KR100249208B1

KR100249208B1 - Impregnated cathode

Info

Publication number: KR100249208B1
Application number: KR1019970026274A
Authority: KR
Inventors: 이종환
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 2000-03-15
Also published as: KR19990002613A

Abstract

본 발명은 음극선관용 함침형 음극에 대해 높은 일함수, 고온동작, Ba/BaO 과다 증발과 이온충격 및 피독성 등의 문제를 해결하고, 활성화 시간이 짧으며, 에미션 및 수명특성이 우수한 함침형 음극에 관한 것으로, 펠렛 및 피복층을 구비한 함침형 음극에 있어서, 상기 펠렛은 텅스텐(W)을 주재료로 하고, 여기에 Ir, Os, Ru, Os/Ru, Re, Mo/Os, Ir/Ta 중에서 적어도 1종 이상의 금속과, Mg, Si, Zr, In, Ga 중에서 적어도 1종 이상의 금속을 함유하는 다공성 금속기체이며, 상기 금속기체에 BaO, CaO, Al₂O₃로된 함침재인 전자방사물질이 함침되고, 상기 함침재가 함침된 금속기체 표면에 Ba, Sr, Ca, Sc로된 피복층이 형성됨을 특징으로 하는 음극선관용 함침형 음극에 관한 기술이다.The present invention solves problems such as high work function, high temperature operation, Ba / BaO over evaporation, ion impact and toxicity for cathode ray tube impregnated cathode, short activation time, impregnation type with excellent emission and lifetime characteristics. In the negative electrode, the impregnated negative electrode having a pellet and a coating layer, the pellet is made of tungsten (W) as a main material, Ir, Os, Ru, Os / Ru, Re, Mo / Os, Ir / Ta Is an porous metal gas containing at least one or more metals and at least one or more metals among Mg, Si, Zr, In, and Ga, and an electron-emitting material which is an impregnating material of BaO, CaO, and Al ₂ O ₃ . The impregnated, the impregnated cathode for cathode ray tube, characterized in that the coating layer of Ba, Sr, Ca, Sc is formed on the surface of the metal substrate impregnated with the impregnating material.

Description

Impregnated Cathode

본 발명은 브라운관 등의 전자관에 사용되는 함침형 음극에 관한 것으로, 특히 높은 일함수, 고온동작, Ba/BaO 과다 증발과 이온충격 및 피독성 등의 문제를 해결하고, 활성화 시간이 짧으며, 에미션(Emission) 및 수명특성이 우수하고 신뢰성이 높은 함침형 음극에 관한 것이다.The present invention relates to an impregnated cathode used in an electron tube such as a brown tube, and particularly solves problems such as high work function, high temperature operation, Ba / BaO over evaporation, ion shock and toxicity, short activation time, The present invention relates to an impregnated cathode having excellent emission and life characteristics and high reliability.

위성 탑재용 진행파관, 클라이스트론, 촬상관, 브라운관등에서 고전류 밀도 동작과 장수명이 요구되는 고신뢰성의 전자관의 음극에는 함침형 음극이 최근 사용되고 있다.Impregnated cathodes have recently been used for cathodes of highly reliable electron tubes requiring high current density operation and long life in satellite-mounted traveling wave tubes, klystrons, imaging tubes and CRT tubes.

도 1은 일반적인 함침형 음극 구조를 나타낸 것이고, 도 2는 함침형 음극의 펠렛 구조를 나타낸 것으로, W과 같은 내열성 분말 재질을 압축, 소결하여 다공성 펠렛(Pellet)(7)을 만들고, 이 펠렛(7)내에 BaO, CaO, Al₂O₃로 이루어진 함침재(8)인 전자방사물질을 약 1600℃의 진공 또는 수소분위기에서 용융, 함침하여 금속기체(1)를 만들고, 금속기체(1)를 음극컵(2)(Ta 또는 Mo 등으로된 금속)의 내부에 삽입시키고 측면을 레이져 용접한다.FIG. 1 illustrates a general impregnated cathode structure, and FIG. 2 illustrates a pellet structure of an impregnated cathode, and compresses and sinters a heat-resistant powder material such as W to form a porous pellet (7). 7) Melting and impregnating an electron-emitting material, which is an impregnating material 8 consisting of BaO, CaO, and Al ₂ O ₃ , in a vacuum or hydrogen atmosphere at about 1600 ° C., to form a metal gas 1, and the metal gas 1 is formed. It is inserted into the inside of the cathode cup 2 (metal made of Ta or Mo, etc.) and the side is laser welded.

그리고 음극컵(2)의 외측면에 원통형 금속 슬리브(3)를 부착 고정하고, 음극슬리브(3)는 3개의 스트랩(Strap)을 갖는 음극홀더(4)에 용접하고, 음극슬리브(3)내부에는 음극가열용 히터(5)를 삽입한다.The cylindrical metal sleeve 3 is attached to the outer side of the negative electrode cup 2, and the negative electrode sleeve 3 is welded to the negative electrode holder 4 having three straps, and inside the negative electrode sleeve 3. Into the cathode heater 5 is inserted.

그리고 상기 금속기체(1) 상부 표면에는 Os, Os-Ru, Ir 등으로된 피복층(6)을 형성시킨다.In addition, a coating layer 6 made of Os, Os-Ru, Ir, or the like is formed on the upper surface of the metal substrate 1.

이와 같은 함침형 음극을 일반적으로 M-type 이라고 불린다.Such an impregnated cathode is generally called M-type.

이와 같은 구조에서 히터(5)에 전류가 인가되면 히터에서 발생한 열이 음극슬리브(3) 및 음극컵(2)에 이어서 금속기체(1)에 전도되므로 금속기체(1)의 다공성 펠렛 내부에 함침된 전자방사물질이 금속기체(1)의 주성분인 텅스텐(W)과 반응하여 Ba/BaO가 생성되며 이때 생성된 Ba/BaO는 금속기체 상부로 확산하여 금속기체 상부에서 전자방사에 기여한다.In such a structure, when a current is applied to the heater 5, heat generated from the heater is conducted to the metal gas 1 following the cathode sleeve 3 and the cathode cup 2, so that the impregnated into the porous pellet of the metal gas 1. The electrospinning material reacts with tungsten (W), which is the main component of the metal gas 1, to form Ba / BaO. The produced Ba / BaO diffuses above the metal gas and contributes to the electron radiation on the metal gas.

이와 같은 금속기체를 갖는 함침형 음극은 높은 전자방사능력을 가진 반면 동작온도가 높고(1050∼1200℃) 전자방사물질인 Ba가 증발하거나 가열히터가 장시간 사용에 견디지 못하는 등의 문제가 있어 금속기체(1)표면에 Os, Os-Ru, Ir 등의 백금속 원소 또는 Re 등의 희토류 금속을 피복 하여 이 피복효과에 의해 금속기체 표면에 Ba의 농도가 높아져 일함수를 낮추어 열전자 전류밀도를 높이는 것이 가능하며, 또한 동작온도를 50∼100℃b 낮추어 동작시키는 것이 가능하다.The impregnated cathode having such a metal gas has a high electron radiation capability, but has a high operating temperature (1050-1200 ° C.) and a problem such as evaporation of Ba, an electron-emitting material, or a heating heater that cannot withstand long-term use. (1) Covering the surface with white metal elements such as Os, Os-Ru, Ir, or rare earth metals such as Re, this coating effect increases the concentration of Ba on the surface of the metal gas, lowering the work function to increase the hot electron current density. In addition, it is possible to operate by lowering the operating temperature by 50 to 100 ° C.

상기 피복층(6)을 이루는 재질에서 Os-Ru는 시간이 경과함에 따라 코팅층이 합금화에 의해 서서히 변질되어 에미션 특성의 변동을 초래한다.In the material of the coating layer 6, Os-Ru gradually changes due to alloying of the coating layer with time, causing variation in emission characteristics.

반면에 Ir은 합금화 처리하는 것에 의해 대단히 안정한 합금층이 형성되어 에미션이 장시간 동안 안정하게 된다(일본국 특허공보 소47-21343호).On the other hand, Ir is alloyed to form an extremely stable alloy layer, and the emission is stable for a long time (Japanese Patent Publication No. 47-21343).

그러나 여전히 동작온도는 높고, 승화된 증발물질은 그리드 에미션, 전기누설, 2차 방사 등을 발생시키며, 튜브 특성을 변하게 할 수 있다.However, operating temperatures are still high, and sublimated evaporates can cause grid emission, electrical leakage, secondary radiation, and change tube characteristics.

함침형 음극의 만족할 만한 동작온도에서 Ba 증발이 발생하며, 활성방사 표면을 유지하기 위해서 최소 증발율이 요구되어 지는 것은 명백하다.It is clear that Ba evaporation occurs at a satisfactory operating temperature of the impregnated cathode, and a minimum evaporation rate is required to maintain the active radiation surface.

음극의 수명은 잠재적으로 유용한 Ba의 양에 제한되며, 이 음극이 사용되는 튜브의 수명은 동작특성에 변화를 일으키는 증발물질에 의해 짧아진다.The lifetime of the cathode is limited to the amount of potentially useful Ba, and the lifetime of the tube in which the cathode is used is shortened by the evaporation material which changes its operating characteristics.

따라서 함침형 음극의 Ba 증발율은 전체성능이 평가되기 전에 결정되어야 한다.Therefore, the Ba evaporation rate of the impregnated cathode should be determined before the overall performance is evaluated.

함침형 음극의 기본적인 특징은 수명초기의 증발율이 심하며 이는 음극표면에 남아있는 함침재 혹은 Ba의 빠른 생성율 때문으로 해석된다.The basic characteristic of the impregnated cathode is that the evaporation rate at the beginning of its life is severe, which is interpreted as the rapid generation rate of impregnant or Ba remaining on the cathode surface.

증발율은 수명의 함수로 급속히 떨어지며 동작온도가 높을수록 감소율은 증가한다.The rate of evaporation drops rapidly as a function of life and the rate of decrease increases at higher operating temperatures.

미국특허 4,417,173은 음극의 동작온도를 낮출 수 있도록 개량된 것으로서 다공성 금속기체의 열전자 방출면에 Os, Os합금, Ir 등으로된 얇은 코팅층이 형성된 함침형 음극이 있으나, 동작온도가 낮아진 반면에 수명이 짧은 문제가 있다.U.S. Patent No. 4,417,173 is an improved method for lowering the operating temperature of the negative electrode. There is an impregnated negative electrode having a thin coating layer made of Os, Os alloy, Ir, etc. on the hot electron emission surface of the porous metal gas, but the operating temperature is lowered but There is a short problem.

또한 미국 4,823,044호에 의하면 다공성 금속기체에 Os, Ir, Re, Ru, W 등을 정량 포함시킴으로써 비교적 안정한 전자방사특성, 저렴한 제조비용, 10A/㎠ 이상의 고전류밀도를 가질 수 있다고 기재되어 있으나, 동작온도가 1000∼1100℃b 정도로 높아 음극부품의 열변형과 Ba/BaO 증발을 초래할 수 있는 문제가 있다.In addition, U.S. 4,823,044 discloses that by quantitatively incorporating Os, Ir, Re, Ru, W, etc. in the porous metal gas, it can have relatively stable electrospinning characteristics, low manufacturing cost, and high current density of 10 A / cm 2 or more. Has a problem that may cause thermal deformation and Ba / BaO evaporation of the negative electrode parts as high as 1000 ~ 1100 ℃ b.

한편, 산화물 음극의 경우는 활성화 공정에서 음극은 약 1000℃b 정도까지 가열되며, 이 고온 가열시에는 음극으로부터 증발된 Ba는 주변의 부품에 비산 증착하여 Stray Emission의 원인이 된다.On the other hand, in the case of the oxide cathode, the cathode is heated up to about 1000 ° C. in the activation process, and during this high temperature heating, Ba evaporated from the cathode is scattered on the surrounding components, causing Stray Emission.

그 중에서 음극에 근접한 G1, G2의 공경에 음극에서 증발한 Ba/BaO가 증착하며, 이 열로 인해 증착 Ba/BaO로 부터 미약하지만 그리드 에미션을 생기게 한다.Among them, Ba / BaO evaporated from the cathode is deposited at the pores of G1 and G2 close to the cathode, and the heat causes a slight but grid emission from the deposited Ba / BaO.

이는 Stray Emission을 초래하여 스크린 특성을 악화시킨다.This results in stray emission, which degrades the screen characteristics.

함침형 음극은 에이징 조건이 1200℃b 정도, 동작 온도도 1000℃b 정도로 높기 때문에 산화물 음극보다 문제는 더 심각하다.The impregnation type cathode is more serious than the oxide cathode because the aging condition is about 1200 ° C and the operating temperature is about 1000 ° C.

또한, CRT 사용중에 음극으로부터 증발하는 Ba/BaO는 G1 공경에 증착해서 음극-G1의 간격을 좁히는 동시에 G1 공경을 작게 하며, 이 현상은 CRT의 수명기간중 계속된다.In addition, Ba / BaO evaporating from the cathode during the use of the CRT is deposited in the G1 pore to narrow the gap between the cathode and G1 and to reduce the G1 pore, which continues throughout the life of the CRT.

그 결과 시간 경과에 따라 Cut-off 전압은 높게 되고, 빔 전류는 감소해서 휘도가 저하해 간다.As a result, the cut-off voltage becomes high over time, the beam current decreases, and the brightness decreases.

한편, 함침형 음극의 표면은 튜브 제작중의 봉지와 배기 동안에 열적 산화에 의한 전자방사표면의 열화를 받기 쉬우며, 또한 CRT의 수명 기간 중에도 튜브내의 잔류 가스는 집속 전극에 인가되는 10 kV 전후의 고전압, 혹은 30 kV 전후의 형광면 전압에 의해 이온화되기 때문에, 이온 충격에 의한 에미션 열화는 피할 수 없는 문제이다.On the other hand, the surface of the impregnated cathode is susceptible to deterioration of the electromagnetic radiation surface due to thermal oxidation during encapsulation and exhaust during the tube fabrication, and the residual gas in the tube during the life of the CRT is around 10 kV applied to the focusing electrode. Since ionization is caused by high voltage or fluorescent surface voltage around 30 kV, emission degradation due to ion bombardment is inevitable.

일반적으로, 함침형 음극이 적용되는 CRT는 짧은 에이징 시간이 요구되지만 보통 장시간이 소요되어 대량 생산에 적합하지 않은 문제점이 있다.In general, the CRT to which the impregnated cathode is applied requires a short aging time, but usually takes a long time, and thus is not suitable for mass production.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 다공성 펠렛에 함유되는 성분을 적절히 조절함으로써 저온 동작 하에서도 고전류 밀도가 가능하며, 높은 일함수, 고온동작, Ba/BaO 과다증발, 이온충격, 피독성 등의 문제를 해결하고 활성화 시간이 짧으며, Emission 및 수명 특성이 우수하고 신뢰성이 높은 CRT용 함침형 음극을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and by appropriately adjusting the components contained in the porous pellet, high current density is possible under low temperature operation, high work function, high temperature operation, Ba / BaO over evaporation, and ion shock. The purpose is to solve problems such as toxicity, toxicity, and to provide an impregnated cathode for CRT having a short activation time, excellent emission and life characteristics, and high reliability.

도 1은 함침형 음극 구조도1 is an impregnated cathode structure diagram

도 2는 종래의 함침형 음극의 펠렛 구조도2 is a pellet structure diagram of a conventional impregnated cathode

도 3은 본 발명의 함침형 음극의 펠렛 구조도Figure 3 is a pellet structure of the impregnated cathode of the present invention

도 4는 음극온도와 음극전류 특성을 나타낸 그래프Figure 4 is a graph showing the cathode temperature and cathode current characteristics

도 5는 시간대별 Ba 증발율을 나타낸 그래프5 is a graph showing the evaporation rate of Ba over time

도 6은 Ar 가스에 대한 음극의 전자방사열화 특성을 나타낸 그래프6 is a graph showing electron radiation deterioration characteristics of a cathode against Ar gas;

도 7은 수명특성을 나타낸 그래프7 is a graph showing the life characteristics

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 ; 기체금속 9 : 펠렛One ; Base metal 9: pellet

10: 함침재 11: 피복층10: impregnation material 11: coating layer

상기한 목적 달성을 위한 본 발명은 펠렛 및 피복층을 구비하는 함침형 음극에 있어서, W을 주재료로하는 상기 펠렛은 Ir, Os, Ru, Os/Ru, Re, Mo/Os, Ir/Ta 중에서 적어도 1종 이상의 금속과 Mg, Si, Zr, In, Ga 중에서 1종 이상의 금속을 함유하는 복합 다공성 금속 기체이며, 상기 금속 기체에 BaO, CaO, Al₂O₃의 함침재인 전자방사물질이 함침되고, 상기 전자방사물질이 함침된 금속기체 표면에 Ba, Sr, Ca, Sc로된 피복층이 형성됨을 특징으로 하는 함침형 음극으로 구성된다.In the present invention for achieving the above object, in the impregnated cathode having a pellet and a coating layer, the pellet containing W as a main material is at least among Ir, Os, Ru, Os / Ru, Re, Mo / Os, Ir / Ta It is a composite porous metal gas containing at least one metal and at least one metal among Mg, Si, Zr, In, and Ga, and the metal base is impregnated with an electron-emitting material which is an impregnating material of BaO, CaO, Al ₂ O ₃ , The impregnated cathode is characterized in that a coating layer made of Ba, Sr, Ca, Sc is formed on the surface of the metal substrate impregnated with the electron-emitting material.

도 3은 본 발명의 함침형 음극의 펠렛 구조를 나타낸 것으로, 펠렛(9)은 W를 주재료로 하며, Ir, Os, Ru, Os/Ru, Re, Mo/Os, Ir/Ta 중 적어도 1종 이상의 금속을 W 분말에 대해 20∼40 중량%로 함유하며, Mg, Si, Zr, In, Ga 중 적어도 1종 이상의 금속을 W 분말에 대해 3∼20 중량%로 포함하는 복합 다공질 금속 기체이다.Figure 3 shows a pellet structure of the impregnated cathode of the present invention, the pellet (9) is W as the main material, at least one of Ir, Os, Ru, Os / Ru, Re, Mo / Os, Ir / Ta It is a composite porous metal gas containing 20 to 40 weight% of said metals with respect to W powder, and 3 to 20 weight% of Mg, Si, Zr, In, and Ga at 3 to 20 weight% with respect to W powder.

이 기체에 BaO, CaO, Al₂O₃로된 함침재(10)인 전자방사물질을 일정한 몰비로 함침시킨 후, 피복층(11)은 플라즈마 스퍼터링(Plasma Sputtering) 또는 OMCVD(Organometallic Chemical Vapor Deposition) 방법에 의해 Ba, Sr, Ca, Sc를 상기 펠렛의 표면에 1∼20㎛ 내에서 Ba는 40 중량% 이상, Sc는 3∼10 중량%의 조성비로 하여 피복 한다.After impregnating the substrate with an electron-spinning material, e.g., BaO, CaO, and Al ₂ O ₃ , in a constant molar ratio, the coating layer 11 may be plasma sputtered or OMCVD (Organometallic Chemical Vapor Deposition) method. Thus, Ba, Sr, Ca, and Sc are coated on the surface of the pellet with a composition ratio of 40% by weight or more of Ba and 3 to 10% by weight of Sc within 1 to 20 µm.

펠렛(9)에 함침되는 함침재(10)는 BaO:CaO:Al₂O₃의 몰비가 5:3:2, 4:1:1, 3:1:1 중에서 선택되는 전자방사물질이다.The impregnating material 10 impregnated in the pellet 9 is an electron-emitting material in which the molar ratio of BaO: CaO: Al ₂ O ₃ is selected from 5: 3: 2, 4: 1: 1, 3: 1: 1.

저온 동작이 가능한 함침형 음극을 개발하기 위해서는 캐소드 표면의 일함수를 산화물 음극의 수준인 1.2 eV로 낮추어야 하며, 이를 위해서 텅스텐 펠렛에 낮은 일함수를 가지고 있는 물질인 Ir, Os, Ru, Os/Ru, Re, Mo/Os, Ir/Ta 첨가하여 실현시킬 수 있다.In order to develop an impregnated cathode capable of low temperature operation, the work function of the cathode surface should be lowered to 1.2 eV, which is the level of the oxide cathode. To this end, Ir, Os, Ru, Os / Ru, which have a low work function in tungsten pellets It can be realized by adding Re, Mo / Os, and Ir / Ta.

또한, 산화물 음극의 동작 온도인 800℃b 에서 기존의 함침형 음극을 동작하게 하기 위해서는 텅스텐의 환원 작용 외에, Ba 생성을 도와주는 다른 물질이 필요하게 된다.In addition, in order to operate the existing impregnated cathode at the operating temperature of the oxide cathode 800 ℃ b, in addition to the reducing action of tungsten, other materials that help the Ba generation is required.

Mg, Si, Zr, In, Ga가 펠렛내에 존재하여 저온 동작에서의 환원재 역할을 충분히 해줄 수 있으며, 펠렛 표면에 피복 되는 Ba, Sr, Ca, Sc의 피복층에 Ba 전자를 생성시키기 위해서도 Mg, Si, Zr, In, Ga가 펠렛에 존재하는 것이 필수적이다.Mg, Si, Zr, In, and Ga are present in the pellets, which can fully serve as a reducing material in low temperature operation. In order to generate Ba electrons in the coating layers of Ba, Sr, Ca, and Sc coated on the surface of the pellets, Mg, It is essential that Si, Zr, In, Ga be present in the pellets.

피복층은 단위 체적당 Ba의 밀도를 높이기 위해서, 종래의 Spray 방법으로 코팅을 하지 않고, O₂분위기의 Chamber 내에서 Sputtering 방법에 의해 피복을 할 수 있다.In order to increase the density of Ba per unit volume, the coating layer may be coated by a sputtering method in a chamber in an O ₂ atmosphere without coating by a conventional spray method.

산화물 음극의 전자방사물질인 Ba, Sr, Ca, Sc가 일정한 비율로 피복되기 때문에 산화물 음극과 같은 캐소드 온도에서 동작할 수 있도록 해준다.Ba, Sr, Ca, and Sc, which are electron-emitting materials of the oxide cathode, are coated at a constant rate, so that they can operate at the same cathode temperature as the oxide cathode.

아래의 화학반응식은 펠렛내에 존재하는 Mg, Si와 피복물질인 Ba, Sc와의 반응을 보인다.The following chemical reaction shows the reaction between Mg and Si in the pellet and Ba and Sc as coating materials.

BaO + Mg → Ba + MgOBaO + Mg → Ba + MgO

4BaO + Si → 2Ba + Ba₂SiO₄ 4BaO + Si → 2Ba + Ba ₂ SiO ₄

2Sc₂O₃+ 3Si → 4Sc + 3SiO₂ 2Sc ₂ O ₃ + 3Si → 4Sc + 3SiO ₂

3Ba₂SiO₄+ 8Sc → 6Ba + 3Si + 4Sc₂O₃ 3Ba ₂ SiO ₄ + 8Sc → 6Ba + 3Si + 4Sc ₂ O ₃

펠렛 표면에서는 상기의 반응으로 전자방사층이 형성되며, 펠렛내의 기공에 존재하는 함침재와 텅스텐과의 환원 반응에 의해 생성된 Ba이 확산(Diffusion) 과정에 의해 펠렛 표면으로 이동하여, 충분한 Ba이 계속적으로 공급될 수 있다.On the surface of the pellet, an electron emission layer is formed by the above reaction, and Ba generated by the reduction reaction between the impregnating material and the tungsten present in the pores in the pellet moves to the surface of the pellet by a diffusion process. Can be supplied continuously.

본 발명의 함침형 음극은 펠렛 표면에 산화물 음극과 같은 전자방사물질이 피복되어 있기 때문에, 산화물 음극의 활성화 시간과 근본적으로 같은 시간으로 활성화시킬 수 있어 보다 향상된 양산성 효과를 기대할 수 있다.Since the impregnated cathode of the present invention is coated with an electron-emitting material such as an oxide cathode on the surface of the pellet, it can be activated at the same time as the activation time of the oxide cathode, so that an improved mass productivity effect can be expected.

도 4는 음극 온도와 음극 전류 특성에 대하여 본 발명의 함침형 음극을 종래의 함침형 음극과 비교한 그래프이다.4 is a graph comparing the impregnated cathode of the present invention with the conventional impregnated cathode in terms of cathode temperature and cathode current characteristics.

그래프에서 보듯이 종래의 함침형 음극은 980℃b에서 동작하지만, 본 발명의 함침형 음극은 200℃b가 낮은 780℃b에서 동작할 수 있음을 보인다.As shown in the graph, while the conventional impregnated cathode operates at 980 ° C., the impregnated cathode of the present invention shows that it can operate at 780 ° C. with a low 200 ° C.

도 5는 대별 Ba 증발율의 특성에 대하여 본 발명의 함침형 음극을 종래의 함침형 음극과 비교한 그래프이다.5 is a graph comparing the impregnated cathode of the present invention with the conventional impregnated cathode with respect to the characteristics of the Ba evaporation rate for each.

그래프에서 보듯이, 본 발명의 Ba 증발율이 종래의 것보다 3배 이하로 감소되는 결과를 나타낸다.As shown in the graph, the Ba evaporation rate of the present invention is reduced by three times or less than the conventional one.

도 6은 음극선관내의 잔류 가스중의 하나인 Ar 가스에 대하여 음극의 전자방사 열화 특성을 보인 그래프이다.6 is a graph showing electron emission deterioration characteristics of a cathode with respect to Ar gas, which is one of residual gases in the cathode ray tube.

본 발명의 캐소드 표면이 이온 충격에 강한 물질로 피복되어 있고 밀도가 상대적으로 높기 때문에 종래의 함침형 음극보다 향상된 결과를 보인다.The cathode surface of the present invention is coated with a material resistant to ion bombardment and has a relatively high density, which results in improved results over conventional impregnated cathodes.

또한, 도 7에서 보듯이 본 발명의 함침형 음극은 펠렛에서 Ba을 꾸준하게 캐소드 표면으로 공급해 줄 수 있기 때문에 종래의 함침형 음극보다 장수명의 Emission 특성을 가질 수 있다.In addition, as shown in Figure 7, the impregnated cathode of the present invention can have a longer life Emission characteristics than the conventional impregnated cathode because it can be supplied to the cathode surface from the pellet steadily.

이상에서와 같이 본 발명의 함침형 음극은 종래의 함침형 음극에 비해서 Ba/BaO 증발율을 3배 이상 저하시킬 수 있고, 음극선관내의 잔류가스에 의한 이온 충격이나 피독 특성에 대하여 우수한 특성을 가지며, 장수명의 특성이 보장되는 함침형 음극의 펠렛 구조이다.As described above, the impregnated cathode of the present invention can reduce the Ba / BaO evaporation rate by three times or more as compared with the conventional impregnated cathode, and has excellent characteristics against ion bombardment and poisoning characteristics by residual gas in the cathode ray tube. The pellet structure of the impregnated cathode ensures long life characteristics.

따라서, 본 발명의 함침형 음극은 종래의 함침형 음극의 문제점인 높은 일함수, 고온동작, Ba/BaO 과다 증발, 이온충격, 피독성 등의 문제를 해결하고, 활성화 시간이 짧으며, Emission 및 수명 특성이 우수하고 신뢰성이 높은 CRT용 함침형 음극이기 때문에, 고휘도 및 고해상도의 초대형 브라운관 및 HDTV에 적용할 수 있다.Therefore, the impregnated cathode of the present invention solves the problems of the conventional impregnated cathode, such as high work function, high temperature operation, Ba / BaO over evaporation, ion impact, toxicity, short activation time, emission and It is an impregnated cathode for CRT with excellent lifespan characteristics and high reliability, and can be applied to high-brightness and high-resolution CRTs and HDTVs.

Claims

In the impregnated cathode having a pellet and a coating layer,

The pellet is based on tungsten (W),

At least one metal of Ir, Os, Ru, Os / Ru, Re, Mo / Os, Ir / Ta,

Porous metal gas containing at least one metal among Mg, Si, Zr, In, Ga,

The metal base is impregnated with an electron emitting material, which is an impregnating material of BaO, CaO, Al ₂ O ₃ ,

The impregnated cathode for cathode ray tubes, characterized in that the coating layer of Ba, Sr, Ca, Sc is formed on the surface of the metal substrate impregnated with the impregnating material.

The method of claim 1,

An impregnated cathode for cathode ray tubes, characterized in that the coating layer is formed on the surface of the porous metal gas by plasma sputtering.

The method of claim 1,

An impregnated cathode for cathode ray tubes, characterized in that the coating layer on the surface of the porous metal gas is formed by the OMCD (Organometallic Chemical Vapor Deposition) method.

The method according to any one of claims 1 to 3,

An impregnated cathode for cathode ray tubes, wherein the coating layer has a thickness of 1 to 20 µm.

The method according to any one of claims 1 to 3,

An impregnated cathode for cathode ray tubes, characterized in that Ba of the coating layer is formed at a composition ratio of 40 wt% or more and Sc is 3 to 10 wt%.

The method of claim 1,

At least one or more of Ir, Os, Ru, Os / Ru, Re, Mo / Os and Ir / Ta contained in the pellets is 20 to 40% by weight with respect to the W powder, and among Mg, Si, Zr, In and Ga The impregnated cathode for cathode ray tubes, characterized in that at least one or more is 3 to 20% by weight based on the W powder.

The method of claim 1,

An impregnated cathode for cathode ray tubes, characterized in that the molar ratio of the impregnating material BaO: CaO: Al ₂ O ₃ is 5: 3: 2, 4: 1: 1, 3: 1: 1.