JP2007200565A - カラー受像管装置用電子銃及びカラー受像管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主レンズの蛍光体スクリーン側に形成される正の非点収差の強さを変えたときの、両サイド電子ビームに作用する主レンズの中心位置の変化や、両サイド電子ビームに作用する主レンズの強度とセンター電子ビームに作用する主レンズの強度とのバランスの変化を抑制する。
【解決手段】互いに対向し且つ離間する集束電極２０及び最終加速電極３０が主レンズを形成する。最終加速電極には遮蔽カップ４０が接続されている。集束電極の外周電極２１内には電子ビーム通過孔が形成された垂直電極板２２が配置されている。最終加速電極の外周電極３１内には、３電子ビームのそれぞれを垂直方向に独立して挟むように、遮蔽カップの底面４１に集束電極に向かって立設された三対の衝立状の水平電極板３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒが配設されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、カラー受像管装置に搭載される電子銃に関する。また、本発明は、この電子銃を備えたカラー受像管装置に関する。

一般にカラー受像管装置は、パネルおよびこのパネルに一体に接合されたファンネルからなる外囲器を有する。ファンネルのネック内に配置された電子銃のカソードから放出される３本の電子ビームは、電子銃によりフォーカスされて、シャドウマスクの電子ビーム通過孔を通過して、パネル内面に形成された蛍光体スクリーン（または画面）のほぼ中央に各々のスポットを形成する。同時に、３本の電子ビームは、電子銃により蛍光体スクリーンのほぼ中央にほぼコンバーゼンスされる。この電子銃による３本の電子ビームの蛍光体スクリーンのほぼ中央でのコンバーゼンスをスタティックコンバーゼンス（以下、「ＳＴＣ」という）という。蛍光体スクリーンのほぼ中央での３本の電子ビームのコンバーゼンスは、ネックの外側に設けられた、それぞれ２極、４極、６極の磁界を発生する３つのコンバーゼンスヨーク（ＣＹ）によってより完全なものとなる。そして、これら３本の電子ビームはファンネルの外側に装着された偏向装置が発生する水平および垂直偏向磁界により偏向され、水平及び垂直方向に走査されることにより、カラー画像が表示される。

このようなカラー受像管装置において、３本の電子ビームが蛍光体スクリーン全域でコンバーゼンスするセルフコンバーゼンスを実現するために、一般に、偏向装置の水平偏向磁界はピンクッション状に、垂直偏向磁界はバレル状に歪んでいる（以下、このような偏向磁界を「セルフコンバーゼンス磁界」という）。このため、偏向磁界を通過する際、３本の電子ビームは、水平方向には発散レンズ作用を、垂直方向には集束レンズ作用をそれぞれ受ける。このように、水平方向よりも垂直方向で強い集束レンズ作用を負の非点収差という。

一般に、電子銃によって蛍光体スクリーン上に形成されるスポットの径は、カソードから放出された電子ビームが蛍光体スクリーンに到達するまでの間に通過するレンズ系のレンズ倍率が小さいほど縮小化される。レンズ系に向かって出射する電子ビームの出射角度をθｏ、この出射時の電位をＶｏ、蛍光体スクリーンに入射する電子ビームの入射角度をθｉ、この入射時の電位をＶｉとすると、電子ビームがカソードから放出された後、蛍光体スクリーンに到達するまでの間に通過するレンズ系のレンズ倍率Ｍは、
Ｍ＝（ｔａｎθｏ／ｔａｎθｉ）・（Ｖｏ／Ｖｉ）^(1/2)
で表される。

電子ビームが偏向されて、セルフコンバーゼンス磁界により負の非点収差が発生すると、蛍光体スクリーンへ入射する電子ビームの水平方向での入射角度は小さくなり、垂直方向での入射角度は大きくなる。その結果、水平方向にはレンズ倍率が大きくなることによりスポット径が拡大され、垂直方向には逆にレンズ倍率が小さくなることによりスポット径が縮小される。同時に、垂直方向の集束レンズ作用が強くなりすぎて、垂直方向にオーバーフォーカス状態となる。このセルフコンバーゼンス磁界の負の非点収差は偏向角度とともに増大するので、スポット径への影響は特に蛍光体スクリーン周辺において顕著である。その結果、蛍光体スクリーン周辺において、電子ビームスポットが水平方向を長軸とする横長扁平形状となって、スポットの水平方向径が拡大されることにより水平方向解像度が低下し、且つ、スポットの垂直方向径が縮小されることによりモアレが発生するといった課題がある。この課題は、近年のようなパネルのフラット化、偏向角の拡大化により、ますます深刻になっている。

そのため、蛍光体スクリーン上で解像度の高い画像を描くためには、電子銃によって、スポットの水平方向径を縮小し、且つ、垂直方向径を拡大する必要がある。

図１６は、特許文献１に示された電子銃の主レンズ部付近の水平方向断面図である。集束電極１２０と最終加速電極１３０とが互いに離間して管軸方向に対向して設けられ、最終加速電極１３０の蛍光体スクリーン側端に遮蔽カップ１４０が接続されている。遮蔽カップ１４０はカップ形状を有し、その底面１４１には、３本の電子ビームの各々が通過する３個の開口（電子ビーム通過孔）１４３Ｂ，１４３Ｇ，１４３Ｒが水平方向（インライン状）設けられている。この底面１４１は最終加速電極１３０の蛍光体スクリーン側端に接続されている。最終加速電極１３０は筒状電極１３１よりなる。集束電極１２０は、３本の電子ビームを取り囲む筒状電極１２１と、筒状電極１２１の最終加速電極１３０側端より後退した位置に設けられた、管軸に対して垂直な垂直電極板１２２とからなる。垂直電極板１２２には、３本の電子ビームの各々が通過する３個の開口（電子ビーム通過孔）１２３Ｂ，１２３Ｇ，１２３Ｒが水平方向（インライン状）に形成されている。最終加速電極１３０の内部には、水平方向及び管軸とほぼ平行な衝立状の一対の水平電極板１３２が設けられている。一対の水平電極板１３２は、遮蔽カップ１４０の底面１４１の集束電極１２０側の面に、３個の開口１４３Ｂ，１４３Ｇ，１４３Ｒを上下に挟むように、集束電極１２０に向かって立設されている。

一対の水平電極板１３２により、主レンズの蛍光体スクリーン側において、水平方向よりも垂直方向で発散レンズ作用が強い、つまり、水平方向には集束レンズ作用を有し、垂直方向には発散レンズ作用を有する正の非点収差が発生する。このような正の非点収差が主レンズの蛍光体スクリーン側で発生すると、蛍光体スクリーンに対する電子ビームの入射角度は、水平方向で大きくなり、垂直方向で小さくなる。従って、水平方向のレンズ倍率が小さくなるので、水平方向のスポット径は縮小され、垂直方向のレンズ倍率が大きくなるので、垂直方向のスポット径は拡大される。その結果、蛍光体スクリーン周辺においてセルフコンバーゼンス磁界によって形成される、水平方向を長軸とする横長扁平形状のスポットを真円形状に近づけることができるので、水平解像度を向上させるとともに、モアレを低減できる。
特開２００１−３５７７９６号公報

この従来の電子銃を画面サイズや偏向角度が異なるカラー受像管装置に転用するためには、または、最適スポット径が得られる画面上の位置の変更を行うためには、主レンズの蛍光体スクリーン側に発生する上記の正の非点収差の強さを変えることが有効である。一対の水平電極板１３２の高さ（管軸方向の寸法）を変えると、この正の非点収差の強さを変えることができるが、同時に、両外側の電子ビーム（以下、「サイド電子ビーム」という）に作用する主レンズの中心位置が変化したり、両サイド電子ビームに作用する主レンズの強度と中央の電子ビーム（以下、「センター電子ビーム」という）に作用する主レンズの強度とのバランスが変化したりすることによって、両サイド電子ビームの軌道が変化してＳＴＣ特性が変化したり、蛍光体スクリーン上に形成されるスポット形状が水平方向の一方の側にコマ状のヘイズを伴った左右非対称になったりするという課題があった。

これは、一対の水平電極板１３２が３本の電子ビームに共通しているので、正の非点収差の強さを変えるために一対の水平電極板１３２の高さを変えると、センター電子ビームに作用する電界と両サイド電子ビームに作用する電界とが同時に変化してしまうからである。

スポットに左右非対称成分が発生すると、水平方向のスポット径が拡大されるので、水平解像度が低下する。また、ＳＴＣ特性の変化はカラー受像管装置のネックに設けられたコンバーゼンスヨークの４極磁界を調整することで補正できるが、この時、両サイド電子ビームが所定の軌道からズレてしまう。従って、この両サイド電子ビームの軌道のズレに対応するように、偏向装置や、蛍光体スクリーンの蛍光体を露光法により所定の位置に塗布形成する際に使用される露光レンズなどの設計を変更する必要が生じ、これを行うために膨大な設計のリードタイムと費用が発生するという課題があった。

また、一対の水平電極板１３２が３本の電子ビームに共通しているので、電子ビームを水平及び垂直方向に偏向するために偏向装置が発生する水平及び垂直方向の交番磁界によって、一対の水平電極板１３２に渦電流が発生する。この渦電流によって生じる磁界によって電子ビーム軌道が変化して、コンバーゼンス特性が変わったり、電子ビームが主レンズの中心を通らなくなることによりスポット形状が非対称形状になるという課題があった。

本発明のカラー受像管装置用電子銃は、ファンネルのネック内に配設され、前記ファンネルの大径側端と接合されたパネルの内面に形成された蛍光体スクリーンに向かって、水平方向に配列されたセンター電子ビーム及びこの両側の一対のサイド電子ビームからなる３電子ビームを放出するインライン型電子銃である。

前記電子銃は前記３電子ビームの進行方向に沿って、集束電極、最終加速電極、及び遮蔽カップをこの順に備える。

前記集束電極と前記最終加速電極とは互いに対向し且つ離間して配置されて主レンズを形成する。

前記集束電極は、前記３電子ビームを取り囲む外周電極と、前記集束電極の前記外周電極の前記最終加速電極側端より後退した位置に設けられた、前記３電子ビームの進行方向に対して垂直な垂直電極板とを備え、前記集束電極の前記垂直電極板には前記３電子ビームが通過する少なくとも１つの電子ビーム通過孔が形成されている。

前記最終加速電極は、前記３電子ビームを取り囲む外周電極を備える。

前記遮蔽カップはカップ形状を有し、その底面に前記３電子ビームが通過する少なくとも１つの電子ビーム通過孔が形成されており、前記底面が前記最終加速電極の前記外周電極の前記蛍光体スクリーン側端に接続されている。

前記最終加速電極の前記外周電極の内部には、前記３電子ビームのそれぞれを垂直方向に独立して挟むように、前記遮蔽カップの前記底面に前記集束電極に向かって立設された三対の衝立状の水平電極板が配設されている。

本発明のカラー受像管装置は、上記の本発明の電子銃を備える。

本発明によれば、主レンズの蛍光体スクリーン側に正の非点収差が発生するので、水平方向のスポット径が縮小され、垂直方向のスポット径が拡大される。従って、蛍光体スクリーン周辺においてセルフコンバーゼンス磁界によって形成される、水平方向を長軸とする横長扁平形状のスポットを真円形状に近づけることができる。

また、両サイド電子ビームに作用する主レンズの中心位置が変化することなく、且つ、両サイド電子ビームに作用する主レンズの強度とセンター電子ビームに作用する主レンズの強度とのバランスが変化が変化することなく、上記の正の非点収差の強さを変えることができる。

更に、電子ビームを水平及び垂直方向に偏向するために偏向装置が発生する交番磁界によって水平電極板に発生する渦電流を低減することができるので、この渦電流に起因するコンバーゼンス特性の劣化（以下、「ミスコンバーゼンス」という）や非対称なスポット形状が生じにくい。

本発明の上記のカラー受像管装置用電子銃において、前記センター電子ビームを垂直方向に挟む一対の前記水平電極板と、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板とは、前記３電子ビームの進行方向の高さが互いに異なっていても良い。

具体的には、前記センター電子ビームを垂直方向に挟む一対の前記水平電極板は、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板よりも、前記３電子ビームの進行方向の高さが高くても良い。

あるいは、前記センター電子ビームを垂直方向に挟む一対の前記水平電極板は、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板よりも、前記３電子ビームの進行方向の高さが低くても良い。

また、前記センター電子ビームを垂直方向に挟む一対の前記水平電極板の前記３電子ビームの進行方向の高さは、水平方向において一定でなくても良い。

また、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板の前記３電子ビームの進行方向の高さは、水平方向において一定でなくてもよい。

前記センター電子ビームを垂直方向に挟む一対の前記水平電極板と、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板とは、その垂直方向間隔が互いに異なっていても良い。

具体的には、前記センター電子ビームを垂直方向に挟む一対の前記水平電極板は、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板よりも、その垂直方向間隔が狭くても良い。

あるいは、前記センター電子ビームを垂直方向に挟む一対の前記水平電極板は、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板よりも、その垂直方向間隔が広くても良い。

また、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板の垂直方向間隔は、前記センター電子ビームを垂直方向に挟む前記一対の水平電極板側端とその反対側端とで互いに異なっていても良い。

具体的には、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板の垂直方向間隔は、前記センター電子ビームを垂直方向に挟む前記一対の水平電極板側端の方がその反対側端よりも狭くても良い。

あるいは、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板の垂直方向間隔は、前記センター電子ビームを垂直方向に挟む前記一対の水平電極板側端の方がその反対側端よりも広くても良い。

以下、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。

図１は発明の一実施形態に係るカラー受像管装置の断面図である。カラー受像管装置は、漏斗状のファンネル２と、ファンネル２の大径側端に一体に接合されたパネル１とからなる外囲器を有している。パネル１の内面には、青色、緑色、赤色にそれぞれ発光する三色の蛍光体層からなる蛍光体スクリーン（または、画面）３が形成されている。この蛍光体スクリーン３に対向して、多数の電子ビーム通過孔が形成されたシャドウマスク４がパネル１の内壁に取り付けられている。ファンネル２のネック５内には電子銃６が配置されている。電子銃６の電子ビーム発生部を構成するカソードから放出された、青色、緑色、赤色にそれぞれ対応した３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒは電子銃６の電極によって蛍光体スクリーン３のほぼ中央８にフォーカスされると同時に、ほぼコンバーゼンスされる。蛍光体スクリーンのほぼ中央での３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒのコンバーゼンスは、ネック５の外側に設けられた、それぞれ２極、４極、６極の磁界を発生する３つのコンバーゼンスヨーク（ＣＹ）９によって完全なものとなる。そして、これら３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒは、ファンネル２の外側であって、その径大部とネック５との間の領域に装着された偏向装置１０が発生する水平および垂直偏向磁界により偏向され、水平及び垂直方向に走査されることにより、カラー画像が表示される。

電子銃６の主レンズは図２に示すように、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒの進行方向に沿って、隣り合い且つ離間して配置された集束電極２０及び最終加速電極３０により形成される。最終加速電極３０の蛍光体スクリーン側端には遮蔽カップ４０が接続されている。説明の便宜のため、カラー受像管の管軸をＺ軸、Ｚ軸と直交し、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒの配列方向（すなわち水平方向）と平行な軸をＸ軸、Ｚ軸及びＸ軸と直交する方向（すなわち垂直方向）の軸をＹ軸とする。

集束電極２０は、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒを取り囲む筒状の外周電極２１と、外周電極２１の最終加速電極３０側端よりも後退した位置に設けられた、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒの進行方向（すなわちＺ軸）に対して垂直な垂直電極板２２とからなる。図３は、図２のIII−III線において矢印方向から見た集束電極２０の正面図である。外周電極２１のＺ軸と垂直な面での断面形状は、Ｘ軸方向を長手方向とする略長円（陸上競技のトラック形状）である。垂直電極板２２には、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒの各々が通過する３個の開口（電子ビーム通過孔）２３Ｂ，２３Ｇ，２３ＲがＸ軸方向に並んで形成されている。

最終加速電極３０は、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒを取り囲む筒状の外周電極３１と外周電極３１内に配置された後述する三対の水平電極板３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒとからなる。外周電極３１のＺ軸と垂直な面での断面形状は、Ｘ軸方向を長手方向とする略長円（陸上競技のトラック形状）である。

遮蔽カップ４０はカップ形状を有し、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒの進行方向（すなわちＺ軸）に対して垂直なその底面４１が最終加速電極３０の外周電極３１の蛍光体スクリーン３側端に接続されている。図２及び図４に示すように、底面４１には３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒが通過する３つの開口（電子ビーム通過孔）４３Ｂ，４３Ｇ，４３Ｒが設けられている。底面４１の集束電極２０側の面には、３つの開口４３Ｂ，４３Ｇ，４３ＲをＹ軸方向に挟むように、ＸＺ面（Ｘ軸及びＺ軸を含む面）と平行な三対の衝立状の水平電極板３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒが集束電極２０に向かって立設されている。即ち、三対の水平電極板３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒは、３電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒにそれぞれ対応してこれをＹ軸方向に独立して挟むように配設されている。

集束電極２０には６〜９ｋＶ程度の一定のフォーカス電圧が、最終加速電極３０及び遮蔽カップ４０には２５〜３５ｋＶ程度の一定のアノード電圧（高電圧）がそれぞれ印加される。これにより、集束電極２０側に集束レンズ、最終加速電極３０側に発散レンズが生成され、これらの合成電界が主レンズ５０（後述する図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照）を形成する。

遮蔽カップ４０の底面４１に立設された三対の水平電極板３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒは最終加速電極３０に電気的に接続されおり、上記アノード電圧が印加される。従って、最終加速電極３０の外周電極３１内へのフォーカス電圧の浸透がＹ軸方向においてのみ抑えられるので、上記発散レンズの作用は垂直方向においてのみ強められる。従って、主レンズ５０の蛍光体スクリーン３側に、水平方向よりも垂直方向で発散レンズ作用が強い正の非点収差が発生する。この正の非点収差は、図５（Ａ）に示すように水平方向には相対的に集束レンズ５１ａとして作用し、図５（Ｂ）に示すように垂直方向には相対的に発散レンズ５１ｂとして作用する。

正の非点収差５１ａ，５１ｂが主レンズ５０の蛍光体スクリーン３側に発生すると、図５（Ａ）に示すように水平方向では蛍光体スクリーン３に対する電子ビームの入射角度αＨが大きくなり、図５（Ｂ）に示すように垂直方向では蛍光体スクリーン３に対する電子ビームの入射角度αＶが小さくなる。従って、レンズ倍率は、水平方向では小さくなり、垂直方向で大きくなる。よって、蛍光体スクリーン３上に形成される電子ビームスポット径は水平方向で縮小され、垂直方向で拡大される。その結果、特に蛍光体スクリーン３の周辺においてセルフコンバーゼンス磁界の負の非点収差によって形成される、水平方向に拡大され、垂直方向に縮小された横長扁平形状のスポットを真円形状に近づけることができる。

以上は、特許文献１に記載された、水平方向のスポット径を縮小し、垂直方向のスポット径を拡大するという主レンズ部の効果と同様である。

本発明は、従来の電子銃とは異なる後述する構成を備えることにより、主レンズ５０の蛍光体スクリーン３側に発生する正の非点収差５１ａ，５１ｂの強さを変えても、サイド電子ビームに作用する主レンズの中心位置の変化が抑制され、且つ、両サイド電子ビームに作用する主レンズの強度とセンター電子ビームに作用する主レンズの強度とのバランスの変化の発生が抑制され、更に、電子ビームを水平及び垂直方向に偏向するために偏向装置１０が発生する交番磁界によって水平電極板３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒに渦電流が発生するのが抑制される。

電子ビームの偏向に同期して電子銃内に４極レンズを発生し、この４極レンズの強さを変化させることのできるダイナミックフォーカスタイプの電子銃（ＤＡＦ電子銃）を搭載したカラー受像管装置では、主レンズ５０の蛍光体スクリーン３側に発生する正の非点収差５１ａ，５１ｂの強さを頻繁に調整する必要はない。しかし、電子銃内の４極レンズが電子ビームの偏向とは無関係である電子銃（ＮｏｎＤＡＦ電子銃）を搭載したカラー受像管装置では、画面サイズや偏向角度、または、最適スポット径が得られる画面上の位置に応じて正の非点収差５１ａ，５１ｂの強さを頻繁に調整する必要がある。この時、簡単に正の非点収差５１ａ，５１ｂの強さを変化させることができ、かつ、サイド電子ビームに作用する主レンズの中心位置が変化せず、且つ、両サイド電子ビームに作用する主レンズの強度とセンター電子ビームに作用する主レンズの強度とのバランスが変化しないことが必要である。

例えば、図６に示すように、Ｚ軸上にセンター電子ビームに作用する合成主レンズ５０Ｇが形成され、Ｚ軸から距離Ｓｃだけ離れた位置に赤の蛍光体層を射突するサイド電子ビーム７Ｒに作用する合成主レンズ５０Ｒが形成されており、蛍光体スクリーン３のほぼ中央８で３本の電子ビームがコンバーゼンスしてほぼ円形のスポット１１が形成される場合を考える。ここで、合成主レンズ５０Ｇ，５０Ｒとは、主レンズ５０とこれより蛍光体スクリーン３側に形成される正の非点収差（集束レンズ）５１ａ（図５（Ａ）参照）との合成レンズである。この場合において、赤の蛍光体層を射突するサイド電子ビーム７Ｒに作用する合成主レンズ５０Ｒの位置が、Ｚ軸から距離がＳｃ’（Ｓｃ’＞Ｓｃ）だけ離れた二点鎖線５０Ｒ’に変化すると、赤の蛍光体層を射突するサイド電子ビーム７Ｒの軌道が破線のように変化して、蛍光体スクリーン３の中央８に到達せず、ＳＴＣ特性が変化する。更に、このサイド電子ビーム７Ｒは、蛍光体スクリーン３上に、高輝度のコア１２ａに対して水平方向の一方の側にコマ状の低輝度のヘイズ１２ｂを伴った左右非対称のスポット１２を形成する。図６は、２つのサイド電子ビームのうちの一方のサイド電子ビーム７Ｒについて説明したが、他方のサイド電子ビーム７Ｂについても同様の現象が発生する。また、図６ではサイド電子ビームに作用する合成主レンズの中心位置が変化する場合を示したが、両サイド電子ビームに作用する合成主レンズの強度とセンター電子ビームに作用する合成主レンズの強度とのバランスが変化した場合にも同様の現象が発生する。

図６に示した左右非対称のスポット１２は水平方向のスポット径を拡大させ、水平解像度を低下させる。また、ＳＴＣ特性の変化はＣＹ９の４極磁界を調整することで補正できるが、この時、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂが所定の軌道からズレてしまう。従って、この両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂの軌道のズレに対応するように、偏向装置１０や、蛍光体スクリーン３の蛍光体を露光法により所定の位置に塗布形成する際に使用される露光レンズなどの設計を変更する必要が生じる。この設計変更は正の非点収差５１ａ，５１ｂの強さを変更する度ごとに行う必要があるため、膨大な設計のリードタイムと費用が発生する。

従来の主レンズ部では、一対の水平電極板１３２が３本の電子ビーム７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに共通であるので、集束電極１２０側から見た最終加速電極１３０内に形成される電界１３５の分布形状は、図７に示すように、Ｘ軸方向を長手方向とする略長円（陸上競技のトラック形状）である。従って、主レンズの蛍光体スクリーン側に発生する正の非点収差の強さを変えるために一対の水平電極板１３２の高さを変えると、センター電子ビーム７Ｇに作用する電界と両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する電界とが同時に変化する。従って、図６に示したように、サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する合成主レンズ５０Ｒ，５０ＢのＺ軸からの距離Ｓｃが変化したり、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する合成主レンズ５０Ｒ，５０Ｂの強度とセンター電子ビーム７Ｇに作用する合成主レンズ５０Ｇの強度とのバランスが変化したりしてしまう。

これに対して、本発明の主レンズ部では、三対の水平電極板３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒが、３電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒにそれぞれ対応して独立して配設されている。従って、センター電子ビーム７Ｇを垂直方向に挟む一対の水平電極板３２Ｇと、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂを垂直方向に挟む二対の水平電極板３２Ｒ，３２Ｂとを、それぞれ独立に最適に設計することができる。この結果、集束電極２０側から見た最終加速電極３０内に形成される電界３５の分布を、例えば図８に示すように、水平方向において３電子ビーム７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの通過領域ごとに容易に異ならせることができる。従って、主レンズ５０の蛍光体スクリーン３側に発生する正の非点収差５１ａ，５１ｂの強さを変えても、図６に示したように、サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する合成主レンズ５０Ｒ，５０ＢのＺ軸からの距離Ｓｃが変化したり、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する合成主レンズ５０Ｒ，５０Ｂの強度とセンター電子ビーム７Ｇに作用する合成主レンズ５０Ｇの強度とのバランスが変化したりすることがない。

また、従来の主レンズ部では、一対の水平電極板１３２が３本の電子ビーム７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに共通であるので、３本の電子ビーム７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを水平及び垂直に走査するための偏向装置が発する交番磁界により、一対の水平電極板１３２に渦電流が発生しやすい。一対の水平電極板１３２に渦電流が発生すると、不要な磁界が生成され、この磁界によって電子ビームの軌道が曲げられる。これによって、ミスコンバーゼンスが生じたり、電子ビームが主レンズ５０の中心を通過しないことによりスポット形状が非対称に歪んで解像度が劣化したりする。

これに対して、本発明では３本の電子ビーム７Ｒ，７Ｇ，７Ｂにそれぞれ対応して上下の水平電極板がそれぞれ３分割されているので、個々の水平電極板に渦電流が発生しにくい。従って、水平電極板に発生する渦電流に起因するミスコンバーゼンスや非対称なスポット形状が生じにくい。

以下に、シミュレーションの一例を示す。

従来の電子銃の一例を示す。この電子銃の主レンズ部の電極構成は図７、図１６に示す通りである。図１６において、一対の水平電極板１３２の３電子ビームの進行方向（Ｚ軸方向）に沿った高さは、センター電子ビーム７Ｇに対応する位置でＨｃ＝４．４［ｍｍ］、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに対応する位置でＨｓ＝４．３［ｍｍ］とした。一対の水平電極板１３２のインライン方向（Ｘ軸方向）の幅はｌａ＝１８．０［ｍｍ］、センター電子ビーム７Ｇに対応する部分のインライン方向（Ｘ軸方向）の幅はｌｃ＝５．０［ｍｍ］とした。図７に示す一対の水平電極板１３２の垂直方向（Ｙ軸方向）間隔はＷ＝６．５［ｍｍ］とした。このとき、主レンズ部において３電子ビーム７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに作用する正の非点収差の強さはそれぞれ２００Ｖであった。また、サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する主レンズの中心位置のＺ軸からの距離（図６参照）はＳｃ＝５．３７［ｍｍ］であった。

これに対して、一対の水平電極板１３２の３電子ビームの進行方向に沿った高さを、センター電子ビームに対応する位置でＨｃ＝５．２５［ｍｍ］、両サイド電子ビームに対応する位置でＨｓ＝５．１５［ｍｍ］に変更し、これ以外の幅ｌａ，ｌｃ及び垂直方向間隔Ｗを上記と同じにした場合、主レンズ部において３電子ビーム７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに作用する正の非点収差の強さはそれぞれ８５０Ｖとなった。また、サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する主レンズの中心位置のＺ軸からの距離（図６参照）はＳｃ＝５．５８［ｍｍ］であった。

このように、一対の水平電極板１３２の３電子ビームの進行方向（Ｚ軸方向）に沿った高さを変えることで、３電子ビーム７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに作用する正の非点収差の強さが一様に変化し、且つ、サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する主レンズの中心位置のＺ軸からの距離Ｓｃ（図６参照）も変化した。

サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する主レンズの中心位置のＺ軸からの距離Ｓｃが変化したことにより、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂが主レンズの中心を通過しなくなるので、これに伴って発生するレンズ収差によって、図６で説明したように、蛍光体スクリーン３上に、高輝度のコア１２ａに対して水平方向の一方の側にコマ状の低輝度のヘイズ１２ｂを伴った左右非対称のスポット１２が形成された。この左右非対称のスポット１２は水平方向のスポット径を拡大させ、水平解像度を低下させる。

また、サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する主レンズの中心位置のＺ軸からの距離Ｓｃが変化したことにより、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂが主レンズの中心を通過しなくなるので、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂの軌道が変化して、蛍光体スクリーン３のほぼ中央８に到達せず、ＳＴＣ特性が変化した。ＳＴＣ特性の変化はＣＹ９の４極磁界を調整することで補正できるが、この時、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂが所定の軌道からズレてしまう。従って、偏向装置１０や、蛍光体スクリーン３の蛍光体を露光法により所定の位置に塗布形成する際に使用される露光レンズなどの設計を変更する必要が生じる。

経験的には、サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する主レンズの中心位置のＺ軸からの距離Ｓｃ（図６参照）の変化量が０．１［ｍｍ］以下であれば、この距離Ｓｃの変化に起因して発生する左右非対称のスポット１２やＳＴＣ特性の変化は、通常の製造誤差範囲として許容することができる。しかしながら、上記のシミュレーションでは距離Ｓｃが０．２１［ｍｍ］変化しており、許容できる製造誤差範囲を超えており、問題となる。

次に、本発明の電子銃の一例を示す。この本発明の電子銃の主レンズ部の構成は図２、図３、図４、図８に示す通りであり、最終加速電極３０内の水平電極板の構成においてのみ、上記の従来の電子銃と異なる。図２において、センター電子ビーム７Ｇに対応する一対の水平電極板３２Ｇの３電子ビームの進行方向（Ｚ軸方向）に沿った高さはＨｃ＝４．４［ｍｍ］、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに対応する二対の水平電極板３２Ｒ，３２Ｂの３電子ビームの進行方向（Ｚ軸方向）に沿った高さはＨｓ＝４．３［ｍｍ］とした。図４において、センター電子ビーム７Ｇに対応する一対の水平電極板３２Ｇのインライン方向（Ｘ軸方向）の幅はｌｃ＝５．０［ｍｍ］、垂直方向（Ｙ軸方向）間隔はＷｃ＝６．５［ｍｍ］、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに対応する二対の水平電極板３２Ｒ，３２Ｂのインライン方向（Ｘ軸方向）の幅はｌｓ＝６．４［ｍｍ］、垂直方向（Ｙ軸方向）間隔はＷｓ＝６．５［ｍｍ］とした。水平電極板３２ＧのＸ軸方向における中心位置と水平電極板３２Ｒ（又は３２Ｂ）のＸ軸方向における中心位置との、Ｘ軸方向における間隔（水平電極板のＸ軸方向配置ピッチ）はｌｐ＝５．８［ｍｍ］とした。このとき、主レンズ部において３電子ビーム７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに作用する正の非点収差の強さはそれぞれ２００Ｖであった。また、サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する主レンズの中心位置のＺ軸からの距離（図６参照）はＳｃ＝５．３７［ｍｍ］であった。

これに対して、センター電子ビーム７Ｇに対応する一対の水平電極板３２Ｇの高さをＨｃ＝５．０［ｍｍ］、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに対応する二対の水平電極板３２Ｒ，３２Ｂの高さをＨｓ＝４．２［ｍｍ］、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに対応する二対の水平電極板３２Ｒ，３２Ｂの幅をｌｓ＝５．２［ｍｍ］、垂直方向間隔をＷｓ＝５．８［ｍｍ］、水平電極板のＸ軸方向配置ピッチをｌｐ＝６．４［ｍｍ］に変更し、これ以外の幅ｌｃ及び垂直方向間隔Ｗｃを上記と同じにした場合、主レンズ部において３電子ビーム７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに作用する正の非点収差の強さはそれぞれ８５０Ｖとなった。また、サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する主レンズの中心位置のＺ軸からの距離（図６参照）はＳｃ＝５．３４［ｍｍ］であった。

このように、三対の水平電極板３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒの３電子ビームの進行方向（Ｚ軸方向）に沿った高さを変えることで、３電子ビーム７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに作用する正の非点収差の強さが一様に変化した。

このとき、サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する主レンズの中心位置のＺ軸からの距離Ｓｃ（図６参照）も変化したが、上記の従来の電子銃についてのシミュレーション結果と異なり、距離Ｓｃの変化量は０．０３［ｍｍ］で、通常の製造誤差範囲である０．１［ｍｍ］以下である。よって、この距離Ｓｃの変化に起因して発生する左右非対称のスポット１２やＳＴＣ特性の変化が問題となることはない。即ち、本発明によれば、三対の水平電極板３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒを設計変更することにより、サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに作用する主レンズの中心位置を実質的に変えることなく、正の非点収差５１ａ，５１ｂの強さを調整することができる。

図２、図３、図４、図８に示した三対の水平電極板３２Ｂ，３２Ｇ，３２ＲのＺ軸方向に沿った高さＨｃ，Ｈｓ、Ｘ軸方向の幅ｌｃ，ｌｓ、Ｙ軸方向間隔Ｗｃ，Ｗｓは一例であって、本発明はこれに限定されず、例えば、集束電極２０の設計、必要な正の非点収差５１ａ，５１ｂの強さなどに応じて種々に変更することができる。

例えば、センター電子ビーム７Ｇに対応する一対の水平電極板３２ＧのＺ軸方向に沿った高さＨｃ及び両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに対応する二対の水平電極板３２Ｒ，３２ＢのＺ軸方向に沿った高さＨｓは、図２のようにＨｃ＞Ｈｓである必要はなく、図９に示すようにＨｃ＜Ｈｓであっても良く、あるいは、Ｈｃ＝Ｈｓであっても良い。

また、センター電子ビーム７Ｇに対応する一対の水平電極板３２ＧのＺ軸方向に沿った高さは、上記の実施形態のように水平方向（Ｘ軸方向）において一定である必要はなく、例えば図１０（Ａ）又は図１０（Ｂ）に示すように一定でなくても良い。

また、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに対応する二対の水平電極板３２Ｒ，３２ＢのＺ軸方向に沿った高さは、上記の実施形態のように水平方向（Ｘ軸方向）において一定である必要はなく、例えば図１１（Ａ）又は図１１（Ｂ）に示すように一定でなくても良い。

また、センター電子ビーム７Ｇに対応する一対の水平電極板３２ＧのＹ軸方向間隔Ｗｃ及び両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに対応する二対の水平電極板３２Ｒ，３２ＢのＹ軸方向間隔Ｗｓは、図４に示すようにＷｃ＞Ｗｓである必要はなく、図１２に示すようにＷｃ＜Ｗｓであっても良く、あるいは、Ｗｃ＝Ｗｓであっても良い。

また、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂに対応する二対の水平電極板３２Ｒ，３２ＢのＹ軸方向間隔は、上記の実施形態のように水平方向（Ｘ軸方向）において一定である必要はなく、異なっていても良い。二対の水平電極板３２Ｒ，３２Ｂの一対の水平電極板３２Ｇ側端でのＹ軸方向間隔をいずれもＷｓｉ、一対の水平電極板３２Ｇとは反対側端でのＹ軸方向間隔をいずれもＷｓｏとしたとき、図１３（Ａ）に示すようにＷｓｉ＜Ｗｓｏとなるように二対の水平電極板３２Ｒ，３２Ｂの各Ｙ軸方向間隔が一対の水平電極板３２Ｇに近づくにしたがって小さくなっていても良く、あるいは、図１３（Ｂ）に示すようにＷｓｉ＞Ｗｓｏとなるように二対の水平電極板３２Ｒ，３２Ｂの各Ｙ軸方向間隔が一対の水平電極板３２Ｇに近づくにしたがって大きくなっていても良い。

本発明の実施の形態は、上記以外にも種々に変更することができる。例えば、上記の集束電極２０の垂直電極板２２には、図３に示したように、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒの各々が通過する電子ビーム通過孔として、Ｙ軸方向を長手方向とする略長円形の３個の開口２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒが形成されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１４に示すように、中央の開口２３ＧがＹ軸方向を長手方向とする略長円形であって、両側の開口２３Ｂ，２３ＲがＸ軸方向を長手方向とする略長円形であっても良い。あるいは、図１５に示すように、垂直電極板２２には、センター電子ビーム７Ｇが通過する、Ｙ軸方向を長手方向とする略長円形の開口２３Ｇのみが形成されており、両サイド電子ビーム７Ｒ，７Ｂが通過する電子ビーム通過孔２３Ｂ’，２３Ｒ’は、垂直電極板２２のＸ軸方向の両端の略円弧状の切り欠きと外周電極２１の内周面とで形成されていても良い。

本発明の利用分野は特に限定されず、主レンズを形成する電子銃及びこれを搭載したカラー受像管装置に適用することができ、例えばテレビジョンまたはコンピューターディスプレイ等のカラー受像管装置に広範囲に利用できる。

本発明の一実施形態に係るカラー受像管装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る電子銃の主レンズ部の平面断面図である。 図２のIII−III線において矢印方向から見た集束電極の正面図である。 図２のIV−IV線において矢印方向から見た最終加速電極及び遮蔽カップの正面図である。 （Ａ）は本発明の一実施形態に係る電子銃の主レンズ及びその蛍光体スクリーン側に形成される正の非点収差の水平方向レンズモデル図、（Ｂ）はその垂直方向レンズモデル図である。 サイド電子ビームに作用する主レンズの中心位置が変化したときのサイド電子ビームの軌道の変化及び蛍光体スクリーン上の電子ビームスポットの形状の変化を説明する図である。 従来のカラー受像管装置用電子銃において、集束電極側から見た最終加速電極内に形成される電界の概略分布図である。 本発明の一実施形態に係る電子銃において、集束電極側から見た最終加速電極内に形成される電界の概略分布図である。 本発明の別の実施形態に係る電子銃の主レンズ部の平面断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）はいずれも本発明の別の実施形態に係る電子銃の主レンズ部の平面断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）はいずれも本発明の別の実施形態に係る電子銃の主レンズ部の平面断面図である。 本発明の別の実施形態に係る電子銃において、集束電極側から見た最終加速電極及びその内部の水平電極板の正面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）はいずれも本発明の別の実施形態に係る電子銃において、集束電極側から見た最終加速電極及びその内部の水平電極板の正面図である。 本発明の別の実施形態に係る電子銃において、最終加速電極側から見た集束電極の正面図である。 本発明の別の実施形態に係る電子銃において、最終加速電極側から見た集束電極の正面図である。 従来のカラー受像管装置用電子銃の主レンズ部付近の水平方向断面図である。

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 電子銃
７，７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ 電子ビーム
８ 蛍光体スクリーン中央部付近
９ コンバーゼンスヨーク（ＣＹ）
１０ 偏向装置
１１ スポット
１２ 左右非対称のスポット
１２ａ スポットのコア
１２ｂ スポットのヘイズ
２０ 集束電極
２１ 集束電極の外周電極
２２ 垂直電極板
２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒ 開口（電子ビーム通過孔）
３０ 最終加速電極
３１ 最終加速電極の外周電極
３２Ｂ，３２Ｇ，３２Ｒ 水平電極板
３５ 本発明の主レンズの水平電極板付近に生成される電界
４０ 遮蔽カップ
４１ 遮蔽カップの底面
４３Ｂ，４３Ｇ，４３Ｒ 開口（電子ビーム通過孔）
５０ 主レンズ
５１ａ，５１ｂ 主レンズの蛍光体スクリーン側に形成される正の非点収差
５０Ｇ，５０Ｒ 合成主レンズ

Claims (13)

1. ファンネルのネック内に配設され、前記ファンネルの大径側端と接合されたパネルの内面に形成された蛍光体スクリーンに向かって、水平方向に配列されたセンター電子ビーム及びこの両側の一対のサイド電子ビームからなる３電子ビームを放出するインライン型電子銃であって、
   前記電子銃は前記３電子ビームの進行方向に沿って、集束電極、最終加速電極、及び遮蔽カップをこの順に備え、
   前記集束電極と前記最終加速電極とは互いに対向し且つ離間して配置されて主レンズを形成し、
   前記集束電極は、前記３電子ビームを取り囲む外周電極と、前記集束電極の前記外周電極の前記最終加速電極側端より後退した位置に設けられた、前記３電子ビームの進行方向に対して垂直な垂直電極板とを備え、前記集束電極の前記垂直電極板には前記３電子ビームが通過する少なくとも１つの電子ビーム通過孔が形成されており、
   前記最終加速電極は、前記３電子ビームを取り囲む外周電極を備え、
   前記遮蔽カップはカップ形状を有し、その底面に前記３電子ビームが通過する少なくとも１つの電子ビーム通過孔が形成されており、前記底面が前記最終加速電極の前記外周電極の前記蛍光体スクリーン側端に接続されており、
   前記最終加速電極の前記外周電極の内部には、前記３電子ビームのそれぞれを垂直方向に独立して挟むように、前記遮蔽カップの前記底面に前記集束電極に向かって立設された三対の衝立状の水平電極板が配設されていることを特徴とするカラー受像管装置用電子銃。
2. 前記センター電子ビームを垂直方向に挟む一対の前記水平電極板と、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板とは、前記３電子ビームの進行方向の高さが互いに異なる請求項１に記載のカラー受像管装置用電子銃。
3. 前記センター電子ビームを垂直方向に挟む一対の前記水平電極板は、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板よりも、前記３電子ビームの進行方向の高さが高い請求項１に記載のカラー受像管装置用電子銃。
4. 前記センター電子ビームを垂直方向に挟む一対の前記水平電極板は、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板よりも、前記３電子ビームの進行方向の高さが低い請求項１に記載のカラー受像管装置用電子銃。
5. 前記センター電子ビームを垂直方向に挟む一対の前記水平電極板の前記３電子ビームの進行方向の高さは、水平方向において一定でない請求項１〜４のいずれかに記載のカラー受像管装置用電子銃。
6. 前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板の前記３電子ビームの進行方向の高さは、水平方向において一定でない請求項１〜４のいずれかに記載のカラー受像管装置用電子銃。
7. 前記センター電子ビームを垂直方向に挟む一対の前記水平電極板と、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板とは、その垂直方向間隔が互いに異なる請求項１〜６のいずれかに記載のカラー受像管装置用電子銃。
8. 前記センター電子ビームを垂直方向に挟む一対の前記水平電極板は、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板よりも、その垂直方向間隔が狭い請求項１〜６のいずれかに記載のカラー受像管装置用電子銃。
9. 前記センター電子ビームを垂直方向に挟む一対の前記水平電極板は、前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板よりも、その垂直方向間隔が広い請求項１〜６のいずれかに記載のカラー受像管装置用電子銃。
10. 前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板の垂直方向間隔は、前記センター電子ビームを垂直方向に挟む前記一対の水平電極板側端とその反対側端とで互いに異なる請求項１〜６のいずれかに記載のカラー受像管装置用電子銃。
11. 前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板の垂直方向間隔は、前記センター電子ビームを垂直方向に挟む前記一対の水平電極板側端の方がその反対側端よりも狭い請求項１〜６のいずれかに記載のカラー受像管装置用電子銃。
12. 前記一対のサイド電子ビームを垂直方向に挟む二対の前記水平電極板の垂直方向間隔は、前記センター電子ビームを垂直方向に挟む前記一対の水平電極板側端の方がその反対側端よりも広い請求項１〜６のいずれかに記載のカラー受像管装置用電子銃。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の電子銃を備えたカラー受像管装置。

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