(57)【要約】【課題】  高精細度テレビジョンスクリーン上のスクリーン縁部でのスポットの形状を改善すること。【解決手段】  陰極線管用電子銃は、電子放出陰極Kと、電子ビームを形成する第１の電極G1及び第２の電極G2と、予備合焦用電子レンズG3,G4,G5と、スクリーン縁部でのビーム合焦欠陥を補正するためにスクリーン走査と同期した動的な態様で電気的に制御される第１の四重極型装置G7,G8と、スクリーン上に電子ビームを合焦させることを可能とする主要電子レンズG8-G9とを、軸XX’に沿って連続に含む。電子銃は、予備合焦用電子レンズG3,G4と第１の四重極型装置との間に配置され、長い略矩形のアパーチャを有する電極G5,G6,G7からなる第２の四重極型装置G5,G6,G7を更に含む。これらのうちG5,G7のアパーチャは平行で有り、G6のアパーチャはG5,G7に直角である。電極G5,G7は固定の分極電位とされ、電極G6は、スクリーン走査に同期して変化する分極電位とされる。【選択図】  図１ａ
2004349261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出陰極（K）と、
電子ビームを形成し、いわゆるクロスオーバーに合焦する第１の電極（G1）及び第２の電極（G2）と、
３つの連続した電極（G3,G4,G5）を含み、電子ビームを予備的に合焦させる予備合焦用電子レンズと、
スクリーン縁部でのビーム合焦欠陥を補正するためにスクリーン走査と同期した動的な態様で電気的に制御される第１の四重極型装置（G7,G8）と、
スクリーン上に電子ビームを合焦させることを可能とする主要電子レンズ（G8-G9）とを、軸（XX’）に沿って連続に含む陰極線管用電子銃であって、
該電子銃は、第１の電極（G5）、第２の電極（G6）及び第３の電極（G7）を含み予備合焦用電子レンズ（G3,G4）と第１の四重極型装置との間に位置する第２の四重極型装置を更に含み、
第２の四重極型装置の第２の電極は、第１の方向に長い略矩形のアパーチャを有し、
第２の四重極型装置の第１の電極及び第３の電極は、前記第１の方向に垂直な第２の方向に長い略矩形の第２の電極アパーチャを有し、
第１の電極及び第３の電極が、固定の分極電位とされ、第２の電極は、スクリーン走査に同期して変化する分極電位とされることを特徴とする、電子銃。
【請求項２】
前記スクリーンは、矩形であり、その長辺は、第２の四重極型装置の第１及び第３の電極のアパーチャの長辺の方向に平行である、請求項１記載の電子銃。
【請求項３】
第２の四重極型装置の第１及び第３の電極は、第２の四重極型装置の第２の電極から等しい距離ｄ離れている、請求項１記載の電子銃。
【請求項４】
距離ｄと第２の四重極型装置の焦点距離Ｆ０とは、
Ｆ０＝ａ０+ａ１．ｄ+ａ２．Ｌ+ａ３．Ｈ＋ａ１２．ｄ．Ｌ＋ａ２３．Ｌ．Ｈ＋ａ２２．Ｌ２＋ａ３３．Ｈ２なる関係を有し、
ここで、Ｌは、第２の四重極型装置の電極のアパーチャの長辺の長さであり、
Ｈは、第２の四重極型装置の電極のアパーチャの短辺の長さであり、
ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ１２，ａ２３，ａ３３は定数である、請求項３記載の電子銃。
【請求項５】
第２の四重極型装置の第１の四重極型装置からの距離ｄ１と、第１の四重極型装置の主要電子レンズからの距離ｄ２とは、
（Ｇtmin−ａ０−ａ１．ｄ１）／ａ２≦ｄ２≦（Ｖdmax−ｂ０−ｂ１．ｄ１）／ｂ２なる関係を有し、
ここで、Ｇtminは、最小横倍率であり、Ｖdmaxは、第２の四重極型装置に印加される最大動的電圧であり、ａ０，ａ１，ｂ０，ｄ１，ｄ２は、定数である、請求項１記載の電子銃。
【請求項６】
電極のアパーチャの長辺は、円形の凹部を有し、その半径Rは、R＝（H/２）／cos（α．π/２）であり、
ここで、Hは、アパーチャの２つの長辺間の距離であり、αは、半径Rの円の円周の割合である、請求項１記載の電子銃。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陰極線管用電子銃、特に、カラーテレビジョン管用高精細度電子銃に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来的なテレビジョン管は、略平らなフェースプレート若しくは矩形のスクリーンを含む。スクリーンは、その内面にピクセルや蛍光体のパッチのモザイクが施され、励起される蛍光体に依存して青、緑若しくは赤で有りうる電子ビーム放出光により励起される。
【０００３】
管の容器に閉じ込められた電子銃は、スクリーンの中心に向けて方向付けられ、電子ビームをスクリーンの種々の点に向けて穿孔マスク（若しくはシャドーマスク）を通して放出することを可能とする。電子銃は、蛍光体を担持するスクリーンの内面上に電子ビームを合焦することを可能とする。
【０００４】
管のまわり若しくは何れの側に配置された偏向システムは、その軌道を偏向させるよう電子ビームの方向に作用することを可能とする。偏向システムの連続的な動作は、蛍光体の全体のモザイクが探索されるようスクリーンの水平及び垂直方向の走査を可能とする。
【０００５】
電子ビームの偏向が無く、銃内で対称の電場を生成する銃の対称な電極を用いると、電子ビームは、スクリーンの中心に到達し、形成されるスポットは円形である。
【０００６】
偏向システムが作用し、ビームの方向が偏向された時、スクリーン上のスポットが変形し、ビームがスクリーンの外周若しくはスクリーンのコーナ部に向けて偏向された際、問題が更に顕著になる。特に、水平方向に長い矩形のスクリーンの場合、左右の縁部に向けた水平方向の偏向は、水平方向に変形したスポットを発生させる。コーナ部では、水平及び垂直方向の組み合せの変形が存在する。
【０００７】
これらの欠陥に対処するため、従来技術では、四重極型（quadripole）の形態で生成され垂直及び水平方向で異なる態様で制御される電極を用意して、上述のようなビームの変形を事前に補償しようとする。
【０００８】
四重極型の作用は、電子ビームに対する形状ファクターを実現することを可能とする。これらの作用は、スクリーンの外周に向けた偏向下で、偏向器により生成されるビームの形状の歪み現象、即ち、スクリーンのスポットのサイズの変形に対抗する傾向にある。形状ファクターは、ビームの偏向を関数として動的なものでなければならない。
【０００９】
スクリーンの外周に向かう電子ビームの水平方向の歪みは、それ故に、銃内の出口の四重極型の作用に関連付けられ、スクリーンの走査を行うようにビームを偏向させる偏向器により生ずる磁気的な偏向の結果である。これらの作用の組み合せは、水平方向の解像度の悪化及び垂直方向の解像度の大幅な改善をもたらす。
【００１０】
図２ａに示すように、電気力線は、それ故に矢印４の方向に向けられ、電子ビームは、水平平面内の圧縮力２を受け、垂直面内で歪みの力を受ける。可能な限り良好な解像度を得るためには、電子ビームが電子銃の主要な出口レンズの面内の十分大きな表面領域を好ましくは占有しなければならないという原理、及び、スクリーンの縁部でのビームのサイズが良好な解像度に対して最適で無いという原理から始まり、解決すべき問題点が生ずる。
【００１１】
種々の可能性のある構造の中で、３つの電極を用いる四重極型が使用される（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】米国特許第５０２７０４３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の従来のシステムでは、入口及び出口の電極は可変の電位であり、これにより、当該システムの上流及び下流のレンズの光学的な特性の改変が生ずる。それ故に、本発明の目的は、高精細度テレビジョンスクリーン上のスクリーン縁部でのスポットの形状を改善し、特に、銃の主要レンズにおける電子ビームの水平方向の寸法を増加することである。このため、本発明は、銃の出口に適合された四重極型装置及び偏向器により生成される望ましくない作用をキャンセルすることを可能とする四重極型装置を構成しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、それ故に、軸に沿って連続して配列された、
電子放出陰極と、
電子ビームを形成し、いわゆるクロスオーバーに合焦する第１の電極及び第２の電極と、
３つの連続した電極を含み、電子ビームを予備的に合焦させる予備合焦用電子レンズと、
スクリーン縁部でのビーム合焦欠陥を補正するためにスクリーン走査と同期した動的な態様で電気的に制御される第１の四重極型装置と、
スクリーン上に電子ビームを合焦させることを可能とする主要電子レンズとを含む陰極線管用電子銃に関する。
【００１４】
この銃は、更に、予備合焦用電子レンズと第１の四重極型装置との間に位置する第２の四重極型装置を含み、第２の四重極型装置は、互いに平行に上記軸に沿って連続的に配置される第１の電極、第２の電極及び第３の電極を含み、
第１の電極は、第１の方向に長辺を持つ少なくとも１つの矩形のアパーチャを有し、
第２の電極は、第１の方向に直交する第２の方向に長辺を持つ少なくとも１つの矩形のアパーチャを有し、
第３の電極は、第１の方向に長辺を持つ少なくとも１つの矩形のアパーチャを有し、第１の電極及び第３の電極は、固定の分極電位にされ、
第３の電極は、スクリーン走査に同期して変化する分極電位とされる。
【００１５】
スクリーンは、矩形であり、第２の四重極型装置の第１の電極及び第３の電極の長辺の方向がスクリーンの長辺と平行である。
【００１６】
本発明の好ましい実施例によれば、第２の四重極型装置の第１及び第３の電極は、第２の四重極型装置の第２の電極から等しい距離ｄ離れている。
【００１７】
更に、効果的には、距離ｄと第２の四重極型装置の焦点距離Ｆ０とは、
Ｆ０＝ａ０+ａ１．ｄ+ａ２．Ｌ+ａ３．Ｈ＋ａ１２．ｄ．Ｌ＋ａ２３．Ｌ．Ｈ＋ａ２２．Ｌ２＋ａ３３．Ｈ２なる関係を有し、
ここで、Ｌは、第２の四重極型装置の電極のアパーチャの長辺の長さであり、
Ｈは、第２の四重極型装置の電極のアパーチャの短辺の長さであり、
ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ１２，ａ２３，ａ３３は定数である。
【００１８】
更に、第２の四重極型装置の第１の四重極型装置からの距離ｄ１と、第１の四重極型装置の主要電子レンズからの距離ｄ２とは、
（Ｇtmin−ａ０−ａ１．ｄ１）／ａ２≦ｄ２≦（Ｖdmax−ｂ０−ｂ１．ｄ１）／ｂ２なる関係を有し、
ここで、Ｇtminは、最小横倍率であり、Ｖdmaxは、第２の四重極型装置に印加される最大動的電圧であり、ａ０，ａ１，ｂ０，ｄ１，ｄ２は、定数である。
【００１９】
本発明による一実施例では、電極のアパーチャの長辺は、円形の凹部を有し、その半径Rは、R＝（H/２）／cos（α．π/２）であり、
ここで、Hは、アパーチャの２つの長辺間の距離であり、αは、半径Rの円の円周の割合である。
【００２０】
本発明の種々の局面及び特徴が、次の説明及び添付図面により明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１を参照するに、本発明による電子銃の模範的な実施例が説明される。
【００２２】
この電子銃は、熱放出により電子を放出する陰極（カソード）Kを含む。電極G1は、電極G2と協働して、陰極により放出された電子から軸XX’に沿って電子ビームの形成を初期化する。
【００２３】
電極G2は、かくして形成されたビームを“クロスオーバー”である合焦点へと合焦する。この合焦点の大きさは、可能な限り点状である。例えば、電極G1は、大地電位から１００ボルトの間の静的な電位である。電極G２は、３００ボルトから１２００ボルトの間の電位である。
【００２４】
電極G3は、本例では６０００から９０００ボルトの間の電位に上昇され、電子の加速を促進する。
【００２５】
電極G２の電位に略等しい電位まで上昇される電極G4は、電極G3及びG4に対向する電極G５の一部と、電子ビームに対する予備合焦（プリフォーカシング）電子レンズを構成する。
【００２６】
電極G5,G6及びG7は、四重極レンズを構成し、鉛直面内の電子ビームに圧縮力を水平面内の歪を付加するようにビームに四重極作用をする。上述の如く、ビームの変形は、スクリーンの外周、特にスクリーンのコーナ部でより大きくなる。変形は、スクリーンの中心から外周部に連続的に増加する。それ故に、四重極若しくは電極のセットG5,G6,G7は、ビームの偏向を関数として事前の補正を実行しなければならない。この補正は、それ故に、スクリーン走査システムと同期して連続的に実行されなければならない。G5,G6,G7により生成される四重極の構成及び電極の制御が後述される。
【００２７】
デバイスG7-G8は、図２ａと関連して上述されたような、電子ビームに水平面内で圧縮力を鉛直面内で歪みを付加する傾向の四重極作用を実現する。
【００２８】
電極Ｇ９は、Ｇ８と共に、主要出口レンズを構成する電極である。
【００２９】
図１ｂは、主に電極G5,G6,G7からなる四重極装置の模範的実施例を示す。この模範的実施例は、銃に適用されて３色管を得ることを可能とする。各電極面は、それ故に、３つの電極を含み、電子銃は、それ故に、３つの電子ビームを処理する。
【００３０】
この図には、電極Ｇ３，Ｇ４が再び示されている。
【００３１】
電極Ｇ６は、電極Ｇ５，Ｇ７から等距離に位置する。
【００３２】
電極Ｇ５，Ｇ７は、例えば６０００から９０００ボルトの間である、同一の固定電位まで上昇される。
【００３３】
電極Ｇ６は、線走査と同期して変化する、動的電位と称される可変電位を受ける。動的電圧Ｖｄは、例えば、略０ボルトから２０００ボルトの間で変化する。電極Ｇ６は、電位Ｖ６＝Ｖ５＋Ｖｄである。スクリーンの中心では、電極Ｇ６の電位は、Ｖ６＝Ｖ５＝Ｖ７＝Ｖｆで同じである。動的電圧Ｖｄ（０−２０００ボルト）は、電子ビームの偏向の状況下で電極Ｇ６に印加される。電極Ｇ６の電圧は、それ故に、コーナ部と外周で、Ｖｆ＋Ｖｄ＝Ｖ６の合算である。
【００３４】
種々の電極G5,G6,G7の形状が、図３，４に示される。
【００３５】
各電極は、矩形の一般形状のアパーチャ８，９，１０をそれぞれ含む。これらのアパーチャの各長い側は、電極を搭載するのに有用な円形の弓形で拡幅され、その形状は、後述される。
【００３６】
アパーチャ８，９，１０は、同一若しくは略同一である。これらのアパーチャの最小寸法は、値Ｈを有し、最大寸法は、値Ｌを有する。
【００３７】
電極Ｇ５，Ｇ７は、アパーチャ８，１０を有し、アパーチャ８，１０は、その長い側の寸法が水平方向となる向きにされている一方、電極Ｇ６は、長い側の寸法が鉛直方向、即ち、電極Ｇ５，Ｇ７のアパーチャ８，１０に垂直な向きにされるアパーチャを有する。円弧の拡幅部の表面は、３つの電極の種々のアパーチャに対して同一の寸法を有する。
【００３８】
四重極装置は、全体として、鉛直及び水平方向の焦点距離Ｆ０を有し、これらの焦点距離が、高精細度の解像度を得ることを可能とするように設計される。
【００３９】
焦点距離Ｆ０は、電極Ｇ５，Ｇ７のアパーチャの寸法Ｋ，Ｈ及び電極Ｇ５−Ｇ６とＧ６−Ｇ７間の距離ｄに基づいて決定される。焦点距離Ｆ０の変動は、パラメータ（ｄ、Ｌ，Ｈ）の変動性の領域全体を通して適用可能な二次近似多項式により数学的形式で表現される。
【００４０】
【数１】
2004349261.tif 000003
係数ａ０からａ３３は、Ｄ，Ｌ，Ｈに対して選択された値の範囲に依存する一定値である。他のパラメータも、これらの係数の決定に関係する。例えば、次の通りである。
−上述の円弧の拡幅のアパーチャの寸法Ｌに対する相対値α。
この係数αは、図６に関連して後に詳説する。
−許容された推定誤差及び他の精度係数。
【００４１】
例えば、次のようなパラメータ値、即ち
０．９ｍｍ＜ｄ＜１．５ｍｍ
４．０ｍｍ＜Ｌ＜５．５ｍｍ
２．９ｍｍ＜Ｈ＜３．５ｍｍ
α＃４２％
Ｒ−squared（ｄｏｆ値に調整）＝99.3577％
標準推定誤差＝0.827391
平均絶対誤差＝0.525942
Durbin-Watson  統計値＝2.16192（P＝0.0851）
一次のResidual  autocorrelation（残差自己相関）＝-0.109116。
【００４２】
係数ａ０からａ３３の次の値が得られた。
【００４３】
［外１］
2004349261.tif 000004
更に、図１、５で示すように、電極のセットG5,G6,G7により構成される四重極装置は、陰極Kに対して距離ｄ０、四重極出口装置に対して距離ｄ１で配置され、一方、後者は、主要出口レンズから離れている。
【００４４】
一般的な態様では、ｄ０＋ｄ１＋ｄ２に一致する電子銃の長さは、設計データである。我々は、好ましくは、３２ｍｍ＜ｄ０＋ｄ１＋ｄ２＜３６ｍｍとする。通常の値は３４ｍｍ付近である。
【００４５】
値ｄ０、ｄ１、ｄ２の決定は、光学的な横倍率Gt及び四重極G5−G6−G7に印加される動的電圧Vd（２つの四重極に印加される動的電圧）のレベルに特に依存する。
【００４６】
２つの基準（動的電圧Vd、横倍率Gt）の選択は、“高精細度”電子銃の分析研究に基づく結果である。推定値は、現実とは幾分異なるが、我々の銃で使用される四重極の相対的な配置を可能とした。
【００４７】
横倍率の変動は、単純な多項式の形態で表わされる。
【００４８】
【数２】
2004349261.tif 000005
四重極G5−G6−G7に印加される動的電圧は、多項式の形態で表わされる。
【００４９】
【数３】
2004349261.tif 000006
これらの関係では、係数ａ０からｂ２は、例えば、次のような値をとりうる。
ａ０＝-25.74
ａ１＝+0.51
ａ２＝+0.27
ｂ０＝+470.21
ｂ１＝+34.04
ｂ２＝+27.17
模範的アプリケーションのフレームワーク内で、効果的に調整されてよい。即ち、
［外２］
2004349261.tif 000007
上記関係は次のように書ける。
【００５０】
【数４】
2004349261.tif 000008
それ故に、次の通りとなる。
【００５１】
［外３］
2004349261.tif 000009
距離ｄ２は、ｄ１の種々の値に対して次のように選択できる。
【００５２】
【表１】
2004349261.tif 000010
上述のような装置は、図２ｂに示すような非常に大きな効果を得ることを可能とし、図２ａに示す効果に対して逆に動作する。電子ビームの圧縮９の鉛直方向の力と、水平面内の歪みが得られることが分かる。
【００５３】
上述の如く、円弧の形態でのアパーチャ８，９，１０の拡幅が算出されてよい。図６を参照するに、これらの拡幅の決定方法が記載されている。
【００５４】
尚、アパーチャの点Ａ、Ｂ間の距離Ｐ１は、好ましくは、点Ｃ，Ｄ間の距離に等しい。αは、半径Ｒの円の円周に対する円弧の割合を示し、円ＡＢ、ＣＤの弓形の長さの合計は、次の通りである。
【００５５】
【数５】
2004349261.tif 000011
円弧の長さは、次の公式で与えられる。
【００５６】
【数６】
2004349261.tif 000012
電極のアパーチャの特定の寸法Ｈに対して、次の関係が満たされるような半径Ｒのアパーチャの拡幅が存在しなければならない。
【００５７】
【数７】
2004349261.tif 000013
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１ａ】高精細度電子銃に適用可能な本発明による陰極線管用電子銃の模範的実施例を示す図である。
【図１ｂ】高精細度電子銃に適用可能な本発明による陰極線管用電子銃の模範的実施例を示す図である。
【図２ａ】電子銃から放出される電子ビームの形状を誘起する四重極作用の概略説明図である。
【図２ｂ】電子銃から放出される電子ビームの形状を誘起する四重極作用の概略説明図である。
【図３】本発明による四重極装置の模範的実施例を示す図である。
【図４】本発明による四重極装置の模範的実施例を示す図である。
【図５】本発明による銃の四重極装置のそれぞれの位置を示す図である。
【図６】四重極装置の電極のアパーチャを示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
８，９，１０    アパーチャ
Ｇ１−Ｇ９    電極
【図１ａ】
2004349261.tif 000014
【図１ｂ】
2004349261.tif 000015
【図２ａ】
2004349261.tif 000016
【図２ｂ】
2004349261.tif 000017
【図３】
2004349261.tif 000018
【図４】
2004349261.tif 000019
【図５】
2004349261.tif 000020
【図６】
2004349261.tif 000021