JP2002025460A - 陰極線管用電子銃および電子ビーム放出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放出する電子ビームを高電流化し、なおかつ
ビームスポットを縮小する。 【解決手段】 熱陰極２ａから放出された第１の電子ビ
ームを第１電極２１から第４電極２４までの電極によっ
て加速し、集束して衝突面２４ａに衝突させ、第１の電
子ビームを１次電子として衝突面２４ａの反対側から２
次電子を放出させ、この２次電子を第５電極２５および
第６電極２６によって第２の電子ビームとして蛍光面５
上で集束する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光面に電子ビー
ムを照射して映像を映し出す陰極線管において使用され
る陰極線管用電子銃、およびこの陰極線管における電子
ビーム放出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビ受像器やコンピュータ用モニタ等
に用いられる従来の陰極線管用電子銃は、電子放射物質
が装着された陰極構体（カソード）がヒータによって加
熱されて熱電子を放出し、この熱電子に対して制御電極
による空間電荷制御を行うことによって電子ビームを得
ている。また、この電子ビームによって蛍光面上にビー
ムスポットを形成するには、陰極付近の電界の作用で形
成されるクロスオーバを物像とし、これを複数のグリッ
ド電極によって形成される電子レンズを用いて蛍光面上
に結像させることによって実現している。

【０００３】図３に従来の陰極線管用電子銃の概略構成
例を示す。図３に示した陰極線管用電子銃（以下、電子
銃と略称する）３０では、電子を放出する熱陰極３０ａ
から陽極側へ向かって、第１電極３１、第２電極３２、
第３電極３３、第４電極３４、第５電極３５、第６電極
３６、第７電極３７、第８電極３８、第９電極３９が順
次同軸に配置されている。なお熱陰極３０ａは実際には
Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する３つの熱陰極が例えばインライン
に配列されているが、図では省略している。熱陰極３０
ａの外側にはこの電子銃３０に印加する電圧の入力端子
を保持するガラス構体３０ｂが配置されている。また、
この電子銃３０はガラス構体３０ｃによって陰極線管の
ネック部分に保持されている。

【０００４】この電子銃３０において、第１電極３１と
第２電極３２の間にはプリフォーカスレンズ（図示せ
ず）が形成されて、熱陰極３０ａから放出された電子の
発散角が抑制される。また、第３電極３３と第４電極３
４、および第６電極３６と第７電極３７でそれぞれ４重
極レンズ（ともに図示せず）が形成され、また、第７電
極３７、第８電極３８および第９電極３９の間にメイン
フォーカスレンズ（図示せず）が形成されて、電子ビー
ムのスポット形状が真円に近づくように調整するととも
に電子ビームが集束し、蛍光面上に正しくビームスポッ
トを形成するように、電極に対する印加電圧が制御され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、陰極線
管で使用される上記のような電子銃においては、電子ビ
ームの高電流化による高輝度化、および蛍光面上での小
ビームスポット化による高解像度化等の要求が高まって
いる。従来の電子銃において高電流を得る方法として
は、熱陰極上の電子放出面を拡大することが考えられる
が、これにともなってビームスポット径も大きくなって
しまい、高電流および小ビームスポットを同時に満たす
ことは困難であった。また、電子ビームの高電流化によ
って陰極電流密度が大きくなり、熱陰極の寿命が短くな
ってしまうという問題もあった。

【０００６】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、電子ビームを高電流化し、ビームスポット
を縮小することが可能な陰極線管用電子銃を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】また、本発明の他の目的は、電子ビームが
高電流化され、ビームスポットが縮小される電子ビーム
放出方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、蛍光面に対して電子ビームを放出する陰
極線管用電子銃において、第１の電子ビームを放出する
熱陰極と、前記熱陰極から前記第１の電子ビームの放出
方向に順次配置されて前記第１の電子ビームを加速し、
集束する複数の１次グリッド電極と、前記第１の電子ビ
ームが衝突し、衝突面の反対側から２次電子を放出する
２次電子放出電極と、前記２次電子放出電極から前記２
次電子の放出方向に順次配置され、前記２次電子を前記
蛍光面に対して第２の電子ビームとして集束する複数の
２次グリッド電極と、を有することを特徴とする陰極線
管用電子銃が提供される。

【０００９】このような陰極線管用電子銃では、熱陰極
から放出されて加速され、集束された第１の電子ビーム
を２次電子放出電極に衝突させて２次電子を放出させ、
この２次電子を集束させた２次電子ビームを生成するの
で、２次電子放出電極における２次電子放出によって第
１の電子ビームより第２の電子ビームを高電流にするこ
とが可能となり、また、集束された第１の電子ビームの
衝突面の反対側より２次電子を放出させてこれをさらに
集束するので、第２の電子ビームによるビームスポット
をより小さくすることが可能となる。

【００１０】また、本発明では、蛍光面に電子ビームを
照射して映像を映し出す陰極線管での電子ビーム放出方
法において、熱陰極から放出された第１の電子ビームを
複数の１次グリッド電極によって加速して集束し、前記
第１の電子ビームを２次電子放出電極に衝突させて、衝
突面の反対側から２次電子を放出させ、前記２次電子を
複数の２次グリッド電極によって前記蛍光面に対して第
２の電子ビームとして集束する、ことを特徴とする電子
ビーム放出方法が提供される。

【００１１】このような電子ビーム放出方法では、２次
電子放出電極における２次電子放出によって第１の電子
ビームより第２の電子ビームを高電流にすることが可能
となり、また、集束された第１の電子ビームの衝突面の
反対側より２次電子を放出させてこれをさらに集束する
ので、第２の電子ビームによる蛍光面上のビームスポッ
トをより小さくすることが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図２に本発明の陰極線管用電子銃
を含む陰極線管の概略構成例を示す。

【００１３】陰極線管１には、細い円筒状のネック部１
１とふくらみを持ったファネル部１２を有するガラスバ
ルブの中に、陰極線管用電子銃（以下、電子銃と略称す
る）２や蛍光面５等が封入されている。電子銃２はネッ
ク部１１に配置され、電子を放出する熱陰極２ａと、放
出された電子の集束、加速等を行う複数の電極を有する
グリッド電極２ｂで構成される。また、これらの蛍光面
５側には、放出された電子ビームの軌道を偏向する偏向
器３が設けられている。一方、ファネル部１２の内側は
導電膜であるアノード４で覆われ、ファネル部１２の底
は蛍光体が塗布された蛍光面５となっており、この蛍光
面５の手前には電子銃２より放出された電子ビームを選
別して蛍光面５に導く色選別マスク６が取り付けられて
いる。

【００１４】電子銃２は、図示しないヒータによって熱
せられて電子を放出する熱陰極２ａを備えている。この
熱陰極２ａは、実際にはＲ（Red）、Ｇ（Green）および
Ｂ（Blue）の各色に対応する３つの熱陰極を備えてお
り、これらの熱陰極が例えばインラインに配列されてい
るが、図では省略している。グリッド電極２ｂでは、複
数の電極の組み合わせによって電子レンズが形成され
て、熱陰極２ａより放出された電子を集束して、ある電
極に衝突させる。この電極では衝突面の反対側より２次
電子を放出し、この２次電子は再び別の電極によって蛍
光面５で正しく焦点を結ぶようにビーム状に集束され、
アノード４の方向に加速される。一方、アノード４はグ
リッド電極２ｂのうちの最終電極に接続されて高いプラ
ス電流が印加され、放出された電子ビームを吸引して高
速で蛍光面５に衝突させる。また、放出された電子ビー
ムは、偏向器３によって電磁的に偏向されることで、蛍
光面５上を走査する。蛍光面５の手前に設置された色選
別マスク６は電子ビームを通す例えばスリット状の穴を
有し、また蛍光面５は色選別マスク６の個々の穴に対応
したＲ、ＧおよびＢのそれぞれの蛍光体塗布面を有して
おり、色選別マスク６の各穴に入射する３本の電子ビー
ムのそれぞれの入射角によって色選別が行われる。これ
によって電子ビームが蛍光面５に正確に照射されて、映
像が映し出される。

【００１５】次に、図1に本発明の陰極線管用電子銃の
概略構成例を示す。陰極線管用電子銃（以下、電子銃と
略称する）２は、従来の電子銃と同様の構造によって発
生させた第１の電子ビームを１次電子として電極の衝突
面に衝突させ、衝突面の反対側の放出面より２次電子を
放出させて、この２次電子を集束させて第２の電子ビー
ムとして蛍光面上に照射する構成となっている。この電
子銃２では、電子を放出する熱陰極２ａから陽極に向か
って第１電極２１、第２電極２２、第３電極２３、第４
電極２４、第５電極２５および第６電極２６が、陰極線
管１の蛍光面５に向かって順次同軸に配列され、グリッ
ド電極２ｂを構成している。

【００１６】第１電極２１および第２電極２２には、熱
陰極２ａに対して例えば１００〜１０００Ｖといった比
較的低い電圧が印加され、これらの電極によって熱陰極
２ａから放出された電子の発散角が抑制されて、蛍光面
５の方向に第１の電子ビームとして加速される。第３電
極２３には例えば５〜１０ｋＶといった中圧電圧が印加
され、第４電極２４には例えば２０〜３５ｋＶといった
高電圧が印加されて、第３電極２３と第４電極２４とで
電子レンズ（図示せず）を形成し、放出された第１の電
子ビームを第４電極２４の衝突面２４ａに集束させる。
第４電極２４は、第１の電子ビームを１次電子として２
次電子を放出させる電極であり、第１の電子ビームの衝
突面２４ａが所定の厚さとなるように、強度を保てる範
囲で他の部分より薄く形成されている。この衝突面２４
ａに第１の電子ビームが衝突すると、衝突した電子が電
極内に入り込み、衝突面２４ａの裏側の放出面２４ｂ付
近より２次電子を発生させる。一方、第５電極２５には
第４電極２４に対して例えば５〜１０ｋＶといった中圧
電圧が印加され、第６電極２６には例えば２０〜３５ｋ
Ｖといった高電圧が印加されて電子レンズ（図示せず）
が形成され、第４電極２４の放出面２４ｂより放出され
た２次電子は、これらの電極によって第２の電子ビーム
として蛍光面５上に正しくスポットを結ぶように集束さ
れる。

【００１７】このような電子銃２では、第４電極２４の
材質や衝突面２４ａと放出面２４ｂとの距離、第１電極
２１と第４電極２４との電位差を、２次電子放出比が１
以上になるように適当に選ぶことにより、放出される２
次電子の電流量は１次電子の電流量の数倍にすることが
可能となる。１次電子となる第１の電子ビームの放出に
際しては、従来の電子銃の電子ビーム放出と同様の方法
をとっていることから、この電子銃２によって従来の電
子銃による電子ビームの数倍の電流を蛍光面５に照射す
ることができる。このために、第４電極２４の衝突面２
４ａの厚さは、衝突面２４ａに衝突する１次電子のエネ
ルギーと第４電極２４の材質から、１次電子が電極内に
どれだけ浸透するかを考慮し、２次電子が放出面２４ｂ
付近で最も多く発生するように決定する。本実施例の場
合、第４電極２４の材質を単結晶のＡＬ２０３（アルミ
ナ合金）として、衝突面２４ａは直径０．１ｍｍの範囲
で厚さを１μｍ程度としている。このように、２次電子
の放出面２４ｂから放出される第２の電子ビームは、熱
陰極２ａに印加する電圧を変化させることにより調整さ
れる。また、衝突面２４ａに衝突した電子の一部は反射
するため、この反射した電子が引き起こす放電等によっ
て電子ビームの軌道に影響を与えないように、第４電極
２４は第１の電子ビームの入射方向に垂直な方向の端部
を、第１の電子ビームの軌道を包み込むように熱陰極２
ａ側に折り曲げられ、反射した電子を捕捉するような形
状をとっている。

【００１８】また、熱陰極２ａから放出した電子は第１
電極２１付近において１度クロスオーバを形成するが、
このクロスオーバの直径は２０〜３０μｍであり、この
第１の電子ビームは第１電極２１から第４電極２４まで
の作用によって、衝突面２４ａにおいて衝突するときに
は直径１０μｍ程度まで集束され、この直径は従来のビ
ームスポット径と同様である。放出面２４ｂから放出さ
れる２次電子は、入射する電子ビームの照射領域から数
μｍ広い範囲から放出されるため、この２次電子の放出
面２４ｂを物像として、第５電極２５および第６電極２
６で形成された電子レンズを用いて第２の電子ビームを
集束させることによって、蛍光面５上に形成されるビー
ムスポットの直径を大幅に小さくすることが可能とな
る。

【００１９】このように電子銃２では、熱陰極２ａより
放出される電子ビームを１次電子として、２次電子を放
出させて電子ビームとすることで、蛍光面５に照射する
電子ビームの電流量を高め、なおかつ電子ビームによる
蛍光面５でのビームスポットが縮小されて、陰極線管の
受像面の高輝度化および高解像度化を両立させることが
可能になる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の陰極線管
用電子銃では、熱陰極から放出されて加速され、集束さ
れた第１の電子ビームを２次電子放出電極に衝突させて
２次電子を放出させ、この２次電子を集束させた２次電
子ビームを生成するので、２次電子放出電極における２
次電子放出によって第１の電子ビームより第２の電子ビ
ームを高電流にすることが可能となり、また、集束され
た第１の電子ビームの衝突面の反対側より２次電子を放
出させてこれをさらに集束するので、第２の電子ビーム
によるビームスポットをより小さくすることが可能とな
る。

【００２１】また、本発明の電子ビーム放出方法では、
２次電子放出電極における２次電子放出によって第１の
電子ビームより第２の電子ビームを高電流にすることが
可能となり、また、集束された第１の電子ビームの衝突
面の反対側より２次電子を放出させてこれをさらに集束
するので、第２の電子ビームによる蛍光面上のビームス
ポットをより小さくすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の陰極線管用電子銃の概略構成例を示す
図である。

【図２】本発明の陰極線管用電子銃を含む陰極線管の概
略構成例を示す図である。

【図３】従来の陰極線管用電子銃の概略構成例を示す図
である。

【符号の説明】

１……陰極線管、２……陰極線管用電子銃、２ａ……熱
陰極、２ｂ……グリッド電極、３……偏光器、４……ア
ノード、５……蛍光面、６……色選別マスク、１１……
ネック部、１２……ファネル部、２１……第１電極、２
２……第２電極、２３……第３電極、２４……第４電
極、２４ａ……衝突部、２４ｂ……放出部、２５……第
５電極、２６……第６電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蛍光面に対して電子ビームを放出する陰
   極線管用電子銃において、 第１の電子ビームを放出する熱陰極と、 前記熱陰極から前記第１の電子ビームの放出方向に順次
   配置されて前記第１の電子ビームを加速し、集束する複
   数の１次グリッド電極と、 前記第１の電子ビームが衝突し、衝突面の反対側から２
   次電子を放出する２次電子放出電極と、 前記２次電子放出電極から前記２次電子の放出方向に順
   次配置され、前記２次電子を前記蛍光面に対して第２の
   電子ビームとして集束する複数の２次グリッド電極と、 を有することを特徴とする陰極線管用電子銃。
2. 【請求項２】 前記２次電子放出電極は前記第１の電子
   ビームが入射する前記衝突面が入射方向に薄く形成され
   ることを特徴とする請求項１記載の陰極線管用電子銃。
3. 【請求項３】 前記２次電子放出電極は、前記第１の電
   子ビームの入射方向に垂直な方向の端部を、前記電子ビ
   ームの軌道を包み込むように前記熱陰極側に折り曲げた
   形状をとることを特徴とする請求項１記載の陰極線管用
   電子銃。
4. 【請求項４】 蛍光面に電子ビームを照射して映像を映
   し出す陰極線管での電子ビーム放出方法において、 熱陰極から放出された第１の電子ビームを複数の１次グ
   リッド電極によって加速して集束し、 前記第１の電子ビームを２次電子放出電極に衝突させ
   て、衝突面の反対側から２次電子を放出させ、 前記２次電子を複数の２次グリッド電極によって前記蛍
   光面に対して第２の電子ビームとして集束する、 ことを特徴とする電子ビーム放出方法。