JPH09204880A - Electron gun and cathode ray tube using the same - Google Patents
Electron gun and cathode ray tube using the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームを蛍光
面上に収束して発光させ、その電子ビームを偏向走査し
画像表示を行うブラウン管に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cathode ray tube for converging an electron beam on a fluorescent screen to emit light, and deflecting and scanning the electron beam to display an image.
【0002】[0002]
【従来の技術】ブラウン管は、陰極から電子ビームを放
射させ、その電子ビームを電界や磁界を用いた主レンズ
で蛍光面に収束させることにより発光点を得るものであ
り、さらに磁界等により蛍光面の全面に偏向走査するこ
とにより、文字や画像を表示するデバイスである。電子
銃は、電子ビームを発生し、蛍光面に収束させる機能を
担うが、これに関しては、例えば、アドバンセス イン
エレクトロニクス アンド フィジックス,サプリメ
ント3,ナローアングル エレクトロンガンズアンド
カソードレイ チューブ(Advances in Electronics an
d ElectronPhysics,suppl.3,Narrow Angle Electron
Guns and Cathode Ray Tubes,ACADEMIC PRESS 1968)
に詳しく記載されている。2. Description of the Related Art A cathode ray tube emits an electron beam from a cathode and focuses the electron beam on a fluorescent screen by a main lens using an electric field or a magnetic field to obtain a light emitting point. Is a device that displays characters and images by deflecting and scanning the entire surface of the. The electron gun has a function of generating an electron beam and converging it on the phosphor screen. For this purpose, for example, Advanced in Electronics and Physics, Supplement 3, Narrow Angle Electron Guns and
Cathode ray tube (Advances in Electronics an
d ElectronPhysics , suppl.3 , Narrow Angle Electron
Guns and Cathode Ray Tubes, ACADEMIC PRESS 1968)
Is described in detail.
【0003】電子の発生源である陰極には、酸化物陰極
が、現在最も広く用いられている。これはバリウムを主
体とする酸化物を還元剤を含んだニッケル基体に塗布し
たものである。これに関しては、ジ オキサイド コー
テド カソード,ボリューム1−2(The Oxide−coated
Cathode,Vol.1−2,CHAPMAN & HALL,Ltd.,1951)に
記載されている。An oxide cathode is most widely used at present as a cathode which is a source of electrons. This is a nickel base containing a reducing agent coated with an oxide mainly composed of barium. Regarding this, dioxide coated cathode, Volume 1-2 (The Oxide-coated
Cathode, Vol.1-2, CHAPMAN & HALL, Ltd., 1951).
【0004】また、近年、酸化物陰極に代わり含浸形陰
極も用いられている。これはバリウムを主体とする酸化
物をタングステンの多孔質体に含ませたものであり、こ
れに関しては、アイ・イー・イー プロシーディング
128巻 パート1 ナンバー1 19〜32頁(IEE P
roc.,Vol.128,Pt1,No.1(1981)19−32)に記載されて
いる。これらの陰極は共にバリウムを用いた熱陰極であ
り、酸化物陰極はおよそ750℃に、含浸形陰極はおよ
そ1000℃に加熱して用いられる。In recent years, impregnated cathodes have been used instead of oxide cathodes. This is an oxide mainly composed of barium contained in a porous material of tungsten.
Volume 128 Part 1 Number 1 Pages 19-32 (IEE P
roc., Vol. 128, Pt1, No. 1 (1981) 19-32). Both of these cathodes are hot cathodes using barium, and the oxide cathode is heated to about 750 ° C. and the impregnated cathode is heated to about 1000 ° C. before use.
【0005】ところで、バリウムは陰極を加熱すること
により徐々に蒸発し、電子銃の電極に付着し、その付着
部分から電子放出を起こすことがある。これより発生し
た電子は画像表示を行うための本来の電子ビームの軌道
とは異なるため、蛍光面の本来の輝点とは異なる位置を
発光させる。これにより、ブラウン管の表示品質を劣化
させることがある。By the way, barium may gradually evaporate by heating the cathode, adhere to the electrode of the electron gun, and emit electrons from the adhered portion. Since the electrons generated from this are different from the original trajectory of the electron beam for displaying an image, they are emitted at a position different from the original bright spot of the phosphor screen. This may deteriorate the display quality of the CRT.
【0006】この不要な電子放出はバリウムの電子銃電
極への付着が直接の原因であるが、バリウムは、ブラウ
ン管に必要な単位平方センチあたり数アンペアの電子放
出を1000℃以下の温度で可能とする熱陰極には必要
不可欠な物質である。バリウムを用いる熱陰極以外の可
能性は、微細な複数の電界放出ティップをミクロン間隔
で集積したフィールド・エミッタ・アレイ(Field Emit
ter Arrays)がある。これを用いることができれは、電
子銃の電極へのバリウム被着はなくなり、上述の問題は
起こらない。フィールド・エミッタ・アレイに関して
は、例えばアプリケーションズ オブ サーフェイス
サイエンス 16巻 277〜291頁1983年(Ap
plications of Surface Science 16(1983)277−291)に
記載があり、室温にて単位平方センチあたり数アンペア
の電子放出を可能とするものである。This unnecessary electron emission is directly caused by the attachment of barium to the electron gun electrode, but barium enables electron emission of several amperes per square centimeter required for a cathode ray tube at a temperature of 1000 ° C. or less. It is an indispensable substance for hot cathodes. Other than hot cathodes using barium, there is a field emitter array (Field Emit Array) in which minute field emission tips are integrated at micron intervals.
ter Arrays). If this can be used, the barium deposition on the electrodes of the electron gun is eliminated, and the above-mentioned problem does not occur. For field emitter arrays, for example, Applications
Science 16: 277-291 1983 (Ap
Replications of Surface Science 16 (1983) 277-291), which enables electron emission of several amperes per square centimeter at room temperature.
【0007】ブラウン管は広くテレビ放送から、計算機
端末,各種表示装置に用いられるため、その動作方式や
内部構成はほとんど均一化され、互換性を重視し、安価
に製造できるように設計されている。従って、フィール
ド・エミッタ・アレイを酸化物陰極や含浸形陰極に代え
て用いる場合も、他の電子銃の設計等の変更が不要であ
ることが望ましい。Since CRTs are widely used in television broadcasting, computer terminals, and various display devices, their operating systems and internal configurations are almost uniform, and compatibility is emphasized, and they are designed to be manufactured at low cost. Therefore, even when the field emitter array is used in place of the oxide cathode or the impregnated cathode, it is desirable that the change in the design of other electron guns is unnecessary.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はブラウ
ン管用の電子銃において、陰極部分以外の電子銃部分や
他部品の設計を変更することなく、従来の熱陰極に代え
てフィールド・エミッタ・アレイを用いることを課題と
する。その結果として表示品質の良好なブラウン管を、
大幅な価格上昇を招くことなく提供することにある。An object of the present invention is to replace a conventional hot cathode with a field emitter in an electron gun for a cathode ray tube without changing the design of the electron gun other than the cathode and other parts. The challenge is to use arrays. As a result, a CRT with good display quality,
It is to provide it without causing a significant price increase.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題は、フィールド
・エミッタ・アレイの引き出し電極である上部電極を、
陰極側から数えて第一の電極に接するように組立て、こ
のときフィールド・エミッタ・アレイの上部電極の面は
凹形状とし、その凹形上部と凹形底部の段差を50μか
ら200μとし、凹型底部の範囲が第一電極の開口の範
囲より大となるようにすればよい。[Means for Solving the Problems] The above-mentioned problem is to provide an upper electrode, which is an extraction electrode of a field emitter array,
Assembled so as to be in contact with the first electrode counting from the cathode side. At this time, the surface of the upper electrode of the field emitter array has a concave shape, and the step difference between the concave upper portion and the concave bottom portion is 50 μ to 200 μ, and the concave bottom portion is formed. The range may be larger than the range of the opening of the first electrode.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】図1に本発明のブラウン管用電子
銃の一実施例の構成を示し、図4の従来例と比較する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the electron gun for cathode ray tubes of the present invention, which will be compared with the conventional example of FIG.
【0011】図4に示す従来電子銃は、陰極に酸化物陰
極20を用いるものであり、陰極には加熱のためのヒー
タ21を具備している。電子銃の電極は陰極側から蛍光
面に向かって順に第一電極1,第二電極2があり、陰極
20と第一電極1及び第二電極2までを三極部と呼ぶ。
三極部は、陰極から電子ビーム106を引き出し、それ
を主レンズに導く。主レンズは、電子ビームを蛍光面に
収束させるが、静電レンズ方式を用いる場合、第三電極
3から数枚の電極で構成される。一般に、第一電極1は
0V、第二電極2は500〜1000V程度に設定さ
れ、陰極を0V〜数十Vにドライブすることにより、電
子ビームの電流を調整する。The conventional electron gun shown in FIG. 4 uses an oxide cathode 20 as a cathode, and the cathode is equipped with a heater 21 for heating. The electrodes of the electron gun have a first electrode 1 and a second electrode 2 in this order from the cathode side toward the phosphor screen, and the cathode 20, the first electrode 1 and the second electrode 2 are called a triode.
The triode extracts the electron beam 106 from the cathode and guides it to the main lens. The main lens focuses the electron beam on the phosphor screen, but when the electrostatic lens method is used, it is composed of several electrodes from the third electrode 3. Generally, the first electrode 1 is set to 0 V and the second electrode 2 is set to about 500 to 1000 V, and the current of the electron beam is adjusted by driving the cathode to 0 V to several tens of V.
【0012】従来電子銃の陰極の電子放出面24Aは第
一電極1の陰極側の面1Aより、50μ〜200μにな
るように離して固定されている。電子ビームは上述の三
極部の電位関係および位置関係により、第一電極1と第
二電極2の間で交点を結ぶが、これをクロスオーバ5と
呼ぶ。主レンズはこのクロスオーバ5を仮想的な光源と
して、これを蛍光面上に結像するように設計されてい
る。電子軌道がクロスオーバ5を作るには、陰極の電子
放出面24Aと第一電極1が前述のように一定間隔を保
持する必要がある。The electron emission surface 24A of the cathode of the conventional electron gun is fixed to be separated from the cathode-side surface 1A of the first electrode 1 by 50 to 200 μm. The electron beam connects the intersections between the first electrode 1 and the second electrode 2 due to the above-mentioned potential relationship and positional relationship of the three poles, which is called a crossover 5. The main lens is designed to form an image on the fluorescent screen by using the crossover 5 as a virtual light source. In order for the electron trajectories to form the crossover 5, it is necessary for the electron emission surface 24A of the cathode and the first electrode 1 to maintain a constant distance as described above.
【0013】図1に示す本発明の電子銃では、陰極にフ
ィールド・エミッタ・アレイ10を用いている。フィー
ルド・エミッタ・アレイ10の構成は図2に示すが、こ
れは複数の電界放出ティップ14を電気的につなぐ下部
電極11と、絶縁層12と、電界放出ティップ14との
間に電界放出を生じさせるための上部電極13から構成
される。一般には、上部電極13は電界ティップ部分に
微細な穴があいた平坦面であるが、本発明の電子銃で
は、上部電極13は凹形状をしており、電界放出ティッ
プがある中央部分13B(凹形底部)が第一電極に対し
遠位置になっている。そして、外周部13A(凹形上
部)で、上部電極は第一電極1に接しており、上部電極
13は第一電極1と同電位となる。In the electron gun of the present invention shown in FIG. 1, a field emitter array 10 is used for the cathode. The structure of the field emitter array 10 is shown in FIG. 2, which causes field emission between the lower electrode 11 electrically connecting the plurality of field emission tips 14, the insulating layer 12, and the field emission tips 14. It is composed of an upper electrode 13 for effecting. Generally, the upper electrode 13 is a flat surface having fine holes in the electric field tip portion, but in the electron gun of the present invention, the upper electrode 13 has a concave shape, and the central portion 13B (concave portion) having the field emission tip is formed. The bottom of the shape is located far from the first electrode. The upper electrode is in contact with the first electrode 1 at the outer peripheral portion 13A (upper concave portion), and the upper electrode 13 has the same potential as the first electrode 1.
【0014】陰極部分10以外のブラウン管電子銃の構
成は従来と全く同じであり、電極電位も同じである。但
し、本発明では陰極のドライブは下部電極11の電圧に
より行う。この場合、下部電極には0Vからマイナス数
十Vの電圧を印加する。下部電極の電圧をマイナスとす
ることにより、電界放出ティップ14から電子が放出
し、その仮想的な陰極面となる上部電極の中央部13B
は、第一電極1の陰極側の面1Aから離れており、電子
軌道は従来電子銃と同じくクロスオーバを作ることがで
きる。The structure of the cathode ray tube electron gun other than the cathode portion 10 is exactly the same as the conventional one, and the electrode potential is also the same. However, in the present invention, the drive of the cathode is performed by the voltage of the lower electrode 11. In this case, a voltage of 0V to minus tens of volts is applied to the lower electrode. By making the voltage of the lower electrode negative, electrons are emitted from the field emission tip 14 and the central portion 13B of the upper electrode, which serves as a virtual cathode surface of the electron, is emitted.
Is separated from the cathode-side surface 1A of the first electrode 1, and the electron trajectory can form a crossover as in the conventional electron gun.
【0015】このように、フィールド・エミッタ・アレ
イ10の上部電極13を凹形状とすることにより、陰極
部分以外のブラウン管電子銃の構成および電圧をそのま
まに用いることができる。ここで、上部電極の中央部1
3B(凹形底部)と第一電極の陰極側の面1Aとの距離
は、クロスオーバ5が第一電極1と第二電極2の間に結
ばれるように、従来電子銃における酸化物陰極20と第
一電極1の距離と同程度にする必要がある。その距離
は、50μ〜200μである。また、中央部分13B
(凹形底部)の範囲は、従来の電子銃の電界分布と同一
にするにはできるだけ広いほうがよいが、実質的には第
一電極1の開口1Bと同一か又はそれより広ければよ
い。By thus forming the upper electrode 13 of the field emitter array 10 in a concave shape, the structure and voltage of the cathode ray tube electron gun other than the cathode portion can be used as they are. Here, the central part 1 of the upper electrode
The distance between 3B (concave bottom) and the cathode-side surface 1A of the first electrode is such that the crossover 5 is connected between the first electrode 1 and the second electrode 2 so that the oxide cathode 20 in the conventional electron gun is And the distance between the first electrode 1 and the first electrode 1. The distance is 50 μ to 200 μ. Also, the central portion 13B
The range of the (concave bottom portion) should be as wide as possible so as to be the same as the electric field distribution of the conventional electron gun, but it may be substantially the same as or wider than the opening 1B of the first electrode 1.
【0016】図3は、上述の実施例の電子銃を用いたブ
ラウン管100である。フィールド・エミッタ・アレイ
10から放出した電子106は、電子銃の電極102に
より蛍光面104上に収束される。このとき、電子ビー
ム106は偏向コイル103により蛍光面全面に走査さ
れる。フィールド・エミッタ・アレイ10,電子銃電極
102,蛍光面104はガラス容器105の中に真空に
保持されている。フィールド・エミッタ・アレイ10を
用いたブラウン管100は、本来の陰極以外からの不要
な電子放出はなく、それによる表示品質の劣化は生じな
い。また、上述の実施例の電子銃の場合、陰極部分以外
の設計変更はなく、従来同様の生産効率が期待でき、価
格の大幅上昇を招くことはない。FIG. 3 shows a cathode ray tube 100 using the electron gun of the above embodiment. The electrons 106 emitted from the field emitter array 10 are focused on the fluorescent screen 104 by the electrode 102 of the electron gun. At this time, the electron beam 106 is scanned by the deflection coil 103 over the entire phosphor screen. The field emitter array 10, the electron gun electrode 102, and the fluorescent screen 104 are held in a glass container 105 in a vacuum. The cathode ray tube 100 using the field emitter array 10 has no unnecessary electron emission from other than the original cathode, and does not cause deterioration of display quality. Further, in the case of the electron gun of the above-described embodiment, there is no design change except for the cathode portion, the same production efficiency as in the past can be expected, and the price is not significantly increased.
【0017】[0017]
【発明の効果】本発明によれば、陰極としてフィールド
・エミッタ・アレイを設計の大幅な変更なく用いること
ができ、電子銃電極からの不要電子放出がなく、表示品
質の良好なブラウン管を価格の大幅上昇を招くことなく
生産できる。According to the present invention, a field emitter array can be used as a cathode without a significant change in design, and unnecessary electron emission from an electron gun electrode is prevented, and a CRT having a good display quality can be manufactured at a low price. It can be produced without causing a significant rise.
【図1】本発明の一実施例の電子銃の実施例の断面図。FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of an electron gun according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の電子銃に用いるフィールド・エミッタ
・アレイ部の部分断面斜視図。FIG. 2 is a partial sectional perspective view of a field emitter array portion used in the electron gun of the present invention.
【図3】本発明の一実施例のブラウン管の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a cathode ray tube according to an embodiment of the present invention.
【図4】電子銃の従来例の断面図。FIG. 4 is a sectional view of a conventional example of an electron gun.
1,2,3…第1,第2,第3電極、5…クロスオー
バ、10…フィールド・エミッタ・アレイ、11…下部
電極、12…絶縁層、13…凹形状の上部電極、14…
電界放出ティップ、106…電子ビーム。1, 2, 3 ... First, second, third electrodes, 5 ... Crossover, 10 ... Field emitter array, 11 ... Lower electrode, 12 ... Insulating layer, 13 ... Recessed upper electrode, 14 ...
Field emission tip, 106 ... Electron beam.
フロントページの続き (72)発明者 松▲崎▼ 尚子 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 山田 絵実子 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内Front page continuation (72) Inventor Matsu ▲ Saki ▼ Naoko 3300 Hayano, Mobara-shi, Chiba Electronic device division, Hitachi, Ltd. (72) Emiko Yamada 3300 Hayano, Mobara, Chiba Hitachi, Ltd. Electronic device business Department
Claims (3)
ビームを収束させる主レンズ部で構成され、前記三極部
は陰極と二枚の電極で構成され、前記二枚の電極は前記
陰極からの電子ビームが通過する開口を有し、前記陰極
側より数えて第一の電極は、第二の電極に比較して低い
電位であるブラウン管用の電子銃において、前記陰極は
微細な複数の電界放出ティップを平面上に配置したもの
であり、複数の前記電界放出ティップを電気的に接続す
る下部電極と、複数の前記電界放出ティップから同時に
電界電子放出を行わせるために電界を生じるための上部
電極と、前記下部電極と前記上部電極を電気的に隔絶す
る絶縁体層とから構成されるフィールド・エミッタ・ア
レイであり、前記フィールド・エミッタ・アレイの上部
電極の電極面は、前記電界放出ティップが存在する電子
放出領域を含む電極面が、前記電子放出領域の外周部に
位置する非電子放出領域の電極面に比較して、前記第一
電極から遠位置となるように凹形状であり、前記上部電
極の前記非電子放出領域の少なくとも一部が前記第一電
極に接するよう構成されていることを特徴とする電子
銃。1. A triode part for generating an electron beam and a main lens part for converging the electron beam. The triode part is composed of a cathode and two electrodes. In an electron gun for a cathode ray tube, which has an opening through which an electron beam from the cathode passes, the first electrode counting from the cathode side has a lower potential than the second electrode, the cathode is a plurality of fine ones. Field emission tips are arranged on a plane, and a lower electrode for electrically connecting the plurality of field emission tips and a plurality of the field emission tips simultaneously generate an electric field to cause field electron emission. A field emitter array comprising an upper electrode of, and an insulating layer electrically isolating the lower electrode and the upper electrode, wherein the electrode surface of the upper electrode of the field emitter array is The electrode surface including the electron emission region in which the field emission tip is present is recessed so as to be far from the first electrode as compared with the electrode surface of the non-electron emission region located in the outer peripheral portion of the electron emission region. An electron gun having a shape and being configured such that at least a part of the non-electron emission region of the upper electrode is in contact with the first electrode.
ールド・エミッタ・アレイの前記上部電極の、前記電子
放出領域を含む電極面である凹形底部と前記非電子放出
領域の電極面である凹形上部の面の高さ位置の差は、5
0μから200μの範囲であり、前記凹形底部の範囲の
大きさが、前記第一電極の前記開口部分の範囲より大で
ある電子銃。2. The concave bottom portion, which is an electrode surface including the electron emission region, of the upper electrode of the concave field emitter array, and the electrode surface of the non-electron emission region according to claim 1. The difference in height position of the concave upper surface is 5
An electron gun having a range of 0 μ to 200 μ, and a size of a range of the concave bottom portion is larger than a range of the opening portion of the first electrode.
ン管。3. A cathode ray tube using the electron gun according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1066996A JPH09204880A (en) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | Electron gun and cathode ray tube using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1066996A JPH09204880A (en) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | Electron gun and cathode ray tube using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09204880A true JPH09204880A (en) | 1997-08-05 |
Family
ID=11756662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1066996A Pending JPH09204880A (en) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | Electron gun and cathode ray tube using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09204880A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6380700B1 (en) | 1999-04-06 | 2002-04-30 | Nec Corporation | Electric discharge processing method for an electron tube using a field emission cold cathode device |
US6794822B2 (en) | 2001-11-13 | 2004-09-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Field emission electron source, electron gun and cathode ray tube device using the same |
US6943489B2 (en) | 2002-04-25 | 2005-09-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | High resolution CRT device comprising a cold cathode electron gun |
CN1331180C (en) * | 2002-09-20 | 2007-08-08 | 住友电气工业株式会社 | Electronic tansmitting element |
US7365481B2 (en) | 2001-12-10 | 2008-04-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Field emission device with change in emission property |
-
1996
- 1996-01-25 JP JP1066996A patent/JPH09204880A/en active Pending
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