(57)【要約】【課題】電子管の電子源として電界放出型電子源素子を用いた場合であっても、リークが生じない冷陰極電子銃及び電子管、並びに電子管の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】電子銃電極に所定の溶接を施した後、メッキ処理を施すことにより電子銃電極表面にメッキ層を形成する。その後、電界放出型電子源素子を搭載する。これにより、溶接時に発生する極微小金属粒径の溶融金属が電界放出型電子源素子に飛着することがない。さらに、電子銃電極に付着した金属ダストをメッキ層内に埋め込むこともできる。従って、金属ダストの付着によるゲート電極−エミッタ間のリーク発生を防止することができる。【選択図】図１
2005078903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられた複数の円錐状の導電性微小構造のエミッタと、前記エミッタを絶縁状態で囲むように設けられたゲート電極とを有する電界放出型電子源素子、及び
前記電界放出型電子源素子の電界放出側に、前記電界放出型電子源素子と所定の間隔で配設された複数の電子銃電極を備えた冷陰極電子銃であって、
前記複数の電子銃電極の露出する表面上全てにメッキ層が形成されていることを特徴とする冷陰極電子銃。
【請求項２】
前記メッキ層の層厚が０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の冷陰極電子銃。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の冷陰極電子銃を備えたことを特徴とする電子管。
【請求項４】
金属からなる複数の電子銃電極を所定の間隔で配置し、非金属からなる支持部材により前記複数の電子銃電極を固定する工程と、
前記複数の電子銃電極とステムインナーリードとを金属部材によって溶接接続する工程と、
その後、電界放出型電子源素子を搭載する工程とを備えることを特徴とする電子管の製造方法。
【請求項５】
金属からなる複数の電子銃電極を所定の間隔で配置し、非金属からなる支持部材により前記複数の電子銃電極を固定する工程と、
前記複数の電子銃電極とステムインナーリードとを金属部材によって溶接接続する工程と、
その後、前記複数の電子銃電極をメッキ液に浸し、前記電子銃電極に所定の電圧を印加して、前記複数の電子銃電極の表面にメッキ層を形成する工程と、
その後、電界放出型電子源素子を搭載する工程とを備えることを特徴とする電子管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出型電子源素子を備えた冷陰極電子銃及び電子管、並びに電子管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テレビジョン受像機等に備えられる電子管においては、電子銃の電子源として熱陰極が最も多く用いられてきたが、近年、熱陰極にかわる電子源として電界放出型電子源素子を用いたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは、電界放出型電子源素子が、熱陰極と比較して高い電流密度が得られること、放出電子の速度分布が小さいこと等の利点を有するからである。このように電界放出型電子源素子を電子管の電子源として用いると、電流密度が高いために高解像度の電子管を実現することができる。また、熱陰極のようにヒータを用いることがないので低消費電力の電子管を実現することができる。
【０００３】
一般に電界放出型電子源素子は、図４に示すように、シリコンからなる基板４１上に複数個形成された円錐状の導電性微小構造のエミッタ４２と、絶縁層４３を介してエミッタ４２を絶縁状態で囲むように設けられたゲート電極４４とを備えたものである。基板４１とゲート電極４４に所定の電圧を印加することにより、エミッタ４２の急峻な先端に電界が集中し、電子を放出させることができる。
【０００４】
従来、電界放出型電子源素子を電子管の電子銃電子源として用いる場合、金属からなる複数の電子銃電極及び電界放出型電子源素子等を所定の方法により配置し、ガラス製の絶縁支持体によって固定する。その後、電子銃電極とステムインナーリードとを棒状の金属部材によって溶接接続する。また、電子銃電極同士あるいは電子銃電極とステムインナーリードとを薄板状の金属部材によって溶接接続する。
【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】
【０００５】
しかしながら、これらの溶接は、電気抵抗により発生する熱を利用した抵抗溶接、又はレーザの熱を利用したレーザ溶接等であって、金属の発熱を利用し、金属相互を溶融して接合するものである。従って、このときに発生する急激な発熱によって、溶接部分に生じた溶融金属が蒸発し、極微小粒径の溶融金属のスプラッシュが発生する場合があった。従来、このスプラッシュの発生によって次のような問題が生じていた。
【０００６】
すなわち、電界放出型電子源素子は、電子銃電極と近接して配置されているため、上記溶融金属が電界放出型電子源素子のゲート電極−エミッタ間に付着する場合があり、ゲート電極−エミッタ間が短絡してリークが生じるという問題があった。
【０００７】
一方、スプラッシュ発生の対策として、溶接後に電子銃電極を物理的にまたは化学的に研磨等して除去する方法がある。しかし、これら方法では、スプラッシュをある程度除去することはできるが、完全に除去することは困難であり、特に、電子管の電子源として電界放出型電子源を用いた場合においては、十分な除去とはいえなかった。
【０００８】
また、電子銃電極の組立工程等において発生した金属ダストが電子銃電極等に付着し、電子管の動作中にその金属ダストが電界放出型電子源素子に飛着して、ゲート電極−エミッタ間が短絡してリークが生じるという問題もあった。
【０００９】
このようにリークが生じると、ゲート電極とエミッタ間に電界がかからなくなるため電界放出型電子源素子が動作せず、電子管に画像を表示することもできなくなる。
【００１０】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、電子管の電子源として電界放出型電子源素子を用いた場合であっても、リークが生じない冷陰極電子銃及び電子管、並びに電子管の製造方法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】
【００１１】
本発明に係る冷陰極電子銃は、基板と、前記基板上に設けられた複数の円錐状の導電性微小構造のエミッタと、前記エミッタを絶縁状態で囲むように設けられたゲート電極とを有する電界放出型電子源素子、及び前記電界放出型電子源素子の電界放出側に、前記電界放出型電子源素子と所定の間隔で配設された複数の電子銃電極を備えた冷陰極電子銃であって、前記複数の電子銃電極の露出する表面上全てにメッキ層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、前記冷陰極電子銃において、前記メッキ層の層厚は０．１μｍ以上とすることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る電子管は、前記冷陰極電子銃を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係る電子管の製造方法は、金属からなる複数の電子銃電極を所定の間隔で配置し、非金属からなる支持部材により前記複数の電子銃電極を固定する工程と、前記電子銃電極とステムインナーリードとを金属部材によって溶接接続する工程と、その後、電界放出型電子源素子を搭載する工程とを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明に係る電子管の製造方法は、金属からなる複数の電子銃電極を所定の間隔で配置し、非金属からなる支持部材により前記複数の電子銃電極を固定する工程と、前記電子銃電極とステムインナーリードとを金属部材によって溶接接続する工程と、その後、前記複数の電子銃電極をメッキ液に浸し、前記電子銃電極に所定の電圧を印加して、前記複数の電子銃電極の表面にメッキ層を形成する工程と、その後、電界放出型電子源素子を搭載する工程とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る冷陰極電子銃及び電子管は、電子銃電極の表面にメッキ層が形成されているので、電子銃電極に付着していた金属ダストがメッキ層に埋め込まれる。従って、電子管の動作中等における金属ダストの飛着によるゲート電極−エミッタ間のリーク発生を防止することができるので、リークが発生しない冷陰極電子銃及び電子管を提供することができる。
【００１７】
また、本発明に係る電子管の製造方法は、電子銃電極に所定の溶接を施した後で、電界放出型電子源素子を搭載するので、溶接時に発生する極微小金属粒径の溶融金属が電界放出型電子源素子に付着することがない。従って、ゲート電極−エミッタ間のリーク発生を防止することができる。
【００１８】
さらに、電界放出型電子源素子を搭載する前に、前記複数の電子銃電極をメッキ液に浸し、前記電子銃電極に所定の電圧を印加して、前記複数の電子銃電極の表面にメッキ層を形成することによって、電子銃電極に付着した金属ダストをメッキ層内に埋め込むことができる。従って、金属ダストの付着によるゲート電極−エミッタ間のリーク発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る冷陰極電子銃及び電子管、並びに電子管の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
まず、本発明の実施形態に係る電子管の製造方法について説明する。
【００２１】
（電子銃電極組立工程）
電子管の動作中に所望の電子レンズを生成させるために予め所定の形状に形成された複数の電子銃電極を、スペーサを介して互いに離間した状態で配置する。そして、各電子銃電極の一部を、片面を熱して溶解させたガラス材等の非金属からなる支持部材（マルチフォームロッド）に埋め込むことにより電子銃電極を所定間隔で固定する。その後、スペーサを除去する。尚、本実施形態においては、Ｇ１〜Ｇ５の５つの電子銃電極を用いた。
【００２２】
（溶接工程）
次に、棒状の金属部材（金属支柱）の一端を所定の電子銃電極に溶接する。さらに、金属部材の他端をステムインナーリードに溶接する。
【００２３】
また、電子管の動作中に同電位となる電子銃電極については、電子銃電極同士を薄板状の金属部材（金属リボン）によって溶接接続する。また、棒状の金属部材が接続されていない電子銃電極については当該電子銃電極とステムインナーリードとを薄板状の金属部材によって溶接接続する。
【００２４】
（メッキ処理工程）
次に、電子銃電極の露出した表面にメッキ層を形成するメッキ処理工程について説明する。
【００２５】
まず、メッキ処理を施す前に、アセトン、ＩＰＡを用いて電子銃電極等を有機洗浄する。
【００２６】
その後、図１に示すように、すべての電子銃電極１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅが同電位となるように、全てのステムピン２をリード線３によって保持具４を介して電気的に接続する。そして、電子銃電極１ａ〜１ｅを備えた冷陰極電子銃（電界放出型冷陰極搭載前のもの）を、温調器５で５０度に保たれたスルファミン酸ニッケルの電解液（メッキ液）６に陰極として浸すとともに、ニッケル（Ｎｉ）板７を陽極としてその電解液６に浸す。その後、直流電源８のスイッチをオンとすることにより、ステムピン２を介して全ての電子銃電極１ａ〜１ｅに通電し、電子銃電極の表面にＮｉのメッキ層を形成する。実験例においては、４Ａの電流を２時間通電することにより、約１．０μｍのＮｉ層を形成することができた。また、メッキ層は、電子銃電極の他、電子銃電極と同電位となる金属部分についても形成されたが、非金属である支持部材９にはメッキ層は形成されなかった。尚、保持具４は、ステム１０の中心に挿入されたガラス細管１１を挟持し、冷陰極電子銃を保持するものであるとともに、ステムピン２を介して電子銃電極１ａ〜１ｅに所定の電位を給電するものである。尚、図１中、１２は、ステムインナーリードであり、１３は、電子銃電極に電位を給電する金属部材である。
【００２７】
尚、電子銃電極１ａ〜１ｅには電子ビーム通過孔が設けられ、メッキ層の形成によりその孔径は変化するが、通電時間を調整することによりメッキ層形成後における孔径を制御することが可能である。
【００２８】
（電界放出型電子源素子搭載工程）
次に、電界放出型電子源素子を所定の位置に搭載することにより、冷陰極電子銃が完成する。尚、本実施形態に用いた電界放出型電子源素子は、シリコン基板上に設けられた複数の円錐状の導電性微小構造のエミッタと、絶縁層を介してエミッタを絶縁状態で囲むように設けられたゲート電極とを備えたものである。尚、８０００個程度のエミッタが、数μｍ間隔で集積されたものを用いた。
【００２９】
（冷陰極電子銃封止工程）
次に、冷陰極電子銃を電子管のネック部内に挿入し、所定の排気及び封止処理を行う。これにより、電子管が完成する。
【００３０】
以下、本実施形態に係る製造方法によって製造された冷陰極電子銃及び電子管について説明する。尚、図２は、本発明の実施形態に係る冷陰極電子銃の要部拡大断面図である。また、図３は、本発明の実施形態に係る電子管の断面図である。
【００３１】
図２に示すように、本実施形態に係る冷陰極電子銃は、基体２１に配設された３つの電界放出型電子源素子２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂと、この電界放出型電子源素子２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの電子放出側に、電界放出型電子源素子２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂと０．２ｍｍ間隔で配設されたＧ１電極２３と、Ｇ１電極２３と０．４ｍｍ間隔で配設されたＧ２電極２４と、図示しないが、Ｇ２電極２４からスクリーン側に配設されたその他複数の電子銃電極とを備えたものである。
【００３２】
本実施形態に係る冷陰極電子銃においては、全ての電子銃電極の露出した表面全てに、１．０μｍのＮｉからなるメッキ層が形成されている。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって当該メッキ層の断面を調べたところ、極微小の金属ダストが埋め込まれていることが確認できた。尚、メッキ層の層厚が０．１μｍ以上であれば、電子銃電極上のほぼ全ての金属ダストを埋め込むことができる。本実施形態のように１．０μｍのメッキ層を形成すれば完全に埋め込むことができる。メッキ層の層厚は、メッキ処理工程における通電時間を調整することにより変えることが可能である。
【００３３】
また、図３に示すように、本実施形態に係る電子管３１は、内面に蛍光体スクリーン面３２ａが形成されたフェイスパネル３２と、フェイスパネル３２の後方に接続されたファンネル３３と、ファンネル３３のネック部３３ａに内蔵された冷陰極電子銃３５と、ファンネル３３の外周面上に設けられた偏向ヨーク３６と、フェイスパネル３２の内部に蛍光体スクリーン面３２ａに対向して設けられたシャドウマスク３７とを備えている。冷陰極電子銃３５は、上記方法により製造されたものである。冷陰極電子銃３５から射出した電子ビーム３４は、偏向ヨーク３６によってスキャンされ、蛍光体スクリーン面３２ａの蛍光体を発光させることにより、フェイスパネル３２に所定の画像が表示される。
【００３４】
以上、本実施形態に係る冷陰極電子銃及びこれを備えた電子管は、冷陰極電子銃を構成する電子銃電極の表面に形成されたメッキ層によって、電子銃電極上の金属ダストが埋め込まれるので、電子管の動作中に金属ダストが冷陰極電子銃の電界放出型電子源素子に飛着することがない。従って、金属ダストによる電界放出型電子源素子のゲート電極−エミッタ間のリーク発生を防止することができるので、動作不良の無い冷陰極電子銃及び電子管を提供することができる。
【００３５】
以上、本実施形態においては、メッキ液としてスルファミン酸ニッケルを用いたがこれに限るものではない。例えば、スルファミン酸クロムをメッキ液として用いることもできる。さらに、メッキ層はＮｉの単一層としたが、これに限るものではない。例えば、ＡｕとＮｉからなる２層のメッキ層であっても構わない。
【００３６】
また、本実施形態においては、メッキ処理として電着法を用いたがこれに限るものではない。例えば、ニッケル−りん合金を用いた無電界メッキ法を用いても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る電子管の製造方法、冷陰極電子銃及び電子管は、テレビジョン受像機、コンピュータモニタ等の表示装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る電子管の製造方法のメッキ処理工程の概要を示す図
【図２】本発明の実施形態に係る冷陰極電子銃の要部拡大断面図
【図３】本発明の実施形態に係る電子管の断面図
【図４】電界放出型電子源素子の断面図
【符号の説明】
【００３９】
１ａ〜１ｅ  電子銃電極
２  ステムピン
３  リード線
４  保持具
５  温調器
６  電解液（メッキ液）
７  ニッケル板
８  直流電源
９  支持部材
１０  ステム
１１  ガラス細管
１２  ステムインナーリード
１３  金属部材
２１  基体
２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ  電界放出型電子源素子
２３  Ｇ１電極
２４  Ｇ２電極
３１  電子管
３２  フェイスパネル
３２ａ  蛍光体スクリーン面
３３  ファンネル
３３ａ  ネック部
３４  電子ビーム
３５  冷陰極電子銃
３６  偏向ヨーク
３７  シャドウマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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