專利名稱：一種具有－改進(jìn)陰極的陰極射線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陰極射線管，例如具有含電子發(fā)射材料層的陰極的彩色圖像管或彩色顯示管，特別涉及一種具有改進(jìn)的高電流使用特性和在加熱器被打開后降低形成圖像所要求的預(yù)熱時間的陰極射線管。
陰極射線管，象用于辦公自動化設(shè)備終端的監(jiān)視器的彩色陰極射線管，例如，一般具有一由底板、一頸口和一連接底板和頸口的錐形體構(gòu)成的真空泡，一個覆蓋在底板的內(nèi)表面的由三色熒光成像元素構(gòu)成的熒光屏，和一個位于頸口內(nèi)的電子槍。
用于陰極射線管的電子槍具有三個用來產(chǎn)生三個水平方向的電子束的電極，和許多位于這三個電極下游的電極，并在電子束穿行的方向上間隔形成一主透鏡。來自電極的三個電子束進(jìn)入主透鏡，被加速和恰當(dāng)?shù)鼐劢梗缓筠Z擊到熒光屏上。
熒光屏由點或條的形式并按預(yù)定間距排列的三色熒光圖像元素構(gòu)成，還包括一個顏色選擇電極，例如一與熒光屏和電子槍之間的熒光屏緊密相鄰的蔭罩。
在這種型式的陰極射線管中，電子槍內(nèi)的每個電極帶有一覆蓋在一底部金屬上的電子發(fā)射材料層，和一用于加熱底部金屬的加熱器，以便電子從電子發(fā)射材料層中發(fā)射出來。
一些電子發(fā)射材料層采用了適合于大電流運行和用以防止電子發(fā)射材料層從底部金屬上剝落的多層結(jié)構(gòu)，例如雙層結(jié)構(gòu)。
在這種雙層結(jié)構(gòu)中，底部金屬側(cè)面上的第一層包含堿土金屬氧化粉末，它由含Ba、Sr和Ca碳酸鹽的三碳酸鹽轉(zhuǎn)化而來((Ba，Sr，Ca)CO3)，第二層，比如上層，由和第一層相同的堿土金屬氧化粉末構(gòu)成，且1～3重量百分比的稀土金屬氧化物散布在堿土金屬氧化物粉末中。鋇硅化合物Ba2Sc2O5、BaSc2O4或Ba3Sc4O9為Ba和Sc的化合氧化物，被用作稀土金屬氧化物散布在第二層中。
由這些堿土金屬氧化物(BaO，SrO，CaO)和散布在其中的稀土金屬構(gòu)成的電子發(fā)射材料層的運行溫度通常為1000K。
一個含在電極底層金屬內(nèi)的還原劑在這個溫度下擴(kuò)散到電極底層金屬的表面，減少了堿土金屬氧化物BaO，底層金屬越厚，還原劑持續(xù)擴(kuò)散到底層金屬的時間越長，導(dǎo)致電極壽命的延長，這些在第Hei 5-12983號日本專利申請公布(公布于1993年1月22日)中有詳細(xì)說明。
通常所知的電極底層金屬是由含鎳為主要成分，并摻入少量的還原元素比如硅(Si)或鎂(Mg)。
底層金屬的性能與電子從電極發(fā)射的機理有關(guān)，并且對電子發(fā)射的機理有不同的選擇。
一般認(rèn)為底層金屬中的還原劑減少了鋇氧化物以產(chǎn)生自由鋇，這些自由鋇擴(kuò)散在電子發(fā)射材料層中，在堿土金屬氧化物內(nèi)形成一施主能級，然后發(fā)射電子。
通常，發(fā)射壽命由電極底層金屬內(nèi)的還原劑的消耗和電子發(fā)射材料BaO的蒸發(fā)來決定。至于電極底層金屬的消耗，電極底層金屬越厚，還原劑持續(xù)擴(kuò)散到電極底層金屬表面的時間越長，導(dǎo)致較長的電極壽命。
因為上面的原因，厚度為0.19毫米的陰極底層金屬已普及，下面是對具有稀土金屬分布在電子發(fā)射層內(nèi)的陰極類型以前的陰極類型的詳細(xì)說明。
電子發(fā)射材料BaO的蒸發(fā)由電子發(fā)射材料層的溫度決定，但陰極底層金屬內(nèi)的還原劑的消耗由于分布在電子發(fā)射層內(nèi)的鋇掃描時間的影響而減少。
電子發(fā)射材料層內(nèi)的自由鋇的高濃度被底層金屬內(nèi)的還原劑抑制了鋇氧化物的減少，因而減少了還原劑的消耗。
在上面說明的以前工藝中，通過采用雙層電子發(fā)射材料層和在電子發(fā)射材料層中分布稀土金屬氧化物，充分考慮了發(fā)射壽命特性，但未考慮在陰極射線管上形成圖像所要求的預(yù)熱時間，比如在圖像顯示裝置后的彩顯管，比如打開的監(jiān)視器。預(yù)熱時間將在下面作為圖像形成預(yù)熱時間提到。
圖像形成預(yù)熱時間是電子發(fā)射材料層達(dá)到要求的溫度所需要的時間，由加熱器陰極系統(tǒng)的加熱能力決定。
特別地，當(dāng)彩顯管用于信息設(shè)備比如個人電腦(PC)的監(jiān)視器時，有一種趨勢，當(dāng)信息設(shè)備沒有使用時，加熱器在等待時間自動關(guān)閉，處于節(jié)省電力的目的，接著，圖像形成預(yù)熱時間，當(dāng)信息設(shè)備在等待時間后再次使用時會造成問題。
經(jīng)驗上，在電源打開后，希望屏幕亮度達(dá)到50％要求亮度所需要的時間限制在8秒或更少(或熒光屏變的微弱發(fā)光所需要的時間必須限制在3或4秒)，如果時間超過8秒，操作者有時感到不便。
節(jié)省電力從節(jié)省能源和保護(hù)環(huán)境的角度看也很重要，因此在加熱電源打開后按照等待時間要求減少圖像形成預(yù)熱時間。
本發(fā)明解決了上面的問題，本發(fā)明的一個目的是提供一陰極射線管，它能夠保持基本特性，例如高電流操作和長發(fā)射壽命，和減少圖像形成預(yù)熱時間。
為達(dá)到上面的目的，按照本發(fā)明的一個實施例，提供有一陰極射線管，由一包括操作盤部分的真空泡、一頸口和一連接操作盤部分和頸口部分的錐形體、一形成在操作盤內(nèi)表面的熒光屏和一位于頸口部分帶有一形成在陰極底層金屬上的電子發(fā)射材料層的陰極的電子槍，電子發(fā)射材料層包括在陰極底層金屬表面上的由堿土金屬氧化物構(gòu)成的第一層，含有至少一在0.1到10重量百分比的稀土金屬材料氧化物的第二層，至少一個稀土金屬氧化物具有粒子大小分布其中具有最大直徑超過5um的粒子的數(shù)量是一或沒有，具有最大直徑在1um到5um之間的粒子數(shù)量是在2到30的范圍內(nèi)，這是在第二層的頂部表面的中心的45um×45um的區(qū)或測量的，最大直徑Dmax被定義為垂直投影在水平方向的每一粒子的輪廓的末端的切線，第二層形成在第一層的表面；陰極底層金屬主要由鎳和含至少一種還原劑的金屬構(gòu)成，與電子發(fā)射材料層接觸的陰極底層金屬部分的厚度在0.10到0.16毫米的范圍內(nèi)。
在附圖中，其中在所有的圖中的參考數(shù)字標(biāo)志同樣的部件。其中，

圖1是說明按照本發(fā)明的一個實施例中的蔭罩型彩色陰極射線管的整體結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖；圖2是說明本發(fā)明的用作彩色陰極射線管的一電子槍的仿效結(jié)構(gòu)的平面示意圖；圖3是圖2的電子槍的一重要部分的放大部分橫截面示意圖；圖4是圖3的一重要部分的放大部分橫截面示意圖；圖5是說明帶有稀土金屬氧化物的顆粒大小作為一參數(shù)的陰極射線管的操作特性的圖形；圖6是說明底層金屬和壽命與圖像形成預(yù)熱時間特性之間關(guān)系的圖形；
圖7是本發(fā)明的第二層的實施例的頂部表面的中心的一45um×45um的區(qū)域的電子微型照片的簡圖，用于確定最大直徑Dmax；圖8是說明本發(fā)明的第二層的例子的頂部表面的中心的一45um×45um的區(qū)域的顆粒大小分布與以前工藝陰極相比較的表。
本發(fā)明的實施例將參照附圖詳細(xì)說明。
圖1是說明按照本發(fā)明的一個實施例中的蔭罩型彩色陰極射線管的整體結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖；參考數(shù)字11指操作盤部分，12是頸口部分，13是錐形部分，14是熒光屏，15是其中具有許多電子束孔的蔭罩，16是蔭罩框架，17是磁屏蔽，18是蔭罩懸掛機構(gòu)，19是用于發(fā)射三個電子束的電子槍，一中心電子束Bc和兩個側(cè)電子束Bs，DY是一用于水平和垂直偏轉(zhuǎn)電子束的偏轉(zhuǎn)線圈，MA是一用于調(diào)整彩色純度等之類的外磁設(shè)備。
在圖1中，真空泡包括操作盤部分11，錐形部分13和頸口部分12，熒光屏14形成在操作盤部分11的內(nèi)表面，具有蔭罩15和固定到其上的磁屏蔽17的蔭罩框架16通過蔭罩懸掛機構(gòu)18被懸掛在操作盤部分11內(nèi)，操作盤部分11通過熱融玻璃釉料被釉化密封到錐形部分13上，電子槍19被安裝在連接著錐形部分13的頸口部分12內(nèi)，然后真空泡在抽空其內(nèi)的空氣后被密封。
三個電子束Bc，Bs被位于頸口部分12內(nèi)的電子槍19發(fā)射出，它們通過偏轉(zhuǎn)線圈DY在頸口部分12和錐形部分13之間的過渡區(qū)域內(nèi)被沿水平和垂直方向偏轉(zhuǎn)，通過作為彩色選擇電極的蔭罩15內(nèi)的電子束孔被傳輸，以轟擊它們希望的顏色的形成熒光屏14的熒光圖像元素，并形成一圖像。
圖2是說明本發(fā)明的用作彩色陰極射線管的電子槍的一個結(jié)構(gòu)例子的平面示意圖。參考數(shù)字20表示陰極結(jié)構(gòu)，它的一個例子將在隨后聯(lián)系圖3和4更詳細(xì)的說明。參考數(shù)字21表示第一電極(控制電極)，22是第二電極(加速電極)，23、24和25分別是第三、第四和第五電極(聚焦電極)，26是第六電極(陽極)，27是多形玻璃(僅其中一種被畫出)，28是管座插腳。
陰極結(jié)構(gòu)20，第一到第六電極21到26是同軸固定在一對帶有支承片插在其內(nèi)的多形玻璃27上。
從陰極結(jié)構(gòu)20發(fā)射的電子束被第一電極21、第二電極22、第三電極23、第四電極24、第五電極25和第六電極26適當(dāng)加速和聚焦，從第六電極26朝熒光屏投射。管座插腳28作為用于施加需要的電壓或圖像信號到各個形成電子槍19的電極的接線頭。
圖3是圖2的電子槍的一重要部分的放大部分橫截面示意圖。陰極結(jié)構(gòu)20包容有一在它的低端的固定到加熱器支承32上的加熱器31。參考數(shù)字33表示一陰極孔眼，在它的低端支承著陰極結(jié)構(gòu)20，因而在電子槍內(nèi)要求的位置上通過一用于支承陰極結(jié)構(gòu)20的珠形支承34固定它。
圖4是圖3的一重要部分的放大部分橫截面示意圖。參考數(shù)字40表示一陰極，其包括一杯形底層金屬41和一形成在底層金屬41的頂部41a上的電子發(fā)射材料層42。參考數(shù)字43表示一陰極套。陰極套43的一端被固定到陰極40的底層金屬41的側(cè)壁，陰極套43的另一端被固定到支承筒44。陰極40、陰極套43和支承筒44形成陰極結(jié)構(gòu)20。
底層金屬41由含鎳作為主要成分的材料構(gòu)成，并含有低濃度的還原金屬比如硅(Si)或鎂(Mg)。在此實施例中，用電子發(fā)射材料層覆蓋的杯形底層金屬41的頂部部分的厚度t1是0.14毫米。
杯形底層金屬41的側(cè)壁41b的高度h和厚度t2分別是0.5毫米和0.05毫米，底層金屬21的比重和比熱分別是8.9和0.148cal/℃/g，杯形底層金屬41的質(zhì)量為3.4mg。
最好t2與t1的比在1/5到3/5的范圍內(nèi)，底層金屬內(nèi)的還原劑的消耗可通過增加t1的厚度來延遲。
陰極套43的壁厚度將視圖像形成預(yù)熱時間的減少被做成薄為0.018毫米，陰極套43的直徑選擇為1.57毫米。底層金屬41和支承筒44通過使用通常的激光焊接技術(shù)被固定到陰極套43上。
還原劑擴(kuò)散和鋇的產(chǎn)量的期望值通過使用Si和Mg中一個或兩者作為還原金屬來保證。
電子發(fā)射材料層42是兩層結(jié)構(gòu)的形式，包括用通常的噴射覆蓋技術(shù)形成在底層金屬41上的第一層421和第二層422。在底層金屬側(cè)面上的第一層421由堿土金屬氧化物構(gòu)成，第二層422由堿土金屬氧化物和大約一重量百分比的稀土金屬氧化物構(gòu)成，例如復(fù)合氧化物比如Ba2Sc2O5散布在堿土金屬氧化物中。
在此實施例中的電子發(fā)射材料層42中，由堿土金屬氧化物構(gòu)成的第一層421從含Ba、Sr和Ca碳化物的三碳酸鹽，((Ba，Sr，Ca)CO3)等之類轉(zhuǎn)換而來，第二層422是一堿土金屬氧化物層，其中散布有稀土金屬氧化物，通過轉(zhuǎn)換含Ba、Sr和Ca碳化物的三碳酸鹽，((Ba，Sr，Ca)CO3)等之類，來獲得，混合有鋇鈧化物(Ba2Sc2O5)等之類的物質(zhì)。
圖5是說明電子發(fā)射壽命和散布在第二層422內(nèi)的稀土金屬氧化物，例如鋇鈧化物(Ba2Sc2O5)，的顆粒大小的相互關(guān)系的圖形，基于一用6A/cm2的陰極負(fù)荷加速測試，通過使用含有一按照隨后敘述的說明制造的陰極的陰極射線管。
在圖5中，曲線A代表使用本實施例的具有鋇鈧化物粒子大小分布的第二層422的電子發(fā)射壽命，其中具有最大直徑超過5um的粒子數(shù)量是一或沒有，具有最大直徑在1um到5um之間的粒子數(shù)量的范圍是2到30，是在第二層422的頂表面的中心的一45um×45um的區(qū)域測量的，曲線B代表采用具有粒子大小分布的鋇鈧化物的第二層的傳統(tǒng)陰極的電子發(fā)射壽命，其中具有最大直徑超過5um的粒子的數(shù)量至少是3，具有最大直徑在1um到5um范圍內(nèi)的粒子的數(shù)量至少是10，是在第二層422的頂表面的中心的一45um×45um的區(qū)域測量的。
接著，說明稀土金屬氧化物粒子的最大直徑的測量方法。
通過用電子轟擊該區(qū)域，使用掃描電子顯微鏡類波長分散X光分光儀，Hitachi，Ltd制造的SEM-WDX650〔商業(yè)名稱〕，得到在第二層422的頂表面的中心的一45um×45um的區(qū)域上的稀土金屬氧化物粒子的圖像。稀土金屬氧化物顆粒的最大直徑Dmax是在粒子的放大圖像上測量的。圖7是本發(fā)明的在第二層422的頂表面的中心的一45um×45um的區(qū)域的電子顯微照片，每一稀土金屬氧化物粒子50的最大直徑Dmax定義為垂直投影在水平方向的如圖7所示的粒子輪廓末端的切線(費雷特直徑，見Perry化學(xué)工程手冊，第六版，p.8-6，McGraw-Hill公司，紐約)。圖8是列表說明本發(fā)明的第二層422的例子的頂部表面的中心的一45um×45um的區(qū)域的顆粒大小分布與以前工藝陰極相比較。
從圖5可明顯看出，曲線B顯示，在傳統(tǒng)的采用以前工藝鋇鈧化物的粒子大小分布的陰極，最大陽極電流的減小率隨操作時間的增加而增加，因此它的操作特性迅速惡化，并難以延長陰極的壽命。
另一方面，曲線A顯示，在采用按照本發(fā)明的鋇鈧化物的粒子大小分布的實施例中，它的操作特性與傳統(tǒng)的陰極相比惡化較少，這樣，使延長陰極壽命成為可能。
通過包括上述實施例的不同的試驗，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，如果在第二層中的稀土金屬氧化物粒子的平均直徑分布超過1.0um，它的操作特性迅速惡化，難以延長陰極壽命，另一方面，如果平均直徑在第二層中的稀土金屬氧化物粒子的平均直徑分布小于0.2um，稀土金屬氧化物粒子有一種聚集趨勢，因為稀土金屬氧化物粒子的平均直徑小于第二層中作為主要成分的堿土金屬氧化物粒子的平均直徑，這種聚集對于電子發(fā)射材料層的制造是不希望的。
圖8是通過修改如上所述的試驗的結(jié)果，為通過觀察電子發(fā)射材料層的第二層的頂表面來實現(xiàn)可能的生產(chǎn)控制。
下面將說明堿土金屬氧化物的第一層421的一種制造方法，和分布有稀土金屬氧化物的堿土金屬氧化物層的第二層422的制造方法。
首先，第一懸掛是為用堿土金屬氧化物制成的第一層421的制造準(zhǔn)備的。
最初，含Ba、Sr和Ca碳酸鹽的三碳酸鹽，((Ba、Sr、Ca)CO3)是通過添加鈉碳酸鹽(Na2CO3)到一含由54重量百分比的鋇硝酸鹽(BaNO3)、39重量百分比的鍶硝酸鹽(SrNO3)和7重量百分比的鈣硝酸鹽(CaNO3)構(gòu)成的溶解物的混合溶劑來被沉淀。獲得的含Ba、Sr和Ca碳酸鹽的碳酸鹽顆粒，((Ba、Sr、Ca)CO3)是大約15um平均直徑的針形晶體。
然后硝化纖維噴漆和醋酸丁脂被添加到上面的沉積物(粉末)，并通過翻滾來混合它們以得到第一懸架。
接著，制備第二懸架，以形成散布有稀土金屬氧化物的堿土金屬氧化物的第二層422。
最初，含Ba、Sr和Ca碳酸鹽的三碳酸鹽，((Ba、Sr、Ca)CO3)是通過添加鈉碳酸鹽(Na2CO3)到一含由57重量百分比的鋇硝酸鹽(BaNO3)、42重量百分比的鍶硝酸鹽(SrNO3)和1重量百分比的鈣硝酸鹽(CaNO3)構(gòu)成的溶解物的混合溶劑來被沉淀。
獲得的含Ba、Sr和Ca碳酸鹽的碳酸鹽顆粒，((Ba、Sr、Ca)CO3)是大約15um平均直徑的針形晶體。
然后，1重量百分比的0.5um平均直徑的鋇鈧化物(Ba2Sc2O5)粉末用由Fisher Co.制造的帶亞篩粒度(商業(yè)名稱)的空氣滲透方法，例如，用上面的沉淀物(粉末)混合，然后硝化纖維噴漆和醋酸丁脂被添加到該混合物，用翻滾來混合到一起以獲得第二懸架。
然后第一懸架被噴到主要由鎳(Ni)構(gòu)成的杯形底層金屬41的頂部41a，以形成厚度大約為17um的打算用于第一層421的第一噴層，然后第二懸架被噴到第一噴層，以形成厚度為大約60um的打算用于第二層422的第二噴層。
鋇鈧化物(Ba2Sc2O5)通過共同沉積來制造，并且是多面體。
接著，在制造陰極射線管的抽氣步驟中，第一和第二噴層通過加熱器31加熱，以便分解含Ba、Sr和Ca碳酸鹽的碳酸鹽，在噴層進(jìn)入鋇、鍶和鈣((Ba、Sr、Ca)O)，形成由堿土金屬氧化物構(gòu)成的第一層421和分布有稀土金屬氧化物的堿土金屬氧化物層的第二層422。
在這之后，在制造陰極射線管時，由第一和第二層421、422構(gòu)成的電子發(fā)射材料層42通過在900到1100℃范圍內(nèi)加熱被激發(fā)，然后進(jìn)行一老化處理步驟，這樣形成希望的陰極。
具有上面結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射材料層42的陰極，在分布有稀土金屬氧化物比如鋇鈧化物(Ba2Sc2O5)的堿土金屬氧化物層的第二層422中，通過稀土金屬氧化物的自由鋇封閉功能，自由鋇(Ba)在電子發(fā)射材料層42內(nèi)保持在高濃度，因此供體的高濃度狀態(tài)被延長，限制焦耳熱的產(chǎn)生，以提供具有電子發(fā)射材料層42的表現(xiàn)出卓越的高電流密度運行特性的陰極。而且，可獲得長的發(fā)射壽命，因為鋇的蒸發(fā)被壓制，因而高濃度的自由鋇被保持。
特別是，這種效果與散布在電子發(fā)射層42內(nèi)的稀土金屬氧化物顆粒的總表面積大致成比例，表明當(dāng)稀土金屬氧化物顆粒的平均直徑在0.2um到1.0um的范圍內(nèi)時，這樣，使陰極底層金屬的厚度的減少成為可能。
在此實施例中，鋇(Ba)和鈧(Sc)的復(fù)合氧化物，也就是，鋇鈧化物(Ba2Sc2O5)被用作稀土金屬氧化物，被分散在具有分布有稀土金屬氧化物的堿土金屬氧化物材料層422內(nèi)，但本發(fā)明并不限制到這種，其它的稀土金屬氧化物可用于本發(fā)明。
例如，其它的鋇(Ba)和鈧(Sc)的復(fù)合氧化物，Ba3Sc4O9、BaSc2O4、Ba6Sc6O15；鈧氧化物(Sc2O3)；鋇(Ba)和銥(Y)的復(fù)合氧化物，Ba3Y4O9，BaY2O4；鋇(Ba)和鈰(Ce)的復(fù)合氧化物，Ba3Ce4O9；Sr2Sc4O8和CaSc4O9也可單獨或與其它氧化物的一種或多種聯(lián)合被用作散布在堿土金屬氧化物材料層中的稀土金屬氧化物，以得到由上述鋇(Ba)和鈧(Sc)的復(fù)合氧化物提供的相同的優(yōu)點。
在上面的實施例中，例如，1重量百分比的稀土金屬氧化物，鋇(Ba)和鈧(Sc)的復(fù)合氧化物，鋇鈧化物(Ba2Sc2O5)，被散布在第二層422內(nèi)，其中散布有稀土金屬氧化物的堿土金屬氧化物層，但散布的稀土金屬氧化物的濃度可在0.1重量百分比到10重量百分比的范圍內(nèi)任意選擇。
如果散布在第二層422內(nèi)的稀土金屬氧化物的濃度，例如，鋇和鈧的復(fù)合氧化物的鋇鈧化物(Ba2Sc2O5)，要小于0.1重量百分比，并不能得到充分的改進(jìn)，從而不能減少底層金屬41的厚度。
另一方面，如果散布在第二層422內(nèi)的稀土金屬氧化物的濃度超過10重量百分比，稀土金屬氧化物顆粒有一種聚集的趨勢，因為稀土金屬氧化物的顆粒大小比作為第二層422主要成分的堿土金屬氧化物的顆粒大小要小，這種聚集對電子發(fā)射材料層的制造是不希望的。因此最好散布在第二層422內(nèi)的稀土金屬氧化物的濃度在0.5重量百分比到3重量百分比的范圍內(nèi)。
替代稀土金屬氧化物，鎂和硅的一種或一起的氧化物，例如MgSiO3，可被分散在總的0.1重量百分比到10重量百分比的范圍內(nèi)，在第二層422內(nèi)以得到與上述優(yōu)點相似的優(yōu)點。
本發(fā)明對陰極底層金屬41的頂部41a的部分的厚度t1，電子發(fā)射材料層42被覆蓋在其上，杯形底層金屬41的側(cè)壁的厚度t2和杯形底層金屬41的高度h做了不同的試驗。
圖6是說明陰極壽命與陰極底層金屬的厚度以及圖像形成預(yù)熱時間和陰極底層金屬的厚度之間關(guān)系的圖形，通過計算基于在鎳中的擴(kuò)散率的還原反應(yīng)的速度(產(chǎn)生自由鋇的量)來獲得，然后將它用到一具有鋇(Ba)和鈧(Sc)散布其中的復(fù)合氧化物的雙層結(jié)構(gòu)的陰極中。
在圖6中，曲線S和L分別代表圖像形成預(yù)熱時間和預(yù)期壽命。通常，陰極射線管的壽命一般有18000小時或更多。從圖6可明顯看出，為確保18000小時或更多的壽命時間，厚度t1必須選擇為0.1毫米或更多，為限制圖像形成預(yù)熱時間到8秒，厚度t1必須被限制到0.16毫米。
如果底層金屬的厚度被選擇小于0.1毫米，僅改進(jìn)電子發(fā)射材料層42，不能確保上面提到的要求的發(fā)射壽命。另一方面，如果底層金屬的厚度被選擇大于0.16毫米，圖像形成預(yù)熱時間被增加，例如，當(dāng)陰極被裝在個人電腦終端的監(jiān)視器所使用的陰極射線管時，產(chǎn)生用戶期望的圖像形成預(yù)熱時間難以獲得的問題。因此厚度t1在0.12毫米到0.14毫米范圍內(nèi)能提供更有益的效果。
已解釋了本發(fā)明的一個實施例，但本發(fā)明并不限制到上面的實施例，可做變化和修改，而不背離在附加權(quán)利要求中定義的本發(fā)明的精神和范圍。
如上面所說明的，本發(fā)明提供一種具有卓越的高電流操作特性、高亮度和良好聚焦特性的陰極射線管，當(dāng)它被結(jié)合到大尺寸顯示監(jiān)視器中時，通過為陰極的電子發(fā)射材料層采用多層結(jié)構(gòu)，規(guī)定了平均顆粒直徑和稀土金屬氧化物的量比如鋇鈧化物或其它的散布在多層結(jié)構(gòu)上層中的氧化物，并規(guī)定了陰極底層金屬的材料和與電子發(fā)射材料層相接觸的底層金屬部分的厚度。
即使監(jiān)視器裝置被配置，以便陰極射線管的加熱器的電源被自動關(guān)閉，出于當(dāng)監(jiān)視器裝置未使用時節(jié)省電力的目的，按照本發(fā)明的陰極射線管可提供足夠短的圖像形成預(yù)熱時間，以造成在實際中在加熱器的電力被關(guān)閉后沒有不方便，因為在電力關(guān)閉后能夠達(dá)到期望值的電子發(fā)射量所要求的短時間。
權(quán)利要求
1.一種由真空泡構(gòu)成的陰極射線管，包括一操作盤部分，一頸口部分和一用于連接所說的操作盤部分和頸口部分的錐形部分，一形成在所說操作盤部分內(nèi)表面的熒光屏，一位于所說頸口部分的電子槍，和包括一具有形成在陰極底層金屬表面的電子發(fā)射材料層的陰極，所說的電子發(fā)射材料層包括一由堿土金屬氧化物構(gòu)成的在所說陰極底層金屬表面的第一層，一含有至少一種范圍在0.1到10重量百分比的稀土金屬氧化物的堿土金屬氧化物層的第二層，所說的至少一種稀土金屬氧化物具有顆粒大小分布其中最大直徑超過5um的顆粒的數(shù)量是一或零，具有最大直徑在1um到5um范圍內(nèi)的顆粒數(shù)量是在2到30的范圍內(nèi)，這是在所說第二層的頂表面的中心的一45um×45um的區(qū)域內(nèi)測量的，所說的最大直徑被定義為垂直投射在水平方向的每一所說顆粒的輪廓的末端的切線，所說的第二層被形成在所說的第一層的表面；所說的陰極底層金屬主要由鎳和至少含一種還原劑構(gòu)成，與所說的電子發(fā)射材料層接觸的陰極底層金屬的部分的厚度在0.10到0.16毫米的范圍內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的陰極射線管，其所說的第二層是一含至少一種鈧氧化物(Sc2O3)和鋇和鈧的復(fù)合氧化物的堿土金屬氧化物層，總的在0.1到10重量百分比的范圍內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求1所述的陰極射線管，其所說的至少一種稀土金屬氧化物是Ba2Sc2O5、Ba3Sc4O9、BaSc2O4和Ba6Sc6O15。
4.按照權(quán)利要求1所述的陰極射線管，其所說的陰極底層金屬是杯形的，所說杯的側(cè)壁的厚度在所說的與電子發(fā)射材料層接觸的底層金屬陰極的頂部的部分的厚度的1/5到3/5的范圍內(nèi)。
5.按照權(quán)利要求1所述的陰極射線管，其所說的至少一種還原劑是鎂和硅的一種。
全文摘要
一種提供有熒光屏和電子槍的陰極射線管,包括一個形成在陰極底層金屬表面上的具有電子發(fā)射材料層的陰極。電子發(fā)射材料層包括一在陰極底層金屬表面上的由堿土金屬氧化物構(gòu)成的第一層,在第一層表面上的第二層,其是一含至少一種范圍在0.1到10重量百分比稀土金屬氧化物的堿土金屬氧化物層,這個至少一種的稀土金屬氧化物具有顆粒大小分布,其中最大直徑超過5um的顆粒數(shù)量是一或零,最大直徑在1um到5um范圍內(nèi)的顆粒數(shù)量在2到30的范圍內(nèi),這是在第二層的頂部表面的中心的一個45um×45um的區(qū)域內(nèi)測量的,最大直徑被定義為垂直投射在水平方向的每一所說顆粒的輪廓的末端的切線。陰極底層金屬主要由鎳和含至少一種還原劑的金屬構(gòu)成,與電子發(fā)射材料層接觸的陰極底層金屬部分的厚度在0.10到0.16毫米的范圍內(nèi)。
文檔編號H01J1/13GK1277453SQ0012016
公開日2000年12月20日 申請日期2000年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月14日
發(fā)明者小泉幸生, 小宮壽文, 巖村則夫 申請人:株式會社日立制作所