KR19990045119A

KR19990045119A - 음극선관용 함침형 캐소드 구조체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR19990045119A
Application number: KR1019980047786A
Authority: KR
Inventors: 이성률; 이지홍; 박재동
Original assignee: 김영남; 오리온전기 주식회사
Priority date: 1997-11-29
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 1999-06-25

Abstract

본 발명은 용접시 발생하는 펠릿에 함침된 전자방출물질에의 열영향을 제거할 수 있는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체 및 그 제조방법을 제공한다.

그 캐소드 구조체는, 텅스텐 분말을 가압,소결하여, 전자방출물질을 함침시킨 펠릿(1a)을 펠릿 슬리브(3) 및 히터 슬리브(4)에 고정시켜 제조되는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체에 있어서, 상기 펠릿(1a)과 히터 슬리브(4)의 사이에 다수의 돌기(요철부)(2a)가 펠릿(1a)과 결합하여 펠릿(1a)에 부착되도록 일면에 다수의 돌기(요철부)(2a)가 형성된 펠릿고정판(2)과, 그 일면의 다수의 돌기(요철부)(2a)에 결합되어 그 일면에 부착되고, 전자방출물질이 함침되는 펠릿(1a)으로 구성된 펠릿 조립체(1)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

음극선관용 함침형 캐소드 구조체 및 그 제조방법

본 발명은 음극선관용 함침형 캐소드 구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펠릿(pellet)을 히터 슬리브(heater sleeve)에 고정시키기 위한 용접의 열영향에 의한 전자방출물질의 열화를 방지할 수 있는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 음극선관용 함침형 캐소드는 일정한 공극(porosity)을 갖도록 텅스텐 분말을 가압,소결한 펠릿에 전자방출물질을 포함하는 함침제(BaO, CaO, Al₂O₃)를 함침시킨 후, 펠릿 슬리브와 히터 슬리브에 일반적으로 레이저 내지 저항 용접 또는 브레이징 용접에 의해 고정시킨다.

이와 같이 용접에 의해 펠릿을 고정시키기 때문에 그 용접열에 의해 전자방출물질이 열화되어 캐소드에서 열전자 방출이 감소되거나 방출되지 않아 디스플레이의 전체적인 특성이 저하되는 문제가 있다.

도 1 내지 도 5에는 이러한 문제를 포함한 캐소드의 여러 가지 문제를 해결하기 위한 종래의 구조가 도시된다.

도 1에 도시된 종래의 음극선관용 함침형 캐소드 구조체는, 일본국 특허출원공개 소61-227342호에 개시된 것으로, 펠릿(11)과의 실질적인 접촉면적을 펠릿컵(12)의 열변형이 발생한 때에도 크게 되도록 히터 슬리브(13)에 고정되는 펠릿컵(12)의 바닥부에 다수의 돌출부분들을 형성한 것으로, 펠릿(11)과 펠릿컵(12)의 결합조건을 안정되게 하여 전자방출특성을 안정화시킨 것이다. 이 경우에는 캐소드의 높은 동작온도에서 안정되게 전자를 방출시켜 온도 특성을 향상시키기 위한 것이다.

도 2에서 일본국 특허출원공개 소55-143743호에 개시된 종래의 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 펠릿(21)에 있어서는, 그 펠릿(21)은 텅스텐 분말을 압축,소결시킨 다공성 텅스텐 로드(rod)를 절단하여 만들어지며, 고융점을 지니는 텅스텐 와이어 메쉬(22)를 유기 바인더가 혼합된 Mo-Ru 브레이징 물질(23)을 통해 펠릿(21)에 견고하게 고착시켜 펠릿조립체가 형성된다. 그 뒤, 텅스텐 와이어 메쉬(22)의 표면이 노출되도록 텅스텐 와이어 메쉬(22)의 외부부분이 제거되고, 브레이징되며, 도시가 생략된 히터 슬리브에 저항용접을 통해 고정되게 된다. 이와 같이 함으로써 양호한 솔더링 특성과 안정성을 얻고자 하는 것이다.

또, 도 3a에 도시된 음극선관용 함침형 캐소드 구조체는, 일본국 특허출원공개 평3-155020호에 개시된 것으로, 펠릿(31)과 컵(32)이 바닥표면사이에 주성분이 알루미늄인 중간 화합물 접합층(33)이 형성되어 강한 결합력에 의해 장기간 사용할 때에도 안정적인 전자방출특성을 지니며, 컵(32)이 히터 슬리브(34)의 상면에 고정된 구조로서, 그 중간 화합물 접합층(33)이 도 3b에서와 같이 펠릿(31)과 컵(32)사이에 알루미늄 포일(foil)(33')을 배치하고 진공상에서 열을 가함으로써 얻어질 수 있기 때문에 저렴하게 제조될 수 있다는 장점이 있다.

도 4에서 일본국 특허출원공개 소60-165021호에 개시된 종래의 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 경우, 홀(42)이 다수 니켈베이스(43)상에 형성되고, 그 홀(42)에 알카린 어스 카보네이트(alkaline earth carbonate)가 함침되며, 그 알카린 어스 카보네이트는, 전자방출물질층(41)에 코팅저항을 일으키지 아니하는 두께까지 스프레드(spread)될 수도 있다. 이와 같이 구성되어 실링공정에서 고온으로 가열되더라도 크게 산소가 그 니켈베이스(43)에 침투하지 아니하게 되고 제조완료후에는 고전류밀도의 전자방출에도 안정되게 동작될 수 있으며, 고휘도 및 고정세도를 얻을 수 있게 된다.

또, 도 5에서 일본국 특허출원공개 소60-47331호에 개시된 종래의 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 경우, 캐소드의 기저부(substrate)(51)와 일체로 형성되는 중공(hollow) 실린더 몸체(55)의 외부부분에만 브레이징 물질(54)이 도포된다. 이에 따라, 기저부(41)의 두께가 얇은 중앙부분에서 실링 홀(sealing hole) 처리가 불필요하게 되어, 전자방출물질의 불충분한 함침이 브레이징물질의 침투로 인하여 보상될 수 있으며, 더욱 동질의 전자방출특성을 지니는 캐소드가 얻어질 수 있고, 나아가, 히터 코일(53)이 중공 실린더 몸체(55)와 슬리브(52)의 내부부분에 연결되어 열전도 특성이 향상되게 된다.

그러나, 상술한 종래의 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 구조는 여전히 펠릿을 슬리브에 레이저 용접이나 브레이징 등에 의해 직접 용접하여 고정시키는 것이고, 이에 따라, 용접에 의한 열영향을 배제시킬 수는 없으며, 이러한 열영향으로 인하여 전자방출물질이 열화되는 문제를 해결하지는 못하고 있어 이에 따른 캐소드 특성의 저하를 극복하지는 못하고 있다.

따라서, 본 발명은, 상술한 종래의 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 용접시 발생하는 펠릿에 함침된 전자방출물질에의 열영향을 제거할 수 있는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체를 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 펠릿에 함침된 전자방출물질에의 열영향을 제거할 수 있도록 구성되는 펠릿 조립체를 간단하게 제조할 수 있는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 함침형 캐소드 구조체의 일예를 도시한 단면도,

도 2는 종래의 함침형 캐소드 구조체의 다른 일예에 따른 펠릿의 구조를 도시한 단면도,

도 3a는 종래의 함침형 캐소드 구조체의 또다른 일예를 도시한 단면도이고, 도 3b는 그 제조방법을 설명하기 위한 설명도,

도 4는 종래의 함침형 캐소드 구조체의 또다른 일예에 따른 펠릿부분의 구조를 도시한 단면도,

도 5는 종래의 함침형 캐소드 구조체의 또다른 일예에 따른 구조를 도시한 단면도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 구조를 도시한 단면도,

도 7은 도 6의 펠릿고정판의 구조를 도시한 사시도,

도 8a 내지 도 8c는 펠릿을 제조하는 방법을 설명하기 위한 개략도로서, 도 8a는 펀치가 개방된 상태로서 텅스텐 분말을 다이의 펀치삽입공에 충전시키고, 펠릿고정판의 소재를 로딩한 상태를 도시한 것이고, 도 8b는 블랭킹에 의해 펠릿고정판이 가공되고, 텅스텐 분말이 소정의 다공도로 프레싱된 상태를 도시한 것이며, 도 8c는 이와 같이 제조되어 펠릿에 펠릿고정판이 부착된 상태의 펠릿조립체의 단면도.

*도면의주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 펠릿(pellet) 조립체 1a: 펠릿

2: 펠릿고정판 2a: 돌기(요철부)

2b: 고정판 소재 3: 펠릿 슬리브

4: 히터 슬리브 5: 히터

P: 상부 블랭킹 및 가압 펀치 D: 블랭킹 및 가압 다이

B: 베이스 플레이트 K: 하부 가압 및 녹아웃트 펀치

본 발명에 따른 음극선관용 함침형 캐소드 구조체는, 텅스텐 분말을 가압,소결하여, 전자방출물질을 함침시킨 펠릿(1a)을 펠릿 슬리브(3) 및 히터 슬리브(4)에 고정시켜 제조되는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체에 있어서, 상기 펠릿(1')과 히터 슬리브(4)의 사이에 다수의 돌기(요철부)(2')가 펠릿(1a)과 결합하여 펠릿(1a)에 부착되도록 일면에 다수의 돌기(요철부)(2')가 형성된 펠릿고정판(2)과, 그 일면의 다수의 돌기(요철부)(2')에 결합되어 그 일면에 부착되고, 전자방출물질이 함침되는 펠릿(1a)으로 구성된 펠릿 조립체(1)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 펠릿고정판(2)에 관통공이 추가로 형성될 수 있으며, 펠릿고정판(2)은 두께가 48∼52㎛인 몰리브데늄 쉬트로서 펠릿 슬리브(3)와 히터 슬리브(4)에 레이저 용접에 의해 고정됨으로써 펠릿 조립체(1)가 히터 슬리브(4)에 고정되는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 따른 음극선관용 함침형 캐소드 구조체를 제조하는 방법은, 다수의 돌기(요철부)(2')가 펠릿(1a)과 결합하여 펠릿(1a)에 부착되도록 일면에 다수의 돌기(요철부)(2')가 형성된 펠릿고정판(2)과, 그 일면의 다수의 돌기(요철부)(2')에 결합되어 그 일면에 부착되고, 텅스텐 분말을 가압,소결하여 형성되는 펠릿(1a)으로 구성된 펠릿 조립체(1)를 제조하는 펠릿 조립체의 제조단계와, 그 펠릿 조립체(1)를 펠릿 슬리브(3)와 히터 슬리브(4)에 용접에 의해 고정하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 펠릿 조립체의 제조단계는, 다수의 돌기(요철부)(2')가 일면에 형성된 고정판 소재(2b)를 펠릿고정판(2)으로 블랭킹하는 블랭킹 단계와, 그 펠릿고정판(2)의 일면을 텅스텐 분말에 접촉시켜 가압하여 펠릿(1a)을 제조하면서 펠릿고정판(2)의 일면을 그 펠릿(1a)에 결합, 부착시켜 펠릿 조립체(1)를 형성하는 가압 및 부착단계로 구성되며, 그 가압 및 부착단계후에 함침하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 블랭킹 단계와 가압 및 부착단계가 적어도 상부 블랭킹 및 가압 펀치(P) 및 블랭킹 및 가압 다이(D)에 의한 프레스 작업에 의해 동시에 이루어지는 것이 공정이 단축되어 바람직하며, 상기 다수의 돌기(요철부)(2')는 식각과 같은 화학적 방법이나 버링, 루버링(louvering)과 같은 기계적 방법에 의해 형성될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 음극선관용 함침형 캐소드 구조체 및 그 제조방법을 도면과 함께 설명하면, 다음과 같다.

도 6에는 본 발명의 일실시예에 따른 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 구조가 단면도로서 도시되고, 도 7에는 도 6의 펠릿고정판의 구조가 사시도로서 도시된다.

도 6에서 펠릿(1a)은, 그 바닥에서 상면에 다수의 돌기(요철부)(2a)가 형성된 펠릿고정판(2)의 그 상면에 부착되어 펠릿 조립체(1)를 형성하며, 그 펠릿 조립체(1)의 상태에서 펠릿 슬리브(3)에 펠릿(1a)이 삽입되어 측벽부에서 용접점(W1)에서 용접에 의해 고정되고, 그 펠릿 슬리브(3)의 하단부 내주와 펠릿고정판(2)의 하면에서 용접점(W2)의 용접에 의해 히터 슬리브(4)에 고정된다.

상기 펠릿(1a)은, 텅스텐 분말을 가압,소결하여 전자방출물질을 함침시킨 것으로, 본 발명의 제조방법에 의하면, 펠릿 조립체(1)를 형성한 다음, 전자방출물질이 함침된다.

또한, 상기 펠릿고정판(2)은, 두께가 48∼52㎛인 몰리브데늄 쉬트와 같은 것이 바람직하며, 미세한 관통공을 포함할 수 있으며, 그 관통공은 도시가 생략되지만, 상기 돌기(요철부)(2a) 부분에 형성될 수 있다. 즉, 그 돌기(요철부)(2a)는, 식각과 같은 화학적 방법에 의해 형성될 수 있으나, 버링, 루버링(louvering) 등과 같은 기계적 방법에 의해 형성되는 경우, 관통공이 함께 형성되며, 이러한 관통공이 형성되더라도 본 발명의 목적이 달성된다. 즉, 특히 돌기(요철부)(2a)가 경사지게 형성되는 루버링의 경우 더욱 견고하게 펠릿고정판(2)이 펠릿(1a)에 결합되게 되지만, 미세 관통공이 형성된 경우에도, 그 미세 관통공사이에 텅스텐 분말이 충전되면서 가압되고 소결되어 견고하게 부착될 수 있게 된다.

이와 같이 구성되는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 펠릿 조립체(1)는, 도 6에서와 같이 펠릿 슬리브(3)에 삽입되고, 그 펠릿 슬리브(3)의 측벽면에서는 용접점(W1)에서 주로 레이저 용접에 의해 용접되어 펠릿 슬리브(3)에 펠릿 조립체(1)가 고정되고, 하면에서는 펠릿고정판(2)에 히터 슬리브(4)의 상면이 용접점(W2)에서 레이저 용접에 의해 고정되게 되어 그 레이저 용접의 열영향이 직접적으로 펠릿(1a)에 미치지 아니하기 때문에 펠릿(1a)에 함침된 전자방출물질에는 거의 영향을 미치지 아니하게 되고, 이에 따라 전자방출특성을 저하시키지 아니하게 되고, 나아가 캐소드 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 구성되는 펠릿 조립체(1)의 제조에 있어서는 도 7에 도시된 바와 같이 펠릿고정판(2)을 형성한 다음, 텅스텐 분말의 가압시에 함께 가압함으로써 일체로 결합시키는 것도 가능하지만, 본 발명의 제조방법에 따라서는 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이 고정판 소재(2b)로부터 블랭킹과 동시에 가압, 결합시킬 수 있다.

이와 같은 제조방법이 도 8a 내지 도 8c에 개략도로서 도시되는데, 도 8a에는 펀치가 개방된 상태로서 텅스텐 분말을 블랭킹 및 가압 다이(D)의 펀치삽입공에 충전시키고, 펠릿고정판(2)의 고정판 소재(2b)를 그 블랭킹 및 가압 다이(D)위에 로딩한 상태가 도시되며, 도 8b에는 블랭킹에 의해 펠릿고정판이 가공되고, 텅스텐 분말이 소정의 다공도로 프레싱된 상태가 도시되며, 도 8c에는 이와 같이 제조되어 펠릿(1a)에 펠릿고정판(2)이 부착된 상태의 펠릿 조립체(1)의 단면도가 도시된다.

펠릿고정판(2)의 고정판 소재(2b)는, 두께가 48∼52㎛인 몰리브데늄 쉬트로서 일면에 식각과 같은 화학적 방법이나 버링, 루버링(louvering)과 같은 기계적 방법에 의해 돌기(요철부)(2a)가 다수 형성된 것이 마련된다.

먼저, 도 8a에서 블랭킹 및 가압 다이(D)의 펀치삽입공에 텅스텐 분말을 충전하고, 돌기(요철부)(2a)가 형성된 면을 하면으로 하여 고정판 소재(2b)를 블랭킹 및 가압 다이(D)상에 배치시킨 후, 상부 블랭킹 및 가압 펀치(P)를 하강시키면, 일차적으로 블랭킹 및 가압 다이(D)와의 사이에서 고정판 소재(2b)로부터 펠릿고정판(2)으로 블랭킹되고(블랭킹 단계), 그 뒤, 계속 상부 블랭킹 및 가압 펀치(P)가 하강함에 따라 충전된 텅스텐 분말이 가압되게 된다. 그 상부 블랭킹 및 가압 펀치(P)가 하사점에 도달하면, 텅스텐 분말이 소정의 공극을 지니는 크기로 압축되면서, 상면에 블랭킹된 펠릿고정판(2)과도 결합하게 된다(가압 및 부착단계).

그 뒤, 상부 블랭킹 및 가압 펀치(P)를 상승시키고, 하부 가압 및 녹아웃트 펀치(K)를 상승시켜 도 8c에 도시된 바와 같이 형성된 펠릿 조립체(1)를 언로딩할 수 있게 되며, 다시 하부 가압 및 녹아웃트 펀치(K)를 하강시켜 다음 펠릿 조립체(1)의 가공작업이 준비되게 된다.

이와 같이 형성된 펠릿 조립체(1)는, 종래의 방법으로 소결하고, 전자방출물질(BaO, CaO, Al₂O₃)을 함침시킨 후, 도 8c에서의 이점쇄선으로 도시되고 도 6에 도시된 바와 같이 펠릿 슬리브(3)에 그 펠릿 조립체(1)를 삽입하고, 그 뒤, 그 펠릿 슬리브(3)에 삽입된 펠릿 조립체(1)의 펠릿고정판(2)의 하면에 상면이 접촉하도록 히터 슬리브(4)를 펠릿 슬리브(3)의 하부에 삽입하고, 펠릿 슬리브(3)에 용접점(W1)에서 레이저 용접에 의해 고정되며, 용접점(W2)에서 레이저 용접에 의해 그 펠릿 조립체(1)를 히터 슬리브(4)에 고정시킨다.

이와 같이 펠릿 조립체(1)를 제조함으로써 프레스 작업에 의해 상기 블랭킹 단계와 가압 및 부착단계를 동시에 수행할 수 있게 되어, 제조비용이 저렴하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 음극선관용 함침형 캐소드 구조체 및 그 제조방법의 구성과 작용에 의하면, 펠릿(1a)의 하면에 펠릿고정판(2)을 부착시킴으로서 용접 열영향을 제거하여 전자방출특성 내지 캐소드 특성을 향상시킬 수 있으며, 동시에 블랭킹과 가압 및 부착단계를 동시에 수행할 수 있어 그 펠릿(1a)과 펠릿고정판(2)으로 된 펠릿 조립체(1)를 저렴하게 제조될 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims

텅스텐 분말을 가압,소결하여, 전자방출물질을 함침시킨 펠릿(1a)을 펠릿 슬리브(3) 및 히터 슬리브(4)에 고정시켜 제조되는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체에 있어서,

상기 펠릿(1a)과 히터 슬리브(4)의 사이에 다수의 돌기(요철부)(2a)가 펠릿(1a)과 결합하여 펠릿(1a)에 부착되도록 일면에 다수의 돌기(요철부)(2a)가 형성된 펠릿고정판(2)과, 그 일면의 다수의 돌기(요철부)(2a)에 결합되어 그 일면에 부착되고, 전자방출물질이 함침되는 펠릿(1a)으로 구성된 펠릿 조립체(1)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체.
제 1 항에 있어서, 상기 펠릿고정판(2)에 관통공이 추가로 형성될 수 있으며, 펠릿고정판(2)은 두께가 48∼52㎛인 몰리브데늄 쉬트로서 펠릿 슬리브(3)와 히터 슬리브(4)에 고정된 것을 특징으로 하는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체.
펠릿(1a)을 펠릿 슬리브(3) 및 히터 슬리브(4)에 고정시켜 제조되는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 제조방법에 있어서:

다수의 돌기(요철부)(2a)가 펠릿(1a)과 결합하여 펠릿(1a)에 부착되도록 일면에 다수의 돌기(요철부)(2a)가 형성된 펠릿고정판(2)과, 그 일면의 다수의 돌기(요철부)(2a)에 결합되어 그 일면에 부착되고, 텅스텐 분말을 가압,소결하여 형성되는 펠릿(1a)으로 구성된 펠릿 조립체(1)를 제조하는 펠릿 조립체의 제조단계; 및

그 펠릿 조립체(1)를 펠릿 슬리브(3)와 히터 슬리브(4)에 용접에 의해 고정하는 용접단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 펠릿 조립체의 제조단계는, 다수의 돌기(요철부)(2a)가 일면에 형성된 고정판 소재(2b)를 펠릿고정판(2)으로 블랭킹하는 블랭킹 단계와, 그 펠릿고정판(2)의 일면을 텅스텐 분말에 접촉시켜 가압하여 펠릿(1a)을 제조하면서 펠릿고정판(2)의 일면을 그 펠릿(1a)에 결합, 부착시켜 펠릿 조립체(1)를 형성하는 가압 및 부착단계로 구성되며, 그 가압 및 부착단계후에 전자방출물질을 포함한 함침제로 함침하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 상기 블랭킹 단계와 가압 및 부착단계가 적어도 상부 블랭킹 및 가압 펀치(P) 및 블랭킹 및 가압 다이(D)에 의한 프레스 작업에 의해 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 다수의 돌기(요철부)(2a)는 식각과 같은 화학적 방법이나 버링, 루버링(louvering)과 같은 기계적 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 상기 용접단계에서 상기 펠릿 슬리브(3)에 펠릿 조립체(1)를 삽입하고, 펠릿 조립체(1)의 펠릿고정판(2)의 하면에 상면이 접촉하도록 히터 슬리브(4)를 펠릿 슬리브(3)의 하부에 삽입한 후, 펠릿 슬리브(3)와 히터 슬리브(4)의 용접점(W1) 및 펠릿고정판(2)과 히터 슬리브(4)의 용접점(W2)에서 레이저 용접에 의해 그 펠릿 조립체(1) 및 펠릿 슬리브(3)가 히터 슬리브(4)에 고정되는 것을 특징으로 하는 음극선관용 함침형 캐소드 구조체의 제조방법.