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発明の名称 陰極線管の陰極構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−223733
公開日 平成6年(1994)8月12日
出願番号 特願平5−8845
出願日 平成5年(1993)1月22日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 小宮 寿文 / 小泉 幸生 / 河村 啓溢
要約 目的
陰極構体の最外部をなす筒状の金属体と、それに外接する絶縁基盤との保持固定部におけるガラスクラックの発生を抑制し、クラックの進行に伴う各種障害発生の恐れがない陰極線管の陰極構造を提供することにある。

構成
陰極構体の最外部をなす筒状の金属体に外接して保持固定している絶縁基盤と、この絶縁基盤の外周を囲んで保持する金属支持部材とよりなる陰極線管の陰極構造において、前記筒状の金属体の絶縁基盤に外接される部分の肉厚を他部分に比較して相対的に薄く形成させておく。
特許請求の範囲
【請求項1】1個または1平面上に配列した複数個の陰極構体を、陰極構体の最外部をなす筒状の金属体に外接して保持固定している絶縁基盤と、この絶縁基盤を其の外周に接して保持する金属支持部材とよりなる陰極線管の陰極構造において、前記筒状の金属体の絶縁基盤に外接される部分の肉厚が他部分に比較して相対的に薄いことを特徴とする陰極線管の陰極構造。
【請求項2】陰極構体の最外部をなす筒状の金属体の、其の内部に位置する熱電子放出機能を有する部分を溶接固着させる部分には、絶縁基盤に外接される肉厚が薄い部分を同じ肉厚のまま延ばした筒状部材の外側に更に他の環状金属部材を嵌合させて合計肉厚を厚くしたことを特徴とする請求項1記載の陰極線管の陰極構造。
【請求項3】1個または1平面上に配列した複数個の陰極構体を、陰極構体の最外部をなす筒状の金属体に外接して保持固定している絶縁基盤と、この絶縁基盤を其の外周に接して保持する金属支持部材とよりなる陰極線管の陰極構造において、陰極構体の最外部をなす筒状の金属体の、電子放出面から管軸方向に遠い側の端部の周縁を外側に曲げてフランジ状に拡げたことを特徴とする陰極線管の陰極構造。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、1個または1平面上に配列した複数個の陰極構体を、陰極構体の最外部をなす筒状の金属体に外接して保持固定している絶縁基盤と、この絶縁基盤を其の外周に接して保持する金属支持部材とよりなる陰極線管の陰極構造の、上記陰極構体の最外部をなす筒状の金属体と絶縁基盤との接合保持部での、絶縁基盤側ガラスクラックの発生を抑制し、ガラスクラックから生じる粉塵によるシャドウマスクの孔詰まりや、ガラスクラックの進行による電子放出面と第1グリッド面の間の距離の狂いなどが生じないようにした陰極線管の陰極構造に関する。
【0002】
【従来の技術】現在最も大量に生産されている陰極線管は、それぞれ3原色専用の3本の電子銃が1平面上に配列された所謂インライン方式カラー陰極線管である。図5は、インライン方式カラー陰極線管の従来の電子銃部の、上記平面上で管軸から離れた点から見た一部を断面にした側面図である。第1グリッドG1乃至第6グリッドG6が、それぞれ、中心が管軸上に在るように配置されて、ビードサポート1を介してビーディングガラス2に固着され、所定の相対位置に保持されている。電子銃部全体は第1グリッドG1の下方(図の下方)に位置する図示しないガラス製ステムによって支持され、ステムは陰極線管の真空外囲器であるガラス製バルブのネック管端部に溶着封止されている。第1グリッドG1は有底円筒状で、その底面にはそれぞれ特定原色専用の3本の電子ビームを通過させる3個の電子ビーム通過孔が1直線上に穿設されており、接地電位に設定されている。上記3本の電子ビームは、それぞれ、第1グリッドG1の内部に挿入した陰極構造3を構成する3個の陰極構体7の電子放出物質層の表面から射出される。3個の陰極構体7は絶縁基盤8によって相互に且つ第1グリッドG1とも絶縁されており、各陰極構体7それぞれの第1グリッドG1に対する電位差によって陰極構体7の電子放出物質層から放出される電子ビームの電流量がそれぞれ個別に制御され、表示画像の輝度や色度が制御される。
【0003】陰極構造3は、図4に示す断面図から判るように、その螢光面側に形成されたカソード材(電子放出物質層)6の表面から電子ビームを射出する(インライン方式カラー陰極線管の場合には図4の紙面に直角な1平面上に配列された3個、単色陰極線管の場合には1個の)陰極構体7を、其の最外部をなす陰極支持筒(筒状の金属体)10に外接して保持固定する(インライン方式カラー陰極線管の場合には外周面が長円形、単色陰極線管の場合には外周面が円形の)絶縁基盤8と、絶縁基盤8を其の外周に接して保持するサポート(金属支持部材)9によって構成されている。このような陰極構造3を、第1グリッドG1の内部に挿入し、陰極構造3の最外部をなすサポート9の外面が第1グリッドG1の筒状部の内面に丁度嵌合するように形成されているから、陰極構体のカソード材6の表面と第1グリッドG1のグリッド孔面の間の距離が正確に所定の寸法になるように、距離を測定しながら両者の相対位置をずらせ、上記距離が所定値となった状態で両面を溶接して固着させる。なお、熱電子がカソード材6から放出される温度まで加熱するための図示しないヒータを支持するのに用いるヒータ支持ピン11が絶縁基盤8に植設されている。陰極構体7は、表面にカソード材6が設置されたキャップ(基体金属製帽状体)5を取付けて螢光面側端部が閉塞されたスリーブ4と、スリーブ4を其のステム側端部に外接して保持する陰極支持筒10とによって形成されている。既述のように陰極線管は大量に生産される製品であるから、それぞれ金属板で形成されているスリーブ4と陰極支持筒10とを接合固着させる作業にレーザ溶接を用いると、抵抗溶接のように溶接個所にいちいち電極をあてがう必要もなく溶接部位に非接触で殆ど瞬間的に溶接作業が完了してしまい、製造工程の全自動化にも好適で非常に具合が良い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】通常、絶縁基盤8は、埋め込み部材があったり、形状寸法を比較的正確に形成する必要があったり、更に良好な絶縁性も必要であるから、粉末ガラスを焼成した結晶化ガラスで作るか、又はセラミックスに、金属部材との接合固着部に比較的低融点の粉末ガラスを接着材的に用いて作る。上記のようにレーザ溶接を用いると、陰極構体の量産性向上に極めて有効であるが、陰極支持筒10の絶縁基盤8との接合部では、陰極支持筒10の材料として、熱膨張係数が低く、熱膨張の仕方がかなりガラスに似ているコバールを用いても、接合のために加熱した状態から冷却するときに、絶縁基盤8と陰極支持筒10の接合面で絶縁基盤8の側に微小なクラックが発生し易いことが判った。ガラスに発生したクラックは、たとえ最初に発生したクラックが非常に微小なものであっても、僅かな冷熱サイクルでも繰返し受けるうちに、経時的にクラック端部から更に発達して延び、遂に破断するに至る。従って、一旦生じたクラックは、陰極線管の寿命中に、粉塵を発生させて色選別電極であるシャドウマスクの孔詰まりの原因になったり、クラックの進行に伴って陰極の電子放出面と第1グリッド間の距離の変動が生じたりして、寿命を縮める恐れがある。
【0005】本発明は陰極構造の上記陰極構体最外部をなす陰極支持筒(筒状の金属体)とそれに外接して保持固定している絶縁基盤との接合部で絶縁基盤側のガラスにクラックが発生するのを抑制することを課題とする。
【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おいては、1個または1平面上に配列した複数個の陰極構体を、陰極構体の最外部をなす筒状の金属体に外接して保持固定している絶縁基盤と、この絶縁基盤を其の外周に接して保持する金属支持部材とよりなる陰極線管の陰極構造において、前記筒状の金属体の絶縁基盤に外接される部分の肉厚を他部分に比較して相対的に薄く形成させることにした。しかし、同一部材の肉厚を部分的に異ならせることは必ずしも容易ではないから、陰極構体の最外部をなす筒状の金属体の、其の内部に位置する熱電子放出機能を有する部分をレーザ溶接で溶接固着させる部分には、絶縁基盤に外接される肉厚が薄い部分を同じ肉厚のまま延ばした筒状部材の外側に更に他の環状金属部材を嵌合させて合計肉厚を厚くしてもよい。但し、上記各部材間にレーザ溶接を不能または困難にするほどの隙間が生じていないことが必要である。また、陰極構体の電子放出部材として高融点金属粉末の焼結体に電子放出物質を含浸させた所謂含浸型陰極の場合には、通常の酸化物陰極よりも高温に加熱する必要があるので、ヒータ発生熱量が伝導により損失するのを抑制するため、ヒータを収納するスリーブの端底面と上記焼結体を収納するカップの底面の結合部で十文字状に交叉する針金を用いて電子放出部を保持するのが通例である。かかる含浸型陰極の場合には、上記陰極構体の最外部をなす筒状の金属体の、電子放出面から管軸方向に遠い側の端部の周縁を外側に曲げてフランジ状に拡げ、このフランジ状部分に、陰極構体の内部に位置する含浸型熱電子放出部分を上記針金を溶接することにより保持固定させる。但し、上記何れの場合にも、陰極構体の最外部をなす筒状の金属体の、絶縁基盤に外接される部分の材質はコバールとする。
【0007】
【作用】本発明により、陰極構造の、1個または1平面上に配列した複数個の陰極構体の最外部をなす筒状の金属体と、この金属体に外接して保持固定している絶縁基盤との接合部で、上記筒状の金属体の肉厚を他部分に比較して相対的に薄くしてあるので、特に金属体の材料が低膨張率でしかも膨張率の温度による変化の仕方がガラスにかなり似ているコバールの場合には、温度変化に際し、薄くて弾性があって伸縮変形し易い金属体の方が絶縁基盤側のガラスの変形に応じて同様に変形し、両者の接合部で絶縁基盤側のガラスにクラックが発生するような事態は避けられる。
【0008】
【実施例】実際に陰極構造を製作する際には、先ず陰極構造最外部のサポート9、陰極構体最外部の陰極支持筒10、ヒータ支持ピン11を結晶化ガラスよりなる絶縁基盤8と結合させるために、焼成用治具で各部材を所定の位置に保持させながら、結晶化ガラスの軟化点以上、融点以下の適切な温度で焼成作業を行って、上記各金属製部材を結晶化ガラスで融着一体化させて、ハーメチック組立と通称される一体化した部材にする。
【0009】図1は本発明第1実施例ハーメチック組立の断面図である。陰極支持筒10の寸法は、内径3.8mm、最小外径3.9mm、最大外径4.2mmである。この陰極支持筒10、サポート9、ヒータ支持ピン11を結晶化ガラス製の絶縁基盤8と焼成して溶融固着させる。この焼成作業に際して、絶縁基盤8に接合される部分の陰極支持筒10の壁面は肉厚が上記のように0.05mmしかなく、薄いので、絶縁基盤側のガラスクラックは防止される。このようにして製作した所謂ハーメチック組立の陰極支持筒10内に、陰極スリーブ4を挿入して、陰極支持筒10の肉厚の厚い部分の外側からレーザビームを照射して、スリーブ4と溶接させ、固定させる。陰極スリーブ4には、既にカソード材6を塗布設置してあるキャップ5が固着させてあって、陰極支持筒10にスリーブ4を溶接固定すれば、陰極構造3が完成する。
【0010】図2は本発明第2実施例ハーメチック組立の断面図である。陰極支持筒10の材料のコバールは真鍮などのように加工し易い材料ではない。そのため、加工用の型や加工工程が適切でないと、第1実施例のような陰極支持筒10は製造困難である。そのため本実施例では、陰極支持筒を内側陰極支持筒10aと、外側陰極支持筒10bの2部材から製作する。内側陰極支持筒10aは、内径3.7mm、外径3.8mm、肉厚0.05mm均一の円筒である。また、外側陰極支持筒10bは、内径3.8mm、外径4.2mm、肉厚0.2mmの円環である。この外側陰極支持筒10bを内側陰極支持筒10aの、陰極スリーブ4をレーザ溶接によって溶接させる予定部位に嵌合させる。嵌合部での合計肉厚は0.25mmとなり、スリーブ4の肉厚よりも十分厚いから、この嵌合個所の外側からレーザビームを照射して溶接するのは容易である。なお、内、外側陰極支持筒の嵌合部位で両者間に隙間が生じていると、レーザ溶接が困難になり、溶接できても仕上り状態が悪くなるから、隙間が生じないように注意しなければならない。
【0011】図3は本発明第3実施例ハーメチック組立の断面図である。陰極支持筒10の内径は3.8mm、外径3.9mm、肉厚0.05mmであるが、そのステム側となる端部の周縁を外側に曲げてフランジ状に拡げ最大外径4.8mmのフランジを形成させる。陰極構体の電子放出部として含浸型陰極を用いる場合は、熱損失を抑制するため十文字に交叉する針金を用いるが、上記フランジ形状は針金を溶接するのに適している。即ち第3実施例は含浸型陰極用である。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、陰極構体の最外部をなす陰極支持筒の、陰極構造の絶縁基盤に外接される部分の肉厚が薄いので、この陰極支持筒外面と絶縁基盤との接合部でガラスクラックが生ぜず、従ってガラスクラックの進行に伴う各種の障害が発生する恐れがなく、しかも陰極構体の内部の電子放出機能を有する部分の支持部材を溶接固着させるべき陰極支持筒のステム側端部は溶接作業に適した形状寸法になっているので高い歩留まりで量産できる。




 

 


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