专利名称：阴极射线管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具备具有旁热式阴极构体的电子枪的阴极射线管，特别涉及一种旁热式阴极构体的电极构造。
背景技术：
可在电视显像管或显示管等中使用的阴极射线管，由于其具有精细的图像再现性，因此，作为各种信息处理设备的显示装置而广为使用。
该种阴极射线管具有真空管壳而构成，该真空管壳由下述构成面板部分，形成在内面涂敷荧光体而构成的荧光面；管颈部分，收纳了对由旁热式阴极构体、控制电极、加速电极构成的电子束发生部分所发生的电子束进行聚焦加速并使其向荧光面射出的具有多个电极的电子枪；以及锥体部分，连接面板部分和管颈部分，外装了使由电子枪发射的电子束在荧光面上扫描的偏转线圈。
图5是说明旁热式阴极构体的剖面图。在该图中，旁热式阴极构体21，由珠状(bead)支承体22、细孔23、加热器支承体24、加热器25、保持电子发射物质层26的基底金属27、阴极支承套筒28和阴极盘29构成。
旁热式阴极构体21，借助于细孔23和珠状支承体22，被固定在多形玻璃(multiform glass)20上。此外，被收纳于阴极支承体套筒28的内部的加热器25，借助于焊接把其端部(腿部)固定在加热器支承体24上。
图6是表示图5所示的加热器25的结构的说明图，图6A表示侧视图，图6B表示图6A的A部分的放大剖面图。在该图中，该加热器25，在螺旋状地缠绕成线圈的钨芯线上涂敷氧化铝绝缘膜32，在该氧化铝绝缘膜32的表面涂敷钨的微细粉末33并进行黑化处理而形成。该黑化处理在目的在于，使来自加热器25的辐射热的发射效率化，并降低加热器25的温度，提高可靠性。
另外，在图6A中，34是3重叠绕了图6B所示的钨芯线31的加热器腿部，35是2重螺旋成型部分(加热器主要部分)，36是由图6B所示的钨的微细粉末33形成的表面黑化处理部分，37是氧化铝涂敷部分，38是非氧化铝涂敷部分，39是钼线溶解痕迹(中空部分)。另外，关于该种旁热式阴极构体，例如，已公开于下述专利文献2和专利文献3等中。
专利文献1公开了间接阴极套筒(indirect cathode sleeve)的制造方法。该阴极套筒由双金属(bimetal)构成，该双金属由在该阴极套筒的内表面的镍铬合金和在该阴极套筒的外表面的镍合金构成。
日本专利申请公开特开平7-182965号公报(USP5,569,391)[专利文献2]日本专利申请公开特开平11-354041号公报(USP6,492,768)[专利文献3]日本专利申请公开特开2002-93335号公报(USP6,552,479)在上述构成的阴极射线管的旁热式阴极构体中，加热器由于进行了3重叠绕的部分的加热器腿部的电阻变低，因此发热量减少，灯丝功率(heater power)集中于2重螺旋成型部分，所以能够实现低耗电化，但是，在仅对加热器腿部进行了多重叠绕的情况下，电阻的降低效果较小，加热器耗电的降低存在着一个限度。
进而，有人提出了通过对旁热式阴极构体的阴极套筒的内壁表面进行黑化处理，从而实现电能节省的结构的技术方案，但是，对于通过改善旁热式阴极构体的电极构造和加热器的构造，从而一边提高各种电学特性一边降低电耗，积极地谋求低耗电化的结构，并未进行任何公开，此外，未发现考虑到这些结构的技术例。
此外，近些年来，出现这样一种倾向，即，基于节能的观点，要求进一步降低耗电，这种需求是时代的潮流，今后也会日益强烈。关于阴极射线管，其现状是，监视器装置(monitor set)的耗电约为100W左右，其中，旁热式阴极构体的耗电约占2％到4％的比率。
此外，一般而言，阴极射线管等所使用的3电子枪式的加热器，大多使用加热器额定值为6.3V-300mA(每1个电子枪1个加热器0.63W)的规格的加热器，并不能说已达到了充分的节能化。
发明内容
因此，本发明是为解决上述课题而进行的。目的在于提供一种阴极射线管，在电子枪中具备使构成旁热式阴极构体的各电极的温度上升降低并使加热器的耗电降低的旁热式阴极构体。
为实现这样的目的，本发明的阴极射线管中的旁热式阴极构体，上述旁热式阴极构体，具备具有热电子发射物质层的基底金属；在一个端部上保持基底金属，在内部收纳加热器的筒状的套筒；在加热器的加热器主要部分一侧具有大直径部分，在加热器的腿部一侧具有小直径部分，而且支承套筒的异形支承体；以及在加热器的腿部一侧具有大直径部分，在加热器的主要部分一侧具有小直径部分的阴极盘，并使套筒的另一端部外面和支承体的小直径部分内面固定，使支承体的大直径部分外面和上述阴极盘的小直径部分内面固定地构成，由此，使从套筒的外壁面经由支承体到阴极盘的大直径部分端部为止的热传导距离变长。
本发明的另一阴极射线管中的旁热式阴极构体，优选的是，套筒的板厚大于或等于15微米且小于或等于20微米。进而，优选的是，加热器使用线径在22微米～29微米的范围内的钨线，加热器的腿部比加热器的主要部分还要多重叠绕。
另外，当然，本发明并不限于上述结构，在不背离在权利要求中所述的本发明的技术思想的范围内，可以进行各种变更。
图1是表示说明本发明的阴极射线管的一个实施例的荫罩式(shadow mask)彩色阴极射线管的概略结构的示意剖面图。
图2是表示图1所示的彩色阴极射线管所使用的电子枪的结构的侧视图。
图3是表示图2所示的电子枪所使用的旁热式阴极构体的结构的放大剖面图。
图4是表示图3所示的旁热式阴极构体所使用的加热器的结构的一部分剖面的侧视图。
图5是说明旁热式阴极构体的结构的主要部分剖面图。
图6是说明加热器的构造的图。
具体实施例方式
以下，参照实施例的附图详细地说明本发明的实施方式。
图1是表示说明本发明的阴极射线管的一个实施例的荫罩式彩色阴极射线管的概略结构的示意剖面图。在该图中，1是面板部分，2是锥体部分，3是管颈部分，4是在面板部分1的内面上涂敷荧光体所形成的荧光面，5是作为色选择电极的荫罩，6是屏蔽外部磁场(地磁)的磁屏蔽，7是偏转线圈，8是外磁修正装置，9是具备了射出3个电子束的旁热式阴极的电子枪，10是代表3个电子束中的1个并进行表示的电子束。
在这样的结构中，从电子枪9射出的3个电子束10，根据从未图示的外部信号处理电路输出的图像信号进行调制，并向荧光面4射出。使该电子束10通过由被封装在管颈部分3与锥体部分2的过渡区域的偏转线圈7所发生的水平和垂直的磁场，从而使其在荧光面4上2维地进行扫描。荫罩板5，按每一种颜色选择在形成于其面内的多个开孔通过的3个电子束的每一者，并再现所需要的图像。
图2是说明图1所示的彩色阴极射线管所使用的电子枪的结构的侧视图。在该图中，该电子枪9的构成如下在管轴方向上具有预定间隔和位置关系地排列配置控制电极(第1栅极电极G1)11、加速电极(第2栅极电极G2)12、第3栅极电极(G3)13、第4栅极电极(G4)14、聚焦电极(第5栅极电极G5)15、阳极(第6栅极电极G6)16、屏蔽罩(shield cap)17，分别用多形玻璃20进行固定支承，而且，将设置在各电极上的薄片或引线焊接在被直立设置于心柱18上的心柱引线(stem pin)18a上。
此外，在该电子枪9中，靠近控制电极11的心柱18一侧地配置旁热式阴极构体21，在该旁热式阴极构体21内，内置有加热电子发射部分的加热器。另外，19是玻璃管衬垫接触片(bulb spacer contact)，该玻璃管衬垫接触片19，具有与管颈部分的内壁面弹性接触并使电子枪的中心轴与管轴一致的功能，而且，还具有从被涂敷在锥体部分和管颈部分的内壁面的内部导电膜向电子枪导入阳极电压的功能。
此外，用控制电极11、加速电极12和旁热式阴极构体21构成电子束发生部分。此外，电极13～15加速聚焦从电子束发生部分射出的电子束，借助于形成在聚焦电极15和阳极16之间的主透镜进行聚焦，并指向荧光面方向。
此外，心柱18，被焊接在真空管壳的管颈部分开放端上，通过心柱引线18a向各电极施加从外部驱动电路被供给的信号或电压。此外，图1的外磁修正装置(磁铁组装体)8，具有对由电子枪9和面板部分1、锥体部分2、荫罩板5之间的微妙的轴偏差或旋转偏差产生的电子束10与荧光面4的不一致进行修正的功能。
图3是说明图2所示的电子枪所使用的旁热式阴极构体的结构的放大剖面图。在图3中，41是在顶部表面上形成了热电子发射物质层的基底金属，42是在一端保持基底金属41的圆筒状的套筒，43是支承套筒42的异形支承体，44是固定支承体43的阴极盘，45是被收纳在套筒42的内部的加热器。
在这样的结构中，被保持在基底金属41的顶部表面的热电子发射物质层，以从含有钡(Ba)的碱土类三元碳酸盐出发、分解而得到的用化学式(Ba，Ca，Sr)O表示的含钡的多种碱土类金属氧化物为主要成分。保持该热电子发射物质层的基底金属41，用冲压加工成型法等，把含有微量的锰(Mg)和硅(Si)等的还原剂的厚度约0.14mm的镍板材形成为帽子状。
此外，将该基底金属41安装在荧光面一侧的端部(图的上侧)的套筒42，借助于冲压加工成型法等把镍-铬(Ni-Cr)合金板材形成为具有全长约7.5mm，直径约1mm，板厚约20微米以下的尺寸的大致圆筒状，位于其心柱一侧的另一端部(图的下侧)，则被形成为具有比外径约1mm的上述荧光面一侧的端部(一个端部)更大的凸缘状的端部扩展部分46。
此外，支承该套筒42的支承体43，借助于冲压加工成型法等，具有板厚约0.015mm的尺寸地使热传导性良好的镍(Ni)板材一体成型，并以一体地具有外径尺寸在其一个端部(荧光面一侧)、中央部分和另一端部(心柱一侧)沿着长度方向分别依次减小的大直径部分、中直径部分、小直径部分的异形形状构成。
并且，套筒42，与其另一端部邻接的筒状部分的端部外面和支承体43的小直径部分内面结合，借助于例如激光焊接法，在焊接点S1、S2处对该接合部分进行焊接固定，可以把套筒42支承固定到支承体43上。另外，该焊接点S1、S2仅仅图示2个地方。别的地方虽然图示，但是，为了把各电极稳定地支承固定在中心轴上，该焊接点在圆周方向上至少需要3处。
此外，支承固定这些套筒42和支承体43的阴极盘44，可借助于冲压加工成型法等，使热传导性良好的镍(Ni)板材一体成型，并以一体地具有外径尺寸在其一个端部(荧光面一侧)和另一端部(心柱一侧)沿着长度方向各自不同的小直径部分、大直径部分的异形形状地构成。另外，该阴极盘44，被形成为具有比支承体43的壁厚更大的壁厚。
并且，支承体43，其一个端部外面和盘44的小直径部分内面结合，借助于例如激光焊接法，在焊接点S3、S4处对该接合部分进行焊接固定，套筒42被支承固定了的支承体43，被支承固定在阴极盘44上。另外，该焊接点S3、S4仅图示了2处。别的地方虽然未图示，但是，为了把各电极稳定地支承固定在中心轴上，该焊接点在圆周方向上至少需要3处。
焊接以小于或等于20微米的板厚形成的套筒42的另一端部外面和支承体43的小直径部分内面的接合部分，并将套筒42固定支承在支承体43上。焊接支承体43的一个端部外面和阴极盘44的小直径部分内面的接合部分，把支承固定了套筒42的支承体43支承固定在阴极盘44上。通过支承体43使套筒42和阴极盘44结合，借此，可以把从套筒42的外壁部分经由支承体43到阴极盘44的下端部为止的热传导距离形成得较长。借助于此，可以减少来自套筒42的热的逃逸。其结果是，通过提高热效率，可以实现阴极构体21，特别是阴极系的低耗电化。
以上说明了套筒42的板厚小于或等于20微米的情况。当该套筒42的板厚超过了20微米时，使从加热器45的发热部分发生的热的传导率提高，其结果是，使热效率降低，不能实现低耗电化。此外，如果其板厚极端地薄，为几微米左右时，则可以进一步提高低耗电化，但是，另一方面，基于机械强度及其制作性等的观点，该板厚的界限是到约15微米左右的厚度为止。
图4是说明图3所示的旁热式阴极构体所使用的加热器45的结构的外观侧视图。该加热器45的基本构造，是在螺旋状地绕线的钨芯线上涂敷氧化铝绝缘膜，在该氧化铝绝缘膜的表面上涂敷钨的微细粉末并施行黑化处理而形成的。
在图4中，34是3重叠绕了钨线的加热器腿部，35是用比加热器腿部34的缠绕节距更疏的节距缠绕了单一线圈的发热部分(也叫做加热器主要部分)，36是氧化铝和钨的微细粉末的表面黑化处理部分，37是氧化铝涂敷部分，38是作为焊接在加热器支承体上的图3所示的加热器45的开放端的腿部，表示非氧化铝涂敷部分。该非氧化铝涂敷部分38，被焊接固定在图5所示的加热器支承体24上。另外，把表面黑化处理部分36和氧化铝涂敷部分37总称为绝缘被膜的覆盖部分。
用具体的数值进行说明。加热器45使用直径约25.7微米(每200mm的钨线重量为2mg(MG))的钨线。发热部分35，形成在从顶端(图4的最上部)到约3mm为止的区域，其线圈缠绕的节距为0.8匝/mm的线圈缠绕层数为1(就是说，用单层)。进而，在该发热部分35的线圈缠绕层上，用17匝/mm的节距，对直径约0.07微米的钼线进行约300匝线圈缠绕。此外，腿部34，与发热部分35的钨线连续地，在余下的7mm为止的区域上，以线圈缠绕节距为15匝/mm的3层线圈缠绕构造形成。即，是这样的构造腿部34的线圈缠绕节距比发热部分35的缠绕节距更疏，线圈缠绕层数为3。
说明该加热器45的形成方法。首先，加热器45的发热部分35，用直径约0.38mm心轴进行2次成型，作成为2重螺旋构造。其次，向除加热器腿部38之外的部分上电解淀积氧化铝，在该氧化铝层的上层涂敷含有钨的微细粉末的氧化铝，使加热器主体的表面黑色化。在大约1600℃下在氢气氛中使之烧结，然后，借助于酸使先缠绕在发热部分35上的钼线溶解，借此，制作进行了表面黑化处理的加热器45。
其次，把这样构成的加热器45和旁热式阴极构体21组装到电子枪内，对阴极射线管进行了密封和排气处理后，对阴极温度、耗电和电学诸特性进行了评价。该阴极射线管，在加热器额定值为6.3V-75mA(耗电0.47W)的条件下，得到了正规的阴极温度(在电子发射面上约1000K)。
另外，以钨线的线径25.7微米(2MG)为中心，对其线径29.3微米(2.6MG)和其线径21.4微米(1.4MG)进行选择，用与上述同样的方法进行制作，对电学上的诸特性进行了评价。结果是，钨线径29.3微米，加热器额定值6.3V-93mA，耗电0.59W，较大。此外，在钨线径21.4微米(1.4MG)的情况下，得知适合于额定值6.3V的阴极射线管的制作，加工性不好，进而，加热器的断线发生率也高。因此，借助于发明人等的反复实验证明了这样的事实通过使用线径22微米(每200mm的重量为1.5mg)～29微米(每200mm的重量为2.5mg)的范围的钨线，在加热器额定值6.0V～6.6V的范围内，加热器45的每一个的加热器耗电小于或等于0.5W。
此外，采用上述结构的旁热式阴极构体21和钨线径小于或等于29微米的加热器45的结果，通过提高发热效率，可以实现旁热式阴极构体21，特别是加热器系、阴极系的低耗电化。此外，可以确认因附着在图5所示的控制电极11的开孔的热电子发射物质层中的钡而发生杂散电子，但是，由于控制电极11的温度较低，杂散电子难以产生。此外，还可以确认关于漂移特性，因旁热式阴极构体21和控制电极11的形状变形，而产生截止电压变动，画面的亮度，特别是背景的黑色电平会变动，但是，该现象的发生也变少。
如上所述，根据本发明的阴极射线管，构成电子枪的电子束发生部分的旁热式阴极构体，具备具有热电子发射物质层的基底金属；在一个端部上保持基底金属，在内部收纳加热器的筒状的套筒；在上述加热器的加热器主要部分一侧具有大直径部分，在上述加热器的腿部一侧具有小直径部分，而且支承上述套筒的异形支承体；以及在上述加热器的腿部一侧具有大直径部分，在上述加热器的主要部分一侧具有小直径部分的阴极盘，并把上述套筒的另一端部外面和上述支承体的小直径部分内面固定起来，把上述支承体的大直径部分外面和上述阴极盘的小直径部分内面固定起来而构成，从而可以使从套筒的外壁面经由支承体到阴极盘的大直径部分端部为止的热传导距离，可以减少来自套筒的热逃逸，故可以得到提高热效率，实现旁热式阴极构体的低耗电化等的极其优良的效果。
此外，根据本发明的阴极射线管，旁热式阴极构体，通过使在内部收纳加热器的套筒的板厚小于或等于20微米，可以进一步减少来自套筒的热逃逸，故可以得到进一步提高热效率，实现旁热式阴极构体的进一步低耗电化等的极其优良的效果。
此外，根据本发明的阴极射线管，旁热式阴极构体，作为加热器采用线径小于或等于22～29微米的钨线，该加热器的腿部比该加热器的发热部分更多重叠绕地形成，从而提高加热器发热部分的热效率，因此可以得到实现旁热式阴极的低耗电化，而且，伴随着该低耗电化，因构成电子枪的电极的热变形而产生的漂移也不再发生，进而可以降低构成电子枪的电极的温度，防止杂散电子的发生等的、提高各种电学特性等的极其优良的效果。
权利要求
1.一种阴极射线管，其特征在于，具有真空管壳，该真空管壳由下述构成面板部分，具有在内面上涂敷了荧光体的荧光面；管颈部分，收纳了具有具备旁热式阴极构体和控制电极和加速电极的电子束产生部分、和由聚焦电极和阳极电极构成并使电子束聚焦和加速的主透镜部分的电子枪；以及锥体部分，连接上述面板部分和上述管颈部分，其中，上述旁热式阴极构体，具备具有热电子发射物质层的基底金属；在一个端部上保持基底金属，在内部收纳加热器的筒状的套筒；在加热器的加热器主要部分一侧具有大直径部分，在加热器的腿部一侧具有小直径部分，而且支承套筒的异形支承体；以及在加热器的腿部一侧具有大直径部分，在加热器的主要部分一侧具有小直径部分的阴极盘，并使套筒的另一端部外面和支承体的小直径部分内面固定，使支承体的大直径部分外面和上述阴极盘的小直径部分内面固定。
2.根据权利要求1所述的阴极射线管，其特征在于上述套筒的板厚设定为大于或等于15微米且小于或等于20微米。
3.根据权利要求1所述的阴极射线管，其特征在于上述加热器，使用线径在22微米～29微米的范围内的钨线，该加热器的腿部比加热器的主要部分还要多重叠绕。
全文摘要
本发明提供一种能减少阴极加热器的耗电的阴极射线管。其中，旁热式阴极构体具备具有热电子发射物质层的基底金属(41)；在一个端部上保持基底金属(41)，在内部收纳加热器(45)的筒状的套筒(42)；在加热器(45)的加热器主要部分一侧具有大直径部分，在加热器(45)的腿部一侧具有小直径部分，而且支承套筒(42)的异形支承体(43)；以及在加热器(45)的腿部一侧具有大直径部分，在加热器(45)的主要部分一侧具有小直径部分的阴极盘(44)，并使套筒(42)的另一端部外面和支承体(43)的小直径部分内面固定，使支承体(43)的大直径部分外面和上述阴极盘(44)的小直径部分内面固定。
文档编号H01J1/20GK1532877SQ20041002952
公开日2004年9月29日 申请日期2004年3月18日 优先权日2003年3月19日
发明者铃木行男, 小泉幸生, 小宫寿文, 文, 生 申请人:株式会社日立显示器