陰極構造体及びこれを用いた陰極線管用の電子銃
【課題】 画面の出画時間及びホワイトバランスの安定化時間が短く、製造が簡単で、生産性を向上させられる陰極構造体及びこれを用いたカラー陰極線間用の電子銃を提供する。
【解決手段】 外部ケース３１と、前記外部ケース３１内に充填された絶縁部材３２と、前記絶縁部材３２に没入固定され、その端部３３ａが前記絶縁部材３２の上面に突出された複数個のピン３３と、前記絶縁部材３２上に取付けられる電界放出素子ユニット４０と、前記電界放出素子ユニット４０と前記ピン３３の端部３３ａとを電気的に連結するワイヤ３４とを具備する陰極構造体３２０と前記陰極構造体３２０を採用した陰極線管用の電子銃３００により、画面の出画時間及びホワイトバランスの安定化時間が縮められ、生産性が向上される。
【解決手段】 外部ケース３１と、前記外部ケース３１内に充填された絶縁部材３２と、前記絶縁部材３２に没入固定され、その端部３３ａが前記絶縁部材３２の上面に突出された複数個のピン３３と、前記絶縁部材３２上に取付けられる電界放出素子ユニット４０と、前記電界放出素子ユニット４０と前記ピン３３の端部３３ａとを電気的に連結するワイヤ３４とを具備する陰極構造体３２０と前記陰極構造体３２０を採用した陰極線管用の電子銃３００により、画面の出画時間及びホワイトバランスの安定化時間が縮められ、生産性が向上される。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子の放出源の陰極構造体及びこの陰極構造体を用いた陰極線管用の電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的な陰極線管は、図９に示したように、内面に蛍光膜４００が形成されたパネル１００と、前記パネル１００と封着され、電子銃３００が設けられるネック部２０１と偏向ヨーク２０３が設けられるコーン部２０２を含むファンネル２００とを具備して形成される。同図において、３０１は電子銃３００を支持する支持体である。
【０００３】かかる構成の陰極線管において、電子銃３００から放出された電子ビームは偏向ヨーク２０３により偏向され蛍光膜４００に走査されることにより蛍光物質を励起させて画像を形成させる。
【０００４】図１０は、前記ファンネル２００のネック部２０１に装着されて熱電子を放出する電子銃３００の構成を示したものである。電子銃３００は、ガラスビーズ１１と、前記ガラスビーズ１１に固定され、電子ビームを発生させる陰極構造体３１０と、制御電極１４と、スクリーン電極１５と、前記スクリーン電極１５から順次に設けられ、電子レンズを形成するフォーカス電極１６と、最終加速電極１７とを具備してなる。
【０００５】かかる構成の電子銃３００は、陰極構造体３１０とそれぞれの電極に所定の電圧が印加されることにより陰極構造体３１０から熱電子が放出され、前記各電極１４〜１７の間に電子レンズが形成される。従って、前記陰極構造体３１０から放出された電子ビームは前記電子レンズを通過しながら集束かつ加速される。
【０００６】前記電子銃３００から電子ビームが正常的に放出されるまでかかる時間及び電子ビームの電流密度は前記陰極構造体３１０に応じて決定されるが、陰極構造体３１０の詳細な構成が図１１に示されている。図１１を参照すると、陰極構造体３１０は、３つの陰極アセンブリ１２と、制御電極１４（図１０参照）に固定される外部ケース１３と、前記陰極アセンブリ１２が設けられる前記外部ケース１３の間の絶縁体２８とを具備する。
【０００７】前記各陰極アセンブリ１２は、円筒型のスリーブ２１と、前記スリーブ２１の端部に固定されたキャップ部材２２と、キャップ部材２２の上面に塗布された電子放射物質層２３と、スリーブ２１の下部を支持するホールダ２５とを含む。前記各陰極アセンブリ１２は内部ケース２６の内に固定され、前記外部ケース１３と内部ケース２６は絶縁体２８により絶縁されている。かつ、図１１に示した陰極アセンブリ１２は放熱型であり、前記スリーブ２１の内部にはヒーター２４が挿入されている。一方、ヒーターが陰極に直接連結された直熱型もある。
【０００８】かかる構成の陰極構造体３１０のヒーター２４に所定の電位が印加されると、ヒーター２４は発熱される。前記ヒーター２４から発生する熱が前記キャップ部材２２とスリーブ２１及びホールダ２５に伝達されると、これらは加熱される。かつ、前記キャップ部材２２が例えば、約８００℃程度に加熱されると、キャップ部材２２の上面に塗布された電子放射物質層２３から熱電子が放出される。
【０００９】かつ、前記電子放射物質層２３も、還元性物質を含むベース金属の上にアルカリ土類金属の酸化物を主成分とする物質が塗布された酸化物型と、多孔質金属の気孔に電子放出物質が含浸されている含浸型とに分けられる。
【００１０】しかしながら、従来の陰極構造体においては、ヒーターから発生した熱によりキャップ部材とスリーブが加熱された後、熱電子放射物質が加熱されるので、熱電子が正常的に発生されるまでに長時間がかかる。従って、陰極線管の画面出画時間が長くなり、通常８乃至９秒がかかるようになる。
【００１１】かつ、陰極構造体のキャップ部材、スリーブ等は動作時にヒーターにより加熱されて熱膨張されるので、電子ビームの位置が移動する熱ドリフト(thermal drift) 現象及び収束ドリフト(convergence drift) 現象が発生する。このようなドリフト現象を防止するために、製作時に陰極を長時間加熱して陰極が熱電子を放射しやすい物理的・化学的構造を有するようにする電子ビーム放出の活性化工程が要るので生産性が落ちる。
【００１２】かつ、赤，青，緑色の蛍光体を励起させるカラー陰極線管の場合、陰極構造体、制御電極及びスクリーン電極等の初期熱膨張の時間差によりホワイトバランスの安定化時間が長い。
【００１３】その上、従来の陰極構造体においては、前記熱電子放射物質層を加熱するために、例えば２乃至４ワット程度の電力が要求され、赤，青，緑色のそれぞれの陰極に対する不均一な熱伝達のために電子放出特性のバラツキが現れる。
【００１４】かつ、ヒーター及びその支持体が電子銃に含まれるので、電子銃の全体サイズが長くなり、ヒーターの製造工程が複雑なので、生産性が落ち、不良率が高くなる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のごとき従来の問題点を解決するためになされたものであり、画面の出画時間及びホワイトバランスの安定化時間が短く、製造が簡単で、生産性を向上させられる陰極構造体及びこれを用いたカラー陰極線間用の電子銃を提供することにその目的がある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために本発明による陰極構造体は、外部ケースと、前記外部ケース内に充填された絶縁部材と、前記絶縁部材に没入固定され、その端部が前記絶縁部材の上面に突出された複数個のピンと、前記絶縁部材上に取付けられる電界放出素子ユニットと、前記電界放出素子ユニットと前記ピンの突出部とを電気的に連結するワイヤとを具備することを特徴とする。
【００１７】前記電界放出素子ユニットは、基板と、前記基板上に所定間隔で離隔配置された３つの電界放出素子と、前記電界放出素子と電気的に連結され前記ワイヤを通して供給された電源を伝達するように前記基板上に設けられた複数個の端子とを具備してなることを特徴とする。
【００１８】本発明の他の実施形態による陰極構造体は、電子銃のガラスビーズに埋立てられる埋立部を有する外部ケースと、前記外部ケースの内周面に相応する外周面を有し、前記外部ケース内に挿入されるリテーナと、前記リテーナの上に置かれるように前記外部ケース内に挿入された電界放出素子ユニットと、前記ガラスビーズに埋立固定される埋立部と、前記電界放出素子ユニットの上面と接触して弾性的に加圧する接触部とを有し、前記電界放出素子ユニットに電源を供給する導電性の弾性部材とを具備することを特徴とする。
【００１９】本発明の他の側面によると、外部ケースと、前記外部ケース内に充填された絶縁部材と、前記絶縁部材に没入固定され、その端部が前記絶縁部材の上面に突出された複数個のピンと、前記絶縁部材上に取付けられる電界放出素子ユニットと、前記電界放出素子ユニットの端子と前記ピンの突出部とを電気的に連結するワイヤとを具備する陰極構造体と、前記陰極構造体から放出された電子ビームを収束かつ加速させるフォーカス電極及び最終加速電極とを含んでなることを特徴とする陰極線管用の電子銃が提供される。
【００２０】かつ、本発明の更に他の側面によると、電子銃のガラスビーズに埋立てられる埋立部を有する外部ケースと、前記外部ケースの内周面に相応する外周面を有し、前記外部ケース内に挿入されるリテーナと、前記リテーナ上に置かれるように前記外部ケース内に挿入された電界放出素子ユニットと、前記ガラスビーズに埋立固定される埋立部と前記電界放出素子ユニットの上面と接触して弾性的に加圧する接触部を有し、前記電界放出素子ユニットに電源を供給する導電性の弾性部材を具備する陰極構造体と、前記陰極構造体から放出された電子ビームを集束かつ加速させるフォーカス電極及び最終加速電極とを有することを特徴とする陰極線管用の電子銃が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に基づいて添付した図面に基づき更に詳細に説明する。
【００２２】図１は、本発明の望ましい一実施形態による陰極構造体３２０が採用された陰極線管用の電子銃を示したものである。ここで、前述した従来例の説明で使用したものと同一部材には説明の都合上同一符号を付して説明する。同図に示したように、本発明の陰極構造体３２０はガラスビーズ３０２に固定される。本発明の特徴によると、前記陰極線管用の電子銃は電界効果により電子を放出する冷陰極状の電界放出素子を陰極構造体として用いる。
【００２３】図２を参照すると、前記陰極構造体は、ガラスビーズ３０２（図１参照）に結合支持されるリム状の外部ケース３１と、前記外部ケース３１内に充填される絶縁部材３２と、前記絶縁部材３２に没入固定され、その上端部３３ａが前記絶縁部材３２の上面に突出された複数個のピン３３と、前記絶縁部材３２上面に取付けられた電界放出素子ユニット４０と、前記電界放出素子ユニット４０に電圧を供給するために前記ピン３３の端部３３ａと電界放出素子ユニット４０の端子３５とを連結させるワイヤ３４を具備する。前記ワイヤ３４の直径は１０〜５０μｍ程度であり、半導体の製造工程のうちワイヤボンディング工程により製造されることが望ましい。
【００２４】図３に示したように、前記電界放出素子ユニット４０には３つの電界放出素子４０ａが一列で配列されている。図４及び図５を参照すると、前記電界放出素子４０ａは、シリコン等からなる基板４１と、前記基板４１の上面に形成された陰極４２と、前記陰極４２上に配列されたモリブデンを主成分とする多数のマイクロチップ４２ａと、前記マイクロチップ４２ａを取り囲むＳｉＯ2 からなる絶縁層４３と、前記絶縁層４３の上面に形成され前記マイクロチップ４２ａを露出させる開口部４４ａを有するゲート４４とを具備する。前記基板４１上に設けられたマイクロチップ４２ａに印加される電流は１つ当たり５０〜１００ｎＡ程度なので、マイクロチップ４２ａが少なくとも１０，０００個以上になると、１ｍＡ以上の電流を得ることができる。よって、陰極線管の蛍光膜を励起させるに十分な電流を得ることができる。
【００２５】かかる構造の陰極構造体が採用された陰極線管の動作を図１乃至図５に基づき説明する。まず、フォーカス電極１６及び最終加速電極１７に所定電圧が印加されると、各電極の間には電子レンズが形成される。かつ、前記電界放出素子４０ａのマイクロチップ４２ａとゲート４４に所定の電圧が印加されると、その間に電界が発生して、前記マイクロチップ４２ａから電子ビームが放出される。放出された電子ビームは前述した各電極の間に形成された電子レンズを通過しながら収束かつ加速された後、偏向ヨーク２０３（図９参照）により偏向され、蛍光膜にランディングされて画像を形成する。
【００２６】図６乃至図８は、本発明の他の実施形態による陰極構造体を示したものである。図６乃至図８を参照すると、本実施形態の陰極構造体はリム状の外部ケース５１と、前記外部ケース５１の内周面に相応する外周面を有し、前記外部ケース５１に挿入されるリテーナ５２と、前記リテーナ５１の上に取付けられる電界放出素子ユニット５３と、前記電界放出素子ユニット５３の上面を加圧する導電性の弾性部材５４とを具備する。前記外部ケース５１は金属から形成され、埋立部５１ａがガラスビーズ３０２（図７参照）に埋立てられることにより固定される。前記リテーナ５２は外部ケース５１内に挿入されて溶接される。前記リテーナ５２上に置かれる電界放出素子ユニット５３の電界放出素子５３ａは、前述した図４及び図５と同一な構造を有する。かつ、導電性の弾性部材５４は、その埋立部５４ｂがガラスビーズ３０２に埋立てられて固定され、その接触部５４ａが電界放出素子ユニット５３の端子５３ｂと接触して加圧する。なお、弾性部材５４は導電性であり、弾力性を有する部材から形成され、前記電界放出素子ユニット５３の４つの端子５３ｂにそれぞれ対応するように４つが具備される（図６には２つの弾性部材５４のみが示された）。従って、弾性部材５４は電界放出素子５３ａに電圧を印加すると同時に電界放出素子ユニット５３を固定させる役割を果たす。前記端子５３ｂのうち３つの端子は電界放出素子５３ａの陰極４２（図５参照）と連結され、残りの１つの端子はゲート４４と連結される。従って、電界放出素子５３ａの陰極４２と連結された３つの端子５３ｂには導電性の弾性部材５４の外部端子５４ｃを通して負電圧が印加され、ゲート４４と連結された端子には外部端子５４ｃを通してゲート電圧が印加される。
【００２７】かつ、図９に示したように、弾性部材５４の埋立部５４ｂは、電子銃のビーム軸と平行することが望ましい。もし、埋立部５４ｂが電子銃のビーム軸に対して直角であると、限定された幅のガラスビーズ３０２内に埋立てられる各埋立部５４ｂの間隔が狭すぎて結合強度が弱まる。
【００２８】本実施形態の陰極構造体によると、電界放出素子ユニット５３の端子５３ｂが前述した実施形態のワイヤ３４（図２参照）の代りに弾性部材５４と連結されて電源が供給されるので、高電圧や外部の衝撃により損なわれる恐れがなく、組立工程も簡略化される。
【００２９】本実施形態による陰極構造体及びこれを採用した陰極線管用の電子銃の動作は前述した実施形態のものと同一である。
【００３０】
【発明の効果】以上、本発明によると、陰極構造体に所定の電位を印加すると同時に陰極構造体のマイクロチップから電子が放出されるので、陰極構造体から正常的な電子放出が行われるまでかかる時間を縮めることができる。従って、陰極線管の初期画面の出画時間も縮められる。
【００３１】かつ、熱電子の放出ではなく、電界効果により電子が放出されるので、加熱により陰極構造体を構成する部品が熱膨張されることにより、電子ビームの位置が移動される熱ドリフト現象が防止され、陰極を加熱するための別途の電力が要らない。その上、それぞれの陰極に対する不均一な熱伝達により発生する電子放出特性散布がなくなる。
【００３２】なお、カラー陰極線管の場合には陰極が加熱されないため、陰極構造体自体、制御電極及びスクリーン電極等の熱膨張がほとんど発生しなくてホワイトバランスの安定化時間が縮められる。
【００３３】また、本発明の陰極構造体を採用した電子銃において、電子放出のためのヒーター及び支持体、制御電極及びスクリーン電極が取り除かれるので、全体的に電子銃が縮められて製品が小型化される。
【００３４】なお、本発明は前記実施形態に限られず、本発明が属した技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により多くの変形が可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による陰極構造体を採用した電子銃の断面図。
【図２】図１に示した本発明の陰極構造体を示した斜視図。
【図３】図２の電界放出素子ユニットを示した平面図。
【図４】図３に示した電界放出素子の斜視図。
【図５】図４に示した電界放出素子の断面図。
【図６】本発明の他の実施形態による陰極構造体の分解斜視図。
【図７】図６に示した陰極構造体を採用した電子銃の断面図。
【図８】図６に示した陰極構造体を採用した電子銃の部分断面図。
【図９】一般的な陰極線管の断面図。
【図１０】従来の陰極構造体を採用した電子銃の断面図。
【図１１】図１０の従来の陰極構造体を示した部分切断斜視図。
【符号の説明】
３１ 外部ケース
３２ 絶縁部材
３３ ピン
３３ａ 上端部
３４ ワイヤ
３５ 端子
４０ 電界放出素子ユニット
４０ａ 電界放出素子
４１ 基板
４２ 陰極
４２ａ マイクロチップ
４３ 絶縁層
４４ ゲート
４４ａ 開口部
５１ 外部ケース
５２ リテーナ
５３ 電界放出素子ユニット
５３ａ 電界放出素子
５３ｂ 端子
５４ 弾性部材
５４ａ 接触部
５４ｂ 埋立部
５４ｃ 外部端子
１００ パネル
２００ ファンネル
２０１ ネック部
２０２ コーン部
２０３ 偏向ヨーク
３００ 電子銃
３０１ 支持体
３０２ ガラスビーズ
３２０ 陰極構造体
４００ 蛍光膜
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子の放出源の陰極構造体及びこの陰極構造体を用いた陰極線管用の電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的な陰極線管は、図９に示したように、内面に蛍光膜４００が形成されたパネル１００と、前記パネル１００と封着され、電子銃３００が設けられるネック部２０１と偏向ヨーク２０３が設けられるコーン部２０２を含むファンネル２００とを具備して形成される。同図において、３０１は電子銃３００を支持する支持体である。
【０００３】かかる構成の陰極線管において、電子銃３００から放出された電子ビームは偏向ヨーク２０３により偏向され蛍光膜４００に走査されることにより蛍光物質を励起させて画像を形成させる。
【０００４】図１０は、前記ファンネル２００のネック部２０１に装着されて熱電子を放出する電子銃３００の構成を示したものである。電子銃３００は、ガラスビーズ１１と、前記ガラスビーズ１１に固定され、電子ビームを発生させる陰極構造体３１０と、制御電極１４と、スクリーン電極１５と、前記スクリーン電極１５から順次に設けられ、電子レンズを形成するフォーカス電極１６と、最終加速電極１７とを具備してなる。
【０００５】かかる構成の電子銃３００は、陰極構造体３１０とそれぞれの電極に所定の電圧が印加されることにより陰極構造体３１０から熱電子が放出され、前記各電極１４〜１７の間に電子レンズが形成される。従って、前記陰極構造体３１０から放出された電子ビームは前記電子レンズを通過しながら集束かつ加速される。
【０００６】前記電子銃３００から電子ビームが正常的に放出されるまでかかる時間及び電子ビームの電流密度は前記陰極構造体３１０に応じて決定されるが、陰極構造体３１０の詳細な構成が図１１に示されている。図１１を参照すると、陰極構造体３１０は、３つの陰極アセンブリ１２と、制御電極１４（図１０参照）に固定される外部ケース１３と、前記陰極アセンブリ１２が設けられる前記外部ケース１３の間の絶縁体２８とを具備する。
【０００７】前記各陰極アセンブリ１２は、円筒型のスリーブ２１と、前記スリーブ２１の端部に固定されたキャップ部材２２と、キャップ部材２２の上面に塗布された電子放射物質層２３と、スリーブ２１の下部を支持するホールダ２５とを含む。前記各陰極アセンブリ１２は内部ケース２６の内に固定され、前記外部ケース１３と内部ケース２６は絶縁体２８により絶縁されている。かつ、図１１に示した陰極アセンブリ１２は放熱型であり、前記スリーブ２１の内部にはヒーター２４が挿入されている。一方、ヒーターが陰極に直接連結された直熱型もある。
【０００８】かかる構成の陰極構造体３１０のヒーター２４に所定の電位が印加されると、ヒーター２４は発熱される。前記ヒーター２４から発生する熱が前記キャップ部材２２とスリーブ２１及びホールダ２５に伝達されると、これらは加熱される。かつ、前記キャップ部材２２が例えば、約８００℃程度に加熱されると、キャップ部材２２の上面に塗布された電子放射物質層２３から熱電子が放出される。
【０００９】かつ、前記電子放射物質層２３も、還元性物質を含むベース金属の上にアルカリ土類金属の酸化物を主成分とする物質が塗布された酸化物型と、多孔質金属の気孔に電子放出物質が含浸されている含浸型とに分けられる。
【００１０】しかしながら、従来の陰極構造体においては、ヒーターから発生した熱によりキャップ部材とスリーブが加熱された後、熱電子放射物質が加熱されるので、熱電子が正常的に発生されるまでに長時間がかかる。従って、陰極線管の画面出画時間が長くなり、通常８乃至９秒がかかるようになる。
【００１１】かつ、陰極構造体のキャップ部材、スリーブ等は動作時にヒーターにより加熱されて熱膨張されるので、電子ビームの位置が移動する熱ドリフト(thermal drift) 現象及び収束ドリフト(convergence drift) 現象が発生する。このようなドリフト現象を防止するために、製作時に陰極を長時間加熱して陰極が熱電子を放射しやすい物理的・化学的構造を有するようにする電子ビーム放出の活性化工程が要るので生産性が落ちる。
【００１２】かつ、赤，青，緑色の蛍光体を励起させるカラー陰極線管の場合、陰極構造体、制御電極及びスクリーン電極等の初期熱膨張の時間差によりホワイトバランスの安定化時間が長い。
【００１３】その上、従来の陰極構造体においては、前記熱電子放射物質層を加熱するために、例えば２乃至４ワット程度の電力が要求され、赤，青，緑色のそれぞれの陰極に対する不均一な熱伝達のために電子放出特性のバラツキが現れる。
【００１４】かつ、ヒーター及びその支持体が電子銃に含まれるので、電子銃の全体サイズが長くなり、ヒーターの製造工程が複雑なので、生産性が落ち、不良率が高くなる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のごとき従来の問題点を解決するためになされたものであり、画面の出画時間及びホワイトバランスの安定化時間が短く、製造が簡単で、生産性を向上させられる陰極構造体及びこれを用いたカラー陰極線間用の電子銃を提供することにその目的がある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために本発明による陰極構造体は、外部ケースと、前記外部ケース内に充填された絶縁部材と、前記絶縁部材に没入固定され、その端部が前記絶縁部材の上面に突出された複数個のピンと、前記絶縁部材上に取付けられる電界放出素子ユニットと、前記電界放出素子ユニットと前記ピンの突出部とを電気的に連結するワイヤとを具備することを特徴とする。
【００１７】前記電界放出素子ユニットは、基板と、前記基板上に所定間隔で離隔配置された３つの電界放出素子と、前記電界放出素子と電気的に連結され前記ワイヤを通して供給された電源を伝達するように前記基板上に設けられた複数個の端子とを具備してなることを特徴とする。
【００１８】本発明の他の実施形態による陰極構造体は、電子銃のガラスビーズに埋立てられる埋立部を有する外部ケースと、前記外部ケースの内周面に相応する外周面を有し、前記外部ケース内に挿入されるリテーナと、前記リテーナの上に置かれるように前記外部ケース内に挿入された電界放出素子ユニットと、前記ガラスビーズに埋立固定される埋立部と、前記電界放出素子ユニットの上面と接触して弾性的に加圧する接触部とを有し、前記電界放出素子ユニットに電源を供給する導電性の弾性部材とを具備することを特徴とする。
【００１９】本発明の他の側面によると、外部ケースと、前記外部ケース内に充填された絶縁部材と、前記絶縁部材に没入固定され、その端部が前記絶縁部材の上面に突出された複数個のピンと、前記絶縁部材上に取付けられる電界放出素子ユニットと、前記電界放出素子ユニットの端子と前記ピンの突出部とを電気的に連結するワイヤとを具備する陰極構造体と、前記陰極構造体から放出された電子ビームを収束かつ加速させるフォーカス電極及び最終加速電極とを含んでなることを特徴とする陰極線管用の電子銃が提供される。
【００２０】かつ、本発明の更に他の側面によると、電子銃のガラスビーズに埋立てられる埋立部を有する外部ケースと、前記外部ケースの内周面に相応する外周面を有し、前記外部ケース内に挿入されるリテーナと、前記リテーナ上に置かれるように前記外部ケース内に挿入された電界放出素子ユニットと、前記ガラスビーズに埋立固定される埋立部と前記電界放出素子ユニットの上面と接触して弾性的に加圧する接触部を有し、前記電界放出素子ユニットに電源を供給する導電性の弾性部材を具備する陰極構造体と、前記陰極構造体から放出された電子ビームを集束かつ加速させるフォーカス電極及び最終加速電極とを有することを特徴とする陰極線管用の電子銃が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に基づいて添付した図面に基づき更に詳細に説明する。
【００２２】図１は、本発明の望ましい一実施形態による陰極構造体３２０が採用された陰極線管用の電子銃を示したものである。ここで、前述した従来例の説明で使用したものと同一部材には説明の都合上同一符号を付して説明する。同図に示したように、本発明の陰極構造体３２０はガラスビーズ３０２に固定される。本発明の特徴によると、前記陰極線管用の電子銃は電界効果により電子を放出する冷陰極状の電界放出素子を陰極構造体として用いる。
【００２３】図２を参照すると、前記陰極構造体は、ガラスビーズ３０２（図１参照）に結合支持されるリム状の外部ケース３１と、前記外部ケース３１内に充填される絶縁部材３２と、前記絶縁部材３２に没入固定され、その上端部３３ａが前記絶縁部材３２の上面に突出された複数個のピン３３と、前記絶縁部材３２上面に取付けられた電界放出素子ユニット４０と、前記電界放出素子ユニット４０に電圧を供給するために前記ピン３３の端部３３ａと電界放出素子ユニット４０の端子３５とを連結させるワイヤ３４を具備する。前記ワイヤ３４の直径は１０〜５０μｍ程度であり、半導体の製造工程のうちワイヤボンディング工程により製造されることが望ましい。
【００２４】図３に示したように、前記電界放出素子ユニット４０には３つの電界放出素子４０ａが一列で配列されている。図４及び図５を参照すると、前記電界放出素子４０ａは、シリコン等からなる基板４１と、前記基板４１の上面に形成された陰極４２と、前記陰極４２上に配列されたモリブデンを主成分とする多数のマイクロチップ４２ａと、前記マイクロチップ４２ａを取り囲むＳｉＯ2 からなる絶縁層４３と、前記絶縁層４３の上面に形成され前記マイクロチップ４２ａを露出させる開口部４４ａを有するゲート４４とを具備する。前記基板４１上に設けられたマイクロチップ４２ａに印加される電流は１つ当たり５０〜１００ｎＡ程度なので、マイクロチップ４２ａが少なくとも１０，０００個以上になると、１ｍＡ以上の電流を得ることができる。よって、陰極線管の蛍光膜を励起させるに十分な電流を得ることができる。
【００２５】かかる構造の陰極構造体が採用された陰極線管の動作を図１乃至図５に基づき説明する。まず、フォーカス電極１６及び最終加速電極１７に所定電圧が印加されると、各電極の間には電子レンズが形成される。かつ、前記電界放出素子４０ａのマイクロチップ４２ａとゲート４４に所定の電圧が印加されると、その間に電界が発生して、前記マイクロチップ４２ａから電子ビームが放出される。放出された電子ビームは前述した各電極の間に形成された電子レンズを通過しながら収束かつ加速された後、偏向ヨーク２０３（図９参照）により偏向され、蛍光膜にランディングされて画像を形成する。
【００２６】図６乃至図８は、本発明の他の実施形態による陰極構造体を示したものである。図６乃至図８を参照すると、本実施形態の陰極構造体はリム状の外部ケース５１と、前記外部ケース５１の内周面に相応する外周面を有し、前記外部ケース５１に挿入されるリテーナ５２と、前記リテーナ５１の上に取付けられる電界放出素子ユニット５３と、前記電界放出素子ユニット５３の上面を加圧する導電性の弾性部材５４とを具備する。前記外部ケース５１は金属から形成され、埋立部５１ａがガラスビーズ３０２（図７参照）に埋立てられることにより固定される。前記リテーナ５２は外部ケース５１内に挿入されて溶接される。前記リテーナ５２上に置かれる電界放出素子ユニット５３の電界放出素子５３ａは、前述した図４及び図５と同一な構造を有する。かつ、導電性の弾性部材５４は、その埋立部５４ｂがガラスビーズ３０２に埋立てられて固定され、その接触部５４ａが電界放出素子ユニット５３の端子５３ｂと接触して加圧する。なお、弾性部材５４は導電性であり、弾力性を有する部材から形成され、前記電界放出素子ユニット５３の４つの端子５３ｂにそれぞれ対応するように４つが具備される（図６には２つの弾性部材５４のみが示された）。従って、弾性部材５４は電界放出素子５３ａに電圧を印加すると同時に電界放出素子ユニット５３を固定させる役割を果たす。前記端子５３ｂのうち３つの端子は電界放出素子５３ａの陰極４２（図５参照）と連結され、残りの１つの端子はゲート４４と連結される。従って、電界放出素子５３ａの陰極４２と連結された３つの端子５３ｂには導電性の弾性部材５４の外部端子５４ｃを通して負電圧が印加され、ゲート４４と連結された端子には外部端子５４ｃを通してゲート電圧が印加される。
【００２７】かつ、図９に示したように、弾性部材５４の埋立部５４ｂは、電子銃のビーム軸と平行することが望ましい。もし、埋立部５４ｂが電子銃のビーム軸に対して直角であると、限定された幅のガラスビーズ３０２内に埋立てられる各埋立部５４ｂの間隔が狭すぎて結合強度が弱まる。
【００２８】本実施形態の陰極構造体によると、電界放出素子ユニット５３の端子５３ｂが前述した実施形態のワイヤ３４（図２参照）の代りに弾性部材５４と連結されて電源が供給されるので、高電圧や外部の衝撃により損なわれる恐れがなく、組立工程も簡略化される。
【００２９】本実施形態による陰極構造体及びこれを採用した陰極線管用の電子銃の動作は前述した実施形態のものと同一である。
【００３０】
【発明の効果】以上、本発明によると、陰極構造体に所定の電位を印加すると同時に陰極構造体のマイクロチップから電子が放出されるので、陰極構造体から正常的な電子放出が行われるまでかかる時間を縮めることができる。従って、陰極線管の初期画面の出画時間も縮められる。
【００３１】かつ、熱電子の放出ではなく、電界効果により電子が放出されるので、加熱により陰極構造体を構成する部品が熱膨張されることにより、電子ビームの位置が移動される熱ドリフト現象が防止され、陰極を加熱するための別途の電力が要らない。その上、それぞれの陰極に対する不均一な熱伝達により発生する電子放出特性散布がなくなる。
【００３２】なお、カラー陰極線管の場合には陰極が加熱されないため、陰極構造体自体、制御電極及びスクリーン電極等の熱膨張がほとんど発生しなくてホワイトバランスの安定化時間が縮められる。
【００３３】また、本発明の陰極構造体を採用した電子銃において、電子放出のためのヒーター及び支持体、制御電極及びスクリーン電極が取り除かれるので、全体的に電子銃が縮められて製品が小型化される。
【００３４】なお、本発明は前記実施形態に限られず、本発明が属した技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により多くの変形が可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による陰極構造体を採用した電子銃の断面図。
【図２】図１に示した本発明の陰極構造体を示した斜視図。
【図３】図２の電界放出素子ユニットを示した平面図。
【図４】図３に示した電界放出素子の斜視図。
【図５】図４に示した電界放出素子の断面図。
【図６】本発明の他の実施形態による陰極構造体の分解斜視図。
【図７】図６に示した陰極構造体を採用した電子銃の断面図。
【図８】図６に示した陰極構造体を採用した電子銃の部分断面図。
【図９】一般的な陰極線管の断面図。
【図１０】従来の陰極構造体を採用した電子銃の断面図。
【図１１】図１０の従来の陰極構造体を示した部分切断斜視図。
【符号の説明】
３１ 外部ケース
３２ 絶縁部材
３３ ピン
３３ａ 上端部
３４ ワイヤ
３５ 端子
４０ 電界放出素子ユニット
４０ａ 電界放出素子
４１ 基板
４２ 陰極
４２ａ マイクロチップ
４３ 絶縁層
４４ ゲート
４４ａ 開口部
５１ 外部ケース
５２ リテーナ
５３ 電界放出素子ユニット
５３ａ 電界放出素子
５３ｂ 端子
５４ 弾性部材
５４ａ 接触部
５４ｂ 埋立部
５４ｃ 外部端子
１００ パネル
２００ ファンネル
２０１ ネック部
２０２ コーン部
２０３ 偏向ヨーク
３００ 電子銃
３０１ 支持体
３０２ ガラスビーズ
３２０ 陰極構造体
４００ 蛍光膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】 外部ケースと、前記外部ケース内に充填された絶縁部材と、前記絶縁部材に没入固定され、その端部が前記絶縁部材の上面に突出された複数個のピンと、前記絶縁部材上に取付けられる電界放出素子ユニットと、前記電界放出素子ユニットと前記ピンの突出部とを電気的に連結するワイヤとを具備することを特徴とする陰極構造体。
【請求項２】 前記電界放出素子ユニットは、基板と、前記基板上に所定間隔で離隔配置された３つの電界放出素子と、前記電界放出素子と電気的に連結され、前記ワイヤを通して供給された電源を伝達するように前記基板上に設けられた複数個の端子とを具備してなることを特徴とする請求項１に記載の陰極構造体。
【請求項３】 前記端子とピンはそれぞれ４つずつ具備され、前記４つの端子のうち３つの端子はそれぞれ前記３つの電界放出素子の陰極と連結され、残りの１つの端子は前記３つの電界放出素子のゲートと接続されることを特徴とする請求項１に記載の陰極構造体。
【請求項４】 外部ケースと、前記外部ケース内に充填された絶縁部材と、前記絶縁部材に没入固定され、その端部が前記絶縁部材の上面に突出された複数個のピンと、前記絶縁部材上に取付けられる電界放出素子ユニットと、前記電界放出素子ユニットと前記ピンの突出部とを電気的に連結するワイヤとを具備する陰極構造体と、前記陰極構造体から放出された電子ビームを集束かつ加速させるフォーカス電極及び最終加速電極とを具備してなることを特徴とする陰極線管用の電子銃。
【請求項５】 前記電界放出素子ユニットは、基板と、前記基板上に所定間隔で離隔配置された３つの電界放出素子と、前記電界放出素子と電気的に連結され、前記ワイヤを通して供給された電源を伝達するように前記基板上に設けられた複数個の端子とを具備してなることを特徴とする請求項４に記載の陰極線管用の電子銃。
【請求項６】 前記端子とピンはそれぞれ４つずつ具備され、前記４つの端子のうち３つの端子はそれぞれ前記３つの電界放出素子の陰極と連結され、残りの１つの端子は前記３つの電界放出素子のゲートと接続されることを特徴とする請求項４に記載の陰極線管用の電子銃。
【請求項７】 電子銃のガラスビーズに埋立てられる埋立部を有する外部ケースと、前記外部ケースの内周面に相応する外周面を有し、前記外部ケース内に挿入されるリテーナと、前記リテーナ上に置かれるように前記外部ケース内に挿入された電界放出素子ユニットと、前記ガラスビーズに埋立固定される埋立部と前記電界放出素子ユニットの上面と接触して弾性的に加圧する接触部を有し、前記電界放出素子ユニットに電源を供給する導電性の弾性部材とを具備することを特徴とする陰極構造体。
【請求項８】 前記電界放出素子ユニットは、基板と、前記基板上に所定間隔で離隔配置された３つの電界放出素子と、前記電界放出素子と電気的に連結され、前記導電性の弾性部材を通して供給された電源を伝達するように前記基板上に設けられた複数個の端子とを具備してなることを特徴とする請求項７に記載の陰極構造体。
【請求項９】 前記端子は４つであり、そのうち３つの端子はそれぞれ前記３つの電界放出素子の陰極と連結され、残りの１つの端子は前記３つの電界放出素子のゲートと接続されることを特徴とする請求項８に記載の陰極構造体。
【請求項１０】 前記弾性部材は外部との電気的接触のための外部端子が更に具備されたことを特徴とする請求項９に記載の陰極構造体。
【請求項１１】 電子銃のガラスビーズに埋立てられる埋立部を有する外部ケースと、前記外部ケースの内周面に相応する外周面を有し、前記外部ケース内に挿入されるリテーナと、前記リテーナの上に置かれるように前記外部ケース内に挿入された電界放出素子ユニットと、前記ガラスビーズに埋立固定される埋立部と前記電界放出素子ユニットの上面と接触して弾性的に加圧する接触部を有し、前記電界放出素子ユニットに電源を供給する導電性の弾性部材とを具備する陰極構造体と、前記陰極構造体から放出された電子ビームを集束かつ加速させるフォーカス電極及び最終加速電極とを含むことを特徴とする陰極線管用の電子銃。
【請求項１２】 前記電界放出素子ユニットは、基板と、前記基板上に所定間隔で離隔配置された３つの電界放出素子と、前記電界放出素子と電気的に連結され、前記導電性の弾性部材を通して供給された電源を伝達するように前記基板上に設けられた複数個の端子とを具備してなることを特徴とする請求項１１に記載の陰極線管用の電子銃。
【請求項１３】 前記端子は４つであり、そのうち３つの端子はそれぞれ前記３つの電界放出素子の陰極と連結され、残りの１つの端子は前記３つの電界放出素子のゲートと接続されることを特徴とする請求項１２に記載の陰極線管用の電子銃。
【請求項１４】 前記弾性部材は外部との電気的接触のための外部端子が更に具備されたことを特徴とする請求項１３に記載の陰極線管用の電子銃。
【請求項１】 外部ケースと、前記外部ケース内に充填された絶縁部材と、前記絶縁部材に没入固定され、その端部が前記絶縁部材の上面に突出された複数個のピンと、前記絶縁部材上に取付けられる電界放出素子ユニットと、前記電界放出素子ユニットと前記ピンの突出部とを電気的に連結するワイヤとを具備することを特徴とする陰極構造体。
【請求項２】 前記電界放出素子ユニットは、基板と、前記基板上に所定間隔で離隔配置された３つの電界放出素子と、前記電界放出素子と電気的に連結され、前記ワイヤを通して供給された電源を伝達するように前記基板上に設けられた複数個の端子とを具備してなることを特徴とする請求項１に記載の陰極構造体。
【請求項３】 前記端子とピンはそれぞれ４つずつ具備され、前記４つの端子のうち３つの端子はそれぞれ前記３つの電界放出素子の陰極と連結され、残りの１つの端子は前記３つの電界放出素子のゲートと接続されることを特徴とする請求項１に記載の陰極構造体。
【請求項４】 外部ケースと、前記外部ケース内に充填された絶縁部材と、前記絶縁部材に没入固定され、その端部が前記絶縁部材の上面に突出された複数個のピンと、前記絶縁部材上に取付けられる電界放出素子ユニットと、前記電界放出素子ユニットと前記ピンの突出部とを電気的に連結するワイヤとを具備する陰極構造体と、前記陰極構造体から放出された電子ビームを集束かつ加速させるフォーカス電極及び最終加速電極とを具備してなることを特徴とする陰極線管用の電子銃。
【請求項５】 前記電界放出素子ユニットは、基板と、前記基板上に所定間隔で離隔配置された３つの電界放出素子と、前記電界放出素子と電気的に連結され、前記ワイヤを通して供給された電源を伝達するように前記基板上に設けられた複数個の端子とを具備してなることを特徴とする請求項４に記載の陰極線管用の電子銃。
【請求項６】 前記端子とピンはそれぞれ４つずつ具備され、前記４つの端子のうち３つの端子はそれぞれ前記３つの電界放出素子の陰極と連結され、残りの１つの端子は前記３つの電界放出素子のゲートと接続されることを特徴とする請求項４に記載の陰極線管用の電子銃。
【請求項７】 電子銃のガラスビーズに埋立てられる埋立部を有する外部ケースと、前記外部ケースの内周面に相応する外周面を有し、前記外部ケース内に挿入されるリテーナと、前記リテーナ上に置かれるように前記外部ケース内に挿入された電界放出素子ユニットと、前記ガラスビーズに埋立固定される埋立部と前記電界放出素子ユニットの上面と接触して弾性的に加圧する接触部を有し、前記電界放出素子ユニットに電源を供給する導電性の弾性部材とを具備することを特徴とする陰極構造体。
【請求項８】 前記電界放出素子ユニットは、基板と、前記基板上に所定間隔で離隔配置された３つの電界放出素子と、前記電界放出素子と電気的に連結され、前記導電性の弾性部材を通して供給された電源を伝達するように前記基板上に設けられた複数個の端子とを具備してなることを特徴とする請求項７に記載の陰極構造体。
【請求項９】 前記端子は４つであり、そのうち３つの端子はそれぞれ前記３つの電界放出素子の陰極と連結され、残りの１つの端子は前記３つの電界放出素子のゲートと接続されることを特徴とする請求項８に記載の陰極構造体。
【請求項１０】 前記弾性部材は外部との電気的接触のための外部端子が更に具備されたことを特徴とする請求項９に記載の陰極構造体。
【請求項１１】 電子銃のガラスビーズに埋立てられる埋立部を有する外部ケースと、前記外部ケースの内周面に相応する外周面を有し、前記外部ケース内に挿入されるリテーナと、前記リテーナの上に置かれるように前記外部ケース内に挿入された電界放出素子ユニットと、前記ガラスビーズに埋立固定される埋立部と前記電界放出素子ユニットの上面と接触して弾性的に加圧する接触部を有し、前記電界放出素子ユニットに電源を供給する導電性の弾性部材とを具備する陰極構造体と、前記陰極構造体から放出された電子ビームを集束かつ加速させるフォーカス電極及び最終加速電極とを含むことを特徴とする陰極線管用の電子銃。
【請求項１２】 前記電界放出素子ユニットは、基板と、前記基板上に所定間隔で離隔配置された３つの電界放出素子と、前記電界放出素子と電気的に連結され、前記導電性の弾性部材を通して供給された電源を伝達するように前記基板上に設けられた複数個の端子とを具備してなることを特徴とする請求項１１に記載の陰極線管用の電子銃。
【請求項１３】 前記端子は４つであり、そのうち３つの端子はそれぞれ前記３つの電界放出素子の陰極と連結され、残りの１つの端子は前記３つの電界放出素子のゲートと接続されることを特徴とする請求項１２に記載の陰極線管用の電子銃。
【請求項１４】 前記弾性部材は外部との電気的接触のための外部端子が更に具備されたことを特徴とする請求項１３に記載の陰極線管用の電子銃。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図９】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図９】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開平１０−６４４４０
【公開日】平成１０年（１９９８）３月６日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平９−１７６９９５
【出願日】平成９年（１９９７）７月２日
【出願人】（５９０００２８１７）三星電管株式會社 (2,784)
【公開日】平成１０年（１９９８）３月６日
【国際特許分類】
【出願日】平成９年（１９９７）７月２日
【出願人】（５９０００２８１７）三星電管株式會社 (2,784)
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