JP2002093336A

JP2002093336A - 陰極線管

Info

Publication number: JP2002093336A
Application number: JP2000283544A
Authority: JP
Inventors: Norio Iwamura; 則夫岩村; Yukio Koizumi; 幸生小泉; Hisafumi Komiya; 寿文小宮; Terutoshi Ichihara; 輝俊市原
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Electronic Devices Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Electronic Devices Co Ltd
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2002-03-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒータと陰極間の漏洩電流を防止する構造の傍
熱型陰極構体を得る。【解決手段】電子銃を構成する傍熱型陰極構体における
ヒータ５の発熱芯線を被覆する塗布膜５ｃを構成するア
ルミナの平均粒径を絶縁膜５ｂのアルミナの平均粒径よ
り大とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、傍熱型陰極を有す
る電子銃を具備した陰極線管に係り、特に傍熱型陰極の
陰極スリ−ブとヒータ間の絶縁特性の向上を図って漏洩
電流の発生を防止した信頼性の高い長寿命の陰極線管に
関する。

【０００２】

【従来の技術】カラ−テレビジョンセットやデイスプレ
−モニタ−等に用いられる陰極線管は、その精細な画像
再現性を有していることから、あらゆる分野で表示手段
として広く用いられている。

【０００３】この種の陰極線管は、内面に蛍光体を塗布
してなる蛍光面を形成したパネル部と、傍熱型陰極と制
御電極および加速電極等の複数の電極を有し前記蛍光面
に向けて電子ビームを出射する電子銃を収容したネック
部と、前記パネル部とネック部を連接し前記電子銃から
発射される電子ビームを蛍光面上で走査させるための偏
向ヨークを外装したファンネル部で構成した真空外囲器
を備えている。

【０００４】一方、前記電子銃は陰極としては通常は傍
熱型陰極を使用している。

【０００５】図５は、従来の陰極線管の傍熱型陰極とそ
の近傍の構成を示す要部断面図である。図５において、
１は傍熱型陰極構体で、この傍熱型陰極構体１は、筒状
の陰極スリ−ブ２と、この陰極スリ−ブ２の一端側に固
定された帽状のカソ−ドキャップ３と、このカソ−ドキ
ャップ３の天頂面に被着された電子放射物質層４と、前
記陰極スリ−ブ２内にその一部が配置された加熱用のヒ
−タ５とを有している。

【０００６】このヒ−タ５は、螺旋状に巻かれた発熱芯
線５ａの一部をアルミナを主成分とする絶縁膜５ｂとア
ルミナとタングステン微粉末を含む塗布膜５ｃで被覆し
ている。

【０００７】すなわち、前記絶縁膜５ｂはヒ−タ５の発
熱芯線５ａの溶接端部５ｄを除き端部５ｅ迄を被覆して
おり、又塗布膜５ｃは絶縁膜５ｂの外側で頂部側のコイ
ル部５ｆから前記陰極スリ−ブ２のつば拡げされた下端
２ａより更に外側に位置する端部５ｇ迄被着している。
この塗布膜５ｃは、前述のように少量のタングステン粉
末を含んで黒色を呈する黒色絶縁膜である。

【０００８】一方絶縁膜５ｂは、アルミナを主成分とし
ていることから白色を呈する白色絶縁膜であるが、ヒ−
タ全体を眺めた場合外観が黒色を呈することから一般に
はダ−クヒ−タと呼称されている。

【０００９】一方、前記ヒ−タ５はヒータサポート６と
溶接端部５ｄで溶接固定されており、又陰極スリ−ブ２
は筒状のカソ−ドサポ−トアイレット７及び小径部を前
記陰極スリ−ブ２と固定し大径部を前記カソ−ドサポ−
トアイレット７と固定した陰極ディスク８とで保持さ
れ、さらに前記カソ−ドサポ−トアイレット７はビード
サポート９を介して、また前記ヒータサポート６はヒ−
タリ−ドストラップ６’を介してそれぞれマルチフォー
ムガラス１１に固定されている。１２は制御電極で前記
電子放射物質層４と所定の間隔を保持してマルチフォー
ムガラス１１に固定されている。

【００１０】このようなダ−クヒ−タを用いる技術に関
しては、例えば特公平８−３９７６号公報に、ヒ−タの
絶縁用アルミナの平均粒径を特定して、変形、クラック
を防止し耐電圧特性を向上することが開示されている。

【００１１】また、特開平７−１６１２８２号公報に
は、ダ−クヒ−タと陰極スリ−ブ内面に炭化珪素薄膜を
もつ物とを組み合わせてヒ−タと陰極間の漏洩電流を抑
制しようとする技術が開示されている。

【００１２】また、特開平１１−２１３８５９号公報に
は、スリ−ブの内面とヒ−タ表面の少なくとも一方の表
面に、タングステンとアルミナの混合物層にニオブ又は
タンタルの少なくとも一方を分散してヒ−タと陰極間の
漏洩電流を抑制しようとする技術が開示されている。

【００１３】さらに、特開平１１−２７３５４９号公報
には、ヒ−タの絶縁に用いるアルミナの純度を向上し
て、アルミナ自体の電気抵抗を大きくしてヒ−タと陰極
間の漏洩電流を抑制しようとする技術が開示されてい
る。

【００１４】さらに、実公昭６０−３４８３号公報に
は、ダ−クコ−トをヒ−タ足部の３重巻き部に重なるま
で長くし、アルミナクラックを防止する技術が開示され
ている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このようなダ−クヒ−
タを用いた陰極線管では、ヒ−タの外表面が黒色化され
ているためヒ−タ表面の放射率を大きくして、ヒ−タか
らの熱放射を効率良く行うことが出来、信頼性を向上出
来るという特徴を有している。

【００１６】しかしながら、前述した図５の構造のよう
な従来技術及び前記各公報に開示された技術ではヒ−タ
と陰極間の漏洩電流を防止する上でまだ不十分な点があ
る。

【００１７】このため、カラ−テレビジョンセットやデ
イスプレ−モニタ−で用いられているオ−トカットオフ
回路では、予め設定して制御している陰極電流に前記漏
洩電流が重畳され、このためＲＧＢ３色のカットオフ電
圧を制御出来ず、３色のバランスが崩れて白色がとれ
ず、オ−トカットオフ回路が使用不能となり、セットの
調整が困難となる問題がある。

【００１８】又、前記ヒ−タと陰極間の漏洩電流が流れ
始めると、ヒ−タの絶縁膜であるアルミナが漏洩電流で
加熱され、この熱でアルミナから酸素が抜け、酸素の欠
乏したアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）に導電性が生じる。この
ため漏洩電流が更に増加してヒ−タ断線に至る場合もあ
る、など種々の問題があり、ヒ−タと陰極間の漏洩電流
を防止することが陰極線管の信頼性を確保する上から重
要である。

【００１９】本発明の目的は、前述した従来技術の問題
を解決し、ヒ−タと陰極間の漏洩電流を防止した優れた
陰極線管を提供する事にある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、傍熱型陰極構体の陰極スリ−ブ内にその
一部を配置するヒ−タが発熱芯線の溶接端部近傍を残し
て絶縁膜で覆い、更にこの絶縁膜の一部を塗布膜が覆っ
たものにおいて、この塗布膜中に含まれるアルミナの平
均粒径を絶縁膜中に含まれるアルミナの平均粒径より大
きくした。

【００２１】また、上記の塗布膜中に含まれるアルミナ
の平均粒径と絶縁膜中に含まれるアルミナの平均粒径と
の比を１．８〜３．０とした。

【００２２】このような構成としたことで、ヒ−タと陰
極スリ−ブとの接触面積が小さくなり、当該ヒ−タと陰
極間の漏洩電流が防止される。

【００２３】

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

【００２４】図１は本発明の陰極線管の一実施例の傍熱
型陰極とその近傍の構成を示す要部断面図である。

【００２５】図１において１は傍熱型陰極構体で、この
傍熱型陰極構体１は、筒状の陰極スリ−ブ２と、この陰
極スリ−ブ２の一端側に固定された帽状のカソ−ドキャ
ップ３と、このカソ−ドキャップ３の天頂面に被着され
た電子放射物質層４と、前記陰極スリ−ブ２内にその一
部が配置された加熱用のヒ−タ５とを有している。

【００２６】このヒ−タ５は螺旋状に巻かれた発熱芯線
５ａの一部を、平均粒径３〜６μｍのアルミナを主成分
とする絶縁膜５ｂと、平均粒径１１〜１５μｍのアルミ
ナと平均粒径１μｍ程度のタングステン微粉末を含む塗
布膜５ｃの２層で被覆している。

【００２７】前記絶縁膜５ｂはヒ−タ５の発熱芯線５ａ
の溶接端部５ｄを除き端部５ｅから頂部側のコイル部５
ｆ迄を被覆している。一方塗布膜５ｃは、絶縁膜５ｂの
外側で頂部の前記コイル部５ｆから前記陰極スリ−ブ２
のつば拡げされた下端２ａより内側の端部５ｇ迄被着し
ている。

【００２８】すなわち、塗布膜５ｃは前記陰極スリ−ブ
２内にその全体が配置されるように、前記第１の絶縁膜
５ｂの前記溶接端部５ｄ側の端部５ｅから前記コイル部
５ｆ寄りで更に前記陰極スリ−ブ２のつば拡げされた下
端２ａより内側、すなわち下端２ａより電子放射物質層
４側に前記端部５ｇが位置する構成となっている。

【００２９】この塗布膜５ｃは前述のように少量のタン
グステン粉末を含んで黒色を呈する黒色絶縁膜であり、
一方絶縁膜５ｂはアルミナを主成分としていることから
白色を呈する白色絶縁膜である。

【００３０】この構造によれば、塗布膜に絶縁膜に用い
るアルミナに比べて平均粒径比が１．８〜３．０倍の１
１〜１５μｍと大きな径のアルミナを用いたことから表
面が粗面化されているため、陰極スリ−ブの内面とヒ−
タとの接触面積が小さくなり、漏洩電流の防止につなが
る。

【００３１】ここで、前記絶縁膜及び塗布膜のアルミナ
の平均粒径についてみると、まず、絶縁膜ではアルミナ
のタングテン芯線に接する部分は、タングテン芯線とア
ルミナの熱ストレスから平均粒径３〜６μｍのアルミナ
が適している。

【００３２】上記平均粒径がこれより小さくなるとヒ−
タ製造中の焼結工程でアルミナが硬くなり芯線を断線さ
せる恐れがあり、逆に大きくなるとアルミナが軟らかく
欠落の恐れがある。特に望ましい大きさとしては３．８
〜５．０μｍである。

【００３３】一方、塗布膜については、この膜は芯線と
のストレスがないため大きいほうが特性上は好ましい。
すなわち、アルミナの抵抗は、温度上昇により小さくな
り、一例としては８００°Ｃで１０⁸Ωｃｍ、１０５０
°Ｃで１０⁷Ωｃｍ程度であり、ヒ−タの動作温度（発
熱部：１０５０°Ｃ、足部（溶接端部）：８００℃）を
考えると、接触面積をヒ−タ発熱部で０．０２５ｍｍ²
（０．５ｍｍ角）、ヒ−タ足部で１ｍｍ²（１ｍｍ
角）、アルミナ厚５０μｍ、電位差２００Ｖの場合、発
熱部：１０μＡ、足部：４μＡ程度の漏洩電流が流れ
る。この数値はヒ−タと陰極スリ−ブ内面の接触状態か
ら、ヒ−タ表面が平滑な場合十分起こりうるレベルであ
る。

【００３４】従って、この接触面積の点から前述のよう
に大きい径のものが良いが、絶縁膜の３〜６μｍのアル
ミナと焼結で接着するには１５μｍ程度が限界であり、
これより大きくなるとアルミナ粒子か欠落するおそれが
あることと、陰極スリ−ブ内への挿入に時間を要する問
題がある。

【００３５】又、漏洩電流対策の効果が期待できる下限
の大きさは７μｍで、裕度を見れば１１μｍが好ましい
値となる。

【００３６】又、前記絶縁膜５ｂ及び塗布膜５ｃは、そ
れぞれが例えばアルミナ粒径、タングステン含有量等の
異なる多層膜であってもよい。また、前記端部５ｇの位
置は、前記陰極スリ−ブ２のつば拡げされた下端２ａと
同じかそれより内側で有れば良く、更につば拡げの始端
より内側であればより好ましい。

【００３７】一方、前記ヒ−タ５はヒータサポート６と
溶接端部５ｄで溶接固定されており、又陰極スリ−ブ２
は筒状のカソ−ドサポ−トアイレット７及び小径部を前
記陰極スリ−ブ２と固定し大径部を前記カソ−ドサポ−
トアイレット７と固定した陰極ディスク８とで保持さ
れ、さらに前記カソ−ドサポ−トアイレット７はビード
サポート９を介して、また前記ヒータサポート６はヒ−
タリ−ドストラップ１０を介してそれぞれマルチフォー
ムガラス１１に固定されている。１２は制御電極で前記
電子放射物質層４と所定の間隔を保持してマルチフォー
ムガラス１１に固定されている。

【００３８】図２は図１に示すヒ−タの一例の詳細を示
すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図及び（ｃ）
は図（ａ）のＡ部拡大断面図をそれぞれ示しており、か
つ図１と同じ部分には同一記号を付してある。

【００３９】図２（ａ）〜（ｃ）において、ヒ−タ５は
その全長Ｌ１の溶接端部５ｄを除く残部Ｌ２を絶縁膜５
ｂで被覆し、更にこの絶縁膜５ｂの外側を、コイル部５
ｆから溶接端部５ｄ側へ向かって単膜部Ｌ３を除いて端
部５ｇ迄を覆うように塗布絶５ｃで被覆している。

【００４０】Ｌ４はこの絶縁膜５ｂと、塗布膜５ｃの両
膜の重畳した積層塗布長を、またＬ５は発熱芯線５ａの
単巻部、Ｌ６は発熱芯線５ａの多重巻部をそれぞれ示
し、この発熱芯線５ａの巻線形状は実公昭５７−３４６
７１号公報で公知の３重巻の構造が採られている。

【００４１】また、Ｄは中空部で溶解された心線の直
径、ｄは発熱芯線５ａの直径、ｐは発熱芯線５ａの巻線
ピッチ、ｔ１は第１の絶縁膜５ｂの被覆厚さ、ｔ２は第
２の絶縁膜５ｃの被覆厚さを示している。

【００４２】次に、前記ヒ−タ５の製造方法の一例を説
明する。まず、発熱芯線５ａとして直径０．０３２ｍｍ
のタングステン線を用い、これを直径０．１５ｍｍのモ
リブデン線からなる心線に１５タ−ン／ｍｍのピッチで
前記実公昭５７−３４６７１号公報で公知の３重巻構造
とする。

【００４３】巻線後所定の長さに切断し２重螺旋構造に
整形した後、全長Ｌ１の溶接端部５ｄを除く残部Ｌ２に
絶縁膜５ｂを電着によって被覆する。被覆厚さは約１６
００℃で焼結後約８０μｍと成るようにする。

【００４４】この絶縁膜５ｂ用の電着液１リットルの組
成は、純度９９．８５％の粉砕アルミナ（平均粒径４．
４μｍ）６７０ｇ、変性アルコ−ル４４０ミリリット
ル、蒸留水４４０ミリリットル及び電解溶液として硝酸
マグネシウムと硝酸アルミニウムを各々１４ｇ添加して
いる。

【００４５】上記の電着はヒ−タをマイナスとし、７０
Ｖの電圧で行った。アルミナの塗布厚は電着時間を調整
して設定する。その後、特公平６−２２０９５号公報に
開示された方法で黒色膜の塗布膜５ｃを、絶縁膜５ｂ上
の単膜部Ｌ３を除く積層塗布長Ｌ４に約１０μｍの厚さ
に浸漬塗布して被覆する。

【００４６】この塗布膜５ｃ用の黒色液１リットルの概
略組成は、平均粒径１２．４μｍで純度９９．８％の粉
砕アルミナ４５０ｇ、平均粒径１μｍのタングステン微
粉末を２２０ｇ、メチルイソブチルケトンを７００ｇ、
エチルエ−テル１１０ミリリットル及びバインダ−とし
てニトロセルロ−ズ１７ｇ添加したものを用いた。

【００４７】浸漬塗布後、エチルアルコ−ルで洗浄する
ことにより１０μｍの被覆厚さを制御している。この塗
布膜５ｃの被覆長さは浸漬する長さで容易に制御出来
る。

【００４８】その後所定の乾燥工程を経た後、前記心線
を酸で溶解することで、図２（ｃ）に直径Ｄで示した中
空部が形成される。

【００４９】このような製造方法で得られたヒ−タ５の
具体例は次の通り。すなわち、全長Ｌ１：１３ｍｍ、絶
縁膜５ｂの被覆長Ｌ２：９．５ｍｍ、塗布膜５ｃの被覆
長Ｌ４：６ｍｍ、被覆厚ｔ１、ｔ２は前述のようにそれ
ぞれ８０μｍと１０μｍとした。

【００５０】図３は図１に示した傍熱型陰極構体を有す
る本発明の陰極線管に用いられる電子銃の構成例を説明
する側面図で、図１と同じ部分には同一記号を付してあ
る。

【００５１】図３に示す電子銃は、制御電極（第１グリ
ッド電極：Ｇ１）１２、加速電極（第２グリッド電極：
Ｇ２）２２、集束電極（第３グリッド電極：Ｇ３、第４
グリッド電極：Ｇ４、第５グリッド電極：Ｇ５）２３，
２４，２５、陽極（第６グリッド電極：Ｇ６）２６、お
よびシールドカップ２７を管軸方向に所定の間隔と位置
関係で配列し、マルチフォームガラス１１で固定支持す
ると共に、ステム２８に植立したステムピン２８ａに各
電極に設けたタブあるいはリード線を溶接して構成され
る。

【００５２】また、この電子銃は、制御電極１２のステ
ム２８側に傍熱型陰極構体１が近接配置されており、当
該傍熱型陰極構体１には電子放出部を加熱する前述した
図２に示すヒータ５が内蔵されている。

【００５３】なお、２９はバルブスペーサコンタクト
で、ネック部の内壁に弾接して電子銃の中心軸を管軸に
一致させる機能を有すると共に、ファンネルとネックの
内壁に塗布された内部導電膜から電子銃に陽極電圧を導
入する機能を有する。

【００５４】制御電極１２と加速電極２２および傍熱型
陰極構体１とで電子ビーム発生部（３極部）を構成す
る。また、集束電極２３〜２５は電子ビーム発生部から
出射する電子ビームを加速集束し、集束電極２５と陽極
２６の間に形成される主レンズで所定の収束されて蛍光
面方向に指向される。

【００５５】ステム２８は真空外囲器のネック部開放端
に溶着され外部からの信号あるいは電圧をステムピン２
８ａを介して各電極に印加する。

【００５６】図４は、本発明の陰極線管の他の実施例の
全体構成例を説明する模式断面図である。

【００５７】図４において、４１はパネル部、４２は蛍
光体スクリーン、３２は電子銃を収納するネック部、４
３はパネル部とネック部とを連接するファンネル部、４
４はシャドウマスク、４６はマスクフレーム、４７は磁
気シールド、４８はマスク懸架機構、４９はインライン
型電子銃、５０は偏向ヨーク、６３は外部補正磁気装
置、１０ａは内部導電膜、６４は防爆バンド、６５はパ
ネルピン、６６はマスク組立体、２８ａはステムピンで
ある。

【００５８】このカラー陰極線管はパネル部４１とネッ
ク部３２およびファンネル部４３とで真空外囲器６７を
構成し、ネック部３２に収納された電子銃４９から発射
された電子ビーム（センタービーム及び２本のサイドビ
ーム）Ｂは偏向ヨーク５０で形成される水平および垂直
偏向磁界によって蛍光体スクリーン４２を２次元に走査
する。

【００５９】電子ビームはステムピン２８ａから供給さ
れる映像信号等の変調信号で強度変調され、蛍光体スク
リーン４２の直前に設置されたシャドウマスク４４で色
選択され、蛍光体スクリーン４２を構成するそれぞれの
蛍光体（赤、緑、青）に射突して所定のカラー画像を再
生する。

【００６０】インライン型電子銃４９は前記実施例で説
明した構造の傍熱型陰極構体を備えた電子銃である。

【００６１】この図４に示す本発明の一実施例のカラ−
陰極線管と、図５に示す従来のカラ−陰極線管とのヒ−
タと陰極間の漏洩電流、ヒ−タ温度及び陰極温度等の諸
特性を比較した。その結果、前記漏洩電流は本発明のも
のが従来のものに比べて約７０％低減して大きな効果が
得られたのに対し、ヒ−タ温度及び陰極温度は両者の差
は認められず、エミッション特性等の問題の無いことが
確認できた。

【００６２】なお、本発明は、上記の構造に限定される
ものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の思想
を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
陰極線管に用いる電子銃の傍熱型陰極構体を構成するヒ
ータの絶縁膜と塗布膜のアルミナの関係を特定すること
により、ヒータと陰極間の漏洩電流を防止して、モニタ
−セット等のオ−トカットオフ回路の使用が可能と成っ
てセットの調整が容易と成ると共に、ヒ−タ断線やヒ−
タと陰極間の導通不良を防止でき、信頼性に優れた陰極
線管を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の陰極線管の一実施例の傍熱型陰極構体
とその近傍の構成を示す要部断面図である。

【図２】図１に示すヒ−タの一例の詳細を示し、（ａ）
は平面図、（ｂ）は側面図及び（ｃ）は図（ａ）のＡ部
拡大断面図である。

【図３】本発明のシャドウマスク型カラー陰極線管に用
いられる電子銃の構成例を説明する側面図である。

【図４】本発明の陰極線管の一実施例のシャドウマスク
型カラー陰極線管の概略構造を説明する模式断面図であ
る。

【図５】従来の陰極線管の傍熱型陰極構体とその近傍の
構成を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１傍熱型陰極２陰極スリ−ブ５ヒータ５ａ発熱芯線５ｂ絶縁膜５ｃ塗布膜５ｅ，５ｇ端部４１パネル部３２ネック部４３ファンネル部４９電子銃。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小泉幸生千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者小宮寿文千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者市原輝俊千葉県茂原市早野3350番地日立エレクトロニックデバイシズ株式会社内Ｆターム(参考） 5C031 DD05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内面に蛍光体を塗布してなる蛍光面を有す
るパネル部と、傍熱型陰極構体と複数の電極を備え前記
蛍光面に向けて電子ビームを出射する電子銃を収容した
ネック部と、前記パネル部とネック部を連接し前記電子
銃から発射される電子ビームを蛍光面上で走査させるた
めの偏向ヨークを外装したファンネル部で構成した真空
外囲器を有する陰極線管であって、前記電子銃の傍熱型陰極構体の陰極スリ−ブ内にその一
部を配置するヒ−タが発熱芯線の溶接端部近傍を残して
絶縁膜で覆われ、更にこの絶縁膜の一部を塗布膜が覆っ
ており、かつ塗布膜中に含まれるアルミナの平均粒径が
絶縁膜中に含まれるアルミナの平均粒径より大きいこと
を特徴とする陰極線管。
【請求項２】前記塗布膜中に含まれるアルミナの平均粒
径と絶縁膜中に含まれるアルミナの平均粒径との比が
１．８〜３．０であることを特徴とする請求項１記載の
陰極線管。
【請求項３】前記絶縁膜が白色膜で、塗布膜が黒色膜で
あることを特徴とする請求項１または２記載の陰極線
管。
【請求項４】前記黒色絶縁膜がタングステンを含むこと
を特徴とする請求項３記載の陰極線管。