JPH03276541A - 電子銃 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は平板型表示装置の画素に用いられる電子銃に
関する。

〔従来の技術〕

第５図は従来の電子銃が用いられたＣ　ＲＴ　（Ｃａｔ
ｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）を示す構造図である。Ｃ
ＲＴは、電子銃及び集束系が格納されるネック部１００
、ネック部１００から出力された偏向電子ビームが走行
するファンネル部２００及び蛍光面が取り付けられ、電
子ビーム照射による発光によって画像を表示するパネル
部３００から構成される。ネック部１００．ファンネル
部２００及びパネル部３００は互いに封着され、内部は
高真空に保たれている。

ネック部１００は、ヒーター１０１、傍熱型電子銃（熱
カソード）１０２．円筒型引き出し電極１０３、パイポ
テンシャル型静電レンズ１０４及び電磁偏向器（偏向コ
イル）１０５より成る。ヒータ１０１にＩＡ以下のヒー
ター電流を流し、その輻射熱によって電子銃１０２を間
接的に加熱し、かつ円筒型引き出し電極１０３に１０Ｋ
Ｖ程度の引き出し電圧を印加する。すると電子銃１０２
の先端から電子ビーム１が放出される。電子ビーム１の
ビーム電流はヒーター１０１のヒーター電流と円筒型引
き出し電極１０３の引き出し電圧により制御される。電
子ビーム１はパイポテンシャル型静電レンズ１０４によ
って集束され、電磁偏向器１０５により広角に偏向され
る。図においてはＩｌｌの方向（例えばＸ方向）のみの
偏向器しか表示されていないが、実際には第２の方向（
例えばＹ方向）の偏向器も取り付けられている。電磁偏
向器１０５により偏向された電子ビーム１はファンネル
部２００を走行し、パネル部３００に達する。ファンネ
ル部２００には高電圧印加に伴うサージ電流の低減のた
め、またシールド効果を得るため、外部導電膜２０１及
び内部導電膜２０２が形成されている。また、所定の電
子ビームエネルギーを得るための給電点として、アノー
ドコンタクト２０３が取り付けられている。

パネル部３００は、メタルバック層３０１．蛍光面３０
２及びＣＲＴパネル３０３より成る。蛍光面３０２は沈
降法などを用いてＣＲＴパネル３０３の内面に形成され
る。メタルバック層３０１は蛍光面３０２の内面に電子
の透過性のよいアルミニウムなどを蒸着することにより
形成される。

メタルバック層３０１は蛍光面３０２からの電子銃１０
２側への発光低減、蛍光面３０２の電位の安定化及び蛍
光面３０２のビーム焼は防止等の働きをする。偏向器１
０５に与えられる外部信号に応じて電子ビーム１の方向
が制御され、ヒーター１０１のヒーター電流と同筒型引
き出し電極１０３の引き出し電圧を変化させることで電
子ビーム１のビーム電流量を制御する。このようにして
、方向及びビーム電流量が制御された電子ビーム１が蛍
光面３０２に照射され、蛍光面３０２が発光し、画像が
表示される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のＣＲＴは以上のようにヒータ１０１．傍熱型電子
銃１０２９円筒型引き出し電極１０３゜パイポテンシャ
ル型静電レンズ１０４．電磁偏向器１０５等が個々別々
に組み上げら−れているので、各部品の大きさから考え
てセンナメートルオーダーでしか薄型化ができないとい
う問題点があった。

また、１組の電子銃１０２で全画素範囲をカバーしてい
るので、奥行きを一定に保ち画面を大きくすると必然的
に電子ビーム１の最大偏向角度を大きくしなければなら
ず、あまり該角度を大きくすると画面の周辺部はどラス
ター歪みや焦点ぼけが大きくなるため、画面の大きさに
応じた奥行き（例えば１４インチ型ＣＲＴで２０ｃｍ以
上）を確保しなければならないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、薄型でかつ大画面の平板型表示装置の実現を
可能にする電子銃を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る電子銃は、導体あるいは半導体より成る
支持基板と、前記支持基板上に設置され、導体あるいは
半導体より成る錐形の電子ビーム放出用小片と、前記電
子ビーム放出用小片を囲むように前記支持基板上に形成
された第１の絶縁層と、前記電子ビーム放出用小片の先
端周辺付近を囲むように前記第１の絶縁層上に形成され
、前記電子ビーム放出用小片の先端から電子ビームを引
き出すための引き出し電極と、前記引き出し電極を覆う
ように形成された第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上
に形成され、前記電子ビーム放出用小片の先端から引き
出された電子ビームを偏向するための偏向電極を備えて
いる。

〔作用〕

この発明に係る電子銃はＬＳＩウェハプロセスにより極
めて薄型に製造することができ、しかもこの電子銃をマ
トリクス状に配列すれば画面の大きさを大きくできる。

〔実施例〕

第１図（ａ）はこの発明に係る電子銃の平面図、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。導
体あるいは半導体より成る円錐形の電子ビーム放出用カ
ソード２が１、導体あるいは半導体より成る支持基板３
上に形成されている。第１の絶縁層６が電子ビーム放出
用カソード２の周辺を囲むように支持基板３上に形成さ
れている。第１の絶縁層６は後に述べる引き出し電極４
及び引き出し電極４に電圧を供給するための引き出し電
圧給電ライン５と支持基板３とを電気的に絶縁する役目
をする。なお引き出し電圧給電ライン５のうち電子ビー
ム放出用カソード２周辺部分が引き出し電極４となる。

引き出し電極４は電子ビーム放出用カソード２の先端周
辺を囲むように第１の絶縁層６上に形成され、電子ビー
ム放出用カソード２の先端から電子ビーム１を放出させ
る役目をする。第２の絶縁層９は引き出し電極４及び引
き出し電圧給電ライン５を覆うように形成されている。

第２の絶縁層９は後に述べるＸ軸周偏向電極７及びＸ軸
周偏向電極７に電圧を供給するためのＸ軸周偏向電圧給
電ライン８と引き出し電極４及び引き出し電圧給電ライ
ン５とを電気的に絶縁する役目をする。なおＸ軸周偏向
電圧給電ライン８のうち電子ビーム放出用カソード２周
辺部分がＸ軸周偏向電極７となる。

第２の絶縁層９上には電子ビーム１をＸ軸方向に偏向す
るためのＸ軸周偏向電極７及び該電極に電圧を供給する
ためＸ軸周偏向電圧給電ライン８が形成されている。第
３の絶縁層１２がＸ軸周偏向電極７及びＸ軸周偏向電圧
給電ライン８を覆うように形成されている。第３の絶縁
層１２は後に述べるＹ軸周偏向電極１０及び該電極に電
圧を供給するＹ軸周偏向電圧給電ライン１１とＸ軸周偏
向電極７及びＸ軸周偏向電圧給電ライン８とを電気的に
絶縁する役目をする。なおＹ軸周偏向電圧給電ライン１
１のうち電子ビーム放出用カソード２周辺部分がＹ軸周
偏向電極１０となる。第３の絶縁層１２上には電子ビー
ム１をＹ軸方向に偏向するためのＹ軸周偏向電極１０及
び該電極に電圧を供給するためのＹ軸周偏向電圧給電ラ
イン１１が形成されている。なお、第１図（ａ）のＡ−
Ａ線での断面ではＹ軸周偏向電極１０及びＹ軸周偏向電
圧給電ライン１１は表われないが構造を明確にするため
これを第１図（ｂ）では点線で示している。

電子ビーム放出用カソード２と支持基板３は同一材質で
も、異なった材質でもよい。例えばいずれの材質もＳｉ
である場合、第２Ａ図〜第２夏図に示すようなＬＳＩウ
ェハプロセス技術を用いて電子銃が形成される。

５ｉ（１１１）基板３ａ上に厚さ１μｍ程度のＳ　ｉｏ
　２膜３０を堆積させ（第２Ａ図）、リソグラフィ及び
エツチングプロセスを用い直径数μｍの円形パターン３
０ａを形成する（第２Ｂ図）。

その後、円形パターン３０ａをマスクとしてＫＯＨ溶液
等のエッチャントを用いてウェットエツチングを行うと
、Ｓｔ基板３ａのエツチング異方性により周知のように
円錐形チップである電子ビーム放出用カソード２が支持
基板３上に形成される。

その後、円形パターン３０ａをＨＦ溶液等で除去する（
第２Ｃ図）。

次に、支持基板３上に電子ビーム放出用カソード２を覆
うようにＳ　ｉＯ２より成る第１の絶縁層６を堆積させ
表面を平坦にした後、さらに第１の絶縁層６上に金属４
ａ　（Ｍｏ、Ｗ、Ａｕ、Ａ１１）を堆積させる（第２Ｄ
図）。その後選択的ドライエツチングにより引き出し電
極４を形成する（第２Ｅ図）。これと同時に引き出し電
圧給電ライン５も形成される。

次に引き出し電極４及び引き出し電圧給電ライン５を覆
うようにＳｉＯ３より成る第２の絶縁層９を堆積させ表
面を平坦にした後、さらに絶縁層９上に金属７ａ　（Ｍ
ｏ、Ｗ、Ａｕ、ＡＩ）を堆積させる（第２Ｆ図）。その
後、選択的ドライエツチングによりＸ軸周偏向電極７を
形成する。これと同時にＸ軸周偏向電圧給電ライン８も
形成される（第２Ｇ図）。

次に、Ｘ軸周偏向電極７及びＸ軸周偏向電圧給電ライン
８を覆うようにＳｉＯ２より成る第３の絶縁層１２を堆
積させ表面を平坦にした後、さらに第３の絶縁層１２上
に金属（Ｍｏ、Ｗ、Ａｕ。

ＡＩ）を堆積させ選択的ドライエツチングでパタニング
することでＹ軸周偏向電極１０及びＹ軸周偏向電圧給電
ライン１１を形成する（第２Ｈ図）。その後、電子ビー
ム放出用カソード２上に形成されている絶縁層６．９．
１２をドライエツチングにより除去し、電子ビーム１の
通路を設ける（第２■図）。以上のようにＬＳＩウニｌ
＼プロセスを用いて電子銃を形成するので非常に微細な
構造とすることができる。

次に上記のように構成された電子銃の動作について説明
する。引き出し電圧給電ライン５を通じて外部より支持
基板３と引き出し電極４の間に１００ｖ程度の電圧を印
加すると、電子ビーム放出用カソード２から電子が電界
放出されることにより電子ビーム１が得られる。電子ビ
ーム１は、Ｘ輪周偏向電圧給電ライン８から外部信号に
応じた電圧が供給されているＸ軸周偏向電極７及び、Ｙ
軸周偏向電圧給電ライン１１から外部信号に応じた電圧
が供給されているＹ軸周偏向電極１０により、外部信号
に応じて偏向される。この発明に係る電子銃は以上のよ
うに非常に微細な構造をとりつつも従来の電子銃と同様
の機能を有す。

次に前述した電子銃を用いて白黒表示平面型画像表示装
置を構成した場合について説明する。第３図（ａ）は白
黒表示平面型画像表示装置の平面図、第３図（ｂ）は第
３図（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。電子銃部１５
から発生した電子ビーム１はパネル部３００に照射され
る。パネル部３００は従来同様メタルバック層３０１．
蛍光面３０２及びＣＲＴパネル３０３より成る。ブラン
キングアパチャ２１とメタルバック層３０１間に適当な
電圧を印加することにより、静電レンズ効果か発揮され
、これにより従来のパイポテンシャル型静電レンズと同
様の機能が得られる。電子ビーム１の方向はＸ軸周偏向
電極７及びＹ軸周偏向電極１０により決定される。また
、ブランキング用電極も兼ねているＹ軸周偏向電極１０
にブランキング電圧が印加されると、電子ビーム１の方
向が変化し、電子ビーム１は電子銃部１５とパネル部３
００との間に設置されているブランキングアパチャ２１
により遮られる。なお、ＣＲＴパネル３０３と支持基板
３はＣＲＴ外枠１７により固定されている。

ＣＲＴ外枠１７は、ブランキングアパチャ２１゜蛍光面
３０２及び電子銃１５とを電気的に絶縁するために絶縁
物により構成されている。

この実施例では第３図（ａ）に示すように４×４画素を
１ブロツク１００としている。４００は画素を示してい
る。そして、１ブロツク１００内の表示は１つの電子銃
部１５で担当する。１ブロツク１００内の画素子を少な
くすると電子ビーム１の偏向角度を小さくすることがで
き、これに伴い、Ｘ軸周偏向電極７及びＹ軸周偏向電極
１０へ印加すべき偏向電圧の低下、焦点ぼけ及びラスタ
歪みの低下が図れる。

第３図（ａ）を参照して、１ブロツク１００が行方向１
列方向に配列され１個のＣＲＴが構成されている。従っ
て、ブロック数分だけ電子ビームが出ていることになる
。なお、Ｘ軸周偏向電圧給電ライン８及び引き出し電圧
給電ライン５は、行方向のブロック１００に共通してお
り、Ｙ軸周偏向電圧給電ライン１１は列方向のブロック
１００に共通している。なお、Ｘ軸周偏向電圧給電ライ
ン８及びＹ軸周偏向電圧供給ライン１１への電圧供給の
タイミングは画面表示の方式に応じて外部の制御装置に
よって調整され、行方向あるいは列方向に電子ビーム１
が走査される。

以上のように本発明に係る電子銃を白黒表示平面型画像
表示装置に適用すると、電子銃から蛍光面３０２までの
距離を従来と比較して非常に短くすることができ、ＣＲ
Ｔを超薄型にできる。また、ＣＲＴを超薄型にできるこ
とにより電子銃から蛍光面３０２までの距離を数百μｍ
程度にできる。

そのため、電子銃からの電子の所要走行距離がそれ程高
真空状態でない場合の電子の平均自由工程（気体媒質中
を電子が走行する際電子と気体粒子の衝突から次の衝突
までの間に電子が走行する距離の平均値）と同程度にな
り、電子ビーム１の走行空間を高真空に保つ必要がなく
なる。ただし、電界放出作用を用いて電子を取り出すた
め、電子ビーム放出用カソード２の先端付近を清浄に保
つ必要がある。

なお、上記実施例では電子ビーム放出用カソード２をＫ
ＯＨＯＨ溶液用いウェットエツチングにより形成したが
、支持基板３と電子ビーム放出用カソード２の材質が異
なる場合、第４Ａ図、第４Ｂ図のようにして形成するこ
とができる。つまり、支持基板３上に電子ビーム放出用
カソード２が形成されるべき領域が開口しているＳ　ｉ
Ｏ２１５５を形成し、その上よりＭＯ等の金属１６０を
蒸着させる。すると、Ｓ　ｉｏ　２１５５上に形成され
る金属１６０により前記開口部の開口が小さくなり円錐
状の電子ビーム放出用カソード２が形成される。

また、上記実施例では、この発明に係る電子銃を白黒表
示平面型画像表示装置へ応用した場合について示したが
、カラー表示平面型画像表示装置にもこの発明は適用で
きる。この場合、蛍光面３０２は、赤、青、緑を発光す
る発光体を画素単位で隣接して配置・形成する必要があ
る。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、導体あるいは半導体よ
り成る支持基板と、支持基板上に設置され、導体あるい
は半導体より成る錐形の電子ビーム放出用小片と、電子
ビーム放出用小片を囲むように支持基板上に形成された
第１の絶縁層と、電子ビーム放出用小片の先端周辺付近
を囲むように第１の絶縁層上に形成され、電子ビーム放
出用小片の先端から電子ビームを引き出すための引き出
し電極と、引き出し電極を覆うように形成された第２の
絶縁層と、第２の絶縁層上に形成され、電子ビーム放出
用小片の先端から引き出された電子ビームを偏向するた
めの偏向電極を設けたので、ＬＳＩウェハプロセスによ
り電子銃を形成することができ電子銃は非常に微細な構
成となる。その結果、該電子銃を用いれば大画面でかつ
超薄型のＣＲＴを得ること効くできるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、（ｂ）は各々この発明に係る電子銃の
平面図及び断面図、第２八図ないし第２Ｉ図はこの発明
に係る電子銃の製造工程図、第３図（ａ）（ｂ）は各々
この発明に係る電子銃を用いてＣＲＴを構成した場合の
平面図及び断面図、第４Ａ図及び第４Ｂ図は電子ビーム
放出用カソードの他の製造工程図、第５図は従来のＣＲ
Ｔを示す図である。 図において、２は電子ビーム放出用カソード、３は支持
基板、４は引き出し電極、６は第１の絶縁層、 ７はＸ軸周偏向電極、 ９は第２の絶縁層で ある。 なお、 各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体あるいは半導体より成る支持基板と、前記支
   持基板上に設置され、導体あるいは半導体より成る錐形
   の電子ビーム放出用小片と、前記電子ビーム放出用小片
   を囲むように前記支持基板上に形成された第１の絶縁層
   と、 前記電子ビーム放出用小片の先端周辺付近を囲むように
   前記第１の絶縁層上に形成され、前記電子ビーム放出用
   小片の先端から電子ビームを引き出すための引き出し電
   極と、 前記引き出し電極を覆うように形成された第２の絶縁層
   と、 前記第２の絶縁層上に形成され、前記電子ビーム放出用
   小片の先端から引き出された電子ビームを偏向するため
   の偏向電極を備えた電子銃。