JPH05234498A

JPH05234498A - 陰極線管

Info

Publication number: JPH05234498A
Application number: JP3756692A
Authority: JP
Inventors: Yukio Koizumi; 幸生小泉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1993-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】低電力仕様に適した黒化処理してないニクロム
製スリーブを有する陰極構体を用いて、長期間使用後に
もカットオフ電圧の変化が生じ難いようにした陰極線管
を提供することにある。【構成】陰極スリーブの表面に、クロムにより還元され
る物質たとえばアルカリ土類金属の炭酸塩を薄く被着さ
せて、使用中に陰極スリーブからクロムが蒸発すること
を抑制し、陰極スリーブ材の熱膨張係数の減少を抑制す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長期間の使用中に、第
１グリッドに対する陰極構体の変位により、陰極線管の
カットオフ電圧の変動や、それに伴ってカラー陰極線管
の場合に色調の変化が現れるのを防止した長寿命の陰極
線管に関する。

【０００２】

【従来の技術】陰極線管の電子ビーム放出源となる陰極
には、通常、図４に示すような、ＣｒとＮｉを主成分と
する合金ニクロムよりなる陰極スリーブ３と、陰極スリ
ーブ３の頂端を塞いで取付けたＮｉを主成分とし通常微
量の還元性物質たとえばＭｇやＳｉなどを添加した陰極
基体２と、陰極基体２の外表面に塗布したＢａ、Ｓｒ、
Ｃａなどのアルカリ土類金属の炭酸塩（排気中の熱処理
で酸化物に変化し、更に一部のＢａが遊離イオンとなっ
て酸化物から電子を放出する）よりなる電子放出物質層
１と、陰極スリーブの内部に収納された例えばＷ線をＡ
ｌ₂Ｏ₃の絶縁層で被覆した加熱用ヒータ４とを基本部材
として備えた傍熱形陰極が用いられている。このような
陰極の構造は、長い間の使用実績にもとづいて改良が重
ねられて定まったものである。

【０００３】テレビジョン受像機その他、一般に陰極線
管を使用した機器では、スィッチを入れたのち、速やか
に画像が表示されることが強く望まれている。そのため
には、スィッチを入れてヒータの温度上昇を開始させた
のち、ヒータで発生された熱が、電子放出物質を塗布し
た陰極基体の管軸に直交する表面の温度を、成るべく早
く効率良く上昇させるようにする必要がある。そのため
に、陰極基体裏面の短い部分だけでは十分な発熱量の加
熱部材を配設することが出来ないから、管軸方向にやや
長いヒータを、やはり管軸方向にやや長い陰極スリーブ
に囲ませ、ヒータには昇温後の電子放出部の温度を維持
するだけに必要な熱量より大きなパワーを供給する。更
に、陰極スリーブは、ヒータからの熱放射を成るべく良
く吸収して自体が早く昇温し、それにより陰極基体の急
速な温度上昇に役立つように内表面が黒化され、使用温
度付近に達してから後は内部に収納しているヒータの大
きな加熱エネルギーの多くの部分を外部へ放射させられ
るように外表面も黒化されている。そのために、Ｃｒを
比較的多く含み、Ｃｒの酸化によって表面を簡単に黒化
（湿潤水素中で加熱）させることが出来、しかも加工性
が良好で薄い板（厚い板は熱容量が大きくなって温度上
昇を遅くするから）に展延できるニクロムが、陰極スリ
ーブの素材として用いられることになったのである。し
かし、近年、陰極線管の品質水準に対する要求は次第に
高まり、上記、スィッチインから画像表示までに必要な
時間を短縮するために設定された大きな陰極加熱用エネ
ルギーが見直されるようになった。これは、一般的な省
エネルギー化要請の他、大ヒータパワーによる近傍電極
の温度上昇に伴う問題たとえば第１グリッドの膨張によ
る変形なども見逃せなくなったからである。なお、温度
上昇の早い陰極を得るために加熱用ヒータに陰極基体を
兼ねさせた直熱形陰極とすることも考えられるが、ヒー
タとして好都合な材料に、酸化物として塗布されている
電子放出物質を適当な速度で還元させながら長期間良好
な電子放出特性を維持することができる陰極基体を兼ね
させることは信頼性、作業性の面で困難な点があるた
め、結局傍熱形陰極に落ち着いた。

【０００４】上記近傍電極の変形を防止し、かつヒータ
パワーを低減するために、最近、陰極スリーブの表面を
黒化させてない陰極構体も使用されるようになった。こ
の場合も、陰極スリーブの材料には、やはりニクロム
を、表面を黒化させないで使用している。これは管軸に
直交する円形の陰極基体を十分な温度まで傍熱形で加熱
するためには、ある程度管軸方向に長くして発生熱量を
大きくした加熱ヒータとそれを収納するスリーブが必要
で、それには加工容易で薄板となり熱伝導率も小さいニ
クロムが好適なためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のよう
な、ニクロム製陰極スリーブの外表面を、そのまま露出
させた状態で使用するようにした陰極構体を陰極線管に
組み込んで長期間寿命試験したところ、陰極線管の電子
ビームを丁度遮断させるために必要な第１グリッドに対
して陰極に印加すべき電圧すなわちカットオフ電圧が変
動し、カラー陰極線管の場合には色調が変化して表示さ
れるという問題が生じた。この問題の原因について調
査、研究した結果、陰極基体表面から第１グリッドまで
の間隔が、長い使用期間中に次第に長くなるためと推定
された。

【０００６】すなわち、ニクロム製陰極スリーブの外表
面を、そのまま露出させた状態で使用するようにした陰
極構体を陰極線管に組み込んで長期間寿命試験しなが
ら、その間の特性を観察すると、上記のようにカットオ
フ電圧が次第に小さくなることが判った。元来、陰極の
電子放出面と第１グリッドとの間の間隔は例えば０．１
ｍｍ程度の短いものであるし、使用中、温度が上昇した
状態のまま管外から測定することは困難であるが、上記
のようにカットオフ電圧が次第に小さく（浅く）なると
いうことは、上記間隔が使用中に伸びて、負電位のグリ
ッドで（陰極から放出された電子で形成される空間電荷
の影響を押えて電子流を遮断するために、実際には接地
電位に保持された第１グリッドに対して陰極に正の電位
を与える）電子流を遮断し易くなるということを意味す
る。さらに、極めて長時間使用した陰極構体の陰極スリ
ーブの中には、結晶粒界部分の物質の一部がなくなっ
て、その部分を通して向う側が透けて見えるようなもの
が散見された。これらの知見に基づいて更に検討した結
果、温度上昇している使用状態では、結晶粒界から次第
にＣｒが蒸発して、ニクロム中のＣｒ含有量が低下し、
熱膨張係数を低下させていることが判った。即ち、陰極
構体やその付近の（上記のように第１グリッドが最近接
電極である）電極の温度が上昇した使用状態では、陰極
スリーブは熱膨張により管軸方向に伸びて陰極基体の電
子放出面を第１グリッドに向けて接近させた（陰極基体
表面と第１グリッドとの間隔が短縮した）状態で動作し
ていることになるが、熱膨張係数が低下すれば上記接近
させる量が減少するからである。

【０００７】陰極スリーブのＣｒ含有量が減少する理由
は、上記のように先ずＣｒが拡散して結晶粒界に析出し
てきて其処から蒸発するものと認められた。蒸発は陰極
スリーブの中でも、陰極基体近傍の温度の高い個所で通
常起こる。その結果、結晶粒界に上記のように隙間が生
ずれば勿論であるが、それほどまでにならなくても、機
械的強度が低下する、また、他方では上記のように熱膨
張係数が低下する。このうち、機械的強度の低下に対す
る対策として、特開昭５４−２９９６４号公報には、陰
極スリーブ材として単純なニクロム合金を用いる代りに
ニクロムに更にＷとＭｏを添加した合金を使用する技術
が開示されている。また、Ｃｒの蒸発を防止する手段と
して、特開昭４８−６６９６８号公報には、陰極スリー
ブの内外面をアルミナの焼結層で被覆する技術が開示さ
れている。これらの技術を実施するには、何れも相当な
工数増大を伴い、さらに、アルミナ焼結層形成に際して
は１６００℃程度の高温にすることが必要であり、それ
に伴って陰極基体中に還元性成分としてＭｇが添加して
あった場合には、Ｍｇが蒸発、減少し、電子放出特性が
著しく劣化するという副作用が生ずる。また、単にＣｒ
の蒸発を防止するだけならば、以前のように陰極スリー
ブの表面を予めＣｒの酸化膜で被覆しておけば済むが、
それでは放射能が大きくなってしまい、省電力化の目的
に逆行することになる。

【０００８】本発明は、上記従来の問題を解決した陰極
線管を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、ＣｒとＮｉを主成分とする合金よ
りなる陰極スリーブと、陰極スリーブの頂端を塞いで取
付けた外表面に電子放出物質を塗布してあるＮｉを主成
分とし微量の還元性物質を含有する陰極基体と、陰極ス
リーブの内部に収納させた加熱用ヒータとを備えた陰極
構体を装着した陰極線管において、上記陰極スリーブの
表面に、Ｃｒにより還元される物質を被着させた。

【００１０】

【作用】陰極スリーブの外部表面にＣｒによって還元さ
れる物質を被着させ、Ｃｒはこれを還元するために逆に
酸化物となるようにすると、陰極スリーブの温度の高い
部分の結晶粒界で、選択的に結晶粒界に拡散、析出した
Ｃｒによる酸化還元反応が生ずる。Ｃｒの酸化物にも種
々あるが、それらは結局最も安定な種類の酸化物に変化
して真空中でも同じ場所に止まっている。上記のよう
に、高温の使用状態でＣｒはまず拡散して結晶粒界へ析
出してくるが、結晶粒界からの蒸発は、使用中の初期の
段階で本発明による被着物質との反応により界面に生じ
た安定なＣｒ酸化物の生成、存在によって妨げられ、そ
れ以後は結晶粒界へのＣｒの拡散、析出も進行しなくな
る。このようなＣｒ酸化物の生成は結晶粒界以外の一般
の陰極スリーブの界面でも薄い層となって生じ、同様な
作用をする。Ｃｒ酸化物層の厚さが薄ければ黒くならな
いことは、薄い酸化Ｃｒ層の存在によって保護されてい
る所謂ステンレスの表面が、肉眼によって独特の金属光
沢が認められることからも明らかである。なお、本発明
を実施するために被着する物質も、白色に近い放射能の
小さいものが望ましい。

【００１１】なお、Ｃｒにより還元される物質として、
陰極基体の外表面に塗布する電子放出物質と同様なアル
カリ土類金属の炭酸塩を使用すれば、陰極スリーブの外
表面に被着させる作業に際して、陰極基体外表面の電子
放出面に付着しても、電子放出機能を妨害する恐れがな
く、陰極線管製造者が扱い慣れたもので、特別に調達す
る必要のない物質でもあり、しかもＣｒにより容易に還
元されるので、本発明の実施に好適である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の陰極線管について実施例によ
って具体的に説明する。

【００１３】図５は本発明による陰極線管の一実施例を
示す概略構成図であって、１０はパネル、２０はファン
ネル、３０はネック部、４０は螢光面（画面）、５０は
シャドウマスク、６０は磁気シールド、７０は偏向ヨー
ク、８０は電子銃、また９０は電子銃８０から発射され
る電子ビームである。

【００１４】上記ネック部３０内に収容される電子銃８
０は、陰極、制御電極、集束電極、加速電極等の各種の
電極を備え、陰極からの電子ビームを制御電極に印加さ
れる信号で変調し、集束電極、加速電極を通して所要の
断面形状とエネルギーを付与して、上記螢光面４０に射
突させる。電子ビーム９０は、電子銃８０から螢光面４
０に達する途上において、ファンネル２０に設けた前記
偏向ヨーク７０により、水平方向、垂直方向の偏向を受
けることで、螢光面４０上に映像を形成する。

【００１５】図１は上記図５に示した本発明一実施例の
電子銃に装着された陰極構体の一部を示す図である。図
中、１は電子放出物質層、２ａはキャップ状に整形され
た陰極基体、３は陰極スリーブ、５は陰極支持体であ
る。陰極基体２ａは、Ｎｉを主成分とし、０．０８重量
％のＭｇと、０．０３重量％のＳｉを含み、陰極スリー
ブ３は約２０重量％のＣｒを含むニクロムで、陰極支持
体５の主成分はＮｉである。電子放出物質層１は、アル
カリ土類金属Ｂａ（バリウム）、Ｓｒ（ストロンチウ
ム）、Ｃａ（カルシウム）の炭酸塩の針状結晶（長さ約
１０μｍ，太さ約２μｍ）を、炭酸ジエチル、ニトロセ
ルローズ等のサスペンジョンに分散懸濁させ、通常のス
プレー法で陰極基体２ａの面上に約８０μｍの厚さに塗
布してある。これに対し、陰極スリーブ３の外表面には
上記と同じアルカリ土類金属の炭酸塩を通常のスプレー
法で塗布する。炭酸塩は以下の組成で、平均粒径は０．
５〜１．０μｍの破砕粒である。

【００１６】ＢａＣＯ₃：６０ｗｔ％，ＳｒＣＯ₃：３５
ｗｔ％，ＣａＣＯ₃：５ｗｔ％スプレー法による塗布厚は１μｍ以下で、陰極スリーブ
のニクロム表面の下方約半分が露出している程度で良
い。このように製作した陰極構体を通常の方法で陰極線
管の電子銃に組み込み、通常の方法で活性化、エージン
グ工程を実施すると、図中の電子放出物質層１を形成す
る炭酸塩はオキサイドとなり、電子放出作用を行う。一
方、陰極スリーブ３の表面に塗布された炭酸塩は、主に
ニクロム材の結晶粒界に酸化クロムと、ストロンチウ
ム、バリウム、カルシウムよりなるオキサイドとして付
着する。陰極スリーブ表面のオキサイドは、量が少ない
ことと、酸化クロムの中間層が存在するために電子放出
能力は極めて小さく、ストレーエミッション（迷走電子
放出）の問題は生じない。このように陰極スリーブ表面
に炭酸塩を塗布し、これが陰極線管の製造工程でオキサ
イドとなり、ニクロム陰極スリーブの結晶粒界にＣｒ酸
化物を生成することにより、陰極スリーブからのクロム
（Ｃｒ）の蒸発を抑制できる。この結果、ヒータ電圧を
定格値とした寿命試験におけるカットオフ電圧の変化
は、図３に示すように、従来の陰極構体を使用した場合
の約半分という良好な結果を示した。なお、図１には図
示を省略したが、陰極スリーブの中に加熱用ヒータを挿
入することは勿論である。また、陰極基体２ａから遠く
離れた陰極スリーブの下端で支持するのは、陰極加熱エ
ネルギーを効率良く活用（陰極基体の電子放出面だけが
所望温度に加熱され、熱伝導、熱放射による損失が全く
ないのが理想的）するためである。

【００１７】図２は本発明の他の実施例で、陰極基体２
ａに電子放出物質層１を塗布する前に、陰極スリーブ３
の上半分程度を炭酸塩の懸濁液に浸漬して陰極スリーブ
の表面に炭酸塩を被着させている状態を示す。上記浸漬
条件は、懸濁液を十分撹拌した状態で、約１〜２秒浸漬
すれば良い。また、この懸濁液の組成は、平均粒径０．
５〜１．０μｍの破砕粒からなる炭酸塩（ＢａＣＯ₃：
６０wt％，ＳｒＣＯ₃：３５wt％，ＣａＣＯ₃：５wt％）
を３００ｇ、炭酸ジエチルを５００ｇ、蓚酸ジエチルを
５００ｇ、ニトロセルローズを１０ｇとする。上記懸濁
液に浸漬して陰極スリーブに所望の如く炭酸塩を被着さ
せた後、通常のスプレー法で陰極基体面に電子放出物質
層１を塗布する。陰極スリーブへの炭酸塩塗布の厚さな
どは上記スプレー法による場合と同様である。また、カ
ットオフ電圧の変動抑制効果も全く同様である。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、極
めて容易にカットオフ電圧の変動を抑制することがで
き、その結果、カラー陰極線管の場合に、画面の黒レベ
ルや色調の変化が小さくなり、またローパワー仕様と組
合せることにより、電極の熱変形が抑制され、出画時の
色ずれが小さくなり、３電子銃の集中特性の経時変化を
抑制できるなどの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例で陰極スリーブにスプレー法に
より炭酸塩を被着させている状態を示す側面図である。

【図２】本発明の他の実施例で陰極スリーブに浸漬法に
より炭酸塩を被着させている状態を示す側面図である。

【図３】それぞれ、本発明実施例と従来例の、カットオ
フ電圧の経時変化を示す２曲線を比較して示す図であ
る。

【図４】陰極線管の陰極構体の基本部材説明図である。

【図５】本発明による陰極線管の一実施例を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１…電子放出物質層、２、２ａ…陰極基体、３…陰
極スリーブ、４…加熱用ヒータ、５…陰極支持体、
６…炭酸塩懸濁液。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＣｒとＮｉを主成分とする合金よりなる陰
極スリーブと、陰極スリーブの頂端を塞いで取付け外表
面に電子放出物質を塗布してあるＮｉを主成分とし微量
の還元性物質を含有する陰極基体と、陰極スリーブの内
部に収納させた加熱用ヒータとを備えた陰極構体を装着
した陰極線管において、上記陰極スリーブの表面に、Ｃ
ｒにより還元される物質を被着させたことを特徴とする
陰極線管。
【請求項２】上記Ｃｒにより還元される物質がアルカリ
土類金属の炭酸塩であることを特徴とする請求項１記載
の陰極線管。