(57)【要約】【課題】  冷陰極電子銃を備えた受像管装置において、電子銃組立と冷陰極の活性化とを容易にする。【解決手段】  電界放出型冷陰極３に対して蛍光面側に冷陰極に対向して、電界放出された電子が通過する開口５ａが形成されたトリミング電極５が配置されている。トリミング電極に形成された開口の径は、冷陰極３の１つのエミッタ１と１つのゲート孔２ａとからなる対が配置された領域であるエミッタ領域４の径よりも小さい。トリミング電極にはゲート電極２とは独立した電位が印加されている。【選択図】  図１
2006236931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光面と、前記蛍光面に向かって電子ビームを放出する電子銃とを備えた受像管装置であって、
前記電子銃は、
電子を電界放出する多数のエミッタと、前記電界放出を制御するゲート電極とを有し、前記ゲート電極には前記多数のエミッタをそれぞれ取り囲む多数のゲート孔が形成されている電界放出型冷陰極、及び、
前記冷陰極に対して前記蛍光面側に前記冷陰極に対向して配置され、前記電界放出された電子が通過する開口が形成されたトリミング電極
を備えた冷陰極電子銃であり、
前記トリミング電極に形成された前記開口の径は、１つの前記エミッタと１つの前記ゲート孔とからなる対が配置された領域であるエミッタ領域の径よりも小さく、
前記トリミング電極には前記ゲート電極とは独立した電位が印加されていることを特徴とする受像管装置。
【請求項２】
前記冷陰極電子銃は、更に、前記トリミング電極に対して前記蛍光面側に前記トリミング電極に対向して配置され、前記電界放出された電子が通過する開口が形成された第１電極を備え、
前記第１電極には前記トリミング電極とは独立した電位が印加されている請求項１に記載の受像管装置。
【請求項３】
前記トリミング電極と前記第１電極とが一体化されている請求項２に記載の受像管装置。
【請求項４】
前記トリミング電極と前記第１電極とが電気的に絶縁されている請求項３記載の受像管装置。
【請求項５】
前記冷陰極電子銃は、更に、前記第１電極に対して前記蛍光面側に前記第１電極に対向して配置され、前記電界放出された電子が通過する開口が形成された第２電極を備え、
前記第２電極には前記第１電極以上の電位が印加されている請求項２〜４のいずれかに記載の受像管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷陰極電子銃を有する受像管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に受像管装置は、図８のように、ガラスバルブ１０と、スクリーン部に形成された蛍光面１１と、ネック部１２に封入された冷陰極電子銃１４と、ガラスバルブ１０の外周面上に装着された偏向ヨーク１３とを備える。蛍光面１１に対向してシャドウマスク１７が配置される。冷陰極電子銃１４で加速され集束された電子ビームは、シャドウマスク１７に形成されたアパーチャ（電子ビーム通過孔）を通過して、蛍光面１１に輝点（スポット）を形成する。偏向ヨーク１３は、この電子ビームを水平方向及び垂直方向に偏向し、蛍光面１１を走査させて、蛍光面１１上に画像を表示させる。電子ビームの軌道が地磁気などの外部磁界による影響を受けるのを防止するために、ガラスバルブ１０内に内部磁気シールド１８が設けられている。
【０００３】
冷陰極電子銃１４は、電子ビームを発生する冷陰極と、複数の電極とからなる。複数の電極のうち、最も蛍光面１１側に配置された最終加速電極には２５ｋ〜３５ｋＶ程度の高圧が、ガラスバルブ１０の外壁に設けられたアノードボタン１５からガラスバルブ１０の内壁面に形成された内部導電膜を通じて印加される。最終加速電極以外の電極にはステム部１６からそれぞれ所定の電圧が印加される。集束電極には５ｋ〜８ｋＶ程度の電圧が印加される。
【０００４】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、冷陰極３はスピント型と呼ばれ、シリコンなどの導電性材料からなる基板上に設けられた円錐形形状の複数のエミッタ１と、各エミッタ１の先端を囲むように開けられた複数のゲート孔２ａを有するゲート電極２とを備える。エミッタ１が形成された基板とゲート電極２とは絶縁層８にて相互に絶縁されている。エミッタ１とゲート電極２との間に数十乃至１００Ｖの電圧差を付与することによって、円錐形状のエミッタ１の先端には強い電界が発生し、エミッタ１の先端より電子が放出（電界放出）される。
【０００５】
各エミッタ１から放出された電子よりなる電子ビームは、冷陰極３に対して蛍光面側に配置された第１電極６の開口６ａを通過する。この際、電子ビームは、第１電極６が形成するレンズ電界の影響を受けて集束される。第１電極６の開口６ａの径は、エミッタ１とゲート孔２ａとからなる対が配置された領域であるエミッション領域４の径より大きい。第１電極６を通過した電子ビームは、第１電極６よりも蛍光面側に配置され、且つ第１電極６よりも高電位の第２電極７の開口７ａを通過する（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−３４３０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような従来の冷陰極電子銃において、冷陰極３のエミッション領域４の中心軸と第１電極６の開口６ａの中心軸とがずれると、電子ビームに作用するレンズ電界が非対称となり、蛍光面１１上のスポット形状が歪み、表示画像の解像度が低下する。従って、エミッション領域４（即ち、冷陰極３）と第１電極６とを高精度に位置合わせする必要がある。
【０００７】
ところが、半導体素子である冷陰極３の取り扱いが難しく、冷陰極３と第１電極６とを高精度に位置合わせして組み立てることは困難であった。
【０００８】
また、冷陰極３、第１電極６、及び第２電極７の構造やこれらの電位の関係によっては、冷陰極３の前部（蛍光面側）に形成されるレンズ電界が負となる場合がある。この場合、冷陰極３を活性化する際、冷陰極３の各エミッタ１より放出された出射角が大きな電子の一部が冷陰極３側に戻されて冷陰極３に衝突し、デガスにより局所的な真空度の劣化を起こす。これは、冷陰極３の活性化の妨げとなる。
【０００９】
本発明は、電子銃組立と冷陰極の活性化とを容易とすることのできる冷陰極電子銃を有する受像管装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の受像管装置は、蛍光面と、前記蛍光面に向かって電子ビームを放出する電子銃とを備える。
【００１１】
前記電子銃は、電子を電界放出する多数のエミッタと、前記電界放出を制御するゲート電極とを有し、前記ゲート電極には前記多数のエミッタをそれぞれ取り囲む多数のゲート孔が形成されている電界放出型冷陰極、及び、前記冷陰極に対して前記蛍光面側に前記冷陰極に対向して配置され、前記電界放出された電子が通過する開口が形成されたトリミング電極を備えた冷陰極電子銃である。
【００１２】
そして、前記トリミング電極に形成された前記開口の径は、１つの前記エミッタと１つの前記ゲート孔とからなる対が配置された領域であるエミッタ領域の径よりも小さく、前記トリミング電極には前記ゲート電極とは独立した電位が印加されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の受像管装置によれば、電子銃組立と冷陰極の活性化とを容易とすることのできる冷陰極電子銃を有する受像管装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の受像管装置は、電子銃として冷陰極電子銃を備えていればその構成は特に限定はなく、例えば図８に示した受像管装置であっても良い。以下に、本発明の受像管装置に搭載される冷陰極電子銃について図面を用いて説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は本発明の実施の形態１に係る受像管装置に搭載される冷陰極電子銃の冷陰極近傍の構造を示した断面図、図１（Ｂ）はその斜視図である。これらにおいて、従来の冷陰極電子銃を示す図７（Ａ）及び図７（Ｂ）と同様の構成要素には同一の符号を付してそれらについての詳細な説明を省略する。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）では、第１電極６よりも蛍光面側に配される電極の図示を省略している。
【００１６】
本実施の形態１の冷陰極電子銃は、電子銃の組立と冷陰極の活性化とを容易にする。以下にこれを説明する。
【００１７】
本実施の形態１の冷陰極電子銃は、導電性材料からなる基板上に設けられた円錐形形状の多数のエミッタ１と、各エミッタ１の先端を囲むように開けられた多数のゲート孔２ａを有するゲート電極２とを備える電界放出型冷陰極３を有する。ゲート電極２は、各エミッタ１からの電子の電界放出を制御する。
【００１８】
冷陰極３に対して蛍光面１１側に、冷陰極３と対向してトリミング電極５が配置されている。トリミング電極５には、冷陰極３から電界放出された電子ビームが通過する１つの開口５ａが形成されている。開口５ａの径は、エミッタ１とゲート孔２ａとからなる対が配置された領域であるエミッション領域４の径より小さい。トリミング電極５には、ゲート電極２の電位とは独立した電位が印加されている。
【００１９】
トリミング電極５に対して蛍光面１１側に、トリミング電極５と対向して第１電極６が配置されている。第１電極６には、トリミング電極５の開口５ａを通過した電子ビームが通過する１つの開口６ａが形成されている。第１電極６にはトリミング電極５とは独立した電位が印加されている。
【００２０】
トリミング電極５の開口５ａの径が、冷陰極３のエミッション領域４の径より小さいことにより、エミッション領域４から放出された電子のうち、トリミング電極５の開口５ａを通過した電子のみが、第１電極６の開口６ａを通過する。即ち、トリミング電極５は、エミッション領域４から放出された電子を選別する機能を有している。従って、本実施の形態では、第１電極６の開口６ａの中心軸とトリミング電極５の開口５ａの中心軸との位置精度が重要であり、第１電極６の開口６ａの中心軸とエミッション領域４の中心軸との位置精度は無視できる。従って、半導体素子である冷陰極３と比べて取り扱いの簡単なトリミング電極５及び第１電極６間の位置精度を確保すればよいから、電子銃の組立が容易である。
【００２１】
また、トリミング電極５の電位をゲート電極２の電位より高くすれば、冷陰極３の前部（蛍光面側）の電界は常に正となる。従って、冷陰極３を活性化する際、冷陰極３の各エミッタ１より放出された出射角が大きな電子の一部が冷陰極３側に戻されて冷陰極３に衝突するのが抑制されるので、冷陰極３の活性化を促進することができる。
【００２２】
以上の効果は、トリミング電極５の開口５ａによる電界の歪みの影響が小さいほど、つまり冷陰極３とトリミング電極５との間の距離が大きいほど大きい。ただし、該距離を大きくすれば、それに応じてエミッション領域４の径を大きくする必要がある。
【００２３】
また、冷陰極３とトリミング電極５との間には、平行平板電極電界（一対の平板電極を互いに平行に離間したときに形成される電界）に近似した電界が形成されるので、トリミング電極５の電位がゲート電極２の電位より高い場合、エミッタンスを小さくする効果も奏する。これにより、蛍光面１１上のスポット径が小さくなり、解像度が向上することも期待できる。
【００２４】
例えば、エミッタ１の電位を０Ｖ、ゲート電極２の電位を６０Ｖ、トリミング電極５の電位を１０００Ｖとしたとき、電子ビームのトリミング電極５を通過する時のエミッタンスを低減することができ、スポット径を縮小することができる。このとき、第１電極６の電位をトリミング電極５の電位以上に（好ましくは、トリミング電極５の電位より高く）することにより、平行平板電極電界によって形成された仮想物点をスクリーンに結像することができる。
【００２５】
以上のように、本実施の形態１により、電子銃の組立と冷陰極の活性化とを容易にすることができる冷陰極電子銃を有する受像管装置を提供することができる。
【００２６】
（実施の形態２）
図２（Ａ）は本発明の実施の形態２に係る受像管装置に搭載される冷陰極電子銃の冷陰極近傍の構造を示した断面図、図２（Ｂ）はその斜視図である。これらにおいて、実施の形態１で説明した図１（Ａ）及び図１（Ｂ）と同様の構成要素には同一の符号を付してそれらについての詳細な説明を省略する。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、第１電極６よりも蛍光面側に配される電極の図示を省略している。
【００２７】
本実施の形態２では、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、別電位が与えられたトリミング電極５と第１電極６とが一体化されている点で、実施の形態１と相違する。これにより、第１電極６及びトリミング電極５間の位置精度はより向上するため、電子銃組立はさらに容易となる。
【００２８】
また、トリミング電極５と第１電極６との間には絶縁体９が介在していることにより、両電極は電気的に絶縁されている。これにより、一体化された両電極に独立して別電位を印加することができる。
【００２９】
トリミング電極５と第１電極６との一体化構造は図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に限定されず、例えば図３、図４、図５のような構造であっても良い。これらにおいて、図２（Ａ）と同様の構成要素には同一の符号を付している。
【００３０】
図３に示すように、第１電極６を２つの電極６１，６２に分離し、一方の第１電極６１をトリミング電極５と一体化しても良い。この場合、２つの第１電極６１，６２に同電位が印加される。この構成によっても上記と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
図４に示すように、図３においてトリミング電極５と一体化された第１電極６１をトリミング電極５の開口５ａに接近させてもよい。これにより、トリミング電極５と第１電極６とで形成される電界レンズを強めることができる。
【００３２】
図５に示すように、図４の２つの第１電極６１，６２を一体化させても良い。
【００３３】
（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３に係る受像管装置に搭載される冷陰極電子銃の冷陰極近傍の構造を示した断面図である。図６において、実施の形態１で説明した図１（Ａ）と同様の構成要素には同一の符号を付してそれらについての詳細な説明を省略する。図６では、第２電極７よりも蛍光面側に配される電極の図示を省略している。
【００３４】
本実施の形態３では、図６に示すように、第１電極６に対して蛍光面側に第１電極６に対向して第２電極７が配置されている。第２電極７には、冷陰極３から電界放出され、トリミング電極５の開口５ａ、第１電極６の開口６ａを順に通過した電子ビームが通過する１つの開口７ａが形成されている。第２電極７には第１電極６に印加される電位以上の電位（好ましくは、第１電極６に印加される電位より大きな電位）が印加されている。
【００３５】
例えば、エミッタの電位を０Ｖ、ゲート電極２の電位を６０Ｖ、トリミング電極５の電位を６０Ｖ、第１電極６の電位を０Ｖ、第２電極７の電位を９００Ｖとする。また、第１電極６の開口６ａの径をφ０．５ｍｍ、トリミング電極５の蛍光面１１側面と第１電極６の蛍光面１１側面との距離を０．２５ｍｍとすると、電子ビームにクロスオーバを形成することが可能となる。これにより蛍光面１１上でのスポットを縮小することが可能となり、解像度を向上させることができる。
【００３６】
本発明において、トリミング電極５の開口５ａの形状は、円以外の形状であっても良く、例えば長方形状でも良い。開口５ａが非円形である場合、その径は長軸方向径により定義される。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の利用分野は特に限定されず、例えばテレビジョンまたはコンピュータディスプレイ等のカラーブラウン管に広範囲に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（Ａ）は本発明の実施の形態１に係る受像管装置に搭載される冷陰極電子銃の冷陰極近傍の構造を示した断面図、（Ｂ）はその斜視図である。
【図２】（Ａ）は本発明の実施の形態２に係る受像管装置に搭載される冷陰極電子銃の冷陰極近傍の構造を示した断面図、（Ｂ）はその斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る受像管装置に搭載される冷陰極電子銃の冷陰極近傍の別の構造を示した断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る受像管装置に搭載される冷陰極電子銃の冷陰極近傍の更に別の構造を示した断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る受像管装置に搭載される冷陰極電子銃の冷陰極近傍の更に別の構造を示した断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る受像管装置に搭載される冷陰極電子銃の冷陰極近傍の構造を示した断面図である。
【図７】（Ａ）は従来の受像管装置に搭載される冷陰極電子銃の冷陰極近傍の構造を示した断面図、（Ｂ）はその斜視図である。
【図８】受像管装置の概略構成を示した断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  エミッタ
２  ゲート電極
２ａ  ゲート孔
３  電界放出型冷陰極
４  エミッション領域
５  トリミング電極
５ａ  開口
６  第１電極
６ａ  開口
７  第２電極
７ａ  開口
８  絶縁層
９  絶縁体
１０  ガラスバルブ
１１  蛍光面
１２  ネック部
１３  偏向ヨーク
１４  冷陰極電子銃
１５  アノードボタン
１６  ステム部
１７  シャドウマスク
１８  内部磁気シールド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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