電子槍構件及陰極射線管的製作方法
2023-04-28 07:12:41 1
專利名稱：電子槍構件及陰極射線管的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子槍構件及陰極射線管，尤其是涉及第1柵極或第2柵極中至少有某一個柵極在保持規定特性的同時提高了衝壓成形性能的電子槍構件及使用該電子槍構件的陰極射線管。
背景技術：
現在，彩色電視接收機、彩色終端顯示器等所用的彩色陰極射線管具備射出3束排成一列的電子束的直列式電子槍構件。這種直列式電子槍構件、例如BPF(雙電位聚焦)型的電子槍構件，如圖8所示，具備3個陰極K和4個柵極G1至G4。第1柵極G1及第2柵極G2由用以控制電子束的板狀電極構成。第3柵極G3及第4柵極G4由杯狀電極構成。
柵極G1～柵極G4分別具備3個讓3束電子束通過用的電子束通過孔81～86。另外，各個柵極G1～G4由圖中未示出的玻璃材料構成的一對絕緣支持體固定支持於規定的位置上。
這樣的柵極G1～G4，考慮到例如在陰極射線管工作中產生的熱、磁場的影響，必須有能使電子槍特性保持穩定的結構。例如，在陰極射線管開始工作時自陰極K產生的熱通過輻射使構成第1柵極G1的構成物體發生熱膨脹。其後果是，使各個柵極G1～G4的間隔與陰極K的加熱時間一同變化。因此，就不能穩定地提供由電子槍構件產生的電子束。另一方面，陰極K產生的電子束利用裝在陰極射線管外面的偏轉線圈，或校正純度及會聚用的校正磁體等的外部磁場來控制其軌道。在各個柵極G1～G4由磁性材料構成時，利用這些外部磁場控制電子束軌道就將變得困難。
因此，現在的狀況是，構成各個柵極G1～G4的材料分別從具有低熱膨脹特性的Fe-Ni系合金、Fe-Ni-Co系合金、不具有磁性的Fe-Ni-Cr系合金等金屬材料中選擇，適當組合後使用。這類柵極用金屬材料在經鑄、鍛、熱加工、冷加工等形成規定厚度的帶材之後，再經深衝、打孔、脹形等壓力加工形成規定的電極形狀。
然而，近年來，市場上對高清晰度、大屏幕彩色陰極射線管的要求日趨增高。與此同時，對電子束的發生源及控制源即電子槍構件的要求也更加嚴格。為滿足這些要求，各棚極G1～G4組合形成的電子透鏡有趨於複雜化的傾向。其結果是使構成電子槍構件的各柵極的形狀也有趨於複雜化的傾向。特別是在具有小孔徑電子束通過孔的第1柵極G1、第2柵極G2，各個電子束通過孔81、82周圍的形狀更複雜，要求精密的加工精度。
因此，有時在以往的以熱特性、磁性等特性方面為優先進行選擇的金屬材料得不到足夠的加工精度。因此，根據電子束通過孔81、82的形狀將柵極形成規定形狀是困難的。
通常，金屬的成形性能用每個金屬都具有的稱作加工硬化係數的指數來表達。該加工硬化係數因形成合金的元素的特性和添加量而不同。其加工硬化係數越低越容易成型，但元素的添加量同時亦與以熱膨脹特性為首的物理特性、化學特性緊密相關，兼顧必需的特性和成型性能兩者是困難的。因此近來對於必需進行複雜加工的第1柵極G1、第2柵極G2不得不全部選擇壓力加工成型性能優良的材料製造。
圖8所示的構成電子槍構件的各柵極G1～G4的金屬材料使用上述的各種合金，但在這些合金中，Fe-Ni-Co系合金加工硬化係數最低，其後，Fe-Ni系合金、Fe-Ni-Cr合金壓力加工性能依序變劣。因此，現狀是隨著電子束通過孔81、82周圍複雜的成型加工，第1柵極G1、第2柵極G2全部用Fe-Ni-Co系合金形成。
該Fe-Ni-Co系合金其熱膨脹特性等物理特性、機械特性、化學特性等欠佳。因此，限制了使用該Fe-Ni-Co系合金的電極的設計自由度。再者，該Fe-Ni-Co系合金含稀有金屬即高價的Co元素。因此，在整個電極用該Fe-Ni-Co系合金形成時，也存在材料成本極高的問題。
這樣，在已有的電子槍構件及彩色陰極射線管上，特別希望隨著電子束通過孔周圍複雜的成型加工，第1柵極G1、第2柵極G2能用壓力加工成型性能優良的Fe-Ni-Co系合金形成。但是，隨著該Fe-Ni-Co系合金的使用，也就自動地決定了電極的熱膨脹特性等物理特性、機械特性、化學特性等，所以柵極電極的設計自由度將蒙受制約，或存在電極自身成本變高等諸多問題。
發明內容
本發明為解決這些問題而作，目的在於提供具備保持物理特性等規定的特性，同時能以高加工精度成型的電極的電子束構件及陰極射線管。
採用本發明第1種形式的電子槍構件，其特徵在於，具備發射電子束的陰極、以及具有使從該陰極發射的電子束通過的電子束通過孔，對電子束進行控制的至少第1柵極及第2柵極，其特徵在於，上述第1柵極及上述第2柵極至少有一個由在電子束前進方向上將不同種類的金屬材料加以重疊的重疊體形成，具備配置在該電子束通過孔周圍的Fe-Ni-Co系合金。
本發明的第2種形式的陰極射線管，具有大致呈矩形的面板、與該面板相連接的玻鬥(funnel)、具有配置在該玻鬥的管頸內控制電子束的多個柵極的電子槍構件、以及在上述面板的內表面上形成的螢光屏，其特徵在於，上述電子槍構件的多個柵極之中，第1柵極及第2柵極至少有一個在電子束前進方向上由不同種類的金屬材料重疊在一起的重疊體形成，具備配置在該電子束通過孔周圍的Fe-Ni-Co系合金。
以下將闡明發明的其它對象和優勢，其中部分將和說明書有顯著的區別，或者可以在發明的實施中認識到這一點。通過在下文中特別指出的手段和組合，可以意識到發明的對象和優勢。
關於附圖的幾點簡要說明所附的圖，合併在一起組成了說明書的一部分，舉例說明了目前發明中較好的實施例，加上以上的描述和以下對較好實施例的詳細說明將用來說明發明的原理。
圖1為概要表示本發明的一實施形態的彩色陰極射線管主要構成部分的部分切除的立體圖。
圖2為概要表示能適用於圖1所示的彩色陰極射線管的電子槍構件的主要構成部分的水平剖面圖。
圖3A為概要表示圖2示出的第1柵極的構造的平面圖。
圖3B為概要表示沿著圖3A所示的第1柵極A-A』線的剖面結構的剖面圖。
圖4為概要表示能適用於圖1所示的彩色陰極射線管的其它的電子槍構件的主要構成部分的水平剖面圖。
圖5A為概要表示在能適用於圖1所示的彩色陰極射線管的電子槍構件中柵極的其他結構的平面圖。
圖5B為概要表示沿著圖5A所示的柵極A-A』線的剖面結構的剖面圖。
圖6為概要表示能適用於圖1所示的彩色陰極射線管的另一些電子槍構件的主要構成部分的水平剖面圖。
圖7為表示已有的彩色陰極射線管的剖面圖。
圖8為表示已有的電子槍構件的主要構成部分的水平剖面圖。
具體實施形態下面參照附圖對本發明的一實施形態進行詳細說明。
如圖1所示，彩色陰極射線管裝置1具備包含大致呈矩形的面板11和與該面板11連接成一整體的玻鬥12的管殼。螢光屏13配置在面板11的內表面。該螢光屏13具有條狀(或矩陣狀)的光吸收層14，同時，還具有埋入這些光吸收層14的間隔部的分別發藍、綠、紅3種顏色的光線的3色螢光體層15。以此構成黑條型(或黑矩陣型)的螢光屏13。
具有彩色選別功能的陰罩17在管殼內與螢光屏對向配置。該陰罩17具有許多小孔，能通過由中心電子束16G及一對側束16B、16R組成的3電子束16。該蔭罩17固定在蔭罩框18上，而該蔭罩框18安裝在面板11的內表面側。
直列(in-line)式電子槍構件20安裝在玻鬥12的管頸19內部。該電子槍構件20發射在水平方向X上排成一列的3束電子束。偏轉線圈21安裝於從玻鬥12的直徑較大的部位起到管頸19的地方。該偏轉線圈21產生使自電子槍構件20射出的3束電子束16B、16G、16R向水平方向X及垂直方向Y偏轉的不均勻的偏轉磁場。該不均勻的偏轉磁場由水平偏轉線圈形成的枕形水平偏轉磁場和垂直偏轉線圈形成的桶形垂直偏轉磁場構成。根據需要，在偏轉線圈21後面一段管頸19的外圍安裝純度校正磁鐵。
自電子槍構件20射出的3束電子束16B、16G、16R一邊自會聚，一邊受偏轉線21產生的不均勻磁場偏轉，經蔭罩17，在水平方向X及垂直方向Y上掃描螢光屏13。以此在螢光屏13上顯示彩色圖像。因為不用動態會聚電路也能實現會聚，能夠減少電能的消耗。
這種直列式電子槍構件20是例如BPF型的電子槍構件20，其構成如圖2所示。即該電子槍構件20具備3個陰極KR、KG、KB、和4個柵極G1～G4。3個陰極KR、KG、KB互相獨立，在同一平面上排列成一列。各陰極K具備發射電子束的陰極圓片23。4個柵極G1～G4沿著電子束的前進方向從陰極K起朝著螢光屏依次配置。
第1柵極G1配置在離3個陰極K規定間隔的地方。第2柵極G2配置在離第1柵極G1規定間隔的地方。這第1柵極G1及第2柵極G2由控制電子束用的板狀電極構成。第1柵極G1在其極板面上有3束電子束16R、16G、16B通過用的電子束通過孔24。第2柵極G2在其板面上有讓3束電子束16R、16G、16B通過用的電子束通過孔25。
第3柵極G3配置在離第2柵極G2規定間隔處。該第3柵極G3由多個使電子束聚焦用的杯狀電極構成。即配置在第3柵極G3的靠第2柵極G2一側的筒狀電極G3A由兩個杯狀電極構成。該筒狀電極G3A在向著第2柵極G2的端面上具備讓3束電子束16R、16G、16B通過用的電子束通過孔26。另外，該筒狀電極G3A在靠第4柵極G4一側的端面上具備讓3束電子束16R、16G、16B通過用的電子束通過孔27。配置在第3柵極G3的靠第4柵極G4一側的筒狀電極G3B由兩個杯狀電極構成。該筒狀電極G3B在靠第2柵極G2一側的端面上具備讓3束電子束16R、16G、16B通過用的電子束通過27B。還有，該筒狀電極G3B在向著第4柵極G4的端面上具備讓3束電子束16R、16G、16B通過用的電子束通過孔28。
第4柵極G4配置在離第3機極G3規定間隔處。該第4柵極G4由加速電子束用的杯狀電極構成。在該第4柵極G4的對著第3柵極G3的端面上具備讓3束電子束16R、16G、16B通過用的電子束通過孔29。
各個柵極G1～G4由以玻璃材料構成的一對絕緣支持體固定支持在規定位置上。
在此實施形態中，第1柵極G1如圖3A及圖3B所示由在電子束前進方向Z上將不同種類金屬材料重疊在一起的重疊體形成。即第1柵極G1由電極基板30和配置在電極基板30的靠第2柵極G2一側的重疊電極板32構成。
這些電極基板30及重疊電極板32具備與配置成一列的3個陰板K相對應形成的3個電子束通過孔24。另外，這些電極基板30及重疊電極板32具備形成在與第2柵極G2相對的表面上的、形成電子透鏡用的縫隙31。在此實施形態中，電子束通過孔24大致上做成園形，同時，縫隙31做成垂直方向Y上具有長邊的長方形。換句話說，電極基板30具備重疊在包括縫隙31在內的電子束通過孔24周圍的表面上的、與電極基板30的材料不同的材料構成的重疊電極板32。
構成該第1柵極G1的電極基板30含有例如Ni(鎳)42％，其餘為Fe(鐵)組成的Fe-Ni系合金構成。重疊電極板32由Fe-Ni-Co合金中選出的至少1種金屬材料構成。在此實施形態中，重疊電極板32含有例如Ni29％、Co(鈷)17％、其餘為Fe組成的Fe-Ni-Co系合金通、即通常稱作科瓦合金的金屬材料構成。
該重疊電極板32以電子束通過孔24為中心，設置在面積為電子束通過孔24的孔面積的15至650大的區域上。假設此時面積約為0.97mm2，則在此實施形態中，電子束通過孔24的孔徑設定為0.62mm時，重疊電極板32配置在水平方向X為4.00mm、垂直方向Y為13.50mm，大小約為電子束通過孔的孔面積的56倍的區域上。
另外，該重疊電極板32具有佔構成第1柵極G1的重疊體總板厚的40％以上的板厚。在此實施形態中，在例如假設重疊體總板厚為0.25mm時，重疊電極板32的板厚設定為相當於總板厚的50％的0.125mm。該重疊電極板32配置在各電子束通過孔24的周圍包含縫隙31的部分上。這時，在第1柵極G1，包括電子束通過孔24周圍部分的整個電極均維持規定的板厚。
構成第1柵極G1的電極基板30和重疊電極板32為了形成金屬包層材料使用的利用已知的機械軋制的壓接方法的金屬包層方式中，利用把異種金屬部分地合在一起的鑲入包層方式等方法進行壓接。
這樣，作為構成電極基板的材料，即使是原來成型性能欠佳的金屬材料，仍能優先選擇熱膨脹特性等物理特性、機械特性、化學特性等規定的特性優良的金屬材料使用。另外，僅在實施複雜成型加工的部分，例如電子束通過孔24的周圍部分配置重疊電極板32，作為構成該重疊電極板32的材料，選定使用成型性能優良的金屬材料。電子束通過孔24由將配置重疊電極板32的部分衝壓成型而成。以此能優先保證規定的特性，同時形成必需以高加工精度進行複雜的成型的電極。
在這種結構的第1柵極G1中，對重疊電極板的配置條件可作各種變更，對熱膨脹係數、以及加工成複雜形狀的壓力加工性能(例如小孔徑的電子束通過孔的加工精度)進行測定。其測定結果示於圖7。並且，在圖7，膨脹係數示出30℃～300℃的測定值，而對於壓力加工性能，加工困難的標以X記號、加工性良好的標以○記號、而加工性最佳的標以◎記號表示。
在這裡，測定項目No.1至21中，構成電極基板30的金屬材料使用含有Ni42％，其餘部分為Fe(鐵)的Fe-Ni系合金。另此，構成重疊電極板32的金屬材料還使用含有Ni29％、Co17％、其餘部份為Fe的Fe-Ni-Co系合金(科瓦合金)。藉助於此，第1柵極G1通過將電極基板30及重疊電極板32加以疊合後壓力加工成型形成。在測定項目No.22，整個電極由含Ni42％、其餘部分為Fe的Fe-Ni系合金構成，靠壓力加工成型形成第1柵極G1。在測定項目No.23，整個電極由科瓦合金構成，靠壓力加工成型形成第1柵極G1。
作為配設條件，改變第1條件、即重疊電極板32的配設區域的面積與電子束通過孔的面積比以及第2條件、即重疊電極板32的厚度與柵極電極整體的厚度之比。在測定項目No.1～9，設第1條件為15倍，第2條件設定在10％至90％。在測定項目No.10～15，設第1條件為300倍，第2條件為40％至90％。在測定項目No.16～21，設第1條件為650倍，第2條件設定為40％至90％。
如圖7所示，柵極電極的熱膨脹係數根據重疊電極板32的配設條件即第1條件及第2條件改變。此時，符合測定項目No.4～21的條件時，判定能獲得良好的壓力加工性能。總之，希望重疊電極板32的配設條件為第1條件即重疊電極板32的配設區域是電子束通過孔面積的15倍以上、並且，第2條件即重疊電極板32的厚度與電極整體的厚度的厚度比大於40％。
但是，一旦第1條件超過650倍，電極基板30和重疊電極板32的熱膨脹係數之差就會擴大。因此判定隨著溫度上升會同時產生雙金屬效應，電極自身會產生變形。因此希望第1條件設定在650倍以下。在上述第1條件通過將重疊電極板32配置在電極基板30上，能夠在保持規定的熱膨脹特性的同時，取得滿意的壓力加工成型性能。
另外，對於第2條件，在重疊電極板32的厚度比例小即厚度薄時，壓力加工性能不佳。因此，為獲得良好的壓力加工性能，希望至少也要大於40％，理想的是大於約50％。
此外含判定在完全不用重疊電極板32隻使用電極基板30構成電極時熱膨脹特性與壓力加工性能兼顧是困難。例如，如測定項目No.22所述，在電極基板30隻用Fe-Ni系合金構成時，熱膨脹特性優良但壓力加工性能不佳。又如測定項目No.23所述，電極基板30隻用科瓦合金構成時，壓力加工性能優良但熱膨脹特性不佳。
如上所述，在此實施形態中，第1柵極G1由不同種類的金屬材料沿著電子束前進方向重疊的重疊體構成。尤其是該柵極G1具備由配置在電子束通過孔24周圍部分的Fe-Ni-Co系合金構成的重疊電極板32。該重疊電極板32配置在以電了束通過孔24為中心、孔面積的15至650倍的範圍內。另外，重疊電極板32以大於電極整體厚度的約40％、小於其100％的比例重疊。
這樣，柵極由優先選定物理特性、機械特性、化學特性等必要的規定特性的第1金屬材料和優先選擇加工精度的第2金屬材料構成。即電極基板由熱膨脹特性等規定的特性優良的金屬材料(例如Fe-Ni系合金)形成。另外，在有必要實施包括電子束通過孔在內的複雜成型的部份，將成型性能優良的金屬材料(例如Fe-Ni-Co系合金)重疊後進行壓力加工成型。藉助於此，能夠既滿足必需的規定特性，又取得良好的壓力加工成型性能。其結果是，能夠改善作為陰極射線管的熱特性、掃描特性等諸多特性。
再者，作為該電極基板30的材質已經就使用Fe-Ni系合金的情況作出了說明，對於將其變更為Fe-Ni-Cr系合金的情況，進行測定的結果也表明有同樣的傾向。因此，柵極也可以用Fe-Ni-Cr系合金構成電極基板30，用Fe-Ni-Co系合金構成重疊電極板32。
再者，本發明並不僅限於上述的實施形態，而是可作各種變更。例如在上述實施形態中，對由重疊體構成第1柵極G1的情形作了說明，但是也可由重疊體結構成第2柵極G2。即在對第2柵極要求既滿足必需的規定特性，又要求有優良的壓力加工成型性能時，如圖4所示，第2柵極G2也可在電子束前進方向上將不同種類的金屬材料重疊在一起構成。
也就是說第2柵極電極G2可由電極基板30、配置在電極基板30的靠第3柵極G3一側的重疊電極板32構成。這時，電極基板30由例如Fe-Ni系合金等優先選擇規定特性的金屬材料構成。另外，重疊電極板32由例如Fe-Ni-Co系合金等優先選加工精度的金屬材料構成。該重疊電極板32主要為了在包括電子束通過孔在內的其周圍部位等加工精度要求高的區域能夠滿足上述配置條件(第1條件及第2條件)進行配設。藉助於此，能夠取得和上述實施形態同樣的效果。
還有，對於有必要以高加工精度加工成複雜形狀的柵極(例如第1柵極及第2柵極)，重疊電極板32也可如圖5A及圖5B所示，橫跨3個電子束通過孔24成一整體構成。
又可以如圖6所示，第1柵極G1及第2柵極G2都由重疊電極板32重疊在電極基板30上的重疊體構成。
此外，柵極也可用在電極基板30兩邊配置重疊電極板32將其夾著形成3層結構的重疊體構成。還有，已經對作為彩色陰極射線管的電子槍構件的雙電位型結構的情況作出了說明，但也可以適用於單電位型電子槍構件、高電位和平電位複合型電子槍構件、高平電位電子槍構件等各種電子槍構件、或黑白陰極射線管的電子槍構件，當然也可以有其他的各種應用及變形。
如上述述，若採用本實施形態的電子槍結構構體及陰極射線管，即使原來作為電極材料其壓力加工成型性能不佳的金屬材料，也可以利用在至少是電子束通過孔周圍的實施複雜成型的部位重疊成型性能優良的金屬材料後使用的方法，優先顧及物理特性、機械特性等作為陰極射線管所必需的特性形成電極。因此，能夠在滿足作為電極的各種特性要求的同時提高壓力加工成型性能。
其他的優勢和修改將容易聯想到那些已有技術。因此，發明的更主要的方面不應被局限於在此所描述的細節和有代表性的實施例中。從而不背離附加權利要求所定義的普通發明概念的精神和範圍，可以做出不同的修改。
權利要求
1.一種電子槍構件，具備發射電子束的陰極、和具有讓該陰極射出的電子束通過的電子束通過孔，對電子束進行控制的至少第1柵極及第2柵極，其特徵在於，所述第1柵極及所述第2柵極中至少有一個由在電子束前進方向上將不同種類的金屬材料重疊的重疊體形成，具備配置在其電子束通過孔周圍的Fe-Ni-Co系合金。
2.根據權利要求1所述的電子槍構件，其特徵在於所述Fe-Ni-Co系合金以電子束通過孔為中心，配置在面積為電子束通過孔面積的15～650倍大小的區域，並設定成具有所述重疊體的總板厚的40％以上的板厚。
3.一種陰極射線管，具有大致呈矩形的面板、與該面板連接的玻鬥、具備多個配置在該玻鬥的管頸內，對電子束進行控制的柵極的電子槍構件、以及在所述面板的內表面形成的螢光屏，其特徵在於，所述電子槍構件的多個柵極電極中，第1柵極及第2柵極中至少有一個由在電子束前進方向上將不同種類的金屬材料重疊在一起的重疊體構成，具備配置在該電子束通過孔周圍的Fe-Ni-Co系合金。
4.根據權利要求3所述的陰極射線管，其特徵在於，所述Fe-Ni-Co合金以電子束通過孔為中心，配置在面積為電子束通過孔面積的15～650倍大小的區域，並設定為具有所述重疊體的總板厚的40％以上的板厚。
全文摘要
本發明涉及的電子槍構件具備發射電子束的陰極和具有讓該陰極射出的電子束通過的電子束通過孔,對電子束進行控制的至少第1柵極及第2柵極。第1柵極第2柵極至少有一個由在電子束前進方向上將不同種類的金屬材料重疊的重疊體形成。該柵極具備配置在其電子束通過孔周圍的Fe－Ni－Co系合金。
文檔編號H01J29/48GK1362723SQ0114521
公開日2002年8月7日 申請日期2001年12月26日 優先權日2000年12月26日
發明者宮本紀幸 申請人:株式會社東芝