JPH07114103B2 - 含浸型陰極構体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明はカラー受像管等に使用される高性能の含浸型
陰極構体に係り、特にそのストラップの材質の改良に関
する。

（従来の技術） 近年、走査線を増加させ、解像度を改善したカラー受像
管や超高周波対応受像管等の開発が要請されている。
又、投写管等においても、輝度の向上が望まれている。
これらの要請に応えるには、陰極からの放出電子密度を
大幅に増大させる必要がある。

ところで、含浸型陰極は酸化物陰極に比べ大きな電流密
度が得られ、これまで撮像管、進行波管、クライストロ
ン等の電子管に用いられてきたが、カラー受像管の分野
では特殊用途にのみ限られていた。

このような含浸型陰極構体は、従来、次のように構成さ
れている。

即ち、ヒータが陰極スリーブの内側に配設され、この陰
極スリーブの一端には、エミッタが含浸された陰極円板
を有するカップが嵌着されている。更に、陰極スリーブ
は、その外側に同軸的に配設されたホルダーに、３本の
ストラップにより固定支持されている。尚、このストラ
ップの材質として、従来はTaまたはNbが用いられてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような従来の含浸型陰極構体では、酸化物陰極に
比べ動作温度が200℃程度高く、それだけ多くのヒータ
電力を要し、実用上の障害となっている。そして、含浸
型陰極構体の省電力化を考えた場合、陰極構体の小形化
を図る必要がある。この小形化のうち、ストラップの断
面積を小形化し、熱伝導損失を低減化して省電力化を図
ることは有効な手段である。

しかしながら、ストラップは陰極を支持するためのもの
であるため、余りにも小形化すると、陰極動作時にスト
ラップ材が熱疲労で変形して、受像管の特性、例えば輝
度劣化不良或いは色ずれ不良を起こすことがある。

この発明は、ストラップの材質を改善することにより、
高性能な含浸型陰極構体を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、含浸型陰極のストラップの材質が、Ta−Ｗ
系合金、Ta−Ｗ−Hf系合金、Nb−Ｗ系合金およびNb−Ｗ
−Hf系合金のいずれか一つからなることを特徴とするも
のである。

（作用） この発明によれば、機械的強度および耐熱性を改善した
ストラップ材を使用しているため、受像管の輝度劣化不
良及び色ずれ不良等を著しく改善することが出来ると共
に小形化が可能となり、省電力化に寄与する。

（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の実施例を詳細に説明
する。

この発明による含浸型陰極構体を使用した電子銃構体
は、第１図に示すように構成され、第１図中の符号２は
タンタル製の陰極スリーブであり、この陰極スリーブ２
にはヒータ７が内蔵されている。このヒータ７はコイル
ドコイル型で、図中のＡ部分の１次コイルは、それ以外
の部分より密ピッチで巻かれており、この実施例ではＡ
部分のピッチは他の部分の約1/3で巻かれている。

そして、陰極スリーブ２の上端部にはカップ４が固着さ
れ、このカップ４内にはエミッタ含浸型の陰極円板３が
設けられている。この陰極円板３は空孔率が約20％の多
孔質タングステン基体にエミッタ（電子放射物質）が含
浸されたもので、その表面にはイリジウム膜が形成され
ている。尚、カップ４はタンタル製にして、陰極円板３
からのエミッタ材（例えばBa）の蒸発物がヒータ７の方
へ飛散することにより起こるヒータ７の絶縁劣化を防止
するために、取付けられている。

このような陰極スリーブ２の外側には、所定間隔をおい
て同軸的に筒状ホルダー６が配設され、陰極スリーブ２
は複数例えば３個の短冊状ストラップ８を介してこのホ
ルダー６に支持されている。この場合、ストラップ８の
一端が陰極スリーブ２の下端部に取付けられ、他端がホ
ルダー６の上端部に取付けられている。

そして、このストラップ８は、その材質が機械的強度お
よび耐熱性が良く且つ低熱伝導材料、例えばTa−10W合
金、Ta−3W合金、Ta−8W−2Hf合金またはTa−10W−2.5H
f合金からなっている。

その他の実験結果を下記第１表に示す。

この第１表の結果から、Ta中のＷの量は2.5〜12.5重量
％、又、Ta中のHfの量は２〜５重量％の範囲の組成が好
ましい。

また、Ta中にＣを例えば0.01重量％含有した合金であっ
てもかまわない。

同様に、Nb合金については、例えばNb−10W−10Hf,Nb−
10W、またはNb−15W合金からなっている。

その他の実験結果を下記第２表に示す。

この第２表の結果より、Nb中のＷの量は2.5〜17.5重量
％、又、Nb中のHfの量は４〜12.5重量％の範囲の組成が
好ましい。

また、例えばNb中にＹを0.2重量％、Zrを0.8重量％、ま
たはMoを５重量％含有した合金であってもかまわない。

更に、陰極スリーブ２とホルダー６との間には、遮蔽筒
９が同軸的に配設され、この遮蔽筒９は支持部材例えば
複数の半断面Ｌ字状の支持片10を介してホルダ６の上端
部に支持されている。支持部材としては、複数の支持片
10に限らず、環状支持部材や遮断筒９自身を一部切り起
したものでも良く、または遮蔽筒９をプレスにより据込
み加工して鍔状部を形成したものでも良い。

この場合、第１図からも明らかなように、陰極スリーブ
２を支持するストラップ８は、遮蔽筒９に接触しないよ
うに、この遮蔽筒９の下端の下を通って軸に平行に延長
され、ホルダー６の上端に溶接されている。

上記のように構成された含浸型陰極構体は電子銃に組込
まれるが、図示のようにこの含浸型陰極構体の前方に所
定間隔をおいて第１グリッド11が配設され、この第１グ
リッド11はその周辺部が直接ガラスからなる絶縁支持体
12に埋設されている。又、含浸型陰極構体はそのホルダ
ー６外周部に固定片13の一端が取付けられ、この固定片
13の他端が絶縁支持体12に埋設されている。

さて、この実施例では、上記のように遮蔽筒９を有する
と共にストラップ８の材質として耐熱性が良く且つ低熱
伝導材料を使用し、更にヒータ７としてバリアブルピッ
チヒータを使用しているので、省電力構造となってい
る。これにより、消費電力は従来に比べ約1/3で済む
（従来は2Wであるが、この実施例では0.7W）。従って、
酸化物陰極使用のテレビジョン受像機に、回路を変更す
ることなく搭載出来る。

そして、省電力化の結果、ヒータ温度が低下し、これに
よりヒータ７と陰極スリーブ２間の耐電圧特性が向上す
る（従来は強制試験において600Vであるが、この実施例
では1200V）。

更に、この実施例によれば、機械的強度および耐熱性を
改善したストラップ材を使用しているため、受像管の輝
度劣化不良及び色ずれ不良等を改善することが出来る。

又、ストラップ材の耐熱性が向上するため、ストラップ
材の断面積の縮小化が可能となり、この結果、省電力化
が図れる。

次に、輝度劣化不良及び色ずれ不良の原因について、一
般的な考え方を下記に述べる。

即ち、電子銃の設計における第１グリッド・カソード
（陰極表面）間ギャップ（Gg₁−ｋ）、第１グリッド・
第２グリッド間ギャップ（Gg₁−g₂）、第１グリッドの
板厚Tg₁、第１グリッドの穴径Dg₁、補正係数Ｋを用い、
第１グリッド電位をEc₁、第２グリッド電位をEc₂とした
場合、Ec₁は、 なる関係に規正される。又、陰極電流は陰極が空間電荷
領域内で動作しているときの式 maxIk＝Ｋ′×coEc₁ ^3/2 におけるmaxIkに設定される。

このmaxIkは、Ec₁を定格電圧に保ってEc₂（陽極電圧）
を変化させた時のビームカットオフ電圧とし、次にEc₁
を零バイアスにした時の陽極電流に等しい。

この式から判るように、Gg₁−ｋの寸法が何等かの原因
で変化すると、カットオフ電圧が変化し、陽極電流が変
化する。

カラー受像機に使用された場合、赤、緑、青それぞれの
電子銃のカットオフ電圧は所定の色を発色するように調
整されている。

しかしながら、カラー受像機を長時間使用していくと、
構成材料の熱疲労により構成材料が変形し、Gg₁−ｋの
寸法変化が起こる。この寸法変化は、赤、緑、青それぞ
れの電子銃で一定でないため、蛍光面に入射する陽極電
流が変化し、色ずれを起こす。又、輝度劣化も起こす。

ストラップ材の違いによる寸法変化を見るため、この発
明に係る第１図に示す含浸型陰極構体を用いて加熱放冷
試験を行なった。その時の条件は、５分オン・10分オフ
でカソード温度1150℃にて繰返し行ない、カソードと第
１グリッド間の寸法変化がカットオフ電圧の変化量と比
例するため、カットオフ電圧の変化量を測定することで
比較的精度良くストラップの変形が測定出来るので、カ
ットオフ電圧の変動を測定した。

通常の動作温度では、変化が遅いので、カソード加熱温
度を1150℃に強制加熱し安定になった後、放冷を繰返し
て、カットオフ電圧の変動値を調べた。第３図に、従来
例のTa製ストラップによる場合、第４図に、従来例のNb
製ストラップによる場合とこの発明の合金製ストラップ
による場合をそれぞれ示してある。

この第３図から判るように、従来のTa製ストラップによ
るものは1000回目位から変化が現われ、第４図に示すよ
うに従来のNb製ストラップによるものは800回目位から
変化が現われてくる。しかし、この発明の合金製ストラ
ップによるものは、非常に長時間に亘ってオン・オフを
繰返しても、殆ど変化を生じない。

更に、1250℃に上げて強制試験を行なったが、カットオ
フ電圧の変化は非常に小さかった。従って、この発明の
ストラップは上述の試験を長時間に亘って行なっても、
変形を生じ難い。

なお、第３図中の数字は第１表の試料１〜９に対応し、
第４図中の数字は第２表の試料10〜19に対応するもので
ある。

又、従来のストラップは、その断面積が0.025mm²であっ
たが、この発明の場合は、耐熱性合金を使用しているた
め、0.01mm²断面積低減が実施出来、0.2Wの省電力（全
電力の30％）化が可能となった。

なお、上記実施例では、陰極スリーブ２とホルダー６と
の間に遮蔽筒９が配設されていたが、この発明は第２図
に示すように遮蔽筒の存在しない含浸型陰極構体にも適
用可能であり、上記実施例と同様効果が得られる。図中
の１はヒータ、５はストラップであり、このストラップ
５の材質は、上記実施例と同様な合金からなるものであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、含浸型陰極構体
のストラップの材質の改善により機械的強度および耐熱
性に優れ、この結果、受像管に使用した場合、その輝度
劣化不良及び色ずれ不良等を著しく改善することが出来
る。又、ストラップ自体の小形化が可能となり、省電力
化に寄与することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る含浸型陰極構体を使
用した電子銃構体を示す断面図、第２図はこの発明の変
形例を一部切り欠いて示す斜視図、第３図および第４図
は従来及びこの発明で用いる各ストラップにおけるカッ
トオフ電圧の変化を示す特性曲線図である。 ２……陰極スリーブ,3……陰極円板， ６……ホルダー,1,7……ヒータ， 5,8……ストラップ,9……遮蔽筒， 11……第１グリッド,12……絶縁支持体， 13……固定片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 栄 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝堀川町工場内 (56)参考文献 特開 昭59−108233（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヒータが内蔵され一端にエミッタ含浸型の
   陰極円板が固着された陰極スリーブと、この陰極スリー
   ブの下端部に一端が取付けられた複数のストラップと、
   この各ストラップの他端が上端部に取付けられ上記陰極
   スリーブの外側に所定間隔をおいて配設された筒状ホル
   ダーとを具備する含浸型陰極構体において、 上記ストラップの材質がTa−Ｗ系合金、Ta−Ｗ−Hf系合
   金、Nb−Ｗ系合金、又はNb−Ｗ−Hf系合金のいずれかで
   あることを特徴とする含浸型陰極構体。