專利名稱：用于陰極射線管的具有高電流密度和長(zhǎng)壽命的陰極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于陰極射線管的陰極、陰極射線管、及制造它們的方法。更具體地講，本發(fā)明涉及一種具有高電流密度和長(zhǎng)壽命的、并且能夠大批量制造而沒(méi)有陰極塊溫度的擴(kuò)散性的陰極射線管的，例如，彩色陰極射線管的陰極。
首先，將鎳粉、氧化鈧粉和電子發(fā)射劑混合，并通過(guò)熱等靜壓處理燒結(jié)，制造一個(gè)燒結(jié)體。然后，從燒結(jié)體切削出一個(gè)陰極塊121。陰極塊121是一個(gè)1.1mm直徑和0.22mm厚度的柱體形狀構(gòu)件。接下來(lái)，將陰極塊121鑲嵌在一個(gè)具有1.1mm內(nèi)徑、0.2mm深度、和50μm板材厚度的杯122中，并且將陰極塊121和杯122焊接在一起。
以下詳細(xì)說(shuō)明上述方法。首先，將陰極塊121嵌入到杯122中。然后，將嵌入了塊121的杯122嵌入一個(gè)套筒123的頂部，并且用電阻焊接套筒123頂部的周邊部分。而且，如果陰極塊121和杯122的底表面之間存在間隙，那么將降低熱傳導(dǎo)性。因此，當(dāng)把陰極塊121嵌入杯122時(shí)，用大的壓力將陰極121壓入到杯122中，以使陰極塊121與杯122之間不存在間隙。而且從杯122的背面激光焊接杯122和陰極塊121，以避免陰極塊121從杯122的內(nèi)底表面升高。
杯122是用含80％的鎳和20％的鉻的鎳鉻合金制造的。使用鎳-鉻合金制造杯122的原因如下。即，為了發(fā)射電子，需要用任何還原劑還原氧化鋇(BaO)，以產(chǎn)生鋇(Ba)金屬。在陰極120中，鉻從用加熱器124加熱的杯122擴(kuò)散到陰極塊121中。從而將電子發(fā)射劑中的BaO還原，產(chǎn)生Ba金屬。從以這種方式產(chǎn)生的Ba金屬發(fā)射出電子。在這種情況下，產(chǎn)生出作為副產(chǎn)品的Ba3(Cr4)2。但是，Ba3(Cr4)2具有相當(dāng)?shù)偷碾娮?，并且不干擾電子發(fā)射。
在上述的陰極120中，電子發(fā)射在20000小時(shí)或更長(zhǎng)的時(shí)間中不會(huì)降低，即使它工作在超過(guò)3A/cm2的高電流密度和780攝氏度的操作溫度下。因此，常規(guī)陰極120已經(jīng)具有滿足實(shí)際應(yīng)用的性能。但是，最好能進(jìn)一步提高常規(guī)陰極120的性能，并進(jìn)一步提高常規(guī)陰極120的生產(chǎn)率和可用性。
在常規(guī)陰極120中，用杯122覆蓋陰極塊121的原因之一在于，如上所述，需要從杯122向陰極塊121供給還原劑，以還原發(fā)射電子的BaO。但是，還有一個(gè)更重要的原因。即，為了防止電子發(fā)射到加熱器124一側(cè)。如果電子發(fā)射到加熱器124一側(cè)，那么會(huì)破壞加熱器124的絕緣。杯122防止了電子發(fā)射到加熱器124，以避免加熱器124的絕緣性能的惡化。
如上所述，常規(guī)陰極120的杯122具有1.1mm的內(nèi)徑，0.2mm的深度，和50μm的板材厚度。在這里，杯122的深度成為一個(gè)問(wèn)題。當(dāng)大批量產(chǎn)生這種杯時(shí)，具有像0.2mm這樣的小深度的杯122的深度經(jīng)常改變或分散。為了即使在大批量生產(chǎn)時(shí)也能實(shí)現(xiàn)杯深度的高精確度，需要深度是0.3mm以上。由于陰極塊121的厚度應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥诒?22的深度，如果杯122的深度是0.3mm，那么陰極塊121的厚度成為0.3mm或更大。當(dāng)陰極塊121的厚度是0.3mm或更大時(shí)，陰極塊121的熱容量變大。而且，在這種情況下，陰極塊121的底表面與其電子發(fā)射表面之間的溫度差增大，因此，加熱器124的溫度必須高。但是，當(dāng)加熱器124的溫度高時(shí)，存在著套筒123變形、加熱器124的絕緣性能惡化之類的可能性。因此，杯122的深度最好不是0.3mm或更大。
而且，在常規(guī)陰極120中，當(dāng)把陰極塊121嵌入杯122中時(shí)，是將陰極塊121強(qiáng)行壓入杯122的，并且進(jìn)一步從杯122的底表面用激光焊接杯122和陰極塊121，從而使陰極塊121和杯122之間不會(huì)產(chǎn)生間隙。激光焊接可以用非接觸方式進(jìn)行，并且不對(duì)焊接的構(gòu)件造成污染。但是，很難將杯122的整個(gè)底表面與陰極塊121焊接在一起。因此，實(shí)際上焊接底表面上的幾個(gè)點(diǎn)。但是，激光束照射的杯122的每個(gè)部分，當(dāng)這個(gè)部分熔化并重新凝固時(shí)，會(huì)變得比其它部分更厚。由于這個(gè)原因，盡管在激光焊接之前陰極塊121與杯122之間不存在間隙，但由于激光焊接可能會(huì)產(chǎn)生間隙。如果產(chǎn)生這樣的間隙，那么即使加熱器124的溫度是一樣的，陰極塊121的溫度也會(huì)改變?？梢酝ㄟ^(guò)散焦激光束照射杯122的整個(gè)底表面。但是，用這種方法，存在著整個(gè)陰極塊121的溫度升高和電子發(fā)射劑分解的可能性。因此，這種方法不能使用。
發(fā)明綜述因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種用于其陰極具有高電流密度和長(zhǎng)的壽命、并且能夠大批量生產(chǎn)的陰極射線管的陰極。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供一種其陰極能夠大批量生產(chǎn)而不會(huì)造成陰極塊的溫度分散的陰極射線管的陰極。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是要提供一種用于其陰極具有高電流密度和快速啟動(dòng)時(shí)間的陰極射線管的陰極。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是要提供一種具有高亮度和長(zhǎng)壽命并且具有小的特性分散性的陰極射線管，例如，彩色陰極射線管。
本發(fā)明的還有一個(gè)目的是要克服常規(guī)陰極射線管陰極以及常規(guī)陰極射線管的缺點(diǎn)。
在根據(jù)本發(fā)明的陰極中，將陰極塊的支撐構(gòu)件從常規(guī)的杯形構(gòu)件改變?yōu)榫哂信c陰極塊相同的直徑的碟形構(gòu)件，或倒置杯形構(gòu)件。把碟形構(gòu)件或倒置杯形構(gòu)件用作在其上全表面焊接陰極塊的底板。底板給加熱器提供了從陰極塊向加熱器的電子發(fā)射的屏蔽。由于底板可以是一種簡(jiǎn)單的碟形構(gòu)件，或不需要深度精度高的倒置杯形構(gòu)件，因而可以容易地大批量生產(chǎn)這種底板。而且，由于陰極塊的厚度不受底板尺寸的限制，因而在確定陰極塊的厚度時(shí)可以優(yōu)先考慮其它特性，底板的尺寸可以隨意。也就是說(shuō)，能夠?qū)㈥帢O塊的厚度減小到，例如，0.15mm左右。因此，可以減小陰極塊的熱容量，并且可以縮短圖像屏的啟動(dòng)時(shí)間。而且，可以降低加熱器溫度。
在與常規(guī)陰極相比時(shí)，可以按照陰極塊的半徑增加杯的厚度，例如，增加0.05mm。因此，即使減小陰極塊的厚度，也能夠?qū)崿F(xiàn)具有與常規(guī)陰極塊幾乎相同的電子發(fā)射劑量的陰極塊。
將陰極塊和底板放置在具有與陰極塊近似相同的直徑的上和下焊接電極之間，并且對(duì)陰極塊和底板進(jìn)行電阻焊接。因而，能夠?qū)﹃帢O塊和底板進(jìn)行全表面焊接，而不會(huì)在它們之間造成任何間隙。由于陰極塊與底板之間沒(méi)有間隙，所以陰極塊的溫度不會(huì)擴(kuò)散或變化。當(dāng)焊接陰極塊和底板時(shí)，如果焊接電流流過(guò)陰極塊的實(shí)際發(fā)射電子的部分，即，如果焊接電流流過(guò)對(duì)應(yīng)于陰極射線管的第一柵極的孔的電子發(fā)射表面的中央部分，那么可能會(huì)降低陰極塊的電子發(fā)射特性。因此，要除去所述上焊接電極的對(duì)應(yīng)于陰極塊的電子發(fā)射表面的中央部分的一部分，或在這部分形成凹陷。
在底板包括一個(gè)倒置杯形構(gòu)件的情況下，將陰極塊與倒置杯形構(gòu)件的組裝構(gòu)件嵌入到套筒的頂部，并且焊接組裝的構(gòu)件和套筒的頂部周邊部分。在這種情況下，由于可用于焊接的部分的寬度可以比較大，因而能夠容易地焊接套筒和組裝的構(gòu)件。
作為一種適合于大批量生產(chǎn)的制造方法，本發(fā)明人提出了一種全表面焊接陰極片和底板構(gòu)件以制備一個(gè)焊接的工件或一個(gè)陰極片組件的方法。然后沖壓或沖裁焊接工件以獲得帶有底板的陰極塊。這種方法比一次對(duì)準(zhǔn)一個(gè)陰極塊和一個(gè)底板并且焊接的方法有效得多。
例如，可以用鎳-鉻合金，鎳-鎂-鉻合金，鎳-鎂-硅-鉻合金，鎳-鎂-鎢合金，或鎳-鎂-硅-鎢合金中的任何一種制造底板。
當(dāng)用鎳-鉻合金制造底板時(shí)，鉻成為還原劑。在這種情況下，由于副產(chǎn)品Ba3(Cr4)2具有低的電阻，因而它不妨礙或干擾電子發(fā)射。當(dāng)用鎳-鎂-鉻合金，鎳-鎂-硅-鉻合金，鎳-鎂-鎢合金，或鎳-鎂-硅-鎢合金中的任何一種制造底板時(shí)，鎂，硅，鉻或鎢成為還原劑。在這種情況下，由于還原功能強(qiáng)，所以能夠降低陰極塊的操作溫度。而且，鎳-鉻合金的熱傳導(dǎo)率相對(duì)較低，近似于17W/m*K。另一方面，鎳-鎂-鉻合金，鎳-鎂-硅-鉻合金，鎳-鎂-鎢合金，和鎳-鎂-硅-鎢合金中的每一個(gè)的熱傳導(dǎo)率都相對(duì)較高，大約為67W/m*K，從而可以降低加熱器溫度。
通過(guò)使用上述根據(jù)本發(fā)明的陰極，可以實(shí)現(xiàn)具有高亮度和長(zhǎng)壽命、并且具有諸如陰極塊溫度之類的特性較小分散性的陰極射線管，例如，彩色陰極射線管。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于陰極射線管的陰極，陰極包括一個(gè)從一個(gè)通過(guò)熱等靜壓燒結(jié)一種至少含有鎳粉末和電子發(fā)射劑的混合物獲得的燒結(jié)體形成的陰極塊；和一個(gè)其上附著了陰極塊以形成一個(gè)陰極塊組件的陰極塊支撐構(gòu)件，其中陰極塊支撐構(gòu)件是一個(gè)僅覆蓋陰極塊的底表面的底板。
在這種情況下，底板優(yōu)選是從由鎳-鉻合金，鎳-鎂-鉻合金，鎳-鎂-硅-鉻合金，鎳-鎂-鎢合金，和鎳-鎂-硅-鎢合金構(gòu)成的組中選擇的一個(gè)材料制造的。
底板的厚度較好在20至250μm范圍內(nèi)。
陰極塊最好具有一種柱體形狀，底板具有與陰極塊的底表面相同直徑的碟形形狀。
陰極塊具有柱體形狀、和底板具有倒置杯形狀是有利的，其中陰極塊附著于底板的倒置外底表面，并且倒置杯形底板具有與陰極塊底表面相同的外經(jīng)。
用于陰極射線管的陰極進(jìn)一步包括一個(gè)套筒也是有利的，其中陰極塊組件通過(guò)焊接附著到套筒的頂部。
用于陰極射線管的陰極進(jìn)一步包括一個(gè)從其底部嵌入到套筒中并且經(jīng)過(guò)底板加熱陰極塊的加熱器更為有利。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括上述陰極的陰極射線管。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種制造用于陰極射線管的陰極的方法，包括通過(guò)熱等靜壓燒結(jié)一種至少包含鎳粉末和電子發(fā)射劑粉末的混合物形成一個(gè)燒結(jié)體；從燒結(jié)體形成一個(gè)陰極塊；將一個(gè)底板焊接到陰極塊的底表面以形成一個(gè)陰極塊組件，其中底板僅覆蓋陰極塊的底表面；將陰極塊組件嵌入一個(gè)套筒的頂部，并且將陰極塊組件焊接在套筒的頂部周邊；和將一個(gè)加熱器從其底部嵌入套筒。
在這種情況下，在把底板焊接到陰極塊的底表面以形成一個(gè)陰極塊組件時(shí)，最好是將陰極塊和底板放在具有與陰極塊近似相同直徑的一個(gè)上焊接電極和一個(gè)下焊接電極之間，從而電阻焊接陰極塊和底板。
最好是上焊接電極在其底表面的對(duì)應(yīng)于陰極塊的電子發(fā)射表面的中央部分的、對(duì)應(yīng)于陰極射線管的第一柵極孔的一個(gè)部分具有一個(gè)凹陷部分，從而防止了上焊接電極的下表面的中央部分與電子發(fā)射表面的中央部分接觸。
最好是上焊接電極具有一個(gè)埋置在其底表面的對(duì)應(yīng)于陰極塊的電子發(fā)射表面的中央部分并且對(duì)應(yīng)于陰極射線管的第一柵極孔的一個(gè)部分中的絕緣構(gòu)件，從而防止了焊接電流流過(guò)電子發(fā)射表面的中央部分，同時(shí)在陰極塊的整個(gè)表面上施加了均勻的壓力。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種包括了上述制造用于陰極射線管的陰極的方法的制造陰極射線管的方法。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造用于陰極射線管的陰極的方法，包括通過(guò)熱等靜壓燒結(jié)一種至少包含鎳粉末和電子發(fā)射劑粉末的混合物形成一個(gè)燒結(jié)體；從燒結(jié)體形成一個(gè)陰極片；將一個(gè)底板構(gòu)件焊接到陰極片的底表面以形成一個(gè)陰極片組件；加工陰極片組件以形成一個(gè)帶有底板的陰極塊，即，陰極塊組件，其中底板僅覆蓋陰極塊的底表面；將陰極塊組件嵌入到一個(gè)套筒的頂部，并且把陰極塊組件在套筒的頂部周邊焊接到套筒；和從其底部將一個(gè)加熱器嵌入套筒。
在這種情況下，最好是在把底板構(gòu)件焊接到陰極片的底表面上以形成一個(gè)陰極片組件時(shí)，將陰極片和底板構(gòu)件放置在具有與陰極片近似相同的直徑的一個(gè)上焊接電極和一個(gè)下焊接電極之間，從而電阻焊接陰極片和底板構(gòu)件。
最好是上焊接電極在其底表面的每個(gè)對(duì)應(yīng)于陰極塊電子發(fā)射表面的中央部分的、并且對(duì)應(yīng)于陰極射線管的第一柵極孔的部分具有一個(gè)凹陷部分，從而防止了上焊接電極的下表面與每個(gè)電極發(fā)射表面的中央部分接觸。
最好是上焊接電極具有一個(gè)埋置在其底表面的每個(gè)對(duì)應(yīng)于陰極塊的電子發(fā)射表面的中央部分、并且對(duì)應(yīng)于陰極射線管的第一柵極孔的部分中的絕緣構(gòu)件，從而防止了焊接電流流過(guò)每個(gè)電子發(fā)射表面的中央部分，同時(shí)在陰極片的整個(gè)表面上施加了均勻的壓力。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種包括了上述制造用于陰極射線管的陰極的方法的制造陰極射線管的方法。
圖4B是圖4A中所示的上焊接電極的底視圖；圖5A是用于焊接根據(jù)本發(fā)明的陰極塊和底板的上焊接電極的另一個(gè)實(shí)例的局部剖開(kāi)側(cè)視圖；圖5B是圖5A中所示的上焊接電極的底視圖；圖6是顯示一個(gè)在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的陰極中使用的底板的局部剖面?zhèn)纫晥D；圖7是顯示陰極塊與圖6的底板焊接在一起的陰極塊組件的局部剖面?zhèn)纫晥D；圖8是說(shuō)明用于大批量生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的陰極的焊接陰極片和底板構(gòu)件的方法的局部剖面?zhèn)纫晥D；圖9是顯示沖裁陰極片組件以獲得根據(jù)本發(fā)明的帶有底板的陰極塊的方法的說(shuō)明圖；圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明的利用圖3B或圖9中所示的陰極塊組件制造的一個(gè)陰極的實(shí)例的局部剖開(kāi)的透視圖；圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明的利用圖7中所示陰極塊組件制造的一個(gè)陰極的另一個(gè)實(shí)例的局部剖開(kāi)的透視圖；和圖12是顯示一個(gè)常規(guī)陰極的局部剖開(kāi)的透視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明以下參考


本發(fā)明的實(shí)施例。在以下的說(shuō)明中，用10En代表10的n次方，即10n，并且用10E-n代表10的-n次方，即10-n。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，首先，在一個(gè)干式混合器中均勻混合100克具有5μm的平均顆粒度的鎳粉末，6克的氧化鈧粉末，和60克的具有1-2μm的平均顆粒度的鋇-鍶-鈣的共沉淀碳酸鹽。共沉淀碳酸鹽的組分摩爾比是(鋇∶鍶∶鈣)＝(50∶40∶10)。在這些組分中，鋇-鍶-鈣的共沉淀碳酸鹽成為一種電子發(fā)射劑。
在室溫壓力加工上述混合粉末，制造圓柱形模壓體。在這個(gè)階段，鎳粉末尚未燒結(jié)。
將如上形成的模壓體包封在一個(gè)玻璃殼體中，并且抽出玻璃殼體中內(nèi)的空氣以獲得真空條件。這個(gè)條件下的真空度大約為10E-4Pa。經(jīng)過(guò)抽氣操作，除去了模壓體和玻璃殼體的氣體。
將包封在玻璃殼體中的模壓體輸送到一個(gè)熱等靜壓處理設(shè)備，并且在130MPa的最大壓力，1100攝氏度的最高溫度下燒結(jié)，并且在最高溫度下保持60分鐘的時(shí)間。在這個(gè)處理過(guò)程中，僅有鎳粉末被燒結(jié)。氧化鈧粉末和鋇-鍶-鈣的共沉淀碳酸鹽粉末并沒(méi)有被燒結(jié)，而是被保持在鎳顆粒形成的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的孔中。這些孔包括其中相鄰的微孔彼此連通的開(kāi)口微孔。孔內(nèi)的物質(zhì)和氣體可以在相鄰的孔之間移動(dòng)，并且最終能夠到達(dá)燒結(jié)體的表面。由于模壓體是在上述高壓下燒結(jié)的，所以鋇-鍶-鈣的共沉淀碳酸鹽沒(méi)有被分解成氧化物。
在玻璃殼體等冷卻后，從熱等靜壓處理設(shè)備中取出玻璃殼體，并進(jìn)一步將燒結(jié)體從玻璃殼體中取出。
首先，用未燒結(jié)金剛砂(Green Carborundum GC)200#砂輪給燒結(jié)體切片，以獲得每個(gè)具有0.5mm的厚度的陰極片。然后，用立方晶氮化硼(CBN)1000#磨石將焊接側(cè)的陰極片的表面磨平，從而使陰極片的厚度成為0.15mm。然后，用具有1μm的顆粒度的金剛石漿料拋光陰極片的電子發(fā)射表面，從而除去在給燒結(jié)體切片時(shí)附著到電子發(fā)射表面的鎳膜。結(jié)果，電子發(fā)射表面成為具有1μm或更低的表面粗糙度的鏡面表面。電子發(fā)射表面的拋光處理基本上沒(méi)有改變陰極片的厚度。
用具有用超高強(qiáng)度鋼制造的沖模和沖頭的沖壓機(jī)沖裁陰極片，從而獲得圖1中所示的陰極塊10。陰極塊10具有圓柱形或柱體的形狀，并且具有1.2mm的直徑和0.15mm的厚度。
對(duì)于底板，沖裁或沖壓具有50μm的厚度的鎳-鎂-鎢合金板材，得到圖2中所示的、具有1.2mm直徑和50μm的厚度的碟形底板20。在這里，將這種碟形底板稱為底板的第一實(shí)例。底板20的厚度優(yōu)選是20-250μm。
如圖3A中所示，將陰極塊10疊放在底板20上，并將疊放的陰極塊10和底板20夾在上焊接電極31和下焊接電極32之間。在上焊接電極31和下焊接電極32之間饋入大電流，從而通過(guò)電阻焊接將陰極塊10和底板20整個(gè)表面地焊接在一起。上焊接電極31和下焊接電極32都是用鎢制造的，并且在與陰極塊10和底板20接觸的表面具有1.2mm的直徑。以這種方式，得到了如圖3B中所示的陰極塊組件30，即，帶有底板20的陰極塊10。
圖4A是上焊接電極31的局部剖開(kāi)的側(cè)視圖。圖4B是圖4A的上焊接電極31的底視圖。如這些圖中所示，在上焊接電極31的下或底表面的中央部分提供了一個(gè)凹陷部分31a。凹陷部分31a具有，例如，0.5mm的直徑，和0.1mm的深度。凹陷部分31a防止了上焊接電極31的下表面的中央部分與陰極塊10接觸。當(dāng)焊接陰極塊和底板時(shí)，如果焊接電流流過(guò)陰極塊的實(shí)際發(fā)射電子的部分，即，如果焊接電流流過(guò)對(duì)應(yīng)于陰極射線管的第一柵極的孔的電子發(fā)射表面的中央部分，則有破壞陰極塊的電子發(fā)射特性的可能。因此，要除去上焊接電極的對(duì)應(yīng)于陰極塊的電子發(fā)射中央部分的一部分，或在這部分形成凹陷，以便使焊接電流不流過(guò)陰極塊的電子發(fā)射表面的中央部分。
圖5A是作為另一個(gè)實(shí)例的上焊接電極33的局部剖開(kāi)側(cè)視圖。圖5B是圖5A的上焊接電極33的底視圖。如這些圖中所示，在上焊接電極33的下或底表面也提供了一個(gè)凹陷部分，并且用一個(gè)絕緣構(gòu)件33a填充凹陷部分。凹陷部分并且因而絕緣構(gòu)件33a具有，例如，0.5mm的直徑和0.5mm的深度。因此，上焊接電極33的與陰極塊10接觸的下表面具有一個(gè)沒(méi)有凸凹的平表面。絕緣構(gòu)件33a優(yōu)選是用氧化鋁、氮化鋁之類的材料制造的。通過(guò)使用具有上述結(jié)構(gòu)的上焊接電極33，可以防止焊接電流流過(guò)陰極塊10的電子發(fā)射表面的中央部分，同時(shí)通過(guò)上焊接電極33給陰極塊10的整個(gè)表面施加了機(jī)械壓力。由于機(jī)械壓力施加到陰極塊10的整個(gè)表面上，因而能夠完全焊接陰極塊10和底板20，不會(huì)在它們之間造成任何焊接缺陷。
圖6是顯示在根據(jù)本發(fā)明的陰極中使用的底板的第二實(shí)例的局部剖開(kāi)側(cè)視圖。圖6中所示的底板60具有一種倒置杯的形狀。圖7是顯示碟形陰極塊71焊接在倒置杯形底板60上的陰極塊組件70的局部剖開(kāi)側(cè)視圖。陰極塊71具有1.2mm的直徑和0.15mm的厚度。倒置杯形底板60是由鎳-鎂-鎢合金制造的，并且具有1.2mm的直徑，0.5mm的內(nèi)部深度，和50μm的板材厚度。底板60的板材厚度可以是，例如，20-250μm。通過(guò)把陰極塊71和倒置杯形底板60放置在上焊接電極和下焊接電極之間電阻焊接它們。上焊接電極在與陰極塊71接觸的部分具有1.2mm的直徑，下焊接電極在一個(gè)嵌入到倒置杯形底板60的凹陷部分中的部分具有1mm的直徑。在本例中使用的上焊接電極的形狀和結(jié)構(gòu)可以與圖4A和4B中所示的相同，或與圖5A和5B中所示的相同。
以下要說(shuō)明一種適合于大批量生產(chǎn)的并且其中在沖裁出每個(gè)陰極塊組件之前焊接底板構(gòu)件和陰極片的制造陰極塊組件的方法。如圖8中所示，在本方法中，將一個(gè)陰極片81和一個(gè)底板構(gòu)件82疊放在一起，并且?jiàn)A在一個(gè)上焊接電極83和一個(gè)下焊接電極84之間。然后，將大電流饋入到上焊接電極83和下焊接電極84之間，從而把陰極片81和底板構(gòu)件82全表面焊接在一起。由此獲得了包括帶有底板構(gòu)件82的陰極片81的陰極片組件80。
如圖9中所示，從陰極片組件80可以沖裁出大量的陰極塊組件90。因此，如圖8中所示，上焊接電極83具有許多與陰極片組件80的沖裁間距對(duì)準(zhǔn)的凹陷部分83a。每個(gè)凹陷部分83a的功能是要防止焊接電流流過(guò)陰極塊的電子發(fā)射表面的一部分。優(yōu)選是用一種絕緣材料填充每個(gè)凹陷部分83a，從而使與陰極片81接觸的上焊接電極83的下表面具有一個(gè)沒(méi)有凸凹的平的表面。
接下來(lái)，如圖10中所示，將陰極塊組件30(或90)嵌入到一個(gè)套筒101的頂部，并且用激光焊或電阻焊將陰極塊組件30(或90)與套筒101的周邊部分焊接。
如圖11中所示，在底板包括如圖6和7中所示的倒置杯形構(gòu)件60的情況下，可以用于焊接的部分的寬度可以比較大(在這種情況下是0.7mm)。因此，可以容易地將套筒101和陰極塊組件70焊接在一起。
最后，如圖10或11中所示，將一個(gè)加熱器102從其下端嵌入套筒101，完成了根據(jù)本發(fā)明的陰極100或110。在底板是倒置杯形底板60的情況下，加熱器102的頂部到達(dá)倒置杯形底板60的內(nèi)底表面，盡管在圖11中沒(méi)有詳細(xì)示出。
可以將根據(jù)本發(fā)明的陰極以常規(guī)陰極的類似方式安裝到彩色陰極射線管之類的陰極射線管上。而且，可以與常規(guī)陰極類似地進(jìn)行對(duì)根據(jù)本發(fā)明的陰極的分解和活化。將大量的常規(guī)陰極和根據(jù)本發(fā)明的陰極安裝到彩色陰極射線管上，并且檢測(cè)陰極塊的溫度變化。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的陰極塊的溫度變化或分散性大大小于常規(guī)陰極塊。這一原因考慮如下。即，在常規(guī)陰極的樣品中，有一些樣品的每個(gè)中的陰極塊與杯之間存在著間隙。另一方面，在根據(jù)本發(fā)明的樣品中，沒(méi)有出現(xiàn)陰極塊和底板之間具有間隙的樣品。
在根據(jù)本發(fā)明的陰極中，將陰極塊的支撐構(gòu)件從常規(guī)的杯形構(gòu)件改變?yōu)榫哂信c陰極塊相同直徑的碟形構(gòu)件底板，或是一個(gè)倒置杯形構(gòu)件的底板。底板全表面地焊接在陰極塊的底表面上，并且屏蔽了加熱器使其免受來(lái)自陰極塊的電子發(fā)射。由于底板可以是簡(jiǎn)單的碟形構(gòu)件，或可以是無(wú)需高精度的深度的倒置杯形構(gòu)件，因而可以容易地大批量地制造這種底板。而且，也可以使陰極塊比常規(guī)的陰極塊更薄。從而可以減小陰極塊的熱容量，并縮短圖像屏的啟動(dòng)時(shí)間。而且，也可以降低加熱器的溫度。
陰極塊和底板放置在具有與陰極塊近似相同的直徑的上和下焊接電極之間，并且電阻焊接陰極塊和底板。因此，能夠全表面地焊接陰極塊和底板，而不會(huì)在它們之間造成任何間隙。由于在陰極塊與底板之間不存在間隙，所以陰極塊的溫度不擴(kuò)散。
作為一種適合于大批量生產(chǎn)的制造方法，本發(fā)明提供了一種其中全表面地焊接陰極片和底板構(gòu)件以制備一個(gè)帶有底板構(gòu)件的陰極片、即陰極片組件的方法。然后，沖裁焊接的陰極片組件以獲得帶有底板的陰極塊，即，陰極塊組件。這種方法比其中一次對(duì)準(zhǔn)一個(gè)陰極塊和一個(gè)底板并且焊接的方法更為有效。
通過(guò)把根據(jù)本發(fā)明的上述陰極安裝到陰極射線管中，可以實(shí)現(xiàn)一種具有高亮度和長(zhǎng)壽命并且具有各種特性的擴(kuò)散性小的陰極射線管，例如，彩色陰極射線管。
在以上說(shuō)明書(shū)中，參考特定的實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，可以進(jìn)行各種修改和改變，而不脫離下面權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的范圍。因此，說(shuō)明書(shū)和附圖應(yīng)當(dāng)看成是說(shuō)明性的，而不是限制性的，并且所有這些修改都將包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明將包括落入附屬權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于陰極射線管的陰極，所述陰極包括從通過(guò)熱等靜壓燒結(jié)一種至少包含鎳粉末和電子發(fā)射劑的粉末的混合物獲得的燒結(jié)體所形成的陰極塊；和所述陰極塊附著在其上以形成陰極塊組件的陰極塊支撐構(gòu)件，其中所述陰極塊支撐構(gòu)件是一個(gè)僅覆蓋所述陰極塊的底表面的底板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于陰極射線管的陰極，其中所述底板是用從由鎳-鉻合金，鎳-鎂-鉻合金，鎳-鎂-硅-鉻合金，鎳-鎂-鎢合金，和鎳-鎂-硅-鎢合金構(gòu)成的組選擇的材料制造的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于陰極射線管的陰極，其中所述底板的厚度在20至250μm的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于陰極射線管的陰極，其中所述陰極塊具有一種柱體形狀，所述底板具有一種具有與所述陰極塊的底表面相同直徑的碟形形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于陰極射線管的陰極，其中所述陰極塊具有柱體的形狀，所述底板具有倒置杯形的形狀，其中所述陰極塊附著到所述底板的倒置的外底表面，并且所述倒置杯形底板具有與所述陰極塊的底表面的直徑相同的外經(jīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于陰極射線管的陰極，進(jìn)一步包括套筒，其中所述陰極塊組件通過(guò)焊接連接到所述套筒的頂部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于陰極射線管的陰極，進(jìn)一步包括從其底部嵌入到所述套筒中、并且經(jīng)過(guò)所述底板加熱所述陰極塊的加熱器。
8.包括權(quán)利要求1中所述的陰極的陰極射線管。
9.制造用于陰極射線管的陰極的方法包括通過(guò)熱等靜壓燒結(jié)一種至少包含鎳粉末和一種電子發(fā)射劑粉末的混合物形成一個(gè)燒結(jié)體；從所述燒結(jié)體形成陰極塊；將底板焊接到所述陰極塊的底表面上，以形成陰極塊組件，其中所述底板僅覆蓋所述陰極塊的底表面；將所述陰極塊組件嵌入到套筒的頂部，并且在所述套筒的頂部周邊部分將所述陰極塊組件焊接到所述套筒；和將加熱器從其底部嵌入到所述套筒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造用于陰極射線管的陰極的方法，其中在把底板焊接到所述陰極塊的底表面以形成陰極塊組件中，將所述陰極塊和所述底板放置在具有與所述陰極塊近似相同的直徑的上焊接電極和下焊接電極之間，從而電阻焊接所述陰極塊和所述底板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造用于陰極射線管的陰極的方法，其中所述上焊接電極在其底表面的對(duì)應(yīng)于陰極塊的電子發(fā)射表面的中央部分并且對(duì)應(yīng)于陰極射線管的第一柵極的孔的一個(gè)部分具有一個(gè)凹陷部分，從而防止了上焊接電極的下表面的中央部分與所述電子發(fā)射表面的中央部分接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造用于陰極射線管的陰極的方法，其中所述上焊接電極具有一個(gè)埋置在其底表面的一個(gè)對(duì)應(yīng)于陰極塊的電子發(fā)射表面的中央部分并且對(duì)應(yīng)于陰極射線管的第一柵極的孔的一個(gè)部分中的絕緣構(gòu)件，從而防止了焊接電流流過(guò)所述電子發(fā)射表面的中央部分，同時(shí)向所述陰極塊的整個(gè)表面施加了均勻的壓力。
13.包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造用于陰極射線管的陰極的方法的制造陰極射線管的方法。
14.一種制造用于陰極射線管的陰極的方法，包括通過(guò)熱等靜壓燒結(jié)一種至少包含鎳粉末和一種電子發(fā)射劑粉末的混合物形成一個(gè)燒結(jié)體；從所述燒結(jié)體形成陰極片；將底板構(gòu)件焊接到所述陰極片的底表面以形成陰極片組件；加工所述陰極片組件以形成帶有底板的陰極塊，即，陰極塊組件，其中所述底板僅覆蓋所述陰極塊的底表面；將所述陰極塊組件嵌入到套筒的頂部，并且在所述套筒的頂部周邊將所述陰極塊組件焊接到所述套筒；和將加熱器從其底部嵌入到所述套筒。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造用于陰極射線管的陰極的方法，其中在所述的把底板構(gòu)件焊接到所述陰極片的底表面以形成陰極片組件中，將所述陰極片和所述底板構(gòu)件放置在具有與所述陰極片近似相同的直徑的上焊接電極和下焊接電極之間，從而電阻焊接所述陰極片和所述底板構(gòu)件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造用于陰極射線管的陰極的方法，其中所述上焊接電極在其底表面的每個(gè)對(duì)應(yīng)于所述陰極塊的電子發(fā)射表面的中央部分并且對(duì)應(yīng)于陰極射線管的第一柵極的孔的部分中具有一個(gè)凹陷部分，從而防止了上焊接電極的下表面與每個(gè)電子發(fā)射表面的中央部分接觸。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造用于陰極射線管的陰極的方法，其中所述上焊接電極具有埋置在其底表面的每個(gè)對(duì)應(yīng)于所述陰極塊的電子發(fā)射表面的中央部分并且對(duì)應(yīng)于陰極射線管的第一柵極的孔的部分中的絕緣構(gòu)件，從而防止了焊接電流流過(guò)每個(gè)電子發(fā)射表面的中央部分，同時(shí)對(duì)所述陰極片的整個(gè)表面施加了均勻的壓力。
18.一種制造陰極射線管的方法，包括根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造用于陰極射線管的陰極的方法。
全文摘要
一種具有高電流密度和長(zhǎng)壽命并且能夠沒(méi)有陰極塊溫度的擴(kuò)散性的可大批量地生產(chǎn)的陰極射線管陰極。該陰極包括從通過(guò)熱等靜壓燒結(jié)至少包括鎳粉末和電子發(fā)射劑粉末的混合物獲得的燒結(jié)體形成的陰極塊。陰極也包括其上附著陰極塊的陰極塊支撐構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明,陰極塊支撐構(gòu)件是一個(gè)僅覆蓋陰極塊的底表面的底板。陰極塊可以具有柱體形狀,底板可以具有碟形形狀,或倒置杯形狀。
文檔編號(hào)H01J29/04GK1374678SQ0210690
公開(kāi)日2002年10月16日 申請(qǐng)日期2002年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月6日
發(fā)明者杉村俊和, 田中義之 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社