JP2002203494A - 電子銃および陰極線管および陰極線管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動時間の長短に関わらず、電子出射性能の
低下の少ない電子銃および陰極線管および陰極線管の製
造方法を提供する。 【解決手段】 電子銃におけるカソード構造体２５、お
よび電子レンズ３５は、その表面にフリッタブルゲッタ
ー材からなるガス吸着部２５１、３５１がそれぞれ形成
されている。電子レンズ３５においては、グリッド電極
Ｇ１の表面にガス吸着部３５１が形成されている。この
フリッタブルゲッター材は、非蒸発型のものであって、
従来のＣＲＴの製造に広く用いられている蒸発型のゲッ
ター材に比べて耐熱性および耐環境性に優れている。例
えば、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔｉの合金材料を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータモニ
タや高精細テレビジョン受像機などの電子放出源として
用いられる電界放出型電子源素子を備える電子銃および
陰極線管および陰極線管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶ディスプレイやプラズマディ
スプレイなどのフラットパネルディスプレイが市場にお
いて急速に普及しつつあるが、３２インチ程度の家庭用
テレビとしては、価格および性能の総合的な面から依然
として陰極線管（以下、「ＣＲＴ」という）を備えたデ
ィスプレイが優位にある。

【０００３】ＣＲＴには、電子放出源として電子銃が備
えられている。従来の電子銃では、ヒータが内装された
ニッケル円筒の表面に酸化バリウム（ＢａＯ）を主成分
とした酸化物が塗付された熱カソードが用いられてい
る。この電子銃では，熱カソードのヒータに熱が加えら
れることによって、加熱された酸化物の層から電子ビー
ムを出射する。

【０００４】ところで、ディスプレイは、地上波ディジ
タル放送の本格導入などの環境変化に対応するために、
高い解像性能が求められている。ＣＲＴにおいて、高い
解像度を実現するためには、熱カソードにおける電流密
度を向上させる必要がある。そのために要求されている
電流密度は、現在一般にＣＲＴに用いられている熱カソ
ードの６〜１０倍という高いものである。

【０００５】熱カソードにおける電流密度の向上は、従
来においても材料の技術的改良などにより図られてきた
が、もはや物理的に限界に近づいている。つまり、ＣＲ
Ｔは、電子銃に熱カソードを用いる限り、今以上の飛躍
的な解像度の向上を図ることが困難な状況にある。これ
に対して、近年では、カソードの電流密度を向上させる
ために、上記のような熱カソードに代えて電界放出型電
子源素子を備えたカソードを採用する研究・開発がなさ
れている。

【０００６】電界放出型電子源素子を用いたカソード
は、本来熱カソードに比べて電流密度が高いという特徴
を有しており、これまでにも電子顕微鏡など一部の製品
には用いられていた。電界放出型電子源素子は、基板上
に薄膜状のカソード電極と引出し電極とが順に積層さ
れ、カソード電極上に錐状突起であるエミッタが１また
は複数形成された構成を有する。引出し電極は、エミッ
タを望む部分に開口部を有しており、カソード電極とは
絶縁層によって電気的に絶縁されている。

【０００７】この電界放出型電子源素子を用いたカソー
ドは、入力される輝度信号に基づいて、引出し電極と錐
状突起との間に閾値を超える電圧が印加されることで、
アノード（ＣＲＴではスクリーン面）に向かって電子ビ
ームを出射する。このとき、輝度は、印加電圧を変化さ
せることにより行われる。このようなカソードでは、熱
カソードでは実現できなかった高い電流密度での動作が
可能である。そして、このようなカソードを電子銃に備
えるＣＲＴは、輝度および解像度の特性が優れるもので
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カソー
ドに電界放出型電子源素子を用いる場合には、駆動時間
の経過とともに電子出射性能が低下してくるという問題
がある。これは、次のような理由によるものである。電
界放出型電子源素子は、真空度の低いＣＲＴ内において
電子ビームを出射した場合、出射された電子が管内に残
留したガスと衝突してイオンを生成し、生成されたイオ
ンが素子の表面に衝突することによって、ダメージを受
ける。このようなダメージを受けた素子は、その電子出
射性能が低下し、輝度劣化の原因になる。

【０００９】上述のように、素子劣化の一つの要因は、
ＣＲＴ内における低い真空度によるイオンの生成であ
る。一般的に、ＣＲＴ内の真空度は、１０^-5（Ｐａ）程
度であるが、製造工程上の制約などから大幅な改善が困
難な状況にある。また、素子劣化のもう一つの要因は、
カソードを動作させる際の電流密度である。ＣＲＴ内に
おいて、動作時の冷陰極素子は、１０（Ａ／ｃｍ²）程
度の電流密度で駆動する。これは、熱カソードに比べて
一桁大きい数値である。

【００１０】素子劣化を防止するという目的だけを達成
するには、素子の電流密度を低く維持すれば良いが、上述
のように輝度を高く維持するという目的からは、素子の
電流密度を低くすることができない。本発明は、このよ
うな問題を解決するためになされたものであって、駆動
時間の長短に関わらず、電子出射性能の低下の少ない電
子銃および陰極線管および陰極線管の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題に対して、本発
明は、電場中で電子ビームを出射する電界放出型電子源
素子と、出射された電子ビームを加速および収束する電
子レンズとからなる電子銃において、電界放出型電子源
素子および電子レンズの内の少なくとも一方が、ガス吸
着性能を有する差動排気部を備えることを特徴とする。

【００１２】この電子銃では、ガス吸着部が残留ガスの
一部または全部を吸着するので、近傍における真空度が
上昇して、駆動時間の長短に関わりなく、電界放出型電
子源素子の電子出射性能を維持することができる。上記
ガス吸着部は、非蒸発型のゲッター材からなることが望
ましく、フリッタブルゲッター材からなることがより望
ましい。

【００１３】また、本発明は、電界放出型電子源素子と
電子レンズとからなる電子銃を備える陰極線管におい
て、電界放出型電子源素子および電子レンズの内の少な
くとも一方が、ガス吸着性能を有する差動排気部を備え
ることを特徴とする。この陰極線管では、陰極線管内に
残留したガスを電子銃の内部に形成されたガス吸着部に
より吸着するので、駆動時間の長短に関わりなく、電子
銃における電界放出型電子源素子の電子出射性能の低下
が抑制される。

【００１４】さらに、本発明は、電場中で電子ビームを
出射する電界放出型電子源素子からなる電子銃をファン
ネルのネック部に収納し、ファンネルとパネルとを接合
し、ファンネルとパネルによって形成される空間内部を
脱気するガス出しエージング工程を有する陰極線管の製
造方法において、電界放出型電子源素子が、電場の存在
により各々独立して駆動可能な複数の電子出射部が、２
次元的に配されて構成されており、ガス出しエージング
工程において、電界放出型電子源素子の外周領域におけ
る電子出射部から電子ビームを出射してイオンを生成
し、生成されたイオンを電子ビームを出射した電子出射
部に吸着させることを特徴とする。

【００１５】この製造方法では、ガス出しエージング工
程において、陰極線管内、特に電界放出型電子源素子の
近傍における真空度を向上させることができる。また、
本発明の製造方法は、生成されたイオンを、電界放出型
電子源素子の外周部における電子出射部に吸着させるの
で、製造された陰極線管を駆動する際に、輝度の低下を
生じることがない。

【００１６】従って、この方法を用いて製造された陰極
線管は、駆動中における電界放出型電子源素子の電子出
射性能の低下が少ない。なお、ここでいう複数の電子出
射部とは、それぞれが独立して電子ビームを出射できる
ものであって、通常電界放出型電子源素子に複数形成さ
れているエミッタの個々を指すものではない。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施の形態に係るＣＲＴを図１に示す。本実施の形
態に係るＣＲＴは、ガラスチューブ４のネック４１の内
部に電子銃１が内装されている。

【００１８】ＣＲＴは、この他に、ネック４１とファン
ネル４２との接合部分の外周部に偏向ヨーク２を備えて
いる。この偏向ヨーク２は、図示していないが、水平偏
向磁界を発生する水平偏向コイルと、垂直偏向磁界を発
生する垂直偏向コイルとからなる。入力信号に基づいて
電子銃１から出射された電子ビームは、偏向ヨーク２で
偏向された後、パネル４３におけるスクリーン３の内側
表面に形成された蛍光体層に衝突する。これにより、画
像が表示される。

【００１９】電子銃１は、赤（Ｒ）用電子銃１Ｒ、緑
（Ｇ）用電子銃１Ｇ、青（Ｂ）用電子銃１Ｂの３本の電
子銃よりなる３電子銃インライン配列型のものである。
電子銃１の構成について、Ｒ用電子銃１Ｒを例に、図２
を用いて説明する。図２に示すように、Ｒ用電子銃１Ｒ
は、電界放出型電子源素子１０と、これを形成するため
のベースとなるカソード構造体２０と、グリッド電極Ｇ
１からＧ５の集合体からなる電子レンズ３０とから構成
されている。

【００２０】電子レンズ３０は、各グリッド電極Ｇ１〜
Ｇ５に電圧が印加されることにより、電子ビームの加速
および収束を行う。このグリッド電極Ｇ１〜Ｇ５の中央
部には、電界放出型電子源素子から出射された電子ビー
ムを通す開口部がそれぞれ設けられている。上記電界放
出型電子源素子１０の構造について、図３を用いて説明
する。図３では、便宜上、電界放出型電子源素子の一部
分を図示している。

【００２１】図３に示すように、電界放出型電子源素子
１０は、ガラスからなる基板１１の面上（図では、上
面）に、４条のカソード電極１２が互いに平行に形成さ
れている。カソード電極１２の表面には、円錐状のエミ
ッタ１６が複数突設され、それぞれのエミッタ１６を取
り囲むように絶縁層１３が形成され構成されている。絶
縁層１３は、カソード電極１２間にも形成されている。

【００２２】エミッタ１６は、例えば真空蒸着法により
モリブデンを円錐状に蒸着させたスピント型エミッタで
ある。さらに、絶縁層１３の上には、４条の引出し電極
１４が互いに平行に形成されている。カソード電極１２
と引出し電極１４とは、互いに交差する方向に形成され
ている。引出し電極１４には、各交差部分において、上
記エミッタ１６が臨むようにそれぞれ４つの開口部が形
成されている。

【００２３】本実施の形態に係る電界放出型電子源素子
は、各交差部分に形成された４つのエミッタ１６をもっ
て形成された電子出射部１５をマトリクス状に備える。
エミッタ１６の形成数は、図では各交差部分に４つとし
たが、電子ビームの照射密度が確保される範囲内であれ
ば、これに限定されるものではない。電子銃１は、上記
構造を有する電界放出型電子源素子１０がＲ、Ｇ、Ｂ用
のそれぞれの電子銃１Ｒ、１Ｇ、１Ｂに備えられてい
る。

【００２４】上記電子レンズ３０におけるグリッド電極
Ｇ１の開口部の穴径Ｄｋ１は、例えば、次式の関係を満
足するように設定されることが望ましい。

【００２５】

【数１】

【００２６】ここで、Ｐｍは、電界放出型電子源素子１
０におけるカソード電極１２および引出し電極１４の周
期、つまりマトリクス周期を示す。上記構成のＣＲＴに
おける駆動回路について，図４を用いて説明する。図４
に示すように、本実施の形態に係るＣＲＴでは、画像信
号Ｓ１は、デコーダ回路２０１に入力される。デコーダ
回路２０１では、画像信号Ｓ１が垂直信号Ｓ２と水平信
号Ｓ３とに分けられる。

【００２７】垂直信号Ｓ２は、偏向制御回路２０２のみ
に入力される。これに対して、水平信号Ｓ３は、偏向制
御回路２０２と電子出射領域選択回路２０３の両方に入
力される。偏向制御回路２０２は、偏向ヨーク２におけ
る垂直偏向コイルと水平偏向コイルに、それぞれ垂直偏
向信号Ｓ４と水平偏向信号Ｓ５とを送る。

【００２８】電子出射領域選択回路２０３は、入力され
た水平信号Ｓ３に基づいて、後述する電子出射領域の選
択を行い、電子銃１に信号Ｓ６を送る。また、電子出射
領域選択回路２０３は、電子出射領域の選択とともに、
入力された画像信号に基づいて、カソード電極１２と引
出し電極１４との間に印加する電圧を調整することによ
り、電子出射領域から出射させる電子量を制御して、ス
クリーン３上における輝度を変化させる。

【００２９】このような制御回路を備えるＣＲＴにおい
て、電子銃１から出射される電子ビームの断面形状は、
水平偏向信号Ｓ５と同期して、照射される位置毎に変形
されたものとなる。これについては、後述する。次に、
ＣＲＴを駆動する際のスクリーン３の領域分割につい
て、図５を用いて説明する。

【００３０】図５は、図１におけるスクリーン３を、向
かって左から水平方向に領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、
Ａ５というような５つの領域に概念的に分割した図であ
る。また、スクリーン３は、ｍ行×ｎ列の画素を有する
ものである。電子ビームは、スクリーン上を走査しなが
ら照射される。図５に示すように、領域Ａ１は、列方向
に１〜ｙ１の領域である。同様に、領域Ａ２，Ａ３，Ａ
４，Ａ５は、それぞれ列方向に（ｙ１＋１）〜ｙ２、
（ｙ２＋１）〜ｙ３、（ｙ３＋１）〜ｙ４、（ｙ４＋
１）〜ｎという領域である。

【００３１】本実施の形態に係るＣＲＴでは、スクリー
ン３上の照射する領域毎に電界放出型電子源素子１０に
おける電子出射領域を選択して、所望の形状の電子ビー
ムを出射する。電子出射領域の選択は、上述のように水
平信号Ｓ３に基づいて行われるが、具体的には、予め電
子出射領域選択回路２０３に電子ビームの照射位置と電
子出射領域とを対応させたテーブルを記憶させておき、
このテーブルを参照しながら入力された水平信号Ｓ３に
対応する電子出射領域を選ぶことにより行われる。

【００３２】電子出射領域の選択方法について、図６お
よび図７を用いて説明する。図６および図７は、上述の
図３の電界放出型電子源素子を上から見た平面図であ
る。図に示すように、電界放出型電子源素子１０は、カ
ソード電極１２を行方向に１５条、引出し電極１４を列
方向に１５条備えている。そして、カソード電極１２と
引出し電極１４との交差部分には、上述のとおり、それ
ぞれ電子出射部１５が形成されている。それぞれの電子
出射部１５は、図示していないが、上述の図３と同様に
４つのエミッタ１６から構成されている。

【００３３】このＣＲＴでは、カソード電極Ｃａ１〜Ｃ
ａ１５の各電極についてｏｎ／ｏｆｆを選択するととも
に、引出し電極Ｅｘ１〜Ｅｘ１５の各電極についてｏｎ
／ｏｆｆを選択することによって、電子出射領域（矩形
領域）の水平・垂直方向の各長さ、並びに位置を任意に
設定することができる。上述の図５における領域Ａ３に
照射する場合の電界放出型電子源素子１０における電子
出射領域１００を図６（ａ）に示す。

【００３４】図６（ａ）に示すように、電界放出型電子
源素子１０は、配されたカソード電極１２の内の電極Ｃ
ａ５〜Ｃａ１１と、引出し電極１４の内の電極Ｅｘ５〜
Ｅｘ１１との間で閾値を超える電圧が印加されている。
例えば、電圧値は、６０（Ｖ）である。これによって、
電子出射領域１００は、電界放出型電子源素子１０の中
央部における７行×７列の電子出射部１５に設定されて
いる。つまり、上記電子出射領域選択回路２０３は、入
力された水平信号Ｓ３に基づいて、スクリーン３上にお
ける電子ビームを照射する位置を認識し、各１５条配設
されたカソード電極１２と引出し電極１４とから電圧を
印加する電極を選択する。そして、電子出射領域選択回
路２０３は、選択された電極（Ｃａ５〜Ｃａ１１、Ｅｘ
５〜Ｅｘ１１）に閾値を越える電圧を印加して、電子ビ
ームを出射させる。

【００３５】なお、本実施の形態では、カソード電極１
２の内のＣａ１〜Ｃａ４およびＣａ１２〜Ｃａ１５、引
出し電極１４の内のＥｘ１〜Ｅｘ４およびＥｘ１２〜Ｅ
ｘ１５に電圧の印加を行わない。次に、上述の図５にお
ける領域Ａ２およびＡ４に対して電子ビームを照射する
場合の電界放出型電子源素子１０における電子出射領域
１１０を図６（ｂ）に示す。

【００３６】図６（ｂ）に示すように、電子出射領域１
１０は、水平方向に幅狭の形状である９行×５列に設定
されている。このように電子出射領域１１０の幅を、上
述の図６（ａ）に示す電子出射領域１００よりも狭くす
ることにより、偏向ヨーク２の偏向磁界によって歪む電
子ビームの形状を補正することができる。つまり、電子
出射領域１１０から出射された電子ビームでは、領域Ａ
２および領域Ａ４に衝突した際のスポット形状における
水平方向の長さを領域Ａ３における長さと略同一とする
ことができる。これは、このＣＲＴにおいて、領域Ａ２
およびＡ４で水平方向に長く歪む電子ビームに対して、
上述のように水平方向に短い縦長形状の電子ビームを出
射するという逆補正を施しているために実現されるもの
である。

【００３７】ここで、図６（ｂ）で示した電子出射領域
１１０の行数を、図６（ａ）に示した電子出射領域１０
０よりも２行多くしたのは，領域の面積を略同一とする
ためである。つまり、本実施の形態に係るＣＲＴでは、
領域１００と領域１１０の面積を略同一とすることによ
り、輝度が維持される。この場合、図６（ｂ）では、図
６（ａ）よりも垂直方向に長くなるが、一般的に、スポ
ット形状が垂直方向に長くなった場合でも実行解像度に
はほとんど影響がない。

【００３８】さらに、図７に示すように、スクリーン３
の外周部にある領域Ａ１および領域Ａ５へ向けて出射す
る電子ビームは、上述の図６（ｂ）よりも幅狭の矩形状
である１５行×３列の電子出射領域１２０に設定され
る。この場合には、電子出射領域１１０の形状の電子ビ
ームよりもさらに幅狭としているので、スクリーン３の
外周部における電子ビームの歪みを補正することができ
る。

【００３９】電子出射領域１２０では、行数を上述の電
子出射領域１００の約２倍としているが、上述のとおり
実効解像度に影響を与えるものではない。以上のよう
に、本実施の形態に係るＣＲＴでは、偏向ヨーク２の偏
向磁界により生じる電子ビームの歪みを最適に補正する
ことができ、優れた解像度を得ることができる。

【００４０】また、このような電界放出型電子源素子１
０では、電子出射領域１００、１１０、１２０における
カソード電極１２と引出し電極１４の間の電位差を、そ
れ以外の領域における電位差よりも大きくすることによ
って、素子自体による電子ビームの収束作用を有する。
なお、上記の電界放出型電子源素子１０では、電子出射
部１５をマトリクス状に配置したが、配置形状などにつ
いてはこれに限定されるものではない。

【００４１】また、カソード電極１２および引出し電極
１４およびエミッタ１６の形成数などについても、電子
ビームのスポット形状の歪みを補正できれば、上述の図
３に示すものに限定されるものではない。ただし、電子
出射部１５は、歪みの補正という面から、基板１１上に
２次元的に配置されていることが必要である。さらに、
本実施の形態では、マトリクス状に配されたカソード電
極１２および引出し電極１４を介して電子出射部１５を
駆動制御したので、順次電子出射部１５を選択する際
に、その形状が矩形となったが、電子ビームを出射させ
る領域の形状は矩形に限定されるものではない。例え
ば、本実施の形態は、各電子出射部１５毎に電子ビーム
の駆動制御を行えば、円形や楕円形など任意の形状の電
子ビームを出射することができる。 （第２の実施の形態）本発明の第２の実施の形態につい
て、図８を用いて説明する。本実施の形態に係るＣＲＴ
の構成は、上記第１の実施の形態において説明したもの
と同様である。

【００４２】図８（ａ）に示すように、電子出射領域１
３０は、上述の電子出射領域１００と領域の行数および
列数は同一で、向かって右方向にシフトした形のもので
ある。つまり、電子ビームのスポット形状そのものは、
図６（ａ）のものと同じである。このような電子ビーム
の位置補正は、図２における電界放出型電子源素子１０
と電子レンズ３０とが水平方向に位置ずれを生じている
場合に、位置ずれを検出する検出回路からずれ量のフィ
ードバックを受けて行われる。

【００４３】一般的に、ＣＲＴでは、電子銃から出射電
子ビームが、スクリーンに到達する前に地磁気など外部
磁界の影響を受けて軌道に変化を生じ、スクリーン上の
スポット位置がシフトするという現象が生じることがあ
る。ＣＲＴには、この地磁気の影響によるスポット位置
のずれを極力抑制するために、内部への外部磁気の影響
を遮断するための機械的なマスクが設置されている。

【００４４】ところが、このような機械的なマスクを設
置したＣＲＴであっても、設置する場所（地域）によっ
てはシールド効果を完全に果たすことができず、スポッ
ト位置のずれを生じる場合がある。これに対して、本実
施の形態のＣＲＴは、予め電子出射領域選択回路２０３
に設置される地域（国情報など）における地磁気の影響
に関するテーブルを記憶させておき、電子出射領域選択
回路２０３がこれに基づいて、領域を選択して電子ビー
ムを出射することにより、位置補正をすることができ
る。具体的には、電子ビームの位置補正を以下のように
して行う。

【００４５】先ず、ＣＲＴの電子出射領域選択回路２０
３は、最初にＣＲＴを起動させた際に、組み込まれた地
磁気センサ（フラックスゲート型センサなど）により設
置場所（国情報など）を認識する。次に、設置場所を認
識した電子出射領域選択回路２０３は、予め記憶されて
いる地域毎の地磁気の影響と電子出射領域との対応テー
ブルを参照して、電子出射領域の選択を行う。

【００４６】以上のようにして、本実施の形態における
ＣＲＴでは、設置場所に関わらず、高い解像性能を維持
することができる。なお、上述のＣＲＴでは、地磁気セ
ンサを用いて設置場所の認識を行ったが、設置場所の認
識は、これに限られるものではない。例えば、ＣＲＴの
利用者に設置場所に関する情報を入力してもらい、ＣＲ
Ｔは、この情報に基づいて位置補正を実施するものであ
っても良い。このようなＣＲＴでは、より簡易な装置構
成で位置補正が出来るので、コスト的にも優れたものと
なる。

【００４７】また、本実施の形態に係るＣＲＴでは、位
置補正を水平方向のみに行ったが、同様にして垂直方向
にも位置補正することが可能である。垂直方向に位置補
正を行う場合には、上述の図４におけるデコーダ回路２
０１から電子出射領域選択回路２０３に水平信号Ｓ３と
ともに垂直信号Ｓ２を入力することにより実現できる。

【００４８】また、素子を長時間駆動した場合、素子の
電子出射性能が低下するが、本実施の形態に係るＣＲＴ
では、以下で説明するように電子出射領域の面積を増加
させることにより輝度の低下を抑制することができる。
このように輝度の低下を抑制するには、予め上記電子出
射領域選択回路２０３に素子の駆動時間と電子出射領域
とを対応付けたテーブルを記憶させておき、駆動時間毎
にテーブルを参照しながら電子出射領域を選択すること
により実現できる。

【００４９】具体的には、駆動時間が最初に設定された
時間を超えた時点で、図８（ｂ）に示す電子出射領域１
４０から電子ビームを出射するようにする。つまり、電
子出射領域１４０の面積を上記電子出射領域１００の６
５％増としているので，ＣＲＴの輝度の低下は、十分に
抑制される。このように本実施の形態に係るＣＲＴで
は、長時間の駆動により素子の電子出射性能が劣化した
場合にあっても、電子出射領域の面積を増加させること
によって、輝度の低下を抑制することができる。つま
り、このＣＲＴでは、エミッタ１６の寿命に不利となる
エミッション電流の上昇を行うことなく輝度の低下を抑
制することができる。

【００５０】なお、本実施の形態についても、上述の第
１の実施の形態と同様に、電子出射部１５の配置形状
や、カソード電極１２および引出し電極１４およびエミ
ッタ１６の形成数などが上記のものに限定されるもので
はない。また、電子出射領域の面積の切換えは，駆動時
間毎に行っても良いが，スクリーン３における輝度測定
結果に基づいて行っても良い。

【００５１】さらに、上述の図８（ｂ）に示すような電
子出射領域の面積の制御は、素子の劣化に対してだけで
なく、入力信号の輝度レベルに応じて行っても良い。一
般的に、入力された画像信号に基づいて輝度を変化させ
るには、カソード電極１２と引出し電極１４との間に印
加する電圧値を変化させることによって行われるが、本
実施の形態のＣＲＴでは、電圧値を変化させることなく
電子出射領域の面積を増減させることによって行うこと
ができる。

【００５２】なお、この場合にも、予め上記電子出射領
域選択回路２０３に画像信号と電子出射領域とを対応付
けたテーブルを記憶させておき、駆動時において、この
テーブルと画像信号とを参照しながら電子出射部を選択
することにより、輝度を変化させることができる。 （第３の実施の形態）第３の実施の形態に係る電界放出
型電子源素子について、図９を用いて説明する。図９
は、ｐ型シリコンの板材からなる基板１８上にカソード
電極１７が形成されているところを示す図である。引出
し電極１４およびエミッタ１６などについては、上述の
図３のものと同様の構成である。ただし、エミッタ１６
の形成箇所については、後述する。

【００５３】図９に示すように、それぞれのカソード電
極１７は、共通電極部１７１と電流制御部１７２とアレ
イ部１７３の３つの部分から構成されている。共通電極
部１７１は、互いに平行に７条配されたライン状の電極
である。この共通電極部１７１は、ｎ型導電性を有し、
低抵抗な導電特性を有する。この共通電極部１７１は、
ｐ型シリコンの基板１８に、例えばリン等の不純物元素
をイオン注入することにより形成される。

【００５４】この共通電極部１７１から等間隔で枝分か
れするように電流制御部１７２が形成されている。この
電流制御部１７２は、共通電極部１７１と同様にｎ型導
電性を有するが、高抵抗な導電性を有する。アレイ部１
７３は、ｎ型導電性を有し、低抵抗な導電特性を有して
おり、電流制御部１７２に接続されている。図示してい
ないが、電子を出射するエミッタ１６は、アレイ部１７
３の面上に突設されている。

【００５５】ライン部１７１に供給された電流は、電流
制御部１７２を通って、アレイ部１７３に流れ、エミッ
タ１６へと供給される。以上のような構成の電界放出型
電子源素子の駆動時における特性について、図１０を用
いて説明する。図１０の特性図中における曲線は、引出
し電極１４とカソード電極１７との間に印加される電圧
（以下、「引出し電圧」という）Ｅと、エミッタ１６か
ら出射される電子量（以下、「エミッション電流」とい
う）Ｉとの関係を示す。

【００５６】また、図中の直線は、電流制御部１７２に
おける印加電圧と電流との関係を示す。カソード電極１
２に電流制御部１７２を有していないような従来の電界
放出型電子源素子では、１箇所においてダストなどの付
着によるリーク電流が生じた場合、カソード電極１２全
体にリークによる異常な過電流が流れてしまい、素子全
体にわたって動作不良を発生する場合もある。

【００５７】これに対して、本実施の形態に係る電界放
出型電子源素子では、以下のようにして素子全体にわた
る動作不良の発生を防止することができる。図１０に示
すように、本実施の形態における電界放出型電子源素子
では、正常なエミッション動作を行っていた電界放出型
電子源素子のポイントａが、リークの発生によりポイン
トｂへとシフトしようとする際に、電流制御部１７２の
負荷抵抗によりエミッション電流Ｉの増加が抑制される
ことによって、ポイントｃへとシフトして、この電子出
射部１５における電子ビームの出射が停止される。

【００５８】従って、リークによる動作不良は、リーク
を生じている電子出射部１５のみで生じ、その他の領域
では生じない。よって、この電界放出型電子源素子で
は、ダストの付着などによって一部の電子出射部１５に
リークが生じた場合であっても動作不良が素子全体にわ
たって発生するという事態を回避することができる。な
お、本実施の形態の電界放出型電子源素子は、ＣＲＴの
みならず、屋外表示用の高輝度発光表示管や照明用発光
表示管などに適用した際にも効果を奏する。

【００５９】また、電界放出型電子源素子の構造は、上
記のものに限定されるものではない。例えば、基板１８
には、ガラスからなる板材などを用いることもできる。
この場合にも、上述と同様の効果を得ることができる。 （第４の実施の形態）第４の実施の形態に係るＣＲＴの
構造について、図１１を用いて説明する。

【００６０】図１１に示すように、本実施の形態に係る
ＣＲＴの構造は、上述の図１および図２のものと同様で
ある。ただし、本実施の形態のものでは、カソード構造
体２５、および電子レンズ３５を構成するグリッド電極
Ｇ１の表面にフリッタブルゲッター材からなるガス吸着
部２５１、３５１が形成されている。このフリッタブル
ゲッター材は、非蒸発型のものであって、従来のＣＲＴ
の製造に広く用いられている蒸発型のゲッター材に比べ
て耐熱性および耐環境性に優れている。例えば、Ｚｒ、
Ａｌ、Ｔｉの合金材料が用いられる。

【００６１】ガス吸着部２５１、３５１は、ベースとな
るカソード構造体２５およびグリッド電極Ｇ１の表面に
上記合金材料を塗付することによって形成した後に、製
造工程の最終プロセスで加熱処理（４００℃〜５００
℃）を施すことにより形成される。この最終プロセスに
おける加熱処理は、ゲッター材の活性化のために施すも
のであって、高周波加熱法が用いられる。

【００６２】従来のＣＲＴでは、ガラスチューブの内部
に製造段階で生じた種々のガスが脱気しきれずに残留し
ている。このような残留ガスは、電子銃から出射された
電子ビームの衝突により大量のイオンとなる。生成され
たイオンは、電界放出型電子源素子１０のエミッタ１６
に衝突することにより電子出射性能を劣化させる原因と
なる。

【００６３】これに対して、電子銃１の内部にガス吸着
部２５１、３５１を有するＣＲＴでは、ガラスチューブ
４の内部の残留ガスがガス吸着部２５１、３５１に吸着
されるので、電界放出型電子源素子１０の近傍における
イオンの生成が抑制される。本実施の形態におけるイオ
ン生成の抑制効果は、電子銃１の内部に直接ガス吸着部
２５１、３５１を形成することによって、電子銃の表面
に蒸発型ゲッター材を形成する従来のＣＲＴに比べて、
非常に大きい。

【００６４】従って、本実施の形態に係るＣＲＴでは、
従来のＣＲＴよりも、駆動時間の経過に伴う電子出射性
能の低下が非常に小さい。なお、本実施の形態に係る電
子銃では、ガス吸着部３５１をグリッド電極Ｇ１の表面
に形成したが、これ以外のグリッド電極Ｇ２〜Ｇ５の表
面に形成してもよい。ただし、ガス吸着部３５１を形成
する場所は、電界放出型電子源素子１０の近傍の真空度
を上げるという目的から、電子レンズ３５内における電
界放出型電子源素子１０の近傍であることが望ましい。

【００６５】また、このＣＲＴの製造段階では、ガス出
しエージング処理工程において、従来の方法により十分
に脱気を行った後に、電界放出型電子源素子１０におけ
る電子非出射領域（素子の外周部に位置する電子出射部
１５）から電子ビームを出射してイオンを生成し、この
領域のエミッタ１６へと吸着させる。これにより、本実
施の形態に係るＣＲＴは、電子出射領域（素子の中央部
に位置する電子出射部１５）のエミッタ１６に影響を与
えることなく、非常に高い真空度が確保される。

【００６６】このようにガス出しエージング処理工程に
おいて、素子の外周部に位置する電子出射部１５を用い
てイオンを吸着させるのは、素子の中央部に位置する電
子出射部１５と比べてＣＲＴ駆動時における使用頻度が
低く、素子の駆動時において輝度に影響を与えないため
である。従って、このような方法により製造されたＣＲ
Ｔは、駆動時における電界放出型電子源素子１０の電子
出射性能の低下が小さく、駆動時間の長短に関わらず安
定した輝度を維持することができる。 （第５の実施の形態）第５の実施の形態に係る電子銃の
構成について、図１２を用いて説明する。

【００６７】図１２に示すように、本実施の形態に係る
電子銃は、電界放出型電子源素子１０と、カソード構造
体２０と、電子レンズ３６とから構成されている。電界
放出型電子源素子１０およびカソード構造体２０の構造
は、上述の図３のものと同一である。この電子銃が上述
の図２と異なるのは、電子レンズ３６の構造である。電
子レンズ３６は、グリッド電極Ｇ１〜Ｇ５と、ビーム回
転コイルＲ１とから構成されている。

【００６８】ビーム回転コイルＲ１は、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の
各電界放出型電子源素子に対応して形成されており、そ
れぞれの電子ビームを電場の形成により回転させるもの
である。ビーム回転コイルＲ１には、例えばソレノイド
型コイルなどを用いることができる。具体的には、電子
銃の各電界放出型電子源素子に対応してソレノイド型コ
イルを形成しておき、このコイルに電流を流すことによ
り電子ビームの進行方向に沿って、電子ビームを回転さ
せるための磁界を発生させることができる。電子ビーム
は、発生した磁界の強さに応じたローレンツ力によっ
て、回転運動する。

【００６９】従って、本実施の形態に係る電子銃では、
ソレノイド型コイルが発生する磁界と電子レンズ３６を
通過する電子の速度成分および距離などのパラメータを
最適化することにより、電子ビームの断面形状を一定に
保った状態で、所望の角度回転させることができる。電
子ビームのスポット形状の補正方法について、図１３を
用いて説明する。

【００７０】図１３（ａ）に示すスポット形状は、スク
リーン３の中央部において得られる真円形のものであ
る。スクリーン３におけるコーナー部分に電子ビームを
照射する場合にあって、電子ビームの回転補正を行わな
い場合、電子ビームのスポット形状は、図１３（ｂ）に
示すような長円状で且つ回転を受けた形状となる。

【００７１】これに対して、本実施の形態では、電子銃
１から出射された電子ビーム、つまり電界放出型電子源
素子１０から放出され電子レンズ３６で収束および回転
された電子ビームの形状を図１３（ｃ）に示す形状とす
ることができる。これにより、上述の図５に示すスクリ
ーン３の領域Ａ１の下部あるいは領域Ａ５の上部に照射
される電子ビームのスポット形状を略真円形とすること
ができる。

【００７２】このような電子レンズ３６による電子ビー
ムの回転は、上述の図４における電子出射領域選択回路
２０３によって制御され、垂直信号Ｓ２および水平信号
Ｓ３と同期して実行される。電子ビームの回転角度につ
いては、上記スクリーン３の領域毎に設定しても良い
し、画素毎に設定しても良いが、予め最適値を求めてお
き対応テーブルを電子出射領域設定回路２０３に記憶さ
せておいて、照射位置毎にこのテーブルを参照しながら
調整することが望ましい。

【００７３】以上のようなＣＲＴでは、スクリーン３の
全域にわたって電子ビームのスポット形状を均一にする
ことが出来るので、解像性能が高い。なお、電子レンズ
３６におけるビーム回転コイルＲ１の形成位置は、スペ
ース上の制約などから上述の図１２のようにグリッド電
極Ｇ５のスクリーン３側とすることが望ましいが、グリ
ッド電極Ｇ１の電界放出型電子源素子１０側としてもよ
い。

【００７４】また、上記図１３では、電子ビームのスポ
ット形状を円形あるいは長円形で説明したが、上記第１
の実施の形態などで説明した矩形状のスポット形状であ
っても、同様の効果が得られる。

【００７５】

【発明の効果】以上で説明したように、本発明の電子銃
およびこれを備える陰極線管装置は、電界放出型電子源
素子および電子レンズに形成されたガス吸着部が残留ガ
スの一部または全部を吸着して、電界放出型電子源素子
の近傍における真空度を上昇させるので、駆動時間の長
短に関わりなく、備える電界放出型電子源素子の電子出
射性能を維持することができる。

【００７６】また、本発明の陰極線管の製造方法では、
ガス出しエージング工程において、電界放出型電子源素
子の外周部に形成された電子出射部から電子ビームを出
射し、これによって生成されるイオンを電子ビームを出
射した電子出射部に吸着させる。これにより、本製造方
法では、陰極線管内部、特に電界放出型電子源素子の近
傍における真空度を向上させることができる。

【００７７】また、本発明の製造方法は、電界放出型電
子源素子の外周部における電子出射部に生成されたイオ
ンを吸着させるので、使用頻度の高い素子中央部に影響
が及ぶことがなく、製造された陰極線管を駆動する際
に、輝度の低下を生じることがない。従って、この方法
を用いて製造された陰極線管は、駆動中における電界放
出型電子源素子の電子出射性能の低下が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第1の実施の形態に係るＣＲＴを示す構成図
である。

【図２】 図１の電子銃の構成図である。

【図３】 図２の電子銃における電界放出型電子源素子
を示す部分斜視図である。

【図４】 図１の陰極線管における画像表示回路を示す
ブロック図である。

【図5】 図１のＣＲＴにおけるスクリーンを示す平面
図である。

【図６】 第１の実施の形態に係る電界放出型電子源素
子の電子出射領域を示す平面図である。

【図７】 第１の実施の形態に係る電界放出型電子源素
子の電子出射領域を示す平面図である。

【図８】 第２の実施の形態に係るＣＲＴにおける電界
放出型電子源素子の電子出射領域を示す平面図である。

【図９】 第３の実施の形態に係るＣＲＴにおける電界
放出型電子源素子のカソード電極の構成を示す平面図で
ある。

【図１０】 引出し電圧とエミッション電流との関係を
示す特性図である。

【図１１】 第４の実施の形態に係るＣＲＴを示す構成
図である。

【図１２】 第５の実施の形態に係る電子銃を示す構成
図である。

【図１３】 電子ビームのスポット形状および電子出射
領域の形状を示す形状図である。

【符号の説明】

１． 電子銃 ２． 偏向ヨーク ３． スクリーン ４． ガラスチューブ １０． 電界放出型電子源素子 １２． カソード電極 １４． 引出し電極 １５． 電子出射部 １６． エミッタ ２０、２５． カソード構造体 ３０、３５． 電子レンズ ２５１、３５１． ガス吸着部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C012 AA02 VV01 5C032 AA02 JJ08 JJ11 5C041 AA02 AB03 AB04 AC20 AC50 AD10 AE01

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電場中で電子ビームを出射する電界放出
   型電子源素子と、出射された電子ビームを加速および収
   束する電子レンズとからなる電子銃であって、 前記電界放出型電子源素子および電子レンズの内の少な
   くとも一方は、ガス吸着性能を有する差動排気部を備え
   ることを特徴とする電子銃。
2. 【請求項２】 前記差動排気部は、少なくとも前記電界
   放出型電子源素子の近傍における真空度を、他の領域に
   おける真空度よりも高くする機能を有することを特徴と
   する請求項１に記載の電子銃。
3. 【請求項３】 前記差動排気部は、非蒸発型のゲッター
   材からなることを特徴とする請求項１または２に記載の
   電子銃。
4. 【請求項４】 前記ゲッター材は、前記電界放出型電子
   源素子および電子レンズの内の少なくとも一方の表面に
   形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子
   銃。
5. 【請求項５】 前記ゲッター材は、フリッタブルゲッタ
   ー材であることを特徴とする請求項３または４に記載の
   電子銃。
6. 【請求項６】 電場中で電子ビームを出射する電界放出
   型電子源素子と、出射された電子ビームを加速および収
   束する電子レンズとからなる電子銃を備える陰極線管で
   あって、 前記電界放出型電子源素子および電子レンズの内の少な
   くとも一方は、ガス吸着性能を有する差動排気部を備え
   ることを特徴とする陰極線管。
7. 【請求項７】 前記差動排気部は、少なくとも前記電界
   放出型電子源素子の近傍における真空度を、他の領域に
   おける真空度よりも高くする機能を有することを特徴と
   する請求項６に記載の陰極線管。
8. 【請求項８】 前記差動排気部は、非蒸発型のゲッター
   材からなることを特徴とする請求項６または７に記載の
   陰極線管。
9. 【請求項９】 前記ゲッター材は、前記電界放出型電子
   源素子および電子レンズの内の少なくとも一方の表面に
   形成されていることを特徴とする請求項８に記載の陰極
   線管。
10. 【請求項１０】 前記ゲッター材は、フリッタブルゲッ
    ター材であることを特徴とする請求項８または９に記載
    の陰極線管。
11. 【請求項１１】 電場中で電子ビームを出射する電界放
    出型電子源素子からなる電子銃をファンネルのネック部
    に収納し、前記ファンネルとパネルとを接合し、前記フ
    ァンネルとパネルによって形成される空間内部を脱気す
    るガス出しエージング工程を有する陰極線管の製造方法
    であって、 前記電界放出型電子源素子は、電場の存在により各々独
    立して電子ビームを出射可能な複数の電子出射部が、２
    次元的に配されて構成されており、 前記ガス出しエージング工程において、前記電界放出型
    電子源素子の外周領域における電子出射部から電子ビー
    ムを出射してイオンを生成し、生成されたイオンを前記
    電子ビームを出射した電子出射部に吸着させることを特
    徴とする陰極線管の製造方法。