JP3160213B2 - 強誘電性エミッターを適用した陰極構造体及びこれを適用した電子銃並びに陰極線管 - Google Patents

強誘電性エミッターを適用した陰極構造体及びこれを適用した電子銃並びに陰極線管

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は強誘電性エミッター
を適用した陰極構造体及びこれを適用した電子銃及び陰
極線管に係り、特に電子放出源として強誘電性エミッタ
ーを使用する強誘電性エミッターを適用した陰極構造体
及びこれを適用した電子銃並びに陰極線管に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に陰極線管に用いられる陰極構造体
は熱的に励起されたBa酸化物のような陰極物質から電子
を放出する。このような陰極構造体は陰極物質を加熱す
るための熱源、例えばフィラメントを備えており、フィ
ラメントによる陰極物質の加熱方式により直熱型と放熱
型とに分けられる。
【0003】電子銃から放出された熱電子が活発にスク
リーンに進み、かつイオン衝撃による陰極物質の劣化を
防止するためには、陰極線管の内部が高真空の状態を保
たなければならない。
【0004】一般に陰極線管の製造過程では陰極物質か
ら熱電子が円滑に放出されるように、いわゆる排気工程
及びエージング工程などの一連の製造過程を経る。
【0005】しかし、従来では、排気及びエージング工
程に相当の時間がかかるうえ、工程中に発生するイオン
衝撃により陰極物質が劣化するなどの問題点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
従来の問題点を解決するためになされたものであり、低
真空の状態下でもイオン衝撃による陰極物質の劣化が少
ない強誘電性エミッターを適用した陰極構造体及びこれ
を適用した電子銃並びに陰極線管を提供することにその
目的がある。
【0007】また、本発明の他の目的は、製作が容易
で、構造が簡単な強誘電性エミッターを適用した陰極構
造体及びこれを適用した電子銃及び陰極線管を提供する
ことである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明による陰極構造体は、基板と、基板上に形
成される下部電極層と、前記下部電極層上に形成される
強誘電性エミッターを適用した陰極層と、前記強誘電性
陰極層上に形成され、強誘電性陰極層表面からの電子放
出領域を供する上部電極層と、前記電極層上に形成され
て前記上部電極層の電子放出領域から放出される電子を
制御する3つの駆動電極とを具備し、前記各駆動電極は
電子が通過する貫通孔をそれぞれ有し、前記駆動電極に
対応する前記上部電極の部位には各貫通孔に対応する多
数の微細孔が形成されていることを特徴とする。
【0009】また、前記目的を達成するために、本発明
による電子銃は、前記陰極構造体と、前記電子放出源か
らの電子を制御及び加速する多数の電極を具備する電極
群と、前記電子放出源と前記電極群を支持かつ固定する
支持手段を具備することを特徴とする。
【0010】また、前記目的を達成するために、本発明
による陰極線管は、前記電子銃と、前記電子銃の装着さ
れるネック部を具備するファンネルと、前記電子銃から
の電子ビームにより画像を実現するスクリーンを具備し
たパネルとを具備することを特徴とする。
【0011】前記本発明において、前記電子放出領域を
3つ設けてカラー画像実現のための3つの電子ビームを
得ることが望ましく、特に前記駆動電極に電子が通過す
る通過孔を設けることが望ましい。
【0012】また、前記強誘電性陰極の素材としてはPZ
T 又はPLZTのうち何れか一つを適用することが望まし
い。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付した図面に基
づき更に詳細に説明する。
【0014】本発明の陰極構造体の基本概念を説明する
ための図1を参照すると、120 は電子放出源の強誘電性
陰極層であり、110 と130 は強誘電性陰極層を励起させ
るための上下電極層である。
【0015】下部電極層110 と上部電極層130 にサブマ
イクロ秒の高圧パルスを印加すると、強誘電性陰極層12
0 の内部及び表面に自発分極をスイッチするようにな
り、強い電子の放出が招かれる。ここで、電子は上部電
極の形成されていない露出部位から放出される。
【0016】具体化された本発明による陰極構造体の概
略的な斜視図を示す図2および図2の断面図を示す図3
を参照すると、基板100 の表面に最下位の下部電極層11
0 が形成され、その上に強誘電性エミッターを適用した
陰極層120 、上部電極層130、絶縁層140 、駆動電極層1
50 が順次に形成されている。
【0017】前記のような構造の陰極構造体は、カラー
陰極線管に用いられるように3つの電子放出領域を有す
る。具体的に、前記上部電極層130 と下部電極層110 は
それぞれ一つずつ設けられて強誘電性陰極層120 全体を
励起させ得るようになっている。
【0018】前記絶縁層140 の上には3つの駆動電極層
150 が一定間隔を隔てて設けられている。そして、各駆
動電極層150 には電子放出及び制御のための貫通孔151
が形成されている。ここで、前記各駆動電極層150 の各
貫通孔151 に対応する前記上部電極層130 の部位には、
図4に示すように、熱電子の放出のための微細孔131が
形成されているため、これを通じて電子が前記駆動電極
層150 の貫通孔151 へと進むようになっている。
【0019】前記駆動電極層150 は画像信号などの制御
信号を受け取り、電子を放出するか否かを決定し、かつ
電子放出量を制御する。
【0020】かかる構造の本発明の陰極構造体におい
て、前記強誘電性陰極層120 の素材としては、強誘電性
物質として公知のPZT 、PLZTなどが用いられる。また、
前記上部電極層130 及び下部電極層110 の素材として
は、アルミニウム、金、白金などの高電導性金属が用い
られる。
【0021】また、実験の結果、前記強誘電性陰極層12
0 から電子を放出させるための駆動電圧は100 ボルト以
下の低いパルス電位を有する場合には、電流の漏れが少
なく安定的な電子放出が起こるということが分かった。
特に、駆動電圧は強誘電性陰極層の材料状態、例えば材
料の結晶相や厚さなどに依存する。実験によると、駆動
パルスの電圧を100 ボルト以下に下げるために強誘電性
陰極層120 、例えばPLZTの厚さ、即ち上下電極層130,11
0 間の間隔を10マイクロメートル以下に設定する必要が
ある。
【0022】駆動電圧は陰極層が薄ければ薄いほど低く
なるが、約1マイクロメートル以下になると上下電極層
間の短絡が発生するので、1マイクロメートル以上にな
らなければならない。また、駆動電圧は電子放出領域の
大きさ、即ち駆動電極層に形成された貫通孔の直径にも
依存する。実験によると、300 マイクロメートル以下に
してから漸く100 ボルト以下の状態で安定的な電子放出
が可能になった。
【0023】前記のような構造の本発明の陰極構造体の
製作方法は次の通りである。
【0024】図5に示されたように、結晶化ガラスから
なる基板100 の表面に、まず金ペーストを印刷法にて形
成した後、所定時間だけ塑性化させて下部電極層110 を
得る。
【0025】下部電極層110 が完成されると、図6に示
されたように、ペースト化されたPZT 又はPLZTを20マイ
クロメートルの厚さで印刷法にて形成し、再び塑性過程
を経て強誘電性陰極層120 を形成する。
【0026】図7に示されたように、前記強誘電性陰極
層120 上に金ペーストを印刷法にて積層し、これを塑性
して上部電極層130 を形成する。この際、上部電極層13
0 は図4に示されたようなパターン、即ち多数の微細孔
131 を有する。
【0027】図8に示されたように、印刷法を用いて絶
縁層140及び駆動電極層150を形成すると、所望の
陰極構造体が得られる。ここで、前記絶縁層140 と駆動
電極層150 は前記上部電極層130 の微細孔131 に対応す
る貫通孔を有する。
【0028】また、本発明による陰極構造体を製作する
ために、前述した印刷法以外の方法を用いることもでき
る。例えば、電極層の形成において、スパッタリング
法、ドクター・ブレード法などを適用することもでき、
強誘電性陰極層を形成するためにはバルク状に強誘電性
シートを製作してから、この一側面に電極層をコーティ
ングした後、これをアクリル樹脂にてモールディング
し、他面を所定の厚さでポリシングした後、基板に付着
させる。
【0029】図9は本発明の陰極構造体が適用された本
発明の電子銃の概略的な側面構造を示したものである。
【0030】この電子銃900 は一つの主レンズを有し、
かつ前述したような陰極構造体190と、制御電極G1と、
スクリーン電極G2と、フォーカス電極G3及び加速電極G4
とが順番に並んでおり、これらはガラスビード800 によ
り一つに結合されている。820 は本発明の陰極構造体を
前記ガラスビード800 に固定させるための固定片であ
り、このような固定片は多様な形態に変更できる。
【0031】前述したように、本発明による電子銃は単
一の主レンズを有する単電子銃の構造において、熱電子
放出源の放熱型陰極構造体が本発明の陰極構造体に取り
替えられた構造を有する。
【0032】図10は前述した本発明の電子銃を具備し
た本発明による陰極線管を概略的に示した図面であり、
既存構造の陰極線管において、従来の構造の電子銃が本
発明の電子銃900 に取り替わった構造を有する。
【0033】全体的な構造は、電子銃900 が内蔵され、
その外周に偏向ヨーク320 が設けられるネック310 を有
するファンネル300 と、内側面にスクリーン410 の形成
されたパネル400 とが相互結合されて一つの真空容器が
構成される。前記パネル400のスクリーン410 から所定
距離離隔された位置にはシャドーマスク420 と内側シー
ルド440 が設けられており、これらはパネル400 に固定
されているフレーム430 で支持されている。
【0034】前記のような構造を有する本発明の陰極線
管の組立が終了したら、陰極構造体を最適化するための
排気及びエージング工程を経るようになるが、従来の陰
極構造体を適用した陰極線管の場合には約4時間がかか
るのに対して、本発明による陰極線管の場合にはたった
2時間内に排気及びエージング工程が終了した。また、
実験によると、排気時の真空度を従来の陰極線管より一
段階程度下げても陰極構造体が損なわれなかった。
【0035】
【発明の効果】本発明による陰極線管は強誘電性陰極層
を適用することにより、排気及びエージング工程が技術
的に単純化され、従って低コストとなる。その上に、フ
ィラメントのような熱源を使用しないために部品のコス
トが下がり、特に熱源による陰極構造体とこれに隣接し
た要素の熱的変形を抑制することができる。また、電子
放出方法が瞬間的なパルスにより行われるので、熱電子
の放出がすばやく行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による陰極構造体を概略的に示した図。
【図2】本発明による陰極構造体を概略的に示した斜視
図。
【図3】図2に示された本発明による陰極構造体の断面
図。
【図4】図2に示された本発明による陰極構造体の上部
電極の一部拡大平面図。
【図5】本発明による陰極構造体の制作工程図。
【図6】本発明による陰極構造体の制作工程図。
【図7】本発明による陰極構造体の制作工程図。
【図8】本発明による陰極構造体の制作工程図。
【図9】本発明の陰極構造体が適用された本発明による
電子銃の一実施例を示した概略断面図。
【図10】本発明の電子銃が適用された本発明による陰
極線管の概略断面図。
【符号の説明】
100 基板 110 下部電極 120 強誘電性陰極層 130 上部電極 131 微細孔 140 絶縁層 150 駆動電極層 151 貫通孔 190 陰極構造体 300 ファンネル 310 ネック 320 偏向ヨーク 400 パネル 410 スクリーン 420 シャドーマスク 430 フレーム 440 内側シールド 800 ガラスビード 820 固定片 900 電子銃 G1 制御電極 G2 スクリーン電極 G3 フォーカス電極 G4 加速電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−325777(JP,A) 特開 平6−283092(JP,A) 特開 平8−203418(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 1/30 H01J 29/50

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、 基板上に形成される下部電極層と、 前記下部電極層上に形成される強誘電性エミッターを適
    用した陰極層と、 前記強誘電性陰極層上に形成され、強誘電性陰極層表面
    からの電子放出領域を供する上部電極層と、 前記電極層上に形成されて前記上部電極層の電子放出領
    域から放出される電子を制御する3つの駆動電極とを具
    し、 前記各駆動電極は電子が通過する貫通孔をそれぞれ有
    し、 前記駆動電極に対応する前記上部電極の部位には各貫通
    孔に対応する多数の微細孔が形成されている ことを特徴
    とする強誘電性エミッターを適用した陰極構造体。
  2. 【請求項2】 前記貫通孔の直径は300 マイクロメート
    ル以下であることを特徴とする請求項1に記載の強誘電
    性エミッターを適用した陰極構造体。
  3. 【請求項3】 前記強誘電性陰極層の素材はPZT 又はPL
    ZTであることを特徴とする請求項1に記載の強誘電性エ
    ミッターを適用した陰極構造体。
  4. 【請求項4】 前記強誘電性陰極層の素材はPZT 又はPL
    ZTであることを特徴とする請求項2に記載の強誘電性エ
    ミッターを適用した陰極構造体。
  5. 【請求項5】 前記強誘電性陰極層の厚さは1 マイクロ
    メートル乃至100 マイクロメートル内の範囲であること
    を特徴とする請求項1に記載の強誘電性エミッターを適
    用した陰極構造体。
  6. 【請求項6】 前記強誘電性陰極層の厚さは1 マイクロ
    メートル乃至100 マイクロメートル内の範囲であること
    を特徴とする請求項2に記載の強誘電性エミッターを適
    用した陰極構造体。
  7. 【請求項7】 前記強誘電性陰極層の厚さは1 マイクロ
    メートル乃至100 マイクロメートル内の範囲であること
    を特徴とする請求項3に記載の強誘電性エミッターを適
    用した陰極構造体。
  8. 【請求項8】 前記強誘電性陰極層の厚さは1 マイクロ
    メートル乃至100 マイクロメートル内の範囲であること
    を特徴とする請求項4に記載の強誘電性エミッターを適
    用した陰極構造体。
  9. 【請求項9】 請求項1に記載の陰極構造体と、 前記電子放出源からの電子を制御及び加速する多数の電
    極を具備する電極群と、 前記電子放出源と前記電極群を支持かつ固定する支持手
    段と、 を具備することを特徴とする電子銃。
  10. 【請求項10】 前記貫通孔の直径は300 マイクロメー
    トル以下であることを特徴とする請求項9に記載の電子
    銃。
  11. 【請求項11】 前記強誘電性陰極層の素材はPZT 又は
    PLZTであることを特徴とする請求項9に記載の電子銃。
  12. 【請求項12】 前記強誘電性陰極層の素材はPZT 又は
    PLZTであることを特徴とする請求項10に記載の電子
    銃。
  13. 【請求項13】 前記強誘電性陰極層の厚さは1 マイク
    ロメートル乃至100マイクロメートル内の範囲である
    とを特徴とする請求項9に記載の電子銃。
  14. 【請求項14】 前記強誘電性陰極層の厚さは1 マイク
    ロメートル乃至100マイクロメートル内の範囲である
    とを特徴とする請求項10に記載の電子銃。
  15. 【請求項15】 前記強誘電性陰極層の厚さは1 マイク
    ロメートル乃至100マイクロメートル内の範囲である
    とを特徴とする請求項11に記載の電子銃。
  16. 【請求項16】 前記強誘電性陰極層の厚さは1 マイク
    ロメートル乃至100マイクロメートル内の範囲である
    とを特徴とする請求項12に記載の電子銃。
  17. 【請求項17】 請求項9に記載の電子放出源と多数の
    電極を具備した電子銃と、 前記電子銃の装着されるネック部を具備するファンネル
    と、 前記電子銃からの電子ビームにより画像を実現するスク
    リーンを具備したパネルと、 を具備することを特徴とする陰極線管。
  18. 【請求項18】 前記貫通孔の直径は300 マイクロメー
    トル以下であることを特徴とする請求項17に記載の陰
    極線管。
  19. 【請求項19】 前記強誘電性陰極層の素材はPZT 又は
    PLZTであることを特 徴とする請求項17に記載の陰極線
    管。
  20. 【請求項20】 前記強誘電性陰極層の素材はPZT 又は
    PLZTであることを特徴とする請求項18に記載の陰極線
    管。
  21. 【請求項21】 前記強誘電性陰極層の厚さは1 マイク
    ロメートル乃至100マイクロメートル内の範囲であるこ
    とを特徴とする請求項17に記載の陰極線管。
  22. 【請求項22】 前記強誘電性陰極層の厚さは1 マイク
    ロメートル乃至100マイクロメートル内の範囲であるこ
    とを特徴とする請求項18に記載の陰極線管。
  23. 【請求項23】 前記強誘電性陰極層の厚さは1 マイク
    ロメートル乃至100マイクロメートル内の範囲であるこ
    とを特徴とする請求項19に記載の陰極線管。
  24. 【請求項24】 前記強誘電性陰極層の厚さは1 マイク
    ロメートル乃至100マイクロメートル内の範囲であるこ
    とを特徴とする請求項20に記載の陰極線管。
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