JPH0253904B2 - - Google Patents
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- JPH0253904B2 JPH0253904B2 JP53092247A JP9224778A JPH0253904B2 JP H0253904 B2 JPH0253904 B2 JP H0253904B2 JP 53092247 A JP53092247 A JP 53092247A JP 9224778 A JP9224778 A JP 9224778A JP H0253904 B2 JPH0253904 B2 JP H0253904B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- cathode
- diameter
- electron
- beam spot
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ブラウン管用電子銃の改良に関す
る。
る。
ブラウン管の電子銃は、カソードから放射され
る電子を集束および加速してビーム状となす。そ
して、この電子ビームは、蛍光面（スクリーン）
を刺激し、スクリーン上にビームスポツトと呼ば
れる小さな発光スポツトを生じさせる。ビームス
ポツトは、表示される画像の絵素となるのでその
特性は、ブラウン管の性能上きわめて重要であ
る。一般に、ビームスポツトの大きさには、画面
の大きさや用途によつて決まる最適値があり、そ
れより大き過ぎても小さ過ぎても好ましくない。
テレビジヨン用ブラウン管の場合、ビームスポツ
トが小さ過ぎると走査線の縞模様が目立ち過ぎて
良好な画面にならず、逆に大き過ぎると画像の細
かい部分を鮮明に表示することができなくなる。
ビームスポツトの大きさを常にそのような最適値
に保つことは理想であるが、実際には非常に困難
である。何故なら、画面の輝度を変調するために
ビーム電流を変調すると、ビーム電流が大きくな
るにつれてビームスポツト径が大きくなる傾向を
示すからである。この傾向は、高輝度を必要とす
るカラーブラウン管においてとくに顕著に現われ
る。カラーブラウン管においては、数10μAの小
電流値から数1000μAの大電流値の範囲内でビー
ム電流が変調されるので、小電流時に最適の大き
さのビームスポツトが得られても、ビーム電流を
増すにつれてビームスポツト径が大きくなる。そ
して、画面の明るい部分を表示するために最大値
近くまで大きくすると、ビームスポツト径は最適
値の３〜４倍程度まで大きくなり、明るい部分で
の鮮明さが著しく低下する。
る電子を集束および加速してビーム状となす。そ
して、この電子ビームは、蛍光面（スクリーン）
を刺激し、スクリーン上にビームスポツトと呼ば
れる小さな発光スポツトを生じさせる。ビームス
ポツトは、表示される画像の絵素となるのでその
特性は、ブラウン管の性能上きわめて重要であ
る。一般に、ビームスポツトの大きさには、画面
の大きさや用途によつて決まる最適値があり、そ
れより大き過ぎても小さ過ぎても好ましくない。
テレビジヨン用ブラウン管の場合、ビームスポツ
トが小さ過ぎると走査線の縞模様が目立ち過ぎて
良好な画面にならず、逆に大き過ぎると画像の細
かい部分を鮮明に表示することができなくなる。
ビームスポツトの大きさを常にそのような最適値
に保つことは理想であるが、実際には非常に困難
である。何故なら、画面の輝度を変調するために
ビーム電流を変調すると、ビーム電流が大きくな
るにつれてビームスポツト径が大きくなる傾向を
示すからである。この傾向は、高輝度を必要とす
るカラーブラウン管においてとくに顕著に現われ
る。カラーブラウン管においては、数10μAの小
電流値から数1000μAの大電流値の範囲内でビー
ム電流が変調されるので、小電流時に最適の大き
さのビームスポツトが得られても、ビーム電流を
増すにつれてビームスポツト径が大きくなる。そ
して、画面の明るい部分を表示するために最大値
近くまで大きくすると、ビームスポツト径は最適
値の３〜４倍程度まで大きくなり、明るい部分で
の鮮明さが著しく低下する。
そこで、大電流時のビームスポツト径が過大に
なることを防ぎ、常に最適大のビームスポツトが
得られる電子銃を実現することが、ブラウン管の
画像品質改善面で重要となる。
なることを防ぎ、常に最適大のビームスポツトが
得られる電子銃を実現することが、ブラウン管の
画像品質改善面で重要となる。
本発明の目的は、大電流時のビームスポツト径
を縮小し得る電子銃を提供し、高輝度画面の画像
品質を向上せしめることにある。
を縮小し得る電子銃を提供し、高輝度画面の画像
品質を向上せしめることにある。
以下本発明を図面の参照により説明する。
第１図はブラウン管に使用される電子銃の動作
を説明する概念図であり、カソード１から放射さ
れた電子は、G1電極（第１格子電極）２とG2電
極（第２格子電極）３とにより形成される陰極レ
ンズ４の集束作用によつて互いに交叉し、クロス
オーバと呼ばれるビーム径の最小点５を生じる。
クロスオーバからの電子ビームは発散しながら進
むが、G2電極３とG3電極（第３格子電極）６と
の間に形成されるプリフオーカスレンズ７によつ
て予備的な集束を受け、次いでG3電極６とG4電
極（陽極）８との間に形成されるメインレンズ９
によつて最終的に集束され、スクリーン１０上に
ビームスポツト１１を生じる。つまり、クロスオ
ーバ５が電子レンズ系の物体に相当し、これがプ
リフオーカスレンズ７とメインレンズ９とによつ
てスクリーン１０上に結像されるので、ビームス
ポツト１１は、クロスオーバ５の像に相当する。
この関係は、電流が小さい時にはかなり正確に成
り立ち、スクリーン１０上のビームスポツト径
は、クロスオーバの径とレンズ系の結像倍率との
積で与えられる。小電流時のクロスオーバ径は、
主にカソードからの電子の初速度分布で決まる
が、普通は十分小さく、適正な結像倍率を有する
電子レンズを用いる限り、必要とする最適な大き
さのビームスポツトを得ることが容易である。し
かし、明るい画面を得るためにビーム電流を増大
させると、スクリーン１０上のビームスポツト径
は著しく増大する傾向を示すのであり、これは主
として次の３つの理由による。
を説明する概念図であり、カソード１から放射さ
れた電子は、G1電極（第１格子電極）２とG2電
極（第２格子電極）３とにより形成される陰極レ
ンズ４の集束作用によつて互いに交叉し、クロス
オーバと呼ばれるビーム径の最小点５を生じる。
クロスオーバからの電子ビームは発散しながら進
むが、G2電極３とG3電極（第３格子電極）６と
の間に形成されるプリフオーカスレンズ７によつ
て予備的な集束を受け、次いでG3電極６とG4電
極（陽極）８との間に形成されるメインレンズ９
によつて最終的に集束され、スクリーン１０上に
ビームスポツト１１を生じる。つまり、クロスオ
ーバ５が電子レンズ系の物体に相当し、これがプ
リフオーカスレンズ７とメインレンズ９とによつ
てスクリーン１０上に結像されるので、ビームス
ポツト１１は、クロスオーバ５の像に相当する。
この関係は、電流が小さい時にはかなり正確に成
り立ち、スクリーン１０上のビームスポツト径
は、クロスオーバの径とレンズ系の結像倍率との
積で与えられる。小電流時のクロスオーバ径は、
主にカソードからの電子の初速度分布で決まる
が、普通は十分小さく、適正な結像倍率を有する
電子レンズを用いる限り、必要とする最適な大き
さのビームスポツトを得ることが容易である。し
かし、明るい画面を得るためにビーム電流を増大
させると、スクリーン１０上のビームスポツト径
は著しく増大する傾向を示すのであり、これは主
として次の３つの理由による。
その第１は、ビーム電流を増すと、クロスオー
バ５の径自体が増大すること、第２は、クロスオ
ーバ５からの電子ビームの発散角１２が大きくな
るためにレンズ系、とくにメインレンズ９の収差
が強く現われること、第３は、スクリーン近傍の
電流密度が大きくなるために電子相互間の反発作
用が強くなることである。
バ５の径自体が増大すること、第２は、クロスオ
ーバ５からの電子ビームの発散角１２が大きくな
るためにレンズ系、とくにメインレンズ９の収差
が強く現われること、第３は、スクリーン近傍の
電流密度が大きくなるために電子相互間の反発作
用が強くなることである。
この中で、第３の電子相互間反発作用は、電子
ビームに本質的に付随する現象なので、これの根
本的な解決は難しい。それ故、大電流時のビーム
スポツト径の増大を抑制するためには、クロスオ
ーバ５の径とビーム発散角１２とを同時に縮小す
ることが必要となる。
ビームに本質的に付随する現象なので、これの根
本的な解決は難しい。それ故、大電流時のビーム
スポツト径の増大を抑制するためには、クロスオ
ーバ５の径とビーム発散角１２とを同時に縮小す
ることが必要となる。
第２図は、従来の電子銃のカソード１からG3
電極６までの空間における大電流時の等電位線１
３と電子軌道１４との大体の様子を示したもので
ある。カソード１上で電子が放射される領域は、
大電流時にはG1電極２の孔の投影面１５近くま
で大きく拡がつている。また、G1電極２の電位
はカソード電位に対して常に負に保たれている
が、大電流時には両者の電位差は非常に小さくな
つている。このことに加えて、従来の電子銃で
は、通常、カソード１とG1電極２との間隔g1、
およびG1電極２の厚さt1は極力小さくなされてい
る。従つて、カソード１の直前の等電位線１６は
カソード方向にわずかに凸で、カソードにほぼ平
行な形になつている。従つて、大電流時の陰極レ
ンズの作用は、カソード中央部からの電子１７に
対して非常に弱く働き、これらの電子１７はカソ
ード１からかなり離れた位置１８で互に交叉す
る。他方、カソードの周辺部ではG1電極２が近
くに存在するため、等電位線１６に強く彎曲した
部分１９を生じる。カソード周辺部から放射され
た電子２０は、等電位線の強く彎曲した部分１９
を通過することになるので、軸方向に向う強い力
を受け、カソード１に近い点２１に交叉点を生じ
る。
電極６までの空間における大電流時の等電位線１
３と電子軌道１４との大体の様子を示したもので
ある。カソード１上で電子が放射される領域は、
大電流時にはG1電極２の孔の投影面１５近くま
で大きく拡がつている。また、G1電極２の電位
はカソード電位に対して常に負に保たれている
が、大電流時には両者の電位差は非常に小さくな
つている。このことに加えて、従来の電子銃で
は、通常、カソード１とG1電極２との間隔g1、
およびG1電極２の厚さt1は極力小さくなされてい
る。従つて、カソード１の直前の等電位線１６は
カソード方向にわずかに凸で、カソードにほぼ平
行な形になつている。従つて、大電流時の陰極レ
ンズの作用は、カソード中央部からの電子１７に
対して非常に弱く働き、これらの電子１７はカソ
ード１からかなり離れた位置１８で互に交叉す
る。他方、カソードの周辺部ではG1電極２が近
くに存在するため、等電位線１６に強く彎曲した
部分１９を生じる。カソード周辺部から放射され
た電子２０は、等電位線の強く彎曲した部分１９
を通過することになるので、軸方向に向う強い力
を受け、カソード１に近い点２１に交叉点を生じ
る。
以上のように、従来の電子銃においては、カソ
ード面上の電子の出射位置によつて各電子の中心
軸上での交叉点位置が著しく異なるのであり、こ
れは陰極レンズの収差が大きいことを意味する。
そして、クロスオーバ径、すなわち電子ビームの
最小径は、各電子線の集合によつてつくられる最
小錯乱円の径２２によつて決まる。当然のことな
がら、最小錯乱円の径２２は、陰極レンズの収差
が大きい程大きくなる。このように、従来の電子
銃で大電流時のビームスポツト径が著しく増大す
る主要な原因は、陰極レンズの収差がきわめて大
きいことに帰せられる。
ード面上の電子の出射位置によつて各電子の中心
軸上での交叉点位置が著しく異なるのであり、こ
れは陰極レンズの収差が大きいことを意味する。
そして、クロスオーバ径、すなわち電子ビームの
最小径は、各電子線の集合によつてつくられる最
小錯乱円の径２２によつて決まる。当然のことな
がら、最小錯乱円の径２２は、陰極レンズの収差
が大きい程大きくなる。このように、従来の電子
銃で大電流時のビームスポツト径が著しく増大す
る主要な原因は、陰極レンズの収差がきわめて大
きいことに帰せられる。
本発明は既述のように、陰極レンズの収差を低
減させることによつて大電流時のクロスオーバ径
を縮小し、同時にビーム発散角が適正な値に維持
されるようにして、大電流時のビームスポツト径
を大幅に縮小することを可能にしたものである。
減させることによつて大電流時のクロスオーバ径
を縮小し、同時にビーム発散角が適正な値に維持
されるようにして、大電流時のビームスポツト径
を大幅に縮小することを可能にしたものである。
第３図は本発明の電子銃の一実施例を示す構成
図である。
図である。
陰極レンズの収差を低減させる方法を第３図に
よつて説明する。この図において、G2電極３と
G3電極６の間隔g3は従来例に比べて著しく狭く
されている。こうすることによつて、G1電極２
からG3電極６に至る空間の電位が上昇する。第
４図はこの空間における軸上電位を示したもの
で、曲線２８は従来例に対するもの、曲線２９は
第３図の間隔g3を小とした場合に対するものであ
る。
よつて説明する。この図において、G2電極３と
G3電極６の間隔g3は従来例に比べて著しく狭く
されている。こうすることによつて、G1電極２
からG3電極６に至る空間の電位が上昇する。第
４図はこの空間における軸上電位を示したもの
で、曲線２８は従来例に対するもの、曲線２９は
第３図の間隔g3を小とした場合に対するものであ
る。
このように、第３図の構造ではG2電極３の近
傍の軸上電位が上昇するために、カソード１の中
央部から出射した電子２３が受ける集束力が強く
なる。そのためにこれらの電子２３が軸上に生ず
る交叉点の位置２４は、第２図の従来例に比べて
よりカソード１側に移動する。この結果、カソー
ド１の周辺から出射する電子２５のつくる交叉点
２６とのずれが少なくなる。このようにしてカソ
ード１から出射するすべての電子は、軸上のより
狭い範囲内に交叉点をつくることになる。このこ
とは陰極レンズの収差が減少することを意味し、
従つて各電子線の最小錯乱によつて決るクロスオ
ーバ径２７も減少する。
傍の軸上電位が上昇するために、カソード１の中
央部から出射した電子２３が受ける集束力が強く
なる。そのためにこれらの電子２３が軸上に生ず
る交叉点の位置２４は、第２図の従来例に比べて
よりカソード１側に移動する。この結果、カソー
ド１の周辺から出射する電子２５のつくる交叉点
２６とのずれが少なくなる。このようにしてカソ
ード１から出射するすべての電子は、軸上のより
狭い範囲内に交叉点をつくることになる。このこ
とは陰極レンズの収差が減少することを意味し、
従つて各電子線の最小錯乱によつて決るクロスオ
ーバ径２７も減少する。
電子軌道の計算による解析結果、上記のような
効果が顕著に認められるのは、G2電極３とG3電
極６の間隔g3のG1電極の孔径D1に対する比g3／
D1を1.5以下の小さな値にした場合に限られる。
しかしながら、g3／D1を必要以上に小さくする
ことは製作上、及び電極間耐圧に不利になるの
で、0.4以上とするのが好適である。ところで、
このようにg3／D1を小さくすると、上に述べた
ように各交叉点２４，２６等の電位が上昇するた
めに、交叉点以降においてビームが集束しにくく
なり発散角１２が大きくなる。この結果、メイン
レンズにおいてビームが拡がり過ぎとなつて、ス
クリーン１０上のビームスポツト１１の周囲にハ
ローを生じ画像のコントラストを低化させる。従
つてg3／D1を1.5以下の小さな値にしただけでは
十分な改良効果が期待出来ない。
効果が顕著に認められるのは、G2電極３とG3電
極６の間隔g3のG1電極の孔径D1に対する比g3／
D1を1.5以下の小さな値にした場合に限られる。
しかしながら、g3／D1を必要以上に小さくする
ことは製作上、及び電極間耐圧に不利になるの
で、0.4以上とするのが好適である。ところで、
このようにg3／D1を小さくすると、上に述べた
ように各交叉点２４，２６等の電位が上昇するた
めに、交叉点以降においてビームが集束しにくく
なり発散角１２が大きくなる。この結果、メイン
レンズにおいてビームが拡がり過ぎとなつて、ス
クリーン１０上のビームスポツト１１の周囲にハ
ローを生じ画像のコントラストを低化させる。従
つてg3／D1を1.5以下の小さな値にしただけでは
十分な改良効果が期待出来ない。
そこで、G2電極３の孔径D2をG1電極２の孔径
D1より小さくすることによつて、孔の近傍の等
電位線３０，３１等の曲率が大きくなり、集束作
用が強くなつて、２４，２６等の各電子線の交叉
点以降においてビームがより有効に絞られるよう
になる。また、D2をD1より小さくすることによ
つて、カソードから電子流を引き出すためのG2
電極３の電位を下げることが可能となる。そうす
るとG2電極３とG3電極６の間の電位差はその分
だけ大きくなるので、G2電極附近に生ずる等電
位線３０，３１等によるレンズ作用は一層強調さ
れ、発散角１２を適正な値に維持することが出来
るようになる。
D1より小さくすることによつて、孔の近傍の等
電位線３０，３１等の曲率が大きくなり、集束作
用が強くなつて、２４，２６等の各電子線の交叉
点以降においてビームがより有効に絞られるよう
になる。また、D2をD1より小さくすることによ
つて、カソードから電子流を引き出すためのG2
電極３の電位を下げることが可能となる。そうす
るとG2電極３とG3電極６の間の電位差はその分
だけ大きくなるので、G2電極附近に生ずる等電
位線３０，３１等によるレンズ作用は一層強調さ
れ、発散角１２を適正な値に維持することが出来
るようになる。
以上のように本発明は、g3／D1を1.5以下、0.4
以上に小さくすると同時にD2をD1より小さな値
にすることにより、大電流時のクロスオーバ径を
縮小しかつビーム発散角を適正な値に維持するこ
とが出来るようになるので、大電流時のスポツト
特性を大幅に改善することが可能になる。
以上に小さくすると同時にD2をD1より小さな値
にすることにより、大電流時のクロスオーバ径を
縮小しかつビーム発散角を適正な値に維持するこ
とが出来るようになるので、大電流時のスポツト
特性を大幅に改善することが可能になる。
以下に本発明の一具体例を示す。
G1電極孔径D1；0.65mmφ
G2電極孔径D2；0.3mmφ
G3電極孔径D3；1.0mmφ
カソード−G1電極間隔g1；0.1mm
G1電極厚さt1；0.1mm
G1電極−G2電極間隔g2；0.2mm
G2電極厚さt2；0.2mm
G2電極−G3電極間隔g3；0.65mm
g3／G1＝１
G2電極電位；300V
G3電極電位；6KV
G4電極電位；25KV
第５図はg3／D1に対するビームスポツト径比
（スクリーン中央での改善前のビームスポツト径
を１とする）の特性図（ビーム電流は3000μA）
で、曲線ａはD2／D1＝１の場合である。この場
合、g3／D1が1.5より小さくなるのに伴い改善効
果が現れるものの、実用限度であるg3／D1＝0.4
まで小さくしても高々15％の縮小にすぎない。曲
線ｂはD2／D1＝0.7の場合で、g3／D1が1.5より小
さくなると著しい改善効果が現れはじめる。そし
て、前掲実施例のようにD2／D1＝0.46まで小さ
くすると、g3／D1＝１においてビームスポツト
径を約30％縮小させることができる。
（スクリーン中央での改善前のビームスポツト径
を１とする）の特性図（ビーム電流は3000μA）
で、曲線ａはD2／D1＝１の場合である。この場
合、g3／D1が1.5より小さくなるのに伴い改善効
果が現れるものの、実用限度であるg3／D1＝0.4
まで小さくしても高々15％の縮小にすぎない。曲
線ｂはD2／D1＝0.7の場合で、g3／D1が1.5より小
さくなると著しい改善効果が現れはじめる。そし
て、前掲実施例のようにD2／D1＝0.46まで小さ
くすると、g3／D1＝１においてビームスポツト
径を約30％縮小させることができる。
なお、第２図に示す電子銃の設計においては、
G1電極の孔径D1を基準に各格子電極間の間隔を
定めているが、G2電極とG3電極との間隔g3を0.4
≦g3／D1≦1.5の関係を満たすように設定すると
ともに、G2電極の孔径D2をD2＜D1とすることに
より、大電流時のビームスポツト径を従来構造に
比べて縮小させることができる。
G1電極の孔径D1を基準に各格子電極間の間隔を
定めているが、G2電極とG3電極との間隔g3を0.4
≦g3／D1≦1.5の関係を満たすように設定すると
ともに、G2電極の孔径D2をD2＜D1とすることに
より、大電流時のビームスポツト径を従来構造に
比べて縮小させることができる。
第１図、第２図は従来の電子銃の構成図及び電
子軌道を示す図、第３図は本発明の一実施例を示
す説明図、第４図は本発明と従来例との軸上電位
比較図、第５図はg3／D1に対するビームスポツ
ト径比の特性図である。 １……カソード、２……G1電極、３……G2電
極、４……陰極レンズ、５……クロスオーバ、７
……プリフオーカスレンズ、８……G4電極、９
……メインレンズ、１０……スクリーン、１１…
…ビームスポツト、１２……ビーム発散角、１
３，１６，３０，３１……等電位線、１４，１
７，２０，２３，２５……電子軌道、１８，２
１，２４，２６……各電子の交叉点、２８，２９
……軸上電位分布。
子軌道を示す図、第３図は本発明の一実施例を示
す説明図、第４図は本発明と従来例との軸上電位
比較図、第５図はg3／D1に対するビームスポツ
ト径比の特性図である。 １……カソード、２……G1電極、３……G2電
極、４……陰極レンズ、５……クロスオーバ、７
……プリフオーカスレンズ、８……G4電極、９
……メインレンズ、１０……スクリーン、１１…
…ビームスポツト、１２……ビーム発散角、１
３，１６，３０，３１……等電位線、１４，１
７，２０，２３，２５……電子軌道、１８，２
１，２４，２６……各電子の交叉点、２８，２９
……軸上電位分布。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ カソードと、このカソードから所定間隔を隔
てた電極部分に直径D1の電子ビーム通過用円孔
が設けられた第１格子電極と、この第１格子電極
から所定間隔を隔てた電極部分に直径D2の電子
ビーム通過用円孔が設けられ、一定の直流電圧が
印加される第２格子電極と、この第２格子電極か
ら間隔g3を隔てた電極部分に電子ビーム通過用孔
が設けられ、一定の直流電圧が印加される第３格
子電極とを備えてなり、 0.4≦g3／D1≦1.5 D2＜D1 なる関係を満たすことを特徴とする電子銃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9224778A JPS5519730A (en) | 1978-07-27 | 1978-07-27 | Electron gun |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9224778A JPS5519730A (en) | 1978-07-27 | 1978-07-27 | Electron gun |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5519730A JPS5519730A (en) | 1980-02-12 |
| JPH0253904B2 true JPH0253904B2 (ja) | 1990-11-20 |
Family
ID=14049088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9224778A Granted JPS5519730A (en) | 1978-07-27 | 1978-07-27 | Electron gun |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5519730A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0237005A3 (en) * | 1986-03-11 | 1988-10-12 | Matsushita Electronics Corporation | Cathode ray tube for color display |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5330984B2 (ja) * | 1971-11-01 | 1978-08-30 | ||
| JPS4958745A (ja) * | 1972-06-24 | 1974-06-07 |
-
1978
- 1978-07-27 JP JP9224778A patent/JPS5519730A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5519730A (en) | 1980-02-12 |
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