KR19980042827A - 전자관용 음극 - Google Patents

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KR19980042827A
KR19980042827A KR1019970063399A KR19970063399A KR19980042827A KR 19980042827 A KR19980042827 A KR 19980042827A KR 1019970063399 A KR1019970063399 A KR 1019970063399A KR 19970063399 A KR19970063399 A KR 19970063399A KR 19980042827 A KR19980042827 A KR 19980042827A
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데라모토히로유키
오히라다쿠야
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기타오카다카시
미쓰비시덴키가부시키가이샤
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Abstract

고전류 밀도하에서 안정된 동작이 가능한 전자관용 음극을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 전자관용 음극은, 극성분이 니켈로 된 기체 1 상에 기체보다 입자가 가는 니켈과 텅스텐의 합금층(4)을 적어도 1㎛이상 형성하고, 또 그위에 적어도 바륨을 포함하는 알카리토류금속의 산화물(6)과 0.01∼25중량％의 희토류금속산화물로서 산화 스켄디움, 산화 이트리움중 적어도 하나를 포함하는 희토류금속산화물(7)을 함유하고 있는 전자방사 물질층(5)을 형성해서 전자관용 음극을 형성한다.
이 음극은 적어도 3A/㎠의 전류밀도로 움직이게 됐을때도, 종래의 것보다 수명특성이 향상된다.

Description

전자관용 음극
고전류밀도동작에서의 수명특성을 향상시킬 것을 목적으로 한다.
본 발명을 텔레비젼 브라운관에 사용되는 전자관용 음극의 개량에 관한 것으로, 특히 전자방사물질층에 희토류금속산화물, 더 나아가서는 이 희토류금속산화물의 대체물로서의 내열성 산화물을 포함한 전자관용 음극에 관한 것이다.
도 9 는 예를 들어 일본국 특공소 64-5417 호 공보에 개시되어 있는 바와 같은, 텔레비젼용 브라운관이나 촬상관에 사용되고 있는 전자관용 음극을 표시하는 것으로, 도면에서는 111 은 실리콘(Si), 마그네슘(Mg)등의 환원성 원소를 미량 함유하고, 주성분이 니켈로 되는 기체, 112 는 니크롬으로 구성된 음극슬리브, 115 는 상기 기체(111)의 상면에 피착되고, 적어도 바륨을 포함하고 기타, 스트론티움 또는 칼시움을 포함하는 알카리토류금속산화물(121)을 주성분으로 해서 0.1∼20중량％의 산화 스켈디움중의 희토류금속산화물 122를 포함한 전자방사물질층, 113 은 상기 기체(111)내에 배치된 히터로, 가열에 의해 상기 전자방사물질층(115)으로부터 열전자를 방출시키는 것이다.
다음 이와 같이 구성된 전자관용 음극에서 기체(111)에의 전자방사물질층(115)이 피착방법에 대해 설명하면, 우선 바륨, 스트론티움, 칼슘의 3원탄산염과 소정량의 산화 스켄디움을 인버터 및 용제와 함께 합해서 현탁액을 적성한다.
이 현탁액을 기체(111)상에 스프레이법에 의해 약 80㎛의 두께로 도포하고, 그후, 브라운관의 진공배기 공전중에 히터(113)에 의해 가열한다.
이때, 알카리토류금속의 탄산염은 알카리토류금속산화물로 변한다.
그후, 알카리토류금속산화물의 1부를 환원해서 반도체적 성질을 갖도록 활성화를 함으로써, 기체(111)상에 알카리토류금속산화물(121)과 희토류금속산화물(122)와의 혼합물로 된 전자방사물질층(115)을 피착시키고 있는 것이다.
이 활성화공정에서 알카리토류금속산화물의 1부는 다음과 같이 반응하고 있는 것이다.
즉 기체(111)중에 함유된 실리콘, 마그네슘등의 환원성 원소는 확산에 의해 알카리토류금속산화물(121)과 기체(111)의 계면으로 이동해서, 알카리토류금속산화물과 반응한다.
예를 들어, 알카리토류금속화합물로서 산화바륨(BaO)이면 다음식 (1),(2)와 같이 반응하는 것이다.
2BaO + 1/2 Si = Ba + 1/2 Ba2SiO4‥‥ (1)
BaO + Mg = Ba + MgO ‥‥ (2)
이들 반응결과, 기체(111)상에 피착형성된 알카리토류금속산화물(121)의 1부가 환원되어서, 산소결핍형의 반도체가 되어, 전자방사가 용이해진다.
전자방사물질층에 희토류금속산화물이 포함되지 않을때로, 음극온도 700∼800℃의 동작온도로 0.5∼0.8A/㎠의 전류밀도 동작이 가능하고, 전자방사물질층에 희토류산화물이 포함된 경우로, 1.32∼2.64A/㎠의 전류밀도 동작이 가능해진다.
일반적으로 산화물 음극의 전자방사능력은 산화물중의 과잉 Ba의 존재량에 의존하므로, 희토류금속산화물이 포함되지 안을때에는 고전류 동작에 필요한 충분한 과잉 Ba의 공급이 안되고, 동작가능한 전류밀도가 작다.
즉 상기한 반응시에 생성되는 부생성물로 중간층이라고 불리고 있는 산화마그네슘(MgO)나 바륨실리케이트(Ba2SiO4)가 기체(111)의 니켈의 결정입계나 기체(111)와 전자방사물질층(115)과의 계면에 집중적으로 형성되기 때문에, 상식(1) 및 (2)의 반응이 이를 중간층중의 마그네슘 및 실리콘의 확산속도에 따르게 되고, 과잉 Ba의 공급이 부족하기 때문이다.
전자방사물질층중에 희토류금속산화물이 포함되는 경우는, 산화 스켄디움(Sc2O3)를 예로 설명하면, 음극동작시의 기체(111)와 전자방사물질층(115)과의 계면에서는 기체(111)중을 확산이동해온 환원제의 일부와 산화스켄디움(Sc2O3)가 다음의 (3)식과 같이 반응해서 소량의 금속상의 스켄디움이 생성되고, 금속상의 스켄디움의 일부는 기체(111)의 니켈중에 고용하고, 일부는 상기 계면에 존재한다.
1/2 Sc2O3+ 3/2 Mg = Sc + 3/2 MgO ‥‥ (3)
(3)식과 같이 반응해서 형성된 금속상의 스켄디움은 기체(111)상 또는 기체(111)의 니켈의 입계에 형성된 상기 중간층을 다음(4)식과 같이 분해하는 작용을 가지므로, 과잉 Ba의 공급이 개선되고, 또 전자방사물질층내에서 희토류금속산화물은 과잉 Ba의 증발을 억제하는 효과가 있으므로, 희토류금속화합물이 포함되지 않을때보다도 고전류밀도 동작이 가능하다고 생각되고 있다.
1/2 Ba2SiO4+ 4/3 Sc = Ba + 1/2 Si + 2/3 Sc2O3‥‥ (4)
또 일본국 특개소 52-91358 호 공보에는 기계적 강도를 증대하는 W, Mo등 고융점금속과 Mg, Al, Si, Zr등의 환원제를 함유하는 Ni합금으로 된 기체상에서, 전자방사물질층이 피착되는 면에 Ni-W, Ni-Mo등의 합금층을 코팅하는 직열형의 음극기술이 개시되어 있다.
상기한 제조방법에 의해 형성된 전자관용 음극에서는, 희토류금속산화물이 과잉 Ba의 공급으 개선하나, 과잉 Ba의 공급속도는 기체의 Ni중의 환원제의 확산속도에 따르고, 2A/㎠이상의 고전류밀도동작에서의 수명특성은 현저하게 낮아진다는 과제를 갖고 있었다.
또, 후자에 표시한 것에서는 기체자신에 전류를 흘려 그 발열을 이용해서 전자방사물질층으로부터 열전자를 방사시키는 직열형 음극고유의 문제점인 기체의 열변형을, Ni-W, Ni-Mo등의 합금층을 기체상에 코팅함으로써, 개선하는 것으로, 고전류밀도동작을 가능하게 할 수가 없었다.
이들 과제에 대해, 출원인은 이미 일본국 특원평 2-56855 호(특개평 3-257735 호)에서, 기체와 전자방사물질층사이에 금속층을 설치하여 이를 기체중에 확산시킴으로써, 2A/㎠이상의 고전류밀도동작에서의 수명특성을 향상시킬 수 있는 것을 개시하고 있다.
도 10 은 그 구조를 표시한 것이다.
본 발명은 또 고전류밀도동작에서의 수명특성을 향상시키기 위해 된 것으로, Ni을 주성분으로 하는 기체중 또는 기체표면의 금속층의 분포상태를 규정함으로써 적어도 3A/㎠이상의 고전류밀도동작에서의 수명특성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또, CRT동작중에 캐소드로부터의 전자방사전류량을 규정하는 특성인 컷 오프 전압이 CRT의 수명중에 크게 변동하는 현상을 억제하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 전자관용 음극은 주성분이 Ni로 되고, 적어도 한종류의 환원제를 함유한 기체와, 이 기체상 또는 이 기체의 표면층에 배치되어, 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선정된 적어도 한종류이상의 금속과 니켈을 포함하는 합금층과, 이 합금층상에 피착형성되고, 적어도 바륨을 포함하는 아카리토류금속의 산화물과 0.01∼25중량％의 희토류금속산화물로 산화스켄디움, 산화이트륨중 적어도 한쪽을 포함하는 희토류금속산화물을 함유해서 되는 전자방사물질층을 구비한 것이다.
또 상기 전자관용 음극에서, 텅스텐, 모리브텐, 탄탈중에서 선택된 적어도 한종류이상의 금속이 합금층의 전자방사물질층에서, 그 농도가 크다는 것을 규정한 것이다.
또 상기한 전자관용 음극에서, 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선택된 적어도 한종류이상의 금속과 니켈을 포함하는 합금층의 입자가 기체를 구성하는 입자보다 가는 것을 규정한 것이다.
또 상기 전자관용 음극에서 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선택된 적어도 한종류이상의 금속과 니켈을 포함하는 합금층의 두께가 1㎛이상이어야 한다는 것을 규정하는 것이다.
또, 전자관용 음극에서 주성분이 니켈로 되고, 적어도 한종류의 환원제를 함유한 기체와, 이 기체의 표면의 일부에 배치되고 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선택된 적어도 1종류이상을 포함하는 막과, 이 막상에 피착형성되고, 적어도 바륨을 포함하는 알카리토류금속의 산화물과 0.01∼25중량％의 희토류금속산화물을 함유한 전자방사물질층을 구비한 것이다.
상기 막으로는 상기 기체상에 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선정된 저어도 한종류이상의 금속의 니켈을 포함하는 혼합막, 또는 상기 1종류이상의 금속의 단독막과 니켈 단독막을 포함하는 다층막을 사용해도 된다.
상기 막으로서 상기 기체상에 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선정된 적어도 한종류이상을 포함하는 금속층을 사용해도 된다.
또 상기 전자관용 음극에서 기체의 대략 중앙부에 표면적의 12∼80％에 상기 금속층을 설치한 것을 규정한 것이다.
또 기체의 표면의 1부에 금속층을 배치할때의 금속층의 두께를 0.1∼1.8㎛로 규정한 것이다.
또, 전자관용 음극에서, 주성분이 니켈로 되고, 적어도 한종류의 환원제를 함유해서 되는 기체와, 이 기체상 또는 이 기체의 표면층에 배치되어 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선정된 적어도 한종류이상의 금속과 니켈을 포함하는 합금층으로 되고, 상기 한종류이상의 금속의 농도가 전자방사물질층측에서 대가되는 합금층과 이 합금층상에 피착형성되어 적어도 바륨을 포함하는 알카리토류금속산화물과, 0.01∼20중량％의 알미늄, 티탄, 실리콘마그네슘, 크롬, 질코늄, 하프늄, 인디움, 주석의 산화물의 적어도 한종류이상의 산화물을 함유해서 되는 전자방사물질층을 구비한 것이다.
도 1 은 본 발명의 실시의 형태 1 에 의한 전자관용 음극의 단면도,
도 2 는 본 발명의 실시의 형태 1 의 전자관용 음극의 소정시간(4000시간) 사용후의 인출(이미션)전류비와 전류밀도와의 관계를 표시한다.
도 3 은 본 발명의 실시의 형태 1 에 의한 전자관용 음극의 소정시간 사용후의 인출 전류비와 텅스텐의 막두께와의 관계를 표시한 도면,
도 4 는 본 발명의 실시의 형태 1 에 의한 전자관용 음극에서의 텅스텐의 분포상태를 표시한 단면 모식도,
도 5 는 본 발명의 실시의 형태 1 에 의한 전자관용 음극의 단면 모식도로 각각의 층을 구성하는 입자의 상태를 표시한 도면,
도 6 은 본 발명의 실시의 형태 1 에 의한 전자관용 음극의 단면 모식도로 각각의 층을 구성하는 입자의 상태를 표시한 도면으로, 열처리의 진행에 의한 비교를 표시한 것,
도 7 은 본 발명의 실시의 형태 3 에 의한 전자관용 음극제조시의 텅스텐 형성의 패턴을 표시한 도면,
도 8 은 본 발명의 실시의 형태 5 의 효과를 나타내는 컷 오프 변동특성도,
도 9 는 종래의 전자관용 음극의 구조를 표시하는 단면도,
도 10 은 종래의 전자관용 음극의 구조를 나타내는 다른 단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. 기체, 2. 음극슬리브,
3. 히터, 4. 합금층,
5. 전자방사물질층, 6. 알카리토류금속산화물,
7. 희토류금속산화물.
실시의 형태 1
이하에, 이 발명의 한 실시의 형태를 도 1 에 따라 설명한다.
도면에서 4 는 기체(1)의 상면에 구성된 예를 들면 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선정된 적어도 한종류이상의 금속과 니켈을 포함하는 합금층, 5 는 이 합금층(4)상에 피착되고, 적어도 바륨을 포함하고 그외에 스트론티움 또는 칼슘을 포함하는 알카리토류금속산화물(6)을 주성분으로 하고, 0.01∼25중량％의 산화스칸디움, 산화이트리움, 산화유로비움등의 희토류금속산화물(7)을 포함하는 전자방사물질층이다.
다음, 이와 같이 구성된 전자관용 음극의 제조방법을 예를 들어, 우선 소량의 Si, Mg을 함유하는 Ni기본체 1을 음극슬리브(2)에 용접한후, 이 음극기체부를 예를 들어 전자빔 증착장치내에 배치하고, 10-5∼10-8Torr정도의 진공분위기로 예를 들면 W를 전자빔으로 가열증착한다.
그후 이 음극 기체부를 예를 들면 수소분위기중에서 800∼1100℃로 가열처리하나 이는 상기 형성된 W 금속층 내부 또는 표면에 잔존하는 산소등의 불순물을 제거하고, 또 이 금속층을 소결 또는 재결정화 또는 기체(1)중에의 확산을 시키기 위해서이다.
이런 방법으로 합금층(4)이 형성된 음극기체부상에 종래와 같이 전자방사물질층(5)을 피착형성하는 것이다.
도 2 는 이런 방법으로 작성한 본 발명을 실시해서 되는 전자관용 음극을 통상의 텔레비젼장치용 브라운관에 장착하고, 통상의 베기공정을 거쳐서 완성된 브라운관을 전류밀도 2∼4A/㎠의 조건으로 동작시켰을때의 수명특성을 종래예와 비교해서 표시한 것이다.
여기서, 막두께 0.7㎛의 W막을 형성하고, 수소분위기중에서 1000℃로 가열처리를 하였다.
또 전자방사물질층(5)으로는, 비교를 위해 본 실시의 형태 및 종래예 모두, 5중량％의 산화스칸디움을 포함하는 알카리토류금속산화물(6)을 사용하였다.
이 도 2 로부터 명백한 바와 같이 본 실시의 형태의 것은 종래예의 것에 비해, 수명중의 이미숀열화가 현저하게 적은 것을 알 수 있다.
또, 도 3 은 전류밀도 2A/㎠의 조건으로 동작시켰을때의 수명특성을 표시한 것으로, 형성되는 W의 막두께를 변화시켜서 작성한 음극을 브라운관에 장치하고 조사한 결과를 표시한다.
이결과로부터, 막두께 0.1∼1.6㎛의 W막을 형성한 경우에, 종래보다도 수명특성이 개선되고, 특히 0.3∼1.1㎛의 W막을 형성하였을 때 그 효과가 현저하였다.
이는 이 막 두께이면 니켈, 텅스텐 합금층의 최적조성이 실현하고, 합금층의 세립화에 의해 상기 효과가 안정되게 얻어지기 때문이다.
도 4 는 상기 W막두께 0.7㎛의 음극의 4000시간동작후의 단면의 구조를 표시한 모식도와 그때의 기체중의 텅스텐의 분포상태를 표시한 X선 마이크로 아날라이저로 시행한 깊이에 대한 텅스텐의 농도에 대응하는 X선의 강도를 표시한다.
도면중 합금층의 두께 d는 텅스텐의 강도가 최고강도의 5％이상의 분포의 깊이를 표시하고 있다.
도면중에서는 간략적으로 합금층의 두께 d와 합금층의 세립층의 깊이가 일치되게 표시되어 있으나, 실제로는 합금층의 두께 d보다 얕은 곳에 합금층의 세립층이 분포하고, 깊이방향에 대해 서서히 합금층의 입자직경이 니켈 기체의 입자직경에 근접하는 분포를 하는 경우가 많다.
이 d가 1㎛이상일 때, 상기 도 3 과 같이 종래에 비해 현저히 수명이 향상하였다.
또, d의 두께의 영역은 니켈과 텅스텐의 합금층으로, 고용체, 공정(공융혼합물), 화합물(금속간 화합물)또는 그들의 적어도 1종이상이 공존하는 상태를 포함한다.
또, 도 5 는 금속층을 형성한 직후의 음극(a)과 열처리공정을 거친 음극(b)과의 단면구조를 비교한 도면으로, 현미경관찰에 의해 얻은 구조를 표시한 모식도이다.
열처리후, 도 4 에 표시한 d의 깊이까지, 니켈과 텅스텐의 합금층이 존재하나, 이 층을 구성하는 입자는 기체를 구성하는 입자보다 그 평균입경이 적은 것, 즉 입자가 가는 것을 알 수 있다.
다음에, 또 도 2 와 같이 브라운관에 장착해서 수명시험을 한 음극의 단면구조를 도 6 에 모식적으로 표시한다.
도 6에서, 도면중 (a)는 도면 5 의 (b)에 상당하는 음극 즉 열처리공정후의 음극, 도면중 (b)는 도 2 의 시험을 거친 음극, 즉 (a)보다도 더 열사이클이 진행한 음극을 표시하고 있다.
열사이클이 진행한 것에 의해, 텅스텐은 다시금 깊이방향으로 분포하고, 또 이에 따라 니켈과 텅스텐의 합금층에 의한 가는 입자층의 두께가 증가한 것을 알 수 있다(d1d2).
이때, 텅스텐이 분포하는 두께는 10∼20㎛에 달하고 이 분포상태이면 수명특성이 현저하게 향상하는 것을 알았다.
또, d1으로서 1㎛미만에서는 충분한 수명특성의 개선이 인정되지 않았다.
이상과 같은 텅스텐의 분포상태 또는 니켈과 텅스텐과의 합금층과의 입자가 가는 것이 아래와 같은 작용을 함으로써, 수명특성의 향상이 달성된다.
이하, 원리에 대해 상세히 설명한다.
본 발명을 실시해서 되는 음극은 상기 세립화한 합금층이 니켈 기체의 표면상 또는 표면중으로서 형성되어 있으므로, 환원제인 Mg, Si는 합금층의 입계를 확산해서 합금층과 전자방사물질의 계면에서 예를 들면 BaO와 반응해서 과잉 Ba를 생성한다.
또 합금층중의 W의 1부는 하기의 식(5)와 같이 과잉 Ba의 생성에도 기여한다.
따라서 환원제인 Mg, Si의 확산이 불충분한 활성화 초기에는, 전자방사물질측에 있는 W의 환원작용이 기여하고, Mg, Si가 합금층과 전자방사물질의 계면에 충분히 확산한 활성화후에는 환원능력이 높은 Mg, Si가 과잉 Ba를 주로 생성한다.
따라서, 중간층의 형성은 상기 합금층의 가는 입계의 최표면 근방에 형성되나, 합금층이 세립화되어 있으므로, Mg, Si의 확산은 가령 중간층이 형성되어도 속도조절이 안된다.
또 중간층의 일부는 종래의 예를 들어 산화스칸디움등의 희토류금속산화물의 효과에 의해 분해된다.
한편 종래의 희토류금속산화물을 전자방사물질층으로 분산,혼합한 것만으로는 그 중간층 분해효과는 산화스칸디움과 환원제의 반응에 단을 발하고 있기 때문에, 고상반응의 한계에서 중간층 분해의 효과는 한정되고, 그 동작전류밀도가 2A/㎠이하로 되었다.
한편 이 발명에서는 과잉 Ba의 공급이 충분히 확보되므로, 도전율의 향상에 의한 고전류밀도하의 전자방사물질층의 소모억제와, 나아가서는 전자방사물질층내의 예를 들어 산화스칸디움등의 희토류금속산화물의 과잉 Ba의 증발을 억제하는 효과도 상승되어 3A/㎠이상의 고전류밀도동작이 가능해진다.
2BaO + 1/3 W = Ba + 1/3 Ba2WO3‥‥ (5)
또, W는 기체 1 의 환원제인 Si, Mg보다도 환원성이 작으나, 기체(1)의 Ni입자상 또는 입자내에 분포해 있으므로, 전자방사물질층(5)내의 산화스칸디움과의 반응이 비교적 쉽게 일어나, 중간층분해의 효과가 있는 Sc의 생성에도 기여한다.
상기 실시의 형태에서는, 금속층으로 W를 사용한 경우를 예로 설명하였으나, 금속층(4)은 기체(1)중의 환원제의 적어도 하나의 환원제보다도 환원성이 동등하거나 작고, Ni보다 환원성이 큰 것이 바람직하다.
그 이유는 금속층의 환원성이 Ni보다도 작으면 과잉 Ba의 공급효과가 적고, 기체 1 중의 환원제의 환원성보다 크면 과잉 Ba의 주된 공급반응은 금속층과 전자물질층(5)의 계면에서 일어나고, 기체(1)중의 환원제의 과잉 Ba공급효과가 작아지고, 상술한 산화스칸디움의 중간층 분해효과의 특성에의 기여가 작아지기 때문이다.
상기 금속층으로는 기체(1)중의 환원제의 구성에 의존하나, W, Mo, Ta등의 적어도 한종류의 금속을 선택하면 된다.
또 상기 금속층은 기체(1)중의 환원제의 적어도 하나의 환원제보다도 환원성이 동등하거나 또는 적고 Ni보다 환원성이 큰 금속, 예를 들어 W, Mo, Ta에, Ni의 환원성이하의 금속, 예를 들어 Ni을 가한 합금층으로 구성해도 된다.
이경우에도, W로 예시한 것과 같은 막두께이면 세립화한 합금층을 형성하는 것이 가능하고, 대략 같은 작용효과가 얻어진다.
W와 같은 금속층이 형성된 기체(1)은 진공중 또는 환원분위기중에서 최고온도가 800∼1100℃로 가열처리하나, 이 가열처리에 의해 금속층을 주로 기체(1)의 Ni입자상 또는 입자내에 분포하도록 제어하는 것이 가능하고, 기체(1)중의 환원원소의 전자방사물질층(5)에의 확산이 적정하게 유지된다.
이상과 같이 기체표면의 니켈과 텅스텐의 공존층의 분포, 즉 텅스텐을 적어도 1㎛이상 분포시킬 것, 공존층의 입자를 기체보다 가늘게 함으로써 3A/㎠이상의 고전류밀도동작으로 수명특성의 향상을 실현할 수가 있었다.
실시의 형태 2
상기 실시의 형태 1 에서는, 금속층인 텅스텐을 전자빔을 사용한 증착법으로 형성한 예에 대해 설명하였으나, 텅스텐, 모리브텐, 탄탈의 적어도 한종류이상의 금속층이 형성가능하면 다른 형성방법, 예를 들면 스패터, 이온빔증착, CVD도금, 이온타입등의 방법을 사용해도 된다.
실시의 형태 3
상기 실시의 형태로는 기체상에 금속층을 형성하는 방법을 설명하였으나, 이 기체상에 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선택된 적어도 한종류이상의 금속과 니켈을 포함하는 혼합막, 또는 이 1종이상의 금속의 단독층과 니켈 단독층을 포함하는 다층막을, 상기 실시의 형태 1 이나 2 에 기재된 방법으로 형성해도 되고, 이 경우, 잔류응력을 완화하는 점에서 효과가 크다.
이 때문에, 음극 제조중의 비틀림발생이 억제되고 정밀도가 향상된다.
실시의 형태 4
상기 실시의 형태에서는 금속층인 텅스텐을 단지 증착하는 방법에 대해 설명하였으나, 이는 기체 표면에 고루 형성할 필요는 없다.
열처리에 의해, 상기에서 규정된 텅스텐의 분포가 실현되면 초기의 형성상태는 기체 표면의 일부에 형성된 것이 좋다.
이 경우, 실시의 형태 1, 2 에 기재된 증착방법을 쓰면 된다.
예를 들어 형성시에 마스크를 사용하면 도 7 와 같이 패터닝된 것을 형성할 수 있다.
이경우, 한결같이 형성했을때보다도 텅스텐층의 잔류응력을 적게할 수가 있고, 비틀림이 없는 정밀도가 높은 음극을 형성할 수가 있다.
특히 제 1 그리드(음극의 상방에 이간되서 배치된 음극의 전자방출면적을 한정하는 기능을 갖는다. 통상은 원형의 개구부를 갖는 금속판 형상을 갖는다. 도시않음)의 원형공직경(장방형 개구부를 갖는 경우는 그 짧은 변의 길이)가 0.5㎜이하일때는 전술한 컷 오프 변동이 상기 잔류응력에 기인해서 브라운관의 휘도특성, 색밸런스의 저하의 원인이 된다.
도 8 은 상기한 패터닝 성막의 효과를 나타내는 것으로 도면중, 주류라는 것은 전자방사물질중에 산화스칸디움을 5％분산시킨 종래의 음극, 전면이라고 된 것은 기체 표면 전면에 W를 막두께 0.7㎛ 성막한 음극, 아이랜드라고 된 것은 도 7 의 패턴(성막부가 200㎛×200㎛, 피치 400㎛)으로 W를 막두께 0.5㎛ 성막한 음극을 표시한다.
상기 잔류응력 저감의 효과가 현저하다.
특히 기체의 대략 중앙부에(중앙쪽으로), 기체의 표면적(도 7 기체 직경부로한 기체의 상표면의 표면적)의 12∼80％이면 상기 잔류응력 저감의 효과가 실현된다.
또 성막부의 막두께는 0.1∼1.8㎛이면, 응력완화에 효과가 있다.
특히 0.3∼0.9㎛범위에서는 응력완화, 수명특성의 양쪽이 현저하게 좋았었다.
상기 실시의 형태에서는 기체 표면의 일부에 W를 형성하는 예에 대해 표시하였으나, 텅스텐, 모리브텐, 탄탈의 적어도 한종류이상의 금속층이면 된다.
또 실시의 형태 3 에서 예시한 바와 같이, 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선택된 적어도 한종류이상의 금속과 니켈을 포함하는 혼합성막층, 또응 이 한종류이상의 금속의 단독막과, 니켈 단독막을 포함하는 다층막층을 기체 표면의 일부에 형성해도 된다.
실시의 형태 5
상기 실시의 형태에서는, 전자방사물질층내에 희토류금속산화물을 분산시키는 경우에 대해 설명하였으나, 희토류금속산화물을 사용하지 않고, 적어도 바리움을 포함하는 알카리토류금속의 산화물과 0.01∼20중량％의 알미늄, 티탄, 실리콘, 마그네슘, 크롬, 질코늄, 하프늄, 인디움, 주석의 산화물의 적어도 한종류이상의 산화물을 함유해서 되는 전자방사물질층을 구비한 음극이라도 상술한 합금층의 효과에 의해, 희토류금속산화물을 사용한 경우보다도, 효가는 약간 적으나, 고전류밀도를 실현한다.
코스트면에서의 유리한 점을 알 수 있다.
상기한 바와 같이 이 발명을 실시해서 되는 전자관용 으극은 텔레비젼용 브라운관이나 촬상관에 적용가능하나, 투사형 텔레비젼 또는 대형 텔레비젼등의 브라운관에 적용해서 고전류로 동작함으로써, 고휘도화가 실현된다.
특히 하이비젼 텔레비젼용 브라운관의 고휘도화에 유효하다.
즉 전류인출면적을 종래보다 작게 해서 고정밀도의 브라운관이 실현된다.
본 발명은 이상 설명한 바와 같이, 전자관용 음극에서 주성분이 니켈로 되고, 적어도 한종류의 환원제를 함유해서 되는 기체와, 이 기체상 또는 이 기체 표면층에 배치되고, 텅스텐, 모리브텐, 탄탈등에서 선정된 적어도 한종류이상의 금속과 니켈을 포함하는 합금층과, 이 합금층상에 피착형성되고, 적어도, 바륨을 포함하는 알카리토류금속의 산화물과 0.01∼25중량％의 희토류금속산화물로서, 산화스칸디움, 산화이트륨중 적어도 한쪽을 포함하는 희토류금속산화물을 함유해서 되는 전자방사물질층을 구비하였으므로, 또, 상기 전자관용 음극에서, 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선택된 적어도 한종류이상의 금속이 합금층의 전자방상물질측에서, 그 농도가 크다는 것을 규정하였으므로, 또 상기한 전자관용 음극에서, 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선출된 적어도 한종류이상의 금속과 니켈을 포함하는 합금층의 입자가 기체를 구성하는 입자보다 가는 것을 규정하였으므로, 다시 상기 전자관용 음극에서 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선정된 적어도 한종류이상의 금속과 니켈을 포함하는 합금층의 두께가 1㎛이상이어야 하는 것을 규정하였으므로, 다시 기체상에 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선정된 적어도 한종류이상의 금속과 니켈을 포함하는 혼합성막층 또는 이 한종류이상의 금속의 단독 성막층과 니켈 단독 성막층을 포함하는 다층 성막층을 형성하였으므로, 다시 금속층을 기체의 표면의 일부에 배치한 것을 규정하였으므로, 다시 기체의 표면적의 12∼80％에 상기 금속층을 설치한 것을 규정하였으므로, 다시 기체의 표면의 일부에 금속층을 배치할때의 금속층의 두께를 0.1∼1.8㎛으로 규정하였으므로, 또 희토류금속산화물의 대체 재료로서 0.01∼20중량％의 Al, Ti, Si, Mg, Cr, Zr, Hf, In, Sn의 산화물의 적어도 한종류의 산화물과, 바륨을 포함하는 알카리토류금속산화물을 함유해서 되는 전자방사물질층에 규정하였으므로, 기체중의 환원제에 더하고, 합금층이 과잉 Ba의 공급에 기여하는 동시에, 계면에서 이 합금층이 안정해서 환원제의 공급을 확보하도록 작용한다.
이로인해, 종래의 산화물 음극에서는, 적용곤란했던 적어도 3A/㎠이상의 고전류밀도동작이 가능한 전자관용 음극을 제공할 수 있게 되어, 종래에는 곤란했던 고휘도, 고정밀성의 브라운관을 실현한다는 효과를 갖는다.
또 종래와 비교해서 합금층으로서 텅스텐의 금속층을 형성하는 공정이 증가하는 정도이고, 또 잔류응역을 억제하도록 층을 형성하였으므로, 간단하고 값싸게 정밀도가 높은 전자관용 음극을 제공할 수 있다는 효과를 얻을 수가 있다.

Claims (3)

  1. 주성분이 니켈로 되고, 적어도 한종류의 환원제를 함유해서 되는 기체와, 이 기체상 또는 이 기체의 표면층에 배치되고, 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선정된 적어도 한종류이상의 금속과 니켈을 포함하는 합금층과, 이 합금층상에 피착형성되고, 적어도 바륨을 포함하는 알카리토류금속의 산화물과 0.01∼25중량％의 희토류금속산화물을 함유해서 되는 전자방사물질층을 구비한 것을 특징으로 하는 전자관용 음극.
  2. 주성분이 니켈로 되고, 적어도 한종류의 환원제를 함유해서 되는 기체와, 이 기체의 표면에 적어도 일부에 배치되고, 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선정된 적어도 한종류이상의 금속을 포함하는 팍(Film)과, 이 막상에 피착형성되고, 적어도 바륨을 포함하는 알카리토류금속의 산화물 0.01∼25중량％의 회토류금속산화물을 함유해서 되는 전자방사물질층을 구비한 것을 특징으로 하는 전자관용 음극.
  3. 주성분이 니켈로 되고, 적어도 한종류의 환원제를 함유해서 되는 기체와, 이 기체상 또는 이 기체의 표면층에 배치되고, 텅스텐, 모리브텐, 탄탈에서 선정된 적어도 한종류이상의 금속과 니켈을 포함하는 합금층으로 되고, 상기 1종이상의 금속의 농도가 전자방사물질층측에서 대(大)인 합금층과, 상기 합금층상에 피착형성되고, 적어도 바륨을 포함하는 알카리토류금속의 산화물과, 0.01∼20중량％의 알미늄, 티탄, 실리콘, 마그네슘, 크롬, 질코늄, 하프늄, 인듐, 주석의 산화물이 적어도 한종류이상의 산화물을 함유한 전자방사물질층을 구비한 것을 특징으로 하는 전자관용 음극.
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