CN1483216A - 电场发射型电子源元件、电子枪、阴极射线管装置以及阴极射线管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供在显示面上的电子束的变形小的、与驱动时间的长短无关地能维持稳定的电子发射特性的电场发射型电子源元件、具备该元件的CRT装置和CRT的制造方法。在本发明的电场发射型电子源元件(10)中，在基板(11)的面上按顺序形成了互相平行的多个阴极电极(12)、绝缘层(13)和与阴极电极正交且互相平行的多个引出电极(14)。在该2个电极的各自的交叉部分上形成由4个发射极(16)构成的电子射出部(15)，通过根据屏幕上的电子束的照射位置来控制阴极电极(12)与引出电极(14)之间的施加电压，可选择电子射出区域。

Description

电场发射型电子源元件、电子枪、阴极射 线管装置以及阴极射线管的制造方法

技术领域

本发明涉及电场发射型电子源元件、电子枪、阴极射线管装置和阴极射线管的制造方法。

背景技术

近年来，液晶显示器及等离子显示器等的平板显示器在市场上正在快速地普及，但作为约32英寸的家庭用电视机，从价格和性能的综合的方面来看，配备阴极射线管(以下称为「CRT」)的显示器依然占有优势地位。

在CRT中，配备电子枪作为电子发射源。

在现有的电子枪中，使用了在内置加热器的镍圆筒的表面上涂敷了以氧化钡(BaO)为主成分的氧化物的热阴极。在该电子枪中，通过由热阴极的加热器施加热量，从已被加热的氧化物的层射出电子束。

可是，为了适应地面波数字广播的正式导入等的环境变化，对于显示器要求高的分辨性能。在CRT中，为了实现高的分辨性能，必须提高热阴极中的电流密度。所要求的电流密度高达现在一般在CRT中使用的热阴极的电流密度的6倍～10倍。

虽然以往一直在利用材料的技术的改良来谋求提高热阴极中的电流密度，但热阴极中的电流密度的提高已接近于物理上的极限。即，对于CRT来说，目前的状况是，只要在电子枪中使用热阴极，要谋求现在的水平以上的分辨率的飞跃提高是困难的。

与此相对照，近年来，为了提高阴极的电流密度，正在进行采用具备电场发射型电子源元件的阴极的研究和开发以代替上述那样的热阴极。

使用了电场发射型电子源元件的阴极与热阴极相比，固有地具有电流密度高的特征，迄今为止已使用于电子显微镜等的一部分的产品中。

电场发射型电子源元件具有在基板上层叠薄膜状的阴极电极与引出电极、在阴极电极上形成了1个或多个作为锥状突起的发射极的结构。引出电极在面对发射极的部分上具有开口部，利用绝缘层与阴极电极进行了电绝缘。

在使用了该电场发射型电子源元件的阴极中，通过根据被输入的亮度信号在引出电极与锥状突起之间施加超过阈值的电压，朝向阳极(在CRT中，是屏幕)射出电子束。此时，通过改变施加电压来调整亮度。

在这样的阴极中，可实现在热阴极中不能实现的高的电流密度下的工作。而且，在电子枪中配备这样的阴极的CRT的亮度和分辨率的特性是优良的。

可是，在现有的CRT中，即使是使用了电场发射型电子源元件作为阴极的情况，也存在随着朝向屏幕的周边部而电子束的光点形状发生变形的问题。亮度越高，这样的电子束的变形就越显著。

使用图14，说明CRT中的电子束的光点形状的变形。图14是示出CRT的屏幕和各区域中的电子束的光点形状的平面图。

由于电子束的光点形状受到偏转磁轭产生的水平偏转磁场的很大的影响，故根据屏幕上的照射位置如图14中所示那样变化。

如图14中所示，在屏幕的中央部，成为完整的圆形的光点形状P1。在该中央部的左右的屏幕的周边部，成为横长的长圆形的光点形状P2。

再者，在该周边部的上下的屏幕的角部，成为在倾斜方向上长的长圆形的光点形状P3。

由于利用组合了水平偏转磁场与垂直偏转磁场的偏转磁场使从电子枪射出的电子束偏转并使其与屏幕碰撞，故因屏幕与电子束的碰撞角度随照射角度而异的缘故，产生这样的电子束的光点形状的变形。

特别是，在水平方向上具有变形的电子束成为使CRT的有效分辨率显著地下降的原因。

如图14中所示，电子束的光点形状受到由偏转磁轭产生的水平偏转磁场的很大的影响。

对于这样的问题来说，也有将四极透镜安装在电子透镜中的结构，但这样的电子枪中存在因部件数目的增加导致的成本上升的问题。

因此，在特开平7-147129号公报中公开了不使用四极透镜而改善电子束的变形的技术。

在图15中示出在该公报中公开了的阴极的结构。

在图15中，在基板511的面上形成了3个电子射出区域515a、515b、515c。关于各电子射出区域的形状，中央部的电子射出区域515a的形状为完整的圆形，上下的电子射出区域515b、515c的形状为新月形。在中央部的电子射出区域515a上连接了阴极电极512a，在其它的电子射出区域515b、515c上连接了与阴极电极512a进行了导电性的隔离的阴极电极512b。

在该阴极中，相对于屏幕的中央部，只从电子射出区域515a射出电子束，相对于屏幕的周边部，从全部的电子射出区域515a、515b、515c发射电子束。即，在该阴极中，相对于屏幕的中央部，可射出完整的圆形的电子束，相对于周边部，可射出纵长的长圆形的电子束。

在该公开的技术中，虽然可在某种程度上改善电子束的变形，但由于电子射出区域的形状被限定于完整的圆形或在垂直方向上长的长圆形这2种图形，故不能进行整个屏幕的最佳的变形的校正。即，在上述技术中，即使在每个照射位置上转换2种图形，也既不能进行水平方向的形状的校正，又不能与照射位置对应地进行最佳的校正。

再者，在将电场发射型电子源元件用作阴极的情况下，存在电子射出性能伴随驱动时间的推移而逐渐下降的问题。

在真空度低的CRT内射出电子束的情况下，已被射出的电子与管内残留的气体碰撞而生成离子，因已生成的离子与元件的表面碰撞，电场发射型电子源元件受到损伤。受到这样的损伤的元件的电子射出性能下降，成为亮度恶化的原因。

如上所述，元件性能恶化的一个主要原因是因CRT内的低的真空度导致的离子的生成。一般来说，CRT内的真空度约为10^-5(Pa)，但因制造工序上的制约的缘故，处于难以大幅度改善的状况。

此外，元件性能恶化的另一个主要原因是使元件工作时的电流密度。在CRT内，工作时的冷阴极元件用约10(A/cm²)的电流密度来驱动。该电流密度与热阴极相比是大了一个数量级的数值。

如果只为了实现防止元件性能恶化的目的，则将元件的电流密度维持得较低即可，但如上所述从将亮度维持得较高的目的来看，不能将元件的电流密度降低。

发明内容

本发明的目的在于提供在显示面上的电子束的变形小的、与驱动时间的长短无关地能维持稳定的电子发射特性的电场发射型电子源元件、具备该元件的CRT装置和CRT的制造方法。

为了实现该目的，本发明是射出对屏幕进行扫描的电子束的元件，其特征在于：以2维的方式配置了多个利用电场的存在而射出电子束的电子射出部，将多个电子射出部构成为能分别独立地驱动。

在具有该特征的电场发射型电子源元件中，由于以2维的方式配置了多个电子射出部，而且构成为能各自独立地驱动，故对于包含屏幕的横方向(电子束的扫描方向)的全部方向来说，能改变射出时的电子束的剖面形状。于是，在本发明的电场发射型电子源元件中，可与屏幕上的照射位置无关地射出变形少的光点形状的电子束。

在此，本发明中的多个电子射出部能各自独立地射出电子束。而且，配置该多个电子射出部的形态不是如上述的图15那样是1维的，而是2维的。该电子射出部在上述的图15中相当于3个已被形成的电子射出区域。

再有，在电子射出部中，一般来说大多以2维的方式配置了多个射出电子束的发射极，但由于各发射极并不独立地射出电子束，故不相当于上述电子射出部。

希望上述电场发射型电子源元件中的各电子射出部由1个或多个发射极构成。

此外，在该电场发射型电子源元件中，希望将上述多个电子射出部配置成矩阵状。

具体地说，本发明的电场发射型电子源元件除了上述的发射极外，还具有：基板；在该基板上以互相并行的方式配置的多个行电极；以及在使绝缘层介于中间的同时在与该行电极交叉的方向上并行地配置的多个列电极，在多个行电极与多个列电极的各交叉部分中，在行电极上突出地设置上述发射极，这一点从能独立地驱动各电子射出部而不配备复杂的控制电路的方面来看是所希望的。

即，可通过控制行电极与列电极之间的电压的施加来进行这一电子射出部中的电子束的射出。在此，所谓的施加电压是超过发射极射出电子束用的阈值的电压。

此外，本发明的电子枪是射出对屏幕进行扫描的电子束的电子枪，其特征在于，具有：电场发射型电子源元件，具有多个以2维的方式配置的、利用电场的存在而射出电子束的电子射出部，该多个电子射出部能分别独立地驱动；以及电子透镜，对已被射出的电子束进行加速和会聚。

在该电子枪中，由于以2维的方式配置了在电场发射型电子源元件中射出电子束的电子射出部，而且构成为能各自独立地驱动，故对于包含屏幕的横方向(电子束的扫描方向)的全部方向来说，能改变射出时的电子束的剖面形状。

于是，该电子枪能与屏幕上的照射位置无关地射出变形少的光点形状的电子束。

在此，上述以2维的方式排列的多个电子射出部与上述同样，能各自独立地射出电子束，在上述的图15中相当于3个已被形成的电子射出区域。

具体地说，希望上述电子枪具备检测从上述发射极射出的电子束的变形的检测部，其中的电子透镜具备旋转装置，该旋转装置根据该检测部的检测结果使电子束旋转，以便进行电子束的光点形状的变形的校正。此时的旋转轴的方向是电子束的行进方向。

这样，在电子透镜具备电子束的旋转装置的电子枪中，与电子透镜没有电子束的旋转装置的电子枪相比，可射出即使在屏幕的角部的照射位置上变形也少的电子束。

此外，在本发明的电子枪中，从维持电子射出性能这方面看，希望电场发射型电子源元件和电子透镜内的至少一方具有由吸气材料构成的差分排气部。由此，在该电子枪中，即使是具备电流密度高的电场发射型电子源元件的情况，在驱动中电子射出性能也不会下降。

此外，本发明的阴极射线管装置的特征在于，具有：电场发射型电子源元件，具有多个以2维的方式配置的、利用电场的存在而射出电子束的电子射出部，上述多个电子射出部能分别独立地驱动；电子透镜，对已被射出的电子束进行加速和会聚；以及偏转磁轭，使已被加速和会聚的电子束偏转，以便对与该偏转磁轭相向地配置的屏幕面进行扫描。

在该阴极射线管装置中，由于以2维的方式配置了在电场发射型电子源元件中射出电子束的电子射出部、而且构成为能各自独立地驱动，故对于包含屏幕的横方向(电子束的扫描方向)的全部方向来说，能改变射出时的电子束的剖面形状。

此外，由于该阴极射线管装置中根据由偏转磁轭形成的电子束的变形来改变射出的电子束的剖面形状，故可在整个屏幕的面上最佳地校正光点形状的变形。

于是，本发明的阴极射线管装置可与屏幕上的照射位置无关地照射变形少的光点形状的电子束。

在此，所谓多个电子射出部与上述同样，能分别独立地射出电子束，在上述的图15中相当于3个已被形成的电子射出区域。

再者，本发明是一种阴极射线管的制造方法，具有：将由在电场中射出电子束的电场发射型电子源元件构成的电子枪容纳在漏斗部的颈部；连接上述漏斗部与面板；以及对由上述漏斗部和面板形成的空间内部进行除气的除气老化工序，其特征在于：电场发射型电子源元件以2维的方式配置利用电场的存在而能分别独立地射出电子束的多个电子射出部，在除气老化工序中，从电场发射型电子源元件的外周区域中的电子射出部射出电子束以生成离子，使射出了电子束的电子射出部吸附已被生成的离子。

在该阴极射线管的制造方法中，在除气老化处理工序中，可提高阴极射线管内，特别是电场发射型电子源元件附近的真空度。

此外，在本发明的制造方法中，由于利用在电场发射型电子源元件的外周部的电子射出部来吸附已被生成的离子，故在驱动所制造的阴极射线管时，不会产生亮度的下降。

于是，在使用该方法制造的阴极射线管中，驱动中的电场发射型电子源元件的电子射出性能的下降较少。

附图说明

图1是示出第1实施形态的CRT的结构图。

图2是图1的电子枪的结构图。

图3是示出图2的电子枪中的电场发射型电子源元件的局部斜视图。

图4是示出图1的阴极射线管中的图像显示电路的框图。

图5是示出图1中的CRT的屏幕的平面图。

图6是示出第1实施形态的电场发射型电子源元件的电子射出区域的平面图。

图7是示出第1实施形态的电场发射型电子源元件的电子射出区域的平面图。

图8是示出第2实施形态的CRT中的电场发射型电子源元件的电子射出区域的平面图。

图9是示出第3实施形态的CRT中的电场发射型电子源元件的阴极电极的结构的平面图。

图10是示出引出电压与发射电流的关系的特性图。

图11是示出第4实施形态的CRT的结构图。

图12是示出第5实施形态的电子枪的结构图。

图13是示出电子束的光点形状和电子射出区域的形状的形状图。

图14是示出CRT的屏幕上的电子束的光点形状的形状图。

图15是示出现有的CRT中的阴极的结构图。

具体实施方式

(第1实施形态)

在图1中示出本发明的第1实施形态的CRT。

本实施形态的CRT在玻璃管4的颈部41的内部内置了电子枪1。

除此以外，CRT在颈部41与漏斗部42的连接部分的外周部具备偏转磁轭2。该偏转磁轭2虽然未图示，但由发生水平偏转磁场的水平偏转线圈和发生垂直偏转磁场的垂直偏转线圈构成。

在从电子枪1射出的电子束根据输入信号由偏转磁轭2进行了偏转后，上述电子束与在面板43中的屏幕3的内侧表面上形成的荧光体层碰撞。由此来显示图像。

电子枪1是由红(R)用电子枪1R、绿(G)用电子枪1G、蓝(B)用电子枪1B这3个电子枪构成的3电子枪一列式排列型的电子枪。

使用图2，以R用电子枪1R为例说明电子枪1的结构。

如图2中所示，R用电子枪1R由下述部分构成：电场发射型电子源元件10；成为形成该电场发射型电子源元件10用的基体的阴极结构体20；以及由栅格电极G1至G5的集合体构成的电子透镜30。

通过对各栅格电极G1～G5施加电压，电子透镜30进行电子束的加速和会聚。在该栅格电极G1～G5的中央部分别设置了使从电场发射型电子源元件射出的电子束通过的开口部。

使用图3说明上述电场发射型电子源元件10的结构。在图3中，为了方便起见，图示了电场发射型电子源元件的一部分。

如图3中所示，电场发射型电子源元件10是这样来构成的：在由玻璃构成的基板11的面上(图中是上表面上)互相平行地形成了4条阴极电极12。在阴极电极12的表面上突出地设置了多个圆锥状的发射极16，以包围各自的发射极16的方式形成了绝缘层13。绝缘层13也在阴极电极12间形成。

发射极16是例如利用真空蒸镀法将钼蒸镀成圆锥状的Spindt型发射极。

再者，在绝缘层13上互相平行地形成了4条引出电极14。在互相交叉的方向上形成了阴极电极12和引出电极14。在引出电极14中，在各交叉部分上分别形成了4个开口部使其面对上述发射极16。

本实施形态的电场发射型电子源元件以矩阵状具备由在各交叉部分上形成的4个发射极16形成的电子射出部15。

发射极16的形成数在图中在各交叉部分上定为4个，但只要在确保电子束的照射密度的范围内，发射极16的形成数不限定于4个。

关于电子枪1，在R、G、B用的各自的电子枪1R、1G、1B中具备包括上述结构的电场发射型电子源元件10。

最好将上述电子透镜30中的栅格电极G1的开口部的孔径Dk1例如设定为满足下式的关系。

【式1】

Pm＜(1/5)× Dk1....  (式1)

在此，Pm表示电场发射型电子源元件10中的阴极电极12和引出电极14的周期，即矩阵周期。

使用图4说明上述的结构的CRT中的驱动电路。

如图4中所示，在本实施形态的CRT中，图像信号S1被输入到解码电路201中。在解码电路201中，将图像信号S1分成垂直信号S2和水平信号S3。

垂直信号S2只输入到偏转控制电路202中。

与此相对照，水平信号S3被输入到偏转控制电路202和电子射出区域选择电路203这两者的电路中。

偏转控制电路202分别对偏转磁轭2中的垂直偏转线圈和水平偏转线圈发送垂直偏转信号S4和水平偏转信号S5。

电子射出区域选择电路203根据已被输入的水平信号S3，进行后述的电子射出区域的选择，对电子枪1发送信号S6。

此外，电子射出区域选择电路203在电子射出区域的选择的同时，通过根据已被输入的图像信号调整阴极电极12与引出电极14之间施加的电压，控制从电子射出区域射出的电子量，使屏幕3上的亮度发生变化。

在具备这样的控制电路的CRT中，从电子枪1射出的电子束的剖面形状与水平偏转信号S5同步地在每个所照射的位置上发生了变形。关于这一点，将在后面叙述。

其次，使用图5，说明驱动CRT时的屏幕3的区域分割。

图5是将图1中的屏幕3从左起在水平方向上示意性地分割为区域A1、A2、A3、A4、A5这样的5个区域的图。

此外，屏幕3具有m行×n列的像素。一边在屏幕上进行扫描，一边照射电子束。

如图5中所示，区域A1是在列方向上1～y1的区域。同样，区域A2、A3、A4、A5分别是列方向上(y1+1)～y2、(y2+1)～y3、(y3+1)～y4、(y4+1)～n这样的区域。

在本实施形态的CRT中，在屏幕3上的每个照射的区域上选择电场发射型电子源元件10中的电子射出区域，射出所希望的形状的电子束。

如上所述，电子射出区域的选择是根据水平信号S3来进行的，但具体地说，预先在电子射出区域选择电路203中存储了使电子束的照射位置与电子射出区域相对应的表，通过一边参照该表、一边选出与所输入的水平信号S3对应的电子射出区域来进行。

使用图6和图7，说明电子射出区域的选择方法。图6和图7是从上面看上述的图3的电场发射型电子源元件的平面图。

如图中所示，电场发射型电子源元件10在行方向上具备15条阴极电极12，在列方向上具备15条引出电极14。而且，在阴极电极12与引出电极14的交叉部分上，如上所述，分别形成了电子射出部15。各自的电子射出部15虽然未图示，但与上述的图3同样地由4个发射极16构成。

在该CRT中，通过对于阴极电极Ca1～Ca15的各电极选择通/断，同时对于引出电极Ex1～Ex15的各电极选择通/断，可任意地设定电子射出区域(矩形区域)的水平、垂直方向的各长度和位置。

在图6(a)中示出照射到上述的图5中的区域A3的情况的电场发射型电子源元件10中的电子射出区域100。

如图6(a)中所示，在电场发射型电子源元件10中，在被配置的阴极电极12内的电极Ca5～Ca11与引出电极14内的电极Ex5～Ex11之间施加了超过阈值的电压。例如，电压值为60(V)。由此，将电子射出区域100设定为电场发射型电子源元件10的中央部中的7行×7列的电子射出部15。即，上述电子射出区域选择电路203根据已被输入的水平信号S3，识别屏幕3上照射电子束的位置，从配置的各15条的阴极电极12和引出电极14中选择施加电压的电极。而且，电子射出区域选择电路203对已被选择的电极(Ca5～Ca11、Ex5～Ex11)施加超过阈值的电压，使其射出电子束。

再有，在本实施形态中，不对阴极电极12内的Ca1～Ca4和Ca12～Ca15、引出电极14内的Ex1～Ex4和Ex12～Ex15进行电压的施加。

其次，在图6(b)中示出对上述的图5中的区域A2和A4照射电子束时的电场发射型电子源元件10中的电子射出区域110。

如图6(b)中所示，将电子射出区域110设定为在水平方向上宽度窄的形状的9行×5列。这样，通过使电子射出区域110的宽度比在上述的图6(a)中示出的电子射出区域100的宽度窄，可校正因偏转磁轭2的偏转磁场而变形的电子束的形状。即，在从电子射出区域110射出的电子束中，可使与区域A2和区域A4碰撞时的光点形状中的水平方向的长度与区域A3中的长度大致相同。这一点是通过在该CRT中在区域A2和区域A4中对于在水平方向上较长地变形的电子束如上所述地进行在水平方向上射出短的纵长形状的电子束这样的反校正来实现的。

在此，之所以使图6(b)中示出的电子射出区域110的行数比图6(a)中示出的电子射出区域100的行数多2行，是为了使区域的面积大致相同。即，在本实施形态的CRT中，通过使区域100与区域110的面积大致相同，维持了亮度。此时，在图6(b)中，与图6(a)相比，在垂直方向上变长了，但一般来说，即使在光点形状在垂直方向上变长的情况下，对于有效分辨率来说，也几乎没有影响。

再者，如图7中所示，将朝向处于屏幕3的外周部的区域A1和区域A5射出的电子束设定为与上述的图6(b)相比宽度窄的矩形的15行×3列的电子射出区域120。此时，由于与电子射出区域110的形状的电子束相比宽度更窄，故可校正屏幕3的外周部的电子束的变形。

在电子射出区域120中，将行数定为上述的电子射出区域100的行数约2倍，但如上所述，对有效分辨率没有影响。

如上所述，在本实施形态的CRT中，可最佳地校正因偏转磁轭2的偏转磁场产生的电子束的变形，可得到良好的分辨率。

此外，在这样的电场发射型电子源元件10中，通过使电子射出区域100、110、120中的阴极电极12与引出电极14之间的电位差比除此以外的区域中的电位差大，具有由元件本身引起的电子束的会聚作用。

再有，在上述的电场发射型电子源元件10中，将电子射出部15配置成矩阵状，但对于配置形状来说，不限定于此。

此外，对于阴极电极12、引出电极14和发射极16的形成数等来说，只要能校正电子束的光点形状的变形，就不限定于上述的图3中示出的形成数。但是，从变形的校正这方面来看，必须在基板11上以2维方式配置电子射出部15。

再者，在本实施形态中，由于经配置成矩阵状的阴极电极12和引出电极14来对电子射出部15进行了驱动控制，故在依次选择电子射出部15时，其形状成为矩形，但使电子束射出的区域的形状不限定于矩形。例如，在本实施形态中，如果对每个电子射出部15进行电子束的驱动控制，则可射出圆形或椭圆形等任意的形状的电子束。

(第2实施形态)

使用图8说明本发明的第2实施形态。本实施形态的CRT的结构与在上述第1实施形态中已说明的结构是同样的。

如图8(a)中所示，电子射出区域130的行数和列数与上述的电子射出区域100的行数和列数相同，是朝右方向偏移了的形态。即，电子束的光点形状本身与图6(a)相同。

在图2中的电场发射型电子源元件10和电子透镜30在水平方向上产生了位置偏移的情况下，从检测位置偏移的检测电路接受偏移量的反馈来进行这样的电子束的位置校正。

一般来说，在CRT中，往往从电子枪射出的电子束在到达屏幕之前受到地磁等外部磁场的影响从而使轨道产生变化，产生了屏幕上的光点2位置发生偏移这样的现象。在CRT中，为了尽可能抑制因该地磁的影响而引起的光点位置的偏移，设置了隔断外部磁场对内部的影响用的机械的遮蔽板。

可是，即使是设置了这样的机械的遮蔽板的CRT，根据所设置的场所(地域)的情况，也不能完全地得到屏蔽效果，往往产生光点位置的偏移。

与此相对照，在本实施形态的CRT中，预先在电子射出区域选择电路203中存储了关于所设置的地域(国家信息等)中的地磁的影响的表，电子射出区域选择电路203通过根据该表选择区域来射出电子束，可进行位置校正。具体地说，如下述那样进行电子束的位置校正。

首先，CRT的电子射出区域选择电路203在最初使CRT启动时，利用被装入的地磁传感器(磁通量闸门型传感器等)来识别设置场所(国家信息等)。

其次，识别了设置场所的电子射出区域选择电路203参照预先被存储了的每个地域的地磁的影响与电子射出区域的对应表，进行电子射出区域的选择。

如上所述，在本实施形态的CRT中，可与设置场所无关地维持高的分辨性能。

再有，在上述的CRT中，使用地磁传感器来进行设置场所的识别，但设置场所的识别不限于此。例如，CRT的利用者也可输入与设置场所有关的信息，CRT也可根据该信息来实施位置校正。在这样的CRT中，由于可用更简单的装置结构进行位置校正，故在成本方面是有利的。

此外，在本实施形态的CRT中，只在水平方向上进行了位置校正，但可同样地也在垂直方向上进行位置校正。

在垂直方向上进行位置校正的情况下，通过在从上述的图4中的解码电路201对电子射出区域选择电路203输入水平信号S3的同时输入垂直信号S2，可实现在垂直方向上进行位置校正。

此外，在长时间地驱动元件的情况下，元件的电子射出性能下降，但在本实施形态的CRT中，如以下说明的那样通过使电子射出区域的面积增加，可抑制亮度的下降。

为了以这种方式抑制亮度的下降，预先在上述电子射出区域选择电路203中存储了使元件的驱动时间与电子射出区域相对应的表，通过每隔一定的驱动时间一边参照该表、一边选择电子射出区域，可实现上述目的。

具体地说，在驱动时间超过最初已被设定的时间的时刻，从图8(b)中示出的电子射出区域140射出电子束。即，由于使电子射出区域140的面积比上述电子射出区域100的面积增加了65％，故充分地抑制了CRT的亮度的下降。

这样，在本实施形态的CRT中，即使在因长时间的驱动致使元件的电子射出性能恶化了的情况下，通过使电子射出区域的面积增加，可抑制亮度的下降。即，在该CRT中，可抑制亮度的下降而不进行对发射极16的寿命不利的发射电流的上升。

再有，对于本实施形态来说，也与上述的第1实施形态同样，电子射出部15的配置形状或阴极电极12、引出电极14和发射极16的形成数等不限定于上述的配置形状或形成数。

此外，可每隔一定的驱动时间进行电子射出区域的面积的转换，但也可根据屏幕3中的亮度测定结果来进行电子射出区域的面积的转换。

再者，上述的图8(b)中示出的电子射出区域的面积的控制不仅可针对元件的性能恶化来进行，也可根据输入信号的亮度水平来进行。

一般来说，为了根据所输入的图像信号使亮度变化，通过使在阴极电极12与引出电极14之间施加的电压值变化来进行，但在本实施形态的CRT中，可通过使电子射出区域的面积增减而不使电压值变化来进行。

再有，此时，也预先在上述电子射出区域选择电路203中存储了使图像信号与电子射出区域相对应的表，在驱动时，通过一边参照该表和图像信号、一边选择电子射出部，可使亮度变化。

(第3实施形态)

使用图9，说明第3实施形态的电场发射型电子源元件。图9是示出在由p型的硅的板材构成的基板18上形成了阴极电极17的情况的图。关于引出电极14和发射极16等的结构与上述的图3的结构是同样的。但是，关于发射极16的形成部位，将在后面叙述。

如图9中所示，各个阴极电极17由共同电极部171、电流控制部172和阵列部173这3个部分构成。

共同电极部171是互相平行地配置的7条线状的电极。该共同电极部171具有n型导电性，具有低电阻的导电特性。该共同电极部171是通过在p型硅的基板18上例如注入磷等的杂质元素的离子来形成的。

以从该共同电极部171以等间隔分支的方式形成了电流控制部172。该电流控制部172与共同电极部171同样地具有n型导电性，不过是具有高电阻的导电性。

阵列部173具有n型导电性，且具有低电阻的导电特性，连接到电流控制部172上。虽然未图示，但在阵列部173的面上突出地设置了射出电子的发射极16。

对共同电极部171供给的电流通过电流控制部172流到阵列部173中以供给发射极16。

使用图10说明以上那样的结构的电场发射型电子源元件的驱动时的特性。

图10的特性图中的曲线表示引出电极14与阴极电极17之间施加的电压(以下称为「引出电压」)E与从发射极16射出的电子量(以下称为「发射电流」)I的关系。

此外，图中的直线表示电流控制部172中的施加电压与电流的关系。

在阴极电极12中没有电流控制部172的现有的电场发射型电子源元件中，在1个部位上产生了因尘埃等的附着而导致的电流的情况下，也有在整个阴极电极12中流过因漏泄导致的异常的过大电流、整个元件中发生工作不良的情况。

与此相对照，在本实施形态的电场发射型电子源元件中，如下所述地可防止整个元件中的工作不良的发生。

如图10中所示，在本实施形态的电场发射型电子源元件中，在进行了正常的发射工作的电场发射型电子源元件的点a因漏泄的发生而朝向点b偏移时，由于电流控制部172的负载电阻的缘故，抑制了发射电流I的增加，由此朝向点c偏移，该电子射出部15中的电子束的射出被停止。

因而，只在产生了漏泄的电子射出部15中产生因漏泄导致的工作不良，而在其它的区域中不产生因漏泄导致的工作不良。于是，在该电场发射型电子源元件中，即使是因尘埃等的附着导致的在一部分的电子射出部15中产生了漏泄的情况，也可避免在整个元件中发生工作不良这样的事态。

再有，本实施形态的电场发射型电子源元件不仅在应用于CRT时起到良好的效果，而且在应用于室外显示用的高亮度发光显示管或照明用发光显示管等时也能得到良好的效果。

此外，电场发射型电子源元件的结构不限定于上述的结构。例如，也可使用玻璃构成的板材等作为基板18。此时，也可得到与上述同样的效果。

(第4实施形态)

使用图11说明第4实施形态的CRT的结构。

如图11中所示，本实施形态的CRT的结构与上述的图1和图2的结构是同样的。但是，在本实施形态的结构中，在构成阴极结构体25和电子透镜35的栅格电极G1的表面上形成了由可熔接吸气材料构成的气体吸附部251、351。

该可熔接吸气材料是非蒸发型的，与现有的CRT的制造中广泛地使用的在蒸发型的吸气材料相比在耐热性和耐环境性方面良好。例如，可使用Zr、Al、Ti的合金材料。

通过在成为基体的阴极结构体25和栅格电极G1的表面上涂敷上述合金材料形成了气体吸附部251、351后，通过在制造工序的最终工艺中进行加热处理(400℃～500℃)来形成。该最终工艺中的加热处理是为了吸气材料的激活而进行的，可使用高频加热法。

在现有的CRT中，在玻璃管的内部在制造阶段中产生的各种气体未被完全除去而残留下来。这样的残留气体因与从电子枪射出的电子束的碰撞的缘故而成为大量的离子。所生成的离子由于与电场发射型电子源元件10的发射极16碰撞的缘故而成为使电子射出性能恶化的原因。

与此相对照，在电子枪1的内部具有气体吸附部251、351的CRT中，由于玻璃管4的内部的残留气体被气体吸附部251、351吸附，故抑制了在电场发射型电子源元件10的附近的离子的生成。通过在电子枪1的内部直接形成气体吸附部251、351，与在电子枪的表面上形成蒸发型吸气材料的现有的CRT相比，本实施形态中的离子生成的抑制效果是非常大的。

因而，在本实施形态的CRT中，与现有的CRT相比，伴随驱动时间的推移的电子射出性能的下降非常小。

再有，在本实施形态的电子枪中，在栅格电极G1的表面上形成了气体吸附部351，但也可在除此以外的栅格电极G2～G5的表面上形成。但是，从提高电场发射型电子源元件10的附近的真空度这样的目的来考虑，希望形成气体吸附部351的部位是电子透镜35内的电场发射型电子源元件10的附近。

此外，在该CRT的制造阶段中，在除气老化处理工序中，在利用现有的方法充分地进行了除气后，从电场发射型电子源元件10中的电子非射出区域(位于元件的外周部的电子射出部15)射出电子束以生成离子，吸附到该区域的发射极16上。由此，在本实施形态的CRT中，确保了非常高的真空度而不对电子射出区域(位于元件的中央部的电子射出部15)的发射极16产生影响。

这样，在除气老化处理工序中，之所以使用位于元件的外周部的电子射出部15来吸附离子，是因为与位于元件的中央部的电子射出部15相比，在CRT驱动时的使用频度低、在元件的驱动时对亮度没有影响。

因而，在利用这样的方法制造的CRT中，驱动时的电场发射型电子源元件10的电子射出性能的下降小，可与驱动时间的长短无关地维持稳定的亮度。

(第5实施形态)

使用图12说明第5实施形态的电子枪的结构。

如图12中所示，本实施形态的电子枪由电场发射型电子源元件10、阴极结构体20和电子透镜36构成。

电场发射型电子源元件10和阴极结构体20的结构与上述的图3的结构相同。

该电子枪与上述的图2的不同点在于电子透镜36的结构。电子透镜36由栅格电极G1～G5和光束旋转线圈R1构成。

光束旋转线圈R1与R、G、B用的各电场发射型电子源元件对应地形成，利用电场的形成使各自的电子束旋转。可将例如螺线管型线圈等用作光束旋转线圈R1。

具体地说，与电子枪的各电场发射型电子源元件对应地形成螺线管型线圈，通过在该线圈中流过电流，可沿电子束的行进方向发生使电子束旋转用的磁场。利用与已发生的磁场的强度对应的洛伦兹力使电子束旋转运动。

因而，在本实施形态的电子枪中，借助于使螺线管型线圈发生的磁场和通过电子透镜36的电子的速度分量和距离等的参数最佳化，可在将电子束的剖面形状保持为恒定的状态下使其旋转所希望的角度。

使用图13说明电子束的光点形状的校正方法。

在图13(a)中示出的光点形状是在屏幕3的中央部得到的完整的圆形。

在对屏幕3中的角部照射电子束且不进行电子束的旋转校正的情况下，电子束的光点形状成为图13(b)中示出的长圆形且接受了旋转的形状。

与此相对照，在本实施形态中，可使从电子枪1射出的电子束、即从电场发射型电子源元件10发射并由电子透镜36进行了会聚和旋转的电子束的形状成为图13(c)中示出的形状。由此，可使上述的图5中示出的对屏幕3的区域A1的下部或区域A5的上部照射的电子束的光点形状成为大致完整的圆形。

利用上述图4中的电子射出区域选择电路203来控制这样的由电子透镜36产生的电子束的旋转并与垂直信号S2和水平信号S3同步地进行。

关于电子束的旋转角度，可对于上述每个屏幕3的区域来设定，也可对于每个像素来设定，但最好预先求出最佳值，使电子射出区域选择电路203存储了对应表，在每个照射位置上一边参照该表、一边进行调整。

在以上那样的CRT中，由于在屏幕3的整个区域中可使电子束的光点形状变得均匀，故分辨性能很高。

再有，因空间上的制约的缘故，如上述图12中所示，希望将电子透镜36中的光束旋转线圈R1的形成位置定为栅格电极G5的屏幕3一侧，但也可定为栅格电极G1的电场发射型电子源元件10一侧。

此外，在上述的图13中，用圆形或长圆形说明了电子束的光点形状，但即使是在上述的第1实施形态等中已说明的矩形的光点形状，也可得到同样的效果。

本发明的电场发射型电子源元件在以高分辨率实现高亮度的电子枪和具备该电子枪的阴极射线管装置方面是有效的。

Claims (39)

1.一种电场发射型电子源元件，该元件射出对屏幕进行扫描的电子束，其特征在于：

以2维的方式配置了多个利用电场的存在而射出电子束的电子射出部，

将上述多个电子射出部构成为能分别独立地驱动。

2.如权利要求1中所述的电场发射型电子源元件，其特征在于：

上述电子射出部由1个或多个发射极构成。

3.如权利要求2中所述的电场发射型电子源元件，其特征在于：

将上述电子射出部配置成矩阵状。

4.如权利要求3中所述的电场发射型电子源元件，其特征在于：

该电场发射型电子源元件还具有：基板；在上述基板上以互相并行的方式配置的多个行电极；以及在使上述行电极和绝缘层介于中间的同时在交叉的方向上并行地配置的多个列电极，

在上述多个行电极与上述多个列电极的各交叉部分中，在上述行电极上突出地设置上述发射极。

5.如权利要求4中所述的电场发射型电子源元件，其特征在于：

通过在从上述多个行电极中选择的一部分或全部的电极与从上述多个列电极中选择的一部分或全部的电极之间施加电压，从该交叉部分中的上述发射极射出电子束。

6.如权利要求4中所述的电场发射型电子源元件，其特征在于：

上述基板由p型半导体的板材构成，

上述行电极由具有n型导电性的导电体构成。

7.如权利要求4中所述的电场发射型电子源元件，其特征在于：

上述行电极由低电阻的共同线状部和其电阻比上述共同线状部的电阻高的电流控制部构成，

上述发射极经上述电流控制部导电性地连接到上述共同线状部上。

8.如权利要求7中所述的电场发射型电子源元件，其特征在于：

上述电流控制部是上述发射极中的负载电阻，控制对上述发射极供给的电流。

9.一种电子枪，该电子枪射出对屏幕进行扫描的电子束，其特征在于，具有：

电场发射型电子源元件，具有多个以2维的方式配置的、利用电场的存在而射出电子束的电子射出部，上述多个电子射出部能分别独立地驱动；以及

电子透镜，对上述已被射出的电子束进行加速和会聚。

10.如权利要求9中所述的电子枪，其特征在于：

上述电场发射型电子源元件中的电子射出部由1个或多个发射极构成。

11.如权利要求10中所述的电子枪，其特征在于：

将上述电子射出部配置成矩阵状。

12.如权利要求11中所述的电子枪，其特征在于：

该电场发射型电子源元件还具有：基板；在上述基板上以互相并行的方式配置的多个行电极；以及在使上述行电极和绝缘层介于中间的同时在交叉的方向上并行地配置的多个列电极，

在上述多个行电极与上述多个列电极的各交叉部分中，在上述行电极上突出地设置上述发射极。

13.如权利要求12中所述的电子枪，其特征在于：

具备通过在从上述多个行电极中选择的一部分或全部的电极与从上述多个列电极中选择的一部分或全部的电极之间施加电压以从该交叉部分中的上述发射极使电子束射出的驱动控制部。

14.如权利要求9至13中的任一项中所述的电子枪，其特征在于：

上述驱动控制部从上述多个电子射出部选择具有规定的形状的区域，从上述区域内的电子射出部的发射极使电子束射出。

15.如权利要求14中所述的电子枪，其特征在于：

上述驱动控制部根据与上述电子透镜的水平方向或/和垂直方向上的相对位置来选择上述区域。

16.如权利要求14中所述的电子枪，其特征在于：

具备检测从上述发射极射出的电子束的变形的检测部，

上述驱动控制部根据上述检测部的检测结果来选择上述区域以便进行上述变形的校正。

17.如权利要求16中所述的电子枪，其特征在于：

上述电子透镜具备旋转装置，该旋转装置以电子束的行进方向为轴使电子束旋转，以便根据上述检测部的检测结果进行上述变形的校正。

18.如权利要求16中所述的电子枪，其特征在于：

上述检测部检测因地磁引起的电子束的变形。

19.如权利要求14中所述的电子枪，其特征在于：

上述驱动控制部根据被输入的亮度信号来选择上述区域。

20.如权利要求14中所述的电子枪，其特征在于：

上述驱动控制部根据驱动时间的经过情况来选择上述区域。

21.如权利要求14中所述的电子枪，其特征在于：

将上述区域中的上述行电极与列电极之间的电位差设定得比除了上述区域外的区域中的电位差高。

22.如权利要求9中所述的电子枪，其特征在于：

上述电场发射型电子源元件和电子透镜内的至少一方具有差分排气部，该差分排气部具有气体吸附性能。

23.如权利要求22中所述的电子枪，其特征在于：

上述差分排气部具有至少使上述电场发射型电子源元件附近的真空度比其它的区域中的真空度高的功能。

24.如权利要求22中所述的电子枪，其特征在于：

上述差分排气部由非蒸发型的吸气材料构成。

25.如权利要求24中所述的电子枪，其特征在于：

在上述电场发射型电子源元件和电子透镜内的至少一方的表面上形成了上述吸气材料。

26.如权利要求25中所述的电子枪，其特征在于：

上述吸气材料是可熔接的吸气材料。

27.一种阴极射线管装置，其特征在于，具有：

电场发射型电子源元件，具有多个以2维的方式配置的、利用电场的存在而射出电子束的电子射出部，上述多个电子射出部能分别独立地驱动；

电子透镜，对上述已被射出的电子束进行加速和会聚；以及

偏转磁轭，使已被加速和会聚的电子束偏转，以便对与该偏转磁轭相对地配置的屏幕面进行扫描。

28.如权利要求27中所述的阴极射线管装置，其特征在于：

上述电场发射型电子源元件中的电子射出部由1个或多个发射极构成。

29.如权利要求28中所述的阴极射线管装置，其特征在于：

将上述电子射出部配置成矩阵状。

30.如权利要求29中所述的阴极射线管装置，其特征在于：

该电场发射型电子源元件还具有：基板；在上述基板上以互相并行的方式配置的多个行电极；以及在使上述行电极和绝缘层介于中间的同时在交叉的方向上并行地配置的多个列电极，

在上述多个行电极与上述多个列电极的各交叉部分中，在上述行电极上突出地设置上述发射极。

31.如权利要求30中所述的阴极射线管装置，其特征在于：

具备通过在从上述多个行电极中选择的一部分或全部的电极与从上述多个列电极中选择的一部分或全部的电极之间施加电压从该交叉部分中的上述发射极使电子束射出的驱动控制部。

32.如权利要求27至31中的任一项中所述的阴极射线管装置，其特征在于：

上述驱动控制部从上述多个电子射出部选择具有规定的形状的区域，从上述区域内的电子射出部的发射极使电子束射出。

33.如权利要求32中所述的阴极射线管装置，其特征在于：

具备检测从上述发射极射出的电子束的变形的检测部，

上述驱动控制部选择上述区域以便根据上述检测部的检测结果进行上述变形的校正。

34.如权利要求33中所述的阴极射线管装置，其特征在于：

上述电子透镜具备旋转装置，该旋转装置以电子束的行进方向为轴使电子束旋转，以便根据上述检测部的检测结果进行上述变形的校正。

35.如权利要求33中所述的阴极射线管装置，其特征在于：

上述检测部检测因地磁引起的电子束的变形。

36.如权利要求31中所述的阴极射线管装置，其特征在于：

上述驱动控制部根据被输入的亮度信号来选择上述区域。

37.如权利要求31中所述的阴极射线管装置，其特征在于：

上述驱动控制部根据驱动时间的经过情况来选择上述区域。

38.如权利要求27中所述的阴极射线管装置，其特征在于：

在上述电子枪中包括由具有气体吸附性能的吸气材料构成的差分排气部。

39.一种阴极射线管的制造方法，具有下述工序：将由在电场中射出电子束的电场发射型电子源元件构成的电子枪容纳在漏斗的颈部；连接上述漏斗与面板；以及对由上述漏斗和面板形成的空间内部进行除气的老化工序，其特征在于：

以2维的方式配置利用电场的存在而能分别独立地射出电子束的多个电子射出部来构成上述电场发射型电子源元件，

在上述除气老化工序中，从上述电场发射型电子源元件的外周区域中的电子射出部射出电子束以生成离子，使射出了上述电子束的电子射出部吸附已被生成的离子。

Images