KR100575330B1 - 직열형 산화물 음극과 이를 이용한 형광표시관 - Google Patents

직열형 산화물 음극과 이를 이용한 형광표시관 Download PDF

Info

Publication number
KR100575330B1
KR100575330B1 KR1020020062360A KR20020062360A KR100575330B1 KR 100575330 B1 KR100575330 B1 KR 100575330B1 KR 1020020062360 A KR1020020062360 A KR 1020020062360A KR 20020062360 A KR20020062360 A KR 20020062360A KR 100575330 B1 KR100575330 B1 KR 100575330B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electron
cathode
particles
oxide
display tube
Prior art date
Application number
KR1020020062360A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030031431A (ko
Inventor
가토마사히로
야마다도모히로
Original Assignee
후다바 덴시 고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 후다바 덴시 고교 가부시키가이샤 filed Critical 후다바 덴시 고교 가부시키가이샤
Publication of KR20030031431A publication Critical patent/KR20030031431A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100575330B1 publication Critical patent/KR100575330B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H01J31/15—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen with ray or beam selectively directed to luminescent anode segments
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
    • H01J29/04—Cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/13—Solid thermionic cathodes
    • H01J1/15—Cathodes heated directly by an electric current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/04—Manufacture of electrodes or electrode systems of thermionic cathodes
    • H01J9/042—Manufacture, activation of the emissive part

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Solid Thermionic Cathode (AREA)

Abstract

본 발명은 직열형 산화물 음극과 이를 이용한 형광표시관에 관한 것으로서, 평균 입경 0.1㎛∼2.0㎛의 알칼리토류 산화물을 0.5㎛∼4.0㎛로 얇게 금속 심선(芯線) 표면에 피착한 필라멘트 모양 캐소드로 하는 것으로, 필라멘트 모양 캐소드의 소비전력을 저감하고, 또 상기 필라멘트 모양 캐소드를 형광표시관에 실장(室裝)하여 상기 형광표시관의 소비전력을 저감하는 것을 특징으로 한다.

Description

직열형 산화물 음극과 이를 이용한 형광표시관{DIRECTLY-HEATED OXIDE CATHODE AND FLUORESCENT DISPLAY TUBE USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 필라멘트 모양 캐소드를 실장한 형광표시관의 확대 측단면도,
도 2는 본 발명의 필라멘트 모양 캐소드를 제조하기 위한 전착장치 개략도,
도 3은 종래의 3.0㎛입자 탄산염의 입도 분포를 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명에 사용한 2.0㎛입자 탄산염의 입도 분포를 나타내는 그래프,
도 5는 본 발명에 사용한 0.5㎛입자 탄산염의 입도 분포를 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명의 필라멘트 모양 캐소드를 사용한 형광표시관의 필라멘트 소비전력을 나타내는 그래프,
도 7은 본 발명의 필라멘트 모양 캐소드를 사용한 형광표시관의 필라멘트 포화 전류를 나타내는 그래프,
도 8은 본 발명의 필라멘트 모양 캐소드를 사용한 형광표시관의 포화 전류 잔존율을 나타내는 그래프,
도 9는 본 발명의 필라멘트 모양 캐소드를 사용한 형광표시관의 포화 전류 잔존율을 나타내는 그래프,
도 10은 본 발명의 0.5㎛입자를 2.5㎛ 도포한 필라멘트 모양 캐소드의 1000 배 확대 도면 대용 사진,
도 11은 본 발명의 0.5㎛입자를 2.5㎛ 도포한 필라멘트 모양 캐소드의 3000배 확대 도면 대용 사진,
도 12는 본 발명의 0.5㎛입자를 4㎛ 도포한 필라멘트 모양 캐소드의 1000배 확대 도면 대용 사진,
도 13은 본 발명의 0.5㎛입자를 4㎛ 도포한 필라멘트 모양 캐소드의 3000배 확대 도면 대용 사진,
도 14는 2.0㎛입자를 4㎛ 도포한 필라멘트 모양 캐소드의 1000배 확대 도면 대용 사진,
도 15는 2.0㎛입자를 6.5㎛ 도포한 필라멘트 모양 캐소드의 3000배 확대 도면 대용 사진,
도 16은 3.0㎛입자를 6.5㎛ 도포한 필라멘트 모양 캐소드의 1000배 확대 도면 대용 사진,
도 17은 3.0㎛입자를 6.5㎛ 도포한 필라멘트 모양 캐소드의 3000배 확대 도면 대용 사진,
도 18은 본 발명의 0.5㎛ 탄산염을 금속 심선 표면에 단층으로 도포한 단면 개략도,
도 19는 본 발명의 2.0㎛ 탄산염을 금속 심선 표면에 복수층으로 도포한 단면 개략도,
도 20은 3.0㎛ 탄산염을 금속 심선 표면에 단층으로 도포한 단면 개략도,
도 21은 3.0㎛ 탄산염을 금속 심선 표면에 복수층으로 도포한 단면 개략도,
도 22는 종래의 필라멘트 모양 캐소드를 실장한 형광표시관의 측단면도 및
도 23은 종래의 필라멘트 모양 캐소드를 실장한 형광표시관의 확대측단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 형광표시관 2 : 절연성 기판
4 : 그리드전극 5 : 필라멘트 모양 캐소드
6 : 리드 핀 8 : 전착(電着)장치의 히터
9 : 전착 장치의 필라멘트용 스풀
20 : 배선층 21 : 절연층
22 : 스루홀 23 : 스루홀중의 도전재
24 : 애노드 전극 25 : 형광체층
30 : 프론트유리 31 : 프레임형상의 스페이서유리
51 : 금속 심선 52 : 삼원(三元)탄산염
70 : 전착장치의 전착조 71 : 전착장치의 전착판
본 발명은 형광표시관 및 형광표시관의 원리를 응용한 대화면 표시용 광선 유닛, 프린터용 광원, 백라이트 등의 자(自)발광 디바이스 등에 사용되는 직열형(直熱型) 산화물 음극, 특히 이미션(emission) 특성이 우수하고, 소비전력이 낮은 직열형 산화물 음극 및 상기 직열형 산화물 음극을 이용한 형광표시관에 관한 것이다.
도 22는 형광표시관(1)의 전체 사시도, 도 23은 도 22에 도시한 형광표시관의 단면도이다. 형광표시관(1)은 절연성 유리 기판(2)과 프론트 유리(3)와 프레임형상의 스페이서 유리(31)로 구성되는 진공용기중에, 절연성 기판 상면의 배선층(20)의 상면에 적층된 절연층(21)에 설치된 스루홀(22)중에 도전재(23)를 설치하고, 상기 도전재를 통해 상기 절연층 상면에 적층된 애노드 전극(24)과, 그리드전극(4) 및 직열형 산화물 음극으로서의 필라멘트 모양 캐소드(5)가 설치된 3극관 구조이다. 또, 열전자를 방출하는 필라멘트 모양 캐소드(5)가 필라멘트 앵커(anchor)에 의해 설치 지지되어, 애노드전극, 그리드전극, 필라멘트 모양 캐소드에 리드핀(6)을 통해 외부로부터 전기 신호가 주어진다.
필라멘트 모양 캐소드(5)는 직경 5∼41㎛로 매우 가늘은 텅스텐, 레늄텅스텐 등의 금속 심선(51)의 표면에 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca) 등의 알칼리토류 금속의 혼합 탄산염의 분말(52)을 수μ의 두께로 피착시켜 형광표시관의 용기내에 설치한 후, 용기내를 진공으로 배기하면서 필라멘트를 통전 가열하여 산화물로 변화시킨 전자 방출원을 형성하는 직열형 산화물 음극이다.
이와 같은 형광표시관(1)에 있어서, 필라멘트 모양 캐소드(5)로부터 방출된 전자는 그리드전극(4)으로 가속되어 애노드전극(24)상에 형성된 형광체층(25)에 충돌한다. 이 때 가속전자가 형광체를 여기시켜 형광체가 발광하게 된다.
형광체를 효율적으로 발광시키기 위해 필라멘트 모양 캐소드(5)에는 이미션 능력의 향상 및 소비전력의 저감 등이 요구된다.
여기서, 일반적으로 산화물 음극을 가열한 경우, 단위 시간에 산화물 음극 표면으로부터 방출되는 열전자류(포화전류)는 이하에 나타내는 리처드슨·더시만식으로 나타내어진다.
Figure 112002033598802-pat00001
상기 수학식 1에서,
Is: 포화전류(그 물체로부터 그 온도로 취출할 수 있는 최대 전류(A),
S: 음극의 열전자 방출면적(㎠)
A : 열전자의 방출 정수(A/cm2k2)
T : 음극의 온도(K)
e : 전자(電子)의 전하
ф: 일 함수(eV)
k : 볼츠만정수
상기 수학식 1로부터 명확해진 바와 같이, 포화전류 밀도(Is)를 크게 하기 위해서는 ① 음극온도가 높은 것, ② 열전자 방출 면적이 큰 것, ③ 일 함수가 작은 것의 3가지 조건이 필요하다.
여기서, 일 함수(ф)는 전자방출물질의 재료 및 제조방법에 의해 결정되는 고유의 값으로 (Ba, Sr, Ca)O의 삼원산화물의 경우 약 0.9eV로 각 형광표시관에 대해 일정하다고 가정한 경우, 삼원산화물을 이용하는 산화물 음극의 경우, 음극의 열전자방출면적(S)을 증가시키고, 또 음극의 온도(T)를 올리는 것에 의해 이미션 능력을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
한편, ① 열전자방출면적(S)은 산화물의 피착량, 즉 피착 두께를 두껍게 하는 것에 의해 증가시킬 수 있지만, ② 산화물의 피복량을 증대시킴으로써 동시에 산화물 음극 표면으로부터의 복사열이 증대하므로 상기한 이미션 능력에 영향을 주는 온도가 저하할 우려가 있다.
이상의 것을 고려하여 전자방출면적은 삼원산화물이 피착된 필라멘트 모양 캐소드의 삼원산화물 표면의 면적인 것으로서, 바륨, 스트론튬, 칼슘으로 이루어진 삼원산화물의 두께를 6.5∼7.5㎛의 범위가 일정한 소비전력에서 이미션 능력이 우수한 밸런스가 좋은 상태가 되는 것이 개시되어 있다.(예를 들면 일본 특개평9-148066호)
한편, 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca) 등의 알칼리토류 금속의 질산염의 수용액에 탄산암모늄 수용액을 고속 회전으로 교반 반응시키면서 알칼리토류 금속의 탄산염의 미립자를 만드는 공정과, 상기 알칼리 금속의 탄산염과 결합제와 유기용제를 혼합 분산시켜 전착액을 형성하고, 이 전착액을 사용하여 상기 탄산염을 표면에 전착한 텅스텐(W) 심선으로 이루어진 필라멘트 모양 캐소드를 용기내에 설치하여 용기내를 진공 배기하면서 알칼리토류 금속으로 이루어진 삼원탄산염을 가열 분해시키는 것에 의해 입경(입자 직경)을 작게 한 순수하고 이미션 특성이 좋은 산화물 음극의 제조방법이 개시되어 있다.(예를 들면 일본 특개소60-63484호)
본원 발명의 과제는 최근의 에너지 절약화에 대한 요구로 형광표시관에 대한 저소비전력화의 요구에 대응하기 위해 형광표시관의 소비전력의 50∼70%를 차지하는 필라멘트 모양 캐소드의 소비전력을 저감하는 것 및 상기 필라멘트 모양 캐소드를 사용한 형광표시관의 소비전력을 저감하는데 있다.
따라서, 본원 발명자들은 형광표시관의 저소비전력화의 대책을 예의 검토한 결과, 미세한 삼원탄산염 입자를 금속 심선 표면에 균일하게 부착시킴으로써 얻어지는 필라멘트 모양 캐소드가 소비전력을 저감시킬 수 있는 것을 발견했다.
또, 형광표시관의 소비전력의 50∼70%를 차지하는 필라멘트캐소드의 소비전력을 저감하기 위해 본원 발명의 필라멘트 모양 캐소드를 사용함으로써 형광표시관의 소비전력을 저감시킬 수 있는 것을 발견했다.
청구항 1의 발명은 금속 심선의 표면에 전자방출물질이 적어도 바륨, 스트론튬 및 칼슘으로 이루어진 삼원산화물이고, 상기 바륨, 스트론튬 및 칼슘의 중량비는 Ca:Sr:Ba=(5∼25):(25∼60):(30∼60)이며, 전자방출물질층이 평균 두께 0.5∼4.0㎛로 피착된 직열형 산화물 음극인 것을 특징으로 한다.
청구항 2의 발명은 금속 심선의 표면에 전자방출물질이 적어도 바륨, 스트론튬 및 칼슘으로 이루어진 삼원산화물이고, 상기 바륨, 스트론튬 및 칼슘의 중량비는 Ca:Sr:Ba=(5∼25):(25∼60):(30∼60)이며, 평균 입경 0.1∼2.0㎛의 입자로 이루어진 전자방출물질의 고용체가 피착된 직열형 산화물 음극으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
청구항 3의 발명은 금속심선의 표면에 전자방출물질층이 피착된 직열형 산화물 음극에 있어서, 상기 전자방출물질이 적어도 바륨, 스트론튬 및 칼슘으로 이루어진 삼원산화물이고, 상기 바륨, 스트론튬 및 칼슘의 중량비는 Ca:Sr:Ba=(5∼25):(25∼60):(30∼60)이며, 상기 전자방출물질이 적어도 평균 입경 0.1∼2.0㎛의 입자로 이루어진 고용체로 구성되고, 상기 전자방출물질층의 두께의 평균이 0.5∼4.0㎛인 것을 특징으로 한다.
청구항 4의 발명은 금속심선의 표면에 전자방출물질이 피착된 직열형 산화물 음극에 있어서, 평균 입경이 0.1∼2.0㎛인 탄산염 입자를 사용하여 상기 전자 방출물질인 산화물 결정입자가 형성되는 것을 특징으로 한다.
청구항 5의 발명은 상기 금속심선이 텅스텐 심선 또는 레늄 텅스텐 심선인 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
청구항 8의 발명은 본원 발명의 직열형 산화물 음극을 열전자원으로서 이용하는 형광표시관인 것을 특징으로 한다.
(발명의 실시형태)
필라멘트는 직경 5∼41㎛의 텅스텐 심선상에 알칼리토류 금속의 탄산염(Ba, Sr, Ca)CO3을 아크릴계 유기 바인더와 함께 전착 도포한다.
상기 탄산염(Ba, Sr, Ca)CO3은 잘 정제된 Ba(NO3)2, Sr(NO3) 2 및 Ca(NO3)2의 혼합 용액에 Na2CO3 또는 (NH4)2CO3의 용액을 더하면,
예를 들면,
Figure 112002033598802-pat00002
의 반응에 의해 (Ba, Sr, Ca)CO3의 백색 침전을 생기게 한다.
이 침전을 온탕에서 충분히 세정하여 탄산염을 얻는다.
상기 탄산염은 형광표시관 실장시에 배기 공정 종료 단계에서 진공중 약 1000℃로 통전 가열하는 것으로 유기 바인더의 분해 기화와 함께,
Figure 112002033598802-pat00003
의 반응에 의해 산화물로 열분해된다.
이 때, 일부의 BaO는 기체(基體)의 금속인 텅스텐 심선에 의해 환원되어
Figure 112002033598802-pat00004
의 반응이 생겨 유리(遊離) Ba가 생성되어 이것이 전자방출원이 된다.
금속심선과 BaO의 경계면에서 상기 반응식 3의 반응이 생기는 것에 의해 BaO가 환원되어 유리(遊離) Ba가 생성된다. 본원 발명자들은 상기 Ba가 전자방출원이 되므로 삼원 탄산염을 텅스텐 세선(細線)의 표면에 치밀하게 피착하는 것으로 전자 방출능력은 피복량이 적은 경우도 충분한 전자방출이 얻어지고, 또 삼원 탄산염의 두께에 의해 생기는 필라멘트 모양 캐소드의 무효한 소비전력을 저감할 수 있는 것으로 추측했다.
따라서, 본원 발명자들은 삼원 탄산염을 금속 심선에 치밀하게 피착시키는 것에 의해 삼원 탄산염 코팅량을 적게 해도 상술한 충분한 이미션 능력이 얻어지고, 또 산화물의 피복량의 증대에 따른 산화물 음극 표면으로부터의 복사열을 감소시키는 것으로 소비전력을 저감할 수 있는 필라멘트 모양 캐소드를 작성할 수 있다고 추측하여 이하에 나타내는 확인을 실시했다.
본원 발명자들은 상기 필라멘트 모양 캐소드를 사용하는 삼원탄산염으로서,
3.0㎛입자(D90=8.22, D50=3.00, D10=1.15),
2.0㎛입자(D90=5.62, D50=2.00, D10=0.20),
0.5㎛입자(D90=2.32, D50=0.50, D10=0.04)
의 (Ba, Sr, Ca)와, 아크릴계 수지의 결합제와 케톤계 및 알콜계 용제를 혼합하여 전착액을 생성한다.
여기서, 3.0㎛입자(D90=8.22, D50=3.00, D10=1.15)는 입경 1.15㎛까지의 입자수가 전체의 10%, 입경 3.00㎛까지의 입자수가 전체의 50% 입경 8.22㎛까지의 입자수가 전체의 90%, 평균 입경 3.00㎛를 나타내며(3.0㎛입자의 입도 분포를 도 3에 나타낸다.), 2.0㎛ 입자(D90=5.62, D50=2.00, D10=0.20)는 입경 0.2㎛까지의 입자수가 전체의 10%, 입경 2.0㎛까지의 입자수가 전체의 50%, 입경 5.62㎛까지의 입자수가 전체의 90%, 평균 입경 2.0㎛를 나타내며(2.0㎛입자의 입도분포를 도 4에 나타낸다.)
0.5㎛입자(D90=2.32, D50=0.50, D10=0.04)는 입경 0.04㎛까지의 입자수가 전체의 10%, 입경 0.50㎛까지의 입자수가 전체의 50%, 입경 2.32㎛까지의 입자수가 전체의 90%, 평균 입경 0.5㎛를 나타낸다(0.5㎛입자의 입도분포를 도 5에 나타낸다).
상기 3.0㎛입자, 2.0㎛입자, 0.5㎛입자를 사용한 전해액을 이용하여 직경 24.5㎛의 텅스텐 심선에 전기영도법(電氣泳導法)에 의해 삼원 탄산염을 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8㎛의 두께로 피복한 필라멘트 모양 캐소드를 작성했다.
상기 필라멘트 모양 캐소드를 형광표시관내에 설치하여 진공 배기하면서 약 1000℃로 통전 가열하여 탄산염을 분해하여 직열형 산화물 음극을 장착한 형광표시관을 작성했다.
계속해서 본 발명의 실시예를 예로 들어 더 구체적으로 설명한다.
(탄산염의 제조공정)
탄산염의 제조공정은 원료인 Ca(NO3)2 ·4H2O와 Sr(NO3)2 와 Ba(NO3)2를 CaCO3,
SrCO3, BaCO3으로 변화시켰을 때, 중량비로 CaCO3: SrCO3:BaCO3=(5∼25):(25∼60):(30∼60)의 비율이 되도록 칭량한다.
그 질산염을 물에 교반 용해시킨 후, 여과하여 고형물을 제거하여 수용액만으로 한다.
또 다른 원료인 (NH4)2CO3·H2O도 물에 교반 용해시킨 후, 여과하여 수용액으 로 한다.
알칼리토류 금속의 질산 수용액과 탄산 암모늄 수용액을 매분 1000회 이상의 고속 회전으로 교반 혼합시키면서 반응시켜 알칼리토류 금속의 탄산염(삼원 탄산염)이 형성된다. 이와 같은 고속회전으로 반응시키는 것으로 결정의 성장이 저해되어 결정이 작은 것이 가능하다. 이 삼원 탄산염을 세정, 탈수, 건조하는 것에 의해 순도가 높은 삼원 탄산염의 미립자가 형성된다.
(결합제 제조공정)
결합제는 삼원 탄산염의 전착후의 삼원 탄산염의 부착 강도를 높이는 작용을 하는 것이다. 이 결합제는 알칼리수지나 셀룰로스에스테르가 사용되고 있다. 이 실시예에서는 아크릴수지를 사용하고, 그 예로서 아크리페트VH(미츠비시 레이온제)와 아크리페트VHK(미츠비시 레이온제)를 혼합 건조한 후 아세톤에 용해하여 결합제로 했다.
(전착액의 제조공정)
상기 탄산염과 결합제와 아세톤과 이소프로필알콜을 혼합하여 농축액을 만들어 보존한다. 사용할 때는 이 농축액에 결합제와 아세톤과 메틸이소프로필케톤과 이소프로필알콜 등의 용제를 더해 혼합하여 전착액을 작성한다.
이와 같이 만든 전착액의 비중을 0.8∼0.9가 되도록 각 전착액 성분을 혼합한다.
(전착공정)
상기 전착액(71)을 도 2에 도시한 전착조(70)에 넣어 이 전착액(71)에 직류 전압의 (+)를 인가하고, 또 텅스텐 세선(51)에 (-)를 인가하여 연속적으로 전착액(71)을 통과시켜 전기 영동법의 원리에 의해 텅스텐 심선(51)의 표면에 삼원탄산염 입자(52)와 결합제를 전착시킬 수 있는 것이다. 도면부호 “8”은 히터이며, “9”는 스풀이다.
또, 전착조(70)중의 전착액(71)은 전착액을 펌프로 순환시키는 것에 의해 분산시켜 텅스텐 심선(51)에 균일하게 전착된다.
(실장 공정)
삼원 탄산염(52)과 결합제를 전착시킨 텅스텐 심선(51)은 음극으로서 형광표시관의 필라멘트 앵커와 필라멘트 서포트(support)에 고착하는 것에 의해 팽팽하게 걸어 설치된다.
그 후 용기내를 진공으로 배기한다.
이 배기공정의 최종 단계에서 배기하면서 상기 음극에 음극 전압을 인가하여 텅스텐 세선을 가열한다.
그 결과, 텅스텐 심선의 표면에 피착된 삼원 탄산염이 가열 분해하고, (반응식 2)으로 나타내는 반응에 의해 산화물과 탄산가스가 생성되어 탄산가스는 배기되고, Ba, Sr, Ca의 산화물이 텅스텐 세선의 표면에 피착되는 것이다.
또, 결합제는 열분해에 의해 CO2가 되어 배기되어 버린다.
상기 3.0㎛입자, 2.0㎛입자, 0.5㎛입자, 각각에 대한 삼원 탄산염을 사용한 상기 전착액을 이용하여 텅스텐 심선에 전기 영동법에 의해 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8㎛의 두께로 피착한 필라멘트 모양 캐소드를 작성했다.
또, 상기 3.0㎛입자중에는 1.15㎛까지의 입자가 전체의 10퍼센트를 차지하기 때문에 전자방출 물질층의 두께는 1.15㎛까지 가능하며, 상기 2.0㎛입자중에는 0.2㎛까지의 입자가 전체의 10퍼센트를 차지하므로 전자방출 물질층의 두께는 0.2㎛까지 가능하며, 상기 0.5㎛입자중에는 0.04㎛까지의 입자가 전체의 10퍼센트를 차지하므로 전자방출 물질층의 두게는 0.04㎛까지 가능했다.
상기 필라멘트 모양 캐소드를 설치한 형광표시관을 제조하여 이하의 평가를 실시했다.
필라멘트 모양 캐소드 이외에는 모두 동일 조건이다. 형광체층에 사용하는 형광체는 저속 전자선용 형광체 ZnO:Zn이며, 패턴은 직경 4.0mm의 둥근형 패턴을 복수개 설치한 것을 이용했다.
(필라멘트 캐소드의 소비전력의 측정)
평균 입경이 0.5㎛입자인 탄산염 미립자로 이루어진 필라멘트 모양 캐소드의 표면 온도를 645℃로 일정해지도록 필라멘트의 양단에 전압을 인가했을 때, 필라멘트에 흐르는 전류값을 측정하여 필라멘트 소비전력과 탄산염 막두께의 관계를 구한 결과를 도 6에 도시한다.
도 6에서 텅스텐 세선에 피복되는 삼원 탄산염의 막두께에 대략 비례하여 소비전력도 커진다.
따라서, 탄산염의 피착막 두께는 얇을수록 소비전력을 저감할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
상기 3.0㎛입자의 삼원 탄산염을 사용한 상기 전착액을 이용하여 텅스텐 심선에 전기 영동법에 의해 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8㎛의 두께로 피착한 필라멘트 모양 캐소드를 작성했는데, 1.15㎛까지는 피착할 수 있었지만 3㎛ 이하가 되면 균일하게 피착할 수 없었다.
필라멘트 모양 캐소드의 표면 온도를 645℃에서 일정해지도록 필라멘트의 양 단에 전압을 인가했을 때, 필라멘트에 흐르는 전류값을 측정하여 필라멘트 소비전력을 구한 결과는 3㎛까지는 상기 0.5㎛입자의 필라멘트 모양 캐소드를 사용한 형광표시관의 필라멘트 소비전력을 나타내는 그래프인 도 6과 동일했다.
상기 2.0㎛입자의 삼원 탄산염을 사용한 상기 전착액을 이용하여 텅스텐 심선에 전기 영동법에 의해 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8㎛의 두께로 피착한 필라멘트 모양 캐소드를 작성했지만 2㎛이하가 되면 균일하게 피착되지 않았다.
필라멘트 모양 캐소드의 표면 온도를 645℃에서 일정해지도록 필라멘트의 양 단에 전압을 인가했을 때, 필라멘트에 흐르는 전류값을 측정하여 필라멘트 소비전력을 구한 결과는 2㎛까지는 상기 0.5㎛ 입자의 필라멘트 모양 캐소드를 사용한 형광표시관의 필라멘트 소비전력을 나타내는 그래프인 도 6과 동일했다.
(필라멘트 포화전류의 측정)
계속해서 동일 샘플에 대해 필라멘트 모양 캐소드의 표면 온도를 377℃로 일정해지도록 하여 필라멘트 전류를 일정하게 유지하여 그리드 및 애노드 전압을 DC100V, 펄스폭 100㎲, Du=1/300으로 했을 때의 필라멘트 포화 전류를 측정한 결과를 도 7에 나타낸다.
도 7에서 삼원 산화물 입자가 3.0㎛ 입자(A)일 때의 필라멘트 포화전류는 삼원산화물 막두께가 4㎛이고 막두께 6.5∼7.5㎛의 필라멘트 포화 전류에 대해 약 85%이하가 되고, 막두께가 3㎛에서 77%이하가 되며, 막두께가 2㎛에서 50%이하가 되어버리기 때문에 막두께가 4.0㎛이하에서는 실용화할 수 없게 된다.
한편, 탄산염 미립자가 2.0㎛입자(B)일 때의 필라멘트 포화전류는 삼원산화물 막두께층이 층두께의 평균으로 3㎛인 경우에서 막두께의 평균이 6.5∼7.5㎛의 필라멘트 포화 전류에 대해 약 100%이며, 막두께가 2㎛에서 77%이하가 되어버리므로 층두께의 평균이 2㎛ 이하에서는 실용화는 어렵지만, 층두께의 평균이 3㎛이상에서는 실용화할 수 있게 된다.
탄산염 미립자가 0.5㎛입자(C)일 때의 필라멘트 포화전류는 삼원산화물 막두께가 4㎛이고 막두께 6.5∼7.5㎛의 필라멘트 포화전류에 대해 약 100%이고, 막두께가 2㎛에서 100%이며, 막두께가 1㎛에서 92%이지만 포화전류 잔존율 특성을 나타내는 도 9에서 막두께가 1.0㎛까지 종래의 형광표시관 이상의 필라멘트 포화 전류 잔존율 특성을 기대할 수 있다.
상기와 같기 때문에 탄산염 미립자가 작을수록 치밀하게 텅스텐 심선에 탄산염 미립자를 부착할 수 있어 필라멘트 포화 전류도 충분히 확보할 수 있다. 따라서 삼원 산화물의 도포 두께를 얇게 할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
평균 입경 0.5㎛, 평균 입경 2.0㎛, 평균 입경 3.0㎛인 탄산염을 각각 탄산염층의 두께를 0.5㎛, 1.0㎛, 2.0㎛, 3.0㎛, 4.0㎛로 피착한 필라멘트 모양 캐소드를 실장한 형광표시관에 대해, 필라멘트 모양 캐소드의 표면 온도를 377℃에서 일정해지도록 하여 필라멘트 전류를 일정하게 유지하여 그리드 및 애노드 전압을 DC100V, 펄스폭 100㎲, Du=1/300으로 했을 때의 필라멘트 포화 전류를 측정하고, 탄산염층의 두께를 8.0㎛로 피착한 필라멘트 모양 캐소드를 실장한 형광표시관과 비교한 그래프를 도 8에 나타낸다.
상기와 같기 때문에 탄산염 미립자의 평균 입자가 작을수록 치밀하게 텅스텐 심선에 탄산염 미립자를 부착할 수 있고, 필라멘트 포화 전류도 충분히 확보할 수 있고, 형광표시관의 수명은 초기 휘도에 대한 휘도의 잔존율에 의해 정해지지만, 상기 형광표시관의 필라멘트 모양 캐소드의 포화 전류 잔존율에 크게 의존하기 때문에 종래 이상의 수명을 기대할 수 있다.
따라서, 삼원 산화물의 도포 두께를 얇게 할 수 있고, 평균 입경 3.0㎛를 초과하면 탄산염층을 얇게 할 수 없는 것을 확인할 수 있다.
(포화전류 잔존율의 측정)
또, 동일 샘플에 대해 필라멘트 모양 캐소드의 표면 온도를 645℃에서 일정해지도록 필라멘트의 양단에 전압을 인가하여 형광체층에 사용하는 형광체는 저속 전자 전용 형광체 ZnO:Zn이며, 패턴은 직경 4.0mm의 둥근형 패턴을 1000(cd/㎡)로 발광시킨 조건으로 1000시간 계속 점등했을 때의 포화 전류 잔존율의 변화를 도 9에 나타낸다.
종래의 필라멘트 모양 캐소드(사용입자 3.0㎛입자를 8㎛피착)를 사용한 형광표시관을 1000시간 계속 점등한 경우의 초기 포화 전류에 대한 시간마다의 포화 전류의 비율을 나타낸 그래프(A),
본원 발명의 필라멘트 모양 캐소드(사용입자 2.0㎛를 3㎛피착)를 사용한 형광표시관을 1000시간 계속 점등한 경우의 초기 포화 전류에 대한 시간마다의 포화전류의 비율을 나타낸 그래프(B),
본원 발명의 필라멘트 모양 캐소드(사용 입자 0.5㎛입자를 1㎛피착)를 사용한 형광표시관을 1000시간 계속 점등한 경우의 초기 포화 전류에 대한 시간마다의 포화전류의 비율을 나타낸 그래프(C),
상기 그래프로부터 필라멘트 모양 캐소드가 피착하는 전자방출 물질은 본원 발명과 같이 치밀하게 피착만 하면 층두께는 얇을수록 포화전류 잔존율은 좋은 것을 나타내고 있다.
형광표시관의 수명은 초기 휘도에 대한 휘도의 잔존율에 의해 정해지고, 상기 형광표시관의 필라멘트 모양 캐소드의 포화 전류 잔존율도 하나의 요소이다. 따라서 종래 이상의 수명을 기대할 수 있다.
(전자현미경 사진:0.5㎛ 입자)
본원 발명의 필라멘트 모양 캐소드의 삼원 탄산염의 텅스텐 심선 표면의 피착 상태를 전자현미경에 의해 관찰했다.
0.5㎛입자의 전자방출물질층을 24.5㎛의 텅스텐 심선에 평균 층두께 2.5㎛로 피착한 1000배의 전자현미경 사진인 SEM(scanning electron microscope)상의 도면 대용 사진을 도 10에 나타내고,
0.5㎛입자의 전자방출물질층을 24.5㎛의 텅스텐 심선에 평균 층두께 2.5㎛로 피착한 3000배의 전자현미경 사진인 SEM상의 도면 대용 사진을 도 11에 나타낸다.
이것으로부터 전자방출물질이 균일하게 피착되어 있는 것을 알 수 있다.
상기 상태의 개념도를 도 18에 나타낸다. 미세한 삼원 탄산염을 텅스텐 심선에 피착하는 것에 의해 접촉 면적이 커져 효율적으로 전자가 방출되는 것을 추측할 수 있다. 도 18은 단층 상태를 나타내고 있지만 삼원 탄산염이 적층되는 것에 의해 더 효율적으로 전자가 방출되는 것을 추측할 수 있다.
(전자현미경 사진: 0.5㎛입자)
0.5㎛입자의 전자방출물질층을 24.5㎛의 텅스텐 심선에 평균 층두께 4.0㎛로 피착한 1000배의 전자현미경 사진인 SEM상의 도면 대용 사진을 도 12에, 0.5㎛ 입자의 전자방출물질층을 24.5㎛의 텅스텐 세선에 평균 층두께 4.0㎛로 피착한 3000배의 전자현미경 사진인 SEM상의 도면대용 사진을 도 13에 나타낸다. 이것으로부터 전자방출물질이 균일하게 피착되어 있는 것을 알 수 있다.
상기 상태의 개념도는 기재하고 있지 않지만 도 18에 나타내는 미세한 삼원 탄산염을 텅스텐 심선에 피착하는 것에 의해 접촉 면적이 커져 효율적으로 전자가 방출되는 것을 추측할 수 있다.
(전자현미경 사진:2.0㎛ 입자)
2.0㎛입자의 전자방출 물질층을 24.5㎛의 텅스텐 심선에 평균 층두께 4㎛ 피착한 1000배의 전자현미경 사진인 SEM상의 도면 대용 사진을 도 14에, 2.0㎛ 입자의 전자방출 물질층을 24.5㎛의 텅스텐 심선에 평균 층두께 4㎛ 피착한 3000배의 전자현미경 사진인 SEM상의 도면 대용 사진을 도 15에 나타낸다.
1000배의 전자현미경 사진인 SEM상의 도면 대용 사진에서는 전자방출물질의 피착 상태는 요철이 눈에 띄지만, 3000배의 전자현미경 사진인 SEM상의 도면 대용 사진으로부터 볼록부는 큰 입자이고, 오목부에도 미세한 전자 방출 물질이 피착되어 있는 것을 알 수 있다.
상기 상태의 개념도를 도 19에 나타낸다. 0.5㎛ 입자를 나타내는 도 18에 비해 삼원 탄산염입자가 엉성하게 보이지만, 텅스텐 심선에 피착하는 것에 의해 접촉 면적이 커져 효율적으로 전자가 방출되는 것을 추측할 수 있다.
(전자현미경 사진: 3.0㎛ 입자)
종래의 3.0㎛입자의 전자방출 물질층을 24.5㎛의 텅스텐 심선에 평균 층두께 8㎛ 피착한 1000배의 전자현미경 사진인 SEM상의 도면 대용 사진을 도 16에, 3.0㎛입자의 전자방출 물질층을 24.5㎛의 텅스텐 심선에 평균 층두께 8㎛피착한 3000배의 전자형미경 사진인 SEM상의 도면 대용 사진을 도 17에 나타낸다.
도 20에 나타낸 바와 같이 3.0㎛ 입자를 단층으로 피착했을 때는 삼원 탄산염과 텅스텐 심선의 접촉 면적이 작아지지만, 도 21에 나타낸 바와 같이 3.0㎛ 삼원 탄산염이라도 복수층 적층하는 것에 의해 균일하게 피착되어 있는 것을 알 수 있다.
이상으로부터 삼원 탄산염의 평균 입경이 작을수록 균일하게 텅스텐 심선에 피착할 수 있어 소비전력이 적은 필라멘트 모양 캐소드를 얻을 수 있다.
또, 상기 필라멘트 모양 캐소드를 사용한 형광표시관의 소비전력도 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.
종래의 탄산염 코팅 직경 6.5∼7.5㎛와 비교하여, 전자방출 물질층의 층두께 3㎛에서 종래대비 70%, 2㎛에서 종래대비 60%, 1㎛에서 종래대비 50%가 되도록 캐소드 소비전력을 저감할 수 있다.
상기와 같이 상기 필라멘트 모양 캐소드를 사용한 형광표시관의 소비전력을 저감할 수 있는 것은 최근의 에너지 절약화의 동향에 따라 큰 효과가 있다.
또, 탄산염 코팅 직경을 작게 하는 것에 의한 부차적 효과로서 탄산염 분해시의 발생 가스(CO2 등)를 적게 할 수 있기 때문에, 형광표시관 내의 진공도를 높게 할 수 있어 신뢰도의 향상에도 크게 공헌한다.

Claims (8)

  1. 금속심선의 표면에 전자방출물질층이 형성된 직열형 산화물 음극에 있어서,
    상기 전자방출물질은 적어도 바륨, 스트론튬 및 칼슘으로 이루어진 삼원산화물이고, 상기 바륨, 스트론튬 및 칼슘의 중량비는 Ca:Sr:Ba=(5∼25):(25∼60):(30∼60)이며, 상기 전자방출물질층의 두께가 0.5㎛∼4.0㎛인 것을 특징으로 하는 직열형 산화물 음극.
  2. 금속심선의 표면에 전자방출물질이 피착된 직열형 산화물 음극에 있어서,
    상기 전자방출물질은 적어도 바륨, 스트론튬 및 칼슘으로 이루어진 삼원산화물이고, 상기 바륨, 스트론튬 및 칼슘의 중량비는 Ca:Sr:Ba=(5∼25):(25∼60):(30∼60)이며, 상기 전자방출물질은 평균 입경이 0.1㎛∼2.0㎛인 산화물 결정입자로 이루어진 고용체로 구성되는 것을 특징으로 하는 직열형 산화물 음극.
  3. 금속심선의 표면에 전자방출물질이 피착된 직열형 산화물 음극에 있어서,
    상기 전자방출물질은 적어도 바륨, 스트론튬 및 칼슘으로 이루어진 삼원산화물이고, 상기 바륨, 스트론튬 및 칼슘의 중량비는 Ca:Sr:Ba=(5∼25):(25∼60):(30∼60)이며, 상기 전자방출물질은 평균 입경이 0.1㎛∼2.0㎛인 산화물 결정입자로 이루어진 고용체로 구성되며, 상기 전자방출물질층의 평균 두께가 0.5㎛∼4.0㎛인 것을 특징으로 하는 직열형 산화물 음극.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속심선이 텅스텐 심선 또는 레늄텅스텐 심선인 것을 특징으로 하는 직열형 산화물 음극.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 직열형 산화물 음극을 열전자원으로서 이용하는 것을 특징으로 하는 형광표시관.
KR1020020062360A 2001-10-15 2002-10-14 직열형 산화물 음극과 이를 이용한 형광표시관 KR100575330B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2001-00317360 2001-10-15
JP2001317360A JP2003123620A (ja) 2001-10-15 2001-10-15 直熱型酸化物陰極及びそれを用いた蛍光表示管

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030031431A KR20030031431A (ko) 2003-04-21
KR100575330B1 true KR100575330B1 (ko) 2006-05-02

Family

ID=19135242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020062360A KR100575330B1 (ko) 2001-10-15 2002-10-14 직열형 산화물 음극과 이를 이용한 형광표시관

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6803709B2 (ko)
JP (1) JP2003123620A (ko)
KR (1) KR100575330B1 (ko)
CN (1) CN1421891A (ko)
DE (1) DE10247447B4 (ko)
FR (1) FR2830982B1 (ko)
GB (1) GB2385707A (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5599287B2 (ja) * 2010-11-08 2014-10-01 ノリタケ伊勢電子株式会社 蛍光表示装置
CN102543617A (zh) * 2011-12-15 2012-07-04 宁波盈旺通信设备有限公司 金属陶瓷气体放电管的电子发射材料
CN111243917B (zh) * 2020-01-19 2021-12-07 中国科学院电子学研究所 一种阴极热子组件及其制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2462441A (en) * 1947-02-12 1949-02-22 John A Victoreen Vacuum tube with filamentary cathode
JPS5212715A (en) 1975-07-21 1977-01-31 Kubota Ltd Driving construction method
JPS52127151A (en) * 1976-04-19 1977-10-25 Toshiba Corp Electron ray indicator tube
JPS6063848A (ja) 1983-09-17 1985-04-12 Futaba Corp 酸化物熱陰極の製造方法
US4897574A (en) * 1986-10-07 1990-01-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Hot cathode in wire form
US5057736A (en) * 1989-04-07 1991-10-15 Nec Corporation Directly-heated cathode structure
JPH07114102B2 (ja) * 1990-08-10 1995-12-06 松下電器産業株式会社 線状電子源
JPH05205696A (ja) 1991-11-25 1993-08-13 Matsushita Electric Works Ltd 放電ランプ用電極及びその製法
JPH0663848A (ja) * 1992-08-19 1994-03-08 Fanuc Ltd Ｃｎｃ工作機械における主軸実速度検出表示方式
JP3051276B2 (ja) * 1993-01-22 2000-06-12 双葉電子工業株式会社 蛍光表示管および蛍光表示管用Ｒｅ−Ｗ材
JPH0778548A (ja) * 1993-09-08 1995-03-20 Noritake Co Ltd 直熱型酸化物陰極

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030031431A (ko) 2003-04-21
FR2830982B1 (fr) 2004-06-04
GB2385707A (en) 2003-08-27
GB0224007D0 (en) 2002-11-27
CN1421891A (zh) 2003-06-04
US20030071561A1 (en) 2003-04-17
US6803709B2 (en) 2004-10-12
DE10247447B4 (de) 2007-03-29
DE10247447A1 (de) 2003-05-15
JP2003123620A (ja) 2003-04-25
FR2830982A1 (fr) 2003-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI385698B (zh) 場發射發光元件及其發射陰極與氧化鋅陽極之製備方法
KR20100072181A (ko) 음극체 및 그것을 사용한 형광관
KR100575330B1 (ko) 직열형 산화물 음극과 이를 이용한 형광표시관
US20110181170A1 (en) Field emission lamp
US7541733B2 (en) Light-emitting element, method for producing the same and display device
US8679626B2 (en) Carbon fiber including carbon fiber core coated with dielectric film, and fiber-based light emitting device including the carbon fiber
CN1143349C (zh) 一种具有一改进阴极的阴极射线管
KR100249714B1 (ko) 전자총용 음극
JPH0228218B2 (ko)
CN100339938C (zh) 发光构造体、发光方法和照明体
US5066885A (en) Indirectly heated filamentary cathode
JP3965298B2 (ja) 発光構造体、発光方法及び照明体
GB2416073A (en) Directly-heated oxide cathode and fluorescent display tube using the same
JP2007242624A (ja) 発光構造体、発光方法及び照明体
KR940009306B1 (ko) 산화물 적층형 전자관용 음극
RU2322728C1 (ru) Катодолюминесцентный экран
KR100268243B1 (ko) 전자총용 음극
CN1159745C (zh) 阴极射线管用阴极结构体
JP3139073B2 (ja) 陰極線管
KR920003186B1 (ko) 산화물 음극의 제조방법
JPH01124926A (ja) 酸化物陰極
KR19990033174A (ko) 전자관용 음극
KR100346369B1 (ko) 산화물음극
JPH09228098A (ja) めっき膜
JPH0785395B2 (ja) 線状熱陰極

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130419

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140421

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160419

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170330

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180328

Year of fee payment: 13

LAPS Lapse due to unpaid annual fee