JP2000208024A - 電子管用陰極、及び電子銃の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラウン管に使用する陰極において、電子放
射物質層の厚さの上限を規定しカットオフ電圧のばらつ
きを低減する。 【解決手段】 １はシリコン、マグネシウム等の微量の
還元剤を含有する、主成分がニッケルからなる基体、２
は基体１上に形成され、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からなる電子放射物質層である。３
は基体１を固定するための陰極スリーブで、耐熱性金属
であるニクロムを使用している。また、４は基体１及び
電子放射物質層２を加熱するためのヒータである。ここ
で陰極１０では、電子放射物質層２の厚さＴの上限を９
０μｍ以下に限定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カラーブラウン
管、ディスプレイ用ブラウン管等の電子管に用いられる
電子管用陰極、及び電子銃の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビ、ディスプレイ用ブラウン管等に
用いられるブラウン管（ＣＲＴ）の電子銃は、制御電
極、加速電極、集束電極、高圧電極、及び陰極等から構
成され、陰極から電子が表示パネルに向かって放出さ
れ、蛍光面に所望する画像が表示される。

【０００３】図６は、例えば特許登録番号１６６７６３
１号に開示されているブラウン管用陰極を示す断面図で
ある。図において、１は基体であり、例えば主成分がニ
ッケルからなり、シリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍ
ｇ）などの還元性元素（還元剤）を微量含むものであ
る。２は電子放射物質層であって、少なくともバリウム
（Ｂａ）を含み、他にストロンチウム（Ｓｒ）あるいは
／及びカルシウム（Ｃａ）を含むアルカリ土類金属酸化
物を主成分とするものである。３はニクロム等で構成さ
れた陰極スリーブである。これら基体１、電子放射物質
層２、陰極スリーブ３を合わせた構造体を、以下におい
て陰極１０と称する。４は陰極スリーブ２内に配設され
たヒータであり、このヒータ４を加熱することにより電
子放射物質層２から熱電子を放出させる。

【０００４】このように構成された陰極１０の製造方
法、及びその動作特性について説明する。まず、所定量
のバリウム、ストロンチウム、カルシウムの三元系炭酸
塩をバインダー及び有機溶剤と共に混合して懸濁液を作
成する。次に、あらかじめ還元性雰囲気中で加熱処理さ
れた陰極の基体１上に、この懸濁液を塗布する。その
際、懸濁液はスプレー法、スクリーン印刷法あるいは電
着法等によって均一な厚さに塗布される。なお、電子放
射物質層２を形成するためには、懸濁液の塗布厚が５０
μｍ以上必要である。その後、陰極の電子放射物質層２
はブラウン管内を真空排気する工程でヒータ４によって
加熱され、アルカリ土類金属炭酸塩が熱分解することに
よりアルカリ土類金属酸化物に変わる。また、その後の
活性化工程では、基体１中に含有されている微量な還元
剤によってアルカリ土類金属酸化物の一部が還元され、
電子放射源となる遊離バリウムが形成される。

【０００５】ところで、ブラウン管の特性の一つにカッ
トオフ電圧がある。ここで、カットオフ電圧とは、制御
電極、加速電極、集束電極、高圧電極など、陰極以外の
電圧を固定した状態で、陰極からの電子放射が開始され
る境界の陰極電圧である。この値は、一般的には、三極
部と呼ばれる陰極、制御電極、加速電極の３要素の形状
で決定される。すなわち、カットオフ電圧は、当該三極
部の各電極の間隔、電極の厚さ、電子通過孔の形状に依
存するものであって、電子銃の種類に応じて所定の電圧
範囲に設定される。また、カットオフ電圧を所定の電圧
範囲に設定する理由は、ブラウン管の表示精細度、つま
りフォーカス特性のばらつきを抑制するためであり、テ
レビセットでのカソード電圧可変範囲を小さくできれ
ば、安価な電源を使用することができ、それによってコ
ストの低減等が可能となる。

【０００６】図７は、ブラウン管の製造完了後にカット
オフ電圧を測定した測定結果を示す図である。ここで、
横軸は電子放射物質層２の塗布直後の厚さ（μｍ）、縦
軸はカットオフ電圧Ｖcoを示している。

【０００７】この図７からは、第１に、電子放射物質層
２の厚さの変動がカットオフ電圧に少なくない影響を与
えていること、第２に、電子放射物質層２の厚さが増大
するにつれてカットオフ電圧が大きな範囲でばらついて
いることがわかる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、電子放
射物質層２を基体１に被着させ、陰極として形成した
後、電子管に組み込まれた状態でカットオフ電圧を測定
すると、電子放射物質層２がおおよそ９０μｍを超える
厚さに形成された陰極では、カットオフ電圧の平均値を
示す直線からのばらつきが顕著になる。

【０００９】したがって、例えばカラーブラウン管で
は、３本の電子銃から放出された電子が蛍光面に到達し
てカラー画像が形成されており、それぞれの電子銃に対
応するカットオフ電圧の間の差異が増大すればフォーカ
ス特性にもばらつきが生じて、カラー画像の品質が劣化
するという問題点があつた。

【００１０】また、カットオフ電圧が設計値よりも大き
くずれるような場合には、テレビセットに設定された電
圧調整機能が無効となるおそれがある。そのため、陰極
のカットオフ電圧のばらつきの程度に応じて電圧可変範
囲が大きく、したがって高価な電源装置を用いる必要が
あり、コストの面でも問題が生じていた。

【００１１】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、その目的は、表示画像における
フォーカス品質を向上でき、テレビセットのコストを低
減できる電子管用陰極、及び電子銃の製造方法を提供す
ることである。

【００１２】

【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、微量の還元剤を含有した金属基体と、アルカリ
土類金属のうち少なくとも一種の金属炭酸塩を含む電子
放射物質層とを備え、電子管内に組み込まれた後に加熱
処理される電子管用陰極において、電子放射物質層が５
０〜９０μｍの範囲の厚さで金属基体上に被着されてい
るものである。

【００１３】また、この発明に係る電子銃の製造方法
は、微量の還元剤を含有した金属基体上に、アルカリ土
類金属のうち少なくとも一種の金属炭酸塩を含む電子放
射物質層を被着した陰極を有する電子銃の製造方法にお
いて、陰極に被着された電子放射物質層の厚さを測定す
る工程と、厚さが基準値以下のものを選別する工程と、
選別された陰極を電子銃に組み込む工程とを含むもので
ある。

【００１４】また、被着された電子放射物質層の厚さの
基準値を９０μｍに設定することが好ましい。

【００１５】さらに、電子放射物質層の被着に際して、
その厚さの目標値を８０μｍに設定したものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
この発明の実施の形態を説明する。

【００１７】図１は、この発明の実施の形態を示す電子
管用陰極の断面図である。

【００１８】図１において、１はシリコン、マグネシウ
ム等の微量の還元剤を含有する、主成分がニッケルから
なる基体、２は基体１上に形成され、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からなる電子放射物質
層である。３は基体１を固定するための陰極スリーブ
で、耐熱性金属であるニクロムを使用している。また、
４は基体１及び電子放射物質層２を加熱するためのヒー
タである。

【００１９】以上の構成は従来の陰極１０と同じである
が、この発明の電子管用陰極では、電子放射物質層２の
塗布厚さＴを設定された上限値以下に収めるように構成
している。すなわち、電子放射物質層２を基体１に被着
して電子銃を製造する際に、被着された電子放射物質層
の厚さを測定し、その上限値を超えた陰極については、
電子銃に組み込む前に除外するようにしている。これに
より、電子管用電子銃には電子放射物質層が所定の厚さ
以下の陰極のみが使用されることになる。

【００２０】次に、このように構成された電子銃の製造
方法について説明する。

【００２１】まず、少量のシリコン、マグネシウムを含
有するニッケルの基体１に陰極スリーブ３を溶接して固
定した後、還元性雰囲気または真空中で、基体１を清浄
するために熱処理をする。その後、バリウム、ストロン
チウム、カルシウムからなる三元系炭酸塩と、ニトロセ
ルロースと酢酸ブチルからなるバインダーを混合し、そ
の懸濁液をスプレー法により基体１上に塗布して電子放
射物質層２を約８０μｍの厚さに塗布する。この場合
に、８０μｍは工程管理上の目標となる中心値であっ
て、実際には、この中心値の前後に分散した厚さに塗布
される。そこで、電子放射物質層２の厚さＴを測定し
て、その際に９０μｍを超える厚さの陰極については、
電子銃に組み込まないように除外して後の組み立て工程
では使用しない。なお、電子放射物質層２の厚さの測定
では、投影機を用いて基体１表面から電子放射物質層２
の上面までの距離を非接触で測定した。

【００２２】つぎに、一般的なブラウン管の構成要素で
ある電子銃について説明する。

【００２３】図２は、カラーブラウン管用電子銃の概略
構成を示す断面図である。図２において、電子銃は、
赤、青、緑に対応する陰極１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの他
に、制御電極２１、加速電極２２、集束電極２３、高圧
電極２４を備えている。また、図３はブラウン管全体の
概略構成を示す断面図である。図３において、電子銃３
０は赤、青、緑を発色する蛍光体が塗布された表示用パ
ネル４０と一体的にブラウン管管体４１に封着されてい
る。

【００２４】図２に示すように、電子銃３０の各電極２
１〜２４には、３つの陰極１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに対
応して電子通過孔が設けられている。また、通常のテレ
ビセットまたはディスプレイセットではこれらの電極２
１〜２４に固定された電圧が印加されており、陰極１０
Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂから放出される電子の量、つまり陰
極電流は、陰極１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ自身に印加され
る電圧を変調することによって制御される。

【００２５】ちなみに、制御電極２１の電圧を基準とし
た場合、陰極１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂにはそれぞれ０か
らカットオフ電圧までの範囲の電圧が、加速電極２２に
はプラス数百ボルトが印加され、陰極電圧を制御電極２
１の電圧に近づけることによって制御電極２１の電子通
過孔を通して加速電極２２からの電界が浸透し、電子が
表示用パネル４０に向かって放出される。なお、集束電
極２３および高圧電極２４は陰極１０Ｒ、１０Ｇ、１０
Ｂから放出された電子を集束、加速させるために配設さ
れている。

【００２６】このような方法で作成した陰極を、図２に
示すような電子銃に組み込み、更に、図３のブラウン管
管体４１内に組み込んで従来と同じ排気工程、活性化工
程を経た後、カットオフ測定を実施した。

【００２７】図４は、実際に測定されたカットオフ電圧
値を示す図である。この図４には、比較のために、取り
除かれるべき９０μｍを超えるような塗布厚の陰極を用
いて、上述したものと同様な方法でブラウン管に組み立
てたもののカットオフ電圧測定値も併記した。また、測
定値は電子放射物質層の厚さＴが９０μｍ以下、９１〜
１１０μｍ、１１１〜１３０μｍに、ランク分けして示
した。このような比較によれば、塗布厚が大きくなるに
従ってカットオフ電圧のばらつきが増大していることが
わかる。

【００２８】つぎに、ブラウン管の初期動作におけるカ
ットオフ電圧のばらつきについて説明する。

【００２９】前述したようにカットオフ電圧は三極部の
構造、およびそれら電極への印加電圧によって決定さ
れ、カットオフ電圧のばらつきは電子銃の部品精度、組
立精度、およびその熱的構造変化が関係する。つまり、
ＣＲＴの量産製造完了時においては所定のカットオフ電
圧になるように製造されなければならないが、現実的に
はいくらかのカットオフ電圧のばらつきは不可避であ
る。そして、このばらつきの主な発生原因は、制御電極
２１と陰極１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂとの間隔のばらつき
によるものと考えられる。したがって、製品出荷前のＣ
ＲＴの初期動作におけるカットオフ電圧を所定の範囲に
収めるためには、陰極に被着された電子放射物質層の厚
さを測定して、それが基準値以下のものを選別して組み
込む必要があり、また、この厚さの基準値を９０μｍに
設定することが好ましい。

【００３０】この制御電極２１と陰極１０Ｒ、１０Ｇ、
１０Ｂとの間隔は、主に２つの要因でばらつきが生じ
る。第１の要因は電子銃製造工程での組立精度のばらつ
きであり、第２の要因はブラウン管製造工程での電子銃
構造の熱的変化によるものと考えられている。そして、
前者には電子銃の製造工程における組立寸法のばらつき
が大きく寄与しており、後者の熱的変化はブラウン管の
製造工程、特に排気工程及び活性化工程での加熱によっ
て生ずる電子放射物質層２の収縮によるものと、同じく
排気工程及び活性化工程での加熱による制御電極や加速
電極の熱変形によるものとに大別される。

【００３１】次に、電子放射物質層２の厚さＴに応じて
カットオフ電圧のばらつきが増大する原因について説明
する。この電子放射物質として使用しているバリウム等
からなる炭酸塩は、共沈（coprecipitation）により生
成した結晶であって、それらの結晶が排気工程、活性化
工程での最高温度約１０００℃程度までの加熱によって
徐々に蒸発し、或いは結晶自体の収縮をひき起こす。こ
のようにして、個々の結晶が収縮することにより電子放
射物質全体が収縮し、塗布時の厚さＴが減少する。その
結果、電子放射物質層２の表面と制御電極２１との間隔
が大きくなって、カットオフ電圧が上昇する。

【００３２】図５は、電子放射物質層の断面を拡大して
示す図である。ここで、１２はバリウム等を含むアルカ
リ土類金属炭酸塩の結晶である。結晶同士の並び方はラ
ンダムであり、占有体積的には空隙がその大半を占めて
いる。ところで、ブラウン管の製造時には排気中の炭酸
塩の分解による二酸化炭素の放出、あるいは活性化中の
高温時のアルカリ土類金属酸化物結晶からの蒸発物の空
隙中への放散および結晶表面での再結晶化が起こる。し
たがって、この二酸化炭素への分解、結晶成分の蒸発、
再結晶を繰り返すうちに個々の結晶は収縮量が増え、電
子放射物質層全体の厚さの減少を引き起こす。そして、
この現象は電子放射物質層の厚さＴが増すほど大きくな
り、結晶同士の並び方のランダム性が原因して、そのば
らつきも増加するものと考えることができる。また、こ
の図７の実線にて示す電子放射物質層の厚さＴとカット
オフ電圧Ｖcoとの相関関係から、電子放射物質層の１μ
ｍの収縮に対してカソードに印加されるカットオフ電圧
が平均的には約１Ｖだけ低下すると見積もることができ
る。

【００３３】なお、上記実施の形態ではスプレー法によ
って電子放射物質層を塗布した場合について述べたが、
電着法、スクリーン印刷法、その他の形成方法であって
も同様な結果が得られた。

【００３４】

【発明の効果】この発明は、以上に説明したように構成
されているので、以下に示すような効果を奏する。

【００３５】請求項１の電子管用陰極では、所定の塗布
厚以上の陰極を除外して、ブラウン管の製造工程で発生
する電子放射物質層の収縮を抑制するようにしたので、
カットオフ電圧のばらつきを抑制して、フォーカス特性
のばらつきを抑えた品質が向上できる。また、カソード
電圧を印加するための電源として、安価な電源装置を使
用できるため、テレビセット全体のコストの点でも有利
である。

【００３６】また、請求項２の電子銃の製造方法では、
電子放射物質層の厚さを測定し、その厚さが基準値以下
のものを選別するようにしたので、電子放射物質層の結
晶の収縮による厚さのばらつきを抑えることができ、カ
ットオフ電圧のばらつきを低減できる。

【００３７】また、請求項３の発明では、その基準値を
９０μｍに設定した結果、画面品位を示すフォーカス特
性のばらつきが効果的に抑えられ、画像品質の安定化に
寄与するとともに、カソード電圧の可変範囲が小さくな
り、安価な電源が使用できる効果がある。

【００３８】さらに、請求項４の発明では、電子放射物
質層の被着に際して、その厚さの目標値を８０μｍに設
定することによって、確実に電子放射物質層の厚さを基
準値９０μｍ以下に形成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態を示す電子管用陰極の
断面図である。

【図２】 カラーブラウン管用電子銃の概略構成を示す
断面図である。

【図３】 ブラウン管全体の概略構成を示す断面図であ
る。

【図４】 実際に測定されたカットオフ電圧値を示す図
である。

【図５】 電子放射物質層の断面を拡大して示す図であ
る。

【図６】 従来のブラウン管用陰極を示す断面図であ
る。

【図７】 従来の陰極でのカットオフ電圧のばらつきを
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 基体、 ２ 電子放射物質層、 ３ 陰極スリー
ブ、 ４ ヒータ、 １０ 陰極、 １１ アルカリ土
類金属酸化物、 １２ アルカリ土類金属炭酸塩、 ２
１ 制御電極、 ２２ 加速電極、 ２３ 集束電極、
２４ 高圧電極、 ３０ 電子銃、 ４０ 表示用パ
ネル、 ４１ ブラウン管管体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 利一 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 吉田 直久 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） 5C012 AA02 BE01 5C027 CC01 CC02 CC03 CC04 5C031 DD09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微量の還元剤を含有した金属基体と、ア
   ルカリ土類金属のうち少なくとも一種の金属炭酸塩を含
   む電子放射物質層とを備え、電子管内に組み込まれた後
   に加熱処理される電子管用陰極において、 前記電子放射物質層が５０〜９０μｍの範囲の厚さで、
   前記金属基体上に被着されていることを特徴とする電子
   管用陰極。
2. 【請求項２】 微量の還元剤を含有した金属基体上に、
   アルカリ土類金属のうち少なくとも一種の金属炭酸塩を
   含む電子放射物質層を被着した陰極を有する電子銃の製
   造方法において、 前記陰極に被着された電子放射物質層の厚さを測定する
   工程と、 前記厚さが基準値以下のものを選別する工程と、 選別された陰極を電子銃に組み込む工程とを含むことを
   特微とする電子銃の製造方法。
3. 【請求項３】 前記基準値を９０μｍに設定したことを
   特微とする請求項２に記載の電子銃の製造方法。
4. 【請求項４】 前記電子放射物質層の被着に際して、そ
   の厚さの目標値を８０μｍに設定したことを特微とする
   請求項２、又は３のいずれかに記載の電子銃の製造方
   法。