前のページ 1/2 次のページ

ブラウン管(ブラウンかん)はドイツのカール・フェルディナント・ブラウンが発明した表示器で、多くのコンピュータディスプレイ、テレビ受像器やオシロスコープなどで用いられる。

工学的には英語直訳の陰極線管(CRT、Cathode Ray Tube、カソード・レイ・チューブ)や、受像管と呼ばれる(以下、オシロスコープのブラウン管に関してはモノクロとして記述する)。

ブラウン管とは一種の商標のようなものであるが、あまりにもこの名称が浸透しすぎたために、国家試験などの問題にもこの表記が用いられる場合が多い(例:「ブラウン管(CRT)」)。

また、テレビ番組などにおいて画面を指す際に「ブラウン管の向こうに〜」といったような使われ方をすることもある。

陰極線とは真空管の陰極(カソード)を熱すると発生する熱電子の高速な流れのことである。

◆ 原理

ブラウン管内で、電子は電子線として集束され、電界または磁界により偏向されて蛍光物質を塗布した表示面(陽極、アノード)を走査する。電子が蛍光物質に衝突すると光が放出される。

陽極に高電圧を印加することにより、陰極から放出された電子はさらに加速される。カラーブラウン管のアノード電圧は普通20,000〜26,000V(20〜26kV)であり、白黒ブラウン管ではこれよりも低い。電子ビームを輝度変調するためにコントロールグリッドを備えるため、簡単なブラウン管は真空管の三極管に分類される。さらに多くの電極を持つ複雑な管もある。

ブラウン管で用いられるガラス管はその形状から、ファンネル(漏斗)と呼ばれる。

コンピュータの草創期には、蛍光面が高電圧で帯電されることを利用して、主記憶装置のデバイスとして使用されていたことがある(ウィリアムス管)。

◆ 種類

テレビ受像機では管面全体を走査線(ラスタ)とよぶ固定パターンでスキャンしつつ、映像信号の輝度成分に従って電子ビームの強さを変調する。このように、画面上の任意の点の明るさを制御することにより画像を作り上げている。この方式をラスタスキャンと呼ぶ。

初期のレーダー表示装置では、パラボラアンテナの向きと同期して放射線状に電子線を走査し表示を行う。この方式をラジアルスキャンと呼ぶ。

オシロスコープでは、電子ビームの強さは一定の設定値に保ち(=輝度一定)、ビームを任意に動かして描画する。通常、水平偏向は時間に比例させ、垂直偏向は入力信号の振幅に比例するように走査する。

オシロスコープ用のブラウン管はテレビのものより細長く、電界により偏向させる。これは、電界偏向(静電偏向)のほうが磁界偏向よりも高い周波数で走査を行えるためである。電界偏向では磁界偏向に比べてビームを偏向するにあたっての印可電圧が低くできる反面、ブラウン管を大きくした場合など広い範囲の偏向を行うには不向きという側面もある。

レーザー光線を用いて大気中の微粒子をスクリーンとし、文字や図形を表示する手法があるが、それと同様、電子ビームの方向を自由に制御し、文字、図形を直接一筆書きのように表示する表示方法を、ベクトルスキャン(または「ベクタースキャン」 Vector Scan)と呼ぶ。

◆ 多色表示と市場規模

カラーブラウン管では、各々赤(R)・緑(G)・青(B)(光の三原色)に発光する3色の異なる蛍光物質を使い、方形や円状(シャドーマスク管)または直線状(アパーチャーグリル管やスロットマスク管)に密集して配置する。電子銃がRGB各色に対応して3本あり、各電子銃は対応するRGB各1色のドット(蛍光体)にのみ電子線を発するようにする。これらから逸れた電子線は発光面直前にあるシャドーマスクまたはスロットマスク、アパーチャーグリルによって他のドットに誤って入らないように吸収/遮蔽される。

シャドーマスクは、円形、三角形ないし六角形状に穴が開いているが、アパーチャーグリルは垂直方向に細いスリット状(スリットマスク)になっている。スリットマスク同士が動いてしまわないように、水平方向に支えの線(ワイヤーダンパー)が入っている。アパーチャーグリルのブラウン管の画像をよく見ると、その線が観察できる(15インチトリニトロン管の例では画面の上半分と下半分の中間に1本、また17インチ以上のモニターでは、上下三分の一周辺に2本のワイヤーダンパーが見られる。「故障ではないか」と問い合わせがよくあると言う。アパーチャーグリルを使うブラウン管の代表的なものとしては、ソニーのトリニトロン管や三菱電機のダイヤモンドトロン管がある。なお、シャドーマスクは電子ビームが通過する穴を小さく、密集させる程に同一面積で電子ビームが遮られるマスク面が広くなりがちで、画面が暗くなる(技術的限界)事から高解像度とし難いため、一般のテレビ受信用はともかくハイビジョンやパソコン用ディスプレイでは、アパーチャーグリルを採用した物が広く使われた。

アパーチャーグリルは縦方向に区切ったマスクを吊す構造であり振動や加熱による変形時には色のにじみに弱い。これらを改善するためスロットマスク方式ではマスク開口を横方向にも区切っている。しかし、この区切りにより輝度が低下する点がある。スロットマスクを採用した物はNECのクロマクリア管がある。

電子ビーム形状はそれぞれの方式に対応した形状となり、結果として表示面に映るドット形状もこの形となる。すなわち、シャドーマスクは円形や三角形、六角形となる。アパーチャーグリルはスリットマスクが縦長であり縦方向のドット間には仕切がないため、縦方向のみ自然なつながりとなる。スロットマスクは縦長の長方形となる。

外回りはガラス製なので、蛍光体で発生した光はモニタ外から見えるが、特にカラーブラウン管において、高エネルギー電子線の衝突により発生する危険なX線を遮る必要がある。このため、ブラウン管用のガラスは鉛ガラスが用いられる。これ以外にも、遮蔽板やアノード電圧が上がり過ぎないような保護回路があるので、最近のブラウン管からのX線放射は安全基準値を十分下回る。

前のページ 1/2 次のページ

・ブラウン管 page1

・ブラウン管 page2