(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインレンズを形成する低圧側の集束電極及び高圧側の最終加速電極を有する電子銃を備えたインラインカラー受像管であって、
前記集束電極と前記最終加速電極とはそれぞれ、相対向する端面に水平方向に長軸をもつ長円形の開口を有するとともに、前記開口の内側にインライン配列された３個の孔を有する電界補正用電極を有し、
前記メインレンズの低圧側における回転対称成分と四極成分との合成レンズ作用は、水平方向の集束力が垂直方向の集束力よりも弱く、
前記メインレンズの高圧側における回転対称成分と四極成分との合成レンズ作用は、水平方向の発散力が垂直方向の発散力よりも弱いこと
を特徴とするカラー受像管。
【請求項２】
前記集束電極及び前記最終加速電極の開口の水平方向径Ｌｓに対する垂直方向径φｖの比φｖ／Ｌｓがともに０．４０以上かつ０．４８以下であり、前記集束電極の開口端と前記集束電極の前記電界補正用電極との距離Ｌ３及び前記最終加速電極の開口端と前記最終加速電極の前記電界補正用電極との距離Ｌ４の前記開口の水平方向径Ｌｓに対する比Ｌ３／Ｌｓ及びＬ４／Ｌｓがともに０．１５以上かつ０．２５よりも小さいこと
を特徴とする請求項１に記載のカラー受像管。
【請求項３】
前記最終加速電極は、前記最終加速電極の前記電界補正用電極よりも後退した位置に、水平方向で集束作用となる四極レンズ作用を発生する電極を有し、
前記集束電極及び前記最終加速電極の開口の水平方向径Ｌｓに対する垂直方向径φｖの比φｖ／Ｌｓがそれぞれ０．４８よりも大きく、前記集束電極の開口端と前記集束電極の前記電界補正用電極との距離Ｌ３及び前記最終加速電極の開口端と前記最終加速電極の前記電界補正用電極との距離Ｌ４の前記開口の水平方向径Ｌｓに対する比Ｌ３／Ｌｓ及びＬ４／Ｌｓがともに０．１５以上かつ０．２５よりも小さいこと
を特徴とする請求項１に記載のカラー受像管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、蛍光体スクリーン面の全域において高い解像度が得られるカラー受像管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー受像管で画像の解像度を向上するには電子ビームのスポット径を小さくすればよい。そのためには集束電極と最終加速電極によって形成されるメインレンズのレンズ径を大きくすればよいことが知られている。
従来のインライン型電子銃では、特開平３−１５２８３４号公報等に開示されているように、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の３つのビームを集束するそれぞれのレンズ電界を重畳させメインレンズのレンズ径を大きくする方法が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の従来の方法ではメインレンズの水平レンズ径が垂直レンズ径より小さくなる。そのため蛍光体スクリーンパネルのフラット化や偏向角の拡大などによって、カラー受像管の周辺におけるスポット（以後周辺スポットと称する）の断面形状が横長になる横長歪みが顕著となった場合に、周辺スポットの水平方向の径を小さくして横長歪を減らすには不利な特性を有している。これまでメインレンズのレンズ径を大きくするには、集束電極と最終加速電極に設けられる電界補正用電極の位置をそれぞれの開口端から遠ざけてレンズ電界の重畳の度合いを大きくすればよいことが知られている。しかしそれではセンターレンズの中心とサイドレンズの中心間の距離が小さくなりすぎて、シャドウマスクと蛍光体との距離を大きくする必要があり地磁気の影響を受けやすくなる。その結果電子ビームが正しく蛍光体に当たらず色ずれが起きやすくなり、それを解決するのが課題であった。本発明はかかる課題を解決するためにセンターレンズの中心とサイドレンズの中心間距離を従来と比べあまり小さくすることなく水平レンズ径を大きくしたカラー受像管を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、メインレンズを形成する低圧側の集束電極及び高圧側の最終加速電極を有する電子銃を備えたインラインカラー受像管であって、前記集束電極と前記最終加速電極とはそれぞれ、相対向する端面に水平方向に長軸をもつ長円形の開口を有するとともに、前記開口の内側にインライン配列された３個の孔を有する電界補正用電極を有し、前記メインレンズの低圧側における回転対称成分と四極成分との合成レンズ作用は、水平方向の集束力が垂直方向の集束力よりも弱く、前記メインレンズの高圧側における回転対称成分と四極成分との合成レンズ作用は、水平方向の発散力が垂直方向の発散力よりも弱いことを特徴とする。
【０００５】
上記のように形成すると、センターレンズの中心とサイドレンズの中心の間の距離をあまり小さくすることなく水平レンズ径を大きくすることができる。従って色ずれの問題を起こすことなく、蛍光体スクリーンパネルのフラット化や偏向角の拡大などによって周辺スポットの横長歪みが顕著となった場合においても、周辺スポットの水平方向の径を小さくして横長歪を減らすことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施例を図１ないし図１１を参照して詳しく説明する。
図１は集束電極１の正面図であり、図２は図１のII−II断面図である。図２において、低電圧を印加する低圧側の集束電極１および高電圧を印加する高圧側の最終加速電極２は対向して配置され、その水平方向Ｈに長軸をおく長円形の開口１ａ、２ａを相対向する端面にそれぞれ有している。集束電極１は開口１ａの内側に電界補正用電極３を有し、電界補正用電極３はインライン配列された電子ビームが通過する３個の孔４、５、６を有している。また最終加速電極２は開口２ａの内側に電界補正用電極７を有し、電界補正用電極７はインライン配列された電子ビームが通過する３個の孔８、９、１０を有している。本発明の実施例の図１及び図２に示す集束電極１及び最終加速電極２の構成は前記従来技術の特開平３ー１５２８３４号公報の図１及び図２に示された集束電極１及び最終加速電極２に類似している。しかし、本発明においては、以下に詳しく説明するように集束電極１と最終加速電極２の各部の寸法が前記従来技術のものと異なっている。
【０００７】
本発明の実施例の図１及び図２に示す集束電極１及び最終加速電極２において、開口１ａ、２ａの水平方向径Ｌｓを１４．０ｍｍとし、垂直方向径φｖを６．７ｍｍとしている。水平方向径Ｌｓに対する垂直方向径φｖの比φｖ／Ｌｓは約０．４８となる。なお従来例では水平方向径Ｌｓは１４．０ｍｍ、垂直方向径φｖは７．５ｍｍであり、比φｖ／Ｌｓは約０．５４である。
【０００８】
このように構成されたカラー受像管は、電界補正用電極３の３個の孔４、５、６と電界補正用電極７の３個の孔８、９、１０とによる電界が互いに重なり合う。さらにこれらの電界と、開口１ａと２ａとによる電界が合成されて、３つの大口径のメインレンズ電界が集束電極１と最終加速電極２との間に形成されることを発明者は以下に示すシミュレーションによって確認した。集束電極１に６．５ｋＶ、最終加速電極２に２５ｋＶの電圧を印加するものとし、センターメインレンズ中心Ｃ１からスクリーン（図示省略）までの距離を２６５ｍｍとした場合について、シミュレーションでメインレンズの特性を計算した。シミュレーションにおいて、メインレンズのＺ軸近傍の電位Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）は、Ｚ軸上の電位Ｖ０（ｚ）と回転対称成分Ｒ（ｚ）と四極成分Ｑ（ｚ）とに分離することができ、式（１）によって表される。
【０００９】
【数１】
0003655440.tif 000002
【００１０】
式（１）をｘ，ｙで微分すると水平方向の電界の強さＥｘ及び垂直方向の電界の強さＥｙをそれぞれ式（２）及び（３）に示すように求めることができる。
【００１１】
【数２】
0003655440.tif 000003
【００１２】
【数３】
0003655440.tif 000004
【００１３】
Ｒは回転対称成分、Ｑは水平方向の四極成分を表している（垂直方向の四極成分は−Ｑとなる）。四極成分とは、水平方向と垂直方向でレンズ作用が互いに反対になる電界分布の成分であり、このような電界分布を四極電界という。互いに反対のレンズ作用とは、例えば水平方向が集束作用なら垂直方向は発散作用となるようなレンズ作用であり、このようなレンズ作用を四極レンズ作用という。電界の強さＥｘ、Ｅｙは回転対称成分Ｒと四極成分Ｑを合成したものに比例する。すなわち、回転対称成分Ｒと四極成分Ｑの分布を調べれば、レンズ作用を調べることができる。
上記のシミュレーションをした結果を図３及び図１１に示す。各図において回転対称成分Ｒと四極成分Ｑとを縦軸にとり、Ｚ軸方向の距離を横軸にとる。そして、本発明例のものを図３に、従来例のものを図１１に示す。Ｚ軸の値０はセンターメインレンズ中心Ｃ１を示し、マイナスが最終加速電極２の方向への距離（高圧側）、プラスが集束電極１の方向への距離（低圧側）である。なおグラフ中の四極成分Ｑは水平方向のものを表しており、垂直方向のものは水平方向のグラフのＺ軸に対して対称な曲線Ｑ’で示したものとなる。図３、図１１のグラフで、Ｚ軸より下の曲線とＺ軸間の領域は電子ビームに集束作用が働く領域を示し、Ｚ軸から上の曲線とＺ軸間の領域は発散作用が働く領域を示し、これらの領域の面積が電子ビームに働くレンズ作用の大きさを表す。
【００１４】
回転対称成分Ｒは水平方向及び垂直方向とも同じレンズ作用を有するが、四極成分Ｑは水平方向と垂直方向とでは反対のレンズ作用をもち、一方が集束作用であればもう一方は発散作用となる。
全体のレンズ作用は回転対称成分Ｒ（以後単にＲと称する）と四極成分Ｑ（以後単にＱと称する）とを合成したものと考えることができる。Ｑの作用によって水平方向と垂直方向ではレンズ作用が異なってくる。本発明ではこのＱの分布を従来の分布と異ならしめることによって、水平レンズ径を大きくすることができる。
【００１５】
図３に示す本発明におけるＱの分布は図１１に示す従来例のＱの分布とは異なることに特徴がある。図１１に示す従来例のＱのグラフでは、低圧側において領域ａとｂの面積はほぼ等しく、高圧側においてもＺ軸より上の部分の領域ｄと下の部分の領域ｃの面積の差は小さく、低圧側の領域ａ及びｂと高圧側の領域ｃ及びｄの四極レンズ作用はほぼ零である。従って水平方向と垂直方向とでレンズ作用に差がでない。これに対し本発明では図３に示すように、Ｑのグラフは低圧側では、Ｚ軸より上の領域Ｂの面積（発散作用）が下の領域Ａの面積（集束作用）より大きい。従って水平方向の四極レンズ作用は発散作用となり、垂直方向は水平方向と反対のレンズ作用なので集束作用となる。低圧側のＲによるレンズ作用は集束作用なので、低圧側におけるＲとＱとの合成レンズ作用は、水平方向の集束力が垂直方向の集束力より弱いことになる。図３のＱのグラフの高圧側では、Ｚ軸より下の領域Ｃの面積（集束作用）が上の領域Ｄの面積（発散作用）よりはるかに大きい。すなわち水平方向の四極レンズ作用は集束作用となり、垂直方向は水平方向と反対のレンズ作用なので発散作用となる。高圧側のＲによるレンズ作用は発散作用なので、高圧側のＲとＱとの合成レンズ作用は、水平方向の発散力が垂直方向の発散力より弱いことになる。
【００１６】
その結果、本発明のものの電子ビームの軌道を、従来例のものと比較すると、水平方向が図４に示すように変化し、垂直方向は図５に示すように変化する。従来例のものでは水平方向と垂直方向の電子ビームの軌道差が大きく、水平方向の軌道は垂直方向の軌道に比べてＺ軸から遠いところにある。これは水平レンズ径が小さく垂直レンズ径が大きくなることを示している。これに対して本発明では水平方向と垂直方向の電子ビームの軌道差が小さくなっており、従来例のものに比べて水平方向の軌道はＺ軸により近いところにある。これは水平方向におけるメインレンズの球面収差が減り水平レンズ径を大きくすることが可能となったことを示している。この四極電界分布によって、図１に示すセンターレンズの中心Ｃ１とサイドレンズの中心Ｃ２又はＣ３間の距離Ｓをほぼ一定とするとき、シミュレーション結果の水平レンズ径は従来例では５．７ｍｍが限界であったが、本実施例ではこれを６．３ｍｍにまで拡大することができ、約１０％レンズ径を拡大できた。
【００１７】
インラインカラー受像管の画面の周辺における周辺スポットの断面形状は偏向歪みのため一般に横方向に長径をもつ長楕円状に歪んでおり、この傾向はパネルのフラット化、偏向角度の増大に伴い極端に顕著となる。この周辺スポットの断面形状を真円に近づけて水平スポット径を小さくするには、水平方向にビームを広げる必要がある。しかし従来の水平レンズではビームを広げすぎると水平レンズ径が小さいためビームは球面収差の影響を受け、スポット径を小さくできなかった。本実施例のものでは水平方向径Ｌｓに対する垂直方向径φｖの比φｖ／Ｌｓを０．４８とすることにより従来例のものより水平レンズ径を大きくできたので球面収差が小さくなり、周辺スポットの水平方向径を小さくすることが可能である。
【００１８】
本発明の特徴である図３に示す四極電界を得るには、比φｖ／Ｌｓが０．４８以下であってもよい。この場合には電界補正電極３及び７の各開口１ａ及び２ａの端部からのそれぞれの距離Ｌ３及びＬ４の開口の水平方向径Ｌｓに対する比Ｌ３／Ｌｓ及びＬ４／Ｌｓが０．１５以上である必要がある。前記のように水平方向径Ｌｓを１４．０ｍｍ、垂直方向径φｖを６．７ｍｍとし、比φｖ／Ｌｓを約０．４８に固定した場合におけるＱ及びＲの分布について、比Ｌ３／Ｌｓ及びＬ４／Ｌｓが０．１５より小さい場合の電界分布の代表例を図６に示す。図６に示すように、たとえφｖ／Ｌｓが約０．４８以下であっても比Ｌ３／Ｌｓ、Ｌ４／Ｌｓが０．１５より小さい場合は、Ｑは低圧側では、Ｚ軸より上の領域Ｂの面積が下の領域Ａの面積より小さくなり、高圧側では、Ｚ軸より下の領域Ｃの面積が上の領域Ｄの面積より小さくなってしまい、図３に示すような目的とする四極電界が得られないことがわかる。
【００１９】
しかし比Ｌ３／Ｌｓ、Ｌ４／Ｌｓが大きくなりすぎても以下に挙げるような別の問題が発生する。たとえば水平と垂直の集束するフォーカス電圧差が大きくなりすぎる、またセンターレンズの中心Ｃ１とサイドレンズの中心Ｃ２又はＣ３間の距離Ｓが小さくなりすぎる、などの問題である。したがって比Ｌ３／Ｌｓ及びＬ４／Ｌｓを０．２５より大きくしない方ができれば望ましい。
また比φｖ／Ｌｓが小さすぎても以下のような別の問題が発生する。たとえば垂直レンズ径が小さくなりすぎる、という問題である。図８に比φｖ／Ｌｓと、水平レンズ径及び垂直レンズ径との関係を示す。図８に示すように比φｖ／Ｌｓが０．４０以下では垂直レンズ径が小さくなりすぎて垂直スポット径が増大するという問題が発生してしまう。したがって比φｖ／Ｌｓは０．４０以上であることが望ましい。
【００２０】
次に本発明の他の実施例について以下に説明する。この実施例では、比φｖ／Ｌｓが０．４８より大きい場合であっても電界補正電極３及び７の孔を従来例より横長にする方向に変化させれば、前記実施例と同様の効果が得られる。
例えば集束電極１と最終加速電極２の開口１ａ、２ａの水平方向径Ｌｓを１４．０ｍｍ、垂直方向径φｖを７．５ｍｍとし、比φｖ／Ｌｓを約０．５４にする。孔５及び９の水平半径を１．７１ｍｍ、垂直半径を２．２７ｍｍとし、垂直半径に対する水平半径の比を０．７５とする。また孔４、６、８および１０は水平半径を２．４７ｍｍ、垂直半径を２．２７ｍｍとする。更に図７の領域Ｅで示すように高圧側においてＱのグラフが負になるような四極レンズ作用を発生する電極２２を図９に示すように最終加速電２Ａに設ける。電極２２は電子ビームが通過する３個の長方形の孔２５、２６、２７を有する。なお、図１１に示す従来例のものでは孔５及び９の水平半径は１．７１ｍｍ垂直半径は２．４７ｍｍである。また、孔４、６、８及び１０は水平半径が２．４７ｍｍ垂直半径が２．４７ｍｍである。Ｒ、Ｑのグラフについて、本発明の場合を図７に示す。図７と従来例のものの図１１を比較すると、本発明の図７では図１１の従来例に比べ、低圧側ではＺ軸より上の領域Ｂの面積が下の領域Ａの面積よりやや大きく、高圧側ではＺ軸より下の領域Ｃ及びＥの合計面積が上の領域Ｄの面積よりやや大きくなっている。このため従来例では５．７ｍｍであった水平レンズ径を、本発明では６．１ｍｍにまで拡大できる。以上のように本実施例では高圧側に四極レンズ作用を発生する電極２２を設けることにより水平レンズ径を大きくすることができる。
【００２１】
更に上記本実施例では電界補正用電極３及び７の孔４、６、８、１０を横長としたが、縦長にして同様の効果を得るように設計することも可能である。また電界補正用電極３及び７を用いる代わりに例えば図１０に示すような衝立状の電極２０、２１を用いてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によると、メインレンズの電界の四極成分を従来例と異なるものにし、低圧側のレンズ作用としての水平方向の集束力が垂直方向の集束力より弱く、高圧側のレンズ作用としての水平方向の発散力が垂直方向の発散力より弱くなるように集束電極を形成する。これによってセンターレンズの中心とサイドレンズの中心間の距離をあまり小さくすることなく水平レンズ径を大きくすることができる。その結果カラー受像管のパネルのフラット化、偏向角の拡大などによって周辺スポットの断面の水平方向径が大きくなる横長歪みが顕著となった場合においても、色ずれ問題を起こさずに、周辺スポットの水平方向径を小さくすることができ、蛍光面の周辺部の解像度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のカラー受像管の集束電極の正面図
【図２】図１のII−II断面図
【図３】本発明の集束電極により形成される四極成分Ｑと回転対称成分ＲとのＺ軸方向の変化を示すグラフ
【図４】電子ビーム軌道のＺ軸上の位置と水平方向の偏りとの関係を示す本発明と従来例のグラフ
【図５】電子ビーム軌道のＺ軸上の位置と垂直方向の偏りとの関係を示す本発明と従来例のグラフ
【図６】本発明の実施例の他の例の集束電極により形成される四極成分Ｑと回転対称成分ＲとのＺ軸方向の変化を示すグラフ
【図７】本発明の他の実施例の集束電極により形成される四極成分Ｑと回転対称成分ＲとのＺ軸方向の変化を示すグラフ
【図８】本発明の実施例における、水平レンズ径及び垂直レンズ径と水平方向径Ｌｓに対する垂直方向径φｖの比φｖ／Ｌｓとの関係を示すグラフ
【図９】（ａ）は本発明の他の実施例の四極レンズ作用を発生する電極２２を設けた最終加速電極２Ａの正面図、（ｂ）は（ａ）のｂーｂ断面図
【図１０】本発明のさらに他の実施例における、衝立状の電極を設けた集束電極の斜視図
【図１１】従来例の集束電極により形成される四極成分Ｑと回転対称成分ＲとのＺ軸方向の変化を示すグラフ
【符号の説明】
１  集束電極
２  最終加速電極
１ａ  開口
２ａ  開口
３  電界補正用電極
４，５，６，８，９，１０  孔
７  電界補正用電極
２２  電極
【図１】
0003655440.tif 000005
【図２】
0003655440.tif 000006
【図３】
0003655440.tif 000007
【図４】
0003655440.tif 000008
【図５】
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【図６】
0003655440.tif 000010
【図７】
0003655440.tif 000011
【図８】
0003655440.tif 000012
【図９】
0003655440.tif 000013
【図１０】
0003655440.tif 000014
【図１１】
0003655440.tif 000015