陰極線管(インキャクトセンカン)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

陰極線管（Cathode Ray Tube：CRT）は、真空管の一種であり、主に映像を表示するディスプレイ装置として、長らくの間利用されてきた技術だ。ブラウン管とも呼ばれる。現代の液晶ディスプレイ（LCD）や有機ELディスプレイ（OLED）などと異なり、電子ビームを蛍光面に照射することで発光させ、映像を表示する仕組みを持つ。

概要として、陰極線管は、テレビ、パソコンのディスプレイ、オシロスコープなど、幅広い用途で使用された。その特徴は、高いコントラスト比、優れた色再現性、そして応答速度の速さにある。特に、動きの速い映像を表示する際に、その性能が発揮された。しかし、大型で重量があり、消費電力も大きいという欠点も抱えていた。そのため、薄型・軽量・低消費電力なフラットパネルディスプレイの登場により、徐々にその地位を譲り、現在ではほとんど利用されていない。

詳細な仕組みについて説明する。陰極線管は、主に以下の要素で構成されている。

1. 真空管: 内部は真空状態に保たれており、電子が空気分子と衝突することなく、スムーズに移動できるように設計されている。

2. 電子銃: 熱陰極と呼ばれる部分から電子を放出する。熱陰極は、フィラメントによって加熱され、熱電子放出という現象を利用して電子を発生させる。放出された電子は、グリッドと呼ばれる電極によって制御され、電子ビームの強度（明るさ）が調整される。さらに、アノードと呼ばれる電極によって加速され、高エネルギーの電子ビームとなる。

3. 偏向装置: 電子ビームの進む方向を制御する役割を持つ。電磁偏向方式と静電偏向方式の二種類がある。電磁偏向方式では、コイルによって発生する磁場を利用して電子ビームを偏向させる。主にテレビや大型ディスプレイで使用された。一方、静電偏向方式では、電極間に発生する電場を利用して電子ビームを偏向させる。主にオシロスコープなどの精密な計測機器で使用された。偏向装置によって、電子ビームは蛍光面の水平方向（X軸）と垂直方向（Y軸）に走査され、映像が描画される。

4. 蛍光面: 陰極線管の画面となる部分。蛍光物質が塗布されており、電子ビームが衝突すると、そのエネルギーによって発光する。蛍光物質の種類によって、発光する色が決まる。カラー陰極線管では、赤（Red）、緑（Green）、青（Blue）の三色の蛍光物質が規則的に配置されており、電子ビームの強度を調整することで、様々な色を表現する。各色の蛍光物質は、シャドウマスクまたはアパーチャーグリルと呼ばれる金属板によって分離されており、電子ビームが目的の蛍光物質のみに照射されるように設計されている。

5. シャドウマスク/アパーチャーグリル: カラー陰極線管で使用される、電子ビームの正確な照射を補助する部品。シャドウマスクは、多数の小さな穴が開いた金属板であり、各穴を通して電子ビームが蛍光面に照射される。アパーチャーグリルは、細いスリット状の穴が垂直方向に並んだ金属板であり、シャドウマスクと同様の役割を果たす。

動作原理としては、まず電子銃から放出された電子ビームが、偏向装置によって水平方向と垂直方向に走査される。この走査は、ラスタースキャンと呼ばれる方式で行われることが一般的だ。ラスタースキャンでは、電子ビームが画面の左上から右下に向かって、水平方向に線を引くように走査し、その線を垂直方向に移動させながら、画面全体を覆う。電子ビームの強度は、映像信号に応じて刻々と変化し、蛍光面の発光量を調整することで、映像が描画される。

走査線が多くなるほど、画面の解像度は高くなる。インタレース走査と呼ばれる方式では、奇数番目の走査線と偶数番目の走査線を交互に表示することで、視覚的なちらつきを抑えつつ、高い解像度を実現している。

陰極線管は、その技術的な複雑さにも関わらず、長年にわたって映像表示の分野を支えてきた。しかし、前述の通り、その大きさ、重さ、消費電力の大きさから、より優れた特性を持つフラットパネルディスプレイに取って代わられた。それでも、陰極線管の原理は、電子工学の基礎を理解する上で重要な要素であり、過去の技術遺産として、その価値は失われていない。