KR100252960B1 - 음극선관용 음극구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라음극선관용 음극구조체에서 고방출 전류밀도가 가능하도록 하기 위한 것으로, 이에 따른 구성은 음극가열용 히터(4)가 삽입설치된 원통형 슬리이브(2)상단에 니켈이 주성분이고 활성화 금속이 미량 함유된 기체금속(1)이 구비되고, 상기 기체금속(1) 상면에 적어도 산화바륨(BaO)이 포함된 알카리토류 금속산화물과 환원성 금속화합물로 구성된 전자방사물질층(30)이 구비된 음극선관용 음극구조체에 관한 기술이다.

Description

음극선관용 음극구조체

본 발명은 텔레비젼용(TV용) 음극선관과 같은 전자관용 음극에 관한 것으로, 특히 고방출 전류밀도가 가능한 음극구조체에 관한 것이다.

최근 음극선관은 화면의 대형화, 고정세화, 그리고 다양한 정보에 따른 멀티미디어화로 전자방출 전류밀도가 향상된 음극선관용 음극을 필요로 하고 있다.

기존의 음극구조체는 도 1과 같이, 적어도 바륨(Ba)을 포함하는 알카리토류 금속산화물로된 전자방사물질층(3)이 니켈(Ni)을 주성분으로 하고 여기에 실리콘(Si) 또는 마그네슈(Mg) 등의 환원성 원소를 미량 포함하여서된 기체금속(1)상에 형성된다.

그리고 히터(4)는 상기 기체금속(1)을 지지하는 원통형 슬리이브(2)내에 삽입 설치되며, 이런 구조에서 히터(4)의 열에 의해 전자방사물질층(3)이 가열되면서 열전자가 방출된다.

상기한 종래의 음극은 하기와 같은 공정에 의해 제조된다.

먼저 알카리토류 금속탄산염과 니트로셀룰로즈, 부칠아세테이트, 에탄올등이 혼합된 도포 현탄액을 기체금속(1)상에 도포하고, 진공배기공정중에서 히터(4)에 의하여 가열한다.

이와 같은 공정을 통하여 알카리토류 금속탄산염은 알카리토류 금속산화물로 변한다.

그 다음 알카리토류 금속산화물의 일부를 900∼1000℃의 고온에서 환원시켜 반도체 성질을 갖도록 활성화하고, 이로 인해 알카리토류 금속산화물로된 전자방사물질층(3)을 기체금속(1)상에 구비시킨다.

상기 활성화 공정에 있어서, 기체금속(1)중에 포함된 실리콘 또는 마그네슘과 같은 환원성원소는 확산에 의하여 전자방사물질층(3)과 기체금속(1)간의 계면으로 이동하여 알카리토류 금속산화물과 화학반응을 한다.

이로 인해 전자방사물질층(3)은 알카리토류 금속산화물의 일부가 환원된 산소결핍형의 반도체가 되며 700∼800℃의 정상조건하에서 방출전류를 얻게 된다.

이와 같은 전자생성에 있어서 대표물질로써 화학적인 기호로 화학식을 살펴보면 다음과 같다.

종래의 음극선관용 음극구조체에 있어서, 알카리토류 금속산화물의 전자방사물질층(3)은 기체금속(1)내의 활성화금속과 화학반응하여 자유바륨(Ba)이 주성분인 알카리토류금속 자유원자로 생성되고 알카리토류금속 자유원자로부터 열전자가 생성된다.

이와 같이 음극선관내에서 음극구조체의 전자방사물질층(3)으로 부터의 열전자는 히터(4)의 열을 받아 동작중 계속 생성방출되며 동작에 필요한 음극의 온도인 700∼800℃의 동작중에 전자방사물질층(3)은 기체금속(1)내의 환원성 금속과 계속 화학반응하여 자유원자가 계속 생성된다.

음극전류밀도란 음극선관에 있어서 음극의 최대전류가 약 40-50%에 도달하는 시간을 약 2000시간으로 하여 수명의 종지점이라 정의할 때 최대 가능한 음극전류밀도를 말하며 종래의 음극선관용 산화물 음극의 방출전류밀도는 약 2A/㎠ 까지 가능하다.

종래의 음극선관용 음극구조체에 있어서 방출전류밀도를 약 2A/㎠ 이상으로 사용하면 전자생성의 근원이 자유바륨(Ba)이 보다 많이 필요하게 되나 자유바륨(Ba)이 많이 생성되려면 전자방사물질층(3)과 기체금속(1)중의 환원성 금속의 반응이 과잉으로 일어나 반응물질인 산화바륨 실리콘 및 산화마그네슘 다량 발생하게 된다.

상기 반응물질은 고저항 물질로써 음극동작시 전류에 의한 주울열이 발생하는 것으로 다량발생시 오히려 동작수명중 방출전류특성을 열화시키고 있다.

상기의 종래의 음극선관용 음극구조체의 단점을 보완하기 위하여 전자방사물질층(3)로써 알카리토류금속에 환원성 금속을 미량 함유시키는 경우 및 그의 산화물을 함유시키는 경우도 있으나 환원성 금속 또는 그의 산화물은 상기 도포 현탄액중에 용해 혼합되지 않으므로 전자방사물질층(3)중에 균일하게 함유하지 않고 불균일하게 집중 또는 없는 곳이 발생하게 되어 효과를 얻지 못하고 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 기체금속 상면에 형성되는 전자방사물질층에 환원성 금속화합물을 포함시켜 고방출 전류밀도가 가능한 음극구조체를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 기존의 음극구조체를 나타낸 단면도

도 2는 본 발명의 음극구조체를 나타낸 단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 전자방사물질층

상기 목적달성을 위한 본 발명은 니켈을 주성분으로 하고 미량의 환원성 원소를 포함한 기체금속 상면에 적어도 산화바륨(BaO)이 포함된 알카리토류 금속산화물과 환원성 금속화합물로 구성된 전자방사물질층이 구비된 음극선관용 음극구조체로 이루어진다.

도 2는 본 발명의 음극구조체에 대한 단면도를 나타낸 것으로, 적어도 산화바륨(BaO)을 포함한 알카리토류 금속산화물과 환원성 금속화합물로 구성된 전자방사물질층(30)이 니켈을 주성분으로 하고 미량의 실리콘(Si) 또는 마그네슘(Mg)등과 같은 환원성 원소를 포함한 기체금속(1) 상면에 형성된다.

그리고 히터(4)는 기체금속(1)을 지지하는 원통형 슬리이브(2)내에 삽입설치되며, 이런 구조에서 히터(4)의 열에 의해 전자방사물질층(30)이 가열되면서 열전자가 방출된다.

상기 음극구조체를 제조함에 있어서는 먼저 알카리토류 금속탄산염과 니트로셀룰로즈, 부칠아세테이트, 메탄올등이 혼합된 현탄액에 환원성 금속화합물을 넣어 환원성 금속화합물이 알카리토류 금속탄산염으로 용해되어 균일하게 확산되도록 한 도포용 현탄액을 만들어 기체금속(1)상에 도포하고, 이하 공정은 종래의 음극선관용 음극구조체의 제조방법과 동일하다.

본 발명의 환원성 금속화합물은 Ni, Si, Mg, Fe, Ti, Hf, V, Nb, Ta, Al, Cu, Zn, Cr, Mo, W, Zr, Co, Mn, Re, Os, Ru, Ir중 적어도 하나를 포함하는 화합물로 한다.

상기 환원성 금속화합물은 환원성 금속에 질소(N), 산소(O), 수소(H), 탄소(C)원소중 적어도 하나를 함유한 화합물이어야 전자방출능력에 영향을 미치지 않고 환원성 금속화합물로써 알카리토류 금속탄산염에 균일하게 용해확산 혼합되어 효과가 있다.

그러나 NiO, MgO, SiO₂등과 같이 산화물의 산화계 물질은 도포용 현탄액중에 용해확산되지 않으므로 효과가 적다.

예로써 이와 같은 환원성 금속화합물로는 환원성 금속과 질산계(NO계), 질화계(N계), 수산화계(OH계), 초산계(CH₃COO계)의 화합물이 적어도 하나 함유하면 바람직하다.

상기 환원성 금속화합물은 음극선관내에서 전자방사물질의 활성화를 고려할 때 전자방사물질층(30)이 열분해한 상태에서 전자방사물질층의 20중량% 이하가 효과적이다.

또한 본 발명에 있어서 환원성 금속화합물이 알카리토류 금속탄산염에 균일하게 확산혼합시키기 위하여 알카리토류 금속탄산염과 환원성 금속화합물의 혼합 현탁액을 롤링(Rolling) 또는 볼밀(Ball Mill)을 실시하면 더욱 효과적이다.

상기 활성화 공정에 있어서 기체금속(1)중에 포함된 실리콘 또는 마그네슘과 같은 환원성원소는 확산에 의하여 전자방사물질층(30)과 기체금속(1)간의 계면으로 이동하여 알카리토류 금속산화물과 화학반응이 일어나기도 하고 전자방사물질층(30)중의 환원성 금속화합물과 화학반응을 일으켜 자유원자를 생성하기도 한다.

이로 인해 전자방사물질층(30)은 알카리토류 금속산화물의 일부가 환원된 산소결핍형의 반도체가 되며 700-800℃의 정상조건하에서 방출전류를 얻게 된다.

이와 같은 전자생성에 있어서 예로써 환원성 금속화합물을 질산알루미늄(Al(NO₃)₃)이라 할 때 대표물질로써 화학적인 기호로 반응식을 살펴 보면 다음과 같다.

상기 본 발명의 화학반응식에서 발생되는 이산화탄소(CO₂), 이산화질소(NO₂), 산소(O₂)가스는 음극선관 제조시 배기공정에서 음극선관 외부로 배출되기도 하고 남아있는 극소량의 가스는 음극선관내 게터(Getter)에 흡착되어 영향을 주지 않지만 다량 발생하게 되면 오히려 전자방출에 열화를 일으키므로 주의해야 한다.

본 발명은 음극선관용 음극구조체는 전자생성 근원인 자유바륨 생성을 전자방사물질중 알카리토류 금속산화물과 기체금속(1)중의 환원성 금속의 화학반응에만 의존하지 않고 전자방사물질층(30)중의 환원성 금속화합물과 알카리토류 금속산화물과의 화학반응에 의해 보충되므로 고방출전류상태에서도 기체금속(1)과 전자방사물질층(30)간의 계면에 발생하는 반응물질인 고저항중간층의 발생을 억제할 수 있으며 또한 환원성 금속화합물로써 알카리토류 금속산화물에 균일하게 확산혼합되는 전자방사물질층(30)을 구비하게 되므로 불균일한 전자방출을 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. 음극가열용 히터(4)가 삽입설치된 원통형 슬리이브(2)상단에 니켈이 주성분이고 활성화 금속이 미량 함유된 기체금속(1)이 구비되고, 상기 기체금속(1) 상면에 적어도 산화바륨(BaO)이 포함된 알카리토류 금속산화물과 환원성 금속화합물로 구성된 전자방사물질층(30)이 구비된 음극선관용 음극구조체.
2. 제 1 항 있어서,

   환원성 금속화합물은 Ni, Si, Mg, Fe, Ti, Hf, V, Nb, Ta, Al, Cu, Zn, Cr, Mo, W, Zr, Co, Mn, Re, Os, Ru, Ir 중 적어도 하나를 포함한 환원성 금속과 질소(N), 산소(O), 수소(H), 탄소(C)중 적어도 하나를 함유하여서된 음극선관용 음극구조체.
3. 제 2 항에 있어서,

   질소(N), 산소(O), 수소(H), 탄소(C)중 적어도 하나를 함유한 화합물은 상기 환원성 금속과 질산계(NO계), 질화계(N계), 수산화계(OH계), 초산계(CH₃OOH계)의 화합물이 적어도 하나를 함유한 음극선관용 음극구조체.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   전자방사물질층(30)내의 환원성 금속화합물이 20중량% 이하로 함유된 음극선관용 음극구조체.
5. 제 1 항에 있어서,

   환원성 금속화합물은 알카리토류 금속탄산염과 환원성 금속화합물의 혼합 현탁액을 롤링(Rolling) 또는 볼밀(Ball Mill) 을 실시하여 도포후 고온에서 환원시켜서 된 음극선관용 음극구조체.