JPS5832444B2 - 微小孔性の電子放出陰極被覆物質の引きつけ方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は全体として、テレビジョン受像管に用いられる
電子銃用の熱陰極上に微・」＼孔性の電子放出被覆物質
を吹きつけにより付着させる方法に関するものであり、
とくに、そのような陰極に電子放出物質を付着させるた
めの改良した方法に関するものである。

ここに、微小孔はとは陰極物質が極めて微小な孔を多数
有することを意味するものとする。

陰極において望ましい特注には電子放出量が大きく、寿
命が長く、汚染による劣化に強く、製造が簡単で、歩留
りが高いことである。

電子放出量を太きくし、寿命を長くするためには陰極は
微・」ス孔はでなければならない。

すなわち、陰極の表面は比較的滑らかで、全体にわたっ
て一様な密度でなければならない。

寿命を長くするには一様な密度であることはとくに重要
である。

すなわち、たとえば陰極被覆が多孔性であると、熱陰極
電子放出中に高温点が生ずることがあり、そのために陰
極被覆に応力が生じて、ついには陰極被覆の大部分にわ
たって物質がはげ落ちることになり、そのために陰極の
電子放能の低下と寿命が短くなる結果となる。

一様な密度と微・」・孔性も、汚染によるは能低下に対
する陰極の抵抗を高くする要因に含まれる。

粗い表面と大きな孔を有する陰極被覆は、汚染の毒作用
にさらされる面積をはるかに広くする。

汚染にさらされる面積が狭くなるほど、汚染の毒作用に
起因する性能低下に対する陰極の抵抗は高くなる。

汚染により毒された陰極の電子放出レベルは低下したり
、十分な量の電子を放出する時間がはるかに短くなった
りする。

陰極線管が封止される後までは陰極が具合が悪くなるこ
とはあまりなく、あるいは短寿命の場合には陰極線管が
製品に組込まれてしまうまでは陰極が故障することはあ
まりないから、比較的早期の故障によって面倒な事が生
じたり、余計な費用がかかったりすることになる。

別の望ましい特注は陰極被覆は製造中に陰極へ容易に付
着できなければならず、また製造歩留りが高くなければ
ならないことである。

製造工程の数が少く、製造に容易に適応する自動化機器
を含む標準的な機器を使用でき、更にあまり熟練してい
ない工員でも製造に従事させることができるならば、製
造コストを大幅に低減させることができる。

汚染による毒作用に対する抵抗性も製造コスト低減要因
の１つである。

製造環境におひる汚染レベルは高いことがあり、とくに
ハロゲン類と、部品の洗浄と脱脂のような工程の副産物
による汚染のレベルが高い。

陰極被覆がそのような汚染からの毒作用に対する抵抗力
を有するものとすると、陰極を汚染から守るために必要
とされる予防策を、費用のかかる汚染防護しゃへいと、
慎重に管理された環境を必要とすることなしに、比較的
簡単にとることができる。

従来の陰極被覆法は、陰極を適当な保持具の中に挿入す
る工程と、それらの陰極を電子放出化合物の懸濁液を吹
きつけるスプレーガンの前に繰り返えしさらす工程とを
一般に含む。

そして従来の方法ではそのような被覆を伺層も行うこと
がある。

それらの方法はある程度までは満足できるが、様な密度
で付着させること、汚染に強いことおよび製造歩留りが
高いことという、本発明により達成される諸目的に合致
するにはあまり適さないことが判明している。

密度が一様でないこと、陰極が汚染に弱いこと、および
製造コストが高いことという先行技術の欠点は、ガス層
流を内部に有する陰極アセンブリ吹きつけチャンバの中
に陰極アセンブリと吹きつけ器を入れることによりそれ
らの陰極アセンブリと吹きつけ器を予熱する工程と、前
記陰極アセンブリと前記吹きつけ器の温度を所定の高い
値に安定させる工程と、前記陰極アセンブリに微−Ｊ一
孔性の電子放出陰極被覆物質の第１の層を初めの所定厚
さに吹きつける工程と、高温ガスの層流を有する容器の
中に前記陰極アセンブリを保持することにより前記物質
を急速に乾燥させる工程と、前記陰極アセンブリに前記
物質の第２の層を第１の層の厚さと合わせた厚さが所定
の最終的な厚さとなるような厚さに吹きつける工程とを
備え、それにより前記予熱と前記急速乾燥のために、付
着された前記被覆物質は一様な密度であり、層の表面は
平滑であって微・」・孔性であり、電子放出度が高く、
寿命が長く、汚染による劣化に対する抵抗性が高いこと
を特徴とする微・」・孔性の電子放出陰極被覆物質を吹
きつけ器により陰極アセンブリ上に付着させる本発明の
方法により解消される。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は従来の陰極アセンブリ２を示す。

この陰極アセンブリ２の上には電子数陰極被覆物質を本
発明の方法によって付着させる。

陰極アセンブリ２はニッケルータングステン合金製のキ
ャップ４と、ニッケル８０％とクロム２０饅で一般に作
られる合金製の軸部６とを含む。

熱により作動させられて電子を放出する薄い電子放出層
８をキャップ４の頂部だけに付着させる。

陰極アセンブリ４と電子放出層８は、軸６の中へ延びる
ヒータ線９によって加熱される。

ヒータ線９は電子放出層８を付着させてからとりつける
。

キャップ４は軸部６の上から破線で示すようにしてはめ
込み、そこに通常は抵抗溶接により固定する。

付着させる電子放出物質は下記のような成分を指定され
た百分比で含む。

これらの物質はスプレーガンにより吹きつけるのに適す
る流動性を有するスラリーの形で混合する。

結合剤溶液は酢酸ブチルと、ブチル・セルローズと、ニ
トロセルローズとを混合して作ることができる。

当業者に知られている適当な結合剤溶液が米国ニューシ
ャーシー州トレントン（Ｔｒｅｎｔｏｎ ）所在のＲＣ
Ａにより供給されている。

被覆物質の球状粒子の中位寸法は２〜４ミクロンである
。

それらの粒子の直径はほぼ２ミクロン、長さは２〜１８
ミクロンである。

これらの寸法や、この明細書で記すその他の測定値、容
量、率、量などは単なる例示であって本発明を限定する
ものではない。

被覆物質の粘度と密度の仕様は次の通りである。

それらの成分は試験を行う前にボールミルにより２４時
間粉砕した。

粘度は／′Ｉ６１ザーン・カップ（Ｚａｈｎ ｃｕｐ）
を用いて測定した。

好適な粘度は２０〜２５℃で３８〜４０秒である。

この被覆物質は時間の経過につれて薄くなるから、４ケ
月以内に使用すべきである。

懸濁液中の被覆物質の密度は重量と体積の比で、２００
ｍ１の試料を用いて測定される。

好適な密度は２２〜２５°Ｃにおいて１．２９〜１．３
２ｇ／ＣＣである。

ここで記す値は製造後間もなくの値であることを再び注
意しておく。

この物質は４ケ月以内に使用すべきである。

本発明の方法を行う陰極アセンブリ吹きつけチャンバ１
０の内部を第２図に簡略に示す。

チャンバ１０の内部寸法はたとえば幅が約１．２２ｍ（
１４フイート）、高さが約１．８３ｍ（６フイート）、
奥行きが約０．６１ｍ（２フイート）である。

内部点検口にとりつけられているドア（図示せず）を閉
じることにより、チャンバ１０の内部の温度を安定にで
きる。

チャンバ１０の内部では容器すなわち保持領域１２が他
の部分とは別に更に囲われている。

・この保持領域１２の大きさは約０．３１ｍｘｏ、４’
７ｍ（ＩＸｌ、５フイート）である。

チャンバ１０の他の部分は吹きつけ領域１４である。

吹きつけ領域１４の中には吹きつけ器１６と陰極アセン
ブリ固定要素１８とが含まれる。

チャンバ１０は、矢印２０で示すように、吹きつけ領域
１４の中を上から下へガス（なるべく空気）の層流を供
給するための要素を含む。

空気供給源は外部空気ポンプ２２で示されている。

この空気ポンプ２２は濾過され、かつ湿度を調節された
空気を、マニホルド２４，２６を通じてチャンバ１０の
内部に供給する。

保持領域１２における空気の流れる向きは、矢印２７で
示すように吹きつけ領域１４における空気の流れの向き
とは直交することに注意されたい。

空気供給源は空気を所定の安定な温度まで加熱するため
の加熱器を含む。

この所定の安定な温度は約４８．９℃（１２０￥′）が
好ましいが、約４７．８〜５０℃（１１８〜１２２°Ｆ
′）の範囲でもさしつかえない。

陰極アセンブリに陰極被覆物質を吹きつけるために用い
られる吹きつけ器１６は、たとえばアメリカ合衆国イリ
ノイ州シカゴ所在のバーシュ社（Ｐａａｓｃｈｅ Ｃｏ
ｍｐａｎｙ）製のＵ−２６８Ａ型シリンダー・アセンブ
リ、Ｕ−３０８３型ベローズ・アセンブリおよびＡ−Ｃ
Ｕ−７０流体ボデーを組合わせたもののような標準のス
プレーガンで構成できる。

空気キャップはパーシュＳＦ’０６−Ｕ−５−６型で、
サイズがＯのチップとニードルつきのものを使用できる
。

典型的な吹きつけ圧は４．２３ｋｇ／ｉである。

スプレーガンのチップと陰極アセンブリとの間の好適な
距離は約９．６５ｃＴＬ（３，８インチ）である。

吹きつけに用いるガスは、不活性であるという望ましい
は質を有していることと、化学的に純粋で清浄な製品を
容易に得ることができるという点から窒素を使用できる
。

第２Ａ図に詳しく示されている陰極アセンブリ固定要素
１８はある数、通常は１００〜４００個、の陰極アセン
ブリを２列に並べて保持するために用いられる。

この陰極アセンブリ固定要素１８は陰極アセンブリを受
けるための複数の穴を有する円板で構成できる。

陰極アセンブリ固定要素１８は、キャップ４の上面だけ
被覆するためのマスキング要素を含む。

使用時にはこの陰極アセンブリ固定要素１８を、吹きつ
け領域１４の中の吹きつけ器１６の近くに設けられてい
る固定要素回転機構（図示せず）にとりつける。

この回転機構は通常は１分間に約１１０回の速さで陰極
アセンブリ固定要素１８を回転させる。

次に、微／ＪＸ孔性の電子放出陰極被覆物質を吹きつけ
器により陰極アセンブリの表面に付着させる本発明の方
法について説明する。

ある数の陰極アセンブリ２を陰極アセンブリ固定要素１
８にとりつけ、次にこの固定要素１８を前記した固定要
素回転機構にとりつける。

チャンバ１０の内部では温度が約４７．８〜５０℃（１
１８〜１２２ｃ′Ｆ）、ナルへ＜ナラ約４８．９℃（１
２００Ｆ）の温度の空気の層流が矢印２０で示されてい
る向きに流されている。

そのために陰極アセンブリ２と吹きつけ器１６が予熱さ
れ、所定の温度、なるべく約４８．９℃（１２０ｃＦ′
）、に安定化サレる。

陰極アセンブリ２と吹きつけ器１６の温度を安定にする
ためには一定時間、典型的には３０分間、だけチャンバ
１０の中に入れておく必要がある。

次に、陰極アセンブリ２に被覆物質の第１の層を所定の
厚さに吹きつける。

この吹きつけの間に、固定要素１８に固定されている陰
極アセンブリ２を吹きつけ器１６の前方で、１分間に１
１０回転の速さで３０分間回転させる。

この吹きつけ工程によって陰極アセンブリに付着される
第１の層の厚さは約０．００４１〜０．００４８ｃｒＩ
Ｌ（１，６〜１．９ミル）となる。

この吹きつけ工程に続いて、固定要素１８に固定されて
いる陰極アセンブリ２をチャンバ１０の保持領域１２の
中に入れ、そこで陰極アセンブリ２に付着されている被
覆物質を急速に乾燥させる。

この乾燥は吹きつけ担体を急速蒸発させることと、被覆
物質と結合剤の乾燥とによって行われる。

蒸発と乾燥は矢印２７の向きで示されている空気の層流
によって助長される。

陰極アセンブリ２を保持領域１２の中に入れておく時間
は５〜１０分間である。

保持領域１２の中に入れている間に、層の厚さを試験す
るために標本を選択できる。

厚さは、スプレーガンの調整と、適切な固定器具にとり
つけられている約５．０８ Ｘ ７．６２＝（２Ｘ ３
インチ）の大きさのガラススライドで測定した時の反射
率が６５〜６８饅の範囲におけるそのスプレーガンの吹
きつけ速度に関係する。

反射率測定は反射率が９８優の硫化マグネシウム標準を
基準にして行われるもので、ガードナー（Ｇａｒｄｎｅ
ｒ ） ４ＵＸＨ８Ｉ Ｄ反射計のような標準の反射計
を用いて測定できる。

次に陰極アセンブリ２と固定要素１８を保持領域１２か
ら取り出し、吹きつけ領域１４へ戻す。

そして固定要素１８を固定要素回転機構に再びとりつけ
て、吹きつけ器の吹きつけ口の前で固定要素１８を１分
間に１１０回の速さで再び回転させる。

その回転中に陰極アセンブリに被覆物質の第２の層を第
１の層の厚さと合わせた厚さが所定の厚さとなるような
厚さに吹きつける。

吹きつけ時間は２０〜３０秒、あるいは全体の厚さが約
０．００７６〜０．０１０２ｃｒｒＬ（３〜４ミル）と
ナルノニ要スル時間である。

本発明の方法で付着した被覆物質は各層と被覆全体にわ
たって、１立方センチメートル当り０．８〜１．２グラ
ムという一様な密度を有する。

付着された被覆の厚さは重量一体積比を決定することに
よって計算される。

被覆の重量は、被覆されている陰極アセンブリの重量と
、被覆を除去した時の陰極アセンブリの重量とを測定し
て両者の差を求めることにより決定され、体積は、たと
えば、キャップ４の中央における被覆の厚さを測定する
ことにより決定される。

そして、密度は周知のようにある数の標本を基にして計
算される。

本発明の利点は第３Ａ、３Ｂ図を第４Ａ、４Ｂ図と比較
することによって知ることができる。

これらの図は活は化した後の被覆陰極の表面の走査電子
顕微鏡写真である。

第３Ａ図は従来の陰極の表面の５０倍拡大写真、第３Ｂ
図は同じ陰極の表面の１８０倍拡大図である。

これらの写真から、この陰極の表面に孔が多数存在し、
表面が粗であることが明らかに認められる。

とくに第４Ａ、４Ｂ図の写真に示されている陰極表面と
比較するとこのことは明らかである。

第４Ａ図は本発明の方法で被覆された陰極の表面の５０
倍拡大写真、第４Ｂ図は同じ陰極の表面の１８０倍拡大
写真である。

これらの写真から被覆の微−Ｊ一孔性に気づくであろう
。

これは「高温点」を生じさせない条件である。

また、この陰極の表面が著るしく平滑なことはその微・
」・孔性とあいまって、この陰極の汚染による劣化に対
する抵抗性が高くなる。

その結果として、本発明の方法により被覆された陰極は
、その寿命が続く期間全体を通じて電子放出度が高くな
る。

本発明の価値は、本発明の方法で作られた陰極が現在ま
でおよそ４００万個に達していること、またこの陰極を
用いたテレビジョン受像管が１００万本をはるかに超え
ているという事実によって示されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の陰極アセンブリの拡大分解正面図、第２
図は陰極アセンブリ吹きつけチャンバの内部を示す略図
、第２Ａ図は第２図に示されている陰極アセンブリ固定
要素の拡大平面図、第３Ａ。 ３Ｂ図は先行技術によって被覆された陰極アセンブリ表
面の走査電子顕微鏡写真、第４Ａ、４Ｂ図は本発明の方
法で被覆された陰極アセンブリの走査電子顕微鏡写真で
ある。 ２・・・・・・陰極アセンブリ、８・・・・・・電子放
出被覆層、１０・・・・・・陰極アセンブリ吹きつけチ
ャンバ、１６・・・・・・吹きつけ器、１８・・・・・
・陰極アセンブリ固定要素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陰極アセンブリおよび吹きつけ器の温度が予め定め
   られた高い値の状態において前記陰極アセンブリ上に微
   小孔性の電子放出陰極被覆物質を吹きつける方法におい
   て、 第１のガス層流を内部に有する陰極アセンブリ吹きつけ
   チャンバの中に陰極アセンブリと吹きつけ器を入れるこ
   とによりそれらの陰極アセンブリと吹きつけ器を予熱す
   る工程と、 前記陰極アセンブリと前記吹きつけ器の温度を所定の高
   い値に安定させるために前記予め定められた高い温度を
   維持する工程と、 前記陰極アセンブリに微・」・孔性電子放出陰極被覆物
   質の第１の層を初めの所定厚さに吹きつける工程と、 前記予め定められた高い温度の第２のガス層流を有する
   容器の中に前記陰極アセンブリを保持することにより前
   記陰極被覆物質を急速に乾燥させる工程と、 前記陰極アセンブリに前記陰極被覆物質の第２の層を第
   １の層の厚さと合わせた厚さが最終的な厚さとなるよう
   な厚さに吹きつける工程と、を備え、前記予熱と前記急
   速乾燥に起因して、付着された前記陰極被覆物質は一様
   な密度であり、層の表面は平滑であって微小孔はであり
   、電子放出度が高く、寿命が長く、汚染による劣化に対
   する抵抗性が高いことを特徴とする微・」・孔性の電子
   放出陰極被覆物質の吹きつけ方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記第
   １および第２のガス層流の予め定められた高い温度は、
   ４７．８〜５０’Ｃ（１１８〜１２２ｃＦ）であること
   を特徴とする方法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法にお
   いて、前記陰極アセンブリを前記第２のガス層流に５〜
   １０分の間露出させることを特徴とする方法。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記陰
   極被覆物質の吹きつけの最初の被覆は複数の予熱された
   陰極アセンブリに対して同時に行われ、かつ、前記陰極
   被覆物質は前記チャンバー内に配置された前記容器内に
   前記陰極アセンブリを保持することにより最初の乾燥が
   行われることを特徴とする方法。