JP2542627B2

JP2542627B2 - カラ−受像管装置

Info

Publication number: JP2542627B2
Application number: JP62194448A
Authority: JP
Inventors: 武敏下間; 真平腰越; 隆弘長谷川
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-08-05
Filing date: 1987-08-05
Publication date: 1996-10-09
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: EP0302657A2; KR910007830B1; EP0302657A3; CN1032266A; DE3888748D1; KR890004380A; JPS6438947A; EP0302657B1; US4897575A; CN1016914B; DE3888748T2

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、単電子ビーム又は複電子ビーム方式のカラ
ー受像管装置に関する。

（従来の技術）一般にカラー受像管は、３電子銃方式と呼ばれるもの
が主流である。中でも、３電子銃が一列に配列されたイ
ンライン形電子銃を使用し、かつ水平偏向磁界を第２図
（ａ）の如くピンクッション状に、垂直偏向磁界を第２
図（ｂ）の如くバレル状に各々歪ませた非斉一磁界とす
ることにより、３電子ビームを自己集中（セルフコンバ
ーゼンス）させている。この様な自己集中方式によるカ
ラー受像管は、消費電力を少なくすることが可能なた
め、カラー受像管の品質及び性能向上に大きく貢献して
おり、現在、一般用カラー受像管の主流となっている。

反面、前記の様な偏向磁界の非斉一性は、カラー受像
管の画面周辺部における解像度を低下させる欠点があ
る。即ち、電子ビームの断面形状が電子ビームの偏向角
に伴って歪み、第３図に示すように画面中央部のビーム
スポット（４）がほぼ真円となるのに対して、周辺部の
ビームスポット（５）は水平方向に長い楕円状の高輝度
コア部（６）の他に、垂直方向に長い低輝度ハロー部
（７）を伴う形状になり、画面周辺部の解像度は著しく
低下する。

前述のような電子ビームスポットの歪みは、自己集中
方式における偏向ヨークが、３電子ビームに対して第２
図のような非斉一磁界を与えることに起因し、偏向磁界
内の電子ビームは水平方向に集束を弱められ、垂直方向
において、逆に集束を強められることが原因となってい
る。

このような偏向歪みによる解像度の低下は、主レンズ
内及び偏向磁界内を通過する電子ビーム径を小さくする
ことにより軽減できる。このためには、一般的に、プリ
フォーカスレンズで電子ビームを強く絞る方法がとられ
るが、この場合、クロスオーバ径が増大し、画面中央部
の電子ビームスポット径が大きくなるという欠点があ
る。

あるいは、プリフォーカスレンズを非対称レンズと
し、画面中央部で、電子ビームの垂直方向をアンダーフ
ォーカス状態としておくことによっても偏向歪みを軽減
できる。この場合には、一般的に画面中央部での電子ビ
ームスポットは垂直方向に長軸を有する楕円状となり、
やはり画面中央部の解像度の低下を伴う。

あるいは、特開昭61−39346号公報及び，特開昭61−3
9347号公報に見られるように、集束電極を多分割して、
非円形開孔を対向させて４極子レンズを形成し、偏向に
同期して集束電圧を変化させるものがある。これらの例
では、画面中央部及び周辺部にわたってある程度良好な
解像度が得られるが、重大な欠点もある。主レンズ電界
は、集束電界と発散電界とが分離していないので、主レ
ンズそのものを４極子レンズとすることができない。従
って、主レンズの陰極側に、４極子レンズを設ける必要
がある。この４極子レンズは、主レンズから見込んだ物
点位置を水平方向，垂直方向で異ならしめる作用がある
が、同時に主レンズへ入射する電子ビームの拡がりも、
水平方向，垂直方向とで異ならしめる。この物点位置
と、主レンズ入射ビームの拡がりの関係は、４極子レン
ズの作用を弱めるので、集束電圧を変化させたときの画
面周辺部の改善度（これを感度と呼ぶことにする）は十
分とれない。

特に、大電流動作，大型でかつ広偏向角管の場合に
は、この感度を十分にとる必要があるので、前記した方
式では、画面周辺部の解像度は十分改善されないという
欠点がある。

更に、集束電源が一定の集束電圧と偏向に同期して変
化する集束電圧の２個必要となることである。一般に集
束電圧は7kV〜8kVと高いので、従来は、ソケットから供
給できるのは１個の集束電圧だけであった。上記例で
は、ソケット部から２つの集束電圧を供給する必要があ
るのでソケット部での放電を防止する為に特別の工夫を
要する。更に、集束電源が２個必要となることは、従来
の受像管との互換性がなくなる。

（発明が解決しようとする問題点）以上述べたように、従来技術では、画面中央部の解像
度を犠牲にして、周辺部の改善を図るという妥協的手段
がとられていた。あるいは、画面中央部，周辺部にわた
って、ある程度解像度の改善は計れるが、大型で広偏向
角管の場合には、改善度が十分ではないという欠点があ
る。また、受像管ソケット部の問題，あるいは互換性の
問題もある。

本発明は、主レンズ電界は、集束電界と発散電界と
が、中間電極により分離しているので、主レンズそのも
のを４極子レンズとすることができるので、感度が十分
とれる。従って、従来技術のように、妥協的手段をとら
ず、あるいは、大型広偏向角管であっても、画面中央部
周辺部全てにおいて高い解像度を有し、かつソケット
部，あるいは互換性の問題のない、カラー受像管を提供
することができる。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明に係わる電子銃の主レンズ部は、集束電極と最
終加速電極、及び前２者の間に配置された１個又は複数
の中間電極とからなる。管内でかつ電子銃近傍に具備し
た抵抗器により、最終加速電圧を所定の値に分割し、前
記中間電極に印加する。かかる構成において、集束電極
と最終加速電極の中間電極に対向する側は開孔部を有す
る平板状となっている。集束電極には、ステム部から集
束電圧が印加されており、電子ビームの偏向に同期し
て、上昇するようになっている。

（作用）集束電極内への電界の浸透は、水平方向には中央と両
側開孔からの浸透が干渉することにより、垂直方向の浸
透よりも相対的に弱くなる。つまり、言いかえると、水
平方向よりも垂直方向に強い非対称な集束電界が形成さ
れる。同じように考えて、最終加速電極内へ浸透する電
界は、水平方向よりも垂直方向に強い非対称な発散電界
が形成される。

ここで、集束電極側の集束電界と、最終加速電極側の
発散電界は、一定電圧の印加された中間電極により分離
・独立している。つまり、集束電圧を変えても、発散電
界はほとんど影響を受けない。

電子ビームが画面中央部にあるときは、非対称性集束
電界と非対称性発散電界が平衡して、電子ビームは、真
円状又はやや縦長に集束される。最終加速電極近傍の垂
直方向に強い発散電界は変化しない。つまり、レンズ全
体として相対的に発散電界が強くなる。これにより、電
子ビームは垂直方向に強い発散作用を受けるので垂直方
向にはアンダーフォーカス状態（集束不足）となり、垂
直方向に強い集束作用を受けている偏向歪みを軽減する
ことができる。

（実施例）第１図は本発明の一実施例を示すカラー受像管装置の
電子銃部分の概略断面図である。第１図（ａ）におい
て、ヒータ（図示せず）を内装し一直線上に配列された
３個の陰極（KR），（KG），（KB），第１電極（10），
第２電極（20），第３電極（30），第４電極（40），第
５電極（50），複数の中間電極（70），（80），及び第
６電極（60），コンバーゼンスカップ（90）がこの順に
配置され、絶縁支持棒（図示せず）により支持・固定さ
れている。

電子銃の近傍には第１図（ｂ）に示される様に抵抗器
（100）が具備され、一端（110）は第６電極（60）に接
続され、他端（120）は接地，そして中間点（130），
（140）はそれぞれ所定の中間電極（70），（80）に接
続されている。また、抵抗器（100）の一端（110）には
動作電圧供給装置（131）が接続されている。

第１電極（10）は薄い板状電極であり、径小の３個の
電子ビーム通過孔が穿設されている。第２電極（20）も
薄い板状電極であり、径小の３個の電子ビーム通過孔が
穿設されている。第３電極（30）は、２個のカップ状電
極（31），（32）の開放端を突き合わせてあり、第２電
極側には、第２電極（20）に穿設れた電子ビーム通過孔
よりもやや径大な３個の電子ビーム通過孔が穿設されて
いる。第４電極側には径大な３個の開孔が穿設されてい
る。第４電極（40）も２個のカップ状電極（41），（4
2）の開放端を突き合わせてあり、それぞれには、３個
の径大な開孔が穿設されている。第５電極（50）は、複
数のカップ状電極（51），（52），（53），（54）から
構成され、各々には３個の径大な開孔が穿設されてい
る。中間電極（70），（80）は、厚板電極に径大な３個
の開孔が穿設されている。第６電極（60）は、２個のカ
ップ状電極（61），（62）から構成され、各々には、３
個の開孔が穿設されている。カップ状電極（62）の底部
にはコンバーゼンスカップ（90）が固着されている。
尚、開孔は、第１電極から第６電極まで、全て円形開孔
とする。

陰極（KR），（KG），（KB）には、例えば150V程度の
直流電圧と、画像に対応した変調信号が印加される。第
１電極（10）は接地，第２電極（20）には約600Vが印加
される。陰極（KR），（KG），（KB），第１電極（10）
及び第２電極（20）とで三極部を形成し、電子ビームを
放射させるとともに、クロスオーバを形成する。第３電
極（30）と第５電極（50）は管内にて接続され、約7kV
が印加され集束電圧となる。第４電極（40）は管内にて
第２電極（20）と接続されている。そして、第６電極
（60）には、25kV〜30kV程度の最終加速電圧が印加され
る。

第２電極（20）と第３電極（30）とでプリフォーカス
レンズを形成し、三極部から出射する電子ビームを予備
集束する。第３電極（30），第４電極（40），第５電極
（50）とで、補助レンズが形成され、電子ビームを更に
予備集束する。

抵抗器（100）により、中間電極（70）には高電圧の
約40％の電圧が供給され、中間電極（80）には高電圧の
約65％の電圧が供給される。第５電極（50），中間電極
（70），（80），第６電極（60）とで主レンズが形成さ
れ、電子ビームを画面上に最終的に集束する。このよう
な主レンズは中間電極（70），（80）により主レンズ領
域が拡張されているので、拡張電界レンズと呼ばれ、長
焦点レンズとすることができるものである。

次に第４図により、本発明による電子銃の主レンズ部
に形成される等電位分布について説明する。第４図
（ａ）は、水平方向断面図，第４図（ｂ）は垂直方向断
面図である。第５電極（50），中間電極（70），（8
0），第６電極（60）であり、抵抗器は図示していな
い。まず、第４図（ａ）に示す水平方向断面図では、第
５電極（50）内に浸透する集束性電界は、中央孔（54
2），両側孔（541），（543）に対応する等電位線が共
通となる。一方、第４図（ｂ）に示す垂直方向では、電
極の側壁（55）の影響により、等電位線の曲率は、水平
方向よりも小さくなる。つまり、垂直方向の集束作用
は、水平方向よりも相対的に強くなる。

同じように考えて、第６電極内に浸透する発散性電界
は、垂直方向が水平方向よりも相対的に強くなる。

以上の考え方により、本発明による主レンズの集束作
用は、集束電界と発散電界が分離・独立しており、か
つ、集束電界は相対的に垂直方向に強く、発散電界は、
相対的に垂直方向に強いレンズとなっている。

尚、中間電極及び抵抗器を具備しない従来の電子銃で
は、集束電圧を変えると、集束電界は変化するが、発散
電界も変化し、本発明の動作原理を満足しない。

電子ビームが偏向を受けないで、画面中央部にあると
きは、第５電極（50）には所定の集束電圧が印加されて
おり、前期非対称性集束電界と非対称性発散電界は平衡
状態となって、電子ビームはほぼ真円状に集束される。

次に、電子ビームが画面周辺部に偏向されたときは、
集束電圧を所定の値よりも増加させる。このとき集束電
圧は、中間電極（70）に印加されている値に近接するの
で、集束電界は弱くなる。一方、発散電界は変化しない
ので、主レンズ全体としては、発散電界が相対的に強く
なったことになる。すなわち、垂直方向にアンダーフォ
ーカス状態となり、偏向磁界から受けているオーバーフ
ォーカス状態を解消することができる。

以上述べた動作原理を光学モデルを用いて概念的に説
明すると第５図，第６図の様になる。

第５図は、偏向を受けないときの説明であって、水平
方向には第５図（ａ）に示される様に、例えば相対的に
弱い集束レンズ（凸レンズ）（200）と、発散レンズ
（凹レンズ）（300）がある。垂直方向には第５図
（ｂ）に示される様に、強い集束レンズ（210）と強い
発散レンズ（310）とがあり、画面上には水平方向，垂
直方向共に最良状態に集束され、ほぼ真円状のビームス
ポットが得られている。

第６図は、偏向を受けたとき（但し、便宜上電子ビー
ムは直進しているとして表現）の状態である。第６図
（ａ）に示す様に水平方向の弱い集束レンズ（200）と
発散レンズ（300）はほとんど変化しない。

一方、第６図（ｂ）に示す様に垂直方向では集束電圧
が上昇して、中間電極（70）との電位差が減少するの
で、集束レンズは弱いレンズ（220）となるが、発散レ
ンズ（310）は強いままで変化しない。従って、垂直方
向ではアンダーフォーカス状態となる。

尚、画面周辺部に偏向された電子ビームは、第３図に
示す通り、垂直方向には過集束状態であり、ハローが現
われている。しかしながら、水平方向には、コア部とハ
ロー部が一致して、既にほぼ最良状態となっている。こ
の理由は、水平方向には、偏向磁界によりアンダーフォ
ーカス状態になり、かつ、像点距離が増大することによ
るオーバーフォーカス状態とがほぼ同程度であることに
よって起こるものと考えられる。従って、水平方向に
は、集束状態を変化させない方が好ましい。

本発明の動作原理を更にわかり易く説明するために、
中間電極及び抵抗器を具備しない、従来電子銃の主レン
ズ部の構造及び光学モデルを第７図〜第９図に示す。第
７図（ａ）は水平方向断面での等電位分布，第７図
（ｂ）は垂直方向断面での等電位分布である。集束電極
（50）と最終加速電極（60）とが近接して配置されてお
り、集束電極（50）近傍には、垂直方向に強い集束電
界，最終加速電極（60）近傍には垂直方向に強い発散電
界が形成されるが、集束電界と発散電界は、分離してい
ない。つまり、集束電圧を上昇させると、集束電界は弱
くなるが、発散電界も弱くなる。何故ならば、発散電界
は、集束電極に印加される電位が最終加速電極内に浸透
することにより形成されるからである。第８図，第９図
は、光学モデルで、概念的に現わした場合であるが、第
８図は画面中央部，第９図は偏向された状態であって、
第９図（ｂ）に示す如く、垂直方向に強かった集束レン
ズ，発散レンズ共に弱くなるので、電子ビームの垂直方
向のみをアンダーフォーカス状態とすることができな
い。

次に、第10図により本発明によるカラー受像管の駆動
方法について説明する。第10図（ａ）は、電子ビームを
偏向する偏向電流である。第10図（ｂ）は偏向に同期し
て集束電圧に重畳するダイナミック電圧を示している。
偏向電流がゼロ、つまり電子ビームが画面中央部にある
ときは、ダイナミック電圧もゼロであり、電子ビームが
画面周辺部に偏向されるに従い、ダイナミック電圧も放
物線状に高くなっている。これにより、集束電圧は、画
面周辺部に偏向されるのに同期して、上昇するので、前
記した如く、電子ビームの垂直方向のみをアンダーフォ
ーカス状態とすることができる。また、ダイナミック電
圧は、集束電圧に重畳するだけでよいから、集束電圧を
供給する端子は、従来通り１つでよいことになる。

以上述べた通り、本発明の電子銃構造及び駆動方法に
よれば、第11図に示す如く、電子ビームスポット形状
は、画面中央部ではほぼ真円状となし、画面周辺部にお
いては、垂直方向に出ていたハローはほとんど除去され
る。従って、画面中央部及び周辺部全てにおいて、高い
解像度を得ることができる。

次に、本発明の他の実施例を第12図〜第15図により説
明する。一般に受像管の大きさが大きくなればなる程、
偏向磁界による電子ビームの歪みも大きくなり、画面周
辺部での垂直方向に現われるハローも大きくなる。この
場合には、集束電圧を上昇させたとき、垂直方向のアン
ダーフォーカス状態も大きくする必要がある。つまり、
集束電界及び発散電界の非対称性を強くする必要があ
る。第１図に示した実施例では、第５電極及び第６電極
の中間電極側の開孔は円形であったが、例えば、第12図
に示すように、水平方向に長軸を有する長円形とすれば
よい。これにより、集束電界は垂直方向に更に強くな
り、発散電界は垂直方向に更に強くなる。尚、長円形開
孔の長径と短径の比率は、第５電極と第６電極とで同一
でもよいし、異なってもよい。また、中央孔（542），
（612）と両側孔（541）（543），（611）（613）とで
長径と短径の比率を異ならしめてもよい。

更に、他の実施例としては、第13図に示す如く、第５
電極（50），第６電極（60）の内部で、垂直方向に対向
する一対の板状部材（700）を配置してもよい。この場
合には、電界の浸透が、垂直方向のみ拘束されるので、
集束電界は垂直方向に更に強くなり、発散電界も更に垂
直方向に強くなる。また、板状部材の管軸方向の長さ
（）を長くすれば、垂直方向の電界の強さを大きくす
ることができる。第５電極，第６電極内部に配置する板
状部材の管軸方向長さ（）は、同じでもよいし、異な
ってもよい。また、第12図に示した、長円形開孔と、第
13図に示した板状部材とを組合せてもよい。この場合に
は、垂直方向の非対称性集束電界及び非対称性発散電界
の強さは、第12図，第13図に示した実施例よりも更に強
くなる。

本発明の電子銃では、電子ビームが偏向を受けないで
画面中央部にあるときは、ほぼ真円状の電子ビーム形状
とすることが好ましい。つまり、集束電界の非対称性と
発散電界の非対称性を概略平衡させる必要がある。この
ためには、第９図に示した長円形開孔の長円率を第５電
極と第６電極とで異ならしめてもよい。あるいは、第10
図に示した、板状部材の管軸方向長さ（）を第５電極
と第６電極とで異ならしめてもよい。あるいは、第14図
に示す如く、第５電極と第６電極の一方又は双方に開孔
部に延在する筒状壁部（56），（63）を設けてもよい。
筒状壁部（56），（63）の長さ（ｋ）を長くすれば、開
孔が円形の場合には非対称性は弱くなり、長円形の場合
には、非対称性は強くなる。あるいは、第13図に示す如
く、第５電極と第６電極の一方又は双方に、厚肉板状部
材（57），（64）を追加してもよい。この厚肉板状部材
の厚さ（ｍ）を大きくすれば、開孔が円形の場合には、
非対称性は弱くなり、長円形の場合には非対称性は強く
なる。

本発明の実施例では、カラー受像管装置の電子銃の基
本構造として、クォードラポテンシャル型と呼ばれる複
合型電子銃を例にとって説明してあるが、その他の複合
型電子銃にも適用できるし、バイポテンシャル型，ある
いは、ユニポテンシャル型等の電子銃にも適用できる。
また、中間電極が２個の場合について説明したが、１個
の場合、あるいは３個以上でも本発明の動作原理は満足
する。

また、本実施例では、電子ビームがインライン状に配
列した構造について説明したが、デルタ型の配列であっ
ても、本発明を適用できる。

また、本実施例では、３電子ビーム方式について説明
したが、他の複ビーム方式、あるいは単ビーム方式であ
っても本発明を適用できる。

［発明の効果］以上述べた如く、本発明によるカラー受像管装置によ
れば、画面中央部の解像度を犠牲にすることなく、画面
周辺部の解像度を大幅に改善することができる。また、
集束電圧の供給端子は、従来通り１個でよいから、ベー
ス・ソケット部も従来通りのものが使用できるので、従
来管との互換性も良い。

本発明によるカラー受像管装置は、以上述べた利点を
有するので、その工業的価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は、本発明によるカラー受像管
装置の電子銃部分の概略断面図，第２図（ａ）及び
（ｂ）は偏向磁界中の電子ビームを説明する概念図，第
３図は、従来のカラー受像管装置の中央部，周辺部の電
子ビーム形状を現わす模式図，第４図（ａ）及び（ｂ）
は本発明によるカラー受像管装置の電子銃部分であっ
て、主レンズ部の等電位分布を表わす模式図，第５図
（ａ）及び（ｂ）は本発明の動作原理を光学モデル用い
て説明した模式図，第６図（ａ）及び（ｂ）は、本発明
の動作原理を光学モデルを用いて説明した模式図，第７
図（ａ）及び（ｂ）は、従来の電子銃における主レンズ
部の光学モデルの模式図，第８図（ａ）及び（ｂ）は、
従来の電子銃における主レンズ部の光学モデルの模式
図，第９図（ａ）及び（ｂ）は従来の電子銃における主
レンズ部の光学モデルの模式図，第10図（ａ）及び
（ｂ）は、本発明によるカラー受像管装置の駆動方法を
説明するための特性図，第11図は、本発明によるカラー
受像管装置の画面中央部及び周辺部の電子ビーム形状を
示す模式図，第12図は、本発明の他の実施例を説明する
ための電極の正面図，第13図は、電極内部に配設する板
状部材を説明するための電極の模式図，第14図は、筒状
壁部の説明をするための模式図，第15図は、厚肉板状部
材の説明をするための模式図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】陰極と前記陰極から射出される電子ビーム
に対応した開孔を有する少なくとも、集束電極、１個又
は複数の中間電極，最終加速電極がその順に配設された
電子銃と、抵抗器が管内の電子銃近傍に具備されると共
に、最終加速電極に供給する電圧を前記抵抗器により所
定値に分割し、この分割された電圧を所定の中間電極に
供給するカラー受像管装置において、前記集束電極近傍には、相対的に垂直方向に強い集束作
用を有する非対称性集束電界が形成され、前記最終加速
電極近傍には、相対的に垂直方向に強い発散作用を有す
る非対称性発散電界が形成され、前記非対称性集束電界
と、非対称性発散電界とが、前記中間電極により実質的
に分離されていることを特徴とするカラー受像管装置。
【請求項２】集束電極に供給する集束電圧を、電子ビー
ムの偏向に同期して変化させることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のカラー受像管装置。
【請求項３】集束電極と最終加速電極は、夫々近接する
中間電極に対向する側が、薄肉平板状であって、ほぼ真
円状の開孔を有することを特徴とする特許請求の範囲第
１項または第２項記載のカラー受像管装置。
【請求項４】集束電極と最終加速電極の一方又は双方
は、夫々近接する中間電極に対向する側の開孔が、水平
方向に長軸を有する長円形であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項または第２項記載のカラー受像管装
置。
【請求項５】集束電極と最終加速電極の一方又は双方の
内部には、垂直方向に対向する一対の板状部材が配設さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第３項または
第４項記載のカラー受像管装置。
【請求項６】集束電極と最終加速電極の一方又は双方
は、夫々近接する中間電極に対向する側には、開孔から
電極内部に延在する筒状壁部を有することを特徴とする
特許請求の範囲第３項乃至第５項いずれか記載のカラー
受像管装置。
【請求項７】集束電極と最終加速電極の一方又は双方
は、夫々近接する中間電極に対向する側には、円形又は
長円形の開孔を有する厚肉状部材が配設されていること
を特徴とする特許請求の範囲第３項乃至第５項いずれか
記載のカラー受像管装置。