JP3552860B2

JP3552860B2 - 陰極線管

Info

Publication number: JP3552860B2
Application number: JP34932496A
Authority: JP
Inventors: 雅彦近田; 秀治大前; 望有元
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2016-12-27
Also published as: JPH1074465A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョンやコンピュータディスプレイとして用いられる陰極線管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、陰極線管では、一般的に、カソードから出射した電子ビームがスクリーンに到達するまでに、偏向ヨーク、コンバージェンスヨーク、速度変調コイル等により発生する交流磁界で電子ビーム軌道を変調する。
【０００３】
偏向ヨークは、一般的に、陰極線管のファンネルコーン部に挿入され、偏向ヨークにより発生する交流磁界で電子ビームの軌道を偏向することで、陰極線管蛍光面を電子ビームで走査している。
【０００４】
コンバージェンスヨークは、一般的に、陰極線管のネック外側に挿入され、コンバージェンスヨークにより発生する交流磁界で電子ビームの軌道を変調することで、ラスターの歪みの補正を行っている。
【０００５】
速度変調コイルは、一般的に、陰極線管のネック外側に挿入され、速度変調コイルにより発生する交流磁界で電子ビームの走査速度を変調することで、蛍光面上での高輝度部の低輝度部へのはみ出しを防ぎ、画像をシャープにする働きがある。
【０００６】
これらの電子ビーム軌道を高周波で磁界変調するためのコイルと電子ビームの間には、電子銃の電極が存在する。電子銃の電極材料は、電圧を印加し、電子レンズを形成する目的のため、一般的にはステンレス等の導電性の高い金属材料を用いていた。その面積抵抗は、たとえば、板厚０．４ｍｍのＳＵＳ３０４ステンレス鋼の場合、２ｍΩ／□程度である。
【０００７】
図６は従来の陰極線管として、投写型のモノクローム陰極線管の電子銃部分の構造例であり、陽極電極１はステンレス鋼で製作されている。本例においては、コンバージェンスヨーク８の磁界中心は、陽極電極１の蛍光面側先端から７ｍｍの位置にあり、コンバージェンスヨーク８によって生成された交流磁界９のほとんどは陽極電極１を通過する。偏向ヨーク１６はファンネルコーン部に挿入されており、偏向ヨーク１６によって生成された交流磁界１７の一部は陽極電極１とゲッターを遮蔽するシリンダ１５を通過する。速度変調コイル１８は前段陽極電極３と集束電極２の中間に配置されており、速度変調コイル１８によって生成された交流磁界１９のほとんどは前段陽極電極３と集束電極２を通過する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これらの金属電極を通して交流磁界を掛けた際、金属電極部に渦電流が発生する。また、交流磁界の周波数が高くなればなるほど、この渦電流損は大きくなるため、高周波変調域において磁界による電子ビーム軌道の変調効果が減少する。
【０００９】
図６の従来例では、例えばコンバージェンスヨーク８によって生成された交流磁界９により、陽極電極１に渦電流が発生し、コンバージェンスヨーク８による電子ビーム軌道変調効果が減少する。
【００１０】
また、この渦電流損により、電極が発熱し、ネック管を破壊する場合もある。これらの交流磁界のロスや電極の発熱を防止するため、交流磁界の発生源と電子銃の金属電極との距離を大きくした設計とすれば、必然的に電子ビーム集束レンズと蛍光面との距離が大きくなり、電子レンズ倍率が大きくなるため、解像度が低下するという問題がある。とくに、高品位テレビジョン等の高偏向周波数、広信号帯域の画像表示装置では、これらの交流磁界のロスが大きくなるため、実使用上支障が生じるという問題がある。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、交流磁界のロスや電極の発熱を減少させた陰極線管を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の陰極線管は、内面に蛍光面を有するガラスパネル部と、その後部に接続されたガラスファンネル部、及び内部に電子銃を有するネック部から構成される陰極線管において、所定の電圧が印加されて、異なる電圧が印加された隣り合う電極との間に電子レンズを形成する複数の電極のうち、少なくとも１つの電極に非金属材料を用い、前記電極の非金属材料が、面積抵抗で２０ｍΩ／□〜１００ＧΩ／□の抵抗材料であることを特徴とする。
【００１４】
また前記陰極線管においては、電極の非金属材料が、セラミックスであることが好ましい。セラミックス材料としては、導電性アルミナセラミックス、導電性チタニア系セラミックス、炭化珪素セラミックスなどの材料を使用することができる。また、セラミックス製電極の好ましい厚さは０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲である。厚さが０．５ｍｍ未満では材料が脆くなり、強度が実用的でなくなる傾向となる一方、厚さが２．０ｍｍを越えると、内部に形成する電子レンズを小さくする必要があり、精度の良い電子ビーム軌道を作ることが困難となるほか、コストが高くなり、加工性も悪くなる傾向となる。
【００１５】
前記の構成を有することにより、電子ビーム軌道を高周波で磁界変調するためのコイルによって生成される高周波磁界による渦電流の発生が抑えられ、高周波変調域においても電子ビーム軌道の変調効率を劣化させることがなく、また電極部での発熱も抑えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施形態の陰極線管として、投写型のモノクローム陰極線管における電子銃を示す。
【００１８】
図１において、陽極電極１ａは、外径２２ｍｍ、厚み１ｍｍ、比抵抗１ｋΩ・ｃｍの高抵抗セラミックシリンダー（アルミナセラミックス製）により製作されており、面積抵抗としては、１０ｋΩ／□である。この陽極電極１ａの内側に内径１５ｍｍのステンレス製集束電極２が位置し、これらの部品で構成される電子銃が外径２９．１ｍｍのネック管内側に挿入される。７は陰極線管ネック部である。
【００１９】
陽極電極１ａは、この場合、フランジ外径２２ｍｍの電極固定のためのブラケット１０や、陰極線管ネック内面に塗布された導電層から陽極電位を印加する為のコンタクトスプリング１１等の金属部品に固定する必要があるが、この固定のために導電性接着剤１２を使用している。これは、例えば銀粒子を分散させたフリットガラス等の接着剤が使用できる。
【００２０】
また、接着剤自体に導電性を有しなくても、表面に導電性のコーティングをして、電気的導通をとることができる。
【００２１】
陽極電極１ａの位置は前記従来のものと変わらないため、コンバージェンスヨーク８によって生成された交流磁界９のほとんどは陽極電極１ａを通過するが、陽極電極１ａは、抵抗材料で製作されているため、交流磁界９による渦電流の発生が抑えられ、高周波変調域においても電子ビーム軌道の変調効率を劣化させることが無く、また陽極電極１ａでの発熱も抑えられる。
【００２２】
本発明の電極材料に用いられる抵抗材料は、上記の効果を実現するためにはある程度以上の抵抗値を有することが必要であり、同時に電極自体に帯電を生じない程度の小さな抵抗値を持つ必要があるので、その抵抗値に一定の範囲の制限がある。
【００２３】
本発明の電極材料に用いられる抵抗材料の面積抵抗としては２０ｍΩ／□より小さくなれば、上記の効果は十分に得られない。
【００２４】
また面積抵抗値が１００ＧΩ／□より大きくなれば帯電によって電界が不安定になり、電子レンズ効果が時間の経過と共に変化するため、蛍光面での電子ビームスポット形状が時間によって変化するといった悪影響を及ぼす。
【００２５】
そのため、これらの材料の面積抵抗値の範囲としては、２０ｍΩ／□〜１００ＧΩ／□とすべきである。
【００２６】
図２はこの例による陰極線管のコンバージェンス磁界の周波数応答特性を従来の陰極線管と比較した結果である。コンバージェンスヨークに１００ｋＨｚの正弦波電流を与えた際のコンバージェンスヨーク磁界による蛍光面上での電子ビームの振れ幅、すなわち電子ビームの偏向効率は、従来の陰極線管と比較し、１３７％に向上した。
【００２７】
一方、高周波磁界による電極上での発熱量Ｑは、磁界の強さをφ、周波数をｆ、電極の面積抵抗値をＲとすると、下記式（数１）と表現できる。
【００２８】
【数１】

【００２９】
従来の金属電極部の抵抗値は２ｍΩ／□程度、本実施の形態での電極部の抵抗値は１０ｋΩ／□であるため、上式から、本実施の形態での陽極電極上での発熱量は、従来の金属電極を用いた例と比較し、５×１０^−４％まで低下する。
【００３０】
なお、本実施の形態では、高抵抗セラミックスにより、陽極電極を製作しているが、その他の抵抗材料、例えば多孔質ガラスに気相法で炭素を含浸させたガラス抵抗体等を用いても同等の効果が得られる。ガラス管の場合、セラミックスより成形精度が高いため、形状精度を上げるための切削加工が必要なくなり、コスト的に有利である。
【００３１】
図５は本発明の他の実施例である。図５において、陽極電極１ｂは、内面に面積抵抗が１０ｋΩ／□の抵抗材料の層１４を備えたセラミックスシリンダー１３を用いている。
【００３２】
抵抗材はガラスペースト中に酸化ルテニウム等の導電物質を分散させたガラスグレーズ厚膜抵抗等が使用できる。
【００３３】
塗布の方法としては、陽極電極をペースト状の抵抗剤中に浸し、引き上げるディップ法や、ディスペンサーや印刷により、直接陽極電極内壁に抵抗層を形成する手法等が考えられる。ディップ法ではセラミックスシリンダー内面に抵抗材を塗布しやすいため、量産性が高い。ディスペンサー法や印刷法では抵抗材を均一に塗布することが可能であり、品質が安定する。
【００３４】
本実施の形態でも、実施の形態１と同様、陽極電極は、電極固定のためのブラケット１０や、陰極線管ネック内面に塗布された導電層から陽極電位を印加する為のコンタクトスプリング１１等の金属部品に固定する必要があるが、この固定のためには、例えば接着剤中に銀粒子を分散させた導電性接着材１２が使用できる。
【００３５】
この例においても、陽極電極１ｂに抵抗材料を用いているため、コンバージェンスヨーク８によって生成された交流磁界８により陽極電極１ｂに発生する渦電流が抑えられ、交流磁界のロスが少なくなる。
【００３６】
かつ、本実施の形態では、切削により、精度良く加工されたセラミックスシリンダー１３の内面に、比較的抵抗値調整が平易な抵抗剤を塗布することで抵抗層１４を設ける構造であるため、所望の抵抗値に調整しやすい。抵抗値は酸化ルテニウム等の導電物質の比率を変えることで容易に調整できる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、抵抗層を形成する構造体として、セラミックスを使用しているが、ガラス管等の絶縁性の材料を使用することも可能である。ガラス管を使用した場合、セラミックスより成形精度が高いため、形状精度を上げる為の切削加工が必要なくなり、コスト的に有利である。
【００３８】
また、ガラス管またはセラミックシリンダーの抵抗層でおおわれていない部分の帯電が原因で電子レンズが歪み電子ビーム軌道に影響を及ぼすときはガラス管またはセラミックシリンダーの内面以外の部分にも抵抗剤を塗布することで電子レンズの歪みを回避することができる。
【００３９】
また、本実施の形態では抵抗層として、ガラスグレーズ厚膜抵抗を使用しているが、シリンダーの内面にクロム、アルミニウム等の金属薄膜を蒸着すること等により、抵抗膜を形成することも可能である。この手法を用いると、ガラスグレーズ厚膜抵抗方式で必要であった焼成工程を省くことができ、抵抗層成膜工程が簡略化される。
【００４０】
なお、本発明の実施の形態では、導電性接着剤１２を用いて、陽極電極１ａをブラケット１０やコンタクトスプリング１１に固定しているが、図３に示したとおり、ブラケット部１０の爪を圧着するカシメ法により、この陽極電極１ａを固定することも可能である。また、図４に示したとおり、ブラケット部１０に設けられたスプリングを陽極電極に押し付けることにより、この陽極電極１ａを固定することも可能である。これらの方法を用いることで、電子銃の組み立て工程を簡易化することができる。
【００４１】
なお、本発明の実施の形態として、本発明を、陽極電極の内側に集束電極を配置した電極構造を持つユニポテンシャル型電子銃に用いた場合を説明したが、本発明は、通常の陽極電極と集束電極の開口部を向かい合わせて配置するユニポテンシャル型電子銃についても同様に実施することができる。
【００４２】
なお、本発明の実施の形態として、本発明をユニポテンシャル型電子銃に用いた場合を説明したが、本発明は、当然、その他の構造の電子銃、例えばバイポテンシャル型電子銃についても、同様に実施することができる。
【００４３】
なお、本発明の実施の形態として、本発明を陽極電極に用いた場合を説明したが、本発明は、その他の制御電極、加速電極、集束電極、ゲッターを遮蔽するシリンダ等の従来金属材料を用いて製作されていた電子銃部品についても、同様に実施することができる。
【００４４】
その際、効果として、これらの電子銃部品を通過する交流磁界による電子ビーム軌道の変調効率の劣化を防止することができる。例えば、本発明を、ゲッターを遮蔽するシリンダに用いた場合、偏向ヨークとコンバージェンスヨークの交流磁界による電子ビーム軌道の変調効率の劣化を防止することができ、制御電極、加速電極、集束電極に用いた場合、速度変調コイルの交流磁界による電子ビーム軌道の変調効率の劣化を防止することができる。
【００４５】
また、上記では、モノクロームブラウン管に用いた場合を説明したが、カラーブラウン管に用いても同様の効果が得られる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、１００ｋＨｚを越えるような高周波変調域においても交流磁界による電子ビーム軌道の変調効率の劣化が少ないため、高品位テレビジョン等の高周波変調を行う陰極線管においても、偏向ヨーク、コンバージェンスヨーク、速度変調コイル等に過大なパワーを必要とせず、また電極部の発熱による陰極線管ネック部の破損も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の陰極線管の一実施形態であるモノクローム陰極線管の電子銃部分の構造例を示す断面図
【図２】本発明の一実施形態の電子銃と従来の電子銃のコンバージェンス磁界の周波数応答特性を示した図
【図３】本発明の一実施形態のカシメ式による電極固定方式の構造例を示す断面図
【図４】本発明の一実施形態のスプリング式による電極固定方式の構造例を示す断面図
【図５】本発明の別の実施形態であるモノクローム陰極線管の電子銃部分の他の構造例を示す断面図
【図６】従来の陰極線管としてのモノクローム陰極線管の電子銃部分の構造例を示す断面図
【符号の説明】
１陽極電極
１ａ高抵抗セラミックを使用した陽極電極
１ｂ抵抗膜を備えたセラミックシリンダーを使用した陽極電極
２集束電極
３前段陽極電極
４加速電極
５制御電極
６カソード
７陰極線管ネック部
８コンバージェンスヨーク
９コンバージェンスヨーク磁界
１０陽極電極固定ブラケット
１１コンタクトスプリング
１２導電性接着剤
１３セラミックシリンダー
１４抵抗材料層
１５ゲッター遮蔽シリンダ
１６偏向ヨーク
１７偏向ヨーク磁界
１８速度変調コイル
１９速度変調コイル磁界

Claims

内面に蛍光面を有するガラスパネル部と、その後部に接続されたガラスファンネル部、及び内部に電子銃を有するネック部から構成される陰極線管において、
所定の電圧が印加されて、異なる電圧が印加された隣り合う電極との間に電子レンズを形成する複数の電極のうち、少なくとも１つの電極に非金属材料を用い、
前記電極の非金属材料が、面積抵抗で２０ｍΩ／□〜１００ＧΩ／□の抵抗材料であることを特徴とする陰極線管。
前記電極の非金属材料が、セラミックスである請求項１に記載の陰極線管。
前記セラミックス製電極の厚さが、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲である請求項１に記載の陰極線管。