JP2000200541A

JP2000200541A - 陰極構体

Info

Publication number: JP2000200541A
Application number: JP135599A
Authority: JP
Inventors: Norio Iwamura; 則夫岩村; Hisafumi Komiya; 寿文小宮; Yukio Koizumi; 幸生小泉; Satoru Miyamoto; 覚宮本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-01-06
Filing date: 1999-01-06
Publication date: 2000-07-18

Abstract

(57)【要約】【目的】優れた高密度電流動作特性を維持しながら、
電子放射量の減少を防ぎ、かつ、陰極線管の大形化や高
輝度化にも対応可能な陰極構体を提供する。【構成】陰極スリーブ２１と、陰極スリーブ２１の一
端に嵌合された陰極基体２２と、陰極基体２２の頂面に
被着形成された電子放射物質層２３とを備える陰極構体
であり、電子放射物質層２３は、陰極基体２２の頂面側
にあり、多面体形状のアルカリ土類金属酸化物粒子によ
って形成された下側層２３₁と、下側層２３₁上にあ
り、希土類金属酸化物を含んだ針形状のアルカリ土類金
属酸化物粒子によって形成された上側層２３₂とからな
り、下側層２３₁の厚さは電子放射物質層２３の厚さの
５乃至３７％の範囲内にあるように選ばれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陰極構体に係わ
り、特に、陰極の電子放射物質層を下側層と上側層の２
層構造にし、下側層及び上側層を形成する粒子の形状ま
たはそれらの層の厚さを選択することにより、長期間に
わたって高密度電流動作特性を維持可能な陰極を得てい
る陰極線管に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、テレビジョン放送の受信画像を
表示するカラー受像管やパソコン等の情報処理機器で得
られたデータ画像情報を表示するデータ表示管等の陰極
線管においては、表示すべきデータ情報の多様化及び高
密度化等に伴って、表示される表示画像についても高精
細な画像の表示が要望されるようになっている。このよ
うな要望を満たす陰極線管としては、その陰極構体に、
高電流密度状態において長時間にわたって安定した電子
放射特性を維持できるものを用いる必要があり、このよ
うな陰極構体の１つに、特開平５−１２９８３号に開示
された陰極構体が知られている。

【０００３】ここで、図６は、前記特開平５−１２９８
３号に開示された陰極構体を示す断面図である。

【０００４】図６において、６１は円筒状陰極スリー
ブ、６２は帽状陰極基体、６３は電子放射物質層、６３
₁は電子放射物質層６３の下側層、６３₂は電子放射物
質層６３の上側層、６４はヒーターである。

【０００５】そして、円筒状陰極スリーブ６１は、高融
点金属、例えばニッケル（Ｎｉ）を主成分とし、その中
に少量のシリコン（Ｓｉ）やマグネシウム（Ｍｇ）等の
還元性金属を含んだ材料からなる。帽状陰極基体６２
は、陰極スリーブ６１と同じ材料からなり、陰極スリー
ブ６１の一端に嵌合される。電子放射物質層６３は、ア
ルカリ土類金属酸化物からなり、陰極基体６２の頂面に
被着形成された下側層６３₁と、希土類金属酸化物、例
えばバリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）等の複
合酸化物を含んだアルカリ土類金属酸化物からなり、下
側層６３₁上に被着形成された上側層６３₂とによって
２層構造になっている。ヒーター６４は、陰極スリーブ
６１内に支持固定され、傍熱型の陰極が構成される。

【０００６】前記構成による電子放射物質層６３を形成
する場合、始めに、陰極基体６２の頂面（表面）にアル
カリ土類金属炭酸塩からなる下側（第１）層を被着形成
し、次に、その下側層上にバリウムスカンデート（Ｂａ
₂Ｓｃ₂Ｏ₅）等の希土類金属酸化物を含有したアルカ
リ土類金属炭酸塩からなる上側（第２）層を被着形成
し、次いで、陰極線管の製造工程における熱処理時に、
下側（第１）層及び上側（第２）層の熱分解により、下
側（第１）層及び上側（第２）層のアルカリ土類金属炭
酸塩をそれぞれアルカリ土類金属酸化物に変化させ、下
側層６３₁及び上側層６３₂を形成している。

【０００７】前記構成による陰極構体によれば、電子放
射物質層６３の電子放射面側に形成されたバリウムスカ
ンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）等の希土類金属酸化物を
含んだアルカリ土類金属酸化物からなる上側層６３
₂は、陰極基体６２中のシリコン（Ｓｉ）やマグネシウ
ム（Ｍｇ）等の還元性金属によって生成された遊離バリ
ウム（Ｂａ）を上側層６３₂内に拘束させ、電子放射物
質層６３中の遊離バリウム（Ｂａ）が高濃度状態になる
ように維持させる。その結果、陰極を高電流密度の状態
で動作させた場合においても、電子放射物質層６３内の
ジュール熱の発生が少なくなり、かつ、バリウム（Ｂ
ａ）の蒸発の程度も少なくなる。

【０００８】このように、前記特開平５−１２９８３号
に開示の陰極構体は、高密度電流動作状態、例えば２Ａ
／ｃｍ² 程度の高電流密度状態で動作させても、電流エ
ミッションの低下を少なくすることができ、長寿命の陰
極構体を得ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平５−１２９
８３号に開示の陰極構体は、長時間にわたり高電流密度
動作状態で、安定した電子放射特性を得ることができる
ものであるが、例えば、５１ｃｍの螢光面対角径を有す
る大型ディスプレーモニターに使用されるカラー陰極線
管においては、電子銃の第１グリッド電極（Ｇ１）の電
子ビーム通過孔の径が０．４ｍｍで、陰極電流が３００
μＡ（陰極負荷時に２．７Ａ／ｃｍ² 相当）である場
合、陰極負荷時の陰極電流が大きいため、カラー陰極線
管として十分な電子放射特性を得ることができず、比較
的短寿命のカラー陰極線管となる場合がある。すなわ
ち、前記特開平５−１２９８３号に開示の陰極構体は、
大型ディスプレーモニターに使用されるカラー陰極線管
のようなカラー陰極線管の大形化や高輝度化（陰極電流
の増大）に対して、何等の考慮が払われていない。

【００１０】一般に、バリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓ
ｃ₂Ｏ₅）等の希土類金属酸化物は、電子放射物質層６
３内に遊離バリウム（Ｂａ）を拘束し、電子放射物質層
６３中の遊離バリウム（Ｂａ）を高濃度状態に維持させ
るものであって、電子放射物質層６３の上側層６３₂に
含まれるバリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）の
分散量を多くすればする程、遊離バリウム（Ｂａ）を高
濃度状態に維持させることができる。

【００１１】ところが、バリウムスカンデート（Ｂａ₂
Ｓｃ₂Ｏ₅）等の希土類金属酸化物は、全く電子放射に
寄与しないものであるため、高密度電流動作特性を向上
させようとして希土類金属酸化物の含有量を増大させる
と、電子放射物質層６３からの電子放射量が減少するよ
うになる。これに対して、電子放射物質層６３の層厚を
厚くし、相対的に希土類金属酸化物の分散量を増すこと
も可能であるが、このような構成にすると、電子放射物
質層６３の熱容量が増加し、エミッション立ち上がり時
間（出画時間）が遅くなる等の動作特性の悪化をもたら
し、同時に、電子放射物質層６３と陰極基体６２との間
の熱膨張係数差に基づく熱ストレスが増大し、陰極基体
６２から電子放射物質層６３が剥離してしまうことがあ
る。

【００１２】また、電子放射物質層６３において、下側
層６３₁の層厚を薄くし、相対的に上側層６３₂の層厚
を厚くすると、下側層６３₁内のアルカリ金属酸化物の
平均粒径が下側層６３₁の層厚とほぼ同じ程度となるた
め、上側層６３₂中のバリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓ
ｃ₂Ｏ₅）等の希土類金属酸化物が陰極基体６２に接す
るようになり、電子放射物質層６３の接着力が低下し、
陰極基体６２から電子放射物質層６３が剥離してしまう
ようになる。

【００１３】本発明は、このような技術的背景に鑑みて
なされたもので、その目的は、優れた高密度電流動作特
性を維持しながら、電子放射量の減少を防ぎ、かつ、陰
極線管の大形化や高輝度化にも対応可能な陰極構体を提
供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による陰極構体は、電子放射物質層が、陰極
基体の頂面側にあって、多面体形状のアルカリ土類金属
酸化物粒子によって形成された下側層と、下側層上にあ
って、希土類金属酸化物を含んだ針形状のアルカリ土類
金属酸化物粒子によって形成された上側層とからなって
おり、下側層の厚さが電子放射物質層の厚さの５乃至３
７％の範囲内にあるように選ばれた第１の手段を具備す
る。

【００１５】また、前記目的を達成するために、本発明
による陰極構体は、電子放射物質層が、陰極基体の頂面
側にあって、第１の平均粒径を持つアルカリ土類金属酸
化物粒子によって形成された下側層と、下側層上にあっ
て、希土類金属酸化物を含んだ第１の平均粒径よりも大
きい第２の平均粒径を持つアルカリ土類金属酸化物粒子
によって形成された上側層とからなっており、下側層の
厚さが電子放射物質層の厚さの５乃至３７％の範囲内に
あるように選ばれた第２の手段を具備する。

【００１６】前記第１の手段及び第２の手段によれば、
陰極基体の頂面側に被着形成させる電子放射物質層の下
側層を、多面体形状のアルカリ土類金属酸化物粒子また
は平均粒径の小さいアルカリ土類金属酸化物粒子によっ
て形成しているので、下側層の層厚を薄くしても、電子
放射物質層の上側層内の希土類金属酸化物と陰極基体と
の接触を防止することができるので、上側層の層厚を厚
くすることが可能となり、その結果、上側層中に含まれ
る希土類金属酸化物の分散量を相対的に多くすることが
できる。そして、希土類金属酸化物の分散量が相対的に
多くなると、電子放射物質層内の遊離バリウム（Ｂａ）
を高濃度状態に維持されるようになるので、電子放射物
質層の電気抵抗が小さく、電子放射物質層内のジュール
熱の発生が少なくなり、優れた高電流密度動作特性を発
揮できる陰極構体を得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態におい
て、陰極構体は、陰極スリーブと、陰極スリーブの一端
に嵌合された陰極基体と、陰極基体の頂面に被着形成さ
れた電子放射物質層とを備えるものであって、電子放射
物質層は、陰極基体の頂面側にあり、多面体形状のアル
カリ土類金属酸化物粒子によって形成された下側層と、
下側層上にあり、希土類金属酸化物を含んだ針形状のア
ルカリ土類金属酸化物粒子によって形成された上側層と
からなり、下側層の厚さは電子放射物質層の厚さの５乃
至３７％の範囲内にあるように選ばれているものであ
る。

【００１８】本発明の第２の実施の形態において、陰極
構体は、陰極スリーブと、陰極スリーブの一端に嵌合さ
れた陰極基体と、陰極基体の頂面に被着形成された電子
放射物質層とを備えるものであって、電子放射物質層
は、陰極基体の頂面側にあり、第１の平均粒径を持つア
ルカリ土類金属酸化物粒子によって形成された下側層
と、下側層上にあり、希土類金属酸化物を含んだ第１の
平均粒径よりも大きい第２の平均粒径を持つアルカリ土
類金属酸化物粒子によって形成された上側層とからな
り、下側層の厚さは電子放射物質層の厚さの５乃至３７
％の範囲内にあるように選ばれているものである。

【００１９】本発明の第２の実施の形態の一具体例にお
いて、陰極構体は、第１の平均粒径が第２の平均粒径の
１／２以下に選ばれているものである。

【００２０】本発明の第１及び第２の実施の形態の好適
例において、陰極構体は、希土類金属酸化物がバリウム
スカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）であり、その含有量
が１乃至３重量％であるものである。

【００２１】本発明の第１の実施の形態によれば、陰極
から電子放射する電子放射物質層として、陰極基体の頂
面側に被着形成した下側層と、下側層上に被着形成した
上側層との２層構造とし、下側層を多面体形状のアルカ
リ土類金属酸化物粒子により、上側層を希土類金属酸化
物を含んだ針形状のアルカリ土類金属酸化物粒子によっ
て形成しているもので、下側層におけるアルカリ土類金
属酸化物粒子の平均粒径が小さいので、下側層を比較的
薄い層厚に形成しても、上側層内の希土類金属酸化物と
陰極基体とが接触するのを防ぐことができ、下側層の層
厚を薄くできることにより、上側層の層厚をその分だけ
厚くすることが可能となり、上側層中に含まれる希土類
金属酸化物の分散量を相対的に多くすることができる。

【００２２】そして、電子放射物質層内の希土類金属酸
化物の分散量が相対的に多くなると、電子放射物質層内
の遊離バリウム（Ｂａ）を高濃度状態に維持できるの
で、電子放射物質層の電気抵抗が小さく、電子放射物質
層内のジュール熱の発生が少なくなり、陰極線管の大型
化または高輝度化に対応可能な、優れた高電流密度動作
特性を発揮できる陰極構体を得ることができる。

【００２３】本発明の第２の実施の形態によれば、陰極
から電子放射する電子放射物質層として、陰極基体の頂
面側に被着形成した下側層と、下側層上に被着形成した
上側層との２層構造とし、下側層を平均粒径が小さいア
ルカリ土類金属酸化物粒子により、上側層を希土類金属
酸化物を含んだ平均粒径が大きいアルカリ土類金属酸化
物粒子によって形成しているもので、下側層を比較的薄
い層厚に形成しても、上側層内の希土類金属酸化物と陰
極基体とが接触するのを防ぐことができ、また、下側層
の層厚を薄くできることにより、上側層の層厚をその分
だけ厚くすることが可能となり、上側層中に含まれる希
土類金属酸化物の分散量を相対的に多くすることができ
る。

【００２４】そして、電子放射物質層内の希土類金属酸
化物の分散量が相対的に多くなると、電子放射物質層内
の遊離バリウム（Ｂａ）を高濃度状態に維持できるの
で、電子放射物質層の電気抵抗が小さく、電子放射物質
層内のジュール熱の発生が少なくなって、陰極線管の大
型化または高輝度化に対応可能な、優れた高電流密度動
作特性を発揮できる陰極構体を得ることができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００２６】図１は、本発明による陰極構体が用いられ
るカラー陰極線管の概略構成を示す断面図である。

【００２７】図１において、１はパネル部、１Ｆはフェ
ースプレート、２はネック部、３はファンネル部、４は
螢光面、５はシャドウマスク、６は磁気シールド、７は
偏向ヨーク、８は調整用マグネット組立、９はインライ
ン電子銃、１０は電子ビーム（３本の中の１本だけを示
している）である。

【００２８】そして、カラー陰極線管を構成するガラス
管体は、ガラス管体の前側に設けられ、大径のフェース
プレート１Ｆを有するパネル部１と、ガラス管体の後側
に設けられ、内部にインライン電子銃９が収納される細
長いネック部２と、パネル部１とネック部２とを連接
し、外周に偏向ヨーク７が装着される漏斗形のファンネ
ル部３とからなっている。パネル部１のフェースプレー
ト１Ｆには内面に螢光面４が被着形成され、パネル部１
内部に螢光面４に対向配置されるようにシャドウマスク
５が固着される。パネル部１とファンネル部３の結合領
域の内側には磁気シールド６が配置される。ネック部２
の外側にはピュリテイ・コンバーゼンス調整用マグネッ
ト組立８が配置される。インライン電子銃９から投射さ
れた３本の電子ビーム１０は、偏向ヨーク７が発生する
磁界によって所定方向に偏向された後、シャドウマスク
５に設けられている多くの電子ビーム通過孔（図示な
し）を通して螢光面４にある対応する色の画素に到達す
るように構成されている。

【００２９】前記構成によるカラー陰極線管における動
作、即ち、画像表示動作は、既知のカラー陰極線管にお
ける画像表示動作と全く同じであるので、このカラー陰
極線管における画像表示動作は、その説明を省略する。

【００３０】次に、図２は、図１に図示されたカラー陰
極線管に用いられるインライン電子銃９の構成を示す側
面図である。

【００３１】図２において、１１は陰極構体、１２は制
御電極（Ｇ１）、１３は加速電極（Ｇ２）、１４は第１
集束電極（Ｇ３）、１５（１）、１５（２）は第２集束
電極（Ｇ４）、１６は第３集束電極（Ｇ５）、１７は陽
極電極、１８は一対のビードガラス、１９はステム、２
０はサポート材である。

【００３２】そして、インライン電子銃９は、陰極構体
１１の電子放射面側に、制御電極１２、加速電極１３、
第１集束電極１４、第２集束電極１５（１）、第２集束
電極１５（２）、第３集束電極１６、陽極電極１７がこ
の順に配置される。制御電極１２、加速電極１３、第１
集束電極１４、第２集束電極１５（１）、第２集束電極
１５（２）、第３集束電極１６、陽極電極１７のそれぞ
れには、陰極構体１１から放射される３本の電子ビーム
を通過させる電子ビーム通過孔（図示なし）が設けられ
るとともに、一対のビードガラス１８によって保持固定
される。一対のビードガラス１８は、ステム１９に立設
されたピン（図番なし）に固定され、サポート材２０に
よって陰極構体１１を保持固定し、同時に、制御電極１
２、加速電極１３、第１集束電極１４、第２集束電極１
５（１）、第２集束電極１５（２）、第３集束電極１
６、陽極電極１７のそれぞれを保持固定する。

【００３３】次いで、図３は、図２に図示されたインラ
イン電子銃９における陰極構体１１の近傍の構成を示す
断面図である。

【００３４】図３において、１２Ｈは制御電極１２の電
子ビーム通過孔、２１は円筒状陰極スリーブ、２２は帽
状陰極基体、２３は電子放射物質層、２４はヒーター、
２４Ｌはヒーターリード、２５は漏斗状金属支持体、２
６は朝顔状アイレット、２７はヒーターサポートであ
り、その他、図２に示された構成要素と同じ構成要素に
ついては同じ符号を付けている。

【００３５】そして、円筒状陰極スリーブ２１は、一端
に帽状陰極基体２２が嵌合され、内部にヒーター２４が
収納されて、傍熱型陰極を構成している。帽状陰極基体
２２は、頂面に電子放射物質層２３が被着形成される。
制御電極１２は、電子放射物質層２３に対向した部分に
電子ビーム通過孔１２Ｈが形成される。ヒーター２４
は、両端に設けられたヒーターリード２４Ｌの開放端が
ヒーターサポート２７の一端部に溶接される。漏斗状金
属支持体２５は、小径部と大径部とからなり、小径部が
陰極スリーブ２１の他端領域外周に嵌合固定される。朝
顔状アイレット２６は、小径部と大径部とからなり、小
径部が漏斗状金属支持体２５の大径部外周に嵌合固定さ
れ、大径部外周面がサポート材２０を介して一対のビー
ドガラス１８に接合される。ヒーターサポート２７は、
他端部が一対のビードガラス１８に接合される。

【００３６】このような構成によって、陰極スリーブ２
１は、漏斗状金属支持体２５、朝顔状アイレット２６及
びサポート材２０によって一対のビードガラス１８に固
定され、ヒーター２４は、ヒーターリード２４Ｌ及びヒ
ーターサポート２７によって同じく一対のビードガラス
１８に固定される。

【００３７】続いて、図４は、図３に図示された陰極構
体１１における主要構成部分を示す断面構成図である。

【００３８】図４において、２３₁は電子放射物質層２
３の下側（第１）層、２３₂は電子放射物質層２３の上
側（第２）層であり、その他、図３に示された構成要素
と同じ構成要素については同じ符号を付けている。

【００３９】そして、円筒状陰極スリーブ２１は、高融
点金属、例えば、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とし、その
中に少量のシリコン（Ｓｉ）やマグネシウム（Ｍｇ）の
還元性金属を含んだ金属材料によって構成される。同じ
ように、帽状陰極基体２２は、高融点金属、例えば、ニ
ッケル（Ｎｉ）を主成分とし、その中に少量のシリコン
（Ｓｉ）やマグネシウム（Ｍｇ）の還元性金属を含んだ
金属材料によって構成される。電子放射物質層２３の下
側層２３₁は、多面体形状のアルカリ土類金属酸化物粒
子からなり、陰極基体２２の頂面に被着形成される。電
子放射物質層２３の上側層２３₂は、希土類金属酸化物
を含んだ針形状のアルカリ土類金属酸化物粒子からな
り、下側層２３₁の上面に被着形成される。

【００４０】この場合、下側層２３₁に用いられるアル
カリ土類金属酸化物は、バリウム・ストロンチウム・カ
ルシウムの炭酸塩［（Ｂａ・Ｓｒ・Ｃａ）ＣＯ₃］であ
り、上側層２３₂に用いられる希土類金属酸化物を含ん
だアルカリ土類金属酸化物は、バリウムスカンデート
（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）等を分散したバリウム・ストロン
チウム・カルシウムの炭酸塩［（Ｂａ・Ｓｒ・Ｃａ）Ｃ
Ｏ₃］である。

【００４１】ここで、電子放射物質層２３の下側層２３
₁及び上側層２３₂は、次のような手順によって形成さ
れる。

【００４２】下側層２３₁を形成する第１の懸濁液（ス
ラリー）については、５４重量％の硝酸バリウム（Ｂａ
ＮＯ₃）、３９重量％の硝酸ストロンチウム（ＳｒＮＯ
₃）、７重量％の硝酸カルシウム（ＣａＮＯ₃）の混合
溶液に、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）を添加してバ
リウム・ストロンチウム・カルシウムの炭酸塩［（Ｂａ
・Ｓｒ・Ｃａ）ＣＯ₃］を沈殿させ、粉末状の第１の沈
殿物を得ている。この第１の沈殿物であるバリウム・ス
トロンチウム・カルシウム炭酸塩［Ｂａ・Ｓｒ・Ｃａ）
ＣＯ₃］は、粒子形状としてマイクロトラック粒度分布
計を用いて測定したとき平均粒径が２μｍの多面体形状
（電子顕微鏡で観察）のものからなっている。得られた
第１の沈殿物にニトロセルロースラッカー、酢酸ブチル
を加えてローリング混合し、第１の懸濁液（スラリー）
が調製される。

【００４３】なお、以下に述べる各粒子形状の測定は、
いずれも、マイクロトラック粒度分布計を用いて測定し
たものである。

【００４４】一方、上側層２３₂を形成する第２の懸濁
液（スラリー）については、５３重量％の硝酸バリウム
（ＢａＮＯ₃）、３８重量％の硝酸ストロンチウム（Ｓ
ｒＮＯ₃）、６重量％の硝酸カルシウム（ＣａＮＯ₃）
の混合溶液に、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）を添加
してバリウム・ストロンチウム・カルシウムの炭酸塩
［（Ｂａ・Ｓｒ・Ｃａ）ＣＯ₃］を沈殿させ、粉末状の
第２の沈殿物を得ている。この第２の沈殿物であるバリ
ウム・ストロンチウム・カルシウム炭酸塩［Ｂａ・Ｓｒ
・Ｃａ）ＣＯ₃］は、粒子形状として平均粒径が１０μ
ｍの針形状のものからなっている。得られた第２の沈殿
物に３重量％のバリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ
₅）を混合し、この混合物にニトロセルロースラッカ
ー、酢酸ブチルを加えてローリング混合し、第２の懸濁
液（スラリー）が調製される。

【００４５】次に、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする帽
状陰極基体２２の頂面に、スプレー法によって第１の懸
濁液を塗布し、約８μｍの厚さの下側層２３₁を形成す
る。次いで、下側層２３₁の上面に、同様のスプレー法
によって第２の懸濁液を塗布し、約６０μｍの厚さの上
側層２３₂を形成する。このとき、バリウムスカンデー
ト（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）の粒子形状は、平均粒径が１．
２μの多面体形状をしている。

【００４６】続いて、カラー陰極線管の真空排気工程に
おいて、電子放射物質層２３の下側層２３₁及び上側層
２３₂を、ヒーター２４の通電によって加熱することに
より、下側層２３₁及び上側層２３₂内にあるバリウム
・ストロンチウム・カルシウムの炭酸塩［（Ｂａ・Ｓｒ
・Ｃａ）ＣＯ₃］を熱分解し、バリウム、ストロンチウ
ム、カルシウムの酸化物［（Ｂａ・Ｓｒ・Ｃａ）Ｏ］を
生成させる。このため、電子放射物質層２３は、アルカ
リ土類金属酸化物粒子からなる下側層２３₁と、希土類
金属酸化物を含んだアルカリ土類金属酸化物粒子からな
る上側層２３₂が形成される。

【００４７】この後、電子放射物質層２３を、温度９０
０乃至１１００℃の雰囲気中で加熱して活性化させ、陰
極構体１１が形成される。

【００４８】前記構成による本実施例の陰極構体１１に
よれば、バリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）を
含んだアルカリ土類金属酸化物粒子からなる上側層２３
₂を設け、バリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）
によって遊離バリウム（Ｂａ）を拘束し、電子放射物質
層２３における遊離バリウム（Ｂａ）を高濃度状態に維
持させることにより、優れた高電流密度動作特性を発揮
できる陰極構体を得ることができる。この場合、本実施
例の陰極構体１１は、アルカリ土類金属酸化物粒子から
なる下側層２３₁の層厚を電子放射物質層２３全体の層
厚の約１２％に選んでいるため、電子放射物質層２３の
８８％を希土類金属酸化物を分散させた上側層２３₂に
よって構成することができ、高電流密度動作特性を良好
にすることができる。また、下側層２３₁を構成してい
るアルカリ土類金属酸化物粒子を多面体形状のものと
し、その平均粒径が２μｍであって下側層２３₁の層厚
の約１／４に該当するので、上側層２３₂に分散された
バリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）が陰極基体
２２に接触することがなく、電子放射物質層２３と陰極
基体２２との間の接着力が低下して陰極基体２２から電
子放射物質層２３が剥離することがない。

【００４９】前記実施例においては、電子放射物質層２
３における下側層２３₁の層厚を約８μｍにし、上側層
２３₂の層厚を約６０μｍにした例を示すものである
が、本発明の陰極構体は下側層２３₁及び上側層２３₂
の各層厚が前述の例に限られるものではなく、それぞれ
他の層厚になるように選んでもよい。

【００５０】すなわち、その１つの例（以下、この例を
他の第１例という）としては、電子放射物質層２３にお
ける下側層２３₁の層厚を約５μｍにるように形成し、
上側層２３₂の層厚を約７５μｍになるように形成し
て、下側層２３₁の層厚を電子放射物質層２３全体の層
厚の約６％にしたものである。他の第１例における電子
放射物質層２３の形成方法は、前記実施例と同じであっ
て、まず、帽状陰極基体２２の頂面に、スプレー法によ
って前記実施例において調製された第１の懸濁液（スラ
リー）と同じ懸濁液を塗布し、約５μｍの層厚の下側層
２３₁を形成し、次に、下側層２３₁の上面に、同様な
スプレー法によって前記実施例において調製された第２
の懸濁液（スラリー）と同じ懸濁液を塗布し、約７５μ
ｍの層厚の上側層２３₂を形成しているものである。

【００５１】他の第１例においては、アルカリ土類金属
酸化物からなる下側層２３₁の層厚を電子放射物質層２
３の約６％にし、バリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂
Ｏ₅）を含んだアルカリ土類金属酸化物からなる上側層
２３₂の層厚の占める割合を電子放射物質層２３の層厚
の約９４％にしたことにより、前記実施例と同様に、高
電流密度動作特性を良好にすることができる。また、他
の第１例においても、下側層２３₁を構成するアルカリ
土類金属酸化物の平均粒径が２μｍで、下側層２３₁の
層厚の約２／５に該当するため、上側層２３₂に分散さ
れたバリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）が陰極
基体２２に接触することはなく、電子放射物質層２３と
陰極基体２２との間の接着力が低下し、電子放射物質層
２３が剥離することはない。

【００５２】また、その他の例（以下、この例を他の第
２例という）としては、電子放射物質層２３における下
側層２３₁の層厚を約２６μｍにるように形成し、上側
層２３₂の層厚を約６０μｍになるように形成して、下
側層２３₁の層厚を電子放射物質層２３全体の層厚の約
３０％にしたものである。他の第２例における電子放射
物質層２３の形成方法も、前記実施例と同じであって、
まず、帽状陰極基体２２の頂面に、スプレー法によって
前記実施例において調製された第１の懸濁液（スラリ
ー）と同じ懸濁液を塗布し、約２６μｍの層厚の下側層
２３₁を形成し、次に、下側層２３₁の上面に、同様な
スプレー法によって前記実施例において調製された第２
の懸濁液（スラリー）と同じ懸濁液を塗布し、約６０μ
ｍの層厚の上側層２３₂を形成しているものである。

【００５３】他の第２例においては、アルカリ土類金属
酸化物からなる下側層２３₁の層厚を電子放射物質層２
３の約３０％にし、バリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ
₂Ｏ ₅）を含んだアルカリ土類金属酸化物からなる上側
層２３₂の層厚の占める割合を電子放射物質層２３の層
厚の約７０％にしたことにより、前記実施例と同様に、
高電流密度動作特性を良好にすることができる。また、
他の第２例においても、下側層２３₁を構成するアルカ
リ土類金属酸化物の平均粒径が２μｍで、下側層２３₁
の層厚の約１／１５に該当するため、上側層２３₂に分
散されたバリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）が
陰極基体２２に接触することはなく、電子放射物質層２
３と陰極基体２２との間の接着力が低下し、電子放射物
質層２３が剥離することはない。

【００５４】ここで、図５は、本発明の陰極構体におけ
る電子放射量と動作時間との関係を示す特性図である。

【００５５】図５において、縦軸は％で表した電子放射
量、横軸はｋｈ（キロアワー）で表した動作時間であっ
て、曲線ａは下側層２３₁の層厚を８μｍ、上側層２３
₂の層厚を６０μｍにしたものの例及び下側層２３₁の
層厚を２６μｍ、上側層２３₂の層厚を６０μｍにした
例であり、曲線ｂは下側層２３₁の層厚を５μｍ、上側
層２３₂の層厚を７５μｍにした例である。また、曲線
ｃは比較のために挙げたもので、下側層及び上側層の各
層厚を３４μｍにした既知の例である。

【００５６】図５の曲線ａ、ｂに示されるように、本実
施例の陰極構体は、既知の陰極構体に比べて、動作時間
の経過とともに電子放射量の低下の割合が少なくなって
おり、その結果として、高電流密度動作を維持しながら
寿命を長くすることができる。

【００５７】この場合、下側層２３₁の層厚は、電子放
射物質層２３の層厚の５％以下になると、下側層２３₁
の層厚とアルカリ土類金属酸化物の平均粒径との関係か
ら上側層２３に分散されたバリウムスカンデート（Ｂａ
₂Ｓｃ₂Ｏ₅）が陰極基体２２に接触することがあるの
で好ましくなく、一方、電子放射物質層２３の層厚の３
７％以上になると、バリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ
₂Ｏ₅）の総量が不足するようになるので同様に好まし
くない。その結果、本発明おける下側層２３₁の層厚は
電子放射物質層２３の層厚の５乃至３７％の範囲内にあ
るように選択する。

【００５８】また、前記実施例を含む各例においては、
バリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）の含有量が
３重量％である例を挙げて説明したが、本発明における
電子放射物質層２３の上側層２３₂に含まれるバリウム
スカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）の含有量は３重量％
である場合に限られず、他の含有量、具体的には０．０
１乃至１５．０重量％の範囲内であれば、任意の含有量
を選択することができる。

【００５９】すなわち、バリウムスカンデート（Ｂａ₂
Ｓｃ₂Ｏ₅）の含有量が０．０１重量％以下であれば、
バリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）の含有させ
たことの意義が失われ、一方、バリウムスカンデート
（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）の含有量が１５．０重量％以上に
なると、電子放射物質層２３における電子放射機能が低
下するので、バリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓｃ
₂Ｏ₅）の含有量は０．０１乃至１５．０重量％の範囲
内に選ばれる。

【００６０】さらに、前記実施例を含む各例において
は、電子放射物質層２３の上側層２３₂に用いられる希
土類金属酸化物としてバリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓ
ｃ₂Ｏ₅）を用いた例を挙げて説明したが、本発明に用
いられる希土類金属酸化物はバリウムスカンデート（Ｂ
ａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）に限られるものでなく、バリウムスカ
ンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）に類似特性の他の希土類
金属酸化物を用いてもよいことは勿論である。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、陰極から電子放射する電子放射物質層として、
陰極基体の頂面側に被着形成した下側層と、下側層上に
被着形成した上側層との２層構造とし、下側層を多面体
形状のアルカリ土類金属酸化物粒子により、上側層を希
土類金属酸化物を含んだ針形状のアルカリ土類金属酸化
物粒子によって形成しているもので、下側層におけるア
ルカリ土類金属酸化物粒子の層厚方向の平均粒径が小さ
いので、下側層を比較的薄い層厚に形成しても、上側層
内の希土類金属酸化物と陰極基体とが接触するのを防ぐ
ことができ、また、下側層の層厚を薄くできることによ
り、上側層の層厚をその分だけ厚くすることが可能とな
り、上側層中に含まれる希土類金属酸化物の分散量を相
対的に多くすることができる。そして、電子放射物質層
内の希土類金属酸化物の分散量が相対的に多くなると、
電子放射物質層内の遊離バリウム（Ｂａ）を高濃度状態
に維持できるようになるので、電子放射物質層の電気抵
抗が小さく、電子放射物質層内のジュール熱の発生が少
なくなり、陰極線管の大型化や高輝度化に対応可能な、
優れた高電流密度動作特性を発揮できる陰極構体が得ら
れるという効果がある。

【００６２】また、請求項２に記載の発明によれば、陰
極から電子放射する電子放射物質層として、陰極基体の
頂面側に被着形成した下側層と、下側層上に被着形成し
た上側層との２層構造とし、下側層を平均粒径が小さい
アルカリ土類金属酸化物粒子により、上側層を希土類金
属酸化物を含んだ平均粒径が大きいアルカリ土類金属酸
化物粒子によって形成しているもので、下側層を比較的
薄い層厚に形成しても、上側層内の希土類金属酸化物と
陰極基体とが接触するのを防ぐことができ、また、下側
層の層厚を薄くできることにより、上側層の層厚をその
分だけ厚くすることが可能となり、上側層中に含まれる
希土類金属酸化物の分散量を相対的に多くすることがで
きる。そして、電子放射物質層内の希土類金属酸化物の
分散量が相対的に多くなると、電子放射物質層内の遊離
バリウム（Ｂａ）を高濃度状態に維持できるようになる
ので、電子放射物質層の電気抵抗が小さく、電子放射物
質層内のジュール熱の発生が少なくなり、陰極線管の大
型化や高輝度化に対応可能な、優れた高電流密度動作特
性を発揮できる陰極構体が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による陰極構体が用いられるカラー陰極
線管の概略構成を示す断面図である。

【図２】図１に図示されたカラー陰極線管に用いられる
インライン電子銃の構成を示す側面図である。

【図３】図２に図示されたインライン電子銃における陰
極構体近傍の構成を示す断面図である。

【図４】図３に図示された陰極構体における主要構成部
分を示す断面構成図である。

【図５】本発明によって得られる陰極構体における電子
放射量と動作時間との関係を示す特性図である。

【図６】既知の陰極構体の構成の一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１パネル部１Ｆフェースプレート２ネック部３ファンネル部４螢光面５シャドウマスク６磁気シールド７偏向ヨーク８調整用マグネット組立９インライン電子銃１０電子ビーム１１陰極構体１２制御電極（Ｇ１）１２Ｈ電子ビーム通過孔１３加速電極（Ｇ２）１４第１集束電極（Ｇ３）１５（１）、１５（２）第２集束電極（Ｇ４）１６第３集束電極（Ｇ５）１７陽極電極１８一対のビードガラス１９ステム２０サポート材２１円筒状陰極スリーブ２２帽状陰極基体２３電子放射物質層２３₁ 下側（第１）層２３₂ 上側（第２）層２４ヒーター２４Ｌヒーターリード２５金属支持体２６アイレット２７ヒーターサポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小泉幸生千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者宮本覚千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内Ｆターム(参考） 5C031 DD04 DD09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陰極スリーブと、前記陰極スリーブの一
端に嵌合された陰極基体と、前記陰極基体の頂面に被着
形成された電子放射物質層とを備える陰極構体におい
て、前記電子放射物質層は、前記陰極基体の頂面側にあ
り、多面体形状のアルカリ土類金属酸化物粒子によって
形成された下側層と、前記下側層上にあり、希土類金属
酸化物を含んだ針形状のアルカリ土類金属酸化物粒子に
よって形成された上側層とからなり、前記下側層の厚さ
は前記電子放射物質層の厚さの５乃至３７％の範囲内に
あるように選ばれていることを特徴とする陰極構体。
【請求項２】陰極スリーブと、前記陰極スリーブの一
端に嵌合された陰極基体と、前記陰極基体の頂面に被着
形成された電子放射物質層とを備える陰極構体におい
て、前記電子放射物質層は、前記陰極基体の頂面側にあ
り、第１の平均粒径を持つアルカリ土類金属酸化物粒子
によって形成された下側層と、前記下側層上にあり、希
土類金属酸化物を含んだ前記第１の平均粒径よりも大き
い第２の平均粒径を持つアルカリ土類金属酸化物粒子に
よって形成された上側層とからなり、前記下側層の厚さ
は前記電子放射物質層の厚さの５乃至３７％の範囲内に
あるように選ばれていることを特徴とする陰極構体。
【請求項３】前記第１の平均粒径は、前記第２の平均
粒径の１／２以下に選ばれていることを特徴とする請求
項２に記載の陰極構体。
【請求項４】前記希土類金属酸化物は、バリウムスカ
ンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）であって、その含有量が
１乃至３重量％の範囲内にあることを特徴とする請求項
１乃至３に記載の陰極線管。