(57)【要約】蛍光体のラインを複数有している表示スクリーンを具えるビームトラッキング型の単一ビームカラーＣＲＴには、分布型主レンズ（ＤＭＬ）式の電子銃が設けられている。この分布型主レンズは、複数の長円形のグリッドを有しており、各グリッドは単一の長円形ビーム通過開口部を有する。これらグリッド及び開口部の長手方向軸線は、蛍光体のラインの方向と交差している。主レンズにより引き起こされる非点収差を補償するための補正手段が設けられている。
2004516608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体の平行なラインが設けられた表示スクリーンと、電子銃とを有するビームインデックス型カラー陰極線管を具えるディスプレイ装置において、
前記電子銃を単一ビーム電子銃とし、この単一ビーム電子銃が主フォーカスレンズを有し、この主フォーカスレンズが複数の長円形のグリッドを有し、それぞれのグリッドが単一の長円形のビーム通過開口部を有し、グリッド及びその開口部の長手方向軸線が互いに平行であり、且つ蛍光体のラインの方向に対し交差して延在していることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記主フォーカスレンズが分布型の主レンズであることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のディスプレイ装置において、前記電子銃に、ビームの非点収差を補正するための手段が設けられていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のディスプレイ装置において、非点収差を補正するための前記手段が、（随意的ではあるが主レンズのビーム入射側に配置された）動的制御可能な非点収差フォーカスレンズを有することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項３に記載のディスプレイ装置において、非点収差を補正するための前記手段が、長手方向軸線に対し垂直な平面内に主レンズの作用を有する（随意的ではあるが、主レンズのビーム入射側に配置した）円柱レンズをグリッドの開口部の有することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項３に記載のディスプレイ装置において、非点収差を補正するための前記手段が、動的制御可能な磁気四重極レンズを有することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のディスプレイ装置において、前記磁気四重極レンズが主レンズと表示スクリーンとの間に配置されていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のディスプレイ装置において、動作中に、前記磁気四重極レンズが、電子銃の長手方向軸線とグリッドの開口部の長手方向軸線とを通る平面内に電子ビームを収束させるようになっていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項９】
請求項５に記載のディスプレイ装置において、前記円柱レンズは、動作中に電気四重極を生じるようになっていることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のディスプレイ装置において、動作中に、前記電気四重極が、電子銃の長手方向軸線とグリッドの開口部の長手方向軸線とを通る平面内で電子ビームを発散させるようになっていることを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、蛍光体の平行なラインを複数有する表示スクリーンと、単一ビームの電子銃とが設けられたビームインデックス（即ちトラッキング）型のカラー陰極線管を具えるディスプレイ装置に関するものである。
【０００２】
陰極線管（ＣＲＴ）における色選別は、シャドウマスクを用いることにより達成される。このシャドウマスクはＣＲＴの中で高価な部品である。しかも、その透過率は代表的には２０％に制限される。その結果、所定の明るさを得るためには比較的大きな電流が必要となる。この電流の大きさが電子光学的な性能を制限する。
【０００３】
新たに提案された、マスクのないＣＲＴにはこれらの欠点がない。この陰極線管においては、電子ビームは蛍光体のラインに沿ってトラッキングされる。この蛍光体のラインは、順次に赤、緑及び青となっている。電子ビームを能動的に指向させることにより、目標とする蛍光体のラインに沿ってビームを確実に案内する。この目的のためにフィードバック機構が用いられる。この種類の陰極線管には、いわゆるビームトラッキング型陰極線管すなわちビームインデックス型陰極線管が用いられる。
【０００４】
色純度を確保するためには、蛍光体のラインに対し垂直な方向のスポット寸法を十分に小さくすることが重要である。実際には、３つの電子ビームを同時にトラッキングさせるのは困難である。３つの電子ビームを用いる方法の代わりに、単一の電子ビームを用いて３色の色を順次に描くことができる。しかし、この場合は、電子ビームの電流を、３つの電子ビームの場合の３倍にする必要がある。その結果、空間電荷相互作用が起こる惧れがあり、これによりスポット寸法を変化させ、従って色純度を劣化させる惧れがある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、電子ビームの電流が大きい場合であっても、色純度を高くし得る単一ビームトラッキング型陰極線管を提供することにある。この目的は、請求項１に記載したようなカラー陰極線管を有するディスプレイ装置により達成される。本発明は、電子ビームの開口角を増すことにより色純度の劣化を補償できるという認識に基づくものである。このように開口角を増大させると、球面収差を受けないように電子銃の主レンズの有効直径を大きくする必要がある。ＣＲＴにおいては、附勢された際にレンズ作用を生ずるグリッドが、これらグリッドの両側のいわゆるマルチフォームロッド（ガラスロッド）により、ＣＲＴのネック内の適所に保持されている。このマルチフォームロッドは場所を取るため、これらが存在することによりグリッドはほぼ長円形状となっている。（従来の３ビームカラーＣＲＴに用いる場合、各グリッドは、３つの孔、即ち３つのビーム通過開口部を有し、これら開口部の形状は、３つのビームのそれぞれについて円形のレンズが得られるように選択されている。）
【０００６】
単一ビームの電子銃に用いる場合には、長円形の各グリッドが１つのみの孔を有するようにする必要がある。更に、レンズの質を可能な限り最大にするように、この孔は可能な限り大きくすべきである。これらを満足させるために、まず、長円形のグリッドが長円形のビーム通過開口部を有し、グリッド及び開口部の長手方向軸線が互いに一致するような設計を選択した。さらに、これら長手方向軸線が、蛍光体のラインの方向に対しほぼ直交するようにする。（蛍光体のラインの方向を（長方形の）表示スクリーンの長手方向軸線と平行にするのが好ましい。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。）
【０００７】
最大のレンズ直径はＣＲＴのネックの内径により決定されるため、実際には、有効レンズ直径を大きくする空間は殆ど無い。次に、いわゆる分布型主レンズ（ＤＭＬ）を設計に採用する。ＤＭＬは、複数の金属グリッド（少なくとも、第１グリッド、最終グッド及び１つの中間グリッド）を有するレンズであり、これら金属グリッドは（高オーム）分圧器により電気的に接続されており、この分圧器によりレンズの電圧は、これらグリッドに亘って徐々に且つ階歩的に変化させられる。得られる電位分布は、直径の大きな標準的なレンズの分布と類似する。
【０００８】
グリッドやグリッド内の孔の形状を長円形とすることにより、ｙ方向における有効レンズ直径は比較的大きくなるが、ｘ方向における有効レンズ直径は比較的小さくなる。その結果、ｙ方向におけるレンズの屈折力は、ｘ方向におけるレンズの屈折力より弱くなる。つまり、レンズが円形でないことにより、スクリーン上のスポットに非点収差が生じる。本発明は、この問題の解決策を提供するものでもある。本発明の第１の例によれば、この非点収差は、動的非点収差兼フォーカス部（ＤＡＦ）により造られる動的焦点により補正できる。このＤＡＦ部は、例えば、シャドウマスク型の高性能テレビジョンの陰極線管において用いられる電子銃内に存在しているＤＡＦ部のように、主フォーカスレンズのビーム入射側に配置される。
【０００９】
しかし、主レンズにより起こる非点収差を補償するためにＤＡＦ部を用いることには欠点がある。即ち、このことにより、ｙ方向におけるレンズの質をある程度劣化させる。この非点収差を補償するための、より好ましい２つの方法を以下に説明する。
【００１０】
第１の方法は次の通りである。ビームの進行方向でグリッドＧ２の直後に少なくとも１つの追加のグリッドを設けることにより、ｘ−ｚ平面に円柱レンズを形成することができる。この方法の例は図５に示すものである。この円柱レンズの屈折力を適切に調整すると、ＤＭＬにより起こる非点収差を補償する追加のクロスオーバー点が得られる。このために要求されるレンズ作用を達成するために必要な配置を図６の（ａ）に示す。
【００１１】
上述した円柱レンズに弱い四重極を与えることもできる。この四重極の極性は、ｙ−ｚ平面内でビームを発散させてこの平面におけるレンズのフィリング（ ｆｉｌｌｉｎｇ ：レンズの充足率）を増大させるような極性とする必要がある（図６の（ｂ）及び（ｃ）を参照）。レンズのフィリングを大きくすることは、ｙ方向におけるＤＭＬのレンズの質の上で必須なことである。これに応じｘ−ｚ平面における円柱レンズの屈折力を設定する必要がある。或いは又、円柱レンズにより起こる追加のクロスオーバー点の近くに追加の四重極を位置させることができる。この場合は、ｘ−ｚ平面に影響はない。
【００１２】
ｙ−ｚ平面におけるレンズのフィリングを増大させるために弱い四重極を加える代わりに、ｙ−ｚ平面に追加のクロスオーバー点を形成し、このクロスオーバー点の近くでビームの発散を調整することによりレンズのフィリングを調整することもできる。
【００１３】
第２の方法は、ＤＭＬにより引き起こされる非点収差を補償するために磁気四重極を加えることにある。図７に示す好ましい例においては、この磁気四重極を、ラスタにあまり悪影響を及ぼさないようにスクリーンのできるだけ近くに位置させる。これを偏向ユニット一体化するのが有利である。この磁気四重極の正負は、この磁気四重極がｙ−ｚ平面にビームを収束させるように選択する必要がある。このようにすることにより、スクリーン上でのビームの収束を達成すると共に、ｙ方向におけるスポット寸法を良好なものとする。この磁気四重極はｙ−ｚ平面における開口角を増大させるため、この平面でのスポット寸法が小さくなる。この磁気四重極の最適な強さは、スクリーンの位置に依存して決定される。スポットのいかなる擬似的なぼけもＤＡＦにより補償できる。
【００１４】
本発明の上述の及びその他の観点は以下の実施例の説明から明らかとなるであろう。
図１に示すディスプレイ装置はカラー陰極線管１を有する。この陰極線管１は、陰極線管の長手方向軸線ｚに対し垂直に配置した表示窓３と、コーン部４と、ネック部５を有する排気した容器２を具える。このネック部５は、単一の電子ビームを発生する電子銃６を収容している。表示スクリーン１０は、縦方向軸線ｘ及び横方向軸線ｙを有する表示窓３の内面に配置されている。この表示スクリーン１０は、赤、緑及び青で発光する平行な蛍光体のラインを複数有しており、これら蛍光体のラインは表示窓のｘ方向軸線に平行に延在しているのが好ましい。（赤、緑又は青の）蛍光体素子の各群がパターンを形成している。或いは又、表示スクリーンが、黒色マトリクス（黒色パターン）又はカラーフィルタのパターンのような他のパターンを有することもできる。さらに、ビームインデック型の陰極線管内には、インデックス素子を有するパターンが配置されている。電子ビーム８は、表示スクリーン１０に向かう途中で、偏向ユニット１１により表示スクリーン１０にまがたって偏向される。
【００１５】
図１の電子銃６を斜視図でより詳細に図２に示す。図２は、図１における電子銃６の位置を時計方向に９０度以上回転させて示している。電子銃６は、分布型主レンズ（ＤＭＬ）を有する種類のものである。この電子銃６は、電子ビームを発生する三極管部と称される部分５０を有しており、この三極管は、電子源（陰極）Ｃと、しばしばＧ１と称される通常は接地されている電極５１とを有する。更に、電子銃はプレフォーカス部３０を有し、このプレフォーカス部３０は、通常Ｇ２及びＧ３として通常それぞれ示される２つの隣接している電極３１及び３２を有する。これら電極３１及び３２の典型的な動作電位は、それぞれ、４００〜５００Ｖ及び５〜６ｋＶである。これら電極３１及び３２の系により形成される電子光学プレフォーカシングレンズは、電子源Ｃの仮想的な像を形成するもので、この仮想的な像は電子銃のこの後に続く主フォーカシング部内に形成されている主フォーカシングレンズに対する物体として作用する。
【００１６】
本発明の実施例における主フォーカシング部は、第１レンズ電極４１と、最終電極４５と、３つの中間電極４２、４３、４４とを有する主レンズ系４０を具え、動作中はこの主レンズ系４０にまたがって代表的には２５〜３０ｋＶの主レンズ電圧が印加される。この主レンズ電圧は、ＤＭＬ主レンズ系４０の５つの電極４１〜４５に亘って、階段状に徐々に変化するように分配される。この目的の為に、中間電極は、抵抗分圧器４６により相互に接続され、且つこの系の外側の電極４１、４５に接続されている。主レンズ電圧をこのように階段状に徐々に変化するように５つの電極に亘って分配することにより、主レンズ系における隣接電極間での電位の飛躍を制限したものにすることができ、このことは主レンズのレンズ作用に対し極めて好ましい効果を及ぼす。例えば、ビーム電流がより大きい場合でも、レンズ直径を大きくする必要なく、球面収差を適切に抑圧することができる。
【００１７】
電子銃６の各部は、しばしばマルチフォームロッド又はビーディングロッドと称される絶縁性（例えば、ガラス−セラミック）支持体４７により両側で互いに保持され、互いに固定されている。固定手段４８を用い、この支持体４７を僅かに流動状態とする（上昇）温度で、前記電極を絶縁性支持体４７に圧入する。電子銃アセンブリは、更に、放射状に配置した複数の心出しスプリング４９を有し、これにより電子銃６を陰極線管のネック部５内で心出しする。
【００１８】
図３は、単一ビームの電子銃用の分布型主レンズ（ＤＭＬ）の線図である。このレンズは、高オーム分圧器（ブリーダとも呼ばれる）により相互に接続されている多数の金属グリッドからなる。これら（長円形の）グリッド１、２、…ｎは環状の壁部を有しているため、これらは底部や蓋部のない一種の箱を形成している。底部や蓋部の代わりにこれらグリッドは、（長円形の）電子ビーム通過開口部２１、２２…があけられている中間横断部１１、１２、…を有している。グリッド１、２、…ｎには、少なくとも一方の側にフランジが設けられており、これらグリッドの断面は、例えば長方形、長円形等にすることができる。また、電子ビーム通過開口部２１、２２…の断面も、例えば、長方形、長円形等にすることができる。これらグリッドを連結しているマルチフォームロッドは図示していない。ｘ方向よりｙ方向におけるグリッドの物理的寸法が大きいため、ｙ方向におけるレンズの質は、ｘ方向における質よりも優れている。一方、レンズの屈折力はｘ方向よりｙ方向の方が小さい為、スクリーン上に非点収差のスポットが生じる。本発明のレンズは、標準的なカラー電子銃のレンズの向きに対して９０度回転してあることに注意すべきである。ここでは、ｎ≧２の場合を考慮している。
【００１９】
図４は、ＤＭＬが設けられた従来の電子銃の典型的な配置を示す（図４の上部）。レンズの屈折力がｙ方向よりｘ方向でより強いため、これを補償する必要がある。この場合、ＤＡＦ部がこの補償を行う。さらに、対応するレンズモデルを示す（図４の下部）。
【００２０】
ＤＡＦ部は開口を有する２つの電極（図示せず）を具え、（動的）制御電圧をこれら電極の少なくとも一つに印加すると、これら電極間に４極電界が発生する。電極の開口部は、通常長方形であり互いに交差している。どのように電圧を印加するかは、特にこれら開口部の互いの向きに依存する。
【００２１】
図５は、ＤＭＬが設けられている単一ビーム電子銃の配置である（図５の上部）。ＤＭＬにより引き起こされる非点収差は、電子銃の三極管部に近接するｘ−ｚ平面内に円柱レンズを付加することにより補償される。この円柱レンズの目的は、追加のクロスオーバー点（ｃ．ｏ．２）を造ることである。対応するレンズモデルを図５の下部に示す。
【００２２】
図６は、追加のクロスオーバー点をｘ−ｚ平面内に造るために必要なグリッドの構造体の例である。図６の（ａ）に示す構造体は、ｘ方向に円柱レンズを構成する。図６の（ｂ）及び（ｃ）に示す構造体についても同じであるが、これらの場合は、ｙ−ｚ平面内で電子ビームを僅かに発散させるために四極レンズの効果を重畳させる点で相違する。
【００２３】
図７は、ＤＭＬが設けられた単一ビーム電子銃の配置であり、この電子銃においては、ＤＭＬにより引き起こされる非点収差は、偏向コイルの近くに配置されている磁気四重極により補償される。対応するレンズモデルを図７の下部に示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】マスクなしの画像ディスプレイ装置の線図的断面図である。
【図２】図１のディスプレイ装置において使用しているＤＭＬ電子銃の構造の拡大斜視図である。
【図３】単一ビーム型のＤＭＬ電子銃において使用している主レンズ系の線図的斜視図である。
【図４】ｘ−ｚ平面及びｙ−ｚ平面のそれぞれにおける、ＤＡＦ部が設けられた単一ビームＤＭＬ電子銃の配置（図の上部）と、このレンズの特徴（図の下部）とを示す図である。
【図５】ｘ−ｚ平面及びｙ−ｚ平面のそれぞれにおける、円柱レンズが設けられた単一ビームＤＭＬ電子銃の配置（図の上部）と、このレンズの特徴（図の下部）とを示す図である。
【図６】円柱レンズを生ぜしめるための３種の異なるグリッドアセンブリ（ａ、ｂ及びｃ）を示す斜視図である。
【図７】ｘ−ｚ平面及びｙ−ｚ平面のそれぞれにおける、磁気四重極レンズと組合せた単一ビームＤＭＬ電子銃の配置（図の上部）と、このレンズの特徴（図の下部）とを示す図である。
【図８】図７の電子銃に使用する４極磁界を発生するための手段を示す線図である。
【国際公開パンフレット】
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2004516608.tif 000014
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
2004516608.tif 000018
2004516608.tif 000019
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