KR19980034242A - 함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 함침형 음극을 구비한 음극선관의 제조시 함침형 음극 표면과 음극선관내의 잔류가스와의 화학적 및 물리적 반응을 최소화하여 에미션(EMISSION) 특성이 우수하고 신뢰성이 높은 음극선관의 제조에 관한 것으로, 함침형 음극을 구비한 음극선관을 배기, 봉기, 게타 플레싱, 노킹, 열활성화 및 전류활성화를 처리하는 것에 있어서, Ar 함유량이 적은 게터(Low Ar GETTER)를 사용하여 플레싱(FLASHING)하고, 래스터 스캐닝(RASTER SCANNING)을 열활성화 공정과 전류활성화 공정 사이에 하거나, 열활성화 공정 전에 하는 것을 특징으로 하는 제조 방법에 관한 기술이다.

Description

함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조방법
본 발명은 함침형 음극을 적용하는 음극선관의 제조에 관한 것으로, 특히 저아르곤 게터(LOW Ar GETTER)를 플레싱(FLASHING)하고, 레스터 스캐닝(RASTER SCANNING)을 열활성화 공정과 전류활성화 공정 사이에 실시함으로써 함침형 음극 표면과 음극선관내의 잔류가스와의 화학적 및 물리적 반응을 최소화하여 에미션(EMISSION) 특성이 우수하고 신뢰성이 높은 음극선관의 제조 방법에 관한 것이다.
위성 탑재용 진행파관, 클라이스트론, 촬성관 브라운관 등에서 고전류 밀도동작과 장수명이 요구되는 고신뢰성의 음극에는 함침형 음극이 최근 사용되어 왔다.
도 1은 종래의 함침형 음극 구조를 나타낸 것으로, 홀더(1), 탭(2)(Tab)에 의해 홀더에 지지되는 슬리브(3), 슬리브(3) 상면에 고정되는 캡(4), 캡(4)의 상면에 얹혀져 고정되는 다공질의 텅스텐으로된 펠렛(5), 펠렛의 공극에 함침된 BaO, CaO, Al2O3로 이루어진 전자 방사 물질, 펠렛(5)의 표면에 Ir, Os, Ru, Re, Mo/Os, Ir/Ta, W/Re 등의 백금족 중에서 선택한 1종 이상으로 피복된 피복층(6), 슬리브내에 고정된 히터(7)로 이루어진다.
이와 같은 음극 구조체를 이용한 브라운관 및 다른 디스플레이 장치의 제조에 있어서 만족할 만한 수준의 신뢰성을 보장하기 위해 여러 제조 공정이 필요하다.
도 2는 종래의 함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조 공정도로서, 음극선관의 각 부품을 조립한 후 튜브내의 잔류가스를 없애고 진공으로 만들기 위한 배기 공정, 배기 후에 남아 있는 잔류가스를 계속적으로 제거하기 위한 게터 플레싱(GETTER FLASHING) 공정, 전 KNOCKING 공정, 음극선관의 음극표면에 낮은 일함수의 전자 방사층을 형성하기 위하여 히터에 전압을 인가하는 열활성화 공정, 음극의 열활성화를 계속적으로 유지하기 위한 전류 활성화 공정(AGING 공정), 내전압 특성을 좋게 하기 위한 후 KNOCKING 공정 등으로 이루어진다.
상기 공정중 특히, 안정된 전자 방사 능력을 유지하기 위해서는 함침형 음극의 표면과 튜브내의 잔류가스에 의한 이온충격(ION BOMBARDMENT)과 피독(POISONING) 현상을 최소화시키는 것이 매우 중요하며, 이는 에미션(EMISSION) 특성이나 수명 등의 신뢰성에 결정적 역할을 한다.
상기 제조 공정에서 배기 공정 후의 진공도는 10-6Torr 이고, CH4, H2O, N2, H2등의 가스 분자들이 튜브내에 남아 있다.
진공도를 더 좋게 하기 위해서 일반적으로 바륨 게터를 FLASHING하여 잔류가스를 흡착시키는 바륨막을 튜브내에 형성시킨다.
그러나, CH4의 분압은 10-6~10-3이 되며 또한 바륨막은 CH4을 흡수하는 능력이 없다.
따라서 바륨 게터가 FLASHING 된 후에도 CH4는 튜브내에 잔류가스로 남아 있다.
이런 상태에서 음극의 열활성화 및 전류활성화 공정이 실시되며, 전류활성화 공정 동안에는 전자총의 히터, 그리드 전극 1, 전극 2 등에 소정의 전압이 인가된다.
이 전류활성화 공정 동안에는 CH4는 C와 H2로 분해된다.
생성된 H2는 바륨막에 흡수되나 탄소원자는 음극 표면에 흡착되어 탄소층을 형성한다.
이런 현상의 반복으로 음극 표면에는 상당한 양의 탄소층이 형성되며, 이 탄소층은 음극 표면의 열전자 방사 능력의 열화를 초래한다(USP 4,395,243).
한편, Ar도 배기 공정 후에 상당한 양이 튜브내에 존재하여 이 Ar이 음극표면으로부터 방사된 전자들에 의해 Ar++과 전자로 이온화된다.
이온화된 Ar++은 그리드 전극의 높은 POTENTIAL에 의해 음극 표면과 물리적 반응을 일으키며 이런 현상을 ION BOMBARDMENT라 한다.
특히, 함침형 음극의 경우 Ar에 의한 음극 특성의 열화는 산화물 음극과 비교하여 더 심하며, 이를 위해 텅스텐 펠렛의 상단에 희토류 금속 등을 SPUTTERING 방법에 의해 COATING한다.
따라서, 안정된 전자 방사 능력을 유지하기 위해서는 Ar에 의한 에미션 열화를 최소화하는 것이 중요하다.
본 발명은 저아르곤 게터(LOW Ar GETTER)를 플레싱하고, 래스터 스캐닝(RASTER SCANNING)을 열활성화 공정과 전류활성화 공정 사이에 실시함으로써, 함침형 음극과 음극선관내의 잔류가스와의 화학적 및 물리적 반응을 최소화하여 에미션 특성이 우수하고 신뢰성이 높은 함침형 음극을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 함침형 음극의 구조도
도 2는 종래의 함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조 공정도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조 공정도
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조 공정도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
4 : 캡5 : 펠렛
6 : 피복층7 : 히터
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다공질의 펠렛 및 피복층 구조의 함침형 음극을 구비한 음극선관을 배기, 봉지, 게터 플레싱, 노킹, 열활성화 및 전류활성화 처리하는 것에 있어서, Ar(아르곤) 함유량이 2.4 × 10-6mbar 이하인 LOW Ar GETTER를 사용하여 플레싱하고, 편향요크에 의해 전자빔을 편향하는 RASTER SCANNING을 히터에 소정의 전압을 인가하는 열활성화 공정과 히터 및 그리드 전극 G1, G2에 소정의 전압을 인가하는 전류활성화 공정 사이에 실시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 하나는 상기와 같이 LOW Ar GETTER를 사용하여 플레싱하고, 편향요크에 의해 전자빔을 편향하는 RASTER SCANNING을 상기한 열활성화 공정 전에 실시할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 LOW Ar GETTER를 사용하여 플레싱함으로써 종래의 게터 보다 Ar 발생을 줄일 수 있기 때문에 Ar 이온 충격에 의한 함침형 음극 표면에 에미션 열화를 방지할 수 있다.
또한, 전자총의 음극으로부터 방사된 전자를 음극선관내의 전 공간에 대하여 편향하여 게터에 의해 흡수되지 않는 CH4를 C와 H2로 분해하여 전류활성화 공정 전에 게터에 H2를 흡수시킬 수 있고, 음극 표면에 흡착된 C는 활성화 공정 동안에 제거할 수 있기 때문에 CH4에 의한 함침형 음극 표면의 영향을 최소화시킬 수 있다.
상기의 RASTER SCANNING을 실시함에 있어서는, 음극선관의 전자총 전극, 히터 및 고압에 대하여, 히터는 6.3V, 음극전압은 90V, 그리드 전극 2는 450V, 그리드 전극 3은 6.3kV, 고압은 26kV, 음극전류는 800μA에서 5분에서 15분 동안 SCANNING한다.
한편, 함침형 음극의 펠렛에는 BaO:CaO:Al2O3의 5:3:2, 4:1:1 혹은 3:1:1인 전자 방사 물질을 함침시키며, 펠렛은 W, Mo, Ta 중 적어도 1종 이상의 금속 분말을 첨가하여 제조하며, 펠렛 상단의 피복층이 Ir, Os, Ru, Re, Mo/Os, Ir/Ta, W/Re 중 적어도 1종 이상의 금속이 피복되어 있는 것을 특징으로 한다.
다음은 실시예에 따라 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조 공정을 나타낸 것으로, 게터 플레싱 공정에서는 Ar의 발생을 최소화할 수 있는 LOW Ar GETTER를 적절한 조건으로 비산시킨다.
다음으로, 전 KNOCKING을 실시하여 전자총 전극을 CLEANING하여 내전압 특성을 좋게 한다.
전 KNOCKING 후에 히터 전압만 인가하는 열활성화 공정을 음극 온도 1200℃b에서 10분 동안 실시한다.
열활성화 공정 후에는 히터=6.3kV, 고압=26kV, 음극전압=90V, 그리드 전극 2=450V, 그리드 전극 3=6.3kV, 고안=26kV, 음극전류=800μA에서 5분 ~ 15분 동안 RASTER SCANNING한다.
히터 전압 및 그리드 전극 G1, G2에 전압을 인가하는 전류 활성하는 음극온도 = 1200℃b, G1 = 5.5V, G2 = 260V에서 60분 동안 실시한다.
전류 활성화 후에는 활성화 동안 증발된 바륨을 없애기 위하여 KNOCKING을 실시한다.
마지막으로, 히터 전압만 인가하는 후 FLASHING을 실시하여 음극 표면의 잔류가스를 제거한다.
도 4는 본 발명의 함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조 방법의 다른 실시예를 보인다.
게터 플레싱하는 공정에 있어서 Ar을 적게 발생하는 LOW Ar GETTER을 사용하며, 편향요크에 의해 전자빔을 편향하는 RASTER SCANNING을 히터에 소정의 전압을 인가하는 열활성화 공정 전에 실시하는 것을 나타낸 것이다.
표는 본 발명에 의해 실시된 함침형 음극에 대하여 음극면 및 CATHODE WARM-UP TIME을 측정한 결과이다.
본 발명은 종래와 비교하여 음극면은 15% 정도 향상되었으며, CATHODE WARM-UP TIME은 1초 가량 빨라졌다.
따라서, 본 발명은 함침형 음극의 에미션 특성 향상에 우수한 효과가 있으며 안정된 전자 방사를 가능하게 하여 음극선관의 제조 생산성 향상에 기여할 수 있다.
[표]
본 발명에 의한 Cathode 면 및 Cathode Warm-up Time
이상에서와 같이, 본 발명은 Ar의 발생을 최소화할 수 있는 LOW Ar GETTER를 적절한 조건으로 비산함과 함께 RASTER SCANNING을 열활성화 공정과 전류활성화 공정 사이에 하거나, 열활성화 공정 전에 실시함으로써, 음극선관내의 Ar에 의한 이온충격 및 C에 의한 에미션 열화를 최소화할 수 있기 때문에 음극 특성의 향상으로 고신뢰성을 갖는 음극선관이 제공될 수 있고, 안정된 전자 방사를 가능하게 할 수 있어 음극선관의 제조 생산성 향상에 기여할 수 있다.

Claims (6)

  1. 다공질의 펠렛 및 피복층 구조의 함침형 음극을 구비한 음극선관을 배기, 봉지, 게터 플레싱(GETTER FLASHING), 노킹, 열활성화 처리 및 전류활성화 처리하는 것에 있어서, Ar(아르곤) 함유량이 2.4 × 10-6mbar 이하인 게터(LOW Ar GETTER)를 사용하여 플레싱하고, 편향요크에 의해 전자빔을 편향하는 래스터 스캐닝(RASTER SCANNING)을 히터에 소정의 전압을 인가하는 열활성화 공정과 히터 및 그리드 전극 G1, G2에 소정의 전압을 인가하는 전류활성화 공정 사이에 실시하는 것을 특징으로 하는 함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    래스터 스캐닝을 함에 있어서는 음극선관의 전공정에 대하여 수직 및 수평으로 실시함을 특징으로 하는 함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    래스터 스캐닝을 함에 있어서는 음극선관의 전자총 전극, 히터 및 고압에 대하여 히터는 6.3V, 음극전압은 90V, 그리드 전극 2는 450V, 그리드 전극 4는 6.3V, 고압은 26kV, 음극전류는 800μA에서 5 ~ 15분 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조방법.
  4. 다공질의 펠렛 및 피복층 구조의 함침형 음극을 구비한 음극선관을 배기, 봉기, 게터 플레싱, 노킹, 열활성화 처리 및 전류활성화 처리하는 것에 있어서, Ar(아르곤) 함유량이 2.4 × 10-6mbar 이하인 게터(LOW Ar GETTER)를 사용하여 플레싱하고, 편향요크에 의해 전자빔을 편향하는 래스터 스캐닝(RASTER SCANNING)을 히터에 소정의 전압을 인가하는 열활성화 공정 전에 실시하는 것을 특징으로 하는 함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    래스터 스캐닝을 실시함에 있어서는 음극선관의 전공정에 대하여 수직 및 수평으로 실시하는 것을 특징으로 하는 함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    래스터 스캐닝을 함에 있어서는 음극선관의 전자총 전극, 히터 및 고압에 대하여 히터는 6.3V, 음극전압은 90V, 그리드 전극 2는 450V, 그리드 전극 3은 6.3V, 고압은 26kV, 음극전류는 800μA에서 5 ~ 15분 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 함침형 음극을 적용한 음극선관의 제조방법.
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