JPH0630226B2

JPH0630226B2 - 陰極線管用電子銃

Info

Publication number: JPH0630226B2
Application number: JP58189323A
Authority: JP
Inventors: 英治蒲原
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-10-12
Filing date: 1983-10-12
Publication date: 1994-04-20
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: JPS6081738A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は陰極線管用電子銃に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

陰極線管用電子銃は、一般に電子ビーム発生部を含む物
点形成部と、この物点形成部からの電子ビームを所定の
蛍光体スクリーン上に集束させる加速集束用レンズ部と
からなる２つの基本的部分から構成される。通常前者を
４極部、後者を主レンズ部と称しており、４極部の最終
段の電極と主レンズ部の最初の電極とは同一となってい
る。

前記主レンズ部に形成されるレンズの多くは静電レンズ
であり、所定の電子ビーム通過孔部（以下単に開口部と
云う）を有する少なくとも２個の集束電極にそれぞれ所
定の電位を印加することにより形成される。

このような陰極線管用電子銃において、主レンズ部のレ
ンズ性能は、主レンズを形成する各電極の電位、電極
長、電極間距離、開口部の寸法によって変えられるが、
実際には、電子銃の物理的設計のために、いくつかの制
限を受ける。

他方陰極線管用電子銃の性能を決める重要な因子として
電極間容量がある。特に信号が印加される陰極または第
１グリッドと他の電極との間の電極間容量が小さいもの
ほど、信号の利得の低下を抑えることができ、電子銃の
性能としては優れたものとなる。即ち電子銃を構成する
電極の面積は小さいことが望ましい。

また複数個の電子銃を同時に使用する陰極線管において
は、電子銃の性能を決める他の重要な因子として電子銃
間距離Sgがある。このような陰極線管では、複数本の電
子ビームを電磁偏向によって蛍光体スクリーンの全面に
わたり一点に集中（コンバーゼンス）させるため、電子
銃間距離Sgの小さいものが偏向収差を受けにくくなるた
め極めて望ましいし、また偏向電力も少なくて済むため
経済的にも有利である。

この様な陰極線管用電子銃の代表的なものとして、主レ
ンズ部がバイポテンシャル形レンズからなるカラー受像
管用電子銃がある。このバイポテンシャル形レンズは第
１集束電極と第２集束電極とからなり、第２集束電極に
は陽極高電圧が印加され、第１集束電極には数1000Ｖの
中電圧が印加される。この様な電子銃を例えばインライ
ン配列シャドウマスク方式のカラー受像管に用いた場合
には３個の電子銃を横方向に一列に一体化して並べ、こ
れをガラス円筒のネック内に封入して使用される。

この様な電子銃の主レンズ部のレンズ性能を向上させる
には、レンズ口径、即ち開口部径を大きくすることが最
良であるが、一列配置の３個の電子銃が一定内径のネッ
ク内に配置されるため、開口部径はあまり大きくできな
い。またレンズ性能とは別に電子銃全体の性能として
は、前述の如く電極間容量を小さくすること、及び電子
銃間距離Sgを小さくすることが望まれるため、レンズ口
径を大きくすることと矛盾し、レンズ口径を大きくして
レンズ性能を大幅に向上させ、且つ電子銃性能を大幅に
向上させることは極めて難しい。

レンズ性能を大幅に向上させる他の構造として電極間距
離を長くする技術が特公昭55-48674号公報、特開昭57-1
03246号公報などに示されている。このように電極間距
離を長くしてレンズ性能を向上させる構造は電子銃性能
を向上させることと矛盾しないので、レンズ性能を大幅
に向上させると共に、電子銃性能を大幅に向上させるこ
とが可能であり、高性能の電子銃を提供できるとされて
いる。

しかし、特公昭55-48674号公報では、抵抗体を使用して
電子銃の少なくとも１個の電極に所定の電位を与えるよ
うにしており、この抵抗体の材質の問題や電子銃構造に
問題が多く、実用化は極めて困難である。また特開昭57
-103246号公報では、電極面積特に第１グリッド、第２
グリッドなどの物点形成部の電極面積を大きくしたまま
であるため、電極間容量が大きく、その結果電子銃の性
能を低下させている。

〔発明の目的〕

本発明は前述した問題点に鑑みなされたものであり、主
レンズ部の電極間距離を実質的に長く設定することによ
りレンズ性能を向上させ、かつ少なくとも物点形成部の
電極面積を小さくすることにより電極間容量を抑えると
共に、複数の電子銃の場合には、その電子銃間距離を小
さくすることにより、総合的に電子銃性能の優れた実用
的な陰極線管用電子銃を提供することを目的としてい
る。

〔発明の概要〕

即ち、本発明では、電子ビーム発生部を含む複数個の電
極からなる物点形成部と、この物点形成部からの電子ビ
ームを蛍光体スクリーン上に集束させる複数個の電極か
らなる主レンズ部とを有する陰極線管用電子銃におい
て、主レンズ部は少なくとも４個の集束電極を有し、こ
れら集束電極が３個の開口部をもつ第１、第２電極及び
これら第１、第２電極間に配置された１個の大開口部を
もつ第３、第４電極からなり、これら各電極間の距離を
１mmとして、第１電極の開口部の最外端から第３及び第
４電極の大開口部の内径部までの距離Ｌと、第３及び第
４電極の管軸方向の厚さＴとがＬ≧２×Ｔの関係にあり、かつ第１電極とこの第１電極に隣接する
第３電極の電位および第２電極とこの第２電極に隣接す
る第４電極の電位がそれぞれ異なることを特徴とする陰
極線管用電子銃であり、このような構成にすることによ
り、物点形成部においては電極間容量は小さく抑えるこ
とができ、主レンズにおいてはレンズ性能の優れた陰極
線管用電子銃としたものである。

〔発明の実施例〕

次に第１図乃至第４図により本発明の陰極線管用電子銃
の一実施例として３本の電子銃が一列に配置されたシャ
ドウマスク方式カラー受像管に使用される電子銃につい
て説明する。

図示した様に電子銃(1)はネック(42)内に配置され、後
述する複数個の電極と、これら電極を植設により支持す
る複数本の絶縁支持体(2)から構成されている。

前記複数個の電極は、蛍光体スクリーンを構成する赤、
緑、青各色に発光する蛍光体層にそれぞれ射突する３本
の電子ビーム(3a),(3b),(3c)を発生するための、ヒータ
(6a),(6b),(6c)を内装する一列に配置された３個の陰極
(9a),(9b),(9c)と、この３個の陰極(9a),(9b),(9c)に対
応して所定の開口部が設けられた一体化構造の第１グリ
ッド(12)、第２グリッド(13)、第１集束電極(14)、第３
集束電極(16)、第４集束電極(17)、第２集束電極(15)及
びこの第２集束電極(15)に取付けられたコンバーゼンス
電極(18)からなり、その第１、第２グリッド(12)，(1
3)、第１、第３、第４、第２集束電極(14),(16),(17),
(15)が、この順序で絶縁支持体(2)に植設固定されてい
る。ただし第３集束電極(16)と第４集束電極(17)とは後
述するように大きな１個の電極からなり、絶縁支持体
(2)はこの第３集束電極(16)と第４集束電極(17)を植設
するために、これらの集束電極(16),(17)部で外方向へ
広がっている。

更に説明すると、第１グリッド(12)と第２グリッド(13)
とは近接配置された平板状電極であり、第１集束電極(1
4)は第２グリッド(13)に近接配置され、接合された２個
のカップ状電極(14a),(14b)からなり、第３集束電極(1
6)は第１集束電極(14)に隣接したカップ状電極からな
り、第４集束電極(17)は第３集束電極(16)に隣接したカ
ップ状電極からなる。そして各カップ状電極(14a),(14
b)の底面及び平板状電極である第１グリッド(12)、第２
グリッド(13)には、それぞれ各電子ビーム(3a),(3b),(3
c)に整合した３個の開口部が設けられ、第３集束電極(1
6)、第４集束電極(17)には、それぞれ大きな１個の大開
口部が設けられている。

これら開口部は第１グリッド(12)及び第２グリッド(13)
では比較的小さく、カップ状電極(14a)の開口部(32a),
(32b),(32c)はそれよりも大きく、カップ状電極(14b)の
開口部(33a),(33b),(33c)はさらに大きく形成されてい
る。これに対しそて第３集束電極(16)と第４集束電極(1
7)には、それぞれ前記カップ状電極の開口部(32a),(32
b),(32c)より大きな１個の大開口部(36),(37)が形成さ
れ、第３図に示すようにこれら第３集束電極(16)と第４
集束電極(17)とは長円の環状に形成されている。尚第３
図において(41)は植設部である。即ち、第３集束電極(1
6)と第４集束電極(17)はカップ状電極とはいえ、ほとん
ど底面のない形状に形成されている。しかもこの第３集
束電極(16)と第４集束電極(17)の植設部(41)を含まない
ａ×ｂ部分である電極の外径は第１グリッド(12)、第２
グリッド(13)の電極の外径より大きくなっている。

また第２集束電極(15)及びコンバーゼンス電極(18)につ
いては、第２集束電極(15)は底面に一列に形成された開
口部(39a),(39b),(39c)を有するカップ状電極からな
り、その開口部(39a),(39b),(39c)のうち、中央の開口
部(39b)は第１グリッド(12)から第１集束電極(14)まで
の開口部に整合して同一軸上にあるが、両側の開口部(3
9a),(39c)は中央の開口部(39b)より外方に離れるように
僅かに偏位しており、第１グリッド(12)から第２集束電
極(14)までの開口部とは整合していない。

この両側の開口部(39a),(39c)の偏差は、３本の電子ビ
ーム(3a),(3b),(3c)をシャドウマスクの１つの電子ビー
ム通過孔部で交差させるため、僅かに非対称な電界を形
成して電子ビーム(3a),(3c)に偏向を与えるためのもの
である。

この第２集束電極(15)には、各電子ビーム(3a),(3b),(3
c)の経路にほぼ整合した開口部(40a),(40b),(40c)を底
面に有する有底筒状のコンバーゼンス電極(18)が取付け
られている。そして、このコンバーゼンス電極(18)に
は、図示しない陽極端子に印加される約２５KVの高電圧
を導くバルブスペーサ(20)が取付けられている。

尚このような電子銃(1)は細いガラス円筒のネック(42)
内に封入される。

この電子銃の各電極の電位は次のようになっている。

即ち陰極(9a),(9b),(9c)は約150Ｖのカットオフ電圧に
保たれ、これに変調信号が加えられる。第１グリッド(1
2)は接地電位であり、第２グリッド(13)には約700Ｖ、
第１集束電極(14)と第４集束電極(17)には約6.5KV、第
３集束電極(16)と第２集束電極(15)には、約25KVの陽極
高圧が印加される。

次に本発明の主要部である第１集束電極(14)、第３集束
電極(16)、第４集束電極(17)及び第２集束電極(15)によ
り形成されるレンズについて説明する。このレンズの電
位分布の等電位曲線(45)は、レンズ径を決定するほぼ第
１集束電極(14)の開口部(33a),(33b),(33c)と同等の径
の部分では電位分布がほとんど乱れないので、理想状態
において、第１集束電極(14)と第２集束電極(15)との電
極間距離を単純に大きくしたときと同等の電位分布を形
成する。但し、第４図は本実施例の主レンズ部を説明す
るために簡略化した電極構造で示してある。

従って管軸（Ｚ軸）上の電位分布はかなり緩やかなもの
となり、このレンズにより電子光学的倍率及び球面収差
係数は減少し、レンズ性能が著しく向上する。

また、本実施例では、物点形成部の電極の外径が相対的
に小さい。即ち電極面積が小さいので電極間容量が小さ
く、特に信号が印加されると陰極と他電極例えば第１グ
リッドとの間の電極間容量が小さい。そのため利得の低
下が少ない高性能の電子銃となっている。

更に本実施例では、３本の電子銃の電子銃間距離が小さ
いまま主レンズ部のレンズ性能を向上させている。その
ため、電子ビームの偏向時にも精度の良いコンバーゼン
ス特性が得られ、かつ偏向電力の小さな高性能の電子銃
となっている。

本実施例の電子銃は、通常の電子銃が封入されるネック
(42)内のスペースに比べて小さく、非常に無駄のように
見えるが、総合的な電子銃性能を十分に引き出すという
点で極めて合理的な構造となっている。

本実施例の電子銃では、第３集束電極(16)と第４集束電
極(17)の大開口部(36),(37)がそれぞれ第１集束電極(1
4)の開口部(33a),(33b),(33c)より第３集束電極(16)と
第４集束電極(17)の板厚（管軸方向の厚さ）の約２倍以
上、即ち第４図でＬ≧２×Ｔを満足するように大開口部
(36),(37)の内径部が開口部(33a),(33b),(33c)の開口部
の最外端から離れている必要がある。一方レンズ性能を
より向上させるためには、第３集束電極(16)と第４集束
電極(17)の板厚を厚くして第１集束電極(14)と第２集束
電極(15)の間隔を大きくするのがよく、そのためには第
３集束電極(16)と第４集束電極(17)の大開口部(36),(3
7)の内径を大きくしなければならなくなり、第１図及び
第２図のような構造となっている。

本実施例の詳細な仕様は例えば次のようになる。

即ち、電子銃間距離Sgは4.92mm、第１グリッド(12)、第
２グリッド(13)、第１集束電極(14)の外径は約7.6mm×1
5.5mm、第１集束電極(14)の開口部径は約4.52mm、長さ
（電極長）が約22.0mm、第３集束電極(16)と第４集束電
極(17)の板厚（電極長）は約0.8mm、その大開口部(36),
(37)は第１集束電極(14)の開口部(33a),(33b),(33c)よ
り約2.0mm離れ、8.52mm×18.36mmの長円となっており、
その外径は約12.0mm×22.0mmである。

また第２集束電極(15)の長さ（電極長）は約5.0mmで、
開口部(39a),(39b),(39c)の径は4.52mm、開口部間距離
は約5.02mmとなっており、第１集束電極(14)、第３集束
電極(16)、第４集束電極(17)、第２集束電極(15)間の距
離はそれぞれ約1.0mmとなっている。そしてこの電子銃
を内径約23.9mmのネック(42)に装着したが、ネック内の
他の電界の主レンズ部への影響はなかった。

前述した実施例では第３集束電極(16)、第４集束電極(1
7)をカップ状電極としたが、板状電極にしてもよい。但
し耐電圧特性からはカップ状電極の方が良好である。ま
た第３集束電極(16)、第４集束電極(17)を同じ構造とし
たが、異なる構造としても良いことは説明するまでもな
い。また第３集束電極(16)と第１集束電極(14)を接触さ
せるかまたは同電位とし、第４集束電極(17)と第２集束
電極(15)を接触させるかまたは同電位とし、特開昭57-1
03246号公報に示されている電子銃と同等の接続をして
もよい。但しこの場合第１グリッド(12)及び第２グリッ
ド(13)の電極外径を第３集束電極(16)及び第４集束電極
(17)の外径より小さくする必要がある。

次に本発明の陰極線管用電子銃の他の実施例を第５図乃
至第８図により説明する。

第５図は他の一実施例の主レンズ部の模式図であり、第
１集束電極(51)、第２集束電極(52)、第３集束電極(53)
からなるユニポテンシャル形の主レンズ部の第１集束電
極(51)と第２集束電極(52)との間及び第２集束電極(52)
と第３集束電極(53)との間にそれぞれ２個の大開口部を
有する第４集束電極(54)、第５集束電極(55)、及び第６
集束電極(56)、第７集束電極(57)を設け、第１集束電極
(51)、第５集束電極(55)、第６集束電極(56)及び第３集
束電極(53)に陽極電極を印加し、第４集束電極(54)、第
２集束電極(52)、第７集束電極(57)を他の電位にする
か、または第１集束電極(51)、第４集束電極(54)、第７
集束電極(57)及び第３集束電極(53)に陽極電圧を印加
し、第５集束電極(55)、第２集束電極(52)及び第６集束
電極(56)を他の電位にしている。効果は前記の実施例と
ほぼ同様である。

第６図及び第７図は、いずれも出願人が先に出願したユ
ニポテンシャル形のレンズとバイポテンシャル形のレン
ズとを直列したクオドラポテンシャル形の主レンズ部に
本発明を適用した例である。

そのうち第６図の電子銃は、第１集束電極(61)、第２集
束電極(62)、第３集束電極(63)、第４集束電極(64)から
なるクオドラポテンシャル形の主レンズ部の第３集束電
極(63)と第４集束電極(64)との間に大開口部を有する第
５集束電極(65)と第６集束電極(66)とを設け、第２集束
電極(62)に数100V、第１集束電極(61)、第３集束電極(6
3)及び第６集束電極(66)に数1000Ｖ、第５集束電極(65)
と第４集束電極(64)に陽極電圧である25KV〜30KVを印加
するようになっている。

この構造の電子銃は第１集束電極(61)、第３集束電極(6
3)及び第６集束電極(66)の電圧を８KV〜９KVに容易に設
定できるので、物点形成部からの電子ビームを最良の状
態で使用でき、総合的な電子銃の性能がさらに良くな
る。尚本例の場合も第３集束電極(63)と第５集束電極(6
5)、第６集束電極(66)と第４集束電極(64)を接続しても
良いことは説明する迄もない。

次の第７図の電子銃は第２集束電極(62)に陽極電圧を印
加するようにした以外は第６図の電子銃と同様であるの
で同一部に同一符号を付し、特に説明は行なわない。

以上の実施例では大開口部を有する集束電極の植設部に
おいて絶縁支持体を外方向へ変位させた構造とし、絶縁
支持体の耐電圧特性の向上を計ったが、絶縁支持体を従
来通りにした構造も考えられる。第８図によりこの構造
を説明する。図中第１図と同一符号は同一部を示し特に
説明しない。

この電子銃(81)はヒータ(6b)、陰極(9b)、第１グリッド
(12)、第２グリッド(13)、第１集束電極(14)、第３集束
電極(16)、第４集束電極(17)、第２集束電極(15)及びコ
ンバーセンス電極(18)により構成されており、このうち
第３集束電極(16)、第４集束電極(17)を除いた他の電極
は植設部(6₁),(9₁),(12₁),(13₁),(14₁),(15₁)を長く伸
ばして棒状の絶縁支持体(2)に植設されるようになって
いる。この場合も、特に第１グリッド(12)及び第２グリ
ッド(13)の面積を極力抑えるように設計することが望ま
しい。

前述した各実施例では３本の電子銃を横方向に一列に並
べ、グリッド及び集束電極を一体化構造にしたカラー受
像管用電子銃について説明したが、本発明は、これに限
定されるものではなく、３本の電子銃を正三角形に配置
した構造のものや、１本の電子銃で３本の電子ビームを
放出する電子銃についてもそのまま適用できることは勿
論である。また大開口部を有する集束電極も２個で１組
にする必要はなく、個数を増加してもよいことは説明す
る迄もない。

〔発明の効果〕上述のように本発明によれば、主レンズ部に少なくとも
４個の集束電極を有し、これら集束電極が３個の開口部
をもつ第１、第２電極及びこれら第１、第２電極間に配
置された１個の大開口部をもつ第３、第４電極からな
り、その第１電極の開口部の最外端から第３、第４電極
の大開口部の内径部までの距離Ｌと、第３、第４電極の
管軸方向の厚さＴとを、Ｌ≧２×Ｔの関係に構成するこ
とにより、主レンズ部に高性能のレンズが得られるし、
物点形成部の電極間容量を抑えることが出来るし、更に
複数の電子銃の場合には電子銃間距離を小さくすること
が可能となり、総合的に電子銃性能の優れた実用的な陰
極線管用電子銃を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の陰極線管用電子銃の一実施
例を示す図であり、第１図及び第２図はそれぞれ異なる
方向から切断して見た縦断面図、第３図は大開口部を有
する集束電極の斜視図、第４図は主レンズ部の電位分布
図、第５図乃至第７図は本発明の陰極線管用電子銃のそ
れぞれ他の実施例の主レンズ部の模式図、第８図は本発
明の陰極線管用電子銃の更に他の実施例の側面図であ
る。２……絶縁支持体、3a,3B,3C……電子ビーム 6a,6b,6c……ヒータ、9a,9b,9c……陰極 12……第１グリッド、13……第２グリッド 14,15,16,17,51,52,53,54,55,56,57,61,62,63,64,65,66
……集束電極 32a,32b,32c,33a,33b,33c,39a,39b,39c……開口部 36,37……大開口部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビーム発生部を含む複数個の電極から
なる物点形成部と、この物点形成部からの電子ビームを
蛍光体スクリーン上に集束させる複数個の電極からなる
主レンズ部とを有する陰極線管用電子銃において、前記主レンズ部は少なくとも４個の集束電極を有し、こ
れら集束電極が３個の開口部をもつ第１、第２電極およ
びこれら第１、第２電極間に配置された１個の大開口部
をもつ第３、第４電極からなり、これら各電極間の距離
を１mmとして、前記第１電極の開口部の最外端から前記
第３及び第４電極の大開口部の内径部までの距離Ｌと、
前記第３及び第４電極の管軸方向の厚さＴとがＬ≧２×Ｔの関係にあり、かつ前記第１電極とこの第１電極に隣接
する前記第３電極の電位および前記第２電極とこの第２
電極に隣接する前記第４電極の電位がそれぞれ異なるこ
とを特徴とする陰極線管用電子銃。