JPH0982212A - 酸化物陰極を備えた電子管 - Google Patents

酸化物陰極を備えた電子管

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JPH0982212A
JPH0982212A JP23873095A JP23873095A JPH0982212A JP H0982212 A JPH0982212 A JP H0982212A JP 23873095 A JP23873095 A JP 23873095A JP 23873095 A JP23873095 A JP 23873095A JP H0982212 A JPH0982212 A JP H0982212A
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oxide
electron
cathode
material layer
barium
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JP23873095A
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Tadanori Taguchi
貞憲 田口
Yukio Suzuki
行男 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い電流密度で、長期間にわたって安定した
電子放射特性が得られる電子放射物質層15を有し、し
かも、電子管毎に電子放射物質層15の電子放射特性に
バラツキのない酸化物陰極を備えた電子管を提供する。 【構成】 バリウム(Ba)を含んだアルカリ土類金属
酸化物からなる電子放射物質層15を陰極金属基体14
の表面に被着させた構成の酸化物陰極を備えた電子管に
おいて、電子放射物質層15は、電子放射表面側に、少
なくともインジウム(In)の酸化物もしくはガリウム
(Ga)の酸化物を含んだ金属酸化物薄膜層17を有し
ている。金属酸化物薄膜層17を設けたことにより、中
間生成物質の生成を抑制しながら、電子放射物質層15
内のバリウム(Ba)濃度が高められ、高い電流密度
で、長期間にわたって安定し、バラツキのない電子放射
特性を有する酸化物陰極を備えた電子管が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物陰極を備えた電
子管に係わり、特に、高精細カラー受像管や大型カラー
受像管または撮像管等のように、長期間にわたって安定
した高い電子放射動作特性を維持させる酸化物陰極を備
えた電子管に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、酸化物陰極を備えた電子管、とり
わけ、高精細カラー受像管や大型カラー受像管または撮
像管等の電子管においては、ニッケル(Ni)を主成分
とし、シリコン(Si)、マグネシウム(Mg)、ジル
コニウム(Zr)、タングステン(W)等の微量の還元
性金属を含んだ組成の陰極金属基体と、陰極金属基体の
表面に被着された電子放射物質層とからなる酸化物陰極
が用いられており、この場合、電子放射物質層は、バリ
ウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム
(Ca)の酸化物の微粉末、もしくは、少なくともバリ
ウム(Ba)の酸化物の微粉末を含んだアルカリ土類金
属酸化物からなっているものである。
【0003】ここで、図3は、前記既知の酸化物陰極の
構成の一例を示す断面図であって、例えば、特開昭58
−154130号等に開示されているものである。
【0004】図3において、31は円筒状金属スリー
ブ、32は帽状陰極金属基体、33は電子放射物質層、
34はヒーターである。
【0005】そして、円筒状金属スリーブ31は、高融
点金属であるニッケル−クロム(Ni−Cr)合金等か
らなり、帽状陰極金属基体32は、ニッケル(Ni)を
主成分とし、シリコン(Si)、マグネシウム(M
g)、ジルコニウム(Zr)、タングステン(W)等の
微量の還元性金属を含んだ組成のものからなり、電子放
射物質層33は、少なくともバリウム(Ba)の酸化物
の微粉末を含んだアルカリ土類金属酸化物からなってい
る。帽状陰極金属基体32は、円筒状金属スリーブ31
に一端に、開口を閉鎖するように嵌合溶接され、ヒータ
ー34は、円筒状金属スリーブ31の内部に内包され、
傍熱型ヒーターが構成される。帽状陰極金属基体32
は、頂部表面に電子放射物質層33が被着されている。
【0006】かかる構成の酸化物陰極は、ヒーター34
の通電により帽状陰極金属基体32を介して電子放射物
質層33を加熱すると、電子放射物質層33から電流を
導出することができるものである。
【0007】ところが、酸化物陰極を備えた電子管、と
りわけ、高精細カラー受像管や大型カラー受像管または
撮像管等の画像表示用電子管においては、表示画像の高
精細化が進むにしたがって、高い電流密度で、長期間、
安定した電子放射特性が維持できるような酸化物陰極が
要望されるようになった。そして、その要望を満たす酸
化物陰極として、電子放射物質層に酸化スカンジウム
(Sc23)の粉末を含有分散させた酸化物陰極が既に
開発されており、その一例として、特開昭61−271
732号、特開昭62−22347号等に開示のものが
ある。
【0008】このように、電子放射物質層に酸化スカン
ジウム(Sc23)の粉末を含有分散させた酸化物陰極
は、電子放射物質層内にある遊離バリウム(Ba)や酸
化バリウム(BaO)が酸化スカンジウム(Sc23
により拘束され、電子放射物質層内における遊離バリウ
ム(Ba)や酸化バリウム(BaO)の濃度が高まり、
良好な電子放射動作特性を維持させることができるよう
になる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前記特開昭58−15
4130号等に開示されている酸化物陰極は、陰極金属
基体32と電子放射物質層33との接合界面に、バリウ
ム(Ba)と、陰極金属基体32中に含まれている微量
の還元性金属、即ち、シリコン(Si)、マグネシウム
(Mg)、ジルコニウム(Zr)とが反応し、バリウム
シリケート(Ba2 SiO4 )、マグネシア(BaMg
2 )、バリウムジルコネート(BaZrO3 )等の中
間生成物質が形成され、酸化物陰極を高い電流密度で動
作させると、これらの中間生成物質の形成が加速される
ようになる。そして、これらの中間生成物質は、高抵抗
層を構成していて、この部分を流れる電流の妨げにな
る。このとき、かかる電流の流れの妨げに対抗して、電
子管内の他の電極に高い電圧を印加し、酸化物陰極から
大きな電流を導出させようとすれば、高抵抗層の部分に
大きなジュール熱が発生し、酸化物陰極の温度が上昇し
てより多くの中間生成物質が形成されるという悪循環を
起こすようになる。
【0010】このように、前記特開昭58−15413
0号等に開示されている酸化物陰極は、長期間にわた
り、高い電流密度で動作させることができないという問
題を有している。
【0011】また、前記特開昭61−271732号、
特開昭62−22347号等に開示されている酸化物陰
極は、電子放射物質層内にに酸化スカンジウム(Sc2
3)の粉末を含有分散させた場合、電子放射特性を安
定にするために行う活性化に極めて長時間を要すること
が判明し、しかも、アルカリ土類金属酸化物や酸化スカ
ンジウム(Sc23)の密度や形状の違いにより、アル
カリ土類金属酸化物からなる層内に、所定比率の酸化ス
カンジウム(Sc23)の粉末を一様に分散させること
が困難であることが判明した。
【0012】このように、前記特開昭61−27173
2号、特開昭62−22347号等に開示されている酸
化物陰極は、電子管毎に、電子放射特性にバラツキがあ
るという問題を有している。
【0013】本発明は、これらの問題点を解決するもの
で、その目的は、高い電流密度で、長期間にわたって安
定した電子放射特性が得られる電子放射物質層を有し、
しかも、電子管毎に電子放射物質層の電子放射特性にバ
ラツキのない酸化物陰極を備えた電子管を提供すること
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、本発明は、バリウム(Ba)を含んだアルカリ土類
金属酸化物からなる電子放射物質層を陰極金属基体の表
面に被着させた構成の酸化物陰極を備えた電子管におい
て、前記電子放射物質層は、電子放射表面側に、少なく
ともインジウム(In)の酸化物もしくはガリウム(G
a)の酸化物を含んだ金属酸化物薄膜層を有している手
段を備える。
【0015】
【作用】前記手段においては、電子放射物質層が、アル
カリ土類金属酸化物からなる層と、その層の表面に形成
された少なくともインジウム(In)の酸化物もしくは
ガリウム(Ga)の酸化物を含んだ金属酸化物薄膜層と
により構成されている。この場合、インジウム(In)
の酸化物もしくはガリウム(Ga)の酸化物を含んだ金
属酸化物薄膜層にあるインジウム(In)の酸化物やガ
リウム(Ga)の酸化物は、陰極金属基体と電子放射物
質層との接合界面に生成されたバリウム(Ba)と結合
し、電子放射物質層から外部に蒸発放出されるバリウム
(Ba)を減少させるので、結果的に、電子放射物質層
内のバリウム(Ba)総量が多くなり、遊離バリウム
(Ba)や酸化バリウム(BaO)の濃度を高く保持で
きるようになる。また、電子放射物質層内のバリウム
(Ba)濃度が高くなれば、新たなバリウム(Ba)の
生成が抑制されるので、陰極金属基体と電子放射物質層
との接合界面に生成されるバリウムシリケート(Ba2
SiO4 )、マグネシア(BaMgO2 )、バリウムジ
ルコネート(BaZrO3 )等の中間生成物質の生成も
抑制されるようになる。
【0016】このように、前記手段によれば、中間生成
物質の生成を抑制しながら、電子放射物質層内のバリウ
ム(Ba)濃度を高めることができるので、高い電流密
度で、長期間にわたって安定した電子放射特性が得られ
る酸化物陰極を備えた電子管を得ることができる。
【0017】また、前記手段によれば、アルカリ土類金
属酸化物からなる層の表面に、インジウム(In)の酸
化物もしくはガリウム(Ga)の酸化物を含んだ金属酸
化物薄膜層を形成するだけで、電子放射物質層内のバリ
ウム(Ba)濃度を高めたり、中間生成物質の生成を抑
制したりすることができるので、電子放射特性にバラツ
キのない酸化物陰極を備えた電子管を得ることができ
る。
【0018】
【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。
【0019】図1は、本発明に係わる電子放射物質層を
有する陰極を備えた電子管の一実施例の概略構成を示す
断面図であって、電子管としてカラー受像管である場合
の例を示すものである。
【0020】図1において、1はパネル部、2はファン
ネル部、3はネック部、4は螢光膜、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はピュリテ
イ調整用マグネット、9はセンタービームスタティック
コンバーゼンス調整用マグネット、10はサイドビーム
スタティックコンバーゼンス調整用マグネット、11は
電子銃、12は電子ビームである。
【0021】そして、カラー受像管を構成する管体は、
前側に設けられるパネル部1と、電子銃11を収納して
いる細長のネック部3と、パネル部1及びネック部3を
結合するホーン形のファンネル部2とからなっている。
パネル部1は、その内面に螢光膜4が被着形成され、こ
の螢光膜4に対向するようにシャドウマスク5が固定配
置される。パネル部1とファンネル部2の結合部分の内
側には磁気シールド6が配置され、ファンネル部2とネ
ック部3の結合部分の外側には偏向ヨーク7が配置され
る。ネック部3の外側に、ピュリテイ調整用マグネット
8、センタービームスタティックコンバーゼンス調整用
マグネット9、サイドビームスタティックコンバーゼン
ス調整用マグネット10が並設配置され、電子銃11か
ら投射された3本の電子ビーム(1本だけが図示されて
いる)12は、偏向ヨーク7の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にある多くの電子ビー
ム通過孔(図示なし)を通して螢光膜4における対応す
る色の画素に到達するように構成されている。
【0022】前記構成によるカラー受像管における動
作、即ち、画像表示動作は、既知のカラー受像管におけ
る画像表示動作と全く同じであるので、このカラー受像
管における画像表示動作は、その説明を省略する。
【0023】続いて、図2は、図1に図示のカラー受像
管の電子銃11に用いられる酸化物陰極の構成の一例を
示す断面図である。
【0024】図2において、13は円筒状陰極スリーブ
(陰極金属基体)、14はニッケル(Ni)を主成分と
し、シリコン(Si)やマグネシウム(Mg)等の微量
の還元性金属を含んだ組成の帽状陰極金属基体、15は
電子放射物質層、16はバリウム(Ba)を含んだバリ
ウム(Ba)を含んだストロンチウム(Sr)やカルシ
ウム(Ca)の酸化物の微粉末からなる組成のアルカリ
土類金属酸化物からなる層、17は酸化インジウム(I
23)からなる金属酸化物薄膜層、18はヒーターで
ある。
【0025】そして、帽状陰極金属基体14は円筒状陰
極スリーブ13の一端を封止するように嵌合され、円筒
状陰極スリーブ13にはヒーター18が内包され、傍熱
型の陰極を構成している。電子放射物質層15は、帽状
陰極金属基体14の頂部表面に被着形成されており、帽
状陰極金属基体14側に被着形成されるアルカリ土類金
属酸化物からなる層16と、層16の表面に被着形成さ
れる酸化インジウム(In23)からなる金属酸化物薄
膜層17とで構成されている。
【0026】本実施例の電子放射物質層15において、
酸化インジウム(In23)からなる金属酸化物薄膜層
17内にある酸化インジウム(In23)は、帽状陰極
金属基体14と電子放射物質層15との接合界面に生成
されたバリウム(Ba)と結合し、電子放射物質層15
から外部に蒸発放出されるバリウム(Ba)の量を減少
させ、その結果、電子放射物質層15内のバリウム(B
a)総量が多くなって、遊離バリウム(Ba)や酸化バ
リウム(BaO)の濃度を高く保持することができるよ
うになる。この場合、電子放射物質層15内のバリウム
(Ba)の濃度が高くなったことにより、電子放射物質
層15内における新たなバリウム(Ba)の生成が抑制
されるので、帽状陰極金属基体14と電子放射物質層1
5との接合界面に生成されるバリウムシリケート(Ba
2 SiO4 )、マグネシア(BaMgO2 )、バリウム
ジルコネート(BaZrO3 )等の中間生成物質の生成
も抑制される。
【0027】このように、本実施例の酸化物陰極は、中
間生成物質の生成を抑制しながら、電子放射物質層15
内のバリウム(Ba)濃度を高めることができるので、
高い電流密度で、長期間にわたって安定した電子放射特
性が得られるようになる。
【0028】ここにおいて、本実施例の酸化物陰極を備
えたカラー受像管は、概要、次のようにして製造され
る。
【0029】始めに、円筒状陰極スリーブ13の一端
に、帽状陰極金属基体14の開口部を嵌合し、その後、
円筒状陰極スリーブ13と帽状陰極金属基体14の嵌合
部分の少なくとも一部を溶接し、円筒状陰極スリーブ1
3の一端に帽状陰極金属基体14を嵌合固定する。
【0030】次に、炭酸バリウム(BaCO3 )、炭酸
ストロンチウム(SrCO3 )、炭酸カルシウム(Ca
CO3 )の3つの炭酸塩を混合してサスペンション(懸
濁液)を形成し、このサスペンション(懸濁液)をスプ
レー法によって帽状陰極金属基体14の頂部表面に塗布
し、厚さが約80μmのアルカリ土類金属酸化物からな
る層16を形成させる。
【0031】続いて、酸化インジウム(In23)をタ
ーゲットとするスパッタ蒸着法を用いて、層16の表面
に厚さが0.5乃至6000nmの酸化インジウム(I
23)からなる金属酸化物薄膜層17を形成させる。
【0032】その後、円筒状陰極スリーブ13の内部に
ヒーター18を収納し、酸化物陰極を形成させる。
【0033】こうして形成された酸化物陰極は、他の構
成部品とともに電子銃11に組込まれ、さらに、この電
子銃11が管体のネック部3内に挿入され、電子銃11
のステム部がネック部3の端部に封止されて、カラー受
像管が完成される。
【0034】この場合、酸化インジウム(In23)か
らなる金属酸化物薄膜層17の形成方法としては、物理
的気相成長法あるいは化学的気相成長法によって均一に
形成できれば足り、その他に、真空蒸着法やイオンプレ
ーティング法またはCVD法を用いるようにしてもよ
い。
【0035】図3は、本実施例の酸化物陰極と既知の酸
化物陰極における動作持続時間と電子放射能力との関係
を示す特性図であって、いずれも電流密度2A/cm2
で連続動作させた場合の特性であって、曲線Aは本実施
例の酸化物陰極、曲線Bは既知の酸化物陰極によるもの
である。
【0036】図3において、縦軸は、初期の電子放射能
力を100とした場合における各時間毎の電子放射能力
を相対値で表した電子放射能力、横軸は、キロアワー
(Kh)で表した動作持続時間である。
【0037】図3の曲線Aに示されるように、本実施例
の酸化物陰極は、16キロアワー程度の動作持続時間の
後でも、80%を超える電子放射能力を維持しているの
に対して、既知の酸化物陰極は、16キロアワー程度の
動作持続時間を経ると、50%程度の電子放射能力に減
少するようになり、本実施例の酸化物陰極は、既知の酸
化物陰極に比べて、格段に優れた高い電子放射動作特性
を有するものであることが判る。
【0038】このように、本実施例の酸化物陰極によれ
ば、電子放射物質層15として、アルカリ土類金属酸化
物からなる層16と、その層16の表面に形成した酸化
インジウム(In23)からなる金属酸化物薄膜層17
とにより構成しているので、金属酸化物薄膜層17内の
酸化インジウム(In23)の働きにより、電子放射物
質層15内の遊離バリウム(Ba)や酸化バリウム(B
aO)の濃度を高い状態に維持することができるととも
に、バリウムシリケート(Ba2 SiO4 )、マグネシ
ア(BaMgO2 )、バリウムジルコネート(BaZr
3 )等の中間生成物質の生成が抑制され、その結果、
高い電流密度で、長期間にわたり安定した電子放射特性
を有する酸化物陰極を備えた電子管を得ることができ
る。
【0039】また、前述の特性は、単に、酸化インジウ
ム(In23)からなる金属酸化物薄膜層17を構成す
ることにより得られるので、電子管毎の酸化物陰極にお
ける電子放射特性のバラツキの発生をなくすことがで
き、酸化物陰極の品質が安定した電子管を得ることがで
きる。
【0040】なお、本実施例においては、金属酸化物薄
膜層17に酸化インジウム(In23)を用いた例を挙
げて説明したが、本発明の金属酸化物薄膜層17に用い
られる金属酸化物は酸化インジウム(In23)に限ら
れるものではなく、ガリウム(Ga)を含む酸化物を用
いても、同様の機能を達成させることができる。
【0041】また、本実施例においては、金属酸化物薄
膜層17の厚さが2000nmの場合を例に挙げて説明
したが、本発明の金属酸化物薄膜層17の厚さは200
0nmののものに限られるものではなく、10乃至40
00nmの範囲内であれば、同様の機能を達成させるこ
とができる。この場合、金属酸化物薄膜層17の厚さを
10nmより薄くすれば、金属酸化物薄膜層17による
働きが低減するものであり、一方、金属酸化物薄膜層1
7の厚さを4000nmより厚くすることは製造上の難
点が生じるようになる。
【0042】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電子放
射物質層が、アルカリ土類金属酸化物からなる層と、そ
の層の表面に形成された少なくともインジウム(In)
の酸化物もしくはガリウム(Ga)の酸化物を含んだ金
属酸化物薄膜層とにより構成され、インジウム(In)
の酸化物もしくはガリウム(Ga)の酸化物を含んだ金
属酸化物薄膜層にあるインジウム(In)の酸化物やガ
リウム(Ga)の酸化物は、陰極金属基体と電子放射物
質層との接合界面に生成されたバリウム(Ba)と結合
し、電子放射物質層から外部に蒸発放出されるバリウム
(Ba)を減少させるので、結果的に、電子放射物質層
内のバリウム(Ba)総量を多くして、遊離バリウム
(Ba)や酸化バリウム(BaO)の濃度を高く保持さ
せ、また、電子放射物質層内のバリウム(Ba)濃度が
高くなることにより、新たなバリウム(Ba)の生成が
抑制され、陰極金属基体と電子放射物質層との接合界面
に生成されるバリウムシリケート(Ba2 SiO4 )、
マグネシア(BaMgO2 )、バリウムジルコネート
(BaZrO3 )等の中間生成物質の生成も抑制される
ようになる。
【0043】このように、本発明によれば、中間生成物
質の生成を抑制しながら、電子放射物質層内のバリウム
(Ba)濃度を高めることができるので、高い電流密度
で、長期間にわたって安定した電子放射特性が得られる
酸化物陰極を備えた電子管を得ることができるという効
果がある。
【0044】また、本発明によれば、アルカリ土類金属
酸化物からなる層の表面に、インジウム(In)の酸化
物もしくはガリウム(Ga)の酸化物を含んだ金属酸化
物薄膜層を形成するだけで、電子放射物質層内のバリウ
ム(Ba)濃度を高めたり、中間生成物質の生成を抑制
したりすることができるので、電子放射特性にバラツキ
のない酸化物陰極を備えた電子管を得ることができると
いう効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる電子放射物質層を有する陰極を
備えた電子管の一実施例の概略構成を示す断面図であ
る。
【図2】図1に図示された電子管の電子銃に用いられる
酸化物陰極の構成の一例を示す断面図である。
【図3】図2に図示された酸化物陰極と既知の酸化物陰
極における動作持続時間と電子放射能力との関係を示す
特性図である。
【符号の説明】
1 パネル部 2 ファンネル部 3 ネック部 4 螢光膜 5 シャドウマスク 6 磁気シールド 7 偏向ヨーク 8 ピュリテイ調整用マグネット 9 センタービームスタティックコンバーゼンス調整用
マグネット 10 サイドビームスタティックコンバーゼンス調整用
マグネット 11 電子銃 12 電子ビーム 13 円筒状陰極スリーブ(陰極金属基体) 14 帽状陰極金属基体 15 電子放射物質層 16 バリウム(Ba)を含んだアルカリ土類金属酸化
物からなる層 17 酸化インジウム(In23)からなる金属酸化物
薄膜層 18 ヒーター

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バリウム(Ba)を含んだアルカリ土類
    金属酸化物からなる電子放射物質層を陰極金属基体の表
    面に被着させた構成の酸化物陰極を備えた電子管におい
    て、前記電子放射物質層は、電子放射表面側に、少なく
    ともインジウム(In)の酸化物もしくはガリウム(G
    a)の酸化物を含んだ金属酸化物薄膜層を有しているこ
    とを特徴とする酸化物陰極を備えた電子管。
  2. 【請求項2】 前記金属酸化物薄膜層は、厚さが10乃
    至4000nmの範囲の物理的気相成長層もしくは化学
    的気相成長層であることを特徴とする請求項1に記載の
    酸化物陰極を備えた電子管。
JP23873095A 1995-09-18 1995-09-18 酸化物陰極を備えた電子管 Pending JPH0982212A (ja)

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