KR0170221B1

KR0170221B1 - 디스펜서 음극

Info

Publication number: KR0170221B1
Application number: KR1019890020792A
Authority: KR
Inventors: 최종서
Original assignee: 김정배; 삼성전관주식회사
Priority date: 1989-12-30
Filing date: 1989-12-30
Publication date: 1999-02-01
Also published as: KR910013351A; JPH0628967A; US5126623A; NL9002890A

Abstract

내용 없음.

Description

디스펜서 음극

제1도는 본 발명의 일 실시예에서의 디스펜서 음극의 단면도.

제2도는 본 발명의 다른 실시예에서의 디스펜서 음극의 단면도.

본 발명은 음극선관등의 전자관에 사용되는 디스펜서 음극에 관한 것으로서, 특히 동작온도를 낮춤으로써 고전류밀도와 장수명을 갖도록 개량된 디스펜서 음극에 관한 것이다.

최근 투자관, 음극선관, HD TV, 프로젝션 TV등의 대형화 추세에 부응하여 디스플레이의 고휘도화가 요구되고 있는 바, 이와 같은 고휘도와 고정세를 갖는 디스플레이를 얻기 위해서는 종래의 산화물 음극(즉, 3원 탄산염으로 이루어진 음극)보다 더 높은 잔류밀도 및 그에 따른 장수명을 갖는 음극이 필요하다. 이러한 요구에 의해 개발된 음극중의 하나가 디스펜서 음극인바, 이의 구조에 따라서 저장형, 함침형, 소겸형등의 3개의 유형으로 나누어진다.

그런데 이들의 공통적인 특징은 빔 전류의 고밀도화가 가능하여 대형 음극선관이나 투사관등에 적합하고 특히 수명이 매우 길다는 것이다.

그러나 이들 디스펜서 음극은 동작온도가 900내지 1100℃로 종래의 산화물 음극보다 약 200℃ 이상 높기 때문에 실제 음극선관등의 전자관에 채용하게 되는 경우에는 히이터나 또는 음극을 비롯하여 기타 전극부품에 열적 영향을 크게 미치므로 내구력을 저하시키거나 타부품의 열변형을 야기시키는 결점을 가진다.

또한 이와 같은 음극은 동작온도가 높기 때문에 음극동작시 Ba(또는 BaO)의 증발량이 많고 이러한 증발물이 G₁등의 전극에 부착되어 이른바 그러드에미션이라는 제2의 에미션을 일으켜 음극표면에 나쁜 영향을 미치므로 전자방출 특성에 있어 불안정하고 수명이 단축되는 결점이 있다.

이와 같은 종래의 디스펜서 음극의 높은 동작온도로 야기되는 결점을 개선한 것으로 M타입 및 Se계 함침형 음극이 주목되고 있다.

즉, M타입 함침형 음극은 다공질 텅스텐 금속기체 표면에 텅스텐보다 암함수가 높은 Os, Ir, Re, Ru등의 백금족 원소를 피복함으로써 그 피복 효과에 의해 음극표면의 Ba농도가 높아져 일함수가 감소 되는 것으로 저온 동작에 기여를 하는 것으로 공지되었다.

또한 Se계 함침형 음극은 음극 표면에 Ba이 만드는 전기 쌍극자의 밀도뿐 아니라 크기도 커져 일함수가 감소되는 것으로 저온동작에 기여를 하는 것으로 공지되었다. 그러나 전술한 음극도 종래의 산화물음극보다 약 100내지 200℃정도 더 높고 활성화 시간이 길 뿐 아니라 Ba(또는 BaO)의 증발량도 많아 여전히 많은 결점을 갖고 있다.

본 발명의 목적은 상기 결점을 감안하여 음극표면에서의 Ba(또는 BaO)의 증발을 감소하여 표면에서의 Ba(또는 BaO)의 농도를 증가가시킴으로써 저온 동작에서 빔 전류의 고밀도화가 가능하고, 수명이 길고 지속적이고 안정된 전자 방출특성을 갖는 디스펜서 음극을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 디스펜서 음극은 전자방출물질과, 저장조 및 다공집공융점 금속기체를 구비하는 디스펜서 음극에 있어서, 상기 다공질공융점금속기체는 텅스텐을 주재료로 하고, 여기에 TiO₂또는 ZrO₂를 함유하고, 상기 다공질공융점 금속기체위에 금속박막층을 형성하되, 상기 금속박막이 백금족 원소인 Os, Ir, Re, Ru중 적어도 한 원소를 이루어지는 점에 특징이 있다.

아하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하다.

[실시예 1]

제1도는 본 발명의 일 실시예에서의 디스펜서 음극의 단면도로서, 이는 지지컵(4a)과 이에 장입되어 있는 전자방출물질(2a)과 다공질금속기체(1a), 그 위에 위치한 금속박막층(3a), 상기 지지컵(4a)을 지지 고정하고 히이터(6a)를 내장하는 슬라이브(5a)로 구성된다.

상기 금속박막층(3a)은 Os, Ir, Re, Ru등의 백금족원소 중 적어도 하나로 이루어진 층이다.

또한 제1도는 상기 금속박막층(3a)을 종래의 함침형 음극표면에 형성시킨 M타입함침형 음극과 유사한 구조로 되어 있으며, 상기 다공질금속기체(1a)를 형성함에 있어서 종래에 사용하던 W등의 고융점 금속에 TiO₂를 형성함에 있어서 종래에 사용하던 W등의 고융점 금속에 TiO₂를 혼합시킴으로써 W와 TiO₂로 이루어진 복합다공질 금속기체를 형성한다.

본 발명의 함침형 디스펜서 음극의 제조방법을 다음과 같이 설명하되 종래의 공지된 부분은 제외하고 본 발명의 복합다공질 금속기체를 형성하는 과정만 설명한다.

입경이 3내지 8mm인 순수한 텅스텐분말과 텅스텐 분말의 10내지 50중량%에 해당하는 TiO₂를 골고루 잘 혼합하여 적절한 압력으로 압축 성형한다.

그 후 진공 또는 수소분위기중에서 1500내지 2000℃로 소결처리하면 기존율이 15내지 40%인 복합다공질 금속기체가 얻어진다. 이때 W과 TiO₂의 융점차가 크고 소결온도가 높아 소결하기가 쉽지 않다. 따라서 여기에 소결조제로서 Ni을 미량 첨가하게 되면 형상 및 기공율이 양호한 소결체를 얻을 수 있다.

얻어진 소결체 즉, 복합다공질 금속기체를 이용하여 함침형 음극을 완성한 후 점멸구를 제작하여 음극가열용 히이터(6a)로 약 1시간 이내로 활성화 처리를 한 다음 2극관으로 평가하면 750내지 800℃의 동작온도에서 최대포화전류밀도 5A/㎠ 이상의 높은 전류밀도가 얻어진다.

이와같이 낮은 동작온도에서 고전류밀도를 갖는 이유는 음극동작중에 전자방출물질과 텅스텐과의 환원반응 또는 기타 반응에 의해 생성된 유리Ba(또는 BaO)이 음극 표면으로 확산하여 음극표면에서 음극기체에 포함된 TiO₂의 작용에 의해 극히 안정한 구조(예컨대, BaTiO₃)를 형성하고, 이와같은 안정구조에서의 Ba(또는 BaO)의 결합력과 표면적은 종래의 음극에 비해 훨씬 크므로 이로인해 음극표면에서의 Ba(또는 BaO)의 농도가 증가하기 때문이다.

또한 아교역할도 하여 Ba(또는 BaO)의 결속력을 더욱 증가시키는 한편 일함수를 감소시켜 백금족원소로 된 금속박막층에 의해 저온동작하에서도 고밀도전류가 가능하고 잠수명을 갖는다.

[실시예 2]

제2도는 본 발명의 다른 실시예에서의 디스펜서음극의 단면도로서, 복합 고융점금속기체를 저장형 디스펜서 음극에 적용한 것이다.

이는 지지컵(4b)을 지지고정하고 히이터(6b)를 내장하는 슬리이브(5b)로 구성된다. 상기 전자방출물질은 바류칼슘알루미네이트와 텅스텐(W)으로 이루어진 압축성형체이고 음극동작중 상기 물질의 반응에 의해 유리 Ba(또는 BaO)이 생성되어 음극표면으로 확산함으로써 음극표면에서 상술한 실시예 1과 같은 동작 상태 및 원리에 의해 음극표면의 Ba(또는 BaO)농도가 증가하고 일함수가 감소하므로 실시예 1과 같은 전자방출능력이 얻어진다.

실시예2에서 얻어진 저장형 디스펜서 음극은 실시예1에서 얻어진 음극과 그 성능면에서 비교해 보면 거의 일치하지만 음극구조상 활성화 시간이 약 1시간내지 1시간 30분정도로 실시예1의 음극보다 약간 더 길다.

또한 실시예 2의 음극은 종래의 디스펜서 음극보다 훨씬 짧은 시간(예컨대 2시간이상)으로도 활성화가 가능하다.

본 발명의 디스펜서음극에서는 복합다공질금속기체의 구성성분으로 TiO₂를 사용하였고 성능면에서 대체가능한 성분으로는 ZrO₂가 있다.

따라서 본 발명에 의한 개량된 디스펜서 음극은 종래의 디스펜서 음극이 950내지 1200℃에서 약 4A/㎠의 전류밀도를 나타내는 반면에 종래의 산화물음극의 동작온도와 유사한 750내지 850℃에서 약 5A/㎠이상의 고전류밀도를 나타내었다. 특히 동작온도가 높아 야기되는 전극부품과 히이터에 아무 영향을 미치지 않고, 히이터의 고부하에 따른 수명단축을 해결하였다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면 디스펜서 음극에 있어서 텅스텐(W)과 산화티탄(TiO₂)을 주성분으로하는 다공질 고융점금속기체를 구비한 디스펜서 음극으로서, 저온동작하에서도 고전류밀도를 얻을 수 있어 음극표면으로부터의 Ba(또는 BaO)의 증발을 줄이고 표면에서의 Ba(또한 BaO)의 농도를 크게함으로써 장수명화 및 안정한 전자방출특성을 나타내었다.

또한 디스플레이의 대형화에 따른 고휘도, 고정세화를 이룩하였고, 활성화시간이 단축되므로 음극제조시간이 단축되고 생산성이 향상되고 예컨대 히이터, 슬리이브등의 부품에 아무 영향이 없이 제조원가도 절감되었다.

Claims

전자방출물질과 텅스텐을 포함하는 다공질 기체, 상기 다공질 기체를 수용하는 지지컵 및 상기 지지컵을 지지고정하고 히터를 내장하는 슬리브를 구비하는 디스펜서 음극에 있어서, 상기 다공질 기체는 텅스텐 중량을 기준으로 하여 10 내지 50중량%의 TiO₂또는 ZrO₂를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디스펜서 음극.
제1항에 있어서, 상기 다공질 기체 상부에 Os, Ir, Re 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 백금족 원소로 된 금속 박막층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 디스펜서 음극.