JP4243133B2 - 受像管装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、冷陰極電子銃（cold cathode electron gun）を備えている受像管装置（CRT device）に関し、特に受像管装置の解像度を改善する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、熱陰極に代えて冷陰極を適用した電子銃を備えている受像管装置の開発が進められている。冷陰極電子銃は、ヒータを要しないため消費電力が小さく、熱に起因する電子銃の変形（ドーミング）もないため、電子ビームが位置ズレを起こすおそれも少ない。
【０００３】
このような利点を有する一方で、冷陰極電子銃の冷陰極アレイから射出される電子ビームは初速度が大きく、出射角度も大きいため集束させるのが難しい。このため、受像管装置の蛍光面に形成されるスポットの径（以下、「スポット径」という。）が大きくなり、十分な解像度が未だ達成されていない。
このような問題に対して、例えば、特許文献１に開示の陰極線管が提案されている。この陰極線管は、上記のような技術常識を考慮したものであって、デュアルゲート方式を採用することにより、クロスオーバ点を形成することなく、蛍光面上に電子ビームを集束させることにより解像度を向上させるものである。
【０００４】
詳しく述べると、当該陰極線管が備えているデュアルゲート方式の冷陰極アレイ（FEA：Field Emitter Array）は、２つのゲート電極を管軸方向に積層した半導体素子となっており、エミッタ電極により近く配設された第１のゲート電極が発生させる電界によってエミッタ電極から電子ビームを出射させると共に、第１のゲート電極よりも低い電圧を帯びた第２のゲート電極が発生させる電界によって電子ビームのビーム径を絞ってスポット径を調節する。
【特許文献１】
特開平８−１０６８４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記陰極線管においては、前記第１のゲート電極と前記第２のゲート電極との間の距離が小さい場合、これら２つのゲート電極が発生させる電界が互いに影響を与え合って、所期の機能を発揮することが出来ないという問題がある。
【０００６】
一方、これら２つのゲート電極間の距離を大きくするためには、ゲート電極間の絶縁層の厚みを拡大しなければならないのだが、このような絶縁層の厚みの拡大は半導体プロセス技術上難しいので、デュアルゲート方式の冷陰極アレイは現時点では実現性に乏しい。
本願発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、冷陰極電子銃を備えた受像管装置であって、デュアルゲート方式に依らずに高解像度を実現する受像管装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願発明に係る受像管装置は、ネック部、ファンネル部及びスクリーン面を有するガラスバルブと、電子を放出するエミッタ電極と、前記エミッタ電極に対して、管軸方向スクリーン画面側に配設されており、前記エミッタ電極からの電子の放出を制御するゲート電極と、前記エミッタ電極に対して、管軸方向スクリーン画面側に配設されており、前記ゲート電極よりも厚みが大きく、かつ、前記ゲート電極を囲繞している周辺集束電極と、前記周辺集束電極に対して、管軸方向スクリーン画面側に配設されている加速電極と、を備え、前記ネック部に封入される冷陰極電子銃と、前記加速電極が前記ゲート電極と前記周辺集束電極とに対して高電位となるように、前記加速電極、前記ゲート電極、および、前記周辺集束電極に電圧を印加して、クロスオーバを形成する電圧印加手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このようにすれば、冷陰極アレイから出射された電子ビームの広がりを抑制し、例えば、クロスオーバ径を縮小させることができるので、スポット径を縮小させて高解像度の受像管装置を得ることができる。また、これと同時に、電子銃の製造に要する工数を低減して、電子銃の製造コストを削減することができる。更に、ゲート電極と周辺集束電極との絶縁を確かなものとすることもできる。
【０００９】
また、本願発明に係る受像管装置は、前記冷陰極電子銃は、前記加速電極に対して管軸方向スクリーン画面側に配設されている集束電極と、前記集束電極に対して管軸方向スクリーン画面側に配設されている最終加速電極とを備え、前記電圧印加手段は、前記最終加速電極に印加される電圧を抵抗分割して前記加速電極に印加することを特徴とする。
【００１０】
このようにすれば、加速電極に高電圧を印加するにあたって、十分な耐圧を確保しつつ、加速電極の電圧を自由に調整することが出来る。
また、本願発明に係る受像管装置は、前記冷陰極電子銃は、集束電極と最終加速電極とを備え、前記電圧印加手段は、前記集束電極に対して印加されている電圧を、併せて前記加速電極に対しても印加することを特徴とする。
【００１１】
このようにすれば、上記抵抗素子を要することなく加速電極に電圧を印加することができる。
また、これに代えて、前記周辺集束電極は、平面周辺集束電極と立体周辺集束電極とからなり、前記平面周辺集束電極は、前記ゲート電極と略同一の厚みを有し、管軸方向について前記ゲート電極と略同一の位置にあって、前記ゲート電極を囲繞し、前記立体周辺集束電極は、前記平面周辺集束電極について、前記エミッタ電極と反対側に配設されているとしても良い。
【００１２】
このようにすれば、本願発明に係る電子銃をより簡便に製造することができるので、電子銃の製造コストを削減することができる。
また、本願発明に係る受像管装置は、前記平面周辺集束電極と前記立体周辺集束電極とは、いずれも電子ビームを通過させる貫通孔を有し、前記平面周辺集束電極の貫通孔の内径は、前記立体周辺集束電極の貫通孔の内径よりも小さいことを特徴とする。
【００１３】
また、本願発明に係る受像管装置は、前記立体周辺集束電極と前記平面周辺集束電極とは離隔されていることを特徴とする。
また、本願発明に係る受像管装置は、前記平面周辺集束電極は前記立体周辺集束電極よりも低電位であることを特徴とする。
このようにすれば、射出直後の電子ビームに対して、カソードに近い箇所で強い集束作用を与えることができる。
【００１４】
また、本願発明に係る受像管装置は、前記周辺集束電極は、電子ビームを通過させる貫通孔を有し、前記周辺集束電極の貫通孔は、前記加速電極に近いほど拡径されていることを特徴とする。
このようにすれば、電子ビームが周辺集束電極に衝突するのを防止することができる。
【００１５】
更に、前記周辺集束電極は、電子ビームを通過させる貫通孔を有し、前記周辺集束電極の貫通孔の内側面は、前記ゲート電極側に近い部分において前記周辺集束電極の中心軸と平行となっているとすれば、電子ビームに対する集束作用を維持しつつ、前記貫通孔を拡径させることができる。
また、本願発明に係る受像管装置は、前記立体周辺集束電極は、電子ビームを通過させる貫通孔を有し、前記立体周辺集束電極の貫通孔は、前記加速電極に近いほど拡径されているとしても良いし、前記立体周辺集束電極の貫通孔の内側面は、前記ゲート電極側に近い部分において前記立体周辺集束電極の中心軸と平行となっているとしても良い。
【００１６】
このようにすれば、周辺集束電極が平面周辺集束電極と立体周辺集束電極とに分割されている場合においても上記の効果を得ることができる。
また、本願発明に係る受像管装置は、前記加速電極は、前記周辺集束電極側において面取りされていることを特徴とし、或いは、前記加速電極は、前記周辺集束電極側の周縁部がＲ付きであることを特徴とし、或いは、前記周辺集束電極は、前記加速電極側において面取りされていることを特徴とし、或いは、前記周辺集束電極は、前記加速電極側の周縁部がＲ付きであることを特徴とする。このようにすれば、周辺集束電極と加速電極との間の電位差が大きいことに起因する、これら電極間の放電を防止することができる。
【００１７】
また、前記加速電極と前記周辺集束電極とは、いずれも電子ビームを通過させる貫通孔を有し、前記加速電極の貫通孔の内径は前記周辺集束電極の貫通孔の内径以下であることを特徴とする。このようにすれば、ゲート電極、周辺集束電極と加速電極で形成される電界レンズを強めることができるので、電子ビームに及ぼす集束作用を増し、電子ビームの広がりを抑制することができる。
【００１８】
また、本願発明に係る受像管装置は、前記冷陰極電子銃が、前記加速電極に対して、管軸方向スクリーン画面側に配設されている集束電極と、前記加速電極と前記集束電極の間に配設された予備集束電極とを備え、前記予備集束電極は前記加速電極電位よりも低電位であることを特徴とする。
また、本願発明に係る受像管装置は、前記加速電極と前記集束電極の間に配設された予備集束電極を備え、前記予備集束電極は前記加速電極電位よりも低電位であることを特徴とする。
【００１９】
このようにすれば、予備集束電極が発生させる電界の作用によって、更に予備集束レンズを発生せしめ、当該予備集束レンズによって電子ビームの発散角を調整して、望ましい発散角で主レンズに入射させることができる。したがって、スポット径を縮小して、解像度を向上させることができる。
また、前記立体周辺集束電極は、電子ビームを通過させる貫通孔を有し、前記立体周辺集束電極の貫通孔は、前記加速電極に近いほど縮径されているとしても良い。このようにすれば、周辺集束電極が電子ビームに及ぼす集束力を更に高めることができる。
【００２０】
また、ネック部、ファンネル部及びスクリーン面を有するガラスバルブと、ゲート電極と、前記ゲート電極よりも厚みが大きく、かつ、前記ゲート電極を囲繞している周辺集束電極と、電子を放出する突出部を複数備えており、当該突出部は、いずれも前記周辺集束電極から所定距離以上、離隔されているエミッタ電極と、加速電極と、を備え、前記ネック部に封入される冷陰極電子銃と、前記加速電極が前記ゲート電極と前記周辺集束電極とに対して高電位となるように電圧を印加して、クロスオーバを形成する電圧印加手段とを備えることを特徴とする。このようにすれば、各エミッタ電極と周辺集束電極との間のバラツキに起因する高次収差を防止して、高解像度を実現することができる。
【００２１】
この場合において、前記突出部は、いずれも前記周辺集束電極から０．０１ｍｍ以上、離隔されているとすれば、特に有効である。
また、本願発明に係る受像管装置は、前記突出部は、平面視矩形領域内に配置されていることを特徴とする。
また、本願発明に係る受像管装置は、前記エミッタ電極は、水平方向に隣り合う３つの部分電極からなっており、スクリーン画面の中央部分を走査するときは、前記３つの部分電極すべてから電子を放出し、スクリーン画面の中央部分以外の部分を走査するときは、前記３つの部分電極のうち、水平方向中央に位置する部分電極のみから電子を放出することを特徴とする。
また、本願発明に係る受像管装置は、エミッタ電極に対する周辺集束電極の電圧Vf、ゲート電極の電圧Vex及び加速電極の電圧Vg2がVf<Vex<<Vg2となるように印加されていることを特徴とする。
また、エミッタ電極に対する加速電極の電圧Vg2が1kV以上、4.6kV以下となるように印加されていることを特徴とする。
また、立体周辺集束電極の平面周辺集束電極側の主面に導電性の突起部が設けられており、突起部は平面周辺集束電極と接触していることを特徴とする。
また、立体周辺集束電極は、平面視、環状となっており、突起部は、立体周辺集束電極の中心軸を囲繞する三角形の各頂点の位置に配されていることを特徴とする。この場合において、前記三角形は正三角形であるとしても良い。
また、エミッタ電極から遠ざかるほど、周辺集束電極の内壁がエミッタ電極の主面に平行になるように傾斜することを特徴とする。
また、予備集束電極と周辺集束電極とが電気的に接続されていることを特徴とする。この場合において、予備集束電極と集束電極との間に配されており、予備集束電極より高い電圧が印加される第２の予備集束電極を備えればなお好適である。
また、予備集束電極と集束電極との間に配されている第２の予備集束電極と、を備え、第２の予備集束電極は、最終加速電極に印加される電圧を抵抗分割して印加されていることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明に係る受像管装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］ 第１の実施の形態
［１−１］ 全体構成
図１は、本実施の形態に係るカラー受像管装置について、その管軸Ｚを含む縦断面を示す図である。図１に示すように、カラー受像管装置１は、ガラスバルブ１１を備えており、ガラスバルブ１１のスクリーン面の内側には蛍光物質が塗布された蛍光面１３となっている。また、ガラスバルブ１１の内部には蛍光面１３と対向してシャドウマスク１４が配設されている。
【００２３】
ガラスバルブ１１のファンネル部にはアノードボタン１２が設けられている。また、ガラスバルブ１１のネック部の内部には冷陰極電子銃（以下、単に「電子銃」という。）１０が封入されている。
ネック部端部には電子銃１０のステム部から出た電極端子１５が突出しており、当該電極端子１５を通じて電子銃１０へ各種の信号が入力される。この他、電子銃１０に対しては、アノードボタン１２からガラスバルブ１１の内壁経由で電圧が印加されている。
【００２４】
［１−２］ 電子銃１０の構成
図２は、電子銃１０の概観を示す外観斜視図である。電子銃１０は、ＲＧＢ各色のカソード１００や周辺集束電極１０１、加速電極１０２等を備えている。これらの電極はカソード側から順にカソード１００、周辺集束電極１０１、加速電極１０２、集束電極１０３、最終加速電極１０４の順に配列されている。
【００２５】
カソード１００は、ＲＧＢ各色の輝度に応じた電流量の３つの電子ビームを出射する。周辺集束電極１０１は、カソードから出射された電子ビームを、電界レンズを発生させることによって集束させる。加速電極１０２は、電子ビームの広がりを抑制する。
集束電極１０３と最終加速電極１０４とは、いわゆる主レンズ（電界レンズ）を発生させる。本実施の形態においては、集束電極１０３には５ｋ〜８ｋＶ程度の電圧が印加されており、最終加速電極１０４には２５ｋ〜３５ｋＶ程度の電圧がアノードボタン１２を経由して印加されている。
【００２６】
カソード１００、周辺集束電極１０１、加速電極１０２及び集束電極１０３にはステム部を経由して電圧が印加されている。
図３は、電子銃１０のカソード１００、周辺集束電極１０１及び加速電極１０２について管軸Ｚを含む縦断面を示した図である。図３には、３原色ＲＧＢのうち色Ｇに対応する電子ビームを出射する部分が示されている。
【００２７】
なお、他の原色ＲＢについても、それらに対応する電子ビームを出射する箇所に関して、電子ビームの中心軸を含む縦断面は図３と同様であるので、以下、原色Ｇの場合を代表例として説明する。
図３に示すように、カソード１００は、電子を電界放出するエミッタ電極１００ａと電界放出を制御するゲート電極１００ｃとの間に絶縁層１００ｂが介在して構成されている。ゲート電極１００ｃの周囲には周辺集束電極１０１が配設されている。
【００２８】
また、加速電極１０２は、周辺集束電極１０１に管軸方向に対向して配置されている。エミッタ電極１００ａは、複数の突出部１００ａＥを有している。カソード１００のうち、この突出部１００ａＥのある部分を冷陰極アレイ１００ｄと称する。
図４は、冷陰極アレイ１００ｄのエミッタ電極１００ａの突出部１００ａＥのひとつを拡大して示す部分断面図である。図４に示すように、突起状の突出部１００ａＥの先端を囲むように、ゲート電極１００ｃにはゲート孔１００ｃｈが設けられている。
【００２９】
冷陰極アレイ１００ｄは、エミッタ電極１００ａとゲート電極１００ｃとの間に輝度信号に応じた電位差をもたせることにより、エミッタ電極１００ａの突出部１００ａＥの先端付近に強い電界を発生させて、突出部１００ａＥの先端から電子ビームを出射させる。この電子ビームは、エミッタ電極１００ａとゲート電極１００ｃとの間の電位差に応じて数十乃至１００ｅＶの初速度を有する。
【００３０】
なお、半導体製造プロセスによってエミッタ電極１００ａに突出部１００ａＥが形成される際に、突出部１００ａＥ以外にも微小な突起がエミッタ電極１００ａの表面に形成されてしまう。
突出部１００ａＥから電子ビームが出射される際には、このような微小突起の先端からも電子が放出される。このため、突出部１００ａＥから放出される電子は突出部１００ａＥの高さ方向へ向かう中心軸に対してある程度の角度をもって出射される。
【００３１】
この角度は一般に発散角と呼ばれている。発散角は、冷陰極の形状や印加する電圧によって多少異なるものの、概ね３０°程度であり、本実施の形態に係る冷陰極も同様の発散角を有する。因みに、熱陰極における発散角は通常９０°程度であることが知られている。
このように、熱陰極から出射される電子ビームよりも発散角が小さいにも関わらず、冷陰極が出射する電子ビームは初速度が大きいために電子ビームが拡がってしまう。このため、従来、クロスオーバを形成することが難しいと考えられている。
【００３２】
さて、図３におけるエミッタ電極１００ａとゲート電極１００ｃとの間の電位差（ゲート電圧）Ｖｅｘ、エミッタ電極１００ａの電位に対する周辺集束電極１０１の電圧差Ｖｆ及びエミッタ電極１００ａと加速電極１０２との間の電圧Ｖｇ２は、次式を満足する。
Ｖｆ ＜ Ｖｅｘ ＜＜ Ｖｇ２
このように、周辺集束電極１０１はゲート電極１００ｃよりも低電位となっているので、冷陰極アレイ１００ｄから出射された電子ビームは強い集束作用を受ける。
【００３３】
この集束作用に加えて、ゲート電極１００ｃ、周辺集束電極１０１及び加速電極１０２によってエミッタ電極１００ａの近傍に形成される曲率の小さな電界レンズによっても、電子ビームは強い集束作用を受ける。
更に、電子銃１０においては、エミッタ電極１００ａと加速電極１０２との電位差を大きくして、管軸方向に関する電界強度を高めることによっても集束作用を強化し、電子ビームの広がりを抑制する。
【００３４】
以上のようにして、電子銃１０は、クロスオーバを形成すると共に、例えば、クロスオーバ径を冷陰極アレイ１００ｄの電子出射径より小さくすることができるので、最終的にスポット径を縮径することができ、受像管装置の解像度を向上させることができる。
因みに、スポット径は、（ａ）物点径と主レンズの倍率の積、（ｂ）主レンズの収差、および、（ｃ）電子ビームを構成する電子間のクーロン斥力、に依存して変化することが知られている。なお、物点径とは、本願発明においてはクロスオーバ径であり、上記の従来技術においては冷陰極アレイの電子を出射する部分の径である。
【００３５】
また、主レンズの倍率は、（ｄ）クロスオーバから出射する電子ビームの広がり角と、（ｅ）クロスオーバとエミッタ電極との電位差の平方根に比例する。従って、例えば、上述のように、加速電極１０２を高電位とすれば、上記（ａ）のクロスオーバ径を縮小し、かつ、上記（ｄ）の広がり角を小さくすることができるので、スポット径を縮小することができる。
【００３６】
また、クロスオーバ径を縮小しない場合であっても、広がり角を小さくすることのみによってスポット径を縮小することもできる。
例えば、電子ビーム間の反発力（リパルジョン）を考慮すれば、クロスオーバ径を小さくするとリパルジョンが大きくなると考えられる。このため、クロスオーバ径は小さくせずに、広がり角のみを小さくするようにすれば、リパルジョンの影響を抑えてスポット径を縮小することができる。
【００３７】
［１−３］ シミュレーション結果
電子銃１０についてシミュレーションによる性能評価を行なった。図５は、当該性能評価に係るシミュレーションの条件を示す表である。なお、電子ビームの発散角は上表の範囲内で１５°毎に電子の軌道を求めることとした。
図６は、当該シミュレーションにより求められた電子の軌道と等電位線を示した図である。図６に示すように、周辺集束電極１０１や加速電極１０２によって等電位線２２に表されるような電界が発生される。
【００３８】
このような電界の影響を受けて、冷陰極アレイから出射された電子ビーム２１は、周辺集束電極１０１に囲繞された空間から出て直ぐのところにクロスオーバ２０を形成する。このクロスオーバ２０は、冷陰極アレイにおける電子出射径よりも小さい径を有する
電子ビーム２１はクロスオーバを形成した後、拡径しながら主レンズに入射し、主レンズの集束作用によって蛍光面１３上にクロスオーバ２０を結像させる。本実施の形態に係る受像管装置は、このようにしてクロスオーバ径を縮小させることによって高解像度を実現することができる。
【００３９】
［１−４］ 第１の実施の形態に関する変形例
なお、本実施の形態に係る受像管装置について、以下のような変形例を実施することができる。
（１） 上記においては、周辺集束電極１０１は全体として一体としたが、これに代えて次のようにしても良い。
【００４０】
図７は、本変形例に係る受像管装置が備えている電子銃の管軸Ｚを含む縦断面を表す図であって、特に周辺集束電極を中心としてその周辺の構成が示されている。
図７に示すように、電子銃１０´は、上記電子銃１０と概ね同様の構成をとっており、エミッタ電極１００ａ´とゲート電極１００ｃ´とを絶縁層１００ｂ´にて接続したカソード１００´、周辺集束電極１０１´及び加速電極１０２´を備えている。
【００４１】
電子銃１０´における電子銃１０との相違点は、周辺集束電極１０１´が平面周辺集束電極１０１ａ´と立体周辺集束電極１０１ｂ´とに分かれている点である。平面周辺集束電極１０１ａ´はゲート電極１００ｃ´と同一平面上にあり、立体周辺集束電極１０１ｂ´と併せて上記周辺集束電極１０１とほぼ同一の形状をとっている。
【００４２】
このようにすれば、半導体製造プロセスによってエミッタ電極１００ａ´、絶縁層１００ｂ´、ゲート電極１００ｃ´および平面周辺集束電極１０１ａ´を作成した後、別途作成した立体周辺集束電極１０１ｂ´を接合すれば良いので、本実施の形態に係る電子銃をより簡便に製造することができる。
本変形例においては、図７に示されるように、平面周辺集束電極１０１ａ´の内径が立体周辺集束電極１０１ｂ´の内径よりも小さくなっている。このようにすれば、立体周辺集束電極１０１ｂ´を平面周辺集束電極１０１ａ´に接合する際に、多少の位置ズレが生じたとしても、立体周辺集束電極１０１ｂ´が平面周辺集束電極１０１ａ´の開口部分にはみ出す心配が無い。
【００４３】
従って、立体周辺集束電極１０１ｂ´とゲート電極１００ｃ´とが接触したり、或いは、これらの電極間で短絡が生じる等の原因によって、エミッション不良が生ずるのを防止することができるので、製造不良を低減によりコストを低減して、良品を安価に提供することができる。
なお、製造上、上述のような位置ズレを生じるおそれが無い場合や、品質上問題の無い範囲内に位置ズレを抑えることができる場合には、平面周辺集束電極１０１ａ´の内径と立体周辺集束電極１０１ｂ´の内径とが略同寸であるとしても構わないことは言うまでも無い。
【００４４】
また、この時、ゲート電極１００ｃ´に電圧を印加するためには次のようにしても良い。すなわち、平面周辺集束電極１０１ａ´と立体周辺集束電極１０１ｂ´の間にリード線を配し、当該リード線を通してゲート電極１００ｃ´に電圧を供給するとしても良い。
図８は、平面周辺集束電極１０１ａ´と立体周辺集束電極１０１ｂ´の間に配したリード線によってゲート電極１００ｃ´に電圧を供給する場合について、周辺集束電極等の平面図（ａ）と、当該平面図（ａ）の線Ａ−Ａについての断面図（ｂ）とを併記した図である。
【００４５】
図８（ａ）に示すように、ゲート電極１００ｃ´からはリード線２３が引き出されている。また、図８（ｂ）に示すように、当該リード線２３は絶縁膜２４によって被覆されている。なお、この絶縁膜２４の部分は単なる間隙であるとしても良い。
また、立体周辺集束電極１０１ｂ´の平面周辺集束電極１０１ａ´と対向する面には溝部が設けられており、前記リード線２３は当該溝部内を通過するように配設されている。
【００４６】
また、平面周辺集束電極１０１ａ´への電圧の印加は、立体周辺集束電極１０１ｂ´を介して行うとしてもよいし、平面周辺集束電極１０１ａ´からリード線を引き出し、当該リード線を介して行うとしても良い。
（２） 上記実施の形態においては、周辺集束電極１０１は電子銃１０全体で１つとしたが、これに代えて次のようにしても良い。すなわち、周辺集束電極１０１はＲＧＢ各色毎に設けるとしても良い。
【００４７】
（３） 上記実施の形態においては、加速電極１０２の電圧Ｖｇ２（エミッタ電極１００ａと加速電極１０２の電位差）を４．６ｋＶとしたが、様々な条件の下でシミュレーションを実施したところ、前記電圧Ｖｇ２が、例えば、１ｋＶであれば、クロスオーバ径を縮小して高解像度を実現するという本願発明の目的が達成されることが確認された。
【００４８】
（４） 上記実施の形態においては、本願発明をカラー受像管装置に適用する場合を例にとって説明したが、本願発明がこれに限定されないのは言うまでも無く、カラー受像管装置以外の受像管装置に本願発明を適用するとしても良い。
受像管装置がカラーであるか否かに関わらず本願発明を適用して、その効果を得ることができる。
【００４９】
［１−５］ 第１の実施の形態の効果に関する追加説明
本実施の形態によれば、電子銃の製造に要する工数を省いて製造コストを削減することができるとともに、電極間の絶縁状態を良好に保つことができる。
例えば、特開平６−２２３７０６号公報に開示の冷陰極素子の製造方法においては、一旦、エミッタ電極とゲート電極とより絶縁層を挟んだサンドイッチ構造の部材が作成される。
【００５０】
そして、蒸着法を用いて別の絶縁体の所定の表面に金属を堆積させた部材が作成され、前記サンドイッチ構造部材のゲート電極上に他方の部材の絶縁部分が接合される。
これに対して、本実施の形態においては、図３に示されるように、前記サンドイッチ構造部材を構成する絶縁層１００ｂの一方の主面に配設されているゲート電極１００ｃは、当該主面の中央部分のみを覆っており、当該主面上において、当該中央部分を取り囲む環状領域には、ゲート電極１００ｃが配設されておらず、絶縁層１００ｂが露出している。
【００５１】
本実施の形態においては、この環状領域に周辺集束電極１０１を接合するので、周辺集束電極１０１とゲート電極１００ｃを絶縁するための絶縁体が必要とならない。
従って、前記従来公報に開示の冷陰極素子の製造方法とは異なり、絶縁体に金属を蒸着させて周辺集束電極（Ｇ１電極）とするための蒸着工程を必要としない。したがって、電子銃の製造に要する工数を省いて製造コストを削減することができる。
【００５２】
また、上記従来公報の図２に示されているように、従来、冷陰極アレイにより近い場所に周辺集束電極を配設しようとすると、周辺集束電極とゲート電極との間の絶縁状態が保たれず、電極間の短絡が発生して、電子銃が機能しなくなるおそれがある。
このような問題に対して、本実施の形態においては、当該主面上において、ゲート電極１００ｃが配設されている部分と、ゲート電極１００ｃが配設されていない部分との間に、冷陰極アレイ１００ｄを囲んで円環状の溝部が設けられている。このように溝部を設けることによって、周辺集束電極１０１とゲート電極１００ｃとの間の絶縁状態を、良好に保つことができる。
【００５３】
［２］ 第２の実施の形態
次に、本願発明の第２の実施の形態に係る受像管装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態に係る受像管装置は、上記第１の実施の形態に係る受像管装置と概ね同様の構成を備えているが、周辺集束電極の形状において相違を有する。
【００５４】
図９は、本実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃について、管軸Ｚを含む縦断面を表す図であって、特に周辺集束電極を中心としてその周辺の構成が示されている。
図９に示すように、電子銃３０は、第１の実施の形態に係る電子銃１０と概ね同様の構成をとっており、エミッタ電極３００ａとゲート電極３００ｃとを絶縁層３００ｂにて接続したカソード３００、周辺集束電極３０１及び加速電極３０２を備えている。
【００５５】
電子銃３０における電子銃１０との相違点は、周辺集束電極３０１が平面周辺集束電極３０１ａと立体周辺集束電極３０１ｂとに分かたれており、かつ、周辺集束電極３０１が平面周辺集束電極３０１ａと立体周辺集束電極３０１ｂとが離隔されている点である。
また、第１の実施の形態に係る変形例（１）におけるのと同様に、平面周辺集束電極３０１ａはゲート電極３００ｃと同一平面上にある。
【００５６】
また、立体周辺集束電極３０１ｂは、不図示の支持体により支持されており、図９に示されるような位置に固定されている。
また、射出直後の電子ビームに対して、カソードに近い箇所で強い集束作用を与えるために、平面周辺集束電極３０１ａの電位は立体周辺集束電極３０１ｂの電位以下としている。
【００５７】
このようにすれば、平面周辺集束電極３０１ａと立体周辺集束電極３０１ｂとが離隔されているので、第１の実施の形態に係る変形例（１）のように、製造時において、平面周辺集束電極３０１ａと立体周辺集束電極３０１ｂと接触させる際に発生する平面周辺集束電極３０１ａの剥離を防止することができる。
従って、平面周辺集束電極３０１ａから剥離した剥離片がエミッタ電極３００ａに付着することによって、例えば、エミッタ電極３００ａとゲート電極３００ｃとが短絡し、エミッション不良を生じるといった不具合を防止することができるのである。
【００５８】
なお、本実施の形態において、平面周辺集束電極３０１ａと立体周辺集束電極３０１ｂとは同電位であるとしても良く、この場合においても上記と同様の効果を相することができる。
［２−１］ 第２の実施の形態に関する変形例
上記第２の実施の形態においては、平面周辺集束電極３０１ａと立体周辺集束電極３０１ｂとが離隔されているとしたが、これに代えて次のようにしても良い。
【００５９】
図１０は、本変形例に係る受像管装置が備えている電子銃について、管軸Ｚを含む縦断面を表す図であって、特に周辺集束電極を中心としてその周辺の構成が示されている。
図１０に示すように、電子銃３０´は、第１の実施の形態に係る電子銃１０と概ね同様の構成をとっており、カソード３００´や周辺集束電極３０１´等を備えている。
【００６０】
電子銃３０´と電子銃３０との相違点は、立体周辺集束電極３０１ｂ´が導電性の突起部３０１ｃ´を備え、当該突起部にて平面周辺集束電極３０１ａ´に接触している点である。
したがって、平面周辺集束電極３０１ａ´と立体周辺集束電極３０１ｂ´とは突起部を介して電気的に接続されている状態となる。
【００６１】
このようにすれば、平面周辺集束電極３０１ａ´と立体周辺集束電極３０１ｂ´とを同電位とする場合には、電圧を印加するための端子を個別に設ける必要がないので、電子銃の製造上有利である。
なお、前記突起部の配置については、例えば、環をなす立体周辺集束電極３０１ｂ´の中心軸を囲繞する三角形の各頂点の位置に突起部を配すれば良い。
【００６２】
この場合において、３つの突起部がなす前記の三角形が正三角形となるように突起部を配置すれば更に好適である。
［３］ 第３の実施の形態
次に、本願発明の第３の実施の形態に係る受像管装置について説明する。本実施の形態に係る受像管装置は、上記第１の実施の形態に係る受像管装置と概ね同様の構成を備えているが、周辺集束電極の形状において相違を有する。
【００６３】
図１１は、本実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃について、管軸Ｚを含む縦断面を表す図であって、特に周辺集束電極を中心としてその周辺の構成が示されている。
図１１に示すように、電子銃４０は、第１の実施の形態に係る電子銃１０と概ね同様の構成をとっており、カソード４００や周辺集束電極４０１等の電極を備えている。
【００６４】
電子銃４０は、その周辺集束電極４０１の内壁部、すなわち環状の周辺集束電極４０１の中心軸に面する壁面において、カソード４００の主面に対し垂直となっている垂直面４０１Ｌと、当該垂直面に対して一定の傾斜角にて傾斜している傾斜面４０１Ｔを備えている点で、電子銃１０と相違する。
このようにすれば、垂直面４０１Ｌを設けることによってカソードレンズの強度を維持しながら、傾斜面４０１Ｔを設けることによってカソード４００から出射された電子が周辺集束電極４０１に衝突したり、或いは周辺集束電極４０１の近傍の電界により予期しない方向へ軌道を変更させられたりするのを防止することができる。
【００６５】
このため、カソード４００の近傍に形成される曲率の小さい電界レンズの強度を更に強めることができる。また、更に加速電極４０２が発生させる電界の電子ビームに対する影響をより大きくすることができるので、クロスオーバにおける電子ビームの径を更に縮小させることができる。
なお、図１１においては、傾斜面４０１Ｔの傾斜角は一定であるとしたが、当該傾斜角は必ずしも一定である必要はなく、例えば、朝顔の花のように、カソード４００から遠ざかるにつれて、より急速に周辺集束電極の内径を拡大させるとしても良い。
【００６６】
どのような形状であれ、電子がとる軌道を遮らないようにするのが望ましく、そうすることによって電子ビームが周辺集束電極４０１に衝突するのを防止することができる。
また、本実施の形態と上記第２の実施の形態と併用してもよい。すなわち、周辺集束電極は平面周辺集束電極と立体周辺集束電極とからなるものとし、立体周辺集束電極の内側面は、上記のように垂直面と傾斜面とを備えているとすれば、これら実施の形態の効果をいずれも奏させることができる。
【００６７】
［４］ 第４の実施の形態
次に、本願発明の第４の実施の形態に係る受像管装置について説明する。本実施の形態に係る受像管装置は、上記第１の実施の形態に係る受像管装置と概ね同様の構成を備えている一方、カソードの形状において相違を有する。
図１２は、本実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃について、管軸Ｚを含む縦断面を表す図であって、特に周辺集束電極を中心としてその周辺の構成が示されている。
【００６８】
図１２に示すように、電子銃５０は、前記電子銃１０と概ね同様に、エミッタ電極５００ａとゲート電極５００ｃとを絶縁層５００ｂにて接続したカソード５００や周辺集束電極５０１を備えている。
本実施の形態においては、ゲート電極５００ｃは、周辺集束電極５０１からの距離が所定値Ｄ以上であるか否かによって、外周領域５００ｃ１と中心領域５００ｃ２とに分けられ、エミッタ電極５００ａの突出部はすべて中心領域５００ｃ２に配されている。すなわち、周辺集束電極５０１から各突出部までの距離はいずれもＤ以上となっている。
【００６９】
さて、一般的に、ゲート電極５００ｃ、周辺集束電極５０１間で生じる集束作用は、その大きさが周辺集束電極５０１からの距離によって大きく異なるため、高次の収差を生じる。
そして、周辺集束電極５０１の近傍に位置するエミッタ電極の突出部から出射された電子が周辺集束電極５０１に衝突したり、予期しない方向へ軌道変更されたりする結果、クロスオーバ径を縮小できなくなる弊害を生む。
【００７０】
しかしながら、上記のように、エミッタ電極の突出部と周辺集束電極との間の距離を十分大きくとれば、各エミッタ電極から出射される電子間で電界から受ける作用に差を生じないため、高次収差を抑えて、クロスオーバ径を縮小することができる。
なお、本実施の形態と併せて上記第２の実施の形態を実施しても良いし、上記第３の実施の形態を併用しても良い。
【００７１】
［５］ 第５の実施の形態
次に、本願発明の第５の実施の形態に係る受像管装置について説明する。本実施の形態に係る受像管装置は、上記第１の実施の形態に係る受像管装置と概ね同様の構成を備えているが、加速電極の形状において相違する。
図１３は、本実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃について、管軸Ｚを含む縦断面を表す図である。
【００７２】
図１３に示すように、電子銃６０は、前記電子銃１０と同様に、カソード６００や周辺集束電極６０１、加速電極６０２を備えている。この加速電極６０２の周辺集束電極６０１に対向する部分には、バーリング成形によりＲ付きフランジ（flange）６０２ａ，６０２ｂが設けられている。
このように、加速電極６０２の周辺集束電極６０１に対向する部分にあるフランジの周縁部にＲを付けることによって、加速電極６０２と周辺集束電極６０１との間の電位差を拡大するにあたって、これら電極間の放電を防止しすることができる。
【００７３】
したがって、第１の実施の形態において述べたように、周辺集束電極６０１と加速電極６０２の間の電位差を拡大して、管軸方向の電界強度を大きくし、電子ビームの広がりを抑制することができるので、クロスオーバ径を縮小することができる。
なお、周辺集束電極６０１や加速電極６０２の互いに対向する部分のフランジの周縁部についてＲが小さい場合、当該周縁部近傍に電界が集中して前記放電が惹起され易くなるので、上記のようにバーリング成形を用いる以外にも、周辺集束電極６０１や加速電極６０２についてフランジの周縁部のＲを大きくすれば、上記本実施の形態の効果を奏させることができる。
【００７４】
［５−１］ 第５の実施の形態に関する変形例
なお、本実施の形態に係る受像管装置について、以下のような変形例を実施することができる。
上記実施の形態においては、加速電極６０２はフランジ６０２ａ，６０２ｂを備えているとしたが、これに代えて次のようにしても良い。
【００７５】
すなわち、第１の実施の形態における加速電極１０２のように環状形状とし、加速電極の周辺集束電極と対向する側の周縁部を丸みを持たせてＲ付きとしたり、または面取りしても良い。
また、周辺集束電極の加速電極と対向する側の周縁部を、上と同様に丸みを持たせてＲ付きとしたり、または面取りしても良い。また、周辺集束電極の加速電極と対向する側に、上記実施の形態におけるのと同様のフランジを設けて、当該フランジの周縁部をＲ付きとしたり、または面取りしても良い。
【００７６】
以上のようにすれば、周辺集束電極と加速電極との間での放電を防止するという、本実施の形態の効果を奏することができる。
［６］ 第６の実施の形態
次に、本願発明の第６の実施の形態に係る受像管装置について説明する。本実施の形態に係る受像管装置は、上記第１の実施の形態に係る受像管装置と同様の構成を備えており、加速電極に対する電圧の印加の仕方に特徴を有している。図１４は、本実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃の管軸Ｚを含む縦断面を示す図である。
【００７７】
図１４に示すように、電子銃７０はカソード７００、周辺集束電極７０１、加速電極７０２、集束電極７０３及び最終加速電極７０４を備えており、集束電極７０３は最終加速電極７０４と共に主レンズを発生させる。
最終加速電極７０４には、アノードボタンを介して供給された電圧が印加されている。また、最終加速電極７０４に印加されている電圧から抵抗素子７０５により加速電極７０２に電圧が分割印加されている。
【００７８】
従来、加速電極に印加される電圧は電子銃のステム部を経由して供給されていた。しかしながら、本願発明のように、加速電極に高電圧を印加する場合には、他の電極に電圧を供給するための回路との間で十分な耐圧をとれず、短絡を生ずる可能性がある。
このような問題に対して、本実施の形態のように、最終加速電極７０４に印加する電圧を抵抗素子にて分割印加すれば、従来、用いられてきたの電子銃のステム部分の設計を変更することなく、上記の問題を回避しつつ、加速電極７０２に高電圧を印加することが可能となる。
【００７９】
従って、本実施の形態に係る電子銃によれば、加速電極電圧に高電圧を印加して管軸Ｚ方向の電界強度を大きくすることができるので、電子ビームの広がりを抑制して、クロスオーバ径を縮小することができる。
これと共に、既存の電子銃の構造を継承、共用することができるので、設計や製造にかかるコストを削減することができる。
【００８０】
［７］ 第７の実施の形態
次に、本願発明の第７の実施の形態に係る受像管装置について説明する。本実施の形態に係る受像管装置は、上記第１の実施の形態に係る受像管装置と同様の構成を備えており、加速電極に対する電圧の印加の仕方に特徴を有している。
図１５は、本実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃の管軸Ｚを含む縦断面を示す図である。
【００８１】
図１５に示すように、電子銃８０はカソード８００、周辺集束電極８０１、加速電極８０２、集束電極８０３及び最終加速電極８０４を備えており電子銃のステム部を経由して集束電極８０３に電圧が供給されている。
本実施の形態においては、集束電極８０３に供給されているのと同じ電圧が加速電極８０２にも印加されており、集束電極８０３と加速電極８０２とは同電位となっている。
【００８２】
このようにすれば、上記第６の実施の形態におけるように、加速電極８０２に印加する電圧値を自由に選ぶことはできないが、加速電極８０２に電圧を印加するための抵抗素子が不要となるので、より低コストで電子銃を製造することができる。
また、このとき、電子銃のステム部の設計を変更する必要がないので、この意味でも設計、製造コストを削減することができる。
【００８３】
また、言うまでもなく、集束電極８０３に印加されている電圧は、加速電極８０２に印加すべき電圧として十分な高さを有しているので、本実施の形態によれば、管軸Ｚ方向の電界強度を大きくしてクロスオーバ径を縮径するという、本願発明の効果を得ることができる。
［８］ 第８の実施の形態
次に、本願発明の第８の実施の形態に係る受像管装置について説明する。本実施の形態に係る受像管装置は、上記第１の実施の形態に係る受像管装置と同様の構成を備えており、周辺集束電極と加速電極との形状に特徴を有している。
【００８４】
図１６は、本実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃の管軸Ｚを含む縦断面を示す図である。
図１６に示すように、電子銃９０はカソード９００、周辺集束電極９０１、加速電極９０２等を備えており、周辺集束電極９０１の開口径はＤ１、加速電極９０２の開口径はＤ２である。本実施の形態においては、周辺集束電極９０１の開口径Ｄ１が加速電極９０２の開口径Ｄ２よりも大きくなっているのが特徴である。
【００８５】
このようにすれば、加速電極９０２開口径を周辺集束電極９０１開口径より小さくすることにより、管軸方向に関する電界強度を高めて集束作用を強化し、以って電子ビームの広がりを抑制することができる。
従って、クロスオーバを縮径することができるので、本願発明の目的である高解像度の実現を達成することができる。
【００８６】
［９］ 第９の実施の形態
次に、本願発明の第９の実施の形態に係る受像管装置について説明する。本実施の形態に係る受像管装置は、上記第１の実施の形態に係る受像管装置に対して、さらに新たな電極を付け加えた構成となっている。
図１７は、本実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃について、管軸Ｚを含む縦断面を示す図である。
【００８７】
図１７に示すように、電子銃Ａ０はカソードＡ００、周辺集束電極Ａ０１、加速電極Ａ０２、集束電極Ａ０４を備え、更に、予備集束電極Ａ０３を有している。予備集束電極Ａ０３は、加速電極Ａ０２と集束電極Ａ０４の中間に配置されており、加速電極Ａ０２よりも低電位となっている。
このようにして、加速電極Ａ０２と予備集束電極Ａ０３は電界レンズ（予備集束レンズ）を発生させる。
【００８８】
クロスオーバを通過した電子ビームを適切に主レンズに入射させるためには、予備集束レンズにより電子ビームの発散角を調整するのが望ましい。
この発散角は、例えば、熱陰極電子銃においては、加速電極と集束電極とによって予備集束レンズを発生させることにより調整されているところ、本願発明においては加速電極に高電圧を印加するため、クロスオーバを通過した電子の移動速度が大きく、かかる構成によっては十分な集束力を有する予備集束レンズを得ることができない。
【００８９】
そこで、上述のように、予備集束電極Ａ０３を追加することによって、より集束力の高い予備集束レンズを発生させるのが望ましく、このようにすれば、クロスオーバを通過した電子ビームの発散角を調整して、適切に主レンズに入射させることができる。
［９−１］ 第９の実施の形態に関する変形例
なお、本実施の形態に係る受像管装置について、以下のような変形例を実施することができる。
【００９０】
（１） 上記において、予備集束電極Ａ０３は加速電極Ａ０２よりも低電位であるとしたが、このような電圧を予備集束電極Ａ０３に印加するにあたっては、周辺集束電極Ａ０１と予備集束電極Ａ０３を電気的に接続して、これらを同電位としてもよい。
本願発明に係る電子銃の構成においては周辺集束電極を加速電極よりも低電位としているので、このようにすれば、予備集束電極についても加速電極よりも低電位とすることができる。
【００９１】
（２） 上記においては、加速電極Ａ０２と集束電極Ａ０４の中間に予備集束電極をひとつだけ設置する構成について説明したが、これに代えて次のようにしても良い。
すなわち、前記予備集束電極Ａ０３と集束電極Ａ０４の中間に更に電極を配して、これを第２予備集束電極とし、当該第２予備集束電極を前記予備集束電極Ａ０３よりも高電位とする。
【００９２】
このようにすれば、更に集束力の高い予備集束レンズを発生させることができる。
なお、第２予備集束電極を予備集束電極Ａ０３よりも高電位とするためには、第２予備集束電極と加速電極Ａ０２とを電気的に接続すれば良い。
このようにすれば、加速電極Ａ０２は予備集束電極Ａ０３よりも高電位であるので、第２予備集束電極を予備集束電極Ａ０３よりも高電位とすることができる。
【００９３】
また、これに代えて、最終加速電極（不図示）に印加する電圧を抵抗分割することにより適当な電圧を得て、第２予備集束電極に印加するとしても良い。
［１０］ 第１０の実施の形態
次に、本願発明の第１０の実施の形態に係る受像管装置について説明する。本実施の形態に係る受像管装置は、上記第１の実施の形態に係る受像管装置と概ね同様の構成を備えているが、周辺集束電極の形状において相違を有する。
【００９４】
図１８は、本実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃について、管軸Ｚを含む縦断面を表す図であって、特に周辺集束電極を中心としてその周辺の構成が示されている。
図１８に示すように、電子銃Ｂ０は、第１の実施の形態に係る電子銃１０と概ね同様に、カソードＢ００や周辺集束電極Ｂ０１等を備えている。
【００９５】
電子銃Ｂ０は、その周辺集束電極Ｂ０１の内壁部、すなわち環状の周辺集束電極Ｂ０１の中心軸に面する壁面において、カソードＢ００の主面に対し垂直となっている垂直面Ｂ０１Ｌと、当該垂直面に対して一定の傾斜角にて傾斜している傾斜面Ｂ０１Ｔを備えている点で、電子銃１０と相違する。
このようにすれば、垂直面Ｂ０１Ｌを設けることによってカソードＢ００から出射された電子が周辺集束電極Ｂ０１に衝突するのを回避しながら、傾斜面Ｂ０１Ｔを設けることによってカソードＢ００の近傍に形成される曲率の小さい電界レンズの強度を強めることができるので、クロスオーバにおける電子ビームの径を更に縮小させることができる。
【００９６】
なお、図１８においては、傾斜面Ｂ０１Ｔの傾斜角は一定であるとしたが、当該傾斜角は必ずしも一定である必要はなく、例えば、カソードＢ００から遠ざかるにつれて、より急速に周辺集束電極の内径を縮小させるとしても良い。
また、垂直面Ｂ０１Ｌを設けずに、傾斜面Ｂ０１Ｔのみを設けるとしても良い。
【００９７】
何れの場合も、周辺集束電極の内径が縮小されることによってカソードレンズの強度を高めてスポット径を縮小することができる。
また、本実施の形態と上記第２の実施の形態と併用してもよい。すなわち、周辺集束電極は平面周辺集束電極と立体周辺集束電極とからなるものとし、立体周辺集束電極の内側面は、上記のように垂直面と傾斜面とを備えているとすれば、これら実施の形態の効果をいずれも奏させることができる。
【００９８】
［１１］ 第１１の実施の形態
次に、本願発明の第１１の実施の形態に係る受像管装置について説明する。本実施の形態に係る受像管装置は、上記第１の実施の形態に係る受像管装置と概ね同様の構成を備えているが、周辺集束電極、並びにゲート電極の形状において相違を有する。
【００９９】
図１９は、本実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃のカソード、周辺集束電極、および、加速電極の形状について管軸Ｚを含む縦断面を示した図である。
図１９に示されるように、カソードＣ００は、エミッタ電極Ｃ００ａ、絶縁層Ｃ００ｂ、および、ゲート電極Ｃ００ｃから構成されており、エミッタ電極Ｃ００ａとゲート電極Ｃ００ｃとに絶縁層Ｃ００ｂが挟まれたサンドイッチ構造となっている。
【０１００】
エミッタ電極Ｃ００ａのうち、複数箇所の突出部Ｃ００ａＥを有する部分Ｃ００ｄを冷陰極アレイという。
ゲート電極Ｃ００ｃの周囲の絶縁層Ｃ００ｂ上には、周辺集束電極Ｃ０１が配設されている。周辺集束電極Ｃ０１は、ゲート電極Ｃ００ｃと同様に、絶縁層Ｃ００ｂを挟んで、エミッタ電極Ｃ００ａと対向配置されて、サンドイッチ構造をなしている。
【０１０１】
図２０は、カソードＣ００と周辺集束電極Ｃ０１とをスクリーン画面側から見た図である。
図２０に示されるように、カソードＣ００と周辺集束電極Ｃ０１とは、全体として、円盤形状をなしている。
また、冷陰極アレイＣ００ｄは、カソードの主面中央部分に集中しており、エミッタ電極Ｃ００ａが備える突出部Ｃ００ａＥはいずれも周辺集束電極Ｃ０１から所定距離δ１以上離隔されている。
【０１０２】
本実施の形態においては、この所定距離δ１は０．０５ｍｍである。周辺集束電極Ｃ０１の近傍では空間電位の変化が大きいので、図２０に示されるように、突出部Ｃ００ａＥをすべて周辺集束電極Ｃ０１から離隔させることによって、周辺集束電極Ｃ０１のより近傍に配設されている突出部Ｃ００ａＥから放出される電子が周辺集束電極Ｃ０１から受ける力のバラツキを小することができる。
【０１０３】
したがって、カソードレンズの高次収差を低減することができるので、スポット径を絞り込むことができる。
なお、発明者らが実施したシミュレーションによれば、周辺集束電極Ｃ０１から突出部Ｃ００ａＥまでの距離が少なくとも０．０１ｍｍ以上であれば、カソードレンズの高次収差を低減してスポット径を絞り込む効果を期待することができる。
【０１０４】
［１１−１］ 第１１の実施の形態に関する変形例
なお、本実施の形態に係る受像管装置について、以下のような変形例を実施することができる。
（１） 上記第１１の実施の形態においては、スクリーン画面側から見たゲート電極Ｃ００ｃを形状が円形である場合を例にとって説明したが、本願発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、ゲート電極Ｃ００ｃの形状を以下に述べるようなものであるとしても良い。
【０１０５】
図２１は、本変形例に係る受像管装置の冷陰極アレイ等をスクリーン画面側から見た図である。図２１に示されるように、本変形例に係るゲート電極Ｄ００ｃは平面視円形状をしており、周辺集束電極Ｄ０１に囲繞されている。
これは、図２０におけるゲート電極Ｃ００ｃが周辺集束電極Ｃ０１に囲繞されているのと同様である。
【０１０６】
また、ゲート電極Ｄ００ｃの主面中央部分には、エミッタ電極の突出部Ｄ００ａＥが多数、配設されて冷陰極アレイＤ００ｄを構成している。この冷陰極アレイＤ００ｄは平面視正方形領域をなしている。
突出部Ｄ００ａＥはいずれも周辺集束電極Ｄ０１から所定距離δ２以上離隔されている。この所定距離δ２は、例えば、０．０５ｍｍである。
【０１０７】
図２１において破線により示される正方形領域の面積は、図２０において破線により示される円形領域の面積と概ね同じである。また、冷陰極アレイＤ００ｄが備えている突出部Ｄ００ａＥの数は、図２０の冷陰極アレイＣ００ｄが備えている突出部Ｃ００ａＥの数と概ね同じである。
このように冷陰極アレイＤ００ｄの面積を冷陰極アレイＣ００ｄと略同じくし、かつ、その外形を正方形とすれば、冷陰極アレイＣ００ｄと同程度の出力を確保しながら、スクリーン画面の水平方向と垂直方向との双方についてスポット径を縮小することができる。
【０１０８】
また、冷陰極アレイＤ００ａＥの外形を唯単に正方形としたのでは、その頂角周辺と周辺集束電極Ｄ０１との距離が小さくなるので、高次収差が大きくなってしまう。
これに対して、本変形例のように、突出部Ｄ００ａＥをいずれも周辺集束電極Ｄ０１から所定距離δ２以上離隔させれば、高次収差を抑えて、スポット径を縮小することができる。
【０１０９】
なお、上記第１１の実施の形態におけるのと同様に、所定距離δ２は、０．０５ｍｍより小さい場合であっても、０．０１ｍｍ以上あれば、所期の効果を発揮させることができる。
（２） 上記第１１の実施の形態においては、冷陰極アレイＣ００ｄを構成するすべての突出部Ｃ００ａＥから常に電子が放出されるとしたが、本願発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、次のような変形例を実施する場合にも本願発明の効果を得ることができる。
【０１１０】
図２２は、本変形例に係る受像管装置の冷陰極アレイ等をスクリーン画面側から見た図である。
図２２に示されるように、本変形例においても、平面視円形状のゲート電極Ｅ００ｃが周辺集束電極Ｅ０１に囲繞され、当該ゲート電極Ｅ００ｃの主面中央部分にエミッタ電極の突出部Ｅ００ａＥが多数、配設されて冷陰極アレイをなしている。
【０１１１】
本変形において特徴的なのは、冷陰極アレイが、水平方向中央部分に位置する冷陰極アレイＥ００ｄ２と、その水平方向両側に位置する冷陰極アレイＥ００ｄ１、Ｅ００ｄ３とに分割されている点である。
また、冷陰極アレイＥ００ｄ１〜Ｅ００ｄ３を構成する突出部Ｅ００ａＥは、いずれも周辺集束電極Ｅ０１から所定距離δ３以上離隔されている。
【０１１２】
これら冷陰極アレイＥ００ｄ１〜Ｅ００ｄ３は、次のように動作する。即ち、電子ビームがスクリーン画面の中央部分を走査する場合には、３つの冷陰極アレイＥ００ｄ１〜Ｅ００ｄ３すべてが電子を放出する。
一方、電子ビームがスクリーン画面の周辺部分を走査する場合においては、水平方向中央部分に位置する冷陰極アレイＥ００ｄ２のみが電子を放出する。
【０１１３】
電子ビームは偏向角が大きいほど浅い角度でスクリーン画面上に照射するので、偏向角が大きいほどスポット径は大きくなる。
これに対して、本変形例のようにすれば、偏向角が所定角度よりも大きい場合には、中央の冷陰極アレイＥ００ｄ２のみから電子を放出するので、両側の冷陰極アレイＥ００ｄ１、Ｅ００ｄ３から電子を放出しない分だけスポット径を小さくすることができる。
【０１１４】
この場合において、冷陰極アレイＥ００ｄ１〜Ｅ００ｄ３が周辺集束電極に接近していると、高次収差の影響を免れず、スポット径が大きくなってしまう。
このような問題に対して、本実施の形態のように、冷陰極アレイを構成する突出部Ｅ００ａＥがいずれも距離δ３以上離隔されていれば、高次収差の影響を避けて、スポット径を小さくすることができる。
【０１１５】
これは、スクリーン画面の中央部分を走査する場合、すなわち、３つの冷陰極アレイＥ００ｄ１〜Ｅ００ｄ３すべてから電子を放出する場合に、特に有効である。
［１２］ 本願発明の効果
以上説明したように、本願発明に係る受像管装置は、加速電極に高電圧を印加する電圧印加手段を備え、エミッタ電極、周辺集束電極に対して加速電極を高電位とすることができる。
【０１１６】
従って、加速電極が発生させる電界を強めて電子ビームの広がり角を抑えたり、クロスオーバ径が電子出射径より小さくなるように縮小したりして、高解像度を実現することができる。
一般に、受像管装置の輝度は、電子銃の主レンズの物点における電流密度に依存するので、物点における電流密度が高いほど、より高い輝度を実現することができる。
【０１１７】
この点について、前述の従来技術では冷陰極アレイそのものが主レンズの物点となるため、エミッタ電極の突出部を非常な高密度で形成しなければ十分な輝度を達成することができない。
一方、本実施の形態においては、加速電極を高電圧とすることによりクロスオーバ径を縮小して、主レンズの物点における電流密度を高めているので、上記従来技術におけるよりも低いエミッタ電極密度で十分な輝度を実現することができる。
【０１１８】
従って、冷陰極アレイの製造コストを低減することができ、延いては受像管装置の製造コストを減ずることができる。
また、上記の従来技術において問題となっていた電子間のクーロン斥力についても、本願発明のように加速電極を高電圧とすれば、冷陰極アレイの前面における電界強度を強めることができるので、冷陰極アレイから出射された電子がクロスオーバに到達して、互いにクーロン斥力を及ぼしあうよりも前に各電子の軌道を調整して、クロスオーバ径を縮小させることができる。
【０１１９】
また、上述のように、エミッタ電極、周辺集束電極に対して加速電極を高電位として強電界を発生させることによって、電界レンズの集束力を高めると高次収差が顕著となる。
このような問題に対して、本願発明によれば、エミッタ電極と周辺集束電極との間が所定距離以上、離隔されているので、高次収差の影響を顕著に受ける電界レンズの周縁部分を電子ビームが通過しないようにできる。
【０１２０】
従って、高次収差の影響を避けて、スポット径を縮小することができるので、より高解像度の受像管装置を提供することができる。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明に係る受像管装置は、加速電極に高電圧を印加する電圧印加手段を備え、エミッタ電極、周辺集束電極に対して加速電極を高電位とすることができるので、加速電極が発生させる電界を強めて電子ビームの広がりを抑え、クロスオーバ径が電子出射径より小さくなるように縮小して、高解像度を実現することができる。
【０１２２】
一般に、受像管装置の輝度は、電子銃の主レンズの物点における電流密度に依存し、物点における電流密度が高いほど、より高い輝度を実現することができる。この点について、前述の従来技術では冷陰極アレイそのものが主レンズの物点となるため、エミッタ電極の突出部を非常な高密度で形成しなければ十分な輝度を達成することができない。
【０１２３】
一方、本実施の形態においては、加速電極を高電圧とすることによりクロスオーバ径を縮小する等して、主レンズの物点における電流密度を高めているので、上記従来技術におけるよりも低いエミッタ電極密度で十分な輝度を実現することができる。従って、冷陰極アレイの製造コストを低減することができ、延いては受像管装置の製造コストを減ずることができる。
【０１２４】
また、上記の従来技術において問題となっていた電子間のクーロン斥力についても、本願発明のように加速電極を高電圧とすれば、冷陰極アレイの前面における電界強度を強めることができるので、冷陰極アレイから出射された電子がクロスオーバに到達して、互いにクーロン斥力を及ぼしあうよりも前に各電子の軌道を調整して、クロスオーバ径を縮小させることができる。
【０１２５】
また、本願発明に係る受像管装置は、そのエミッタ電極が備えている複数の突出部から電子を放出するのだが、当該突出部は、いずれも周辺集束電極から所定距離以上、離隔されているので、各エミッタ電極と周辺集束電極との間のバラツキに起因する高次収差を防止して、高解像度を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るカラー受像管装置について、その管軸Ｚを含む縦断面を示す図である。
【図２】電子銃１０の概観を示す外観斜視図である。
【図３】電子銃１０のカソード１００、周辺集束電極１０１及び加速電極１０２について管軸Ｚを含む縦断面を示した図である。
【図４】冷陰極アレイ１００ｄのエミッタ電極１００ａの突出部１００ａＥのひとつを拡大表示する断面斜視図である。
【図５】電子銃１０についての性能評価に係るシミュレーションの条件を示す表である。
【図６】電子銃１０について、シミュレーションにより求められた電子の軌道と等電位線を示した図である。
【図７】第１の実施の形態に関する変形例（１）に係る受像管装置が備えている電子銃の管軸Ｚを含む縦断面を表す図であって、特に周辺集束電極を中心としてその周辺の構成が示されている。
【図８】平面周辺集束電極１０１ａ´と立体周辺集束電極１０１ｂ´の間に配したリード線によってゲート電極１００ｃ´に電圧を供給する場合について、周辺集束電極等の平面図（ａ）と、当該平面図（ａ）の線Ａ−Ａについての断面図（ｂ）とを併記した図である。
【図９】第２の実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃について、管軸Ｚを含む縦断面を表す図であって、特に周辺集束電極を中心としてその周辺の構成が示されている。
【図１０】第２の実施の形態に関する変形例に係る受像管装置が備えている電子銃について、管軸Ｚを含む縦断面を表す図であって、特に周辺集束電極を中心としてその周辺の構成が示されている。
【図１１】第３の実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃について、管軸Ｚを含む縦断面を表す図であって、特に周辺集束電極を中心としてその周辺の構成が示されている。
【図１２】第４の実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃について、管軸Ｚを含む縦断面を表す図であって、特に周辺集束電極を中心としてその周辺の構成が示されている。
【図１３】第５の実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃について、管軸Ｚを含む縦断面を表す図である。
【図１４】第６の実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃の管軸Ｚを含む縦断面を示す図である。
【図１５】第７の実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃の管軸Ｚを含む縦断面を示す図である。
【図１６】第８の実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃の管軸Ｚを含む縦断面を示す図である。
【図１７】第９の実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃について、管軸Ｚを含む縦断面を示す図である。
【図１８】第１０の実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃について、管軸Ｚを含む縦断面を示す図である。
【図１９】第１１の実施の形態に係る受像管装置が備えている電子銃のカソード、周辺集束電極、および、加速電極の形状について管軸Ｚを含む縦断面を示した図である。
【図２０】第１１の実施の形態に係るカソードＣ００と周辺集束電極Ｃ０１とをスクリーン画面側から見た図である。
【図２１】第１１の実施の形態に関する変形例（１）に係る受像管装置の冷陰極アレイ等をスクリーン画面側から見た図である。
【図２２】第１１の実施の形態に関する変形例（２）に係る受像管装置の冷陰極アレイ等をスクリーン画面側から見た図である。
【符号の説明】
１……………………………………………………………………カラー受像管装置
１０、１０´、３０、３０´、４０、５０、６０、７０……冷陰極電子銃
８０、９０、Ａ０、Ｂ０…………………………………………冷陰極電子銃
１００、１００´、３００、３００´、４００、５００……カソード
６００、７００、８００、９００、Ａ００、Ｂ００…………カソード
Ｃ００………………………………………………………………カソード
１００ａ、１００ａ´、３００ａ、５００ａ、Ｃ００ａ……エミッタ電極
１００ａＥ、Ｃ００ａＥ、Ｄ００ａＥ、Ｅ００ａＥ…………突出部
１００ｂ、１００ｂ´、３００ｂ、５００ｂ、Ｃ００ｂ……絶縁層
１００ｃ、１００ｃ´、３００ｃ、５００ｃ、Ｃ００ｃ……ゲート電極
Ｄ００ｃ、Ｅ００ｃ………………………………………………ゲート電極
１００ｃｈ…………………………………………………………ゲート孔
１００ｄ、Ｃ００ｄ、Ｄ００ｄ、Ｅ００ｄ１〜Ｅ００ｄ３…冷陰極アレイ
１０１、１０１´、３０１、３０１´、４０１、５０１……周辺集束電極
６０１、７０１、８０１、９０１、Ａ０１、Ｂ０１…………周辺集束電極
Ｄ０１、Ｅ０１……………………………………………………周辺集束電極
１０２、１０２´、３０２、４０２、６０２、７０２………加速電極
８０２、９０２、Ａ０２…………………………………………加速電極
１０３、７０３、８０３、Ａ０４………………………………集束電極
１０４、７０４、８０４…………………………………………最終加速電極
１１…………………………………………………………………ガラスバルブ
１２…………………………………………………………………アノードボタン
１３…………………………………………………………………蛍光面
１４…………………………………………………………………シャドウマスク
１５…………………………………………………………………電極端子
２０…………………………………………………………………クロスオーバ
２１…………………………………………………………………電子ビーム
２２…………………………………………………………………等電位線
２３…………………………………………………………………リード線
２４…………………………………………………………………絶縁膜
３０１ａ、３０１ａ´……………………………………………平面周辺集束電極
３０１ｂ、３０１ｂ´……………………………………………立体周辺集束電極
３０１ｃ´…………………………………………………………突起部
４０１Ｌ、Ｂ０１Ｌ………………………………………………垂直面
４０１Ｔ、Ｂ０１Ｔ………………………………………………傾斜面
５００ｃ１…………………………………………………………外周領域
５００ｃ２…………………………………………………………中心領域
６０２ａ〜６０２ｄ………………………………………………Ｒ付きフランジ
７０５………………………………………………………………抵抗素子
Ａ０３………………………………………………………………予備集束電極

Claims (33)

1. ネック部、ファンネル部及びスクリーン面を有するガラスバルブと、
   電子を放出するエミッタ電極と、
   前記エミッタ電極に対して、管軸方向スクリーン画面側に配設されており、前記エミッタ電極からの電子の放出を制御するゲート電極と、
   前記エミッタ電極に対して、管軸方向スクリーン画面側に配設されており、前記ゲート電極よりも厚みが大きく、かつ、前記ゲート電極を囲繞している周辺集束電極と、
   前記周辺集束電極に対して、管軸方向スクリーン画面側に配設されている加速電極と、を備え、
   前記ネック部に封入される冷陰極電子銃と、
   前記加速電極が前記ゲート電極と前記周辺集束電極とに対して高電位となるように、前記加速電極、前記ゲート電極、および、前記周辺集束電極に電圧を印加して、クロスオーバを形成する電圧印加手段と
   を備えることを特徴とする受像管装置。
2. 前記冷陰極電子銃は、前記加速電極に対して管軸方向スクリーン画面側に配設されている集束電極と、前記集束電極に対して管軸方向スクリーン画面側に配設されている最終加速電極とを備え、
   前記電圧印加手段は、前記最終加速電極に印加される電圧を抵抗分割して前記加速電極に印加する
   ことを特徴とする請求項１に記載の受像管装置。
3. 前記冷陰極電子銃は、集束電極と最終加速電極とを備え、
   前記電圧印加手段は、前記集束電極に対して印加されている電圧を、併せて前記加速電極に対しても印加する
   ことを特徴とする請求項１に記載の受像管装置。
4. 前記周辺集束電極は、
   平面周辺集束電極と立体周辺集束電極とからなり、
   前記平面周辺集束電極は、前記ゲート電極と略同一の厚みを有し、管軸方向について前記ゲート電極と略同一の位置にあって、前記ゲート電極を囲繞し、
   前記立体周辺集束電極は、前記平面周辺集束電極について、前記エミッタ電極と反対側に配設された
   ことを特徴とする請求項１に記載の受像管装置。
5. 前記平面周辺集束電極と前記立体周辺集束電極とは、いずれも電子ビームを通過させる貫通孔を有し、
   前記平面周辺集束電極の貫通孔の内径は、前記立体周辺集束電極の貫通孔の内径よりも小さい
   ことを特徴とする請求項４に記載の受像管装置。
6. 前記立体周辺集束電極と前記平面周辺集束電極とは離隔されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の受像管装置。
7. 前記平面周辺集束電極は前記立体周辺集束電極よりも低電位である
   ことを特徴とする請求項４に記載の受像管装置。
8. 前記周辺集束電極は、電子ビームを通過させる貫通孔を有し、
   前記周辺集束電極の貫通孔は、前記加速電極に近いほど拡径されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の受像管装置。
9. 前記周辺集束電極は、電子ビームを通過させる貫通孔を有し、
   前記周辺集束電極の貫通孔の内側面は、前記ゲート電極側に近い部分において前記周辺集束電極の中心軸と平行となっている
   ことを特徴とする請求項８に記載の受像管装置。
10. 前記立体周辺集束電極は、電子ビームを通過させる貫通孔を有し、
    前記立体周辺集束電極の貫通孔は、前記加速電極に近いほど拡径されている
    ことを特徴とする請求項４に記載の受像管装置。
11. 前記立体周辺集束電極の貫通孔の内側面は、前記ゲート電極側に近い部分において前記立体周辺集束電極の中心軸と平行となっている
    ことを特徴とする請求項１０に記載の受像管装置。
12. 前記加速電極は、前記周辺集束電極側において面取りされている
    ことを特徴とする請求項１に記載の受像管装置。
13. 前記加速電極は、前記周辺集束電極側の周縁部がＲ付きである
    ことを特徴とする請求項１に記載の受像管装置。
14. 前記周辺集束電極は、前記加速電極側において面取りされている
    ことを特徴とする請求項１に記載の受像管装置。
15. 前記周辺集束電極は、前記加速電極側の周縁部がＲ付きである
    ことを特徴とする請求項１に記載の受像管装置。
16. 前記加速電極と前記周辺集束電極とは、いずれも電子ビームを通過させる貫通孔を有し、
    前記加速電極の貫通孔の内径は前記周辺集束電極の貫通孔の内径以下である
    ことを特徴とする請求項１に記載の受像管装置。
17. 前記冷陰極電子銃は、
    前記加速電極に対して、管軸方向スクリーン画面側に配設されている集束電極と、
    前記加速電極と前記集束電極の間に配設された予備集束電極とを備え、
    前記予備集束電極は前記加速電極電位よりも低電位である
    ことを特徴とする請求項１に記載の受像管装置。
18. 前記加速電極と前記集束電極の間に配設された予備集束電極を備え、
    前記予備集束電極は前記加速電極電位よりも低電位である
    ことを特徴とする請求項２に記載の受像管装置。
19. 前記立体周辺集束電極は、電子ビームを通過させる貫通孔を有し、
    前記立体周辺集束電極の貫通孔は、前記加速電極に近いほど縮径されている
    ことを特徴とする請求項４に記載の受像管装置。
20. ネック部、ファンネル部及びスクリーン面を有するガラスバルブと、
    ゲート電極と、
    前記ゲート電極よりも厚みが大きく、かつ、前記ゲート電極を囲繞している周辺集束電極と、
    電子を放出する突出部を複数備えており、当該突出部は、いずれも前記周辺集束電極から所定距離以上、離隔されているエミッタ電極と、
    加速電極と、を備え、
    前記ネック部に封入される冷陰極電子銃と、
    前記加速電極が前記ゲート電極と前記周辺集束電極とに対して高電位となるように電圧を印加して、クロスオーバを形成する電圧印加手段と
    を備えることを特徴とする受像管装置。
21. 前記突出部は、いずれも前記周辺集束電極から０．０１ｍｍ以上、離隔されている
    ことを特徴とする請求項２０に記載の受像管装置。
22. 前記突出部は、平面視矩形領域内に配置されている
    ことを特徴とする請求項２０に記載の受像管装置。
23. 前記エミッタ電極は、水平方向に隣り合う３つの部分電極からなっており、
    スクリーン画面の中央部分を走査するときは、前記３つの部分電極すべてから電子を放出し、
    スクリーン画面の中央部分以外の部分を走査するときは、前記３つの部分電極のうち、水平方向中央に位置する部分電極のみから電子を放出する
    ことを特徴とする請求項２０に記載の受像管装置。
24. エミッタ電極に対する周辺集束電極の電圧Vf、ゲート電極の電圧Vex及び加速電極の電圧Vg2がVf<Vex<<Vg2となるように印加されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の受像管装置。
25. エミッタ電極に対する加速電極の電圧Vg2が1kV以上、4.6kV以下となるように印加されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の受像管装置。
26. 立体周辺集束電極の平面周辺集束電極側の主面に導電性の突起部が設けられており、
    突起部は平面周辺集束電極と接触している
    ことを特徴とする請求項４に記載の受像管装置。
27. 立体周辺集束電極は、平面視、環状となっており、
    突起部は、立体周辺集束電極の中心軸を囲繞する三角形の各頂点の位置に配されている
    ことを特徴とする請求項２６に記載の受像管装置。
28. 前記三角形は正三角形である
    ことを特徴とする請求項２７に記載の受像管装置。
29. エミッタ電極から遠ざかるほど、周辺集束電極の内壁がエミッタ電極の主面に平行になるように傾斜する
    ことを特徴とする請求項８に記載の受像管装置。
30. 予備集束電極と周辺集束電極とが電気的に接続されている
    ことを特徴とする請求項１７に記載の受像管装置。
31. 予備集束電極と周辺集束電極とが電気的に接続されている
    ことを特徴とする請求項１８に記載の受像管装置。
32. 予備集束電極と集束電極との間に配されており、予備集束電極より高い電圧が印加される第２の予備集束電極を備える
    ことを特徴とする請求項１７に記載の受像管装置。
33. 予備集束電極と集束電極との間に配されている第２の予備集束電極と、を備え、
    第２の予備集束電極は、最終加速電極に印加される電圧を抵抗分割して印加されている
    ことを特徴とする請求項１８に記載の受像管装置。

Images