JP3086193B2 - 陰極構造体、これを用いた陰極線管用の電子銃及びカラー陰極線管 - Google Patents

陰極構造体、これを用いた陰極線管用の電子銃及びカラー陰極線管

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  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子の放出源の陰極
構造体及びこの陰極構造体を用いた陰極線管用の電子銃
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的な陰極線管は、図9に示したよう
に、内面に蛍光膜400が形成されたパネル100と、
前記パネル100と封着され、電子銃300が設けられ
るネック部201と偏向ヨーク203が設けられるコー
ン部202を含むファンネル200とを具備して形成さ
れる。同図において、301は電子銃300を支持する
支持体である。
【0003】かかる構成の陰極線管において、電子銃3
00から放出された電子ビームは偏向ヨーク203によ
り偏向され蛍光膜400に走査されることにより蛍光物
質を励起させて画像を形成させる。
【0004】図10は、前記ファンネル200のネック
部201に装着されて熱電子を放出する電子銃300の
構成を示したものである。電子銃300は、ガラスビー
ズ11と、前記ガラスビーズ11に固定され、電子ビー
ムを発生させる陰極構造体310と、制御電極14と、
スクリーン電極15と、前記スクリーン電極15から順
次に設けられ、電子レンズを形成するフォーカス電極1
6と、最終加速電極17とを具備してなる。
【0005】かかる構成の電子銃300は、陰極構造体
310とそれぞれの電極に所定の電圧が印加されること
により陰極構造体310から熱電子が放出され、前記各
電極14〜17の間に電子レンズが形成される。従っ
て、前記陰極構造体310から放出された電子ビームは
前記電子レンズを通過しながら集束かつ加速される。
【0006】前記電子銃300から電子ビームが正常的
に放出されるまでかかる時間及び電子ビームの電流密度
は前記陰極構造体310に応じて決定されるが、陰極構
造体310の詳細な構成が図11に示されている。図1
1を参照すると、陰極構造体310は、3つの陰極アセ
ンブリ12と、制御電極14(図10参照)に固定され
る外部ケース13と、前記陰極アセンブリ12が設けら
れる前記外部ケース13の間の絶縁体28とを具備す
る。
【0007】前記各陰極アセンブリ12は、円筒型のス
リーブ21と、前記スリーブ21の端部に固定されたキ
ャップ部材22と、キャップ部材22の上面に塗布され
た電子放射物質層23と、スリーブ21の下部を支持す
るホールダ25とを含む。前記各陰極アセンブリ12は
内部ケース26の内に固定され、前記外部ケース13と
内部ケース26は絶縁体28により絶縁されている。か
つ、図11に示した陰極アセンブリ12は放熱型であ
り、前記スリーブ21の内部にはヒーター24が挿入さ
れている。一方、ヒーターが陰極に直接連結された直熱
型もある。
【0008】かかる構成の陰極構造体310のヒーター
24に所定の電位が印加されると、ヒーター24は発熱
される。前記ヒーター24から発生する熱が前記キャッ
プ部材22とスリーブ21及びホールダ25に伝達され
ると、これらは加熱される。かつ、前記キャップ部材2
2が例えば、約800℃程度に加熱されると、キャップ
部材22の上面に塗布された電子放射物質層23から熱
電子が放出される。
【0009】かつ、前記電子放射物質層23も、還元性
物質を含むベース金属の上にアルカリ土類金属の酸化物
を主成分とする物質が塗布された酸化物型と、多孔質金
属の気孔に電子放出物質が含浸されている含浸型とに分
けられる。
【0010】しかしながら、従来の陰極構造体において
は、ヒーターから発生した熱によりキャップ部材とスリ
ーブが加熱された後、熱電子放射物質が加熱されるの
で、熱電子が正常的に発生されるまでに長時間がかか
る。従って、陰極線管の画面出画時間が長くなり、通常
8乃至9秒がかかるようになる。
【0011】かつ、陰極構造体のキャップ部材、スリー
ブ等は動作時にヒーターにより加熱されて熱膨張される
ので、電子ビームの位置が移動する熱ドリフト(thermal
drift) 現象及び収束ドリフト(convergence drift) 現
象が発生する。このようなドリフト現象を防止するため
に、製作時に陰極を長時間加熱して陰極が熱電子を放射
しやすい物理的・化学的構造を有するようにする電子ビ
ーム放出の活性化工程が要るので生産性が落ちる。
【0012】かつ、赤,青,緑色の蛍光体を励起させる
カラー陰極線管の場合、陰極構造体、制御電極及びスク
リーン電極等の初期熱膨張の時間差によりホワイトバラ
ンスの安定化時間が長い。
【0013】その上、従来の陰極構造体においては、前
記熱電子放射物質層を加熱するために、例えば2乃至4
ワット程度の電力が要求され、赤,青,緑色のそれぞれ
の陰極に対する不均一な熱伝達のために電子放出特性の
バラツキが現れる。
【0014】かつ、ヒーター及びその支持体が電子銃に
含まれるので、電子銃の全体サイズが長くなり、ヒータ
ーの製造工程が複雑なので、生産性が落ち、不良率が高
くなる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のごとき
従来の問題点を解決するためになされたものであり、画
面の出画時間及びホワイトバランスの安定化時間が短
く、製造が簡単で、生産性を向上させられる陰極構造体
及びこれを用いたカラー陰極線用の電子銃を提供する
ことにその目的がある。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による陰極構造体は、電界効果により電子を放
出する電界放出素子と、この電界放出素子の陰極の端子
ならびにゲートの端子とを上面に露出させた電界放出素
子ユニットと、上記電界放出素子ユニットの周囲を囲う
とともに、電界放出素子ユニットが上に置かれるリテー
ナおよび外側に張り出したケース埋立部を備えた外部ケ
ースと、上記電界放出素子のひとつの陰極の端子または
ゲートの端子と接触して加圧する接触部と、外部から所
定の電圧を印加するための外部端子と、弾性部材埋立部
とを備え、上記複数の端子の数と等しい数の導電性の弾
性部材とを具備することを特徴とする。
【0017】本発明の他の側面によると、電子ビームを
放出する陰極構造体と、制御電極と、スクリーン電極
と、電子レンズを構成するフォーカス電極と、最終加速
電極とをガラスビーズで固定した電子銃において、上記
陰極構造体が、電界効果により電子を放出する電界放出
素子と、この電界放出素子の陰極の端子ならびにゲート
の端子とを上面に露出させた電界放出素子ユニットと、
上記電界放出素子ユニットの周囲を囲い、電界放出素子
ユニットが上に置かれるリテーナおよび外側に張り出し
たケース埋立部を備え、このケース埋立部をガラスビー
ズに埋め立てられ固定された外部ケースと、上記電界放
出素子のひとつの陰極の端子またはゲートの端子と接触
させるための接触部と、外部から所定の電圧を印加する
ための外部端子と弾性部材埋立部とを備え、この弾性部
材埋立部が上記ガラスビーズに埋め立てられ固定され
る、上記複数の端子の数と等しい数の導電性の弾性部材
とを具備し、上記ケース埋立部と弾性部材埋立部とのガ
ラスビーズへの埋め立て固定により、上記電界放出素子
ユニットの複数の端子とこれに対応する弾性部材の接触
部とを接触して加圧するようにしたことを特徴とする陰
極線管用の電子銃が提供される。
【0018】本発明の他の側面によると、電子銃から放
出される電子ビームを偏向ヨークにより偏向してパネル
面に形成された蛍光膜にランディングさせ画像を形成す
るカラー陰極線管において、 電界効果により電子を放出
する3個の電界放出素子と、この電界放出素子の各々の
陰極の端子ならびにゲートの端子とを上面に露出させた
電界放出素子ユニットと、 上記電界放出素子ユニットの
周囲を囲い、電界放出素子ユニットが上に置かれるリテ
ーナおよび外側に張り出したケース埋立部を備え、この
ケース埋立部をガラスビーズに埋め立てられ固定された
外部ケースと、 上記電界放出素子のひとつの陰極の端子
またはゲートの端子と接触して加圧する接触部と、外部
から所定の電圧を印加するための外部端子と弾性部材埋
立部とを備え、この弾性部材埋立部が上記ガラスビーズ
に埋め立てられ固定される、上記複数の端子の数と等し
い数の導電性の弾性部材とを具備して、 上記ケース埋立
部と弾性部材埋立部とのガラスビーズへの埋め立て固定
により、上記電界放出素子ユニットの複数の端子とこれ
に対応する弾性部材の接触部とを接触して加圧するよう
にして陰極線管用の電子銃を構成し、 この電子銃の上記
3個の電界放出素子への電圧印加により放出される電子
ビームの蛍光膜へのランディングにより画像を形成する
ことを特徴とするカラー陰極線管が提供される。
【0019】
【0020】
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
基づいて添付した図面に基づき更に詳細に説明する。
【0022】図1は、本発明の望ましい一実施形態によ
る陰極構造体320が採用された陰極線管用の電子銃を
示したものである。ここで、前述した従来例の説明で使
用したものと同一部材には説明の都合上同一符号を付し
て説明する。同図に示したように、本発明の陰極構造体
320はガラスビーズ302に固定される。本発明の特
徴によると、前記陰極線管用の電子銃は電界効果により
電子を放出する冷陰極状の電界放出素子を陰極構造体と
して用いる。
【0023】図2を参照すると、前記陰極構造体は、ガ
ラスビーズ302(図1参照)に結合支持されるリム状
の外部ケース31と、前記外部ケース31内に充填され
る絶縁部材32と、前記絶縁部材32に没入固定され、
その上端部33aが前記絶縁部材32の上面に突出され
た複数個のピン33と、前記絶縁部材32上面に取付け
られた電界放出素子ユニット40と、前記電界放出素子
ユニット40に電圧を供給するために前記ピン33の端
部33aと電界放出素子ユニット40の端子35とを連
結させるワイヤ34を具備する。前記ワイヤ34の直径
は10〜50μm程度であり、半導体の製造工程のうち
ワイヤボンディング工程により製造されることが望まし
い。
【0024】図3に示したように、前記電界放出素子ユ
ニット40には3つの電界放出素子40aが一列で配列
されている。図4及び図5を参照すると、前記電界放出
素子40aは、シリコン等からなる基板41と、前記基
板41の上面に形成された陰極42と、前記陰極42上
に配列されたモリブデンを主成分とする多数のマイクロ
チップ42aと、前記マイクロチップ42aを取り囲む
SiO2 からなる絶縁層43と、前記絶縁層43の上面
に形成され前記マイクロチップ42aを露出させる開口
部44aを有するゲート44とを具備する。前記基板4
1上に設けられたマイクロチップ42aに印加される電
流は1つ当たり50〜100nA程度なので、マイクロ
チップ42aが少なくとも10,000個以上になる
と、1mA以上の電流を得ることができる。よって、陰
極線管の蛍光膜を励起させるに十分な電流を得ることが
できる。
【0025】かかる構造の陰極構造体が採用された陰極
線管の動作を図1乃至図5に基づき説明する。まず、フ
ォーカス電極16及び最終加速電極17に所定電圧が印
加されると、各電極の間には電子レンズが形成される。
かつ、前記電界放出素子40aのマイクロチップ42a
とゲート44に所定の電圧が印加されると、その間に電
界が発生して、前記マイクロチップ42aから電子ビー
ムが放出される。放出された電子ビームは前述した各電
極の間に形成された電子レンズを通過しながら収束かつ
加速された後、偏向ヨーク203(図9参照)により偏
向され、蛍光膜にランディングされて画像を形成する。
【0026】図6乃至図8は、本発明の他の実施形態に
よる陰極構造体を示したものである。図6乃至図8を参
照すると、本実施形態の陰極構造体はリム状の外部ケー
ス51と、前記外部ケース51の内周面に相応する外周
面を有し、前記外部ケース51に挿入されるリテーナ5
2と、前記リテーナ52の上に取付けられる電界放出素
子ユニット53と、前記電界放出素子ユニット53の上
面を加圧する導電性の弾性部材54とを具備する。前記
外部ケース51は金属から形成され、埋立部51aがガ
ラスビーズ302(図7参照)に埋立てられることによ
り固定される。前記リテーナ52は外部ケース51内に
挿入されて溶接される。前記リテーナ52上に置かれる
電界放出素子ユニット53の電界放出素子53aは、前
述した図4及び図5と同一な構造を有する。かつ、導電
性の弾性部材54は、その埋立部54bがガラスビーズ
302に埋立てられて固定され、その接触部54aが電
界放出素子ユニット53の端子53bと接触して加圧す
る。なお、弾性部材54は導電性であり、弾力性を有す
る部材から形成され、前記電界放出素子ユニット53の
4つの端子53bにそれぞれ対応するように4つが具備
される(図6には2つの弾性部材54のみが示され
た)。従って、弾性部材54は電界放出素子53aに電
圧を印加すると同時に電界放出素子ユニット53を固定
させる役割を果たす。前記端子53bのうち3つの端子
は電界放出素子53aの陰極42(図5参照)と連結さ
れ、残りの1つの端子はゲート44と連結される。従っ
て、電界放出素子53aの陰極42と連結された3つの
端子53bには導電性の弾性部材54の外部端子54c
を通して負電圧が印加され、ゲート44と連結された端
子には外部端子54cを通してゲート電圧が印加され
る。
【0027】かつ、図に示したように、弾性部材54
の埋立部54bは、電子銃のビーム軸と平行することが
望ましい。もし、埋立部54bが電子銃のビーム軸に対
して直角であると、限定された幅のガラスビーズ302
内に埋立てられる各埋立部54bの間隔が狭すぎて結合
強度が弱まる。
【0028】本実施形態の陰極構造体によると、電界放
出素子ユニット53の端子53bが前述した実施形態の
ワイヤ34(図2参照)の代りに弾性部材54と連結さ
れて電源が供給されるので、高電圧や外部の衝撃により
損なわれる恐れがなく、組立工程も簡略化される。
【0029】本実施形態による陰極構造体及びこれを採
用した陰極線管用の電子銃の動作は前述した実施形態の
ものと同一である。
【0030】
【発明の効果】以上、本発明によると、陰極構造体に所
定の電位を印加すると同時に陰極構造体のマイクロチッ
プから電子が放出されるので、陰極構造体から正常的な
電子放出が行われるまでかかる時間を縮めることができ
る。従って、陰極線管の初期画面の出画時間も縮められ
る。
【0031】かつ、熱電子の放出ではなく、電界効果に
より電子が放出されるので、加熱により陰極構造体を構
成する部品が熱膨張されることにより、電子ビームの位
置が移動される熱ドリフト現象が防止され、陰極を加熱
するための別途の電力が要らない。その上、それぞれの
陰極に対する不均一な熱伝達により発生する電子放出特
性散布がなくなる。
【0032】なお、カラー陰極線管の場合には陰極が加
熱されないため、陰極構造体自体、制御電極及びスクリ
ーン電極等の熱膨張がほとんど発生しなくてホワイトバ
ランスの安定化時間が縮められる。
【0033】また、本発明の陰極構造体を採用した電子
銃において、電子放出のためのヒーター及び支持体、制
御電極及びスクリーン電極が取り除かれるので、全体的
に電子銃が縮められて製品が小型化される。
【0034】なお、本発明は前記実施形態に限られず、
本発明が属した技術的思想内で当分野において通常の知
識を有する者により多くの変形が可能であることは明ら
かである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による陰極構造体を採用し
た電子銃の断面図。
【図2】図1に示した本発明の陰極構造体を示した斜視
図。
【図3】図2の電界放出素子ユニットを示した平面図。
【図4】図3に示した電界放出素子の斜視図。
【図5】図4に示した電界放出素子の断面図。
【図6】本発明の他の実施形態による陰極構造体の分解
斜視図。
【図7】図6に示した陰極構造体を採用した電子銃の断
面図。
【図8】図6に示した陰極構造体を採用した電子銃の部
分断面図。
【図9】一般的な陰極線管の断面図。
【図10】従来の陰極構造体を採用した電子銃の断面
図。
【図11】図10の従来の陰極構造体を示した部分切断
斜視図。
【符号の説明】
31 外部ケース 32 絶縁部材 33 ピン 33a 上端部 34 ワイヤ 35 端子 40 電界放出素子ユニット 40a 電界放出素子 41 基板 42 陰極 42a マイクロチップ 43 絶縁層 44 ゲート 44a 開口部 51 外部ケース 52 リテーナ 53 電界放出素子ユニット 53a 電界放出素子 53b 端子 54 弾性部材 54a 接触部 54b 埋立部 54c 外部端子 100 パネル 200 ファンネル 201 ネック部 202 コーン部 203 偏向ヨーク 300 電子銃 301 支持体 302 ガラスビーズ 320 陰極構造体 400 蛍光膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 29/04 H01J 1/30 H01J 29/50 H01J 29/48

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電界効果により電子を放出する電界放出
    素子と、この電界放出素子の陰極の端子ならびにゲート
    の端子とを上面に露出させた電界放出素子ユニットと、 上記電界放出素子ユニットの周囲を囲うとともに、電界
    放出素子ユニットが上に置かれるリテーナおよび外側に
    張り出したケース埋立部を備えた外部ケースと、 上記電界放出素子のひとつの陰極の端子またはゲートの
    端子と接触して加圧する接触部と、外部から所定の電圧
    を印加するための外部端子と、弾性部材埋立部とを備
    え、上記複数の端子の数と等しい数の導電性の弾性部材
    を具備することを特徴とする陰極構造体。
  2. 【請求項2】 電子ビームを放出する陰極構造体と、制
    御電極と、スクリーン電極と、電子レンズを構成するフ
    ォーカス電極と、最終加速電極とをガラスビーズで固定
    した電子銃において、 上記陰極構造体が、 電界効果により電子を放出する電界放出素子と、この電
    界放出素子の陰極の端子ならびにゲートの端子とを上面
    に露出させた電界放出素子ユニットと、 上記電界放出素子ユニットの周囲を囲い、電界放出素子
    ユニットが上に置かれるリテーナおよび外側に張り出し
    たケース埋立部を備え、このケース埋立部をガラスビー
    ズに埋め立てられ固定された外部ケースと、 上記電界放出素子のひとつの陰極の端子またはゲートの
    端子と接触させるための接触部と、外部から所定の電圧
    を印加するための外部端子と弾性部材埋立部とを備え、
    この弾性部材埋立部が上記ガラスビーズに埋め立てられ
    固定される、上記複数の端子の数と等しい数の導電性の
    弾性部材とを具備し、 上記ケース埋立部と弾性部材埋立部とのガラスビーズへ
    の埋め立て固定により、上記電界放出素子ユニットの複
    数の端子とこれに対応する弾性部材の接触部とを接触し
    て加圧するようにしたことを特徴とする陰極線管用の電
    子銃。
  3. 【請求項3】 電子銃から放出される電子ビームを偏向
    ヨークにより偏向してパネル面に形成された蛍光膜にラ
    ンディングさせ画像を形成するカラー陰極線 管におい
    て、 電界効果により電子を放出する3個の電界放出素子と、
    この電界放出素子の各々の陰極の端子ならびにゲートの
    端子とを上面に露出させた電界放出素子ユニットと、 上記電界放出素子ユニットの周囲を囲い、電界放出素子
    ユニットが上に置かれるリテーナおよび外側に張り出し
    たケース埋立部を備え、このケース埋立部をガラスビー
    ズに埋め立てられ固定された外部ケースと、 上記電界放出素子のひとつの陰極の端子またはゲートの
    端子と接触して加圧する接触部と、外部から所定の電圧
    を印加するための外部端子と弾性部材埋立部とを備え、
    この弾性部材埋立部が上記ガラスビーズに埋め立てられ
    固定される、上記複数の端子の数と等しい数の導電性の
    弾性部材とを具備して、 上記ケース埋立部と弾性部材埋立部とのガラスビーズへ
    の埋め立て固定により、上記電界放出素子ユニットの複
    数の端子とこれに対応する弾性部材の接触部とを接触し
    て加圧するようにして陰極線管用の電子銃を構成し、 この電子銃の上記3個の電界放出素子への電圧印加によ
    り放出される電子ビームの蛍光膜へのランディングによ
    り画像を形成することを特徴とするカラー陰極線管。
JP17699597A 1996-07-08 1997-07-02 陰極構造体、これを用いた陰極線管用の電子銃及びカラー陰極線管 Expired - Fee Related JP3086193B2 (ja)

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