JP2003123620A - 直熱型酸化物陰極及びそれを用いた蛍光表示管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】直熱型酸化物陰極及び該直熱型酸化物陰極を使
用した蛍光表示管の消費電力を低減する。 【解決手段】 平均粒子系０．１μｍ〜２．０μｍのア
ルカリ土類酸化物を０．５μｍ〜４．０μｍと薄く金属
芯線表面に被着した、フィラメント状カソードとするこ
とで、フィラメント状カソードの消費電力を低減する。
更に該フィラメント状カソードを蛍光表示管に実装し
て、該蛍光表示管の消費電力を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、蛍光表示管及び蛍
光表示管の原理を応用した大画面表示用の光源ユニッ
ト、プリンター用光源、バックライト等の自発光デバイ
ス等に使用される直熱形酸化物陰極、特にエミッション
特性に優れ、且つ、消費電力の少ない直熱形酸化物陰極
及び該直熱形酸化物陰極を用いた蛍光表示管に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２２は蛍光表示管１の全体斜視図、図
２３は図２２に示す蛍光表示管の断面図である。蛍光表
示管１は、絶縁性ガラス基板２とフロントガラス３と枠
状のスペーサガラス３１とで構成される真空容器の中
に、絶縁性基板上面の配線層２０の上面に積層された絶
縁層２１に設けられたスルホール２２中に導電材２３を
配設し、該導電材を介して前記絶縁層上面に積層された
アノード電極２４と、グリッド電極４、及び直熱形酸化
物陰極としてのフィラメント状カソード５が配設された
３極管構造である。また、熱電子を放出するフィラメン
ト状カソード５がフィラメントアンカーにより配設支持
され、アノード電極、グリッド電極、フィラメント状カ
ソードにリードピン６を介して外部から電気信号が与え
られる。

【０００３】 フィラメント状カソード５は、直径５〜
４１μｍと極めて細いタングステン、レニウムタングス
テン等の金属芯線５１の表面に、バリウム（Ｂａ）、ス
トロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）等の、アル
カリ土類金属の混合炭酸塩の粉末５２を、数μの厚さに
被着させて蛍光表示管の容器内に配設した後、容器内を
真空に排気しながらフィラメントを通電加熱して酸化物
に変化させた電子放出源を形成する直熱型酸化物陰極で
ある。

【０００４】 この様な、蛍光表示管１において、フィ
ラメント状カソード５から放出された電子は、グリッド
電極４で加速されアノード電極２４上に形成された蛍光
体層２５に射突する、このとき加速電子が蛍光体を励起
し、蛍光体が発光することになる。

【０００５】 蛍光体を効率よく発光させるために、フ
ィラメント状カソード５には、エミッション能力の向
上、および消費電力の低減などが要求される。

【０００６】 ここで、一般に酸化物陰極を加熱した場
合、単位時間に酸化物陰極表面から放出される熱電子流
（飽和電流）は、以下に示すリチャードソン・ダッシュ
マンの式で表される。

【０００７】

【化1】 ここで、Ｉｓ：飽和電流（その物体からその温度で取り
出すことの出来る最大電流（Ａ）Ｓ：陰極の熱電子放出
面積（ｃｍ^２） Ａ：熱電子の放出定数（Ａ／ｃｍ^２ｋ^２） Ｔ：陰極の温度（Ｋ） ｅ：電子の電荷 φ：仕事関数（ｅＶ） ｋ：ボルツマン定数

【０００８】 この式から明らかなように、飽和電流密
度Ｉｓを大きくするためには、陰極温度が高いこと、
熱電子放出面積が大きいこと、仕事関数が小さいこ
と、の３条件が必要である。

【０００９】 ここで、仕事関数φは電子放出物質の材
料及び製造方法により決定される固有の値で、（Ｂａ，
Ｓｒ，Ｃａ）Ｏの三元酸化物の場合凡そ０.９ｅＶで各
蛍光表示管について一定と仮定した場合、三元酸化物を
用いる酸化物陰極の場合、陰極の熱電子放出面積Ｓを増
加させ、また陰極の温度Ｔを上げることにより、エミッ
ション能力を向上できることがわかる。一方、熱電子
放出面積Ｓは、酸化物の被着量すなわち被着厚みを厚く
することにより増加させることが出来るが、酸化物の
被覆量を増大させることにより同時に酸化物陰極表面か
らの輻射熱が増大するため、上記したエミション能力に
影響を与える温度が低下する虞がある。

【００１０】 以上のことを考慮して、電子放出面積は
三元酸化物が被着されたフィラメント状カソードの三元
酸化物表面の面積であるものとして、バリウム、ストロ
ンチウム、カルシウムからなる三元酸化物の厚みを６．
５〜７.５μｍの範囲が一定の消費電力でエミッション
能力に優れたバランスの良い状態になることが開示され
ている。（例えば、特開平９―１４８０６６号）

【００１１】 一方、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウ
ム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）等の、アルカリ土類金
属の硝酸塩の水溶液に、炭酸アンモニウム水溶液を高速
回転で攪拌反応させつつアルカリ土類金属の炭酸塩の微
粒子を作る工程と、前記アルカリ金属の炭酸塩と結合剤
と有機溶剤とを混合分散させて電着液を形成し、この電
着液を使用して、前記炭酸塩を表面に電着したタングス
テン（Ｗ）芯線からなるフィラメント状カソードを容器
内に配設して容器内を真空排気しながらアルカリ土類金
属からなる三元炭酸塩を加熱分解させることにより粒子
径を小さくした純粋でエミッション特性のよい酸化物陰
極の製造方法が開示されている。（例えば、特開昭６０
−６３４８４号）

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本願発明の課題は、近
年の省エネルギーに対する要望から、蛍光表示管に対す
る低消費電力化の要望に対応するために、蛍光表示管の
消費電力の５０〜７０％を占めるフィラメント状カソー
ドの消費電力を低減すること。及び、該フィラメント状
カソードを使用した蛍光表示管の消費電力を低減するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、本願発明者ら
は、蛍光表示管の低消費電力化の対策を鋭意検討した結
果、微細な三元炭酸塩粒子を金属芯線表面に均一に付着
させることにより得られるフィラメント状カソードが消
費電力を低減させることが出来ることを見出した。更
に、蛍光表示管の消費電力の５０〜７０％を占めるフィ
ラメントカソードの消費電力を低減するために、本願発
明のフィラメント状カソードを使用することにより、蛍
光表示管の消費電力を低減させることが出来ることを見
出した。請求項１の発明は、金属芯線の表面に電子放出
物質層の層みの平均が０.５μｍ〜４．０μｍ被着され
た直熱型酸化物陰極であることを特徴とする。

【００１４】請求項２の発明は、金属芯線の表面に平均
粒径０.１μｍ〜２．０μｍの粒子からなる電子放出物
質の固溶体が被着された直熱型酸化物陰極から構成され
ることを特徴とする。

【００１５】請求項３の発明は、金属芯線の表面に電子
放出物質が被着された直熱型酸化物陰極において、前記
電子放出物質が少なくとも平均粒径０.１μｍ〜２．０
μｍの粒子からなる固溶体から構成され、前記電子放出
物質層の厚みの平均が０.５〜４．０μｍであることを
特徴とする。

【００１６】請求項４の発明は、金属芯線の表面に電子
放出物質が被着された直熱型酸化物陰極において、平均
粒径が０.１μｍ〜２．０μｍである炭酸塩粒子使用し
て、前記電子放出物質である酸化物結晶粒子が形成され
たことを特徴とする。

【００１７】請求項５の発明は前記金属芯線が、タング
ステン芯線またはレニウムタングステン芯線であること
を特徴とする。

【００１８】請求項６の発明は、電子放出物質が少なく
とも、バリウム、ストロンチウム及びカルシウムからな
る三元酸化物であることを特徴とする。

【００１９】請求項７の発明は前記電子放出物質が少な
くとも、バリウム、ストロンチウム及びカルシウムの重
量比が、Ｃａ：Ｓｒ：Ｂａ＝（５〜２５）：（２６〜６
０）：（３０〜６０）からなる三元酸化物であることを
特徴とする

【００２０】請求項８の発明は、本願発明の直熱型酸化
物陰極を熱電子源として用いる蛍光表示管であることを
特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】フィラメントは、直径５〜４１μ
ｍのタングステン芯線上に、アルカリ土類金属の炭酸塩
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＣＯ_３を、アクリル系有機バイン
ダーとともに電着塗布する。該炭酸塩（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃ
ａ）ＣＯ_３は、よく精製されたＢａ（ＮＯ_３）_２，Ｓｒ
（ＮＯ_３）_２およびＣａ（ＮＯ_３）_２，の混合溶液にＮ
ａ_２ＣＯ_３あるいは（ＮＨ_４）_２ＣＯ_３の溶液を加える
と、例えば、

【化2】 の反応により、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＣＯ_３の白色沈殿
を生じる。この沈殿を温湯で十分洗浄して炭酸塩を得
る。該炭酸塩は、蛍光表示管実装の際の排気工程終了段
階で真空中約１０００℃に通電加熱することで、有機バ
インダーの分解気化とともに、

【化3】 の反応により、酸化物に熱分解される。この際、一部の
ＢａＯは基体の金属であるタングステン芯線により還元
されて、

【化4】 の反応が生じて遊離Ｂａが生成され、これが電子放出源
となる。

【００２２】 金属芯線とＢａＯの界面で上記（化４）
の反応が起こることによりＢａＯが還元されて遊離Ｂａ
が生成される。本願発明者等は、該Ｂａが電子放出源に
なることから、三元炭酸塩を、タングステン細線の表面
に緻密に被着にすることで、電子放出能力は被覆量が少
なく場合でも、十分な電子放出が得られ、さらに、三元
炭酸塩の厚さにより生ずるフィラメント状カソードの無
効な消費電力を低減することが出来るものと推慮した。

【００２３】 そこで、本願発明者等は、三元炭酸塩を
金属芯線に緻密に付着させることにより、三元炭酸塩コ
ート量を少なくしても、上述した十分なエミション能力
が得られ、且つ、酸化物の被覆量の増大による酸化物陰
極表面からの輻射熱を減少させることで消費電力を低減
できるフィラメント状カソードを作成できるものと推慮
して以下に示す確認を行った。

【００２４】 本願発明者等は、前記フィラメント状カ
ソードに使用する三元炭酸塩として、３．０μｍ粒子
（Ｄ９０＝８．２２、Ｄ５０＝３．００、Ｄ１０＝１．
１５）、２．０μｍ粒子（Ｄ９０＝５．６２、Ｄ５０＝
２．００、Ｄ１０＝０．２０）、０．５μｍ粒子（Ｄ９
０＝２．３２、Ｄ５０＝０．５０、Ｄ１０＝０．０４）
の（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）と、アクリル系樹脂の結合剤
と、ケトン系及びアルコール系溶剤を混合し電着液を作
成する。ここで、３．０μｍ粒子（Ｄ９０＝８．２２、
Ｄ５０＝３．００、Ｄ１０＝１．１５）は、粒子径１．
１５μｍ迄の粒子数が全体の１０％、粒子径３．００μ
ｍ迄の粒子数が全体の５０％数粒子径８．２２μｍ迄の
粒子数が全体の９０％、平均粒径３．００μｍを示し、
（３．０μｍ粒子の粒度分布を図３に示す。） ２．０μｍ粒子（Ｄ９０＝５．６２、Ｄ５０＝２．０
０、Ｄ１０＝０．２０）は、粒子径０．２μｍ迄の粒子
数が全体の１０％、粒子径２．０μｍ迄の粒子数が全体
の５０％、粒子径５．６２μｍ迄の粒子数が全体の９０
％、平均粒径２．０μｍを示し、（２．０μｍ粒子の粒
度分布を図４に示す。） ０．５μｍ粒子（Ｄ９０＝２．３２、Ｄ５０＝０．５
０、Ｄ１０＝０．０４）は粒子径０．０４μｍ迄の粒子
数が全体の１０％、粒子径０．５０μｍ迄の粒子数が全
体の５０％、粒子径２．３２μｍ迄の粒子数が全体の９
０％、平均粒径０．５μｍを示す（０．５μｍ粒子の粒
度分布を図５に示す。）。前記３．０μｍ粒子、２．０
μｍ粒子、０．５μｍ粒子を使用した電解液を用いて直
径２４．５μｍのタングステン芯線に電気泳導法によ
り、三元炭酸塩を１、２、３、４、５、６、７、８μｍ
の厚さに被覆したフィラメント状カソードを作成した。
該フィラメント状カソードを蛍光表示管内に配設して、
真空排気しながら約１０００℃に通電加熱して炭酸塩を
分解し直熱型酸化物陰極を装着した蛍光表示管を作成し
た。

【００２５】次に本発明の実施例を挙げさらに具体的に
説明する。 （炭酸塩の製造工程）炭酸塩の製造工程は、原料のＣａ
（ＮＯ_３）_２・４Ｈ_２ＯとＳｒ（ＮＯ_３）_２とＢａ（Ｎ
Ｏ_３）_２をＣａＣＯ_３、ＳｒＣＯ_３、ＢａＣＯ_３に変化
させたときに、重量比で、ＣａＣＯ_３：ＳｒＣＯ_３：Ｂ
ａＣＯ_３＝（５〜２５）：（２５〜６０）：（３０〜６
０）の割合になるように秤量する。その硝酸塩を水に攪
拌溶解させた後、濾過して固形物を取り除き水溶液だけ
にする。またもう一方の原料の（ＮＨ_４）２ＣＯ_３・Ｈ
_２Ｏも水に攪拌溶解させた後、濾過して水溶液にする。
アルカリ土類金属の硝酸水溶液と炭酸アンモニウム水溶
液を毎分１０００回以上の高速回転で攪拌混合させなが
ら反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩（三元炭酸塩）
が形成される。このような高速回転で反応させること
で、結晶の成長が阻害されて結晶の小さいものが出来
る。この三元炭酸塩を洗浄、脱水、乾燥することにより
純度の高い三元炭酸塩の微粒子が形成される。

【００２６】（結合剤製造工程）結合剤は三元炭酸塩の
電着後の三元炭酸塩の付着強度を高める作用をするので
ある。この結合剤は、アクリル樹脂やセルロースエステ
ルが用いられている。この実施例では、アクリル樹脂を
用い、その例としてアクリペットＶＨ（三菱レーヨン
製）とアクリペットＶＨＫ（三菱レーヨン製）を混合乾
燥した後アセトンに溶解して結合剤とした。

【００２７】（電着液の製造工程）前記炭酸塩と結合剤
とアセトンとイソプロピルアルコールを混合して濃縮液
を作り保存する。使用するときはこの濃縮液に結合剤と
アセトンとメチルイソプロピルケトンとイソプロピルア
ルコール等の溶剤を加えて混合して電着液を作成する。
このようにして作った電着液の比重を０.８〜０．９に
なるように各電着液成分を混合する。

【００２８】（電着工程）前記電着液７１を第２図に示
す電着槽７０にいれて、この電着液７１に直流電圧の
（＋）を印加し、さらにタングステン細線５１に（−）
を印加して、連続的に電着液７１を通過させて電気泳動
法の原理により、タングステン芯線５１の表面に三元炭
酸塩粒子５２と結合剤を電着させることができるのであ
る。８はヒーターであり、９はスプールである。また電
着槽７０中の電着液７１は、電着液をポンプで循環させ
ることにより分散させタングステン芯線５１に均一に電
着される。

【００２９】（実装工程）三元炭酸塩５２と結合剤を電
着させたタングステン芯線５１は、陰極として蛍光表示
管のフィラメントアンカーとフィラメントサポートに固
着することにより張架・配設される。その後容器内を真
空に排気する。この排気工程の最終段階で排気しながら
前記陰極に陰極電圧を印加してタングステン細線を加熱
する。その結果、タングステン芯線の表面に被着された
三元炭酸塩が加熱分解し、（化３）で示す反応により酸
化物と炭酸ガスが生成され炭酸ガスは排気され、Ｂａ，
Ｓｒ，Ｃａの酸化物がタングステン細線の表面に被着さ
せるのである。また結合剤は熱分解によりＣＯ_２となり
排気されてしまう。

【００３０】（評価）前記３．０μｍ粒子、２．０μｍ
粒子、０．５μｍ粒子、各々についての三元炭酸塩を使
用した前記電着液を用いてのタングステン芯線に電気泳
動法により、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８
μｍの厚さに被着したフィラメント状カソードを作成し
た。尚、該３．０μｍ粒子中には、１．１５μｍ迄の粒
子が全体の１０パーセントを占めていることから電子放
出物質層の厚みは１．１５μｍ迄可能であり、該２．０
μｍ粒子中には、０．２μｍ迄の粒子が全体の１０パー
セントを占めていることから電子放出物質層の厚みは
０．２μｍ迄可能であり、該０．５μｍ粒子中には、
０．０４μｍ迄の粒子が全体の１０パーセントを占めて
いることから電子放出物質層の厚みは０．０４μｍ迄可
能であった。該フィラメント状カソードを配設した蛍光
表示管を製造して、以下の評価を行った。フィラメント
状カソード以外は全て同一条件である。蛍光体層に使用
する蛍光体は低速電子線用蛍光体ＺｎＯ：Ｚｎであり、
パターンは直径４.０ｍｍの丸型パターンを複数個配設
したものを用いた。

【００３１】（フィラメントカソードの消費電力の測
定）平均粒径が０．５μｍ粒子の炭酸塩微粒子からなる
フィラメント状カソードの表面温度を６４５℃で一定に
なるようにフィラメントの両端に電圧を印加したとき
に、フィラメントに流れる電流値を測定して、フィラメ
ント消費電力と炭酸塩膜厚の関係を求めた結果を図６に
示す。図６から、タングステン細線に被覆される三元炭
酸塩の膜厚に略比例して消費電力も大きくなる。従っ
て、炭酸塩の被着膜厚は薄いほど消費電力を低減できる
ことが確認できた。前記３．０μｍ粒子の三元炭酸塩を
使用した前記電着液を用いてのタングステン芯線に電気
泳動法により、０．５、１、２、３、４、５、６、７、
８μｍの厚さに被着したフィラメント状カソードを作成
したが、１．１５μｍ迄は被着出来たが、３μｍ以下に
なると均一に被着出来なかった。フィラメント状カソー
ドの表面温度を６４５℃で一定になるようにフィラメン
トの両端に電圧を印加したときに、フィラメントに流れ
る電流値を測定して、フィラメント消費電力を求めた結
果は、３μｍ迄は前記０．５μｍ粒子のフィラメント状
カソードを使用した蛍光表示管のフィラメント消費電力
を示すグラフである図６と同様であった。前記２．０μ
ｍ粒子の三元炭酸塩を使用した前記電着液を用いてのタ
ングステン芯線に電気泳動法により、０．５、１、２、
３、４、５、６、７、８μｍの厚さに被着したフィラメ
ント状カソードを作成したが、２μｍ以下になると均一
に被着で着なかった。フィラメント状カソードの表面温
度を６４５℃で一定になるようにフィラメントの両端に
電圧を印加したときに、フィラメントに流れる電流値を
測定して、フィラメント消費電力を求めた結果は、２μ
ｍ迄は前記０．５μｍ粒子のフィラメント状カソードを
使用した蛍光表示管のフィラメント消費電力を示すグラ
フである図６と同様であった。

【００３２】（フィラメント飽和電流の測定）次に、同
じサンプルについて、フィラメント状カソードの表面温
度を３７７℃一定になるようにして、フィラメント電流
を一定に保ってグリッド及びアノード電圧をＤＣ１００
Ｖ、パルス幅１００μＳ、Ｄｕ＝１／３００としたとき
のフィラメント飽和電流を測定した結果を図７に示す。
図７から三元酸化物粒子が３．０μｍ粒子（Ａ）のとき
のフィラメント飽和電流は、三元酸化物膜厚が４μｍで
膜厚６.５〜７.５μｍのフィラメント飽和電流に対して
約８５％以下になり、膜厚が３μｍで７７％以下にな
り、膜厚が２μｍで５０％以下になってしまうことから
膜厚が４.０μｍ以下では実用化できないこととなる。
一方、炭酸塩微粒子が２．０μｍ粒子（Ｂ）のときのフ
ィラメント飽和電流は、三元酸化物膜厚層が層厚の平均
で３μｍの場合で層厚の平均が６.５〜７.５μｍのフィ
ラメント飽和電流に対して約１００％あり、膜厚が２μ
ｍで７７％以下となってしまうことから、層厚の平均が
２μｍ以下では実用化は難しいが、層厚の平均が３μｍ
以上では実用化できることとなる。炭酸塩微粒子が０．
５μｍ粒子（Ｃ）のときのフィラメント飽和電流は、三
元酸化物膜厚が４μｍで膜厚６.５〜７.５μｍのフィラ
メント飽和電流に対して約１００％あり、膜厚が２μｍ
で１００％であり、膜厚が１μｍで９２％であるが、飽
和電流残存率特性を示す図９から膜厚が１.０μｍ迄従
来の蛍光表示管以上のフィラメント飽和電流残存率特性
が期待できる。以上から、炭酸塩微粒子が小さいほど緻
密にタングステン芯線に炭酸塩微粒子を付着できフィラ
メント飽和電流も十分確保できる。したがって、三元酸
化物の塗布厚を薄くできることが確認できる。

【００３３】平均粒径０．５μｍ、平均粒径２．０μ
ｍ、平均粒径３．０μｍ、炭酸塩をそれぞれ、炭酸塩層
の厚みを０．５μｍ、１．０μｍ、２．０μｍ、３．０
μｍ、４．０μｍに被着したフィラメント状カソードを
実装した蛍光表示管について、フィラメント状カソード
の表面温度を３７７℃一定になるようにして、フィラメ
ント電流を一定に保ってグリッド及びアノード電圧をＤ
Ｃ１００Ｖ、パルス幅１００μＳ、Ｄｕ＝１／３００と
したときのフィラメント飽和電流を測定し、炭酸塩層の
厚みを８．０μｍに被着したフィラメント状カソードを
実装した蛍光表示管と比較したグラフを図８に示す。以
上から、炭酸塩微粒子の平均粒刑が小さいほど緻密にタ
ングステン芯線に炭酸塩微粒子を付着でき、フィラメン
ト飽和電流も十分確保でき、蛍光表示管の寿命は初期輝
度に対する輝度の残存率により決まるが、前記蛍光表示
管のフィラメント状カソードの飽和電流残存率に大きく
依存していることから、従来以上の寿命が期待できる従
って、三元酸化物の塗布厚を薄くでき、平均粒径３．０
μｍを超えると炭酸塩層は薄く出来ないことが確認でき
る。

【００３４】 （飽和電流残存率の測定）更に、同じサ
ンプルについて、フィラメント状カソードの表面温度を
６４５℃で一定になるようにフィラメントの両端に電圧
を印加して、蛍光体層に使用する蛍光体は低速電子専用
蛍光体ＺｎＯ：Ｚｎであり、パターンは直径４.０ｍｍ
の丸型パターンを１０００（ｃｄ/ｍ^２）で発光させる
条件で１０００時間点燈し続けたときの飽和電流残存率
の変化を図９に示す。従来のフィラメント状カソード
（使用粒子３．０μｍ粒子を８μｍ被着）を使用した蛍
光表示管を１０００時間点燈し続けた場合の初期飽和電
流に対する時間毎の飽和電流の比率を示したグラフ
（Ａ）、本願発明のフィラメント状カソード（使用粒子
２．０μｍ粒子を３μｍ被着）を使用した蛍光表示管を
１０００時間点燈し続けた場合の初期飽和電流に対する
時間毎の飽和電流の比率を示したグラフ（Ｂ）、本願発
明のフィラメント状カソード（使用粒子０．５μｍ粒子
を１μｍ被着）を使用した蛍光表示管を１０００時間点
燈し続けた場合の初期飽和電流に対する時間毎の飽和電
流の比率を示したグラフ（Ｃ）、これらのグラフから、
フィラメント状カソードの被着する電子放出物質は、本
願発明のように緻密に被着さえしていれば層厚は薄い程
飽和電流残存率は良いことを示している。蛍光表示管の
寿命は初期輝度に対する輝度の残存率により決まり、前
記蛍光表示管のフィラメント状カソードの飽和電流残存
率も一員である。従って、従来以上の寿命が期待でき
る。

【００３５】 （電子顕微鏡写真：０．５μｍ粒子）本
願発明のフィラメント状カソードにおける、三元炭酸塩
のタングステン芯線表面の被着状態を電子顕微鏡により
観察した。０．５μｍ粒子の電子放出物質層を２４．５
μｍのタングステン芯線に平均層厚２．５μｍ被着した
１０００倍の電子顕微鏡写真であるＳＥＭ像の図面代用
写真を図１０に示し、０．５μｍ粒子の電子放出物質層
を２４．５μｍのタングステン芯線に平均層厚２．５μ
ｍ被着した３０００倍の電子顕微鏡写真であるＳＥＭ像
の図面代用写真を図１２に示す。これから電子放出物質
が均一に被着されていることがわかる。前記の状態の概
念図を図１８に示す。微細な三元炭酸塩をタングステン
芯線に被着することにより接触面積が大きくなり効率的
に電子が放出されることが推慮出来る。図１８は単層状
態を示しているが、三元炭酸塩が積層されることにより
更に効率的に電子が放出されることが推慮出来る。

【００３６】 （電子顕微鏡写真：０．５μｍ粒子）
０．５μｍ粒子の電子放出物質層を２４．５μｍのタン
グステン芯線に平均層厚４．０μｍ被着した１０００倍
の電子顕微鏡写真であるＳＥＭ像の図面代用写真を図１
２に、０．５μｍ粒子の電子放出物質層を２４．５μｍ
のタングステン細線に平均層厚４．０μｍ被着した３０
００倍の電子顕微鏡写真であるＳＥＭ像の図面代用写真
を図１３示す。これから電子放出物質が均一に被着され
ていることがわかる。前記の状態の概念図は記載してい
ないが、図１８に示す微細な三元炭酸塩をタングステン
芯線に被着することにより接触面積が大きくなり効率的
に電子が放出されることがすい慮出来る。

【００３７】 （電子顕微鏡写真：２．０μｍ粒子）
２．０μｍ粒子の電子放出物質層を２４．５μｍのタン
グステン芯線に平均層厚４μｍ被着した１０００倍の電
子顕微鏡写真であるＳＥＭ像の図面代用写真を図１４
に、２．０μｍ粒子の電子放出物質層を２４．５μｍの
タングステン芯線に平均層厚４μｍ被着した３０００倍
の電子顕微鏡写真であるＳＥＭ像の図面代用写真を図１
５に示す。１０００倍の電子顕微鏡写真であるＳＥＭ像
の図面代用写真では、電子放出物質の被着状態は凹凸が
目立つが、３０００倍の電子顕微鏡写真であるＳＥＭ像
の図面代用写真から凸部は大きい粒子であり、凹部にも
微細な電子放出物質が被着していることがわかる。前記
の状態の概念図を図１９に示す。０．５μｍ粒子を示す
図１８に比べて、三元炭酸塩は粗くなるが、タングステ
ン芯線に被着することにより接触面積が大きくなり効率
的に電子が放出されることが推慮出来る。

【００３８】 （電子顕微鏡写真：３．０μｍ粒子）従
来の３．０μｍ粒子の電子放出物質層を２４．５μｍの
タングステン芯線に平均層厚８μｍ被着した１０００倍
の電子顕微鏡写真であるＳＥＭ像の図面代用写真を図１
６に、３．０μｍ粒子の電子放出物質層を２４．５μｍ
のタングステン芯線に平均層厚８μｍ被着した３０００
倍の電子顕微鏡写真であるＳＥＭ像の図面代用写真を図
１７に示す。概念図２０に示すように３．０μｍ粒子を
単層に被着したときは三元炭酸塩とタングステン芯線の
接触面積が小さくなるが、概念図２１に示すよう３．０
μｍ三元炭酸塩であっても複数層積層することによっ
て、均一に被着されていることがわかる。

【００３９】以上から、三元炭酸塩の平均粒径が小さい
ほど均一にタングステン芯線に被着でき消費電力の少な
いフィラメント状カソードが得られる。更に、当該フィ
ラメント状カソードを使用した蛍光表示管の消費電力も
低減できることがわかる。

【００４０】

【発明の効果】従来の炭酸塩コート径６.５〜７.５μｍ
と比較した場合、電子放出物質層の層厚が３μｍで従来
比７０％、２μｍで従来比６０％、１μｍで従来比５０
％のとなるようにカソード消費電力を低減することが出
来る。上記の様に、当該フィラメント状カソードを使用
した蛍光表示管の消費電力を低減できたことは、最近の
省エネルギー化の動向に沿った効果は大きなものがあ
る。

【００４１】更に、炭酸塩コート径を小さくすることに
よる副次的効果として炭酸塩分解時の発生ガス（ＣＯ２
等）を少なく出来るために、蛍光表示管内の真空度を高
く出来信頼性の向上にも大いに貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフィラメント状カソードを実装した蛍
光表示管の拡大側断面図。

【図２】本発明のフィラメント状カソードを製造するた
めの電着装置略図。

【図３】従来の３．０μｍ粒子炭酸塩の粒度分布を示す
グラフ。

【図４】本発明に使用した２.０μｍ粒子炭酸塩の粒度
分布を示すグラフ。

【図５】本発明に使用した０．５μｍ粒子炭酸塩の粒度
分布を示すグラフ。

【図６】本発明のフィラメント状カソードを使用した蛍
光表示管のフィラメント消費電力を示すグラフ。

【図７】本発明のフィラメント状カソードを使用した蛍
光表示管のフィラメント飽和電流を示すグラフ。

【図８】本発明のフィラメント状カソードを使用した蛍
光表示管の飽和電流残存率を示すグラフ。

【図９】本発明のフィラメント状カソードを使用した蛍
光表示管の飽和電流残存率を示すグラフ。

【図１０】本発明の０．５μｍ粒子を２．５μｍ塗布し
たフィラメント状カソードの１０００倍拡大図面代用写
真。

【図１１】本発明の０．５μｍ粒子を２．５μｍ塗布し
たフィラメント状カソードの３０００倍拡大図面代用写
真。

【図１２】本発明の２．０μｍ粒子を４μｍ塗布したフ
ィラメント状カソードの１０００倍拡大図面代用写真。

【図１３】本発明の２．０μｍ粒子を４μｍ塗布したフ
ィラメント状カソードの３０００倍拡大図面代用写真。

【図１４】３.０μｍ粒子を４μｍ塗布したフィラメン
ト状カソードの１０００倍拡大図面代用写真。

【図１５】３.０μｍ粒子を６．５μｍ塗布したフィラ
メント状カソードの３０００倍拡大図面代用写真。

【図１６】３.０μｍ粒子を６．５μｍ塗布したフィラ
メント状カソードの１０００倍拡大図面代用写真。

【図１７】３.０μｍ粒子を６．５μｍ塗布したフィラ
メント状カソードの３０００倍拡大図面代用写真。

【図１８】本発明の０．５μｍ炭酸塩を金属芯線表面に
単層に塗布した断面略図。

【図１９】本発明の２.０μｍ炭酸塩を金属芯線表面に
複数層に塗布した断面略図。

【図２０】３.０μｍ炭酸塩を金属芯線表面に単層に塗
布した断面略図。

【図２１】３.０μｍ炭酸塩を金属芯線表面に複数層に
塗布した断面略図。

【図２２】従来のフィラメント状カソードを実装した蛍
光表示管の側断面図。

【図２３】従来のフィラメント状カソードを実装した蛍
光表示管の拡大側断面図。

【符号の説明】

１、……蛍光表示管 ２、……絶縁性基板 ２０、………配線層 ２１………絶縁層 ２２、…
…スルホール ２３、…スルホール中の導電材 ２４、…アノード電
極 ２５、…蛍光体層 ３０、……フロントガラス ３１、……枠状のスペー
サガラス ４、 ……グリッド電極 ５、…フィラメント状カソー
ド ６、…リードピン ５１、……金属芯線 ５２……三元炭酸塩 ７０、……電着装置の電着槽 ７１、……電着装置の
電着液 ８、……電着装置のヒーター ９……電着装置のフィ
ラメント用スプール

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属芯線の表面に電子放出物質層が形成
   された直熱型酸化物陰極において、前記電子放出物質層
   の厚みが０.５μｍ〜４．０μｍであることを特徴とす
   る直熱型酸化物陰極。
2. 【請求項２】 金属芯線の表面に電子放出物質が被着さ
   れた直熱型酸化物陰極において、前記電子放出物質が少
   なくとも平均粒径０.１μｍ〜２．０μｍの酸化物結晶
   粒子からなる固溶体から構成されることを特徴とする直
   熱型酸化物陰極。
3. 【請求項３】 金属芯線の表面に電子放出物質が被着さ
   れた直熱型酸化物陰極において、前記電子放出物質が少
   なくとも平均粒径０.１μｍ〜２．０μｍの酸化物結晶
   粒子からなる固溶体から構成され、前記電子放出物質層
   の厚みの平均が０.５〜４．０μｍであることを特徴と
   する直熱型酸化物陰極。
4. 【請求項４】 金属芯線の表面に電子放出物質が被着さ
   れた直熱型酸化物陰極において、平均粒径が０.１μｍ
   〜２．０μｍである炭酸塩粒子使用して、前記電子放出
   物質である酸化物結晶粒子が形成されたことを特徴とす
   る直熱形酸化物陰極。
5. 【請求項５】 前記金属芯線が、タングステン芯線また
   はレニウムタングステン芯線であることを特徴とする、
   請求項１〜４に記載の直熱型酸化物陰極。
6. 【請求項６】 前記電子放出物質が少なくとも、バリウ
   ム、ストロンチウム及びカルシウムからなる三元酸化物
   であることを特徴とする、請求項１〜５に記載の直熱型
   酸化物陰極。
7. 【請求項７】 前記電子放出物質が少なくとも、バリウ
   ム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びカルシウム
   （Ｃａ）の重量比が、Ｃａ：Ｓｒ：Ｂａ＝（５〜２
   ５）：（２５〜６０）：（３０〜６０）からなる三元酸
   化物であることを特徴とする、請求項１〜６に記載の直
   熱型酸化物陰極。
8. 【請求項８】 前記請求項１〜７に記載の直熱型酸化物
   陰極を熱電子源として用いることを特徴とする蛍光表示
   管。