JP2001266735A - 電界放出型冷陰極構造及びこの陰極を備えた電子銃 - Google Patents
電界放出型冷陰極構造及びこの陰極を備えた電子銃Info
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- H01J1/304—Field-emissive cathodes
- H01J1/3042—Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
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- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は、電界により電子を放出し、
ゴミ等による電子放射不良を対策した電界放出型冷陰極
構造を提案することにある。 【解決手段】 ベース電極上に複数のエミッタチップを
所定間隔で形成し、複数のエミッタチップの各々の周囲
にゲート電極を形成し、ベース電極とゲート電極は絶縁
層を介して電気的に絶縁され、かつベース電極とゲート
電極との間に所定の直流電圧を印加する構造を有する電
界放出型冷陰極構造において、ベース電極と複数のエミ
ッタチップの各々との間に低融点金属層を設けて構成さ
れる。
ゴミ等による電子放射不良を対策した電界放出型冷陰極
構造を提案することにある。 【解決手段】 ベース電極上に複数のエミッタチップを
所定間隔で形成し、複数のエミッタチップの各々の周囲
にゲート電極を形成し、ベース電極とゲート電極は絶縁
層を介して電気的に絶縁され、かつベース電極とゲート
電極との間に所定の直流電圧を印加する構造を有する電
界放出型冷陰極構造において、ベース電極と複数のエミ
ッタチップの各々との間に低融点金属層を設けて構成さ
れる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電界放出型冷陰極構
造（以下、スピント(Spindt)型陰極構造）及びこの陰極
を備えた電子銃に関し、特に陰極部分に侵入するゴミ等
による電子放射不良を対策したスピント型陰極構造と、
この陰極を組み込んだ電子銃に関する。
造（以下、スピント(Spindt)型陰極構造）及びこの陰極
を備えた電子銃に関し、特に陰極部分に侵入するゴミ等
による電子放射不良を対策したスピント型陰極構造と、
この陰極を組み込んだ電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は従来の標準的な陰極線管（ＣＲ
Ｔ）の要部構造図である。図中、１はガラス容器、２は
電子銃、３は電子ビーム、４は偏向ヨーク、５は蛍光面
である。図示のように、真空のガラス容器１の端部に電
子銃２が配置され、この電子銃２から発生された電子ビ
ーム３は、磁界を発生する偏向ヨーク４により、図示の
ように偏向されて蛍光面５に放射され、電子ビーム３の
衝突により蛍光面５は励起されて発光する。そしてＴＶ
用のＣＲＴ等の実使用では、入力映像信号に応じて電子
ビーム量を制御し、電子ビーム３を２次元的に偏向する
ことで蛍光面５上を走査し所定の画像を表示する。
Ｔ）の要部構造図である。図中、１はガラス容器、２は
電子銃、３は電子ビーム、４は偏向ヨーク、５は蛍光面
である。図示のように、真空のガラス容器１の端部に電
子銃２が配置され、この電子銃２から発生された電子ビ
ーム３は、磁界を発生する偏向ヨーク４により、図示の
ように偏向されて蛍光面５に放射され、電子ビーム３の
衝突により蛍光面５は励起されて発光する。そしてＴＶ
用のＣＲＴ等の実使用では、入力映像信号に応じて電子
ビーム量を制御し、電子ビーム３を２次元的に偏向する
ことで蛍光面５上を走査し所定の画像を表示する。
【０００３】図２は従来のＣＲＴの電子銃に使用されて
きたカソード（陰極）の要部構造図である。図中、６は
ニッケル円筒、７はエミッタ、８はヒータ、９はステア
タイトディスクである。図示のように、エミッタ７はニ
ッケル円筒６の先端部に設けられ、バリウム（Ｂａ），
カルシウム（Ｃａ），ストロンチウム（Ｓｒ）等の酸化
物で構成されたオキサイドカソードが広く使用されい
る。また、多孔質タングステンにエミッタを含浸させた
高電流密度の陰極も使用されている。また、ニッケル円
筒６の中にはヒータ８が設けられ、これに電流を通して
加熱することにより電子ビーム３をエミッタ７から真空
中に放出する。この陰極は電子銃の組み立てが容易なよ
うにステアタイトディスク９にマウントされている。
きたカソード（陰極）の要部構造図である。図中、６は
ニッケル円筒、７はエミッタ、８はヒータ、９はステア
タイトディスクである。図示のように、エミッタ７はニ
ッケル円筒６の先端部に設けられ、バリウム（Ｂａ），
カルシウム（Ｃａ），ストロンチウム（Ｓｒ）等の酸化
物で構成されたオキサイドカソードが広く使用されい
る。また、多孔質タングステンにエミッタを含浸させた
高電流密度の陰極も使用されている。また、ニッケル円
筒６の中にはヒータ８が設けられ、これに電流を通して
加熱することにより電子ビーム３をエミッタ７から真空
中に放出する。この陰極は電子銃の組み立てが容易なよ
うにステアタイトディスク９にマウントされている。
【０００４】図３は従来のＣＲＴに使用されている電子
銃の要部断面構造図である。図中、10は第１制御電極、
11は第２制御電極、12は第３制御電極、13は第４制御電
極、14はプリフォーカス電子レンズ、15は主電子レン
ズ、16は電子ビームのクロスオーバである。陰極に設け
られたエミッタ７の前方には、電子ビームを制御するた
めの第１制御電極10及び第２制御電極11が設けられ、さ
らに、電子ビーム３が蛍光面５上で微小なスポットとな
るような主電子レンズ15を形成させるために、第３制御
電極12及び第４制御電極13が配置されている。なお、第
２制御電極11と第３制御電極12により、電子ビーム３に
プリフォーカス電子レンズ14を形成させている。
銃の要部断面構造図である。図中、10は第１制御電極、
11は第２制御電極、12は第３制御電極、13は第４制御電
極、14はプリフォーカス電子レンズ、15は主電子レン
ズ、16は電子ビームのクロスオーバである。陰極に設け
られたエミッタ７の前方には、電子ビームを制御するた
めの第１制御電極10及び第２制御電極11が設けられ、さ
らに、電子ビーム３が蛍光面５上で微小なスポットとな
るような主電子レンズ15を形成させるために、第３制御
電極12及び第４制御電極13が配置されている。なお、第
２制御電極11と第３制御電極12により、電子ビーム３に
プリフォーカス電子レンズ14を形成させている。
【０００５】陰極から放出される電子ビーム密度の方向
依存性は、いわゆる「ランバートの法則」に従い、蛍光
面に垂直な方向の電流密度ｊ（Ａ／ｍ2 steradian) に
対して法線からθなる方向に放射する電流密度ｊ（θ）
は、次式で表せる。 ｊ（θ）＝ｊｃｏｓθ また、放射された電子は、所定の統計的な初速度分布を
もって飛び出すが、こ の分布則について、気体分子の速度分布に関する「マク
セルの分布則」が陰極温度に相当した温度に対して適用
できることが確認されている。
依存性は、いわゆる「ランバートの法則」に従い、蛍光
面に垂直な方向の電流密度ｊ（Ａ／ｍ2 steradian) に
対して法線からθなる方向に放射する電流密度ｊ（θ）
は、次式で表せる。 ｊ（θ）＝ｊｃｏｓθ また、放射された電子は、所定の統計的な初速度分布を
もって飛び出すが、こ の分布則について、気体分子の速度分布に関する「マク
セルの分布則」が陰極温度に相当した温度に対して適用
できることが確認されている。
【０００６】以上の説明から明らかなように、陰極の各
点から放射された電子を蛍光面上のできるだけ１点に集
束するようにするために、主電子レンズ15を形成させる
ための制御電極の構造、さらに電子ビームを主電子レン
ズに導くまでの制御電極の構造に関して各種の構造が提
案されている。しかし、従来のいずれの制御電極構造も
その数を増加させる構造を提案している。
点から放射された電子を蛍光面上のできるだけ１点に集
束するようにするために、主電子レンズ15を形成させる
ための制御電極の構造、さらに電子ビームを主電子レン
ズに導くまでの制御電極の構造に関して各種の構造が提
案されている。しかし、従来のいずれの制御電極構造も
その数を増加させる構造を提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
陰極は加熱することにより電子を放出する構造であるた
め、ＴＶ等に使用されているＣＲＴでは、ＴＶの主電源
をオンしても陰極のＢａ温度が電子放出温度に到達する
までの間、良質の画像が表示されないという不具合があ
る。
陰極は加熱することにより電子を放出する構造であるた
め、ＴＶ等に使用されているＣＲＴでは、ＴＶの主電源
をオンしても陰極のＢａ温度が電子放出温度に到達する
までの間、良質の画像が表示されないという不具合があ
る。
【０００８】また、一般のＴＶに使用されているＣＲＴ
では、必要な電子ビーム電流は、蛍光面上の１スポット
当たり約３５０μＡであるが、一方、陰極加熱のための
電力は約２Ｗを必要とし、従って電子放出効率が悪い問
題がある。また、電子放出物質であるＢａは、長時間使
用していると加熱されることによって徐々に蒸発し、さ
らに電子放出効率が徐々に悪化するという問題がある。
では、必要な電子ビーム電流は、蛍光面上の１スポット
当たり約３５０μＡであるが、一方、陰極加熱のための
電力は約２Ｗを必要とし、従って電子放出効率が悪い問
題がある。また、電子放出物質であるＢａは、長時間使
用していると加熱されることによって徐々に蒸発し、さ
らに電子放出効率が徐々に悪化するという問題がある。
【０００９】さらに、陰極面から放出される電子は各々
の点から各方向に放出され、かつ初速度も不揃いである
ことから、蛍光面上で微小な電子ビームスポットを得る
ために、上述のように多くの制御電極を必要とすること
になる。本発明の目的は、上述した従来の問題を解消す
るために、加熱により電子を放出する構造ではなく、電
界により電子を放出するスピント型陰極構造を採用し、
さらにゴミ等による電子放射不良を対策したスピント型
陰極構造を提案することにより、半永久的といえる長寿
命で、電子放出効率が高く、消費電力を低減し、かつ簡
素化された陰極構造を提供し、かつこの陰極を備えた電
子銃を提供することにある。
の点から各方向に放出され、かつ初速度も不揃いである
ことから、蛍光面上で微小な電子ビームスポットを得る
ために、上述のように多くの制御電極を必要とすること
になる。本発明の目的は、上述した従来の問題を解消す
るために、加熱により電子を放出する構造ではなく、電
界により電子を放出するスピント型陰極構造を採用し、
さらにゴミ等による電子放射不良を対策したスピント型
陰極構造を提案することにより、半永久的といえる長寿
命で、電子放出効率が高く、消費電力を低減し、かつ簡
素化された陰極構造を提供し、かつこの陰極を備えた電
子銃を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明によれば、ベース電極上に複数のエミッタ
チップを所定間隔で形成し、前記複数のエミッタチップ
の各々の周囲にゲート電極を形成し、前記ベース電極と
前記ゲート電極は絶縁層を介して電気的に絶縁され、か
つ前記ベース電極と前記ゲート電極との間に所定の直流
電圧を印加する構造を有する電界放出型冷陰極構造にお
いて、前記ベース電極と前記複数のエミッタチップの各
々との間に、低融点金属層を設けたことを特徴とする。
めに、本発明によれば、ベース電極上に複数のエミッタ
チップを所定間隔で形成し、前記複数のエミッタチップ
の各々の周囲にゲート電極を形成し、前記ベース電極と
前記ゲート電極は絶縁層を介して電気的に絶縁され、か
つ前記ベース電極と前記ゲート電極との間に所定の直流
電圧を印加する構造を有する電界放出型冷陰極構造にお
いて、前記ベース電極と前記複数のエミッタチップの各
々との間に、低融点金属層を設けたことを特徴とする。
【００１１】また、本発明によれば、ベース電極上に複
数のエミッタチップを所定間隔で形成し、前記複数のエ
ミッタチップの各々の周囲にゲート電極を形成し、前記
ベース電極と前記ゲート電極は絶縁層を介して電気的に
絶縁された構造を有する電界放出型冷陰極構造におい
て、前記ゲート電極は各エミッタチップ毎にその周囲に
形成されかつ全ての前記ゲート電極を囲む外周に母電極
を設け、前記母電極と全ての前記ゲート電極との間に低
融点金属層を設け、前記ベース電極と前記母電極との間
に所定の直流電圧を印加することを特徴とする。
数のエミッタチップを所定間隔で形成し、前記複数のエ
ミッタチップの各々の周囲にゲート電極を形成し、前記
ベース電極と前記ゲート電極は絶縁層を介して電気的に
絶縁された構造を有する電界放出型冷陰極構造におい
て、前記ゲート電極は各エミッタチップ毎にその周囲に
形成されかつ全ての前記ゲート電極を囲む外周に母電極
を設け、前記母電極と全ての前記ゲート電極との間に低
融点金属層を設け、前記ベース電極と前記母電極との間
に所定の直流電圧を印加することを特徴とする。
【００１２】一つの実施形態として、前記ゲート電極の
上方に絶縁層を介してフォーカス電極を設けたことを特
徴とする。他の実施形態として、前記ゲート電極の上方
に絶縁層を介してフォーカス電極を設け、さらに前記フ
ォーカス電極の上方に絶縁層を介して制御電極を設けた
ことを特徴とする。
上方に絶縁層を介してフォーカス電極を設けたことを特
徴とする。他の実施形態として、前記ゲート電極の上方
に絶縁層を介してフォーカス電極を設け、さらに前記フ
ォーカス電極の上方に絶縁層を介して制御電極を設けた
ことを特徴とする。
【００１３】さらに、本発明によれば、第１及び第２の
集束電極を有する電子銃であって、前記陰極部は、ベー
ス電極上に複数のエミッタチップを所定間隔で形成し、
前記複数のエミッタチップの各々の周囲にゲート電極を
形成し、前記ベース電極と前記ゲート電極は絶縁層を介
して電気的に絶縁され、前記ベース電極と前記複数のエ
ミッタチップの各々との間に低融点金属層を設け、前記
ゲート電極の上方に絶縁層を介してフォーカス電極を設
け、さらに前記フォーカス電極の上方に絶縁層を介して
制御電極を設け、前記制御電極の前方に、前記第１及び
第２の集束電極を配置し、前記複数のエミッタチップか
ら放射された電子ビームは、クロスオーバを形成するこ
となく前記第１及び第２の集束電極により形成された主
電子レンズにより集束される、ように構成したことを特
徴とする。
集束電極を有する電子銃であって、前記陰極部は、ベー
ス電極上に複数のエミッタチップを所定間隔で形成し、
前記複数のエミッタチップの各々の周囲にゲート電極を
形成し、前記ベース電極と前記ゲート電極は絶縁層を介
して電気的に絶縁され、前記ベース電極と前記複数のエ
ミッタチップの各々との間に低融点金属層を設け、前記
ゲート電極の上方に絶縁層を介してフォーカス電極を設
け、さらに前記フォーカス電極の上方に絶縁層を介して
制御電極を設け、前記制御電極の前方に、前記第１及び
第２の集束電極を配置し、前記複数のエミッタチップか
ら放射された電子ビームは、クロスオーバを形成するこ
となく前記第１及び第２の集束電極により形成された主
電子レンズにより集束される、ように構成したことを特
徴とする。
【００１４】他の実施形態として、前記陰極部を、Ｒ，
Ｇ，Ｂ各色毎に設けたことを特徴とする。
Ｇ，Ｂ各色毎に設けたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】図４は本発明を適用するスピント
型陰極構造の要部構造図である。図中、101は基板ガラ
ス、102 はベース電極、103 は絶縁層、104 はゲート電
極、105 はエミッタチップ、106 は電子ビーム、107 は
電源である。図示のように、基板ガラス101 の表面に形
成された金属等のベース電極102 上に、円錐形（コーン
状）の微小な導電体（例えば、モリブデン）からなるエ
ミッタチップ105 が形成されている。エミッタチップ10
5 の円錐形の先端周辺には、エミッタチップ105 を囲む
ように導電体（例えば、ニッケル）からなるゲート電極
104 が形成されている。そして、ベース電極102 とゲー
ト電極104 との間には、絶縁層103 （例えば、Ｓｉ
Ｏ2 ）が配置され、ベース電極102 とゲート電極104 と
の間を電気的に絶縁している。
型陰極構造の要部構造図である。図中、101は基板ガラ
ス、102 はベース電極、103 は絶縁層、104 はゲート電
極、105 はエミッタチップ、106 は電子ビーム、107 は
電源である。図示のように、基板ガラス101 の表面に形
成された金属等のベース電極102 上に、円錐形（コーン
状）の微小な導電体（例えば、モリブデン）からなるエ
ミッタチップ105 が形成されている。エミッタチップ10
5 の円錐形の先端周辺には、エミッタチップ105 を囲む
ように導電体（例えば、ニッケル）からなるゲート電極
104 が形成されている。そして、ベース電極102 とゲー
ト電極104 との間には、絶縁層103 （例えば、Ｓｉ
Ｏ2 ）が配置され、ベース電極102 とゲート電極104 と
の間を電気的に絶縁している。
【００１６】このような陰極構造において、ベース電極
102 とゲート電極104 との間に、電源107 から所定の電
圧Ｖｇを印加すると、エミッタチップ105 の先端部には
非常に強い電界が発生し、エミッタチップ105 の先端部
から電子が放出される( 電子ビーム106)。この場合、電
子ビーム電流は前述のように、蛍光面上で１スポット当
たり約３５０μＡ必要なので、エミッタチップ105 が１
個では、蛍光面上で必要な電子ビーム電流が得られな
い。そこで後述するように、必要な電子ビーム電流を得
るために、このようなエミッタチップ105 を２次元平面
上に複数個形成して陰極を構成する。
102 とゲート電極104 との間に、電源107 から所定の電
圧Ｖｇを印加すると、エミッタチップ105 の先端部には
非常に強い電界が発生し、エミッタチップ105 の先端部
から電子が放出される( 電子ビーム106)。この場合、電
子ビーム電流は前述のように、蛍光面上で１スポット当
たり約３５０μＡ必要なので、エミッタチップ105 が１
個では、蛍光面上で必要な電子ビーム電流が得られな
い。そこで後述するように、必要な電子ビーム電流を得
るために、このようなエミッタチップ105 を２次元平面
上に複数個形成して陰極を構成する。
【００１７】図５は本発明を適用する複数個のエミッタ
チップを配置したスピント型陰極構造の要部断面図であ
る。本図により従来構造の問題点を説明する。図中、51
はゴミである。図示のように、何らかの原因で導電性の
ゴミ51がエミッタチップ105上に付着し、その結果ベー
ス電極102 とゲート電極104 が短絡状態になる場合があ
る。短絡状態となると、その瞬間にベース電極102 とゲ
ート電極104 の間で、エミッタチップ105 及びゴミ51を
経て大電流が流れることになる。その結果、エミッタチ
ップ105 とゲート電極104 との間に電圧が印加されなく
なり、従って、他のエミッタチップ105 からも電子が放
出されなくなる。
チップを配置したスピント型陰極構造の要部断面図であ
る。本図により従来構造の問題点を説明する。図中、51
はゴミである。図示のように、何らかの原因で導電性の
ゴミ51がエミッタチップ105上に付着し、その結果ベー
ス電極102 とゲート電極104 が短絡状態になる場合があ
る。短絡状態となると、その瞬間にベース電極102 とゲ
ート電極104 の間で、エミッタチップ105 及びゴミ51を
経て大電流が流れることになる。その結果、エミッタチ
ップ105 とゲート電極104 との間に電圧が印加されなく
なり、従って、他のエミッタチップ105 からも電子が放
出されなくなる。
【００１８】本発明は、以下に説明するように、上述の
ような問題を持つ従来のスピント型陰極構造を改良した
ものである。図６は本発明の一実施形態としてのスピン
ト型陰極構造の要部構造図である。図中、61は低融点金
属層である。低融点金属層61は、全てのエミッタチップ
105とベース電極104 との間に図示のように形成され
る。なお、本発明では低融点金属に限らず、大電流によ
り溶断するもの、例えば半導体物質、でも適用可能であ
る。
ような問題を持つ従来のスピント型陰極構造を改良した
ものである。図６は本発明の一実施形態としてのスピン
ト型陰極構造の要部構造図である。図中、61は低融点金
属層である。低融点金属層61は、全てのエミッタチップ
105とベース電極104 との間に図示のように形成され
る。なお、本発明では低融点金属に限らず、大電流によ
り溶断するもの、例えば半導体物質、でも適用可能であ
る。
【００１９】本発明によれば、例えば１つのエミッタチ
ップ105aに導電性ゴミ51が付着してエミッタチップ105a
とゲート電極104 の間が短絡し、その結果、ベース電極
102とゲート電極104 との間に、エミッタチップ105aと
ゴミ51を経て大電流が流れても、その瞬間に低融点金属
層61が蒸発し、エミッタチップ105 とゲート電極104と
の間を開放することができる。従って、ゴミ51によりエ
ミッタチップ105aとゲート電極104 が短絡されたとして
も、直ちにエミッタチップ105 とゲート電極104 との間
が開放されるので、その他のエミッタチップ105 とゲー
ト電極104 との間に所定の電圧を印加することが可能と
なる。
ップ105aに導電性ゴミ51が付着してエミッタチップ105a
とゲート電極104 の間が短絡し、その結果、ベース電極
102とゲート電極104 との間に、エミッタチップ105aと
ゴミ51を経て大電流が流れても、その瞬間に低融点金属
層61が蒸発し、エミッタチップ105 とゲート電極104と
の間を開放することができる。従って、ゴミ51によりエ
ミッタチップ105aとゲート電極104 が短絡されたとして
も、直ちにエミッタチップ105 とゲート電極104 との間
が開放されるので、その他のエミッタチップ105 とゲー
ト電極104 との間に所定の電圧を印加することが可能と
なる。
【００２０】図７（Ａ），（Ｂ）は本発明の他の実施形
態としての陰極構造の要部構造図である。（Ａ）は本実
施形態の陰極構造の要部断面図であり、（Ｂ）は上方か
ら見た要部平面図である。図中、71は母電極、72は低融
点金属層である。本実施形態では、各エミッタチップ10
5 毎に、それぞれ分離されたゲート電極104 を形成し、
各ゲート電極104 は、低融点金属層72によって周囲の母
電極71と電気的に接続されている。なお、本例では、４
つのエミッタチップ105 と、各々を取り囲むゲート電極
104 と、これらを取り囲む母電極71を示しているが、４
つのエミッタチップ105 と各々を取り囲むゲート電極10
4 に限らず、各々が低融点金属層72により周囲の母電極
と接続可能な数だけ設けることができる。
態としての陰極構造の要部構造図である。（Ａ）は本実
施形態の陰極構造の要部断面図であり、（Ｂ）は上方か
ら見た要部平面図である。図中、71は母電極、72は低融
点金属層である。本実施形態では、各エミッタチップ10
5 毎に、それぞれ分離されたゲート電極104 を形成し、
各ゲート電極104 は、低融点金属層72によって周囲の母
電極71と電気的に接続されている。なお、本例では、４
つのエミッタチップ105 と、各々を取り囲むゲート電極
104 と、これらを取り囲む母電極71を示しているが、４
つのエミッタチップ105 と各々を取り囲むゲート電極10
4 に限らず、各々が低融点金属層72により周囲の母電極
と接続可能な数だけ設けることができる。
【００２１】このような構造において、図６と同様に、
例えばエミッタチップ105aとゲート電極104 との間にゴ
ミ51等が付着して短絡状態になると、ゴミ51の付着した
エミッタチップ105aからゲート電極104 を経てベース電
極102 と母電極71との間に大電流が流れ、その瞬間にゲ
ート電極104 に対応する低融点金属層72が蒸発し、エミ
ッタチップ105aとゲート電極104 の間が開放される。従
って、その他のエミッタチップ105 とゲート電極の間に
正常に電圧を印加することが可能となる。
例えばエミッタチップ105aとゲート電極104 との間にゴ
ミ51等が付着して短絡状態になると、ゴミ51の付着した
エミッタチップ105aからゲート電極104 を経てベース電
極102 と母電極71との間に大電流が流れ、その瞬間にゲ
ート電極104 に対応する低融点金属層72が蒸発し、エミ
ッタチップ105aとゲート電極104 の間が開放される。従
って、その他のエミッタチップ105 とゲート電極の間に
正常に電圧を印加することが可能となる。
【００２２】そして、上述した構造の陰極を、ＣＲＴ等
の陰極線管に使用するに際して、陰極の各エミッタチッ
プ105 から放出される電子の方向を、後述する制御電極
及び集束電極により揃えると、蛍光面上で微小な電子ビ
ームスポットを得ることができ、高品質の画像及び文字
表示が可能となる。図８は本発明のさらに他の実施形態
としての陰極構造の要部構造図である。図中、81はフォ
ーカス電極である。図示のように、ゲート電極104 上に
絶縁層103を介して、フォーカス電極81が各エミッタチ
ップ105 毎に設けられ、エミッタチップ105 から放出さ
れる電子ビーム106 を集束させている。本例では低融点
金属層72は、図６の場合と同様に、エミッタチップ105
とベース電極102 との間に配置されている。
の陰極線管に使用するに際して、陰極の各エミッタチッ
プ105 から放出される電子の方向を、後述する制御電極
及び集束電極により揃えると、蛍光面上で微小な電子ビ
ームスポットを得ることができ、高品質の画像及び文字
表示が可能となる。図８は本発明のさらに他の実施形態
としての陰極構造の要部構造図である。図中、81はフォ
ーカス電極である。図示のように、ゲート電極104 上に
絶縁層103を介して、フォーカス電極81が各エミッタチ
ップ105 毎に設けられ、エミッタチップ105 から放出さ
れる電子ビーム106 を集束させている。本例では低融点
金属層72は、図６の場合と同様に、エミッタチップ105
とベース電極102 との間に配置されている。
【００２３】図９（Ａ）（Ｂ）は本発明のさらに他の実
施形態としての陰極構造の要部構造図である。（Ａ）は
上方から見た平面図であり、（Ｂ）は断面図である。図
中、91は制御電極である。本例では、前述の図８に示す
エミッタチップ105 を２次元平面上に複数個配置し、図
８と同様にフォーカス電極81が設けられ、さらに絶縁層
103 を介して制御電極91が形成されている。この制御電
極91は、後述する図１０に示すように、他の電極による
電界によってエミッタチップ105 からの電子放出の特性
が影響されることがないようにするためである。
施形態としての陰極構造の要部構造図である。（Ａ）は
上方から見た平面図であり、（Ｂ）は断面図である。図
中、91は制御電極である。本例では、前述の図８に示す
エミッタチップ105 を２次元平面上に複数個配置し、図
８と同様にフォーカス電極81が設けられ、さらに絶縁層
103 を介して制御電極91が形成されている。この制御電
極91は、後述する図１０に示すように、他の電極による
電界によってエミッタチップ105 からの電子放出の特性
が影響されることがないようにするためである。
【００２４】図１０は図９の陰極構造を用いた電子銃の
要部断面構造図である。陰極部1001は図９に対応し、そ
の制御電極91の前方には、所定の間隔をおいて主電子レ
ンズ1004を形成するための第１集束電極1002、及び第２
集束電極1003が配置されている。そして主電子レンズ10
04のフォーカス作用によって、陰極部1001からの電子ビ
ーム106 は蛍光面上で微小な電子ビームスポットとなる
ように絞り込まれる。また、陰極部1001の制御電極91と
第１集束電極1002との間にもプリフォーカス電子レンズ
1005が形成され、後段の主電子レンズ1004に入射される
電子ビームの入射角度を小さくし、蛍光面上の電子ビー
ムスポットをより小さく絞り込むように作用する。さら
に本発明では、陰極の前方に電子ビームのクロスオーバ
（図３の16参照）を形成することなく、電子ビームを集
束するための主電子レンズ1004を形成することができ
る。
要部断面構造図である。陰極部1001は図９に対応し、そ
の制御電極91の前方には、所定の間隔をおいて主電子レ
ンズ1004を形成するための第１集束電極1002、及び第２
集束電極1003が配置されている。そして主電子レンズ10
04のフォーカス作用によって、陰極部1001からの電子ビ
ーム106 は蛍光面上で微小な電子ビームスポットとなる
ように絞り込まれる。また、陰極部1001の制御電極91と
第１集束電極1002との間にもプリフォーカス電子レンズ
1005が形成され、後段の主電子レンズ1004に入射される
電子ビームの入射角度を小さくし、蛍光面上の電子ビー
ムスポットをより小さく絞り込むように作用する。さら
に本発明では、陰極の前方に電子ビームのクロスオーバ
（図３の16参照）を形成することなく、電子ビームを集
束するための主電子レンズ1004を形成することができ
る。
【００２５】本発明によるスピント型陰極構造を用いた
電子銃では、陰極部をフォトリソグラフィ技術を用いて
作成することができ、そのため現在のカラーＣＲＴに使
用されている３つの陰極部（Ｒ，Ｇ，Ｂ用の各陰極部）
の相対位置を非常に正確に決めることが可能となり、そ
の結果、ＴＶ受像機の製造工程において、ピュリティ
（純度）調整、コンバージェンス調整、等の作業を軽減
することができる。さらに図３の構造と比較すれば明ら
かなように、スピント型陰極構造により、第１制御電極
10及び第２制御電極11は不要となり、全体的な構造を簡
素化することができる。
電子銃では、陰極部をフォトリソグラフィ技術を用いて
作成することができ、そのため現在のカラーＣＲＴに使
用されている３つの陰極部（Ｒ，Ｇ，Ｂ用の各陰極部）
の相対位置を非常に正確に決めることが可能となり、そ
の結果、ＴＶ受像機の製造工程において、ピュリティ
（純度）調整、コンバージェンス調整、等の作業を軽減
することができる。さらに図３の構造と比較すれば明ら
かなように、スピント型陰極構造により、第１制御電極
10及び第２制御電極11は不要となり、全体的な構造を簡
素化することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による陰極
構造では、ヒータの加熱による電子放出ではなく、電界
による電子放出によるものであるため、陰極を加熱する
ための電力が削減でき、さらに電界がかかると瞬時に電
子が放出されるので、瞬時にデータ及び映像を画面上に
表示することができる。そのため、従来のような表示ま
での待ち時間を解消することができる。
構造では、ヒータの加熱による電子放出ではなく、電界
による電子放出によるものであるため、陰極を加熱する
ための電力が削減でき、さらに電界がかかると瞬時に電
子が放出されるので、瞬時にデータ及び映像を画面上に
表示することができる。そのため、従来のような表示ま
での待ち時間を解消することができる。
【００２７】また、電子放出特性の良好な陰極構造にす
ることにより、電子ビームを絞る電子レンズ等の構造も
簡略化でき、蛍光面上で微小な電子ビームスポットを得
ることができる。さらに、カラーＣＲＴに用いる場合で
は、本発明の陰極をフォトリソグラフィ技術で同時に同
一基板上に形成することが可能なため、非常に正確に位
置配置された３つの陰極が形成され、電子銃の組み立て
時の精度を向上させることができる。
ることにより、電子ビームを絞る電子レンズ等の構造も
簡略化でき、蛍光面上で微小な電子ビームスポットを得
ることができる。さらに、カラーＣＲＴに用いる場合で
は、本発明の陰極をフォトリソグラフィ技術で同時に同
一基板上に形成することが可能なため、非常に正確に位
置配置された３つの陰極が形成され、電子銃の組み立て
時の精度を向上させることができる。
【図１】従来の標準的な陰極線管（ＣＲＴ）の要部構造
図である。
図である。
【図２】従来のＣＲＴの電子銃に使用されている陰極の
要部構造図である。
要部構造図である。
【図３】従来のＣＲＴに使用されている電子銃の要部断
面構造図である。
面構造図である。
【図４】本発明を適用するスピント型陰極構造の要部構
造図である。
造図である。
【図５】本発明を適用する複数個のエミッタチップを有
するスピント型陰極構造の要部断面図である。
するスピント型陰極構造の要部断面図である。
【図６】本発明の一実施形態としてのスピント型陰極構
造の要部構造図である。
造の要部構造図である。
【図７】本発明の他の実施形態としての陰極構造の要部
構造図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は上方か
ら見た平面図である。
構造図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は上方か
ら見た平面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態としての陰極構造
の要部構造図である。
の要部構造図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態としての陰極構造
の要部構造図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は
断面図である。
の要部構造図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は
断面図である。
【図１０】図９の陰極を用いた電子銃の要部断面構造図
である。
である。
１…ガラス容器 ２…電子銃 ３…電子ビーム ４…偏向ヨーク ５…蛍光面 ６…ニッケル円筒 ７…エミッタ ８…ヒータ ９…ステアタイトディスク 10…第１制御電極 11…第２制御電極 12…第３制御電極 13…第４制御電極 14…プリフォーカス電子レンズ 15…主電子レンズ 51…ゴミ 61,72 …低融点金属層 71…母電極 81…フォーカス電極 91…制御電極 101 …基板ガラス 102 …ベース電極 103 …絶縁層 104 …ゲート電極 105 ，105a…エミッタチップ 106 …電子ビーム 107 …電源 1001…陰極部 1002…第１集束電極 1003…第２集束電極 1004…主レンズ 1005…プリフォーカス電子レンズ
Claims (6)
- 【請求項１】 ベース電極上に複数のエミッタチップを
所定間隔で形成し、前記複数のエミッタチップの各々の
周囲にゲート電極を形成し、前記ベース電極と前記ゲー
ト電極は絶縁層を介して電気的に絶縁され、かつ前記ベ
ース電極と前記ゲート電極との間に所定の直流電圧を印
加する構造を有する電界放出型冷陰極構造において、 前記ベース電極と前記複数のエミッタチップの各々との
間に、低融点金属層を設けたことを特徴とする電界放出
型冷陰極構造。 - 【請求項２】 ベース電極上に複数のエミッタチップを
所定間隔で形成し、前記複数のエミッタチップの各々の
周囲にゲート電極を形成し、前記ベース電極と前記ゲー
ト電極は絶縁層を介して電気的に絶縁された構造を有す
る電界放出型冷陰極構造において、 前記ゲート電極は各エミッタチップ毎にその周囲に形成
され、かつ全ての前記ゲート電極を囲む外周に母電極を
設け、 前記母電極と全ての前記ゲート電極との間に、低融点金
属層を設け、 前記ベース電極と前記母電極との間に所定の直流電圧を
印加することを特徴とする電界放出型冷陰極構造。 - 【請求項３】 請求項１に記載の電界放出型冷陰極構造
において、前記ゲート電極の上方に絶縁層を介してフォ
ーカス電極を設けたことを特徴とする電界放出型冷陰極
構造。 - 【請求項４】 請求項１に記載の電界放出型冷陰極構造
において、前記ゲート電極の上方に絶縁層を介してフォ
ーカス電極を設け、さらに前記フォーカス電極の上方に
絶縁層を介して制御電極を設けたことを特徴とする電界
放出型冷陰極構造。 - 【請求項５】 少なくとも陰極部と、第１及び第２の集
束電極を有する電子銃であって、 前記陰極部は、ベース電極上に複数のエミッタチップを
所定間隔で形成し、前記複数のエミッタチップの各々の
周囲にゲート電極を形成し、前記ベース電極と前記ゲー
ト電極は絶縁層を介して電気的に絶縁され、 前記ベース電極と前記複数のエミッタチップの各々との
間に低融点金属層を設け、前記ゲート電極の上方に絶縁
層を介してフォーカス電極を設け、さらに前記フォーカ
ス電極の上方に絶縁層を介して制御電極を設け、 前記制御電極の前方に、前記第１及び第２の集束電極を
配置し、 前記複数のエミッタチップから放射された電子ビーム
は、クロスオーバを形成することなく前記第１及び第２
の集束電極により形成された主電子レンズにより集束さ
れる、ように構成した電子銃。 - 【請求項６】 前記陰極部を、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色毎に設け
たことを特徴とする請求項５に記載の電子銃。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000084731A JP2001266735A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 電界放出型冷陰極構造及びこの陰極を備えた電子銃 |
| KR1020010009679A KR20010092674A (ko) | 2000-03-22 | 2001-02-26 | 전계 방출형 냉음극 구조 및 그 냉음극을 이용한 전자총 |
| GB0107108A GB2362503B (en) | 2000-03-22 | 2001-03-21 | Field emission type cold cathode structure and electron gun using the cold cathode |
| US09/812,692 US6680564B2 (en) | 2000-03-22 | 2001-03-21 | Field emission type cold cathode structure and electron gun using the cold cathode |
| GB0206844A GB2370914A (en) | 2000-03-22 | 2001-03-21 | Field emission cold cathode structure with fusible link between the main and gate electrodes |
| CN01109195A CN1314691A (zh) | 2000-03-22 | 2001-03-22 | 场致发射型冷阴极结构和使用该冷阴极的电子枪 |
| DE10114353A DE10114353A1 (de) | 2000-03-22 | 2001-03-22 | Kaltkathodenkonstruktion vom Feldemissionstyp und ein die Kaltkathode verwendender Elektronenstrahler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000084731A JP2001266735A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 電界放出型冷陰極構造及びこの陰極を備えた電子銃 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001266735A true JP2001266735A (ja) | 2001-09-28 |
Family
ID=18601174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000084731A Pending JP2001266735A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 電界放出型冷陰極構造及びこの陰極を備えた電子銃 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6680564B2 (ja) |
| JP (1) | JP2001266735A (ja) |
| KR (1) | KR20010092674A (ja) |
| CN (1) | CN1314691A (ja) |
| DE (1) | DE10114353A1 (ja) |
| GB (1) | GB2362503B (ja) |
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- 2001-03-21 US US09/812,692 patent/US6680564B2/en not_active Expired - Fee Related
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