KR100490170B1

KR100490170B1 - 음극선관용 음극

Info

Publication number: KR100490170B1
Application number: KR10-2003-0046733A
Authority: KR
Inventors: 이경상
Original assignee: 엘지.필립스 디스플레이 주식회사
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2005-05-16
Also published as: US20050007004A1; KR20050006779A

Abstract

본 발명은 음극선관에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 전자방사 특성을 개선시키도록 한 음극선관용 음극에 관한 것이다.

본 발명에 따른 음극선관용 음극은 니켈을 주성분으로 하고 미량의 환원제금속이 함유되도록 한 기체금속 위에 바륨(Ba)을 포함하는 알카리토류 금속산화물로 이루어진 전자방사물질 층이 구비된 음극선관용 음극에 있어서,

고확산 환원제금속 1종과, 저확산 환원제금속 1종으로 이루어진 환원제금속을 포함하는 기체금속과; 적어도 1종의 활성화 금속과, 적어도 1종의 전도성 금속을 포함하는 전자방사물질 층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 4.6A/이상의 고 전류밀도에서도 동작 수명이 오랫동안 유지되는 효과가 있다.

또한, 고가의 함침형 음극을 사용하지 않고도 동일한 효과를 갖게 되어 제조비용을 줄이는 효과가 있다.

Description

음극선관용 음극{Cathode of CRT}

도 1은 일반적인 칼라음극선관의 구조를 보인 개략단면도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같이 일반적인 칼라음극선관은 내측면에 형광막이 형성된 판넬(6)과 내측면에 전도성을 갖는 흑연이 도포된 펀넬(5)은 약 450℃의 로에서 융착 글라스로 서로 봉합되어지며, 펀넬(5)의 네크부에 전자빔을 발생시키는 전자총(1)이 장착되어 있고, 상기 판넬(6)의 내측에는 색 선별 전극인 새도우 마스크(8)가 프레임(7)에 의해 지지되어 있으며, 펀넬(5)의 외주면에는 전자빔을 좌우로 편향시켜주는 편향요크(2)가 삽입되는 구성으로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 칼라음극선관은 전자총(1)에 영상신호를 입력하면 전자총(1)의 음극(10)으로부터 열전자가 방출되며 방출된 전자는 전자총(1)의 각 전극에서 인가된 전압에 의해 판넬(6)쪽으로 가속 및 집속과정을 거치면서 진행하며, 이때 전자는 펀넬(5)의 네크부에 장착된 마그네트의 자계에 의해 전자빔의 진행경로가 조정되며 조정된 전자빔은 편향요크(2)에 의해 판넬(6)의 내면에 주사되는데, 편향된 전자빔은 판넬(6)의 내측면 프레임(7)에 결합된 새도우 마스크(8)의 슬롯을 통과하면서 색 선별이 이루어지고, 선별된 전자빔은 판넬(6) 내면 각각의 형광막에 충돌하여 형광체를 발광시킴으로서 영상신호를 재현한다.

최근의 음극선관은 화면의 대형화, 고정세화, 고휘도화 그리고, 다양한 정보에 따른 멀티미디어화로 높은 전자방출전류밀도의 음극선관용 음극(10)을 필요로 하고 있다.

도 2는 종래의 음극선관용 음극의 구조를 보인 개략 단면도이다. 동 도면에서 보여지는 바와 같이 종래의 음극선관용 음극(10)은 원통형 슬리이브(12)를 형성하고, 상기 원통형 슬리이브(12) 위에 실리콘(Si)과 마그네슘(Mg)의 환원제금속이 미량 포함되고, 니켈(Ni)을 주성분으로 하는 기체금속(11)이 형성되며, 상기 기체금속(11) 위에 바륨(Ba)을 포함하는 알카리토류 금속산화물에 전자방사물질 층(13)이 형성되고, 상기 원통형 슬리이브(12) 내에 삽입 설치되어 상기 전자방사물질 층(13)이 가열 분해되도록 하여 열전자가 방출되도록 하는 히터(14)로 구성된다.

상기의 전자방사물질 층(13)이 가열 분해되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

우선, 약 900 - 1100℃의 고온 활성화 공정에서 기체금속(11)중에 포함된 실리콘(Si)과 마그네슘(Mg)의 환원제금속은 확산에 의하여 전자방사물질 층(13)과 기체금속(11)간의 계면으로 이동하여 일부의 알카리토류 금속산화물과 화학반응을 일으켜 반도체 성질을 갖게 된다.

이로 인해, 전자방사물질 층(13)은 산소 결핍형 반도체가 되고, 정상 동작온도조건 하에서 0.5 - 0.8 A/㎠의 장시간 전자방사특성이 가능하게 된다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래의 음극선관용 음극(10)에서는 기체금속(11) 결정 입계 또는 그 근방에서 전자방사물질 층(13)과 기체금속(11)중의 활성제 금속과의 반응물질인 고저항층 산화물질이 형성된다. 이러한, 고저항층 산화물은 음극전류를 제한하고, 고저항층의 주울열을 발생시켜 전자방사물질의 결정화를 촉진시키게 되는 문제를 갖는다.

또한, 상기 고저항층 산화물은 기체금속(11)중의 활성제 금속이 전자방사물질 층(13)으로의 확산되는 것을 방해함으로써, 바륨(Ba)의 충분한 생성을 제한한다. 이 때문에 음극선관에 있어서 고 전류를 사용 시, 음극전류가 빠르게 열화되어 수명이 더욱 단축되어지는 문제를 갖는다.

이를 화학식으로 나타내면 다음과 같다.

BaCO₃(전자방사물질 탄산염) = BaO(전자방사물질 산화물) + CO₂

BaO(전자방사물질 층 내) + Mg(기체금속 내) = Ba + MaO(반응물질)

2BaO(전자방사물질 층 내) + Si(기체금속 내) = 2Ba + SiO₂(반응물질)

4BaO(전자방사물질 층 내) + Si(기체금속 내) = 2Ba + Ba₂SiO₄(반응물질)

따라서, 상기와 같은 고 전류밀도에서의 전자방사특성을 개선하기 위한 방법으로, 한국특허출원 1996-0035421에서와 같은 음극선관용 음극이 제안된 바 있다.

이는, 니켈을 주성분으로 하는 기체금속(11)과, 그 상부에 형성되어 있으며 바륨(Ba) 산화물을 주성분으로 알칼리토류 금속산화물을 함유하는 전자방사물질 층(13)으로 이루어지고, 상기 기체금속(11)은 텅스텐(W)을 포함하고 있고, 상기 전자방사물질 층(13)은 란탄늄(La) 및 마그네슘(Mg) 산화물을 포함하도록 한 것인데, 이에 대한 고 전류밀도 하에서의 수명시험 결과가 도 3의 그래프 (가)를 통해 보여지고 있다.

그러나, 도 3은 음극전류밀도 4.6A/㎠의 고 전류밀도 하에서 10,000Hr동안 수명시험 한 것으로서, 그래프(가)의 경우 실험 결과에서 보여지는 바와 같이 고 전류밀도 전자방사특성에 있어서 매우 부족하며 많은 개선이 필요함을 보여주고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 주성분이 니켈이고, 고확산 환원제금속 1종과, 저확산 환원제금속 1종으로 이루어진 환원제금속을 포함하는 기체금속과; 적어도 1종의 활성화 금속과, 적어도 1종의 전도성 금속을 포함하는 전자방사물질 층으로 구성되도록 함으로써, 4.6A/이상의 고 전류밀도에서도 동작 수명이 오랫동안 유지되도록 하는 음극선관용 음극을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 음극선관용 음극은 니켈을 주성분으로 하고 미량의 환원제금속이 함유되도록 한 기체금속 위에 바륨(Ba)을 포함하는 알카리토류 금속산화물로 이루어진 전자방사물질 층이 구비된 음극선관용 음극에 있어서,

주성분이 니켈이고, 고확산 환원제금속 1종, 저확산 환원제금속 1종으로 이루어진 환원제금속을 포함하는 기체금속과; 적어도 바륨(Ba)을 포함하는 알칼리토류 금속 산화물을 주성분으로 하고, 적어도 1종의 활성화 금속과, 적어도 1종의 전도성 금속을 포함하는 전자방사물질 층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 활성화 금속은 란탄늄(La), 이리듐(Y), 토륨(Th)중 적어도 1종인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전도성 금속은 니켈(Ni), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 레늄(Re)중 적어도 1종인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 알카리토류 금속산화물은 바륨(Ba) 외에 알카리토류 금속을 적어도 하나 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 알카리토류 금속은 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca)중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 고확산 환원제금속은 동작온도가 1050˚K인 니켈의 기체금속 내에서 확산계수가 5.0[ /s] 이상인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 고확산 환원제금속은 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 망간(Mn)중 하나인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 고확산 환원제금속은 기체금속 내에 0.01 내지 1.0 중량% 포함되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 저확산 환원제금속은 동작온도가 1050˚K인 니켈의 기체금속 내에서 확산계수가 5.0[ /s]미만인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 저확산 환원제금속은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W)중 하나인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 저확산 환원제금속은 기체금속 내에 0.1 내지 10중량% 포함되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 활성화 금속은 전자방사물질 층에 금속화합물 상태로 제조되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 활성화 금속은 아세테이드(acetate), 아세토네이트(acetonate), 옥살레이트(oxalate), 카본네이트(carbonate)의 화학기가 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 활성화 금속은 전자방사물질 층 내에 0.0003 중량 % 내지 15중량% 포함되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전도성 금속은 전자방사물질의 전도성을 향상시키기 위해 직경과 길이가 다른 바늘(needle)형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전도성 금속은 직경이 5미크론(㎛)이하이고, 길이가 50미크론(㎛)이하인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전도성 금속은 전자방사물질 층 내에 0.3중량% 내지 30중량% 포함되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 기체금속은 고확산 환원제금속으로서 마그네슘(Mg)을 저확산 환원제금속으로서 텅스텐(W)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전자방사물질 층은 활성화 금속으로서 란탄늄(La)과 전도성 금속으로서 니켈(Ni)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다. 도면에 대한 설명에 앞서, 이하, 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하기로 하겠다.

본 발명의 음극선관용 음극(10)은 도 2에서 보여지는 바와 같이, 니켈을 주성분으로 하는 기체금속(11)과, 그 상부에 형성되어 있으며 바륨 산화물을 주성분으로 알칼리토류 금속산화물을 함유하는 전자방사물질층(13)으로 구성된다.

그리고, 상기 기체금속(11)은 니켈을 주성분으로 하고, 텅스텐(W)과 마그네슘(Mg)이 더 포함되고, 상기 전자방사물질 층(13)은 란탄늄(La)과 니켈(Ni) 금속이 더 포함 된다.

도 3은 본 발명의 음극과 종래의 음극에 대한 고 전류밀도 수명시험 비교그래프이다.

상기 도 3은 종래 음극선관용 음극과 본 발명 음극선관용 음극의 고 전류밀도 하에서의 수명시험 효과를 비교 분석한 그래프로서, 4.6 A/㎠의 음극 전류밀도 하에서의 10,000Hr동안의 음극전류 열화율을 시험하였다.

도 3에서 그래프 (가)는 종래의 음극을 나타내고, 그래프 (나)는 본 발명의 음극을 나타낸다.

먼저, 종래의 음극(가)에 대해 설명하면, Mg-Si-W-Ni를 포함하는 기체금속과, La/Mg 화합물이 첨가된 전자방사물질 층으로 이루어지고, 10,000Hr에서 시험한 결과 음극전류 열화율이 16.5%로 나타나, 개선이 필요한 것을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 음극(나)에 대해 설명하면, W-Mg-Ni를 포함하는 기체 금속과 La/Ni 금속이 첨가된 전자방사물질 층으로 이루어지고, 10,000Hr에서 시험한 결과 음극전류 열화율이 5.3%로 나타나, 종래 음극(가)에 비해 음극전류 열화율이 3.1배 감소되었음을 볼 수 있다.

도 4는 본 발명과 종래 기술의 환원제금속 첨가에 따른 고 전류밀도 수명시험 비교그래프 이다.

상기 도 4에서 그래프(나)는 니켈(Ni)이 주성분이고, 고 확산 환원제금속 1종과 저 확산 환원제금속 1종을 포함한 본 발명의 음극선관용 음극의 고 전류밀도 수명시험의 결과를 나타낸다.

그리고, 그래프(다)는 니켈(Ni)이 주성분이고, 서로 다른 2종의 고 확산 환원제금속만 포함된 기체금속을 사용한 종래의 음극선관용 음극의 고 전류밀도 수명시험의 결과를 나타낸다.

또한, 그래프(라)는 니켈(Ni)이 주성분이고, 서로 다른 2종의 고 확산 환원제금속과 1종의 저 확산 환원제금속을 포함한 기체 금속을 사용한 종래의 음극선관용 음극의 고 전류밀도 수명시험의 결과를 나타낸다.

상기 수명시험 조건에 있어, 4.6 A/㎠의 음극전류밀도 하에서의 10,000Hr동안 음극전류 열화율을 시험했다. 그리고, 시험에 이용되는 모든 시료의 전자방사물질 층에는 La/Ni이 첨가되도록 했다.

먼저, 본 발명의 음극을 나나낸 그래프 (나)에 대해 설명하면, W-Mg-Ni를 포함하는 기체 금속과, La/Ni 금속이 첨가된 전자방사물질 층으로 이루어지는 음극으로서, 10,000Hr에서 시험한 결과 음극전류 열화율이 5.3%로 매우 적음을 알 수 있다.

그리고, 그래프 (다)에 대해 설명하면, Mg-Si-Ni를 포함하는 기체 금속과, La/Ni 금속이 첨가된 전자방사물질 층으로 이루어지는 음극으로서, 10,000Hr에서 시험한 결과 음극전류 열화율이 17.6%로 본 발명의 음극(나)에 비해 좋지 않음을 알 수 있다.

또한, 그래프 (라)에 대해설명하면, W-Mg-Al-Ni를 포함하는 기체 금속과, La/Ni 금속이 첨가된 전자방사물질 층으로 이루어지는 음극으로서, 10,000Hr에서 시험한 결과 음극전류 열화율이 13.6 %로 본 발명의 음극(나)에 비해 좋지 않음을 알 수 있다.

이에 대한 동작설명에 앞서, 산화물 음극의 동작온도인 1050˚K에서 니켈을 주성분으로 하는 기체금속(11)내의 각종 환원제금속의 확산계수는 다음의 <표 1>과 같다.

< 표 1 >

환원제금속	Zr	Mg	Si	Ti	Al	Mn	Mo	W
D(1050K)[10^-14cm²/s]	300	71.5	21.6	14.0	8.74	7.9	1.34	0.112

앞에서 설명한 바와 같이, 약 900 - 1100℃의 고온 활성화 공정에서 기체금속(11)중에 포함된 환원제금속은 확산에 의하여 전자방사물질 층(13)과, 기체금속(11)간의 계면으로 이동하여 일부의 알카리토류 금속산화물과 화학반응을 하며 반도체 성질을 갖게 된다.

이로 인해, 전자방사물질 층(13)으로부터 정상동작 온도조건 하에서 장시간 전자방사특성을 갖게 된다. 이때, 상기 기체 금속(11)중의 환원제금속은 확산속도에 의해 알카리토류 금속산화물과 차등 화학 반응하게 되고, 전자방사물질로부터의 전자방사, 즉 음극전류에 기여하게 된다.

보다 자세히 설명하면, 마그네슘(Mg)등과 같은 확산 속도가 빠른 환원제금속의 경우 수명 초기에 작용하고, 텅스텐(W)등과 같은 확산속도가 늦는 환원제금속은 장시간의 수명에 작용하게 된다.

종래의 저 전류밀도의 음극선관용 음극(10)에서는 기체금속(11)중의 환원제금속의 알카리토류 금속산화물과의 반응이 상대적으로 적기 때문에 확산 속도가 늦는 환원제금속이 필요하지 않고, 확산속도가 빠른 고 확산 환원제금속으로써 충분하였지만, 고 전류밀도의 음극선관에서는 장시간 수명 중 환원제 역할을 할 수 있는 저 확산 환원제금속이 절대적으로 필요하게 되었다.

여기서, 니켈을 주성분으로 하는 기체금속에서 산화물 음극의 동작온도인 1050˚K를 기준으로 확산계수 5.0[ /s]이상이면 고 확산 환원제금속, 5.0[ /s]미만이면 저 확산 환원제금속으로 정의하기로 한다.

이에 대한 예로써, 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 망간(Mn)등은 고 확산 환원제금속으로 사용되고, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W)등은 저 확산 환원제금속으로 사용된다.

그래프(다)는 니켈(Ni)이 주성분이고, 서로 다른 2종의 고 확산 환원제금속만 포함된 기체금속을 사용한 종래의 음극선관용 음극의 고전류밀도 수명시험의 결과로써, 장시간 지속적으로 음극전류가 열화되고 있음을 보여 주고 있다.

이는, 고 전류밀도 하에서는 환원제금속에 의한 알카리토류 금속산화물 환원 역할이 단시간 내에 발생하고, 저 확산 환원제금속이 포함되어 있지 않아 장시간 전자방사물질인 알카리토류금속 산화물을 환원시킬 수 없기 때문이다.

그래프(라)는 니켈(Ni)이 주성분이고, 서로 다른 2종의 고 확산 환원제금속과 1종의 저확산 환원제금속을 포함한 기체 금속을 사용한 종래의 음극선관용 음극의 고 전류밀도 수명시험의 결과로써, 제 2도의 그래프(가)와 유사하다.

상기 종래의 음극선관용 음극(10)은 서로 다른 고 확산 환원제금속을 2종 포함한 것에 특징이 있는 것으로서, 수명 초기단계에서 2단계에 걸쳐 알카리토류 금속산화물과 화학반응이 강하게 작용하므로 바륨 증발이 많아 초기 수명 중 음극전류가 급격히 저하된다.

그래프 (나)에서 보여지는 바와 같은 본 발명의 음극선관용 음극은 니켈(Ni)이 주성분이고, 고 확산 환원제금속 1종과 저 확산 환원제금속 1종을 포함하는 기체 금속을 사용한다. 이때, 고 확산 환원제금속으로 마그네슘(Mg)을 사용하고, 저 확산 환원제금속으로 텅스텐(W)을 함유한 니켈(Ni) 기체 금속을 사용한다.

본 발명의 음극선관용 음극(10)에서 고 확산 환원제금속의 함량은 0.01내지 1.0 중량%로 하는 것이 바람직하고, 저 확산 환원제금속의 함량은 0. 1내지 10중량%로 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 저 확산 환원제금속의 함량이 적으면, 제조되는 음극의 수명 향상 효과가 미미하게 되고, 고 확산 환원제금속의 함량이 많으면, 바륨(Ba)의 증발이 많아 수명 중 음극전류가 급격히 저하되기 때문이다.

도 5는 본 발명의 전자방사물질 층에 첨가되는 첨가물질에 따른 고 전류밀도 수명시험 비교그래프 이다.

상기 도 5의 실험을 통해 전자방사물질중의 첨가 물질에 대한 고전류 밀도 하에서의 수명시험 효과 비교분석 해보고자 한다. 이때, 상기 수명시험 조건으로는 4.6A/㎠의 음극전류밀도 하에서의 10,000 Hr동안 음극전류 열화율을 시험하고, 시험을 위한 시료로 사용되는 모든 기체 금속에는 W-Mg-Ni이 포함되도록 했다.

먼저, 그래프 (나)는 W-Mg-Ni이 포함된 기체 금속과, La/Ni금속이 첨가된 전자방사물질 층으로 이루어지는 본 발명의 음극선관용 음극을 실험한 결과로서, 10,000Hr에서 음극전류 열화율이 5.3%로 매우 적음을 알 수 있다.

그리고, 그래프 (나1)은 W-Mg-Ni이 포함된 기체 금속과, La금속이 첨가된 전자방사물질 층으로 이루어지는 본 발명의 음극선관용 음극을 실험한 결과로서, 10,000Hr에서 음극전류 열화율이 12.4%로 나타나는 것을 알 수 있다.

또한, 그래프 (마)는 W-Mg-Ni이 포함된 기체 금속과, Y/Ni금속이 첨가된 전자방사물질 층으로 이루어지는 본 발명의 음극선관용 음극을 실험한 결과로서, 10,000Hr에서 음극전류 열화율이 8.9%로 나타나는 것을 알 수 있다.

그리고, 그래프 (마1)는 W-Mg-Ni이 포함된 기체 금속과, Y금속이 첨가된 전자방사물질 층으로 이루어지는 본 발명의 음극선관용 음극을 실험한 결과로서, 10,000Hr에서 음극전류 열화율이 18.2%로 나타나는 것을 알 수 있다.

또한, 그래프 (바)는 W-Mg-Ni이 포함된 기체 금속과, Th/Ni금속이 첨가된 전자방사물질 층으로 이루어지는 본 발명의 음극선관용 음극을 실험한 결과로서, 10,000Hr에서 음극전류 열화율이 15.1%로 나타나는 것을 알 수 있다.

그리고, 그래프 (바1)는 W-Mg-Ni이 포함된 기체 금속과, Th금속이 첨가된 전자방사물질 층으로 이루어지는 본 발명의 음극선관용 음극을 실험한 결과로서, 10,000Hr에서 음극전류 열화율이 32.4%로서 매우 안 좋게 나타나는 것을 알 수 있다.

또한, 그래프 (사)는 W-Mg-Ni이 포함된 기체 금속과, Sc/Ni금속이 첨가된 전자방사물질 층으로 이루어지는 본 발명의 음극선관용 음극을 실험한 결과로서, 10,000Hr에서 음극전류 열화율이 47.1%.로 매우 안 좋게 나타나는 것을 알 수 있다.

그리고, 그래프 (사1)는 W-Mg-Ni이 포함된 기체 금속과, Sc금속이 첨가된 전자방사물질 층으로 이루어지는 본 발명의 음극선관용 음극을 실험한 결과로서, 10,000Hr에서 음극전류 열화율이 54.2%.로 매우 안 좋게 나타나는 것을 알 수 있다.

상기와 같은 고 전류밀도 하에서의 동작 수명 특성결과를 통해, 전자방사물질 내에 전도성 금속인 니켈(Ni)금속을 첨가시키면, 수명 중 음극전류 열화가 매우 감소됨을 알 수 있다.

이는, 니켈(Ni)이 알카리토류 금속산화물인 전자방사물질의 전도성을 향상시켜 수명동작중 고 전류밀도로 인해 발생하는 전자방사물질의 용융열화현상을 방지해 주기 때문이다.

상기의 전자방사물질의 전도성을 향상시키기 위한 전도성 금속으로는 니켈(Ni)이외에 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 레늄(Re)중 적어도 하나를 포함시킴으로써, 뛰어난 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 전도성 금속의 형상을 직경과 길이가 다른 바늘(needle)형상으로 형성하게 되면 그 효과를 더욱 높일 수 있게 되는데, 이는, 전도성 금속이 바늘형상을 갖게 됨으로써, 전자방사물질 층(13)내에서 중첩 확률을 높이기 위한 것이다.

이때, 상기 전도성 금속의 직경은 5미크론(㎛)이하, 길이는 50미크론(㎛)보다 작게 형성한다.

만약, 직경이 5미크론(㎛)을 넘으면, 전자방사물질 층(13)내의 전도성 금속의 중량이 많아지고, 전도성 금속의 중량이 많아지면 이로 인해, 전자방사물질 층(13)의 활성화 시간이 길어지는 등의 단점이 발생하게 된다.

또한, 길이가 50미크론(㎛)을 넘게되면, 알카리토류 금속산화물 현탁액을 스프레이 건(Gun)에 의해 기체금속(11)상면에 도포 시, 스프레이 건의 노즐을 통과하지 못하거나 전자방사물질 층(13) 외부로 돌출하는 경우가 발생하는 단점이 발생하게 된다.

상기의 전자방사물질의 전도성을 향상시키기 위한 전도성 금속은 전자방사물질 층(13)내에 0.3중량%이상, 30중량%이하가 포함되도록 한다.

만약, 전도성 금속의 함량이 0.3중량%보다 적으면, 전도성 금속의 중첩의 확률이 떨어져 효과가 적고, 30중량%보다 많으면, 이로 인해, 전자방사물질 층(13)의 활성화 시간이 길어지는 등의 단점이 발생하게 된다.

그리고, 상기 전도성 금속인 니켈(Ni)금속과 함께 전자방사물질 내에 알카리토류 금속산화물을 활성화시키는 활성화 금속으로써, 란탄늄(La), 이리듐(Y), 토륨(Y)중 적어도 1종을 포함시켰을 때, 가장 효과가 크게 나타난다.

이는, 활성화 금속이 전자방사물질중의 알카리토류 금속산화물과 기체 금속중의 환원제금속과의 화학반응을 촉진시키고, 화학반응으로부터 발생된 고 저항 중간물질을 분해하기 때문이다.

또한, 상기 활성화 금속은 전자방사물질 중에 균일하게 분산되게 하기 위하여 금속화합물 상태를 유지하는 것이 좋고, 특히, 상기 활성화 금속화합물에는 아세테이드(acetate), 아세토네이트(acetonate), 옥살레이트(oxalate), 카본네이트(carbonate) 중 적어도 하나의 화학기 포함함으로써, 효과를 크게 높일 수 있다.

그리고, 상기 전자방사물질 층(13)내의 활성화 금속은 전자방사물질을 기준으로 0.0003중량%내지 15중량%가 포함되도록 하여 효과를 향상시키는데, 만약, 활성화 금속이 전자방사물질 내에 0.0003중량% 미만으로 너무 적게 포함되면 효과가 거의 없고, 15중량%이상으로 너무 많이 포함되면 전자방사물질의 활성화 시간이 길어지는 등의 문제가 있기 때문이다.

상기와 같은 실험을 통해 본 발명은 전자방사물질 중에 란타늄(La), 이리듐(Y), 토륨(Th)중 적어도 하나의 활성화 금속과 니켈(Ni), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 레늄( Re)중 적어도 하나의 전도성 금속을 포함했을 때가 가장 바람직한 것을 알 수 있었다. 특히, 란탄늄(La) 활성화 금속과 과 니켈(Ni) 전도성 금속이 전자방사물질에 포함될 때, 가장 효과가 크게 나타나는 것을 알 수 있었다.

본 발명은 전자방출을 위한 음극선관용 음극에 있어, 주성분이 니켈이고, 고확산 환원제금속 1종과, 저확산 환원제금속 1종으로 이루어진 환원제금속을 포함하는 기체금속과; 적어도 1종의 활성화 금속과, 적어도 1종의 전도성 금속을 포함하는 전자방사물질 층으로 구성되도록 함으로써, 4.6A/이상의 고 전류밀도에서도 동작 수명이 오랫동안 유지되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 칼라음극선관의 구조를 보인 개략단면도.

도 2는 종래의 음극선관용 음극의 구조를 보인 개략 단면도.

도 3은 본 발명의 음극과 종래의 음극에 대한 고전류밀도 수명시험 비교그래프.

도 4는 본 발명과 종래 기술의 환원제금속 첨가에 따른 고 전류밀도 수명시험 비교그래프.

도 5는 본 발명의 전자방사물질 층에 첨가되는 첨가물질에 따른 고전류밀도 수명시험 비교그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 전자총 2: 편향요크

3: 인너쉴드 5: 펀넬

6: 판넬 7: 프레임

8: 새도우 마스크 10: 음극

11: 기체 금속 12: 슬리브

13: 전자방출물질 층 14: 히터

Claims

니켈을 주성분으로 하고 미량의 환원제금속이 함유되도록 한 기체금속 위에 바륨(Ba)을 포함하는 알카리토류 금속산화물로 이루어진 전자방사물질 층이 구비된 음극선관용 음극에 있어서,

고확산 환원제금속 1종과, 저확산 환원제금속 1종으로 이루어진 환원제금속을 포함하는 기체금속과;

적어도 1종의 활성화 금속을 포함하는 전자방사물질 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 1항에 있어서,

상기 활성화 금속은 란탄늄(La), 이리듐(Y), 토륨(Th)중 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 1항에 있어서,

상기 전도성 금속은 니켈(Ni), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 레늄(Re)중 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 1항에 있어서,

상기 알카리토류 금속은 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca)중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 1항에 있어서,

상기 고확산 환원제금속은 동작온도가 1050˚K인 니켈의 기체금속 내에서 확산계수가 5.0[ /s]이상인 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 1항에 있어서,

상기 고확산 환원제금속은 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 망간(Mn)중 하나인 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 6항에 있어서,

상기 고확산 환원제금속은 기체금속 내에 0.01 내지 1.0 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 1항에 있어서,

상기 저확산 환원제금속은 동작온도가 1050˚K인 니켈의 기체금속 내에서 확산계수가 5.0[ /s]미만인 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 8항에 있어서,

상기 저확산 환원제금속은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W)중 하나인 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 1항에 있어서,

상기 저확산 환원제금속은 기체금속 내에 0.1 내지 10중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 2항에 있어서,

상기 활성화 금속은 전자방사물질 층에 금속화합물 상태로 포함되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 11항에 있어서,

상기 활성화 금속은 아세테이드(acetate), 아세토네이트(acetonate), 옥살레이트(oxalate), 카본네이트(carbonate)의 화학기가 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 11항에 있어서,

상기 활성화 금속은 전자방사물질 층 내에 0.0003 중량 % 내지 15중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 3항에 있어서,

상기 전도성 금속은 전자방사물질의 전도성을 향상시키기 위해 직경과 길이가 다른 바늘(needle)형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 14항에 있어서,

상기 전도성 금속은 직경이 5미크론(㎛)이하이고, 길이가 50미크론(㎛)이하인 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 3항에 있어서,

상기 전도성 금속은 전자방사물질 층 내에 0.3중량% 내지 30중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 1항에 있어서,

상기 기체금속은 고확산 환원제금속으로서 마그네슘(Mg)을 저확산 환원제금속으로서 텅스텐(W)을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
제 1항에 있어서,

상기 전자방사물질 층은 활성화 금속으로서 란탄늄(La)과 전도성 금속으로서 니켈(Ni)을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
니켈을 주성분으로 하고 미량의 환원제금속이 함유되도록 한 기체금속 위에 바륨(Ba)을 포함하는 알카리토류 금속산화물로 이루어진 전자방사물질 층이 구비된 음극선관용 음극에 있어서,

고확산 환원제금속 1종과, 저확산 환원제금속 1종으로 이루어진 환원제금속을 포함하는 기체금속과;

적어도 1종의 활성화 금속과, 적어도 1종의 전도성 금속을 포함하는 전자방사물질 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.