JPH01124926A - 酸化物陰極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、蛍光表示管及び蛍光表示管の原理を応用した
非発光素子のバックライト用光源、光プリンタ用光源超
大形表示装置の発光ユニット等の発光素子の電子源とな
る酸化物陰極に係わり、特にエミッション特性に優れ長
時−１初期の高μ度を維持できる長寿命の線状の酸化物
陰極に関するものである。

〔従来技術〕

一般に蛍光表示管の構造は、第１図の分解斜視図および
、第２図の断面図に示すように、絶縁性を有するガラス
基板上１に鵠や層等の導電物質による配線パターン２、
フリットガラスを主成分とする絶縁層３．黒鉛による陽
極導体４、蛍光体層５をスクリーン印刷法で積層形成し
て陽極基板Ａを構成している。この陽極基板Ａに対面し
て、−定間隙だけ離れた位置に設けたメツシュ状の制御
電極６、さらに一定間隙能れて、張設されたフィラメン
ト状の酸化物陰極８、リード端子７、フレーム９、陰極
支持体１１等からなる電極構造体Ｃと、前記陽極基板Ａ
の周縁に封着される箱形の容器部Ｂから構成゛されてい
るｓ９ａは容器部Ｂの内面に配設された静電遮蔽膜であ
る。

前記陽極基板Ａと容器部Ｂによって外囲器Ｈが構成され
、この外囲器Ｈ内の気体を排気管１０より排気し、高真
空になった状態で封止して、外囲器内を高真空に保持し
て蛍光表示管を構成していた。

次に、蛍光表示管の作用について説明する。前記酸化物
陰極８に陰極電圧を印加すると、酸化物陰極は加熱され
て電子を放出する。放出された電子は、制御電極６によ
り加速・制御されて陽極基板Ａ上の蛍光体層５に射突す
ることにより、蛍光体層５を励起発光させる。この蛍光
体層の発光を利用してセグメント表示やグラフィック表
示をしたり、また、各種光源として利用してきた。

このように蛍光表示管及び蛍光表示管の原理を応用した
発光素子にはすべて電子源として線状の酸化物陰極８が
使用されている。

ここで従来の酸化物陰極について、更に詳しく説明する
。一般に酸化物陰極は、電子放出物質を加熱させる為の
ヒータ部と、陰極電流を流す陰極基体と、加熱により電
子放出物質をコーテングした電子放出物質層と種類によ
っては絶縁層を有する構成になっている。なお、電子放
出物質層は。

アルカリ土類金属の酸化物から構成されているので酸化
物層とも称す。

また、前記酸化物陰極は、ヒータ部と電子放出物質層の
位置関係から、直熱形と傍熱形に分けられる。

直熱形の酸化物陰極は、高融点金属、例えばタングステ
ンの線状ヒータ部の表面に直接酸化物層をコーテングに
より形成した構造である。したがって、この直熱形の酸
化物陰極は、線状構造をとる場合が多く、構造が簡単で
あるので、その線径を細く形成することが可能であり、
フィラメント状のカソードとも称し、蛍光表示管及び蛍
光表示管の原理を利用した蛍光発光管には多く使用され
てきた。

一方傍熱形の酸化物陰極はヒータ部と陰極基板の間に絶
縁層を設け、陰極基板が電気的に独立している構造であ
り、ヒータ部にヒータ電位を、陰極基板には゛陰極電位
を別々に印加できる構造である。

この傍熱形の酸化物陰極は、筒状の金属基体の上面に電
子放出物質が被着され、筒内にヒータ部を設けたブラウ
ン管用の酸化物陰極と、線状ヒータ部の表面に絶縁層を
介して陰極基体を設け、この表面に電子放出物質を被着
させた。蛍光表示管用の線状の酸化物陰極に分けられる
。

本発明は、前述の直熱形及び傍熱形の酸化物陰極中で蛍
光表示管に利用できる線状酸化物陰極に適用できるもの
である。

直熱形の線状酸化物陰極の構造は、実開昭６０−５２７
５２号により公知であり、電気泳動の原理を応用した製
造方法も特開昭６０−６３８４８号により公知である。

また、傍熱形の線状酸化物陰極の構造は、実開昭５８−
１９３５４９号で公知のように、ヒータ部となるタング
ステン線の周囲にＡｌｌ、　Ｏ，による絶縁層を設け、
その絶縁層の表面に導電性金属により陰極基体を形成し
、さらに陰極基体の表面に電子放出物質をコーテングし
て酸化物層を形成した構造である。

さらに、特開昭６１−２６９８３２号で示されるように
、陰極基体が細いパイプ状であり、そのパイプ中に表面
を絶縁したヒータを通し、陰極基体の表面に電子放出物
質をコーテングした構造の線状酸化物陰極も公知である
。

いずれのタイプの線状酸化物陰極に於ても、電子放出物
質を基体上にコーテングにより形成した酸化物層は存在
しており、本発明はすべての線状酸化物陰極に適用でき
る酸化物層の改善に関するものである。

従来の酸化物層は、Ｂａ、　Ｓｒ、Ｃａ等のアルカリ土
類金属の三元炭酸塩（Ｂａ、Ｓｒ、　Ｃａ）Ｇｏ３を陰
極基体にコーテングした後、乾燥固着させて、蛍光表示
管の陰極支持体上に溶接固定し、排気後高真空状態で通
電加熱し、約１０００℃で三元炭酸塩を分解してアルカ
リ土類金属の酸化物固溶体を形成させる。

反応式は下記に示すとおりである。

（Ｂａ、　Ｓｒ、Ｃａ）Ｇｏ３→（Ｂａ、　Ｓｒ、　Ｃ
ａ）Ｏ＋ＣＯ。

また、同゛時に一部のＢａＯは、ヒータのタングステン
により還元されて、　ＢａＯ→Ｂａ＋１／２０２の反応
で遊離Ｂａが生成され、これが電子放出源となる。

さらにこのＢａＯの分解反応は、タングステンのヒータ
、に電圧を印加して酸化物固溶体から成る酸化物層を加
熱させることによってもおこることが知られている。

〔発明が解決しようする問題点〕

このように構成された従来の酸化物陰極は、蛍光表示管
用として各分野で利用されているが、近年、光プリンタ
用光源や野外用の超大形表示素子や車のインパネ用表示
素子等においては、高輝度化が望まれている。そのため
には陰極においても従来よりもよりエミッション効率が
高く、作動時間が経過してもエミッション効率が低下し
ない長寿命の酸化物陰極が要求されていた。

〔本発明の目的〕

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、よ
り熱電子放出能力（エミッション効率）が高く、長時間
点灯しても熱電子放出効率が低下しない長寿命の酸化物
陰極を得ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の目的を達成するため、本発明は、タングステンを
主成分とする線状の陰極基体の表面に電子放出物質層が
被覆された酸化物陰極において、前記電子放出物質層が
少なくともバリウムを含むアルカリ土類金属酸化物を主
成分とし、９．１〒２０重量％の希土類金属酸化物を混
合したこ、とを特１徴とするものである。

〔作　用〕

本発明においては、電子放出物質層（酸化物層）に、バ
リウムを含むアルカリ土類金属酸化物中に希土類金属酸
化物が０．１〜２０重量％混合させたので、この希土類
金属酸化物が、エミッション源である遊離バリウムの生
成を促進させる作用があり。

熱電子放出源の密度を高くさする。

〔実施例〕

従来より周知の方法で作成した。Ｂａ、　Ｓｒ、　Ｃａ
のアルカリ土類金属の三元炭酸塩（Ｂａ、　Ｓｒ、　Ｃ
ａ）Ｃｏ。

に対し、希土類金属酸化物として、酸化スカンジウム（
ＳＣ，０３）微粉末を混合して電気泳動の原理を応用し
た電着法でタングステン細線の表面に被着させて、直熱
形の酸化物陰極を形成した。

ＳＣ，Ｏ，微粉末の混合量は、０〜２５重量％中から数
点を選び、炭酸塩中に混合し、溶媒中に分散させて電着
液とした。

このように、ＳＣ，Ｏｓを三元炭酸塩（Ｂａ、　Ｓｒ、
　Ｃａ）ＣＯｌと共にタングステン細線に被着させた後
、乾燥固着して直熱形の線状陰極を形成した。

この線状陰極を蛍光表示管に実装してエミッション能力
を評価した０本発明の酸化物陰極を配設した蛍光表示管
を連続点灯したときの点灯時間とパルスエミッション値
の関係を第３図に示す、このパルスエミッション値は、
ＳＣ，Ｏ３の混合量を０％とした従来の酸化物陰極の初
期のパルスエミッション値を１００としたときの相対値
である。

ＳＣ，Ｏ，を５ｖｔ％と１０ｖｔ％を三元炭酸塩に混合
した酸化物陰極は、いずれも従来の混合してない陰極よ
りもパルスエミッション値が高い。特に初期値は。

従来の陰極が１００に対し１０ｖｔ％混合した陰極は１
２３であり、５ｗｔ％混合した陰極は１４０と大きい値
であった。５００時間点灯後のエミッション値は初期値
より１両方共低下しているが、従来例よりも大であり、
さらに点灯時間が経過してもほぼ５００時間の値を変え
ず安定している。

第４図は１本発明の酸化物愁極を実装した蛍光表示管を
連続点灯したときの、連続点灯時間と発光輝度の関係を
示すグラフである。蛍光体は、　ＺｎＯ：　Ｚｎ蛍光体
を使用した。輝度は従来のＳＣ，Ｏ，の混入していない
酸化物陰極を配設した蛍光表示管の初期輝度を１００と
したときの相対値である。

このグラフかられかるようにＳＣ，Ｏ３を１０ｖｔ％混
合した陰極は、従来例の輝度とほとんど同じであったが
、５ｗｔ％混合したものは、従来例より１０％位輝度が
向上していた。

次に、　ＳＣ，Ｏ３の混合方法の別の実施例を説明する
。　ＳＣａ　（ＮＯ３）２を三元炭酸塩を作る原料、す
なわちアルカリ土類金属の硝酸塩に所定割合で混合させ
、純水に溶解させる。この溶液に（ＮＨ４）ｉＣＯａを
加えてＢａ、　Ｓｒ、　Ｃａ、　Ｓｃの四元炭酸塩を形
成する。

この四元炭酸塩を電着法で陰極基体に被着させることに
より線状の酸化物陰極を作ることも可能である。この酸
化物陰極を蛍光表示管に配設し、排気工程で高真空にし
た状態で通電加熱させて四元炭酸塩を分解させて（＋３
ａ、５ｒ、Ｃａ、　５ｃ）Ｏで示す酸化物固溶体を形成
する。

なお、本実施例では直熱形の酸化物陰極の例を説明した
が、線状の傍熱形酸化物陰極にも適用できるものである
。また希土類金属酸化物として５Ｃ３０３以外にＹ、Ｏ
，ｅ　Ｃｏ、Ｏ，、Ｌａ、Ｏ，等も同様に混合すること
により同様の効果を奏するものであるン〔本発明の効果
〕 本発明は、タングステンを主成分とする線状の陰極基体
に被覆される電子放出物質中に０．１〜２０重量％の希
土類金属酸化物を含有させたので、従来の酸化物陰極よ
りもパルスエミッションが高く゛なり、熱電子放出能力
が高くなるという効果がある。

また、長時間点灯してもパルスエミッションが低下しな
いので長寿命の酸化物陰極が得られるという効果を有す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、−膜内な蛍光表示管の分解斜視図。 第２図は、同断面図、第３図は、本発明と従来例の実施
例における連続点灯時間とパルスエミッションの関係を
示すグラフ、第４図は、同実施例における連続点灯時間
と相対輝度の関係を示すグラフである。 ８・・・・・・酸化物陰極 特許出願人　　双葉電子工業株式会社 °く　　余　べ　Ｈ・・／　へ　へ　Ｉ’１１＞♀ 胃　戻　徽　麺

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）タングステンを主成分とする線状の陰極基体の表
   面に電子放出物質層が被覆された酸化物陰極において、
   前記電子放出物質層が少なくともバリウムを含むアルカ
   リ土類金属酸化物を主成分とし、０．１〜２０重量の希
   土類金属酸化物を混合したことを特徴とする酸化物陰極
   。
2. （２）前記希土類金属酸化物が酸化スカンジウムである
   特許請求の範囲第１項記載の酸化物陰極。