JPH0544771B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ この発明は、インライン電子銃を有する陰極線
管を含むカラー表示装置に関し、特にこのような
装置において陰極線管と共に用いるセルフ・コン
バーゼンス型偏向ヨークの非点収差を補償する手
段を有する電子銃に関する。 ＜発明の背景＞ 最近の偏向ヨークは陰極線管における３本のビ
ームのセルフ・コンバーゼンス作用を行なうが、
このセルフ・コンバーゼンスが得られる代りに、
個々の電子ビームスポツトの形状が劣化してしま
う。このようなヨークの磁界は非点収差を有し、
垂直面内にある電子ビーム部分をオーバフオーカ
ス（過集束）させてスポツトを垂直方向にいくら
か拡げてしまい、更に、ビームをその水平面にお
いてアンダーフオーカス（不足集束）させて、ス
ポツトの幅をいくらか拡大させてしまう。これを
補償するために、電子銃のビーム形成領域内に非
点収差を導入し、垂直面内にあるビーム部分にデ
フオーカスを与えると共に、水平面内にあるビー
ム部分にフオーカス作用を与えることが行なわれ
てきた。このような非点収差ビーム形成領域は、
スロツト形状の開孔を有するＧ１制御グリツドま
たはＧ２スクリーングリツドによつて形成されて
いる。これらスロツト状開孔は、垂直および水平
面におけるビーム部分に対する働き方が異る四重
極成分を有する軸線に非対称な電界を生成する。
このようなスロツト状開孔は、1980年11月18日付
でチエン（Chen）氏等に付与された米国特許第
4234814号の明細書に開示されている。これらの
構成は静的なものであり、この四重極電界はたと
えビームが偏向されることがなく、従つて、ヨー
クの非点収差の影響を受けない場合でも、同じよ
うに補償非点収差を生成する。 補正を更に改善するために、1982年３月９日付
でチエン氏に付与された米国特許第4319163号で
は、水平方向に延びるスロツト開孔が設けられ、
可変電位すなわち変調電位が与えられる別のスク
リーングリツドＧ２ａが陰極寄りに設けられてい
る。この特許では、螢光面寄りのスクリーングリ
ツドＧ２ｂは円形の開孔を有し、固定電位とされ
ている。Ｇ２ａの可変電位は、四重極電界強度を
変化させ、生成された非点収差は軸から外れた走
査位置に比例したものとなる。 非点収差ビーム形成領域の使用は効果的ではあ
るが、いくつかの欠点がある。第１に、ビーム形
成領域は、それに関係する形状寸法が小さいため
に、製造公差に大きく左右されてしまう。第２
に、Ｇ２グリツドの実効長あるいは実効厚さを、
スロツト状開孔が設けられていない時の最適値か
ら変化させなければならない。第３に、ビーム電
流が、ビーム形成領域グリツドに供給される可変
電位と共に変化することがある。第４に、四重極
電界の効力が、ビームの交差位置、従つて、ビー
ム電流に従つて変化する。そのために、電子銃に
おいて、これら全ての欠点を除去した非点収差修
正手段の開発が望まれる。 ＜発明の概要＞ この発明を実施するカラー表示装置は、陰極線
管とヨークとを含んでいる。このヨークは、陰極
線管内に非点収差偏向磁界を生成するセルフ・コ
ンバーゼンス型のものである。陰極線管は、３本
の電子ビームを発生してこれらのビームをビーム
通路に沿つて陰極線管のスクリーンに向けて指向
させる電子銃を有している。この電子銃は、ビー
ム形成領域を形成する電極と、主集束レンズを形
成する電極とを含み、更に、各電子ビーム通路に
おいてビーム形成領域と主集束レンズとの間に多
重極レンズを形成する電極も含んでいる。各多重
極レンズは、それに対応する電子ビームに対する
非点収差磁界の影響を少なくとも部分的に補償す
るような補正をこの電子ビームに施すように配向
されている。多重極レンズ電極は２つあり、その
うちの第２のものは主集束レンズ電極に接続され
ており、第１のものは第２の多重極レンズ電極と
ビーム形成領域との間に位置し、かつ第２の多重
極レンズ電極に対向して設けられている。 ＜推奨実施例の詳細な説明＞ 第１図に矩形カラー映像管１０を有するカラー
表示装置９を示す。映像管１０は、矩形のフエー
スプレートパネル１２と、これに矩形のフアンネ
ル１５によつて結合されている管状ネツク１４と
を含むガラス外囲器１１を有している。フアンネ
ル１５は、陽極ボタン１６からネツク１４まで伸
延する内部導電被覆（図示せず）を有している。
パネル１２は、観察用フエースプレート１８と、
ガラスフリツト１７によつてフアンネル１５に封
着されている周縁フランジ即ち側壁２０とを有し
ている。フエースプレート１８の内面には、３色
螢光体スクリーン２２が支持されている。スクリ
ーン２２としては、螢光体の線を各組がそれぞれ
３色の螢光体線を含むような３つ組として配列し
た線状スクリーンが好ましい。この形の代りに、
スクリーンをドツト・スクリーンにすることもで
きる。スクリーン２２にはこれから予め定めた間
隔を隔てて、通常の手段によつて、多孔カラー選
択電極すなわちシヤドウマスク２４が着脱可能に
装着されている。第１図に点線で概略的に示した
この発明による電子銃２６がネツク１４内の中心
に装着されている。この電子銃２６は３本の電子
ビーム２８を発生し、これらのビームを収歛性の
通路に沿つてマスク２４を通してスクリーン２２
に投射する。 第１図の映像管は、図のフアンネルとネツクと
５の接合部の近傍に示されているヨーク３０のよ
うな、外部磁気偏向ヨークと共に用いられるよう
に設計されている。付勢されると、ヨーク３０
は、３本のビーム２８がスクリーン２２を水平及
び垂直に走査して矩形ラスタを描くようにさせる
磁界をこれらビームに作用させる。偏向の開始面
（０偏向面）はヨーク３０のほぼ中央である。周
辺磁界のために、映像管の偏向領域は、ヨーク３
０から管軸方向に電子銃２６の領域内に侵入す
る。図を簡略化するために、偏向領域における偏
向ビームの実際の湾曲は第１図に示していない。
推奨実施例では、ヨーク３０は映像管スクリーン
で３本の電子ビームを集中させるセルフ・コンバ
ーゼンス機能を有する。このようなヨークは、ビ
ームの垂直面内にある部分をオーバフオーカス
し、ビームの水平面内にある部分をアンダーフオ
ーカスする非点収差磁界を形成する。この非点収
差をこの発明による改良された電子銃２６が補償
する。 第１図には、映像管１０とヨーク３０とを励起
するのに用いる電子回路の一部も示されている
が、これらについては後述する。 電子銃２６の詳細を第２図、第３図及び第４図
に示す。この電子銃２６には、間隔おいて配置し
た３個のインライン陰極３４（各ビームに対して
１個ずつ設けられているが、図には１個だけ示し
てある）、制御グリツド電極３６（Ｇ１）、スクリ
ーングリツド電極３８（Ｇ２）、加速電極４０
（Ｇ３）、第１の四重極電極４２（Ｇ４）、第２の
四重極電極と第１の主集束レンズ電極との組合せ
体４４Ｇ５及び第２の主集束レンズ電極４６（Ｇ
６）が、上記の順に間隔をおいて配列されてい
る。Ｇ１乃至Ｇ６の各電極には、３本の電子ビー
ムをそれぞれ通過させるように位置決めされた３
個のインライン開孔が設けられている。Ｇ５電極
４４とＧ６電極４６の互いに対向する部分によつ
て、電子銃２６内に静電主集束レンズが形成され
る。Ｇ３電極４０は、３個のカツプ状の素子４
８，５０および５２によつて形成されている。こ
れら素子のうち２つの素子４８，５０の開口端が
互いに接続され、残りの素子５２の開孔が設けら
れた閉塞端部が素子５０の開孔が設けられている
閉塞端部に取付けられている。Ｇ３電極４０は、
３個の部品からなる構造として示したが、これと
同じ長さ或いは他の所望の長さのものを、任意の
個数の素子から製造することができる。 第１の四重極電極４２は、３個のインライン開
孔５６を有する平板５４と、この平板５４から開
孔５６と整列して伸延する凸字状（キヤスル形、
即ち西洋城郭形状）の円筒５８とを含んでいる。
各円筒５８は、平板５４と接触している円筒部６
０と、この円筒部６０から伸延している２つのセ
クタ部６２とを有している。これら２つのセクタ
部６２は互いに対向するように配置され、かつ各
セクタ部６２は円筒の周縁部の約85゜の範囲にわ
たつている。 Ｇ５電極４４のうち第２の四重極レンズ電極を
構成する部分は、３個のインライン開孔６６が設
けられた平板６４と、この平板６４から各開孔６
６と整合して延している凸字状円筒６８とを含ん
でいる。各円筒６８は平板６４と接触している円
筒部７０と、この円筒部７０から伸延している２
つのセクタ部７２とを有している。これらの２つ
のセクタ部は互いに対向するように配置され、か
つ円筒の周縁部の約85゜の範囲にわたつている。
セクタ部７２は、セクタ部６２の位置から90゜回
転した位置にあり、これら４個のセクタ部は、互
いに接触することなく凸部と凹部とがかみ合うよ
うに組立てられている。各セクタ部６２，７２は
その角部分を面取りしていないものとして示して
いるが、面取りした角をもつものとすることもで
きる。 Ｇ５電極４４のうち第１の主集束電極を構成す
る部分は、平板６４によつて開口端部を閉塞され
ているコツプ状素子７４を有している。Ｇ６電極
４６も素子７４と同様な形状であるが、その開口
端部が開孔を有するシールドコツプ状素子７６に
よつて閉じられている。Ｇ５電極４４とＧ６電極
４６との対向している有孔閉塞端部には、それぞ
れ大きな凹所７８，８０が設けられている。これ
ら凹所７８，８０は、Ｇ５電極４４の閉塞端部の
３個のインライン開孔８２が設けられている部分
と、Ｇ６電極４６の閉塞端部の３個のインライン
開孔８４が設けられている部分とを離間させてい
る。Ｇ５電極４４とＧ６電極４６の閉塞端部の残
りの部分は、凹所７８と８０との周縁に伸延して
いるリム８６と８８とをそれぞれ形成している。
これらリム８６と８８とが、２つの電極４４と４
６との互いに最も接近している部分である。 電子銃２６の全電極は直接にまたは間接的に２
つの絶縁支持ロツド９０に結合されている。これ
らのロツド９０は、Ｇ１電極３６とＧ２電極３８
とに向つて伸延しかつこれらを支持するようにし
てもよいし、またこれら２つの電極をＧ３電極４
０に何か他の絶縁手段によつて取付けるようにし
てもよい。１つの推奨実施例では、支持ロツドは
ガラス製で、これを加熱して電極から伸延した爪
に押し付けて爪をロツドに埋込んである。 第５図及び第６図に円筒５８と６８のセクタ部
６２と７２とを示す。これら４つのセクタ部は同
じ大きさで、半径ａで湾曲し、相互に重なりあつ
ている部分の長さはｔである。セクタ部６２は
V₄（＝V_p4＋V_n4）の電圧が印加され、セクタ部７
２にはV₅（＝V_p5＋V_n5）の電圧が印加されてい
る。添字ｏは、直流電圧を表わし、同じくｍは変
調電圧を表わす。この構造により、次に示すよう
な四重極電位φと横方向電界E_xとが生成される。 φ＝（V₄＋V₅）／２＋（V₄−V₅）（x²−y²）／
22²＋… E_x＝−（△Ｖ／a²）ｘ＝（−ｘ／ｙ）E_y ただし△は △Ｖ＝V₄−V₅ である。この電界は、入来ビームを角度θ偏向す
る。θは θLE_x／2V_p である。ただし、Ｌは相互作用領域の実効長さ
で、 Ｌ0.4a＋ｔ であり、平均電位V_pは V_p＝（V₄＋V₅）／２ である。よつて、この四重極レンズの近軸焦点距
離f_xは、 f_x＝ｘ／θ〔2a²／（0.4a＋ｔ）〕（V_p／△Ｖ）
＝−f_y である。外側の２本のビームの周囲の四重極電界
のためのレンズ半径ａおよび（または）長さｔ
を、中央ビームの周囲の四重極電界を得るための
ものとは異なつたものにすることによつて、制御
の程度を変えることができる。 第７図に、同じ寸法のセクタ部６２と７２とに
よつて形成された静電電位線をその１象限分だけ
示す。1.0および−1.0の正規電圧がセクタ部７２
と６２とにそれぞれ印加されているものとし示さ
れている。この静電界は電子ビームを一方の方向
に圧縮し、それに直角な方向に伸張させるように
働く四重極レンズを形成している。 上述した実施例では、セクタ部は同じ角度にわ
たつて延びかつ円弧状をしているが、別の種類の
多重極を得るために非円弧状および（または）不
等なセクタ部も用いられる。その１例を第８図及
び第９図に示す。この例では、２つのセクタ部６
２′が円周の約145゜分にわたつて延びており、２
つの小さなセクタ部７２′が円周の約25゜分にわた
つて延びている。これらセクタ部６２′，７２′に
正規電圧を加えて形成された静電界線を第１０図
に示す。この静電界の効果は、電子ビームを或る
１つの方向に伸張させるよりも、これと直角な方
向により大きく圧縮するものである。 上述した実施例は、凸字状で互いに噛み合つた
円筒を用いて、多重極レンズを形成した形である
が、他の構成技術も用いることができる。第１１
図及び第１２図に別の電子銃の実施例を示す。こ
の実施例では、主集束レンズ電極が開孔部分に突
出部を有しており、その閉塞端部から４つの部分
１３２，１３４，１３６および１３８を切り出す
ことによつて分割されている。この分割は、第１
２図に示すように開孔部分においてなされ、各突
出部が４個の円筒部分に分割されている。４個の
切出された部分１３２，１３４，１３６及び１３
８は、その後に絶縁性セラミツク接合剤１４０に
よつて電極１３０の主部に再び固定されると共
に、細線１４２によつて互いに電気的に相互接続
される。主集束レンズを形成している電子銃の残
りの部分は、緩衝板１４４と最終電極１４６とで
ある。緩衝板１４４は、電気的にも物理的にも、
四重極レンズから主レンズを絶縁する。 この電子銃２６は、従来電子銃に用いられてい
た四重極レンズとは異なつた位置に配置されかつ
異なつた構造を持つ動的四重極レンズを備えてい
る。 この四極レンズは、電子ビーム通路に平行に位
置し、このビーム通路に垂直な静電界線を形成す
る面を有する湾曲板を含んでいる。この四重極レ
ンズはビーム形成領域と主集束レンズとの間で、
主集束レンズ側により接近して配置されている。
この配置の利点は次の通りである。(1)製造の公差
による影響が少い。(2)実効Ｇ２長さを最適値から
変化させる必要がない。(3)主集束レンズに四重極
を接近させているので、主レンズにおいて円形に
近い形状を有し、主集束レンズによつて遮られる
ことがほとんどないビーム束が得られる。(4)ビー
ム電流が、変化する四重極電圧によつて変調され
ることがない。(5)四重極レンズを主レンズに近づ
ければ近づけるほど実効的な四重極レンズ強度が
大きくなる。(6)四重極レンズが主集束レンズから
分離されているので、主レンズに不所望な影響を
与えることがない。更に、この新しい構造の利点
は次の通りである。(1)四重極横断電界は直接生成
され、かつ上述した米国特許第4319163号に開示
されている従来の映像管のように、Ｇ２ａのスロ
ツト中へＧ２ｂ電圧が差動的に浸透することのみ
によつて間接的に発生した横断電界よりも強い。
(2)スロツト開孔型のグリツドレンズによつて付加
的に生成される高い多重極電界による球面収差が
発生しない。(3)独立構造、すなわち隣接する電極
とは独立した構造となつている。 再び第１図を参照すると、これにはこの装置を
テレビジヨン受像機としておよびコンピユータの
モニタとして動作させることのできる電子回路１
００も示されている。この電子回路１００は、ア
ンテナ１０２を介して受信された放送信号に応動
し、また入力端子１０４を介して直接入力された
赤、緑および青（RGB）ビデオ信号にも応動す
る。放送信号は同調及び中間周波数（IF）回路
１０６に供給され、その出力はビデオ検波器１０
８に供給される。ビデオ検波器１０８の出力は、
同期信号分離器１１０およびルミナンス及びクロ
ミナンス処理回路１１２に供給される合成ビデオ
信号である。同期分離器１１０は、水平偏向回路
１１４および垂直偏向回路１１６にそれぞれ供給
される水平および垂直同期パルスを発生する。水
平偏向回路１１４はヨーク３０の水平偏向巻線に
水平偏向電流を供給し、垂直偏向回路１１６はヨ
ーク３０の垂直偏向巻線に垂直偏向電流を供給す
る。 ビデオ検波器１０８からの合成ビデオ信号のほ
かに、ルミナンス及びクロミナンス信号処理回路
１１２は、端子１０４を介してコンピユータから
個々の赤、緑及び青ビデオ信号を受けることもで
きる。この場合、同期パルスは同期分離器１１０
に別の導体を介して供給してもよいし、或いは第
１図に示すように、緑ビデオ信号と共に供給して
もよい。ルミナンスおよびクロミナンス処理回路
１１２の出力は赤、緑及び青カラー駆動信号で、
導体RD、GDおよびBDを介して陰極線管１０の
電子銃２６にそれぞれ供給される。 この装置への電力は、AC電圧源に接続されて
いる電源１１８によつて与えられる。この電源１
１８は、例えば水平偏向回路１１４を付勢するた
めに用いる調整された直流電圧レベル＋V₁を生
成する。更に、電源１１８は、この電子回路の
様々な回路、例えば、垂直偏向回路１１６を付勢
するために用いられる直流電圧＋V₂も生成する。
さらに、この電源１１８は、アルタ端子すなわち
陽極ボタン１６に供給される高電圧V_uも生成す
る。 同調回路１０６、ビデオ検波器１０８、同期分
離器１１０、処理回路１１２、水平偏向回路１１
４、垂直偏向回路１１６及び電源１１８は当業者
には周知であるので、この明細書においては特別
に説明はしない。 上述した素子の他に、電子回路１００は１個ま
たは２個の動的回路、すなわち集束電圧波形発生
器１２２、または、この集束電圧波形発生器１２
２とスポツト成形波形発生器１２０とを備えてい
る。スポツト成形波形発生器１２０は、動的に変
化させられる電圧V_n4を電子銃２６のセクタ部６
２に与える。動的に変化させられる集束電圧V_n5
を電極４２と４４に与える点を除いて、集束電圧
波形発生器１２２は発生器１２０と同様に設計さ
れている。これら２つの発生器を使用することに
よつて、映像管スクリーンの全ての位置において
最適の電子ビームスポツト集束およびスポツト形
状が得られる。 スポツト成形波形発生器１２０と集束電圧波形
発生器１２２は双方共、水平偏向回路１１４およ
び垂直偏向回路１１６からそれぞれ水平および垂
直走査信号を受ける。各波形発生器１２０および
１２２用の回路構成は当業者には公知のものを用
いることができる。このような公知の回路は、例
えば、1980年７月22日にバフアロ（Bafaro）氏
等に付与された米国特許第4214188号、1981年３
月24日にヒルバーン（Hilburn）氏等に付与され
た米国特許第4258298号および1982年２月16日に
白土氏に付与された米国特許第4316128号等の明
細書に開示されている。 下記の表および表に、25KVのアルタ電圧
を与え、かつビーム電流を2.0mAとした26V110゜
カラー映像管における電子銃２６のような電子銃
について、スクリーンの中央および角におけるビ
ームスポツトサイズの実験結果を示す。表には
バイアスがかけられていない場合の、第１の四重
極電極４２に供給される電圧V_G4、第２の四重極
電極および第１の主集束電極との組合わせに電極
４４に供給される電圧V_G5、これら電極間の電圧
差△Ｖ、スクリーンの中央および角における水平
方向のスポツトサイズＨと垂直方向のスポツトサ
イズＶを示す。

【表】 央
角 6550 6550 0 約3.73×2.18 (147×86)
表はバイアスを与えたときの同様のデータを
示す。

【表】 央
角 6750 7000 0 約2.31×1.30 (91×51)
上記の表を比較すれば明らかなように、四重極
構造に適当な電圧を印加することによつて、電子
ビームスポツトの垂直方向の寸法をかなり小さく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施したカラー表示装置の
部分破断平面図、第２図は第１図に点線で示した
電子銃の部分破断側面図、第３図は第２図の線３
−３に沿う断面図、第４図は電子銃に用いられて
いる四重極レンズ電極の分解斜視図、第５図は一
組の四重極レンズの正面図、第６図は同側面図、
第７図は第５図及び第６図の四重極レンズの右上
の象限における静電電位線を示した図、第８図は
別の組の四重極レンズの正面図、第９図は同側面
図、第１０図は第８図及び第９図の四重極レンズ
電極の右上の象限における静電電位線を示す図、
第１１図は別の電子銃の部分破断平面図、第１２
図は第１１図の線１２−１２に沿う断面図であ
る。 ９…カラー表示装置、１０…電子銃、２２…ス
クリーン、２６…電子銃、２８…電子ビーム、３
０…ヨーク、３４，３６，３８，４０…ビーム形
成領域電極、４４，４６…主集束レンズ形成用電
極、４２…第１の多極レンズ電極、４４…第２の
多重極レンズ電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ビーム形成領域を形成する電極と主集束レン
   ズを形成する電極とを有し、３本の電子ビームを
   発生してこれをビーム通路に沿つてスクリーンに
   向けて投射する電子銃を備えた陰極線管と、非点
   収差偏向磁界を発生するセルフ・コンバーゼンス
   型ヨークとを含み、 更に、各電子ビーム通路において上記ビーム形
   成領域と上記主集束レンズとの間に多重極レンズ
   を形成する上記電子銃内の多重極レンズ電極を含
   み、上記多重極レンズの各々は、関連する電子ビ
   ームを補正して、この関連するビームに対する非
   点収差偏向磁界の影響を少なくとも部分的に補償
   するように配向されており、上記多重極レンズ電
   極は、第１の多重極レンズ電極と第２の多重極レ
   ンズ電極との２つの電極を含み、第２の多重極レ
   ンズ電極は上記主集束レンズを形成している上記
   電極の１つに結合されており、第１の多重極レン
   ズ電極は、第２の多重極レンズ電極と上記ビーム
   形成領域との間に位置すると共に第２の多重極レ
   ンズ電極に対向しているカラー表示装置。 ２ ３本の電子ビームを発生し、これをビーム通
   路に沿つてスクリーンに向けて投射する電子銃を
   有し、この電子銃がビーム形成領域を形成する電
   極と主集束レンズを形成する電極とを備えるもの
   であつて、 更に、各電子ビーム通路において上記ビーム形
   成領域と上記主集束レンズとの間に多重極レンズ
   を形成する上記電子銃内に設けられた多重極レン
   ズ電極を含み、この多重極レンズ電極が、第１の
   多重極レンズ電極と第２の多重極レンズ電極との
   ２つの電極を含み、第２の多重極レンズ電極は上
   記主集束レンズを形成する上記電極の１つに接続
   され、上記第１の多重極レンズ電極は上記第２の
   多重極レンズ電極と上記ビーム形成領域との間に
   配置されかつ第２の多重極レンズ電極に対向して
   いるカラー陰極線管。