JP2002133999A - 電子管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トータル電流に対するアノード電流の比率を
高め、電流分配率を向上させる。 【解決手段】 グリッド電極２のグリッドメッシュ２−
１の周囲を囲むフランジ面２−２に対向するカソード電
極１の基板１−１上に、フランジ面２−２と略同一平面
形状の金属パーツ５を配置する。この金属パーツ５によ
って囲まれたカソード電極１の基板面に多数のスルーホ
ール１Ｈを形成し、これらスルーホール１Ｈをつなぐ繋
部１Ｊの周囲（上面、下面、右側面、左側面）を電子放
出源１−２で覆う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、外囲器内にカソ
ード電極とグリッド電極とアノード電極とを収容した電
子管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５に外囲器内にカソード電極とグリッ
ド電極とアノード電極とを収容した電子管の概略構成を
示す。同図において、１はカソード電極、２はグリッド
電極、３はアノード電極であり、外囲器４内に収容され
ている。グリッド電極２はカソード電極１から電子を引
き出す。カソード電極１から引き出された電子はグリッ
ド電極２を通過し、アノード電極３により加速され、こ
の電子管が蛍光管の場合はアノード電極３上に付着した
蛍光面（図示せず）に衝突する。この結果、蛍光面を構
成する蛍光体が電子衝撃により励起され、その蛍光体に
応じた色で蛍光面が発光する。

【０００３】図６に従来の電子管におけるカソード電極
およびグリッド電極の電極構造を示す。カソード電極１
とグリッド電極２とは略平行に対向して配置されてい
る。カソード電極１の基板（導体基板）１−１上には、
カーボンナノチューブあるいはグラファイトナノファイ
バなどの繊維状の電子放出源１−２が全面に成膜されて
いる。グリッド電極２には、その中央部に、例えば線幅
０．０３ｍｍ、ピッチ０．４ｍｍの格子状の領域（以
下、この領域をグリッドメッシュと呼ぶ）２−１が形成
されている。グリッドメッシュ２−１は多数の格子窓
（正方形の窓）２Ｈから構成されている。

【０００４】この電極構造において、カソード電極１に
対しグリッド電極２が正電位となるように電圧を印加す
ると、電界電子放出が起こり、カソード電極１より電子
が引き出される。カソード電極１から引き出された電子
は、グリッド電極２に流入するものと、グリッド電極２
の格子窓２Ｈを通過してアノード電極３（図５）へ流入
するものとに分かれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図６に示した従来の電
極構造では、グリッド電極２を通過する電子と比べてグ
リッド電極２に流入する電子の方が多く、グリッド電流
ＩＧとアノード電流ＩＡとを加えたトータル電流に対す
るアノード電流ＩＡの比率（以下、この比率を電流分配
率という）が低かった。これは、カソード電極１に対し
てグリッド電極２の電位が平行に分布しているため、図
６に矢印で示すように、グリッドメッシュ２−１の格子
窓２Ｈの直下以外の電子が格子窓２Ｈを通過せずにグリ
ッド電極２に流入し、グリッド電流ＩＧが多くなったた
めであると考えられる。発明者の調査では、従来の電極
構造の場合、電流分配率は１０％程度であった。

【０００６】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、トータル電
流に対するアノード電流の比率を高め、電流分配率を向
上させることのできる電子管を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本願の第１発明（請求項１に係る発明）は、グ
リッドメッシュ部に対向するカソード電極の導体基板の
領域内の導体基板表面を電子放出源で覆うとともに、電
子放出源をこの電子放出源よりも厚い導体板によって囲
むようにしたものである。この発明によれば、電子放出
源をこの電子放出源よりも厚い導体板によって囲むこと
により電位分布が変わり、電子放出源のエッジ部分（外
周縁部）から斜め方向に内側へ向けて電子が放射される
ようになり、グリッド電極の格子窓を通過する電子の量
が増える。

【０００８】本願の第２発明（請求項２に係る発明）
は、グリッドメッシュ部に対向するカソード電極の導体
基板の領域内の導体基板に複数の穴を形成し、この複数
の穴が形成された導体基板の少なくとも表面を電子放出
源で覆うようにしたものである。この発明によれば、電
子放出源のエッジ部分（カソード電極の導体基板に形成
された複数の穴の角部）から斜め方向により多くの電子
が放出されるようになり、グリッド電極の格子窓を通過
する電子の量が増える。

【０００９】本願の第３発明（請求項３に係る発明）
は、第２発明において、さらに、電子放出源をこの電子
放出源よりも厚い導体板によって囲むようにしたもので
ある。この発明によれば、電子放出源のエッジ部分（カ
ソード電極の導体基板に形成された複数の穴の角部）か
ら斜め方向により多くの電子が放出されるようになり、
また電子放出源をこの電子放出源よりも厚い導体板によ
って囲むことによる電位分布の変化に伴う電子の放射方
向の変化も加わり、グリッド電極の格子窓を通過する電
子の量が増える。

【００１０】本願の第４発明（請求項４に係る発明）
は、第２発明および第３発明において、複数の穴によっ
て形成される電子放出源のパターンとグリッドメッシュ
部の格子パターンとの重なり合う面積を少なくしたもの
である。この発明によれば、複数の穴によって形成され
る電子放出源のパターンとグリッドメッシュ部の格子パ
ターンとの重なり合う面積を少なくすることにより、カ
ソード電極から放出される電子のグリッド電極で遮られ
る量が減り、グリッド電極を通過する電子の量が増大す
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
き詳細に説明する。 〔実施の形態１〕図１はこの発明の一実施の形態を示す
電子管におけるカソード電極とグリッド電極の電極構造
を示す図である。同図において、図６と同一符号は同一
或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。

【００１２】この実施の形態では、グリッド電極２のグ
リッドメッシュ２−１の周囲を囲むフランジ面２−２に
対向するカソード電極１の基板（導体基板）１−１上
に、フランジ面２−２と略同一平面形状の金属パーツ
（導体板）５を配置している。金属パーツ５は例えばス
テンレス製とされている。また、金属パーツ５によって
囲まれたカソード電極１の基板面は、電子放出源１−２
で覆われている。金属パーツ５の厚さは０．０２〜０．
２０ｍｍとされ、電子放出源１−２の厚さよりも厚くさ
れている。この例において、電子放出源１−２の厚さ
は、例えば０．０２〜０．０３ｍｍとされている。

【００１３】図６に示した従来の電極構造では、カソー
ド電極１に対してグリッド電極２の電位が平行に分布し
ている。そのため、図６に矢印で示すように、グリッド
メッシュ２−１の格子窓２Ｈの直下以外の電子が格子窓
２Ｈを通過せずにグリッド電極２に流入し、グリッド電
流ＩＧが多くなり、トータル電流に対するアノード電流
ＩＡの比率が低下しているものと考えられる。

【００１４】これに対し、図１に示した本実施の形態の
電極構造では、金属パーツ５がカソード電極１に配置さ
れているので、電位分布は図のような凹型となる。この
電位分布の変化によって、電子放出源１−２のエッジ部
分（外周縁部）から斜め方向に内側へ向けて電子が放射
されるようになり、グリッド電極２の格子窓２Ｈを通過
する電子の量が増える。すなわち、凹型の電位分布が電
子放出源１−２から放出された電子を内側へ集めるレン
ズのような作用をし、グリッド電極２の格子窓２Ｈを通
過する電子の量が増える。一方、カソード電極１の金属
パーツ５が配置された部分からは電子が放出されず、グ
リッド電極１に流入する電子の量は減る。これにより、
トータル電流に対するアノード電流ＩＡの比率が高くな
り、電流分配率が上がる。図１に示した電極構造で電子
管の試作を行ったところ、電流分配率は５０％程度に高
まった。

【００１５】〔実施の形態２〕図２に本発明に係る電子
管におけるカソード電極とグリッド電極の電極構造の他
の実施の形態を示す。この実施の形態では、カソード電
極１の基板面にグリッド電極２のメッシュ領域２−１に
対向して多数のスルーホール（貫通した穴）１Ｈを形成
し、これらスルーホール１Ｈをつなぐ繋部１Ｊの周囲
（上面、下面、右側面、左側面）を電子放出源１−２で
覆っている。

【００１６】なお、カソード電極１の基板面において、
グリッド電極２のグリッドメッシュ２−１の周囲を囲む
フランジ面２−２に対向する部分には電子放出源１−２
は設けられていない。また、スルーホール１Ｈが形成さ
れた領域（以下、この領域をカソードメッシュと呼ぶ）
１−３は、例えば線幅０．１５ｍｍ、ピッチ０．３ｍｍ
の格子状とされ、スルーホール１Ｈの孔形状は正方形と
されている。

【００１７】図２に示した電極構造では、カソードメッ
シュ１−３のスルーホール１Ｈをつなぐ繋部１Ｊの周囲
に電子放出源１−２が設けられているため、グリッド電
極２に対して垂直に放射される電子に加えて、電子放出
源１−２のエッジ部分（スルーホール１Ｈの角部）から
斜め方向に電子が放射されるようになり、またこのエッ
ジ部分からは電界集中によって平らに形成された部分よ
りも多くの電子が放射されるようになり、グリッド電極
２の格子窓２Ｈを通過する電子の量が増える。また、繋
部１Ｊの右側面，左側面および下面に設けられた電子放
出源１−２からも電子が放出され、グリッド電極２に向
かうので、アノード電流がさらに増大する。一方、グリ
ッド電極２のフランジ面２−２に対向するカソード電極
１の部分からは電子が放出されず、グリッド電極１に流
入する電子の量が減る。これにより、トータル電流に対
するアノード電流ＩＡの比率が高くなり、電流分配率が
上がる。

【００１８】なお、この実施の形態２では、繋部１Ｊの
周囲すなわちスルーホール１Ｈの内壁面にも電子放出源
１−２を設けるようにしたが、繋部１Ｊの上面のみに設
けるようにしてもよい。また、この実施の形態２では、
カソード電極１の基板面にスルーホール（貫通穴）１Ｈ
を形成したが、この穴は貫通していない穴（段差穴）と
してもよい。図２に示した電極構造で電子管の試作を行
ったところ、電流分配率は７０％程度に高まった。

【００１９】〔実施の形態３〕図３に本発明に係る電子
管におけるカソード電極とグリッド電極の電極構造の別
の実施の形態を示す。この実施の形態では、実施の形態
１と実施の形態２とを組み合わせた電極構造（図２に示
したカソード電極１に図１に示した金属パーツ５を配置
した電極構造）としている。

【００２０】すなわち、グリッド電極２のグリッドメッ
シュ２−１の周囲を囲むフランジ面２−２に対向するカ
ソード電極１の基板１−１上に、フランジ面２−２と略
同一平面形状の金属パーツ５を配置し、この金属パーツ
５によって囲まれたカソード電極１の基板面に多数のス
ルーホール１Ｈを形成し、これらスルーホール１Ｈをつ
なぐ繋部１Ｊの周囲を電子放出源１−２で覆っている。

【００２１】この電極構造では、電子放出源１−２のエ
ッジ部分（スルーホール１Ｈの角部）から斜め方向によ
り多くの電子が放出されるようになり、また金属パーツ
５を配置したことによる電位分布の変化に伴う電子の放
射方向の変化も加わり、カソード電極２の格子窓２Ｈを
通過する電子の量が増大する。一方、カソード電極１の
金属パーツ５が配置された部分からは電子が放出され
ず、グリッド電極１に流入する電子の量が減る。これに
より、トータル電流に対するアノード電流ＩＡの比率が
高くなり、電流分配率が上がる。

【００２２】〔実施の形態４〕図２や図３の電極構造で
は、カソードメッシュ１−３におけるスルーホール１Ｈ
の孔形状を正方形としているが、スルーホール１Ｈの孔
形状は正方形としなくてもよい。例えば、スルーホール
１Ｈを六角形とすれば、図４に示すように、カソードメ
ッシュ１−３におけるスルーホール１Ｈをつなぐ繋部１
Ｊとグリッドメッシュ２−１における格子窓２Ｈをつな
ぐ繋部２Ｊとの重なり合う面積が少なくなる。すなわ
ち、複数のスルーホール１Ｈによって形成される電子放
出源のパターンとグリッドメッシュ２−１の格子パター
ンとの重なり合う面積が少なくなる。また、スルーホー
ル１Ｈを六角形とすることにより、カソード電極１は強
度的にも強くなる。

【００２３】複数のスルーホール１Ｈによって形成され
る電子放出源のパターンとグリッドメッシュ２−１の格
子パターンとの重なり合う面積が少なくなると、カソー
ド電極１から放出される電子のグリッド電極２で遮られ
る量が減り、グリッド電極２を通過する電子の量が増大
し、電流分配率がさらに向上する。図２や図３の電極構
造においてスルーホール１Ｈの孔形状を六角形とし、電
子管の試作を行ったところ、電流分配率は８０％程度に
高まった。

【００２４】なお、重なり合う面積を少なくする方法と
して、 ２つのパターン（同一であってもよい）をずらす． ２つの異なるパターン（形状、単位形状の大きさ）と
する． というような２つの方法が考えられる。

【００２５】また、図１，図２，図３において、グリッ
ド電極２のフランジ面２−２は本発明の必須要件ではな
い。すなわち、フランジ面２−２がない場合であって
も、グリッド電極２の格子窓２Ｈを通過する電子の量が
増えるので、トータル電流に対するアノード電流ＩＡの
比率が高くなり、電流分配率は向上する。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、グリッドメッシュ部に対向するカソード
電極の導体基板の領域内の導体基板表面を電子放出源で
覆うとともに、電子放出源をこの電子放出源よりも厚い
導体板によって囲むようにしたので、電位分布が変わ
り、電子放出源のエッジ部分（外周縁部）から斜め方向
に内側へ向けて電子が放射されるようになり、グリッド
電極の格子窓を通過する電子の量が増え、トータル電流
に対するアノード電流の比率が高まり、電流分配率を向
上させることができるようになる。

【００２７】また、本発明によれば、グリッドメッシュ
部に対向するカソード電極の導体基板の領域内の導体基
板に複数の穴を形成し、この複数の穴が形成された導体
基板の少なくとも表面を電子放出源で覆うようにしたの
で、電子放出源のエッジ部分（カソード電極の導体基板
に形成された複数の穴の角部）から斜め方向により多く
の電子が放出されるようになり、グリッド電極の格子窓
を通過する電子の量が増え、トータル電流に対するアノ
ード電流の比率が高まり、電流分配率を向上させること
ができるようになる。

【００２８】この電流分配率の向上により、グリッド電
流を少なくし、省電力化を促進することが可能となる。
また、グリッド電圧を低くすることが可能となり、駆動
電圧を低くし、材料、点灯装置などのコストダウンを図
ることが可能となる。また、カソード電極とグリッド電
極とのギャップのバラツキに対してＩ−Ｖ特性の変化が
小さくなり、歩留まりの向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態（実施の形態１）を示
す電子管におけるカソード電極とグリッド電極の電極構
造を示す図である。

【図２】 本発明に係る電子管におけるカソード電極と
グリッド電極の電極構造の他の実施の形態（実施の形態
２）を示す図である。

【図３】 本発明に係る電子管におけるカソード電極と
グリッド電極の電極構造の別の実施の形態（実施の形態
３）を示す図である。

【図４】 カソードメッシュにおけるスルーホールの孔
形状を六角形とした場合のグリッドメッシュの格子窓と
の重なり状況を示す平面図である。

【図５】 カソード電極とグリッド電極とを備えた電子
管の概略構成を示す図である。

【図６】 従来の電子管におけるカソード電極とグリッ
ド電極の電極構造を示す図である。

【符号の説明】

１…カソード電極、１−１…基板（導体基板）、１−２
…電子放出源、１−３…カソードメッシュ、１Ｈ…スル
ーホール、１Ｊ…繋部、２…グリッド電極、２−１…グ
リッドメッシュ、２−２…フランジ面、２Ｈ…格子窓、
２Ｊ…繋部、３…アノード電極、４…外囲器、５…金属
パーツ（導体板）。

フロントページの続き (72)発明者 余谷 純子 三重県伊勢市上野町字和田700番地 伊勢 電子工業株式会社内 (72)発明者 山田 弘 三重県伊勢市上野町字和田700番地 伊勢 電子工業株式会社内 (72)発明者 長廻 武志 三重県伊勢市上野町字和田700番地 伊勢 電子工業株式会社内 (72)発明者 倉知 宏行 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外囲器内にカソード電極と、このカソー
   ド電極に対向し格子状に形成されたグリッドメッシュ部
   を有するグリッド電極と、このグリッド電極をはさんで
   前記カソード電極と対向するアノード電極とを収容した
   電子管において、 前記カソード電極は、 前記グリッド電極と略平行に対向配置された導体基板
   と、 この導体基板の前記グリッドメッシュ部に対向する領域
   内において前記導体基板表面を覆う電子放出源と、 前記導体基板上に設けられ前記電子放出源よりも厚く前
   記電子放出源を囲む導体板とを有することを特徴とする
   電子管。
2. 【請求項２】 外囲器内にカソード電極と、このカソー
   ド電極に対向し格子状に形成されたグリッドメッシュ部
   を有するグリッド電極と、このグリッド電極をはさんで
   前記カソード電極と対向するアノード電極とを収容した
   電子管において、 前記カソード電極は、 前記グリッド電極と略平行に配置された導体基板と、 この導体基板の前記グリッドメッシュ部に対向する領域
   内において前記導体基板に形成された複数の穴と、 前記導体基板の前記領域内において前記複数の穴が形成
   された導体基板の少なくとも表面を覆う電子放出源とを
   有することを特徴とする電子管。
3. 【請求項３】 請求項２に記載された電子管において、 前記カソード電極は、 さらに前記導体基板上に設けられ前記電子放出源よりも
   厚く前記電子放出源を囲む導体板を有することを特徴と
   する電子管。
4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３に記載された電子
   管において、 前記複数の穴によって形成される前記電子放出源のパタ
   ーンと前記グリッドメッシュ部の格子パターンとが重な
   り合う面積を少なくしたことを特徴とする電子管。