JPH06223732A

JPH06223732A - 陰極線管

Info

Publication number: JPH06223732A
Application number: JP1137593A
Authority: JP
Inventors: Yukio Koizumi; 幸生小泉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-01-27
Filing date: 1993-01-27
Publication date: 1994-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】構成部材間の接合部をレーザ溶接によって極め
て速やかに容易に溶接できるようにした量産性良好で性
能も良好な陰極構体を備えた陰極線管を提供することに
ある。【構成】陰極構体を構成する各部材間のレーザ溶接によ
る接合部で、外側の直接レーザビームに照射される部材
の板厚を内側の部材の板厚よりも厚くした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーテレビジョン受
像管や情報処理装置端末のカラー表示管として大量に生
産されている陰極線管の改良に係り、特に陰極の温度上
昇に際して、電子放出層よりなる陰極面の管軸方向位置
変動や、陰極面と第１グリッド間の距離変動が小さく、
組立作業性に優れ、レーザ溶接により容易に製作できる
陰極構体を備えた陰極線管に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーテレビジョン受像管やカラー表示
管として大量に生産されているカラー陰極線管は、図４
に示すように、電子ビーム３１を放出する陰極構体と電
子ビーム３１を集束するグリッド電極を少なくとも備え
た電子銃構体３２、色選択電極であるシャドウマスク３
３、パネル３４の内面に形成されカラー画像を表示する
螢光面３５などを真空外囲器３６の内部に収納した構造
になっている。更に、電子銃構体３２の構造を図５に示
す。第１グリッドＧ１から第６グリッドＧ６まで６個の
グリッド電極がそれぞれビードサポート２１を介して粉
末ガラスを焼成して作ったビーディングガラス２２によ
って相互に電気的に絶縁した状態で支持されている。第
１グリッドＧ１は有底円筒状で、底面には電子ビーム通
過孔が穿設されており、この電子ビーム通過孔に対向さ
せて極めて短い距離をおいて陰極構体１０の電子放出物
質層よりなる陰極面１が配置されている。なお、現在実
用化されているカラー陰極線管は実質的に所謂インライ
ン型のみで、それぞれ特定原色専用の３本の電子銃が１
平面上に配列されているが、其の平面は図５の紙面に直
交している。各電子銃の陰極構体１０はそれぞれ第１グ
リッドＧ１（通常接地されており陰極電位の方を変えて
電子ビーム電流値を制御する）とは電気的に絶縁するた
め、粉末ガラスを焼成したガラスブロック又はセラミッ
クスよりなる絶縁基板１１中に埋め込まれている。それ
ぞれ特定原色専用の３個の陰極構体１０が１平面上に在
るように１個の絶縁基板１１中に埋め込まれ、この絶縁
基板１１の長円形の外周を更に金属支持筒１２が囲んで
いる。３個の陰極構体１０の陰極面１が何れも１平面上
に揃うように上記金属支持筒１２によって支持されてい
る。上記３個の陰極構体１０を絶縁基板１１を介して金
属支持筒１２により一括支持させたものを陰極構造１３
と呼ぶ。第１グリッドＧ１の外周壁は長円形筒状である
が、其の中に同じく長円形外周をもつ陰極構造１３が挿
入され、各電子銃の陰極面１と第１グリッドＧ１の電子
ビーム通過孔面の間の距離が正確に設計値通りになる位
置で両者の筒面を溶接して固定してある。外側筒面とな
る第１グリッドＧ１側に内側に向けた押出し部が形成さ
れており、此処で両筒面が接触するから溶接固定も此処
で行う。

【０００３】この種の陰極線管は電子放出量すなわち電
子ビーム電流量の制御が、画像の輝度や色度を所望の如
く得るために重要であり、そのためには制御電極（第１
グリッド）と陰極面（電子放出物質層表面）の間の距離
を高精度に設定、維持することが必要である。第１グリ
ッドと陰極面の間の距離は、一般的に第１グリッドの孔
径が小さくなるのに従って、狭くなる。また、高精細度
の画像を表示するには細く良く絞られた電子ビームが必
要で、そのためには電子銃のフォーカス性能が重要であ
るが、フォーカス性能は第１グリッドの孔径が小さいほ
ど良好になる。このため、近年のカラー陰極線管の第１
グリッドの孔径は小さく、それに伴って陰極面と第１グ
リッドの間の距離も極めて短くなっている。

【０００４】省エネルギーの見地からヒータ加熱電力は
極力小さくしなければならず、しかもスィッチオンして
から画像が表示されるまでの時間は短くなければならな
い。更に、十分良好な電子放出特性を得ようとすれば、
陰極線管の製造時に、ヒータに、通常、定格電圧の１．
５倍程度の電圧を印加して、陰極を構成する電子放出物
質層の温度を実使用状態よりも高温に所定時間保持させ
る所謂エージングを施すことが必要である。このエージ
ング工程の加熱、昇温で、陰極基体上に電子放出物質層
を形成させて作られた陰極面と第１グリッドの相対位置
が変化して、もし、これら両者が接触したりすれば、両
者間に過大な電流が流れ、陰極の電子放出物質層が損傷
され、不良品となるから、陰極面の第１グリッドに対す
る相対位置の変動は特に抑制しなければならない。これ
は電流制御特性上も極めて重要である。

【０００５】上記のように種々の困難な問題が存在する
ために、従来から、陰極構体に関して多くの提案がなさ
れている。例えば、特公昭５４−４４５５１号公報に
は、当時すでにニクロム製で表面を酸化クロム膜で黒化
させた陰極スリーブを３本のタブで吊り下げ、この黒化
させた陰極スリーブの螢光面側端部に電子放出物質層の
基体となる黒化しない金属よりなるキャップ状部材をか
ぶせ、その螢光面側表面に電子放出物質層よりなる陰極
を形成させることが公知であったが、これでは上記陰極
スリーブの黒化させた部分の一部が上記キャップ状部材
周辺部に覆われて黒化部分の有効利用が不十分になると
して、特許請求の範囲に、電子放出物質層の基体となる
金属で製作した円盤を陰極スリーブの螢光面側端部に嵌
合内接させ、黒化させた陰極スリーブの外表面積を最大
限に活用する技術が記載されている。また、実公平４−
７５５０号公報にはモリブデン製陰極スリーブの下端に
厚肉部を設け、上記３本のタブを漏斗形のタンタル製部
材で代用し、モリブデン製陰極スリーブが熱処理に際し
て結晶粒が粗大化しても上記厚肉部の存在により、上記
両部材の抵抗溶接時に結晶粒が粗大化した陰極スリーブ
にクラックが生じないようにする技術が記載されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術では、３本のタブで吊り下げる場合は組立の作業性が
悪く原価を低減し難く、量産性を必要とするカラー陰極
線管には不向きであり、下端部を厚肉にした陰極スリー
ブにタンタル製漏斗状部材を外側から溶接する構造は、
レーザ溶接には全く不向きであり、かつ結晶粒が粗大化
した薄肉部が存在する陰極スリーブを使用する点に不安
が残るなどの問題があった。

【０００７】本発明は、上記従来の技術の問題点を解消
し、熱損失が少なく従ってヒータ加熱電力が少なくて済
み、電源投入後、画像表示開始までの所要時間が短く、
しかも量産性良好な陰極構体を提供することを課題とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、管軸に直交する頂面に電子放出物
質層を形成させた帽状または円板状の陰極基体と、何れ
も低熱膨張率金属より成る、螢光面側端部は前記陰極基
体を固着して閉塞され開放状態のステム側端部から加熱
用ヒータを内部に挿入される円筒形の陰極スリーブと、
前記陰極スリーブのステム側開放端部近傍に外接する小
径円筒部と管軸方向螢光面側に前記陰極基体と略同じ高
さに位置する大径円筒部とを備えた漏斗状の陰極ファン
ネルと、一端が前記陰極ファンネルの大径円筒部に外接
し他端は管軸方向ステム側へ延びる陰極シリンダとによ
って構成された陰極構体を用いた陰極線管において、陰
極スリーブと陰極ファンネル、陰極ファンネルと陰極シ
リンダの両接合部において、外側に位置する接合部材の
板厚を内側に位置する接合部材の板厚よりも厚くした接
合部で、レーザ溶接して各部材を固着させた陰極構体を
用いるようにした。具体的には、陰極スリーブのステム
側端部に外側からレーザ溶接される陰極ファンネルのス
テム側小径円筒部の板厚を、陰極スリーブのステム側端
部の板厚よりも厚くし、同時に、陰極シリンダの螢光面
側端部に外接されてレーザ溶接される陰極ファンネルの
螢光面側大径円筒部の板厚を陰極シリンダの螢光面側端
部の板厚よりも薄くする、結局、陰極ファンネルの小径
円筒部の板厚を大径円筒部の板厚よりも厚くすれば、陰
極ファンネル自体の製作技術上も好都合である。更に、
陰極ファンネルの大径円筒部に外側からレーザ溶接する
陰極シリンダの螢光面側端部近傍の外径を陰極シリンダ
のステム側端部近傍の外径よりも小さくすれば、陰極シ
リンダは外径の小さい螢光面側端部近傍では厚肉に、外
径の大きいステム側端部近傍では薄肉に作れば良いこと
になり、製作技術上、容易に製作できることになる。

【０００９】

【作用】陰極構体としては、機械的強度は自体の形状を
維持できれば足り、熱容量の低減や熱伝導によるエネル
ギー損失を抑制する観点からは構成部材の板厚は全般的
に薄い方が好ましい。この場合には、接合個所をレーザ
ビーム照射によって溶接すれば、溶接時間そのものは極
めて短時間で済み、抵抗溶接のように溶接個所に電極を
あてがう必要もなく、製造工程を全自動化するのに好都
合である。レーザ溶接を行うには、一般的にレーザビー
ムを照射する部材の板厚が被溶接物間のギャップの１／
２より大きいことが必要である。一方、陰極構体を構成
する部材の板厚を厚くすると、熱伝導によるヒータパワ
ーの損失が大きくなって好ましくない。実際には電子放
出物質層の温度を極力早く十分に熱電子放出可能な温度
にまで上昇させるために、陰極スリーブの材料として、
表面をＣｒ酸化膜により容易に黒化させる（ヒータから
の熱放射を良く吸収するため）ことができ耐熱性が十分
あり熱伝導度も熱膨張率もあまり高くないニクロムの薄
板を用いる。その他の部分の材料には比較的熱膨張係数
が低いコバールなど鉄ニッケル系の合金材料板を用い
る。レーザ溶接を行う場合、レーザビームに直接照射さ
れて溶融する外側の部材の肉厚が十分厚く、溶融した材
料が、内側の部材との間に多少の隙間が存在していたと
しても、直ちに其の隙間を満たし、内側部材の少なくと
も表面部分と溶け合い、混じり合うことが必要である。
それには内側部材の肉厚が外側部材の肉厚よりも薄く熱
伝導も少なくて加熱され易く、厚肉の外側部材が溶融す
る位に加熱される間には薄肉の内側部材の少なくとも表
面は溶融しかける位まで加熱されることが望ましい。通
常、外側の部材の肉厚が、内側の部材の肉厚の３倍程度
あるとレーザ溶接を行い易い。本発明では、レーザ溶接
個所では外側部材の板厚を、内側部材の板厚より厚くし
ているからレーザ溶接作業は容易である。なお、一つの
部材を、場所によって板厚を厚くしたり薄くしたりして
製作するのは必ずしも容易ではないが、本発明に係る陰
極ファンネルの様に円錐面状あるいは漏斗状の部材で、
外径の大きい個所では板厚を薄く、外径の小さい個所で
は板厚を厚く製作することは、製造技術上比較的容易で
ある。なお、先に挙げた実公平４−７５５０号公報記載
の技術の場合は接合のために抵抗溶接法を採用している
が、レーザ溶接には丁度不具合な板厚の組合せになって
いる。

【００１０】

【実施例】本発明に係る陰極構体は図５に略図で示した
陰極構体１０よりも多少複雑な構造になっている。図５
に示したものでは、陰極スリーブそのものが漏斗状にな
っているが、本発明に係る陰極構体では、陰極スリーブ
３は単純な円筒形である。

【００１１】図１に本発明第１実施例の陰極構体１０ａ
を示す。図１（ａ）はその正面図、図１（ｂ）はその断
面図である。管軸に直交する頂面に電子放出物質層５を
形成させた帽状の陰極基体１ａと、陰極基体１ａが一端
に固着され、内部にヒータ（図示せず）を収納する陰極
スリーブ２と、陰極スリーブ２のステム側端部に外接す
る小径円筒部と管軸方向螢光面側に前記陰極基体１ａと
略同じ高さに位置する大径円筒部とを備えた漏斗状の陰
極ファンネル３と、螢光面側端部は陰極ファンネルの上
記大径円筒部に外接し他端は管軸方向にステム側へ延び
て図示しない陰極支持部に固着される陰極シリンダ４と
によって陰極構体１０ａは構成されている。

【００１２】陰極スリーブ２と陰極ファンネル３の接合
部、および陰極ファンネル３と陰極シリンダ４の接合部
では、２ヵ所とも、外側に位置する部材の板厚の方が内
側に位置する部材の板厚よりも厚くなっている。陰極ス
リーブ２は円筒状で、その材質はニクロム、板厚は０．
０２ｍｍであり、既述のようにヒータの放射熱によって
速やかに加熱され昇温するように、表面は酸化処理して
黒色の酸化クロム層で被覆されている。図２は陰極ファ
ンネル３を示す図で、図２（ａ）はその正面図、図２
（ｂ）はその断面図である。陰極ファンネル３は低熱膨
張係数のＮｉ４２％の鉄ニッケル合金製で、図２に記入
してあるように陰極ファンネルの上端の大径円筒部の板
厚は０．０３ｍｍ、下端の小径円筒部の板厚は０．０５
ｍｍになっている。なお、図１に示した第１実施例の場
合は、陰極シリンダ４は直径が一様で、その板厚は０．
０７ｍｍになっている。

【００１３】図３は第２実施例の陰極構体１０ｂを示す
図で、図３（ａ）はその正面図、図３（ｂ）はその断面
図である。第１実施例のものと異なる点は、図示しない
陰極支持系への挿入を容易にするために、陰極シリンダ
４ａにも漏斗状部があって、陰極ファンネル３に外接す
る螢光面側端部の径は２．８ｍｍで、板厚は０．０９ｍ
ｍ、陰極支持系に挿入される下端部の径は３．０ｍｍ
で、板厚は０．０７ｍｍになっている。

【００１４】本発明に係る陰極構体では、陰極スリーブ
の温度上昇による熱膨張はある程度その外側にある陰極
ファンネルの熱膨張によって打ち消され、しかも両者と
も元来熱膨張係数の低い材料で形成されているので、昇
温中ならびに昇温後とも、陰極面と第１グリッド間の距
離の変動は小さい。また陰極スリーブの表面が黒化され
ているのでヒータからの熱放射が効率良く吸収され、し
かも陰極スリーブの板厚は薄く、熱容量が小さいので、
速やかに温度上昇する。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ヒ
ータに加熱電圧を印加して加熱中に陰極面と第１グリッ
ド面の間の距離の変動が小さく、比較的小さなヒータパ
ワーでも速やかに電子放出可能な温度に上昇するなどの
優れた特性を有し、しかも構成部材の接合部をレーザ溶
接によって極めて容易に溶接できるので量産性も極めて
良好であるなどの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１実施例の陰極構体を示す図で、図１
（ａ）はその正面図、図１（ｂ）はその断面図である。

【図２】本発明に係る陰極構体に用いる陰極ファンネル
を示す図で、図２（ａ）はその正面図、図２（ｂ）はそ
の断面図である。

【図３】本発明第２実施例の陰極構体を示す図で、図３
（ａ）はその正面図、図３（ｂ）はその断面図である。

【図４】カラー陰極線管の概略断面図である。

【図５】従来のカラー陰極線管の電子銃の一部を断面に
した側面図である。

【符号の説明】

１…陰極面、１ａ…陰極基体、２…陰極スリーブ、
３…陰極ファンネル、４、４ａ…陰極シリンダ、５
…電子放出物質層、１０、１０ａ、１０ｂ…陰極構
体、１１…絶縁基板、１２…金属支持筒、１３…
陰極構造。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管軸に直交する頂面に電子放出物質層を形
成させた陰極基体と、螢光面側端部が前記陰極基体を固
着して閉塞され開放状態のステム側端部から加熱用ヒー
タが内部に挿入される陰極スリーブと、前記陰極スリー
ブのステム側開放端部近傍に外接する小径円筒部と管軸
方向螢光面側に前記陰極基体と略同じ高さに位置する大
径円筒部とを備えた陰極ファンネルと、一端が前記陰極
ファンネルの大径円筒部に外接し他端は管軸方向ステム
側へ延びる陰極シリンダとによって構成された陰極構体
を用いた陰極線管において、陰極スリーブと陰極ファン
ネル、陰極ファンネルと陰極シリンダの両接合部で、外
側に位置する接合部材の板厚を内側に位置する接合部材
の板厚よりも厚くした陰極構体を用いたことを特徴とす
る陰極線管。
【請求項２】陰極構体の陰極ファンネルのステム側小径
円筒部の板厚が螢光面側大径円筒部の板厚よりも厚いこ
とを特徴とする請求項１記載の陰極線管。
【請求項３】陰極構体の陰極シリンダの外径が陰極ファ
ンネルに外接する螢光面側端部近傍で小さく、ステム側
端部近傍で大きいことを特徴とする請求項１記載の陰極
線管。
【請求項４】陰極スリーブと陰極ファンネル、陰極ファ
ンネルと陰極シリンダの両接合部で、レーザ溶接により
各部材を固着させるようにしたことを特徴とする請求項
１記載の陰極線管。