JPH0554789A - 電子管陰極及びその陰極を備えた陰極線管 - Google Patents

電子管陰極及びその陰極を備えた陰極線管

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JPH0554789A
JPH0554789A JP21503391A JP21503391A JPH0554789A JP H0554789 A JPH0554789 A JP H0554789A JP 21503391 A JP21503391 A JP 21503391A JP 21503391 A JP21503391 A JP 21503391A JP H0554789 A JPH0554789 A JP H0554789A
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JP
Japan
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layer
cathode
earth metal
metal oxide
alkaline earth
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JP21503391A
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English (en)
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Hiroshi Takanobu
弘 高信
Yukio Koizumi
幸生 小泉
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Solid Thermionic Cathode (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】高い電流密度で長時間安定した電子放出特性を
示すことのできる電子管陰極及びその陰極を備えた陰極
線管を提供すること。 【構成】上記目的は、基体金属表面に Ba,Sr の二元ア
ルカリ土類金属酸化物層を設けてなる電子管陰極におい
て、上記アルカリ土類金属酸化物層を0.01〜10重量%の
バリウムスカンデート粉末を分散させた酸化物層とする
こと、あるいは、上記アルカリ土類金属酸化物層を2層
とし、基体金属面上の第1層をアルカリ土類金属酸化物
のみからなる層、第2層を0.01〜10%のバリウムスカン
デート粉末を分散させたアルカリ土類金属酸化物層とす
ること、または、第1層をアルカリ土類金属酸化物のみ
からなる層、第2層を0.01〜10%のバリウムスカンデー
トを分散させたBa、Sr、Caの三元アルカリ土類金属酸化
物からなる層とすることによって達成することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカラー受像管、データ表
示管、撮像管等の電子管の陰極に係り、特に高い電流密
度で長時間安定した電子放出特性を示すことのできる電
子管陰極に関する。
【0002】
【従来の技術】カラー受像管、データ表示管、撮像管な
どの高精細化の進展に伴って、これらの電子管の陰極は
高電流密度で長時間安定した電子放出特性を保持し得る
ものであることが特に強く要望されるようになった。
【0003】このような要望に対応する手段として、こ
れまでに以下に述べるような幾つかの提案がなされてい
る。
【0004】例えば、特開昭61‐271732号公報、特開昭
62‐22347号公報には基体金属上に設けるアルカリ土類
金属酸化物層に酸化スカンジウム(Sc2O3)の粉末を分散
させたものが開示されている。この場合は、上記酸化ス
カンジウムがアルカリ土類金属酸化物例えば酸化バリウ
ム(BaO)と反応し、生成した複合酸化物であるバリウム
スカンデート(BaxScyOz)が電子放出物質中に分散して存
在し、該複合酸化物が陰極の動作中に漸次熱分解して遊
離BaおよびBaOを生成し、該遊離BaおよびBaOが電子放出
物質中に放出されるために、陰極を長時間動作させた後
においても、アルカリ土類金属酸化物中の遊離Ba、BaO
の濃度が高く保持され、良好な電子放出特性を維持する
ことができるとするものである。
【0005】また、特開昭62‐90820号公報、特開平1‐
311530号公報、特開平1‐311531号公報には、Ba と Sc
との複合酸化物をアルカリ土類金属酸化物層中に分散さ
せることが開示されている。
【0006】また、特開昭62‐198029号公報には、基体
金属上に設ける電子放出物質層を2層とし、基体金属側
の1層を Sc の化合物を分散させた層とすることが開示
されている。
【0007】また、特公昭63‐52733号公報には、還元
剤としてシリコン(Si)を含有する基体金属を用い、基体
金属上に設ける電子放出物質層を2層とし、基体金属側
の1層を Ba とストロンチウム(Sr)の二元アルカリ土類
金属酸化物層とし、2層目をBa と Sr とカルシウム(C
a)との三元アルカリ土類金属酸化物層とすることが開示
されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては陰極の安定した量的生産性についての
考慮が十分になされていなかった。
【0009】すなわち、本発明者等が酸化スカンジウム
を三元アルカリ土類金属酸化物中に分散させた被覆層を
有する従来構成の電子管陰極について試作評価を行った
ところ、電子放出特性を安定化させるために行うエージ
ングに極めて長時間を要するということがわかった。
【0010】また、バリウムスカンデート層あるいは酸
化スカンジウムを分散させたアルカリ土類金属酸化物層
を基体金属上に直接被覆した陰極では、陰極の動作中に
被覆層と基体金属との結合力が低下し、極端な場合には
被覆層が剥離するという問題が発生した。また、この現
象は被覆層中のスカンジウム化合物含有量が多ければ多
いほど顕著になる傾向が認められた。
【0011】本発明の目的は、上記従来技術の有してい
た課題を解決して、高電流密度で長時間安定した電子放
出特性を保持することのできる電子管陰極を提供するこ
とにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的は、基体金属表
面に二元アルカリ土類金属酸化物層を設けてなる電子管
陰極において、上記アルカリ土類金属酸化物層に0.01〜
重量10%のバリウムスカンデート粉末を分散させた電子
管陰極とすることによって達成することができる。
【0013】また、基体金属表面に二元アルカリ土類金
属酸化物層を設けてなる電子管陰極において、上記アル
カリ土類金属酸化物層が複数層からなり、基体金属面上
の第1層がアルカリ土類金属酸化物のみからなる層であ
り、該層上に設けた第2層以降の層を0.1〜10重量%の
バリウムスカンデート粉末を分散させたアルカリ土類金
属酸化物層とした電子管陰極とすること、あるいは、基
体金属表面にアルカリ土類金属酸化物層を設けてなる電
子管陰極で、アルカリ土類金属酸化物層が複数層からな
り、基体金属面上の第1層が Ba、Sr の二元アルカリ土
類金属酸化物層のみからなる層であり、該層上に設けた
第2層以降の層をBa、Sr および Ca の三元アルカリ土
類金属酸化物に0.1〜10重量%のバリウムスカンデート
粉末を分散させた層とした電子管陰極とすることによっ
て、さらに優れた特性を有する陰極を得ることができ
る。
【0014】
【作用】通常の場合、基体金属とその上に設けた酸化物
被覆層との間の結合は、基体金属中に含有されている微
量のシリコン(Si)と被覆層物質との反応 4BaO + Si → Ba2SiO4 + 2Ba に起因するシリコン系中間層(Ba2SiO4)の形成によって
助長されるものとされているが、基体金属に接してバリ
ウムスカンデートが存在する場合に基体金属と被覆層と
の結合が低下する理由は、バリウムスカンデートの存在
によって下式により上記シリコン系中間層の形成が抑制
されること、 Sc2O3 + 10Ni → 2ScNi5 + 3O 9Ba2SiO4 + 16ScNi5 → 4Ba3Sc4O9 + 6Ba + 9Si + 80Ni さらに、基体金属と被覆層との熱膨張差、静電力によっ
て剥離に至るものと推定されている(特開昭62‐198029
号公報)。
【0015】これに対して、本発明のようにバリウムス
カンデートを含む二元のアルカリ土類金属酸化物を用い
た場合には、基体金属と被覆酸化物層との境界にシリコ
ン系中間層を適度に形成するために、長時間にわたって
良好な電子放出特性を得ることができる。
【0016】また、被覆層を複数層構造とし、スカンジ
ウム化合物が基体金属と直接接することのない構成とす
ることによって、より安定な寿命特性を得ることができ
る。
【0017】なお、二元のアルカリ土類金属酸化物およ
び三元のアルカリ土類金属酸化物に添加するバリウムス
カンデートとしては BaO と Sc2O3 との比で BaO の構
成比の最も高い Ba2Sc2O5 を用いることが、電子管製造
工程における陰極活性化上有利である。
【0018】
【実施例】以下、本発明の電子管陰極及びその陰極を備
えた陰極線管について実施例によって具体的に説明す
る。
【0019】図1は本発明の電子管陰極を備えたカラー
陰極線管の一実施例を示す概略構成図であって、10は映
像スクリーンであるパネル部、20はファンネル部、30は
電子銃を収容するネック部、40はパネル部10の内表面に
3色蛍光体が塗布形成された蛍光面(画面)、50は色選択
用のシャドウマスク、60は外部磁界の電子ビームへの影
響を防止するための磁気シールド、70は電子銃から発射
された電子ビームを蛍光面40上に走査させる偏向ヨー
ク、80は電子銃、またBcはセンター電子ビーム、Bsは
サイド電子ビームである。
【0020】また、パネル部10の外表面には、必要によ
り反射、帯電を防止する例えばSnO2、In2O3等を含む薄
膜が一層又は多層に形成されている。さらに、図示しな
いが、ファンネル部20、ネック部30の内表面には黒鉛な
どからなる内装導電膜が被着されており、導電膜として
はアーク抑制を目的として黒鉛に加えて二酸化チタン等
を含み抵抗値を制御している。なお、この導電膜は高圧
端子(図示せず)と電子銃80とを電気的に接続している。
【0021】上記電子銃80は、陰極、制御電極、集束電
極、加速電極等の各種の電極を備え、陰極からの電子ビ
ームを制御電極に印加される信号で変調し、集束電極、
加速電極を通して所要の断面形状とエネルギーを付与し
て、上記蛍光面に射突させる。電子ビームは、電子銃か
ら蛍光面に達する途上において、ファンネル部に設けた
前記偏向ヨークにより、水平方向、垂直方向の偏向を受
けることで蛍光面上に映像を形成するものである。
【0022】図2は、上記電子銃80の一実施例の正面図
(a)、側面図(b)を示す。図中、81は第1グリッド電極、8
2は第2グリッド電極、83は第3グリッド電極、84は第4グ
リッド電極、85は第5グリッド電極、86は第6グリッド電
極、87は陰極、88は上記各電極を支持するビードガラス
である。この電子銃は複数の主レンズを用い、良好なフ
ォーカス特性が得られる。明るく高解像度の画像を得る
ためには、例えば、本実施例では、第4グリッド電極8
4、第6グリッド電極86に印加する陽極電圧Ebの値を高
くする必要があり、通常Ebは25〜35kVである。第3グリ
ッド電極83、第5グリッド電極85に印加するフォーカス
電圧Ec3はEbの30%程度で、第2グリッド電極82の印加
電圧Ec2は400〜700V程度、第1グリッド電極81は接地さ
れ、陰極87には各絵素の明るさに対応した200V以下の信
号用の電圧Ekが印加される。
【0023】次に、上記本発明の陰極線管に備えられた
電子管陰極87のさらに詳細な構成について、実施例によ
って具体的に説明する。
【0024】(実施例1)図3は陰極の電子放出物質層
を1層構造とした場合の本発明電子管陰極の概略構成を
示す正面断面図で、陰極スリーブ1、ニッケル基体金属
2、電子放出物質層3からなることを示す。本実施例の
場合、電子放出物質層3としては(Ba、Sr)CO3に 0.8 重
量%のバリウムスカンデートを分散させたもの5を用い
た。
【0025】ここで、上記バリウムスカンデートは酸化
スカンジウム(Sc2O3)と炭酸バリウム(BaCO3)とを混合
し、大気中約1000℃で500時間加熱して作成したもので
あり、その80重量%以上がBa2Sc2O5からなるものであ
る。
【0026】また、陰極の製作は、まず上記バリウムス
カンデートを0.8重量%分散させた(Ba、Sr)CO3粉末にニ
トロセルロースラッカ、酢酸ブチルを加え、ローリング
混合して懸濁液を調製し、これをスプレー法によりニッ
ケル基体金属2上に約70μmの厚さに塗布することによ
り行った。
【0027】このようにして作成した陰極を陰極線管に
実装し、真空排気工程でヒータ6により電子放出物質3
を加熱して炭酸塩を酸化物とし、さらに900〜1100℃に
加熱して活性化を行った。
【0028】(実施例2)図4は陰極の電子放出物質層
を2層構造とした場合の本発明電子管陰極の概略構成を
示す正面断面図で、ニッケル基体金属2上に設けた電子
放出物質層3が、さらに、(Ba、Sr)CO3からなる第1層
4と(Ba、Sr)CO3に0.8重量%のバリウムスカンデートを
分散させた第2層5とからなることを示す。
【0029】陰極の製作は、まず(Ba、Sr)CO3粉末にニ
トロセルロースラッカ、酢酸ブチルを加え、ローリング
混合して懸濁液を調製した後、ニッケル基体金属上に約
35μmの厚さに塗布して第1層を形成、次いで、該層上
に実施例1で用いたバリウムスカンデート含有(Ba、Sr)
CO3懸濁液を同じく約 35μmの厚さで塗布して第2層を
形成することにより行った。
【0030】最後に、実施例1の場合と同様にして、陰
極線管に実装し、活性化を行った。
【0031】図5は、上記実施例1、2の試料の電子放
出特性の経時変化(a)、(b)を、1.6重量%のBa2Sc2O5
分散させた(Ba、Sr)CO3を用いて製作した1層の電子放
出物質層を有する陰極の場合(c)およびスカンジウム化
合物を含まない三元の電子放出物質層を有する従来陰極
の場合(d)と比較して示した図である。なお、同図で横
軸は動作経過時間を、縦軸は最大陽極電流を示す。
【0032】図5の結果から、(a)、(b)が(d)に比較し
て格段に優れた特性を示すこと、(c)は経時の途中まで
は(a)および(b)と同様に優れた特性を示すが、最後に急
激な劣化を示すことが判る。
【0033】(c)のこの特性は、電子放出物質層を2層
とし、第2層物質中のBa2Sc2O5の総量を10重量%以上と
した場合にも同様に現われるが、この特性は電子放出物
質層のニッケル基体金属からの剥離に起因するものであ
る。なお、Ba2Sc2O5の添加量が0.01重量%以下の場合に
は、電子放出特性改善の効果は実質的に殆ど現われな
い。
【0034】なお、実施例2で、第2層を(Ba、Sr、Ca)
CO3に0.8重量%のBa2Sc2O5を分散させた層とした場合に
も同様の結果が得られている。
【0035】
【発明の効果】以上述べてきたように、電子管陰極を本
発明構成の電子管陰極とすることによって、従来技術の
有していた課題を解決して、高い電流密度で長時間安定
した電子放出特性を示すことのできる電子管陰極を提供
することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の陰極線管の一実施例を示す断面図。
【図2】図1に示す電子銃の一実施例の (a) 正面図
(b) 側面図。
【図3】本発明電子管陰極の一実施例の概略構造を示す
正面断面図。
【図4】本発明電子管陰極の他の実施例の概略構造を示
す正面断面図。
【図5】本発明電子管陰極を陰極線管に実装した場合の
電子放出特性の経時変化を、1.6重量%のBa2Sc2O5を分
散させた(Ba、Sr)CO3を用いて製作した1層の電子放出
物質層を有する陰極を用いた場合及びスカンジウム化合
物を含まない(Ba、Sr、Ca)CO3を用いて製作した従来構
造の1層の電子放出物質層を有する陰極を用いた場合と
比較して示した図。
【符号の説明】
1…陰極スリーブ、2…ニッケル基体、3…電子放出物
質層、4…Ba2Sc2O5を含まない層、5…Ba2Sc2O5を含む
層、6…ヒータ。10…パネル部、20…ファンネル部、30
…ネック部、40…蛍光面、50…シャドウマスク、60…磁
気シールド、70…偏向ヨーク、80…電子銃、81…第1グ
リッド電極、82…第2グリッド電極、83…第3グリッド電
極、84…第4グリッド電極、85…第5グリッド電極、86…
第6グリッド電極、87…陰極、88…ビードガラス。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基体金属表面に二元アルカリ土類金属酸化
    物層を設けてなる電子管陰極において、上記アルカリ土
    類金属酸化物層に0.01〜10重量%のバリウムスカンデー
    ト粉末を分散させたことを特徴とする電子管陰極。
  2. 【請求項2】基体金属表面に二元アルカリ土類金属酸化
    物層を設けてなる電子管陰極において、上記アルカリ土
    類金属酸化物層が複数層からなり、基体金属面上の第1
    層がアルカリ土類金属酸化物のみからなる層であり、該
    層上に設けた第2層以降の層が0.01〜10重量%のバリウ
    ムスカンデート粉末を分散させたアルカリ土類金属酸化
    物層であることを特徴とする電子管陰極。
  3. 【請求項3】基体金属表面にアルカリ土類金属酸化物層
    を設けてなる電子管陰極において、上記アルカリ土類金
    属酸化物層が複数層からなり、基体金属面上の第1層が
    Ba、Srの二元アルカリ土類金属酸化物のみからなる層で
    あり、該層上に設けた第2層以降の層が Ba、SrおよびC
    aの三元アルカリ土類金属酸化物に0.01〜10重量%のバ
    リウムスカンデート粉末を分散させた層であることを特
    徴とする電子管陰極。
  4. 【請求項4】請求項1、2及び3に記載の電子管陰極の
    何れかを備えたことを特徴とする陰極線管。
JP21503391A 1991-08-27 1991-08-27 電子管陰極及びその陰極を備えた陰極線管 Pending JPH0554789A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100346369B1 (ko) * 1993-08-24 2002-10-25 삼성에스디아이 주식회사 산화물음극

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