JPH05166472A

JPH05166472A - 電子ビーム発生装置とその製造方法

Info

Publication number: JPH05166472A
Application number: JP33300591A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Suzuki; 茂夫鈴木; Tetsuya Shiratori; 哲也白鳥
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1991-12-17
Publication date: 1993-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】発生熱による湾曲基板の熱膨張や絶縁膜の膜
厚むらによる電極の変形が生じるのを防止する。【構成】少なくとも線状カソード38と、この線状カソ
ード38を当接・保持する線状カソード支持部材37と、前
記線状カソード38と前記線状カソード支持部材37とを所
定の湾曲形状に保持する湾曲基板30とを備えた電子ビー
ム発生装置であって、前記湾曲基板30は、金属基板にパ
ンチング方式によりスルーホール33を設け、電着プロセ
スによって絶縁膜34を成膜している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、文字あるいは画像表示
用のカラーテレビジョン受像機やディスプレイなどに使
用する、線状カソードを用いた電子ビーム発生装置およ
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子ビーム発生装置としては、た
とえば特開昭54-14808号公報に示されている。図５はそ
の従来の電子ビーム発生装置の分解斜視図であり、１は
電子ビーム制御電極２を配設した絶縁基板である。この
絶縁基板１は、電子ビーム制御電極２を避けてピン取り
付け穴３が設けられている。４は芯線が高融点金属線、
たとえばタングステン線でできており、その表面に熱電
子放射材料が塗布された線状カソードである。線状カソ
ード４は電子ビーム制御電極２とほぼ直交するように複
数本架張されている。線条カソード４と電子ビーム制御
電極２とが一定の間隔を保持できるように、線条カソー
ド４はベース基板５の両端部の支持金具６によりバネ作
用を持たせて架張されている。電子ビーム制御電極２の
ピッチおよび線条カソード４のピッチは電子ビームの必
要密度に応じて決められる。７および８は電子ビームを
集束された状態で取り出すための金属製薄板でできた電
極であって、各線状カソード４の長手方向に沿って設け
られた貫通孔９，10の孔径は必要な電子ビームの大き
さ、各電極の位置関係によって決められる。電極７およ
び８にはピン取り付け穴11が設けられている。

【０００３】以上の絶縁基板１、線状カソード４および
金属製の電極７および８は一定間隔で設けられたピン12
でベース基板５に取り付けられている。また電子ビーム
制御電極２および線状カソード４と金属製の電極７とは
間隔を一定に保つためにリング状のスペーサ13がピンを
通して挿入されている。

【０００４】また、金属製の電極７と８は外枠の個所で
絶縁保持されている。そして、これらの部品は真空ガラ
ス容器に納められている。以上のように構成された従来
の電子ビーム発生装置においては、線状カソード４を約
650 ℃に保ち、絶縁基板１上の電子ビーム制御電極２、
電極７および８などの各々に印加する電圧を変化させ
て、線条カソード４から電子ビームを引き出し、蛍光体
面（図示せず）に電子ビームを導き、蛍光体を照射して
いる。

【０００５】また、図６には、特願平２−143119号公報
に記載されている電子ビーム発生装置の断面図であり、
前記図５の従来例が大型化したときに発生する線状カソ
ード４´の振動を防止する目的とした構成に関するもの
である。すなわちベース基板５´および絶縁基板１´を
全体に湾曲形状とし、絶縁基板１´上には電子ビーム制
御電極２´に対応する部分に開口14を設けた絶縁・耐熱
性を有する線状カソード支持部材15を積層し、その表面
に線状カソード４´を当設・保持しているものである。
また16,17 は湾曲を保つための補強リブであり、ピン取
り付け穴を利用して、ベース基板５´と絶縁基板１´、
あるいはカソード支持部材15などがピン12´によって固
定されている。

【０００６】図７は従来例において絶縁基板１´上に電
着プロセスによって絶縁膜を成膜した際の特徴を示す概
略図である。この絶縁基板１´の成膜プロセスを図８の
電着プロセスの概念図を用いて説明する。

【０００７】まず、スルーホール18を所定パターンに設
けた薄板金属基板19（本発明では１mm以下）をマイナス
電極20とし、対向電極をプラス電極21とし微細粒径のガ
ラス粒子22、たとえば無アルカリ結晶化ガラス（SiO₂-B
₂O₅-MgO-CaO)をイソプロピルアルコール23中に分散さ
せ、電解槽24中で両電極20,21 に電界をかけるとマイナ
ス電極である金属基板19にガラス粒子22を電気泳動し皮
膜が形成されるものである。その後、乾燥焼成プロセス
を経ることにより、緻密で密着力に富む絶縁皮膜を形成
することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、特に大型化になった場合や、輝度を必
要としてカソードパワーを上げた場合などに、絶縁基板
１および１´の製造コストが高くなるといった課題や、
発生熱による基板１, １´の熱膨張や絶縁膜の膜厚むら
による電極の変形が生じ、電子ビームのランデングがず
れて不良画像が発生するといった課題を生じていた。

【０００９】たとえば、上記のような電着プロセスで行
なう場合、図７に示すように、金属基板19をエッチング
処理によってスルーホール18を設けると、その端部25は
鋭角なエッジ部を形成し、それ故、電着プロセスのとき
にその端部25に電流集中が発生して、図のような膜厚過
多領域26が広い範囲にわたって形成されるものであっ
た。この膜厚過多領域26はメニスカスと呼ばれている。
この領域の大きさＨ１は膜厚やスルーホール径にもよる
が、１mmの穴径で100 μｍの膜厚とすると約３mmにもな
り、それ故前述のそのスルーホール18の外周部上に設け
て図６のカソード４´と電子ビーム制御電極２´間の距
離を厳密に保つため印刷によって形成された絶縁層の厚
みコントロールができなくなり、結果として画質不良が
発生するものであった。

【００１０】またこのように金属基板19をエッチング処
理すると金属基板19表面には微細なピット（穴）が発生
し、電着プロセスのときに膜の割れなどの欠陥が発生し
易く、はなはだ不良発生率の高いものであった。

【００１１】本発明は、このような問題点を解決するも
ので製造コストが安価でさらに画像不良の無い電子ビー
ム発生装置を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの本発明の技術的手段は次の通りである。請求項１の
本発明は、少なくとも線状カソードと、この線状カソー
ドを当接・保持する線状カソード支持部材と、前記線状
カソードと前記線状カソード支持部材とを所定の湾曲形
状に保持する湾曲基板とを備えた電子ビーム発生装置で
あって、前記湾曲基板は、金属基板にパンチング方式に
よりスルーホールを設け、電着プロセスによって絶縁膜
を成膜している。

【００１３】請求項２の本発明は、少なくとも線状カソ
ードと、この線状カソードを当接・保持する線状カソー
ド支持部材と、前記線状カソードと前記線状カソード支
持部材とを所定の湾曲形状に保持する湾曲基板とを備え
た電子ビーム発生装置の製造方法であって、前記湾曲基
板は、金属基板にパンチング方式により湾曲基板の外周
縁側から内周縁側方向にスルーホールを穿設した後、電
着プロセスによって絶縁膜を成膜し、湾曲基板の外周縁
側の絶縁膜上に複数の電子ビーム制御電極と、同じ絶縁
膜上のスルーホールの周囲に絶縁層とを印刷プロセスに
より設けている。

【００１４】請求項３の本発明は、少なくとも線状カソ
ードと、この線状カソードを当接・保持する線状カソー
ド支持部材と、前記線状カソードと前記線状カソード支
持部材とを所定の湾曲形状に保持する湾曲基板とを備え
た電子ビーム発生装置であって、前記湾曲基板は、金属
基板に溶射プロセスによって溶射膜を成膜し、その溶射
膜表層に、加熱後セラミック化する有機金属ポリマー層
を設けている。

【００１５】請求項４の本発明は、少なくとも線状カソ
ードと、この線状カソードを当接・保持する線状カソー
ド支持部材と、前記線状カソードと前記線状カソード支
持部材とを所定の湾曲形状に保持する湾曲基板とを備え
た電子ビーム発生装置の製造方法であって、前記湾曲基
板は、金属基板に溶射プロセスによって溶射膜を成膜し
た後、その溶射膜表層に有機金属ポリマーを塗布焼成し
て気孔を封孔し、前記有機金属ポリマー表面に複数の電
子ビーム制御電極と、前記スルーホール周囲に絶縁層と
を印刷プロセスで設けている。

【００１６】

【作用】この技術的手段による作用は次のようになる。
請求項１および２によれば、湾曲基板は、ピンを取り付
けるスルーホールをパンチング方式によって穿設した金
属基板に電着プロセスによって絶縁膜を形成したため、
非常に緻密な絶縁膜が形成されるとともに、セラミック
基板などを用いなくとも、湾曲形成が容易で低コストな
湾曲基板を得ることができる。また電着プロセスで形成
した絶縁膜に、印刷プロセスで制御電極や、カソード支
持部材との間隙を保つ絶縁層をスルーホール周囲に形成
する際に、湾曲基板の外周縁側から内周縁側方向にパン
チング方式によってスルーホールを穿設することによっ
て、電着プロセスで発生するスルーホール部の絶縁膜の
膜厚のむらが湾曲基板の外周縁側でなくなる。

【００１７】他方、請求項３および４によれば、湾曲基
板への絶縁膜形成を溶射プロセスによって行なっている
ので、絶縁膜を形成したい面、すなわち印刷面のみに容
易に成膜できる。また溶射膜はほとんどの材料に対して
適用できるので、熱膨張係数の低い材料が選択できると
ともに、膜質が比較的ポーラスであるために熱膨張によ
る応力緩和が作用し、湾曲基板そのものの熱的変形が抑
えられる。またその表層部には加熱後にセラミック化す
る有機金属ポリマーを塗布することによってその絶縁性
が保たれるものである。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例の電子ビーム発生装
置について、図面を参照しながら説明する。

【００１９】図１は本発明の電子ビーム発生装置の一実
施例の断面図であり、図２は図１のＡ部詳細を示す。図
において30は湾曲基板であり所定の湾曲形状に形成され
ており、その湾曲形状を保つようにリブ31が複数本金具
32により湾曲基板30の裏面に固定されている。湾曲基板
30には図１および図２の33に示されるようにスルーホー
ルが設けられている。また湾曲基板30の両面（但し、表
面だけでもよい）には図２に示すような絶縁膜34が所定
の厚みで成膜されており、その絶縁膜34上には電子ビー
ム制御電極35が所定幅、ピッチで印刷プロセスにより形
成されている。またスルーホール33の周囲には所定の厚
みが確保されて絶縁層36が形成されており、適当な厚み
ギャップに制御されて、カソード支持部材37が積層され
ている。カソード支持部材37は金属基板37A に絶縁膜37
B が形成され、前記電子ビーム制御電極35の位置に対応
する部分が開口しており、そのカソード支持部材37に電
子ビーム放出用の線状カソード38が当設して支持されて
いる。またその上部にはこれらの構成要素を積層支持す
る部材39が設けられており、その部材39に設けられたピ
ン40がスルーホール33を貫挿して、湾曲基板30の裏面で
ファスナー41により固定されている。この時、部材39は
線状カソード38から放出された電子ビームを集束、偏向
させるための電極でもある。

【００２０】このように構成された電子ビーム発生装置
においてその作用様態を説明する。従来例と同様に線状
カソード38を約650 ℃に加熱すると、そこから熱電子が
放出し、湾曲基板30の電子ビーム制御電極35への印加電
圧のｏｎ−ｏｆｆによって電子ビームの前方（図１で上
部方向）への放出を制御するものである。全体的にこの
ような構成とすることにより、大型化しても線状カソー
ド38は振動することなく安定した電子ビーム放出が可能
となる。

【００２１】なお、このような構成において重要な点は
次のようなことである。すなわち全面全領域にわたっ
て、均一な電子ビームの放出であること、また放出され
た電子ビームが蛍光面（図示せず）に均一に制御された
形で照射されることである。そのためにはこの電子ビー
ム発生装置の構成として次のことが必要である。すなわ
ち電子ビームの前方への放出を電子ビーム制御電極35へ
の印加電圧で制御しているために、図１で示す電子ビー
ム制御電極35面と線状カソード38との距離Ｄが全面にわ
たって均一性を保つことが必要である。また第２点目は
このような加熱源を多数有する構成であるためそれらが
熱的に変形を少なくする構成であることが必要である。

【００２２】次に、本発明の湾曲基板30の製作方法を説
明する。本発明では図３に示すごとく、薄板金属基板42
へのスルーホール43の形成をパンチングによって形成す
る。すなわち、パンチング時の雄型44と雌型45の切断作
用によりスルーホール部43が形成されるが、そのとき端
部形状は湾曲基板30の外周縁側では図のようにコーナに
アールが形成され、内周縁側では凸状の形状となる。こ
のような形状面に前述の電着プロセスによって成膜する
と、雌型45面では膜厚過多領域46が発生するが、雄型44
面では略アール形状部47の滑らかな成膜が実現され、か
つそのアール形状部47の領域Ｈ２は１mm程度と小さく、
エッチング時と比較して非常に小さいものであり、雄型
44面側に印刷による絶縁層を形成すると厚みとパターン
精度が十分に確保され、画質不良が発生しなくなる。ま
たエッチングと違って基板42表面を荒すことが無いため
に、電着プロセス時に膜不良を発生することも無い。

【００２３】次に本発明の第２の実施例について図４を
用いて説明する。本発明の電子ビーム発生装置は前述し
たように、多数の加熱された線状カソード38を用いてい
るために、各構成部材に熱負荷が掛かり各部材は熱膨張
をする。このとき各部材としては熱膨張しても電子ビー
ムのランディングに変化が生じない構成とするか、もし
くは、熱膨張を最低限に抑えてランディングに影響のな
いようにする必要がある。特に本発明では湾曲基板30を
用いているので、その湾曲形状が変化しないようにする
ことが重要である。そこで電着プロセスによって湾曲基
板30に絶縁膜を形成する第１の実施例では金属基板42と
して低熱膨張係数の金属を用いたり、湾曲を維持させる
ためのリブ31の熱膨張係数を調整して湾曲変化を防止し
ていた。

【００２４】本発明の第２の実施例では次のように絶縁
膜の膜質に着目してその課題を解決するものである。す
なわち、熱の発生源は湾曲基板30の上部に位置している
のであるから、湾曲基板30への熱伝導を極力抑えるもの
である。図４で48は湾曲基板を構成する金属基板であ
り、第１の実施例と同様にスルーホールが設けられてい
る（図示せず）。本発明では溶射膜50を溶射プロセスに
よって成膜している。溶射プロセスとは、トーチ49によ
って粉末微粒子をある熱源で加熱溶融させ、それを高速
で基板48に吹き付け堆積させる手法であり、それ故、基
板48に堆積した溶射膜50は図のように、偏平化した粒子
の積層構造となり、なおかつ各粒子間には気孔51が存在
するものである。それ故、粒子として低熱伝導率の材料
を使う以上に膜としては低熱伝導膜となり、特に積層面
に対して垂直方向では低熱伝導率となる。

【００２５】しかしながら前述したように膜中に気孔51
が存在するために上面に導電性膜を印刷すると、その材
料が膜中を浸透して基板48と導通状態となりやすい。そ
こで本発明では図４(b) で示すように、溶射膜50の表層
部に有機金属ポリマー52を塗布し、それを加熱焼成する
ものである。このとき有機金属ポリマー52としては、焼
成後にセラミック化するチラノコートを用いている。こ
の処理によって上層部は溶射膜50の気孔51が封孔され、
図４(c) に示すように、その上に導電性材料よりなる電
子ビーム制御電極35を印刷プロセスによって形成して
も、金属基板48とは十分に絶縁が保たれるものである。

【００２６】このようにすることによって、金属基板48
への熱伝導が抑えられ、それ故基板48の熱膨張やその下
部にあるリブの熱膨張などに起因する湾曲変形が防止で
きて、画質不良が発生するランディング変化を抑制する
ことができる。また溶射材料としては低熱伝導率だけで
なく、膜自体の熱膨張をも小さくする材料の選択が可能
である。また膜横方向にも当然気孔が存在しているため
に、その方向への熱膨張によって発生する応力をも緩和
し、より基板48の変形が少ない方向に作用するものであ
る。

【００２７】本発明では第１の実施例と第２の実施例を
個別に説明しているが、その両者を合体させ電着プロセ
スで薄く絶縁膜を成膜した上に、溶射膜を設ける構成な
ども本発明の範疇に入ることは当然である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、湾曲基板
のスルーホールをパンチング方式によって形成した後、
電着プロセスで絶縁膜を形成し、印刷プロセスでカソー
ド支持部材との間隙を保つ絶縁層をスルーホール周囲に
形成する際に、カソードと制御電極間隙を全面で均一に
保持でき、均一な画像形成ができる。

【００２９】また湾曲基板への絶縁膜形成を溶射プロセ
スによって行なっているので、膜質がポーラスであるた
めに基板への熱伝導を抑制するとともに、熱膨張による
応力緩和が作用し、湾曲基板そのものの熱的変形が抑え
られる。またその表層部には加熱後にセラミック化する
有機金属ポリマーを塗布することによってその絶縁性が
保たれるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の電子ビーム発生装置の断
面図である。

【図２】図１のＡ部詳細図である。

【図３】湾曲基板への電着プロセスでの絶縁膜成膜概略
図である。

【図４】湾曲基板への溶射プロセスでの絶縁膜成膜概略
図である。

【図５】従来例における電子ビーム発生装置の概略図で
ある。

【図６】従来例における電子ビーム発生装置の概略図で
ある。

【図７】湾曲基板への電着プロセスでの絶縁膜成膜概略
図である。

【図８】電着成膜プロセス概念図である。

【符号の説明】

30 湾曲基板 33 スルーホール 34 絶縁膜 35 電子ビーム制御電極 36 絶縁層 37 カソード支持部材 38 線状カソード 42 金属基板 43 スルーホール 46 膜厚過多領域 44 雄型 48 金属基板 50 溶射膜 51 気孔 52 有機金属ポリマー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも線状カソードと、この線状カ
ソードを当接・保持する線状カソード支持部材と、前記
線状カソードと前記線状カソード支持部材とを所定の湾
曲形状に保持する湾曲基板とを備えた電子ビーム発生装
置であって、前記湾曲基板は、金属基板にパンチング方
式によりスルーホールを設け、電着プロセスによって絶
縁膜を成膜した電子ビーム発生装置。
【請求項２】少なくとも線状カソードと、この線状カ
ソードを当接・保持する線状カソード支持部材と、前記
線状カソードと前記線状カソード支持部材とを所定の湾
曲形状に保持する湾曲基板とを備えた電子ビーム発生装
置の製造方法であって、前記湾曲基板は、金属基板にパ
ンチング方式により湾曲基板の外周縁側から内周縁側方
向にスルーホールを穿設した後、電着プロセスによって
絶縁膜を成膜し、湾曲基板の外周縁側の絶縁膜上に複数
の電子ビーム制御電極と、同じ絶縁膜上のスルーホール
の周囲に絶縁層とを印刷プロセスにより設けた電子ビー
ム発生装置の製造方法。
【請求項３】少なくとも線状カソードと、この線状カ
ソードを当接・保持する線状カソード支持部材と、前記
線状カソードと前記線状カソード支持部材とを所定の湾
曲形状に保持する湾曲基板とを備えた電子ビーム発生装
置であって、前記湾曲基板は、金属基板に溶射プロセス
によって溶射膜を成膜し、その溶射膜表層に、加熱後セ
ラミック化する有機金属ポリマー層を設けた電子ビーム
発生装置。
【請求項４】少なくとも線状カソードと、この線状カ
ソードを当接・保持する線状カソード支持部材と、前記
線状カソードと前記線状カソード支持部材とを所定の湾
曲形状に保持する湾曲基板とを備えた電子ビーム発生装
置の製造方法であって、前記湾曲基板は、金属基板に溶
射プロセスによって溶射膜を成膜した後、その溶射膜表
層に有機金属ポリマーを塗布焼成して気孔を封孔し、前
記有機金属ポリマー表面に複数の電子ビーム制御電極
と、前記スルーホールの周囲に絶縁層とを印刷プロセス
で設けた電子ビーム発生装置の製造方法。