の電界補正用金属板を内蔵し、前記最終加速電極は、前記集束電極側の端面に第２の開口を有すると共に、前記第２の開口から後退した位置に第２の電界補正用金属板を内蔵するインライン型電子銃であって、
前記第１及び第２の電界補正用金属板にはそれぞれ、インライン配列された、中央の電子ビーム通過孔と、前記中央の電子ビーム通過孔の両側に配置され、前記中央の電子ビーム通過孔側に向かって凸の半円弧形状部を有する開口又は切り欠きとが設けられ、
前記インライン方向をＸ軸方向、前記インライン方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、前記中央の電子ビーム通過孔の中心をＸ＝０、Ｙ＝０としたとき、前記集束電極又は前記最終加速電極の少なくとも一方の前記中央の電子ビーム通過孔が、（Ｘ／Ｒ１）2＋（Ｙ／Ｒ２）2＝１（Ｒ１、Ｒ２は定数）によって表記される曲線とＸ軸及びＹ軸との交点を通り、かつ、前記曲線で囲まれた面積よりも小さい面積となるような形状を有することを特徴とするインライン型電子銃。 - 前記中央の電子ビーム通過孔が、（Ｘ／Ｒ１）n＋（Ｙ／Ｒ２）n＝１によって表記され、かつ、ｎが１．５を超え２．０未満である曲線で囲まれた形状を有する請求項１に記載のインライン型電子銃。
- ｎ＝１．９０〜１．９５である請求項２に記載のインライン型電子銃。
- Ｒ１＜Ｒ２なる関係を満たす請求項１に記載のインライン型電子銃。
- 前記集束電極と前記最終加速電極との間に筒状の中間電極をさらに備えた請求項１に記載のインライン型電子銃。
- 内面に複数色の蛍光体からなる蛍光体スクリーン面を有するフェイスパネルと、前記フェイスパネルの後方に接続されたファンネルとからなるバルブと、
前記ファンネルのネック部に内蔵された電子銃と、
前記電子銃から射出された電子ビームを通過させるための複数の電子ビーム通過孔を有し、かつ、前記蛍光体スクリーン面と所定の間隔を保って前記バルブ内の所定の位置に配置されたシャドウマスクと、
前記ファンネルの前記ネック部側外周に装着された偏向ヨークとを備えたカラー受像管装置であって、
前記電子銃として請求項１〜５のいずれかに記載のインライン型電子銃が用いられていることを特徴とするカラー受像管装置。
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| JP2004031332A (ja) | 2004-01-29 |
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