(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する電子放射部と、前記電子放射部を加熱させるフィラメントとを有する陰極線管用陰極において、
前記フィラメントの一部が線状コイルとなっており、前記線状コイルは電気絶縁物に埋め込まれているとともに前記電子放射部の電子放射面に対してほぼ平行に配置され、さらに前記線状コイルのコイル芯部が空洞であることを特徴とする陰極線管用陰極。
【請求項２】
前記電気絶縁物が円柱体であり、前記円柱体の上面に前記電子放出部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の陰極線管用陰極。
【請求項３】
前記電子放射部と前記電気絶縁物との間に、前記電子放射部と電気的に接続されている支持金属を有する請求項１または請求項２記載の陰極線管用陰極。
【請求項４】
前記支持金属にカソード電圧が印加される請求項３記載の陰極線管用陰極。
【請求項５】
前記支持金属と前記フィラメントとに支持されて電子銃に組み込まれる請求項２〜４記載の陰極線管用陰極。
【請求項６】
請求項１〜５記載の前記陰極線管用陰極を備えた陰極線管。
【請求項７】
電子を放出する電子放射部と、前記電子放出部を加熱させるフィラメントとを有する陰極線管用陰極の製造方法であって、
前記フィラメントを芯線に巻いて線状コイル部を形成し、前記線状コイル部を前記電子放射部の電子放出面に対してほぼ平行になるように電気絶縁物に埋め込み、その後熱処理により前記芯線を溶解することによって前記電気絶縁物の前記線状コイル部部分に空洞を形成することを特徴とする陰極線管用陰極の製造方法。
【請求項８】
前記芯線がモリブデン線であることを特徴とする請求項７記載の陰極線管用陰極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン用受像機、コンピュータモニタ等に用いられる陰極線管の電子銃に備える陰極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
陰極線管用陰極の一例として、特開昭６０−１８９８３１号公報に示されるような陰極が知られている。これは、図５に示すように、陰極基体１５を固着した陰極シリンダ１６の空間１７にアルミナ粉を入れ、コイル状ヒータ１８をその陰極シリンダ１６の下方からアルミナ粉に埋め込んで形成したものである。また、これと似た構造のもので、陰極シリンダの中にアルミナ粉がないタイプのものも、一般に広く知られ、用いられている。このような陰極は、大量の熱電子を取り出せ、かつ長寿命であることから、主に大型の陰極線管に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造を持った従来の陰極は、以下の点で好ましくないという課題があった。
【０００４】
一般に、ヒータを用いる陰極は、効果的に陰極を加熱するためには、ヒータの全長を長く形成する若しくはヒータへ供給する熱を増やしてヒータからの熱放出量を増やす必要がある。ここで、従来のようにコイル状ヒータが陰極シリンダの下方から電子放射面に対して垂直に配置されている場合には、コイル状ヒータの全長を長くすると、陰極シリンダの高さが増してしまい、陰極が全体的に大きくなってしまう。また、側部からの熱輻射による損失があり効果的に陰極を熱することができない。他方、ヒータへ供給する熱量を増やすとすれば、かなりの熱入力が必要となり、省エネとは反する設計となってしまう。つまり、このような従来の陰極線管用陰極は、小型化、省エネ設計が困難なものであった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、小型化、省エネ化を図ることのできる陰極線管用陰極を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明にかかる陰極線管用陰極は、電子を放出する電子放射部と、前記電子放射部を加熱させるフィラメントとを有する陰極線管用陰極において、前記フィラメントの一部が線状コイルとなっており、前記線状コイルは電気絶縁物に埋め込まれているとともに前記電子放射部の電子放射面に対してほぼ平行に配置され、さらに前記線状コイルのコイル芯部が空洞である。
【０００７】
このようにすることにより、フィラメントからの熱を効果的に利用して電子放射部を加熱することができるとともに、電気絶縁物のクラックや破損を防止することができる。
【０００８】
さらに、本発明に係る陰極線管用陰極は、前記電気絶縁物が円柱体であり、前記円柱体の上面に前記電子放出部が設けられていることが好ましい。
【０００９】
さらに、本発明に係る陰極線管用陰極は、前記電子放射部と前記電気絶縁物との間に、前記電子放射部と電気的に接続されている支持金属を有することが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明に係る陰極線管用陰極は、前記支持金属にカソード電圧が印加されることが好ましい。
【００１１】
このようにすることにより、カソード電圧とヒータ電圧とを分離させることができる。
【００１２】
さらに、本発明に係る陰極線管用陰極は、前記支持金属と前記フィラメントとに支持されて電子銃に組み込まれることが好ましい。
【００１３】
このようにすることで、陰極線管用陰極の保持が確実になされる。
【００１４】
また、本発明に係る陰極線管は、前記陰極線管用陰極を備えている。
【００１５】
このようにすることで、陰極線管の省電力化を図ることができる。
【００１６】
また、本発明に係る陰極線管用陰極の製造方法は、電子を放出する電子放射部と、前記電子放出部を加熱させるフィラメントとを有する陰極線管用陰極の製造方法であって、前記フィラメントを芯線に巻いて線状コイル部を形成し、前記線状コイル部を前記電子放射部の電子放出面に対してほぼ平行になるように電気絶縁物に埋め込み、その後熱処理により前記芯線を溶解することによって前記電気絶縁物の前記線状コイル部部分に空洞を形成することを特徴とする。また、前記芯線がモリブデン線であることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００２２】
図２に示すように、本実施の形態に係る陰極線管は、フェースパネル１とファンネル２とから外囲器が構成され、ファンネル２のネック部３に電子銃４を備えている。ここで、電子銃４はその後方に陰極５を有している。
【００２３】
図１（ａ）に陰極５の断面図、図１（ｂ）に陰極５の上面図を示す。陰極５は、電子放射性物質で形成されたペレット６を金属キャップ７に納めたカソード部８と、セラミック９にフィラメント１０を埋め込んだヒータ部１１とで構成されており、さらに、金属キャップ７の下面には支持金属線１２がカソード部８と電気的に同電位となるように配置されている。ここで、支持金属線１２は、カソード電圧および映像信号をカソード部８に供給するための端子の役割を果たし、また、フィラメント１０は、ペレット６を加熱するための熱を伝える役割を果たす。なお、カソード部８とフィラメント１０とが絶縁物であるセラミック９を介している構成となっていることから、フィラメント１０と支持金属線１２とは電気的に絶縁されている。このように構成された陰極５は、支持金属線１２の足部１２ａとフィラメント１０の足部１０ａとによってホルダ（図示せず）に支持され、ペレット６の上面（電子放射面１３）がフェースパネル１側へ向くよう電子銃４に組み込まれている。
【００２４】
次に各部品の詳細な説明を行う。
【００２５】
ペレット６はタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等の多孔質高融点基体の空孔部に酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の電子放射性物質（エミッタ）を溶融含浸させ、その表面にオスニウム−ルテニウム（Ｏｓ−Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）等の高融点金属薄膜を被着したものである。このペレット６の寸法は、大電流の取り出しおよび長寿命を可能にするには直径０．６〜２．０ｍｍの範囲、厚さ０．１５〜０．７ｍｍの範囲内が好ましく、ここでは一実施例として直径約１．２ｍｍ、厚さ０．４ｍｍとした。
【００２６】
金属キャップ７は、上記ペレット６の寸法に応じて最適化する必要がある。本実施の形態の一実施例としては直径約１．２５ｍｍ、高さ約０．４ｍｍ、キャップの厚さ０．０３５ｍｍを使用した。また、キャップの材質はモリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、レニウム（Ｒｅ）等の高融点金属を用いるのがよい。
【００２７】
支持金属線１２は、レニウム−タングステン（Ｒｅ−Ｗ）を材質とし、線径５０μｍ、長さ１．５ｍｍであるワイヤであって、カソード部８とヒータ部１１との間に一本配置され金属ペーストで固着されている。レニウムの含有量は、熱伝導損失、支持強度、ライフ中の熱変動等を考慮すると、０〜３５％または６５〜１００％の範囲内であることが好ましく、本実施の形態の一実施例では、２６％とした。
【００２８】
セラミック９はアルミナ粉体の焼成品である。本実施の形態の一実施例では、セラミックの寸法は直径１．５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍとした。この寸法は、フィラメント１０とカソード部８との絶縁特性および加工時のセラミック９の強度確保に注意して決定する必要があるが、これに加え、無駄な熱輻射を防ぐためにできるだけ小さい方が好ましい。好ましい寸法範囲としては、直径が１〜２ｍｍ、厚みが０．２〜１ｍｍである。また、ここではアルミナ粉体の純度が９９％以上のものを用いた。
【００２９】
フィラメント１０は、その配置の様子を示した図３のように、三つの線状コイル部１０ｂが互いに連なった形となっており、線状コイル部の長手方向がペレット６の電子放射面１３に対して並行になるよう配置されている。ここで、フィラメント１０は、芯線（ここでは、モリブデン線を使用）に巻かれて線状コイル部１０ｂを形成した後、セラミック９に埋め込まれて熱処理されるが、この際、モリブデン線は熱により溶解されるため、完成した陰極５のセラミック９は、フィラメント１０の線状コイル部１０ｂの芯部１４において空洞構造となっている。フィラメント１０は、線径０．０２０ｍｍ以上、線状コイル部１０ｂのコイル外径が０．１５〜０．２５ｍｍであることが好ましい。本実施の形態の一実施例では、フィラメント１０として線径０．０２７ｍｍのレニウム−タングステンワイヤを用い、線状コイル部１０ｂは、コイル外径を０．０６４ｍｍとして、約０．２ｍｍの間隔で三つ配置した。
【００３０】
以上のように製作した陰極５は、フィラメント１０がペレット６の電子放射面１３に対して並行に配置されていることにより、フィラメント１０から放出される熱のほとんどがそのままペレット６に対して作用するので、熱効率の優れた無駄のない陰極とすることができる。また、線状コイル部１０ｂのコイル径よりも少しだけ大きめにセラミック９の厚みを決定すればよいので、特別にセラミック９の厚みを大きくする必要がなく、陰極５の小型化を図ることが可能となる。このため、陰極線管のネック部３の長さを短くすることが可能になり、このことから、陰極線管の消費電力を低減することができる。
【００３１】
また、カソード部８とヒータ部１１とが電気的に絶縁されているので、カソード部８とヒータ部１１とでそれぞれ別々の電圧を与えることができるとともに、かつ、赤、緑、青のそれぞれの色に対応した三つの陰極に各々異なるカソード電圧及び映像信号を印加することもできる。したがって、一つの陰極のみを有するビューファインダー管などの小型の陰極線管にではなく、三つの陰極を有する大型の陰極線管に用いる陰極とすることができる。また、三つの陰極にそれぞれ異なるカソード電圧を印加させることで、複雑な回路構成なしで各色ごとの電圧調整を容易に行える。
【００３２】
また、セラミック９に空洞部１４があることにより、セラミック９に熱が加わった際の熱応力の蓄積による変形を空洞部１４で緩和させることができるため、セラミック９のクラック、破損を防止することができる。
【００３３】
さらに、支持金属線１２の足部１２ａとフィラメント１０の足部１０ａとによって陰極５を支持することにより、陰極５の保持を確実なものとすることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、三本の線状コイル部を有する形状のフィラメントを用いて説明したが、熱を効果的に伝えられるものであれば、線状コイル部の本数に制限はなく、また、線状コイル部を図４のようにセラミック内で湾曲させて配置してもよい。さらに、フィラメントをコイル状ではなく単なる線状としてもよく、ただし、この場合には、コイル状の場合よりもフィラメントの線径を太くする方が望ましい。
【００３５】
また、本実施の形態では、一本の支持金属線と一本のフィラメントを交差させて配置した例を示したが、支持金属線およびフィラメントは複数であってもよいし、また、これらが必ずしも交差されている必要はない。ただし、陰極の保持性を高めるには、支持金属線の足部とフィラメントの足部とがセラミックに対して放射状に配置されているのが好ましい。
【００３６】
また、本実施の形態では、フィラメントをセラミックに埋め込んで形成した陰極を例に挙げて説明をしたが、フィラメントと電子放射部とが電気的に絶縁される形態として、例えば、セラミックのペレット側とは逆の面で、フィラメントが半分埋め込まれているもしくは接着されていてもよいものとする。
【００３７】
さらに、本実施の形態では、多孔質高融点基体の空孔部に電子放射性物質（エミッタ）を溶融含浸させ、その表面に高融点金属薄膜を被着したペレットを電子放射部とした、いわゆる含浸型陰極を用いた例を示したが、本発明はこれに限ったものではない。他のタイプの陰極として、Ｎｉ等を主成分とした還元性元素を添加したベースメタル上に電子放射性物質を塗布あるいは吹き付けて付着させることで電子放射部を形成する、いわゆる酸化物陰極にも本発明は適用される。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の陰極線管用陰極は、大電流を取り出せかつ長寿命であって、さらに、これを小さく簡単な構成とすることができ、低消費電力で大型の陰極線管に適用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態に係る陰極の断面図
（ｂ）本発明の実施の形態に係る陰極の上面図
【図２】本発明の実施の形態に係る陰極線管の部分断面図
【図３】本発明の実施の形態に係る陰極のフィラメントの配置を示す図
【図４】本発明の陰極のフィラメントの他の配置例を示す図
【図５】従来の陰極を示す断面図
【符号の説明】
５  陰極
１０  フィラメント
１３  電子放射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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