JPH1116509A

JPH1116509A - 陰極線管

Info

Publication number: JPH1116509A
Application number: JP10118638A
Authority: JP
Inventors: Hisafumi Komiya; 寿文小宮; Yukio Koizumi; 幸生小泉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】第１グリッド電極の電子ビーム通過孔の孔径縮
小による高電流密度の動作特性を維持しながら、初期の
電子放射量が変わらず、かつ安価なカソードを有する電
子銃を具備した陰極線管を提供する。【解決手段】電子ビーム通過孔１７Ａを有する第１グリ
ッド電極１７と金属基体１４の表面にアルカリ土類金属
酸化物からなる電子放射物質層１５を設けてなるカソー
ドを備え、第１グリッド電極１７に有する電子ビーム通
過孔１７Ａの孔径が０．３０〜ｍｍ０．４０ｍｍで、か
つカソードの電子放射物質層１５を構成するアルカリ土
類金属酸化物中にバリウムとスカンジウムの複合酸化物
を０．８ｗｔ％〜５．０ｗｔ％分散して含むことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陰極線管に係り、
特に高い電流密度で長時間にわたり安定した電子放出特
性が得られるカソードをもつ電子銃を具備した陰極線管
に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビ受像管や情報端末のモニター管と
して用いられる画像表示用電子管等の各種陰極線管は、
真空外囲器の一端に１または複数本の電子ビームを発射
する電子銃を内蔵し、他端の内面に１または複数色の蛍
光体膜を塗布した蛍光面とを有し、前記電子銃から発射
される電子ビームを前記真空外囲器の外部に装架した偏
向ヨークで発生させる磁界により二次元走査することに
よって、所要の画像を表示するように構成されている。

【０００３】近年のこの種の陰極線管には、表示情報の
多様化や表示情報の高密度化等に伴って表示画像の高精
細化が要求されている。表示画像の高精細化のために
は、電子ビームのフォーカス特性を大幅に向上させる必
要がある。

【０００４】上記高精細化の要求を満たすためフォーカ
ス特性の改良手段として、電子銃を構成する第１グリッ
ド電極の電子ビーム通過孔を縮小することが考えられ
る。

【０００５】しかし、カットオフ電圧上の制限と電極の
製作精度の限界、またカソードローディングの限界か
ら、第１グリッド電極の電子ビーム通過孔の孔径寸法の
縮小には制約がある。特に、カソードローディングは陰
極線管の寿命信頼性に係わり、第１グリッド電極の孔径
を決める上で大きな影響がある。

【０００６】このため、高電流密度動作に適した含浸形
カソードとの組合せを除けば、第１グリッド電極の孔径
の縮小は０．４０ｍｍが限界であった。しかし、含浸形
カソードは製造工程数が多く、高価であるという問題が
あった。

【０００７】このような問題を解決する電子放射物質層
を有するカソードを備えた陰極線管が１９９３年６月１
日に発行され本願と同一人の被譲渡人に譲渡された米国
特許第５２１６３２０号明細書に開示されている。

【０００８】図９は上記米国特許明細書に示されたカソ
ードと同様の構成を説明する断面図であって、参照符号
１３は円筒状のカソードスリーブ、１４は帽状の金属基
体、１５は電子放射物質層、１６はヒータ、１９はアル
カリ土類金属酸化物からなる第１の層、２０は希土類金
属（例えば、バリウムスカンデート：Ｂａ₂Ｓｃ
₂Ｏ₅）を含んだアルカリ土類金属酸化物からなる第２
の層である。

【０００９】円筒状のカソードスリーブ１３の一端を封
止する帽状の金属基体１４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
材料からなるもので、このカソードスリーブ１３にヒー
タ１６が内包されて傍熱型のカソードが構成される。

【００１０】また、金属基体１４はその頂部表面に２層
構造の電子放射物質層１５が被着形成されている。この
電子放射物質層１５は金属基体１４の頂部表面に接する
ように被着形成されたアルカリ土類金属酸化物からなる
第１層１９と、この第１層１９の表面に被着形成された
バリウムスカンデート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第２層２０とから構成さ
れている。

【００１１】上記構成の電子放射物質層１５の製造は、
始めに金属基体１４の頂部表面にアルカリ土類金属炭酸
塩の第１層を被着形成し、その第１層の上にバリウムス
カンデート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）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の第２層を被着形成
した後、陰極線管の製造工程における熱処理時の熱分解
によって、第１層および第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、上記
第１層１９およびこの第１層１９上に積層した第２層２
０からなる電子放射物質層１５を得るようにしている。

【００１２】上記のような電子放射物質層１５の構成に
よれば、当該電子放射物質層１５の電子放射表面側に形
成されたバリウムスカンデート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第２層２０は、
金属基体１４中の還元性元素によって生成された遊離バ
リウム（Ｂａ）を第２層２０内に拘束させ、電子放射物
質層１５中の遊離バリウムを高濃度状態になるように維
持する。

【００１３】その結果、カソード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１５内のジ
ュール熱の発生が少なくなり、しかもバリウムの蒸発の
程度も少なくなる。

【００１４】このように、図９に開示されたカソード
は、高密度電流状態、例えば２Ａ／ｃｍ²を越える大電
流状態で動作させたとしても、電流エミッションの低下
が少なく、長寿命のカソードを実現することができるの
である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】画像を表示パネルに高
精細で表示させるためには、カソードから発射される電
子の放出を制限する孔を備え、カソードに隣接して配置
される電極、すなわち第１グリッド電極の電子ビーム通
過孔の孔径を小さくする必要がある。

【００１６】本発明者等の実験および研究により得られ
た知見によれば、バリウムスカンデート等の希土類金属
酸化物は、遊離バリウムを拘束させ、電子放射物質層中
の遊離バリウムを高濃度状態に維持させる働きを有する
ものであるが、バリウムスカンデート等の希土類金属酸
化物自体は全く電子放出に寄与しないものであるため、
電子放射物質層におけるバリウムスカンデート等の希土
類金属酸化物の含有量を増大させると、電子放射物質層
からの電子放出量が減少し、陰極線管の寿命が必ずしも
延長されない。また、バリウムスカンデート等の希土類
金属酸化物は高価な材料である。

【００１７】本発明の目的は、画像の高精細度（高解像
度）表示が可能であり、しかも十分な動作寿命をもつ電
子銃を具備した陰極線管を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の一側面によれ
ば、カソード、制御電極、およびその他の電極を備える
電子銃をもっている陰極線管において、カソードは制御
電極の孔を通して電子を放射する電子放射物質層を具備
し、制御電極の孔は実質的に０．３ｍｍ〜０．４ｍｍの
範囲の直径をもち、電子放射物質層は支持体上に形成さ
れた希土類金属の酸化物を含まないアルカリ土類金属の
酸化物からなる第１の層と、その第１の層の上に形成さ
れた希土類金属の酸化物を実質的に０．８ｗｔ％〜５．
０ｗｔ％の範囲の量を含む主としてアルカリ土類金属の
酸化物からなる第２の層とを具備する。

【００１９】第１グリッド電極（カソードに隣接して配
置された制御電極）に形成する電子ビーム通過孔の孔径
は小さい程電子銃におけるクロスオーバ点ビーム径が小
さくなり、フォーカス特性が良くなる。しかし、カラー
陰極線管の場合にはカソードローディングの他に３本の
電子ビーム（Ｒビーム、Ｇビーム、Ｂビーム）間のカッ
トオフ電圧のバラツキ（不一致）が生じたり、製作精度
の限界から、上記電子ビーム通過孔の孔径縮小には限度
がある。

【００２０】一定のカットオフ電圧に調整する場合、第
１グリッド電極の電子ビーム通過孔の孔径を縮小する
と、カットオフ電圧を一定なるように調整するには、カ
ソードと第１グリッド電極との間隔を縮小しなければな
らず、この間隔を縮小した結果カソードと第１グリッド
電極間の寸法のバラツキによるカットオフ電圧変動が非
常に大きくなる。

【００２１】図１は一定のカットオフ電圧で第１グリッ
ド電極の孔径を縮小した場合の３ビーム間におけるカッ
トオフ電圧のバラツキの変化を示す特性図である。縦軸
は最高カットオフ電圧／最低カットオフ電圧の比を表
す。

【００２２】現状の電極製作技術では、同図に示したよ
うに、第１グリッド電極の電子ビーム通過孔の孔径が
０．３ｍｍ未満ではカットオフ電圧のバラツキが大きく
なり、実用に耐えない。

【００２３】バリウムスカンデート等の希土類金属酸化
物をカソードのアルカリ土類金属酸化物中に分散したこ
とによる効果は、その分散密度が或る値を越えなけれ
ば、その増大に応じてカソードローディングに対する耐
久力が増し、同一条件では寿命時間（初期最大陽極電流
に対する或る時間経過後の最大陽極電流の比を百分率で
表した値が５０％に至る時間）が長くなる。

【００２４】図２は第１グリッド電極の電子ビーム通過
孔の孔径Ｄを０．４０ｍｍとしたときのアルカリ土類金
属酸化物中のバリウムスカンデート等の希土類金属酸化
物の分散量を変化させたカソードを使用した電子銃を具
備させた陰極線管を同一試験条件で動作させたときの最
大陽極電流の初期比の推移を示す特性図である。

【００２５】同図において、曲線２２、２３、２４は、
それぞれ上記分散密度が０．８ｗｔ％、１．６ｗｔ％、
３．０ｗｔ％のカソードを使用した場合を示す。

【００２６】この特性図からも、アルカリ土類金属酸化
物中のバリウムスカンデート等の希土類金属酸化物の分
散量を増加させると、最大陽極電流の初期比の低下が緩
慢になり、カソードローディングに対する耐久力が増
し、陰極線管としての寿命時間が長くなるのが分かる。

【００２７】ところが、近年の表示画像の高精細化の要
求を満たすために第１グリッド電極の電子ビーム通過孔
の孔径をさらに縮小してフォーカス特性を改良しようと
すると、バリウムスカンデート等の希土類金属酸化物の
分散量をさらに増加させたいところである。

【００２８】しかし、前記したように、この分散量の増
加はバリウムスカンデート等の希土類金属酸化物自体が
電子放出に寄与しないものであるため、かえって電子放
射物質層からの電子放出量の減少をもたらす。

【００２９】図３はアルカリ土類金属酸化物中のバリウ
ムスカンデートの分散量を変化させたカソードを使用し
た電子銃を具備した陰極線管の初期電子放出能力の変化
の説明図であって、初期電子放出能力は分散量０ｗｔ％
で規格化して示す。電子銃の第１グリッド電極の電子ビ
ーム通過孔の孔径Ｄは０．４ｍｍである。

【００３０】図４はアルカリ土類金属酸化物中のバリウ
ムスカンデート等の希土類金属酸化物の分散量を変化さ
せたカソードを使用した電子銃を具備した陰極線管の寿
命時間の説明図である。電子銃の第１グリッド電極の電
子ビーム通過孔の孔径ｄは０．３５ｍｍである。

【００３１】図３、図４から分かるように、アルカリ土
類金属酸化物中のバリウムスカンデートの分散量が５％
以上では明らかに電子放射量が減少し（図３）、しかも
同分散量０ｗｔ％時の初期電子放出能力に対し９０〜９
５％に低下する箇所である同分散量５％付近になると、
これ以上同分散量を増加させても陰極線管の寿命時間は
飽和するか、または減少する一方である（図４）。

【００３２】図３、図４に関する上記傾向は、電子銃の
第１グリッド電極の電子ビーム通過孔の孔径の値に依存
しないで生じることが分かった。

【００３３】このように、高密度電流動作特性を向上さ
せるためにバリウムスカンデート等の希土類金属酸化物
の含有量を増大させると、電子放射量が減少し、さらに
は陰極線管としての寿命が低下する。従って、使用条件
（典型的には、電子銃の第１グリッド電極の電子ビーム
通過孔の孔径）に合わせた希土類金属酸化物の分散量を
決定する必要がある。

【００３４】図５はカソードローディングと寿命時間の
関係をバリウムスカンデート等の希土類金属酸化物の分
散量を変化させた５種のカソードについて求めた特性図
であって、符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは各々バリウムスカ
ンデート分散量０ｗｔ％、０．８ｗｔ％、１ｗｔ％、３
ｗｔ％、５ｗｔ％のカソードを使用した場合を示す。同
図において、同一のカソード電流において、第１グリッ
ド電極の電子ビーム通過孔の孔径を縮小したとき、カソ
ードローディング（Ａ／ｃｍ²）は高くなり、それに応
じて寿命が短くなることが示されている。

【００３５】希土類金属酸化物を含まない従来のカソー
ドでは、第１グリッド電極の電子ビーム通過孔の孔径が
０．４０ｍｍ（図中では、φ０．４０として示す。以
下、同様）を下ると市場で問題になると予想される程短
寿命になり、カソードの改良が必要となる。すなわち、
陰極線管の寿命特性を考慮した場合、高電流密度動作に
適した含浸形カソードとの組み合わせを除くと、従来の
希土類金属酸化物を含まない酸化物（オキサイド）カソ
ードでは、第１グリッド電極の電子ビーム通過孔の孔径
の縮小は０．４０ｍｍが限界であった。

【００３６】一方、近年の高精細表示画像の要求を満た
すためには、フォーカス特性の改良手段として、第１グ
リッド電極の電子ビーム通過孔の孔径を０．４０ｍｍよ
り小さくする必要がある。しかし、図１からも分かるよ
うに、現在の電極制作精度と各カソードの輝点消去（カ
ットオフ）電圧のバラツキ制限を考慮した場合、第１グ
リッド電極の電子ビーム通過孔の孔径の縮小は０．３０
ｍｍが限界である。

【００３７】カットオフ電圧のバラツキが１．３付近ま
で大きくなると、テレビもしくはディスプレイモニター
における陰極線管の各カソード電圧を調整する回路の負
荷が大きくなり、現在の市場ではコスト的に見ても実用
的ではない。

【００３８】そこで、第１グリッド電極の電子ビーム通
過孔の孔径が０．４０ｍｍを下っても、バリウムスカン
デート等の希土類金属酸化物を含ませてその分散量を
０．８ｗｔ％（線Ｂ参照）まで増加させると十分な寿命
特性改良効果を得ることができる。しかも、この分散量
０．８ｗｔ％のときに、当該電子ビーム通過孔の孔径が
０．３０ｍｍであっても、従来の希土類金属酸化物を含
まないカソードと電子ビーム通過孔の孔径が０．４０ｍ
ｍの第１グリッド電極とを組み合わせたときに略々匹敵
する寿命特性が得られ、さらに初期電子放射特性に変化
のない範囲である当該分散量３．０ｗｔ％（線Ｄ参照）
で良好な寿命特性を発揮させることができる。

【００３９】なお、好ましくは、当該電子ビーム通過孔
の孔径が０．３０ｍｍのときに、従来の希土類金属酸化
物を含まないカソードと電子ビーム通過孔の孔径が０．
４０ｍｍの第１グリッド電極とを組み合わせたときと略
々同等の寿命時間を得るためには、当該分散量を略々
１．０ｗｔ％まで増加させれば良い。また、当該分散量
が０．８ｗｔ％のときに、従来の希土類金属酸化物を含
まないカソードと電子ビーム通過孔の孔径が０．４０ｍ
ｍの第１グリッド電極とを組み合わせたときと略々同等
の寿命時間を得るためには、当該電子ビーム通過孔の孔
径を略々０．３３ｍｍにすれば良い。

【００４０】以上の記載において、電子放射物質層であ
るアルカリ土類金属の酸化物に含まれる希土類金属の酸
化物として、バリウムスカンデート（Ｂａ₂ＳｃＯ₅、
ＢａＳｃ₂Ｏ₄あるいはＢａ₃ＳｃＯ₉）に代え、酸化
ユーロピウム（Ｅｕ₂Ｏ₃）、酸化スカンジウム（Ｓｃ
₂Ｏ₃）、あるいは酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）を用
いても同様の効果が得られる。

【００４１】このように、カソードの使用条件に合わせ
てアルカリ土類金属酸化物中のバリウムスカンデート等
の希土類金属酸化物の分散量を選択することにより、比
較的安価に優れた高電流密度動作特性と十分な電子放射
特性をもつ電子銃を得ることができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例を参照して詳細に説明する。

【００４３】図６は本発明に係わる電子放射物質層を有
するカソード使用の電子銃を具備した陰極線管の一実施
例としてのカラー陰極線管の概略構造を説明する断面図
であって、参照符号１はパネル部、２はネック部、３は
ファンネル部、４は蛍光膜、５はシャドウマスク、６は
マスクフレーム、７は磁気シールド、８はマスク懸架機
構、９は電子銃、１０は偏向ヨーク、１１は色純度やス
タティックコンバーゼンス調整用のマグネット、１２は
補強金具である。

【００４４】そして、カラー陰極線管を構成する真空外
囲器は、前面のパネル部１と電子銃９を収納した細長の
ネック部２およびパネル部とネック部を結合するコーン
形のファンネル部３とから構成される。

【００４５】パネル部１の内面には蛍光膜４が被着形成
され、この蛍光膜４に対向してシャドウマスク５がマス
クフレーム６でマスク懸架機構８に懸架固定されてい
る。

【００４６】パネル部１とファンネル部３の結合部付近
内部には磁気シールド７が配置され、ファンネル部３と
ネック部２の遷移領域には偏向ヨーク１０が外装されて
いる。また、ネック部の外周には、色純度やスタティッ
クコンバーゼンス調整用のマグネット１１が配置されて
いる。

【００４７】この構成のカラー陰極線管において、電子
銃９から発射された３本の電子ビームＢ（図では１本で
示す）は偏向ヨーク１０で発生される水平と垂直の磁界
で二次元に偏向された後、シャドウマスク５に形成され
た多数の開孔を通して蛍光膜４に対応する色の画素に到
達し、これを発光させて所要の画像を形成する。

【００４８】上記構成のカラー陰極線管の画像表示動作
は、既知のカラー陰極線管におけるものと同様であるの
で、これ以上の説明は省略する。

【００４９】図７は図６に示したカラー陰極線管に収納
される電子銃を構成するカソードの拡大断面図であっ
て、参照符号１３は円筒状の金属スリーブ、１４は帽状
の金属基体、１５は電子放射物質層、１６はヒータ、１
７は第１グリッド電極、１７Ａは第１グリッド電極の電
子ビーム通過孔、１８は第２グリッド電極、１８Ａは第
２グリッド電極の電子ビーム通過孔である。

【００５０】第１グリッド電極１７と第２グリッド電極
１８はステンレスやニッケル鉄合金の金属板をプレス成
形し、電子ビーム通過孔１７Ａ、１８Ａを穿設してあ
る。

【００５１】第１グリッド電極１７の電子ビーム通過孔
１７Ａの孔径は０．３５ｍｍ、第２グリッド電極１８の
電子ビーム通過孔１８Ａの孔径は０．４２ｍｍである。

【００５２】また、カソードスリーブ１３および金属基
体１４はヒータ１６と熱的に結合され、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
含んだ金属材料で構成され、帽状の金属基体１４はカソ
ードスリーブ１３の一端を封止するように嵌合されカソ
ードスリーブ１３の内部にヒータ１６が収容され、傍熱
型のカソードを構成している。金属基体１４は、その上
に形成された電子放射物質層１５を支持している。

【００５３】図８は図７に示したカソードの電子放射物
質層部分の詳細構造の説明図である。

【００５４】電子放射物質層１５は帽状の金属基体（支
持体）１４の頂部表面に被着形成されており、アルカリ
土類金属酸化物からなる第１の層１９と、この第１の層
１９上にバリウムスカンデート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第２の層２０の
２層構造を有する。

【００５５】本実施例の電子放射物質層１５において、
アルカリ土類金属酸化物からなる第１の層１９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〕等からなるものであり、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第２
の層２０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〕、バリウムスカン
デート（Ｂａ₂Ｓｃ₂Ｏ₅）等からなる。

【００５６】ここで、アルカリ土類金属酸化物からなる
第１の層１９と、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第２の層２０を形成する手順につ
いて説明する。

【００５７】まず、アルカリ土類金属酸化物からなる第
１の層１９について、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〕を沈澱させ、これらの沈澱物（粉
末）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の懸濁液を調整する。次に、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
る第２の層については、５３重量％の硝酸バリウム（Ｂ
ａＮＯ₃）、３８重量％の硝酸ストロンチウム（ＳｒＮ
Ｏ₃）、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〕を沈澱させ、これらの沈澱物
（粉末）に３重量％のバリウムスカンデート（Ｂａ₂Ｓ
ｃ₂Ｏ₅）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
懸濁液を調整する。

【００５８】続いて、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする
帽状金属基体１４の頂部表面にスプレー法により第１の
懸濁液を塗布して約２０μｍの厚さの第１の層１９を形
成し、次に、この第１の層１９の上に同様のスプレー法
により第２の懸濁液を塗布して約５０μｍの厚さの第２
の層２０を形成して２層構造の電子放射物質層１５を形
成する。

【００５９】次いで、ビードガラスによって絶縁保持さ
れた電極に対し、カソードを所定の間隔に位置決めし、
ビードガラスに設けたカソードサポートに溶接固定す
る。

【００６０】カソードは陰極線管の真空排気工程におい
て、この電子放射物質層１５をヒータ１６によって加熱
し、電子放射物質層１５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）ＣＯ
₃〕を分解することにより、バリウム、ストロンチウ
ム、カルシウムの酸化物〔（Ｂａ・Ｓｒ・Ｃａ）Ｏ〕と
し、その後に、９００〜１１００°Ｃの雰囲気中で加熱
して活性化を行ってカソードを形成し、また同時に第１
グリッド電極と第２グリッド電極に電流を流してガス出
しを行うと共に電子放出を安定化する。

【００６１】このようにして、安定した特性のカソード
を形成することができる。

【００６２】上記構成による電子放射物質層１５を有す
るカソードによれば、バリウムスカンデート等の希土類
金属酸化物を含んだアルカリ土類金属酸化物の第２の層
２０においては、希土類金属酸化物による遊離バリウム
（Ｂａ）の付着機能によって、遊離バリウムを高濃度状
態に保ち、電子放射物質層１５における遊離バリウムの
濃度の高い状態に維持させることができる。

【００６３】また、希土類金属酸化物は電子放射を行わ
ない物質であるため電子放射を損なうが、分散量を特定
（０．８ｗｔ％〜５．０ｗｔ％）することにより、第１
グリッド電極の電子ビーム通過孔の孔径の縮小で必要と
なる高電流密度動作特性と大きな電子放射特性を発揮す
るカソードが得られ、従来品と同等の寿命特性でフォー
カス性能を改良することができる。

【００６４】また、本実施例においては、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第２の層
２０として、この第２の層２０に含まれる希土類金属酸
化物、例えば、バリウム（Ｂａ）とスカンジウム（Ｓ
ｃ）の複合酸化物であるバリウムスカンデート（Ｂａ₂
Ｓｃ₂Ｏ₅）が３ｗｔ％である場合を例に挙げて説明し
たが、本発明において、上記バリウムスカンデートの含
有量は３ｗｔ％のものに限るものではなく、上述したよ
うに０．８〜５．０ｗｔ％の間であれば任意の含有量を
選ぶことができる。すなわち、第２の層２０に含まれる
希土類金属酸化物、例えば、上記バリウムスカンデート
の含有量が０．８重量％以下のときは、第１グリッド電
極の電子ビーム通過孔の孔径が０．３０ｍｍ以下での寿
命改良効果が十分でなく、一方、第２の層２０に含まれ
る希土類金属酸化物、例えばバリウムスカンデートの含
有量が５重量％以上になると、却って希土類金属酸化物
を含ませたことによる電子放射機能が劣化するようにな
る。

【００６５】したがって、本実施例に係るカソードにお
いては、その第２の層２０に含まれる希土類金属酸化
物、例えば上記バリウムスカンデートの好適な含有量と
しては、０．８〜５ｗｔ％の範囲内である。

【００６６】また、本発明は前記図６に示した実施例の
カラー陰極線管に限らず、他の形式の各種陰極線管を構
成する電子銃のカソードにも同様に適用できるものであ
ることは言うまでもない。

【００６７】また、図８に示された電子放射物質層１５
は、２層構造に限らず、３層以上の多層構造としてもよ
い。すなわち、図８において、層２０の上に交互に層１
９と同様の希土類金属酸化物を含まないアルカリ土類金
属酸化物からなる１つまたはそれ以上の数の層と、層２
０と同様の希土類金属酸化物を含むアルカリ土類金属酸
化物からなる１つまたはそれ以上の数の層を交互に形成
し、層２０およびその上に形成された全ての層を合わせ
た層について希土類金属酸化物の含有量が０．８ｗｔ％
〜５．０ｗｔ％、好ましくは１．０ｗｔ％〜５．０ｗｔ
％とした多層構造としてもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
金属基体の頂部表面に被着形成させる電子放射物質層を
希土類金属酸化物を含んだアルカリ土類金属酸化物と
し、遊離バリウムを高濃度状態に保つようにして、電子
放射物質層における遊離バリウム濃度を高い状態に維持
させると共に、電子放射物質層からの電子放射量が酸化
物カソードのそれと略々同様になる。

【００６９】その結果、第１グリッド電極の電子ビーム
通過孔の孔径縮小で必要となる高電流密度動作特性と大
きな電子放射特性とを同時に発揮し、優れた寿命特性で
かつフォーカス性能を改良した陰極線管を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一定のカットオフ電圧で第１グリッド電極の孔
径を縮小した場合の３ビーム間におけるカットオフ電圧
のバラツキの変化を示す特性図である。

【図２】第１グリッド電極の電子ビーム通過孔の孔径ｄ
を０．４０ｍｍとしたときのアルカリ土類金属酸化物中
のバリウムスカンデート等の希土類金属酸化物の分散量
を変化させたカソードを使用した電子銃を具備させた陰
極線管を同一試験条件で動作させたときの最大陽極電流
の初期比の推移を示す特性図である。

【図３】アルカリ土類金属酸化物中のバリウムスカンデ
ートの分散量を変化させたカソードを使用した電子銃を
具備した陰極線管の初期電子放出能力の変化の説明図で
ある。

【図４】アルカリ土類金属酸化物中のバリウムスカンデ
ート等の希土類金属酸化物の分散量を変化させたカソー
ドを使用した電子銃を具備した陰極線管の寿命時間の説
明図である。

【図５】カソードローディングと寿命時間の関係をバリ
ウムスカンデート等の希土類金属酸化物の分散量を変化
させた５種のカソードについて求めた特性図である。

【図６】本発明に係わる電子放射物質層を有するカソー
ド使用の電子銃を具備した陰極線管の一実施例としての
カラー陰極線管の概略構造を説明する断面図である。

【図７】図６に示したカラー陰極線管に収納される電子
銃を構成するカソードの拡大断面図である。

【図８】図７に示したカソードの電子放射物質層部分の
詳細構造の説明図である。

【図９】従来のカソードの構成例を説明する断面図であ
る。

【符号の説明】

１３円筒状の金属スリーブ１４帽状の金属基体１５電子放射物質層１６ヒータ１７第１グリッド電極１７Ａ第１グリッド電極の電子ビーム通過孔１８第２グリッド電極１８Ａ第２グリッド電極の電子ビーム通過孔１９第１の層２０第２の層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放射のためヒータからの熱が電子放射
物質層に伝わるようにヒータと熱的に結合された支持体
上に形成された電子放射物質層を備えたカソードと、そ
の電子放射物質層からの電子の放出を制限する孔を備え
た電極とを有する電子銃を具備した陰極線管であって、前記電子放射物質層は、前記電子銃の前記支持体上に形
成され希土類金属の酸化物を実質的に０．８ｗｔ％〜
５．０ｗｔ％の範囲の量を含む主としてアルカリ土類金
属の酸化物からなる層を有し、電子の放出を制限する前記電極の孔の直径は、実質的に
０．３ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲にあることを特徴とする
陰極線管。
【請求項２】請求項１において、前記電子放射物質層の
主としてアルカリ土類金属の酸化物からなる層は、希土
類金属の酸化物を実質的に１．０ｗｔ％〜５．０ｗｔ％
の範囲の量を含むことを特徴とする陰極線管。
【請求項３】請求項１において、前記希土類金属の酸化
物は、バリウムスカンデート、酸化ユーロピウム、ある
いは酸化イットリウムであることを特徴とする陰極線
管。
【請求項４】請求項３において、前記希土類金属の酸化
物は、バリウムスカンデートであり、前記アルカリ土類
金属の酸化物は（Ｂａ・Ｓｒ・Ｃａ）ＣＯ₃であること
を特徴とする陰極線管。
【請求項５】請求項３において、前記カソードは、さら
に高融点金属からなるスリーブを備え、前記支持体は前
記スリーブの一端に設けられ、前記ヒータは前記スリー
ブと支持体とによって規定される空間に配置されている
ことを特徴とする陰極線管。
【請求項６】請求項１において、前記支持体は還元性金
属を含む高融点金属からなることを特徴とする陰極線
管。
【請求項７】電子放射のためヒータからの熱が電子放射
物質層に伝わるようにヒータと熱的に結合された支持体
上に形成された電子放射物質層を備えたカソードと、そ
の電子放射物質層からの電子の放出を制限する孔を備え
た電極とを有する電子銃を具備した陰極線管であって、前記電子放射物質層は、前記電子銃の前記支持体上に形
成され希土類金属の酸化物を含まないアルカリ土類金属
の酸化物からなる第１の層と、前記第１の層の上に形成
された希土類金属の酸化物を実質的に０．８ｗｔ％〜
５．０ｗｔ％の範囲の量を含む主としてアルカリ土類金
属の酸化物からなる第２の層からなり、電子の放出を制
限する前記電極の孔の直径は、実質的に０．３ｍｍ〜
０．４ｍｍの範囲にあることを特徴とする陰極線管。
【請求項８】請求項７において、前記電子放射物質層の
前記第２の層は、希土類金属の酸化物を実質的に１．０
ｗｔ％〜５．０ｗｔ％の範囲の量を含むことを特徴とす
る陰極線管。
【請求項９】請求項７において、前記電子放射物質層
は、さらに希土類金属の酸化物を含まないアルカリ土類
金属の酸化物からなる少なくとも１つの第３の層と、希
土類金属の酸化物を含む主としてアルカリ土類金属の酸
化物からなる少なくとも１つの第４の層とからなり、前
記第３の層および第４の層は前記第２の層の上に交互に
形成され、前記電子放射物質層内の前記第２の層〜第４
の層における前記希土類金属の酸化物の平均含有率は実
質的に０．８ｗｔ％〜５．０ｗｔ％の範囲にあることを
特徴とする陰極線管。
【請求項１０】請求項７において、前記希土類金属の酸
化物は、バリウムスカンデート、酸化ユーロピウム、あ
るいは酸化イットリウムであることを特徴とする陰極線
管。
【請求項１１】請求項１０において、前記希土類金属の
酸化物は、バリウムスカンデートであり、前記アルカリ
土類金属の酸化物は（Ｂａ・Ｓｒ・Ｃａ）ＣＯ₃である
ことを特徴とする陰極線管。
【請求項１２】請求項１０において、前記カソードはさ
らに高融点金属からなるスリーブを備え、前記支持体は
前記スリーブの一端に設けられ、前記ヒータは前記スリ
ーブと支持体とによって規定される空間に配置されてい
ることを特徴とする陰極線管。
【請求項１３】請求項１０において、前記支持体は還元
性金属を含む高融点金属からなることを特徴とする陰極
線管。