(57)【要約】電子源と、入力開口部及び出力開口部を備える電子ビーム案内キャビティとを有する陰極線管。その出力開口部付近の電子ビーム案内キャビティの壁部の少なくとも一部は、そのカソードと共働動作しかつ電子源を形成するために２次放出係数δ１を有する絶縁材料を有する。さらに、この陰極線管は、動作時にそのカソードと出力開口部との間に第１電界強度Ｅ１の電界を印加するために第１電圧源と接続可能な第１電極を有する。δ１とＥ１は、電子ビーム案内キャビティを通じて電子伝達を可能とする値を有する。本発明によれば、このカソード構造は、当該キャビティの入力部と加速グリッドとの間に当該出口開口部を出る電子のエネルギー分布の広がりを小さくする手段を有する。
2004510303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極線管であって、
・電子の放出をなすカソードを有する電子源と、
・前記カソードから放出された電子を集束させるためのキャビティであって、入口開口部及び出口開口部を有し、当該出口開口部近傍の当該キャビティにおける内側の部分に絶縁材を具備する電子ビーム案内キャビティと、
・第１電力供給手段と接続可能な電極であって、動作時において前記電子ビーム案内キャビティを通じて電子伝達を許容するよう前記カソードと前記出口開口部との間に第１の電界強度Ｅ１の電界を印加するための第１電極と、
・表示面上にその集束させられた電子の焦点合わせを行う主電子レンズと、
を有し、
前記キャビティを出る電子のエネルギー分布の広がりを小さくする手段を有し、この手段は、前記キャビティの入力と前記主電子レンズとの間に位置付けられる、
陰極線管。
【請求項２】
請求項１に記載の陰極線管であって、前記エネルギー分布の広がりを小さくする手段は、漏斗状出口開口部を有する、ことを特徴とする陰極線管。
【請求項３】
請求項２に記載の陰極線管であって、前記漏斗状開口部の頂角２αは、絶縁材料から放たれる２次電子の開始エネルギーＥ０と２次電子が放たれるための前記絶縁材に入射する電子の最低エネルギーＥ１とに依存する、ことを特徴とする陰極線管。
【請求項４】
請求項３に記載の陰極線管であって、前記絶縁材料は、ＭｇＯを有し、前記漏斗状開口部は、約１０６°の頂角２αを有する、ことを特徴とする陰極線管。
【請求項５】
請求項２に記載の陰極線管であって、前記キャビティの外側の当該出口開口部の断面は、矩形を呈し、この矩形は、当該矩形の内接円の半径の１／２から１／１０の範囲にある半径を有する角を有する、ことを特徴とする陰極線管。
【請求項６】
請求項１に記載の陰極線管であって、前記出口開口部の当該出口面に平行な断面は、長手形を呈する、ことを特徴とする陰極線管。
【請求項７】
請求項２に記載の陰極線管であって、当該凹状出口開口部の壁部には、前記漏斗状開口部の中心軸に対して２つの傾斜角が形成される、ことを特徴とする陰極線管。
【請求項８】
請求項１に記載の陰極線管であって、前記エネルギー分布の広がりを小さくする手段は、絶縁材料のシートに形成される出口開口部を有し、このシートは、前記出口開口部を経て移動する電子と前記出口開口部の壁部との間の相互作用が略皆無であるような厚さを有する、ことを特徴とする陰極線管。
【請求項９】
請求項１に記載の陰極線管であって、前記第１の電極は、前記キャビティの外側における前記出口開口部近傍に導電リムを有し、当該陰極線管は、前記出口開口部と前記導電リムとの間に前記キャビティの外側における前記出口開口部近傍に絶縁性材料のリムをさらに有し、当該絶縁リムの幅は、前記キャビティの壁部の厚さよりも少なくとも２桁程度小さい、ことを特徴とする陰極線管。
【請求項１０】
請求項１に記載の陰極線管であって、当該陰極線管は、前記キャビティの出口開口部と前記主電子レンズとの間に同軸状に位置付けられた導電チャネルを有し、前記導電チャネルは、前記導電性チャネルに第３の所定電圧を供給する第３電力供給部に接続可能であり、前記導電チャネルと前記第１の電極との間の電圧差は、１以上の電子量で２次放出が初期化されるよう導電チャネルにおける電子に十分なランディングエネルギーが供給されるような値である、ことを特徴とする陰極線管。
【請求項１１】
請求項１０に記載の陰極線管であって、前記導電チャネルは導電チューブを有することを特徴とする陰極線管。
【請求項１２】
請求項１０に記載の陰極線管であって、前記導電チャネルは、導電漏斗部を有する、ことを特徴とする陰極線管。
【請求項１３】
請求項１に記載の陰極線管であって、前記陰極線管は、前記カソードと前記電子案内キャビティとの間に位置付けられる第２電極を有し、前記第２電極は、動作において、当該電子放出を制御するために前記カソードと前記第２電極との間に第２電界強度Ｅ２の電界を印加する第２電力供給部に接続可能である、ことを特徴とする陰極線管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前提事項に規定されるような陰極線管に関する。
【０００２】
このような陰極線管は、テレビ表示装置、コンピュータモニタ及びプロジェクションＴＶに用いられうるものである。
【０００３】
【従来の技術】
本文冒頭の段落に述べた種類の陰極線管は、米国特許公報第５，２７０，６１１号により知られている。この公報第５，２７０，６１１号は、カソードと、電子ビーム案内キャビティと、当該カソードと出口開口部との間に第１の電界強度Ｅ１の電界を印加するための第１電源手段に接続可能な第１の電極とを具備する陰極線管について説明している。この電子ビーム案内キャビティは、壁部を有しており、例えばその壁部の当該出口開口部付近の一部が２次放出係数δ１を有する絶縁材料を有している。さらに、この２次放出係数δ１及び第１電界強度Ｅ１は、電子ビーム案内キャビティを通じて電子伝達を許容する値を有している。かかるキャビティ内の電子伝達は、その電子ビーム案内キャビティの長手方向に十分強力な電界が印加されたときに可能となる。この電界の値は、当該キャビティの壁部の材料のタイプ並びに形状及びサイズに依存する。安定状態においては、当該キャビティ壁部に当たる各電子につき平均的に１つの電子が放出されるよう２次放出過程を経てその電子伝達が行われる。この状況は、当該電子ビーム案内キャビティの出口開口を出ると目されるのと同じぐらい多くの電子が当該電子ビーム案内キャビティの入口開口に入るように選ぶことができる。この出口開口が入口開口よりも非常に小さいものであるときは、例えば１００ないし１０００倍にその電子源のルミノシティ（ｌｕｍｉｎｏｓｉｔｙ）を集中させるような電子コンプレッサが形成される。このように、高い電流密度の電子源を形成することができる。加速格子は、当該キャビティを出て主電子レンズに向う電子を加速させる。主電子レンズは、表示画面上に当該キャビティの出口開口の像を形成し、偏向ユニットにより当該管のその表示画面上にラスタイメージが形成される。かかる電子ビームのスポットサイズは、当該管の解像度を決める。特にコンピュータモニタ管やテレビ画像管については、解像度は重要な特徴となりうるものである。この既知の陰極線管において、表示画面上の電子ビームのスポットサイズは、主として、当該出口開口の直径及び当該キャビティを出る電子のエネルギー分布に依存する。
【０００４】
かかる既知の陰極線管の欠点は、表示画面上の電子ビームのスポットサイズがキャビティを出る電子の幅広のエネルギー分布により悪影響を受けることである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主たる目的は、表示画面上の電子ビームのスポットサイズを一層小さくする陰極線管を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１に規定される本発明による陰極線管によって達成される。本発明は、既知の陰極線管においては当該出口開口に入る電子が当該キャビティの壁部から２次電子を放つことがある、という認識に基づいている。この２次電子の初期開始エネルギーは、横断方向及び／又は垂直方向に作用する電気力のために当該ホッピング飛翔経路に沿って増加することになる。この増加は、その平均エネルギーに寄与するだけでなく、当該エネルギー分布の広がりを広くもする。その横断方向及び／又は垂直方向におけるエネルギー分布の広がりを小さくすることによって、当該画面上のスポットサイズをさらに小さくすることができる。
【０００７】
本発明による陰極線管の特定の実施例は、請求項２に規定される。漏斗形出口開口により、当該出口開口に対しその横断方向における小さな電気力で電子の飛び越し入場が可能となる。この実施例においては、当該キャビティを出る電子の横断方向における平均エネルギーは増大し辛く、それ故にそのエネルギー分布の広がりを初期エネルギーに対して広がり難いのである。当該出口開口の凹んだ形状のさらに他の利点は、その出口開口の表面に例えばＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３及びガラスのような２次放出材料を比較的に設け易いものとすることができることである。例えば、この２次放出材料は、当該表面上にスパッタリング又は蒸着により形成可能である。
【０００８】
本発明による陰極線管の他の実施例は、請求項３に規定される。この特許出願において、当該漏斗形開口部の頂角は、当該出口開口の壁部により囲まれる角２αとして定義される。この頂角２αは、
【数１】
2004510303.tif 000003
により計算可能である。ここで２αは頂角を表わし、
【外１】
2004510303.tif 000004
はその漏斗部表面に垂直な方向の力を表わし、Ｆ⇒は当該漏斗部表面に平行な力を表し、Ｅ１は２次放出が１に等しくなるような電子の最低エネルギーを表し、２Ｅ０は２次電子の平均開始エネルギーＥ０を表わしている。
【０００９】
この頂角２αの場合、当該漏斗部における等電位ラインの方向は、その伝達条件を満たし空間電荷の作用の原因となることがないときには、その漏斗部の出口面と略平行になる。その横断方向における電気力は、このとき実質的にゼロとなるので、当該エネルギー分布の広がりは、２次電子の開始エネルギーと概ね等しく、従って普通は２Ｅ０となる。Ｅ０及びＥ１の両方は、当該表面上の絶縁材料の特性である。例えば、表面処理に依りＥ０及びＥ１の値は、それぞれ２．２ｅＶ及び２０ｅＶ（ＭｇＯの場合）となる。上記式（１）により、頂角２αは７０°となる。当該絶縁体表面上の伝達過程の理論的背景は、Ｓ． Ｔ． ｄｅ Ｓｗａｒｔ らによる Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ５０号、１９９６年の３０７〜３３５頁において「絶縁体における電子伝達の基礎」（“Ｂａｓｉｃｓ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｏｖｅｒ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ”）に記載されている。
【００１０】
本発明による陰極線管の他の実施例は、請求項５に規定されている。当該出口開口部の壁部における例えばピラミッド形状のような鋭い角（コーナ）は、そのキャビティを出る電子の平均エネルギー分布からは比較的に遠く離れたローブをもたらしうる。当該漏斗形出口開口部における丸みを帯びた角は、電子のエネルギー分布におけるこれらのローブを小さくし、単一のピーク周辺にエネルギー分布を集中させることが判明した。
【００１１】
本発明による陰極線管の他の実施例は、請求項６に規定される。この実施例において、当該出力開口部の表面は、１次元において増大させられ、これによりその出力開口部における電流密度は比例して又はそれに調和して減少する。これにより、その出口開口部における空間電荷が減り、エネルギー分布の広がりを小さくすることになる。その選ばれた次元における当該出口開口部の出口面に平行な断面の増大化は、その次元における対応の解像度損失とバランスをとらなければならない。例えば、矩型及び楕円形が可能である。
【００１２】
本発明による陰極線管の他の実施例は、請求項７に規定される。この凹状出力開口部の壁部に２つの傾斜角を有するようにすることにより、壁の相互作用を伴うことなくその出口開口部を通じて直接、電子が移動する可能性が低くなる。２つの傾斜角の代わりに、当該カソードから見たときにその出口開口部に凹状壁を形成することも可能である。
【００１３】
本発明による陰極線管のまた別の実施例は、請求項８に規定されている。この実施例においては、当該薄膜の電圧差が、既知のキャビティの壁部の電圧差に比べて小さく、かかる厚さは代表値で数１００マイクロメートルである。当該垂直方向の加速度は小さい。したがって、当該出口開口部を通じて移動する電子のエネルギー分布の広がりは小さいままであり、かくして当該垂直方向の平均エネルギーの増加は小さいのである。
【００１４】
本発明による陰極線管のさらに他の実施例は、請求項９に規定される。当該絶縁材料のリム（縁又は枠）は、その出口開口部周辺の導電性リムのいくらかの材料を除去することによって形成可能である。当該出口開口部から第１電極を引っ込めることにより、その第１電極と衝突することなく当該出口開口部を通じて電子が移動する可能性が低くなる。かかる絶縁リムの幅は、その絶縁リムに集められる電荷により生じる望ましくない作用を回避するために１又は２マイクロメートルに限定される。
【００１５】
本発明による陰極線管のまたさらに他の実施例は、請求項１０に規定される。この実施例においては、当該垂直方向のエネルギー分布の広がりは、当該導電チャネルの内壁を備える出口開口部を出る殆ど全ての電子の相互作用により狭められる。第３の所定電圧は、１以上の電子生成量の２次放出過程を初期化するようその導電チャネルの壁部における電子に十分な着地（ランディング）エネルギーが供給されるように選ばれる。かかる導電チャネルは、チューブ又は漏斗の形状を有するものとすることができる。
【００１６】
本発明による陰極線管の他の実施例は、請求項１３に規定される。この実施例において、第２電極は、当該第２電極とカソードとの間の距離が十分小さい場合、そのカソードに対し例えば１から１０ボルトの範囲における比較的低い正電圧により当該電子ビーム案内キャビティを出る電流の変調を可能とする。したがって、当該陰極線管の駆動回路には低コストな低電圧電子部品を用いることができる。この電子ビーム案内キャビティに付随する第２の電極は、未公開の欧州特許出願ＥＰ００／０５６４５号に記載されている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のこれらの態様及びその他の態様を実施例に基づいて詳しく明瞭に説明する。
【００１８】
図１は、既知の陰極線管の概要図である。この陰極線管自体は、引用した米国特許公報第５，２７０，６１１号より知られている。陰極線管１００は、電子放出のためのカソード１０５，１０６，１０７を有する電極構造１０１と、電子ビーム案内キャビティ１２０，１２１，１２２を有している。この陰極線管は、加熱フィラメント１０２，１０３，１０４を有するのが好ましい。さらにこの陰極線管は、加速格子１４０と、通常の主レンズ１５０と、通常の磁気偏向ユニット１６０と、通常のカラースクリーン１７０とを有している。これら全ての部品は、従来のカラー陰極線管から知られている。本発明によるこの陰極線管は、テレビ、投射型テレビ及びコンピュータモニタに適用可能である。
【００１９】
図２は、本発明によるカソード構造の第１実施例を示している。この陰極構造は、図１に示した陰極線管に適用可能である。陰極構造２００は、フレーム２０１と、加熱フィラメント２０２，２０３，２０４と、当該加熱フィラメントの各々に対応するカソード２０５，２０６，２０７とを有している。この陰極線管が赤色、緑色及び青色の信号によって表されるカラー画像を表示するのに用いられるよう、当該カソードが３部構成で設けられている。モノクロ（単色式）の陰極線管による白黒画像の表示にとっては単一のカソード構造で足りる。さらに、カソード構造２００は、電子ビーム案内キャビティ２２０，２２１，２２２を有しており、かかるキャビティは、入力開口部２０８，２０９，２１０と、出力開口部２２３，２２４，２２５と、第１電極２２６，２２７，２２８とを備えている。その入力開口部２０８，２０９，２１０は、寸法２．５×２．５ｍｍの四角形状を有するものとすることができる。電子ビーム案内キャビティ２２０，２２１，２２２の出力開口部２２３，２２４，２２５の周辺内部の少なくとも一部は、カソード２０５，２０６，２０７と供働動作するため２次放出係数δ１＞１を有する絶縁材料で覆われている。この材料は、例えばＭｇＯを有するものである。このＭｇＯ層は、例えば０．５マイクロメートルの厚さを有する。他の材料で使用できるのは、例えばガラス又はカプトン（Ｋａｐｔｏｎ（登録商標））ポリアミド材である。第１電極２２６，２２７，２２８は、電子ビーム案内キャビティ２２０，２２１，２２２の外側の出力開口部２２３，２２４，２２５周辺に位置付けられている。第１電極は金属シートからなる。この金属シートは、例えば１マイクロメートルの厚さを有し、例えばアルミニウムとクロムとの合成物の金属蒸着により塗布又は付着可能である。出力開口部２２３，２２４，２２５は、例えば直径２０マイクロメートルの円形とすることができる。さらに、カソード２０５，２０６，２０７を加熱するための各フィラメント２０２，２０３，２０４は、補助又は予備電源Ｖａ（図示せず）に結合される。動作時には、各フィラメント２０２，２０３，２０４は、対応するカソード２０５，２０６，２０７を加熱する。当該カソードは、通常の酸化物カソード材料、例えば酸化バリウムを有する。
【００２０】
動作時、第１電極２２６，２２７，２２８は、カソード２０５，２０６，２０７と出力開口部２２３，２２４，２２５との間の電界強度ＥＶ１の電界を印加するための第１電源Ｖ１に結合される。第１電源Ｖ１の電圧は、例えば１００から１５００Ｖまでの範囲にあり、典型的な電圧としては７００Ｖである。ＭｇＯの２次放出係数δと当該所定の電界強度ＥＶ１は、電子ビーム案内キャビティを通して電子伝達を可能にする値を有する。この種の電子伝達自体は、引用した米国特許公報第５，２７０，６１１号から知られている。
【００２１】
第２電極２３０，２３１，２３２は、入力開口部２０８，２０９，２１０とカソード２０５，２０６，２０７との間に配置される。第２電極２３０，２３１，２３２は、動作においてその電子放出を制御するためにカソード２０５，２０６，２０７と第２電極２３０，２３１，２３２との間に第２の電界強度ＥＶ２の電界を付与するための第２電源手段Ｖ２（図示せず）に結合される。第２電極２３０，２３１，２３２は、６０％の電子伝導のガーゼ又は金網を有するのが好ましい。このガーゼは金属例えばモリブデンなどで作られ、フレーム２０１に電気的に結合される。実際には、３つのガーゼ２３０，２３１，２３２全てがフレーム２０１に電気的に結合される。カソード２０５，２０６，２０７とガーゼ２３０，２３１，２３２との間の電圧差は、当該フレームに固定電圧を印加しそのガーゼに対する電圧を変化させることによって決定される。動作時、ガーゼ２３０，２３１，２３２とカソード２０５，２０６，２０７との間に印加された電圧差による引き込み電界は、電子をカソード２０５，２０６，２０７から引き離す。カソード２０５，２０６，２０７と対応のガーゼ２３０，２３１，２３２との間の電圧差は、画像を表わすＲ，Ｇ，Ｂ信号にそれぞれ対応する。陰極線管の動作のさらなる説明に関しては、図１が参照される。電子が電子ビーム案内キャビティ２２０，２２１，２２２の出力開口部２２３，２２４，２２５を離れた後は、加速格子１４０がその放出された電子を主レンズ１５０の中へと加速させる。主レンズ１５０及び偏向ユニット１６０を通じて、赤色、緑色及び青色の各信号に対応する３つの電子ビームは、当該赤色、緑色及び青色信号によって表わされる画像を構成するようカラースクリーン１７０へと方向づけられる。ここで、図２に示される構造を参照する。ガーゼ２３０，２３１，２３２とカソード２０５，２０６，２０７との間の距離が十分短く、例えば２０から４００マイクロメートルの範囲にあるときには、カソード２０５，２０６，２０７とガーゼ２３０，２３１，２３２との間における比較的に低い電圧差により、電子ビーム案内キャビティ２２０，２２１，２２２の入力開口部に向かって電子放出の変調をなすことができる。例えば、カソード２０５，２０６，２０７とガーゼ２３０，２３１，２３２との間の距離が１００マイクロメートルであるとき、５ボルトの電圧振動により、電子ビーム案内キャビティ２２０，２２１，２２２への０から３ｍＡの電子電流の変調をなすことができる。
【００２２】
キャビティ２２０を出る電子のエネルギー分布の広がりを減らすため、出口開口部２２３は、凹んだ形状を有し、当該カソードから見たときに、その壁部が内側へ向けられている。図３は、電子ビーム案内キャビティ２２０の整形された出口開口部による切頭円錐（ｆｒｕｓｔｏ−ｃｏｎｉｃａｌ）の断面図である。このカソード構造は、通常のカソード２０５と、変調ガーゼ２３０と、ＭｇＯでカバーされた壁部２４０を備えた電子ビーム案内キャビティ２２０とを有する。出口開口部２２３の周りの壁部は、１００マイクロメートルの厚さを有する。テレビ用途のこの例においては、当該キャビティの外側におけるその出口開口部の直径は、２０マイクロメートルである。表示画面上にこれより小さいスポットサイズのものを要求するモニタの用途においては、当該キャビティの外側における出口開口部の直径を１０マイクロメートルとすることができる。当該キャビティの出口開口部２２３の近辺において、第１の電極２２６は１マイクロメートルの厚さを有するアルミニウムシート２２６を具備する。アルミニウムの代わりに他の金属も適用可能である。この電子ビームキャビティは、図１及び図２を参照して説明した陰極線管に用いることができる。
【００２３】
絶縁材料（ＭｇＯ）のリム２２７は、キャビティ２２０の外側において第１電極２２６と出口開口部２２３との間に設けられるのが好ましい。このリム２２７は、電子が第１電極２２６に入射しトラップされ又は第１電極上で電子の２次放出を生じることができる可能性を低くする。リム２２７の幅は、このリムの表面上に望ましくない帯電がなされてしまうことを回避するよう制限される。この望ましくない帯電によって、出口開口部２２３を出る電子ビームをピンチオフすることができる。リム２２７の幅は、壁部２４０の厚さよりも２桁のオーダ程度小さい。この例においてリム２２７は約１マイクロメートルの幅を有する。
【００２４】
図４は、切頭円錐形出口開口部の当該出口アパーチャの断面の詳細を示している。頂角２αは、出口開口部２２３の内向きの壁部２２８によって囲まれる角として定義される。頂角２αは、次式により最適化される。
【００２５】
【数２】
2004510303.tif 000005
ここで、２αは当該頂角を表し、
【外２】
2004510303.tif 000006
はその漏斗部表面に垂直な力を表わし、Ｆ⇒は当該漏斗部表面に平行な力を表し、Ｅ１は２次放出が１に等しくなるような電子の最低エネルギーを表し、２Ｅ０は２次電子の平均開始エネルギーＥ０を表している。
【００２６】
この頂角２αの場合、当該出口開口部における電界ラインの方向は、その伝達条件を満たし空間電荷の作用の原因となることのない条件の下で、当該出口開口部２２３の出口面と略平行になる。この場合、その横断方向すなわち当該出口面と平行な方向における電気力は、実質的にゼロとなり、当該キャビテを出る電子のエネルギー分布の広がりは、２次電子の開始エネルギーと概ね等しくなり、従って普通は２Ｅ０となる。Ｅ０及びＥ１の両方は、当該絶縁材料の特性である。例えば、表面処理に依り、Ｅ０及びＥ１の代表値は、それぞれ２．２ｅＶ及び２０ｅＶ（ＭｇＯの場合）となる。上記式（１）により、当該漏斗部の頂角２αは１０６°となる。
【００２７】
当該出口開口部の当該垂直における電子のエネルギー分布の広がりを小さくするために、当該出口面に平行な当該出口開口部の断面は長手形状となっており、例えば、矩形又は楕円形となっている。こうした長手の程度は、その長手軸の方向における当該表示面上の解像度の比例的損失とバランスがとれていなければならない。
【００２８】
かかる移動電子のエネルギー分布における望ましくないローブを防止するため、当該出口面に平行な出力開口部２２３の図４におけるラインＡ′−Ａ″に沿って破断された断面には、当該断面の内接円の半径の１／２から１／１０までの範囲にある半径を有する角（コーナ）が設けられる。
【００２９】
図５は、出口開口部２２３の代替断面の幾つかの例を示している。すなわち、円形５００、丸みを帯びた角５０４を持つ正方形５０２、丸みを帯びた角５０８を持つ矩形５０６、及び楕円形５０９である。
【００３０】
或いは、移動電子の、出口開口部２２３の壁部との相互作用の可能性を大きくするために２つの傾斜角を形成するようにしてもよい。
【００３１】
図６は、中心軸に対して第１の頂角２α１と第２の頂角２α２とを有する凹んだ出口開口部２２３を示している。第１の頂角２α１に対応する当該出口開口部の壁部２２８の部分に沿う距離はこの壁部に沿う２次電子のホッピング長よりも１桁のオーダ程度大きい。壁部２２８に沿う２次電子のホッピング長は、第１電極の電圧Ｖ１の逆極性の値に依存する。この例において、当該ホッピング長は、５マイクロメートルを代表値としている。そして、壁部２２８に沿う距離は、約５０マイクロメートルとしている。本例における電子の飛翔経路は、互いによく似ており、これにより電子のエネルギー分布の広がりが小さくなる。
【００３２】
これに代わる例としては、出口開口部２２３の壁部２２８に図６Ｂに示されるような漸次傾斜するスロープ（斜面）を設けるようにすることができる。
【００３３】
他の実施例において、当該エネルギー分布の広がりを小さくする手段は、例えばＭｇＯの如き絶縁材料の膜に形成される電子案内キャビティの出口開口部を有する。図７は、ＭｇＯの膜７００として作られた電子案内キャビティの出口開口部７２３を示している。膜７００は、出口開口部７２３の壁部７２８と相互作用する電子が実質的に無く膜７００がそれまでに実用上取り扱われるような厚さを有する。本例においては、この膜がＭｇＯにより作られる。この膜の厚さは、出口開口部の直径よりも２ないし５分の１小さい。テレビの用途では、出口開口部２２３は例えば２０マイクロメートルの直径Ｗｍを有するものとすることができる。この例においては、当該膜が５マイクロメートルの厚さを有する。第１電極として機能する出口開口部７２３の近辺におけるアルミニウムシート（薄層）７２６は、約１マイクロメートルの厚さを有する。この電子ビームキャビティは、図１及び図２を参照して説明した陰極線管にも用いることができる。動作時には、電子が表面７０１に沿い出口開口部７２３を通じて移動することになり、これにより陰極線管１００における電子源として機能が形成されることになる。主電子レンズ１５０は、表示面１１０上にその出口開口部７２３を画像化する。この例においては、そのエネルギー分布が小さくなる。これは、当該膜の電圧差がゼロに略等しく、当該出口開口部の垂直方向の加速が実質的にゼロであるからである。したがって、電子の平均エネルギーは増加し辛くＥ１に等しいままとなる。
【００３４】
その他の実施例においては、エネルギー分布の広がりを小さくする手段が、電子案内キャビティの出口開口部と陰極線管の加速格子（グリッド）との間に同軸状に位置付けられる導電性チャネルを有するものとしている。このカソード構造は、図１及び図２を参照して説明した陰極線管にも用いることができる。図８は、出口開口部８２３を有するキャビティの壁部８４９と、この出口開口部８２３の主軸８２４に対して同軸状に位置付けられた導電性チューブ８５０とについての断面の一例を示している。キャビティ８２３の壁部８２８は、例えばＭｇＯの如き絶縁材料を有する。第１電極８２６は、カソードと第１電極８２６との間の電圧差を供給して出口開口部８２３を通じ電子伝達を可能とするための第１電源Ｖ１に接続される。導電性チューブ８５０は、第３電源Ｖ３に接続される。第３電源Ｖ３は、１よりも大なる電子量で２次電子放出を初期化するために導電性チューブ８５０において電子に十分な着地エネルギーを当該電圧差Ｖ１−Ｖ３が供給するような電圧Ｖ３を供給する。この例においては、電圧Ｖ１が８００Ｖであり電圧Ｖ３が１０００Ｖである。したがって、第１電極８５０と導電性チューブ８５０との間の電圧差は約２００Ｖである。さらに、導電性チューブ８５０と陰極線管１００の加速格子１４０との間の電圧差は、導電性チューブ８５０により発生され２次電子の全てを表示面１７０に向って引き込むのに十分なものとすべきである。そして当該垂直方向の速度成分のエネルギー分布に対する寄与の程度は、当該横断方向におけるその速度成分のエネルギー分布にそうした寄与に影響を与えることなく減らすことができる。電子案内キャビティの出口開口部８２３を出る全ての電子は、導電性チャネル８５０の壁部と相互作用することになるので、全ての電子の開始電位は同じである。電圧Ｖ３を調整することによって、概ね主として２次電子放出プロセスを導電性チューブ８５０に引き起こすようこれら電子の着地エネルギーを適合させることができる。この条件の下では後方散乱プロセスの可能性が最小化され、電子の平均開始エネルギーは２Ｅ０の１桁オーダ程度まで減る。そしてこのエネルギーは、当該垂直及び横断方向におけるエネルギーとして分布されなければならず、結果として同じ程度の大きさだけ両方向における平均エネルギー増加をもたらすことになる。
【００３５】
代替例としては、導電性チューブに代えて導電性漏斗形部材を用いてもよい。図９は、出口開口部９２３を備える電子案内キャビティと出口開口部９２３の主軸９２４に対して同軸状に位置付けられた導電性漏斗形部材９５０とを示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】陰極線管の概要図。
【図２】陰極線管用の本発明によるカソード構造の第１実施例を示す図。
【図３】本発明によるカソード構造の第１実施例の詳細を示す図。
【図４】本発明によるカソード構造の漏斗状出口開口部を示す図。
【図５】出口開口部の種々の形状を示す図。
【図６ａ】２つの傾斜角を有する漏斗部の一例を示す図。
【図６ｂ】２つの傾斜角を有する漏斗部の他の一例を示す図。
【図７】絶縁膜に設けられる出口開口部を示す図。
【図８】電子ビーム案内キャビティの出口開口部及びこれに同軸状に位置付けられる導電性チューブを示す図。
【図９】電子ビーム案内キャビティの出口開口部及びこれに同軸状に位置付けられる導電性漏斗形部材を示す図。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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