JP2003142011A

JP2003142011A - 電子銃とその製造方法、陰極線管並びに表示装置

Info

Publication number: JP2003142011A
Application number: JP2001341021A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kojima; 章弘小嶌; Tadakatsu Nakahira; 忠克中平; Yoshinori Yamada; 義禮山田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2001-11-06
Publication date: 2003-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】最適な中空ビームが得られる電子銃、高輝度
及び高解像度の画像が得られる陰極線管、表示装置を提
供する。【解決手段】プラズマ遊離現象を利用したレーザ加工
（例えばフェムト秒レーザを用いたレーザ加工）を含ん
で形成された電子放射抑制領域９を有し、該電子放射抑
制領域９の周囲にレーザ加工による熱変質部又は／及び
熱変形部がなく中空状の電子ビームを放射するようにし
たカソード構体２と、複数の電極（Ｇ₁、Ｇ₂及び３）
とから成る電子銃１。この電子銃１を備えた陰極線管。
この陰極線管を備えた表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像、文字等の情
報を表示する陰極線管、表示装置等に用いて好適な電子
銃とその製造方法、並びにこの電子銃を備えた陰極線管
及び表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】来るべきブロードバンド時代では、一般
家庭のお茶の間に置かれているテレビジョン受像機が情
報端末の役目を担う。その際、文字情報を大画面上で高
解像度に表示すること、及びデジタル・ビデオ・ディス
ク（ＤＶＤ）等の高画質映像を迫力ある大画面表示で明
るく高精細で表示することが要求される。

【０００３】陰極線管は、電子ビームを走査することに
より画像を発光表示しているため、画面サイズが大きく
なるに従い、ビーム走査範囲が広くなり、同一カソード
電流では、蛍光面輝度が低下する。このため大画面化に
従い、より大きいカソード電流で画像表示する必要があ
る。しかし、カソード電流が大きくなると、一般に電子
ビームスポット径（Ｖｓｓ）が肥大化することは避けら
れない。電子ビームスポット径が大きくなると、画面に
表示される画像がぼやけて見えるようになり、解像度の
劣化を招く。

【０００４】従来よりこの対策として、主レンズ系の口
径拡大、共有化、多段収束化等、電子レンズ系の球面収
差の低減策が営々と実行されて来たが、要求水準が時代
と共に高くなってきたことも合わせ、未だ十分ではな
い。

【０００５】一方、上記とは異なる解決策として、中空
状の電子ビーム（以下、中空ビームという）を利用する
発想が以前よりある。中空ビームを用いる試みは、１９
６０年代より高周波増幅真空管において行われ、また陰
極線管の電子銃への応用の試みも１９７０年代に行われ
ている（米国特許第４０９１３１１号参照）。以前より
中空ビームを用いた陰極線管の特性の良さは知られてい
たが、組み立ての困難さにより商品化には至っていな
い。

【０００６】また、中空ビーム電子銃は、特開２００１
ー９３４３８号公報でも提案されている。この技術は、
カソードドライブ特性とエミッタンス特性の両特性を同
時に向上させる中空ビーム電子銃の構造を簡易にし、量
産性を向上させるために、レーザを用いてカソード電子
放射領域を加工する方法である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、中空ビーム
電子銃においては、カソード構体の電子放射部分を高精
度に形成されることが重要である。しかし、微細加工が
要求される電子放射部分を高精度に形成することが困難
であり、画面上でより微細ビームスポットとなる中空ビ
ームを得るのが困難であった。

【０００８】本発明は、上述の点に鑑み、画面上で微細
ビームスポットとなる最適な中空ビームが得られる電子
銃とその製造方法を提供するものである。本発明は、高
輝度、高解像度（高精細）の画像が得られる陰極線管及
びこれを備えた表示装置を提供ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電子銃は、
プラズマ遊離現象を利用したレーザ加工を含んで形成さ
れた電子放射抑制領域を有し、この電子放射抑制領域の
周囲にレーザ加工による熱変質部又は／及び熱変形部が
なく中空状の電子ビームを放射するようにしたカソード
構体と、複数の電極とから成る。

【００１０】本発明の電子銃では、カソード構体の電子
放射抑制領域がプラズマ遊離現象を利用したレーザ加工
で形成されているので、電子放射抑制領域の周囲には熱
変質部、バリのような突起状の熱変形部等が存在しな
い。このため、高精度に形成された所望面積の電子放射
抑制領域を有するので、画面上で十分に小さいスポット
径になる最適な中空状電子ビームを放射することができ
る。

【００１１】本発明に係る電子銃の製造方法は、カソー
ド構体の電子放射本体の一部にプラズマ遊離現象を利用
したレーザ加工を施して電子放射抑制領域を形成する工
程を有し、中空状の電子ビームを放射するようにしたカ
ソード構体を形成する。

【００１２】プラズマ遊離現象を利用したレーザ加工
は、いわゆる非熱加工である。本発明の電子銃の製造方
法では、カソード構体の電子放射本体に対して、プラズ
マ遊離現象を利用したレーザ加工を施して電子放射抑制
領域を形成するので、レーザ照射領域以外の電子放射領
域に熱的影響を与えることがない。従って、最適な中空
状電子ビームを放射するカソード構体を精度良く作成で
きる。

【００１３】本発明に係る陰極線管は、プラズマ遊離現
象を利用したレーザ加工を含んで形成された電子放射抑
制領域を有し、この電子抑制領域の周囲にレーザ加工に
よる熱変質部又は／及び熱変形部がなく中空状の電子ビ
ームを放射するようにしたカソード構体と、複数の電極
とからなる電子銃を備えて成る。

【００１４】本発明の陰極線管では、高精度に形成れた
所望面積の電子放射抑制領域を有するカソード構体を配
した電子銃を備えているので、最適な中空状電子ビーム
が得られ、高電流時でも高解像度の画像が得られる。

【００１５】本発明に係る表示装置は、プラズマ遊離現
象を利用したレーザ加工を含んで形成された電子放射抑
制領域を有し、この電子抑制領域の周囲にレーザ加工に
よる熱変質部又は／及び熱変形部がなく中空状の電子ビ
ームを放射するようにしたカソード構体と、複数の電極
とからなる電子銃を有した陰極線管を備えて成る。

【００１６】本発明の表示装置では、上記陰極線管を備
えるので、最適な中空状電子ビームが得られ、高電流時
でも高解像度の表示画像が得られる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による電子銃
は、プラズマ遊離現象を利用したレーザ加工を含んで形
成された電子放射抑制領域を有し、この電子放射抑制領
域の周囲にレーザ加工による熱変質部又は／及び熱変形
部がなく中空ビームを放射するようにしたカソード構体
と、複数の電極とから構成される。プラズマ遊離現象を
利用したレーザ加工としては、発振パルス幅が１ピコ秒
以下の超短パルスレーザ（以下、フェムト秒レーザとい
う）を照射する加工を用いることができる。このプラズ
マ遊離現象を利用したレーザ加工の場合は、加熱を伴わ
ずいわゆる非加熱で加工される。

【００１８】電子放射抑制領域は、電子放出物質を有し
たいわゆる電子放射本体の中央に形成され、その面積
は、第１電極のビーム透過孔の面積の５％〜４５％が望
ましい。この面積は、カソード表面の電界強度分布に依
存する。動作時のカソード−第１電極間距離が５０μ
ｍ、第１電極板厚４５μｍ、第１電極−第２電極間距離
４００μｍ、第１電極電位０Ｖ、第２電極電位６００Ｖ
時においては、この電子放射抑制領域面積は、第１電極
のビーム透過孔の面積の約２５％で最適値となった。５
％〜４５％から外れると、後述するように中空ビームと
する効果が顕著に得られない。本実施の形態のカソード
構体は、酸化物による電子放出物質を塗布してなるオキ
サイド塗布型カソード構体、あるいは多孔質金属に電子
放出物質を含浸してなる含浸型カソード構体のいずれも
適用できる。

【００１９】電子放射抑制領域は、電子放射本体の窪み
部（凹溝）で形成することができる。このとき、窪み部
位の深さは、３極部（カソード、第１電極及び第２電
極）における電極から窪み部への電界のしみ込みが少な
く、電子放射に寄与しない程度の電界強度になる深さに
設定される。即ち、電子放射抑制領域から電子が放射さ
れないような深さの窪みとする。電子放射抑制領域は、
電子放射本体の切除部で形成することができる。例えば
電子放射本体を厚み方向に全て切除して電子放射抑制領
域を形成しても良い。

【００２０】本発明の実施の形態による電子銃の製造方
法は、カソード構体の電子放射本体の一部にプラズマ遊
離現象を利用したレーザ加工を施して電子放射抑制領域
を形成する工程を有し、中空状の電子ビームを放射する
ようにしたカソード構体を形成する。プラズマ遊離現象
を利用したレーザ加工は、上述したように、フェムト秒
レーザを照射して行う非熱加工を用いることができる。

【００２１】本製法では、プラズマ遊離現象を利用した
レーザ加工で、電子放出物質を有したいわゆる電子放射
本体に切除部を形成し、この切除部によって電子放射抑
制領域を形成することができる。例えば、電子放射本体
を厚み方向に全て切除して電子放射抑制領域を形成する
ことができる。また、プラズマ遊離現象を利用したレー
ザ加工で、電子放出物質を有したいわゆる電子放射本体
に窪み部を形成し、この窪み部によって電子放射抑制領
域を形成することができる。

【００２２】本製法では、電子放射本体が形成されたカ
ソード構体と電子銃電極系の一部又は全部、例えばプリ
フォーカス電極系の一部又は全部、或いはプリフォーカ
ス電極系及び主フォーカス電極系を含む全電極又はその
一部とを組み立て、電極のビーム透過孔を通して上記フ
ェムト秒レーザを照射して電子放射本体に電子放射抑制
領域を形成することができる。このレーザ加工におい
て、カソード構体のカソード面及びカソード面と対向す
る電極間に所定の電圧を印加し、プラズマ遊離した物
質、いわゆる加工飛散物の電極への付着を防ぎながら、
上記レーザ加工を行うことが好ましい。または、プラズ
マ遊離した物質、いわゆる加工飛散物を吸引除去しなが
ら、レーザ加工を行うことが好ましい。さらに、これら
電圧の印加と、吸引除去を組み合わせながら、上記レー
ザ加工を行うことが好ましい。さらには、カソード構体
に対して仮の電子銃電極系の一部又は全部、例えばプリ
フォーカス電極系の一部又は全部、或いはプリフォーカ
ス電極系及び主フォーカス電極系を含む全部又はその一
部を組み立て、この仮の電極のビーム透過孔を通してレ
ーザ照射して電子放射抑制領域を形成した後、この仮の
電極を外し、改めて真の電子銃電極系の一部又は全部を
配置することもできる。

【００２３】中空電子ビームを電子銃に導入する重要な
点は、如何に精度良く電子銃軸に合わせるかにある。本
発明は、電極のビーム透過孔、好ましくは第１電極のビ
ーム透過孔Ｇ₁を基準にレーザ加工、いわゆる電極のビ
ーム透過孔を通してレーザ照射して切削加工するもので
ある。

【００２４】本発明の実施の形態による陰極線管は、上
述の電子銃を備えて構成される。本発明の実施の形態に
よる表示装置は、上述の電子銃を有した陰極線管を備え
て構成される。

【００２５】更に、図面を参照して本発明の実施の形態
を詳述する。

【００２６】レーザ照射による切削加工には、図１０に
示すように、エネルギー密度と発振パルス幅により、溶
融化、気化、プラズマ化（原子から電子雲が剥ぎ取られ
た原子核だけの裸の状態）の３種の加工がある。例え
ば、発振パルス幅が広いレーザを被加工金属に照射する
と被照射領域は溶ける（溶融化）。同じエネルギー量で
発振パルス幅の狭いレーザを被加工金属に照射すると被
照射領域は気化する（気化）。これら溶融化加工、気化
加工は、熱振動が伴うので熱加工である。同じエネルギ
ー量でさらに発振パルス幅の狭いレーザを被加工金属に
照射すると金属原子がプラズマ化して遊離する。このプ
ラズマ化加工は、短時間に高エネルギーを照射すること
により、被照射領域の原子を急激に励起し、原子を原子
周囲の電子雲から離脱するように原子間結合を切断し、
プラズマ化して原子が遊離する現象を利用した加工法で
ある。つまり、非常に高強度の光エネルギーを極めて短
い時間間隔だけ被照射領域の原子に注入し、その領域の
原子をプラズマ化して遊離させると共に、その周辺の原
子が熱振動を開始する以前にエネルギー注入を終えてし
まう加工法である。このプラズマ化加工は、非熱加工で
ある。

【００２７】本発明は、このプラズマ化加工を利用する
ものである。本実施の形態では発振パルス幅が１ピコ秒
以下のフェムト秒レーザを用いる。具体例として、Ｅｒ
ーＮｄーＹＡＧ発振レーザの２倍波、波長：７７５ｎ
ｍ、発振パルス幅：０．１５ピコ秒を用いることができ
る。

【００２８】図１は、本発明の一実施の形態に係る電子
銃、特にその要部である３極部（カソード、第１電極及
び第２電極からなる構成部）の構成を示す。本例は含浸
型カソード構体を有する電子銃に適用した場合である。
本実施の形態に係る電子銃１は、含浸型カソード構体２
と、第１電極（制御電極）Ｇ₁、第２電極（制御電極）
Ｇ₂、図示せざるも第３電極Ｇ₃以降の各電極群３（主
電子レンズ系等を構成する電極群）からなる複数の電極
とを配列して構成される。カラー陰極線管用の電子銃で
は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）に対応する各カソ
ード構体２がインライ配列され、これら３つのカソード
構体２に対して共通の第１電極Ｇ₁、第２電極Ｇ₂、・
・の複数の電極が配列される。

【００２９】含浸型カソード構体２は、例えばタンタル
（Ｔａ）等の金属からなる円筒状スリーブ４の一端に例
えばタンタル（Ｔａ）等の耐熱性材からなる断面Ｕ字状
のカップ６を接合し、カップ６内に含浸型カソード基体
（即ち、電子放射本体）７を配置し、さらにスリーブ４
内に含浸型カソード基体７を加熱するためのヒータ５を
内蔵して構成される。含浸型カソード基体７は、多孔質
金属基体、例えばタングステン粉末を焼結させ一定の空
孔率を持つ多孔質タングステン（Ｗ）基体に、電子放出
物質、即ち、例えば炭酸バリウムＢａＣｏ₃と、炭酸カ
ルシウムＣａＣｏ₃と、酸化アルミニウムＡｌ₂Ｏ₃と
を混合し、この混合粉体を水素雰囲気、高温中で焼成
し、粉砕して得た所定粒径の電子放出物質を一様に含浸
して形成される。なお、図示せざるも、含浸型カソード
基体７の電子放射側の表面には、仕事関数を低減させる
ための薄膜、例えばＩｒ，Ｏｓ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｓｃ₂Ｏ
₃等の高融点金属による被膜、又はＳｃ₂Ｏ₃等を含む
多孔質焼結体による層を形成することもできる。

【００３０】本実施の形態においては、特に、含浸型カ
ソード基体７の表面中央（即ち、第１電極Ｇ₁のビーム
透過孔ｈ₁に対応する中央部）に、フェムト秒レーザを
用いたプラズマ化加工により所定深さの窪み部８を形成
し、この窪み部８によって電子放射抑制領域９を形成す
る。窪み部８の上面から見た面積は、後述するように第
１電極Ｇ₁のビーム透過孔ｈ₁の面積より小さく設定さ
れる。窪み部８の深さｄ₁は、窪み部８での電界強度が
電子放射に寄与しない程度の電界強度になる深さ、例え
ば４０μｍ以上の深さに設定される。

【００３１】次に、この電子銃１の製造方法、特に、カ
ソード構体２の製造方法の一実施の形態を説明する。先
ず、図２Ａに示すように、スリーブ４内にヒータ５を内
蔵し、カップ６内に表面が平面状に成型された含浸型カ
ソード基体７を収納してカソード構体２を組み立てた
後、プリフォーカス電極系の一部又は全部、本例では一
部の第１電極Ｇ ₁を、カソード構体２から所定の間隔、
例えば８０μｍ程度の間隔を置いて配置する。第１電極
Ｇ₁のビーム透過孔ｈ₁の直径φ₁は、本例では３００
μｍとした。この第１電極Ｇ₁の位置は、実際の電子銃
を構成する位置と同じとする。

【００３２】プリフォーカス電極系は、ここではカソー
ド構体２を除く電極を指す。本例では第１電極Ｇ₁及び
第２電極Ｇ₂をプリフォーカス電極系とする。プリフォ
ーカス電極系は、プリフォーカスの定義によって、また
電子銃を構成する電極構造によって、電極数等において
多少異なる場合もある。

【００３３】次に、図２Ｂに示すように、第１電極Ｇ₁
のビーム透過孔ｈ₁の位置を計測し、この計測位置を基
準にして光学レンズ系１３を用いてフェムト秒レーザ１
４を照射し、第１電極Ｇ₁のビーム透過孔ｈ₁を通して
照射されたフェムト秒レーザ１４により、含浸型カソー
ド基体７の表面中央部をレーザ加工して窪み部８を形成
し、この窪み部８によって電子放射抑制領域９を形成す
る。窪み部８の開口径、即ち電子放射抑制領域９の直径
φ₂は、第１電極Ｇ₁のビーム透過孔径φ₁より小さ
く、例えば５０〜２００μｍ程度にすることができる。
このレーザ加工は、例えば、図３Ａに示すように、含浸
型カソード基体７表面に仕事関数を低減させる薄膜１５
を形成した状態でレーザ照射して窪み部８を形成するこ
とも出来るし、或いは図３Ｂに示すように、薄膜１５を
形成する前にレーザ照射して窪み部８を形成したのち、
窪み部８内面を含む含浸型カソード基体７表面に上記薄
膜１５を被着形成することもできる。

【００３４】含浸型カソード構体２の場合、例えばレー
ザ波長７７５ｎｍ、パワー２００μＪ、照射時間２００
ｍｓｅｃ、絞り径２ｍｍとして、図４に示すようなトレ
パリング法で、例えば直径１５０μｍ、深さ１００μｍ
の電子放射抑制領域９を作成することができる。１６は
レーザビームである。このトレパリング法により、電子
放射抑制領域９の径、深さ、形状を任意に変えることが
できる。電子放射抑制領域９の形状は、第１電極Ｇ₁の
ビーム透過孔ｈ₁の形状に合わせて、例えば、円形、楕
円形、矩形（非点形状）等任意に変えられる。窪み部８
の深さ方向の制御は、レーザのパルス数（時間）により
制御することができる。

【００３５】図１１は、第１電極Ｇ₁のビーム透過孔ｈ
₁に対する電子放射抑制領域９の軸ズレ（μｍ）と、画
面上での電子ビームスポット径Ｖｓｓ（μｍ）との関係
を示すグラフである。同図中、■印は従来の電子ビー
ム、●印は本発明の中空ビームである。図１１に示すよ
うに、軸ズレが４０μｍ以上から、電子ビームスポット
径が劣化し始めるが、上記本方法により第１電極Ｇ₁の
ビーム透過孔ｈ₁に対する電子放射抑制領域９の軸ズレ
を１０μｍ以下に抑えることができ、電子ビームスポッ
ト径は劣化しない。

【００３６】因みに、図１８Ａ、Ｂに示すように、カソ
ード構体４１の電子放射本体４２中央部に、例えばＹＡ
Ｇレーザ照射、機械的切削、金型成型等で電子放射抑制
領域４３を作製した後、カソード構体４１と第１電極Ｇ
₁を所定寸法に組み立てることが考えられるが、この方
法では第１電極Ｇ₁のビーム透過孔ｈ₁と電子放射抑制
領域４３の軸ズレを１０μｍ以下に抑えることが困難で
ある。軸ズレが大きいと、ハレーションを引いた電子ビ
ームスポットとなり、電子ビームスポット径の劣化とな
る。

【００３７】本実施の形態のレーザ加工は、フェムト秒
レーザを用いた非熱加工であるので、すなわち、発振パ
ルス幅を１０^-13秒程度に絞り、その短い時間内に高輝
度エネルギーを照射することで、被加工領域は瞬時にプ
ラズマ遊離し、被加工物が熱加工される以前に加工が終
了する非熱加工であるので、レーザ照射部部の周辺、従
ってカソードの電子放射領域を熱的、化学的損傷をほと
んど受けずに加工することができる。従来の炭酸ガスレ
ーザや、ＹＡＧレーザによる加工では、被加工材料に照
射された光エネルギーのほとんどが熱エネルギーに変換
され、それによって融解、分解、飛散による加工が進行
するが、フェムト秒レーザでは極めて短時間でエネルギ
ーが被加工材料に集中するため、ナノプラズマ、ナノシ
ョック、ブレークダウン、格子歪み、衝撃波が超高速で
発生し、熱が発生する前に加工が進行し、照射部位のみ
が誘起され周囲にあらゆる損傷が及ばない。従って、本
実施の形態の製造方法では、電子放射抑制領域となる窪
み部８の形成に際して、窪み部８の周辺に熱変質領域、
溶融した金属がバリのように付着する熱変形部等が全く
発生せず、安定して、且つ高精度に電子放射抑制領域と
なる窪み部８を形成することができる。

【００３８】本実施の形態の電子銃１では、カソード構
体２の含浸型カソード基体７の表面中央に窪み部８によ
る電子放射抑制領域９が形成されるので、動作時、電子
放射抑制領域９からは電子放射がなく、含浸型カソード
基体７の上面から図に示すように、同心円状の中空ビ
ーム１１が放射される。即ち、カソード中央の電子放射
抑制領域９を構成する窪み部８では、深さｄが４０μｍ
以上であるため、カソード中央の電界強度が電子放射に
寄与しない程度の電界強度になり、高電流（例えば１ｍ
Ａ以上、２〜３ｍＡ以上）時にも良好な中空ビームが放
射されることになる。因みに、軸対称電子ビーム系のカ
ソード中央部は、電界強度が最も高い。このため、電子
放射抑制領域９となる窪み部８の深さが浅いと、カソー
ド表面を電子が移動し電子放射抑制領域９より空間へ電
子放射されることになる。本発明者らの実験では、４０
μｍ以下の浅い深さの窪み部では、高電流時に中空ビー
ム効果を発揮できなかった。

【００３９】本実施の形態によれば、電子放射抑制領域
９を構成する窪み部８がフェムト秒レーザを照射してプ
ラズマ化加工、すなわち非熱加工により形成されるの
で、窪み部８近傍の周辺には熱変質部、バリ（突起）な
どの熱による変形（熱変形部）等が全く形成されない。
従って、電子放射抑制領域９は窪み部８の領域のみで広
がることがなく、バリによる不要電子放射も発生せず、
電子放射が安定化し精度の良い中空ビームを放射するこ
とができる。因みに、通常のレーザ照射による熱加工で
窪み部８を形成したときは、窪み部５１の周辺に溶融領
域、酸化された変色領域（大気中で加工するため）等の
熱変質部が生じる（図１２Ａ参照）。この熱変質部は電
子放射に寄与しないので、結果として電子放射抑制領域
が広くなる。また、レーザ照射時の熱によって窪み部の
周辺にバリ（突起）５２が形成され（図１２Ａ参照）、
電子放出物がなくても、この突起から電子放射が起こり
不具合が生じる。

【００４０】図１２は、含浸型カソード基体表面をレー
ザ加工したときの表面状態を示す。通常のＮｄーＹＡＧ
レーザ（波長：５３２ｎｍ、パルス幅：０．０５ミリ
秒）でカソード構体の電子放射抑制領域を加工した場
合、図１２Ａに示すように、加工領域端面に熱溶融した
金属がバリ５２のように突起状に付着する。一方、フェ
ムト秒ＥｒーＮｄーＹＡＧレーザ（波長：７７５ｎｍ、
パルス幅：０．１５ピコ秒）で加工すると、図１２Ｂに
示すように、金属の熱溶融がないため、加工領域端面が
滑らかであり、電子放射領域の熱変成も引き起こさな
い。

【００４１】図５は、本発明の他の実施の形態に係る電
子銃、特にその要部である３極部（カソード、第１電極
及び第２電極からなる構成部）の構成を示す。本例はオ
キサイド塗布型カソード構体を有する電子銃に適用した
場合である。本実施の形態に係る電子銃２１は、オキサ
イド塗布型カソード構体２２と、第１電極（制御電極）
Ｇ₁、第２電極（制御電極）Ｇ₂、図示せざるも第３電
極Ｇ ₃以降の各電極群３（主電子レンズ系等を構成する
電極群）からなる複数の電極とを配列して構成される。
カラー陰極線管用の電子銃では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及
び青（Ｂ）に対応する各カソード構体２２がインライン
配列され、これら３つのカソード構体２２に対して共通
の第１電極Ｇ₁、第２電極Ｇ₂、・・の複数の電極が配
置される。

【００４２】オキサイド塗布型カソード構体２２は、金
属で形成された円筒状スリーブ２４の上部に例えばニッ
ケル（Ｎｉ）、ニッケル合金その他等で形成されたベー
スメタル２５を接合し、ベースメタル２５上にオキサイ
ド層からなる電子放出物質層（即ち、電子放射本体）２
７を塗布し、さらにスリーブ２４内に電子放出物質層２
７を加熱するためのヒータ２６を内蔵して構成される。
電子放出物質層２７は、例えば炭酸バリウムＢａＣ
Ｏ₃，炭酸ストロンチウムＳｒＣｏ₃，炭酸カルシウム
ＣａＣｏ₃を結合剤に混ぜた電子放出物質を塗布し真空
中で加熱して酸化物に変化させて形成される。

【００４３】本実施の形態においては、特に、オキサイ
ド塗布型カソード構体２２の中央（即ち、第１電極Ｇ₁
のビーム透過孔ｈ₁に対応する中央部）に、フェムト秒
レーザを用いたプラズマ化加工により、膜厚方向に全て
の電子放出物質層２７を除去した切除部２８を形成し、
この切除部２８により電子放射抑制領域２９を形成す
る。この切除部２８は、本例では電子放出物質層２７の
膜厚方向の全てが除去され、下地のベースメタル２５が
露出するようにして形成される。切除部２８の上面から
見た面積は、後述するように第１電極Ｇ₁のビーム透過
孔ｈ₁の面積より小さく設定される。電子放出物質層２
７の膜厚ｄ₂は、前述の含浸型カソード基体７の窪み部
８の深さと同じように、切除部２８（カソード中央）で
の電界強度が電子放射に寄与しない程度の電界強度にな
る深さ、例えば４０μｍ以上の膜厚に設定される。

【００４４】次に、この電子銃２１の製造方法、特に、
カソード構体２２の製造方法に一実施の形態を説明す
る。先ず、図６Ａに示すように、スリーブ２４に接合さ
れたベースメタル２５上に表面が平面状にななるように
電子放出物質層２７を塗布形成し、スリーブ２４にヒー
タ２６を内蔵したカソード構体２２を組み立てた後、プ
リフォーカス系電極の一部又は全部、本例では一部の第
１電極Ｇ₁を、カソード構体２２から所定の間隔、例え
ば８０μｍ程度の間隔を置いて配置する。第１電極Ｇ₁
のビーム透過孔ｈ₁の直径φ₁は、本例では３００μｍ
とした。この第１電極Ｇ₁の位置は、実際の電子銃を構
成する位置と同じとする。

【００４５】次に、図６Ｂに示すように、第１電極Ｇ₁
のビーム透過孔ｈ₁の位置を計測し、この計測位置を基
準にして光学レンズ系１３を用いてフェムト秒レーザ１
４を照射し、第１電極Ｇ₁のビーム透過孔ｈ₁を通して
照射されたフェムト秒レーザにより、電子放出物質層２
７の中央部をレーザ加工して切除部２８を形成し、この
切除部２８によって電子放射抑制領域２９を形成する。
切除部２８の開口径、即ち電子放射抑制領域９の直径φ
₂は、第１電極Ｇ₁のビーム透過孔ｈ₁の径より小さ
く、例えば５０〜２００μｍ程度とすることができる。

【００４６】オキサイド塗布型カソード構体２２の場合
も、前述した含浸型カソード構体２と同様に、、例えば
レーザ波長７７５ｎｍ、パワー２００μＪ、照射時間２
００ｍｓｅｃ、絞り径２ｍｍとして、図４に示すような
トレパリング法で、例えば直径１５０μｍの電子放射抑
制領域２９を作成することができる。このトレパリング
法により、電子放射抑制領域２９の径、形状を任意に変
えることができる。また、図１１で説明したように、オ
キサイド塗布型カソード構体２２においても、本方法に
より第１Ｇ₁のビーム透過孔ｈ₁に対する電子放射抑制
領域２９の軸ズレを１０μｍ以下に抑えることができ、
電子ビームスポット径の劣化がなくなる。

【００４７】本実施の形態のオキサイド塗布型カソード
構体２２でのレーザ加工も、フェムト秒レーザを用いた
非熱加工であるので、前述したように、電子放射抑制領
域２９となる切除部２８の形成に際して、切除部２８周
辺に熱変質領域、溶融してバリのように付着する熱変形
部等が全く発生せず、安定して、且つ高精度に電子放射
抑制領域となる切除部２８を形成することができる。電
子放出物質層２７であるオキサイド層は、白色を呈し、
従来のレーザ加工を試みと、同一エネルギー量でも切削
される場合、切削されない場合が起こり、安定に加工で
きない。原因は、従来のレーザ加工法では、オキサイド
層が白色のため光が乱反射し、レーザ照射領域の反射率
の影響を大きく受け、さらに照射領域が白色のためレー
ザ光の吸収が悪くなるためである。フェムト秒レーザ加
工では、一瞬にして被照射領域をプラズマ化して加工し
てしまうため、照射領域の物性には左右され難く、白色
を呈するオキサイド層に対する良好な切削を可能にす
る。従来からの中空ビームの作成例は、含浸型カソード
構体に限られていたが、本発明ではオキサイド塗布カソ
ード構体においても作成が可能になる。

【００４８】本実施の形態の電子銃２１によれば、その
オキサイド塗布型カソード構体２２の電子放射抑制領域
２９を構成する切除部２８が、フェムト秒レーザ照射に
よるプラズマ化加工、すなわち非熱加工で形成されるの
で、切除部２８近傍の周辺には熱変質部、バリ（突起）
などの熱による変形（熱変形部）等が全く形成されな
い。従って、電子放射抑制領域２９は切除部２８の領域
のみで広がることがなく、バリによる不要電子放射も発
生せず、電子放射が安定化し精度の良い中空ビームを放
射することができる。

【００４９】上述したように、本実施の形態の電子銃
１、２１は、大カソード電流時において電子ビームスポ
ット径が肥大化せず、高輝度、高解像度が要求されるブ
ロードバンド時代に於ける大画面陰極線管用の電子銃に
適用して好適ならしめるものである。

【００５０】上例では、レーザ加工において、カソード
構体とプリフォーカス電極系を構成する一部又は全部の
電極とを組み立ててフェムト秒レーザをビーム透過孔を
通して電子放射本体に照射するようにしたが、その他、
例えばカソード構体と、プリフォーカス電極系及び主フ
ォーカス電極系を含む全電極とを組み立てて、フェムト
秒レーザをビーム透過孔を通して電子放射本体に照射し
て電子放射抑制領域を形成することもできる。

【００５１】なお、上例の含浸型カソード構体２及びオ
キサイド塗布型カソード構体２２では、窪み部８の深
さ、切除部２８の深さ（電子放出物質層２７の膜厚）
を、電子放出に寄与しない程度の電界強度になる値に設
定したが、その他、フェムト秒レーザ加工で窪み部８、
切除部２８を形成するも、その窪み部８の深さ、切除部
２８の深さを浅くし、窪み部８、切除部２８を例えば絶
縁物、その他の電子放射されない層で被覆してカソード
構体を形成することも可能である。但し、この場合は、
工程数が増え、また信頼性も上述の実施の形態より劣
る。

【００５２】一方、フェムト秒レーザを用いて電子放射
抑制領域９、２９を加工する際、加工飛散物を除去しな
がら、レーザ加工するとが望ましい。例えばオキサイド
塗布型カソード構体２２においては、被加工物であるオ
キサイドが超高速でプラズマ化し、直ぐにオキサイドへ
戻るが、そのオキサイドは加工飛散物として第１電極Ｇ
₁へ付着されないようにし、不要電子放射の発生がない
ようにする必要がある。因みに、図１９Ａ，Ｂ示すよう
に、ＹＡＧレーザ４５を照射して加工した場合、レーザ
照射によって発生する加工飛散物４６が第１電極Ｇ₁の
ビーム透過孔ｈ ₁周りに付着し不要電子放射ｅ^-が発生
することが考えられる。

【００５３】本発明は、このような不具合を抑制して更
に信頼性の高い電子銃の製造方法を提供する。図７は、
その一実施の形態である。本実施の形態においては、フ
ェムト秒レーザを用いた電子放射本体２７に対する加工
において、第１電極Ｇ₁にカソードに対してプラス電
位、例えば０Ｖ〜＋１０Ｖの電圧を印加し、カソード側
にマイナス電位、例えば０Ｖ〜−１０Ｖ程度の電圧を印
加して加工部付近に電界を形成しながらレーザ加工す
る。本実施の形態のレーザ加工によれば、加工飛散物は
プラズマ化してプラスに帯電しているので、プラス電位
の第１電極Ｇ₁に反発し、加工飛散物の第１電極Ｇ₁へ
の付着を防止することができ、不要電子放射の発生を防
止することができる。逆に、加工飛散物はカソード電子
放射本体側に付着される。これは、電子放出物質が増え
ることになり好ましいことである。

【００５４】図８は、他の実施の形態である。本実施の
形態においては、フェムト秒レーザを用いた電子放射本
体２７に対す加工において、電極、本例では第１電極Ｇ
₁及び光学レンズ系１３（必要であれば、レーザ照射源
側も）を気密状態にし、飛散加工物を第１電極Ｇ₁のビ
ーム透過孔ｈ₁の上から吸引し外部へ除去しながらレー
ザ加工する。本実施の形態のレーザ加工によれば、加工
飛散物の第１電極Ｇ₁とベースメタル２５への付着を防
ぐことができ、不要電子放射の発生を防止することがで
きる。図７の電圧印加法と図８の吸引法の両方を組み合
わせれば、効果はより高まる。

【００５５】さらに図示せざるも、他の実施の形態を説
明する。ダミーとなる仮のプリフォーカス電極系の一
部、又は全部を用意する。好ましくは仮の第１電極Ｇ₁
のみを用意する。そして予め、電子放射本体を有したカ
ソード構体と仮のプリフォーカス電極系の一部又は全
部、本例では仮の第１電極Ｇ ₁とを組み立てる。仮の第
１電極Ｇ₁のビーム透過孔ｈ₁の位置を計測し、この計
測結果を基準にしてフェムト秒レーザを照射し、仮の第
１電極Ｇ₁のビーム透過孔ｈ₁を通して照射されたフェ
ムト秒レーザにより、電子放射本体をレーザ加工して電
子放射抑制領域を形成する。その後、この仮の第１電極
Ｇ₁を取り外し、仮の第１電極Ｇ₁と同一位置に真の第
１電極Ｇ₁が配置されるようにプリフォーカス電極系を
組み立てるようになす。本実施の形態によれば、予め仮
のプリフォーカス電極系の一部又は全部を組み立ててレ
ーザ加工し、その後この仮の電極を取り外して、真のプ
リフォーカス電極系を組み立てるので、レーザ加工時に
加工飛散物が仮の電極に付着したとしても、完成後の電
子銃では加工飛散物は付着しておらず、不要電子放射の
発生を防止することができる。

【００５６】上述の加工飛散物の電極への付着防止策
（図７、図８の方法及び仮電極を用いる方法）は、オキ
サイド塗布型、含浸型のいずれにも適用できる。

【００５７】図１５は、上述した本発明による電子銃を
備えた陰極線管の一実施の形態を示す。本実施の形態に
係るカラー陰極線管３１は、管体３２のパネル３２Ｐ内
面にカラー蛍光面３４が形成され、このカラー蛍光面３
４の対向して色選別機構３５が配置され、ネック部３２
Ｎに本発明の電子銃３６〔例えば、前述した電子銃１又
は２１〕が配置されて成る。管体３２のネック部３２Ｎ
からファンネル部にかかる外側には、電子ビームＢ_R，
Ｂ_G，Ｂ_Bを水平、垂直方向に偏向させる偏向ヨーク３
７が配置される。かかるカラー陰極線管３１によれば、
上記電子銃３６を備えることにより、大カソード電流時
において電子ビームスポット系が肥大化せず、高輝度、
高解像度の画像が得られる。

【００５８】本発明の電子銃３６〔例えば、前述した電
子銃１又は２１〕は、例えば３ガンタイプ電子銃、複ビ
ーム単電子銃等に適用できる。図１６は、３ガンタイプ
電子銃の代表例を示す。本実施の形態の電子銃３６１
は、インライン配列された赤、緑及び青に対応する３つ
のカソードＫ〔Ｋ_R，Ｋ _G，Ｋ_B〕に対して共通となる
ように、複数の電極、即ち第１電極Ｇ₁、第２電極
Ｇ₂、第３電極Ｇ₃、第４電極Ｇ₄、第５電極Ｇ₅、第
６電極Ｇ₆がこの順に配列されて成る。第６電極Ｇ₆の
後段には、之と一体のシールドカップＧ₇が設けられ
る。第６電極Ｇ₆には高圧電位（アノード電圧）が供給
される。第５電極Ｇ₅と第３電極Ｇ₃は互いに接続され
てフォーカス電圧Ｆｓが供給される。第４電極Ｇ₄と第
２電極Ｇ₂は互いに接続され低電圧が供給される。第１
電極Ｇ₁には０Ｖが供給さる。第５電極Ｇ₅と第６電極
Ｇ₆間で主電子レンズが形成される。

【００５９】図１７は、複ビーム単電子銃の代表例を示
す。本実施の形態の電子銃３６２は、インライン配列さ
れた赤、緑及び青に対応する３つのカソードＫ〔Ｋ_R，
Ｋ_G，Ｋ_B〕に対して共通となるように、複数の電極、
即ち第１電極Ｇ₁、第２電極Ｇ₂、第３電極Ｇ₃、第４
電極Ｇ₄及び第５電極Ｇ₅が順次に配列され、第５電極
Ｇ₅の後段に４枚の静電偏向板Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃、Ｐ₄
からなる静電コンバーゼンス手段Ｃが配置されて成る。
第５電極Ｇ₅と第３電極Ｇ₃にアノード電圧ＨＶが供給
され、第４電極Ｇ₄にフォーカス電圧Ｖｆが供給され、
第３電極Ｇ₃、第４電極Ｇ₄及び第５電極Ｇ₅にて主電
子レンズが形成される。内側静電偏向板Ｐ₂及びＰ₃に
はアノード電圧ＨＶが供給され、外側静電偏向板Ｐ₁及
びＰ₄にはアノード電圧より低いコンバーゼンス電圧が
供給される。この電子銃３６２の動作は次の通りであ
る。カソードＫ_R，Ｋ_G，Ｋ_Bから出射した３つの電子
ビームＢ_R，Ｂ_G，Ｂ_Bは、主電子レンズで交叉し、そ
の後センタビームＢ_Gが静電偏向板Ｐ₂及びＰ₃間を直
進し、両サイドビームＢ_R，Ｂ _Bが夫々静電偏向板Ｐ₃
とＰ₄間、及び静電偏向板Ｐ₁とＰ₂間において内側へ
偏向され、蛍光面上でコンバーゼンスされる。

【００６０】本発明は、上述の電子銃を備えたカラー陰
極線管、あるいは単色陰極線管、白黒陰極線管をセット
に組み込み、テレビジョン受像機、コンピュータディス
プレイ、或いは投射型表示装置鵜等の表示装置として構
成することができる。かかる表示装置によれば、上記電
子銃を備えることにより、大カソード電流時において電
子ビームスポット系が肥大化せず、高輝度、高解像度の
表示画像が得られる。

【００６１】中空ビームを陰極線管及び表示装置に適用
した場合の利点は、次の４点である。１）電子ビーム中の電子間の反発を軽減する。通常の構造では、ビーム軸付近の電流密度が高く、電子
間の反発によりカソード面から蛍光面に到達するまでに
電子ビーム束の径が増大する。ドーナッツ状の中空ビー
ムの場合、電流密度が高い部分がビーム中心にないた
め、電子間の反発が軽減され、蛍光面上により小さく収
束でき電子ビームスポット径を小さくできる。

【００６２】即ち、３電極（カソードＫ、第１電極Ｇ₁
及び第２電極Ｇ₂）配置によりカソード電流制御を行う
場合、カソードＫと第１電極Ｇ₁の間にクロスオーバー
が形成される。このクロスオーバーが主電子レンズ系の
物点になる。主電子レンズ系からみたクロスオーバーの
径、発散角が蛍光面上での電子ビーム径に大きく関わ
る。蛍光面上の電子ビームスポット径をφとおくと、数
１が成り立つ。

【００６３】

【数１】φ＝Ｍ・φｃ＋Ｍ・Ｃｓ・θ³＋Ｒｅｐ．ここで、Ｍ：主電子レンズ系の像倍率、Ｃｓ：主電子レ
ンズ系の球面収差 φｃ：主電子レンズ系からみたクロスオーバー径 θ：主電子レンズ系からみた発散角Ｒｅｐ：飛行電子間の反発効果

【００６４】カソード表面から放射された電子は、電子
ビーム軸に近いカソード表面から放射されるほど、カソ
ードより離れた点でクロスオーバーし、主電子レンズ系
からみたクロスオーバー径は電子ビーム軸近傍の電子軌
道によって決定される。よって中空状の電子ビーム束に
することにより、クロスオーバー径を縮小することがで
き、数１より蛍光面上の電子ビームスポット径を小さく
できる。

【００６５】２）メインレンズの球面収差の影響を軽減
できる。電子ビーム中心部の電子軌道と電子ビーム最外郭部の電
子軌道とでは、電子銃の主電子レンズ系の球面収差によ
り焦点位置がずれる。電子ビームの外郭部ほど焦点位置
が電子銃側になる。中空ビームの場合、電子ビーム中心
部を通る電子軌道がないため、焦点位置の差がより少な
く、従来電子銃より小さく収束でき、蛍光面上の電子ビ
ームスポット径を小さくできる。３）イオンダメージを受け難い。カソード表面上の最も電界強度の強い部分に電子放射物
質を配置しないので、真空中に発生するプラスイオンの
アタックを受け難い。これはカソード電流スランピン
グ、異常放電によるカソードの損傷の耐性が向上するこ
とを意味する。４）高カソード電流時のドライブ特性が改善する。従来の電子銃を高カソード電流で駆動する場合、カソー
ド表面の電子ビーム中心軸付近では、ほとんど飽和電流
密度に近い状態になり、高電流域におけるこの部分から
の電子放射は、カソード駆動電圧の変化に対して感度が
鈍くなる。中空ビームの場合、この部分からの電子の供
給は無く、より広い、飽和電流密度に至らないカソード
領域からの電子放射によるため、高電流域にてドライブ
特性が改善される。

【００６６】図１３は、カソード電流１０００μＡにお
ける第１電極Ｇ₁のビーム透過孔ｈ ₁面積に対する電子
放射抑制領域の面積率と、中空ビームのビームスポット
径との関係を示すグラフである。電子放射抑制領域が小
さいと、上述の数１より主電子レンズ系からみたクロス
オーバー径は大きく、電子ビームを十分に絞ることがで
きない。逆に、電子放射抑制領域が大きいと、上述の数
１より主電子レンズ系からみた発散角は大きくなるた
め、レンズ収差の影響を強く受け、ハレーションを引い
た電子ビームスポットとなり、電子ビームスポット径は
小さくならない。そのため、図１３に示したような電子
放射抑制領域の面積率には、最適値を持つ。このグラフ
によれば、第１電極Ｇ₁のビーム透過孔面積に対する電
子放射抑制領域の面積率は、５％〜４５％とすることが
でき、この値を外れると中空ビームとする効果が顕著に
得られない。図１３の例では、電子放射抑制領域の面積
率を２５％程度にするのが望ましいと言える。

【００６７】図１４は、本発明を２１インチ型モニタ用
陰極線管に応用した場合の、画面中央でのカソード電流
Ｉｋー電子ビームスポット径Ｖｓｓ特性を示すグラフで
ある。なお、電子放射抑制領域は２５％とした。図中、
曲線（点線）Ａが比較のために示した従来の電子銃の特
性であり、曲線（Ｂ）が本発明の中空ビームの電子銃の
特性である。曲線Ｂから明らかなように、中空ビームの
効果は、カソード電流０．３ｍＡ付近より効き始め、大
電流時ほど従来電流より電子ビームスポット径Ｖｓｓが
小さくなっている。電子ビームスポット径Ｖｓｓは、カ
ソード電流０．５ｍＡ時に１３％、０．７ｍＡ時に２３
％、１．０ｍＡ時に２７％、それぞれ縮小している。

【００６８】

【発明の効果】本発明に係る電子銃によれば、カソード
構体における電子放射抑制領域が高精度の形成され、そ
の周辺に熱変質部、熱変形部が形成されないので、電子
放出が安定し、不要電子放射あるいはビーム径の劣化の
ない最適な中空状の電子ビームを放射することができ
る。発振パルス幅が１ピコ秒以下のレーザにより加工
された電子放射抑制領域を有するときは、非熱加工によ
る電子放射抑制領域となり、最適な中空状の電子ビーム
を放射することができる。電子放射抑制領域の面積を第
１電極のビーム透過孔面積の５％〜４５％に設定すると
きは、中空状電子ビームの効果が顕著に得られ、微細ビ
ームスポット径を得ることができる。

【００６９】電子放射抑制領域を電子放射本体の切除部
で形成するときは、簡単な構成で最適な中空状電子ビー
ムを放射することができる。電子放射抑制領域を電子放
射本体の窪み部で形成し、窪み部の深さを電子放射に寄
与しない程度の電界強度になる深さに設定するときは、
簡単な構成で最適な中空状電子ビームを放射することが
できる。従って、本発明の電子銃を陰極線管、表示装置
に適用すれば、大電流時でも微細ビームスポットが得ら
れ、画像の高輝度、高解像度化を図ることができる。

【００７０】本発明に係る電子銃の製造方法によれば、
カソード構体の電子放射本体の一部にプラズマ遊離現象
を利用したレーザ加工を施して電子放射抑制領域を形成
するので、精度の良い電子放射抑制領域を容易に形成す
ることができる。従って、電子放出が安定し、不要電子
放射あるいはビーム径の劣化のない最適な中空ビーム電
子銃を製造することができる。この加工用レーザとし
て、発振パルス幅が１ピコ秒以下のレーザを用いるとき
は、非熱加工が可能になり、電子放射抑制領域を精度良
くで形成することができる。上記レーザによる非熱加工
で電子放射本体に切除部を形成し、この切除部によって
電子放射抑制領域を形成するときは、製造が簡単になり
量産化を可能にする。上記レーザによる非熱加工で電子
放射本体に窪み部を形成し、窪み部によって電子放射抑
制領域を形成するときは、製造が簡単になり量産化を可
能にする。本法は、含浸型陰カソード構体及びオキサイ
ド塗布型カソード構体の何れにも適用することができ
る。

【００７１】電子放射本体が形成されたカソード構体と
電子銃電極系の一部又は全部とを組み立てて、電極のビ
ーム透過孔を通してレーザ照射して電子放射抑制領域を
形成するときは、軸ズレが無く或いは極めて小さく抑制
され、精度の良い電子放射抑制領域を形成することがで
きる。予め、カソード構体と仮の電子銃電極系の一部又
は全部を組み立てて、レーザ照射して電子放射抑制領域
を形成し、その後にこの仮の電極系を外し、同じ位置に
真の電子銃電極系の一部又は全部を組み立てるときは、
電極に対する加工飛散物の影響を回避することができ
る。カソード構体のカソード面と之に対向する電極間に
電圧を印加し加工飛散物の付着を防ぎながらレーザ加工
するときは、電極に対する加工飛散物の影響を回避する
ことができる。加工飛散物を吸引除去しながらレーザ加
工するときは、電極に対する加工飛散物の影響を回避す
ることができる。

【００７２】本発明に係る陰極線管によれば、上記電子
銃を備えることにより、高輝度、高解像度の画像を得る
ことができる。本発明に係る表示装置によれば、上記陰
極線管を備えることにより、高輝度、高解像度の表示画
像を得ることができる。本発明は、例えばブロードバン
ド時代に適した陰極線管及び表示装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子銃の一実施の形態を示す要部
の構成図である。

【図２】Ａ〜Ｂ図１の電子銃の製造方法の一実施の形
態を示す工程図である。

【図３】Ａ図２で得られるカソード構体の一例を示す
断面図であるＢ図２で得られるカソード構体の他の例を示す断面図
わる。

【図４】トレパリング法で電子放射抑制領域を形成する
例を示す説明図である。

【図５】本発明に係る電子銃の他の実施の形態を示す要
部の構成図である。

【図６】Ａ〜Ｂ図５の電子銃の製造方法の一実施の形
態を示す工程図である。

【図７】本発明の電子銃の製造方法の他の実施の形態を
示す工程図である。

【図８】本発明の電子銃の製造方法の他の実施の形態を
示す工程図である。

【図９】中空ビームを放射するカソード構体の説明図で
ある。

【図１０】発振パルス幅とエネルギー密度によるレーザ
加工の加工現象を示す説明図である。

【図１１】本発明の電子放射抑制領域の加工時の軸ズレ
とビームスポット径の関係を示すグラフである。

【図１２】Ａ従来のレーザ加工によるカソード面の状
態を示す状態図である。Ｂ本発明のレーザ加工によるカソード面の状態を示す
状態図である。

【図１３】本発明の中空ビーム電子銃と従来の電子銃を
比較したカソード電流とビームスポット径の関係を示す
グラフである。

【図１４】第１電極のビーム透過孔面積に対する電子放
射抑制領域の面積率とビームスポット径の関係を示すグ
ラフである。

【図１５】本発明に係る陰極線管の一実施の形態を示す
構成図である。

【図１６】本発明に係る電子銃の電極構造の一例を示す
構成図である。

【図１７】本発明に係る電子銃の電極構造の他の例を示
す構成図である。

【図１８】Ａ〜Ｂ電子銃の製造方法の比較例の問題点
を示す工程図である。

【図１９】Ａ〜Ｂ電子銃の製造方法の比較例の問題点
を示す工程図である。

【符号の説明】

１、２１・・・電子銃、２、２２・・・カソード構体、
３・・・電極群、４、２４・・・スリーブ、５、２６・
・・ヒータ、６・・・カップ、２８・・・切除部、１４
・・・フェムト秒レーザ、７、２７・・・電子放射本
体、８・・・窪み部、９、２９・・・電子放射抑制領
域、３１・・・陰極線管、３２・・・管体、３４・・・
蛍光面、３５・・・色選別機構、３６・・・電子銃、３
７・・・偏向ヨーク、Ｇ₁〜Ｇ₆・・・電極、Ｋ
〔Ｋ_R，Ｋ_G，Ｋ_B〕・・・カソード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田義禮東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 5C027 CC01 5C031 DD09 DD15 DD19 5C041 AA03 AB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマ遊離現象を利用したレーザ加工
を含んで形成された電子放射抑制領域を有し、該電子放射抑制領域の周囲に前記レーザ加工による熱変
質部又は／及び熱変形部がなく中空状の電子ビームを放
射するようにしたカソード構体と、複数の電極とから成
ることを特徴とする電子銃。
【請求項２】発振パルス幅が１ピコ秒以下のレーザに
より非熱加工された電子放射抑制領域を有し、中空状の
電子ビームを放射するようにしたカソード構体と、複数
の電極とから成ることを特徴とする電子銃。
【請求項３】電子放射本体の中央に電子放射抑制領域
を有し、該電子放射抑制領域の面積が第１電極のビーム
透過孔の面積の５％〜４５％に設定され、中空状の電子
ビームを放射するようにしたカソード構体と、複数の電
極とから成ることを特徴とする電子銃。
【請求項４】前記カソード構体がオキサイド塗布型又
は含浸型であることを特徴とする請求項１、２又は３記
載の電子銃。
【請求項５】前記電子放射抑制領域が、電子放射本体
の切除部で形成されて成ることを特徴とする請求項１、
２、３、又は４記載の電子銃。
【請求項６】前記電子放射抑制領域が、電子放射本体
の窪み部で形成され、該窪み部の深さが、電子放射に寄
与しない程度の電界強度になる深さに設定されて成るこ
とを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載の電子
銃。
【請求項７】カソード構体の電子放射本体の一部にプ
ラズマ遊離現象を利用したレーザ加工を施して電子放射
抑制領域を形成する工程を有し、中空状の電子ビームを放射するようにしたカソード構体
を形成することを特徴とする電子銃の製造方法。
【請求項８】前記プラズマ遊離現象を利用した加工用
レーザとして、発振パルス幅が１ピコ秒以下のレーザを
用いることを特徴とする請求項７記載の電子銃の製造方
法。
【請求項９】前記レーザ加工で前記電子放射本体に切
除部を形成し、該切除部によって前記電子放射抑制領域
を形成することを特徴とする請求項７記載の電子銃の製
造方法。
【請求項１０】前記レーザ加工で前記電子放射本体に
窪み部を形成し、該窪み部によって前記電子放射抑制領
域を形成することを特徴とする請求項７記載の電子銃の
製造方法。
【請求項１１】電子放射本体が形成されたカソード構
体と電子銃電極系の一部又は全部とを組み立て、前記電極のビーム透過孔を通して前記レーザを照射し、
前記電子放射本体に電子放射抑制領域を形成することを
特徴とする請求項７、８、９又は１０記載の電子銃の製
造方法。
【請求項１２】予め電子放射本体が形成されたカソー
ド構体と仮の電子銃電極系の一部又は全部とを組み立て
て、前記仮の電極のビーム透過孔を通して前記レーザを
照射し、前記電子放射本体に前記電子放射抑制領域を形
成した後、前記仮の電極を外し、前記仮の電極と同一位置に真の電
子銃電極系の一部又は全部を組み立てることを特徴とす
る請求項７、８、９又は１０記載の電子銃の製造方法。
【請求項１３】前記カソード構体のカソード面及び該
カソード面に対向する前記電極間に電圧を印加し、前記
電極にプラズマ遊離した物質の付着を防ぎながら、前記
レーザ加工を行うことを特徴とする請求項１１又は１２
記載の電子銃の製造方法。
【請求項１４】プラズマ遊離した物質を吸引除去しな
がら、前記レーザ加工を行うことを特徴とする請求項１
１又は１２記載の電子銃の製造方法。
【請求項１５】プラズマ遊離現象を利用したレーザ加
工を含んで形成された電子放射抑制領域を有し、該電子
放射抑制領域の周囲に前記レーザ加工による熱変質部又
は／及び熱変形部がなく中空状の電子ビームを放射する
ようにしたカソード構体と、複数の電極とからなる電子
銃を備えて成ることを特徴とする陰極線管。
【請求項１６】発振パルス幅が１ピコ秒以下のレーザ
により非熱加工された電子放射抑制領域を有し、中空状
の電子ビームを放射するようにしたカソード構体と、複
数の電極とからなる電子銃を備えて成ることを特徴とす
る陰極線管。
【請求項１７】電子放射本体の中央に電子放射抑制領
域を有し、該電子放射抑制領域の面積が第１電極のビー
ム透過孔の面積の５％〜４５％に設定され、中空状の電
子ビームを放射するようにしたカソード構体と、複数の
電極とからなる電子銃を備えて成ることを特徴とする陰
極線管。
【請求項１８】前記電子銃のカソード構体がオキサイ
ド塗布型又は含浸型であることを特徴とする請求項１
５、１６又は１７記載の陰極線管。
【請求項１９】前記電子銃におけるカソード構体の電
子放射抑制領域が、電子放射本体の切除部で形成されて
成ることを特徴とする請求項１５、１６、１７又は１８
記載の陰極線管。
【請求項２０】前記電子銃におけるカソード構体の電
子放射抑制領域が、電子放射本体の窪み部で形成され、該窪み部の深さが、電子放射に寄与しない程度の電界強
度になる深さに設定されて成ることを特徴とする請求項
１５、１６、１７又は１８記載の陰極線管。
【請求項２１】プラズマ遊離現象を利用したレーザ加
工を含んで形成された電子放射抑制領域を有し、該電子
放射抑制領域の周囲に前記レーザ加工による熱変質部又
は／及び熱変形部がなく中空状の電子ビームを放射する
ようにしたカソード構体と、複数の電極とからなる電子
銃を有した陰極線管を備えて成ることを特徴とする表示
装置。
【請求項２２】発振パルス幅が１ピコ秒以下のレーザ
により非熱加工された電子放射抑制領域を有し、中空状
の電子ビームを放射するようにしたカソード構体と、複
数の電極とからなる電子銃を有した陰極線管を備えて成
ることを特徴とする表示装置。
【請求項２３】電子放射本体の中央に電子放射抑制領
域を有し、該電子放射抑制領域の面積が第１電極のビー
ム透過孔の面積の５％〜４５％に設定され、中空状の電
子ビームを放射するようにしたカソード構体と、複数の
電極とからなる電子銃を有した陰極線管を備えて成るこ
とを特徴とする表示装置。
【請求項２４】前記電子銃のカソード構体がオキサイ
ド塗布型又は含浸型である陰極線管を備えて成ることを
特徴とする請求項２１、２２又は２３記載の表示装置。
【請求項２５】前記電子銃におけるカソード構体の電
子放射抑制領域が、電子放射本体の切除部で形成された
陰極線管を備えて成ることを特徴とする請求項２１、２
２、２３又は２４記載の表示装置。
【請求項２６】前記電子銃におけるカソード構体の電
子放射抑制領域が、電子放射本体の窪み部で形成され、該窪み部の深さが、電子放射に寄与しない程度の電界強
度になる深さに設定された陰極線管を備えて成ることを
特徴とする請求項２１、２２、２３又は２４記載の表示
装置。