JP2584048B2 - 電子ビーム発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、文字あるいは画像表示用のカラーテレビジ
ョンやディスプレイ等、線状カソードを用いた電子ビー
ム発生装置およびその製造方法に関するものである。

従来の技術 第１の従来例としては、例えば特開昭62−115632号公
報に示されているように第７図および第８図のような構
造になっていた。

絶縁基板101表面には導電性薄膜によりストライプ状
の制御電極102が形成されている。画面の乱れ・ちらつ
き等の原因となる線状カソード電極103の振動を防ぐた
めに、カソード支持部材105に形成された穴部104が制御
電極102上に対応するように配設されている。また線状
カソード電極103はカソード支持部材105に当接しかつ張
架されている。カソード支持部材105には精度・作り易
さ・絶縁性等が要求されることからエッチング等によっ
て穴部104を設けた金属板105aにアルミナ等の耐熱性絶
縁材料105bをコーティングしている場合や、フリットガ
ラスを用いる場合がある。

さらに第８図を用いて構造を説明する。通常、線状カ
ソード電極106は直径約25μｍのタングステン線108aの
表面に酸化物電子放射材料108bを塗着した構成になって
いる。この酸化物電子放射材料106bがカソード支持部材
105と当接する際に剥がれるのを防止するためには、線
状カソード106のタングステン線106aを露出させ、かつ
その露出部分が前記カソード支持部材105に当接するこ
とを要する。さらに電子ビーム取り出し電極（図示せ
ず）に所定の電位を与えることにより、電子ビームを電
子ビーム取り出し電極側方向に発生させることができる
というものである。

しかしながら第１の従来例は、線状カソードの一部分
を定量的に精度良く露出させることが非常に困難であ
り、信頼性の点で劣るものである。

これに対して第２の従来例は、例えば第９図のような
構造になっている。この電子ビーム発生装置は、電子ビ
ーム引出し電極108、線状のカソード109、背面電極11
0、カソード張架バネ111、カソード位置決めリブ112か
らなる。次に原理について簡単に説明する。図示しない
電圧印加手段により、カソード109に通電しヒーティン
グした後、背面電極110には線カソード109より低い電圧
を印加し、電子ビーム引出し電極108には線状のカソー
ド109より高い電位を印加すると、線状のカソード109か
ら電子ビームは引出し電極108に向かって移動し、引出
し電極108の穴より電子ビームが取り出されるものであ
る。

また特開昭60−84744号に提案されている第３の従来
例は、第10図に示すように、背面電極110上にフリット
等からなる絶縁材料のリブ113をカソード109の長手方向
に複数箇所設けた点で第２の従来例と異なっている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、第２、第３の従来例では、背面電極11
0上でカソード109の長手方向に複数箇所設けてあるフリ
ット等からなる絶縁材料のリブ112、113を精度良く形成
することは非常に困難であり、かつそのリブ112、113に
当接するカソード109の振動を防止することも同様に困
難であり、より高度な性能を得るためには新規な技術が
必要である。

すなわち線状カソードは細いタングステンワイヤでで
きており、第２の従来例（第９図参照）のようにカソー
ドが長くなると小さな衝撃を受け取るとカソードは振動
し、電子ビームの量が変化し、表示装置等に用いた場
合、輝度むら等の画像欠陥が生じる。そのために第３の
従来例（第10図参照）のようにカソードの長手方向にリ
ブを設け、カソードの振動を少なくする構成が提案され
ている。

しかしこのようなリブはフリットガラスを用いてスク
リーン印刷で製造する方法や、石英ガラス等を用いて製
造する方法によっても、リブの高さにバラつきが生じた
り、フリットガラスからガスが出てカソードを劣化する
問題が生じていた。また、スクリーン印刷でリブを精度
良く、あるいはリブの高さを高くすることは困難であっ
た。なおエッチングで基板を彫ることも考えられるが深
さがとりにくく、リブを作る最適な製造方法が見いださ
れていなかった。従って、第２、第３の従来例では輝度
むら等の画像欠陥が生じるカソード振動を防止すること
は困難であった。

本発明は上記従来の欠点を解消するもので、カソード
振動を防止することができる電子ビーム発生装置および
その製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 請求項１記載の電子ビーム発生装置は、電子ビーム取
り出し電極と、金属芯線と、金属巻線と、電子放射物質
を保持する線状カソード電極と、背面板と、前記線状カ
ソード電極に面接触してこれを支持する支持板とを備
え、前記線状カソードの下方に位置する所定の穴を有す
る前記支持板の前記線状カソード電極に接触する面が少
なくとも一方にアルミナ溶射膜を有し、かつ前記支持板
が前記背面板に固定されたことを特徴とする。

請求項２記載の電子ビーム発生装置は、電子ビーム取
り出し電極と、金属芯線と、金属巻線と、電子放射物質
を保持する線状カソード電極と、背面板とを備え、前記
背面板上に形成されたアルミナ溶射膜に前記線状カソー
ド電極を面接触させてこれを支持したことを特徴とす
る。

作用 本発明は上記構成により、線状カソード電極を浮かし
た状態で支持するのではなく、支持板あるいは背面板に
面接触させた状態で支持できるものである。したがっ
て、線状カソード電極に信号電圧を印加した状態におい
ても線状カソード電極は振動することがないため、良質
な画像が得られるものである。

また線状カソード電極の支持板は、芯金に絶縁膜を形
成するものであるため、加工し易くほぼ均一な絶縁膜表
面を得ることができる。さらにこの絶縁膜はアルミナ溶
射膜等の断熱性絶縁膜で形成されるため、線状カソード
電極と接触する際、断熱効果があり、線状カソード電極
は伝熱の温度降下を緩和されほぼ均一に保温することが
できる。したがって、線状カソード電極はほぼ均一な電
子を供給することができる。

金属芯金の片面にのみ断熱性絶縁膜が形成された支持
板の場合、前記表面に凹凸を形成した後、背面板に固定
する。さらに凹凸を形成していない方の表面と背面板を
固定し、前記凹凸面にアルミナ溶射膜を形成する。この
時アルミナ溶射膜は凹凸面にのみ形成されるので、凹凸
を形成していない箇所には付着しない。したがって支持
板が穴を有している場合には背面板に固定した後にアル
ミナ溶射膜を形成しても穴を埋めることがないという効
果がある。

支持板が両面に絶縁膜を有する場合、支持板の断熱効
果がさらに増し、線状カソード電極は伝熱の温度降下を
緩和されほぼ均一に保温することができる。

背面板にアルミナ溶射膜からなる断熱性絶縁膜を形成
した後、金属芯線と金属巻線とからなりかつ電子放射物
質を保持する線状カソード電極を背面板の断熱性絶縁膜
上に配設する場合、その断熱性、絶縁性、コンデンサ効
果の作用を受けた状態で、線状カソードに保持される電
子放射物質から電子を放出させることができる。したが
って、線状カソード電極は伝熱の温度降下を緩和されほ
ぼ均一に保温することができ、ほぼ均一な電子を供給す
ることができる。

実 施 例 以下、本発明の一実施例について、図面に基づいて説
明する。

第１図〜第４図は、本発明の第１の実施例における電
子ビーム発生装置を示している。背面板２や線状カソー
ド電極４には42−６合金やSUS430等を用いる。

第１図（ａ）に示すように、まず金属芯金1aの一方の
表面に凹凸を形成する。凹凸を形成するのには例えばエ
ッチング法やサンドブラスト法がある。サンドブラスト
法によると、板厚が0.2mm程度の42−６合金を用いる場
合、塑性変形を伴ううねりが生じ、線状カソード電極４
にその機能を発揮させることができなかった。また両面
にサンドブラスト法を用いると塑性変形を伴ううねりは
さらに大きくなった。ところがエッチング法により凹凸
を形成すると金属芯金1aにはうねりが生じなかった。さ
らに両面にエッチング法により凹凸を形成してもうねり
は生じなかった。このエッチング法による表面粗さは約
５μｍであった。その上にアルミナ溶射膜1bを形成して
もうねりを生じることがなかった。このアルミナ溶射膜
1bの表面粗さを測定すると約10μｍであった。本実施例
において金属芯金1aに凹凸を形成する方法には、エッチ
ング法を用いた。

次に前記金属芯金1aを、第１図（ｂ）に示すように、
背面板２に固定する。固定する方法としてはネジ止めや
ピン止めやスポット溶接がある。溶接を行った部分は約
３μｍの陥没を生じたが、画像に影響を与えない部分で
あるため本実施例ではスポット溶接を用いた。

この金属芯金1aの凹凸面にアルミナ溶射膜1bを形成し
て、第１図（ｃ）に示すような状態の支持板１を得る。
溶射膜は被膜する基板表面に凹凸が形成されているとこ
ろのみ形成できる特徴を有する。したがって、金属芯金
1aの凹凸面のみに溶射膜1bが形成される。アルミナ溶射
膜1bの膜厚は約50μｍから400μｍまで検討したが、約1
00μｍの膜厚の場合が電気的絶縁性と保温性の点で良好
な結果を得られた。

支持板１が所定の穴３を有している場合がある。この
時エッチング法により凹凸面を形成した後、アルミナ溶
射膜1bを形成すると凹凸面のみに形成され、穴３の部分
にはアルミナ溶射膜1aは形成されなかった。

最後に、第３図（ａ）、（ｂ）に示すような金属芯線
５と金属巻線６とからなりかつ電子放射物質７を保持す
る線状カソード電極４を、第２図に示すように支持板１
上に配設した。線状カソード電極４の架張力は約50mgで
あった。この架張力の大きさを検討したところ約20mgか
ら100mgまでの範囲では良好な結果を得ることができ
た。

金属芯線５の直径は約40μｍ、金属巻線６の直径は約
10μｍ、ピッチは約70μｍであった。また電子放射物質
７には炭酸カルシウムを用いた。そのほかにも金属芯線
５の直径を約20μｍから50μｍまでのものと、金属巻線
６の直径を約５μｍから20μｍまでのものを検討した
が、いずれも良好な結果が得られた。

以上の方法により製造された電子ビーム発生装置を第
３図に示す。支持板１は背面板２に固定され、穴部３は
線状カソード４の下方に位置している。第４図は支持板
１が特に穴部等を形成しない場合であり、金属芯金1aを
背面板２に固定した後断熱性絶縁膜1bを形成して得られ
た支持板１を用いている。

このように本実施例によれば、金属芯金1aにアルミナ
溶射膜1bを形成すると同時に必要なパターンを得ること
ができる。またカソード４の振動を防止でき、断熱効果
により保温状態がよく、電気絶縁性が良好であるという
効果を有する。

第５図は、本発明の第２の実施例における電子ビーム
発生装置を示す斜視図である。背面板８や線状カソード
電極９には42−６合金やSUS430等を用いる。

まず背面板８の表面に凹凸を形成する。凹凸を形成す
るのには例えばエッチング法やサンドブラスト法があ
る。背面板８の材質は42−６合金であり、その板厚は約
1mmであり、サンドブラスト法により背面板８の表面に
凹凸を形成した。このサンドブラスト法による表面粗さ
は約10μｍであった。その上にアルミナ溶射膜8aを形成
し、その表面粗さを測定すると約15μｍであった。

また、アルミナ溶射膜8aを背面板８に全面形成する場
合と、選択的に形成する場合とがある。すなわち、選択
的に形成する場合、サンドブラスト法により所定形状の
凹凸を背面板８に形成する。例えばストライプ状に形成
する場合、線状カソード４の長手方向にストライプの長
手方向が一致するように設定すると好適である。このよ
うに溶射膜は被膜する基板表面に凹凸が形成されている
ところのみ形成できる特徴を有するので、背面板８の凹
凸が形成された領域にのみに溶射膜が形成される。アル
ミナ溶射膜8aの膜厚は約50μｍから400μｍまで検討し
たが、約100μｍの膜厚の場合が電気的絶縁性と保温性
の点で良好な結果を得られた。

最後に、金属芯線と金属巻線とからなりかつ電子放射
物質を保持する線状カソード電極９をアルミナ溶射膜8a
を形成した背面板８に配設した。線状カソード電極９の
架張力は約50mgであった。

第６図は、本発明の第３の実施例における電子ビーム
発生装置を示す斜視図である。背面板11や線状カソード
電極12には42−６合金やSUS430等を用いる。

まず支持板10となる金属芯金10aの両方の表面に凹凸
を形成する。凹凸を形成するのには例えばエッチング法
やサンドブラスト法がある。サンドブラスト法による
と、板厚が0.2mm程度の42−６合金を用いる場合、塑性
変形を伴ううねりが生じ、線状カソード電極12にその機
能を発揮させることができなかった。また両面にサンド
ブラスト法を用いると塑性変形を伴ううねりはさらに大
きくなった。ところがエッチング法により凹凸を形成す
ると金属芯金10aにはうねりが生じなかった。さらに両
面にエッチング法により凹凸を形成してもうねりは生じ
なかった。このエッチング法による表面粗さは約５μｍ
であった。その上にアルミナ溶射膜10bを形成してもう
ねりを生じることがなかった。このアルミナ溶射膜10b
の表面粗さを測定すると約10μｍであった。本実施例に
おいて金属芯金10aに凹凸を形成する方法には、エッチ
ング法を用いた。

金属芯金10aの両面にアルミナ溶射膜10bを形成して、
支持板10を得る。溶射膜は被膜する基板表面に凹凸が形
成されているところのみ形成できる特徴を有する。した
がって、支持板の両凹凸面に溶射膜10bが形成される。
アルミナ溶射膜10bの膜厚は約50μｍから400μｍまで検
討したが、約100μｍの膜厚の場合が電気的絶縁性と保
温性の点で良好な結果を得られた。

ここで背面板11と支持板10とを固定する。固定する方
法としてはネジ止めやピン止め等があるが、本実施例で
は支持板10を背面板11に位置決めした後、ネジ止めし
た。ネジ止めを行った場合、約３μｍほど変形したが、
画像に影響を与えない部分であるため支障は生じなかっ
た。

最後に、金属芯線と金属巻線とからなりかつ電子放射
物質を保持する線状カソード電極12を支持板10上に配設
した。線状カソード電極12の架張力は約50mgであった。
この架張力の大きさを検討したところ約20mgから100mg
までの範囲では良好な結果を得ることができた。

本実施例に用いた線状カソード電極12の金属芯線の直
径は約40μｍ、金属巻線の直径は約10μｍ、ピッチは約
70μｍであった。また電子放射物質には炭酸カルシウム
を用いた。そのほかにも金属芯線の直径を約20μｍから
50μｍまでのものと、金属巻線の直径を約５μｍから20
μｍまでのものを検討したが、いずれも良好な結果が得
られた。

このように本実施例によれば、カソードの振動を防止
でき、断熱効果により保温状態がよく、電気絶縁性が良
好であるという効果が得られる。

発明の効果 以上のように本発明によれば次の効果を得ることがで
きる。

（１）板材の表面に高温時にも変形しないアルミナ溶射
膜を形成するため、フリットガラスの様に高温時に溶融
する恐れがないので、高さが変化することがない。

（２）金属芯線に螺旋状に形成された金属巻線の谷間に
電子放射物質を保持する線状カソード電極が、支持板上
に形成されたアルミナ溶射膜に接触することにより、電
子放射物質が剥離することもなく、線状カソード電極の
振動を防止できる。

（３）金属芯線に螺旋状に形成された金属巻線の谷間に
電子放射物質を保持する線状カソード電極が、支持板上
に形成されたアルミナ溶射膜からなる絶縁膜にほぼ均一
に接触しかつ電子放射物質が剥離することがないため、
温度むらが発生しないので、線状カソード電極をほぼ一
定に保温できる。

（４）アルミナ溶射膜の膜厚は、例えば約0.1mmの厚膜
に容易に形成できるため、ほぼ完全な電気絶縁性を有す
る。線状カソード電極と背面板間にアルミナ溶射膜を形
成するため、線状カソード電極と背面板間の良好な電気
絶縁性が得られる。

（５）線状カソード電極の振動を防止でき、またほぼ一
定に保温でき、背面電極間との良好な電気絶縁性が得ら
れるため、線状カソード電極からほぼ均一な電子放射す
ることができることで、表示品質の優れた平板型表示装
置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施例における
電子ビーム発生装置の製造方法を示す斜視図、第２図は
本実施例に用いた線状カソードの正面図及び断面図、第
３図、第４図は同電子ビーム発生装置の斜視図、第５図
は本発明の第２の実施例における電子ビーム発生装置の
斜視図、第６図は本発明の第３の実施例における電子ビ
ーム発生装置の斜視図、第７図は第１の従来例における
電子ビーム発生装置を示す斜視図、第８図はその拡大断
面図、第９図は第２の従来例における電子ビーム発生装
置を示す断面図、第10図は第３の従来例における電子ビ
ーム発生装置を示す断面図である。 １、10……支持板、1a、10a……金属芯金、1b、8a、10b
……アルミナ容射膜、２、８、11……背面板、３……
穴、４、９、12……線状カソード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−261661（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−243633（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−140026（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−285846（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子ビーム取り出し電極と、金属芯線と、
   金属巻線と、電子放射物質を保持する線状カソード電極
   と、背面板と、前記線状カソード電極に面接触してこれ
   を支持する支持板とを備え、前記線状カソードの下方に
   位置する所定の穴を有する前記支持板の前記線状カソー
   ド電極に接触する面が少なくとも一方にアルミナ溶射膜
   を有し、かつ前記支持板が前記背面板に固定されたこと
   を特徴とする電子ビーム発生装置。
2. 【請求項２】電子ビーム取り出し電極と、金属芯線と、
   金属巻線と、電子放射物質を保持する線状カソード電極
   と、背面板とを備え、前記背面板上に形成されたアルミ
   ナ溶射膜に前記線状カソード電極を面接触させてこれを
   支持したことを特徴とする電子ビーム発生装置。