KR100258664B1 - 전자총 - Google Patents

Abstract

전자 빔의 집속특성의 향상을 확실하게 또한 효과적으로 그리고 조립시의 위치 조정이 비교적 간단히 되는 전자총에 관한 것으로 전자를 방출하는 캐소드(5)와 이 캐소드(5)에서 방출되는 전자를 한방향으로 유도하기 위한 전자 통과구멍(7, 9)이 설치된 복수의 그릿(6, 8)을 갖춘 전자총에 있어서, 캐소드(5)의 전자 방출면의 전자 방출 가능영역(3)을 띠 형상으로 구성하고 또한 띠형상의 영역의 짧은 변 방향의 길이를 전자 방출가능 영역을 한정시키지 아니하고 실용최대전류를 인출한 경우에 전자가 방출되는 영역의 지름의 80% 이하의 길이로 한다.

Description

전자총

본 발명은 CRT나 전자 현미경 이나 전자빔 노광장치 등에 사용되는 음극선관용의 전자총에 관한것으로 특히 전자총의 캐소드의 개량에 관한 것이다.

도 19는 일본국 특개평 7-85807호 공보에 도시된 종래의 전자총의 캐소드 근처를 확대해서 도시한 단면도이다. 도 19에 있어서 1은 히터, 2는 슬리브로, 히터(1)을 감싸듯이 형성된 몰리브덴의 원통체로 형성되는 내측 슬리브(2A)와 외측슬리브(2B)를 서로 겹쳐서 구성하고 있다. 또한 내측 슬리브(2A)는 위측(전자의 방출측)이 폐쇄되어 있고 외측 슬리브(2B)의 위측의 끝은 내측 슬리브(2A)와 같이 폐쇄되어 있으나 그 중앙에는 개구가 설치되어 있다. 3은 전자방출 가능영역, 4는 캐소드 펠렛이다.

이 종래장치에서 사용되어 있는 캐소드는 함침형 캐소드라 칭하고 있는 것이고 예를들자면 캐소드 펠렛(4)은 다공질의 텅스텐(W)의 기체에 BaO, CaO, Al₂O로 형성되는 알루미네이트 화합물을 함침해서 구성되어 있다.

또 캐소드 펠렛(4)은 내측 슬리브(2A)의 폐쇄부의 상부중앙의 표면에 고착되고 외측 슬리브(2B)의 개구부에서 캐소드 펠렛(4)이 노출된 상태로 되어 있다. 이 캐소드 펠렛(4)의 노출부에서 전자방출 가능영역(3)이 구성되어 있다. 슬리브(2)와 캐소드 펠렛(4)에서 캐소드(5)를 형성하고 있다.

캐소드(5)의 상부에는 캐소드(5)에서 이격되어 제 1 그리드(6)가 설치되어 있고 이 제 1 그리드(6)에는 제 1 그리드 전자 통과 구멍(7)이 형성되어 있다. 다시 제 1 그리드(6)의 상부에는 제 2 그리드(8)가 설치되어 있고 이 제 2 그리드(8)에는 제 2 그리드 전자 통과 구멍(9)이 형성되어 있다. 제 1 그리드(6) 및 제 2 그리드(8)는 도전판에서 형성되어 있다.

또 도 20은 종래의 전자총이 적용되고 있는 음극선관의 개략을 도시한 전체구성도이다. 도면에 있어서 10은 캐소드(5)에 마주하는 위치에 설치된 형광 스크린이다.

도면에 도시하는 바와 같이 제 2 그리드(8)의 형광 스크린(10)쪽에는 다시 제 3 그리드(11), 제 4 그리드(12), 제 5 그리드(13)가 설치되어 있다. 제 3 그리드(11), 제 4 그리드(12), 제 5 그리드(13)는 각각 도전판으로 형성되어 있고 각각 전자통과 구멍이 설치되어 있다.

또한 캐소드(5)와 복수의 그리드(6, 8, 11, 12, 13)의 각각은 지지체(도시하지 아니함)에 의해 서로 위치관계가 적당하게 되도록 고정되어 있다.

다시 제 1 그리드 전자 통과 구멍(7), 제 2 그리드 전자통과구멍(9)은 각각 동일 축위에 위치된 예를들자면 같은 지름의 원통구멍으로 형성되고 축의 연장상에 캐소드 펠렛(4)이 위치하고 있다. 캐소드 펠렛(4)은 축을 중심으로하는 영역에서 형성되어 있음과 함께 제 1 그리드 전자 통과구멍(7)보다 작은 면적을 갖추고 있다.

다음에 상기 구성의 전자총의 동작에 대해서 설명한다. 제 1 그리드(6)에는 캐소드(5) 보다 낮은 소정의 전압이 인가되고, 제 2 그리드(8)에는 캐소드(5)보다 높은 소정의 전압이 인가된다. 이와 같이 캐소드(5), 제 1 그리드(6), 제 2 그리드(8)에 적당한 전압을 인가함으로서 전자를 형광 스크린(10)쪽으로 끌어낼 수가 있다. 끌어낸 전자량, 즉 방출전류량은 캐소드(5) 또는 제 1 그리드(6)의 전압을 변조해서 조절하는 것이 보통이다. 다시 제 3 그리드(11), 제 4 그리드(12), 제 5 그리드(13)에도 소정의 전압이 인가되어 있고 캐소드(5) 및 복수의 그리드(6, 8, 11, 12, 13)가 형성하는 전계렌즈에 의해 캐소드(5)의 표면에서 방출된 전자는 집속된 상태에서 형광 스크린(10)으로 입사한다.

이와 같이 전자총의 주된 구성은 전자를 방출하는 캐소드(5)와 이 캐소드(5)에서 방출되는 전자를 일방향으로 유도하기 위한 전자통과 구멍(7, 9)이 설치된 복수의 그리드(6, 8)를 구비한다.

도 21은 캐소드(5)에서 방출된 전자의 전자 궤도를 도시하는 설명도이고 캐소드 근처에서 그 단변에 있어서 전자 궤도를 도시하고 있다. 도면에 있어서 가로축은 캐소드(5)의 전자방출면에서 전자방출쪽으로의 거리(mm)를 표시하고 세로축은 캐소드(5)의 전자 방출면에 있어서 중심축(Z)으로부터의 거리(mm)를 표시한다. 또 14는 캐소드(5)에서 방출된 전자의 전자궤도, D는 등전위선이다. 이 도면에 도시되는 바와 같이 중심축(Z)의 근처에서 방출되는 전자는 형광 스크린 쪽(도 21에서는 우쪽)에 가까운 곳에서 교차점을 가지나 중심축(Z)에서 벗어난 위치에서 방출되는 전자는 전자 방출면에서 가까운곳(도 21에서는 좌쪽)에서 교차점을 갖는다. 전자에 작용하는 힘은 등전위선의 법선방향을 향하고 있다. 캐소드(5), 제 1 그리드(6), 제 2 그리드(8)로 형성되는 전계 렌즈는 구면 렌즈에 비유할 수가 있고 전자방출면의 중심축(Z) 가까이에서 방출된 전자빔은 거의 일점에서 교차한다. 그러나 중심축(Z)에서 멀어진 곳에서 방출된 전자는 중심축으로 향하는 방향으로 강한 힘이 가해지기 때문에 중심축(Z)의 근처에서 방출된 전자 빔 보다도 전자 방출면에 가까운 곳에서 교차점을 갖게된다.

이같은 사실로서 전자방출가능영역(3)의 지름을 적게하면 중심축(Z)에서 멀리 떨어진 고에서 전자방출이 행해지는 일이 없어지므로 이 곳에서의 전자방출에 의해 생기는 말하자면 후광(halo)의 발생을 저감시킬 수가 있다. 따라서 집속 특성의 향상을 도모할 수가 있다. 이와 같이 상기 구성의 전자총은 전자 방출 가능영역(3)이 제 1 그리드 전자 통과구멍(7)보다 작은 면적으로 형성되어 있기때문에 집속특성의 향상을 도모할 수가 있다.

(발명이 해결하려고 하는 과제)

상술한 바와 같은 종래의 전자총의 제 1의 과제는 전자 방출 영역인 전자방출가능영역(3)과 제 1 그리드 전자 통과 구멍(6)과 제 2 그리드 전자 통과구멍(8)의 중심축이 일치할 필요가 있고 축맞춤의 위치 조정이 매우 어려운 것이다.

또한 종래의 전자총의 제 2의 과제는 전자방출 가능영역(3)의 면적을 무계획하게 제 1 그리드 전자 통과구멍(7)의 면적 보다 작게해도 전자 방출가능영역(3)의 면적이 제 1 그리드 전자 통과구멍(7)의 면적 보다 큰 전자총에 비교해서 집속특성의 개선이 얻어지지 아니하는 경우도 있는 사실이다.

다음에 구체적으로 상기 제 2의 과제에 대해서 설명한다. 전자방출 가능영역(3)이 전자 방출영역을 한정하지 아니할 정도로 충분히 큰 경우 전자 방출면에 있어서 전자 방출영역은 전자총에 의해서도 다르나 주로 방출 전류량에 의해 결정된다. 예를들면 전자총을 CRT에 사용한 경우 방출전량은 CRT의 용도 및 성능에 의해 실용상의 상한이 존재한다.

먼저 용도에서 유도되는 상한에 대해서 설명을 한다. 예를들면 일반적으로 디스플레이 모니터용의 CRT 로서는 최대 100cd/m²정도의 화면휘도가 필요로 하고 있다. 칼러 모니터의 경우 캐소드의 전자 방출면에서 방출된 전자는 형광 스크린의 형광체 패턴에 대응해서 전자 통과 슬릿이 설치된 관통 그릴 또는 전자 통과 구멍이 설치된 섀도우마스크에 입사하여 이 전자통과 슬릿 또는 전자 통과 구멍을 통과한 전자가 형광면에 입사한다. 전자의 입사량에 거의 비례한 광속이 형광체에서 방출되고 스크린인 형광면 유리를 통과해서 CRT의 관 밖으로 광속이 방출된다.

예를들면 한개의 기종에 대해서 생각한 경우 관통 그릴 또는 섀도우 마스크의 개공율, 형광체의 발광효율, 형광면 유리의 투과율 등은 일정하다고 생각 할 수가 있기 때문에 소정의 화면 휘도를 얻기위해 캐소드에서 방출하지 아니하면 아니되는 거의 그 최대 전류량은 한결같이 결정된다.

다음에 성능에 의한 상한에 대해서 설명을 한다. 예를들면 일반적으로 말해서 HDTV용의 CRT는 현상으로 충분한 휘도를 얻고있다고는 말 할 수 없다. 충분한 휘도를 얻기 위해서는 캐소드로부터 방출되는 전류량을 증가시키면 되는 것이나, 전류량을 증가시키면 일반적으로 전자빔의 집속성은 악화한다. HDTV에서는 고해상도의 화상을 표시하지 아니하면 아니되므로 HDTV용 CRT에서는 캐소드에서 방출된 전자를 매우 잘 집속할 필요가 있다. 이때문에 해상도를 유지하기 위해 전류량을 간단하게 증가시킬 수가 없다. 따라서 소정의화질을 얻기 위해 방출 할수가 있는 대략의 최대 전류량이 단번에 결정된다.

다음에 전자총을 사용한 어떤 기종이 실용역에 있어서 최대 휘도를 얻을 때에 필요한 최대의 전류를 실용 최대 전류라 칭한다. 실용 역에 있어서 최대휘도라 함은 상기와 같이 그 기종의 휘도로서 필요 충분한 휘도 또는 그 기종이 카다로그 등의 성능으로서 명기할 수 있는 실력값이고 비록 그 기종이 낼 수 있는 휘도일찌라도 포커스가 극단으로 저하하거나 해서 사용에 견디지 못하는 화질로 되는 휘도는 지시하지 않는 것으로 한다.

이 실용 최대 전류를 끌어낸 때에도 전자 방출 영역의 면적은 제 1 그리드 전자 통과 구멍(7)의 면적보다 큰 것은 거의 없고 제 1 그리드 전자 통과구멍(7)의 면적의 약 4분의 1정도(지름의 경우 1/2정도)인 때가 있다.

예를들면 제 1 그리드 전자 통과 구멍(7)이 지름 0.4mm정도의 원형으로 그 전자총의 실용 최대 전류를 끌어낸 경우라도 캐소드의 전자 방출면의 전자 방출 영역은 지름 0.2mm 정도인 경우가 있다. 이때에 예를들면 전자 방출 가능영역(3)을 제 1 그리드 전자 통과구멍(7)보다도 작은 지름 0.3mm의 원형으로 형성하여도 집속 특성을 향상하는 효과가 전혀 얻어지지 아니한다. 또 이때 전자방출 가능영역(3)을 예를들면 지름 0.19mm로 형성해도 전자 방출영역의 경계의 근처는 전자의 방출량이 작기 때문에 집속특성을 향상하는 큰 효과가 얻어지지 아니한다.

본 발명은 상기 제 1의 과제를 해결하기 위해 행해진 것으로 중심축을 맞추기 위한 위치조정이 필요한 종래의 전자총에 비해서 위치조정이 비교적 간단한 전자총을 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

또한 본 발명은 제 2의 과제를 해결하기 위해 행해진 것으로 집속 특성을 향상시키는 효과를 효과적이고 또한 확실하게 얻을 수가 있는 크기의 전자방출 가능영역을 갖는 전자총을 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명의 제 1의 구성에 관한 전자총은 전자를 방출하는 캐소드와 이 캐소드에서 방출되는 전자를 일방향으로 유도하기 위한 전자 통과구멍이 설치된 복수의 그리드를 갖춘 전자총에 있어서 캐소드의 전자 방출면의 전자 방출가능영역을 띠형상으로 구성시킨 것이다.

또 본 발명의 제 2의 구성에 관한 전자총은 제 1의 구성에 있어서 전자방출 가능영역을 구성하는 띠형상의 영역의 짧은 방향의 길이를 전자방출 가능영역을 한정하지 아니하고 실용 최대 전류를 인출한 경우에 전자가 방출되는 영역의 지름의 80% 이하의 길이로 한 것이다.

또 본 발명의 제 3의 구성에 관한 전자총은 전자를 방출하는 캐소드와 이 캐소드에서 방출되는 전자를 일방향으로 유도하기 위한 전자통과 구멍이 설치된 복수의 그리드를 갖춘 전자총에 있어서, 캐소드의 전자방출면의 전자방출 가능영역을 원형형상으로 구성하고 그 지름을 전자 방출 가능영역을 한정하지 아니하고 실용 최대 전류를 인출한 경우에 전자가 방출되는 영역의 지름의 80%이하의 길이로 한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 전자총의 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 사시도.

도 2는 실시형태 1에 관한 캐소드근처를 확대해서 도시하는 X-X'방향의 단면도.

도 3은 실시형태 1에 관한 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 Y-Y' 방향의 단면도.

도 4는 실시형태 1에 관해 전자방출 가능영역을 한정하지 않은 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 사시도.

도 5는 실시형태 1에 관해 이미턴스를 설명하기 위한 전자 궤도의 모식도.

도 6은 실시형태 1에 관해 이미턴스를 설명하기 위한 전자 빔의 위상을 도시하는 특성도.

도 7은 실시형태 1에 관해 전자 방출영역을 한정하지 아니하고 전자를 방출시킨때의 전자궤도를 도시하는 설명도.

도 8은 실시형태 1에 관해 전자궤도를 도시하는 설명도.

도 9는 실시형태 1에 관해 전자방출가능영역의 짧은 변의 길이와 이미턴스의 관계를 도시하는 그래프.

도 10은 실시형태 1에 관해 전자방출 가능영역의 짧은 변의 길이와 최대 변조전압의 관계를 도시하는 그래프.

도 11은 본 발명의 실시형태 2에 의한 전자총의 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 사시도.

도 12는 실시형태 2에 관해 캐소드의 전자 방출면의 요철의 크기와 이미턴스의 관계를 도시하는 그래프.

도 13은 본 발명의 실시형태 3에 의한 전자총의 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 사시도.

도 14는 본 발명의 실시형태 4에 의한 전자총의 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 사시도.

도 15는 본 발명의 실시형태 5에 의한 전자총의 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 사시도.

도 16은 실시형태 5에 관한 전자총의 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 단면도.

도 17은 실시형태 5에 관한 전자방출가능영역의 지름과 이미턴스의 관계를 도시하는 그래프.

도 18은 실시형태 5에 관한 전자방출 가능영역의 지름과 캐소드의 최대변조 전압의 관계를 도시하는 그래프.

도 19는 종래의 전자총의 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 단면도.

도 20은 종래의 전자총이 적용되고 있는 음극선관의 개략을 도시한 전체 구성도.

도 21은 종래의 전자총에 관해 캐소드로부터 방출되는 전자의 전자 궤도를 도시하는 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

3 : 전자 방출 가능영역 5 : 캐소드

6 : 제 1 그리드 7 : 제 1 그리드 전자통과구멍

8 : 제 2 그리드 9 : 제 2 그리드 전자 통과구멍

(실시형태 1)

이하 본 발명의 실시형태 1에 의한 전자총을 도면에 대해서 설명한다. 도 1은 실시형태 1에 의한 전자총의 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 사시도이다. 이 캐소드는 함침형 캐소드라 칭하는 것이고, 2는 캐소드 슬리브, 3은 전자 방출가능영역이다. 캐소드 슬리브(2)에는 띠형상, 예를들자면 가늘고 긴 장방형의 개구부가 설치되어 있고 개구부에서 캐소드 펠렛이 노출되고 전자방출 가능영역(3)을 형성하고 있다. 캐소드(5)의 형광 스크린 쪽(도 1에서는 위편)에는 제 1 그리드 전자통과 구멍(7)이 설치된 제 1 그리드(6)가 설치되어 있고 다시 형광 스크린 쪽에는 제 2 그리드 전자통과 구멍(9)이 설치된 제 2 그리드(8)가 설치되어 있다.

제 1 그리드(6) 및 제 2 그리드(8)는 도면에서는 잘라내고 도시하고 있다.

도 2는 실시형태 1에 관한 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 단면도로 도 1에 있어서 X-X' 방향의 단면을 도시하고 있다. 또 도 3은 도 1에 있어서 Y-Y' 방향의 단면도이다. X-X'방향은 표시면인 형광스크린 위에서는 수평방향에 해당하고 Y-Y'방향은 형광 스크린 위에서는 예를들면 수직방향에 해당한다. 여기에서 X-X'방향을 X방향, Y-Y' 방향을 Y방향, 캐소드(5)에서 형광 스크린으로의 전자의 방출방향을 Z방향이라 칭한다.

또한 도 2, 도 3에 있어서 캐소드(5)내부에 설치되는 히터는 생략해서 도시하고 있다.

도 2, 도 3에 있어서 2A는 내쪽 슬리브 2B는 외쪽 슬리브, 4는 캐소드 펠렛이다. 또 도시하지 아니했으나 제 2 그리드(8)의 형광스크린 쪽(도 2, 도 3에서는 위편)에는 제 3 그리드, 제 4 그리드, 제 5 그리드가 설치되어 있다. 제 1 그리드(6)에는 예를들면 지름이 0.4mm 정도의 원형의 제 1 그리드 전자 통과구멍(7)이 설치되고 제 2 그리드(8)에도 예를들면 지름이 0.4mm정도의 원형의 제 2 그리드 전자통과 구멍(9)이 설치되어 있다. 외쪽 슬리브(2B)의 개구부는 예를들면 긴 변이 1mm, 짧은변이 0.12mm의 장방형이다. 도 1에 도시한 바와 같이 원통형인 제 1 그리드 전자 통과 구멍(7)의 중심축과, 동일 원통형인 제 2 그리드 전자 통과 구멍(9)의 중심축과는 일치하고 있고 이 중심축과 장방형인 전자 방출가능영역(3)의 수평방향의 대칭축(a-a')은 직교되어 있다. 수직방향의 대칭축(b-b')과 제 1 그리드 전자 통과 구멍(7), 제 2 그리드 전자 통과 구멍(9)의 중심축은 교점을 가질 필요는 없다. 즉 짧은 방향의 위치 결정은 정밀도가 좋게 되어 있으나 긴변방향의 위치결정은 전자 통과 구멍(7, 9)에 대향하는 위치로 열려져 있으면 된다.

도 4는 전자방출 가능범위를 한정하지 아니하는 매우 일반적인 함침형 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 사시도이다. 도 1에서 도시한 바와 같이 캐소드 펠렛(4)의 노출부의 형상을 가늘고 긴 띠형상으로 하지 아니하고 캐소드(5)의 전자방출면 전체가 노출하도록 구성되어 있다. 이 경우 전자 방출 가능영역(3)은 전자 방출면의 모든 영역으로 된다.

도 4중에서 15로 표시한 점선의 영역은 이 전자총의 실용 최대 전류를 인출한 경우의 가상 최대 활성 영역이다. 전자방출 가능영역(3)에 관한 구성만을 다르도록 하여 그 밖의 부분의 전극구성이 꼭같아 전자방출면 전체에서 전자를 방출할 수 있는 전자총을 상정한다. 이 전자 총에 의해 실용 최대전류를 인출해쓸 때에 캐소드 표면에서 전자가 방출되는 영역을 가상최대 활성영역이라 칭하기로 한다. 이 경우의 가상 최대 활성영역(15)은 지름 약 0.18mm의 원형으로 된다.

또한 도 1 내지 도 3에 도시하는 구성의 전자총으로 전자 방출영역(3)은 가늘고 긴 장방형을 하고 있으나 짧은 변의 길이는 0.12mm이고 가상 최대 활성영역(15)의 지름 0.18mm의 약 67%로 하였다. 즉 캐소드의 전자 방출면에 있어서 전자의 방출이 가능한 띠형상으로 한정된 영역의 길이를 전자 방출 가능영역을 한정 하지 아니하고 실용 최대 전류를 인출한 경우에 전자가 방출되는 영역의 지름의 80%이하의 범위내의 길이로 하고 있다.

여기에서 캐소드에서 방출되는 전자의 집속특성의 평가 방법을 간단히 2가지로 설명한다.

제 1의 평가 방법은 이미 상술하였으나 교차점과 일치하고 있는 정도에 따라 판정하는 방법이다. 이것은 간이적인 방법으로 엄밀 정도에 관한 것이나 교차 점이 일치되어 있으면 있을 수록 집속 특성이 좋다할 수 있다. 예를들자면 캐소드에서 방출된 전자의 교차점이 모두 일치되어 있으면 매우 집속특성이 좋다할 수 있다.

이것은 다음과 같은 이유에 의한다. 교차점 이후의 전자의 궤도를 직선으로 조사시키면 대체적으로는 가상적으로 교차점에서 전자가 직선적으로 방출되었다고 생각할 수가 있다. 전자빔의 궤도를 생각할때에 광학으로부터의 유추가 잘 행해지나 「가상적인 전자원으로부터 직선적인 궤도에서 방출된 전자 빔을 전계렌즈로 집속해서 스크린 면위에서 가급적 작은 스포트 지름을 얻는다」는 것은 「광원에서 방출된 광을 광학렌즈로 집광해서 스크린면 위에서 가급적 작은 스포트 지름을 얻는다」는 것과 대응한다. 예를들면 일점에서 방출된 광은 최소한 근축 궤도의 광에 관해서는 다시 일점에 집광 할 수 있도록 광원이 작은편이 작은 스포트지름에 집광되기 쉽다. 꼭같이 전자원이 작은편이 작은 스포트 지름에 집광하는 것이 용이하다. 따라서 교차점이 일치하고 있으면 있을 수록 전자는 작은 전자원에서 방출되었다고 생각할 수가 있고 집속성이 좋은 전자 빔이 얻어지고 있다고 생각할 수가 있다.

제 2의 방법은 다음과 같다.

음극에서 방출되는 전자의 집속성의 평가는 이미턴스라 칭하는 수값을 사용해서 행할 수가 있다. 도 5는 전자 궤도의 모식도이고 도 5에 의해 이미턴스의 설명을 한다. 5는 캐소드이고 전자가 방출되는 일부분 밖에 도시하고 있지 않다. 도시하지 아니한 제 1 그리드의 전자통과 구멍, 제 2 그리드의 전자통과 구멍의 중심축과 일치시켜서 Z축을 설치한다.

Z축의 적당한 위치 예를들자면 제 3 그리드가 설치되어 있는 위치에 있어서 Z축에 직교하는 평면(16)을 가정한다. 이 평면(16)과 전자궤도(14)는 교차하나 이때 각각의 전자 궤도(14)예 대해서 교점이 위치와 평면으로의 입사각이 얻어진다. 각각의 전자가 입사각에서 교점에 직선적으로 입사하였다고 생각하고 캐소드 쪽으로 가상 전자 궤도선(17)을 긋는다. 가상전자 궤도선(17)은 어떤 위치에서 가장 집속하나 이 가장 집속한 위치를 가상물점위치라 칭한다. 현실적으로는 가상 물점위치에 있어서 접선이 1점에 집속되는 일은 없고 가상 물점 위치에 있어서도 어떤 작은 영역(18)을 가지고 이것이 가상물점에 해당한다.

가상물점 위치에 있어서 Z축에 직교하는 평면(19)을 생각하여 각각의 가상 전자 궤도선(17)에 대해서 Z축으로부터의 거리와 평면으로의 입사각을 얻는다. 이때 Z축(중심축)으로부터의 거리를 가로축에 입사각을 세로축으로 해서 도면을 그리면 도 6에 도시한 전자빔의 위상을 도시하는 특성도를 얻을 수가 있다. 또한 점(20)은 도 5의 각 궤도 1개 1개에 대응하고 있다. 전자궤도는 실제로는 무수히 존재하기 때문에 점은 어떤 영역(21)을 형성한다. 이 영역(21)의 면적을 이미턴스라 부른다. 이미턴스가 작은편이 확장각이 작고 가상물점이 작다는 것이고 집속성이 좋은 전자 빔이라 할 수 있다.

도 7은 전자 방출 가능영역(3)을 한정하지 아니하고 전자를 방출시킨때의 전자 궤도를 도시하는 설명도이다. 도면의 가로축은 캐소드(5)의 전자 방출면으로부터의 거리(mm)를 표시하고 세로축은 중심축으로 부터의 거리(mm)를 표시한다. 단 중심축에서 상부 절반 만이 도시하고 있다. 이 도면에서 명백한 바와 같이 중심축에서 멀어진 곳에서 방출된 전자는 캐소드(5)의 전자 방출면에 가까운 위치(도 7에서는 좌측)에서 교차되고 중심축에서 가까운 곳에서 방출된 전자는 캐소드(5)의 전자 방출면에서 먼 위치인 형광 스크린 쪽(도 7에서는 우쪽)에서 교차한다.

다음에 도 8에 본 실시형태에 있어서 전자궤도를 도시하는 설명도이고 캐소드 근처의 Y방향(수직방향)의 단면에 있어서 잔자 궤도를 도시하고 있다. 도 8에 있어서 각 전자 궤도(14)는 가상최대 활성 영역의 원의 지름 0.18mm의 범위(즉 중심축에서 0 내지 0.09mm의 범위) 보다도 작은 길이 0.12mm의 범위(즉 중심축에서 0 내지 0.06mm의 범위)에서 방출되고 있다. 이때 중심축에서 멀어진 곳에서 방출된 전자의 교차점이 형광스크린 쪽(도 8에서는 우쪽)으로 이동하고, 도 7에 비해서 전체의 전자 궤도의 교차점이 일치되는 것을 알 수 있다. 단 X방향(수평방향)에 대해서는 전자 방출가능 범위를 한정하고 있지 아니하기 때문에 X방향에 대해서는 이 경향은 생기지 아니한다.

도 9는 3개의 전자총에 있어서 전자 방출 가능영역인 장방형의 짧은 변의 길이와 이미턴스의 관계를 도시하는 그래프이다. 도면에 있어서 가로축은 전자 방출 가능영역의 짧은 변의 길이로 가상 최대활성 영역을 100으로 한때의 상대값으로 표시한다. 세로축은 이미턴스로 최대값을 100으로 한때의 상대값으로 표시한다. 3개의 곡선에 대응하는 전자총은 35.56cm(14인치), 43.18cm(17인치), 53.54cm(21인치)의 디스플레이 모니터용의 전자총에서 1개씩 선택한 것이다. 방출전류는 각각의 전자총에 대해서 실용최대 전류의 값으로 설정하였다. 실용최대 전류로 평가하는 이유는 보통 집속특성은 최대전류를 방출한 때에 가장 나빠지기 때문이다. 본 실시형태에 의한 전자총은 캐소드 전압변조, 소위 캐소드 드라이브를 사용해서 전류값을 바꾸기 때문에 전류값을 필요 최대값으로 조정하기 위해 캐소드의 전압을 변화시켰다. 도 9에서 명백한 바와 같이 장방형의 짧은 변의 길이를 작게하여도 100%에서 90%정도까지는 이미턴스에 큰 변화는 없다. 그러나 80%정도에서 급격하게 이미턴스의 값은 감소하기 시작한다. 이같은 사실로부터 효과적으로 이미턴스를 감소하기 위해서는 전자 방출 가능영역의 짧은 변의 길이를 가상최대 활성 영역의 지름의 80%이하로 할 필요가 있다.

이미턴스를 효과적으로 감소시키기 위해서 전자 방출가능영역의 짧은 변의 길이를 가상 최대 활성 영역의 지름의 80%이하로 할 필요가 있는 것은 다음과같은 이유에 의한다고 생각된다. 중심축에서 멀어진 곳에서 방출되는 전자는 교차점이 캐소드에 가까운곳에 있고 집속특성을 악화시키는 원인이 된다. 따라서 이 부분으로 부터의 전자방출이 없어지면 집속특성은 향상한다. 그러나 도 8에 도시한 바와 같이 전자방출가능영역의 짧은 변의 길이를 가상최대 활성영역의 지름의 80% 이하로 하면 공간전하의 효과가 커져 중심축에서 멀어진 곳으로 부터 방출된 전자가 캐소드에서 방출된 직후 일단축에서 멀어지는 방향으로 반발된 후에 축중심으로 향하는 것을 알수 있다. 이에 의해 중심축에서 멀어진 곳에서 방출된 전자의 교차점이 형광 스크린쪽으로 이동하고 전자방출면에서 방출하는 교차점의 일치가 도모해진다. 집속특성을 악화시키는 전자 방출이 적어지는 것과 교차점이 일치하는 것이 동시에 일어나므로서 효과적으로 집속특성을 향상시킬 수가 있다.

단, 짧은 변의 길이는 작으면 작을 수록 좋은 것은 아니고 도 9에 도시되는 바와 같이 이미턴스는 전자 방출가능영역의 짧은 변의 길이가 약 40% 정도까지 계속 감소하나 30% 이하로 하면 다시 증가를 시작한다. 이것은 중심축에서 멀어진 곳에서 방출된 전자의 교차 점이 형광 스크린 쪽으로 지나치게 가버려 오히려 이미턴스의 증가를 초래하는 원인으로 되어 버렸기 때문이다. 도 9에는 장방형의 짧은 변의 길이를 20% 미만으로 한 구성은 없으나 이것은 약 20% 미만으로 하면 캐소드의 전압을 제 1 그리드와 같아질때까지 낮게해도 실용최대 전류를 얻을 수 없게되었기 때문이다. 이와같이 전자방출범위를 지나치게 작게하면 필요한 전류를 얻는 일 자체가 어렵게 된다. 또한 이전자 방출범위의 하한값은 각 전극의 전압이나 전자통과구멍의 지름이나 전극간의 간격등 전자총의 설계에 의해 다르다.

도 10은 전자방출 가능영역이 짧은 변의 길이와 캐소드의 최대 변조 전압의 관계를 도시하는 그래프이다. 도면에 있어서 가로축은 전자 방출 가능영역의 짧은 변의 길이로 가상최대 활성 영역을 100으로 한 때의 상대 값으로 도시한다. 또 세로축은 캐소드의 최대 변조 전압으로 최소값을 100으로 한때의 상대값으로 표시한다. 여기에서 캐소드의 최대변조 전압이란 방출전류가 제로로 되는 캐소드 전압과 실용최대 전류가 얻어지는 캐소드 전압의 차이다. 캐소드 변조전압이 클 수록 드라이브 회로에 부담이 걸리기 때문에 캐소드 변조 전압은 작은 편이 좋으나 짧은 변의 길이를 작게하면 최대변조 전압이 증가하는 것을 알 수 있다. 상기와 같은 이유에서 짧은 변의 길이를 결정할때에는 80%이하의 적당한 값으로 설정하고 지나치게 작게 하지 않는 것이 중요하다. 도 9, 도 10에서 30∼40% 정도까지는 큰 지장없이 실현된다고 생각된다.

상기 사항을 정리하면 전자 방출 가능영역인 장방형의 짧은 변의 길이를 가상최대 활성영역의 지름의 80% 이하의 적당한 범위내로 설정하면 전자 빔의 집속에 큰 효과를 얻을 수가 있는 전자총이 얻어지게 된다.

실시형태 1은 전자방출 가능영역인 장방형의 짧은 변의 길이가 가상 최대 활성영역의 지름의 67%로 설정되어 있고 80%이하의 범위를 만족시키고 있다. 이때문에 전자빔의 집속에 큰 효과를 얻을 수가 있다. 더욱이 위치조정에 있어서 높은 정밀도가 필요로되는 것은 짧은 변의 길이방향, 즉 Y방향의 일방향만이기 때문에 비교적 위치조정이 간단하다.

또 본 실시형태에 있어서는 전자방출가능영역을 긴변을 수평방향으로 하고 짧은 변을 수직방향으로 하는 장방형으로 해서 수직방향의 집속성을 높였으나 역으로 수직방향으로 긴 띠형상으로 하고 수평방향의 집속성을 좋게하여도 된다. 또 다시 수평도 수직도 아닌 방향으로 기울어져 있어도 좋다. 이것은 전자총 또는 전자총이 사용되는 CRT등의 장치에 맞추어서 적합하게 선택하면 된다.

또 본 실시형태에 있어서 전자방출 가능영역의 형상을 장방형으로 하였으나 정확한 장방형일 필요는 없고 실질적으로 어떤것의 일방향에서 전자 방출범위가 한정되고 위치조정이 일방향 만으로 필요로 하는 가늘고 긴 띠 형상 이면 된다.

(실시형태 2)

다음에 본 발명의 실시형태 2에 의한 전자총을 도면에 대해서 설명한다. 도 11은 실시형태 2에 의한 전자총의 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 사시도이다. 실시형태 1은 함침형 캐소드에 대해서 도시하였으나 본 실시형태에서는 전자 방출 물질을 도포해서 캐소드를 형성한 것이다. 도면에 있어서 2는 캐소드 슬리브, 22는 그 형광스크린 쪽(도 11에서는 위편)에 설치된 예를들자면 니켈에 의한 원판이다. 이 원판(22)의 형광 스크린 쪽에는 전자 방출 물질(23)이 도포되어 있다. 전자 방출물질(23)은 예를들면 3원계 탄산염{(Ba/Sr/Ca)CO₃}가 사용된다.

본 실시형태에 관한 캐소드의 형성방법은 니켈의 원판(22)이 형성된 캐소드의 전자 방출면의 전체에 한결 같이 전자 방출 물질(23)을 도포한 후 장방형의 영역을 제외하고 위에서 가압해서 장방형 형상의 전자 방출 가능영역(3)을 돌출시킨다. 본 실시형태에서는 전자 방출물질(23)은 가압에 의해 용이하게 압축되는 재질의 것을 사용한다.

구체적으로는 예를들자면 100μm∼120μm정도로 전자방출물질(23)을 도포해 두고 전자방출 가능영역(3)으로서 장방형의 영역을 제외하고 가압한다. 가압에 의해 주위에서 돌출한 높이는 예를들자면 20μm∼40μm이고 주위의 가압된 부분은 60μm∼80μm정도로 되어 있다.

또 실시형태 1과 같이 전자 방출가능여역(3)인 장방형의 짧은 변의 길이는 0.12mm이고, 가상 최대 활성 영역의 지름 0.18mm의 80% 이하의 범위내에 설정되어 있다.

가압된 부분의 전자 방출물질(23)은 전자방출 능력이 저하하고 더욱이 전자 인출 전극인 제 2 그리드에서 거리적으로 멀어지기 때문에 전자가 방출되기 어렵게 되어 가압 되지 아니한 부분만을 전자방출 가능영역(3)으로 해서 형성할 수가 있다.

다시 본 실시 형태에 있어서 전자방출 물질(23)의 표면은 요철이 10μm 이내로 구성하려며는 예를들면 도포하는 전자 방출물질(23)의 점도를 조절하면 실현된다.

또 본실시 형태에 있어서는 스프레이를 사용해서 전자 방출 물질(23)을 도포하였으나 스프레이로 도포하는 대신에 인쇄기술에 의해 전자방출 물질(23)을 형성 해도 좋다.

도 8에서 알수 있는 바와 같이 전자 방출 가능영역(3)의 면적을 한정시키므로서 이미턴스를 효과적으로 감소시키기 위해서는 방출한 전자가 캐소드의 전자 방출면에서 거의 수직으로 방출될 것이 필요하다. 이것에 대해서 캐소드의 전자 방출면에 요철이 어느 정도 이상 존재하면 캐소드의 전자 방출면에서 수직으로 전자가 방출되지 아니하기 때문에 결과적으로 교차점이 일치하지 아니하고 이미턴스의 악화를 초래하는 원인으로 된다.

도 12는 캐소드의 전자방출면의 요철의 크기와 이미턴스의 관계를 도시하는 그래프이다. 도면에 있어서 가로축은 전자방출 가능영역의 짧은 변의 길이로 가상최대 활성영역을 100으로 한때의 상대값으로 표시한다. 또 세로축은 이미턴스로 요철이 10μm이내인 때의 최대 값을 100으로 한때의 상대값으로 도시한다. 복수의 곡선에 대해서는 캐소드의 전자 방출면의 요철을 5μm, 8μm, 10μm, 12μm, 15μm으로 변화시킨 결과이다. 도 12에서 알수 있는 바와 같이 캐소드의 전자 방출면의 요철이 작을수록 이미턴스의 개선 효과가 크고 이미턴스의 절대값도 작고 좋은 결과가 나오고 있다. 특히 10μm이하로 한 경우에 효과가 현저하고 효과적으로 이미턴스를 감소시키려며는 캐소드의 전자 방출면의 요철을 10μm이하로 하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 있어서도 전자 방출 가능영역인 장방형의 짧은 변의 길이가 가상 최대 활성영역의 지름의 80%이하인 범위로 설정되어 있기 때문에 전자범의 집속에 큰 효과를 갖는다. 다시 위치조정에 있어서 높은 정밀도가 필요하는 것은 짧은 변 방향뿐이기 때문에 비교적 위치조정이 간단한 전자총을 얻을 수가 있다.

그위에 캐소드의 전자 방출면에 있어서 전자 방출 가능영역(3)의 표면의 요철을 10μm이내로 함에 따라 전자를 캐소드의 전자 방출면에 대해서 수직으로 방출시키고 전자방출 가능영역의 면적을 한정해서 집속 특성을 개선 하는 효과를 더욱 효과적으로 얻을 수가 있는 잔자총이 얻어진다.

(실시형태 3)

이하 본 발명의 실시형태 3에 의한 전자총을 도면에 대해 설명한다. 도 13은 실시형태 3에 의한 전자총의 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 사시도 이다. 본 실시 형태도 전자 방출 물질을 도포해서 캐소드를 형성한 것이다. 도면에 도시하는 바와 같이 본 실시형태에서는 원판(22)에는 짧은 변의 길이가 0.12mm의 장방형의 부분에만 전자방출 물질(23)이 도포되어 있고 장방형의 부분이외에는 전자 방출물질은 도포되지 아니했다. 이 전자 방출 물질이 도포되어 있는 장방형의 부분만이 전자 방출 가능 영역으로 된다.

본 실시형태에 있어서도 전자 방출가능 영역인 장방형의 짧은 변의 길이가 가상최대 활성영역의 지름의 80%이하의 범위로 설정되어 있기 때문에 전자빔의 집속에 큰 효과를 얻을 수가 있다. 더욱이 위치조정에 있어서 높은 정밀도가 필요하게 되는 것은 장방형의 짧은 변 방향 뿐이기 때문에 비교적 위치 조정이 간단하다. 다시 실시형태 2와 비교해서 전자 방출 가능 영역에만 전자 방출 물질(23)이 형성되어 있으므로 전자 방출 가능영역을 확실하게 설정할 수 있는 효과가 있다.

(실시형태 4)

다음에 본 발명의 실시형태 4에 의한 전자총을 도면에 대해서 설명한다. 도 14는 실시형태 4에 의한 전자 총의 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 사시도 이다. 도면에 있어서 24는 예를들면 니켈 이나 텅스텐 등의 금속의 증착층이다.

니켈에 의한 원판(22)의 형광 스크린 쪽(도 14에서는 위편)에는 전자 방출물질(23)이 도포되어 있다. 이 전자 방출물질(23)의 형광스크린 쪽에는 금속의 증착층(24)이 형성되어 있다. 이 증착층(24)은 전자 방출 가능영역을 제외하고 형성되고 구체적으로는 전자 방출물질(23)의 형광스크린 쪽면에 짧은 변의 길이가 0.12mm인 장방형의 부분을 제외하고 형성되어 있다. 이 장방형부분에서 전자 방출물질(23)이 노출되어 전자 방출 가능영역을 형성하고 있다.

본 실시형태에 있어서도 전자 방출가능 영역인 장방형의 짧은 변의 길이가 가상 최대 활성영역의 지름의 80%이하의 범위로 설정되어 있기 때문에 전자빔의 집속에 큰 효과를 얻을 수가 있다. 더욱이 위치조정에 있어서 높은 정밀도가 필요로 하는 것은 짧은 변 방향 만이기 때문에 비교적위치 조정이 간단한 전자총을 얻을 수가 있다.

또한 본 실시형태에서는 금속의 증착층을 사용해서 전자 방출물질(23)을 덮고 있으나 별도의 방법을 사용해서 전자방출 물질을 덮어도 좋다. 예를들자면 장방형의 개구인 금속박 또는 금속전극 등에 의해 전자방출 물질(23)을 덮어도 좋다.

(실시형태 5)

다음에 본 발명의 실시형태 5에 의한 전자총을 도면에 대해서 설명한다. 도 15는 실시형태 5에 의한 전자총의 캐소드 근처를 확대해서 도시하는 사시도, 도 16은 본 실시형태에 의한 캐소드 근처를 도시하는 단면도이다. 본 실시형태에 도시한 캐소드는 실시형태 1과 같이 함침형 캐소드를 이용한 것이다.

도면에 도시하는 바와 같이 캐소드 슬리브(2)는 내측 슬리브(2A)와 외측 슬리브(2B)로 구성되고 형광 슬리브 쪽(도 16에서는 위편)에는 제 1 그리드(6), 제 2 그리드(8)가 설치되어 있다. 다시 형광 스크린 쪽에 도시되지 아니한 제 3 그리드, 제 4 그리드, 제 5 그리드가 설치되어 있다. 제 1 그리드(6)에는 지름이 0.4mm 정도의 원형의 제 1 그리드 전자 통과 구멍(7)이 설치되고 제 2 그리드(8)에는 지름이 0.4mm정도의 원형의 제 2 그리드 전자 통과구멍(9)이 설치되어 있다. 외측 슬리브(2B)의 개구부의 형상은 원형상으로 예를 들면 지름 0.12mm의 원으로 한다. 원통형인 제 1 그리드 전자통과 구멍(7)의 중심축과 같이 원통형인 제 2 그리드 전자통과 구멍(9)의 중심 축은 일치되어 있고 이 중심 축위에 외측 슬리브(2B)의 개구부가 설치되어 있다. 외측 슬리브(2B)의 개구부에서 캐소드 펠렛(4)이 노출되어 있고 전자방출 가능영역을 구성하고 있다. 실시형태 1과 같이 이 구성에서 실용최대 전류를 끄집어낸때의 가상최대 활성영역은 지름 약 0.18mm의 원형으로 된다.

본 실시형태에 있어서 전자 방출가능 영역은 지름이 0.12mm의 원형을 이루고 가상 최대 활성 영역의 지름 0.18mm의 약 67%이다. 즉 캐소드의 전자 방출면에 있어서 전자 방출 가능영역의 지름은 전자 방출 영역을 한정하지 아니하고 실용 최대 전류를 끌어낸 경우에 전자가 방출되는 영역의 지름의 80% 이하의 범위내로 되어 있다.

전자는 가상최대 활성영역의 지름(0.18mm) 보다 작은 지름 0.12mm의 범위에서 방출되게 된다. 이때문에 도 8과 같이 중심축에서 멀어진 장소에서 방출된 전자의 교차점이 형광스크린 쪽으로 이동하고 전자 방출 가능영역을 한정하지 아니할 때에 비교해서 전체의 전자 궤도의 교차 점이 설치한다.

도 17은 3개의 전자총에 있어서 전자 방출 가능영역의 지름과 이미턴스의 관계를 도시하는 그래프이다. 도면에 있어서 가로축은 전자 방출 가능영역의 지름으로 가상최대 활성영역을 100으로 한때의 상대값으로 도시한다. 또 세로축은 이미턴스로 최대값을 100으로 한때의 상대값으로 표시한다. 3개의 곡선에 대응하는 전자총은 35.56cm(14인치), 42.5cm(17인치), 52.5cm(21인치)의 디스플레이 모니터용의 전자총에서 1개씩 선택한 것이다. 방전전류는 각각의 전자총에 대해서 실용최대 전류의 값으로 설정하였다.

도 17에서 알수 있는 바와 같이 지름을 작게 하여도 100%에서 90% 정도까지는 이미턴스는 그다지 변하지 아니한다. 그러나 80% 정도에서 급격히 이미턴스의 값은 감소하기 시작한다. 이같은 사실로서 효과적으로 이미턴스를 감소하기 위해서는 전자 방출 가능 영역의 지름을 가상최대활성 영역의 지름의 80% 이하로 할 필요가 있다.

단 지름은 작으면 작을 수록 좋다는 것은 아니고 도 17에 도시된 바와 같이 이미턴스는 전자방출 가능영역의 지름이 약 40%로 될때까지 계속 감소하나 40%이하로 하면 다시 증가하기 시작한다. 이것은 중심축에서 멀어진 곳으로 부터 방출된 전자의 교차점이 형광스크린 쪽으로 지나치게 가버려 오히려 이미턴스의 증가를 초래하는 원인으로 되어 버렸기 때문이다. 도 17에는 원의 지름을 30% 미만으로 한 구성은 없으나 이것은 약 30%미만으로 하면 실용 최대 전류가 얻어질 수 없게 되기 때문이다. 또한 이 전자 방출 범위의 하한값은 각 전극의 전압이나 전자 통과 구멍의 지름이나 전극간의 각격등 전자총의 설계에 의해 다르다.

도 18은 전자 방출가능영역의 지름과 캐소드의 최대 변조 전압의 관계를 도시하는 그래프이다. 도면에 있어서 가로축은 전자 방출 가능 영역의 지름으로 가상 최대 활성 영역의 지름을 100으로 한때의 상대값으로 표시한다. 또한 세로축은 캐소드의 최대 변조전압으로 최소값을 100으로 한때의 상대값으로 표시한다. 도면에 있어서와 같이 지름을 작게하면 최대변조 전압이 증가하는 것을 알수 있다. 상기와 같은 이유에서 지름을 결정할때에는 80% 이하의 적당한 값으로 설정하고 지나차게 작게 하지 않는 것이 중요하다. 도 17, 도 18에서 30∼40% 정도까지는 큰 지장 없이 실현된다고 생각된다.

상기 사항을 정리하면 전자 방출 가능영역을 구성하는 원의 지름을 가상 최대 활성 영역의 지름의 80% 이하의 적당한 범위 내로 설정하면 전자 빔의 집속에 큰 효과를 얻을 수가 있다.

본 실시형태에서는 전자 방출 가능영역인 원의 지름이 가상최대 활성영역의 지름의 67%로 설정되어 있기 때문에 전자빔의 집속에 큰 효과를 얻을 수가 있고 더욱이 전자 방출 영역을 원형 형상으로 하였기 때문에 수직방향과 수평방향의 양편의 집속성을 개선할 수가 있다. 이와 같이 집속특성을 개선하는 효과를 확실하고 또한 효과적으로 얻을 수가 있고 더욱이 이때의 캐소드 구동 전압의 증가, 캐소드 수명의 감소등의 폐해를 매우 억제할 수가 있다. 단 축 맞춤의 위치 조정이 필요하기 때문에 위치 조정은 예를들면 실시형태 1에 비해서 어렵게 된다.

또 본 실시형태에 있어서는 전자 방출 가능 범위는 원형으로 되어 있으나 예를들자면 타원이라도 좋다. 이 경우 타원의 짧은 지름 및 긴 지름을 가상 최대 활성영역의 지름의 80% 이하의 범위내로 하면 전자빔의 수직방향과 수평방향의 양편의 집속에 큰 효과를 얻을 수가 있다. 타원으로 한 경우 수평방향과 수직 방향의 집속성에 차가 생기나 전자총 또는 전자총이 사용되는 CRT 등의 장치에 맞추어서 적합하게 선택하면 된다.

이상과 같이 본 발명의 제 1구성에 의하면 전자를 방출하는 캐소드와, 이 캐소드에서 방출되는 전자를 일방향으로 유도하기 위한 전자 통과 구멍이 설치된 복수의 그리드를 가지는 전자총에 있어서 캐소드의 전자 방출면의 전자 방출 가능영역을 띠형상으로 구성하므로서 수평 방향 또는 수직방향 어느 것의 방향의 집속성을 개선할 수 있고 비교적 위치 조정이 간단한 전자총을 얻을 수가 있다.

또 본 발명의 제 2의 구성에 의하면 제 1의 구성에 있어서 전자방출 가능 영역을 구성하는 띠형상의 영역의 짧은 변 방향의 길이를 전자방출 가능영역을 한정 하지 아니하고 실용최대전류를 끌어낸 경우에 전자가 방출되는 영역의 지름의 80% 이하의 길이로 하므로서 확실하고 또한 효과적으로 집속성을 개선할 수 있는 전자총을 얻을 수 있다.

또 본 발명의 제 3의 구성에 의하면 전자를 방출하는 캐소드와, 이 캐소드에서 방출되는 전자를 일방향으로 유도하기 위한 전자통과 구멍이 설치된 복수의 그리드를 갖는 전자총에 있어서, 캐소드의 전자 방출면의 전자 방출 가능영역을 원형 형상으로 구성하고, 그 지름을 전자방출 가능영역을 한정하지 아니하고 실용최대전류를 끌어낸 경우에 전자가 방출되는 영역의 지름의 80% 이하의 길이로 하므로서 수평방향으로도 수직방향으로도 확실하고 또한 효과적으로 집속성을 개선할 수 있고 구동 회로에 부담이 되는 것을 어느 정도 방지할 수 있는 전자총을 얻을 수가 있다.

Claims (3)

1. 전자를 방출하는 캐소드와, 이 캐소드에서 방출되는 전자를 한방향으로 유도하기 위한 전자 통과구멍이 설치된 복수의 그리드를 가지는 전자총에 있어서,

   상기 캐소드의 전자 방출면의 전자 방출가능영역을 띠형상으로 구성한 것을 특징으로 하는 전자총.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전자 방출 가능영역을 구성하는 띠형상의 영역의 짧은 방향의 길이를 전자 방출 가능 영역을 한정하지 아니하고 실용 최대 전류를 인출한 경우에 전자가 방출되는 영역의 직경의 80% 이하의 길이로 한 것을 특징으로 하는 전자총.
3. 전자를 방출하는 캐소드와, 이 캐소드에서 방출되는 전자를 한 방향으로 유도하기 위한 전자통과 구멍이 설치된 복수의 그리드를 가지는 전자총에 있어서,

   상기 캐소드의 전자방출면의 전자방출 가능영역을 원형 형상으로 구성하고, 그 지름을 전자방출 가능영역을 한정 하지 아니하고 실용 최대 전류를 인출한 경우에 전자가 방출되는 영역의 직경의 80% 이하의 길이로 한 것을 특징으로 하는 전자총.

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