JP3333377B2

JP3333377B2 - 陰極線管のエミッション能力回復方法

Info

Publication number: JP3333377B2
Application number: JP3238996A
Authority: JP
Inventors: 智中川; 健次今井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 2002-10-15
Anticipated expiration: 2016-02-20
Also published as: JPH09231906A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定期間実用に供
された結果寿命を迎えた陰極線管の修復方法、特にカソ
ード（陰極）のエミッション（電子放射）能力の回復に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、衛星放送等の発達に伴い、陰極線
管を利用したテレビ受像機の１日当たりの使用時間が非
常に長くなっている。陰極線管は、ある一定時間のエミ
ッション寿命を持っているため、１日当たりの使用時間
が長くなると、結果的に寿命年数（使用可能年数）が非
常に短くなる。陰極線管の大型化に伴ってテレビ受像機
が高価なものとなっている昨今においては、テレビ受像
機の買い換え時期が早まることは、需要者にとって好ま
しくない。

【０００３】テレビ受像機を買い替えずに、メーカーに
陰極線管を送り返して、工場でエミッション能力を修復
させることも可能ではある。陰極線管の寿命を決定する
のは、一般的に陰極である。酸化物陰極を活性化する方
法としては、例えば特開昭５９−１１９６４２号公報に
記載されたように、電子放射材を熱することにより炭酸
バリウム等の炭酸塩を酸化バリウム等の酸化物に分解
し、その後、熱活性とエミッションを取り出すことによ
る電流活性を行い、地金による酸化物の還元を促進して
酸化物結晶内部に自由バリウム等の電子放出源を形成す
ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
酸化物陰極の活性化方法は陰極線管製造時、または、カ
ソードエミッションの寿命初期の段階での活性化であ
り、地金による酸化物電子放射材の還元能力が豊富にあ
るときにのみ効果をもたらす方法である。従って、長時
間使用して寿命が終了した、即ち、地金の還元能力が不
足したカソードの修復に対しては上記活性化方法を適用
しても格別の効果をもたらすものではない。結局、寿命
が尽きたカソードの修復方法については、現在まで何ら
の提案もなされてはいなかった。

【０００５】本発明は上記のような問題点に鑑み、一定
時間使用して寿命が尽きたカソードのエミッション能力
を回復させることにより、陰極線管を修復する方法を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】酸化物陰極は、酸化バリ
ウム等の酸化物電子放射物質層が、マグネシウム、タン
グステン等の還元材を少量含有したニッケル等の基体金
属上に形成された構成を有する。陰極線管の動作時には
基体金属が約８００℃に熱せられることにより電子放射
物質が基体金属中の還元材により還元される。ＢａＯ＋Ｍｇ → Ｂａ＋ＭｇＯその結果、電子放射物質中に自由Ｂａと酸素イオン空孔
が形成され、酸化物のバンドギャップ中に不純物準位が
形成され、絶縁体である酸化物が仕事関数の低い半導体
としての性質を持つようになる。従って、８００℃程度
の低温度においても、陰極線管として利用できるような
豊富な熱エミッションが得られる。

【０００７】しかしながら、１万〜数万時間の動作の後
には上記ＭｇＯのような反応生成物が多量に形成され
る。この反応生成物は、電子放射物質層側の基体金属表
層深さ数μｍ〜数十μｍに部分的に、かつ、層状に形成
されるので中間抵抗層と呼ばれ、上記還元反応を妨げる
抵抗層としてよく知られているものである。この中間抵
抗層が蓄積されると還元反応が進まず、従って、電子放
射物質中に自由Ｂａと酸素イオン空孔が形成されなくな
り、熱エミッションが減少して、酸化物陰極の寿命が終
了する。そこで、本発明は、カソードの基体金属表層に
おいて部分的に融解や蒸発を生じさせることにより中間
抵抗層に起因する還元能力の減少を解消し、陰極線管の
エミッション能力を回復させる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の陰極線のエミッション能
力回復方法では、陰極線管内に封入されたカソードの基
体金属表層を部分的に融解させる。

【０００９】また、基体金属表層を部分的に蒸発させて
も良い。

【００１０】上記の融解や蒸発を生じさせるに当たっ
て、カソードの基体金属と他の電極との間に所定の電圧
を印加してスパーク放電を発生させることが好ましい。

【００１１】

【実施例】以下、実施例について図面を参照して説明す
る。図１は陰極線管の電子銃の構成の概略を示す図であ
る。図において、フィラメント１ａにより熱せられるニ
ッケル地金２上には略円柱状に電子放射物質（エミッ
タ）層３が形成され、これらの部材によりカソード１が
構成されている。電子放射物質層３の電子放射面表層の
円中心軸から半径約０.５ｍｍの範囲４から、エミッシ
ョンが取り出される。取り出された電子は、カソードに
対向する制御電極（Ｇ１）５の孔部をとおり、加速電極
（Ｇ２）６により形成された電界によって加速される。
その後、集束電極（Ｇ３）７によりフォーカス作用を受
けてスクリーン８に到達する。

【００１２】既に述べたように、陰極線管を１万〜数万
時間動作させた後にはＭｇＯのような反応生成物が多量
に生じて、中間抵抗層が形成されている。そこで、例え
ば、ニッケル地金２に形成された中間抵抗層近傍を、ニ
ッケル地金２の融点以上（１４５０℃以上）に加熱して
融解させることにより、上記ＭｇＯ等をニッケル地金内
部に分散させて、かつ、Ｍｇ等の新鮮な還元材を中間抵
抗層に分散させることによりニッケル地金の還元能力を
回復させることができる。また、中間抵抗層を２０００
℃〜３０００℃に加熱して蒸発させることにより除去
し、新しいニッケル地金表面を露出させることによって
も、同様の効果を得ることができる。

【００１３】ここで、中間抵抗層あるいはその近傍のニ
ッケル地金２を加熱するときニッケル地金２全体を一様
に加熱すると、その表面に塗布された電子放射物質が急
激に蒸発してしまうので、還元能力が回復したとしても
熱エミッションの回復の効率が低くなる。従って、ニッ
ケル地金２の中間抵抗層部を選択的に加熱することが望
ましい。加熱方法としては一般にヒータ点火が考えられ
るが、その場合１５００℃以上に加熱しなければならず
ヒータの断線の危険性が高くなり、かつ、ニッケル地金
２全体を一様に加熱してしまうという欠点がある。ま
た、高周波加熱等を用いて陰極線管外部から加熱する方
法も考えられるが、ニッケル地金２だけを選択的に加熱
することができず、かつ、サービス要員が簡便に利用で
きるような装置とすることが困難であるという欠点があ
る。

【００１４】これらの問題を解決するために、ニッケル
地金２にスパーク放電を発生させて融解、あるいは、蒸
発させる方法が提供できる。この方法によると瞬間的に
大電流が流れるスパーク放電では電流によるジュール熱
の大部分が高抵抗の中間抵抗層において発生し、部分的
に高温とすることができる。また、この方法では電流が
流れる時間が短いために、発生する熱エネルギの総量が
小さいので、ニッケル地金２全体が高温になることがな
い。さらに、家庭用１００Ｖ電源を利用するトランスと
コンデンサーを組み合わせた非常に簡便な回路で携帯用
の修正装置を構成することができ、かつ、サービス要員
の修正方法の習熟等もほとんど不要であるという利点が
ある。

【００１５】図２は、エミッション能力の回復を行うた
めの装置の構成の一例を示す回路図である。本装置は家
庭用１００Ｖ電源を利用してコンデンサの充電と放電と
を行うものである。図示の回路は、トランス１１、整流
回路１２、コンデンサ１６及び１７、放電用コンデンサ
２１、スイッチ１９、抵抗１８及び２０により構成さ
れ、整流回路１２は抵抗１２１及び１２４、コンデンサ
１２２、整流器１２３、１２５及び１２６により構成さ
れている。コンデンサ１３、抵抗１４及び表示灯１５は
電源表示回路を構成している。

【００１６】スイッチ１９が接点Ａ側にあるとき、トラ
ンス１１によって所定の電圧に昇圧された二次側電圧は
整流回路１２によって整流され、コンデンサ１６及び１
７によって平滑される。コンデンサ１６及び１７の直列
体の両端の電圧が抵抗１８を介して放電用コンデンサ２
１に印加されることにより、放電用コンデンサ２１は所
定の高電圧（２００〜４００Ｖ）に蓄電される。なお、
スパーク放電に充分な電荷量を蓄えるために放電用コン
デンサ２１は、１〜１，０００μＦで耐電圧２００〜５
００Ｖ程度のものを採用するのが好ましい。出力端子２
２は例えば制御電極（Ｇ１）５（図１）に接続され、他
方の出力端子２３はカソード１のニッケル地金２（図
１）に接続される。スイッチ１９が接点Ｂ側に切替えら
れると、放電用コンデンサ２１に蓄積された電荷が瞬間
的にカソード１と制御電極５間（ギャップ約０.１ｍ
ｍ）に印加される。このとき、カソード１のニッケル地
金２と制御電極５との間の真空による電気絶縁が破壊さ
れ、スパーク放電が発生する。その放電の道筋に沿って
ジュール熱が発生し、カソード１のニッケル地金２が融
解し、同時に一部蒸発する。

【００１７】図３はこのときの様子を概念的に示す図で
ある。スパークＳにより中間抵抗層２ａが融解・蒸発し
て凹凸を含んだ新たな表層部を形成する。図４は、この
新たな表層部にエミッタ３が接触した状態を示す部分拡
大図である。このように融解を生じさせることによりＭ
ｇＯ等の反応生成物がニッケル地金２の内部に分散し、
かつ、Ｍｇ等の新鮮な還元材が中間抵抗層２ａに分散す
る。また、融解・蒸発が生じたことによって、例えば凹
部の底部はニッケル地金２の新しい地金部が露出する。
ここにエミッタ３が接触することにより、化学反応が進
行する。このようにして、ニッケル地金２の還元能力が
回復する。

【００１８】上記の説明では、カソード１と制御電極
（Ｇ１）５との間で放電させる場合を例に挙げたが、こ
れに限らず、カソード１と加速電極（Ｇ２）６との間
（ギャップ約０.４ｍｍ）、もしくは、カソード１と制
御電極（Ｇ１）５及び加速電極（Ｇ２）６との間で放電
させることもできる。カソード１と制御電極（Ｇ１）５
の間でスパークさせた場合は、放電しやすく確実にカソ
ードエミッタ面へ放電するというメリットがある。ま
た、カソード１と加速電極（Ｇ２）６間でスパークさせ
た場合は、制御電極（Ｇ１）５のビーム通過孔を通りカ
ソード面の中央部、すなわちエミッション放電の中心部
へ放電するので、修復を効果的に行うことができる。カ
ソード１と制御電極（Ｇ１）５および加速電極（Ｇ２）
６との間でスパークさせた場合は、上記制御電極（Ｇ
１）５および加速電極（Ｇ２）６それぞれにスパークさ
せた場合の効果を同時に得ることができるのであるが、
放電回路を２系統必要とするため、若干回路が複雑にな
るという欠点がある。

【００１９】上記の修復装置を利用して、エミッション
寿命が終了した２９インチテレビ用ブラウン管を修復し
た結果の一例を図５のグラフに示す。図に示すように、
市販のテレビ受像機を４万時間動作させたとき、カソー
ドエミッション（電流）が初期値の約１／１０に低下し
た。これは、ほぼカソードエミッション寿命の終了と考
えられる。その後、上記修復装置で修復を行ったところ
エミッションが初期値の約２／３にまで回復した。この
ときスパーク放電は、レッド、グリーン、ブルーの各カ
ソードで各２回づつ行った。修復後のブラウン管は、図
５に示すように数百〜数千時間に亘って充分に使用に耐
えるエミッションを供給することが可能となった。これ
はユーザが１日８時間使用すると仮定すると数カ月から
数年の延命となる。

【００２０】なお、スパーク回数は、２回又は３回で効
果が飽和するようである。従って、１回だけのスパーク
よりは２回スパークする方が、コンスタントに良好なエ
ミッションの修正ができる。実験によれば３回スパーク
させると、２回スパーク後よりもかえってエミッション
が低下してしまう場合があったので、スパークは２回と
するのが最も望ましい。一方、スパークは５回以上行う
と逆効果となり、エミッションの量が大幅に低下する。
これは、中間抵抗層が除去されてもエミッタ自体がスパ
ークにより飛散してしまうのが原因と考えられる。な
お、上記実施例では、カラー陰極線管のレッド、グリー
ン、ブルーの各カソードにたいして本発明を実施した例
を示したが、いずれか一つのカソードのエミッションが
急激に低下した場合は、その低下したカソードにのみ本
発明を実施すればよい。また、カソードが一つのモノク
ローム陰極線管にも本発明の方法が同様の効果を奏する
ことはいうまでもない。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、以下に記載されるような効果
を奏する。

【００２２】陰極線管内に封入されたカソードの基体金
属表層を部分的に融解させることによりＭｇＯ等の反応
生成物を基体金属内部に分散させ、かつ、Ｍｇ等の新鮮
な還元材を基体金属表層に形成された中間抵抗層に分散
させて、基体金属の還元能力を回復させることができ
る。また、基体金属表層を部分的に蒸発させることによ
って新しい基体金属表面が露出するので基体金属の還元
能力を回復させることができる。従って一定時間使用し
てもはや寿命の尽きんとする陰極線管のエミッション能
力を回復させ、さらに実用に供することができる。

【００２３】また、カソードの基体金属と他の電極との
間に電圧を印加してスパーク放電を発生させ、これによ
り上記融解または蒸発を生じさせることにより、簡単な
回路によってエミッション能力の回復を図ることができ
る。このような回路は安価に製造でき、操作も簡単で、
携帯も可能である。しかも回復に要する時間が非常に短
くて済むという効果がある。従って、陰極線管のエミッ
ション能力回復作業を行うに当たり、陰極線管またはテ
レビ受像機をメーカーの工場に送り返す必要が無くな
り、ユーザー宅への出張サービスにより、同作業を迅速
にかつ簡易に行えるようになるという実用上の多大な効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】陰極線管の電子銃の構成を示す図である。

【図２】本発明の実施例による陰極線管のエミッション
能力回復のための装置の回路図である。

【図３】本発明に実施例による、スパーク放電による中
間抵抗層の融解の状態を示す概念図である。

【図４】図３の部分拡大図である。

【図５】本発明による陰極線管のエミッション能力の変
化を示すグラフである。

【符号の説明】

１カソード２ニッケル地金２ａ中間抵抗層５制御電極（Ｇ１）６加速電極（Ｇ２）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】陰極線管内に封入された酸化物カソード
の基体金属と他の電極との間に所定の電圧を印加してス
パーク放電を発生させることにより、前記基体金属の表
層を部分的に融解し、蒸発させることを特徴とする陰極
線管のエミッション能力回復方法。