JP2876591B2 - 電子管用陰極 - Google Patents
電子管用陰極Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はテレビ用ブラウン
管などに用いられる電子管用陰極の改良に関するもの
で、特に電子放射物質層に希土類金属酸化物、さらには
この希土類金属酸化物の代替え物としての耐熱性酸化物
を含んだ電子管用陰極に関するものである。
管などに用いられる電子管用陰極の改良に関するもの
で、特に電子放射物質層に希土類金属酸化物、さらには
この希土類金属酸化物の代替え物としての耐熱性酸化物
を含んだ電子管用陰極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９は、例えば特公昭６４−５４１７号
公報に開示されているような、テレビ用ブラウン管や撮
像管に用いられている電子管用陰極を示すものであり、
図において111はシリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍ
ｇ）などの還元性元素を微量含む、主成分がニッケルか
らなる基体、112はニクロムなどで構成された陰極スリ
ーブ、115はこの基体111の上面に被着され、少なくとも
バリウムを含み、他にストロンチウムあるいは／及びカ
ルシウムを含むアルカリ土類金属酸化物121を主成分と
し、０．１〜２０重量％の酸化スカンジウムなどの希土
類金属酸化物122を含んだ電子放射物質層、113は上記基
体111内に配設されたヒータで、加熱により上記電子放
射物質層115から熱電子を放出させるものである。
公報に開示されているような、テレビ用ブラウン管や撮
像管に用いられている電子管用陰極を示すものであり、
図において111はシリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍ
ｇ）などの還元性元素を微量含む、主成分がニッケルか
らなる基体、112はニクロムなどで構成された陰極スリ
ーブ、115はこの基体111の上面に被着され、少なくとも
バリウムを含み、他にストロンチウムあるいは／及びカ
ルシウムを含むアルカリ土類金属酸化物121を主成分と
し、０．１〜２０重量％の酸化スカンジウムなどの希土
類金属酸化物122を含んだ電子放射物質層、113は上記基
体111内に配設されたヒータで、加熱により上記電子放
射物質層115から熱電子を放出させるものである。
【０００３】次に、このように構成された電子管用陰極
において、基体111への電子放射物質層115の被着方法に
ついて説明すると、まずバリウム、ストロンチウム、カ
ルシウムの三元炭素塩と所定量の酸化スカンジウムをバ
インダー及び溶剤とともに混合して、懸濁液を作成す
る。この懸濁液を基体111上にスプレイ法により約８０
μｍの厚みで塗布し、その後、ブラウン管の真空排気工
程中にヒータ113によって加熱する。この時、アルカリ
土類金属の炭酸塩はアルカリ土類金属酸化物に変わる。
その後、アルカリ土類金属酸化物の一部を還元して半導
体的性質を有するように活性化を行なうことにより、基
体111上にアルカリ土類金属酸化物121と希土類金属酸化
物122との混合物からなる電子放射物質層115を被着せし
めているものである。
において、基体111への電子放射物質層115の被着方法に
ついて説明すると、まずバリウム、ストロンチウム、カ
ルシウムの三元炭素塩と所定量の酸化スカンジウムをバ
インダー及び溶剤とともに混合して、懸濁液を作成す
る。この懸濁液を基体111上にスプレイ法により約８０
μｍの厚みで塗布し、その後、ブラウン管の真空排気工
程中にヒータ113によって加熱する。この時、アルカリ
土類金属の炭酸塩はアルカリ土類金属酸化物に変わる。
その後、アルカリ土類金属酸化物の一部を還元して半導
体的性質を有するように活性化を行なうことにより、基
体111上にアルカリ土類金属酸化物121と希土類金属酸化
物122との混合物からなる電子放射物質層115を被着せし
めているものである。
【０００４】この活性化工程において、アルカリ土類金
属酸化物の一部は次の様に反応しているものである。つ
まり基体111中に含有されたシリコン、マグネシウム等
の還元性元素は拡散によりアルカリ土類金属酸化物121
と基体111の界面に移動して、アルカリ土類金属酸化物
と反応する。例えば、アルカリ土類金属化合物として酸
化バリウム（ＢａＯ）であれば次式（１）、（２）の様
に反応するものである。 ２ＢａＯ＋１／２Ｓｉ = Ｂａ＋１／２Ｂａ2ＳｉＯ4 ・・・・（１） ＢａＯ＋Ｍｇ = Ｂａ＋ＭｇＯ ・・・・（２） これらの反応の結果、基体111上に被着形成されたアル
カリ土類金属酸化物121の一部が還元されて、酸素欠乏
型の半導体となり、電子放射が容易になる。電子放射物
質層に希土類金属酸化物が含まれない場合で、陰極温度
７００〜８００℃の動作温度で０．５〜０．８Ａ／ｃｍ
2の電流密度動作が可能であり、電子放射物質層中に希
土類酸化物が含まれた場合で、１．３２〜２．６４Ａ／
ｃｍ2の電流密度動作が可能になる。
属酸化物の一部は次の様に反応しているものである。つ
まり基体111中に含有されたシリコン、マグネシウム等
の還元性元素は拡散によりアルカリ土類金属酸化物121
と基体111の界面に移動して、アルカリ土類金属酸化物
と反応する。例えば、アルカリ土類金属化合物として酸
化バリウム（ＢａＯ）であれば次式（１）、（２）の様
に反応するものである。 ２ＢａＯ＋１／２Ｓｉ = Ｂａ＋１／２Ｂａ2ＳｉＯ4 ・・・・（１） ＢａＯ＋Ｍｇ = Ｂａ＋ＭｇＯ ・・・・（２） これらの反応の結果、基体111上に被着形成されたアル
カリ土類金属酸化物121の一部が還元されて、酸素欠乏
型の半導体となり、電子放射が容易になる。電子放射物
質層に希土類金属酸化物が含まれない場合で、陰極温度
７００〜８００℃の動作温度で０．５〜０．８Ａ／ｃｍ
2の電流密度動作が可能であり、電子放射物質層中に希
土類酸化物が含まれた場合で、１．３２〜２．６４Ａ／
ｃｍ2の電流密度動作が可能になる。
【０００５】一般に酸化物陰極の電子放射能力は酸化物
中の過剰Ｂａの存在量に依存するので、希土類金属酸化
物が含まれない場合には高電流動作に必要な十分の過剰
Ｂａの供給が得られず、動作可能な電流密度が小さい。
すなわち、上記した反応時に生成される副生成物であっ
て中間層と呼ばれている酸化マグネシウム（ＭｇＯ）や
バリウムシリケイト（Ｂａ2ＳｉＯ4）が基体111のニッ
ケルの結晶粒界や基体111と電子放射物質層115との界面
に集中的に形成されるため、上式（１）および（２）の
反応がこれら中間層中のマグネシウムおよびシリコンの
拡散速度に律速され、過剰Ｂａの供給が不足するためで
ある。電子放射物質層中に希土類金属酸化物が含まれる
場合は、酸化スカンジウム（Ｓｃ2Ｏ3）を例にとり説明
すると、陰極動作時の基体111と電子放射物質層115との
界面では基体111中を拡散移動してきた還元剤の一部と
酸化スカンジウム（Ｓｃ2Ｏ3）が次の（３）式の様に反
応して少量の金属状のスカンジウムが生成され、金属状
のスカンジウムの一部は基体111のニッケル中に固溶
し、一部は上記界面に存在する。 １／２Ｓｃ2Ｏ3 ＋３／２Ｍｇ = Ｓｃ＋３／２ＭｇＯ ・・・・（３） （３）式の様に反応して形成された金属状のスカンジウ
ムは基体111上あるいは基体111のニッケルの粒界に形成
された上記中間層を次の（４）式の様に分解する作用を
有するので、過剰Ｂａの供給が改善され、さらに電子放
射物質層内で希土類金属酸化物は過剰Ｂａの蒸発を抑制
する効果を有するので、希土類金属化合物が含まれない
場合よりも高電流密度動作が可能になると考えられてい
る。 １／２Ｂａ2ＳｉＯ4 ＋４／３Ｓｃ = Ｂａ＋１／２Ｓｉ＋２／３Ｓｃ2Ｏ3 ・・・・（４）
中の過剰Ｂａの存在量に依存するので、希土類金属酸化
物が含まれない場合には高電流動作に必要な十分の過剰
Ｂａの供給が得られず、動作可能な電流密度が小さい。
すなわち、上記した反応時に生成される副生成物であっ
て中間層と呼ばれている酸化マグネシウム（ＭｇＯ）や
バリウムシリケイト（Ｂａ2ＳｉＯ4）が基体111のニッ
ケルの結晶粒界や基体111と電子放射物質層115との界面
に集中的に形成されるため、上式（１）および（２）の
反応がこれら中間層中のマグネシウムおよびシリコンの
拡散速度に律速され、過剰Ｂａの供給が不足するためで
ある。電子放射物質層中に希土類金属酸化物が含まれる
場合は、酸化スカンジウム（Ｓｃ2Ｏ3）を例にとり説明
すると、陰極動作時の基体111と電子放射物質層115との
界面では基体111中を拡散移動してきた還元剤の一部と
酸化スカンジウム（Ｓｃ2Ｏ3）が次の（３）式の様に反
応して少量の金属状のスカンジウムが生成され、金属状
のスカンジウムの一部は基体111のニッケル中に固溶
し、一部は上記界面に存在する。 １／２Ｓｃ2Ｏ3 ＋３／２Ｍｇ = Ｓｃ＋３／２ＭｇＯ ・・・・（３） （３）式の様に反応して形成された金属状のスカンジウ
ムは基体111上あるいは基体111のニッケルの粒界に形成
された上記中間層を次の（４）式の様に分解する作用を
有するので、過剰Ｂａの供給が改善され、さらに電子放
射物質層内で希土類金属酸化物は過剰Ｂａの蒸発を抑制
する効果を有するので、希土類金属化合物が含まれない
場合よりも高電流密度動作が可能になると考えられてい
る。 １／２Ｂａ2ＳｉＯ4 ＋４／３Ｓｃ = Ｂａ＋１／２Ｓｉ＋２／３Ｓｃ2Ｏ3 ・・・・（４）
【０００６】また、特開昭５２−９１３５８号公報には
機械的強度を増大するＷ、Ｍｏなどの高融点金属とＭ
ｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒなどの還元剤とを含有するＮｉ合
金からなる基体上で、電子放射物質層が被着される面に
Ｎｉ−Ｗ、Ｎｉ−Ｍｏなどの合金層をコーティングする
直熱型の陰極技術が開示されている。
機械的強度を増大するＷ、Ｍｏなどの高融点金属とＭ
ｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒなどの還元剤とを含有するＮｉ合
金からなる基体上で、電子放射物質層が被着される面に
Ｎｉ−Ｗ、Ｎｉ−Ｍｏなどの合金層をコーティングする
直熱型の陰極技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の製造方法により
形成された電子管用陰極においては、希土類金属酸化物
が過剰Ｂａの供給を改善するものの、過剰Ｂａの供給速
度は基体のニッケル中の還元剤の拡散速度に律速され、
２Ａ／ｃｍ2以上の高電流密度動作での寿命特性は著し
く低くなるという課題を有していた。
形成された電子管用陰極においては、希土類金属酸化物
が過剰Ｂａの供給を改善するものの、過剰Ｂａの供給速
度は基体のニッケル中の還元剤の拡散速度に律速され、
２Ａ／ｃｍ2以上の高電流密度動作での寿命特性は著し
く低くなるという課題を有していた。
【０００８】また、後者に示したものにおいては、基体
自身に電流を流しその発熱を利用して電子放射物質層か
ら熱電子を放射させる直熱型陰極固有の問題点である基
体の熱変形を、Ｎｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｍｏなどの合金層を基
体上にコーティングすることにより、改善するものであ
り、高電流密度動作を可能にすることができなかった。
自身に電流を流しその発熱を利用して電子放射物質層か
ら熱電子を放射させる直熱型陰極固有の問題点である基
体の熱変形を、Ｎｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｍｏなどの合金層を基
体上にコーティングすることにより、改善するものであ
り、高電流密度動作を可能にすることができなかった。
【０００９】これらの課題に対し、出願人は既に特願平
２−５６８５５号（特開平３−２５７７３５号）におい
て、基体と電子放射物質層との間に金属層を設けこれを
基体中へ拡散させることで、２Ａ／ｃｍ2以上の高電流
密度動作での寿命特性を向上させることができることを
開示している。図10はその構造を示したものである。
２−５６８５５号（特開平３−２５７７３５号）におい
て、基体と電子放射物質層との間に金属層を設けこれを
基体中へ拡散させることで、２Ａ／ｃｍ2以上の高電流
密度動作での寿命特性を向上させることができることを
開示している。図10はその構造を示したものである。
【００１０】この発明は、さらに高電流密度動作での寿
命特性を向上させるためになされたもので、ニッケルを
主成分とする基体上あるいは基体表面の金属層の分布状
態を規定することにより、少なくとも３Ａ／ｃｍ2以上
の高電流密度動作での寿命特性を向上させることを目的
とする。
命特性を向上させるためになされたもので、ニッケルを
主成分とする基体上あるいは基体表面の金属層の分布状
態を規定することにより、少なくとも３Ａ／ｃｍ2以上
の高電流密度動作での寿命特性を向上させることを目的
とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電子管用
陰極は、主成分がニッケルからなり、少なくとも一種類
の還元剤を含有してなる基体と、該基体上または該基体
の表面層に配設され、タングステン、モリブデン、タン
タルから選ばれた少なくとも１種以上の金属とニッケル
とを含む合金層と、該合金層上に被着形成され、少なく
ともバリウムを含むアルカリ土類金属の酸化物と０．０
１〜２５重量％の希土類金属酸化物であって酸化スカン
ジウム、酸化イットリウムのうち少なくとも一方を含む
希土類酸化物とを含有してなる電子放射物質層とを備
え、タングステン、モリブデン、タンタルから選ばれた
少なくとも１種以上の金属が合金層の電子放射物質層側
において、その濃度が大であり、かつタングステン、モ
リブデン、タンタルから選ばれた少なくとも１種以上の
金属とニッケルとを含む合金層の厚さが１μｍ以上であ
ることを規定するものである。
陰極は、主成分がニッケルからなり、少なくとも一種類
の還元剤を含有してなる基体と、該基体上または該基体
の表面層に配設され、タングステン、モリブデン、タン
タルから選ばれた少なくとも１種以上の金属とニッケル
とを含む合金層と、該合金層上に被着形成され、少なく
ともバリウムを含むアルカリ土類金属の酸化物と０．０
１〜２５重量％の希土類金属酸化物であって酸化スカン
ジウム、酸化イットリウムのうち少なくとも一方を含む
希土類酸化物とを含有してなる電子放射物質層とを備
え、タングステン、モリブデン、タンタルから選ばれた
少なくとも１種以上の金属が合金層の電子放射物質層側
において、その濃度が大であり、かつタングステン、モ
リブデン、タンタルから選ばれた少なくとも１種以上の
金属とニッケルとを含む合金層の厚さが１μｍ以上であ
ることを規定するものである。
【００１２】また、この発明に係る電子管用陰極は、主
成分がニッケルからなり、少なくとも一種類の還元剤を
含有してなる基体と、該基体上または該基体の表面層に
配設され、タングステン、モリブデン、タンタルから選
ばれた少なくとも１種以上の金属とニッケルとを含む合
金層と、該合金層上に被着形成され、少なくともバリウ
ムを含むアルカリ土類金属の酸化物と０．０１〜２５重
量％の希土類金属酸化物であって酸化スカンジウム、酸
化イットリウムのうち少なくとも一方を含む希土類酸化
物とを含有してなる電子放射物質層とを備え、タングス
テン、モリブデン、タンタルから選ばれた少なくとも１
種以上の金属とニッケルとを含む合金層の粒子が、基体
を構成する粒子より細かく、かつタングステン、モリブ
デン、タンタルから選ばれた少なくとも１種以上の金属
とニッケルとを含む合金層の厚さが１μｍ以上であるこ
とを規定するものである。
成分がニッケルからなり、少なくとも一種類の還元剤を
含有してなる基体と、該基体上または該基体の表面層に
配設され、タングステン、モリブデン、タンタルから選
ばれた少なくとも１種以上の金属とニッケルとを含む合
金層と、該合金層上に被着形成され、少なくともバリウ
ムを含むアルカリ土類金属の酸化物と０．０１〜２５重
量％の希土類金属酸化物であって酸化スカンジウム、酸
化イットリウムのうち少なくとも一方を含む希土類酸化
物とを含有してなる電子放射物質層とを備え、タングス
テン、モリブデン、タンタルから選ばれた少なくとも１
種以上の金属とニッケルとを含む合金層の粒子が、基体
を構成する粒子より細かく、かつタングステン、モリブ
デン、タンタルから選ばれた少なくとも１種以上の金属
とニッケルとを含む合金層の厚さが１μｍ以上であるこ
とを規定するものである。
【００１３】
【００１４】また、電子管用陰極において、主成分がニ
ッケルからなり、少なくとも一種類の還元剤を含有して
なる基体と、該基体上または該基体の表面層に配設さ
れ、タングステン、モリブデン、タンタルから選ばれた
少なくとも１種以上の金属とニッケルとを含む合金層
からなり、前記１種以上の金属の濃度が電子放射物質層
側において大であって厚さが１μｍ以上の合金層と、該
合金層上に被着形成され、少なくともバリウムを含むア
ルカリ土類金属の酸化物と、０.０１〜２０重量％のア
ルミニウム、チタン、シリコン、マグネシウム、クロ
ム、ジルコニウム、ハフニウム、インジウム、スズの酸
化物の少なくとも１種以上の酸化物を含有してなる電子
放射物質層とを備えたものである。
ッケルからなり、少なくとも一種類の還元剤を含有して
なる基体と、該基体上または該基体の表面層に配設さ
れ、タングステン、モリブデン、タンタルから選ばれた
少なくとも１種以上の金属とニッケルとを含む合金層
からなり、前記１種以上の金属の濃度が電子放射物質層
側において大であって厚さが１μｍ以上の合金層と、該
合金層上に被着形成され、少なくともバリウムを含むア
ルカリ土類金属の酸化物と、０.０１〜２０重量％のア
ルミニウム、チタン、シリコン、マグネシウム、クロ
ム、ジルコニウム、ハフニウム、インジウム、スズの酸
化物の少なくとも１種以上の酸化物を含有してなる電子
放射物質層とを備えたものである。
【００１５】また、電子管用陰極において、主成分がニ
ッケルからなり、少なくとも一種類の還元剤を含有して
なる基体と、該基体上または該基体の表面層に配設さ
れ、タングステン、モリブデン、タンタルから選ばれた
少なくとも１種以上の金属とニッケルとを含む合金層
と、前記合金層上に被着形成され、少なくともバリウム
を含むアルカリ土類金属の酸化物と０.０１〜２０重量
％のアルミニウム、チタン、シリコン、マグネシウム、
クロム、ジルコニウム、ハフニウム、インジウム、スズ
の酸化物の少なくとも１種以上の酸化物とを含有してな
る電子放射物質層とを備え、前記合金層は、粒子により
構成され、該粒子は基体を構成する粒子より細かく、か
つ前記合金層の厚さが１μｍ以上であることを規定した
ものである。
ッケルからなり、少なくとも一種類の還元剤を含有して
なる基体と、該基体上または該基体の表面層に配設さ
れ、タングステン、モリブデン、タンタルから選ばれた
少なくとも１種以上の金属とニッケルとを含む合金層
と、前記合金層上に被着形成され、少なくともバリウム
を含むアルカリ土類金属の酸化物と０.０１〜２０重量
％のアルミニウム、チタン、シリコン、マグネシウム、
クロム、ジルコニウム、ハフニウム、インジウム、スズ
の酸化物の少なくとも１種以上の酸化物とを含有してな
る電子放射物質層とを備え、前記合金層は、粒子により
構成され、該粒子は基体を構成する粒子より細かく、か
つ前記合金層の厚さが１μｍ以上であることを規定した
ものである。
【００１６】
実施の形態１．以下に、この発明の一実施の形態を図１
に基づいて説明する。図において、４は基体１の上面に
構成された例えばタングステン、モリブデン、タンタル
から選ばれた少なくとも１種以上の金属とニッケルとを
含む合金層、５はこの合金層４上に被着され、少なくと
もバリウムを含み、他にストロンチウムあるいは／及び
カルシウムを含むアルカリ土類金属酸化物６を主成分と
し、０．０１〜２５重量％の酸化スカンジウム、酸化イ
ットリウム、酸化ユーロピウムなどの希土類金属酸化物
７を含む電子放射物質層である。
に基づいて説明する。図において、４は基体１の上面に
構成された例えばタングステン、モリブデン、タンタル
から選ばれた少なくとも１種以上の金属とニッケルとを
含む合金層、５はこの合金層４上に被着され、少なくと
もバリウムを含み、他にストロンチウムあるいは／及び
カルシウムを含むアルカリ土類金属酸化物６を主成分と
し、０．０１〜２５重量％の酸化スカンジウム、酸化イ
ットリウム、酸化ユーロピウムなどの希土類金属酸化物
７を含む電子放射物質層である。
【００１７】次に、この様に構成される電子管用陰極の
製造方法を一例を挙げて説明する。まず少量のＳｉ、Ｍ
ｇを含有するＮｉ基体１を陰極スリーブ２に溶接した
後、この陰極基体部を例えば電子ビーム蒸着装置内に配
設し、１０ー5〜１０ー8Ｔｏｒｒ程度の真空雰囲気で例え
ばＷを電子ビームで加熱蒸着する。その後、この陰極基
体部を例えば水素雰囲気中で８００〜１１００℃で加熱
処理をするが、これは上記形成されたＷ金属層内部ある
いは表面に残存する酸素などの不純物を除去し、またこ
の金属層を焼結あるいは再結晶化あるいは基体１中への
拡散をさせるためである。この様な方法で合金層４が形
成された陰極基体部上に従来と同様に電子放射物質層５
を被着形成するものである。
製造方法を一例を挙げて説明する。まず少量のＳｉ、Ｍ
ｇを含有するＮｉ基体１を陰極スリーブ２に溶接した
後、この陰極基体部を例えば電子ビーム蒸着装置内に配
設し、１０ー5〜１０ー8Ｔｏｒｒ程度の真空雰囲気で例え
ばＷを電子ビームで加熱蒸着する。その後、この陰極基
体部を例えば水素雰囲気中で８００〜１１００℃で加熱
処理をするが、これは上記形成されたＷ金属層内部ある
いは表面に残存する酸素などの不純物を除去し、またこ
の金属層を焼結あるいは再結晶化あるいは基体１中への
拡散をさせるためである。この様な方法で合金層４が形
成された陰極基体部上に従来と同様に電子放射物質層５
を被着形成するものである。
【００１８】図２はこの様な方法で作成した本発明を実
施してなる電子管用陰極を通常のテレビジョン装置用ブ
ラウン管に装着し、通常の排気工程をへて完成したブラ
ウン管を電流密度２〜４Ａ／ｃｍ2の条件で動作させた
時の寿命特性を、従来例と比較して示したものである。
ここで、膜厚０．７μｍのＷ膜を形成し、水素雰囲気中
で１０００℃で加熱処理を施した。なお、電子放射物質
層５としては、比較のため本実施の形態および従来例と
もに、５重量％の酸化スカンジウムを含むアルカリ土類
金属酸化物６を用いた。この図２から明らかなように、
本実施の形態のものは従来例のものに比べ寿命中のエミ
ッション劣化が著しく少ないことがわかる。
施してなる電子管用陰極を通常のテレビジョン装置用ブ
ラウン管に装着し、通常の排気工程をへて完成したブラ
ウン管を電流密度２〜４Ａ／ｃｍ2の条件で動作させた
時の寿命特性を、従来例と比較して示したものである。
ここで、膜厚０．７μｍのＷ膜を形成し、水素雰囲気中
で１０００℃で加熱処理を施した。なお、電子放射物質
層５としては、比較のため本実施の形態および従来例と
もに、５重量％の酸化スカンジウムを含むアルカリ土類
金属酸化物６を用いた。この図２から明らかなように、
本実施の形態のものは従来例のものに比べ寿命中のエミ
ッション劣化が著しく少ないことがわかる。
【００１９】また、図３は電流密度２Ａ／ｃｍ2の条件
で動作させた時の寿命特性を示したもので、形成される
Ｗの膜厚を変化させて作成した陰極をブラウン管に装着
し調べた結果を示す。この結果より、膜厚０.１〜１.６
μｍのＷ膜を形成した場合に従来よりも寿命特性が改善
され、特に０.３〜１.１μｍのＷ膜を形成した場合にそ
の効果が顕著であった。これは、この膜厚であれば、ニ
ッケルータングステン合金層の最適組成が実現し、合金
層の細粒化により上記効果が安定して得られるからであ
る。
で動作させた時の寿命特性を示したもので、形成される
Ｗの膜厚を変化させて作成した陰極をブラウン管に装着
し調べた結果を示す。この結果より、膜厚０.１〜１.６
μｍのＷ膜を形成した場合に従来よりも寿命特性が改善
され、特に０.３〜１.１μｍのＷ膜を形成した場合にそ
の効果が顕著であった。これは、この膜厚であれば、ニ
ッケルータングステン合金層の最適組成が実現し、合金
層の細粒化により上記効果が安定して得られるからであ
る。
【００２０】図４は上記Ｗ膜厚０.７μｍの陰極の４０
００時間動作後の断面の構造を示した模式図とその時の
基体へのタングステンの分布状態を示したＸ線マイクロ
アナライザによるタングステンの強度パターンである。
図中合金層の厚さｄはタングステンの強度が最高強度の
５％以上の分布の深さを示している。図中では簡略的に
合金層の厚さｄと合金層の細粒層の深さが一致して示し
てあるが、実際には合金層の厚さｄよりも浅いところに
合金層の細粒層が分布し、深さ方向に対し徐々に合金層
の粒径がニッケル基体の粒径に近づく分布をなす場合が
多い。このｄが１μｍ以上の時、上記図３のように従来
と比べて著しく寿命が向上した。また、ｄの厚さの領域
はニッケルとタングステンとの合金層で、固溶体、共晶
（共有混合物）、化合物（金属間化合物）あるいはそれ
らの少なくとも１種以上が共存する状態を含む。
００時間動作後の断面の構造を示した模式図とその時の
基体へのタングステンの分布状態を示したＸ線マイクロ
アナライザによるタングステンの強度パターンである。
図中合金層の厚さｄはタングステンの強度が最高強度の
５％以上の分布の深さを示している。図中では簡略的に
合金層の厚さｄと合金層の細粒層の深さが一致して示し
てあるが、実際には合金層の厚さｄよりも浅いところに
合金層の細粒層が分布し、深さ方向に対し徐々に合金層
の粒径がニッケル基体の粒径に近づく分布をなす場合が
多い。このｄが１μｍ以上の時、上記図３のように従来
と比べて著しく寿命が向上した。また、ｄの厚さの領域
はニッケルとタングステンとの合金層で、固溶体、共晶
（共有混合物）、化合物（金属間化合物）あるいはそれ
らの少なくとも１種以上が共存する状態を含む。
【００２１】また、図５は金属層を形成した直後の陰極
（ａ）と熱処理工程を経た陰極（ｂ）との断面構造を比
較した図で、顕微鏡観察により得た構造を表した模式図
である。熱処理後、図４に示したｄの深さまで、ニッケ
ルとタングステンとの合金層が存在するが、この層を構
成する粒子は基体を構成する粒子よりその平均粒径が小
さい、すなわち粒子が細かいことがわかる。
（ａ）と熱処理工程を経た陰極（ｂ）との断面構造を比
較した図で、顕微鏡観察により得た構造を表した模式図
である。熱処理後、図４に示したｄの深さまで、ニッケ
ルとタングステンとの合金層が存在するが、この層を構
成する粒子は基体を構成する粒子よりその平均粒径が小
さい、すなわち粒子が細かいことがわかる。
【００２２】次に、さらに図２のようにブラウン管に装
着して寿命試験をおこなった陰極の断面構造を図６に模
式的に示す。図６において、図中（ａ）は図５の（ｂ）
に相当する陰極、すなわち熱処理工程後の陰極、図中
（ｂ）は図２の試験を経た陰極、すなわち（ａ）よりも
さらに熱サイクルが進んだ陰極を示している。熱サイク
ルが進んだことにより、タングステンはさらに深さ方向
へ分布し、また、それに応じて、ニッケルとタングステ
ンとの合金層による細かい粒子の層の厚さが増加したこ
とがわかる（ｄ1＜ｄ2）。この時、タングステンの分布
する厚さは１０〜２０μｍに達し、この分布の状態であ
れば、寿命特性が著しく向上することがわかった。ま
た、ｄ1として１μｍ未満では十分な寿命特性の改善が
認められなかった。
着して寿命試験をおこなった陰極の断面構造を図６に模
式的に示す。図６において、図中（ａ）は図５の（ｂ）
に相当する陰極、すなわち熱処理工程後の陰極、図中
（ｂ）は図２の試験を経た陰極、すなわち（ａ）よりも
さらに熱サイクルが進んだ陰極を示している。熱サイク
ルが進んだことにより、タングステンはさらに深さ方向
へ分布し、また、それに応じて、ニッケルとタングステ
ンとの合金層による細かい粒子の層の厚さが増加したこ
とがわかる（ｄ1＜ｄ2）。この時、タングステンの分布
する厚さは１０〜２０μｍに達し、この分布の状態であ
れば、寿命特性が著しく向上することがわかった。ま
た、ｄ1として１μｍ未満では十分な寿命特性の改善が
認められなかった。
【００２３】以上のような、タングステンの分布状態あ
るいはニッケルとタングステンとの合金層との粒子が細
かいことが以下のような働きを呈することで、寿命特性
の向上が達成できる。
るいはニッケルとタングステンとの合金層との粒子が細
かいことが以下のような働きを呈することで、寿命特性
の向上が達成できる。
【００２４】以下、原理について、詳細説明する。この
発明を実施してなる陰極は、上記細粒化した合金層がニ
ッケル基体の表面上または表面層として形成されている
ので、還元剤であるＭｇ，Ｓｉは合金層の粒界を拡散し
て合金層と電子放射物質の界面で例えばＢａＯと反応し
て過剰Ｂａを生成する。また、合金層中のＷの一部は下
記の式（５）のように過剰Ｂａの生成にも寄与する。従
って、還元剤であるＭｇ，Ｓｉの拡散が不十分な活性化
初期では、電子放射物質側にあるＷの還元作用が寄与
し、Ｍｇ，Ｓｉが合金層と電子放射物質の界面に十分に
拡散した活性化後においては、還元能力の高いＭｇ，Ｓ
ｉが過剰Ｂａを主に生成する。従って、中間層の形成は
上記合金層の細かい粒界の最表面近傍に形成されるが、
合金層が細粒化されているのでＭｇ，Ｓｉの拡散は例え
中間層が形成されても律速されない。また、中間層の一
部は従来の例えば酸化スカンジウム等の希土類金属酸化
物の効果により、分解される。一方、従来の希土類金属
酸化物を電子放射物質層に分散混合しただけでは、その
中間層分解の効果は酸化スカンジウムと還元剤との反応
に端を発しているため、固層反応の限界で中間層分解の
効果は限定され、その動作電流密度が２Ａ／ｃｍ2以下
にとどまった。一方、この発明に於いては、過剰Ｂａの
供給が十分に確保されるので、導電率の向上による高電
流密度下の電子放射物質層の消耗抑制と、さらには電子
放射物質層内の例えば酸化スカンジウム等の希土類金属
酸化物の過剰Ｂａの蒸発を抑制する効果も相乗され、３
Ａ／ｃｍ2以上の高電流密度動作が可能になる。 ２ＢａＯ＋１／３Ｗ = Ｂａ＋１／３Ｂａ2ＷＯ3 ・・・・（５） さらに、Ｗは基体１の還元剤であるＳｉ、Ｍｇよりも還
元性が小さいが、基体１のＮｉ粒子上または粒子内に分
布しているので、電子放射物質層５内の酸化スカンジウ
ムとの反応が比較的容易に起こり、中間層分解の効果を
有するＳｃの生成にも寄与する。
発明を実施してなる陰極は、上記細粒化した合金層がニ
ッケル基体の表面上または表面層として形成されている
ので、還元剤であるＭｇ，Ｓｉは合金層の粒界を拡散し
て合金層と電子放射物質の界面で例えばＢａＯと反応し
て過剰Ｂａを生成する。また、合金層中のＷの一部は下
記の式（５）のように過剰Ｂａの生成にも寄与する。従
って、還元剤であるＭｇ，Ｓｉの拡散が不十分な活性化
初期では、電子放射物質側にあるＷの還元作用が寄与
し、Ｍｇ，Ｓｉが合金層と電子放射物質の界面に十分に
拡散した活性化後においては、還元能力の高いＭｇ，Ｓ
ｉが過剰Ｂａを主に生成する。従って、中間層の形成は
上記合金層の細かい粒界の最表面近傍に形成されるが、
合金層が細粒化されているのでＭｇ，Ｓｉの拡散は例え
中間層が形成されても律速されない。また、中間層の一
部は従来の例えば酸化スカンジウム等の希土類金属酸化
物の効果により、分解される。一方、従来の希土類金属
酸化物を電子放射物質層に分散混合しただけでは、その
中間層分解の効果は酸化スカンジウムと還元剤との反応
に端を発しているため、固層反応の限界で中間層分解の
効果は限定され、その動作電流密度が２Ａ／ｃｍ2以下
にとどまった。一方、この発明に於いては、過剰Ｂａの
供給が十分に確保されるので、導電率の向上による高電
流密度下の電子放射物質層の消耗抑制と、さらには電子
放射物質層内の例えば酸化スカンジウム等の希土類金属
酸化物の過剰Ｂａの蒸発を抑制する効果も相乗され、３
Ａ／ｃｍ2以上の高電流密度動作が可能になる。 ２ＢａＯ＋１／３Ｗ = Ｂａ＋１／３Ｂａ2ＷＯ3 ・・・・（５） さらに、Ｗは基体１の還元剤であるＳｉ、Ｍｇよりも還
元性が小さいが、基体１のＮｉ粒子上または粒子内に分
布しているので、電子放射物質層５内の酸化スカンジウ
ムとの反応が比較的容易に起こり、中間層分解の効果を
有するＳｃの生成にも寄与する。
【００２５】上記実施の形態においては、金属層として
Ｗを用いた場合を例にとり説明したが、金属層４は基体
１中の還元剤の少なくとも一つの還元剤よりも還元性が
同等または小さく、Ｎｉより還元性が大きいことが望ま
しい。その理由は、金属層の還元性がＮｉよりも小さい
と過剰Ｂａの供給効果が少なく、基体１中の還元剤の還
元性より大きいと過剰Ｂａの主たる供給反応は金属層と
電子放射物質層５との界面で起こり、基体１中の還元剤
の過剰Ｂａ供給効果が小さくなり、上述した酸化スカン
ジウムの中間層分解効果の特性への寄与が小さくなるか
らである。
Ｗを用いた場合を例にとり説明したが、金属層４は基体
１中の還元剤の少なくとも一つの還元剤よりも還元性が
同等または小さく、Ｎｉより還元性が大きいことが望ま
しい。その理由は、金属層の還元性がＮｉよりも小さい
と過剰Ｂａの供給効果が少なく、基体１中の還元剤の還
元性より大きいと過剰Ｂａの主たる供給反応は金属層と
電子放射物質層５との界面で起こり、基体１中の還元剤
の過剰Ｂａ供給効果が小さくなり、上述した酸化スカン
ジウムの中間層分解効果の特性への寄与が小さくなるか
らである。
【００２６】上記金属層としては基体１中の還元剤の構
成に依存するが、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａなどの少なくとも一種
の金属を選択すれば良い。また、上記金属層は基体１中
の還元剤の少なくとも一つの還元剤よりも還元性が同等
または小さくＮｉより還元性が大きい金属、例えばＷ、
Ｍｏ、Ｔａに、Ｎｉの還元性以下の金属、例えばＮｉを
加えた合金層で構成しても良い。この場合も、Ｗで例示
したような膜厚であれば細粒化した合金層を形成するこ
とが可能で、ほぼ同様な作用効果が得られる。
成に依存するが、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａなどの少なくとも一種
の金属を選択すれば良い。また、上記金属層は基体１中
の還元剤の少なくとも一つの還元剤よりも還元性が同等
または小さくＮｉより還元性が大きい金属、例えばＷ、
Ｍｏ、Ｔａに、Ｎｉの還元性以下の金属、例えばＮｉを
加えた合金層で構成しても良い。この場合も、Ｗで例示
したような膜厚であれば細粒化した合金層を形成するこ
とが可能で、ほぼ同様な作用効果が得られる。
【００２７】Ｗのような金属層の形成された基体１は真
空中または還元雰囲気中で最高温度が８００〜１１００
℃で加熱処理を施すが、この加熱処理により、金属層を
主に基体１のＮｉ粒子上または粒子内に分布するように
制御することが可能になり、基体１中の還元元素の電子
放射物質層５への拡散が適正に維持できる。
空中または還元雰囲気中で最高温度が８００〜１１００
℃で加熱処理を施すが、この加熱処理により、金属層を
主に基体１のＮｉ粒子上または粒子内に分布するように
制御することが可能になり、基体１中の還元元素の電子
放射物質層５への拡散が適正に維持できる。
【００２８】以上のように、基体表面のニッケルとタン
グステンとの共存層の分布、すなわち、タングステンを
少なくとも１μｍ以上分布させること、共存層の粒子を
基体より細かくすることにより、３Ａ／ｃｍ2以上の高
電流密度動作で且つ寿命特性の向上を実現することがで
きた。
グステンとの共存層の分布、すなわち、タングステンを
少なくとも１μｍ以上分布させること、共存層の粒子を
基体より細かくすることにより、３Ａ／ｃｍ2以上の高
電流密度動作で且つ寿命特性の向上を実現することがで
きた。
【００２９】実施の形態２．上記実施の形態１において
は、金属層であるタングステンを電子ビームを用いた蒸
着法で形成した例について示したが、タングステン、モ
リブデン、タンタルの少なくとも１種類以上の金属層が
形成できれば、他の形成方法、例えば、スパッタ、イオ
ンビーム蒸着、ＣＶＤ、メッキ、イオン打ち込み等の方
法を用いてもよい。
は、金属層であるタングステンを電子ビームを用いた蒸
着法で形成した例について示したが、タングステン、モ
リブデン、タンタルの少なくとも１種類以上の金属層が
形成できれば、他の形成方法、例えば、スパッタ、イオ
ンビーム蒸着、ＣＶＤ、メッキ、イオン打ち込み等の方
法を用いてもよい。
【００３０】実施の形態３．上記実施の形態としては、
基体上に金属層を形成する方法を述べたが、該基体上に
タングステン、モリブデン、タンタルから選ばれた少な
くとも１種以上の金属とニッケルとを含む混合成膜層、
または該１種以上の金属の単独成膜層とニッケル単独成
膜層とを含む多層成膜層を、上記実施の形態１や２で記
載された方法で形成してもよく、この場合、残留応力を
緩和する点で効果が大きい。そのため、陰極製造中の歪
発生が抑制され、精度が向上する。
基体上に金属層を形成する方法を述べたが、該基体上に
タングステン、モリブデン、タンタルから選ばれた少な
くとも１種以上の金属とニッケルとを含む混合成膜層、
または該１種以上の金属の単独成膜層とニッケル単独成
膜層とを含む多層成膜層を、上記実施の形態１や２で記
載された方法で形成してもよく、この場合、残留応力を
緩和する点で効果が大きい。そのため、陰極製造中の歪
発生が抑制され、精度が向上する。
【００３１】実施の形態４．上記実施の形態において
は、金属層であるタングステンを単に蒸着する方法につ
いて述べたが、これは基体表面に一様に形成する必要は
ない。熱処理により、上記で規定されたタングステンの
分布が実現できれば、初期の形成状態は基体表面の一部
に形成されたものがよい。この場合、実施の形態１、２
に記載された蒸着方法等を用いればよい。例えば、形成
時にマスク等を用いれば、図７のようにパターニングさ
れたものを形成できる。この場合、一様に形成した時よ
りも、タングステン層の残留応力を少なくすることがで
き、歪みのない精度の高い陰極を形成することができ
る。特に第１グリッド（陰極の上方に離間して配設した
陰極の電子放出面積を限定する機能をもつ。通常は円形
の開口部を有する金属板形状を有する。図示せず。）の
円形孔直経（長方形の短変形の長さ）が０.５ｍｍ以下
の場合には、前述のカットオフ変動が上記残留応力に起
因してブラウン管の輝度特性、色バランスの低下の原因
となる。
は、金属層であるタングステンを単に蒸着する方法につ
いて述べたが、これは基体表面に一様に形成する必要は
ない。熱処理により、上記で規定されたタングステンの
分布が実現できれば、初期の形成状態は基体表面の一部
に形成されたものがよい。この場合、実施の形態１、２
に記載された蒸着方法等を用いればよい。例えば、形成
時にマスク等を用いれば、図７のようにパターニングさ
れたものを形成できる。この場合、一様に形成した時よ
りも、タングステン層の残留応力を少なくすることがで
き、歪みのない精度の高い陰極を形成することができ
る。特に第１グリッド（陰極の上方に離間して配設した
陰極の電子放出面積を限定する機能をもつ。通常は円形
の開口部を有する金属板形状を有する。図示せず。）の
円形孔直経（長方形の短変形の長さ）が０.５ｍｍ以下
の場合には、前述のカットオフ変動が上記残留応力に起
因してブラウン管の輝度特性、色バランスの低下の原因
となる。
【００３２】図８は上記したパターニング成膜の効果を
現すもので、図中主流とあるのは電子放射物質層中に酸
化スカンジウムを５％分散させた従来の陰極、全面とあ
るのは基体表面全面にＷを膜厚０.７μｍ成膜した陰
極、アイランドとあるのは図７のパターン（成膜部が２
００μｍ×２００μｍ、ピッチ４００μｍ）でＷを膜厚
０.５μｍ成膜した陰極を表す。上記残留応力低減の効
果が顕著である。特に、基体の略中央部に（中央寄り
に）、基体の表面積（第６図基体直径部とした有底の上
表面の表面積）の１２〜８０％であれば上記残留応力低
減の効果が実現できる。また、成膜部の膜厚は０.１〜
１.８μｍであれば、応力緩和に効果がある。特に０.３
〜０.９μｍの範囲では応力緩和、寿命特性の双方が顕
著に良好であった。
現すもので、図中主流とあるのは電子放射物質層中に酸
化スカンジウムを５％分散させた従来の陰極、全面とあ
るのは基体表面全面にＷを膜厚０.７μｍ成膜した陰
極、アイランドとあるのは図７のパターン（成膜部が２
００μｍ×２００μｍ、ピッチ４００μｍ）でＷを膜厚
０.５μｍ成膜した陰極を表す。上記残留応力低減の効
果が顕著である。特に、基体の略中央部に（中央寄り
に）、基体の表面積（第６図基体直径部とした有底の上
表面の表面積）の１２〜８０％であれば上記残留応力低
減の効果が実現できる。また、成膜部の膜厚は０.１〜
１.８μｍであれば、応力緩和に効果がある。特に０.３
〜０.９μｍの範囲では応力緩和、寿命特性の双方が顕
著に良好であった。
【００３３】上記実施の形態においては、基体表面の一
部にＷを形成する例について示したが、タングステン、
モリブデン、タンタルの少なくとも１種類以上の金属層
であればよい。また、実施の形態３で例示したように、
タングステン、モリブデン、タンタルから選ばれた少な
くとも１種以上の金属とニッケルとを含む混合成膜層、
または該１種以上の金属の単独成膜層とニッケル単独成
膜層とを含む多層成膜層を基体表面の一部に形成しても
よい。
部にＷを形成する例について示したが、タングステン、
モリブデン、タンタルの少なくとも１種類以上の金属層
であればよい。また、実施の形態３で例示したように、
タングステン、モリブデン、タンタルから選ばれた少な
くとも１種以上の金属とニッケルとを含む混合成膜層、
または該１種以上の金属の単独成膜層とニッケル単独成
膜層とを含む多層成膜層を基体表面の一部に形成しても
よい。
【００３４】実施の形態５．上記実施の形態において
は、電子放射物質層内に希土類金属酸化物を分散させる
場合について説明したが、希土類金属酸化物を用いず
に、少なくともバリウムを含むアルカリ土類金属の酸化
物と、０.０１〜２０重量％のアルミニウム、チタン、
シリコン、マグネシウム、クロム、ジルコニウム、ハフ
ニウム、インジウム、スズの酸化物の少なくとも１種以
上の酸化物を含有してなる電子放射物質層とを備えた陰
極でも、上述した合金層の効果により、希土類金属酸化
物を用いた場合よりも効果はやや小さいが、高電流密度
を実現する。コスト面での有利さがはかれる。
は、電子放射物質層内に希土類金属酸化物を分散させる
場合について説明したが、希土類金属酸化物を用いず
に、少なくともバリウムを含むアルカリ土類金属の酸化
物と、０.０１〜２０重量％のアルミニウム、チタン、
シリコン、マグネシウム、クロム、ジルコニウム、ハフ
ニウム、インジウム、スズの酸化物の少なくとも１種以
上の酸化物を含有してなる電子放射物質層とを備えた陰
極でも、上述した合金層の効果により、希土類金属酸化
物を用いた場合よりも効果はやや小さいが、高電流密度
を実現する。コスト面での有利さがはかれる。
【００３５】上記のように、この発明を実施してなる電
子管用陰極はテレビ用ブラウン管や撮像管に適用可能で
あるが、投射型テレビあるいは大型テレビなどのブラウ
ン管に適用して高電流で動作することにより、高輝度化
が実現できる。特にハイビジョンテレビ用ブラウン管の
高輝度化に有効である。また、ディスプレイモニタ用ブ
ラウン管に高電流密度で適用すること、即ち電流取出し
面積を従来より小さくして適用することにより、従来よ
りも高精細のブラウン管が実現できる。
子管用陰極はテレビ用ブラウン管や撮像管に適用可能で
あるが、投射型テレビあるいは大型テレビなどのブラウ
ン管に適用して高電流で動作することにより、高輝度化
が実現できる。特にハイビジョンテレビ用ブラウン管の
高輝度化に有効である。また、ディスプレイモニタ用ブ
ラウン管に高電流密度で適用すること、即ち電流取出し
面積を従来より小さくして適用することにより、従来よ
りも高精細のブラウン管が実現できる。
【００３６】
【発明の効果】この発明は以上述べた様に、電子管用陰
極において、主成分がニッケルからなり、少なくとも一
種類の還元剤を含有してなる基体と、該基体上または該
基体の表面層に配設され、タングステン、モリブデン、
タンタルから選ばれた少なくとも１種以上の金属とニッ
ケルとを含む合金層と、該合金層上に被着形成され、少
なくともバリウムを含むアルカリ土類金属の酸化物と
０．０１〜２５重量％の希土類金属酸化物であって酸化
スカンジウム、酸化イットリウムのうち少なくとも一方
を含む希土類金属酸化物とを含有してなる電子放射物質
層とを備え、前記合金層は、該合金層を構成するタング
ステン、モリブデン、タンタルから選ばれた少なくとも
１種以上の金属の濃度が電子放射物質層側において大で
あり、かつタングステン、モリブデン、タンタルから選
ばれた少なくとも１種以上の金属とニッケルとを含む合
金層の厚さが１μｍ以上であることを規定したので、基
体中の還元剤に加え、合金層が過剰Ｂａの供給に寄与す
るとともに、界面でこの合金層が安定して還元剤の供給
を確保するように作用する。これにより、従来の酸化物
陰極では適用困難であった少なくとも３Ａ／ｃｍ2以上
の高電流密度動作が可能な電子管用陰極を提供できるよ
うになり、従来では困難であった高輝度、高精細のブラ
ウン管を実現するという効果を有する。また、主成分が
ニッケルからなり、少なくとも一種類の還元剤を含有し
てなる基体と、該基体上または該基体の表面層に配設さ
れ、タングステン、モリブデン、タンタルから選ばれた
少なくとも１種以上の金属とニッケルとを含む合金層
と、該合金層上に被着形成され、少なくともバリウムを
含むアルカリ土類金属の酸化物と０．０１〜２５重量％
の希土類金属酸化物であって酸化スカンジウム、酸化イ
ットリウムのうち少なくとも一方を含む希土類金属酸化
物とを含有してなる電子放射物質層とを備え、前記合金
層は粒子により構成され、該粒子は基体を構成する粒子
より細かく、かつ厚さが１μｍ以上であることを規定し
たので、基体中の還元剤に加え、合金層が過剰Ｂａの供
給に寄与するとともに、界面でこの合金層が安定して還
元剤の供給を確保するように作用する。これにより、従
来の酸化物陰極では適用困難であった少なくとも３Ａ／
ｃｍ2以上の高電流密度動作が可能な電子管用陰極を提
供できるようになり、従来では困難であった高輝度、高
精細のブラウン管を実現するという効果を有する。さら
に、電子管陰極において、該基体上または該基体の表面
層に配設され、タングステン、モリブデン、タンタルか
ら選ばれた少なくとも１種以上の金属とニッケルとを含
む合金層 からなり、前記１種以上の金属の濃度が電子
放射物質層側において大であって厚さが１μｍ以上の合
金層と、該合金層上に被着形成され、少なくともバリウ
ムを含むアルカリ土類金属の酸化物と、０.０１〜２０
重量％のアルミニウム、チタン、シリコン、マグネシウ
ム、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、インジウム、
スズの酸化物の少なくとも１種以上の酸化物を含有する
電子放射物質層を備えたので、基体中の還元剤に加え、
合金層が過剰Ｂａの供給に寄与するとともに、界面でこ
の合金層が安定して還元剤の供給を確保するように作用
する。これにより、従来の酸化物陰極よりも高電流密度
動作が可能な電子管用陰極を安価に提供できるようにな
り、従来では困難であった高輝度、高精細のブラウン管
を実現するという効果を有する。また、電子管用陰極に
おいて、主成分がニッケルからなり、少なくとも一種類
の還元剤を含有してなる基体と、該基体上または該基体
の表面層に配設され、タングステン、モリブデン、タン
タルから選ばれた少なくとも１種以上の金属とニッケル
とを含む合金層と、前記合金層上に被着形成され、少な
くともバリウムを含むアルカリ土類金属の酸化物と０.
０１〜２０重量％のアルミニウム、チタン、シリコン、
マグネシウム、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、イ
ンジウム、スズの酸化物の少なくとも１種以上の酸化物
とを含有してなる電子放射物質層とを備え、前記合金層
は、粒子により構成され、該粒子は基体を構成する粒子
より細かく、かつ前記合金層の厚さが１μｍ以上である
ことを規定したので、基体中の還元剤に加え、合金層が
過剰Ｂａの供給に寄与するとともに、界面でこの合金層
が安定して還元剤の供給を確保するように作用する。こ
れにより、従来の酸化物陰極より高電流密度動作が可能
な電子管用陰極を安価に提供できるようになり、従来で
は困難であった高輝度、高精細のブラウン管を実現する
という効果を有する。
極において、主成分がニッケルからなり、少なくとも一
種類の還元剤を含有してなる基体と、該基体上または該
基体の表面層に配設され、タングステン、モリブデン、
タンタルから選ばれた少なくとも１種以上の金属とニッ
ケルとを含む合金層と、該合金層上に被着形成され、少
なくともバリウムを含むアルカリ土類金属の酸化物と
０．０１〜２５重量％の希土類金属酸化物であって酸化
スカンジウム、酸化イットリウムのうち少なくとも一方
を含む希土類金属酸化物とを含有してなる電子放射物質
層とを備え、前記合金層は、該合金層を構成するタング
ステン、モリブデン、タンタルから選ばれた少なくとも
１種以上の金属の濃度が電子放射物質層側において大で
あり、かつタングステン、モリブデン、タンタルから選
ばれた少なくとも１種以上の金属とニッケルとを含む合
金層の厚さが１μｍ以上であることを規定したので、基
体中の還元剤に加え、合金層が過剰Ｂａの供給に寄与す
るとともに、界面でこの合金層が安定して還元剤の供給
を確保するように作用する。これにより、従来の酸化物
陰極では適用困難であった少なくとも３Ａ／ｃｍ2以上
の高電流密度動作が可能な電子管用陰極を提供できるよ
うになり、従来では困難であった高輝度、高精細のブラ
ウン管を実現するという効果を有する。また、主成分が
ニッケルからなり、少なくとも一種類の還元剤を含有し
てなる基体と、該基体上または該基体の表面層に配設さ
れ、タングステン、モリブデン、タンタルから選ばれた
少なくとも１種以上の金属とニッケルとを含む合金層
と、該合金層上に被着形成され、少なくともバリウムを
含むアルカリ土類金属の酸化物と０．０１〜２５重量％
の希土類金属酸化物であって酸化スカンジウム、酸化イ
ットリウムのうち少なくとも一方を含む希土類金属酸化
物とを含有してなる電子放射物質層とを備え、前記合金
層は粒子により構成され、該粒子は基体を構成する粒子
より細かく、かつ厚さが１μｍ以上であることを規定し
たので、基体中の還元剤に加え、合金層が過剰Ｂａの供
給に寄与するとともに、界面でこの合金層が安定して還
元剤の供給を確保するように作用する。これにより、従
来の酸化物陰極では適用困難であった少なくとも３Ａ／
ｃｍ2以上の高電流密度動作が可能な電子管用陰極を提
供できるようになり、従来では困難であった高輝度、高
精細のブラウン管を実現するという効果を有する。さら
に、電子管陰極において、該基体上または該基体の表面
層に配設され、タングステン、モリブデン、タンタルか
ら選ばれた少なくとも１種以上の金属とニッケルとを含
む合金層 からなり、前記１種以上の金属の濃度が電子
放射物質層側において大であって厚さが１μｍ以上の合
金層と、該合金層上に被着形成され、少なくともバリウ
ムを含むアルカリ土類金属の酸化物と、０.０１〜２０
重量％のアルミニウム、チタン、シリコン、マグネシウ
ム、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、インジウム、
スズの酸化物の少なくとも１種以上の酸化物を含有する
電子放射物質層を備えたので、基体中の還元剤に加え、
合金層が過剰Ｂａの供給に寄与するとともに、界面でこ
の合金層が安定して還元剤の供給を確保するように作用
する。これにより、従来の酸化物陰極よりも高電流密度
動作が可能な電子管用陰極を安価に提供できるようにな
り、従来では困難であった高輝度、高精細のブラウン管
を実現するという効果を有する。また、電子管用陰極に
おいて、主成分がニッケルからなり、少なくとも一種類
の還元剤を含有してなる基体と、該基体上または該基体
の表面層に配設され、タングステン、モリブデン、タン
タルから選ばれた少なくとも１種以上の金属とニッケル
とを含む合金層と、前記合金層上に被着形成され、少な
くともバリウムを含むアルカリ土類金属の酸化物と０.
０１〜２０重量％のアルミニウム、チタン、シリコン、
マグネシウム、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、イ
ンジウム、スズの酸化物の少なくとも１種以上の酸化物
とを含有してなる電子放射物質層とを備え、前記合金層
は、粒子により構成され、該粒子は基体を構成する粒子
より細かく、かつ前記合金層の厚さが１μｍ以上である
ことを規定したので、基体中の還元剤に加え、合金層が
過剰Ｂａの供給に寄与するとともに、界面でこの合金層
が安定して還元剤の供給を確保するように作用する。こ
れにより、従来の酸化物陰極より高電流密度動作が可能
な電子管用陰極を安価に提供できるようになり、従来で
は困難であった高輝度、高精細のブラウン管を実現する
という効果を有する。
【００３７】また、従来と比べて、合金層としてタング
ステン等の金属層を形成する工程が増加する程度であ
り、かつ残留応力を抑制するように層を形成したので、
簡便に且つ安価で、精度の高い電子管用陰極を提供でき
るという効果を得ることがきる。
ステン等の金属層を形成する工程が増加する程度であ
り、かつ残留応力を抑制するように層を形成したので、
簡便に且つ安価で、精度の高い電子管用陰極を提供でき
るという効果を得ることがきる。
【図１】 この発明の実施の形態１による電子管用陰極
の断面図である。
の断面図である。
【図２】 この発明を実施してなる電子管用陰極を装着
したブラウン管の寿命試験時間とエミッション電流比を
示す特性図である。
したブラウン管の寿命試験時間とエミッション電流比を
示す特性図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による電子管用陰極
におけるタングステンの膜厚と寿命特性の関係を示した
図である。
におけるタングステンの膜厚と寿命特性の関係を示した
図である。
【図４】 この発明の実施の形態１による電子管用陰極
におけるタングステンの分布状態を示した断面模式図で
ある。
におけるタングステンの分布状態を示した断面模式図で
ある。
【図５】 この発明の実施の形態１による電子管用陰極
の断面模式図で、それぞれの層を構成する粒子の状態を
示した図である。
の断面模式図で、それぞれの層を構成する粒子の状態を
示した図である。
【図６】 この発明の実施の形態１による電子管用陰極
の断面模式図で、それぞれの層を構成する粒子の状態を
示した図で、熱処理の進行による比較を示したものであ
る。
の断面模式図で、それぞれの層を構成する粒子の状態を
示した図で、熱処理の進行による比較を示したものであ
る。
【図７】 この発明の実施の形態３による電子管陰極製
造時のタングステン形成のパターンを示した図である。
造時のタングステン形成のパターンを示した図である。
【図８】 この発明の実施の形態５の効果を示すカット
オフ変動特性図である。
オフ変動特性図である。
【図９】 従来の電子管用陰極の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図１０】 従来の電子管用陰極の構造を示す別の断面
図である。
図である。
１ 基体、 ２ 陰極スリーブ、 ３ ヒータ、 ４
合金層、５ 電子放射物質層、 ６ アルカリ土類金
属酸化物、７ 希土類金属酸化物
合金層、５ 電子放射物質層、 ６ アルカリ土類金
属酸化物、７ 希土類金属酸化物
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−257735（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−267926（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−315926（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 1/14,1/20 H01J 1/26,29/04
Claims (4)
- 【請求項１】 主成分がニッケルからなり、少なくとも
一種類の還元剤を含有してなる基体と、該基体上または
該基体の表面層に配設され、タングステン、モリブデ
ン、タンタルから選ばれた少なくとも１種以上の金属と
ニッケルとを含む合金層と、該合金層上に被着形成さ
れ、少なくともバリウムを含むアルカリ土類金属の酸化
物と０．０１〜２５重量％の希土類金属酸化物とを含有
してなる電子放射物質層とを備え、前記合金層は、該合
金層を構成するタングステン、モリブデン、タンタルか
ら選ばれた少なくとも１種以上の金属の濃度が電子放射
物質層側において大であり、かつ前記合金層の厚さが１
μｍ以上であることを特徴とする電子管用陰極。 - 【請求項２】 主成分がニッケルからなり、少なくとも
一種類の還元剤を含有してなる基体と、該基体上または
該基体の表面層に配設され、タングステン、モリブデ
ン、タンタルから選ばれた少なくとも１種以上の金属と
ニッケルとを含む合金層と、該合金層上に被着形成さ
れ、少なくともバリウムを含むアルカリ土類金属の酸化
物と０．０１〜２５重量％の希土類金属酸化物とを含有
してなる電子放射物質層とを備え、前記合金層は、粒子
により構成され、該粒子は基体を構成する粒子より細か
く、かつ前記合金層の厚さが１μｍ以上であることを特
徴とする電子管用陰極。 - 【請求項３】 主成分がニッケルからなり、少なくとも
一種類の還元剤を含有してなる基体と、該基体上または
該基体の表面層に配設され、タングステン、モリブデ
ン、タンタルから選ばれた少なくとも１種以上の金属と
ニッケルとを含む合金層からなり、前記１種以上の金属
の濃度が電子放射物質層側において大であり、かつ厚さ
が１μｍ以上の合金層と、前記合金層上に被着形成さ
れ、少なくともバリウムを含むアルカリ土類金属の酸化
物と０.０１〜２０重量％のアルミニウム、チタン、シ
リコン、マグネシウム、クロム、ジルコニウム、ハフニ
ウム、インジウム、スズの酸化物の少なくとも１種以上
の酸化物とを含有してなる電子放射物質層とを備えたこ
とを特徴とする電子管用陰極。 - 【請求項４】 主成分がニッケルからなり、少なくとも
一種類の還元剤を含有してなる基体と、該基体上または
該基体の表面層に配設され、タングステン、モリブデ
ン、タンタルから選ばれた少なくとも１種以上の金属と
ニッケルとを含む合金層と、前記合金層上に被着形成さ
れ、少なくともバリウムを含むアルカリ土類金属の酸化
物と０.０１〜２０重量％のアルミニウム、チタン、シ
リコン、マグネシウム、クロム、ジルコニウム、ハフニ
ウム、インジウム、スズの酸化物の少なくとも１種以上
の酸化物とを含有してなる電子放射物質層とを備え、前
記合金層は、粒子により構成され、該粒子は基体を構成
する粒子より細かく、かつ前記合金層の厚さが１μｍ以
上であることを特徴とする電子管用陰極。
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