KR19980015941A - 직열형 음극 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직열형 음극 구조체 및 그 제조방법을 개시한다.

본 발명 음극물질이 함유된 다공성 펠렛과, 다공성 펠렛에 밀착고정되는 에칭 가공된 발열부재가 구비하여 된 음극구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 이는 펠렛을 짧은 시간내에 가열할 수 있는 이점을 가진다.

Description

직열형 음극 구조체 및 그 제조방법

본 발명은 음극선관용 직열형 음극 구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 칼라 음극선관용 전자총의 직열형 디스펜서 음극 구조체 및 그 제조방법에 관한 관한 것이다.

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

음극은 열에너지를 흡수하여 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 구분된다. 산화물음극은 필라멘트가 내장되는 슬리브와 이 슬리브의 상단에 고정되는 것으로 그 표면에 산화물이 도포되는 베이스 메탈을 구비한다. 그리고 디스펜서 음극은 필라멘트가 내장되는 슬리브와 이 슬리브의 상단에 고정되는 것으로 전자방사물질이 함침된 펠렛을 수용하는 컵형 저장조를 구비한다.

한편, 직열형 음극은 주로 비디오 카메라 등의 뷰파인더용의 소형 음극선관의 전자총에 사용되는 것으로서, 필라멘트에 직접 고정되는 것으로 그 표면에 전자방사물질이 도포되는 베이스 메탈 또는 음극 물질이 함침되어 있는 펠렛을 구비한다.

다공성 펠렛이 필라멘트에 직접 고정되는 형태는 본 출원인에 의해 미국 특허 출원 Ser. No.08/120,502호로 출원된 바 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 전자방사물질이 함침되어 있는 다공성 펠렛(101)의 양측면에 두개의 필라멘트(102)가 직접 용접되거나, 하나의 필라멘트(102)가 다공성 펠렛(101)을 관통한다.

한편, 본 출원인은 미국특허 출원 Ser. No. 08/429,529호로 출원한 바 있다. 여기에 개시된 음극 구조체는 필라멘트에 의한 펠렛의 지지 구조가 강화된 것으로서, 전자방사물질이 함침되어 있는 다공성 펠렛의 외측면 3개소 이상에 필라멘트가 직접 용접 또는 관통하는 구조를 가진다.

이상에서 언급된 직열형 음극 구조체는 다공성 펠렛이 그 몸체에 접촉된 필라멘트에 의해 직접 가열됨과 아울러 필라멘트로부터의 전류에 의해 직접 발열하는 형태를 가지기 때문에 전류 인가후 열전자 방출이 시작되는 시간까지가 매우 짧다는 점과 특히, 고밀도의 열전자를 방출할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 열전자 방출이 펠렛의 전 표면을 통하여 이루어 지게 때문에 열전자의 손실이 우려되고, 펠렛으로부터 증발된 열전자 방출 물질이 필라멘트에 부착되어 필라멘트가 취화(embrittlement)될 수 있다. 또한 실질적으로 펠렛에 필라멘트을 용접 또는 관통시키는 과정이 어렵기 때문에 생산성에 있어서 불리한다.

또한 본 출원인은 보다 개량된 구조의 직열형 음극구조체에 관하여 출원한 바 있다.

이것은 도 2에 도시된 바와 같이, 전자방사물질이 함침된 펠렛(200)의 하면에 필라멘트(210)가 이의 하부의 금속부재(220)에 고정되어 있는 구조를 가진다. 이러한 구조에 의하면, 상기 금속부재(220)가 펠렛(200)의 저면을 막고 있기 때문에 펠렛(200)의 하부를 통한 열전자 방출이 억제된다.

그러나 상기와 같은 펠렛(200)은 이와 용접된 금속부재(220)와의 간극이 존재하게 되므로 이 간극으로 열전자가 방출되게 되는 문제점이 내재되어 있었다. 특히 상기 직열형 음극구조체는 펠렛(200)에 전자방사물질의 함침이 완료된 시점에서 금속부재(220)와 용접이 이루어지게 되므로 전자방사물질이 용접열에 의해 산화되는 문제점이 내재되어 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 전자방사물질이 함침된 펠렛의 가열이 짧은 시간에 이루어지며, 펠렛과 발열부재의 접합이 용이한 직열형 음극 구조체 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 직열형 음극 구조체의 요부를 발췌 도시한 단면도,

도 2는 종래 직열형 음극구조체의 다른 실시예를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 의한 직열형 음극 구조체를 도시한 분리 사시도,

도 4는 도 3에 도시된 음극구조체의 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 음극구조체의 다른 실시에를 도시한 분리 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 발열부재의 제조공정을 순차적으로 도시한 도면.

*도면 주요부분에 대한 부호의 설명*

500,700...다공성 펠렛 600,800...발열부재

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 직열형 음극구조체는. 음극물질이 함유된 다공성 펠렛과, 상기 다공성 펠렛의 하면에 접합되는 접합부와 이 접합부의 가장자리로부터 방사상으로 연장되는 리드 단자부를 갖는 발열부재를 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 직열형 음극구조체의 제조방법은, 필라멘트에 의해 전자방사물질이 직접 가열되는 직열형 음극구조체의 제조방법에 있어서, 다수의 기공이 형성된 다공성 펠렛을 제조하는 다공성 펠렛의 제조단계와, 상기 필라멘트를 에칭하여 제조하는 필라멘트 제조단계와, 상기 펠렛의 하면과 필리멘트를 접합하는 접합단계를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

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

도 3 및 도 4에는 본 발명에 의한 직열형 음극 구조체의 제1실시예를 나타내 보였다.

이것은 다공성 기체(501)에 전자방사물질이 함침되어 이루어진 펠렛(500)과. 상기 펠렛(500)의 하면에 밀착 고정되는 접합부(601)와 이 접합부(601)의 가장자리로부터 방사상으로 연장되는 복수개의 리드 단자부(602)를 가지는 발열부재(600)인 필라멘트로 이루어진다. 상기 펠렛(500)과 발열부재(600)의 접합은 MO과 RU를 주성분으로하는 물질을 이용하여 브레이징된다.

여기에서 상기 전자방사물질이 함침되는 펠렛(500)을 구성하는 다공성 기체(501)는 W, M0,RU, NI, Ta중 적어도 한 개 이상의 금속으로 이루어지며, 상기 펠렛(500)은 Os,Ru,Ir등으로 코팅되어 있다.

본 발명에 있어서, 필리멘트의 두께는 20㎛ 내지 100㎛를 가진다.

그리고 직열형 음극구조체의 다른 실시예는 도 5에 도시된 바와 같이 펠렛(700)과, 이 펠렛(700)의 하면에 용접되는 것으로 그 중앙부에 관통공(803)이 형성된 접합부(801)와 이 접합부(801)의 가장자리로부터 방사상으로 연장되는 복수개의 리드단자(802)를 가진 발열부재(800)를 구비하여 구성된다. 상기 펠렛(700)과 발열부재(800) 접하부의 접합은 Mo과 RU가 주성분으로 이루어진 물질에 의해 브레이징(brazing) 된다.

그리고 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 직열형 음극구조체의 제조방법의 일 실시예는 다음과 같다.

본 발명에 따른 직열형 음극구조체의 제조방법은, 전자방사물질이 함짐된 펠렛를 제조하는 펠렛 제조단단계와, 상기 펠렛의 하면에 접합되어 상기 펠렛을 가열하는 발열부재의 제조단계와, 상기 발열부재와 펠렛의 하면을 접합하는 접합단계로 대별된다.

먼저 상기 펠렛의 제조방법은 먼저 W, M0,RU, NI, Ta 중 적어도 한 분말이 함유된 분말을 압축 성형한 후 소결시켜 음극기체로 이루어진 다공성 기체를 제조한다. 이 다공성 기체를 그 단면의 형상이 다각형, 원형인 디스크형, 육면체 등 여러가지 형태로의 형태로 직열형 음극의 종류에 따라 제조할 수 있다. 상기와 같이 다공성 음극기체의 제조가 완료되면 이 기체에 전자방사물질을 함침시켜 펠렛을 제조한다. 그리고 펠렛이 하면을 제외한 표면에는 함침된 전자방사물질로부터 전자의 방출이 원활하게 이루어지도록 Ir,Os,Ru 등의 물질중 적어도 한 종류 이상의 물질을 코팅한다.

그리고 상기 발열부재인 필라멘트의 제조단계는 도 6에 도시된 바와 같이 판상의 부재를 에칭하여 제조하는 것으로, 50㎛이 두께를 가지며 W - 26%Re이 함유된 판상의 부재(610)에 현상이 가능한 감광물질(620)을 도포하는 단계(도 6(a))와, 상기 감광물질(620)이 도포된 판상의 부재의 상면에 발열부재의 형상 즉, 원형의 접합부와 이 접합부의 가장자리로부터 방사상으로 연장되는 리드 단자부를 가진 형상의 가장자리를 따라 형성된 형상과 동일한 형상이 마련된 스크린을 밀착시키는 단계와, 판상의 부재에 밀착된 스크린의 상부로부터 광을 조사하여 상기 감광막을 노광시키는 단계(도 6(b))와, 상기 노광된 감광막을 현상하여 발열부재의 가장자리를 따라 형성된 형상으로 현상하는 단계(도 6(c))와, 감광막이 현상된 판상의 부재를 에칭액에 담가 에칭하는 단계(도 6(d))와, 에칭되어 판상의 부재로부터 분리된 발열부재를 세척하는 세척단계를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 펠렛 제조단계에서 제조된 펠렛과, 상기 발열부재 제조단계에서 판상의부재를 에칭하여 제조한 발열부재를 제조하는 제조단계는 펠렛렛과 발열부재의 접합부를 상호 브레이징하여 접합 시키는 것이다.

이것은 상기 발열부재의 접합부에 Mo Ru이 주성분으로 이루어진 브레이징 물질을 도포하는 단계와, 상기 브레이징물질이 도포된 발열부재의 접합부 상면에 펠렛을 밀착시키고 펠렛과 발열부재의 접합부에 전류를 통하여 브레이징 물질을 용융시켜 발열부재와 펠렛을 접합시키는 단계를 포함한다. 상기 펠렛과 발열부재를 접합함에 있어서 저항 브레이징법을 일 예로 들어 설명하였으나, 저항용접 또는 레이저 용접법에 의해 접합하여도 무방하다.

이와 같은 본 발명에 따른 직열형 음극 구조체의 제조방법에 의해 제조된 음극구조체는 상기 발열부재인 리드단자부에 소정의 전압이 인가됨으로써 발열부재(600)인 필라멘트가 가열되게 되고 이로부터 발생된 열에 의해 펠렛(500)이 가열되어 이에 함침된 열전자가 방출되게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 직열형 음극구조체에 의해 제조된 직열형 음극구조체는 다음과 같은 효가를 가진다.

첫째; 발열부재를 에칭하여 접합부와 리드단자부를 일체로 형성하게 되므로 정밀한 제조가 가능하다.

둘째; 발열부재의 접합부가 펠렛의 면적과 동일하게 형성되어 있으므로 펠렛의 하방으로 전자방사물질의증발되는 것을 막을 수 있으며, 지속적인 에미션을 확보하여 초기 열전자방출 특성 및 열전자 방출에 따른 따른 수명을 연장할 수 있다.

세째; 접합부가 발열부재의 일부로 이루어져 있으므로 펠렛을 짧은 시간에 가열할 수 있어 열전자의 방출시간을 종래에 비하여 대폭 줄일 수 있다. 즉, 종래에는 펠렛을 가열하여 550㎂의 직열형 음극 전류가 방출되는데 걸리는시간이 2.8초인데 비하여 본 발명의 직열형 음극구조체에 의한 음극의 출화시간은 1.8초로 약 150%의 개선효과가 있다.

넷째, 전자방사물질이 펠렛의 상부로 만 일부 증발되도록 되어 있기 때문에 필라멘트에 대한 전자방사물질의 부착에 의한 필라멘트의 취화(embrittlement) 현상을 억제할 수 있다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명 직열형 음극구조체의 제조방법에 의해 제조된 음극구조체는 펠렛의 견고함은 발열부재와의 접합이 용이하고, 펠렛의 가열능력을 향상시켜 품질 및 생산성 향상에 크게 기여할 수 있다.

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

Claims (15)

1. 음극물질이 함유된 다공성 펠렛과,

   상기 다공성 펠렛의 하면에 접합되는 접합부와 이 접합부의 가장자리로부터 방사상으로 연장되는 리드 단자부를 갖는 발열부재를 구비하여 된 것을 특징으로 직열형 음극구조체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 접합부와 리드 단자부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체,
3. 제1항에 있어서,

   상기 접합부의 면적과 상기 펠렛 하면의 면적이 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 음극구조체.
4. 제1항 또는 제3항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 발열부재가 Re이 함유 되고 Mo이나 W을 주성분으로 하는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체.
5. 제1항에 있어서,

   상기 펠렛과 발열부재가 Mo, Ru를 주성분으로 하는 브레이징 물질에 의해 브레이징 된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체.
6. 전자방사 물질이 함침된 펠렛과, 이 펠렛의 하면에 용접되며 중앙부에 관통공이 형성된 접합부와 이 접합부의 가장자리로부터 방사상으로 연장되는 복수개의 리드단자부를 가진 발열부재를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체.
7. 제6항에 있어서,

   상기 접합부와 리드 단자부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체,
8. 제6항에 있어서,

   상기 접합부의 면적과 상기 펠렛 하면의 면적이 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 음극구조체.
9. 제6항 또는 제8항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 발열부재가 Re이 함유 되고 Mo이나 W을 주성분으로 하는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체.
10. 제6항에 있어서,

    상기 펠렛과 발열부재가 Mo, Ru를 주성분으로 하는 브레이징 물질에 의해 브레이징 된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체.
11. 발열부재에 의해 전자방사물질이 직접 가열되는 직열형 음극구조체의 제조방법에 있어서,

    다수의 기공이 형성된 다공성 펠렛을 제조하는 다공성 펠렛의 제조단계와,

    상기 필라멘트를 에칭하여 제조하는 필라멘트 제조단계와,

    상기 펠렛의 하면과 필리멘트를 접합하는 접합단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체의 제조방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 발열부재의 제조방법은

    판상의 부재에 현상이 가능한 감광물질을 도포하는 단계와,

    상기 감광막이 도포된 판상의 부재의 상면에 접합부 및 리드 단자부를 가진 형상의 가장자리를 따라 형성된 형상과 동일한 형상의 패턴이 마련된 스크린을 밀착시키는 단계와,

    판상의 부재에 밀착된 스크린의 상부로부터 광을 조사하여 상기 감광막을 노광시키는 단계와,

    상기 노광된 감광막을 현상하여 발열부재의 가장자리를 따라 형성된 형상으로 현상하는 단계와,

    감광막이 현상된 판상의 부재를 에칭액에 담가 에칭하는 단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체의 제조방법.
13. 제11항에 있어서,

    상기 펠렛과 발열부재의 접합단계가

    브레이징 물질을 도포하는 단계와,

    상기 브레이징물질이 도포된 발열부재의 접합부 상면에 펠렛을 밀착시키고 펠렛과 발열부재의 접합부에 전류를 통하여 브레이징 물질을 용융시켜 발열부재와 펠랫을 접합시키는 단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체의 제조방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 브레이징 물질이 Mo,Ru 가 주성분으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체의 제조방법.
15. 상기 제11항에 있어서,

    상기 펠렛과 발열부재가 저항용접 또는 레이저 용접으로 이루어진 것을 특징으로 하는 직열형 음극구조체의 제조방법.