JP2001176375A - 酸化物カソード、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプレー方式によって形成される酸化物カソ
ードの電子放射物質層の表面の凹凸に起因して発生する
モアレを抑制し、電子放射分布の均一性を保ち、更に電
子放出量を減少することなく長時間にわたる高電流動作
を可能とする酸化物カソードを提供する。 【解決手段】 ニッケルを主成分とする金属基体３上に
所定の印刷ペーストをスクリーン印刷により被着させて
乾燥し、熱分解処理して電子放射物質層７を形成し、こ
の電子放射物質層７を、アルカリ土類金属酸化物８と酸
化スカンジウム１０と所定径の空孔１１とが混在する第
１層５と、この第1層に重ねて形成され、アルカリ土類
金属酸化物８と所定径の空孔１１とが混在する第２層６
との２層構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陰極線管の酸化物
カソード及びその製造方法に関し、特に電子を放出する
電子放射物質層の構成及びその形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、例えば、特公平７−７５１４
０、特公平７−５０５８６等に開示されている陰極線管
（以下ＣＴＲと称す）の従来の酸化物カソードの構成を
示す断面図である。この酸化物カソード６０は、円筒状
のスリーブ６１とその一端を塞ぐように配置された金属
基体６２によって外形が構成されており、金属基体６２
は、ニッケルを主成分として例えばシリコン及びマグネ
シウムの還元剤を含む。フィラメント６６は、スリーブ
６１内に設けられ、後述する電子放射物質層６３から熱
電子を放出する際に通電されて加熱する。

【０００３】電子放射物質層６３は、金属基体６２の外
側面上に形成され、バリウム、ストロンチウム、カルシ
ウムなどのアルカリ土類金属酸化物６４を主構成物と
し、これに酸化スカンジウム粒子６５が所定量（０．１
〜２０重量％程度）だけ分散して混ざった構成となって
いる。

【０００４】電子放射物質層６３の形成は、概ね以下の
ように行なわれる。アルカリ土類金属炭酸塩の粒子と酸
化スカンジウムの粒子とを酢酸ブチルなどの有機溶媒と
接着剤であるニトロセルロースなどのラッカーを混合し
た溶液に分散させ、スプレーに適した適当な粘度の分散
液（サスペンション）とする。この分散液をスプレーで
金属基体６２に吹き付けて乾燥させ、所定の厚さ、例え
ば４０μｍから１００μｍまで積む。また、スプレーで
吹き付けられる際に、アルカリ土類金属炭酸塩の微結晶
粒子は、数個ないし数十個の塊となって２次粒子を形成
し、この２次粒子の状態で金属基体６２上に付着する。

【０００５】この酸化物カソードをＣＲＴ内の所定位置
に設置し、ＣＲＴ内をガス抜きして真空にする過程で、
外部から或いはフィラメント６６に通電して電子放射物
質層６３を加熱し、ラッカーの残留物を分解・蒸発させ
る。更に９００℃から１０００℃程度まで加熱する熱分
解工程でアルカリ土類金属の炭酸塩を分解して酸化物と
する。

【０００６】アルカリ土類金属炭酸塩が分解してアルカ
リ土類金属酸化物となる際には、多少収縮するものの形
状は殆ど変わらない。従って、図１０に示すアルカリ土
類金属酸化物６４は、前記したアルカリ土類金属炭酸塩
の２次粒子の形状を略保った粒子形状となっている。
尚、図１０では、電子放射物質層６３の微細構造を明確
にするため、電子放射物質層６３の寸法（直径と厚さ）
に対するアルカリ土類金属酸化物６４及び酸化スカンジ
ウム６５の大きさを、各々実際の約１０倍程度に拡大し
ている。

【０００７】通常、電子放射物質となるアルカリ土類金
属炭酸塩の粒子は、針状（棒状）で、この炭酸塩粒子の
長さ方向の最大長をＬとし、長さ方向に垂直な断面での
最大直径Ｄとすると、ここで使用する炭酸塩粒子は、最
大長Ｌの平均が４から１５μｍ程度で、最大直径Ｄの平
均が０．４から１．５μ程度であり、熱分解工程後の酸
化物はわずかに縮むがほぼこの形状を保つ。この粒子形
状に加え、スプレーによる塗布によって図１０に示すよ
う適当な空隙６７が形成され、高い電子放射性能が得ら
れると共に、酸化スカンジウムの混入による高電流密度
動作下での長寿命が達成される。また、特開昭５９−１
９１２２６には炭酸塩のペーストを印刷によって被着す
る方法が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、スプ
レーを用いた製造方法によれば、アルカリ土類金属炭酸
塩の２次粒子が形成され、アルカリ土類金属酸化物６４
となった段階でもこの形状が保たれるため、図１０に示
す様に、電子放射物質層６３の表面の凸凹が大きくな
る。このため、電子放射物質層６３から放出される際の
電子ビームの電流密度分布は、電子放射物質層６３の表
面の凸凹に符合するように不規則な分布となる。これ
は、例えば、電子放射物質層６３の表面にかかる電界が
弱い場合、凸部の先端に電界が集中し、その部分の電子
放出が凹部における電子放出より大きくなるためであ
る。

【０００９】一般的に、ＣＲＴの電子ビームの分布は、
ガウス分布がよいとされ、上記のような不規則な分布に
なった場合、シャドウマスクのピッチと干渉してモアレ
が出やすいという問題があった。また、電子放射物質層
６３の表面の凹凸が大きいと、電子の出射方向が広がり
やすくなるめ、ビームが広がって解像度が低くなるとい
う問題があった。

【００１０】一方、電子放射物質層６３の表面の凹凸を
小さくするために、アルカリ土類金属炭酸塩を含むペー
ストを印刷によって金属基体６２に被着する方法も考え
られている。しかし、この方法では、スプレー方式の場
合には形成される前記した２次粒子が形成されないた
め、図１０に示すような電子放射物質層６３の適当な空
隙６７が形成されず、スプレーを用いた製造方法に比較
して電子放出量が少ないという問題があった。

【００１１】また、アルカリ土類金属炭酸塩に、高電流
密度動作下での長寿命をもたらす酸化スカンジウムなど
の希土類金属酸化物の微結晶粉末を混ぜた印刷用ペース
トに、更にスプレー方式の際に形成される空隙と同じ効
果をもたらす空孔を形成するための空孔材粒子を混ぜて
印刷被着する方法を提案して実験した（従って、この方
法は従来例ではない）。

【００１２】この方法で製造したＣＲＴによる実験結果
によると、電子放出量は増加して改善されたが、カソー
ドイメージに黒点（局部的に電子放出量の少ない部分）
が数個から数十個発生する現象がみられた。これは、酸
化バリウムに比べて仕事関数が大きいために通常のＣＲ
Ｔの動作温度では殆ど熱電子が発生しない酸化スカンジ
ウムの微結晶粉末が、印刷乾燥後の電子放射物質層の表
面に露出してしまうため、このような黒点が発生するも
のと推察される。

【００１３】尚、前記した従来のスプレー方式で製造さ
れた電子放射物質層の表面にも同様に酸化スカンジウム
が露出しているものと考えられるが、この酸化スカンジ
ウムの粒子直径に比べ、図１０に示す電子放出物質層６
３の表面形状の凹凸が非常に大きいため、酸化スカンジ
ウムの露出によって生じるはずの電子放射分布のむら
が、凹凸による電子放射分布の大きなむらに埋もれ、結
果的にカソードイメージに黒点として現われにくかった
ものと推定される。

【００１４】本発明の目的は、上記した種々の問題点を
同時に解決すべく、電子放出物質層の表面形状の凹凸を
小さくし、表面に露出する酸化スカンジウムを無くし、
更に適当な空孔を形成することによって、電子放出量を
減少させることなく、モアレが少ないＣＲＴを製造する
ための酸化物カソードを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る酸化物カ
ソードは、ニッケルを主成分とする金属基体上に印刷ペ
ーストをスクリーン印刷により被着させて乾燥し、熱分
解処理して形成した電子放射物質層を有する酸化物カソ
ードであり、この電子放射物質層を、前記金属基体に接
して形成され、アルカリ土類金属酸化物と希土類酸化物
と第１の平均直径を有する空孔とが所定の割合で混在す
る第１層と、該第１層の表面に接して形成され、アルカ
リ土類金属酸化物と第２の平均直径を有する空孔とが所
定の割合で混在する第２層との２層構成とする。

【００１６】また、前記第２の平均直径より前記第１の
平均直径を大きくし、且つ該第１の平均直径を１２μｍ
乃至２０μｍ程度としてもよい。また、前記電子放射物
質層の厚さを４０μｍ乃至１５０μｍ程度としてもよ
い。

【００１７】この発明に係る酸化物カソードの製造方法
は、ニッケルを主成分とする金属基体上に電子放射物質
層が形成された酸化物カソードの製造方法であり、アル
カリ土類炭酸塩と希土類酸化物と第１の平均直径を有し
て６００℃程度までの温度で蒸発する空孔材粒子とを所
定の割合で含む第１の印刷ペーストと、アルカリ土類の
炭酸塩と第２の平均直径を有して６００℃程度までの温
度で蒸発する空孔材粒子とを所定の割合で含む第２の印
刷ペーストとを用い、前記金属基体上に前記第１の印刷
ペーストをスクリーン印刷により被着させる第１の印刷
工程と、前記第１の印刷ペーストを乾燥して固定させる
第１の乾燥工程と、乾燥した前記第１の印刷ペーストの
上に重ねて前記第２の印刷ペーストをスクリーン印刷に
より被着させる第２の印刷工程と、前記第２の印刷ペー
ストを乾燥して固定させる第２の乾燥工程と、前記空孔
材粒子を蒸発する工程とを含む。

【００１８】この製造方法で、前記第２の平均直径より
前記第１の平均直径を大きくし、且つ該第１の平均直径
を１２μｍ乃至２０μｍ程度としてもよい。この製造方
法で、前記アルカリ土類炭酸塩に対する前記空孔材粒子
の体積比を５％乃至３０％程度としてもよい。この製造
方法で、前記第１と第２の印刷ペーストの粘度を２００
０ｃＰ乃至１００００ｃＰ程度に調整してもよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明の
実施の形態１によるＣＲＴの酸化物カソードの断面図で
あり、図２は、その一部の部分拡大図であり、図３は、
同部分の製造工程中の構成を示す部分拡大図である。図
１中、酸化物カソード１は、図示しないＣＲＴの所定位
置に配置され、円筒状のスリーブ２とその一端を塞ぐよ
うに配置された金属基体３によって外形が構成され、更
にスリーブ２の内部に、電子放射物質層７から熱電子を
放出する際に通電されて加熱するフィラメント４を保持
している。電子放射物質層７は、金属基体３の外側面上
に積層して形成され、後述するように第１層５と第２層
６からなる２層構造となっている。

【００２０】図２は、金属基体３及び電子放射物質層７
の部分拡大図である。金属基体３は、ニッケルを主成分
として例えばシリコン及びマグネシウムの還元剤を含
む。電子放射物質層７のうち、金属基体３に隣接する第
１層５は、前記した２次粒子が形成されることなくその
ままの細かい粒子の状態で存在するアルカリ土類金属酸
化物８、酸化スカンジウム１０、そして所定の大きさの
空孔１１が混在するように後述する方法で形成され、こ
の第１層５を覆うように重ねられた第２層６は、酸化ス
カンジウムを含まずにアルカリ土類金属酸化物８と空孔
１１のみが混在するように形成されている。尚、図２で
は、構成の理解のため、電子放射物質層７の寸法（直径
と厚さ）に対する酸化スカンジウム１０及び空孔１１の
形状を実寸の１０倍程度で示し、アルカリ土類金属酸化
物８については存在する領域のみ示す。

【００２１】以上のような構成の酸化物カソード１の製
造方法について、後述する製造工程初期における電子放
射物質層の構成断面を部分拡大した図３、及び製造工程
を示した工程図９を参照しながら説明する。図３に示す
電子放射物質層１７の第１層１５は、アルカリ土類金属
炭酸塩１２、酸化スカンジウム１０、及び空孔材粒子１
４に、更に後述する所定の溶液を加えた第１層用の印刷
ペーストを、スクリーン印刷により金属基体３上に被着
させて形成される。

【００２２】電子放射物質となるバリウム、ストロンチ
ウム、カルシウム等のアルカリ土類金属炭酸塩１２の粒
子（図３には存在領域のみ示す）は、平均の長さＬが１
５μｍ、平均の直径Ｄが０．４から１．５μｍで、その
比Ｌ／Ｄが５から２０程度の針状の粒子であり、これら
の物質が所定の比率で混ぜられてアルカリ土類金属炭酸
塩１２として使用される。空孔材粒子１４は、平均の粒
子直径が１μｍから１０μｍ位の粒子で、アルカリ土類
金属炭酸塩１２に対する体積比で５〜３０％程度含ま
れ、６００℃程度までの温度で略分解、蒸発するもので
ある。空孔材粒子１４として、例えばアクリル系樹脂粉
末を使用した場合、５００℃で完全に蒸発する。

【００２３】第１層１５用の印刷ペーストは、アルカリ
土類金属炭酸塩１２、アルカリ土類金属炭酸塩１２の
０．２〜５重量％程度含ませる酸化スカンジウム１０、
空孔材粒子１４、溶媒のテルピネオール、分散剤、及び
結合剤であるニトロセルロース溶液またはエチルセルロ
ース溶液を混合し、所定の粘度に調整されたものであ
る。一方、第２層１６用の印刷ペーストは、酸化スカン
ジウム１０を含めないこと以外、第１層用の印刷ペース
トと同等のものである。

【００２４】以上のようにして作られた第１層用の印刷
ペーストを、前記したように金属基体３上にスクリーン
印刷して被着させて第１層１５（図３）を形成する（図
９の工程４１）が、このとき、スクリーンのメッシュを
１２０番〜５００番程度とする。そして第１層用の印刷
ペーストを被着したカソード１３（酸化物カソード１の
未完成の段階での名称）を約１００℃の乾燥した大気中
に数分から数十分程度放置し、ペースト中のテルピネオ
ール等の液体分を気化させて乾燥し、ペースト中に含有
したニトロセルロースによってペースト自体を固めると
同時に金属基体３に固着する（図９の工程４２）。

【００２５】その後、第２層用の印刷ペーストを、第１
層の上に重ねてスクリーン印刷して被着させて第２層を
形成し（図９の工程４３）、同様にして乾燥させる（図
９の工程４４）。図３は、この段階のカソード１５の電
子放射物層１７の断面構成を示している。このときの第
１層と第２層とを合わせた電子放射物層７の厚さが４０
〜１５０μｍ程度に収まるように形成する。尚、上記乾
燥工程は、１００℃〜１４０℃程度の炉中で行なった
が、あまり急激に蒸発させて電子放射物層１７にひびや
亀裂が生じたり、空孔材粒子１４をこの段階で蒸発させ
たりしないようにすれば、自然乾燥等の他の方法でも良
い。

【００２６】次に、このカソード１５を図示しないＣＲ
Ｔに組込み、排気工程でＣＲＴ内を真空にするが、この
工程での排気中にＣＲＴを高温に加熱し、電子放射物層
１７のテルピネオール、分散剤の残留分、及び結合剤な
どを分解、蒸発する。更に、フィラメント４に通電する
か、或いは外部の加熱手段によってカソードを最高でも
６００℃程度まで（実施例では５００℃程度）加熱して
空孔材粒子１４を分解・蒸発する（図９の工程４５）。
この空孔材粒子１４の蒸発によって、アルカリ土類金属
炭酸塩１２の構成に影響を与えることなく、空孔材粒子
１４の存在した個所が空孔となる。

【００２７】その後、更にフィラメント４を加熱し、ア
ルカリ土類金属炭酸塩１２を熱分解して金属酸化物とす
るカソード熱分解処理を行い、図２に示す電子放射物質
層７を完成させる（図９の工程４６）。アルカリ土類金
属炭酸塩が酸化物となる際に僅かに収縮するが、その粒
子の重なり状態や構成に影響はなく、空孔材粒子の抜け
た位置は完成後も空孔として残る。

【００２８】以上の様に、本発明の実施の形態１によれ
ば、印刷ペーストをスクリーン印刷して被着させる印刷
方式によって電子放射物質層７を形成するため、その表
面を滑らかにできると共に、電子放射物質層を２重層構
造とすることにより、酸化スカンジウムが表面に露出す
るのを防ぐことができる。更に、適当な空孔を混在させ
て電子放射物質層７を形成しているため、電子放出量を
減少させることなく、ＣＲＴのモアレの発生を抑制する
ことができる。

【００２９】一方、本発明の実施の形態１の製造方法に
よると、電子放射物質層７の第１層５の表面が滑らかな
ため、第１層と第２層間の接合力が十分に得られずに剥
離してしまい、これによって熱電子の放出量が低下する
現象が確認された。次にこの問題を解決するために改良
された酸化物カソードを提供する本発明の実施の形態２
について説明する。

【００３０】実施の形態２．図４は、本発明の実施の形
態２によるＣＲＴの酸化物カソードの断面図であり、図
５は、その一部の部分拡大図であり、図６は、同部分の
製造工程中の様子を示す部分拡大図である。前記実施の
形態１による図１乃至図３に示す酸化物カソードと同一
の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、
異なる部分の構成を説明する。図４中、酸化物カソード
２１は、電子放射物質層２５の構成を除いて実施の形態
１による酸化物カソード１と同じ構成を有する。電子放
射物質層２５は、金属基体３の外側面上に形成され、後
述するように第１層２２と第２層２３からなる２層構造
となっている。

【００３１】図５は、金属基体３及び電子放射物質層２
５の部分拡大図である。電子放射物質層２５の第１層２
２及び第２層２３は、図２に示す前記実施の形態１によ
るＣＲＴ１の第１層５及び第２層６に比べ、第１層２２
の空孔２８ａの径を大きくしたことを特徴とし、このた
め後述するように、第１層と第２層間の接合部分の構成
が異なる他は、酸化物カソード１の電子放射物質層７と
同じ構成となっている。尚、図５では、構成の理解のた
め、図２の場合と同様に電子放射物質層２５の寸法（直
径と厚さ）に対する酸化スカンジウム１０及び空孔２８
ａ，２８ｂの形状を実寸の１０倍程度で示し、アルカリ
土類金属酸化物８については存在する領域のみ示す。

【００３２】以上のように構成される電子放射質層２５
の製造方法は、第１層用の印刷ペーストに混入する空孔
材粒子３０ａ（図６）の平均の粒子直径を１２μｍ〜２
０μｍとした他は、実施の形態１で示したＣＲＴ１の製
造方法と全く同じであるため、その説明を省略する。

【００３３】空孔材料３０ａの粒子直径を大きくするこ
とによって、以下の理由により、第１層が乾燥したとき
の表面が粗くなり、第２層との接合をより強くすること
ができる。通常、印刷方式によって印刷ペーストを被着
させる場合、被着物がペースト状であるため比較的強い
表面張力を有する。この表面張力は、そのものの表面積
を小さくするように作用するため、例えば、空孔材粒子
が表面から突出した状態にあると、ペースト内に引き込
んで、表面を平らにするように作用する。一方、印刷ペ
ースト内では、他の含有物や粒子との接触抵抗によっ
て、空孔材粒子の動きを妨げる力が働く。

【００３４】例えば実施の形態１において、第１層１５
（図３）で使用される空孔材粒子１４のうち、直径が１
０μｍ程度以下の比較的小さなものは、表面張力による
引き込む力によりペースト内に引き込まれるため、第１
層３（図２）の完成時の表面が比較的滑らかなものにな
ると考えられる。

【００３５】一方、実施の形態２の場合のように、第１
層３２（図６）で使用される空孔材料３０ａの直径が１
２μｍ〜２０μｍ程度になると、ペースト内での抵抗力
が大きくなって、表面張力による引き込む力と抵抗力と
が引き込み途中で釣り合うことになり、空孔材料３０ａ
がペースト表面から突出した状態のまま乾燥して固まる
ものと考えられる。

【００３６】この様にして、乾燥後の第１層３２の表面
には、不充分に突出する空孔材粒子３０ａが多数存在す
るために粗さが保たれる。従って、この第１層３２の表
面とその上にスクリーン印刷により重ねて被着される第
２層用のペーストとの接着面積が増え、結果的に両層間
の接着強度を増すことができる。以上のように、実施の
形態２による酸化物カソード２１によれば、剥離する恐
れのある実施の形態１による酸化物カソード１の構成上
の欠点を解消することが出来る。

【００３７】図７は、電子放射物質層がスプレーによっ
て塗布される従来方式の製造方法によって製造された酸
化物カソードを用いた第１のＣＲＴ、電子放射物質層が
スクリーン印刷によって塗布された単層構造の酸化物カ
ソードを用いた第２のＣＲＴ、実施の形態１による酸化
物カソードを用いた第３のＣＲＴ、及び実施の形態２に
よる酸化物カソードを用いた第４のＣＲＴにおける、各
電子放射能力を比較したグラフであり、図８は、前記第
１乃至第４の各ＣＲＴのモアレ評価の結果を示す表であ
る。

【００３８】第１乃至第４の各ＣＲＴの製造条件は以下
の通りである。第３のＣＲＴは、実施の形態１に示され
る酸化物カソード１（図２）の構成を有するもので、第
１層用の印刷用ペーストに用いられたアルカリ土類金属
炭酸塩の粒子は、実施の形態１で述べた棒状の粒子であ
ってバリウム、ストロンチウム、及びカルシウムで組成
され、各原子比が０．５：０．４：０．１のものであ
る。第１層用の印刷用ペーストは、このアルカリ土類金
属炭酸塩に対して３重量％、平均粒子直径約３μｍの酸
化スカンジウムの粒子を加え、更にこの混合粉末１００
ｇに対して空孔材粒子である平均粒子直径７μｍのポリ
メチルメタアクリレート粉末を２５ｇ、分散材を３〜５
ｇ、酢酸ブチル溶媒の３％ニトロセルロース溶液を３
ｇ、及びテルピネオールを６０〜８０ｇそれぞれ加えて
いる。そしてその粘度が、混合しながら主に分散材とテ
ルピネオールの添加量で調節され、ほぼ３０００ｃＰと
される。

【００３９】第２層用の印刷用ペーストは、酸化スカン
ジウムを含ませずに、アルカリ土類金属炭酸塩１００ｇ
に対して空孔材粒子、その他材料を上記した第１層用の
印刷ペーストと同量加えたものとする。金属基体は、主
成分がニッケルで、シリコンを０．０８重量％、マグネ
シウムを０．０４重量％含み、直径ｒ１が１．６ｍｍ、
厚さが８０μｍである。印刷用のスクリーンは、メッシ
ュが２５０番、マスクの開口径ｒ２が１．４ｍｍであ
る。

【００４０】第３のＣＲＴで使用される酸化物カソード
は、前記した実施の形態１で示した図９の製造工程図に
沿って製造され、先ず金属基体３の表面に上記した第１
層用の印刷ペーストをスクリーン印刷で被着させて約４
０μｍの厚みの第１層１５（図３）を形成し、１１０℃
の大気中で１０分間乾燥させる。そして第１層の上に重
ねて、上記した第２層用の印刷ペーストをスクリーン印
刷で被着させて厚み約４０μｍの第２層１６（図３）を
形成して１１０℃の大気中で１０分間乾燥させ、合わせ
て厚さ約８０μｍの２層構造の電子放射物質層１７を形
成する。そしてカソードをモニター用１７インチカラー
ＣＲＴに組み込んで、前記した熱処理を行なって空孔材
粒子を蒸発させて空孔を形成し、更にアルカリ土類金属
の炭酸塩を酸化物とする所定の工程を経て第３のＣＲＴ
を完成する。

【００４１】比較用として用意する前記第２のＣＲＴ
は、使用する酸化物カソードの電子放射物質層が、上記
した第３のＣＲＴの酸化物カソードの第１層用の印刷ペ
ーストをスクリーン印刷で厚み約８０μｍまで被着させ
て単層に構成したものであり、その他の点は第３のＣＲ
Ｔと全く同じ方法で製造されるものである。更に比較用
として用意する前記第１のＣＲＴの酸化物カソードは、
他のＣＲＴの酸化物カソードで使用されるのと同仕様の
アルカリ土類金属炭酸塩と酸化スカンジウムとを用い、
酸化スカンジウムの混入濃度も３重量％として従来のス
プレー方式で金属基体に塗布したものである。

【００４２】第４のＣＲＴは、使用する酸化物カソード
が、実施の形態２に示される酸化物カソード２１（図
５）の構成を有するもので、第1層に用いられる空孔材
粒子３０ａ（図６）が平均粒子直径１５μｍのポリメチ
ルメタアクリレート粉末である以外は、前記した第３の
ＣＲＴと全く同じ方法で製造されるものである。

【００４３】第１乃至第４のＣＲＴには、金属基体、ス
リーブ、フィラメント等の陰極構造体が、全て同じ設計
且つ同じ製造ロットのものを備えたモニター用１７イン
チカラーＣＲＴが使用されている。寿命試験（電子放射
量の経時変化）、及びラスターモアレの評価試験は、こ
の様にして製作された第1乃至第４のＣＲＴを各々５本
づつ使用して行ない、各々の平均で評価した。

【００４４】寿命試験は、アノード電圧を２５ｋＶ、フ
ォーカス電圧を約６ｋＶ、Ｅｃ２電圧を６００Ｖ、及び
Ｅｃ１電圧を０Ｖにそれぞれ設定し、Ｅｋ電圧は、カソ
ード電流が３００μＡ／１カソードとなるように調整し
た。そして連続動作時間が０、１０００、及び２０００
の各時間毎に最大取り出し電流を測定し、初期状態から
の劣化の程度を評価した。測定結果を図７のグラフに示
す。

【００４５】一方、ラスターモアレの測定は、色度計と
輝度計を用い、各々のＣＲＴを画面中央でｘ＝０．２８
３、ｙ＝０．２９７、輝度２０カンデラ／ｍ²とし、１
０２４×７６８ドット表示にて官能評価し、一層印刷方
式の酸化物カソードを使用した第２のＣＲＴを基準とし
て比較判断した。

【００４６】寿命試験の結果を示す図７のグラフから明
らかなように、ＣＲＴの寿命は、従来のスプレー方式に
よる第１のＣＲＴが最も良い結果となったが、実施の形
態２による酸化物カソードを使用した第４のＣＲＴは、
これとほぼ同等の寿命特性が得られた。又、図８のモア
レ評価表に示す様に、実施の形態１による酸化物カソー
ドを使用した第３のＣＲＴ及び実施の形態２による酸化
物カソードを使用した第４のＣＲＴは、従来のスプレー
方式による第１のＣＲＴにくらべて大幅に改善された。

【００４７】本発明による酸化物カソードを製造する際
の留意点について記す。 （ペーストの厚さについて）乾燥工程後の印刷用ペース
トの被着厚さは、寿命及び電子放射量の点で、４０μｍ
〜１５０μｍとすることが好ましい。４０μｍ以下の厚
さでは動作中のバリウムの蒸発により、電子放射物質層
中のバリウムの比率が減少して短寿命になり易く、逆に
１５０μｍ越えると、電子放射量が減少しはじめる傾向
がある。後者の理由は、例えば、電子放射物質層が厚く
なることで電子放射物質層表面の温度が若干下がり、熱
電子の放射量が減少するものと考えられる。

【００４８】（ペースト及び印刷の条件について）前記
した実施形態では、印刷用ペーストが、ニトロセルロー
ス溶液とエチルセルロース溶液とのどちらか一方と、テ
ルピネオール及び分散剤を含み、かつ、その粘度が２０
００ｃＰ〜１００００ｃＰ（センチポアズ）となるよう
に調整した。これは、印刷後のペースト膜厚を均一に形
良く形成するための条件である。

【００４９】この範囲より粘度が小さいと、層を厚くし
にくく、しかも金属基体上の中央が厚く、周辺部が薄く
なって膜厚分布が大きくなりやすくなる。また、この範
囲より粘度が大きいと、スクリーンから印刷用ペースト
がぬけにくくなって、印刷面の特に周辺部に欠けができ
やすくなる。また、粘度が大きいと空孔ができにくく、
電子放射量が少なくなる傾向がある。

【００５０】ＣＲＴにおいて、酸化物カソードから電子
を取り出す範囲は、次に電子が通過する第１グリッドに
あけられた０．２〜０．６ｍｍ程度の電子通過孔の範囲
程度であり、本来はこの範囲だけ、印刷の厚さの条件を
満たせばよく、上記の印刷厚さの均一性は必須条件では
ない。しかし、このように電子放射物質層の厚さを均一
にしておくと第１グリッドと酸化物カソードの組立精度
の余裕度を大きくでき、好ましい。

【００５１】また、印刷のスクリーンのメッシュを１２
０番〜５００番としているが、これはこれより細かいと
印刷用ペーストがぬけにくく、また、これより荒いとメ
ッシュのあとが印刷面に残りやすく、凹凸として残って
モアレの原因やビーム径増大の原因になりやすいためで
ある。

【００５２】（空孔材粒子材質、温度条件について）空
孔材粒子はアクリル樹脂粉末に限定するものではなく、
要は印刷後の乾燥工程後までそのまま粒として残り、そ
の後、６００℃あるいはそれ以下の真空中加熱で完全に
分解して残らない粒子であればよい。乾燥工程までは、
ペーストを塗布した層内の構造が変化しやすく、それま
でに空孔材粒子が溶けたり、液化したり、分解・蒸発し
て、その形を保てない場合、粒子が支えている構造が変
化して空孔材粒子を入れた効果がなくなる。

【００５３】また、空孔材粒子が６００℃を越えても分
解・蒸発を続けた場合、次に述べるように電子放射量が
小さくなる。即ち、アルカリ土類の炭酸塩は約６００℃
で炭酸塩から酸化物に分解を始める。一般にこの分解時
に真空度が十分低くないと焼結して電子放射量が小さく
なるが、このときに空孔材粒子の分解・蒸発によるガス
があるとこの現象が起こる。また、できたアルカリ土類
の酸化物が、空孔材粒子の分解したガスと反応し、酸化
物以外の例えば水酸化物などになるとその部分は電子放
射をほとんどしなくなる。従って、空孔材粒子は６００
℃に達するまでに分解・蒸発が終わっている必要があ
る。さらに必須ではないが、空孔材粒子の分解・蒸発に
よる発生ガスの悪影響をさけるためには空孔材粒子が完
全に分解・蒸発する温度で数十分程度昇温を止めると効
果的である。

【００５４】（空孔材粒子の比率、寸法について）上記
空孔材粒子は印刷用ペースト中においてアルカリ土類金
属炭酸塩に対する体積比で、５％から３０％である必要
がある。５％以上でないと空孔材粒子を入れた効果が小
さく、電子放射量が小さい。逆に３０％以上では、空孔
材粒子を分解・蒸発させた後、そのぬけた後がそのまま
の空隙とならずにつぶれてしまう率が高く、また、全体
的な完成した電子放射物質層が崩れやすくなるため電子
放射量のばらつきが大きくなる。

【００５５】また、平均の粒子直径が１μｍより小さい
と空孔の大きさが十分でなく、入れた効果が小さい。ま
た、平均の粒子直径が２０μｍより大きいと表面位置で
空孔材粒子のぬけあとに相当する電子ビームの分布の不
均一ができ、モアレが起こる場合がある。平均の粒子直
径が１μｍから２０μｍの範囲内なら、このようなこと
がなく、十分効果が得られる。更に、ここでいう粒子直
径Ｄとは、その粒子の最も長い軸方向に対して垂直な断
面内で最も大きい長さをいう。平均の粒子直径は、粒子
の群内の粒子直径の算術平均である。これらの定義は電
子放射物質層になるアルカリ土類金属炭酸塩の粒子の寸
法の定義、平均の定義と同様である。また、ここでは、
一例として、球形の空孔材粒子を用いたが、球形である
必要はなく、この寸法条件を満たせば、同様に効果があ
る。

【００５６】尚、請求の範囲、及び実施の形態の説明に
おいて、「上」、「下」といった言葉を使用したが、これ
らは便宜上であって、装置を使用する状態における絶対
的な位置関係を限定するものではない。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、酸化物カソードの電子
放射物質層をスクリーン印刷で被着させて形成すること
により電子放射物質層の表面の大きな凹凸をなくし、電
子放射物質層を２重層とすることによって酸化スカンジ
ウム等の希土類酸化物が表面に露出するのを防せぎ、更
に電子放射物質層に空孔が混在する構成としている。従
って、本発明の酸化物カソードを採用することによっ
て、電子放出量を減少させることなく、電子放射分布の
均一性を向上しつつラスターモアレの発生を抑制し、更
に従来のスプレー方式によって形成された酸化物カソー
ド並の長時間にわたる高電流動作を可能とすＣＲＴを提
供できる。

【００５８】更に、実施の形態２の酸化物陰極によれ
ば、電子放射物質層の第１層と第２層の接合がより強固
となり、この接合部の剥離による電子放射能力の低下を
防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による酸化物カソード
の断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態１による酸化物カソード
の断面の部分拡大図である。

【図３】 本発明の実施の形態１による酸化物カソード
の製造工程中の構成を示す断面の部分拡大図である。

【図４】 本発明の実施の形態２による酸化物カソード
の断面図である。

【図５】 本発明の実施の形態２による酸化物カソード
の断面の部分拡大図である。

【図６】 本発明の実施の形態２による酸化物カソード
の製造工程中の断面の部分拡大図である。

【図７】 従来の酸化物カソードを用いたＣＲＴと、本
発明による酸化物カソードを用いたＣＲＴとの電子放射
能力を比較したグラフである。

【図８】 従来の酸化物カソードを用いたＣＲＴと、本
発明による酸化物カソードを用いたＣＲＴとのモアレ評
価の結果を示す表である。

【図９】 酸化物カソードの製造工程を示した工程図で
ある。

【図１０】 スプレー方式で形成された従来の酸化物カ
ソードの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 酸化物カソード、 ２ スリーブ、 ３ 金属基
体、 ４ フィラメント、 ５ 第１層、 ６ 第２
層、 ７ 電子放射物質層、 ８ アルカリ土類金属酸
化物、 １０ 酸化スカンジウム、 １１ 空孔、 １
２ アルカリ土類金属炭酸塩、 １３ カソード、 １
４ 空孔材粒子、 １５ 第１層、 １６第２層、 ２
１ 酸化物カソード、 ２２ 第１層、 ２３ 第２
層、 ２５電子放射物質層、 ２８ａ 空孔、 ２８ｂ
空孔、 ３０ａ 空孔材粒子、３０ｂ 空孔材粒子、
３２ 第１層、 ３３ 第２層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 清 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 新庄 孝 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5C027 CC05 CC11 CC12 5C031 DD04 DD07 DD09 DD15 DD19

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ニッケルを主成分とする金属基体上に印
   刷ペーストをスクリーン印刷により被着させて乾燥し、
   熱分解処理して形成した電子放射物質層を有する酸化物
   カソードであって、該電子放射物質層が、 前記金属基体に接して形成され、アルカリ土類金属酸化
   物と希土類酸化物と第１の平均直径を有する空孔とが所
   定の割合で混在する第１層と、 該第１層の表面に接して形成され、アルカリ土類金属酸
   化物と第２の平均直径を有する空孔とが所定の割合で混
   在する第２層とからなることを特徴とする酸化物カソー
   ド。
2. 【請求項２】 前記第２の平均直径より前記第１の平均
   直径を大きくし、且つ該第１の平均直径を１２μｍ乃至
   ２０μｍ程度としたことを特徴とする請求項１記載の酸
   化物カソード。
3. 【請求項３】 前記電子放射物質層の厚さを４０μｍ乃
   至１５０μｍ程度としたことを特徴とする請求項１記載
   の酸化物カソード。
4. 【請求項４】 ニッケルを主成分とする金属基体上に電
   子放射物質層が形成された酸化物カソードの製造方法で
   あって、 アルカリ土類炭酸塩と希土類酸化物と第１の平均直径を
   有して６００℃程度までの温度で蒸発する空孔材粒子と
   を所定の割合で含む第１の印刷ペーストと、アルカリ土
   類の炭酸塩と第２の平均直径を有して６００℃程度まで
   の温度で蒸発する空孔材粒子とを所定の割合で含む第２
   の印刷ペーストとを用い、 前記金属基体上に前記第１の印刷ペーストをスクリーン
   印刷により被着させる第１の印刷工程と、 前記第１の印刷ペーストを乾燥して固定させる第１の乾
   燥工程と、 乾燥した前記第１の印刷ペーストの上に重ねて前記第２
   の印刷ペーストをスクリーン印刷により被着させる第２
   の印刷工程と、 前記第２の印刷ペーストを乾燥して固定させる第２の乾
   燥工程と、 前記空孔材粒子を蒸発する工程とを含むことを特徴とす
   る酸化物カソードの製造方法。
5. 【請求項５】 前記第２の平均直径より前記第１の平均
   直径を大きくし、且つ該第１の平均直径を１２μｍ乃至
   ２０μｍ程度としたことを特徴とする請求項４記載の酸
   化物カソードの製造方法。
6. 【請求項６】 前記アルカリ土類炭酸塩に対する前記空
   孔材粒子の体積比を５％乃至３０％程度としたことを特
   徴とする請求項４記載の酸化物カソードの製造方法。
7. 【請求項７】 前記第１と第２の印刷ペーストの粘度を
   ２０００ｃＰ乃至１００００ｃＰ程度に調整したことを
   特徴とする請求項４記載の酸化物カソードの製造方法。