JPH07147141A - 陰極線管の電子銃及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電界放出型陰極２５を用いた冷陰極型陰極線
管の良好なスポット特性を得る。 【構成】 電界放出型陰極２５はエミッタエリア２５
ａ，２５ｂ，２５ｃの近傍にアライメントマーク２６を
配設する。制御電極２７は制御孔２９ａ，２９ｂ，２９
ｃの近傍の前記アライメントマーク２６と対応した位置
にアライメント孔３０を配設する。そして、電界放出型
陰極２５上に制御電極２７を配置させ、電界放出型陰極
２５のアライメントマーク２６上に制御電極２７のアラ
イメント孔３０を位置合わして、両者の相対位置を決定
してマウントする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は陰極線管、特に導電性
基体上に多数の微小冷陰極をパターン状に形成した電界
放出型陰極を備えた陰極線管の電子銃に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カラーテレビやディスプレイ等
に使用する陰極線管１は、図４に示すように、陰極線管
バルブ２のネック３内に電子銃４を収納し、電子銃４か
ら発せられる電子ビームＬを、ファンネル５の外周に装
着した偏向ヨーク６により走査し、フェースパネル７の
内面に被着した蛍光膜８上に照射して、該パネル７の前
面に画像を形成するようにしたものである。

【０００３】ところで、上記陰極線管１の電子銃４は陰
極にヒータカソード９を用いた熱陰極タイプであり、瞬
時起動ができない、エミッタの消耗に伴い放射性が低下
し短寿命である、小型化しにくい等の問題がある。ま
た、カラーテレビの場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂ３本の電子銃
が必要であり、各電極間の位置出しが難しい等の問題が
あった。

【０００４】このため、本出願人は、図５に示すよう
に、導電性基体１０上に多数の微小冷陰極１１をパター
ン状に形成し、その微小冷陰極１１から電子を放出する
エミッタエリア１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成した電界
放出型陰極１２を製作し、これを図６に示すように、電
子銃１３に組込んで陰極線管バルブ２内に封入した冷陰
極タイプの陰極線管１４を開発した。

【０００５】上記電界放出型陰極１２の構造自体はスピ
ント（ｓｐｉｎｄｔ）型の電界放出型陰極装置として公
知のものであり、平面型ディスプレイ装置等に使用され
ているもので、例えば特開平４−２８４３２５号公報等
に開示されている。

【０００６】微小冷陰極１１は、図７に示すように、導
電性を有する、例えばＳｉ等よりなる基体１０上に、錐
体状のＷ，Ｍｏ等の高融点かつ低仕事関数の金属からな
り、尖鋭な先端形状を有する、例えば円錐状のカソード
電極１５を形成し、その周囲にＳｉＯ2 などよりなる絶
縁層１６を形成し、この絶縁層１６上にＭｏ，Ｗ，Ｃｒ
等の高融点金属からなるゲート電極１７を形成した構造
のものである。

【０００７】かかる構造の微小冷陰極１１は半導体製造
技術を用いて容易に製造されるものであり、Ｓｉ等より
なる基体１０上に順次絶縁層１６及びゲート電極１７を
形成し、これを所定パターンで窓明けし、その窓明け部
分１８の基体１０上にカソード電極１５を形成したもの
であり、ゲート電極１７はカソード電極１５の周りに開
口した窓明け部分１８の絶縁層１６上から開口部１９の
周縁にひさし状に突出させて形成され、カソード電極１
５に対する対向電極として形成されている。

【０００８】このような構造の微小冷陰極１１はゲート
電極１７とカソード電極１５間に電圧を印加すると、カ
ソード電極１５の尖った頂端に電界が集中し、この頂端
から両電極間の電位差により生じた電界強度に応じた量
の電子が矢印方向に放出される。

【０００９】すなわち、カソード電極１５を熱すること
なく電子放出ができ、ゲート電圧も数Ｖ乃至数十Ｖ程度
の低電圧で動作が可能である。そして、例えば、カソー
ド電極１５の直径を１μｍ程度の大きさとする場合、カ
ソード電極１５とゲート電極１７間にしきい値電圧に５
〜９ｖの駆動電圧を印加すると、各微小冷陰極１１より
１μＡ程度の電子が放出される。

【００１０】従って、上記冷陰極の陰極線管１４では電
界放出型陰極１２を陰極線管の陰極として必要な３００
〜５００μＡ程度の電子ビーム値が得られるように微小
冷陰極１１を数百乃至数万個と高集積度で形成してい
る。

【００１１】このように構成された冷陰極型陰極線管１
４は冷陰極タイプであり、瞬時起動や、長寿命化が達成
できる。また、上記微小冷陰極１１は半導体製造技術に
より多数個を高密度で製造でき、小型化が出来る上、図
５に示すように、基体１０上にＲ，Ｇ，Ｂ用の３つの電
界放出型陰極１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃとなるエミッタエ
リア１２ａ，１２ｂ，１２ｃを同一の基体１０上に同時
に高精度に形成することができ、カラーテレビにおける
Ｒ，Ｇ，Ｂの各電極間の相互位置を正確に位置規制して
製造することが出来る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
電界放出型陰極１２を組込んだ陰極線管１４の電子銃１
３は、基本的には通常の熱陰極型陰極線管の電子銃と同
様の構造であり、例えば図８に示すように、電界放出型
陰極１２の前方に、陰極線管バルブ２の管軸方向に沿っ
て、制御電極２０、加速電極２１、集束電極２２、最終
加速電極２３等を有し、スポット形状の電子ビームＬを
形成させる構造が採用される。そして、ファンネル５に
装着した偏向ヨーク６の偏向磁界ａで、この電子ビーム
Ｌを走査してフェースパネル７の蛍光膜上に照射して画
像を形成する。

【００１３】この場合、電界放出型陰極１２は基体１０
上に多数の微小冷陰極１１をパターン状に配設し、基体
１０上にある面積をもったエミッタエリア１２ａ，１２
ｂ，１２ｃを形成したものであるから、各エミッタエリ
ア１２ａ，１２ｂ，１２ｃから放出される電子流は可成
の広がりを持っており、熱陰極のヒータカソードのよう
に細い円形スポット状の電子ビームＬが得られない。こ
のため、電界放出型陰極１２の前方に、各エミッタエリ
ア１２ａ，１２ｂ，１２ｃに対応して電子流を通過させ
る制御孔２４ａ，２４ｂ，２４ｃを形成した制御電極２
０を配置させ、この制御電極２０に電圧を印加すること
により、制御孔２４ａ，２４ｂ，２４ｃ周りに電子レン
ズを形成して、各エミッタエリア１２ａ，１２ｂ，１２
ｃから放出される電子流を集束させるように構成してい
る。

【００１４】しかしながら、上記電界放出型陰極１２は
平板構造であり、基体１０上に形成された各エミッタエ
リア１２ａ，１２ｂ，１２ｃに制御電極２０の各制御孔
２４ａ，２４ｂ，２４ｃを所定位置に対応して位置合わ
せすることが難いものであった。このため、位置ずれを
おこした場合、制御電極２０による電子レンズの端部を
電子が通過するために歪み、正常な円形スポットの電子
ビームＬが得られず、フォーカス特性が悪くなるといっ
た問題があった。

【００１５】従って、本発明は電界放出型陰極を用いた
電子銃の組立における上記問題点に鑑みなされたもので
あり、電界放出型陰極の前方に配置され、各微小冷陰極
の電子流を集束させる制御電極を、その制御孔が電界放
出型陰極のエミッタエリアに対して所定位置に正確に位
置決めして組立でき、フォーカス特性の良好な陰極線管
の電子銃を得ることを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る陰極線管の電子銃は導電性基体上に微
小冷陰極が多数個パターン状に配設され、その微小冷陰
極から電子を放出するエミッタエリアが所定パターンに
形成された電界放出型陰極と、前記電界放出型陰極の前
方に配設され前記エミッタエリアより放出された電子を
通過させる制御孔が形成された制御電極とを具備し、前
記電界放出型陰極は導電性基体上の前記エミッタエリア
の近傍にアライメントマークが配設されると共に、前記
制御電極は前記制御孔近傍の前記アライメントマークと
対応した位置に光を通過するアライメント孔が配設さ
れ、前記アライメント孔を前記アライメントマーク上に
対向配置したことを特徴としている。また、本発明に係
る陰極線管の電子銃の組立方法は電子を放出するエミッ
タエリアが導電性基体上に所定パターンで形成された電
界放出型陰極の前方に、前記電子を通過する制御孔が形
成された制御電極をマウントする電子銃の組立方法であ
って、前記電界放出型陰極のエミッタエリアの近傍にア
ライメントマークを形成すると共に、前記制御電極の制
御孔近傍の前記アライメントマークと対応した位置にア
ライメント孔を形成し、前記アライメント孔を前記アラ
イメントマークの上方に配置させ、前記アライメント孔
を介して前記アライメントマークを位置認識することに
より両者の相対位置を合わせるようにしたことを特徴と
している。

【００１７】

【作用】電界放出型陰極は導電性基体のエミッタエリア
の近傍にアライメントマークが配設され、また、制御電
極の前記アライメントマークと対応した位置にアライメ
ント孔が配設されているから、電界放出型陰極上に被組
付けの制御電極を積層状に配置させ、アライメント孔よ
りアライメントマークを読み取る方法で、両者を正確に
位置合わせすることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１９】図１は本発明の電界放出型陰極を用いた冷
陰極型陰極線管の電子銃の組立過程を説明する側面図で
ある。

【００２０】図において、２５は被組立ての電界放出型
陰極であり、前記図５の電界放出型陰極１２と同様に、
導電性基体１０上に多数個の微小冷陰極１１をパターン
状に配設し、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの電界放出型陰極２５
Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを形成したカラー用電界放出型陰極
である。

【００２１】即ち、この電界放出型陰極２５は導電性基
体１０上に、図２に示すように、不図示の微小冷陰極１
１多数個を円形のパターン状に配設し、Ｒ，Ｇ，Ｂの電
界放出型陰極２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃとなる円形のエミ
ッタエリア２５ａ，２５ｂ，２５ｃを形成し、エミッタ
エリア２５ａ，２５ｂ，２５ｃの各微小冷陰極１１より
矢示するように電子を放出するように構成されている。
そして、導電性基体１０上のエミッタエリア２５ａ，２
５ｂ，２５ｃの近傍所定位置（同図では左右、上下４箇
所）に十字形状のアライメントマーク２６が形成されて
いる。

【００２２】尚、このアライメントマーク２６は電界放
出型陰極２５の製造時、微小冷陰極１１などの形成と共
に、エッチング法や蒸着法などの半導体製造技術を用い
て形成され、上記エミッタエリア２５ａ，２５ｂ，２５
ｃとは所定配置関係で離間して形成される。

【００２３】一方、上方に配置された２７は電界放出型
陰極２５の前方側に配置して組立られる制御電極であ
る。

【００２４】この制御電極２７は平板状金属板２８から
なり、この金属板２８の所定位置の前記電界放出型陰極
２５の各エミッタエリア２５ａ，２５ｂ，２５ｃと対向
した位置に、電子を通過する円形の制御孔２９ａ，２９
ｂ，２９ｃが配設されている。制御電極２７は所定のバ
イアス電圧が付与されることにより、上記制御孔２９
ａ，２９ｂ，２９ｃに電子レンズを形成し、各エミッタ
エリア２５ａ，２５ｂ，２５ｃより放出された電子を、
点線矢示するように集束する。そして、これらの制御孔
２９ａ，２９ｂ，２９ｃの近傍所定位置の前記アライメ
ントマーク２６と対応した位置にアライメント孔３０が
それぞれ配設されている。

【００２５】尚、これらの制御孔２９ａ，２９ｂ，２９
ｃおよびアライメント孔３０はそれぞれ上記電界放出型
陰極２５の各エミッタエリア２５ａ，２５ｂ，２５ｃお
よびアライメントマーク２６と対応した位置関係で、例
えばプレス打抜きにより正確に製造される。

【００２６】このように構成された制御電極２７は、図
１に示すように、電界放出型陰極２５上に配置され、電
界放出型陰極２５のアライメントマーク２６上にアライ
メント孔３０が位置合わせされ、両者の相対位置が決定
されてマウントされる。

【００２７】即ち、まず電界放出型陰極２５が不図示の
ステージ上に固定配置され、この上方に制御電極２７が
不図示の、例えばＸＹステージ上に配置され、アライメ
ント孔３０が電界放出型陰極２５のアライメントマーク
２６上にくるように配置される。

【００２８】そして、上方に配置された、不図示の位置
検出器よりアライメント光ｍが投射され、アライメント
マーク２６の反射光を検出し、両者の相対位置が位置合
わせされる。そして、このように位置合わせされた電界
放出型陰極２５と制御電極２７はアライメントマーク２
６およびアライメント孔３０がそれぞれエミッタエリア
２５ａ，２５ｂ，２５ｃおよび制御孔２９ａ，２９ｂ，
２９ｃに対して所定の配置関係に配置されており、従っ
て、各制御孔２９ａ，２９ｂ，２９ｃをそれぞれエミッ
タエリア２５ａ，２５ｂ，２５ｃ上に正確に位置決めし
てマウントすることができる。

【００２９】尚、上記実施例において、電界放出型陰極
２５は導電性基体１０上にＲ，Ｇ，Ｂ用に３つの電界放
出型陰極２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを形成したカラー用電
界放出型陰極を例示したが、モノクロ用の１つの陰極タ
イプのものにも同様に適用することができる。また、エ
ミッタエリア２５ａ，２５ｂ，２５ｃや制御孔２９ａ，
２９ｂ，２９ｃは円形としたが、これを矩形状や楕円形
等にして同様に適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明は電界放出型陰極
のエミッタエリア近傍位置にアライメントマークを配設
すると共に、前記陰極の前方に配設する制御電極の制御
孔近傍の前記アライメントマークと対応した位置にアラ
イメント孔を配設して、このアライメント孔を前記アラ
イメントマークに位置合わせして両者の相対位置を合わ
せるようにしたから、制御電極の制御孔を電界放出型陰
極のエミッタエリアに正確に位置合わせすることがで
き、フォーカス特性の優れた冷陰極型陰極線管を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷陰極型陰極線管の電子銃の組立過程
の要部側面図

【図２】図１の部品で電界放出型陰極の平面図

【図３】図１の部品で制御電極の平面図

【図４】従来の熱陰極型陰極線管の概略構成を示す断面
図

【図５】電界放出型陰極の概略構成を示す斜視図

【図６】電界放出型陰極を用いた冷陰極型陰極線管の概
略構成を示す断面図

【図７】図５の電界放出型陰極の微小冷陰極の断面図

【図８】図６の陰極線管の電子銃の構成例を示す側面図

【符号の説明】

10 導電性基体 11 微小冷陰極 25 電界放出型陰極 25a,25b,25c エミッタエリア 26 アライメントマーク 27 制御電極 29a,29b,29c 制御孔 30 アライメント孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性基体上に微小冷陰極が多数個パタ
   ーン状に配設され、その微小冷陰極から電子を放出する
   エミッタエリアが所定パターンに形成された電界放出型
   陰極と、前記電界放出型陰極の前方に配設され前記エミ
   ッタエリアより放出された電子を通過させる制御孔が形
   成された制御電極とを具備し、前記電界放出型陰極は導
   電性基体上の前記エミッタエリアの近傍にアライメント
   マークが配設されると共に、前記制御電極は前記制御孔
   近傍の前記アライメントマークと対応した位置に光を通
   過するアライメント孔が配設され、前記アライメント孔
   を前記アライメントマーク上に対向配置したことを特徴
   とする陰極線管の電子銃。
2. 【請求項２】 電子を放出するエミッタエリアが導電性
   基体上に所定パターンで形成された電界放出型陰極の前
   方に、前記電子を通過する制御孔が形成された制御電極
   をマウントする電子銃の組立方法であって、 前記電界放出型陰極のエミッタエリアの近傍にアライメ
   ントマークを形成すると共に、前記制御電極の制御孔近
   傍の前記アライメントマークと対応した位置にアライメ
   ント孔を形成し、前記アライメント孔を前記アライメン
   トマークの上方に配置させ、前記アライメント孔を介し
   て前記アライメントマークを位置認識することにより両
   者の相対位置を合わせるようにしたことを特徴とする陰
   極線管の電子銃の組立方法。