(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三極部をなすカソード、制御電極及びスクリーン電極と、前記スクリーン電極から順次に設けられて補助レンズを形成する少なくとも一つ以上のフォーカス電極と、前記フォーカス電極中最後のフォーカス電極を取り囲みながら最後のフォーカス電極と主レンズを形成する最後の加速電極を含む電子銃において、
前記最後のフォーカス電極が円筒状のベース部と、前記ベース部の端部に一端が前記ベース部の直径より大きい直径の自由端部を有し、最後の加速電極で取り囲まれるテーパ部とを含んでなったことを特徴とする電子銃。
【請求項２】
前記テーパ部は前記ベース部の端部から延びて一体に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電子銃。
【請求項３】
前記テーパ部のテーパ角度が電子銃の中心軸に対して１０度乃至３０度よりなっていることを特徴とする請求項１に記載の電子銃。
【請求項４】
前記制御電極の電子ビーム通過孔部位の厚さが制御電極電子ビーム通過孔の直径の１０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の電子銃。
【請求項５】
内面に蛍光膜が形成されたスクリーン面を有しネック部を有するファンネル部を具備したバルブと、
前記ネック部に装着されることで、三極部をなすカソード、制御電極及びスクリーン電極と、前記スクリーン電極から順次に設けられて補助レンズを形成する少なくとも一つ以上のフォーカス電極と、前記フォーカス電極中カソードから最端部に位置したフォーカス電極を取り囲みながらこのフォーカス電極と主レンズを形成する最後の加速電極を具備し、前記最後のフォーカス電極が円筒状のベース部と、前記ベース部の端部に一端が前記ベース部の直径より大きい直径の自由端部を有し、最後の加速電極で取り囲まれるテーパ部を含んでなった電子銃と、
前記ネック部とファンネル部の境界部に装着されて電子銃から放出される電子ビームを蛍光膜の各部位に偏向させる偏向ヨークと、
を含んでなったことを特徴とする陰極線管。
【請求項６】
前記テーパ部のテーパ角度が電子銃の中心軸に対して１０度乃至３０度よりなっていることを特徴とする請求項５に記載の陰極線管。
【請求項７】
前記制御電極の電子ビーム通過孔部位の厚さが制御電極電子ビーム通過孔の直径の１０％以上であることを特徴とする請求項５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】
本発明は電子銃とこれを用いた陰極線管に係り、より詳細には単色の画像を形成する単色陰極線管とこれに装着される電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】
単色の画像を形成する陰極線管、特にプロジェクションテレビジョンに用いられる単色陰極線管は、図６に示したようにスクリーン面１１を有し、このスクリーン面１１の内面に蛍光膜１２が形成されたバルブ１０を含む。そして前記バルブ１０のネック部１３には蛍光膜を励起するための電子ビームを放出する電子銃２０が設けられ、バルブ１０のコーン部には電子銃２０から放出された電子ビームを偏向させるための偏向ヨーク３０が設けられる。
【０００３】
前述したような陰極線管は、前記電子銃２０から放出される電子ビームが偏向ヨーク３０により偏向されて蛍光膜に走査されることによって画像を形成する。
【０００４】
このような画像を形成するための構成を有する陰極線管は、カラー画像を形成するプロジェクターの構成時三つが用いられる。即ち、前記プロジェクターは三つの陰極線管により赤色、緑色、青色の画像を各々形成して投射スクリーンで合成することによってカラー画像を形成する。従って投射スクリーンに投影される画像の解像度と輝度を高めるためには陰極線管の輝度を高めるべきである。なぜなら各陰極線管により形成される画像を視聴者が直接見ることではなく投射レンズを通じてスクリーンに投射して見るので、輝度が低い場合鮮明な画像を視聴できなくなる。前記陰極線管の輝度を高めるためには、電子銃から放出される電子ビームの電流密度を高めるべきであり、電子銃を構成する各電極に相対的に高い電圧を印加して電子レンズを構成すべきである。
【０００５】
図７にはこのような電子銃の一例を示した。
【０００６】
図示したような電子銃は米国特許４,９０４,８９８号に開示されているものであって、熱電子を放出するためのカソード２１、制御電極２２及びスクリーン電極２３と、前記スクリーン電極と隣接して設けられ分割された下部フォーカス電極２４及び上部フォーカス電極２５と、前記上部フォーカス電極２５の端部を取り囲む最後の加速電極２６とを具備する。そして最後の加速電極２６と共にメーンレンズを形成する前記上部フォーカス電極２５は円筒状のベース部２５ａと連結されたカップ形状部を有するが、このカップ形状部は短い円筒状部２５ｂと、前記短い円筒状部２５ｂから延びてベース部２５ａと連結されるテーパ部２５ｃとを具備する。
【０００７】
前述したような従来の電子銃は、最後の加速電極２６と上部フォーカス電極２５に所定の電圧が印加されてメーンレンズを形成する。この過程で前記最後の加速電極２６の内部に位置する上部フォーカス電極２５の端部が円筒状部２５ｂとテーパ部２５ｃよりなっているので、最後の加速電極２６の内周面と上部フォーカス電極２５の外周面との間に対応される面積が縮まり、テーパ部と最後の加速電極２６の内周面との間の間隔が広くなって耐電圧特性が向上する。
【０００８】
しかし、前記のような電子銃は、上部フォーカス電極２５のテーパ部２５ｃの端部に円筒状部２５ｂが形成されているので、対応面積を縮めるには限界がある。また、前記円筒状部２５ｂでは最後の加速電極２６との間隔が従来と同じ状態を維持しているので、上部フォーカス電極２５の外周面と最後の加速電極２６との間での高電圧差によるアーク放電の発生を根本的に解決できない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、最後の加速電極と最後のフォーカス電極との間の耐電圧特性を向上させることができ、電子銃のエージング時高圧を印加できるのでエージング時間を縮められる電子銃とこの電子銃を用いた陰極線管を提供することにその目的がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明の電子銃は、三極部をなすカソード、制御電極及びスクリーン電極と、前記スクリーン電極から順次に設けられて補助レンズを形成する少なくとも一つ以上のフォーカス電極と、前記フォーカス電極中最後のフォーカス電極を取り囲みながら最後のフォーカス電極と主レンズを形成する最後の加速電極を含む電子銃において、前記最後のフォーカス電極が円筒状のベース部と、前記ベース部の端部に一端が前記ベース部の直径より大きい直径の自由端部を有し、最後の加速電極で取り囲まれるテーパ部とを含んでなったことを特徴とする。
【００１１】
本発明において、前記テーパ部は前記ベース部の端部から延びて一体に形成されたり、別に制作されてベース部と結合してなされることができる。そして前記テーパ部のテーパ角度は電子銃の軸と１０度乃至３０度になすようにすることが望ましい。また本発明において、前記制御電極の電子ビーム通過孔部の厚さを制御電極電子ビーム通過孔の直径の１０％以上に形成することが望ましい。
【００１２】
そして本発明に係る陰極線管は、内面に蛍光膜が形成されたスクリーン面を有しネック部を有するファンネル部を具備したバルブと、前記ネック部に装着されることで、三極部なすカソード、制御電極及びスクリーン電極と、前記スクリーン電極から順次に設けられて補助レンズを形成する少なくとも一つ以上のフォーカス電極と、前記フォーカス電極中カソードから最端部に位置するフォーカス電極を取り囲みながらこのフォーカス電極と主レンズを形成する最後の加速電極を具備し、前記フォーカス電極中最後のフォーカス電極が円筒状のベース部と、前記ベース部の端部に一端が前記ベース部の直径より大きい直径の自由端部を有し、最後の加速電極で取り囲まれるテーパ部を含んでなった電子銃と、前記ネック部とファンネル部の境界部に装着されて電子銃から放出される電子ビームを蛍光膜の各部位に偏向させる偏向ヨークとを含んでなったことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明に係る電子銃とこの電子銃を用いた陰極線管の望ましい実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
本発明に係る電子銃とこの電子銃を用いた陰極線管、即ち、プロジェクターの赤、青、緑色画像中一つの画像を形成するための陰極線管の一実施の形態を図１に示した。
【００１５】
図示したように、陰極線管はバルブ４０を具備するが、前記内部に蛍光膜４１が形成されたスクリーン面４２とネック部４３ａを有するファンネル部４３とを含む。そして前記ネック部４３ａには前記蛍光膜４１を励起するための電子ビームを放出する電子銃５０が設けられ、前記ファンネル部４３には前記電子銃５０から放出される電子ビームを蛍光膜４１の各部位に走査するための偏向ヨーク６０が設けられる。
【００１６】
前記電子銃５０は、図２に示したように前置三極部をなすカソード５１、制御電極５２及びスクリーン電極５３と、補助レンズをなす少なくとも一つ以上のフォーカス電極５４、５５と、前記フォーカス電極５４、５５中カソード５１から一番遠く離れているフォーカス電極５５(以下、最後のフォーカス電極という)と隣接して設けられて主レンズをなす最後の加速電極５６とを含む。
【００１７】
ここで、前記制御電極５２とスクリーン電極５３は円筒状または板状の電極よりなり、フォーカス電極５４は円筒状よりなされることができる。そして前記最後のフォーカス電極５５は円筒状のベース部５５ａと、前記ベース部５５ａの端部にベース部５５ａの直径より大きい直径の端部を有するテーパ部５５ｂとを含む。前記テーパ部５５ｂはベース部５５ａの端部から延びて一体型に形成でき、別の部材で製作してベース部材５５ａと接合して形成できる。前記テーパ部５５ｂを別の部材で製作して接合する場合には、テーパ部５５ｂの底部(bottom)とベース部５５ａの端部にフランジ部を形成して相互接合することが望ましい。前記テーパ部５５ｂのテーパ角度は電子銃の中心軸に対して１０度乃至３０度をなすようにすることが望ましい。
【００１８】
そして、上記のように最後のフォーカス電極５５に単一のテーパ部５５ｂが形成され主レンズの直径が多少小さくなる場合があるが、これを勘案して図３に示したように前記制御電極５２の電子ビーム通過孔５２Ｈの形成部位の厚さＴを電子ビーム通過孔直径Ｄの１０％以上に形成することが望ましい。
【００１９】
前記最後の加速電極５６は、前記ベース部５５ａの端部とテーパ部５５ｂを取り囲む円筒状に形成されるが、ベース部５５ａ側の端部は最後のフォーカス電極５６の端部の直径より小さな直径で形成される。
【００２０】
そして、前述したように、電子銃を構成する各電極は一対のガラスビード５７により位置固定され、前記各電極はステム７０に支持されたリードピン７１と導電性コネクタ７２により連結される。
【００２１】
前述したように構成された本発明に係る電子銃とこの電子銃を採用した陰極線管は、各電子銃５０のカソード５１と各電極５２〜５６に所定の電圧が印加されることによって電極間、即ちスクリーン電極５３とフォーカス電極５４との間にはプリフォーカスレンズが形成され、前記フォーカス電極５４と最後のフォーカス電極５５との間には補助集束レンズが形成され、前記最後のフォーカス電極５５と最後の加速電極５６との間には主レンズが形成される。
【００２２】
上記のように各電極に電圧を印加して電子レンズを形成する過程で、カソード５１から放出された電子ビームの加速力と集束力を高めるためには、電子レンズを形成する電極間の電圧差を大きくする。例えば、主レンズを形成する最後のフォーカス電極５５と最後の加速電極５６との間の電圧差は２０Ｋｖ以上になるが、この場合高い電圧差により絶縁破壊が起きて最後のフォーカス電極５５と最後の加速電極５６との間にアークが発生する。しかし、前記電子銃の最後のフォーカス電極５５のベース部５５ａにはテーパ部５５ｂが形成されているので、最後の加速電極５６の内周面と最後のフォーカス電極５５の外周面との間に対応される面積を縮めることができてこれら間に絶縁破壊が起きることを防止できる。
【００２３】
特に、前記テーパ部５５ｂのテーパ角度は、電子銃の中心に対して１０度乃至３０度で形成されているので、最後の加速電極５６の内周面とテーパ部５５ｂの端部との間隔が十分に確保される。前記データ部の角度を１０乃至３０度で形成する場合、主レンズの口径が小さくなることによって主レンズの球面収差により電子ビームスポットサイズが多少大きくなる傾向があるが、本発明者のシミュレーションの結果、主レンズの収差は大きく増加せず、電子ビームスポットサイズも中、低電流領域であまり大きくならないことが分かった。
【００２４】
即ち、図４に示したように、最後のフォーカス電極にテーパ部と円筒部が形成された場合、電子ビームスポットのサイズ(グラフＡ)は低電流領域で相対的に大きくなり、高電流領域では多少大きくなることが分かり、最後のフォーカス電極５５にテーパ部５５ｂだけを形成する場合中低電流領域では電子ビームスポットサイズ(グラフＢ)が相対的に小さくなり高電流領域では多少大きくなることが分かった。
【００２５】
そして、最後のフォーカス電極５５に単一のテーパ部５５ｂを形成し、制御電極５２の電子ビーム通過孔５２Ｈの厚さＴを電子ビーム通過孔直径Ｄの１０％以上に形成した場合、図４に示したように低電流領域及び高電流領域で電子ビームスポットのサイズ(図４グラフＣ、図５グラフＥ)が顕著に小さくなることが分かった。本発明者の実験によれば、制御電極５２の電子ビーム通過孔５２Ｈの厚さＴを電子ビーム通過孔直径Ｄの１０％以下にする場合にはむしろ電子ビームスポットのサイズ(図５のグラフＦ)が大きくなることが分かった。このような作用は図３に示したように制御電極５２の厚さＴを厚く形成すれば、カソード５１の電子放出部の縁部から放出された電子ビームＢＥのクロスオーバー点Ｐの位置がカソード５１側に移動してスクリーン電極５３とフォーカス電極５４との間に形成されるプリフォーカスレンズへの電子ビーム入射角が大きくなり、さらには主レンズに入射される電子ビームの入射角が小さくなって電子ビームのスポットサイズが小さくなる。
【００２６】
前述したように、電子レンズが形成された状態で前記カソードから放出された熱電子、即ち電子ビームは各電子レンズを通過しながら集束及び加速されて蛍光膜にランディングされることによって画像を形成する。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子銃とこの電子銃を採用した陰極線管は、最後のフォーカス電極と最後の加速電極の高い電圧差による絶縁破壊を防止できるので耐電圧特性を向上させることができ、特に耐電圧特性の向上で高圧エージングが可能でエージングにかかる時間を短縮できる利点を有する。
【００２８】
本発明は図面に示した一実施の形態を参考として説明したが、これは例示的なことに過ぎなく、本技術分野の通常の知識を有する者であればこれより多様な変形及び均等な他の実施の形態ができることを理解するはずである。従って、本発明の真の技術的な保護範囲は特許請求範囲の技術的思想により決まるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る陰極線管の一部切除斜視図。
【図２】本発明に係る電子銃の一部切除側面図。
【図３】電子銃の三極部を抜粋して示す一部切除斜視図であって、電子ビームの軌跡を可視化して示す図である。
【図４】電流と電子ビームサイズの関係を示すグラフ。
【図５】電流と電子ビームサイズの関係を示すグラフ。
【図６】従来の陰極線管の断面図。
【図７】従来の陰極線管用電子銃を示す一部切除側面図。
【符号の説明】
４０  バルブ
５０  電子銃
５１  カソード
５５  最後のフォーカス電極
５６  最後の加速電極
６０  偏向ヨーク
【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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