(57)【要約】【課題】高精細かつ高解像度の画像を安定して表示可能な陰極線管装置を提供することを目的とする。【解決手段】プリフォーカスレンズ部は、第２グリッドＧ２及び第３グリッドＧ３によって構成され、実質的に回転対称に形成されている。サブレンズ部は、第３グリッドＧ３及び第１セグメント４−１によって構成される。主レンズ部は、第４グリッドＧ４及び第５グリッドＧ５によって構成されている。第３グリッドＧ３には、フォーカス電圧Ｖｆ１より高くアノード電圧Ｅｂより低い電圧が印加される。主レンズ部に入射する前の電子ビームの水平方向径は、垂直方向径より多くなるように形成される。【選択図】          図２
2004265604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、前記電子ビーム発生部から発生された電子ビームを加速するとともにプリフォーカスするプリフォーカスレンズ部と、前記プリフォーカスレンズ部によりプリフォーカスされた電子ビームをさらにプリフォーカスするサブレンズ部と、前記サブレンズ部によりプリフォーカスされた電子ビームを蛍光体クリーン上に向けて加速するとともにフォーカスする主レンズ部と、を有する電子銃構体と、
前記電子銃構体から放出された電子ビームを前記蛍光体スクリーン上の水平方向及び垂直方向に偏向する偏向磁界を発生する偏向ヨークと、を備え、
前記プリフォーカスレンズ部は、少なくとも、スクリーン電極と、第１レベルの電圧が印加される第１フォーカス電極と、によって構成されるとともに、電子ビームの進行方向に対して実質的に回転対称に形成され、
前記サブレンズ部は、少なくとも、前記第１フォーカス電極と、前記第１レベルより低い第２レベルの電圧が印加される第２フォーカス電極と、によって構成され、
前記主レンズ部は、少なくとも、前記第２フォーカス電極と、前記第１レベルより高い第３レベルの電圧が印加されるアノード電極と、によって構成され、
さらに電子銃構体は、前記主レンズ部に入射する前の電子ビームの水平方向径が垂直方向径より大きくなるような非対称電子レンズ部を備えたことを特徴とする陰極線管装置。
【請求項２】
電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、前記電子ビーム発生部から発生された電子ビームを加速するとともにプリフォーカスするプリフォーカスレンズ部と、前記プリフォーカスレンズ部によりプリフォーカスされた電子ビームをさらにプリフォーカスするサブレンズ部と、前記サブレンズ部によりプリフォーカスされた電子ビームを蛍光体クリーン上に向けて加速するとともにフォーカスする主レンズ部と、を有する電子銃構体と、
前記電子銃構体から放出された電子ビームを前記蛍光体スクリーン上の水平方向及び垂直方向に偏向する偏向磁界を発生する偏向ヨークと、を備え、
前記プリフォーカスレンズ部は、少なくとも、スクリーン電極と、第１レベルの電圧が印加される第１フォーカス電極と、によって構成されるとともに、電子ビームの進行方向に対して実質的に回転対称に形成され、
前記サブレンズ部は、少なくとも、前記第１フォーカス電極と、前記第１レベルより低い第２レベルの電圧が印加される第２フォーカス電極と、前記第１フォーカス電極と前記第２フォーカス電極との間に配置される中間電極と、によって構成され、
前記主レンズ部は、少なくとも、前記第２フォーカス電極と、前記第１レベルより高い第３レベルの電圧が印加されるアノード電極と、によって構成され、
前記中間電極は前記スクリーン電極と電気的に接続され、しかも、これらの電極には前記第２レベルよりさらに低い第４レベルの電圧が印加され、
さらに電子銃構体は、前記主レンズ部に入射する前の電子ビームの水平方向径が垂直方向径より大きくなるような非対称電子レンズ部を備えたことを特徴とする陰極線管装置。
【請求項３】
前記電子ビーム発生部は、カソードと、グリッド電極と、前記スクリーン電極とによって構成され、
前記グリッド電極と前記スクリーン電極との間に形成される電界は、前記非対称電子レンズ部を構成することを特徴とする請求項１または２に記載の陰極線管装置。
【請求項４】
前記グリッド電極は、水平方向径が垂直方向径より大きい横長の電子ビーム通過孔を有することを特徴とする請求項３に記載の陰極線管装置。
【請求項５】
前記グリッド電極は、前記スクリーン電極との対向面の電子ビーム通過孔周辺に水平方向に長いスリットを有することを特徴とする請求項３に記載の陰極線管装置。
【請求項６】
前記サブレンズ部は、垂直方向のフォーカス力が水平方向のフォーカス力より強い非点収差を有して前記非対称電子レンズ部を構成することを特徴とする請求項１または２に記載の陰極線管装置。
【請求項７】
前記第１フォーカス電極は、前記第２フォーカス電極との対向面に縦長の電子ビーム通過孔を有することを特徴とする請求項１に記載の陰極線管装置。
【請求項８】
前記第２フォーカス電極は、前記第１フォーカス電極との対向面に横長の電子ビーム通過孔を有することを特徴とする請求項１に記載の陰極線管装置。
【請求項９】
前記中間電極は、横長の電子ビーム通過孔を有することを特徴とする請求項２に記載の陰極線管装置。
【請求項１０】
前記第１フォーカス電極の前記中間電極との対向面、及び、前記第２フォーカス電極の前記中間電極との対向面に縦長の電子ビーム通過孔を有することを特徴とする請求項９に記載の陰極線管装置。
【請求項１１】
前記アノード電極に印加される電圧を分圧する抵抗器を備え、
前記第１フォーカス電極に印加される電圧は、前記抵抗器を介して供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の陰極線管装置。
【請求項１２】
前記第２フォーカス電極は、少なくとも２つのセグメントによって構成され、電子ビームを偏向する際にこれらのセグメント間に水平方向にフォーカス作用を有するとともに垂直方向に発散作用を有する４極子レンズ部を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の陰極線管装置。
【請求項１３】
前記セグメントの少なくとも一方に、基準電圧に前記偏向磁界に同期して変化する交流成分を重畳したダイナミックフォーカス電圧を印加することを特徴とする請求項１２に記載の陰極線管装置。
【請求項１４】
前記第２フォーカス電極と前記アノード電極との間に配置された前記主レンズ部は、電界拡張型電子レンズによって構成されたことを特徴とする請求項１に記載の陰極線管装置。
【請求項１５】
前記第２フォーカス電極の前記アノード電極との対向面及び前記アノード電極の前記第２フォーカス電極との対向面の少なくとも一方に、電子ビームの進行方向に延びた筒状体を備えたことを特徴とする請求項１４に記載の陰極線管装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、陰極線管装置に係り、特に、蛍光体スクリーン全面において細かいビームスポットを形成し、高解像度で良好な画質を安定して供給するようになされたカラー陰極線管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラー陰極線管装置については、ハイビジョン放送の一般化やインターネットテレビの普及に伴い、より高精細な画像を正確に再現する必要から、画素を細かくする必要がある。このような高精細な画像を表示するためには、蛍光体スクリーン全面でビームスポットを小さく、且つ歪の少ない形状に形成することが要求される。
【０００３】
そこで、蛍光体スクリーン上のビームスポットを小さく形成する方法として、電子ビームの仮想物点径を小さく形成する方法が一般的に知られている（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、プリフォーカスレンズ部を構成する電極のうち、第３グリッドは、アノード電圧を分圧するための抵抗器に接続されている。これにより、第３グリッドには高電圧が供給される。また、プリフォーカスレンズ部を構成する第２グリッドには低電圧を供給することにより、第２グリッドと第３グリッドとの間に大きな電位差を形成することができる。つまり、強いプリフォーカス作用を有するプリフォーカスレンズ部を形成することができる。
【０００４】
これにより、第２グリッドＧ２の電子ビーム通過孔への電位浸透が大きくなり、電子ビームの仮想物点径を小さくする作用を得ることができる。このため、蛍光体スクリーン上に形成されるビームスポット径を小さくすることが可能となる。また、プリフォーカスレンズ作用が強くなることにより、電子ビームの発散角を縮小することもできる。このため、主レンズ部を通過する際の収差の影響を軽減することが可能となる。
【０００５】
ところで、３つの電子ビームを水平方向に一列に並べて発生させるインライン型電子銃構体を採用したカラー陰極線管装置では、偏向ヨークは、非斉一な偏向磁界を発生するように構成されている。これにより、蛍光体スクリーン上に到達した電子ビームによって形成されるビームスポットは、特に画面周辺部において、滲みを発生する。
【０００６】
この滲みを軽減する方法としては、プリフォーカスレンズ部に水平方向より垂直方向のフォーカス力が強い非点収差作用を付与する方法が一般的に行われている。具体的には、第２グリッドの第３グリッド側における電子ビーム通過孔周辺に横長のスリットを形成する方法や、第３グリッドの第２グリッド側における電子ビーム通過孔周辺に縦長のスリットを形成する方法などが挙げられる。
【０００７】
しかしながら、上述したような第３グリッドに高電圧を供給してプリフォーカスレンズのレンズ作用を強化するとともに第２グリッドの電子ビーム通過孔への電位浸透を増加させてビームスポット形状を小さく形成する方法を採用し、しかも、第２グリッドあるいは第３グリッドにおける電子ビーム通過孔の周辺にスリットを形成してプリフォーカスレンズ部に非点収差作用を与える方法も採用した場合、プリフォーカスレンズ部のレンズ作用の強化に伴って非点収差作用も強化される。
【０００８】
つまり、プリフォーカスレンズ部を通過する電子ビームは、垂直方向に過剰にフォーカスされるとともに水平方向に過剰に発散されることになる。このようなプリフォーカスレンズ部における非点収差作用が必要以上の効果を発生した場合、蛍光体スクリーン上のビームスポットに歪を生じ、画質の劣化を招く。
【０００９】
この対策として、第２グリッドあるいは第３グリッドに形成されるスリットの深さを浅くすることで非点収差作用を少なく設計することができる。しかしながら、第２グリッドや第３グリッドのスリットを浅く形成し、且つ強いプリフォーカスレンズ部を形成することは、スリット成形精度及び電子銃組み立ての製造ばらつきに対するビームスポット形状の変化が敏感になり、画質劣化が起こりやすいと言う問題が発生する。その結果、安定して良好な画質を得ることは困難となる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−３３１６２４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、カラー陰極線管装置において、高精細かつ高解像度の品位良好な画像を表示するためには、蛍光体スクリーン全面で小さく、且つ楕円歪みの少ないビームスポットを形成する必要がある。また、この性能を少ないばらつきで安定して製造し提供することが必要である。
【００１２】
プリフォーカスレンズ部を構成する高電圧側の電極（第３グリッド）に、主レンズ部を構成する低電圧側電極電圧より高くしかも主レンズ部を構成する高電圧側電極電圧より低い電圧を印加することでプリフォーカスレンズ作用を高め、且つプリフォーカスレンズ部を構成する低電圧側の電極（第２グリッド）の電子ビーム通過孔への浸透電圧を増加させることで、蛍光体スクリーン上のビームスポットを小さくすることが可能となる。
【００１３】
しかしながら、プリフォーカスレンズ部を構成する電極の単位寸法あたりのレンズ作用の変化も大きくなる。このため、プリフォーカスレンズ部を構成する電極に非点収差作用を与えるスリット構造など付加すれば、プリフォーカスレンズ作用の強度にばらつきを生じ、安定して良好な形状のビームスポットを形成することができなくなる。すなわち、上述した方法では、十分小さく安定した特性のビームスポットを提供することはできない。
【００１４】
そこで、この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、高精細かつ高解像度の画像を安定して表示可能な陰極線管装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の様態による陰極線管装置は、
電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、前記電子ビーム発生部から発生された電子ビームを加速するとともにプリフォーカスするプリフォーカスレンズ部と、前記プリフォーカスレンズ部によりプリフォーカスされた電子ビームをさらにプリフォーカスするサブレンズ部と、前記サブレンズ部によりプリフォーカスされた電子ビームを蛍光体クリーン上に向けて加速するとともにフォーカスする主レンズ部と、を有する電子銃構体と、
前記電子銃構体から放出された電子ビームを前記蛍光体スクリーン上の水平方向及び垂直方向に偏向する偏向磁界を発生する偏向ヨークと、を備え、
前記プリフォーカスレンズ部は、少なくとも、スクリーン電極と、第１レベルの電圧が印加される第１フォーカス電極と、によって構成されるとともに、電子ビームの進行方向に対して実質的に回転対称に形成され、
前記サブレンズ部は、少なくとも、前記第１フォーカス電極と、前記第１レベルより低い第２レベルの電圧が印加される第２フォーカス電極と、によって構成され、
前記主レンズ部は、少なくとも、前記第２フォーカス電極と、前記第１レベルより高い第３レベルの電圧が印加されるアノード電極と、によって構成され、
さらに電子銃構体は、前記主レンズ部に入射する前の電子ビームの水平方向径が垂直方向径より大きくなるような非対称電子レンズ部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この発明の第２の様態による陰極線管装置は、
電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、前記電子ビーム発生部から発生された電子ビームを加速するとともにプリフォーカスするプリフォーカスレンズ部と、前記プリフォーカスレンズ部によりプリフォーカスされた電子ビームをさらにプリフォーカスするサブレンズ部と、前記サブレンズ部によりプリフォーカスされた電子ビームを蛍光体クリーン上に向けて加速するとともにフォーカスする主レンズ部と、を有する電子銃構体と、
前記電子銃構体から放出された電子ビームを前記蛍光体スクリーン上の水平方向及び垂直方向に偏向する偏向磁界を発生する偏向ヨークと、を備え、
前記プリフォーカスレンズ部は、少なくとも、スクリーン電極と、第１レベルの電圧が印加される第１フォーカス電極と、によって構成されるとともに、電子ビームの進行方向に対して実質的に回転対称に形成され、
前記サブレンズ部は、少なくとも、前記第１フォーカス電極と、前記第１レベルより低い第２レベルの電圧が印加される第２フォーカス電極と、前記第１フォーカス電極と前記第２フォーカス電極との間に配置される中間電極と、によって構成され、
前記主レンズ部は、少なくとも、前記第２フォーカス電極と、前記第１レベルより高い第３レベルの電圧が印加されるアノード電極と、によって構成され、
前記中間電極は前記スクリーン電極と電気的に接続され、しかも、これらの電極には前記第２レベルよりさらに低い第４レベルの電圧が印加され、
さらに電子銃構体は、前記主レンズ部に入射する前の電子ビームの水平方向径が垂直方向径より大きくなるような非対称電子レンズ部を備えたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態に係る陰極線管装置について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１に示すように、陰極線管装置、すなわちセルフコンバージェンス方式のインライン型カラー陰極線管装置は、ガラス製の真空外囲器９を備えている。この真空外囲器９は、パネル１、及びパネル１と一体的に接合されたファンネル２を有している。パネル１は、その内面に、青、緑、赤にそれぞれ発光するドット状またはストライプ状の３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン３を備えている。シャドウマスク４は、その面内に多数の電子ビーム通過孔を有し、蛍光体スクリーン３に対向して配置されている。
【００１９】
インライン型電子銃構体７は、ファンネル２の径小部に相当する円筒状のネック５内部に配設されている。この電子銃構体７は、同一水平面上を通るセンタービーム６Ｇおよび一対のサイドビーム６Ｂ，６Ｒからなる一列配置の３電子ビーム６Ｂ，６Ｇ，６Ｒを放出する。
【００２０】
偏向ヨーク８は、ファンネル２の径大部からネック５に亘る外面に沿って装着されている。この偏向ヨーク８は、電子銃構体７から放出された３電子ビーム６Ｂ，６Ｇ，６Ｒを水平方向（Ｘ）及び垂直方向（Ｙ）に偏向する非斉一な偏向磁界を発生する。この非斉一磁界は、ピンクッション型の水平偏向磁界及びバレル型の垂直偏向磁界によって形成される。
【００２１】
このようなカラー陰極線管装置においては、電子銃構体７から放出された３電子ビーム６Ｂ、６Ｇ、６Ｒは、シャドウマスク４の電子ビーム通過孔付近でセルフコンバージェンスしつつ、偏向ヨーク８が発生する非斉一磁界により偏向される。これにより、３電子ビーム６Ｒ、６Ｇ、６Ｂは、シャドウマスク４を介して蛍光体スクリーン３を水平方向Ｘ及び垂直方向Ｙに走査する。このとき、各電子ビームを整形して特定の色の蛍光体層にランディングさせることにより、カラー画像が表示される。
【００２２】
図２に示すように、電子銃構体７は、水平方向Ｘに一列に配置された３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、これらカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を個別に加熱する３個のヒータ、及び６個の電極を有している。６個の電極、すなわち第１グリッド（グリッド電極）Ｇ１，第２グリッド（スクリーン電極）Ｇ２，第３グリッド（第１フォーカス電極）Ｇ３，第４グリッド（第２フォーカス電極）Ｇ４，及び、第５グリッド（アノード電極）Ｇ５は、カソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）から蛍光体スクリーンに向かって管軸方向Ｚに沿って順次隣接して配置されている。第４グリッドＧ４は、管軸方向Ｚに沿って順に配置された少なくとも２つのセグメント、すなわち第１セグメントＧ４−１及び第２セグメントＧ４−２を備えている。これらカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）、及び６個の電極は、一対の絶縁支持体によって一体に固定されている。
【００２３】
第１グリッドＧ１は、板状電極によって構成されている。この板状電極は、その板面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して水平方向Ｘに一列に形成された３個の電子ビーム通過孔を有している。すなわち、図３の（ａ）に示すように、この第１グリッドＧ１は、水平方向径が垂直方向径より大きい横長の電子ビーム通過孔１１Ａを有している。この実施の形態に係る第１グリッドＧ１の電子ビーム通過孔１１Ａは、水平方向Ｘに長辺を有するとともに垂直方向Ｙに短辺を有する横長の長方形状に形成されている。
【００２４】
また、この第１グリッドＧ１は、第２グリッドＧ２との対向面の電子ビーム通過孔１１Ａ周辺に水平方向に長いスリット１１Ｂを有している。この実施の形態に係る第１グリッドＧ１のスリット１１Ｂは、電子ビーム通過孔１１Ａの水平方向径より長い水平方向Ｘに延びた長辺を有するとともに電子ビーム通過孔１１Ａの垂直方向径より長い垂直方向Ｙに延びた短辺を有する横長の長方形状に形成されている。
【００２５】
このような第１グリッドＧ１は、図３の（ｂ）に示すように、例えば１ｍｍ未満の板厚を有する板状電極によって構成され、この実施の形態では、その板厚Ｔは、０．１５〜０．２０ｍｍである。また、電子ビーム通過孔１１Ａは、水平方向径が約０．６ｍｍであって垂直方向径が約０．４ｍｍである。また、スリット１１Ｂが形成された電子ビーム通過孔１１Ａの周辺の板厚ｔは、全板厚Ｔの約３０〜６０％程度であり、この実施の形態では、０．０６〜０．０９ｍｍである。
【００２６】
第２グリッドＧ２は、板状電極によって構成されている。この板状電極は、その板面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して水平方向Ｘに一列に形成された３個の電子ビーム通過孔を有している。すなわち、図４に示すように、この第２グリッドＧ２は、円形の電子ビーム通過孔１２を有している。
【００２７】
第３グリッドＧ３は、一体構造の筒状電極によって構成されている。この筒状電極は、第２グリッドＧ２との対向面及び第４グリッドＧ４との対向面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して水平方向Ｘに一列に形成された３個の電子ビーム通過孔を有している。すなわち、図５に示すように、この第３グリッドＧ３は、第２グリッドＧ２との対向面に、電子ビーム通過孔１２より若干大きな円形の電子ビーム通過孔１３を有している。また、この第３グリッドＧ３は、第４グリッドＧ４との対向面に、電子ビーム通過孔１３よりさらに大きな電子ビーム通過孔を有している。
【００２８】
第４グリッドＧ４の第１セグメントＧ４−１は、一体構造の筒状電極によって構成されている。この筒状電極は、第３グリッドＧ３との対向面及び第２セグメントＧ４−２との対向面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して水平方向Ｘに一列に形成された３個の電子ビーム通過孔を有している。この実施の形態では、第３グリッドＧ３との対向面に形成された電子ビーム通過孔は、円形であり、第２セグメントＧ４−２との対向面に形成された電子ビーム通過孔は、垂直方向Ｙに長軸を有する縦長の形状を有している。
【００２９】
第４グリッドＧ４の第２セグメントＧ４−２は、一体構造の筒状電極によって構成されている。この筒状電極は、第１セグメントＧ４−１との対向面及び第５グリッドＧ５との対向面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して水平方向Ｘに一列に形成された３個の電子ビーム通過孔を有している。この実施の形態では、第１セグメントＧ４−１との対向面に形成された電子ビーム通過孔は、水平方向Ｘに長軸を有する横長の形状を有しており、第５グリッドＧ５との対向面に形成された電子ビーム通過孔は、円形である。
【００３０】
第５グリッドＧ５は、一体構造の筒状電極によって構成されている。この筒状電極は、第２セグメントＧ４−２との対向面及び蛍光体スクリーン側に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して水平方向Ｘに一列に形成された３個の電子ビーム通過孔を有している。この実施の形態では、筒状電極の両端面に形成された電子ビーム通過孔は、円形である。
【００３１】
上述した構成の電子銃構体７において、カソードＫには、約１９０Ｖの直流電圧に映像信号が重畳された電圧が印加される。第１グリッドＧ１は、接地されている。第２グリッドＧ２には、約８００Ｖの直流電圧が印加される。第４グリッドＧ４の第１セグメントＧ４−１には、約８．０ｋＶの固定の直流電圧すなわちフォーカス電圧Ｖｆ１が印加される。
【００３２】
第４グリッドＧ４の第２セグメントＧ４−２には、フォーカス電圧Ｖｆ１とほぼ同等の約８．０ｋＶの固定の直流電圧Ｖｆ２に、パラボラ状に変化する交流電圧成分Ｖｄが重畳されたダイナミックフォーカス電圧が印加される。このダイナミックフォーカス電圧は、図６に示すように、鋸歯状の偏向電流に同期し、かつ、電子ビームの偏向量の変化に伴ってパラボラ状に変化する。このダイナミックフォーカス電圧は、最も低いときで８．０ｋＶで、最も高いときで例えば約９．０ｋＶとなる。第５グリッドＧ５には、約３０ｋＶのアノード電圧Ｅｂが印加される。
【００３３】
第３グリッドＧ３には、フォーカス電圧Ｖｆ１より高く、しかもアノード電圧Ｅｂより低いレベルの電圧、例えば約１２．０ｋＶの電圧が印加される。この第３グリッドＧ３は、陰極線管装置のネック５内における電子銃構体７の近傍に配置された抵抗器Ｒに接続されている。すなわち、この抵抗器Ｒの一端は、第５グリッドＧ５に電気的に接続されているとともに、抵抗器Ｒの他端は、接地されている。第３グリッドＧ３には、抵抗器Ｒによりアノード電圧Ｅｂを分圧した電圧が印加される。この実施の形態では、第３グリッドＧ３は、抵抗器Ｒの電圧供給端子Ｒａに接続され、抵抗器Ｒを介して所定レベルの電圧が印加される。
【００３４】
上述した構成の電子銃構体７では、各グリッドに上述したような電圧を印加することにより、電子ビーム発生部、プリフォーカスレンズ部、サブレンズ部、及び、主レンズ部がそれぞれ形成される。
【００３５】
すなわち、電子ビーム発生部は、カソードＫ、第１グリッドＧ１、及び第２グリッドＧ２によって形成される。この電子ビーム発生部は、電子ビームを発生し、かつ主レンズ部に対する物点を形成する。プリフォーカスレンズ部は、少なくとも２つの電極すなわち第２グリッドＧ２及び第３グリッドＧ３によって形成される。このプリフォーカスレンズ部は、電子ビームの進行方向に対して実質的に回転対称に形成され、電子ビーム発生部から発生された電子ビームを加速するとともに水平方向Ｘ及び垂直方向Ｙにそれぞれ同等のフォーカス力でプリフォーカスする。すなわち、プリフォーカスレンズ部は、非点収差作用を有していない。
【００３６】
サブレンズ部は、少なくとも２つの電極すなわち第３グリッドＧ３及び第４グリッドＧ４の第１セグメントＧ４−１によって形成される。このサブレンズ部は、プリフォーカスされた電子ビームをさらにプリフォーカスするとともに発散角を小さくする。主レンズ部は、第４グリッドＧ４及び第５グリッドＧ５によって形成される。この主レンズ部は、プリフォーカスされた電子ビームを蛍光体スクリーン３に向けて加速するとともに最終的に対応する蛍光体層上にフォーカスする。
【００３７】
また、電子ビームを蛍光体スクリーン周辺部に向けて偏向する偏向時には、第４グリッドＧ４の第１セグメントＧ４−１と第２セグメントＧ４−２との間に、水平方向Ｘと垂直方向Ｙとでフォーカス力が異なる非軸対称レンズ部が形成される。すなわち、偏向時には、第１セグメントＧ４−１と第２セグメントＧ４−２との間の電位差が電子ビームの偏向量の増大に伴って拡大する。この電位差は、電子ビームの偏向角が最大のときに最大となる。この電位差により、第１セグメントＧ４−１と第２セグメントＧ４−２との間には、水平方向Ｘにフォーカス作用を有するとともに、垂直方向Ｙに発散作用を有する４極子レンズ部が形成される。また同時に、第２セグメントＧ４−２と第５グリッドＧ５との間の電位差が小さくなり、主レンズ部のレンズ強度が弱くなる。すなわち、電子ビームが蛍光体スクリーン周辺部に向けて偏向されたことに伴う電子銃構体から蛍光体スクリーンまでの距離が離れ像点が遠くなることに対応して、主レンズ部の強度を弱くすることで電子ビームのデフォーカスを補償する。
【００３８】
このような構成の電子銃構体７において、カソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）からそれぞれ出射された電子ビーム６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、第１グリッドＧ１乃至第２グリッドＧ２を通過する際、一旦クロスオーバを結ぶとともに主レンズ部に対する仮想物点を形成する。この場合、第３グリッドＧ３の電位は、第２グリッドＧ２の電位と比較して著しく高く設定されているため、第３グリッドＧ３側からの第２グリッドＧ２の電子ビーム通過孔１２への電位浸透が増加し、形成される仮想物点は十分小さくなる。
【００３９】
続いて、電子ビーム６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、第２グリッドＧ２と第３グリッドＧ３とによって形成されるプリフォーカスレンズ部に入射し、プリフォーカス作用を受ける。このとき、第３グリッドＧ３の電位が相対的に高いことにより、電子ビーム６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、水平方向Ｘ及び垂直方向Ｙに同等の強いフォーカス作用を受け、小さい電子ビーム束を形成する。
【００４０】
続いて、電子ビーム６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、第３グリッドＧ３及び第４グリッドＧ４の第１セグメントＧ４−１によって形成されるサブレンズ部に入射し、さらなるプリフォーカス作用を受ける。このとき同時に、電子ビーム６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、その発散角が小さく抑えられ、さらに小さい電子ビーム束を形成する。
【００４１】
続いて、蛍光体スクリーンの周辺部に向かう電子ビーム６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、第４グリッドＧ４の第１セグメントＧ４−１と第２セグメントＧ４−２とによって形成される４極子レンズ部を通過する際に、偏向収差を補償する作用を受ける。すなわち、電子ビーム６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、水平方向Ｘにフォーカス作用を受けるとともに、垂直方向Ｙに発散作用を受ける。これにより、蛍光体スクリーンの周辺部に到達した電子ビームのビームスポットの横長歪みが緩和される。また、蛍光体スクリーンの中央部に向かう電子ビーム６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、この４極子レンズ部の作用を受けることなく主レンズ部に入射する。
【００４２】
最後に、電子ビーム６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、第４グリッドＧ４及び第５グリッドＧ５によって形成される主レンズ部に入射する。これにより、電子ビーム６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、最終的に蛍光体スクリーンに向けて加速されるとともに、対応する蛍光体層上に最終的にフォーカスされる。また、プリフォーカスレンズ部とサブレンズ部との相乗効果により主レンズ部に入射する前の電子ビーム束が小さく形成されているため、主レンズ部のレンズ収差の影響が少なく、ビームスポットを小さく形成することができる。したがって、蛍光体スクリーン上に、十分小さな径を有するとともに歪みの少ないビームスポットを形成することができる。
【００４３】
この実施の形態では、電子銃構体７は、主レンズ部に入射する前の電子ビームの水平方向径が垂直方向径より大きくなるような非対称電子レンズ部を備えている。すなわち、第１グリッドＧ１と第２グリッドＧ２との間に形成される電界は、非対称電子レンズ部を構成する。ここでは、第１グリッドＧ１に形成された電子ビーム通過孔１１Ａが横長であって、しかも、その周辺に形成されたスリット１１Ｂも横長である。
【００４４】
なおここで、第１グリッドＧ１には、横長の電子ビーム通過孔１１Ａ及び横長のスリット１１Ｂをともに形成している。しかしながら、第１グリッドＧ１に対していずれか一方のみでも形成していれば、第１グリッドＧ１と第２グリッドＧ２との間に電子ビーム断面を横長にする非対称電子レンズ部を形成することができるが、両者を組み合わせることで非対処電子レンズ部をより効果的に作用させることができる。
【００４５】
これにより、電子ビーム発生部から発生される電子ビーム６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、各カソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を出射した後に第１グリッドＧ１と第２グリッドＧ２との間に形成される電界により垂直方向Ｙについて水平方向Ｘより強いフォーカス作用を受ける。このため、電子ビーム６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、管軸Ｚに垂直な断面において横長の形状を有するように整形された後、プリフォーカスレンズ部に入射することになる。したがって、偏向磁界によって受ける偏向収差の影響を補償することができ、蛍光体スクリーン上でのビームスポット形状の劣化を効果的に抑制することができる。
【００４６】
このように、電位差の大きなプリフォーカスレンズ部において非点収差作用を付与するのではなく、相対的に低電位差の電子ビーム発生部における第１グリッドと第２グリッドとの間において非点収差作用を付与するように構成している。このため、第１グリッド及び第２グリッドの加工精度の変動に対して非点収差作用のばらつきを抑えることができ、大量生産した場合においても安定した性能を確保することができる。
【００４７】
次に、他の実施の形態について説明する。
【００４８】
例えば、図７に示した電子銃構体７は、図２に示した電子銃構体の構成に加えて、第１フォーカス電極を構成する第３グリッドＧ３と第２フォーカス電極を構成する第４グリッドＧ４の第１セグメントＧ４−１との間に、中間電極ＧＭを備えている。
【００４９】
この中間電極ＧＭは、板状電極によって構成されている。この板状電極は、その板面に、この板状電極は、その板面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して水平方向Ｘに一列に形成された３個の電子ビーム通過孔を有している。これらの電子ビーム通過孔は、たとえば円形に形成されている。
【００５０】
この中間電極ＧＭは、第２グリッドＧ２と電気的に接続されている。すなわち、この中間電極ＧＭには、第２グリッドＧ２とともにフォーカス電圧Ｖｆ１より低い電圧、例えば約８００Ｖの直流電圧が印加される。そして、この中間電極ＧＭは、第３グリッドＧ３と第１セグメントＧ４−１とともにサブレンズ部を構成する。
【００５１】
このように構成された電子銃構体によれば、上述した電子銃構体による効果に加えて、サブレンズ部のレンズ強度をさらに強く形成することができ、主レンズ部に入射する前の電子ビームをさらに効果的にプリフォーカスすることが可能となる。
【００５２】
また、図２に示した電子銃構体７において、第１グリッドＧ１と第２グリッドＧ２との間の電界以外で非対称電子レンズ部を構成しても良い。すなわち、第１グリッドＧ１は、図８に示すように、横長の電子ビーム通過孔も横長のスリットも有しておらず、円形の電子ビーム通過孔を有している。
【００５３】
このような電子銃構体７において、サブレンズ部が垂直方向Ｙのフォーカス力が水平方向Ｘのフォーカス力より強い非点収差を有して非対称電子レンズ部を構成してもよい。すなわち、第３グリッドＧ３は、図９に示すように、その第１セグメントＧ４−１との対向面に垂直方向径が水平方向径より大きい縦長の電子ビーム通過孔を有している。また、第１セグメントＧ４−１は、図１０に示すように、第３グリッドＧ３との対向面に水平方向径が垂直方向径より大きい横長の電子ビーム通過孔を有している。
【００５４】
このような構成により、電子ビーム発生部から発生された電子ビームは、管軸Ｚに直交する断面においてほぼ円形を維持した状態でプリフォーカスレンズ部を通過した後、サブレンズ部に入射する。そして、電子ビームは、サブレンズ部で形成される非点収差作用によって水平方向Ｘより垂直方向Ｙに強いフォーカス作用を受ける。これにより、主レンズ部に入射する前の電子ビームは、管軸Ｚに直交する断面において横長となる。このため、先に説明した実施の形態と同様に、蛍光体スクリーン上に、十分小さいサイズの歪の少ないビームスポットを形成することができ、高精細かつ高解像度の画像を安定して表示することが可能となる。
【００５５】
このように、電位差の大きなプリフォーカスレンズ部において非点収差作用を付与するのではなく、相対的に低電位差のサブレンズ部における第３グリッドＧ３と第１セグメントＧ４−１との間において非点収差作用を付与するように構成している。このため、第３グリッド及び第１セグメントの加工精度の変動に対して非点収差作用のばらつきを抑えることができ、大量生産した場合においても安定した性能を確保することができる。
【００５６】
同様に、図７に示した電子銃構体７において、第１グリッドＧ１と第２グリッドＧ２との間の電界以外で非対称電子レンズ部を構成しても良い。すなわち、サブレンズ部が垂直方向Ｙのフォーカス力が水平方向Ｘのフォーカス力より強い非点収差を有して非対称電子レンズ部を構成してもよい。このような非点収差を有するサブレンズ部は、第３グリッドＧ３と第１セグメントＧ４−１との間に配置される中間電極ＧＭに図１１に示すような横長の電子ビーム通過孔を形成することによって構成される。なお、このような横長の電子ビーム通過孔を有する中間電極ＧＭと、中間電極ＧＭとの対向面に縦長の電子ビーム通過孔を有する第３グリッドＧ３及び第１セグメントＧ４−１とを組み合わせても良い。この場合、先に説明した電子銃構体による効果に加えて、サブレンズ部のレンズ強度をさらに強く形成することができ、主レンズ部に入射する前の電子ビームに対してさらに効果的に非点収差作用を付与することが可能となる。
【００５７】
このような構成により、先に説明した実施の形態と同様に、蛍光体スクリーン上に、十分小さいサイズの歪の少ないビームスポットを形成することができ、高精細かつ高解像度の画像を安定して表示することが可能となる。また、大量生産した場合においても安定した性能を確保することができる。
【００５８】
また、上述した各実施の形態における電子銃構体７において、主レンズ部は、電界拡張型電子レンズによって構成してもよい。すなわち、図１２に示すように、第４グリッドＧ４の第２セグメントＧ４−２は、２個の筒状電極と１個の電界補正板とによって構成されている。すなわち、第２セグメントＧ４−２は、２個の筒状電極Ｇ４２−１及びＧ４２−３の間に電子ビーム通過孔を有する電界補正板Ｇ４２−２を挟み込むことによって構成されている。
【００５９】
第１筒状電極Ｇ４２−１は、第１セグメントＧ４−１に対向して配置されている。この第１筒状電極Ｇ４２−１は、第１セグメントＧ４−１との対向面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して水平方向に一列に形成された３個の電子ビーム通過孔を有している。電界補正板Ｇ４２−２は、第１筒状電極Ｇ４２−１の第５グリッドＧ５側に配置された板状電極であり、その板面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して水平方向に一列に形成された３個の電子ビーム通過孔を有している。第２筒状電極Ｇ４２−３は、電界補正板Ｇ４２−２の第５グリッドＧ５側に配置されている。この第２筒状電極Ｇ４２−３は、第５グリッドＧ５との対向面に、３電子ビームを共通に通過する開口を有している。
【００６０】
第５グリッドＧ５は、２個の筒状電極と１個の電界補正板とによって構成されている。すなわち、第５グリッドＧ５は、２個の筒状電極Ｇ５−１及びＧ５−３の間に電子ビーム通過孔を有する電界補正板Ｇ５−２を挟み込むことによって構成されている。
【００６１】
第１筒状電極Ｇ５−１は、第２セグメントＧ４−２に対向して配置されている。この第１筒状電極Ｇ５−１は、第２セグメントＧ４−２との対向面に、３電子ビームを共通に通過する開口を有している。電界補正板Ｇ５−２は、第１筒状電極Ｇ５−１の蛍光体スクリーン側に配置された板状電極であり、その板面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して水平方向に一列に形成された３個の電子ビーム通過孔を有している。第２筒状電極Ｇ５−３は、電界補正板Ｇ５−２の蛍光体スクリーン側に配置されている。この第２筒状電極Ｇ５−３は、その蛍光体スクリーン側の端面に、３個のカソードＫ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して水平方向に一列に形成された３個の電子ビーム通過孔を有している。
【００６２】
第２セグメントＧ４−２の第２筒状電極Ｇ４２−３及び第５グリッドＧ５の第１筒状電極Ｇ５−１は、図１３に示すような筒状体によって形成されている。なお、電界拡張型主レンズを構成する場合、主レンズ部を構成する電極の少なくとも一部に筒状体を備えていれば良く、図１２に示した電子銃構体の場合では、第２セグメントＧ４−２の第５グリッドＧ５との対向面及び第５グリッドＧ５の第２セグメントＧ４−２との対向面の少なくとも一方に電子ビーム進行方向に延びた筒状体を備えてればよい。
【００６３】
また、図１２に示した例では、第４グリッドＧ４と第５グリッドＧ５とによって電界拡張型主レンズ部を構成したが、これら第４グリッドＧ４と第５グリッドＧ５との間に少なくとも１個の中間電極を配置しても良い。例えば、図１４に示すように、第４グリッドＧ４の第２セグメントＧ４−２と第５グリッドＧ５との間に主レンズ用中間電極ＧＭ’を配置しても良い。この場合、中間電極ＧＭ’は、抵抗器Ｒに接続され、アノード電圧Ｅｂを分圧した電圧が印加される。このため、中間電極ＧＭ’に印加される電圧は、第２セグメントＧ４−２の印加電圧より大きく、第５グリッドＧ５の印加電圧より小さい。また、第２セグメントＧ４−２、中間電極ＧＭ’、および第５グリッドＧ５の各対向面の少なくとも１箇所に、図１３に示したような筒状体からなる筒状電極を設けても良い。
【００６４】
このように、主レンズ部は、大口径の重畳拡張型電子レンズであるため、十分に倍率を小さく抑えることが可能となる。これにより、蛍光体スクリーン上において、より小さいビームスポットを形成することが可能となる。
【００６５】
以上説明したように、これらの実施の形態に係るカラー陰極線管装置によれば、プリフォーカスレンズ部を構成する第２グリッドＧ２には低位の電位を供給するとともに、第３グリッドＧ３には第４グリッドＧ４の電位より高くで且つ第５グリッドＧ５の電位より低い電位を供給する。この第３グリッドＧ３の電位は、第５グリッドＧ５から抵抗器Ｒを介して供給される。
【００６６】
このようにして、第２グリッドＧ２と第３グリッドＧ３との間の大きな電位差によって強いプリフォーカス作用を有するプリフォーカスレンズ部が形成される。これにより、第３グリッドＧ３側から第２グリッドＧ２の電子ビーム通過孔への電位浸透が増加し、仮想物点径が縮小される。また、強いプリフォーカスレンズ部の作用により、電子ビームの発散角の拡大を抑え、主レンズ部に入射する前の電子ビーム束を小さくすることができる。このため、主レンズ部における球面収差の影響を軽減することができる。これらの作用により、蛍光体スクリーン上においてより小さなサイズのビームスポットを形成することができる。
【００６７】
また、第２グリッドＧ２及び第３グリッドＧ３は、ほぼ円形の電子ビーム通過孔を有しており、これらのグリッドの間で管軸Ｚを中心とした回転対称のプリフォーカスレンズ部が形成される。当然のことながら、このプリフォーカスレンズ部は、非点収差作用を有していない。これにより、強いレンズ作用のプリフォーカスレンズ部を形成しても、プリフォーカスレンズ部を構成する電極の加工精度のばらつきや、電子銃組み立て時の軸ずれが発生した場合の影響を最小限に抑えることができ、これらの影響によるビームスポット形状の劣化を抑制することが可能となる。
【００６８】
また、この実施の形態によれば、電子銃構体は、主レンズ部に入射する前の電子ビームの水平方向径が垂直方向径より大きくなるような非対称電子レンズ部を備えている。まず、第１グリッドＧ１と第２グリッドＧ２との間に形成される電界が非対称電子レンズ部を構成する場合について、例えば第１グリッドＧ１に形成された電子ビーム通過孔は、カソード配列方向に長い横長形状とする。あるいは、第１グリッドＧ１に形成された電子ビーム通過孔の周辺にカソード配列方向に長い横長形状のスリットを形成する。これらの影響により、主レンズに入射する前の電子ビームは、垂直方向に水平方向より強いフォーカス作用を受ける。したがって、偏向磁界により受ける偏向収差の影響を軽減することができ、蛍光体スクリーン上でのビームスポット形状の劣化を防止することができる。これら第１グリッドＧ１の横長孔と横長スリットをともに形成すれば、作用はより高めることができる。
【００６９】
また、第３グリッドＧ３と第１セグメントＧ４−１との間に形成されるサブレンズが非対称電子レンズ部を構成する場合について、高電位側の電極Ｇ３に形成された電子ビーム通過孔は、垂直方向に長い縦長形状とする。あるいは、低電位側の電極Ｇ４−１に形成された電子ビーム通過孔は、カソード配列方向に長い横長形状とする。これらの影響によっても同様に、主レンズに入射する前の電子ビームは、垂直方向に水平方向より強いフォーカス作用を受ける。したがって、偏向磁界により受ける偏向収差の影響を軽減することができ、蛍光体スクリーン上でのビームスポット形状の劣化を防止することができる。これら第３グリッドＧ３の縦長孔と第１セグメントＧ４−１の横長孔とを組み合わせることで、作用はより高めることができる。
【００７０】
さらに、サブレンズ部は、第３グリッドＧ３と第１セグメントＧ４−１との間に中間電極ＧＭを配置してレンズ強度をさらに強く形成しても良い。これにより、主レンズ部に入射する前の電子ビームをさらに効果的にプリフォーカスすることが可能となる。
【００７１】
したがって、蛍光体スクリーン上において、歪の少ない小さな形状のビームスポットを形成することができ、高精細且つ高解像度の画像を表示することが可能となる。また、大量生産した場合においても安定した性能を確保することができる。
【００７２】
なお、この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合組み合わせによる効果が得られる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、高精細かつ高解像度の画像を安定して表示可能な陰極線管装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施形態に係るカラー陰極線管装置の構造を概略的に示す水平断面図である。
【図２】図２は、図１に示した陰極線管装置に適用可能な一実施形態に係る電子銃構体の構造を概略的に示す水平断面図である。
【図３】図３の（ａ）は、図２に示した電子銃構体に適用可能な第１グリッドの構造を概略的に示す斜視図であり、図３の（ｂ）は、第１グリッドの電子ビーム通過孔周辺の構造を概略的に示す断面図である。
【図４】図４は、図２に示した電子銃構体に適用可能な第２グリッドの構造を概略的に示す斜視図である。
【図５】図５は、図２に示した電子銃構体に適用可能な第３グリッドの構造を概略的に示す斜視図である。
【図６】図６は、図２に示した電子銃構体におけるフォーカス電極に印加される電圧と偏向電流との関係を示す図である。
【図７】図７は、図１に示した陰極線管装置に適用可能な他の実施形態に係る電子銃構体の構造を概略的に示す水平断面図である。
【図８】図８は、図２及び図７に示した電子銃構体に適用可能な第１グリッドの構造を概略的に示す斜視図である。
【図９】図９は、図２及び図７に示した電子銃構体に適用可能な第３グリッドの構造を概略的に示す斜視図である。
【図１０】図１０は、図２及び図７に示した電子銃構体に適用可能な第１セグメントの構造を概略的に示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図２及び図７に示した電子銃構体に適用可能な中間電極の構造を概略的に示す斜視図である。
【図１２】図１２は、図１に示した陰極線管装置に適用可能な他の実施形態に係る電子銃構体の構造を概略的に示す水平断面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示した電子銃構体に適用される筒状体の構造を概略的に示す斜視図である。
【図１４】図１４は、図１に示した陰極線管装置に適用可能な他の実施形態に係る電子銃構体の構造を概略的に示す水平断面図である。
【符号の説明】
１…パネル、２…ファンネル、３…蛍光体スクリーン、４…シャドウマスク、５…ネック、６（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…電子ビーム、７…電子銃構体、８…偏向ヨーク、Ｋ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）…カソード、Ｇ１…第１グリッド（グリッド電極）、Ｇ２…第２グリッド（スクリーン電極）、Ｇ３…第３グリッド（第１フォーカス電極）、Ｇ４…第４グリッド（第２フォーカス電極）、Ｇ４−１…第１セグメント、Ｇ４−２…第２セグメント、Ｇ５…第５グリッド（アノード電極）、ＧＭ‥‥中間電極
【図１】
2004265604.tif 000003
【図２】
2004265604.tif 000004
【図３】
2004265604.tif 000005
【図４】
2004265604.tif 000006
【図５】
2004265604.tif 000007
【図６】
2004265604.tif 000008
【図７】
2004265604.tif 000009
【図８】
2004265604.tif 000010
【図９】
2004265604.tif 000011
【図１０】
2004265604.tif 000012
【図１１】
2004265604.tif 000013
【図１２】
2004265604.tif 000014
【図１３】
2004265604.tif 000015
【図１４】
2004265604.tif 000016