(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを放射する複数個の陰極と、
前記電子ビームの放射量の調節のための制御電極と加速電極とから構成されるトライオードユニットと、
前記電子ビームを一定量集束させる役割を果たす少なくとも２つの電極から構成されるプレフォーカスレンズ部と、
前記電子ビームを画面に集束させるための２つの主レンズ形成電極であって、該主レンズ形成電極はそれぞれ主レンズ形成電極の相互対向面に３つの電子ビームに共通である１つの電子ビーム通過孔のリム部と、該リム部より一定距離離れて位置する静電場制御電極とから構成される主レンズ形成電極とを備えるカラー陰極線管用の電子銃であって、
前記主レンズ形成電極中のアノード側電極のリム部から静電場制御電極までの深さが陰極側電極のリム部から静電場制御電極までの深さよりも深く、
前記主レンズ形成電極のうち少なくとも１つの電極のリム部の最大水平径をＨ、最大垂直径をＶとする際、
前記主レンズ形成電極のうち少なくとも一つの電極のリム部の最大水平径と最大垂直径との割合はＶ／Ｈ≧０．４５となるよう設定することを特徴とするカラー陰極線管用の電子銃。
【請求項２】
電子ビームを放射する複数個の陰極と、
前記電子ビームの放射量の調節のための制御電極と加速電極とから構成されるトライオードユニットと、
前記電子ビームを一定量集束させる役割を果たす少なくとも２つの電極から構成されるプレフォーカスレンズ部と、
前記電子ビームを画面に集束させるための２つの主レンズ形成電極であって、該主レンズ形成電極はそれぞれの相互対向面の電子ビーム通過孔が３つの電子ビームに共通である１つのリム部を有するカップ電極と、前記対向面より後退して位置する３つの電子ビーム通過孔を有する静電場制御電極と、そしてキャップ状の電極とが積層されて相互電気的に連結されたカラー陰極線管用の電子銃であって、
前記主レンズ形成電極のうち少なくとも１つの電極のリム部の最大水平径をＨ、最大垂直径をＶ、リム部から静電場制御電極までの距離をＬとする際、Ｌ≧４．０（Ｖ／Ｈ）＋２．１になるように設定し、かつ、
前記主レンズ形成電極のうち少なくとも一つの電極のリム部の最大水平径と最大垂直径との割合はＶ／Ｈ≧０．４５となるよう設定することを特徴とするカラー陰極線管用の電子銃。
【請求項３】
前記主レンズ形成電極の静電場制御電極に形成される中央の電子ビーム通過孔の水平及び垂直孔径は外郭の電子ビーム通過孔の水平及び垂直孔径よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のカラー陰極線管用の電子銃。
【請求項４】
前記静電場制御電極の中央の電子ビーム通過孔は円形であることを特徴とする請求項３に記載のカラー陰極線管用の電子銃。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー陰極線管（ＣＲＴ）に関し、特に電子ビームを発生させるカラー陰極線管用の電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は一般的なカラー陰極線管の縦断面図である。
一般に、カラー陰極線管ＣＲＴは、３つの電子ビーム２をパネル１の内面に塗布された蛍光膜３に照射して蛍光膜を発光させて所望の画像を表現する画像出力装置である。この類の陰極線管は電子ビームを発生させるための電子銃４を必ず備える。
【０００３】
従来の第１の実施例の電子銃は、相互に独立して並んでいる３つの陰極４０と、前記陰極からスクリーンの方向に互いに間隙をあけて管軸方向に沿って順次配列してある第１、第２、第３、第４、第５及び第６の電極４１、４２、４３、４４、４５、４６とを含む。そして、第６の電極４６のスクリーン側にはシールドカップ４７を固定させている。
【０００４】
このような構造の電子銃４では、ステムピン５に電圧が印加されて陰極４０内に設けられたヒーターが発熱されると、陰極４０から電子が放出される。そして、放出電子は第１の電極４１により電子の量が制御され、第２の電極４２により加速された後、第３、第４及び第５の電極４３、４４、４５の間に形成されるプレフォーカスレンズ(pre-focus lens)により集中及び加速される。この後、第５の電極４５と第６の電極４６との間には２つの電極間の電位差により強いフォーカシングパワーの主レンズ(main lens) が形成され、これにより電子ビーム２が設定された照射位置に正確にフォーカシングされる。
【０００５】
この際、前記主レンズの直径の大きさに基づいて電子ビーム２のスポットサイズが決定される。すなわち、主レンズの直径が小さい場合には、球面収差が大きくなるため主レンズを通過する電子ビームのスポットサイズが大きくなる反面、主レンズの直径が大きい場合には球面収差が小さくなり相対的に電子ビームのスポットサイズが小さくなる。このような主レンズの直径は主レンズ形成電極の第５、第６の電極４５、４６の対向面に形成された電子ビーム通過孔の大きさにより決定される。すなわち、電子ビーム通過孔の大きさが大きい場合には主レンズの直径が大きくなり、逆に電子ビーム通過孔の大きさが小さい場合には主レンズの直径が小さくなる。
【０００６】
第１の実施例の電子銃は、主レンズ形成電極の第５、第６の電極４５、４６の各対向面に３つの電子ビーム通過孔がそれぞれ独立的に形成されているので、この電子ビーム通過孔の大きさに比例する主レンズが形成される。この際、主レンズの大きさを大きくするためには電子ビーム通過孔の大きさを大きくしなければならない。しかし、各電子ビーム通過孔は第５、第６の電極４５、４６の各対向面のサイズ以内で形成すべきなので、大きさの拡張には限界がある。このため、主レンズ径の小さな第１の実施例の電子銃は、小型のブラウン管あるいは低解像度の要求されるブラウン管に主に適用されている。
【０００７】
図２は従来の電子銃の第２の実施例を示し、特に主レンズの直径を拡大するための第５、第６の電極の構成を示す斜視図である（USP 4,406,970 号を参照）。従来の第２の実施例の電子銃は主レンズ径を拡大するべく第１の実施例を改善した形態である。すなわち、第５電極４５（又はフォーカス電極）、第６の電極４６（又はアノード電極）の対向面にレーストラック(race track)状のリム部(rim portion) ４５ｂ、４６ｂをそれぞれ形成し、前記各リム部４５ｂ、４６ｂの内側を各電極の内部に陥没されるように形成し、各陥没面４５ｃ、４６ｃには３つの独立な電子ビーム通過孔４５ａ、４６ａを形成する構成をなしている。従って、第５の電極４５と第６の電極４６との間には各電極の対向面に形成された各陥没部４５ｄ、４６ｄがホール(hole)の役割を果しこれに比例する主レンズが得られるので、第１の実施例の電子銃よりも相対的に大きい主レンズ径が得られる。
【０００８】
図３は従来の電子銃の第３の実施例を示し、特に主レンズの直径を拡大するための第５、第６の電極の構成を示す斜視図である（USP 4,599,534 号を参照）。
図３を参照すると、従来の第３の実施例の電子銃は、主レンズ径を拡大するために第５、第６の電極４５、４６の対向面に３つの電子ビームの共通的に通過するレーストラック状のリム部４５ｂ、４６ｂをそれぞれ形成し、各電極の内部には前記リム部４５ｂ、４６ｂより内側に一定距離ほど後退した地点に電子ビーム２のレンズ強度を同一に構成するために約０．６〜０．７ｍｍ厚の板状の静電場制御電極４５ｅ、４６ｅをそれぞれ固定している。更に、各静電場制御電極４５ｅ、４６ｅには水平方向が垂直方向より小さい縦長型の電子ビーム通過孔４５ａ、４６ａを形成している。外郭の電子ビームの通過する部分は、中央の電子ビーム通過孔に隣接する部分だけ縦長型の半楕円孔であり、その他は切断された形状である。また、第６の電極４６に電気的に連結されているシールドカップ４７にはアングル状の補正電極４８が取り付けられており、リム部４５ｂ、４６ｂの終端部の約１ｍｍ程度は内側に向かって巻かれている。従って、従来の第３の実施例の電子銃でも、第５、第６の電極４５、４６の各対向面に形成されたリム部４５ｂ、４６ｂの内側部位がホールの役割を行ってこれに比例する大きな直径の主レンズが得られる。但し、第３の実施例の電子銃は、第２の実施例の電子銃に比べて、第５、第６の電極４５、４６の内部に設けられた静電場制御電極４５ｅ、４６ｅによって３つの電子ビームに対するレンズアクション(action)を均一化することができ、縦長型のリム部４５ｂ、４６ｂによって、垂直方向に発生する強いレンズアクションを水平方向に補正できるという長所を有する。
【０００９】
図４は従来の電子銃の第４の実施例を示す構成図である。この実施例も主レンズの直径を拡大するための第２、第３の実施例の類似実施例である。すなわち、第５、第６の電極４５、４６の各対向面に３つの電子ビームの共通に通過するレーストラック状のリム部４５ｂ、４６ｂを形成し、前記リム部４５ｂ、４６ｂの内部を完全に開放してある。そして、開放部４５ｆ、４６ｆより一定間隙後退した地点には、中央の電子ビームだけを囲み、中央部の湾曲された四角形状の電子ビーム通過孔４５ａ、４６ａを有する静電場制御電極４５ｅ、４６ｅをそれぞれ固定している構成をなしている。これとともに、各リム部４５ｂ、４６ｂは、電極の製作時に一定の強度を維持して孔径の任意的な変化を防止し得るように各電極の内部に向かって１ｍｍ程度巻かれている。
【００１０】
図５は従来の電子銃の第５の実施例を示す断面図である。従来の第５の実施例の電子銃４は偏向ヨーク６に対抗するレンズアクションを有するダイナミック４極子レンズを形成するための電子銃である。すなわち、フォーカス電極の第５の電極を第５ー１電極５０と第５ー２電極５１とに分け、その間にダイナミック４極子レンズ( 以下、ＤＱ(Dynamic Quadruple) とする) を形成する構成をなしている。前記ＤＱは、偏向ヨーク６により横長化された電子ビームのスポットが縦長化されるように補正することにより、電子ビームのスポットが円形をなすように補償する役割を果たす。この類の電子銃はスクリーン周辺部での画像の歪曲現象を防止可能なので、高解像度の要求されるブラウン管または大型のブラウン管に主に使用する。
【００１１】
図６は従来の電子銃の第６の実施例を示す斜視図である。この実施例もやはりＤＱを形成するための電子銃であり、第５の電極を第５ー１電極５０と第５ー２電極５２とに分け、第５ー１電極５０の第５ー２電極５２との対向面には縦長型のキーホール(key hole)形状の３つの電子ビーム通過孔５０ａを形成し、前記第５ー１電極５０の内部には３つの円形の電子ビーム通過孔５１ａを形成した板状の静電場制御電極５１を設けている。更に、第５ー２電極５２の第５ー１電極５０との対向面にも縦長型のキーホール形状の電子ビーム通過孔５２ａを形成し、電子ビーム通過孔５２ａの上・下端には水平方向に平板突出部５３をそれぞれ形成している。この際、前記平板突出部５３は中央の突出部の高さ（ｈ１）を外郭の突出部の高さ（ｈ２）よりも高く設定している。
【００１２】
一方、電子銃の設計パラメータのうち画面上のスポット径に影響を及ぼす要因にはレンズ倍率、空間電荷反発力、主レンズの球面収差等がある。レンズ倍率によるスポット径（Ｄｘ）の影響は、基本的に電圧条件、焦点距離、及び電子銃の長さ等を確定してある状況なので電子銃で設計パラメータとして活用可能な部分は少なく且つその効果も非常に微々たるものである。空間電荷反発力は、電子ビーム内の電子の相互反発及び衝突によりスポット径が拡大する現象なので、空間電荷反発力によるスポット径（Ｄｓｔ）の拡大を減少させるためには電子ビームの進行角度（以下、発散角ａとする）を大きく設計することが有利である。これに対して、主レンズの球面収差の特性はレンズの近軸を通過する電子と遠軸を通過する電子との間の焦点距離の差に起因するスポット径（Ｄｉｃ）の拡大を意味し、空間電荷反発力とは反対に、電子ビームの発散角を小さくするほど画面上にもっと小さなスポット径を具現することができる。
【００１３】
一般に、画面上のスポット径（Ｄｔ）は下式のように表現される。
【数１】
0003677186.tif 000002
（Ｄｘ：レンズ倍率によるスポット径、Ｄｓｔ：空間電荷反発力によるスポット径、Ｄｉｃ：近軸を通過する電子と遠軸を通過する電子との間の焦点距離の差によるスポット径、すなわち球面収差）
特に、空間電荷反発力と球面収差を同時に減少させる最善の方法は、主レンズ径を拡大して発散角の大きな電子ビームの入射時にも球面収差によるスポットの拡大を小さくし、主レンズを通過した後の空間電荷反発力も小さくすることである。
【００１４】
図７及び図８は主レンズ径を計算する方法を示す図面及びグラフである。
固定された電圧条件、構造、焦点距離に対して最適の物点距離を計算した後、図７に示すように前記物点より一定の角度に増加しながら電子光線(ray) を発射して主レンズを通過させた後、図８に示すように各光線の発散各（ａ）と電子ビーム径（Ｒ）を軸としてグラフを描いて円形のレンズの上記特性と比較して特定の主レンズのレンズ径を円形の主レンズ径に換算することができる。図８の結果からみるとき、水平主レンズ径（Ｈ）は約１１．５ｍｍ、垂直レンズ径（Ｖ）は約７．６ｍｍに当たることが分かる。
【００１５】
図９は主レンズ径に従うスポット径の変化を示すグラフである。このグラフから分かるように、主レンズ径が大きいほど主レンズの球面収差が減少しスポット径が縮小する。主レンズ径を拡大する方法としては、主レンズ形成電極の孔径を機構的に拡大する方法、レンズ補正作用を行う静電場制御電極の深さを深くする方法などが知られている。しかし、機構的に電極の孔径を拡大する方法は、ネック部の直径が２９．１ｍｍと限定されているため限界がある。このため、主レンズ形成電極の第５、第６の電極に対する静電場制御電極の設置深さを深くする設計をしている。しかし、第５の電極４５の第６の電極４６との対向面から静電場制御電極までの深さ（Ｌ１）を約３ｍｍとし、第６の電極４６の第５の電極４５との対向面から静電場制御電極の設置深さ（Ｌ２）を３．６ｍｍ以上とする場合、三つの電子ビームに同一のレンズの集束度、要求非点収差、そして外郭ビームの中央ビームへの集束作用に起因する画面上での外郭ビーム間の距離を表すＯＣＶ(out beam convergence)特性を全て満たす設計は不可能である。従って、前記主レンズから得られる最大の主レンズ径は、表１に示すように水平径は８．８ｍｍ、垂直径は７．８ｍｍ程度である。
【表１】
0003677186.tif 000003
ここで、画面の高精細化及び高周波数の採用によるフォーカスの向上のためには画面上での水平スポット径の縮小が必要であり、これにより電子銃での水平スポット径の縮小のためには水平主レンズ径の拡大が一層大きく要求される。
【００１６】
また、従来の電子銃の実施例中の第５、第６の実施例の場合には、水平レンズ径は中央レンズが外郭レンズよりも約０．７ｍｍ程度小さく、図１０の相関関係から分かるように、ＤＱレンズアクションを通過した後、主レンズ部での電子ビームの縦横比は中央レンズが外郭レンズよりも低いため、最適のＤＱレンズアクションを得るためには外郭レンズのＤＱレンズアクションを強化させる構造が必要である。すなわち、図１１からわかるように、ＤＱレンズアクションを高めるには第５の電極中の第５ー１電極５１の平板突出部５３の高さを高く形成しなければならないので、ＤＱレンズ部の第５ー２電極５２の突出部５３の高さは中央を外郭より高く形成する場合にのみ画面周辺部でのスポットの水平方向集束力を満足させることができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためのものであり、本発明の第１の目的は主レンズ径を拡大して電子ビームのスポット径を縮小してフォーカス特性を向上させることにある。
本発明の第２の目的は、主レンズ径を拡大して画面上でのスポット径を縮小する場合に発生するＤＱレンズでの中央ビームと外郭ビームとの間の不一致を補正することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するための本発明の第１の形態は、電子ビームを放射する複数個の陰極と、前記電子ビームの放射量の調節のための制御電極と加速電極とから構成されるトライオードユニットと、前記電子ビームを一定量集束させる役割を果たす少なくとも２つの電極から構成されるプレフォーカスレンズ部と、前記電子ビームを画面に集束させるための主レンズを形成する電極が２つの電極から構成され、前記主レンズ形成電極はそれぞれ主レンズ形成電極の相互対向面に３つの電子ビームに共通である１つの電子ビーム通過孔のリム部と、前記リム部から一定距離離れて位置する静電場制御電極と、から構成されるカラー陰極線管用の電子銃であって、前記主レンズ形成電極中のアノード側電極のリム部から静電場制御電極までの深さが陰極側電極のリム部から静電場制御電極までの深さよりも深いことを特徴とするカラー陰極線管用の電子銃を提供する。
【００１９】
上記第１の目的を達成するための本発明の第２の形態は、電子ビームを放射する複数個の陰極と、前記電子ビームの放射量の調節のための制御電極と加速電極とから構成されるトライオードユニットと、前記電子ビームを一定量集束させる役割を果たす少なくとも２つの電極から構成されるプレフォーカスレンズ部と、前記電子ビームを画面に集束させるための主レンズを形成する電極が２つの電極から構成され、前記主レンズ形成電極はそれぞれ相互対向面の電子ビーム通過孔が３つの電子ビームに共通である１つのリム部を有するカップ電極と、前記対向面より後退して位置する３つの電子ビーム通過孔を有する静電場制御電極と、そしてキャップ状の電極が積層されて相互電気的に連結されたカラー陰極線管用の電子銃であって、前記主レンズ形成電極のうち少なくとも一つの電極のリム部の最大水平径をＨ、最大垂直径をＶ、リム部から静電場制御電極までの距離をＬとする際、Ｌ≧４．０（Ｖ／Ｈ）＋２．１になるように設定することを特徴とするカラー陰極線管用の電子銃を提供する。
【００２０】
上記第２の目的を達成するための本発明の形態は、電子ビームを放射する複数個の陰極と、前記電子ビームの放射量の調節のための制御電極と加速電極とから構成されるトライオードユニットと、前記電子ビームを一定量集束させる役割を果たす少なくとも２つの電極から構成されるプレフォーカスレンズ部と、画面の全領域で垂直ハローを取り除く少なくとも２つの電極から構成されるＤＱレンズ部と、前記電子ビームを画面に集束するための主レンズを形成する２つの主レンズ形成電極とから構成され、主レンズ径≧（ネック径×０．２６）＋１．４の関係を有するカラー陰極線管用の電子銃であって、前記ＤＱレンズ部により形成される中央の電子ビーム部のＤＱレンズアクションが外郭の電子ビーム部よりも弱いことを特徴とするカラー陰極線管用の電子銃を提供する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図１２〜図１６を参照して本発明の好適な実施例を詳しく説明する。
図１２は本発明の電子銃の第１の実施例を示す構成図である。
本発明の電子銃の第１の実施例は、三つの電子ビームに共通であるリム部６２、７２を有するカップ(cup) 状の電極６１、７１と、前記３つの電子ビーム通過孔を有する板状の静電場制御電極６３、７３と、そしてキャップ(cap) 状の電極６４、７４を順次積層して構成する。そして、前記電極等は溶接により電気的に相互連結される。
【００２２】
本発明は、リム部６２、７２の最大水平径と最大垂直径との割合を０．４５以上とし、最大水平径を１９．２ｍｍ以上、最大垂直径を８．７ｍｍ以上と構成し、主レンズ径の機構的な寸法を拡大しながらリム部６２、７２から静電場制御電極６３、７３までの深さ（Ｌ１、Ｌ２）を３．９ｍｍ以上と設定してレンズ径を拡大する。そして、第６の電極７０の静電場制御電極７３の深さ（Ｌ２）をフォーカス電極６０の静電場制御電極６３の深さ（Ｌ１）よりも深く設定し、リム部孔径を増大させるための従来のリム部の孔径部の巻かれた部位を取り除き、電極製作時の変形の発生に備えて電極自体の原材料を厚く形成した。
参考に、図２〜４に示す従来の電子銃の主レンズでは、リム部の最大水平径及び最大垂直径はそれぞれ略１９．０ｍｍ、８．０ｍｍであり、水平径と垂直径との割合は０．４２程度である。そして、静電場制御電極４５ｅ、４６ｅの深さも、フォーカス電極は約３．５〜３．８ｍｍ、アノード電極は約２．６〜３．６ｍｍ程度であり、フォーカス電極の静電場制御電極の深さがアノード電極の静電場制御電極の深さよりも深く構成されている。
【００２３】
更に、本発明の主レンズ形成電極６０、７０を、リム部６２、７２を有するカップ電極６１、７１と、板状の静電場制御電極６３、７３と、そしてキャップ電極６４、７４とで構成することで、図２に示す従来の電子銃の構造による主レンズ形成電極のように陥没形状に静電場制御電極の深さ（Ｌ１、Ｌ２）を調節することに対する製作上の困難さを解決している。又、主レンズ形成電極の内部に取り付けられた静電場制御電極が電子銃の組立時の変形に対する対応強度に弱くて静電場制御電極の深さ及び形状が変形されるといった問題点も解決している。
【００２４】
深い色感を示す深い赤(deep red)蛍光体の割合が緑及び青よりも相対的に高いことから引き起こされる赤電子ビームスポットのフォーカス劣化を補償するべく外郭の主レンズの直径を中央に比べて相対的に拡大してスポットを縮小させる必要がある。従って、本発明では、外郭の主レンズ径を拡大しながら発生するＤＱレンズの中央ビーム部と外郭ビーム部との間のアクション差を補償するべく外郭ビーム部のＤＱレンズアクションを中央ビーム部よりも一層強く形成させることで画面の全領域で３つの電子ビームの均一なフォーカス特性を表すようにした。
【００２５】
電子銃の主レンズ径はネック径により制限を受ける。図１３に示すように、一般にネック径２９．１ｍｍの場合、主レンズ径の中央電子ビーム部のレンズ径と外郭電子ビーム部のレンズ径との差は、レンズ径９．０ｍｍを基準としてそれ以下では中央のレンズ径が外郭よりも小さく、それ以上では逆に中央のレンズ径が外郭よりも大きく現れる。ネック径の２４．４ｍｍの場合は、レンズ径約８．０ｍｍ以上で中央レンズのレンズ径が外郭レンズのレンズ径よりも小さくなる分岐点を表し、ネック径３２．５ｍｍの場合はレンズ径約１０．２ｍｍで分岐点を表す。これに対する結果を表２に示している。
【表２】
0003677186.tif 000004
【００２６】
上記表２から分かるように、中央レンズ径が外郭レンズ径よりも小さくなる主レンズ径はネック径と次のような相関関係の回帰線式を有する。
主レンズ径≧（０．２６×ネック径）＋１．４
上記式において、中央電子ビーム部のＤＱレンズアクションは外郭電子ビーム部のＤＱレンズアクションよりも弱くなければならない。すなわち、主レンズ径とＤＱレンズアクションとの相互関係を示す図１０のグラフによれば、主レンズ径が大きいほどＤＱレンズアクションが弱くなることが分かる。このため、主レンズの中央ビーム部の径が外郭よりも小さい従来の電子銃の場合、中央ビーム部のＤＱレンズアクションを外郭ビーム部よりも強くしなければならない。
【００２７】
図１４は本発明の第２の実施例であり、主レンズを形成する電極６０、７０は３つの電子ビームに共通である一つの電子ビーム通過孔のリム部６２、７２を有するカップ電極６１ａ、７１ａからなり、前記カップ電極の内部にリム部より一定間隙を維持してインナ電極状に構成される静電場制御電極６３、７３を位置させる形態である。
【００２８】
図１５はリム部の孔径の割合に従う非点収差特性及び静電場制御電極の深さを示すグラフである。このグラフによれば、リム部の最大水平径Ｈと最大垂直径Ｖ間の割合Ｖ／Ｈを０．２５以上と設定することにより、非点収差特性を−７５０Ｖ以下に得ることができ、静電場制御電極６３、７３の深さを拡大可能である。また、リム部６２、７２の最大水平径と最大垂直径間の割合に従う主レンズの最適設計の可能な最小の静電場制御電極６３、７３の深さを設計してみた結果、次の関係が成立する。
Ｌ≧４．０（Ｖ／Ｈ）＋２．１
【００２９】
また、静電場制御電極の深さを拡大しながらリム部の水平／垂直径の割合を０．４５以上と設計することにより、従来の電子銃とは違ってアノード電極７０の静電場制御電極７３の深さをフォーカス電極６０の静電場制御電極６３の深さよりも深く設計する。これについて更に詳細に説明する。前述したように、主レンズ径の拡大のためには主レンズ形成電極６０、７０の孔径を機構的に拡大するか、又は静電場制御電極６３、７３の深さを深く形成する。本発明では、機構的に孔径を拡大して主レンズ径を拡大するためにリム部の最大水平径を１９．２ｍｍ以上、最大垂直径を８．７ｍｍ以上に拡大した。
【００３０】
【表３】
0003677186.tif 000005
表３はリム部の孔径の変化に従う主レンズ径の変化を示す図表である。従来のリム部の水平径１９．０ｍｍ、垂直径８．０ｍｍのところを、本発明でリム部の水平径を１９．６ｍｍ、垂直径を９．２ｍｍに拡大する場合、主レンズの水平径を８．８ｍｍから９．４ｍｍに約７％程度拡大させることができる。ここで、主レンズ部の静電場制御電極６３、７３の深さはフォーカス電極は３．５ｍｍ、アノード電極は２．６ｍｍとして同一に固定した時の結果である。
【００３１】
そして、静電場制御電極の深さの拡大による主レンズ径の拡大のためにリム部６２、７２の最大水平径と最大垂直径との割合を０．４５以上と設計することにより、静電場制御電極のないリム部自体の非点収差を従来の０．４２の時の−８５０Ｖを−７５０Ｖ以上に増加させることができる。すなわち、表１によれば、静電場制御電極を深くするほど水平レンズ径をさらに拡大できることが分かる。そして、表３によれば、主レンズのリム部の最大水平径を１９．０ｍｍ、最大垂直径を８．０ｍｍと固定して実験した結果、本発明のようにリム部６２、７２の孔径を拡大しながら静電場制御電極６３、７３の深さを深くすると非常に大きい水平主レンズ径拡大効果を得ることが分かる。
【００３２】
図１６はリム部の最大水平径と最大垂直径との割合を０．４７とし、フォーカス電極の静電場制御電極の深さを４．０ｍｍと固定し、外郭の電子ビーム通過孔と中央の電子ビーム通過孔のジャスト(just)フォーカス電圧、ＯＣＶ量を満たすアノード電極の最適な静電場制御電極の深さを設計した実験結果である。この結果から、外郭の電子ビームと中央の電子ビームの水平／垂直ジャストフォーカス電圧を同一に示すＯＣＶ量として最適値の−２．５〜−１．０ｍｍに該当するアノード電極の静電場制御電極の深さの設計値は４．２ｍｍであることが分かる。従って、本発明ではフォーカス電極６０の静電場制御電極６３の深さに比べてアノード電極７０の静電場制御電極７３の深さが更に深く設計されるべきである。
このような結果は従来の電子銃の主レンズの結果とは反対の結果である。本発明の電子銃の主レンズ構造では、アノード電極７０の静電場制御電極７３の深さがフォーカス電極６０の静電場制御電極６３の深さよりも深い場合にのみ３つの電子ビームに同一のレンズアクションと最適のＯＣＶ量が得られる。
また、主レンズを拡大するためにリム部の孔径及び静電場制御電極の深さを深く構成することにより、静電場制御電極の中央の電子ビーム通過孔の水平径と垂直径が外郭の電子ビーム通過孔よりも小さく形成される場合にのみ中央の電子ビームと外郭の電子ビームの集束強度を同一に維持することができる。
【００３３】
本発明で得られる電子銃の主レンズの主な最適設計寸法は以下の通りである。
・フォーカス電極及びアノード電極のリム部の寸法：最大水平径１９．６ｍｍ、最大垂直径９．２ｍｍ
・リム部の最大水平径と最大垂直径と間の割合：０．４６８
・静電場制御電極の深さ：フォーカス電極４．０ｍｍ、アノード電極４．２ｍｍ
・静電場制御電極の中央孔径：フォーカス電極５．５ｍｍ、アノード電極５．５ｍｍ
・静電場制御電極の外郭孔径：フォーカス電極５．５ｍｍ、アノード電極５．６ｍｍ
・電圧条件：アノード電圧２６．０ＫＶ、フォーカス電圧６７００Ｖ
上記本発明の主レンズ径は水平径１１．０ｍｍ、垂直径７．８ｍｍである。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、フォーカスに大きな影響を及ぼす水平径を縮小させるべく水平主レンズ径を約１１．０ｍｍまで拡大することで従来の主レンズに比べて約２５％拡大する効果を得る。従って、高精細化及び高周波数の要求に対応する小さなスポット径を具現可能である。これにより、発生する中央レンズ径と外郭レンズ径との間の差を補償するために中央ビーム部のＤＱレンズアクションを外郭ビーム部のＤＱレンズアクションよりも弱くするので、画面の全領域で一層優れたフォーカス特性を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般な陰極線管及び従来の電子銃の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】従来の電子銃の第２の実施例を示す主要部の斜視図である。
【図３】従来の電子銃の第３の実施例を示す主要部の斜視図である。
【図４】従来の電子銃の第４の実施例を示す主要部の斜視図である。
【図５】従来の電子銃の第５の実施例を示す断面図である。
【図６】従来の電子銃の第６の実施例を示す主要部の斜視図である。
【図７】主レンズ径の換算方法を説明するための図である。
【図８】主レンズ径の換算方法を説明するためのグラフである。
【図９】主レンズ径に従うスポット径の変化を示すグラフである。
【図１０】主レンズ径とＤＱレンズアクションとの相関関係を示すグラフである。
【図１１】第５の電極の突出部の高さとＤＱレンズアクションとの相関関係を示すグラフである。
【図１２】本発明による主レンズ形成電極の第１の実施例を示す主要部の斜視図である。
【図１３】主レンズ径と静電場制御電極の深さとの相関関係を示すグラフである。
【図１４】本発明による主レンズ形成電極の第２の実施例を示す主要部の斜視図である。
【図１５】リム部の孔径割合と非点収差特性との相関関係を示すグラフである。
【図１６】主レンズ形成電極に設けられる静電場制御電極の深さに従う特性変化を示すグラフである。
【符号の説明】
６０…フォーカス電極
６１、７１…カップ状の電極
６２、７２…リム部
６３、７３…静電場制御電極
６４、７４…キャップ状の電極
７０…アノード電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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