JP3846140B2 - 陰極線管用陰極、陰極線管及び陰極線管用陰極の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン用受像機、コンピュータモニタ等に用いられる陰極線管の電子銃に備える陰極に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
陰極線管用陰極の一例として、特開昭60−189831号公報に示されるような陰極が知られている。これは、図5に示すように、陰極基体15を固着した陰極シリンダ16の空間17にアルミナ粉を入れ、コイル状ヒータ18をその陰極シリンダ16の下方からアルミナ粉に埋め込んで形成したものである。また、これと似た構造のもので、陰極シリンダの中にアルミナ粉がないタイプのものも、一般に広く知られ、用いられている。このような陰極は、大量の熱電子を取り出せ、かつ長寿命であることから、主に大型の陰極線管に用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造を持った従来の陰極は、以下の点で好ましくないという課題があった。
【0004】
一般に、ヒータを用いる陰極は、効果的に陰極を加熱するためには、ヒータの全長を長く形成する若しくはヒータへ供給する熱を増やしてヒータからの熱放出量を増やす必要がある。ここで、従来のようにコイル状ヒータが陰極シリンダの下方から電子放射面に対して垂直に配置されている場合には、コイル状ヒータの全長を長くすると、陰極シリンダの高さが増してしまい、陰極が全体的に大きくなってしまう。また、側部からの熱輻射による損失があり効果的に陰極を熱することができない。他方、ヒータへ供給する熱量を増やすとすれば、かなりの熱入力が必要となり、省エネとは反する設計となってしまう。つまり、このような従来の陰極線管用陰極は、小型化、省エネ設計が困難なものであった。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、小型化、省エネ化を図ることのできる陰極線管用陰極を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明にかかる陰極線管用陰極は、電子を放出する電子放射部と、前記電子放射部を加熱させるフィラメントとを有する陰極線管用陰極において、前記フィラメントの一部が線状コイルとなっており、前記線状コイルは電気絶縁物に埋め込まれているとともに前記電子放射部の電子放射面に対してほぼ平行に配置され、さらに前記線状コイルのコイル芯部が空洞である。
【0007】
このようにすることにより、フィラメントからの熱を効果的に利用して電子放射部を加熱することができるとともに、電気絶縁物のクラックや破損を防止することができる。
【0008】
さらに、本発明に係る陰極線管用陰極は、前記電気絶縁物が円柱体であり、前記円柱体の上面に前記電子放出部が設けられていることが好ましい。
【0009】
さらに、本発明に係る陰極線管用陰極は、前記電子放射部と前記電気絶縁物との間に、前記電子放射部と電気的に接続されている支持金属を有することが好ましい。
【0010】
さらに、本発明に係る陰極線管用陰極は、前記支持金属にカソード電圧が印加されることが好ましい。
【0011】
このようにすることにより、カソード電圧とヒータ電圧とを分離させることができる。
【0012】
さらに、本発明に係る陰極線管用陰極は、前記支持金属と前記フィラメントとに支持されて電子銃に組み込まれることが好ましい。
【0013】
このようにすることで、陰極線管用陰極の保持が確実になされる。
【0014】
また、本発明に係る陰極線管は、前記陰極線管用陰極を備えている。
【0015】
このようにすることで、陰極線管の省電力化を図ることができる。
【0016】
また、本発明に係る陰極線管用陰極の製造方法は、電子を放出する電子放射部と、前記電子放出部を加熱させるフィラメントとを有する陰極線管用陰極の製造方法であって、前記フィラメントを芯線に巻いて線状コイル部を形成し、前記線状コイル部を前記電子放射部の電子放出面に対してほぼ平行になるように電気絶縁物に埋め込み、その後熱処理により前記芯線を溶解することによって前記電気絶縁物の前記線状コイル部部分に空洞を形成することを特徴とする。また、前記芯線がモリブデン線であることが好ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【0022】
図2に示すように、本実施の形態に係る陰極線管は、フェースパネル1とファンネル2とから外囲器が構成され、ファンネル2のネック部3に電子銃4を備えている。ここで、電子銃4はその後方に陰極5を有している。
【0023】
図1(a)に陰極5の断面図、図1(b)に陰極5の上面図を示す。陰極5は、電子放射性物質で形成されたペレット6を金属キャップ7に納めたカソード部8と、セラミック9にフィラメント10を埋め込んだヒータ部11とで構成されており、さらに、金属キャップ7の下面には支持金属線12がカソード部8と電気的に同電位となるように配置されている。ここで、支持金属線12は、カソード電圧および映像信号をカソード部8に供給するための端子の役割を果たし、また、フィラメント10は、ペレット6を加熱するための熱を伝える役割を果たす。なお、カソード部8とフィラメント10とが絶縁物であるセラミック9を介している構成となっていることから、フィラメント10と支持金属線12とは電気的に絶縁されている。このように構成された陰極5は、支持金属線12の足部12aとフィラメント10の足部10aとによってホルダ(図示せず)に支持され、ペレット6の上面(電子放射面13)がフェースパネル1側へ向くよう電子銃4に組み込まれている。
【0024】
次に各部品の詳細な説明を行う。
【0025】
ペレット6はタングステン(W)やモリブデン(Mo)等の多孔質高融点基体の空孔部に酸化バリウム(BaO)、酸化カルシウム(CaO)、アルミナ(Al2O3)等の電子放射性物質(エミッタ)を溶融含浸させ、その表面にオスニウム−ルテニウム(Os−Ru)、イリジウム(Ir)等の高融点金属薄膜を被着したものである。このペレット6の寸法は、大電流の取り出しおよび長寿命を可能にするには直径0.6〜2.0mmの範囲、厚さ0.15〜0.7mmの範囲内が好ましく、ここでは一実施例として直径約1.2mm、厚さ0.4mmとした。
【0026】
金属キャップ7は、上記ペレット6の寸法に応じて最適化する必要がある。本実施の形態の一実施例としては直径約1.25mm、高さ約0.4mm、キャップの厚さ0.035mmを使用した。また、キャップの材質はモリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、レニウム(Re)等の高融点金属を用いるのがよい。
【0027】
支持金属線12は、レニウム−タングステン(Re−W)を材質とし、線径50μm、長さ1.5mmであるワイヤであって、カソード部8とヒータ部11との間に一本配置され金属ペーストで固着されている。レニウムの含有量は、熱伝導損失、支持強度、ライフ中の熱変動等を考慮すると、0〜35%または65〜100%の範囲内であることが好ましく、本実施の形態の一実施例では、26%とした。
【0028】
セラミック9はアルミナ粉体の焼成品である。本実施の形態の一実施例では、セラミックの寸法は直径1.5mm、厚さ0.4mmとした。この寸法は、フィラメント10とカソード部8との絶縁特性および加工時のセラミック9の強度確保に注意して決定する必要があるが、これに加え、無駄な熱輻射を防ぐためにできるだけ小さい方が好ましい。好ましい寸法範囲としては、直径が1〜2mm、厚みが0.2〜1mmである。また、ここではアルミナ粉体の純度が99%以上のものを用いた。
【0029】
フィラメント10は、その配置の様子を示した図3のように、三つの線状コイル部10bが互いに連なった形となっており、線状コイル部の長手方向がペレット6の電子放射面13に対して並行になるよう配置されている。ここで、フィラメント10は、芯線(ここでは、モリブデン線を使用)に巻かれて線状コイル部10bを形成した後、セラミック9に埋め込まれて熱処理されるが、この際、モリブデン線は熱により溶解されるため、完成した陰極5のセラミック9は、フィラメント10の線状コイル部10bの芯部14において空洞構造となっている。フィラメント10は、線径0.020mm以上、線状コイル部10bのコイル外径が0.15〜0.25mmであることが好ましい。本実施の形態の一実施例では、フィラメント10として線径0.027mmのレニウム−タングステンワイヤを用い、線状コイル部10bは、コイル外径を0.064mmとして、約0.2mmの間隔で三つ配置した。
【0030】
以上のように製作した陰極5は、フィラメント10がペレット6の電子放射面13に対して並行に配置されていることにより、フィラメント10から放出される熱のほとんどがそのままペレット6に対して作用するので、熱効率の優れた無駄のない陰極とすることができる。また、線状コイル部10bのコイル径よりも少しだけ大きめにセラミック9の厚みを決定すればよいので、特別にセラミック9の厚みを大きくする必要がなく、陰極5の小型化を図ることが可能となる。このため、陰極線管のネック部3の長さを短くすることが可能になり、このことから、陰極線管の消費電力を低減することができる。
【0031】
また、カソード部8とヒータ部11とが電気的に絶縁されているので、カソード部8とヒータ部11とでそれぞれ別々の電圧を与えることができるとともに、かつ、赤、緑、青のそれぞれの色に対応した三つの陰極に各々異なるカソード電圧及び映像信号を印加することもできる。したがって、一つの陰極のみを有するビューファインダー管などの小型の陰極線管にではなく、三つの陰極を有する大型の陰極線管に用いる陰極とすることができる。また、三つの陰極にそれぞれ異なるカソード電圧を印加させることで、複雑な回路構成なしで各色ごとの電圧調整を容易に行える。
【0032】
また、セラミック9に空洞部14があることにより、セラミック9に熱が加わった際の熱応力の蓄積による変形を空洞部14で緩和させることができるため、セラミック9のクラック、破損を防止することができる。
【0033】
さらに、支持金属線12の足部12aとフィラメント10の足部10aとによって陰極5を支持することにより、陰極5の保持を確実なものとすることができる。
【0034】
なお、本実施の形態では、三本の線状コイル部を有する形状のフィラメントを用いて説明したが、熱を効果的に伝えられるものであれば、線状コイル部の本数に制限はなく、また、線状コイル部を図4のようにセラミック内で湾曲させて配置してもよい。さらに、フィラメントをコイル状ではなく単なる線状としてもよく、ただし、この場合には、コイル状の場合よりもフィラメントの線径を太くする方が望ましい。
【0035】
また、本実施の形態では、一本の支持金属線と一本のフィラメントを交差させて配置した例を示したが、支持金属線およびフィラメントは複数であってもよいし、また、これらが必ずしも交差されている必要はない。ただし、陰極の保持性を高めるには、支持金属線の足部とフィラメントの足部とがセラミックに対して放射状に配置されているのが好ましい。
【0036】
また、本実施の形態では、フィラメントをセラミックに埋め込んで形成した陰極を例に挙げて説明をしたが、フィラメントと電子放射部とが電気的に絶縁される形態として、例えば、セラミックのペレット側とは逆の面で、フィラメントが半分埋め込まれているもしくは接着されていてもよいものとする。
【0037】
さらに、本実施の形態では、多孔質高融点基体の空孔部に電子放射性物質(エミッタ)を溶融含浸させ、その表面に高融点金属薄膜を被着したペレットを電子放射部とした、いわゆる含浸型陰極を用いた例を示したが、本発明はこれに限ったものではない。他のタイプの陰極として、Ni等を主成分とした還元性元素を添加したベースメタル上に電子放射性物質を塗布あるいは吹き付けて付着させることで電子放射部を形成する、いわゆる酸化物陰極にも本発明は適用される。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の陰極線管用陰極は、大電流を取り出せかつ長寿命であって、さらに、これを小さく簡単な構成とすることができ、低消費電力で大型の陰極線管に適用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の実施の形態に係る陰極の断面図
(b)本発明の実施の形態に係る陰極の上面図
【図2】本発明の実施の形態に係る陰極線管の部分断面図
【図3】本発明の実施の形態に係る陰極のフィラメントの配置を示す図
【図4】本発明の陰極のフィラメントの他の配置例を示す図
【図5】従来の陰極を示す断面図
【符号の説明】
5 陰極
10 フィラメント
13 電子放射面
Claims (8)
- 電子を放出する電子放射部と、前記電子放射部を加熱させるフィラメントとを有する陰極線管用陰極において、
前記フィラメントの一部が線状コイルとなっており、前記線状コイルは電気絶縁物に埋め込まれているとともに前記電子放射部の電子放射面に対してほぼ平行に配置され、さらに前記線状コイルのコイル芯部が空洞であることを特徴とする陰極線管用陰極。 - 前記電気絶縁物が円柱体であり、前記円柱体の上面に前記電子放出部が設けられていることを特徴とする請求項1記載の陰極線管用陰極。
- 前記電子放射部と前記電気絶縁物との間に、前記電子放射部と電気的に接続されている支持金属を有する請求項1または請求項2記載の陰極線管用陰極。
- 前記支持金属にカソード電圧が印加される請求項3記載の陰極線管用陰極。
- 前記支持金属と前記フィラメントとに支持されて電子銃に組み込まれる請求項2〜4記載の陰極線管用陰極。
- 請求項1〜5記載の前記陰極線管用陰極を備えた陰極線管。
- 電子を放出する電子放射部と、前記電子放出部を加熱させるフィラメントとを有する陰極線管用陰極の製造方法であって、
前記フィラメントを芯線に巻いて線状コイル部を形成し、前記線状コイル部を前記電子放射部の電子放出面に対してほぼ平行になるように電気絶縁物に埋め込み、その後熱処理により前記芯線を溶解することによって前記電気絶縁物の前記線状コイル部部分に空洞を形成することを特徴とする陰極線管用陰極の製造方法。 - 前記芯線がモリブデン線であることを特徴とする請求項7記載の陰極線管用陰極の製造方法。
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