(57)【要約】【課題】部品のばらつきや組み立て時の位置精度のばらつきによらずグリッドと冷陰極素子の間隙を高精度に保持したカソードユニットを提供すること。【解決手段】冷陰極素子表面にグリッドを当接させることで、グリッドと冷陰極素子の間隙距離を高精度に保持できるよう構成した。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された冷陰極素子と、前記冷陰極素子から放出される電子流を集束させるグリッドを有したカソードユニットにおいて、前記グリッドが前記冷陰極素子表面に接触していることを特徴とする冷陰極電子銃構体。
【請求項２】
前記冷陰極素子表面には、エミッタと、エミッタから電子を誘引するための引き出し電極を含む複数の電極と、前記エミッタと前記電極以外の領域を覆う絶縁体が配置されており、前記グリッドは前記絶縁体にのみ接触するような形状を有していることを特徴とする請求項１記載の冷陰極電子銃構体。
【請求項３】
前記グリッドは前記基板上で、前記冷陰極素子表面より下部で保持されることを特徴とする請求項１記載の冷陰極電子銃構体。
【請求項４】
前記グリッドは、前記電極と前記基板を接続するボンディングワイヤと重ならないような形状であることを特徴とする請求項１記載の冷陰極電子銃構体。
【請求項５】
前記グリッドは、折り曲げのない平板形状であることを特徴とする請求項１記載の冷陰極電子銃構体。
【請求項６】
前記グリッドは、前記冷陰極素子より薄い部材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷陰極電子銃構体。
【請求項７】
前記グリッドは前記冷陰極素子に対してテンションを付与する方向に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の冷陰極電子銃構体。
【請求項８】
前記グリッドは電鋳工法で形成されていることを特徴とする請求項１記載の冷陰極電子銃構体。
【請求項９】
前記基板は３個の冷陰極素子を搭載する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の冷陰極電子銃構体。
【請求項１０】
前記基板は３個のグリッドを搭載する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の冷陰極電子銃構体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷陰極電子銃、特に冷陰極素子の実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電界放出型冷陰極は導電性基板上に微小冷陰極を多数個アレイ状に配置し、電子放出用のエミッタエリアを形成したものである。図３は冷陰極素子の例である。冷陰極素子１は一般に半導体基板上に、数万個程度の微小突起状の冷陰極４をアレイ状に配置し、電子を放出するエミッタエリア５を形成し、この微小突起状冷陰極に強電界を印加するためのメッシュ状のゲート電極６が、絶縁層７を介してエミッタエリアの上方に形成されている。さらに、ゲート電極群の周縁には絶縁層７を介して集束電極８が形成されている（例えば特許文献１を参照。）。
【０００３】
ゲート電極６とエミッタエリア５の微小突起冷陰極群間に電圧を印加すると、微小冷陰極４の尖った先端部に電界が集中し、この先端部から両電極間の電位差に応じた量の電子が矢印方向９に放出される。ここで微小突起の直径をΦ数μｍ程度にした場合、エミッタエリア５の微小突起冷陰極群とゲート電極６間に１００Ｖ程度の電圧を印加すると、各微小冷陰極より数μＡ程度の電子が放出される
次に従来の冷陰極素子の支持構造について図４を用いて説明する。
従来の冷陰極素子支持方式は、カソードである導電性基板上に形成される電界放出型冷陰極素子１と、上面に少なくとも１個の前記冷陰極素子１が搭載される磁器基板２と、前記磁器基板２を支持する金属フランジ３を有し、前記磁器基板２の上面が前記金属フランジ３に固定されている。さらに、前記金属フランジ３は、前記金属フランジ３に対する前記冷陰極素子１の搭載位置を定める位置合わせ用基準孔を有し、また、前記金属フランジ３は前記磁器基板２を支持するとともに、前記冷陰極素子１から放出される電子流を集束するグリッド１０を併せて支持する。
【０００４】
以上のような従来の冷陰極素子支持方式は、冷陰極素子１表面とグリッド１０表面までの間隙距離は、冷陰極素子１自体の厚みばらつき、磁器基板２自体の厚みばらつき、そして金属フランジ３、グリッド１０自体の厚みばらつきと、冷陰極素子１と磁器基板２の接合ばらつき、金属フランジ３と磁器基板２の接合ばらつき、さらにグリッド１０と金属フランジ３の接合ばらつきが加算され、冷陰極素子１とグリッド１０の間隙距離を高精度に保持できない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１５４４７０号公報（第２−３頁、第４−５図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
冷陰極素子を高精度で搭載する必要性について図５で説明をする。
冷陰極より放出された電子ビーム１８は、冷陰極構体１１に対向して配置された第１〜第６グリッド（図示せず）より形成される電子レンズ１２により集束され、シャドウマスク１３を通過後、最終的にはパネル内面の蛍光面１７に照射し、所定の色を発する。蛍光面１７の各色毎の画素を構成する蛍光体ドットの典型的なサイズはΦ１００μｍ程度で、電子ビーム１８の蛍光体でのスポット径は、蛍光面のドットを複数個同時に照射できるサイズになる。この理由は、電子ビームが蛍光面をスキャンした場合に、蛍光体ドットを連続的に発光させるためである。
【０００７】
また、大型ブラウン管では、電子レンズの集束特性の劣化により、電子ビームのスポットが広がる傾向にあるため、スポット径をより一層微小化する必要があった。このため、電子レンズの各電極のＲ、Ｇ、Ｂ孔の中心軸の組み合わせ精度はきわめて高くする必要がある。ここで冷陰極の場合は、蛍光体ドットに焦点される像は、エミッタエリアの点光源としての像である。したがって、冷陰極素子の電子ビーム進行方向に垂直な面内での搭載位置精度は、そのまま、蛍光体ドットの位置精度に反映される。
【０００８】
また、電子ビーム進行方向に平行な面内での搭載位置精度は、すなわち第１グリッドと冷陰極素子の間の間隙は、電子レンズ設計上のパラメータになる。したがって、この間隙が設計値と異なると、異なったレンズ特性となり、焦点がずれる。以上の理由から、冷陰極素子の搭載位置には、高精度が必要である。
【０００９】
本発明の目的は、冷陰極素子を搭載した冷陰極構体、ひいては電子銃の実装構造に関し、冷陰極素子と第１グリッド間の間隙距離のズレを所定精度内におさめるとともに、第１グリッド電極を基準とした電子レンズの中心軸に対する冷陰極素子の中心のズレを所定の精度内に収めることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷陰極電子銃構体は、カソードである導電性基板上に形成される電界放出型冷陰極素子と、上面に少なくとも１個の前記冷陰極素子が搭載される磁器基板と、冷陰極素子から放出される電子流を集束するグリッドを支持する。
上述のように、本発明の冷陰極電子銃構体は、冷陰極素子表面にグリッドを当接させることにより、冷陰極素子とグリッドの間隙距離精度を向上させようとするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、基板上に形成された冷陰極素子と、前記冷陰極素子から放出される電子流を集束させるグリッドを有したカソードユニットにおいて、前記グリッドが前記冷陰極素子表面に接触していることを特徴とする冷陰極電子銃構体であり、部品自体の厚みばらつき、接合ばらつきに影響を受けないという効果がある。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記冷陰極素子表面には、エミッタと、エミッタから電子を誘引するための引き出し電極を含む複数の電極と、前記エミッタと前記電極以外の領域を覆う絶縁体が配置されており、前記グリッドは前記絶縁体にのみ接触するような形状を有していることを特徴とする請求項１記載の冷陰極電子銃構体であり、冷陰極素子表面の電極部と接触しないという効果がある。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記グリッドは前記基板上で、前記冷陰極素子表面より下部で保持されることを特徴とする請求項１記載の冷陰極電子銃構体であり、冷陰極素子表面とグリッドの間隙距離を一定に保持できるという効果がある。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記グリッドは、前記電極と前記基板を接続するボンディングワイヤと重ならないような形状であることを特徴とする請求項１記載の冷陰極電子銃構体であり、グリッドとボンディングワイヤの接触による短絡を防ぐことができるという効果がある。
【００１５】
請求項５に記載の冷陰極電子銃構体は、グリッドが平板形状であることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電子銃構体であり、安価に構成できるという効果がある。
【００１６】
請求項６に記載の冷陰極電子銃構体は、グリッドが冷陰極素子より薄い部材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極電子銃構体であり、安価に構成できるという効果がある。
【００１７】
請求項７に記載の冷陰極電子銃構体は、グリッドが冷陰極素子に対してテンションを付与する方向に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の冷陰極電子銃構体であり、冷陰極素子とグリッドの間隙距離を高精度に保持できるという効果がある。
【００１８】
請求項８に記載の冷陰極電子銃構体は、グリッドが電鋳工法で形成されていることを特徴とする請求項１記載の冷陰極電子銃構体であり、プレス、あるいはレーザー工法より高精度に形成できるという効果がある。
【００１９】
請求項９に記載の冷陰極電子銃構体は、基板上に３個の冷陰極素子を搭載することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の冷陰極電子銃構体であり、３個の冷陰極素子を高精度に位置決めできるという効果がある。
【００２０】
請求項１０に記載の冷陰極電子銃構体は、基板上に３個のグリッドを搭載することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の冷陰極電子銃構体であり、３個のグリッドを高精度に位置決めできるという効果がある。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は本発明の冷陰極電子銃構体の構造例を示し、図２は図１のＡの拡大図である。図１の冷陰極電子銃構体は、磁器基板２と冷陰極素子１およびグリッド１０より構成される。磁器基板２の表面には、冷陰極素子搭載パターンとワイヤボンディングパターン（ともに図示せず）が形成されている。前記冷陰極素子１は前記磁器基板２上に接着剤等で接合させている。それぞれの冷陰極素子には、カソード、ゲート、集束の３個の電極が形成されており、上記ワイヤボンディングで前記冷陰極素子１及び磁器基板２表面は電気的に接続されている。
【００２２】
次に各冷陰極素子１は前記磁器基板上の冷陰極搭載パターン上に位置決めされ、またグリッド１０はグリッドのセンター孔と前記冷陰極素子１のエミッタエリアのセンターとが位置決めされ、かつ厚み方向の規正は、グリッド１０の裏面と冷陰極素子１の表面を当接させることで精度が保持できる構造となっている。
【００２３】
また前記グリッド１０は平板上の薄板で構成されており、前記グリッド１０の中央部は、冷陰極素子１に当接し両端部は前記冷陰極素子１の下方に位置する磁気基板２に取り付ける構成を取っており、前記グリッド１０にはバネ性の応力が常に下方の冷陰極素子１に方向に作用する。従って、この応力により、製作上で生じる磁気基板２や冷陰極素子１の厚みばらつきによる冷陰極素子１とグリッド１０の間隙のばらつきの発生を防止出来る。
【００２４】
さらに図２に示すように、前記グリッド１０の前記冷陰極素子１と当接する領域において、カソード、ゲート、集束の各電極と当接する領域は、凹形状を形成しており、グリッド１０と冷陰極素子１の当接によるリーク障害を防止できる構造も兼ね備えている。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、冷陰極素子表面に直接グリッドを当接させることで、冷陰極素子とグリッドの間隙距離を高精度に保持できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷陰極電子銃の概略構成図
【図２】本発明の冷陰極電子銃における冷陰極素子部の拡大図
【図３】冷陰極素子を示す平面図
【図４】従来の冷陰極構体の平面図
【図５】ブラウン管の構造説明部を示す図
【符号の説明】
１　冷陰極素子
２　磁器基板
３　金属フランジ
４　冷陰極
５　エミッタエリア
６　ゲート電極
７　絶縁層
８　集束電極
１０　グリッド
１１　冷陰極構体
１２　電子レンズ
１３　シャドウマスク
１７　蛍光面
１８　電子ビーム
【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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