JPH09102266A - Indirectly heated cathode, and cathode-ray tube using this - Google Patents

Indirectly heated cathode, and cathode-ray tube using this

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JPH09102266A
JPH09102266A JP28257695A JP28257695A JPH09102266A JP H09102266 A JPH09102266 A JP H09102266A JP 28257695 A JP28257695 A JP 28257695A JP 28257695 A JP28257695 A JP 28257695A JP H09102266 A JPH09102266 A JP H09102266A
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JP
Japan
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cathode
metal sleeve
indirectly heated
ray tube
sleeve
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JP28257695A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Sasaki
紳二 佐々木
Masaki Kawasaki
正樹 川崎
Yoshiaki Hiramoto
芳明 平元
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive cathode-ray tube which does not cause change on standing in image indication property, using an indirectly heated cathode, by manufacturing the indirectly heated cathode where the ripple on standing of cut off voltage is reduced, at low cost. SOLUTION: The section of the metallic material constituting the tubular metallic sleeve 2 arranged to surround a spiral filament 1 has crystal grain structure of at least two or more layers in its thickness direction. A cathode cap 3 is set and fixed to one end of the metallic sleeve 2, and the top of this cathode cap 3 is coated with a thermoelectron radiative matter 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は陰極線管における傍
熱型陰極に関し、特にその陰極構造の改良に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an indirectly heated cathode in a cathode ray tube, and more particularly to improvement of the cathode structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】陰極線管におけるカットオフ電圧は、電
子ビームの放出量を定める重要なパラメータであり、こ
のカットオフ電圧が変動すると適正な画像表示ができな
くなるという問題がある。カットオフ電圧の変動は、第
1グリッド(通常0V)および第2グリッドに印加する
電圧を一定とした場合、カソードに加える電圧を変更す
ることによって調整することができる。しかし、陰極線
管の動作中において、下記理由などによりカットオフ電
圧の変動が発生すると、画像表示を適正にするためにそ
の都度カソードに加える電圧値を変更しなければならな
かった。特に、カラー陰極線管の場合には、R,G,B
の3個の陰極を用いているため、それぞれの陰極におい
てカットオフ電圧の変動が生じると表示画像の色バラン
スが大きく崩れ、適正な画像表示が不可能であった。カ
ットオフ電圧の変動が発生する原因としては、次のよう
な理由が考えられる。長時間使用された陰極において、
フィラメントを収納する金属スリーブの表面には、クロ
ム酸化物が形成される。そのクロム酸化物における酸素
は、金属スリーブの厚み方向に浸透拡散し、金属スリー
ブのクロムを酸化して新たなクロム酸化物を形成する。
このような現象は内部酸化現象と呼ばれるが、それによ
り金属スリーブの体積が増加し、且つ金属スリーブの全
長が伸びる。この結果、陰極の熱電子物質の表面(以
下、単に「電子放出面」という)の位置を規定している
金属スリーブと第1グリッドの電子ビーム通過孔との距
離が変化し、カットオフ電圧は変動する。
2. Description of the Related Art The cutoff voltage in a cathode ray tube is an important parameter that determines the amount of electron beam emission, and if this cutoff voltage fluctuates, proper image display cannot be performed. The fluctuation of the cutoff voltage can be adjusted by changing the voltage applied to the cathode when the voltage applied to the first grid (normally 0 V) and the second grid is constant. However, when the cutoff voltage fluctuates during the operation of the cathode ray tube due to the following reasons, the voltage value applied to the cathode must be changed each time in order to properly display an image. Especially in the case of a color cathode ray tube, R, G, B
Since three cathodes are used, if the cut-off voltage fluctuates in each cathode, the color balance of the displayed image is greatly disturbed, and proper image display is impossible. The cause of the change in the cutoff voltage is considered as follows. In the cathode used for a long time,
Chromium oxide is formed on the surface of the metal sleeve that houses the filament. Oxygen in the chromium oxide permeates and diffuses in the thickness direction of the metal sleeve, oxidizing the chromium in the metal sleeve to form new chromium oxide.
Such a phenomenon is called an internal oxidation phenomenon, which increases the volume of the metal sleeve and extends the total length of the metal sleeve. As a result, the distance between the metal sleeve that defines the position of the surface of the thermoelectron material of the cathode (hereinafter simply referred to as “electron emission surface”) and the electron beam passage hole of the first grid changes, and the cutoff voltage is fluctuate.

【0003】このようなカットオフ電圧の経時変化を防
止するための技術としては、特開昭51−10756号
公報に開示された傍熱型陰極がある。この傍熱型陰極の
金属スリーブは、Ni−Cr系合金に、Ti,Al,M
n,Si,Y等の1000℃以上でCrよりも酸化し易
く、かつ拡散速度の速い元素を5%以下添加したものを
金属スリーブの材料として使用していた。このような材
料を用いて金属スリーブを形成することにより、特開昭
51−10756号公報に開示された傍熱型陰極は、金
属スリーブの黒化処理による内部酸化現象が抑制され、
傍熱型陰極の経時変化が防止されるとされていた。
As a technique for preventing such a change in cutoff voltage with time, there is an indirectly heated cathode disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 51-10756. The metal sleeve of this indirectly heated cathode is made of Ni-Cr alloy, Ti, Al, M
A material containing 5% or less of an element such as n, Si, or Y that is more easily oxidized than Cr at 1000 ° C. or higher and has a high diffusion rate is used as a material for the metal sleeve. By forming a metal sleeve using such a material, the indirectly heated cathode disclosed in JP-A-51-10756 suppresses the internal oxidation phenomenon due to the blackening treatment of the metal sleeve.
It was said that the temporal change of the indirectly heated cathode was prevented.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の傍熱型陰極における金属スリーブでは、金属スリ
ーブの内部酸化を防止するためにNi−Cr系合金材料
に高価なTi,Al,Mn,Si,Y 等を添加するこ
とが必要であるため、金属スリーブ材料のコストが大幅
に上昇していた。また、金属添加物が多い金属スリーブ
材料は、加工の伸び率が小さくなるため、加工中に割れ
などが発生しやすく、加工が困難であった。このため、
加工精度の高い金属スリーブを形成することが難しく、
この加工困難性をカバーするために特殊な加工技術が必
要になり、結果的に陰極製造のコストを上昇させてい
た。上記のような諸問題を解決した傍熱型陰極の構造及
びその傍熱型陰極を用いた陰極線管が望まれていた。そ
こで、本発明は、低コストで信頼性の高い高精度の傍熱
型陰極を得ることを目的とし、さらに、この傍熱型陰極
を用いることにより、表示画像特性における経時変化を
低減することのできる優れた特性を有する陰極線管を得
ることを目的とする。
However, in the metal sleeve of the conventional indirectly heated cathode as described above, in order to prevent internal oxidation of the metal sleeve, expensive Ni, Cr, and Mn are added to the Ni-Cr alloy material. , Si, Y.sub.2, etc. have to be added, so the cost of the metal sleeve material has increased significantly. Further, a metal sleeve material containing a large amount of metal additives has a small elongation rate during processing, and thus cracks and the like are likely to occur during processing, which makes processing difficult. For this reason,
It is difficult to form a metal sleeve with high processing accuracy,
A special processing technique is required to cover this processing difficulty, resulting in an increase in the cost of manufacturing the cathode. There has been a demand for a structure of an indirectly heated cathode that solves the above problems and a cathode ray tube using the indirectly heated cathode. Therefore, the present invention aims at obtaining a highly accurate indirectly heated cathode that is low in cost and reliable, and further, by using this indirectly heated cathode, it is possible to reduce a change with time in display image characteristics. The object is to obtain a cathode ray tube having excellent properties that can be obtained.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の傍熱型陰極は、絶縁層を有するフィラメン
トと、前記フィラメントを収納する少なくとも一端が開
口した実質的に筒形状であり、当該筒形状を構成する金
属材料の断面がその厚さ方向に少なくとも2層以上の結
晶粒構造を有する金属板からなるスリーブと、前記スリ
ーブの端部に配設され、熱電子放射物質を有する熱電子
放射部とを具備する。
In order to achieve the above object, the indirectly heated cathode of the present invention has a substantially tubular shape in which a filament having an insulating layer and at least one end for accommodating the filament are opened. A sleeve made of a metal plate having a cross-section of the metal material forming the tubular shape having at least two or more crystal grain structures in the thickness direction thereof; And a thermionic emission part.

【0006】また、本発明の陰極線管は、内面に蛍光面
を有するフェースプレート部と、前記フェースプレート
の後方に接着されたファンネル部と、前記ファンネル部
の後方に形成され、電子ビームを放射する電子銃を有す
るネック部とを具備する陰極線管において、前記電子銃
の内部に配設された傍熱型陰極が、絶縁層を有するフィ
ラメントと、前記フィラメントを収納する少なくとも一
端が開口した実質的に筒形状であり、当該筒形状を構成
する金属材料の断面がその厚さ方向に少なくとも2層以
上の結晶粒構造を有する金属板からなるスリーブと、前
記スリーブの端部に配設され、熱電子放射物質を有する
熱電子放射部とを具備する。本発明の傍熱型陰極は、金
属スリーブを構成する金属材料が実質的な2層以上の結
晶構造を有するため、金属スリーブの直径方向に熱応力
が加わったとき、1層目に加わった熱応力が2層目にブ
ロックされ、結晶すべりがほとんど起こらず、長時間動
作経過後の結晶粒構造に実質的な変化がない。このた
め、傍熱型陰極の電子放出面と第1グリッドの電子ビー
ム通過孔との間隔はほとんど経時変化せず、本発明の陰
極線管におけるカットオフ電圧の経時変動は大幅に低減
されている。
Further, the cathode ray tube of the present invention is formed with a face plate portion having a fluorescent surface on its inner surface, a funnel portion adhered to the rear of the face plate, and a rear portion of the funnel portion, and emits an electron beam. In a cathode ray tube comprising a neck portion having an electron gun, the indirectly heated cathode disposed inside the electron gun is substantially a filament having an insulating layer and at least one end for accommodating the filament being opened. A sleeve made of a metal plate having a tubular shape and having a cross-section of a metal material forming the tubular shape and having a crystal grain structure of at least two layers or more in the thickness direction thereof, and a thermoelectron provided at an end portion of the sleeve. And a thermionic emission part having an emissive material. In the indirectly heated cathode of the present invention, since the metal material forming the metal sleeve has a substantially two-layer or more crystal structure, the heat applied to the first layer when thermal stress is applied in the diameter direction of the metal sleeve. The stress is blocked in the second layer, crystal slippage hardly occurs, and there is substantially no change in the crystal grain structure after a long time operation. Therefore, the distance between the electron emission surface of the indirectly heated cathode and the electron beam passage hole of the first grid hardly changes with time, and the change with time of the cutoff voltage in the cathode ray tube of the present invention is significantly reduced.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して説明する。本発明の特徴は、傍熱型陰極に用い
られる金属スリーブの板材料の厚みと結晶粒との関係を
選択したことにある。図1は、本発明の一実施例である
傍熱型陰極の陰極構造を示す要部断面図である。図1に
おいて、フィラメント1はW−Re合金の線径0.03
mmの線材(1次元線)を螺旋状に撚って1次螺旋を形
成し、この1次螺旋をさらに螺旋状に形成して2次螺旋
に形成する。この2次螺旋に絶縁被膜が塗布され、必要
に応じて黒化処理が施される。図1に示すように、フィ
ラメント1は両端が開口した円筒状の金属スリーブ2に
その周囲が取り囲まれて、収納されている。金属スリー
ブ2は、直径1.5mm、長さは2.8mmで、熱伝導
率が高いNi−Cr系合金により形成されている。この
金属スリーブ2の内外表面は、黒化処理が施されて、そ
の上に厚み1.0〜2.0μmの酸化膜が形成されてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. A feature of the present invention is that the relationship between the thickness of the plate material of the metal sleeve used for the indirectly heated cathode and the crystal grains is selected. FIG. 1 is a sectional view of an essential part showing a cathode structure of an indirectly heated cathode according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the filament 1 has a wire diameter of 0.03 W-Re alloy.
A wire rod (one-dimensional wire) of mm is spirally twisted to form a primary spiral, and this primary spiral is further spirally formed to form a secondary spiral. An insulating film is applied to this secondary spiral, and blackening treatment is performed if necessary. As shown in FIG. 1, the filament 1 is housed by being surrounded by a cylindrical metal sleeve 2 having openings at both ends. The metal sleeve 2 has a diameter of 1.5 mm and a length of 2.8 mm, and is made of a Ni-Cr alloy having high thermal conductivity. The inner and outer surfaces of the metal sleeve 2 are blackened, and an oxide film having a thickness of 1.0 to 2.0 μm is formed thereon.

【0008】金属スリーブ2の材料は、Ni−Cr系合
金を高周波誘導炉で溶解し、熱間鍛造によりその厚みを
約100mmに形成し、次に熱間圧延で約10mmの厚
みにまで圧延し、さらに冷間圧延により1.5mmの厚
みに圧延したものを材料として使用している。この1.
5mm厚のNi−Cr系合金の金属材料から、金属スリ
ーブ2を製作するのに必要な板厚(数十μm)になるま
で、約900℃〜約1000℃で1分〜2分間の焼鈍と
圧延を繰り返す。本実施例の金属スリーブ2は板厚30
〜60μmの金属材料を多段絞り加工により円筒状に形
成したものである。本実施例で用いたNi−Cr系合金
の金属スリーブ2は、その厚み方向である断面方向の結
晶粒の平均粒径が13〜15μmのものを選んで用い
た。このため、板厚30μm以上の金属スリーブ2は実
質的に2層以上の結晶粒構造となっている。なお、金属
スリーブ材の結晶粒の平均粒径は、上記金属板加工にお
ける最終工程である焼鈍と圧延を行うに当たり、その繰
り返し回数、焼鈍時間及び焼鈍温度を調整することによ
って、所望の値にすることができる。
The material of the metal sleeve 2 is obtained by melting a Ni-Cr alloy in a high frequency induction furnace, hot forging it to a thickness of about 100 mm, and then hot rolling it to a thickness of about 10 mm. Further, a material rolled to a thickness of 1.5 mm by cold rolling is used as a material. This 1.
Annealing is performed at a temperature of about 900 ° C. to about 1000 ° C. for 1 to 2 minutes until a plate thickness (several tens of μm) required to manufacture the metal sleeve 2 is obtained from a metal material of a Ni—Cr alloy having a thickness of 5 mm. Repeat rolling. The metal sleeve 2 of this embodiment has a plate thickness of 30.
A metal material having a thickness of up to 60 μm is formed into a cylindrical shape by multistage drawing. The Ni-Cr alloy metal sleeve 2 used in this example was selected to have an average grain size of crystal grains in the thickness direction of the cross section of 13 to 15 μm. Therefore, the metal sleeve 2 having a plate thickness of 30 μm or more has a crystal grain structure of substantially two layers or more. The average grain size of the crystal grains of the metal sleeve material is set to a desired value by adjusting the number of repetitions, the annealing time and the annealing temperature when performing the annealing and rolling which are the final steps in the metal plate processing. be able to.

【0009】このように形成された円筒状の金属スリー
ブ2には、フィラメント1の端部が導出していない方の
開口部を閉塞するように、カップ状のカソードキャップ
3が嵌合固着されている。カソードキャップ3はNi−
Cr系合金により形成されている。カソードキャップ3
の板厚は0.1mmであり、直径は1.76mmであ
り、筒状部の長さは0.6mmである。このカソードキ
ャップ3の上面にはBaを主成分とする熱電子放射物質
4が被着されている。上記のように構成された本実施例
の傍熱型陰極は、長時間動作後の金属スリーブ2におい
て、形状変化が極めて少なく、特に、金属スリーブ2に
おける経時体積増加の割合は非常に小さい。このため、
本実施例の傍熱型陰極を用いた陰極線管は、カットオフ
電圧の変動率が小さく、動作中の陰極電流の低下、すな
わち画面輝度の低下が抑制されているとともに、カラー
陰極線管の場合のR,G,B3色間のばらつきが低減さ
れている。従って、本実施例の傍熱型陰極を用いた陰極
線管、例えばカラー陰極線管においては、長時間使用後
においても優れた画像表示特性を得ることができる。
A cup-shaped cathode cap 3 is fitted and fixed to the cylindrical metal sleeve 2 thus formed so as to close the opening of the end of the filament 1 which is not led out. There is. The cathode cap 3 is Ni-
It is made of a Cr-based alloy. Cathode cap 3
Has a plate thickness of 0.1 mm, a diameter of 1.76 mm, and a cylindrical portion having a length of 0.6 mm. On the upper surface of the cathode cap 3, a thermoelectron emitting material 4 containing Ba as a main component is applied. The indirectly heated cathode of the present embodiment configured as described above has very little change in shape in the metal sleeve 2 after long-time operation, and in particular, the rate of increase in volume with time in the metal sleeve 2 is very small. For this reason,
The cathode ray tube using the indirectly heated cathode of the present example has a small variation rate of the cutoff voltage, and the reduction of the cathode current during operation, that is, the reduction of the screen brightness is suppressed, and in the case of the color cathode ray tube. The variations among the three colors R, G, B are reduced. Therefore, in the cathode ray tube using the indirectly heated cathode according to the present embodiment, for example, the color cathode ray tube, excellent image display characteristics can be obtained even after long-term use.

【0010】以下、上記実施例の傍熱型陰極を用いて、
その効果を検証したライフテストの実験結果を説明す
る。図2は当実験で試作し用いた51cmカラー陰極線
管のテスト球を示す側面図である。図2において、51
cmカラー陰極線管のテスト球は、内面に蛍光面を有す
るフェースプレート部5と、前記フェースプレート部5
の後方につき合わされて接着されたファンネル部6と、
前記ファンネル部6の後方に配設され細い円筒状に形成
されたネック部7とを有していた。前述の傍熱型陰極
は、ネック部7内部に配設され電子ビームを放射する電
子銃8に用いられており、R,G,Bとして3本配設し
た。この実験において、通常の陰極負荷状態よりも強い
負荷を当該傍熱型陰極に強制的に印可し、ライフテスト
を行った。なお、電子銃8における第1グリッドの電子
ビーム通過孔の直径は0.7mm、その電子ビーム通過
孔と酸化物エミッタである熱電子放射物質の表面(電子
放出面)との間の間隔は約0.12mmに設定した。
Hereinafter, using the indirectly heated cathode of the above embodiment,
The experimental results of the life test that verified the effect will be explained. FIG. 2 is a side view showing a test sphere of a 51 cm color cathode ray tube which was experimentally manufactured and used in this experiment. In FIG. 2, 51
The test sphere of the cm color cathode ray tube includes a face plate portion 5 having a fluorescent surface on the inner surface, and the face plate portion 5
The funnel portion 6 which is attached and bonded to the rear of the
It has a neck portion 7 disposed in the rear of the funnel portion 6 and formed in a thin cylindrical shape. The indirectly heated cathode described above is used in the electron gun 8 which is disposed inside the neck portion 7 and emits an electron beam, and three R, G and B are provided. In this experiment, a life test was conducted by forcibly applying a load stronger than the normal cathode load condition to the indirectly heated cathode. The diameter of the electron beam passage hole of the first grid in the electron gun 8 is 0.7 mm, and the distance between the electron beam passage hole and the surface (electron emission surface) of the thermionic emission material which is an oxide emitter is about. It was set to 0.12 mm.

【0011】この実験において、Ni−Cr系合金の金
属スリーブは、その板厚が20、30、40μmである
3種類の金属材料で形成したものを用いた。円筒状の金
属スリーブを形成する金属材料は、その断面方向におけ
る結晶粒の大きさが、光学顕微鏡写真による観察の結
果、約15μmであった。このため、板厚20μmの金
属スリーブは実質的に単層構造と認められた。また、板
厚30μmの金属スリーブは実質的に2層構造と認めら
れ、板厚40μmの金属スリーブは実質的に3層構造と
認められた。この実験において使用した陰極線管は、全
部で15本であり、1本の陰極線管のR,G,B3つの
カソードにはそれぞれ同種の板厚の金属スリーブを組み
込んだ。すなわち、R,G,Bのすべてに板厚20μm
の金属スリーブを用いた陰極線管を5本、R,G,Bす
べてに板厚30μmの金属スリーブを用いた陰極線管を
5本、そしてR,G,Bすべてに板厚40μmの金属ス
リーブを用いた陰極線管を5本製作した。
In this experiment, the metal sleeve of Ni-Cr alloy was made of three kinds of metal materials having plate thicknesses of 20, 30, and 40 μm. The size of the crystal grains in the cross-sectional direction of the metal material forming the cylindrical metal sleeve was about 15 μm as a result of observation by an optical microscope photograph. Therefore, the metal sleeve having a plate thickness of 20 μm was recognized to have a substantially single-layer structure. The metal sleeve having a plate thickness of 30 μm was recognized to have a substantially two-layer structure, and the metal sleeve having a plate thickness of 40 μm was recognized to have a substantially three-layer structure. The total number of cathode ray tubes used in this experiment was 15, and the three R, G, and B cathodes of one cathode ray tube were each equipped with a metal sleeve of the same thickness. That is, the plate thickness is 20 μm for all of R, G and B.
5 cathode ray tubes with metal sleeves, 5 R, G, B cathode ray tubes with 30 μm plate thickness, and R, G, B with 40 μm plate sleeves Five cathode ray tubes were manufactured.

【0012】このライフテストにおける動作条件を同じ
くするために、陰極動作温度は放射温度計で観測しなが
らヒータの電力を調整して、860〜880℃となるよ
うに設定した。このときの陰極動作電流は、平均で約2
50μAであった。また、カットオフ条件を一定にする
ために、ライフテストの開始前にカソード電圧が160
V(標準電圧)のとき陰極電流がカットオフされるよう
に、それぞれのカソードに対応した第2グリッドの電圧
を調整して、その調整された電圧を設定電圧とした。ラ
イフテストにおける所定時間経過後の各評価時におい
て、それぞれの第2グリッドは設定電圧に印可され、陰
極電流がカットオフされるカソード電圧を測定した。測
定されたカソード電圧は標準電圧(160V)と比較さ
れカットオフ電圧の変動率が算出され、各陰極線管にお
けるカットオフ電圧の経時変動率を求めた。
In order to make the operating conditions in this life test the same, the cathode operating temperature was set to 860 to 880 ° C. by observing with a radiation thermometer and adjusting the electric power of the heater. The cathode operating current at this time is about 2 on average.
It was 50 μA. In addition, in order to keep the cut-off condition constant, the cathode voltage is set to 160 before the start of the life test.
The voltage of the second grid corresponding to each cathode was adjusted so that the cathode current was cut off at V (standard voltage), and the adjusted voltage was set as the set voltage. At each evaluation after a lapse of a predetermined time in the life test, each second grid was applied with a set voltage, and the cathode voltage at which the cathode current was cut off was measured. The measured cathode voltage was compared with a standard voltage (160 V) to calculate the variation rate of the cutoff voltage, and the variation rate of the cutoff voltage with time in each cathode ray tube was obtained.

【0013】図3は上記ライフテストの実験結果を示す
グラフであり、横軸はライフ時間(h)を示し、縦軸は
カットオフ電圧の経時変動率(ΔVkco:%)を示
す。図3において、実線は板厚20μmの金属スリーブ
を用いた陰極線管の場合を示し、長い破線は板厚30μ
mの金属スリーブの場合を示し、短い破線は板厚40μ
mの金属スリーブの場合を示す。図3に示すように、
1,000時間経過後のライフテストにおいて、板厚が
20、30、40μmの金属スリーブを用いた各陰極線
管のカットオフ電圧の経時変動率は、+3〜+30%、
−5〜+2%、−4〜−2%の幅をそれぞれ有してい
た。また、それぞれのカットオフ電圧の経時変動率のセ
ンター値は、約+12%、−2%、−3%であった。こ
れらのばらつきを示す標準偏差(σ)は、それぞれ9.
3、2.0、0.7であった。
FIG. 3 is a graph showing the experimental results of the above-mentioned life test, in which the horizontal axis shows the life time (h) and the vertical axis shows the change rate of cutoff voltage with time (ΔVkco:%). In FIG. 3, the solid line shows the case of a cathode ray tube using a metal sleeve having a plate thickness of 20 μm, and the long broken line shows the plate thickness of 30 μm.
The figure shows the case of a metal sleeve of m.
The case of a metal sleeve of m is shown. As shown in FIG.
In a life test after 1,000 hours have passed, the variation rate of the cutoff voltage of each cathode ray tube using a metal sleeve having a plate thickness of 20, 30, 40 μm with time was +3 to + 30%,
It had widths of -5 to + 2% and -4 to -2%, respectively. In addition, the center value of the change rate of the cutoff voltage with time was about + 12%, -2%, and -3%. The standard deviations (σ) indicating these variations are 9.
It was 3, 2.0 and 0.7.

【0014】上記ライフテストの1,000時間の動作
時間経過後において、同一陰極線管内の3本のカソード
電圧の経時変動率のばらつきが最も大きい陰極線管は、
板厚20μmの金属スリーブを用いた場合であり、当該
陰極線管におけるR,G,B各傍熱型陰極の経時変動率
は、+7〜+30%の23%の幅を有していた。なお、
板厚30μmの金属スリーブを用いた陰極線管において
は、そのR,G,B各傍熱型陰極の経時変動率は、最大
で0〜+2%の2%幅であった。また、板厚40μmの
金属スリーブを用いた陰極線管においては、そのR,
G,B各傍熱型陰極の経時変動率は、最大で−3〜−4
%の1%幅であった。この結果、金属スリーブの板厚が
20μm、即ち金属スリーブが実質的に単層の結晶粒構
造になっている状態では、全ての陰極線管における陰極
のカットオフ電圧の経時変動率および同一陰極線管内の
R,G,B3色間のばらつきは非常に大きいことが理解
できる。これに対し、金属スリーブの板厚が30μm又
は40μm、即ち金属スリーブが実質的に2層又は3層
の結晶粒構造に形成された場合、各陰極のカットオフ電
圧の経時変動率及び同一陰極線管のR,G,B3色間の
ばらつきは、実用上問題のない非常に低いレベルであっ
た。なお、金属スリーブにおいて単層の結晶粒構造とは
主体となる結晶粒のそれぞれが金属スリーブの表裏両面
に表出した構造である。また、2層又は3層の結晶粒構
造とは、金属スリーブの厚み方向における主体となる結
晶粒が実質的に2段又は3段となっている構造をいう。
After the operation time of 1,000 hours in the above-mentioned life test, the cathode ray tube having the largest variation in the variation rate with time of the three cathode voltages in the same cathode ray tube is
In the case of using a metal sleeve having a plate thickness of 20 μm, the temporal change rate of each of the R, G, and B indirectly heated cathodes in the cathode ray tube had a width of 23% of +7 to + 30%. In addition,
In the cathode ray tube using the metal sleeve having a plate thickness of 30 μm, the temporal variation of each of the R, G, and B indirectly heated cathodes was 2% at the maximum, 0 to + 2%. Further, in a cathode ray tube using a metal sleeve having a plate thickness of 40 μm, R,
The temporal change rate of each of the G and B indirectly heated cathodes is -3 to -4 at maximum.
It was a 1% width of%. As a result, when the plate thickness of the metal sleeve is 20 μm, that is, when the metal sleeve has a substantially single-layer crystal grain structure, the change rate of the cutoff voltage of the cathode in all the cathode ray tubes over time and the variation in the same cathode ray tube. It can be understood that the variations among the R, G, and B3 colors are very large. On the other hand, when the plate thickness of the metal sleeve is 30 μm or 40 μm, that is, when the metal sleeve is formed to have a substantially two-layer or three-layer crystal grain structure, the cut-off voltage of each cathode changes with time and the same cathode ray tube. The variation among the R, G, and B three colors was at a very low level with no practical problems. In the metal sleeve, the single-layer crystal grain structure is a structure in which each of the main crystal grains is exposed on both front and back surfaces of the metal sleeve. Further, the two-layer or three-layer crystal grain structure means a structure in which the main crystal grains in the thickness direction of the metal sleeve are substantially two-stage or three-stage.

【0015】上記ライフテストの実験を終了した後の、
3種類の板厚の金属スリーブの断面顕微鏡写真(400
倍)を図4、図5、図6に示す。図4は金属スリーブの
板厚が20μmの場合、図5は金属スリーブの板厚が3
0μmの場合、図6は金属スリーブの板厚が40μmの
場合を示す。これらの写真から理解できるように、ライ
フテスト実験終了後の金属スリーブ断面における結晶状
態は、板厚20μmの金属スリーブにおいては、長時間
の使用により熱応力が加わり、結晶すべりが発生し、そ
の結果、金属スリーブが局所的に変形している。また、
板厚20μmの金属スリーブにおいては、そのような局
所的な変形以外に、円筒形状の金属スリーブが全体とし
てタル型に変形していた。さらに、金属スリーブにおい
ては、カソードキャップ付近の金属スリーブの端部は特
に高温となるため、板厚20μmの金属スリーブは厚み
方向外側に約40μm膨れていた。一方、板厚30μ
m、板厚40μmの金属スリーブにおいては、板厚20
μmの金属スリーブのような変形がほとんど見られなか
った。これは、金属スリーブの板厚方向に熱応力が加わ
っても、1層目に加わった熱応力が2層目にブロックさ
れ、全体としては結晶すべりが発生しないためと考えら
れる。また、板厚が30μm、40μmの金属スリーブ
の場合には、板厚が20μmの場合に生じたような金属
スリーブが全体としてタル型に変形することやカソード
キャップ付近が膨張するような変形は生じなかった。
After completing the above life test experiment,
Cross-sectional micrographs of metal sleeves with three different plate thicknesses (400
4) is shown in FIGS. 4, 5 and 6. 4 shows a metal sleeve having a thickness of 20 μm, and FIG. 5 shows a metal sleeve having a thickness of 3 μm.
In the case of 0 μm, FIG. 6 shows the case where the plate thickness of the metal sleeve is 40 μm. As can be understood from these photographs, the crystalline state in the cross section of the metal sleeve after the end of the life test experiment is that, in a metal sleeve with a plate thickness of 20 μm, thermal stress is applied due to long-term use, and crystal slip occurs, and as a result, , The metal sleeve is locally deformed. Also,
In the metal sleeve having a plate thickness of 20 μm, in addition to such local deformation, the cylindrical metal sleeve was deformed as a whole into a tall shape. Further, in the metal sleeve, the end portion of the metal sleeve near the cathode cap has a particularly high temperature, so that the metal sleeve having a plate thickness of 20 μm bulges outward by about 40 μm in the thickness direction. On the other hand, plate thickness 30μ
m and the thickness of the metal sleeve 40 μm, the thickness 20
Almost no deformation like a metal sleeve of μm was seen. This is considered to be because even if thermal stress is applied in the plate thickness direction of the metal sleeve, the thermal stress applied to the first layer is blocked in the second layer, and crystal slip does not occur as a whole. Further, in the case of a metal sleeve having a plate thickness of 30 μm or 40 μm, the metal sleeve is deformed into a tal type as a whole when the plate thickness is 20 μm, or the vicinity of the cathode cap is expanded. There wasn't.

【0016】このように、傍熱型陰極に用いられる金属
スリーブの断面における結晶粒構造を実質的に2層以上
とすることにより、長時間(1,000時間)動作経過
後の金属スリーブの形状変化は防止され、特に、金属ス
リーブの経時体積増加割合が大幅に低減される。このた
め、このような傍熱型陰極を用いた陰極線管はカットオ
フ電圧の経時変動率が著しく小さくなり、このような傍
熱型陰極をカラー陰極線管に用いることにより、同一陰
極線管におけるR,G,B3色間のカットオフ電圧のば
らつきは大幅に低減される。以上のように、金属スリー
ブの変形を防ぐために、金属スリーブ断面の結晶粒構造
は少なくとも2層以上とすることが必要であるが、しか
し、金属スリーブの板厚をあまり厚くしすぎると、金属
スリーブの熱容量が大きくなりすぎて、フィラメントの
熱が電子放射物質に伝わるのに時間がかかり、陰極線管
の出画時間(スイッチオン後に画像が表示されるまでの
時間)が長くなるという問題が生じる。従って、金属ス
リーブの板厚としては、その熱容量を考慮して最大でも
60μm以下に設定することが望ましい。なお、本発明
において、金属スリーブの圧延方向の結晶の大きさに言
及しないのは、圧延された金属スリーブの圧延方向には
長い結晶粒が形成されていると考えられ、断面方向とは
状況が大きく異なるからである。また、本発明における
金属スリーブを形成する金属材料の断面方向における結
晶粒の平均粒径が13〜15μmであるとは、数値上の
厳密な平均値が13〜15μmという意味ではなく、1
3〜15μmの粒径の粒子が主体となって金属材料が構
成されているという意味である。
As described above, since the crystal grain structure in the cross section of the metal sleeve used for the indirectly heated cathode is substantially two layers or more, the shape of the metal sleeve after a long time operation (1,000 hours) has passed. The change is prevented, and in particular, the rate of increase in volume of the metal sleeve over time is greatly reduced. Therefore, in the cathode ray tube using such an indirectly heated cathode, the variation rate of the cutoff voltage with time becomes extremely small. By using such an indirectly heated cathode as a color cathode ray tube, R, The variation in cutoff voltage between the G and B3 colors is greatly reduced. As described above, in order to prevent the deformation of the metal sleeve, it is necessary that the crystal grain structure of the metal sleeve cross section has at least two layers. However, if the plate thickness of the metal sleeve is too large, The heat capacity of the cathode becomes too large, and it takes time for the heat of the filament to be transferred to the electron emitting material, which causes a problem that the output time of the cathode ray tube (the time until the image is displayed after switching on) becomes long. Therefore, it is desirable that the plate thickness of the metal sleeve is set to 60 μm or less in consideration of its heat capacity. Incidentally, in the present invention, the size of the crystal in the rolling direction of the metal sleeve is not referred to because it is considered that long crystal grains are formed in the rolling direction of the rolled metal sleeve. This is because they are very different. In addition, that the average grain size of the crystal grains in the cross-sectional direction of the metal material forming the metal sleeve in the present invention is 13 to 15 μm does not mean that the numerically strict average value is 13 to 15 μm.
This means that the metal material is mainly composed of particles having a particle size of 3 to 15 μm.

【0017】本発明の傍熱型陰極の効果は、金属スリー
ブにおける結晶粒の層数で定まるものであり、金属スリ
ーブ材料の結晶粒の直径をコントロールすることによ
り、所望の板厚を有する金属スリーブにおいて、所定の
効果を確実に得ることができる。なお、前述の実施例に
おいては、両端が開口した筒状の金属スリーブの上部に
カソードキャップを設けたものを用いたが、金属スリー
ブはこの形状に限定されるものではなく、例えば一端が
閉塞され一端開口した形状の金属スリーブを用いても前
述の実施例と同様の効果を有する。また、前述の実施例
においては、傍熱型陰極をカラー陰極線管に用いたもの
で説明したが、モノクローム陰極線管に本発明の傍熱型
陰極を用いても前述の実施例と同様の効果を奏する。
The effect of the indirectly heated cathode of the present invention is determined by the number of layers of crystal grains in the metal sleeve, and by controlling the diameter of the crystal grains of the metal sleeve material, the metal sleeve having a desired plate thickness can be obtained. In, it is possible to surely obtain a predetermined effect. In addition, in the above-mentioned embodiment, the one in which the cathode cap is provided on the upper portion of the cylindrical metal sleeve having both ends opened is used, but the metal sleeve is not limited to this shape, and for example, one end is closed. Even if a metal sleeve having an opening at one end is used, the same effect as the above-described embodiment can be obtained. Further, in the above-described embodiment, the indirectly heated cathode is used for the color cathode ray tube, but the same effect as that of the above embodiment can be obtained by using the indirectly heated cathode of the present invention in the monochrome cathode ray tube. Play.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明によれば、傍熱型陰極の金属スリ
ーブを構成する金属材料が実質的な2層以上の結晶構造
を有するため、金属スリーブの直径方向に熱応力が加わ
ったとき、1層目に加わった熱応力が2層目にブロック
され、結晶すべりがほとんど起こらず、長時間(1,0
00時間)動作経過後の結晶粒構造に実質的な変化がな
かった。このため、傍熱型陰極の電子放出面と第1グリ
ッドの電子ビーム通過孔との間隔はほとんど経時変化せ
ず、本発明の陰極線管におけるカットオフ電圧は長時間
動作経過後においても実質的に一定に保たれる。また、
本発明によれば、従来技術のようにNi−Cr系合金に
高価なTi等を添加した金属材料を用いることなく金属
スリーブを形成することができるため、低コストの傍熱
型陰極を構成することができるとともに、金属スリーブ
を容易に加工することができるため、信頼性の高い高精
度の傍熱型陰極を得ることができる。また、本発明によ
れば、傍熱型陰極を用いた陰極線管におけるカットオフ
電圧の経時変動を大幅に低減することができるととも
に、動作中の陰極電流低下、すなわち画面輝度低下や、
カラー陰極線管の場合のR,G,B3色間のばらつきを
低減することができる。
According to the present invention, since the metal material constituting the metal sleeve of the indirectly heated cathode has a crystal structure of substantially two layers or more, when thermal stress is applied in the diameter direction of the metal sleeve, The thermal stress applied to the first layer is blocked in the second layer, crystal slippage hardly occurs, and the thermal stress (1,0
(00 hours) There was no substantial change in the crystal grain structure after the operation. Therefore, the distance between the electron emission surface of the indirectly heated cathode and the electron beam passage hole of the first grid hardly changes with time, and the cutoff voltage in the cathode ray tube of the present invention is substantially constant even after a long time operation. Is kept constant. Also,
According to the present invention, it is possible to form a metal sleeve without using a metal material obtained by adding expensive Ti or the like to a Ni—Cr alloy as in the prior art, and thus a low-cost indirectly heated cathode is configured. In addition, since the metal sleeve can be easily processed, it is possible to obtain a highly reliable and highly accurate indirectly heated cathode. Further, according to the present invention, it is possible to significantly reduce the change over time of the cutoff voltage in a cathode ray tube using an indirectly heated cathode, and to reduce the cathode current during operation, that is, the screen brightness, and
In the case of a color cathode ray tube, it is possible to reduce variations among R, G, and B3 colors.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の傍熱型陰極の陰極構造を示す要部断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part showing a cathode structure of an indirectly heated cathode according to the present invention.

【図2】ライフテストで用いた51cmカラー陰極線管
を示す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing a 51 cm color cathode ray tube used in a life test.

【図3】ライフテストの実験結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing experimental results of a life test.

【図4】板厚が20μmである金属スリーブの断面の結
晶構造を示す図面代用写真である。
FIG. 4 is a drawing-substituting photograph showing a crystal structure of a cross section of a metal sleeve having a plate thickness of 20 μm.

【図5】板厚が30μmである金属スリーブの断面の結
晶構造を示す図面代用写真である。
FIG. 5 is a drawing-substituting photograph showing a crystal structure of a cross section of a metal sleeve having a plate thickness of 30 μm.

【図6】板厚が40μmである金属スリーブの断面の結
晶構造を示す図面代用写真である。
FIG. 6 is a drawing-substituting photograph showing a crystal structure of a cross section of a metal sleeve having a plate thickness of 40 μm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フィラメント 2 金属スリーブ 3 カソードキャップ 4 熱電子放射物質 1 filament 2 metal sleeve 3 cathode cap 4 thermionic emission material

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁層を有するフィラメントと、前記フ
ィラメントを収納する少なくとも一端が開口した実質的
に筒形状であり、当該筒形状を構成する金属材料の断面
がその厚さ方向に少なくとも2層以上の結晶粒構造を有
する金属板からなるスリーブと、前記スリーブの端部に
配設され、熱電子放射物質を有する熱電子放射部とを具
備する傍熱型陰極。
1. A filament having an insulating layer and a substantially cylindrical shape having at least one end for accommodating the filament opened, and a cross-section of a metal material constituting the cylindrical shape has at least two layers or more in its thickness direction. An indirectly heated cathode, comprising: a sleeve made of a metal plate having a crystal grain structure; and a thermionic emission portion disposed at an end of the sleeve and having a thermionic emission substance.
【請求項2】 スリーブを構成する金属材料の厚さ方向
における結晶粒の平均粒径が13〜15μmである請求
項1記載の傍熱型陰極。
2. The indirectly heated cathode according to claim 1, wherein the average grain size of the crystal grains in the thickness direction of the metal material constituting the sleeve is 13 to 15 μm.
【請求項3】 内面に蛍光面を有するフェースプレート
部と、前記フェースプレートの後方に接着されたファン
ネル部と、前記ファンネル部の後方に形成され、電子ビ
ームを放射する電子銃を有するネック部とを具備する陰
極線管において、 前記電子銃の内部に配設された傍熱型陰極が、絶縁層を
有するフィラメントと、前記フィラメントを収納する少
なくとも一端が開口した実質的に筒形状であり、当該筒
形状を構成する金属材料の断面がその厚さ方向に少なく
とも2層以上の結晶粒構造を有する金属板からなるスリ
ーブと、前記スリーブの端部に配設され、熱電子放射物
質を有する熱電子放射部とを具備する陰極線管。
3. A face plate portion having a fluorescent surface on its inner surface, a funnel portion adhered to the rear side of the face plate, and a neck portion formed behind the funnel portion and having an electron gun for emitting an electron beam. In the cathode ray tube including, the indirectly heated cathode disposed inside the electron gun is a substantially tubular shape in which a filament having an insulating layer and at least one end for accommodating the filament are opened, A sleeve made of a metal plate having a cross-section of a metal material forming a shape having a crystal grain structure of at least two layers in the thickness direction thereof, and a thermionic emission having a thermionic emission substance disposed at an end of the sleeve. And a cathode ray tube.
【請求項4】 スリーブを構成する金属材料の断面方向
における結晶粒の平均粒径が13〜15μmである請求
項3記載の陰極線管。
4. The cathode ray tube according to claim 3, wherein the average grain size of the crystal grains in the cross-sectional direction of the metal material forming the sleeve is 13 to 15 μm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004081962A1 (en) * 2003-03-14 2004-09-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Indirectly heated cathode and cathode ray tube having same

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