CN1174462C - 阴极及其制造方法、以及采用该阴极的显象管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阴极及其制造方法、以及采用该阴极的显象管。改善电子发射物质层的表面平面度而不使电子发射特性恶化、因而能减少云纹而不降低析像度。由两端具有开口部的金属圆筒状套筒(1)、一端具有开口部并盖在套筒(1)一端的开口部上的金属基体(2)、及在金属基体(2)的外底面的平坦部上形成的电子发射物质层(3)构成阴极。在将电子发射物质喷涂在金属基体(2)上之后，以机械方式对其表面进行平整化处理，从而形成电子发射物质层(3)。

Description

阴极及其制造方法、以及采用该阴极的显象管
技术领域
本发明涉及显象管用阴极及其制造方法、以及采用该阴极的显象管。
背景技术
以往，作为显象管用阴极，大多采用在金属基体上覆盖构成电子发射物质的钡、锶、钙等碱土金属氧化物的氧化物阴极。而作为在金属基体上覆盖电子发射物质的方法，可采用使上述电子发射物质悬浮在硝化纤维素、乙基纤维素等胶合体内并将其喷涂在金属基体上的方法。
在图11中，示出现有的氧化物阴极的示意图。如图11(a)所示，阴极构件由圆筒状套筒1、盖在套筒1一端的开口部上的金属基体2及在金属基体2上形成的电子发射物质层4构成。电子发射物质层4通常在整体上形成均匀的多孔性结构，并在电子发射上具有适当的密度。为使电子发射物质层4具有适当的均匀多孔性结构，电子发射物质层4的结晶粒子的平均粒径最好在5[μm]以上。这里，所谓电子发射物质层4的结晶粒子的平均粒径，是指在胶合体内悬浮时电子发射物质凝聚后的结晶平均粒径。另一方面，当结晶粒子的平均粒径在5[μm]以上时，如图11(b)所示，电子发射物质层4的表面(电子发射面)的平面度将会降低。
在图12中，示出电子发射面的平面度降低时的电子发射面附近的等电位分布及所发射的电子的电流密度分布。在图12中，7表示控制电极，8表示加速电极。如图12所示，当电子发射物质层4的电子发射面的平面度降低、即凹凸不平时，在电子发射面的前方形成的用于取出电子的等电位分布5发生畸变，从电子发射面发射出的电子的电流密度分布6也将发生畸变。
当从电子发射面发射出的电子的电流密度分布6发生了畸变时，在显象管的荧光体屏面上形成的电子束光点的亮度分布，在某些情况下也会发生畸变。如所周知，这种电子束光点的亮度分布的畸变正是造成由荧光体点的孔排列和电子束扫描线的干涉而产生云纹的原因。
作为能使电子发射面的平面度得到改善的显象管用阴极，已知有特开平5-74324号公报公开的一种型式。以下，用图13对该阴极进行说明。如图13(a)、(b)所示，电子发射物质层9，具有紧靠金属基体2一侧的下层10、及在下层10上形成的上层11的2层结构。构成上层11的电子发射物质的平均粒径，小于构成下层10的电子发射物质的平均粒径。通过使构成下层10的电子发射物质的平均粒径为5～20[μm](例如，10[μm])，使下层10具有多孔性结构，同时使下层10在电子发射上具有适当的密度。此外，使构成上层11的电子发射物质的平均粒径为5[μm]以下(例如，3[μm])，从而改善上层11的表面平面度。
但是，在利用上述现有技术形成电子发射物质层的情况下，必须准备粒子直径不同的2种电子发射物质。而当作为构成电子发射物质层的上层的电子发射物质采用平均粒子直径为5[μm]以下的电子发射物质时，存在着使上层的表面失去多孔性结构因而难以实现规定的电子发射的问题。
发明内容
本发明是为解决现有技术的上述课题而开发的，其目的是提供一种可以改善电子发射物质层的表面平面度而不会使电子发射特性恶化、因而能使从电子发射面发射出的电子的电流密度分布变得平滑的阴极及其制造方法、以及采用该阴极的显象管。
为达到上述目的，本发明实现了一种阴极，所述阴极是氧化物阴极，在金属基体上形成电子发射物质层，所述阴极的特征在于：所述电子发射物质层，在将电子发射物质喷涂在所述金属基体上之后，以机械方式对其表面进行了平整化处理，其中，在喷涂电子发射物质并干燥后，进行所述平整化处理，电子发射面的粗糙度在以JIS B 0601中的最大高度Ry表示时，Ry在15μm以下。按照这种阴极结构，可以使电子发射物质层在的整个范围上为多孔性结构，并能实现规定的电子发射，同时，可以改善电子发射物质层的表面平面度，因而能使从电子发射面发射出的电子的电流密度分布变得平滑。
另外，在上述本发明的阴极结构中，最好使胶合包覆材料介于金属基体与电子发射物质层之间。按照该最佳例，能够防止因对电子发射面进行机械平整化处理(例如压力加工)而造成的金属基体与电子发射物质层的界面固着力的降低。
另外，在上述本发明的阴极结构中，在电子发射面上，最好仅对包含电子发射区的区域进行平整化处理。按照该最佳例，能够防止因对电子发射面进行机械平整化处理(例如压力加工)而造成的金属基体与电子发射物质层的界面固着力的降低。
另外，在上述本发明的阴极的制造方法中，其中所述阴极是氧化物阴极，在金属基体上形成电子发射物质层，所述阴极制造方法的特征在于：在将电子发射物质喷涂在所述金属基体上并形成了所述电子发射物质层之后，以机械方式使所述电子发射物质层表面的电子发射面平整化，其中，在喷涂电子发射物质并干燥后，进行所述平整化处理，电子发射面的粗糙度在以JIS B 0601中的最大高度Ry表示时，Ry在15μm以下。
另外，在上述本发明的阴极的制造方法中，还备有使电子发射面平整化后在金属基体与电子发射物质层的界面处注入胶合包覆材料的工序。
另外，本发明的显象管的结构，备有在内表面形成荧光体屏面的屏盘、与所述屏盘后边连接的锥体、设置在所述锥体颈部之内并具有在金属基体上形成电子发射物质层的阴极的电子枪，所述阴极是氧化物阴极，所述显象管的特征在于：所述电子发射物质层，在将电子发射物质喷涂在所述金属基体上之后，以机械方式对其表面进行了平整化处理，其中，在喷涂电子发射物质并干燥后，进行所述平整化处理，电子发射面的粗糙度在以JIS B 0601中的最大高度Ry表示时，Ry在15μm以下。按照该显象管的结构，能使在荧光体屏面上形成的电子束光点的亮度分布变得平滑。其结果是，可以减少由荧光体的孔排列和电子束扫描线的干涉而产生的云纹。
另外，在本发明的显象管结构中，最好使胶合包覆材料介于金属基体与电子发射物质层之间。
另外，在本发明的显象管结构中，在电子发射面上，最好仅对包含电子发射区的区域进行平整化处理。
附图说明
图1(a)是表示本发明第1实施形态的阴极的断面图，(b)是(a)中的电子发射物质层的放大图。
图2是表示本发明第1实施形态的阴极制造方法的工序断面图。
图3是表示本发明第2实施形态的阴极制造方法的一个工序的断面图。
图4是表示本发明第3实施形态的阴极制造方法的工序断面图。
图5是表示本发明第4实施形态的显象管的局部剖视侧视图。
图6是表示本发明第4实施形态的显象管的电子发射面附近的等电位分布及所发射的电子的电流密度分布的概念图。
图7是表示在显示器上显示本发明阴极的阴极影像的中间色调图象的照片的黑白反转图。
图8是表示在显示器上显示现有阴极的阴极影像的中间色调图象的照片的黑白反转图。
图9是表示本发明显象管的荧光面的电子束光点的亮度分布的图。
图10是表示现有显象管的电子束光点的亮度分布的图。
图11(a)是表示现有阴极的断面图，(b)是(a)中电子发射物质层的放大图。
图12是表示现有显象管的电子发射面附近的等电位分布及所发射的电子的电流密度分布的概念图。
图13(a)是表示现有阴极的另一例的断面图，(b)是(a)中的电子发射物质层的放大图。
具体实施方式
以下，用实施形态对本发明作更具体的说明。
(第1实施形态)
图1(a)是表示本发明第1实施形态的阴极的断面图，图1(b)是图1(a)中的电子发射物质层的放大图。
如图1(a)所示，本实施形态的阴极构件，由两端具有开口部的金属圆筒状套筒1、一端具有开口部并盖在套筒1一端的开口部上的金属基体2、及在金属基体2的外底面的平坦部上形成的电子发射物质层3构成。此外，在套筒1内插入图中未示出的加热灯丝。
金属基体2，由主要成分是镍并含有硅或镁等还原性元素的材料构成，其底部基本上是平坦的。电子发射物质的成分为碱土金属的碳酸盐。
该阴极构件的电子发射物质层3，按以下方式形成。
即，首先，使钡、锶、钙等的碳酸盐粉末悬浮在例如硝化纤维素、乙基纤维素等胶合体内制成喷涂用糊剂。然后，用喷枪使该喷涂糊剂飞溅成雾状，并将其喷涂涂布在金属基体2的平坦部上。在这种情况下，应通过对喷涂时的喷涂压力、喷涂时间、喷涂次数进行控制而使电子发射物质层3的密度及膜厚为适当的值，从而获得良好的电子发射特性。如举出一例，则最好形成这样的电子发射物质层3，即作为度0.8[g/cm3]。
喷雾喷涂后，为使胶合体挥发，将电子发射物质层3在约200℃的周围气体温度下干燥大约5分钟。因此，在电子发射物质的粒子间产生适度的固着力，同时在电子发射物质层3与金属基体2之间也产生适度的固着力。
其次，参照图2说明以机械方式对电子发射物质层3的表面进行平整化处理的方法。图2是表示本发明第1实施形态的阴极制造方法的工序断面图。
如图2(a)～(d)所示，用具有平滑面的压平模具12对被干燥后的电子发射物质层3的表面进行粉碎压平。为使电子发射物质层3的表面达到适当的平面度，这时压平模具12的表面粗糙度(JIS B 0601中的最大高度Ry)最好在2[μm]以下。
另外，如图2(b)、(c)所示，用压平模具12对电子发射物质层3的表面进行粉碎压平时的压平模具12的冲程量S，必须限制在不会改变电子发射物质层3的内部密度、且能将表面的凹凸部平整化的程度。例如，冲程量S最好大约为10[μm]左右。
用上述方法形成的电子发射物质层3，如图1(b)所示，由于使电子发射物质的平均粒径在5[μm]以上，所以能在电子发射物质层3的整个层内形成具有适当空隙的多孔性结构。进一步，由于只在电子发射物质层3的表面附近进行压平，所以即使在电子发射物质层3的表面也具有适当的空隙，同时使其表面平整化。
为使从电子发射物质层3的电子发射面发射出的电子的电流密度分布变得平滑，作为电子发射物质层3的平面度状态，最好使其表面粗糙度(JIS H 0201中的最大高度Rmax)在15[μm]以下。如果进一步使其表面粗糙度(JIS B 0601中的最大高度Ry)在10[μm]以下，则能获得更好的电流密度分布。
(第2实施形态)
当象上述第1实施形态那样将电子发射物质层3干燥后进行压平时，电子发射物质层3与金属基体2之间的固着力降低，因而电子发射物质层3很容易从金属基体2剥离。
作为其对策，如图3所示，在将电子发射物质层3的表面压平后，如果用注入器13在电子发射物质层3与金属基体2的界面处注入硝化纤维素、乙基纤维素等的胶合体并再次进行干燥，则能够确保电子发射物质层3与金属基体2之间的固着力。
(第3实施形态)
在本实施形态中，与上述第2实施形态一样，为防止电子发射物质层3与金属基体2之间的固着力降低，如图4(a)～(c)所示，在电子发射面上，仅对包含电子发射区的区域进行平整化处理。
这里，所谓「电子发射区」，是指电子枪控制电极7的电子束通过孔的下部附近，即如图6所示的发射电子的区域(电流密度分布20的凸部)。
在本实施形态的情况下，由于电子发射物质层3的表面的被压平的面积变小，所以，能使施加在电子发射物质层3与金属基体2之间的力减小，因而可以防止电子发射物质层3与金属基体2之间的固着力的降低。
另外，冲压行程量S、压平后的电子发射物质层3的表面粗糙度等，最好与在上述第1实施形态中给出的值相等。
(第4实施形态)
图5是表示本发明第4实施形态的显象管的局部剖视侧视图。如图5所示，本实施形态的显象管，备有玻璃制屏盘14a、与屏盘14a后边连接的玻璃制锥体14b、设置在锥体14b的颈部之内的用于发射电子束的电子枪15。此外，在显象管的锥体14b的外周面上安装着用于使从电子枪15发射出的电子束偏转的偏转线圈16。在屏盘14a上，在其内表面涂布荧光体点，由此形成荧光体屏面18。在屏盘14a的内表面(荧光体屏面18)附近，配置荫罩17，使其与荧光体屏面18大致平行。
将上述第1～第3实施形态的阴极配置在电子枪15的最端部。
在图6中，示出本实施形态的显象管的电子发射面附近的等电位分布及所发射的电子的电流密度分布。在图6中，7表示控制电极，8表示加速电极。
借助于由金属基体2、控制电极7、加速电极8构成的所谓三极部形成的电场19，从电子发射物质层3的表面的电子发射面取出电子。
在采用上述第1～第3实施形态的阴极构件的情况下，从电子发射物质层3的表面发射出的电子，构成如图6所示的平滑的电流密度分布20。
上述的从电子发射物质层3的表面发射出的电子的电流密度分布，可作为阴极影像的亮度分布进行观察。在图7中，示出采用了上述第1～第3实施形态的阴极构件的彩色显象管的阴极影像，在图8中，示出采用了现有的阴极构件的彩色显象管的阴极影像。这里，所谓「阴极影像」，是在电子枪15的主透镜功能不起作用的状态下，利用在阴极与控制电极7之间形成的阴极·透镜使阴极表面上的电子发射的电流密度分布在荧光屏面上成象。从图7、图8可以清楚看出，现有彩色显象管的阴极影像，在亮度分布内有斑点状的明亮部位，与此不同，采用了上述第1～第3实施形态的阴极构件的彩色显象管的阴极影像的亮度分布是平滑的。
另外，从阴极发射出的电子的电流密度分布，有时可以由在荧光体屏面上形成的电子束光点反映出来。在图9中示出采用了上述第1～第3实施形态的阴极构件的彩色显象管的电子束光点的亮度分布(以实线表示)，在图10中示出采用了现有的阴极构件的彩色显象管的电子束光点的亮度分布(以实线表示)。图9、图10中的虚线，是以电子束光点的亮度分布的5％相对亮度与高斯分布近似的曲线。
从图9、图10可以看出，采用了现有阴极构件的彩色显象管的电子束光点的亮度分布，在亮度分布的顶部发生畸变，与此不同，采用了上述第1～第3实施形态的阴极构件的彩色显象管的电子束光点的亮度分布是平滑的。
当电子束光点发生畸变时，如所周知，由电子束扫描线和荧光体点的孔排列的干涉而产生的云纹的对比度增大。从图9、图10所示的采用本发明及现有的阴极构件的彩色显象管的电子束光点的亮度分布计算出的云纹对比度Md，当采用本发明的阴极构件时为Md＝0.008，当采用现有的阴极构件时为Md＝0.054。由于人能够目视辨认的极限对比度Md＝约0.009，所以，当采用本发明的阴极构件时，实际上观察不到云纹。
以往，为减小这种云纹，采用使电子束光点的大小加大、例如加大5％相对亮度下的光点宽度从而使云纹对比度减小的方法，但在该方法中存在着同时会使析像度降低的问题。如象本发明这样，采用改善电子束光点的亮度分布从而使云纹对比度减小的方法，则能防止云纹的发生而不会使析像度降低。
另外，在上述实施形态中，将电子发射物质喷涂涂布在金属基体2上，使电子发射物质层3的密度及膜厚为适当的值，从而能够获得最佳的电子发射特性。在这种情况下，为了防止因在将电子发射物质层3的表面压平时产生的一点点的膜厚减少而造成的电子发射物质层3的密度的增加，可以使喷涂涂布时的膜厚稍微大一些、亦即使密度小一些，从而在压平后能使电子发射物质层3具有适当的膜厚及密度。
另外，作为以机械方式使电子发射物质层表面平整化的方法，除压平加工外，也可以使用压辊等。
如上所述，按照本发明，可以改善电子发射物质层的表面平面度而不会使电子发射特性恶化、因而能使电子束光点的亮度分布变得平滑。其结果是，能大幅度地减少云纹而不会使析像度降低。

Claims (8)

1.一种阴极，所述阴极是氧化物阴极，在金属基体上形成电子发射物质层，所述阴极的特征在于：所述电子发射物质层，在将电子发射物质喷涂在所述金属基体上之后，以机械方式对其表面进行了平整化处理，其中，在喷涂电子发射物质并干燥后，进行所述平整化处理，电子发射面的粗糙度在以JIS B 0601中的最大高度Ry表示时，Ry在15μm以下。
2.根据权利要求1所述的阴极，其特征在于：使胶合包覆材料介于所述金属基体与电子发射物质层之间。
3.根据权利要求1所述的阴极，其特征在于：在所述电子发射面上，仅对包含电子发射区的区域进行平整化处理。
4.一种阴极制造方法，其中所述阴极是氧化物阴极，在金属基体上形成电子发射物质层，所述阴极制造方法的特征在于：在将电子发射物质喷涂在所述金属基体上并形成了所述电子发射物质层之后，以机械方式使所述电子发射物质层表面的电子发射面平整化，其中，在喷涂电子发射物质并干燥后，进行所述平整化处理，电子发射面的粗糙度在以JIS B 0601中的最大高度Ry表示时，Ry在15μm以下。
5.根据权利要求4所述的阴极制造方法，其特征在于：还备有使电子发射面平整化后在金属基体与电子发射物质层的界面处注入胶合包覆材料的工序。
6.一种显象管，它备有在内表面形成荧光体屏面的屏盘、与所述屏盘后边连接的锥体、设置在所述锥体颈部之内并具有在金属基体上形成电子发射物质层的阴极的电子枪，所述阴极是氧化物阴极，所述显象管的特征在于：所述电子发射物质层，在将电子发射物质喷涂在所述金属基体上之后，以机械方式对其表面进行了平整化处理，其中，在喷涂电子发射物质并干燥后，进行所述平整化处理，电子发射面的粗糙度在以JIS B 0601中的最大高度Ry表示时，Ry在15μm以下。
7.根据权利要求6所述的显象管，其特征在于：使胶合包覆材料介于金属基体与电子发射物质层之间。
8.根据权利要求6所述的显象管，其特征在于：在所述电子发射面上，仅对包含电子发射区的区域进行平整化处理。
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