专利名称：电子枪的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于CRT和电子显微镜及电子束暴光装置等阴极射线管的电子枪，特别涉及对电子枪阴极的改进。
图19是表示在特开平7-85807号公报中披露的现有电子枪阴极附近的放大剖视图。图19中，1是灯丝，2是套筒，具有由围绕灯丝1形成的钼圆筒体构成的内套筒2A与外套筒2B相互重叠的结构。此外，内套筒2A的上侧被阻塞(发射电子侧)，外套筒2B的上侧端部与内套筒2A同样地阻塞，但在其中央设有开口部分。3是电子发射区，4是阴极块。
在该现有电子枪中使用的阴极称为浸渍型阴极，例如，阴极块4是在多孔的钨(W)基体上浸渍由BaO、CaO、Al2O构成的铝酸盐化合物。
此外，阴极块4固定在内套筒2A阻塞部分的上部中央的表面上，呈从外套筒2B的开口部分露出的状态。用该阴极块4的露出部分构成电子发射区。于是套筒2和阴极块4形成阴极5。
在阴极5的上部，设有与阴极5隔离的第1栅极6，并在第1栅极6中形成第1栅极电子束通孔。而且，在第1栅极6的上部配置有第2栅极8，在该第2栅极8中形成第2栅极电子束通孔9。用导电板形成第1栅极6和第2栅极8。
再有，图20是表示采用现有电子枪的阴极射线管的示意性整体结构图。图中，10是在与阴极5相对的位置上设置的荧光屏。
如图所示，在第2栅极8的荧光屏10侧，还设有第3栅极11、第4栅极12、第5栅极13。分别由导电板形成第3栅极11、第4栅极12、第5栅极13，并分别设有电子束通孔。
再有，阴极5和多个栅极6、8、11、12、13分别由支撑体(图中未示)固定，以使相互之间的位置关系适当。
而且，第1栅极电子束通孔7、第2栅极电子束通孔9分别由位于同一轴上的比如相同直径的圆柱形孔构成，并在所述轴的延长线上设有阴极块4。在以所述轴为中心的区域中形成阴极块4，同时，它有小于第1栅极电子束通孔7的面积。
下面，说明上述结构电子枪的工作。在第1栅极6上施加比阴极5的电压低的预定电压，在第2栅极8上施加比阴极5的电压高的预定电压。这样，在第1栅极6、第2栅极8上施加适当的电压，就能够在阴极的荧光屏侧引出电子。引出的电子量，即发射电流量，一般可通过调整阴极5或第1栅极6的电压来调节。再有，对第3栅极11、第4栅极12和第5栅极13也施加预定电压，利用阴极5和多个栅极6、8、11、12、13形成的电场透镜，从阴极5表面发射的电子以聚焦状态射入荧光屏10。
这样，电子枪的主要结构为发射电子的阴极5和配有用于单方向引导由阴极5发射的电子的电子束通孔7、9的多个栅极6、8。
图21是表示由阴极5发射的电子的电子轨迹说明图，它表示在阴极附近的断面中的电子轨迹。图中，横轴表示从阴极5的电子发射面距电子发射侧的距离(mm)，纵轴表示阴极5的电子发射面上距中心轴Z的距离(mm)。此外，14是从阴极5发射出的电子的电子轨迹，D为等电位线。如图所示，从中心轴Z附近发射的电子在荧光屏侧(图21中右侧)附近具有交叉点，但从远离中心轴Z的位置发射的电子在距电子发射面附近(图21中左侧)具有交叉点。对电子的作用力朝向等电位线的法线方向。用阴极5、第1栅极6、第2栅极8形成的电场透镜可比作球面透镜，从电子发射面的中心轴Z附近发射的电子束基本在一点上交叉。但是，从离开中心轴Z的地方发射的电子有很强的朝向中心轴方向的力，因而比从中心轴Z附近发射的电子束具有更靠近电子发射面的交叉点。
因此，如果电子发射区3的直径变小，那么由于从远离中心轴Z的地方没有电子发射，所以能够降低因来自该地方的电子发射所产生的所谓的晕圈的发生。因此，能够提高聚焦特性。上述结构电子枪的电子发射区域3由于按小于第1栅极电子束通孔7的较小面积形成，所以能够提高聚焦特性。
上述现有的电子枪的第1课题是必须使可发射电子的电子发射区3的中心与第1栅极电子束通孔6及第2栅极电子束通孔8的中心轴一致，但调整同轴位置非常困难。
再有，现有电子枪的第2课题是即便使电子发射区3的面积无计划地小于第1栅极电子束通孔7的面积，与电子发射区3的面积大于第1栅极电子束通孔7的面积的电子枪比较，也存在不能获得改善聚焦特性的情况。
下面，具体说明上述第2课题。在电子发射区3不限于十分大的电子发射区域情况下，电子发射面中的电子发射区域虽随电子枪不同而不同，但主要还是由发射电流量决定。例如，在将电子枪用于CRT中的情况下，发射电流量就随CRT的用途和性能存在实用上的上限。
首先，说明根据用途导出的上限。例如，一般地，作为监视器所用的CRT，必须有最大100cd/m2左右的画面亮度。在彩色监视器的情况下，从阴极电子发射面发射的电子向对应于荧光屏的荧光体图形设置了电子通过缝隙的荫栅或设置了电子束通孔的荫罩入射，穿过该电子通过缝隙或电子束通孔的电子射向荧光面。与电子入射量差不多比例的光束从荧光体发射，穿过为荧光屏的荧光面玻璃向CRT管外射出光束。
例如，在考虑一个机种的情况下，由于能够确定地考虑到荫栅或荫罩的开孔率、荧光体的发光效率、荧光面玻璃的透过率等，所以可单一地决定为得到预定的画面亮度必须从阴极发射的大致最大的电流量。
下面，说明依赖性能的上限。例如，一般来说，HDTV用的CRT目前不能说获得了足够的亮度。为获得足够的亮度，就要增加从阴极发射的电流量，但如果增加电流量，一般会使电子束的聚焦性能恶化。由于HDTV要显示高清晰度的画面，所以必须在HDTV用的CRT中使从阴极发射的电子良好地聚焦。为此，为确保清晰度，不能简单地增加电流量。因而，可单一地决定能够获得预定画质的大致的最大电流量。
下面，把用某种电子枪在实用范围中获得最大亮度时的必要最大电流称为最大实用电流。所谓实用范围中的最大亮度，如上所述，是作为该电子枪种类的亮度所必要的充分亮度或该电子枪种类的产品目录等上作为性能可明确的实际值，即使该电子枪种类产生足够的亮度，但聚焦极端地下降，而且使用上变为不满足画质的亮度是不能指示的亮度。
即使在取出该实用最大电流时，电子发射区的面积也大体不会大于第1栅极电子束通孔7的面积，而约为第1栅极电子束通孔7面积的四分之一(直径情况下为二分之一)。
例如，第1栅极电子束通孔7为直径0.4mm左右的圆形，即使在取出其电子枪的最大实际电流的情况下，阴极的电子发射面的电子发射区域处于直径0.2mm范围内。此时，比如即便使电子发射区3以小于第1栅极电子束通孔7的直径0.3mm的圆形形成，但也不能完全获得提高聚焦特性的效果。再有，即使以0.19mm的直径形成此时的电子发射区3，但因电子发射区域境界附近的电子发射量很少，所以不能获得提高聚焦特性的效果。
本发明的目的在于提供可解决上述第1课题，与必须进行重合中心轴的位置调整的现有电子枪相比，位置调整比较简单的电子枪。
本发明的目的在于提供可解决上述第2课题、能够确实有效地获得提高聚焦特性效果的保持较大电子发射区的电子枪。
本发明第1方案的电子枪具有发射电子的阴极和为向单方向引导从该阴极发射出的电子而设有电子束通孔的多个栅极，其阴极电子发射面的电子发射区构成为带状。
此外，本发明第2方案的电子枪是在第1方案中，使构成所述电子发射区的带状区域的短边方向长度为在不限定电子发射区取出实际最大电流的情况下的电子发射区直径的80％以下的长度的电子枪。
此外，本发明第3方案的电子枪具有发射电子的阴极和为向单方向引导从该阴极发射出的电子而设有电子束通孔的多个栅极，所述阴极的发射电子的电子发射区构成为圆形，其直径为在不限定电子发射区取出实际最大电流的情况下的电子发射区直径的80％以下的长度。
此外，本发明第4方案的电子枪是在第1、第2或第3方案中，使电子发射区的表面凹凸粗糙度在10μm以内的电子枪。
图1是表示本发明实施例1的电子枪阴极附近的放大透视图。
图2是表示实施例1的电子枪阴极附近X-X’方向的剖视图。
图3是表示实施例1的电子枪阴极附近Y-Y’方向的剖视图。
图4是表示实施例1中未限定电子发射区的阴极附近的放大透视图。
图5是表示实施例1的说明电子发射电子轨迹模式图。
图6是表示实施例1的用于说明发射的电子束相位特性图。
图7是表示实施例1的在未限定电子发射区的情况下发射电子时的电子轨迹说明图。
图8是表示实施例1中电子轨迹的说明图。
图9是表示实施例1中电子发射区的短边长度与发射的关系曲线图。
图10是表示实施例1中电子发射区的短边长度与最大调制电压的关系曲线图。
图11是表示本发明实施例2的电子枪阴极附近的放大透视图。
图12是表示实施例2中阴极的电子发射面凹凸的大小与发射关系的曲线图。
图13是表示本发明实施例3的电子枪阴极附近的放大透视图。
图14是表示本发明实施例4的电子枪阴极附近的放大透视图。
图15是表示本发明实施例5的电子枪阴极附近的放大透视图。
图16是表示实施例5的电子枪阴极附近的放大剖视图。
图17是表示实施例5的电子发射区直径与发射的关系曲线图。
图18是表示实施例5的电子发射区直径与阴极最大调制电压的关系曲线图。
图19是表示现有电子枪的阴极附近的放大剖视图。
图20是表示采用现有电子枪的阴极射线管的示意性整体结构图。
图21是表示现有电子枪中从阴极发射的电子的电子轨迹说明图。
实施例1下面，参照图说明本发明实施例1的电子枪。图1是表示本发明实施例1的电子枪阴极附近的放大透视图。该阴极称为浸渍型阴极，2是阴极套筒，3是电子发射区。在阴极套筒2中，设有带状比如细长的长方形开口部分，从开口部分中露出阴极块，形成电子发射区3。在阴极5的荧光屏侧(图1的上方)，设置着有第1栅极电子束通孔7的第1栅极6，在其荧光屏侧，设置着有第2栅极电子束通孔9的第2栅极8。图中切开的部分表示第1栅极6和第2栅极8。
图2是表示实施例1中沿图1所示的X-X’方向剖视的阴极附近的放大剖视图。此外，图3是表示沿图1所示的Y-Y’方向剖视的剖视图。X-X’方向比如与荧光屏显示面的水平方向相当，Y-Y’方向比如与荧光屏显示面的垂直方向相当。其中，把X-X’方向称为X方向，把Y-Y’方向称为Y方向，把从阴极5向荧光屏的电子发射方向称为Z方向。
再有，图2和图3中，省略了在阴极5内部设置的灯丝。
在图2和图3中，2A是内套筒，2B是外套筒，4是阴极块。此外，图中未示出在第2栅极8的荧光屏侧(图2和图3的上方)设置的第3栅极、第4栅极和第5栅极。在第1栅极6中设有比如直径为0.4mm左右的圆形的第1栅极电子束通孔7，在第2栅极8中设有比如直径为0.4mm左右的圆形的第2栅极电子束通孔9。外套筒2B的开口部分是比如长边为1mm、短边为0.12mm的长方形。如图1所示，圆柱型的第1栅极电子束通孔7的中心轴与相同的圆柱形的第2栅极电子束通孔9的中心轴一致，该中心轴与长方形的电子发射区域3的水平方向的对称轴(a-a’)垂直。垂直方向的对称轴(b-b’)与第1栅极电子束通孔7、第2栅极电子束通孔9的中心轴不必保持交点。也就是说，以较好的精度进行短边方向的位置确定，而长边方向的位置确定最好在与电子束通孔7、9对置的位置上开口。
图4是表示未限定电子发射区的极其一般的浸渍型阴极附近的放大透视图。使图1所示的阴极块4的露出部分的形状不呈细长的带状，有露出整个阴极5的发射电子面的结构。在这种情况下，电子发射区域3就变为整个发射电子面的区域。
图4中，用15表示的点划线区域是取出该电子枪实际最大电流情况下的假设的最大活性区域。假设有仅在电子发射区域3的结构上有所不同，其他部分的电极结构相同，能够从整个电子发射面发射电子的电子枪。利用这种电子枪取出最大实际电流时，把用阴极表面发射电子的区域称为假定最大活性区域。这种情况的假定最大活性区域15为直径约0.18mm的圆形。
再有，图1～图3所示结构的电子枪中，电子发射区3是细长的长方形，但短边的长度为0.12mm，为假定最大活性区域15的直径0.18mm的约67％。也就是说，在阴极的电子发射面中按可能的带状限定的电子发射区域的长度，为在不限定电子发射区取出实际电流的情况下，电子发射区域直径的80％以下范围内的长度。
其中，说明两种对从阴极发射的电子的聚焦特性的评价方法。
第1种评价方法，如上所述，是根据交叉点一致的程度进行判断的方法。按这种简单的方法在严密性上来说，交叉点越一致，聚焦特性就越好。例如，如果从阴极发射的电子的交叉点完全一致，那么就有非常好的聚焦特性。
这是基于下面的理由。如果用直线近似交叉点以后的电子轨迹，那么可以近似地认为假定来自交叉点的电子是按直线发射的。当考虑电子束的轨道时，可进行按光学的类推，‘用电场透镜聚焦从假定的电子源按直线轨道发射的电子束，获得荧光屏面上尽可能小的点径’，可对应于‘用光学透镜对从光源发射的光聚焦，获得荧光屏面上尽可能小的点径’。例如，为能够使从1点发射的光、至少涉及近轴轨道的光再次在1点上聚焦，在光源小时容易在小点径上聚焦。同样地，在电子源小的情况下就容易聚焦为小点径。因此，可以认为，交叉点一致的程度越高，发射电子的电子源就越小，就更能够获得聚焦性良好的电子束。
下面说明第2种方法。
从阴极发射的电子的聚焦性评价是采用称为发射的值进行的。图5是电子轨道的模式图，根据图5，进行发射的说明。5是阴极，图中仅示出发射电子的一部分。而且，设有与图中未示出的第1栅极电子束通孔、第2栅极电子束通孔的中心轴一致的Z轴。
在Z轴的适当位置，比如在设置第3栅极的位置，假定有垂直于Z轴的平面16。该平面16与电子轨道14相交，那么此时可获得对于各个电子轨道14的交点位置和与平面的入射角。认为各自的电子按该入射角在交点上以直线入射，在阴极侧引入假设的电子轨迹17。假设的电子轨迹17是最聚焦的位置，把该最聚焦位置称为假设物点位置。实际上，假设物点位置上的切线并不在1点聚焦，在假设物点位置也保持较小的区域18，它与假设物点相当。
在假设物点位置，认为有与Z轴垂直的平面19，在各个假设的电子轨道17中，得到从距Z轴的距离和与平面的入射角。此时，能够得到横轴为距Z轴(中心轴)的距离，纵轴为入射角的如图6所示的电子束相位特性图。此外，点20与图5的各轨道一一对应。由于电子轨道实际上存在无数，点就形成区域21。把该区域21的面积称为发射。发射小时，扩散角就较小，假设物点较小，可以说有聚焦性良好的电子束。
图7是表示在未限定电子发射区3发射电子时的电子轨道的说明图。图中的横轴表示距阴极5的电子发射面的距离(mm)，纵轴表示距中心轴的距离(mm)。如图所明确表示的，从远离中心轴的地方发射的电子在距阴极5电子发射面的附近位置(图7中的左侧)交叉，从靠近中心轴的地方发射的电子在距阴极5电子发射面的较远位置(图7中的右侧)交叉。
接着，看图8中实施例的电子轨道的说明图，它表示在阴极附近的Y方向(垂直方向)的断面中的电子轨道。与图7同样，仅图示距中心轴的上半部分。图8中，各电子轨道14是来自比假设最大活性区域为圆的直径0.18mm范围(即距中心轴0-O.09mm的范围)小的直径长度0.12mm范围(即距中心轴O～0.06mm的范围)的发射电子。这时，从远离中心轴的位置发射的电子交叉点向荧光屏侧移动(图8中的右侧)，与图7比较，显然使整个电子轨道的交叉点一致。但是，对于X方向(水平方向)，由于未限定电子发射区，所以在X方向不能获得这种倾向。
图9是表示三个电子枪中电子发射区为长方形时短边长度与发射关系的曲线图。图中，横轴表示电子发射区的短边长度，是假设最大活性区域为1OO时的相对值。此外，纵轴表示发射，是最大值为100时的相对值。与三条曲线对应的电子枪是从14英寸、17英寸、21英寸的显示监视器中使用的电子枪中各选择的一支。发射电流分别按各电子枪的实际最大电流值设定。用实际电流评价的理由是因为一般聚焦特性在发射最大电流时变为最坏。本实施例的电子枪，由于阴极电压调制，也就是用所谓的阴极激励改变电流值，所以为将电流值调整为必要最大值要改变阴极的电压。如图9所明确表示的，即便使长方形短边长度变小，对从100％至90％水平的发射没有大的变化。但是，从80％的水平开始，发射值就急剧地减小。因此，为有效地减小发射，有必要使电子发射区的短边长度为假设最大活性区域直径的80％以下。
为有效地减小发射，有必要使电子发射区的短边长度为假设最大活性区域直径的80％以下的原因是基于以下的理由。从远离中心轴的地方发射的电子，其交叉点在阴极附近的地方，是使聚焦特性恶化的原因。因此，如果从该部分不发射电子，就会提高聚焦特性。但是，不可能获得那样大的效果。因此，如图8所示，如果使电子发射区短边长度在假设最大活性区域直径的80％以下，空间电荷的效果变大，从远离中心轴的地方发射的电子，一旦从阴极发射后，马上沿离开轴的方向被排斥，显然会朝向轴中心。因此，从远离中心轴的地方发射的电子的交叉点向荧光屏侧移动，实现从电子发射面发射的电子的交叉点的一致。利用使恶化聚焦特性的发射电子变少，同时利用使交叉点一致，能够有效地提高聚焦特性。
但是，如果短边长度小到较小的程度就不好了，如图9所示，发射在电子发射区的短边长度达到约40％的程度后继续减小，若在30％以下时就再次开始增加。这就是从远离中心轴的地方发射的电子的交叉点向荧光屏侧移动，反而引起发射增加的原因。图9中没有不满20％的长方形的短边长度的曲线，这是因为如果不满20％，阴极电压直至变得与第1栅极相同发射也较低，不能获得实际最大电流。这样，如果电子发射区域过小，获得必要电流本身就变得困难了。再有，该发射电子范围的下限值是随各电极电压和电子束通孔孔径及电极间的间隔等电子枪设计的不同而不同。
图10是表示电子发射区短边长度与阴极的最大调制电压关系的曲线图。图中，横轴是电子发射区短边长度，以假设最大活性区域为100时的相对值表示。此外，纵轴是阴极最大调制电压，以最小值为100时的相对值表示。其中，阴极最大调制电压是使发射电流变为零时阴极电压与获得实际最大电流的阴极电压的差。由于阴极调制电压越大，激励电路上的负担越大，所以阴极调制电压小时较好，显然如果使短边长度变小，就要增加最大调制电压。在根据上述理由决定短边长度时，按80％以下的适当值设定，不能过小是非常重要的。达到图9和图10中的30％～40％左右，就可认为能够实现无故障。
归纳上述事项，如果把电子发射区的长方形短边长度设定在假设最大活性区域直径的80％以下的适当范围内，在电子束的聚焦上就能够获得有很大效果的电子枪。
在上述实施例1中，把电子发射区的长方形短边长度设定为假设最大活性区域直径的67％，满足在80％以下的范围。因此，在电子束的聚焦上能够获得较大的效果。而且，在位置调整中，由于仅调整作为高精度必要的短边长度方向，即仅调整Y方向，所以位置的调整比较简单。
此外，在本实施例中，电子发射区是以水平方向为短边、垂直方向为长边的长方形，提高了垂直方向的聚焦性，但相反地，若垂直方向为长带状，那么也可使水平方向的聚焦性变好。此外，还可使即不是水平方向也不是垂直方向的聚焦性呈良化趋势。最好选择适当的电子枪或与CRT等装置配套的电子枪。
此外，在本实施例中，电子发射区的形状为长方形，但不必为正规的长方形，实质上能够用其中任意一个方向限定发射电子范围，并最好使位置调整仅必要按一个方向调整的细长带状形状。
实施例2下面，按
本发明实施例2的电子枪。图11是表示实施例2中电子枪阴极附近的放大透视图。实施例1是浸渍型阴极，但在本实施例中，阴极是涂敷电子发射材料形成的。图中，2是阴极套筒，22是设在其荧光屏侧(图11的上方)的比如镍制圆板。在该圆板22的荧光屏侧涂敷电子发射材料23。电子发射材料23可采用比如三元碳酸盐{(Ba/Sr/Ca)CO3}。
本实施例的阴极形成方法是在形成阴极电子发射面的镍圆板22上整个涂敷一样的电子发射材料后，除长方形区域外从上加压，使长方形的电子发射区3突出。本实施例中，电子发射材料23采用容易加压压缩的材料。
具体地说，涂敷比如100μm～120μm左右的电子发射材料，除作为电子发射区3的长方形外进行加压。利用加压，比周围突出的高度达到比如20μm～40μm左右，周围压下部分达到60μm～80μm左右。
此外，与实施例1同样，电子发射区3的长方形短边长度为0.12mm，设定在假设最大活性区域直径0.18mm的80％以下的范围内。
加压部分的电子发射材料23的发射电子能力较低，而且，由于离开引出电子的第2栅极有一定距离，所以不容易发射电子，所以仅能够以未加压部分形成电子发射区3。
再有，在本实施例中，电子发射材料23的表面是以10μm以内的粗糙度形成的。若调节例如涂敷的电子发射材料23的粘度可实现该表面的凹凸构成在10μm以内。
此外，在本实施例中用喷射涂敷电子发射材料，也可以通过印刷技术代替喷射涂敷形成电子发射材料23。
从图8可明显看出，为通过限定电子发射区3的面积来有效地减小发射，有必要使发射的电子从阴极的发射电子面大致垂直地发射。与此对应的，如果阴极的发射电子面上的凹凸在某一程度以上，由于不能使从阴极的发射电子面上垂直地发射电子，结果使交叉点不一致，成为导致发射恶化的原因。
图12是表示阴极的电子发射面的凹凸大小与发射关系的曲线图。图中，横轴是电子发射区短边长度，以假设最大活性区域为100时的相对值表示。此外，纵轴是发射，以凹凸在10μm以内时的最大值为100的相对值表示。就该多条曲线而言，表示阴极的电子发射面的凹凸变为5μm、8μm、10μm、12μm、15μm时的结果。如图12明确表示的，阴极的电子发射面的凹凸越小，发射改善的效果就越大，发射的绝对值也越小，可获得良好的结果。特别是在10μm以下的情况下，效果更为显著，所以为有效地减少发射，就期望使阴极的发射电子面的凹凸在10μm以下。
在本实施例中，由于还把电子发射区的长方形短边长度设定在假设最大活性区域直径的80％以下的范围内，所以在电子束的聚焦上也有较大的效果。再有，由于仅调整作为必要高精度的短边方向，所以位置的调整比较简单。
而且，在阴极的发射电子面中，利用把电子发射区3的表面凹凸设定在10μm以内，使电子与阴极的发射电子面垂直地发射，能够获得限定电子发射区的面积，并有效地改善聚焦特性的电子枪。
实施例3下面，用
本发明实施例3的电子枪。图13是表示实施例3的电子枪阴极附近的放大透视图。本实施例中也是涂敷电子发射材料来形成阴极。如图所示的实施例中，在圆板22上短边长度仅为0.12mm的长方形部分涂敷电子发射材料23，在长方形部分以外不涂敷电子发射材料。仅以涂敷有该电子发射材料的长方形部分作为电子发射区。
在本实施例中，由于也把电子发射区的长方形短边设定在假设最大活性区域直径的80％以下的范围，所以在电子束的聚焦上能够获得较大的效果。而且，在位置调整中，由于仅调整作为必要高精度的短边方向，所以位置的调整比较简单。再有，与实施例2比较，由于仅在电子发射区形成电子发射材料，所以有能够确实设定电子发射区的效果。
实施例4
下面，用
本发明实施例4的电子枪。图14是表示实施例4的电子枪阴极附近的放大透视图。图中，24是比如镍和钨的金属真空镀敷层。
在镍制圆板22的荧光屏侧(图14的上方)，涂敷电子发射材料23。在该电子发射材料23的荧光屏侧，形成金属的真空镀敷层24。该真空镀敷层24在除电子发射区外形成，具体的说，是在电子发射材料23的荧光屏侧的面上，除短边长度为0.12mm的长方形部分外形成的。从该长方形部分中露出电子发射材料23，形成电子发射区。
在本实施例中，由于也把电子发射区的长方形短边长度设定在假设最大活性区域直径的80％以下的范围，所以在电子束聚焦上能够获得较大的效果。而且，在位置调整中，由于仅调整作为必要高精度的短边方向，所以可获得位置调整比较简单的电子枪。
再有，在本实施例中采用金属真空镀敷层覆盖电子发射材料23，但也可采用其他方法覆盖电子发射材料。例如，利用长方形开口的某些金属泊或金属电极等覆盖电子发射材料23。
实施例5下面，用
本发明实施例5的电子枪。图15是表示实施例5电子枪阴极附近的放大透视图，图16是表示本实施例阴极附近的放大剖视图。本实施例所示的阴极与实施例1一样，采用浸渍型阴极。
如图所示，阴极套筒2由内套筒2A和外套筒2B构成，在荧光屏侧(图16的上方)，设有第1栅极6和第2栅极8。而且在荧光屏侧还设有图中未示的第3栅极、第4栅极和第5栅极。在第1栅极6中设有直径为0.4mm左右的第1栅极电子束通孔7，在第2栅极8中设有直径为0.4mm左右的第2栅极电子束通孔9。外套筒2B的开口形状为圆形，比如直径为0.12mm的圆。圆柱形的第1栅极电子束通孔7的中心轴与相同形状的圆柱形的第2栅极电子束通孔9的中心轴一致，在该中心轴上配置外套筒2B的开口部分。从外套筒2B的开口部分露出阴极块4，以该结构取出最大实际电流时的假设最大活性区域为直径0.18mm的圆形。
在本实施例中，电子发射区是直径为0.12mm的圆形，是假设的最大活性区域直径0.18mm的约67％。也就是说，阴极的电子发射面上电子发射区的直径变为在未限定电子发射区取出最大电流情况下电子发射区直径的80％以下的范围内。
电子是从比假设最大活性区域直径(0.18mm)小的直径0.12mm的范围内发射的。因此，与图8一样，从远离中心轴的地方发射的电子的交叉点向荧光屏侧移动，与未限定电子发射区时相比，整个电子轨道的交叉点一致。
图17是表示三个电子枪中电子发射区的直径与发射关系的曲线图。图中，横轴是电子发射区的直径，以假设最大活性区域为100时的相对值表示。此外，纵轴是发射，以最大值为100时的相对值表示。三条曲线对应的电子枪是从14英寸、17英寸、21英寸显示器使用的电子枪中仅选出的一支电子枪。发射电流按各自电子枪对应的实际最大电流值设定。
如图17所明显示出的，即使直径变小，从100％至90％，发射基本不变化。但是，从80％左右开始，发射值急剧地减少。因此，为有效地减少发射，有必要使电子发射区的直径在假设最大活性区域直径的80％以下。
但是，如果短边长度小到较小的程度就不好了，如图17所示，发射在电子发射区的短边长度达到约40％的左右后继续减小，若在30％以下时则再次开始增加。这是由于从远离中心轴的地方发射的电子的交叉点还向荧光屏侧移动，反而会引起发射增加的缘故。图17中没有不满30％的长方形的短边长度的曲线，这是因为如果不满30％，就不能获得实际最大电流的缘故。再有，该发射电子范围的下限值随各电极电压和电子束通孔孔径及电极间的间隔等电子枪的不同设计而不同。
图18是表示电子发射区的直径与阴极的最大调制电压的关系曲线图。图中，横轴是电子发射区的直径，以假设最大活性区域直径为100时的相对值表示。此外，纵轴是阴极的最大调制电压，以最小值为100时的相对值表示。如图所示，如果直径变小，显然最大调制电压增加。在根据上述理由决定直径时，按80％以下的适当值设定，不能过小是非常重要的。达到图17和图18中的30％～40％的左右，就可认为能够实现无故障。
归纳上述事项，如果把构成电子发射区的圆的直径设定在假设最大活性区域直径的80％以下的适当范围内，在电子束的聚焦上就能够获得很大效果。
在本实施例中，由于把电子发射区的圆的直径设定为假设最大活性区域直径的67％，所以在电子束聚焦上能够获得较大的效果，而且，由于电子发射区域为圆形，所以能够改善垂直方向和水平方向两方向的聚焦性。因此，能够获得确实有效的改善聚焦特性的效果，并且能够充分抑制此时的阴极灯丝电压的增加、使阴极寿命降低等危害。但是，由于必须进行同轴的位置调整，所以位置调整就比实施例1要困难些。
此外，在本实施例中，电子发射范围可为圆形，但也可以比如椭圆形。在此情况下，如果使椭圆的短径和长径在假设最大活性区域直径的80％以下的范围内，那么能够获得在电子束的垂直方向和水平方向两方向的较大聚焦效果。在椭圆情况下，虽会产生水平方向与垂直方向的聚焦性上的差异，但最好适当地选择电子枪或使用电子枪的CRT等装置。
如上所述，根据本发明的第1方案，对于有发射电子的阴极和为单向引导从该阴极发射的电子的电子束通孔所设置的多个栅极的电子枪，通过将阴极电子发射面的电子发射区构成为带状，就能够改善水平方向或垂直方向的其中一个方向的聚焦性，并能够获得位置调整比较简单的电子枪。
再有，根据本发明的第2方案，通过使在第1结构中构成电子发射区的带状区域的短边方向的长度为在不限定电子发射区取出实际最大电流时电子发射区直径的80％以下的长度，就能够获得确实有效地改善聚焦性的电子枪。
再有，根据本发明的第3方案，在有发射电子的阴极和为单向引导从该阴极发射的电子而设置电子束通孔的多个栅极的电子枪中，将阴极的电子发射区构成为圆形，通过使其直径为不限定电子发射区取出实际最大电流的情况下的电子发射区域直径的80％以下的长度，就能够确实有效地改善水平方向和垂直方向的聚焦性，获得能够防止增加激励电路负担的电子枪。
再有，根据本发明的第4方案，利用使第1、第2或第3结构中的电子发射区的表面凹凸为10μm以内的粗糙度，在获得第1、第2或第3结构的效果的同时，还能够改善聚焦性。
权利要求
1.一种电子枪，具有发射电子的阴极和引导从该阴极发射的电子向一方向的设置有电子束通孔的多个栅极，其特征在于，所述阴极的电子发射面的电子发射区构成为带状。
2.如权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述电子发射区的带状区域的短边方向长度构成为在不限定电子发射区取出实际最大电流的情况下的电子发射区直径的80％以下的长度。
3.一种电子枪，具有发射电子的阴极和引导从该阴极发射的电子向一方向的设有电子束通孔的多个栅极，其特征在于，所述阴极的发射电子的电子发射区构成为圆形，使其直径为在不限定电子发射区取出实际最大电流的情况下的电子发射区直径的80％以下的长度。
4.如权利要求1、2或3中任一项所述的电子枪，其特征在于，使所述电子发射区的表面凹凸的粗糙度在10μm以内。
全文摘要
提供一种能够确实有效地改善聚焦特性的电子枪,并允许相对容易地调整其位置布局。在具有发射电子的阴极和为单向引导从该阴极发射的电子而设置电子束通孔的多个栅极的电子枪中,所述阴极的电子发射面的电子发射区构成为带状。此外,使构成所述电子发射区的带状区域的短边方向长度为在不限定电子发射区取出实际最大电流的情况下的电子发射区直径的80%以下的长度。
文档编号H01J3/00GK1190246SQ98104280
公开日1998年8月12日 申请日期1998年1月19日 优先权日1997年2月7日
发明者白石哲也 申请人:三菱电机株式会社