专利名称：具有改进的间接加热阴极的阴极射线管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阴极射线管，该管具有的电子枪采用间接加热阴极，特别涉及一种阴极射线管，它具有的用于间接加热阴极的加热器，容易进行其焊接并且其可靠性得以改进。
阴极射线管例如电视显像管和显示管，由于其高分辨图像再现性的能力，在各种信息处理设备中被广泛地用作显示手段。
这种阴极射线管包含抽真空的壳体，壳体包括具有荧光屏的示屏部分，荧光屏是在示屏部分的内表面上涂覆荧光物质形成的；管颈部分；连接示屏部分和管颈部分的锥体部分；罩在管颈部分里的电子枪，它包括含间接加热的阴极、控制电极和加速电极的电子束产生段、在荧光屏上聚集电子束产生段中产生的电子束的主透镜段、以及固定在锥体部分周围用于使来自电子枪的电子束扫描荧光屏的偏转线圈。
图5是遮屏型彩色阴极射线管的剖面简图，用以说明阴极射线管结构的一个例子。标号1指的是示屏部分，2是锥体部分，3是管颈部分，4是在示屏部分的内表面上涂覆荧光物质形成的荧光屏，5是用作彩色选择电极的遮屏，6是屏蔽外部磁场(地磁场)的磁屏蔽防止地磁场对电子束轨迹有反向影响。标号7指的是偏转线圈，8是用于电子束调节的外部磁体，9是装备了发射三个电子束间接加热的阴极的电子枪，10是三个电子束，只表示了其中的一个。
用来自外部信号处理电路(未表示)的视频信号，分别调制来自电子枪9的三个电子束10，并且使其射向荧光屏4。由于受水平和垂直偏转磁场的支配，电子束01二维扫描荧光屏4，偏转磁场由固定在管颈部分3和锥体部分2之间过渡区周围的偏转线圈7产生。遮屏5再现要求的图像，靠经过的三个电子束透过其中的大量孔眼到达荧光屏，这样每束只射到并激活荧光屏中三种彩色荧光元素之一。
图6是电子枪的侧视图，用来说明一例图5中所示彩色阴极射线管所用的电子枪结构。电子枪包括控制电极(第1栅格电极或G1)11，加速电极(第2栅格电极或G2)12，聚焦电极(第3栅格电极或G3、第4栅格电极或G4、和第5栅格电极或G5)13、14、15，阳极(第6栅格电极或G6)16，按指定的顺序用多形玻璃20按轴向预定间距关系实际卡住的屏蔽杯17，并且通过焊接装备在电极上的接头片或引线到管座脚18a上，各个电极被连接到插入管座18的各个管脚18a上。
在这种电子枪中，紧靠朝向管座18的控制电极11里的电子束孔眼，放置间接加热的阴极构件21，并且有加热电子发射表面的加热器。
标号19指的是球形垫触点，用于对中电子枪的中心纵轴，弹性挤压靠着管颈部分的内壁，使其与管颈部分的轴相吻合，并且从涂在锥体和管颈部分内壁上的内部导电涂层，向电子枪有效供给阳极电压。
间接加热的阴极21，控制栅格11和加速电子极12形成电子束产生段(三极管部分)。聚焦电极13到15加速并聚焦从电子束产生段发射的电子束，然后聚焦电极15和阳极16之间形成的主透镜将该电子束聚焦在荧光屏上。
熔合管座18封闭真空壳体管颈部分3的开放端，并且把来自外部电路的信号和电压经过管座脚18加到各个电极上。
图1中所示的用于电子束调节的外部磁体8(磁体组件)，校正由于轴向不同心引起的电子束在荧光元素上着落点的误差，或者校正电子枪和示屏部分、锥体部分以及遮屏之间的旋转误差。
图7是图6中所示的间接加热的阴极构件21剖视图。间接加热的阴极构件21包括垫圈支撑22、小孔23，加热器支撑24，加热器25，支撑电子发射材料26的底层金属27，阴极支撑套筒28和阴极柱29。
通过小孔23和垫圈支撑22，间接加热的阴极构件被固定在多形玻璃20上。罩在阴极支撑套筒28内的加热器25，其端部焊接到加热器支撑24上加以固定。
图8A和8B是图解说明加热器结构，图8A是加热器的侧视图，图8B是环绕图8A中标明“A”部分的局部放大的剖视图。如图8B中所示，加热器25包括螺旋缠绕的钨丝31，涂覆在钨丝31周围的氧化铝绝缘层32，以及涂在氧化铝绝缘层32周围的黑化细粉钨层33。黑化层33的意图在于通过改善来自加热器25的热辐射降低加热器25所需的温度，继而改进加热器的可靠性。
在图8A中，参考符号HL指的是包括螺旋缠绕三层钨丝的加热器25的腿部分，HM是加热器25的主加热部分，由最初已经按小直径螺旋缠绕成的钨螺旋线按大直径螺旋绕制而成(以下指的仅仅是复绕线圈部分)，HA是涂氧化铝部分，HB是覆盖黑化细粉钨层33的黑化部分，HE是没有覆盖氧化铝的部分，标号39指的是溶解并除去钼芯轴以后形成的空管。
形成三层钨丝加热器25的腿部分HL的方法，公开在日本实用新型公报No.Sho57-34671中(日本实用新型申请NO.Sho51-167255，
公开日期1978.7.12，公布日期1982.7.30)。
图9A-9E图解说明用传统方法制造传统加热器的步骤顺序。
在图9A中，按箭头P所指方向在钼芯轴线40周围向前螺旋缠绕钨丝31直到点A。
接下来，如图9B中所示，按箭头Q所指方向从点A螺旋缠绕钨丝31到点B。
然后，如图9C中所示，按箭头R所指方向再次向前螺旋缠绕钨丝31到超过中心线CL的点C，以便在接下来的加工中弯曲，形成一个三层绕线部分TWA，范围从点A到点B。
接下来，如图9D中所示，按箭头S所指方向从点C向后螺旋缠绕钨丝31到点D。
接下来，如图9E中所示，按箭头T所指方向从点D向前螺旋缠绕钨丝31到点E，形成一个三层绕线部分TWB范围从点C到点D。
为了对一个有三层绕线腿部分THLA,THLB的加热器提供具有长度HQL的钨丝绕线，分别在三层绕线部分TWA和TWB的中心F和G切断如此缠绕在钼芯轴线40周围的钨丝，并且按图8A中所示在中心线CL处折合形成最终形状。然后，用酸溶解钼芯轴线40，留下如图8B中所示的空管39。
具有上述三层绕线结构腿部分的加热器提供以下优点(ⅰ)防止阴极射线管中的火花打断钨丝。
(ⅱ)由于降低了三层绕线部分的电阻，在盘绕线圈部分35中热量产生集中电能消耗减少，(ⅲ)在焊接加热器的操作中改善可加工性，(ⅳ)接通电源时，抑制由于过流引起的没有覆盖氧化铝部分中热量的产生。
用于加热器的钨丝很细，通常直径在30μm到50μm。缠绕细丝的结构机械强度很差，加热器到加热器支撑上的焊接需要很多技术。三层绕线结构在焊接加热器中改善了加工性能，并且抑制了接通电源时由于电火花或过流使加热器破坏的发生。
到目前要求这样的加热器焊接技术的操作一直难以进行。虽然上述优先工艺已经改进了加热器焊接中的可加工性，但是对于下列加热器焊接中采用没有特殊技能的工人或采用机器的问题，从来都没有给予充分的考虑，原因在于，加热器的三层绕线腿部分的机械强度，不能满足人工插入加热器到阴极支撑套筒中的操作，也不能满足探测加热器的焊接位置和以后焊接加热器的自动操作。
在焊接三层绕线腿部分没有涂覆氧化铝的部分到加热器支撑上的操作中，有时在焊点附近涂覆氧化铝的部分中发生裂缝。为了防止裂缝，需要采用更粗的间距在三层绕线部分缠绕钨丝，来降低该部分的刚性，但是出现一个问题是焊接中可加工性变坏。
本发明的目标在于提供一种其电子枪使用间接加热阴极构件的阴极射线管，由于用现有技术解决上述问题，在加热器腿部分的氧化铝绝缘层中不会有裂缝，在焊接中不存在可加工性变坏的问题。
为了实现上述目标，按照本发明的优选实施方案，提供一种包括抽真空壳体的阴极射线管，真空壳体包括示屏部分、管颈部分、连接示屏部分和管颈部分的锥体部分，以及有很多管脚的管座，管脚插入管座并被密封以便在管颈部分的一端封闭管颈，在示屏部分的内表面上形成的荧光屏、罩在管颈部分中的电子枪，电子枪包括一个电子束产生段，该产生段包括间接加热的阴极构件，控制电极和加速电极、聚集来自电子束产生段的电子束在荧光屏上的主透镜，以及围绕管颈部和锥体部分之间过渡区附近固定的用于在荧光屏上扫描电子束的偏转线圈，间接加热的阴极构件包括金属套筒，电子发射材料涂覆在其外侧上表面、并固定在金属套筒的一端上的底层金属、以及放置在金属套筒内的加热器，其中加热器包括有螺旋缠绕加热丝的主加热部分和配置在主加热部分端部的腿部分，每个腿部分包括一个有多层螺旋缠绕加热丝的第一多层绕线部分和一个在主加热部分和第一多层绕线部分之间居中配置并且具有多层缠绕加热丝的第二多层绕线部分，主加热部分和至少第二多层绕线部分的一部分用绝缘涂料覆盖，加热器被焊接在第一多层绕线部分上的电导体上以便对其施加电压，以及在第二多层绕线部分中层数至少是三层，而第一多层绕线部分的层数比第二多层绕线部分的层数更多。
本发明不限于上述结构，而各种变化和改进可能进行并不会脱离附加权利要求中所规定的本发明范畴。
在附图中，其中像参考数字在整个图中标示同样的部件，其中图1是供间接加热的阴极构件使用的加热器外观的侧视图，用来说明本发明的阴极射线管实施方案；图2是图1中加热器腿部分的三层绕线部分TPW的局部放大侧视图；图3是图1中加热器腿部分的五层绕线部分QUW的局部放大侧视图；图4A-4I说明在制造图1中所示加热器的方法中步骤顺序；图5是遮屏型彩色阴极射线管的剖面简图，用以说明阴极射线管结构的一个例子；图6是电子枪的侧视图，用来说明一例图5中所示彩色阴极射线管所用的电子枪结构；图7是图6中所示间接加热的阴极构件剖视图；图8A和8B是图解说明传统加热器的结构，图8A是加热器的侧视图，图8B是环绕图8A中标明“A”部分的局部放大剖视图；图9A-9E图解说明用传统方法制造传统加热器的步骤顺序；图10是图1加热器腿部分的五层绕线部分QUM的局部放大侧视图，以同样的绕线间距缠绕所有层；图11是图1加热器腿部分的五层绕线部分QUM的局部放大侧视图，以三种不同的绕线间距缠绕各层。
本发明的实施方案在下文中用参考附图详细加以说明。
图1是供间接加热的阴极构件使用的加热器外部侧视图，用来说明本发明的阴极射线管实施方案。加热器25的基本结构与图8相关说明的优先工艺加热器类似。螺旋缠绕钨丝，涂覆氧化铝，并且在氧化铝绝缘膜的表面上涂覆细粉钨，然后进行黑化。
在图1中，腿部分HL包括一个三层绕线部分TPW，它包含着螺旋缠绕成三层的钨丝和一个五层绕线部分QUW，它包含着螺旋缠绕成五层的钨丝，参考符号HM指的是盘绕线圈部分(主加热部分)，HB是用细钨粉黑化的部分，HA是用氧化铝覆盖部分，HE是没有氧化铝覆盖的部分。标号24是加热器支撑，加热器焊在其上。
腿部分HL包括三层绕线部分TPW和五层绕线部分QUW，五层绕线部分QUW被焊接在加热器支撑24上。只有两个加热器支撑24中的一个被焊接到图1中所示的加热器25的相应腿上。
图1中的结构尺寸例子是主加热部分的直径，MD=1.4mm，主加热部分的高度，HM=2.0mm，覆盖氧化铝部分的长度，HA=9.0mm，暴露部分的长度，HE=3.5mm，三层绕线部分的长度，TPW=7.8mm和五层绕线部分的长度，QUW=1.5mm。
图2是图1三层绕线腿部分TPW的部分A的局部放大侧视图，而图3是图1的五层绕线腿部分QUW的部分B局部放大侧视图。如图1中所示，腿部分HL的主要部分包括螺旋缠绕成三层的钨丝，与被焊接的部分比较，当然腿部分的主要部分的刚性被降低，并且降低了在氧化铝绝缘层上出现裂缝。
在被焊接到加热器支撑24上的部分上，五层绕线结构提供了致密的绕线密度，如图3中所示，当然增加了该部分的刚性并且大大地改进了加热器焊接操作中的可加工性。
图4A-4I图解说明在连续加工图1中所示加热器的方法中步骤顺序，在加热器的腿部分上对中。
开头，在图4A中，按箭头P所指的方向，在直径0.150mm的钼轴芯线40的周围，向前螺旋缠绕直径0.032mm的钨丝31直到点A。对于主加热部分HM(见图1)以每cm150圈的绕线间距螺旋缠绕钨丝31，例如，对于点B它相应于两个加热器腿部分HL(见图1)之一的三层绕线部分TPW的起始点，然后以每cm30圈的绕线间距螺旋缠绕钨丝31，例如，从点B至点A。
接下来，如图4B所说明的，以每cm50圈的绕线间距螺旋缠绕钨丝31，例如，按箭头Q所指方向从点A向后缠绕到点B。
然后，如图4C所说明的，以每cm30圈的绕线间距再次向前螺旋缠绕钨丝31，例如，按箭头R所指方向从点B到点C。
接下来，如图4D所说明的，以每cm30圈的绕线间距向后螺旋缠绕钨丝31，例如，按箭头S所指方向从点C到点D。
然后，如图4E所说明的，按箭头T所指方向再次向前螺旋缠绕钨丝31从点D到点E跨过接下来弯曲加工的中心线CL。开头对于主加热部分HM以每cm150圈的绕线间距螺旋缠绕钨丝31到点C，然后以每cm30圈的绕线间距螺旋缠绕从点C到点A，点A相应于主加热部分HM的起始点，然后以每cm150圈的绕线间距螺旋缠绕从点A到点F，点F相应于两个加热器腿部分HL中另一个的三层绕线部分的起始点，然后以每cm30圈的绕线间距螺旋缠绕钨丝31从点F到点E。一个五层绕线部分QWA被形成，范围从点C到点D，和一个三层绕线部分TWA被形成，范围从点C到点A。
接下来，如图4F中所说明的，按箭头U所指方向以每cm50圈的绕线间距向后螺旋缠绕钨丝31从点E到点F。
接下来，如图4G中所说明的，按箭头V所指方向以每cm30圈的绕线间距向前螺旋缠绕钨丝31从点F到点G。
接下来，如图4H中所说明的，按箭头W所指方向以每cm30圈的绕线间距向后螺旋缠绕钨丝31从点G到点H。
接下来，如图4I中所说明的，对主加热部分HM以每cm150圈的绕线间距向前螺旋缠绕钨丝31从点H到点G，然后以每cm30圈的绕线间距螺旋缠绕从点G到点E，然后按箭头X所指方向以每cm150圈的绕线间距螺旋缠绕从点E到点I，点I相应于考虑接下来继续加工的加热器的一个加热器腿部分HL的三层绕线部分TPW之起始点，形成一个五层绕线部分QWB范围从点G到点H。顺便说一下，在有关图4G的绕线操作中在点F和点H之间，一个三层绕线部分TWB早已形成。
为了对一个腿部分QHLA、QHLB具有五层绕线的加热器，配置长度为HQL的钨丝绕线，分别在五层绕线部分QWA,QWB的中心点J、K处，切断围绕钼芯轴线40这样缠绕的钨丝31，并且在中心线CL处折合以后加工成双螺旋形状，如图1中所示。然后，用氧化铝涂覆并烧制该加热器以后，用酸溶解掉钼芯轴线40形成完备的加热器52。参考符号TWA、TWB指的是三层绕线部分。
在上述实施方案的五层绕线结构中，紧贴钼芯轴线40的第一绕线层的绕线间距是每cm30圈，第二绕线层的是每cm50圈，第三和第四绕线层的是每cm30圈，第五绕线层的是每cm150圈。
采用多种不同的绕线间距以防缠绕的钨丝聚束。
如果以相同的间距例如每cm30圈缠绕全部五个绕线层，缠绕的钨丝组聚束并且五层绕线部分的外皮不平整度会大大增加，如图10中所示，并且在焊接加热器的操作中可加工性变坏。在上述实施方案中，为了降低五层绕线部分外皮的不平整度，第二绕线层的绕线间距做成与第一、第三和第四绕线层的绕线间距不同，如图11中所示。
按有关图4I的说明，在点J和K处切断五层绕线部分QWA和QWB。如果最外面绕线层(第五层)的绕线间距粗，切断五层绕线部分产生的钨丝端头容易造成绽裂，并且绽裂的钨丝端头有可能朝着阴极射线管管颈部分的内表面发射电子。
因此在上述实施方案中，以每cm150圈的细绕线间距缠绕最外面的绕线层，以防钨丝的切断端头造成绽裂。在没有涂覆氧化铝的部分，最粗的绕线间距在每cm20-50圈范围里，最细的绕线间距在每cm100-180圈范围里较好。如果绕线间距比每cm20圈粗，需要增加绕线层数，结果导致物质效率变坏，而如果绕线间距比每cm180圈细，这个间距需要做得与加热阴极的主加热部分HM的间距不同，并且很难设定绕线机做到它。
在上述五层部分周围再螺旋缠绕钨丝，可以得到具有七层或九层绕线结构的加热器。同样，在上述三层绕线部分周围再进一步螺旋缠绕钨丝，得到五层或更多层绕线结构，可以采用具有更多层数例如七层或九层的绕线结构，代替上述五层绕线部分进行焊接。
正如以上所说明的，通过在被焊接到加热器支撑上去的部分中，增加加热器钨丝绕线的层数，供阴极射线管电子枪的阴极构件中使用，以便增加它们被焊接部分的刚性，这样本发明提供的阴极射线管在加热器的焊接中具有改进的可加工性，能够进行加热器的自动焊接，在加热器的氧化铝绝缘层中无裂缝并且可靠性优良。
权利要求
1．一种阴极射线管，它包括一个抽真空的壳体，它包括示屏部分，管颈部分，连接上述示屏部分和管颈部分的锥体部分，以及具有多个管脚穿过并且被密封以便在其一端上封闭上述管颈部分的管座，在示屏部分的内表面上形成的荧光屏，罩在管颈部分中的电子枪，电子枪包括包含间接加热的阴极构件的电子束产生段，控制电极和加速电极，以及用于聚焦来自电子束产生段的电子束在荧光屏上的主透镜，和偏转线圈，它围绕管颈部分和锥体部分之间过渡区附近固定，用于荧光屏上扫描电子束，间接加热的阴极构件，它包括全属套筒，具有在其外表面上涂覆电子发射材料并固定在金属套筒一端上的底层金属，以及置于金属套筒中的加热器，其特征在于上述加热器包括主加热部分，它有螺旋缠绕的加热丝和配置在主加热部分端部的腿部分，每个腿部分包括第一多层绕线部分，它具有的加热丝螺旋缠绕成多层，和第二多层绕线部分，在主加热部分和第一多层绕线部分之间居中配置，并且具有的加热丝螺旋缠绕成多层，主加热部分和至少一部分第二多层绕线部分被涂以绝缘涂层，加热器被焊接在电导体上，该导体用于在第一多层绕线部分上对其施加电压，和在第二多层绕线部分中，多层至少在数量上是三层，而第一多层绕线部分的层数多于第二多层绕线部分的层数。
2．权利要求1的阴极射线管，其特征在于第二多层绕线部分中的层数是三，而第一多层绕线部分中的层数是五。
3．权利要求1的阴极射线管，其特征在于第二多层绕线部分中的层数是奇数且第一多层绕线部分中的层数是奇数。
4．权利要求1的阴极射线管，其特征在于第一多层绕线部分包括至少两种绕线层，它们是以彼此不同的绕线间距螺旋缠绕而成的。
5．权利要求4的阴极射线管，其特征在于至少两种绕线层之一是以间距范围每cm20-50圈的间距螺旋缠绕的，而至少两种绕线层中的另一种缠绕的间距范围在每cm100-180圈。
6．权利要求4的阴极射线管，其特征在于所说的至少两种绕线层中的另一种，是第一多层绕线部分中的最外层。
7．权利要求6的阴极射线管，其特征在于主加热部分螺旋缠绕的间距，和上述至少两种绕线层中的另一种的间距相同。
全文摘要
一种阴极射线管，其中加热器包括主加热部分和腿部分，每个腿部分包括第一多层绕线部分，它有螺旋缠绕成多层的加热丝；一个第二多层绕线部分，居中配置在主加热部分和第一多层绕线部分之间，也有多层缠绕的加热丝。主加热部分和至少一部分第二多层绕线部分用绝缘涂层加以覆盖，加热器被焊接在第一多层绕线部分上施加电压的电导体上，第二多层绕线部分中层数至少是三层，第一多层绕线部分中层数多于第二多层绕线部分中的层数。
文档编号H01J29/04GK1238547SQ99107160
公开日1999年12月15日 申请日期1999年6月4日 优先权日1998年6月5日
发明者小泉幸生, 岩村则夫, 市原辉俊 申请人:株式会社日立制作所, 日立电子设备株式会社