JPS62206737A - 傍熱形陰極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、蛍光表示管、蛍光発光管、ＣＲＴ等の陰極線
管における酸化物被覆陰極に関するものである。そして
酸化物被覆陰極には、熱電子放出性物質からなる酸化物
層とヒータとが一体に形成された直熱形と、同酸化物層
を間接的に加熱する構成とされた傍熱形とがあるが、本
発明は後者の傍熱形陰極に適用して有用なものである。

［従来の技術］ 加熱されたフィラメント状の陰極から放出される電子を
、上面に蛍光体が被着されて選択的に陽極電位の付与さ
れる陽極に射突させて表示を行う蛍光表示管は、低電圧
で表示に十分な輝度が得られること、消費電力も少なく
ＬＳＩなどによる直接罵動が可能であること、蛍光体に
よって種々の発光色が得られること、など多くの特長を
有しているため、各種電子機器等の表示装置として多く
用いられている。

一般的な構成の蛍光表示管においては、ガラス板等より
なる基板に封着材によって蓋部材が封着固定されて箱形
の外囲器が形成されており、その内部が高真空雰囲気に
保持されている。そして、外囲器の内部には各種の電極
等が収納されている。即ち基板の内面側には、配線導体
層、絶縁層、陽極導体層、及び該陽極導体層上に蛍光体
層が順次ｖ１重液層されて表示部が形成されており、該
表示部の上方には制御電極が配設され、さらに該制御電
極の上方にはフィラメント状陰極が張設されている。

このような蛍光表示管は、表示部の蛍光体層の発光を透
光性の陽極導体及び透明な基板を通して基板側から観察
する前面発光形タイプのものと。

制御電極とフィラメント状陰極を介して上面板側から観
察する従来タイプのものとがある。特に車載用蛍光表示
管のように高輝度が要求される用途ではこの従来タイプ
のものが多い、ところでこの上面板側から観察する従来
タイプの蛍光表示管は、表示の妨げにならないように細
い陰極を用いる必要があり、このため従来の陰極は、細
いヒータ線の表面に低温度で電子放出のよいアルカリ土
類金属の酸化物を直接コーティングしたいわゆる直熱形
の酸化物陰極の構造のものが用いられていた。

したがって、その陰極を直流で駆動すると、陽極導体層
及び制御電極に対する陰極全体の電位及び温度が均一に
ならないため表示部の輝度が一定にならないという問題
点があるとともに、陰極を加熱させるための電源電圧は
、陰極と陽極導体層及び制御電極との間に加えられる電
子加速用電圧に規制されることから、単一電源で駆動す
る場合には、外部抵抗で電圧を下げて陰極の加熱用電源
とする必要があり、その外部抵抗による電力損失が相当
大きなものとなる問題点があった。

特に、例えば自動車用のインストルメントパネルに取付
けられる表示に、スピードメータ、タコメータ、燃料計
、温度計、油圧計等の複数の蛍光表示管を、共通の直流
電源であるバッテリで駆動させて使用するような場合に
は、複数の表示管の各陰極は、バッテリ（１２Ｖ）から
、抵抗で陰極電圧（約２〜３Ｖ）に下げて加熱すること
になって、この外部抵抗で消費する電力は非常に大きく
なり、これに伴う機器の温度上昇とかエネルギーの損失
が大となるなどの問題点があった。また、この場合、抵
抗を用いないで、ＤＣ／ＡＣコンバータを用いて陰極の
加熱をしようとすれば、このコンバータは非常に大形と
なり、かつコストも高くなる。そこでフィラメントを直
列につなぎ、かつ陰極を接地して使用するには、傍熱形
陰極を用いなければならないが、従来からある公知の傍
熱形陰極では、直径が太くなって表示の視認のじゃまに
なり、しかも耐衝撃性の上からも問題点があって実用さ
れなかった。

そこで本件出願人はこのような問題点を解決するものと
して、実願昭５７−９０１８６　（実開昭５８−１９３
５４９）において第６図（ａ）。

（ｂ）に−例として示すような傍熱形陰極を提案した０
図中１は通電により加熱する導電性細線であ、す、例え
ばタングステン線を用いることができる。導電性細線ｌ
の表面には耐熱性の電気絶縁層２がコーティングされて
おり、これには酸化アルミニウムを用いることができる
。コーティングの方法としては種々考えられるが次の２
つが代表的な方法である。

（１）デツプ法 酸化アルミニウム微粉をバインダを含んだ水溶液に加え
て懸濁液とし、該液中に導電性細線１を浸漬してその表
面に酸化アルミニウムを付着させた抜液から引上げて乾
燥させる。この操作を繰り返して必要量の酸化アルミニ
ウムを付着させた後、水素炉で焼結させる。

（２）電着法 酸化アルミニウム微粉をバインダを含んだアルコール等
の溶液に加えて懸濁液とし、該液中に浸した導電性細線
ｌと懸濁液中に配置した対向電極に電源を接続して通電
する。導電性細線ｌの表面には電気泳動の原理によって
酸化アルミニウムが付着するので、所定量の酸化アルミ
ニウムが付着したところで液中より取出し、水素炉で焼
結させる。

そして、このようにして形成された電気絶縁層２の表面
には陰極の下地金属、例えばニッケル等よりなる金属導
電層３が化学メッキ法又は真空蒸着法等の手法によって
コーティングされており、さらに該金属導電層３の表面
には熱電子放出性物質層４がコーティングされている。

［発明が解決しようとする問題点］ 導電性細線１の表面に形成された電気絶縁層２である酸
化アルミニウムは、前述したいずれの方法で形成された
にせよ、導電性細線ｌに対しては物理的に付着している
にすぎず、また膜厚も０．１〜１０ｇｍと非常に薄いの
できわめて剥離しやすい。従ってこの表面にニッケル等
の金属導電層３を被着させる時に、該電気絶縁層２がは
がれてしまうことがあるという問題点があった。

例えば化学メッキ法でニッケル層を形成する時は、酸化
アルミニウム層の表面を活性化させるために、脱脂・酸
洗い等の前処理をしなければならないが、前処理の段階
で酸化アルミニウム層の一部がはがれてしまったり亀裂
が生じて導電性細線１とニッケル等の金属導電層３が短
絡することがある。

蒸着法による場合には、薄着が均一に行われるようにす
るため、電気絶縁層２を有する導電性細線１を回転させ
ながら移送する装器を真空チャンバー内に設けなければ
ならず、生産コスト上昇の要因となっていた。また細ａ
ｔを操作するための装置と細線１との間には機械的な接
触部があり、この部分において前記絶縁層２がはがれて
しまうことがあるという問題点があった。

また第６図（ａ）に示すように、前記従来の傍熱形陰極
を蛍光表示管の基板等に実装する場合には、金屈導′７
Ｉｉ層３が薄い層状であるため、該金属導電層３を陰極
外部端子とＪｆｉ続するためには、中間に接続リード５
等の部材を介装しなければならないという問題点もあっ
た。さらに金属導電層３が薄いことから、使用中に短絡
又は断線をおこす危険性があるという問題点があった。

ざらに又ニッケル金属導電層はその上に被着させる酸化
物電子放出層の電子放出を良好にするために少量のマグ
ネシウムやシリコンやアルミニウム等を少量ドープさせ
た組成がよいことが公知であるが、化学メッキ法や真空
蒸着法では上記のような微妙な組成を得ることが困難で
あるという問題点を有している。

［発明の目的］ ヒータ線を覆う電気絶縁層が剥離しに＜＜、短絡又は断
線を起こす危険性が低く、陰極部の下地金属となる金属
導電層の両端部が接続しゃすく実装に便利な構造である
細い傍熱形陰極を提供することを目的としている。

［発明の構成］ 本発明による傍熱形陰極は、通電により加熱するヒータ
線と該ヒータ線の表面に被覆された耐熱性の電気絶縁層
とからなる線状ヒータ部と、陰極の下地金属となる金属
で形成されて前記線状ヒータ部に巻装された金属細線と
、少くとも該°金属細線の表面の一部に被着された熱電
子放出性物質と、によって構成されることを特徴として
いる。

［作　用］ 金属細線又はあらかじめ熱電子放出性物質を被着させた
金属細線を線状ヒータ部に巻装する時には、ヒータ線を
覆う電気絶縁層には前処理を施す必要がなく、さらに巻
装される金属細線が該電気絶縁層を覆って補強する形に
なるので、電気絶縁層の剥離は防止される。また電気絶
縁層に小さな亀裂があってもヒータ線と陰極下地金属と
なる金属細線が短絡することが防止できる。

また陰極の下地金属となる金属細線の両端は。

中間部材を介さずに直接陰極リード等に接続できるので
実装が便利である。

［実施例１］ 第１図及び第２図に本発明の第１の実施例を示す。

図中６はヒータ線としてのタングステン線であり、外径
は５トＩ１１〜５０ｐ履に設定されている。

タングステン線６の表面には、前述のデツプ法、電着法
等により例えば酸化アルミニウムより成る耐熱性の電気
絶縁Ｒ７（以下アルミナ層７と略称する。）が１ＩＬ１
１〜２０川履の厚さに形成されており、線状ヒータ部８
が構成されている。線状ヒータ部８は実装する蛍光表示
管の寸法等にあわせた適宜の長さに設定してあり、両端
部のアルミナ層７は剥離されて張設用のサポート材に直
接接続できるようになっている。

前記線状ヒータ部８の表面には陰極の下地金属となる外
径が＊ｇｍ〜十数ｐ−ｍの金属細線９がコイル状に巻き
付けられており、前記線状ヒータ部８のアルミナ層７を
保護・補強する形になっている、金属細線９は陰極の下
地金属としての性質を備えている材料でなければならず
、後述する熱電子放出性物質としてのアルカリ土類金属
酸化物を還元して遊離金属を生ぜしめるような性質を有
する材料が好ましい０例えば、前述したようにヒータ線
として用いられているタングステン線は還元性があるの
で、線状ヒータ部８に巻装する下地金属である金属細線
９としても用いることができる。またニッケルにはマグ
ネシウム、ケイ素、アルミニウム等の還元性物質を例え
ば０．０１％〜０．２％ドープさせれば、陰極の下地金
属として用いることができる。この他陰極の下地金属と
して利用できる金属としては、タンタル、レニウム等を
挙げることができる。

線状ヒータ部８．に金属細線９を巻きつけるためには、
公知のコイル巻装置を使用すればよい、このコイル巻装
置１０は、第５図の略図に示すように、原線スプール１
１と巻取スプール１２とを有し、両スプール１１．１２
の間に巻装された線状ヒータ部８が送りローラ１３で送
られるようになっている。線状ヒータ部８は中途で回転
円板１４の中心孔１４ａを挿通している。該回転円板１
４には金属細線９が巻かれたフィラメントスプール１５
と、中心孔１４ａを通過して送られていく線状ヒータ部
８にフィラメントスプール１５がら引出した金属細線９
を巻き付けていくキャピラリー１６とが設けられている
。そして前記送りローラ１３は図示のように一定区間水
平に移動するスキップ装置を有しているので、送りロー
ラ１３によって線状ヒータ部８を送り、回転円板１４を
回転させながらキャピラリー１６を作動させて金属細線
９を巻き付けていく工程の途中で、適宜にスキップ装置
を作動させて線状ヒータ部８を送り方向にスキップさせ
れば、金属網ＭＡ９の巻装密度の低い部分ができる。こ
の部分で線を切断して任意長さの陰極線を得ることがで
きる。

次に前記線状ヒータ部８に金属細線９が巻装されている
部分又は金属細線９の表面には、熱電子放出性物質１７
が被着されている。熱電子放出性物質１７としては、低
温度で電子放出のよいアルカリ土類金属の酸化物が適当
である。熱電子放出性物質１７の層を形成するには、少
量のバインダを加えた有機溶剤に例えば（Ｂａ　、　Ｓ
ｒ　、　Ｃａ）　ＧＯ３等の炭酸塩を加えて懸濁させ、
この液に金属細線９を巻いた線状ヒータ部８を浸漬する
。そして金属細線９を陰極に、液中に配設した対向電極
を陽極に接続して電圧を印加すれば、電気泳動法の原理
によって陰極側に前記炭酸塩が付着するので、適当量が
付着したところで液中から取出し、蛍光表示管などに実
装し排気工程においてヒータ線に通電加熱して炭酸塩を
分解させて酸化物とすればよい０次酸塩を付着させる手
法としては、前記電着法の他にスプレー法を用いること
もできる。スプレー法は、熱電子放出性物質１７を有機
溶剤に懸濁させた液を吹きつけて行うものである。いず
れの方法をとるにしても、付着対象となる線状ヒータ部
８は表面をアルミナ層７で覆われて径が大きくなってお
り、さらに金属細線９が巻き付けられて表面が凹凸状に
なっているので、熱電子放出性物質１７の付着量は多く
、かつ付着が確実である。

以上のように構成された傍熱形陰極を例えば蛍は、前記
熱電子放出性物質１７を加熱するための電流を供給する
端子に接続する。陰極の下地金属である金属細線９は陰
極リード端子に直接接続することができるので、薄層状
の下地金属を用いた従来例と異なり、中間のサポート材
等を省略することが可能となった。

以上のように構成された傍熱形陰極を有する蛍光表示管
を駆動するには、線状ヒータ部８のタングステン線６に
加熱用電流を供給し、これにより該タングステン線６を
加熱させて傍熱形陰極全体を５５０℃〜７００　’Ｃ！
に加熱するとともに、陰極リード端子に負の電圧を印加
し、陽極導体層と制御電極に正の電圧を印加する。これ
により熱電子放出性物質１７より放出された熱電子は、
傍熱形陰極と、陽極導体層及び制御電極とで形成される
電界で加速され、制御電極を透過した後、陽極導体層上
の蛍光体層に射突して蛍光体を励起発光させる。この場
合においては、前記タングステン線６と、金属細線９及
び熱電子放出性物質１７とは電気的に絶縁されているの
で、加熱用の電源として直流電源を用いても、陰極全体
の表面の電位は均一なものとなり、蛍光体の発光輝度は
全体として均一になる。したがって、加熱用の電源とし
て直流でも交流でも支障なく用いることができる。

また１例えば自動車のパネル表示の場合などのように、
本実施例による傍熱形陰極を用いた複数個の蛍光表示管
を単一の電源で駆動させる場合には、各蛍光表示管の各
ヒータ線を直列に接続して、直接に又は必要に応じ抵抗
を介して電源すなわち１２Ｖのバッテリに接続すること
により、電源電圧を有効に使用することができそして電
圧降下用の抵抗による消費電力を軽減できる。そして陽
極及び制御電極には電源電圧を１００％利用できるため
、極めて効率がよい。

［実施例２］ 第３図及び第４図に本発明の第２の実施例を示す。

本実施例における線状ヒータ部１８の構成は第１の実施
例とほぼ同一である。即ちタングステンより成るヒータ
線１９の周面に、耐熱性の電気絶縁層２０が被着してい
る構成であり、該電気絶縁層２０の形成方法も第１の実
施例と同様である。

図中２１は熱電子放出性物質２２が被着した金属細線で
ある。金属細線２１や熱電子放出性物質２２の材質自体
は第１の実施例と同様であるが、本実施例では熱電子放
出性物質２２が被着された金属細線２１を線状ヒータ部
１８に巻きつけた構成となっている。

製造工程を説明すると、まず（Ｂａ　、　Ｓｒ　、　Ｃ
ａ）ＣＯ３Ｑｔ”を少量のバインダと共にアルコール液
に入れ、マグネシウム等の還元性物質をドープした金属
網１ａ２１（この実施例ではニッケル細線）をこの液に
浸して、前記デツピング法で金属網＆！２１の表面に所
定厚さの炭酸塩層を形成させる。そしてこれをＣＯ２雰
囲気中において７００℃〜９００℃の温度で焼成する０
次に、このようにして表面に熱電子放出性物質２２が被
着した金属細線２１を、前記コイル巻装置１０を用いて
線状ヒータ部１８に巻きつけていく、この場合、金属細
線２１をあまり密に巻くと熱電子放出性物質２２が剥離
するので、第３図に示すようにある程度長いピッチをと
って巻きつけるとよい、また、コイル巻装置１０におけ
る線状ヒータ部１８の送り速度を制御し、金属細線２１
を供給するフィラメントスプール１５の回転数、即ち回
転円板１４の回転数を制御することによって巻き方の粗
密状態は自在に：Ａ節することが可能である。

なお、本実施例の傍熱形陰極を蛍光表示管に実装する場
合の構成、及びそのような蛍光表示管を車載用の表示装
置として用いる場合の構成・作用については、第１の実
施例とほぼ同様である。

なお１以上説明した２つの実施例においては、本発明の
傍熱形陰極の適用対象として蛍光表示管を挙げたが、本
件はこの他にＣＲＴ＊の電子放出部にも適用することが
できる。

［発明の効果］ （１）金属細線を線状ヒータ部に巻きつけることによっ
て線状ヒータ部の電気絶縁層が保護・補強される形にな
るので、該電気絶縁層を剥離させることなく陰極の下地
金属を形成でき、細くて丈夫な傍熱形陰極を実現できる
。

（２）陰極の下地金属である金属細線は線状ヒータ部に
巻き付けられており、金属細線と電気絶縁層との接触面
積は従来に比べて大幅に減少しているので短絡及び絶縁
破壊を起しにくい。

（３）下地金属が線状なので陰極端子として接続し易い
構造である。

（４）陰極下地金属としての金属細線は真空溶解等の合
金の製造方法でつくられるので微量の還元物質をドープ
した合金でも製造可能である。従って良好な電子放出が
得られる組成をもつ金属を選択使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す部分断面図、第２
図は第１図におけるＩＩ　−Ｈ線断面図、第３図は本発
明の第２の実施例を示す部分断面図。 第４図は第３図におけるＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図は
両実施例の製造工程に用いられるコイル巻装置の構造を
示す模式図２第６図（ａ）は従来の傍熱形陰極の一例と
その実装態様を示す図、第６図（ｂ）は第６図（ａ）に
おけるｂ−ｂ線断面図である。 ６・・・ヒータ線としてのタングステン線、７・・・電
気絶縁層（アルミナ層）、８・・・線状ヒータ部、９・
・・金属細線、１７・・・熱電子放出性物質、１８・・
・線状ヒータ部、１９・・・ヒータ線、２０・・・電気
絶縁層、２１・・・金属細線、２２・・・熱電子放出性
物質。 特許出願人　　　双葉電子工業株式会社８　　　第１図 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 通電により加熱するヒータ線と該ヒータ線の表面に被覆
   された耐熱性の電気絶縁層とからなる線状ヒータ部と、
   陰極の下地金属となる金属で形成されて前記線状ヒータ
   部に巻装された金属細線と、少なくとも該金属細線の表
   面の一部に被着された熱電子放出性物質と、によって構
   成されることを特徴とする傍熱形陰極。