(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面にスクリーンが形成されるパネルと，前記パネルに連結され外周面の一部に偏向ヨークが設置されるファンネルと，前記ファンネルに連結され内部に電子銃が挿入設置されるネック部とを含み，
前記ファンネルは偏向ヨークが設置されるコーン部の形状を前記ネック部側からパネル側に行くほど次第に円形から非円形になるように形成し，
前記ファンネルのコーン部は，管軸と，これに交差する短軸とがなす平面におけるコーン部の曲率を水平曲率，管軸と，これに交差する長軸とがなす平面におけるコーン部の曲率を垂直曲率，管軸と，これに交差する対角線とがなす平面におけるコーン部の曲率を対角曲率とするとき，対角曲率半径が垂直曲率半径より大きく，垂直曲率半径が水平曲率半径より大きいように形成することを特徴とする，陰極線管。
【請求項２】
前記ファンネルのコーン部は，水平曲率で形成される円弧の中心が管軸方向に偏心した量を水平管軸偏心，垂直曲率で形成される円弧の中心が管軸方向に偏心した量を垂直管軸偏心，対角曲率で形成される円弧の中心が管軸方向に偏心した量を対角管軸偏心とするとき，水平管軸偏心及び垂直管軸偏心と対角管軸偏心がすべてネックシール面を基準としてネック部側に位置し，水平管軸偏心が垂直管軸偏心より大きく，垂直管軸偏心が対角管軸偏心より大きいように形成することを特徴とする，請求項１に記載の陰極線管。
【請求項３】
前記ファンネルのコーン部は，水平曲率で形成される円弧の中心が水平方向に偏心した量を水平方向偏心，垂直曲率で形成される円弧の中心が垂直方向に偏心した量を垂直方向偏心，対角曲率で形成される円弧の中心が対角線方向に偏心した量を対角方向偏心とするとき，水平方向偏心及び垂直方向偏心と対角方向偏心がすべて管軸を基準としてファンネルの外面側に位置し，対角方向偏心が垂直方向偏心より大きく，垂直方向偏心が水平方向偏心より大きいように形成することを特徴とする，請求項１又は請求項２に記載の陰極線管。
【請求項４】
前記ファンネルのコーン部は，前記ネック部と連結されるネックシール面と変曲地点との間で下記の式６を満たす水平曲率半径を有する円弧の形状に形成することを特徴とする，請求項１に記載の陰極線管。
【数１】
0004450121.tif 000011
ただし，前記Ｒｈは水平曲率半径，θは電子ビームの偏向角，ｓは電子ビームの離隔距離を示し，θの単位は度（°），ｓの単位はミリメートル（ｍｍ）である。
【請求項５】
前記ファンネルのコーン部は，前記ネック部と連結されるネックシール面と変曲地点との間で下記の式７を満たす垂直曲率半径を有する円弧の形状に形成することを特徴とする，請求項１に記載の陰極線管。
【数２】
0004450121.tif 000012
ただし，前記Ｒｖは垂直曲率半径，θは電子ビームの偏向角，ｓは電子ビームの離隔距離を示し，θの単位は度（°），ｓの単位はミリメートル（ｍｍ）である。
【請求項６】
前記ファンネルのコーン部は，前記ネック部と連結されるネックシール面と変曲地点との間で下記の式８を満たす対角曲率半径を有して円弧の形状に形成することを特徴とする，請求項１に記載の陰極線管。
【数３】
0004450121.tif 000013
ただし，前記Ｒｄは対角曲率半径，θは電子ビームの偏向角，ｓは電子ビームの離隔距離を示し，θの単位は度（°），ｓの単位はミリメートル（ｍｍ）である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は陰極線管に関し，特にファンネルのコーン部の形状を最適の状態に形成して偏向電力を最少化した陰極線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に陰極線管は，電子銃から放出された電子ビームをファンネルの外面に装着される偏向ヨークによって形成される水平及び垂直磁界を用いて，スクリーンに対して水平及び垂直方向に偏向させてスクリーンの蛍光体にランディングするようにすることによって，画像を表示する電子管である。これらは，主にカラーテレビやコンピュータモニタなどに使用され，近来では高輝度のスクリーン，高精細画像など，品位が向上した高品位テレビ（ＨＤＴＶ）や事務室自動化（ＯＡ）機器等のモニタのような，高級化された製品にも適用される。
【０００３】
最近では，上述のような陰極線管においてエネルギ節減及びエネルギ効率を向上させるために消費電力を低めることが要求され，また，コンピュータなどを近い位置で使用する使用者の健康のために電子波による影響を最少化するように，漏洩磁界に対する規制が強化されている。このため，陰極線管における最大電力消費源である偏向ヨークの消費電力を節減することが，重要な課題として提起されている。
【０００４】
一方，品位向上及び製品の高級化のためにスクリーンの輝度を向上させ高精細画像を実現するためには，偏向ヨークの偏向電力を増大させることが要求される。すなわち，スクリーンの輝度を向上させるためには最終的に電子ビームを加速する陽極電圧を高めなければならず，これによって加速される電子ビームを偏向させるための偏向電力の増大が要求される。また，高精細画像を実現するためには偏向周波数を高めなければならず，この場合にも偏向電力の増大が要求される。
【０００５】
また，陰極線管の長さを縮小して受像機を薄型に製造するために，広角度（例えば１００°，１１０°など）偏向を行わなければならず，これは偏向電力の増大，または偏向感度の向上によって実現される。
【０００６】
しかし，偏向電力を増大させると漏洩磁界及び消費電力の上昇などが問題となるため，同一の偏向電力を維持あるいは低減させながらスクリーンの輝度を向上させ，高精細画像を実現し広角度偏向を行うことができるように偏向感度及び偏向効率を増進させる技術が要求される。
【０００７】
このために従来では，陰極線管のネック部の直径と，ファンネルのネック部側の外径を小さく形成して偏向ヨークを電子ビームに近接するように位置させ，電子ビームに対する偏向ヨークの偏向感度及び偏向効率を増進させる技術を陰極線管に導入している。しかし，この技術ではスクリーンのコーナ部位に到達する電子ビームがファンネルのネック部側の内壁に衝突するＢＳＮ（ｂｅａｍ  ｓｈａｄｏｗ  ｎｅｃｋ）現象が発生して，良好な画像の表示が難しいという問題があった。
【０００８】
従って近来では，前記の問題点を解消するために，偏向ヨークが装着されるファンネルのコーン部の外周形状をネック部側からパネル側に行くほど電子ビームが偏向されて進行する軌跡（電子ビームは偏向ヨークの磁界によって円運動と類似した運動をする）と類似するように円形から楕円形または長方形に変わるように形成して，この部位（偏向ヨークが装着されるコーン部）の大きさを最小化し，偏向ヨークを電子ビームに近接するように位置させ，偏向感度及び偏向効率を向上させることによって，偏向電力の低減化と電子ビームの衝突防止を同時に満たす陰極線管を構成する技術が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，従来ではビーム経路に関する正確な理解が無く，コンピュータシミュレーションに関する技術が不足していたので，管軸に応じてどのような形状に長方形を維持するかに関する設計が難しかった。従って，従来は経験的又は実験的にファンネルのコーン部の形状を形成したため，偏向電力を最少化することができなかった。
【００１０】
本発明は，従来の陰極線管が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，最近のコンピュータシミュレーションの発達によってビーム経路に対する正確な解析ができ，ビーム経路に応ずる最適なファンネルのコーン部の形状を形成することができることに着眼して発明されたものであって，その目的はファンネルのコーン部の，水平方向及び垂直方向又は対角線方向の曲率を最適化して形成することによって，偏向電力の最少化を達成した陰極線管を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明によれば，内面にスクリーンが形成されるパネルと，パネルに連結され外周面の一部に偏向ヨークが設置されるファンネルと，ファンネルに連結され，内部に電子銃が挿入設置されるネック部とを含み，ファンネルは偏向ヨークが設置されるコーン部の形状をネック部側からパネル側に行くほど次第に円形から非円形になるように形成し，ファンネルのコーン部は，管軸とこれに交差する短軸とがなす平面におけるコーン部の曲率を水平曲率，管軸とこれに交差する長軸とがなす平面におけるコーン部の曲率を垂直曲率，管軸とこれに交差する対角線とがなす平面におけるコーン部の曲率を対角曲率とするとき，対角曲率半径が垂直曲率半径より大きく，垂直曲率半径が水平曲率半径より大きいように形成された陰極線管が提供される。
【００１２】
水平曲率と垂直曲率及び対角曲率は，ネックシール面と変曲地点との間で円弧の形状を形成し，水平曲率による円弧の中心が管軸方向に偏心した量を水平管軸偏心，垂直曲率による円弧の中心が管軸方向に偏心した量を垂直管軸偏心，対角曲率による円弧の中心が管軸方向に偏心した量を対角管軸偏心とするとき，水平管軸偏心及び垂直管軸偏心と対角管軸偏心がすべてネックシール面を基準としてネック部側に位置し，水平管軸偏心が垂直管軸偏心より大きく，垂直管軸偏心が対角管軸偏心より大きいように形成してもよい。
【００１３】
また，水平曲率による円弧の中心が水平方向に偏心した量を水平方向偏心，垂直曲率による円弧の中心が垂直方向に偏心した量を垂直方向偏心，対角曲率による円弧の中心が対角方向に偏心した量を対角方向偏心とするとき，水平方向偏心及び垂直方向偏心と対角方向偏心がすべて管軸を基準としてファンネルの外面側に位置し，対角方向偏心が垂直方向偏心より大きく，垂直方向偏心が水平方向偏心より大きいように形成してもよい。
【００１４】
上記のように形成される陰極線管の形状は，さらに，コンピュータシミュレーションにより最適化されることが好ましい。かかる構成によれば，偏向感度および偏向効率を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる陰極線管の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
図１は，本発明の１実施の形態にかかる陰極線管１の半断面図である。図１に示すように，陰極線管１は，内面にスクリーン３が形成されるパネル２と，パネル２に連結され，外周面の一部に偏向ヨーク４が設置されるファンネル１０と，ファンネル１０に連結され，内部に電子銃６が挿入設置されるネック部８とを含み，ファンネル１０は偏向ヨーク４が設置されるコーン部１４の形状を，ネック部８側からパネル２側に行くほど次第に円形から非円形になるように形成する。
【００１７】
図２は，陰極線管のパネル２，ファンネル１０，およびネック部８を示す後面斜視図，図３は，コーン部１４の形状を示す図２のＥ―Ｅ断面図である。図２，および３に示すように，長軸方向をＸ軸，短軸方向をＹ軸，管軸方向をＺ軸，対角線方向をＤとする。
【００１８】
コーン部１４は，管軸（Ｚ軸）とこれに交差する短軸（Ｙ軸）とがなす平面（Ｙ−Ｚ平面）におけるコーン部１４の曲率を水平曲率，管軸（Ｚ軸）とこれに交差する長軸（Ｘ軸）とがなす平面（Ｘ−Ｚ平面）におけるコーン部の曲率を垂直曲率，管軸（Ｚ軸）とこれに交差する対角とがなす平面（Ｄ−Ｚ平面）におけるコーン部１４の曲率を対角曲率とするとき，対角曲率半径（Ｒｄ）が垂直曲率半径（Ｒｖ）より大きく，垂直曲率半径（Ｒｖ）が水平曲率半径（Ｒｈ）より大きいように形成する。
【００１９】
水平曲率半径Ｒｈは水平曲率で形成される円弧の半径であり，垂直曲率半径Ｒｖは垂直曲率で形成される円弧の半径であり，対角曲率半径Ｒｄは対角曲率で形成される円弧の半径である。すなわち，次の式１を満たすようにコーン部１４を形成する。
【００２０】
【数４】
0004450121.tif 000002
【００２１】
従って，コーン部１４はＹ−Ｚ平面とＸ−Ｚ平面及びＤ−Ｚ平面に切ったときにそれぞれ前記式１を満たす水平曲率半径Ｒｈと垂直曲率半径Ｒｖ及び対角曲率半径Ｒｄを有し，前記ネック部８と連結されるネックシール面１６と変曲地点１５（ＴＯＲ：ｔｏｐ  ｏｆ  ｒｏｕｎｄ）との間で円弧の形状に形成される。
【００２２】
一般に，変曲地点１５部位のファンネル１０の内面は，パネル２とファンネル１０とが連結されるパネルシール面１２側においては凹に形成され，ネック部８とファンネル１０とが連結されるネックシール面１６側においては凸に形成される。ここで，変曲地点１５は，ファンネル１０の内面の，凹に形成される部分と凸に形成される部分とが連結される地点のＸ−Ｙ平面を指す。
【００２３】
図４は，陰極線管１におけるそれぞれの円弧の中心位置を説明する図である。図４において，横軸は，ネックシール面１６の位置を基準とし，パネル２側を正とした管軸方向の変位，縦軸は，Ｘ，Ｙ，またはＤ軸を表す。
【００２４】
図４に示すように，各曲率半径Ｒで形成される円弧の中心Ｃは，ネックシール面１６を基準面としてネック部８側（図１におけるネックシール面の左側）に位置し，各管軸偏心Ａは，ネックシール面１６から円弧の中心Ｃまでの距離である。
【００２５】
コーン部１４において，水平曲率半径Ｒｈで形成される円弧の中心が管軸（Ｚ軸）方向に対して偏心した量を水平管軸偏心（Ａｈ），垂直曲率半径Ｒｖで形成される円弧の中心が管軸（Ｚ軸）方向に偏心した量を垂直管軸偏心（Ａｖ），対角曲率半径Ｒｄで形成される円弧の中心が管軸（Ｚ軸）方向に偏心した量を対角管軸偏心（Ａｄ）とするとき，水平管軸偏心Ａｈ及び垂直管軸偏心Ａｖと対角管軸偏心Ａｄがネックシール面１６を基準面としてパネル２側を正の方向とすると全てが負数であり，水平管軸偏心Ａｈが垂直管軸偏心Ａｖより大きく，垂直管軸偏心Ａｖが対角管軸偏心Ａｄより大きいように形成する。
【００２６】
すなわち，次の式２及び３を満たすようにコーン部１４を形成する。
【００２７】
【数５】
0004450121.tif 000003
【００２８】
【数６】
0004450121.tif 000004
【００２９】
また，図４に示すように，各曲率半径Ｒで形成される円弧の中心Ｃが水平，垂直又は対角方向に偏心した量である方向偏心Ｂは管軸（Ｚ軸）を基準線としてファンネル１０の外面側（図面における管軸の上側）に位置し，各方向偏心Ｂは管軸（Ｚ軸）から円弧の中心Ｃまでの距離である。
【００３０】
コーン部１４においては，水平曲率半径Ｒｈで形成される円弧の中心が水平（Ｘ軸）方向に偏心した量を水平方向偏心（Ｂｈ），垂直曲率半径Ｒｖで形成される円弧の中心が垂直（Ｙ軸）方向に偏心した量を垂直方向偏心（Ｂｖ），対角曲率半径Ｒｄで形成される円弧の中心が対角方向に偏心した量を対角方向偏心（Ｂｄ）とするとき，水平方向偏心Ｂｈ及び垂直方向偏心Ｂｖと対角方向偏心Ｂｄが管軸（Ｚ軸）を基準線としてファンネル１０の外面側を正の方向とすると全て正数であり，対角方向偏心Ｂｄが垂直方向偏心Ｂｖより大きく，垂直方向偏心Ｂｖが水平方向偏心Ｂｈより大きいように形成する。
【００３１】
すなわち，次の式４と５を満たすようにコーン部１４を形成する。
【００３２】
【数７】
0004450121.tif 000005
【００３３】
【数８】
0004450121.tif 000006
【００３４】
また，コーン部１４をネック部８と連結されるネックシール面１６と変曲地点１５との間でＹ−Ｚ平面に切ったときに次の式６を満たす水平曲率半径Ｒｈを有する円弧の形状に形成する。
【００３５】
【数９】
0004450121.tif 000007
【００３６】
ここでθは電子ビームの偏向角，ｓは電子ビームの離隔距離を示し，θの単位は度（°），ｓの単位はミリメートル（ｍｍ）である。
【００３７】
また，電子ビームの離隔距離ｓとは，インライン型電子銃６で赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）に対応する電子ビーム間の間隔をいう。即ち，赤色Ｒに対応する電子ビームの中心と緑色Ｇに対応する電子ビームの中心との間隔，及び緑色Ｇに対応する電子ビームの中心と青色Ｂに対応する電子ビームの中心との間隔をいう。
【００３８】
また，コーン部１４を，ネック部８と連結されるネックシール面１６と変曲地点１５との間でＸ−Ｚ平面に切ったときに，次の式７を満たす垂直曲率半径Ｒｖを有する円弧の形状に形成する。
【００３９】
【数１０】
0004450121.tif 000008
【００４０】
また，コーン部１４を，ネック部８と連結されるネックシール面１６と変曲地点（ＴＯＲ）との間でＤ−Ｚ平面に切ったときに，次の式８を満たす対角曲率半径Ｒｄを有する円弧の形状に形成する。
【００４１】
【数１１】
0004450121.tif 000009
【００４２】
図５ないし７には，偏向角θが１００°であり，電子ビームの離隔距離ｓが５．６ｍｍである１９インチ陰極線管を，コンピュータシミュレーションで電子ビームの経路に対する最適の形状に解析した状態を示した。
【００４３】
図５ないし７にはコーン部１４の片側部分のみを示したが，反対側部分又は他側の部分も管軸（Ｚ軸）を中心としてそれぞれ対称形状に形成することによって実現することができる。
【００４４】
図５は，コーン部１４の水平曲率をコンピュータシミュレーションで形成した円弧形状と実際に測定した値を示すＹ―Ｚ平面における断面に対応するグラフである。一点鎖線３０は，水平曲率半径Ｒｈを有し，中心がネックシール面１６から水平管軸偏心Ａｈ，管軸（Ｚ軸）から水平方向偏心Ｂｈ偏心した円弧を示す。四角点を連結した曲線３３は，コンピュータシミュレーションにしたがって製作した陰極線管をネックシール面１６から１ｍｍの間隔に分けて測定した値を示す。
【００４５】
図６は，コーン部１４の垂直曲率をコンピュータシミュレーションで形成した円弧形状と実際に測定した値を示すＸ―Ｚ平面における断面に対応するグラフである。一点鎖線３１は，垂直曲率半径Ｒｖを有し，中心がネックシール面１６から垂直管軸偏心Ａｖ，管軸（Ｚ軸）から垂直方向偏心Ｂｖだけ偏心した円弧を示す。四角点を連結した曲線３４は，コンピュータシミュレーションにしたがって製作した陰極線管をネックシール面１６から１ｍｍの間隔に分けて測定した値を示す。
【００４６】
図７は，コーン部１４の対角曲率をコンピュータシミュレーションで形成した円弧形状と実際に測定した値を示すＤ―Ｚ平面における断面に対応するグラフである。一点鎖線３２は，対角曲率半径Ｒｄを有し，中心がネックシール面１６から対角管軸偏心Ａｄ，管軸（Ｚ軸）から対角方向偏心Ｂｄだけ偏心した円弧を示す。四角点を連結した曲線３６は，コンピュータシミュレーションにしたがって製作した陰極線管をネックシール面１６から１ｍｍの間隔に分けて測定した値を示す。
【００４７】
陰極線管１が最適化状態を維持するためには，各測定点における実際値が一点鎖線で示した最適状態の円弧から２ｍｍ以内の値を維持し，各測定点の実際値と一点鎖線で示した最適状態の円弧との差を全て足した値が５ｍｍ以内を維持するのが好ましい。
【００４８】
また，上記のような陰極線管１において，水平管軸偏心Ａｈ，垂直管軸偏心Ａｖ，対角管軸偏心Ａｄ，水平方向偏心Ｂｈ，垂直方向偏心Ｂｖ，対角方向偏心Ｂｄ，水平曲率半径Ｒｈ，垂直曲率半径Ｒｖ，対角曲率半径Ｒｄの値を下記表１に整理して表した。
【００４９】
【表１】
0004450121.tif 000010
【００５０】
表１に示すように，水平管軸偏心Ａｈと，垂直管軸偏心Ａｖ及び対角管軸偏心Ａｄは全て負数の値を有するが，これは図５ないし７において各円弧の中心が基準面であるネックシール面１６の左側に位置することを示す。水平管軸偏心Ａｈと垂直管軸偏心Ａｖ，及び対角管軸偏心Ａｄの絶対値はそれぞれ円弧の中心が基準面であるネックシール面１６から離れている距離を示す。
【００５１】
また，水平方向偏心Ｂｈと垂直方向偏心Ｂｖ及び対角方向偏心Ｂｄは全て正数の値を有するが，これは図５ないし７において各円弧の中心が基準線である管軸（Ｚ軸）の上側に位置することを示す。水平方向偏心Ｂｈと垂直方向偏心Ｂｖ及び対角方向偏心Ｂｄの絶対値は，それぞれ円弧の中心が基準線である管軸（Ｚ軸）から離れている距離を示す。
【００５２】
以上詳細に説明したように，ファンネル１０のコーン部１４の，水平方向及び垂直方向又は対角線方向の曲率を最適化して円弧形状を形成することによって，偏向電力を低減させながらスクリーンの輝度を向上させ，高精細画像を実現し，広角度偏向を行うことができるような陰極線管を提供することができる
【００５３】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる陰極線管の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように，本発明にかかる陰極線管によれば，コンピュータシミュレーションを導入して電子ビームの経路を解析し，最適の曲率でファンネルのコーン部を形成するので，偏向電力の最少化と偏向効率の最大化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態にかかる陰極線管１の半断面図である。
【図２】陰極線管のパネル２，ファンネル１０，およびネック部８を示す後面斜視図である。
【図３】コーン部１４の形状を示す図２のＥ―Ｅ断面図である。
【図４】陰極線管１におけるそれぞれの円弧の中心位置を説明する図である。
【図５】コーン部１４の水平曲率をコンピュータシミュレーションで形成した円弧形状と実際に測定した値を示すＹ―Ｚ平面における断面に対応するグラフである。
【図６】コーン部１４の垂直曲率をコンピュータシミュレーションで形成した円弧形状と実際に測定した値を示すＸ―Ｚ平面における断面に対応するグラフである。
【図７】コーン部１４の対角曲率をコンピュータシミュレーションで形成した円弧形状と実際に測定した値を示すＤ―Ｚ平面における断面に対応するグラフである。
【符号の説明】
２  パネル
３  スクリーン
４  偏向ヨーク
６  電子銃
８  ネック部
１０  ファンネル
１２  パネルシール面
１４  コーン部
１５  変曲地点
１６  ネックシール面
【図１】
0004450121.tif 000014
【図２】
0004450121.tif 000015
【図３】
0004450121.tif 000016
【図４】
0004450121.tif 000017
【図５】
0004450121.tif 000018
【図６】
0004450121.tif 000019
【図７】
0004450121.tif 000020