(57)【要約】本発明は、電子を放出するカソード（１０５、１０６、１０７）を備える電子源（１０１）と、上記カソードから放出される電子を集めるための出力開口及び入力開口を備える電子ビーム誘導空洞（１２０、１２１、１２２）と、動作中、電子ビーム誘導空洞（１２０、１２１、１２２）を通る電子輸送を可能にするように、カソード（１０５、１０６、１０７）と上記出力開口との間に第１の電界強度Ｅ１をもつ電界を与える第１の電源手段に接続可能である第１の電極と、上記空洞を離れる電子を加速する加速グリッドユニット（１４０）と、加速された電子を表示スクリーン（１７０）上にフォーカスする主電子レンズ（１５０）とを有する陰極線管に関する。本発明によれば、加速グリッドユニット（１４０）は、更に、一緒にプリフォーカスレンズを構成する複数のグリッド（Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５）を有する。
2005501378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出するカソードを備える電子源と、
前記カソードから放出される電子を集めるための出力開口及び入力開口を備える電子ビーム誘導空洞と、
動作中、前記電子ビーム誘導空洞を通る電子輸送を可能にするように、前記カソードと前記出力開口との間に第１の電界強度Ｅ１をもつ電界を与える第１の電源手段に接続可能である第１の電極と、
前記電子ビーム誘導空洞を離れる電子を加速する加速グリッドユニットと、
前記加速された電子を表示スクリーン上にフォーカスする主電子レンズと
を有する陰極線管であって、
前記加速グリッドユニットが、一緒にプリフォーカスレンズを構成する複数のグリッドを有することを特徴とする陰極線管。
【請求項２】
前記プリフォーカスレンズが、ローユニバイレンズである、請求項１に記載の陰極線管。
【請求項３】
前記ローユニバイレンズは、第１、第２及び第３のグリッドをそれぞれ有し、前記第１のグリッドが加速グリッドであり、前記第１のグリッド及び前記第３のグリッドが、電圧Ｖｇ３を供給する第３の電源に接続可能であり、前記第１のグリッドと前記第３のグリッドとの間に置かれる前記第２のグリッドが、前記第１の電極の電位、又は０乃至Ｖｇ３の範囲内にある別個の電圧Ｖｓであるものの１つに接続可能である、請求項２に記載の陰極線管。
【請求項４】
前記第１の電極が、前記電子ビーム誘導空洞の前記出力開口に近接して位置付けられる、請求項１、２又は３に記載の陰極線管。
【請求項５】
前記第１の電極が、前記主電子レンズの軸に沿って互いに後方に置かれる第１の部分及び第２の部分を有し、前記第１の部分の直径が、前記第２の部分の対応する直径よりも小さい、請求項４に記載の陰極線管。
【請求項６】
当該陰極線管は、更に、前記第１の電極と同心である第２の電極を有し、前記第２の電極が、前記第１及び第２の電極の間に第２の電界強度Ｅ２を与える第２の電源手段に接続可能であり、前記第２の電源手段が、前記第１の電源手段よりも低い電圧を供給する、請求項４に記載の陰極線管。
【請求項７】
前記第１及び第２の電極が、基本的には１つの平面に位置付けられる、請求項６に記載の陰極線管。
【請求項８】
前記プリフォーカスレンズを一緒に構成する前記複数のグリッドの何れかが、ビーム開口を備える１つ又は複数のプレートを有する、請求項１に記載の陰極線管。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載の陰極線管を有する表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子を放出するカソードを有する電子源と、このカソードから放出される電子を集めるための入力開口及び出力開口を有する電子ビーム誘導空洞と、この電子ビーム誘導空洞を介する電子輸送を可能にするように、カソードと出力開口との間に、第１の電界強度を有する電界を動作時に与える第１の電源手段に接続可能である第１の電極と、上記空洞を離れる電子を加速させる加速グリッドユニットと、表示スクリーン上に加速された電子をフォーカスする主電子レンズとを有する陰極線管（ＣＲＴ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような陰極線管の実施形態は、米国特許公報第５，２７０，６１１号から知られる。この公報は、陰極と、電子ビーム誘導空洞と、カソードと出力開口との間に第１の電界強度Ｅ１の電界を与えるための第１の電圧源に接続可能である第１の電極とを備える陰極線管を説明している。空洞壁は、二次放出係数δを有する材料を有している。
【０００３】
空洞内での電子輸送は、十分に強い電界Ｅ１が電子ビーム誘導空洞の長手方向に与えられる場合に可能である。この電界の値は、材料のタイプに依存し、より具体的には、該材料の二次放出係数δと、空洞の壁の幾何形状及びサイズとに依存する。
【０００４】
この際の電子輸送は、二次放出過程を介して行われるので、空洞壁に衝突する各電子に対し、平均して１つの電子が放出される。電子ビーム誘導空洞の入力開口に入る電子の数と同じ数の電子が出力開口を離れるように、環境が選択されることができる。
【０００５】
出力開口が入力開口よりずっと小さい場合、例えば、１００乃至１０００のファクタで電子源の光度(luminosity)を集めるような電子コンプレッサが形成される。時にはホッピング電子ＣＲＴ又はＨＥ−ＣＲＴと称される、上記の陰極線管は、テレビジョン表示デバイス、コンピュータモニタ及び投射テレビジョンセットにおいて使われることができる。
【０００６】
空洞の出力開口は、通常のＣＲＴから一般に知られる電子光学系によって表示画面に画像化される。電子光学系は、加速グリッドユニット及び主レンズを有する。
【０００７】
このようなタイプの陰極線管では、出射光線は、表示スクリーンに小さなビームスポットを実現する最適な主レンズ充填を得るために、追加のプリフォーカスレンズがもたらされなければならないほどのエネルギーの広がりを有している。このことを実施するあるやり方は、カップレンズを用いること、又は平面光学系(planar optics)を利用することによって行われる。これらの解決策の双方が、国際特許出願公開公報ＷＯ０１／２６１３１号に説明されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この特許出願公開公報に与えられる解決策は、低減される電界が、出力開口の近傍で、空洞のスクリーン側において生じるという欠点を有する。このことは、空洞から出射する電子に対する障壁を形成するような、相対的に強い空間電荷をもたらす。この結果、出射する電子は、相対的に低いエネルギーを有し、それゆえに、表示スクリーンの出力開口の画像のサイズであるスポットサイズが悪化する。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、出力開口の近傍で、空洞のスクリーン側においてより大きな引張電界(pulling field)を有するホッピング電子ＣＲＴを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、請求項１に規定される陰極線管を提供するものである。有利な実施形態は、従属請求項に規定される。
【００１１】
この陰極線管は、加速グリッドユニットが、プリフォーカスレンズを一緒に構成する複数のグリッドを有することを特徴とする。加速グリッドユニットにプリフォーカスレンズを形成することによって、国際特許出願公開公報ＷＯ０１／２６１３１号からの解決策が、この陰極線管から除外されてもよい。それゆえ、相対的に高い引張電界が、出力開口の近傍の空洞のスクリーン側に実現される。結果的に、増大されたスポットサイズをもたらす空間電荷効果は、低減される。
【００１２】
更に、本陰極線管は、既知の解決策のものよりも位置合わせ（アラインメント）誤差にさほど影響を及ぼされない。カップレンズ又は平面光学系は、出力開口と十分に位置合わせされる必要があるのに対して、この要件が、本陰極線管ではより緩和される。
【００１３】
更に、加速グリッドユニットにプリフォーカスレンズを設けることによって、調整可能なプリフォーカスが得られる。このことは、ディスプレイの時間依存又はマルチメディアの用途を可能にする。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態において、上記プリフォーカスレンズは、ローユニバイレンズである。
【００１５】
好ましくは、上記ローユニバイレンズは、第１、第２及び第３のグリッドのＧ３、Ｇ４及びＧ５をそれぞれ有し、第１グリッドＧ３が加速グリッドであり、第１及び第３のグリッドのＧ３及びＧ５が、電圧Ｖｇ３を供給する第３の電源に接続可能であり、第１のグリッドと第３のグリッドとの間に置かれる第２のグリッドＧ４が、第１の電極の電位、又は別個の電圧Ｖｓであるものの１つに接続可能である。この場合、電圧Ｖｇ３は、好ましくは、０．１５Ｖａ〜０．３５Ｖａの範囲内にあり、Ｖａは、当該陰極線管のアノードの電圧である。更に、電圧Ｖｓは、０〜Ｖｇ３の範囲内に適切にあるか、又は第１の電源に内部で、出力開口に接続されることもできる。更に、第１の電極が、上記空洞の出力開口の近接に適切に位置付けられる。
【００１６】
本発明の代替の実施形態によれば、第１の電極は、主電子レンズの軸に沿って互いに後方に置かれる第１の部分及び第２の部分を有し、第１の部分の直径が、第２の部分の対応する直径よりも小さい。いわゆるカップレンズが生成され、ビームの追加のプリフォーカスをもたらす。
【００１７】
カップレンズのみが存在する場合、出力開口の近傍における相対的に低い電界により、色レンズ誤差(chromatic lens error)が生じるであろう。加速グリッドユニットのプリフォーカスレンズとカップレンズとの双方を有している本実施形態を適用することによって、引張電界が増大し、色レンズ誤差は低減される。更に、電子ビームが、固定された直径をもつカップレンズから出射するのに対して、本実施形態は、ビームの直径の調節を可能にし、このことは、ある用途においては有益であり得る。
【００１８】
本発明の更に他の実施形態によれば、当該陰極線管は、更に、第１の電極と同心である第２の電極を有し、この第２の電極が、上記第１及び第２の電極の間に第２の電界強度Ｅ２を与える第２の電源手段に接続可能であり、第２の電源手段が、第１の電源手段よりも低い電圧を供給する。それゆえ、電子ビーム用のプリフォーカス性能をもつ平面電子レンズ、いわゆる平面光学系が生成される。
【００１９】
この平面光学系のある利点は、カソードが陰極線管に取り付けられた後、若干の電子レンズ特性は、調整可能であるということにある。この構造は、電子ビームの開口角度を調節するように、動作時に使用され得る。
【００２０】
加速グリッドユニットにおいて、平面光学系をプリフォーカスレンズと組み合わせることは、電子ビームが、加速グリッドユニットによって少なくとも部分的にはプリフォーカスされるという利点を有するので、平面光学系の電極の間の電圧差が低減され得る。このことは、これら平面光学系の電極の間におけるフラッシュオーバーのリスクを低減する。
【００２１】
これら平面光学系の電極は、基本的には１つの平面に適切に位置付けられ得る。
【００２２】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に添付の図面を参照してより詳細に説明されるであろう。全ての図面において、対応する部分は、図面の番号を示している符号から始まる対応する参照符号によって示されている。したがって、各図面の各構成要素の詳細な説明は、場合によっては除外されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明による陰極線管１００の回路図である。陰極線管１００は、電子を放出するためのカソード１０５、１０６及び１０７と、放出される電子を、この放出される電子が該出力開口を通して出射するように設けられる、ビーム誘導空洞の出力開口へ誘導するための電子ビーム誘導空洞１２０、１２１及び１２２とを備える電極構造体１０１を有している。カソード及び空洞の実施形態は、それ自体が、例えば、国際特許出願公開公報ＷＯ００／７９５５８号から知られると共に、加熱フィラメント１０２、１０３及び１０４も有している。
【００２４】
上記電子ビーム誘導空洞の内部は、上記出力開口の周囲では、少なくとも部分的に二次放出係数δを有する絶縁材料によって覆われている。ここでδ＞１である。
【００２５】
カソード１０５、１０６及び１０７と、電子ビーム誘導空洞１２０、１２１及び１２２とは、好ましくは、図１に示されるように三つ組で構成されるので、陰極線管１００が、カラー画像を表示するために用いられてもよいが、本発明は、更に、単一のカソード（図示略）を有するモノクロの１ビームディスプレイのような他の構成にも適用できる。
【００２６】
陰極線管用の電極構造２００は、より詳細に図２に示されている。この陰極線管は、第１の電極２２６、２２７及び２２８を有し、これらの電極は、各々の電子ビーム誘導空洞２２０、２２１及び２２２の外側において、各々の出力開口２２３、２２４及び２２５のまわりに設けられている。第１の電極２２６、２２７及び２２８は、金属のシートによって形成されてもよく、この実施形態では約２．５μmの厚さをもち、出力開口２２３、２２４及び２２５は、約２０μmの直径をもつ環状形状を有してもよい。出力開口２２３、２２４及び２２５は、所望のビーム特性に依存して、楕円又は矩形の形状のような異なる形状を有してもよい。
【００２７】
陰極線管の動作時、第１の電極２２６、２２７及び２２８は、カソード２０５、２０６及び２０７と、出力開口２２３、２２４及び２２５との間の電界強度Ｅ１を有する電界を与えるための第１の電源手段Ｖ１（図示略）に接続されている。通常、第１の電源手段Ｖ１の電圧は、例えば１０００Ｖのように１００〜１５００Ｖの範囲にある。電界強度Ｅ１、二次放出係数δは、 図４に示されるような電子ビームを生成するために、出力開口２２３、２２４及び２２５を通る放出用の電子ビーム誘導空洞２２０、２２１及び２２２を通る電子の輸送を可能にするように選択される値を有する。
【００２８】
本発明によれば、陰極線管は、更に、加速グリッドユニット１４０と、通常の主レンズ１５０と、通常の磁界偏向ユニット１６０と、例えば、通常のカラー蛍光体スクリーンのような表示スクリーン１７０とを有し、全てのこれらの部品は、通常の陰極線管から知られ、上述された部品は、加速グリッドユニット１４０が出力開口に近接して置かれて、この順に設けられている。上記の陰極線管は、例えば、テレビ、プロジェクションテレビ又はコンピュータモニタに適用され得る。
【００２９】
加速グリッドユニット１４０は、加速グリッドである第１のグリッドＧ３と、第２のグリッドＧ４及び第３のグリッドＧ５とをそれぞれ有し、第１のグリッドＧ３が出力開口２２３及び２２４に最も近接するように置かれた状態で、上述のグリッドＧ３、Ｇ４及びＧ５は、この順に設けられている。これらの第１、第２及び第３のグリッドＧ３、Ｇ４及びＧ５は、一緒にローユニバイ(low-uni-bi)レンズを構成する。各グリッドは、各々がビーム開口を備えるような、１つ又は複数のプレートを有することができる。カラーディスプレイについては、カラービームの赤、緑及び青の各々に対して１本ずつ、３本のビーム開口が、各プレート内に必要とされる。ビーム開口は、陰極線管の構成に基づいて、複数の形状を有してもよい。ただし、通常、これらのビーム開口は、円形、正方形、又は矩形の形状を有する。
【００３０】
使用に際して、グリッドＧ３及びＧ５は、電圧Ｖｇ３を供給する第３の電圧源に接続され、当該第１のグリッドと、第３のグリッドとの間、つまり、それぞれ、Ｇ３とＧ５との間に置かれる第２のグリッドＧ４は、上記の第１の電極の電位、すなわちＶ１か、別個の電圧Ｖｓのいずれかに接続されている。通常、電圧Ｖｇ３は、０．１５〜０．３５Ｖａの範囲内であり、ここで、Ｖａは、上記の陰極線管のアノードに印加される電圧であり、Ｖｓは、０〜Ｖｇ３の範囲内である。
【００３１】
図１及び図２に示される上記に説明された実施形態は、従来技術における場合では、カップレンズ又は平面光学系を用いる必要があったような、追加の電気光学的なレンズ部品が、電子ビーム誘導空洞２２０、２２１及び２２２の出力開口２２３、２２４及び２２５に置かれる必要がないという点で有利である。
【００３２】
しかしながら、国際特許出願公開公報ＷＯ０１／２６１３１号に機能的に説明されているようなカップレンズ又は平面光学系と一緒に本発明の創意に富んだプリフォーカス加速グリッドユニット１４０を利用することも可能である。こうした場合は、単独で利用される場合はより一層強かったであろうカップレンズ又は平面光学系が、弱くされてもよく、そうすると空間電荷効果は低減される。
【００３３】
図１に従う陰極線管において使用するための電極構造の第２の実施形態が、図３に示されている。この陰極線管は、各々の電子ビーム誘導空洞３２０、３２１及び３２２の外側において、各々の出力開口３２３、３２４及び３２５のまわりに設けられる、第１の電極３２６、３２７及び３２８を有している。第１の電極３２６、３２７及び３２８は、この実施形態では、約２．５μｍの厚さを有する金属シートにより形成されることができ、上記の出力開口は、約２０μｍの直径をもつ円形の形状を有し得る。出力開口３２３、３２４及び３２５は、所望のビーム特性に依存して、楕円又は矩形の形状のような異なる形状を有してもよい。
【００３４】
陰極線管を動作するとき、第１の電極３２６、３２７及び３２８は、カソード３０５、３０６及び３０７と、出力開口３２３、３２４及び３２５との間に電界強度Ｅ２をもつ電界を与えるための第２の電源手段Ｖ２に接続されている。一般に、第２の電源手段Ｖ２の電圧は、１００〜１５００Ｖの範囲にあり、通常、１０００Ｖである。電界強度Ｅ２及び二次放出係数δは、電子ビームを生成する目的で、出力開口３２３、３２４及び３２５を通る放出のために、電子ビーム誘導空洞３２０、３２１及び３２２を通る電子の輸送を可能にするように選択される値を有する。
【００３５】
本発明のこの実施形態によれば、電子レンズシステムは、加速グリッドユニット１４０により生成される上述のローユニバイレンズと、第１の電極３２６、３２７及び３２８により形成されると共に、第１の部分及び第２の部分を具備するカップレンズとを有している。第１の部分及び第２の部分は、主レンズ１５０の対称軸に沿って互いに後方に位置付けられる。上述の第１の部分は、好ましくは、カップレンズの第２の部分の平均直径よりも小さい平均直径を有している。好ましい実施形態によれば、双方の部分は、円形の対称性を有するけれども、楕円形又は矩形の対称形が、蛍光体スクリーン上のスポット形状を更に補正するために、非点収差カップレンズを得るために適用されてもよい。
【００３６】
本発明の第３の実施形態（図示略）によれば、加速グリッドユニット１４０によって生成される上述のローユニバイレンズと、第１の電極及び第２の電極を具備する平面光学系の電極ユニットとを有する電子レンズシステムが形成される。第２の電極が、第１の電極と同心に置かれ、これらの電極は、好ましくは、同じ平面に設けられる。上記の第１及び第２の電極は、円形、楕円形又は矩形の対称的形状のうち１つの形状を有し得る。平面光学系と、上述のローユニバイレンズとの間の組み合わせを用いることによって、平面光学系ユニットのみを用いる場合よりも、平面光学系ユニットがより弱くされることができるので、ファンネル部(funnel)のすぐ前方の引張電界は、より大きくされ得る。
【００３７】
本発明の創意に富む構造は、陰極線管においてプリフォーカスするローユニバイレンズを使用することにより、容易に調整可能なプリフォーカスをもたらし、それゆえ、時間依存又はマルチメディアの用途を可能にするという他の利点を有する。
【００３８】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものとして考えられるべきではなく、むしろ、添付の請求項によって規定される範囲によってカバーされる全ての可能な変形形態を含むものである。
【００３９】
本明細書では、陰極線管のプリフォーカスレンズとしてローユニバイレンズの使用が説明されている。このローユニバイレンズは、単独で、又は、上述されたようにカップレンズ若しくは平面光学系と組み合わせて使用されてもよい。ただし、本発明は、上述の組み合わせに限定されるものとして考えられるべきではなく、ローユニバイレンズと、対応する効果を有する電気光学的な構成要素との他の組み合わせが、用いられてもよい。
【００４０】
更に、ダイナミック非点収差フォーカス（Dynamic Astigmatic Focus）又はダイナミックビーム形成（Dynamic Beam Forming）を有する銃のようなより複雑な電子銃については、上述の第１の加速グリッドＧ３及び第３の加速グリッドＧ５に印加される電圧が、互いに異なっていてもよいことに留意されるべきである。例えば、グリッドＧ３及びＧ５は、約０〜１．５ｋＶ異なるスタティック及びダイナミック電圧に接続され得る。
【００４１】
更に、本発明の上述の実施形態は、ローユニバイレンズを参照して説明されているとはいえ、ハイユニバイレンズのような他のレンズタイプを用いることによって同じ効果を実現することも可能であることに留意されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるローユニバイプリフォーカスレンズを有する、ホッピング電子陰極線管の概略図である。
【図２】本発明と共に使用するためのカソード構造の概略断面図である。
【図３】カップレンズを利用し、本発明と共に使用するためのカソード構造の第２の実施形態である。
【図４】ローユニバイプリフォーカスレンズを通る電子ビームパスを示す、本発明による陰極線管の一部の概略断面図である。
【国際公開パンフレット】
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2005501378.tif 000004
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2005501378.tif 000013
2005501378.tif 000014
2005501378.tif 000015
【国際調査報告】
2005501378.tif 000016
2005501378.tif 000017