(57)【要約】【課題】蛍光体スクリーン面上の電子ビームスポット径を実質的に大きくし、特に蛍光体スクリーン面周辺部でのモアレを低減する。【解決手段】１回の水平偏向期間中に、蛍光体スクリーン面８上の電子ビーム１１の射突点の位置が、走査線とほぼ直交する方向に周期的に移動するように電子ビーム１１が走査される。蛍光体スクリーン面８中央から電子ビーム１１の偏向角度増大に伴い、走査線に直交する方向に電子ビーム１１を往復移動させる度合いを漸次に大きくするように制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面パネルとファンネルとが外囲器を構成し、前記前面パネルの内面に蛍光体スクリーン面が形成され、前記ファンネルのネック部内に電子銃が設けられ、前記電子銃から射出された電子ビームが前記蛍光体スクリーン面上を走査されて走査線を形成する陰極線管において、
前記蛍光体スクリーン面上の前記電子ビームの射突点の位置を、１本の前記走査線を形成する間に前記走査線とほぼ直交する方向に微小に移動させる、電子ビーム移動装置を備えることを特徴とする陰極線管。
【請求項２】
前記電子ビーム移動装置は、前記電子ビームを水平方向の両側から挟むように、前記ネック部の外部に設けられた一対のコイルからなり、
前記一対のコイルの間に、１回の水平偏向期間中に周期的に強さが変化する、前記電子ビームの進行方向とほぼ垂直な方向の磁界を形成する、請求項１に記載の陰極線管。
【請求項３】
前記電子ビーム移動装置は、電子銃を構成する電極の内の隣り合う電極の対向する端部のそれぞれに、前記電子ビームを上下から挟むように設けられた一対の板状体からなり、
前記一対の板状体の間に、１回の水平偏向期間中に周期的に強さが変化する電界が形成される、請求項１に記載の陰極線管。
【請求項４】
前記電子ビームの射突点の位置が移動する距離が、前記蛍光体スクリーン面の水平方向周辺領域に近づくほど大きくなる、請求項２または３に記載の陰極線管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陰極線管の電子銃およびその周辺領域の構造に関するものであり、特に、蛍光体スクリーン面全域の解像度を損なうことなく、走査線とシャドウマスクによって生じる干渉縞（モアレ）を低減する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
陰極線管の解像度特性は、電子ビームスポットの大きさおよび形状に大きく依存する。すなわち、電子ビームの射突によって蛍光体スクリーン面上に生成される電子ビームスポットが径小かつ真円に近いものでなければ、良好な解像度を得ることができない。しかし、電子銃から蛍光体スクリーン面に至る電子ビーム軌道は、電子ビームの偏向角度が増大するに伴い長大となるので、蛍光体スクリーン面中央部において最適フォーカス状態に保つと蛍光体スクリーン面の周辺領域ではオーバーフォーカス状態となり径の小さい電子ビームスポットが得られず、良好な解像度が得られない。
【０００３】
そこで従来、いわゆるＤＡＦシステムが採用されている。電子ビームの偏向角度が増大するにつれて、水平方向では次第に増大する集束方向の作用を、また、垂直方向では次第に増大する発散方向の作用を電子ビームに与えるための軸非対称レンズ電界生成手段を、主レンズと陰極の間に設ける。電子ビームの偏向角度の増大に伴い漸次に上昇するダイナミック電圧を主レンズに印加することにより、蛍光体スクリーン面周辺領域では、主レンズ作用が弱まり、蛍光体スクリーン面の周辺領域に偏向された電子ビームによる電子ビームスポットは、水平方向で最適のフォーカス状態を保ちながら垂直方向でヘイズ部を伴わないものとなる。
【０００４】
しかし、この場合、蛍光体スクリーンの各位置で電子ビームスポットが最適フォーカスとなる変化量のダイナミック電圧を印加すると、蛍光体スクリーン面の周辺領域で電子ビームスポットがヘイズ部を有しなくなるものの、高輝度コア部のみで生成された横長の形状となり、垂直径が小さくなる。電子ビームの走査線とシャドウマスクの孔配列との干渉によるモアレは、電子ビームスポットの垂直径が小さい程発生しやすいため、上記構成では、モアレの発生が顕著となる。モアレは一種の画像ノイズで、これが発生すると目に著しく不快感を与えるのみならず画質が劣化する。
【０００５】
従来、モアレ低減を目的とした電子銃として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。一般に三極部またはプリフォーカス部と呼ばれる陰極に近い位置に軸非対称の電子ビーム通過孔を設けることにより、偏向磁界中の電子ビーム形状を横長にし偏向収差の影響を軽減して、蛍光体スクリーン周辺領域の電子ビームスポットの横潰れを抑制し、モアレの発生を低減させる。
【０００６】
また、特許文献２に記載されているものがある。陰極線管の偏向磁界中に非磁性材と磁性材を突き合わせ溶接した複合材から構成した偏向収差補正磁極装置を設置して、この偏向収差補正磁極装置を構成する磁性片により偏向磁界分布の一部を変える磁界を形成して電子ビームの偏向収差を補正する。
【０００７】
また、特許文献３に記載されているものがある。テレビジョン受像機において、垂直偏向に使用する垂直パルスを制御する垂直位相制御装置を備え、１垂直期間毎に垂直位相を前後に調整することで蛍光体スクリーン面での高輝度コア部を上下に移動させモアレを制御する。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１５０４５号公報
【特許文献２】
特開平１０−９２３３８号公報
【特許文献３】
特開２００１−１１９６０６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
陰極線管の解像度特性に関する要求は、蛍光面スクリーン全域でしかも全電流域での解像度が良く、走査線とシャドウマスクによって生じる干渉縞（モアレ）が目立たないことである。上述のとおり、ＤＡＦシステムを採用した陰極線管の場合、蛍光体スクリーン面の周辺領域で電子ビームスポットが横長の形状となり、垂直径が小さくなるので、蛍光体スクリーン面周辺領域でモアレの発生が顕著となる。
【００１０】
従来の技術でこの蛍光体スクリーン面周辺領域のモアレを低減しようとすると、蛍光体スクリーン面の全域の垂直スポット径を大きくすることとなる。そのため、モアレの発生が少なく垂直スポット径を大きくする必要のない蛍光体スクリーン中央部でも垂直スポット径が大きくなり、解像度の劣化を余儀なくされていた。
【００１１】
また、モアレは、ＤＡＦ電子銃を採用した陰極線管における蛍光体スクリーン面周辺領域で発生するのみならず、陽極電流の少ない状態の時には、電子ビームスポットの垂直径、水平径の両方が小さくなるため発生しやすくなる。従来の技術では、全電流域で同じ効果となるため、陽極電流の少ない時のモアレを低減するような構成にした場合、陽極電流の多い時の解像度を劣化させるという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために、蛍光体スクリーン中央部では、垂直スポット径を増大させることなく、全電流域で蛍光体スクリーン全面のモアレを低減／制御可能な陰極線管を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の陰極線管は、前面パネルとファンネルとが外囲器を構成し、前記前面パネルの内面に蛍光体スクリーン面が形成され、前記ファンネルのネック部内に電子銃が設けられ、前記電子銃から射出された電子ビームが前記蛍光体スクリーン面上を走査されて走査線を形成する陰極線管において、前記蛍光体スクリーン面上の前記電子ビームの射突点の位置を、１本の前記走査線を形成する間に前記走査線とほぼ直交する方向に微小に移動させる、電子ビーム移動装置を有することを特徴とする（請求項１）。
【００１４】
この構成によれば、蛍光体スクリーン面上の所定の位置において、電子ビームスポット径を実質的に大きくすることができる。特に、蛍光体スクリーン面周辺領域において、移動距離が大きくなるように設定することにより、電子ビームスポットの横長化に起因するモアレを低減することができる。
【００１５】
また、前記電子ビーム移動装置は、前記電子ビームを水平方向の両側から挟むように、前記ネック部の外部に設けられた一対のコイルからなり、前記一対のコイルの間に、１回の水平偏向期間中に周期的に強さが変化する、前記電子ビームの進行方向とほぼ垂直な方向の磁界を形成するものである（請求項２）。
【００１６】
本発明によれば、周期的に変化する磁界により、蛍光体スクリーン面上の電子ビームの射突点の位置が、走査線とほぼ直交する方向に周期的な移動を繰り返すように電子ビームが走査される。
【００１７】
また、前記電子ビーム移動装置は、電子銃を構成する電極の内の隣り合う電極の対向する端部のそれぞれに、前記電子ビームを上下から挟むように設けられた一対の板状体からなり、前記一対の板状体の間に、１回の水平偏向期間中に周期的に強さが変化する電界が形成される（請求項３）。
【００１８】
本発明によれば、周期的に変化する電界により、蛍光体スクリーン面上の電子ビームの射突点の位置が、走査線とほぼ直交する方向に周期的な移動を繰り返すように電子ビームが走査される。
【００１９】
また、前記電子ビームの射突点の位置が移動する距離が、前記蛍光体スクリーン面の水平方向周辺領域に近づくほど大きくなるものである（請求項４）。
【００２０】
本発明によれば、蛍光体スクリーン面中央から電子ビームの偏向角度増大に伴い漸次に走査線に直交する方向に往復移動させる度合いを制御することにより、電子ビームスポットがヘイズ部を有さず高輝度コア部のみで生成されて横長の形状となる、蛍光体スクリーン面周辺領域においてモアレの明暗の強さを制御することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
〔実施の形態１〕
図３は、本発明の陰極線管を示す。陰極線管は、内面に蛍光体スクリーン面８を有する前面パネル１と、ファンネル２と、ファンネル２のネック部３の内部に設けられた電子銃４とを備える。ファンネル２の電子銃４よりも前面パネル１の側に、水平偏向コイルおよび垂直偏向コイルを備える偏向ヨーク５を備え、ネック部３の外面にコンバーゼンスヨーク７を備える。さらに、ネック部３の外周面に、電子ビーム移動装置としての電子ビーム移動用コイル６を備えることを特徴とする。
【００２３】
図４は、ネック部３を拡大して示す断面図である。通常よく用いられる電子銃４は、カソード２１、制御電極（Ｇ１電極）２２、加速電極（Ｇ２電極）２３、集束電極（Ｇ３電極）２４、Ｇ４電極２６とトップユニット２７とからなる陽極電極２５が順番に配列されて構成される。カソード２１から出射した電子ビームは、蛍光体スクリーン面８に到達するまでに、コンバーゼンスヨーク７、電子ビーム移動用コイル６、偏向ヨーク５が発生する磁界により、軌道が偏向または移動される。このうち偏向ヨーク５は、水平に偏向させる水平偏向コイルと垂直方向に偏向させる垂直偏向コイルとを備え、ファンネル２のコーン部に装着され交流磁界を発生して電子ビーム軌道を偏向することにより、蛍光体スクリーン面を電子銃電子ビームで走査する。コンバーゼンスヨーク７は、ネック部３の外側に装着され、２極、４極、６極磁界により３本の電子ビームを一点に集める。
【００２４】
図２は、ネック部付近の斜め後方を簡略化して示す図である。ネック部３の外周面に、左右（水平方向）一対の電子ビーム移動用コイル６が左右対称に配置されている。電子ビーム移動用コイル６は、同心状に複数回巻かれた略長方形の薄くフレキシブルなコイルである。ネック部３の左右外表面に沿って装着されるとともに、電流供給源（図示せず）に接続され、所定の電流が流される。電子ビーム移動用コイル６は、図４に示すように、トップユニット２７の近傍に位置している。
【００２５】
図１は、電子ビーム移動用コイル６と電子ビーム１１との位置関係を示す。図中の矢印１２は電子ビーム移動用コイル６が形成する磁界の向きを、矢印１３は電子ビーム１１の進む向きを、白抜きの矢印１５は電子ビーム１１が磁界から受ける力の向きを、矢印１４は電子ビーム１１が蛍光体スクリーン面上の走査線と直交する向きに往復移動することをそれぞれ示す。電子ビーム移動用コイル６は、左右方向の磁界を発生し、電子ビーム１１に上下方向の力を及ぼすことにより、蛍光体スクリーン面上の走査線と直交する向きに電子ビームを移動させる。
【００２６】
図８は、蛍光体スクリーン面を電子ビームが走査される様子を簡略化して示す。実線が走査線１１１を、点線が帰線１１２を表している。図７は、電子ビーム移動用コイル６に印加する電流と時間の関係を表したグラフである。図７中の時間Ｔ１は、図８中の時間Ｔ１に相当する。電子ビーム移動用コイル６に印加される電流は、１本の走査線を形成する間、すなわち１回の水平偏向期間中に周期的に変化し、蛍光体スクリーン面周辺部に近づくほど大きい値を有する。１垂直偏向期間毎に入力される信号に合わせて、数百から数千回この周期が繰り返される。
【００２７】
電子ビーム移動用コイル６に図７に示す電流を印加することにより、電子ビーム移動用コイル６の間を通過する電子ビームに加わる力は周期的に変化する。電子ビームの偏向角度増大に伴い、電子ビームの進行方向に垂直な方向に交互に加わる力が漸次に大きくなる。蛍光体スクリーン面上の電子ビームスポット（射突点）の位置は、１本の走査線を形成する間に走査線とほぼ直交する方向に微小な移動を繰り返すことになる。ここに「微小」とは、走査線の長さに比べて無視できる程度であって、電子ビームスポットの横長化を緩和できる程度をいう。
【００２８】
図６は、蛍光体スクリーン面上における電子ビームスポットの形状を、第１象限のみについて示す。蛍光体スクリーン面中央部においては、従来と同じく円形の電子ビームスポット６１を形成する。蛍光体スクリーン面周辺領域に近づくほど、電子ビームスポットは横長化する一方、垂直方向に移動する量が多くなる。これにより、蛍光体スクリーン面周辺領域ほど、電子ビームスポットの垂直方向の径が実質的に大きくなり、横長化が緩和される。図６において、周辺領域の電子ビームスポット６２を３つの長円を上下方向に位置をずらして描いているが、これは、周辺領域において電子ビームスポット６２が当該距離だけ移動して、垂直方向の電子ビームスポット径が実質的に大きくなることを模式的に示すものである。
【００２９】
このような作用により、蛍光体スクリーン面周辺領域においても電子ビームスポットの横長化を抑制できるので、モアレの発生を抑えて解像度を維持することができ、全電流域において解像度を劣化させることはない。図７に示す印加電流の振幅Ｈを可変させることにより、モアレの明暗の強さを制御することも可能である。
【００３０】
図５を用いて、電子ビーム移動用コイル６の具体例を示す。電子ビーム進行方向の長さＬは２２ｍｍ、一対の電子ビーム移動用コイル６が形成する円の直径（ネック部の外径にほぼ等しい）はφ３４ｍｍ、電子ビーム移動用コイル６が存在しない領域の角度θは１４０°、巻数はそれぞれ４ターンである。３２型ワイドブラウン管にこれを装着し、８００ｍＡ、１ＭＨｚのサイン波を電子ビーム移動用コイル６に入力した時、電子ビームスポットの移動量が蛍光体スクリーン面周辺領域で約１ｍｍであった。
【００３１】
本実施の形態において、コイルの長さＬ、直径φ、角度θ、ターン数Ｔ、および電子銃とコイルの位置関係のパラメーターを組み合わせることにより、電子ビームの移動量を制御することが可能である。
【００３２】
なお、蛍光体スクリーン面周辺領域ほど振幅が大きくなる電流波形を印加する例について説明したが、電流波形を制御することにより、蛍光体スクリーン面の任意の位置における実質的な電子ビームスポット径を所望の大きさに制御することも可能である。
【００３３】
〔実施の形態２〕
本実施の形態では、実施の形態１の電子ビーム移動用コイル６の代わりに、電子ビーム移動装置として、電子ビーム移動用電極を電子銃の電極に設けている。
【００３４】
図９は、電子銃を構成する電極の内の集束電極９２と予備集束電極９１とが対向する部分を拡大して示す側面図である。内部を電子ビームが通過する筒状（または板状）の集束電極９２と予備集束電極９１とが対向する面に、電子ビーム移動装置としての、ひさし状の電子ビーム移動用電極１０１、１０２が、インライン面と平行に設けられている。図１０は、電子ビーム移動用電極１０１、１０２の斜視図を示す。電子ビーム移動用電極１０１、１０２は、集束電極９２と予備集束電極９１とが対向する面の各々に１枚ずつ、電子ビームを挟むように設けられている。電子ビーム移動用電極１０１、１０２は、互いに電気的に絶縁されている。
【００３５】
図１１は、電子ビーム移動用電極１０１、１０２に印加する電圧と時間との関係を表したグラフである。この電圧は、直流のバイアス電圧Ｖ１に交流電圧Ｖ２が重畳された波形を有する。図１１中のＴ１は図８のＴ１に相当し、１垂直偏向期間毎に入力される信号に合わせて、数百から数千回この周期が繰り返される。図９に示すように、電子ビーム移動用電極１０１、１０２に電圧Ｖ１、Ｖ２をそれぞれ印加することにより、電子ビーム１１の偏向角度増大に伴い、その間を通過する電子ビームの進行方向に垂直な方向に交互に加わる力が漸次に大きくなる。図９中の矢印１６は、電子ビームが蛍光体スクリーン面上の走査線と直交する向きに移動することを誇張して表現している。
【００３６】
実施の形態１と同様に、蛍光体スクリーン面周辺領域に近づくほど、電子ビームスポットが垂直方向に移動する量が多くなり、垂直方向の電子ビームスポット径が実質的に大きくなる効果が得られる。
【００３７】
電子ビーム移動用電極１０１、１０２の具体例を示す。図１０中に示す幅１１１を２０ｍｍ、長さ１１２を７ｍｍ、相互の距離１１３を４ｍｍとした。電子ビーム移動用電極１０１、１０２間に５００（Ｖ）の電圧を印加した。このとき、蛍光体スクリーン面周辺領域における電子ビームスポットの移動量は、蛍光体スクリーン面上で約１ｍｍであった。
【００３８】
本実施の形態においては、電子ビーム移動用電極１０１、１０２の幅１１１、長さ１１２、距離１１３を様々に組み合わせることにより、蛍光体スクリーン面上での電子ビームの移動量を制御することができる。電子ビーム移動用電極１０１、１０２のどちらを上側に設けるかは選択できる。また、電圧Ｖ１、Ｖ２のそれぞれを印加する電極も選択できる。また、電子ビーム移動用電極１０１、１０２を設ける電極は、集束電極と予備集束電極に限られるものではない。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電子ビームスポットがヘイズ部を有しない高輝度コア部のみで生成された横長の形状となる蛍光体スクリーン面周辺領域においても、蛍光体スクリーン面中央から電子ビーム偏向角度増大に伴い漸次に電子ビームの走査線に直交する方向に往復移動させる度合いを制御することにより、電子ビームの走査線とシャドウマスクの孔配列との干渉によるモアレの明暗の強さを制御できる。
【００４０】
電子ビームの射突によって蛍光体スクリーン面上に生成される電子ビームスポットを蛍光体スクリーン面全域で最良の状態にすることが可能となり、蛍光体スクリーン面全域において良好な解像度を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子ビーム移動用コイルと電子ビームとの関係を示す斜視図
【図２】電子ビーム移動用コイルが装着されたネック部付近の後方斜視図
【図３】本発明の陰極線管の側面断面図
【図４】電子銃付近の拡大断面図
【図５】電子ビーム移動用コイルの斜視図
【図６】蛍光体スクリーン上の電子ビームスポット形状を示す図
【図７】電子ビーム移動用コイルへの印加電流の波形図
【図８】一般的なテレビの走査線を示す図
【図９】本発明の実施の形態２の電子ビーム移動用電極と電子ビームとの関係を示す側面図
【図１０】電子ビーム移動用電極の斜視図
【図１１】電子ビーム移動用電極への印加電圧の波形図
【符号の説明】
１  前面パネル
２  ファンネル
３  ネック部
４  電子銃
５  偏向ヨーク
６  電子ビーム移動用コイル
１１  電子ビーム
１０１、１０２  電子ビーム移動用電極
【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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