JP4246369B2

JP4246369B2 - 電子管

Info

Publication number: JP4246369B2
Application number: JP2000322401A
Authority: JP
Inventors: 智隆江崎; 佐四郎上村; 純子余谷; 弘山田; 武志長廻; 宏行倉知
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2020-10-23
Also published as: JP2002133999A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外囲器内にカソード電極とグリッド電極とアノード電極とを収容した電子管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５に外囲器内にカソード電極とグリッド電極とアノード電極とを収容した電子管の概略構成を示す。同図において、１はカソード電極、２はグリッド電極、３はアノード電極であり、外囲器４内に収容されている。グリッド電極２はカソード電極１から電子を引き出す。カソード電極１から引き出された電子はグリッド電極２を通過し、アノード電極３により加速され、この電子管が蛍光管の場合はアノード電極３上に付着した蛍光面（図示せず）に衝突する。この結果、蛍光面を構成する蛍光体が電子衝撃により励起され、その蛍光体に応じた色で蛍光面が発光する。
【０００３】
図６に従来の電子管におけるカソード電極およびグリッド電極の電極構造を示す。カソード電極１とグリッド電極２とは略平行に対向して配置されている。カソード電極１の基板（導体基板）１−１上には、カーボンナノチューブあるいはグラファイトナノファイバなどの繊維状の電子放出源１−２が全面に成膜されている。グリッド電極２には、その中央部に、例えば線幅０．０３ｍｍ、ピッチ０．４ｍｍの格子状の領域（以下、この領域をグリッドメッシュと呼ぶ）２−１が形成されている。グリッドメッシュ２−１は多数の格子窓（正方形の窓）２Ｈから構成されている。
【０００４】
この電極構造において、カソード電極１に対しグリッド電極２が正電位となるように電圧を印加すると、電界電子放出が起こり、カソード電極１より電子が引き出される。カソード電極１から引き出された電子は、グリッド電極２に流入するものと、グリッド電極２の格子窓２Ｈを通過してアノード電極３（図５）へ流入するものとに分かれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した従来の電極構造では、グリッド電極２を通過する電子と比べてグリッド電極２に流入する電子の方が多く、グリッド電流ＩＧとアノード電流ＩＡとを加えたトータル電流に対するアノード電流ＩＡの比率（以下、この比率を電流分配率という）が低かった。これは、カソード電極１に対してグリッド電極２の電位が平行に分布しているため、図６に矢印で示すように、グリッドメッシュ２−１の格子窓２Ｈの直下以外の電子が格子窓２Ｈを通過せずにグリッド電極２に流入し、グリッド電流ＩＧが多くなったためであると考えられる。発明者の調査では、従来の電極構造の場合、電流分配率は１０％程度であった。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、トータル電流に対するアノード電流の比率を高め、電流分配率を向上させることのできる電子管を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本願の第１発明（請求項１に係る発明）は、グリッドメッシュ部に対向するカソード電極の導体基板の領域内の導体基板に複数の穴およびこれらの穴をつなぐ繋部を形成し、この複数の穴が形成された導体基板の繋部の周囲を電子放出源で覆うようにしたものである。
この発明によれば、電子放出源のエッジ部分（カソード電極の導体基板に形成された複数の穴の角部）から斜め方向により多くの電子が放出されるようになり、また繋部の側面や下面に設けられた電子放出源からも電子が放出され、グリッド電極に向かうので、グリッド電極の格子窓を通過する電子の量が増える。
【０００９】
本願の第２発明（請求項２に係る発明）は、第１発明において、さらに、電子放出源をこの電子放出源よりも厚い導体板によって囲むようにしたものである。
この発明によれば、電子放出源のエッジ部分（カソード電極の導体基板に形成された複数の穴の角部）から斜め方向により多くの電子が放出されるようになり、また繋部の側面や下面に設けられた電子放出源からも電子が放出され、また電子放出源をこの電子放出源よりも厚い導体板によって囲むことによる電位分布の変化に伴う電子の放射方向の変化も加わり、グリッド電極の格子窓を通過する電子の量が増える。
【００１０】
本願の第３発明（請求項３に係る発明）は、第１発明および第２発明において、複数の穴によって形成される電子放出源のパターンとグリッドメッシュ部の格子パターンとの重なり合う面積を少なくしたものである。この発明によれば、複数の穴によって形成される電子放出源のパターンとグリッドメッシュ部の格子パターンとの重なり合う面積を少なくすることにより、カソード電極から放出される電子のグリッド電極で遮られる量が減り、グリッド電極を通過する電子の量が増大する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づき詳細に説明する。
〔参考例１〕
図１はこの発明の実施の形態の説明に入る前の参考例（参考例１）を示す電子管におけるカソード電極とグリッド電極の電極構造を示す図である。同図において、図６と同一符号は同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
【００１２】
この参考例１では、グリッド電極２のグリッドメッシュ２−１の周囲を囲むフランジ面２−２に対向するカソード電極１の基板（導体基板）１−１上に、フランジ面２−２と略同一平面形状の金属パーツ（導体板）５を配置している。金属パーツ５は例えばステンレス製とされている。また、金属パーツ５によって囲まれたカソード電極１の基板面は、電子放出源１−２で覆われている。金属パーツ５の厚さは０．０２〜０．２０ｍｍとされ、電子放出源１−２の厚さよりも厚くされている。この例において、電子放出源１−２の厚さは、例えば０．０２〜０．０３ｍｍとされている。
【００１３】
図６に示した従来の電極構造では、カソード電極１に対してグリッド電極２の電位が平行に分布している。そのため、図６に矢印で示すように、グリッドメッシュ２−１の格子窓２Ｈの直下以外の電子が格子窓２Ｈを通過せずにグリッド電極２に流入し、グリッド電流ＩＧが多くなり、トータル電流に対するアノード電流ＩＡの比率が低下しているものと考えられる。
【００１４】
これに対し、図１に示した電極構造では、金属パーツ５がカソード電極１に配置されているので、電位分布は図のような凹型となる。この電位分布の変化によって、電子放出源１−２のエッジ部分（外周縁部）から斜め方向に内側へ向けて電子が放射されるようになり、グリッド電極２の格子窓２Ｈを通過する電子の量が増える。すなわち、凹型の電位分布が電子放出源１−２から放出された電子を内側へ集めるレンズのような作用をし、グリッド電極２の格子窓２Ｈを通過する電子の量が増える。一方、カソード電極１の金属パーツ５が配置された部分からは電子が放出されず、グリッド電極１に流入する電子の量は減る。これにより、トータル電流に対するアノード電流ＩＡの比率が高くなり、電流分配率が上がる。図１に示した電極構造で電子管の試作を行ったところ、電流分配率は５０％程度に高まった。
【００１５】
〔実施の形態１〕
図２に本発明に係る電子管におけるカソード電極とグリッド電極の電極構造の一実施の形態（実施の形態１）を示す。この実施の形態１では、カソード電極１の基板面にグリッド電極２のメッシュ領域２−１に対向して多数のスルーホール（貫通した穴）１Ｈを形成し、これらスルーホール１Ｈをつなぐ繋部１Ｊの周囲（上面、下面、右側面、左側面）を電子放出源１−２で覆っている。
【００１６】
なお、カソード電極１の基板面において、グリッド電極２のグリッドメッシュ２−１の周囲を囲むフランジ面２−２に対向する部分には電子放出源１−２は設けられていない。また、スルーホール１Ｈが形成された領域（以下、この領域をカソードメッシュと呼ぶ）１−３は、例えば線幅０．１５ｍｍ、ピッチ０．３ｍｍの格子状とされ、スルーホール１Ｈの孔形状は正方形とされている。
【００１７】
図２に示した電極構造では、カソードメッシュ１−３のスルーホール１Ｈをつなぐ繋部１Ｊの周囲に電子放出源１−２が設けられているため、グリッド電極２に対して垂直に放射される電子に加えて、電子放出源１−２のエッジ部分（スルーホール１Ｈの角部）から斜め方向に電子が放射されるようになり、またこのエッジ部分からは電界集中によって平らに形成された部分よりも多くの電子が放射されるようになり、グリッド電極２の格子窓２Ｈを通過する電子の量が増える。また、繋部１Ｊの右側面，左側面および下面に設けられた電子放出源１−２からも電子が放出され、グリッド電極２に向かうので、アノード電流がさらに増大する。一方、グリッド電極２のフランジ面２−２に対向するカソード電極１の部分からは電子が放出されず、グリッド電極１に流入する電子の量が減る。これにより、トータル電流に対するアノード電流ＩＡの比率が高くなり、電流分配率が上がる。図２に示した電極構造で電子管の試作を行ったところ、電流分配率は７０％程度に高まった。
【００１９】
〔実施の形態２〕
図３に本発明に係る電子管におけるカソード電極とグリッド電極の電極構造の他の実施の形態（実施の形態２）を示す。この実施の形態２では、参考例１と実施の形態１とを組み合わせた電極構造（図２に示したカソード電極１に図１に示した金属パーツ５を配置した電極構造）としている。
【００２０】
すなわち、グリッド電極２のグリッドメッシュ２−１の周囲を囲むフランジ面２−２に対向するカソード電極１の基板１−１上に、フランジ面２−２と略同一平面形状の金属パーツ５を配置し、この金属パーツ５によって囲まれたカソード電極１の基板面に多数のスルーホール１Ｈを形成し、これらスルーホール１Ｈをつなぐ繋部１Ｊの周囲を電子放出源１−２で覆っている。
【００２１】
この電極構造では、電子放出源１−２のエッジ部分（スルーホール１Ｈの角部）から斜め方向により多くの電子が放出されるようになり、また金属パーツ５を配置したことによる電位分布の変化に伴う電子の放射方向の変化も加わり、カソード電極２の格子窓２Ｈを通過する電子の量が増大する。一方、カソード電極１の金属パーツ５が配置された部分からは電子が放出されず、グリッド電極１に流入する電子の量が減る。これにより、トータル電流に対するアノード電流ＩＡの比率が高くなり、電流分配率が上がる。
【００２２】
〔実施の形態３〕
図２や図３の電極構造では、カソードメッシュ１−３におけるスルーホール１Ｈの孔形状を正方形としているが、スルーホール１Ｈの孔形状は正方形としなくてもよい。例えば、スルーホール１Ｈを六角形とすれば、図４に示すように、カソードメッシュ１−３におけるスルーホール１Ｈをつなぐ繋部１Ｊとグリッドメッシュ２−１における格子窓２Ｈをつなぐ繋部２Ｊとの重なり合う面積が少なくなる。すなわち、複数のスルーホール１Ｈによって形成される電子放出源のパターンとグリッドメッシュ２−１の格子パターンとの重なり合う面積が少なくなる。また、スルーホール１Ｈを六角形とすることにより、カソード電極１は強度的にも強くなる。
【００２３】
複数のスルーホール１Ｈによって形成される電子放出源のパターンとグリッドメッシュ２−１の格子パターンとの重なり合う面積が少なくなると、カソード電極１から放出される電子のグリッド電極２で遮られる量が減り、グリッド電極２を通過する電子の量が増大し、電流分配率がさらに向上する。図２や図３の電極構造においてスルーホール１Ｈの孔形状を六角形とし、電子管の試作を行ったところ、電流分配率は８０％程度に高まった。
【００２４】
なお、重なり合う面積を少なくする方法として、
▲１▼２つのパターン（同一であってもよい）をずらす．
▲２▼２つの異なるパターン（形状、単位形状の大きさ）とする．
というような２つの方法が考えられる。
【００２５】
また、図１，図２，図３において、グリッド電極２のフランジ面２−２は本発明の必須要件ではない。すなわち、フランジ面２−２がない場合であっても、グリッド電極２の格子窓２Ｈを通過する電子の量が増えるので、トータル電流に対するアノード電流ＩＡの比率が高くなり、電流分配率は向上する。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように本発明によれば、グリッドメッシュ部に対向するカソード電極の導体基板の領域内の導体基板に複数の穴およびこれらの穴をつなぐ繋部を形成し、この複数の穴が形成された導体基板の繋部の周囲を電子放出源で覆うようにしたので、電子放出源のエッジ部分（カソード電極の導体基板に形成された複数の穴の角部）から斜め方向により多くの電子が放出されるようになり、また繋部の側面や下面に設けられた電子放出源からも電子が放出され、グリッド電極に向かうので、グリッド電極の格子窓を通過する電子の量が増え、トータル電流に対するアノード電流の比率が高まり、電流分配率を向上させることができるようになる。
【００２８】
この電流分配率の向上により、グリッド電流を少なくし、省電力化を促進することが可能となる。また、グリッド電圧を低くすることが可能となり、駆動電圧を低くし、材料、点灯装置などのコストダウンを図ることが可能となる。また、カソード電極とグリッド電極とのギャップのバラツキに対してＩ−Ｖ特性の変化が小さくなり、歩留まりの向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の説明に入る前の参考例（参考例１）を示す電子管におけるカソード電極とグリッド電極の電極構造を示す図である。
【図２】本発明に係る電子管におけるカソード電極とグリッド電極の電極構造の一実施の形態（実施の形態１）を示す図である。
【図３】本発明に係る電子管におけるカソード電極とグリッド電極の電極構造の他の実施の形態（実施の形態２）を示す図である。
【図４】カソードメッシュにおけるスルーホールの孔形状を六角形とした場合のグリッドメッシュの格子窓との重なり状況を示す平面図である。
【図５】カソード電極とグリッド電極とを備えた電子管の概略構成を示す図である。
【図６】従来の電子管におけるカソード電極とグリッド電極の電極構造を示す図である。
【符号の説明】
１…カソード電極、１−１…基板（導体基板）、１−２…電子放出源、１−３…カソードメッシュ、１Ｈ…スルーホール、１Ｊ…繋部、２…グリッド電極、２−１…グリッドメッシュ、２−２…フランジ面、２Ｈ…格子窓、２Ｊ…繋部、３…アノード電極、４…外囲器、５…金属パーツ（導体板）。

Claims

外囲器内にカソード電極と、このカソード電極に対向し格子状に形成されたグリッドメッシュ部を有するグリッド電極と、このグリッド電極をはさんで前記カソード電極と対向するアノード電極とを収容した電子管において、
前記カソード電極は、
前記グリッド電極と略平行に配置された導体基板と、
この導体基板の前記グリッドメッシュ部に対向する領域内において前記導体基板に形成された複数の穴およびこれらの穴をつなぐ繋部と、
前記導体基板の前記領域内において前記複数の穴が形成された導体基板の前記繋部の周囲を覆う電子放出源と
を有することを特徴とする電子管。
請求項１に記載された電子管において、
前記カソード電極は、
さらに前記導体基板上に設けられ前記電子放出源よりも厚く前記電子放出源を囲む導体板
を有することを特徴とする電子管。
請求項１又は請求項２に記載された電子管において、
前記複数の穴によって形成される前記電子放出源のパターンと前記グリッドメッシュ部の格子パターンとが重なり合う面積を少なくしたことを特徴とする電子管。