200404323 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種陰極射線管，且尤指其能夠縮短對 於在電力爲施加至陰極射線管後的一影像之形成所耗費的 熱機（warm-up)時間之一種陰極射線管，藉著最佳化設計該 陰極射線管之陰極的一種架構。 【先前技術】 一般而言，陰極射線管係欲光學實施一個影像之一種 裝置，藉著轉換一電氣訊號爲一電子束（beam)且發射該電子 束至一螢光表面。由於相較於其價格之優越的顯示品質， 陰極射線管係受到喜愛而且廣爲運用。 陰極射線管係將參照伴隨圖式而敘述於後。 第1圖係顯示一般的陰極射線管之結構圖。 如於第1圖所示，一般的陰極射線管係包括：一面板 15 (β卩：一前玻璃）；一漏斗（funnel) 19 (即：一後玻璃），其 與面板15爲耦接以形成一空虛的空間；一螢光表面14，塗 覆於面板之一內側，且作爲一發光材料；一電子槍100，供 發射電子束13 ; —偏轉軛（yoke) 18，安裝於其與漏斗19之 一外周圍表面爲分隔的一位置，且偏轉電子束13而朝向螢 光表面14 ;及，一影罩（shadow mask) 17，其與螢光表面14 爲分隔而裝設。 ^ 如於第2圖所示，電子槍100包括：一陰極3，其產生 電子束13，隨著插入於其之一加熱器2係產生熱量；一第 一電極4 (即：一控制電極），配置爲於陰極3之一段距離處 200404323 ，且控制電子束13 ; —第二電極5 (即：一加速電極），配 置爲具有與第一電極4之某一間隔，且加速電子束13 ;第 三電極6、第四電極7、第五電極8、第六電極7、與第七 電極10,供聚焦或加速電子束之一部分；及，一屏蔽杯 (shield cup) 11，具有一燈泡空間連接器（BSC，bulb space connector) 12，其固定電子槍100至陰極射線管之一頸部， 而且電氣連接電子槍100與陰極射線管。 是以，電子束13係藉著加熱器於收到來自一軸管接腳 (stem pin) 1的電力時所加熱之熱量而由陰極3之表面所產 生，由第一電極4所控制，由第二電極5所加速，且由第 三電極6、第四電極7、第五電極8、第六電極7、與第七 電極10所聚焦或加速，然後係發射朝向該面板之螢光表面 14。 其產生電子束之陰極係將參照第3圖而詳述於後。 第3圖係根據習用技藝的陰極射線管之陰極的截面圖 〇 於習用的陰極射線管，陰極3係包括：一圓柱狀套筒 (sleeve) 136，具有插入裝設於其中之一加熱器2 ; —底座金 屬（base metal) 135，固定在套筒136之一上端，並含有一極 少量之諸如砂（Si)或猛（Mg)的還原劑（reducing agent)且具有 作爲一主要成分之鎳（Ni);及，一電子發射層131，附接在 底座金屬135之上端，並包含諸如緦（Sr)或鈣（Ca)之一種鹼 土金屬氧化物（alkaline earth metal oxide)且具有作爲一主要 成分之鋇（Ba)。 200404323 套筒136包括形成於其內周圍表面之具有一高熱輻射 率的一變暗層（blackening layer)(未顯示），以供提高藉著輻 射之一熱轉移。 底座金屬135含有還原劑爲0.02〜0.04 wt% (重量百分比 )的矽（Si)與0.035〜0.065 wt% (極少量）的錳（Mg)。 如上所述之根據習用技藝而構成的陰極射線管之陰極 的電子產生作業係將解說而後。 首先，隨著其爲插入裝設於套筒136之加熱器2係加 熱，熱化學反應係進行於電子發射層131之主要成分的氧 化鋇（BaO)以及於底座金屬135之諸如矽（Si)與錳（Mg)的還 原劑之間。此舉係造成自由的鋇（Ba)之產生。 此時，電子係由該自由的鋇（Ba)而產生，且該電子產生 之熱化學反應式係如後：
BaC〇3 (力口熱）=Ba〇+C〇2 (1) 4Ba0 + Si=2Ba+Ba2Si04 (2) 2Ba〇 + Si=Ba+Si〇2 (3) B a〇+M B a+M g 〇 （4)
Ba+Ba2++2e_ (電子） （5) 另一方面，近期，由於陰極射線管係傾向爲於其尺寸 之大規模化，一陰極電流負載密度係增大而加速於底座金 屬135之諸如矽（Si)與錳（Mg)的還原劑之還原，其爲擴散且 供應至電子發射層131，而縮短陰極3之壽命時間（life span)。因此，爲了提供對於陰極射線管之一種長壽命時間 的陰極，底座金屬135之厚度（tB)係設定爲厚。 200404323 即，習用的陰極射線管之陰極3係已經運用厚度爲0.5 毫米（mm)之薄的底座金屬135，但是具有高的陰極電流負載 密度之近期的陰極射線管之一陰極係運用厚度爲高達0.25 毫米之一底座金屬135，以延長該陰極射線管之壽命時間。 然而，底座金屬135之加厚（thickening)致使用以產生 電子束13於陰極3的時間之加長（lengthening)。結果，其 在電力爲施加至陰極射線管後的一影像之形成所耗費的一 熱機時間係延遲。 【發明內容】 因此，本發明之一個目的係提出一種陰極射線管之一 陰極，其係能夠縮短用於在電力爲施加至陰極射線管後而 實施一影像所耗費的時間，藉著快速傳送其爲由一加熱器 所產生的熱量至一電子發射層，藉著提供一陰極之一底座 金屬的厚度與一套筒的厚度之一種最佳組合。 欲達成此等與其他優點且根據本發明之目的，如所實 施且廣義敘述於本文，一種具有一陰極之陰極射線管係提 出，該陰極包含一套筒與一底座金屬，該套筒具有安裝於 其中之一加熱器，該底座金屬具有一側部分與一上表面部 分，該側部分係覆蓋該套筒之一外周圍，該上表面部分係 覆蓋該套筒之一上側，該陰極射線管係滿足下式： ^S~tBl-2ts 5 其中〖^係該底座金屬的側部分之厚度，且ts係該套筒之厚 度。 由其結合伴隨圖式所進行之本發明的以下詳細說明， 200404323 本發明之前述與其他目的、特點、層面與優點係將更爲顯 明。 伴隨圖式係納入以提供本發明之進一步瞭解且爲倂入 及構成此說明書之一部分，該等圖式係說明本發明之實施 例，且隨同敘述而一起作爲解說本發明之主旨。 【實施方式】 現將詳細參見本發明之較佳實施例，其實例係說明於 伴隨圖式。 根據本發明之一種陰極射線管的一個陰極係將參照第 4A、4B與5圖而敘述。 第4A與4B圖係截面圖，顯示根據本發明之一種陰極 射線管的一陰極以及於該陰極的一熱傳導方向；且，第5 圖係沿著第4B圖之線V-V而取得的截面圖。 本發明之一種陰極射線管的一個陰極3包括：一圓柱 狀的套筒36，具有插入裝設於其中之一加熱器37 ; —底座 金屬35，固定在套筒36之一上端，含有極少量之諸如矽 (Si)或猛（Mg)的速原劑’且具有作爲一'主要成分之錬（Ni); 及，一電子發射層31，附接在底座金屬35之上端，並包含 諸如緦（Sr)或鈣（Ca)之一種鹼土金屬氧化物且具有作爲一主 要成分之鋇（Ba)。 套筒36包括於其內周圍表面之具有--高熱輻射率的一 變暗層，以滿意地將該加熱器37之熱量傳送朝向套筒36。 底座金屬35係形成爲一蓋部以覆蓋套筒36之上側， 包括一碟型的上表面部分32、與一圓柱狀的側部分34，側 200404323 部分34爲垂直延伸自該上表面部分32之周圍而且具有一 內周圍表面，其爲緊密附接至套筒36之上側的一外周圍表 面。 電子放射層31係形成在底座金屬35之上表面部分32 的上側而且具有某一厚度（tE)。 如上所述而構成的陰極射線管之陰極的電子產生作業 係將解說於後。 首先，隨著加熱器37爲插入裝設於套筒36，一化學反 應係進行於電子發射層31的氧化鋇（BaO)以及於底座金屬 35的矽（Si)與錳（Mg)之間。此舉係造成自由的鋇（Ba)之產生 ，且電子係由該自由的鋇（Ba)而產生。 將加熱器37所產生的熱量傳送至電子發射層31之過 程係將說明於後。 插入裝設於套筒36之加熱器37的熱量係如於第4A圖 所示而直接傳送至底座金屬35之上表面部分32，或者如於 第4B圖所示而透過套筒36與底座金屬35之側部分34以 傳送至底座金屬35之上表面部分32，藉以被傳送至電子發 射層31。 於此，對於加熱器37所產生的熱量欲傳送至電子發射 層31所耗費的時間係決定一熱機時間，其爲耗費以供在陰 極射線管係通電後的一影像之形成。 即，對於接收其爲足以使得電子發射層31的氧化鋇 (BaO)進行一化學反應之熱量而耗費的時間係決定對於電子 束爲發射自該電子發射層31所耗費的時間。因此，若套筒 200404323 36與底座金屬35之熱傳導率爲愈大，則熱機時間係愈快。 熱機時間係可推論自對於電子發射層31在電力爲施加 後而到達一要求溫度所耗費的時間、對於陰極之電流爲到 達一要求電流値所耗費的時間、或對於一螢幕亮度爲到達 一要求亮度所耗費的時間。所要求的溫度、電流値、或亮 度係可根據製造者於其用途而爲不同。 爲了縮短該熱機時間，本發明係提供對於底座金屬35 之側部分34的厚度（tB1)與套筒36的厚度（ts)之一種最佳化 設計範圍，以增高其透過底座金屬35與套筒36所傳送的 熱量之一熱傳導率，使得加熱器37所產生的熱量係可快速 傳送至電子發射層31。 爲了該加熱器37的熱量能夠快速傳送至電子發射層31 ，底座金屬35之上表面部分32的厚度（tB2)係形成爲薄，或 者底座金屬35之側部分34的厚度（tB1)與套筒36的厚度（ts) 係形成爲薄。 即，熱量傳送係可透過以下的熱傳導關係式而作解說 Q/A=kxAT/L (6) 式（6)係代表其具有長度爲‘L’與橫截面積爲‘A’的 一個物體之一熱傳導率，其中Q/A係每單位面積之一熱傳 導量，‘k’係指出一熱能量的傳輸程度之一熱傳導率，且 ΔΤ係一輸入/輸出溫度差異。 如於式（6)所指出，熱傳導距離（L)愈短，愈多的熱傳導 量係增加。因此，爲了快速進行熱傳導，底座金屬35之上 π 200404323 表面部分32的厚度（tB2)係欲形成爲薄，或者，套筒36的厚 度（ts)與底座金屬35之側部分34的厚度（tB1)係欲形成爲薄 〇 此時，底座金屬35之上表面部分32的厚度（tB2)係將降 低於底座金屬35所含有之諸如矽（Si)與錳（Mg)的還原劑之 量，造成該陰極的壽命時間之降級。 因此，爲了改良熱傳導率，較佳爲降低該側部分34的 厚度（tB1)，而非爲降低該底座金屬35之上表面部分32的厚 度(tB2)。 然而，於此方面，若底座金屬35之側部分34的厚度 (tB1)係降低至較該套筒36的厚度（ts)爲薄，則由加熱器37 所產生的熱量係將釋放爲朝著套筒35之下方而非爲充分轉 移至底座金屬35之側部分34，造成熱損失之發生。 是以，當該底座金屬35之側部分34的厚度（tB1)係降低 而透過套筒36以易於轉移該加熱器37之熱量至底座金屬 35之側部分34，該側部分34的厚度（tB1)係較佳爲形成以欲 較該套筒36的厚度（ts)爲厚。 另外，根據一個實驗結果，其中該底座金屬35之側部 分34的厚度（tB1)對於套筒36的厚度（ts)之一比値係作爲一 個變數，一更爲有效的熱傳導率係實施於當該底座金屬35 之側部分34的厚度（tB1)爲低於套筒36的厚度（ts)之二倍時 〇 此係因爲若底座金屬35之側部分34的厚度（tB1)係超過 套筒36的厚度（ts)之二倍，底座金屬35之側部分34係太厚 12 200404323 ，使得熱傳導率係略爲降級。 因此，爲了改良熱傳導率，底座金屬35之側部分34 的厚度（tB1)係較該套筒36的厚度（ts)爲厚，但是未超過套筒 36的厚度（ts)之二倍，如於以下之式（7)所示： ts~^Bi~2ts (7) 另一方面，如以下之表1所顯示，於一個實驗中，其 中該底座金屬35之側部分34的厚度（tB1)、上表面部分32 的厚度（tB2)、與套筒36的厚度（ts)係作爲變數，關於具有厚 度（。)爲0.021 mm的套筒36與具有厚度（tB1)爲0.05 mm的 底座金屬35之側部分34 (例1)，當該底座金屬35之上表 面部分32的厚度（tB2)係由0.14 mm而改變至0.162 mm (例 2)，熱機時間係延遲爲10%〜20%。但是於例2之情形，當 該底座金屬35之側部分34的厚度（tB])係由0.05 mm而降低 至0.03 mm (例3)，熱機時間係同於例1。 [表1] 例1 例2 例3 tB1(mm) 0.05 0.05 0.03 tB2(mm) 0.14 0.162 0.162 ts(mm) 0.021 0.021 0.021 熱機時間（％) 100 110〜120 100 即，底座金屬35之側部分34的厚度(tB1)之減小係導致 熱傳導率之改良。 另一方面，套筒36的厚度（ts)係較佳爲形成介於0.018 13 200404323 mm與0.025 mm之間，如於以下式⑻所示。即，若套筒36 的厚度（ts)係較0.018 mm爲薄，則爲難以固定底座金屬35 至套筒36。然而，若套筒36的厚度（ts)係較0.025 mm爲厚 ，則熱傳導距離(L)係加長而使得熱傳導率爲降級。 0.018 mm<ts<0.025 mm (8) 該底座金屬35之側部分34的厚度（tB1)與上表面部分 32的厚度（tB2)之最佳設計係將說明於後。 爲了所傳送至底座金屬35之側部分34的熱量爲透過 上表面部分32而易於傳送至電子發射層31，該底座金屬 35之上表面部分32的厚度（tB2)係較佳爲較該底座金屬35 之側部分34的厚度（tB1)爲厚。 於此，於一個實驗，其中該底座金屬35之側部分34 的厚度（tB1)與上表面部分32的厚度（tB2)係作爲變數，在該 套筒36的厚度（ts)爲0.018〜0.025 mm之條件下，所爲注意 的是：當底座金屬35之上表面部分32的厚度（tB2)對於側部 分34的厚度（。1)之比値(^2/41)係於範圍爲2.8〜7.0，自該底 座金屬35之側部分34至上表面部分32的熱傳導率係有效 〇 此係因爲右該底座金屬35之上表面部分32的厚度（tB2) 對於側邰分34的厚度（tB1)之比値係小於2.8，則由該側部分 34而朝向該上表面部分32的熱傳導量係小。然而，若該上 表面邰分32的厚度(tM)對於該側部分34的厚度之比値 係大於7.0，則上表面部分32的厚度（tB2)係過厚而使得通過 上表面部分32的熱轉移距離係加長。 14 200404323 因此，較佳而言，底座金屬35之上表面部分32的厚 度（tB2)對於側部分34的厚度（tB1)之比値（tB2/tB1)係於範圍爲 2.8〜7.0，如以下之式⑼： 2.8<ϊΒ2/ϊβι^7.0 (9) 如爲目前所述，根據本發明之陰極射線管的陰極係具 有以下的優點。 即，藉著於設計最佳化該底座金屬的側部分與上表面 部分的厚度以及套筒的厚度，該種陰極之加熱器所產生的 熱量係快速轉移至電子發射層。因此，對於在電力爲施加 至陰極射線管之後的一影像之形成所耗費的熱機時間係可 縮短。 由於本發明係可實施於數種形式而未偏離其精神或本 質的特性，亦應爲瞭解的是，上述的實施例係未受限於前 述說明之任何細節（除非指明），而應爲廣義構成於隨附的申 請專利範圍所界定之其精神與範疇內，且因此，其歸屬於 申請專利範圍之邊界與界限內的所有變化與修改、或者該 等邊界與界限的等效者係意欲爲由隨附的申請專利範圍所 涵蓋。 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 第1圖係一般陰極射線管的示意圖； 第2圖係用於一般陰極射線管之一種內線型式電子槍 的示意圖； 第3圖係根據習用技藝的陰極射線管之一種陰極的截 15 200404323 面圖； 第4A圖係截面圖，顯示根據本發明之一種陰極射線管 的一陰極以及於陰極的一熱傳導方向； 第4B圖係截面圖，顯示根據本發明之一種陰極射線管 的一陰極以及於陰極的一熱傳導方向；及 第5圖係沿著第4B圖之線V-V而取得的截面圖。 (二）元件代表符號 1 軸管接腳 2 加熱器 3 陰極 4 第一電極（控制電極） 5 第二電極（加速電極）. 6 第三電極 7 第四電極 8 第五電極 9 第六電極 10 第七電極 11 屏蔽杯 12 燈泡空間連接器（BSC) 13 電子束 14 螢光表面 15 面板（前玻璃） 17 影罩 18 偏轉軛
16 200404323 19 漏斗（後玻璃） 31 電子放射層 32 底座金屬35之上表面部分 34 底座金屬35之側部分 35 底座金屬 36 套筒 37 加熱器 100 電子槍 131 電子發射層 135 底座金屬 136 套筒 17