KR100319089B1 - 직열형음극구조체및그제조방법 - Google Patents

Abstract

직열형 음극 구조체 및 그 제조방법을 개시한다. 본 발명은 음극물질이 함유된 다공성 펠렛과, 다공성 펠렛의 하면에 코팅층을 형성하고 이 코팅층에 고정된 필라멘트를 구비하여 된 직열형 음극구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 이는 펠렛이 하면으로 전자방사물질이 방출되지 않도록 하여 음극구조체의 수명을 연장할 수 있는 이점을 가진다.

Description

직열형 음극 구조체 및 그 제조방법

본 발명은 음극선관용 직열형 음극 구조체에 관한 것으로, 특히 음극선관용 전자총의 열전자 방출원인 직열형 디스펜서 음극 구조체에 관한 것이다.

음극은 열에너지를 통하여 열전자를 방출하는 것으로서, 그 가열방식에 따라 직접 가열방식에 의한 직열형과, 간접가열 방식에 의한 방열형으로 크게 구분된다.

직열형 음극은 필라멘트와 열전자 방출원이 접촉되어 있는 구조를 이루며, 방열형 음극은 필라멘트와 열전자 방출원이 분리되어 있는 형태의 구조를 가진다.

일반적으로, 방열형 음극은 대량의 열전자를 요구하는 전자총에 적용되는 것으로서 예를 들면, 산화물 음극과 디스펜서 음극으로 구분되며 이들은 필라멘트가 내장되는 슬리브와 이 슬리브에 고정되는 베이스 메탈 또는 저장조를 구비한다.

한편, 직열형 음극은 필라멘트에 직접 고정되는 베이스 메탈 또는 저장매체인 음극기체를 갖는 것이 일반적으로 사용된다. 또한 이러한 구조에서 베이스 메탈은 주로 뷰파인더 용도의 소형 음극선관의 전자총에 사용되는 것으로 그 표면에 산화물 음극이 도포되어 있다. 그리고 상기저장 매체는 대전류를 요구하는 대형 또는 공업용 음극선관에 적용될 수 있는 것으로 디스펜서형 열전자 방출원으로서 음극물질이 함침되어 있는 다공성 펠렛이 그 일례이다.

종래의 직열형 음극 구조체에 있어서 상기 다공성 펠렛이 필라멘트에 직접 고정되는 형태는 본 출원인에 의해 대한민국 특허 출원 91-9461로 출원된 바 있으며, 그 구조는 음극물질이 함침되어 있는 다공성 펠렛(101)에 필라멘트(102)(102')가 직접 접촉되는 구조를 가진다. 이와 같은 구조의 종래 직열형 음극 구조체는 필라멘트의 접촉유형에 따라 상기 펠렛(101)의 측면에 상기 필라멘트(102)가 직접 용접되어 있거나, 제l도 및 제2도에 도시된 바와 같이 필라멘트(102')가 다공성 펠렛(101)의 몸체를 관통하는 형태로 고정되는 구조를 가진다.

또한, 종래의 직열형 음극 구조체에 있어서 상기 다공성 펠렛이 필라멘트에 직접 고정되는 형태의 다른 예로서, 본 출원인은 대한민국 특허 출원 93-l7567 및94-l2l62호로 출원한 바 있다. 이것은 음극물질이 함침되어 있는 다공성 펠렛의 외면 3개소 이상에 필라멘트가 직접 접촉되는 구조를 가진다.

상술의 선출원된 종래의 직열형 음극 구조체는 다공성 펠렛이 그 몸체에 접촉된 필라멘트에 의해 직접 가열됨과 아울러 필라멘트로부터의 전류에 의해 직접 발열하는 형태를 가지기 때문에 전류 인가후 열전자방출이 시작되는 시간까지가 매우 짧다는 점과 특히, 고밀도의 열전자를 방출할 수 있다는 장점을 가지기는 하지만, 실질적으로 상술한 바와 같은 구조를 가지는 음극 구조체는 펠렛과 필라멘트의 용접이 까다로운 단점을 가지며, 이로 인하여 제작을 위한 실시에 있어서 고품질을 유지하기가 용이하지 않고 생산성 측면에서도 불리한 면을 안고 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개량된 직열형 음극구조체는 전자방사물질이 함침된 펠렛의 하면에 팔라멘트를 밀착시킨 후 이의 하면에 소정의 금속부재를 용접하여 팔라멘트가 지지되며 열전자가 펠렛의 하방으로 방출되지 않도록 된 것이다.

그러나 상기와 같은 펠렛은 이와 용접된 금속부재와의 간극이 존재하게 되므로 이 간극으로 열전자가 방출되게 되는 문제점이 내재되어 있었다, 특히 상기 직열형 음극구조체는 펠렛에 전자방사물질의 함침이 완료된 시점에서 금속부재와 용접이 이루어지게 되므로 전자방사물질이 용접열애 의해 산화되는 문제점이 내재되어 있다. 또한 직열형 음극구조체가 작동되는 과정에서 페렛으로 부터 열전자 방사물질이 후방으로 방출되어 필라멘트가 깨어지기 쉬운 상태가 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 전자방사물질이펠렛의 하부로 방사되는 것을 방지할 수 있으며,구조가보다 안정되어 품질 및 생산성 향상에 유리한 직열형 음극 구조체 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 직열형 음극구조체는,

음극물질이 함유된 다공성 펠렛과, 다공성 펠렛의 하면에 형성된 금속 코팅층과, 상기 금속 코팅층에 용접되는 필라멘트를 구비하여 된것을 그 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

음극물질이 함유된 다공성 펠렛과, 다공성 펠렛의 하면에 형성된 금속 코팅층과, 상기 금속 코팅층에 몰입고정되는 필라멘트를 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 직열형 음극구조체의 제조방법은,

필라멘트에 의해 전자방사물질이 직접 가열되는 직열형음극구조체의 제조방법에 있어서,

다수의 기공이 형성된 다공성 펠렛을 제조하는 다공성 펠렛의 제조단계와,

이 다공성 펠렛에 전자방사물질을 함침시키는 단계와

상기 다공성 펠렛의 하면에 Mo, Ru분말을 유기용매에 혼합하여 도포한 후 열처리하여 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계와,

상기 펠렛의 하면에 형성된 코팅층에 필라멘트를 고정하는 단계를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제3도에는 본 발명에 따른 직열형 음극 구조체의 제1실시예를 나타내 보였다.

이것은 음극선관용 전자총에 장착되어 히이터에 의해 가열됨에 따라 열전자가 방출되는 것으로, 다공성 기체(2OOa)에 전자방사물질이 함침되어 이루어진 펠렛(200)과, 상기 펠렛(200)의 하면에 형성된 코팅층(210)과, 상기 코팅층(210)의 하면에 고정되는 필라멘트(220)을 구비하여 구성된다. 여기에서 상기 코팅층(210)에 대한 필라멘트(220)의 고정은 코팅층이 하면에 필라멘트(220)를 용접함이 바람직하다. 그리고 상기 코팅층(210)은 Mo 또는 Ru 중 적어도 한 물질이 포함된 금속으로 이루어지며, 상기 전자방사물질이 함침되는 펠렛(200)을 구성하는 다공성기체(2OOa)는 W, MO, RU, NI, Ta중 적어도 한 개 이상의 금속으로 이루어지고, 상기 필라멘트(220)는 Re이 포함된 텅스텐 와이어로 이루어 진다.

그리고 본 발명에 따른 음극구조체의 다른 실시예는 제4도에 도시된 바와같이 전자방사물질이 함침된 펠렛(300)의 하면에 Mo, Ru중 적어도 한 금속이 포함되어 이루어진 코팅층(310)이 형성되고 이 코팅층(310)에는 필라멘트(320)의 일부가 몰입고정된다.

그리고 본 발명이 또다른 실시예는 제4도에 도시된 바와 같이 전자방사물질이 함침된 펠렛(400)의 하면에 코팅층(410)이 형성되고 이 코팅층(410)의 하면에는 Ta이 포함된 박판부재(430)이 고정되고 상기 박판부재(430)와 코팅층(410)의 사이에는 필라멘트(420)의 일부가 몰입지지된다.

상술한 바와 같은 실시예에 있어서, 각 펠렛(200)(300)(400)의 상면에는 Ir, Os, Ru, Sc등의 금속이 매우 얇게 코팅된다. 그리고 상기 필라멘트(220)(320)(420)는 펠렛의 가열효율을 향상시키기 위하여 +자형으로 배열하거나 방사상으로 배열함이 바람직하다.

그리고 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 직열형 음극구조체의 제조방법은 필라멘트에 의해 전자방사물질이 직접 가열되는 직열형 음극구조체의 제조방법에 관한 것으로, 먼저 W, MO, RU, NI, Ta 중 적어도 한 분말이 함유된 분말을 압축 성형한 후 소결시켜 음극기체로 이루어진 다공성 펠렛을 제조한다. 이 다공성 펠렛은 그 단면의 형상이 다각형, 원형인 디스크형, 육면체 등 여러가지 형태로의 형태로 직열형음극의 종류에 따라 제조할 수 있다.

상기와 같이 다공성 음극기체의 제조가 완료되면 이에 산화바륨(BaO)등의 전자방사물질을 함침시킨다.

함침이 완료되면 펠렛의 상면에 Ir, Os, Ru, Sc의 금속을 매우 얇게 코팅한다.

그리고 Ru분말 또는 W 분말을 50 대 50 중량 퍼센트로 혼합하고 이를 유기용매에 혼합하여 펠렛의 하면에 도포한 후 열처리하여 펠렛의 하면에 단단한 브레이징(brazing) 물질로 이루어진 코팅층이 형성되도록 한다.

상기와 같이 펠렛의 하면에 코팅층이 형성되면 이 코팅층에 필라멘트를 밀착고정 한다.

여기에서 상기 필라멘트의 고정은 필라멘트를 필팅층에 레이저용접 또는 플라즈마 용접 또는 저항용접하여 이루어진다. 그리고 상기 필라멘트는 코팅층을 형성하는 과정에서 코팅층에 몰입하여 고정할 수도 있으며, 별도의 금속부재를 코팅층의 하면에 고정하고 이 금속층과 코팅층 사이에 필라멘트가 고정되도록 하여 고정할 수도 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 직열형 음극 구조체의 제조방법에 의해 제조된 음극구조체는 상기 필라멘트에 소정의 전위가 인가됨에 따라 펠렛이 가열되어 열전자를 방출하게 되는데, 펠렛(200)(300)(400)하면에는 코팅층(210)(310)(410)이 형성이 형성되고 이에 필라멘트가 용접 또는 몰입고정되어 있으므로 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째; 펠렛의 하면에 코팅층이 형성되고 이에 필라멘트가 용접 및 몰입고정되므로 종래와 같이 용접에 따른 전자방사물질의 산화를 방지할수 있다.

둘째; 펠렛의 하면에 코팅층이 형성되어 있으므로 펠렛의 하방으로 전자방사물질이 증발되는 것을 막을 수 있어 지속적인 에미션을 확보할 수 있다.

셋째; 음극구조체의 초기 열전자방출 특성 및 열전자 방출에 따른 수명을 연장할 수 있다.

넷째; 펠렛과 필라멘트의 결합에 따른 구조적 강도를 향상시켜 외부의 충격에 강하며 기계적인 안정성을 향상시킬 수 있다.

다섯째; 펠렛의 후방으로 전자방사물질이 방출되지 않으므로 팔리멘트의 취화(embrittlement) 현상을 방지할 수 있다.

여섯째; 펠렛에 팔라멘트가 관통되지 않으므로 이에 따른 작업공수를 줄여생산성의 향상을 도모할 수 있다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명 직열형 음극구조체의 제조방법에 의해 제조된 음극구조체는 펠렛의 견고함은 물론 용접공정의 개선 등으로 인해 품질의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명 음극 구조체는 일반적인 초소형 흑백형 음극선관이 아닌 칼라 음극선관, 특히 대형 화면을 가지는 텔레비전 또는 공업용 음극선관에 널리 사용할 수 있는 이점을 가진다.

제1도는 종래의 직열형 음극 구조체를 도시한 단면도,

제2도는 제1도에 도시된 직열형 음극구조체의 평면도,

제3도는 본 발명에 따른 직열형 음극구조체의 일부절제 사시도,

제4도는 발명에 따른 직열형 음극구조체의 다른 실시예를 도시한 사시도,

제5도는 본 발명에 따른 직열형 음극구조체의 다른 실시예를 도시 한 사시도.

* 도면 주요부분에 대한 부호의 설명

200,300,400‥‥다공성 펠렛 210,310,410‥‥코팅 층

220,320.420‥‥필라멘트

Claims (16)

1. 음극물질이 함유된 다공성 펠렛과, 다공성 펠렛의 하면에 형성된 금속 코팅층과, 상기 금속 코팅층에 용접되는 필라멘트를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 코팅층이 Mo, Ru 금속중 적어도 한 금속이 포함된 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 코팅층이 브레이징 되어 형성된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체.
4. 제1항에 있어서,

   상기 코팅층에 대한 필라멘트의 고정이 코팅층의 하면에 금속박판부재가 용접되고 이 사이에 필라멘트가 개재되어 이루어진 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체.
5. 제4항에 있어서,

   상기 금속박판부재가 Ta 금속이 포함된 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체.
6. 제1항에 있어서,

   상기 펠렛의 전면에 Ir, Os, Ru, Sc 금속중 적어도 한 금속이 코팅된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체.
7. 음극물질이 함유된 다공성 펠렛과, 다공성 펠렛의 하면에 형성된 금속 코팅층과, 상기 금속 코팅층에 몰입고정되는 필라멘트를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체.
8. 제7항에 있어서,

   상기 코팅층이 Mo, Ru 금속중 적어도 한 금속이 포함된 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,

   상기 코팅층이 브레이징 되어 형성된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체.
10. 제7항에 있어서,

    상기 펠렛의 전면에 Ir, Os, Ru, Sc 금속중 적어도 한 금속이 코팅된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구초체.
11. 필라멘트에 의해 전자방사물질이 직접 가열되는 직열형 음극구조체의 제조방법에 있어서,

    다수의 기공이 형성된 다공성 펠렛을 제조하는 다공성 펠렛의 제조단계와,

    이 다공성 펠렛에 전자방사물질을 함침시키는 단계와,

    상기 다공성 펠렛의 하면에 Mo, Ru분말을 유기용매에 혼합하여 도포한 후 열처리하여 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계와,

    상기 펠렛의 하면에 형성된 코팅층에 필라멘트를 고정하는 필라멘트 고정단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 음극구조체의 제조방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 코팅층이 Mo, Ru 금속중 적어도 한 금속이 포함된 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체의 제조방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 코팅층의 형성단계가 Mo, Ru이 브레이징되어 이루어진 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체의 제조방법.
14. 제11항에 있어서,

    상기 필라멘트의 고정단계가 코팅층의 하면에 금속박판 부재가 용접되고 이 사이에 필라멘트가 개재되어 이루어진 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체 제조방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 금속박판부재가 Ta 금속이 포함된 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체의 제조방법.
16. 제11항에 있어서,

    상기 펠렛의 전면에 Ir, Os, Ru, Sc 금속중 적어도 한 금속이 코팅하는 코팅공정을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체의 제조방법.