KR20010053992A - Structures and manufacture methode for impregnated cathode of Cathode Ray Tube - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An impregnated cathode structure for a cathode ray tube and a fabrication method of the same are provided to be capable of increasing the heat transfer speed as well as reducing heat loss from a heat to a pellet by coating a nitride coating layer on a bottom surface of the pellet, thereby enhancing the power-saving performance of the impregnated cathode. CONSTITUTION: A sputtering film(11) is deposited on and an electron emission layer is impregnated into a pellet(12). A coating layer(13) of a predetermined thickness is coated on a bottom surface of the pellet(12). A sleeve(14) is directly coupled to the pellet(12) having the coating layer(13) formed. A heater(15) generates heat from the interior of the sleeve(14). The coating layer(13) consists of aluminum nitride and is coated by a CVD(Chemical Vapor Deposition).

Description

브라운관용 함침형 음극 구조체 및 그 제조방법{Structures and manufacture methode for impregnated cathode of Cathode Ray Tube}Impregnated cathode structure for cathode ray tube and its manufacturing method {Structures and manufacture methode for impregnated cathode of Cathode Ray Tube}

본 발명은 브라운관용 함침형 음극 구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 전자 방사물질이 함침된 펠렛의 저면에 코팅층을 형성하여 히터로 부터 펠렛으로의 열전달 속도를 향상시키고 열손실을 감소시킬수 있도록 한 브라운관용 함침형 음극 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an impregnated cathode structure for a cathode ray tube and a method for manufacturing the same, and in particular, to form a coating layer on the bottom of the pellet impregnated with the electrospinning material to improve the heat transfer rate from the heater to the pellet and to reduce the heat loss. An impregnated cathode structure for a CRT and a method of manufacturing the same.

종래 브라운관용 함침형 음극 구조는 도 1에 도시된 바와같이,As the conventional CRT impregnated cathode structure is shown in Figure 1,

전자방사물질이 함침된 펠렛(pellet)(1)과, 상기 펠렛(1)이 담겨진 컵(CUP)(1)과, 상기 컵(1)이 삽입 및 용접되는 원통형의 슬리브(sleeve)(3)와, 상기 슬리브(3)의 내부에서 발열하는 히터(4)와, 슬리브(3)의 하단부와 홀더(holder)(6)를 연결하는 리본(ribon)(5)으로 구성된다.Pellets 1 impregnated with an electrospinning material, a cup CUP 1 containing the pellets 1, and a cylindrical sleeve 3 into which the cup 1 is inserted and welded. And a heater 5 that generates heat inside the sleeve 3, and a ribbon 5 connecting the lower end of the sleeve 3 to the holder 6.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 브라운관용 함침형 음극 구조에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a description will be given of a conventional cathode impregnated cathode structure with reference to the accompanying drawings.

먼저, 함침형 음극(Cathode)의 제조를 위한 공정에 대하여 살펴보면, 펠렛(1)에는 전자 방사물질(BaO,CaO,Al2O3등)이 함침(Impregnated)되고 그 표면에 전자 방사 효율을 증대시키기 위해 금속이나 금속 산화물 또는 이들의 복합 화합물로 박막(미도시)이 형성된다.First, referring to the process for manufacturing an impregnated cathode (Cathode), the pellet 1 is impregnated with electron emitting materials (BaO, CaO, Al 2 O 3, etc.) to increase the electron emission efficiency on the surface In order to make a thin film (not shown) is formed of a metal or a metal oxide or a composite compound thereof.

그리고, 소정의 두께(수 십㎛)를 갖는 몰리브덴(Mo)이나 탄탈륨(Ta) 재질의 컵(2)에 상기 펠렛(1)을 담아 그 접촉면을 용접하게 된다.In addition, the contact surface is welded by placing the pellet 1 in a cup 2 made of molybdenum (Mo) or tantalum (Ta) having a predetermined thickness (several tens of micrometers).

이를 위해서 펠렛(1)과 컵(2)의 용접 방법은 여러 가지 있는 데, 그 중 하나는 솔더(예 ; 구리, 몰리브덴, 루테늄 등)(solder)를 펠렛과 컵 사이에 삽입한 후레이저(laser)를 컵의 바닥에 주사(scanning)해서 용접하는 방법이 있으며, 두 번째는 펠렛을 컵에 억지 끼움 방식으로 삽입하여 바로 용접하는 등이 있다.To this end, there are several welding methods for the pellet 1 and the cup 2, one of which is a solder (eg, copper, molybdenum, ruthenium, etc.) inserted between the pellet and the cup. ) Is a method of scanning by welding to the bottom of the cup, and the second method is to insert the pellet into the cup in a clamped manner to weld directly.

이와같이 펠렛(1)과 컵(2)의 용접이 끝나면, 컵(2)은 다시 원통형의 슬리브(3)에 삽입되고, 이 상태에서 접촉하는 슬리브(3)의 내주변과 컵(2)의 외주변을 슬리브(3)의 외측에서 용접하게 된다.When welding of the pellet 1 and the cup 2 is completed in this way, the cup 2 is inserted into the cylindrical sleeve 3 again, and in this state, the inner periphery of the sleeve 3 and the outside of the cup 2 are contacted. The periphery is welded on the outside of the sleeve 3.

그리고, 슬리브(3)의 하단부와 홀더(6)를 리본(5)으로 연결함으로써 펠렛(1)을 담은 컵(2)과 슬리브(3), 리본(5) 및 홀더(6)로 구성된 함침형 음극을 얻는다.Then, by connecting the lower end of the sleeve 3 and the holder 6 with a ribbon 5, the impregnation type consisting of the cup 2 containing the pellet 1, the sleeve 3, the ribbon 5 and the holder 6 Obtain the negative electrode.

이렇게 완성된 음극 슬리브(3) 내부에 히터(4)를 삽입하고, 제 1 그리드 전극(G1), 제 2그리드 전극(G2), 제 3그리드 전극(G3)등의 전극(미도시)을 조립하여 전자총을 완성하게 된다.The heater 4 is inserted into the completed cathode sleeve 3 to assemble electrodes (not shown) such as the first grid electrode G1, the second grid electrode G2, and the third grid electrode G3. To complete the electron gun.

이와같은 구조의 함침형 음극의 동작을 보면,Looking at the operation of the impregnated cathode of such a structure,

먼저, 슬리브(1) 내부에 삽입된 히터(4)에 정격전압(약 6.3V)를 가하면, 히터(4)에서 발생되는 열이 슬리브(3)와 컵(2)을 통해 펠렛(1)으로 전달된다.First, when a rated voltage (approximately 6.3 V) is applied to the heater 4 inserted into the sleeve 1, the heat generated from the heater 4 is transferred to the pellet 1 through the sleeve 3 and the cup 2. Delivered.

이때, 상기 펠렛(1)에 전달된 열을 이용하여 전자방사 물질 즉, 산화바륨(BaO)등의 산화물이 텅스텐등의 금속과 환원 반응이 일어나 바륨(Ba)원자가 생성되어 전자 생성원을 형성하며, 상기 생성되는 바륨원자는 이 열을 흡수하여 전자를 방출하게 된다.At this time, an electron-emitting material, that is, an oxide such as barium oxide (BaO), is reduced with a metal such as tungsten by using heat transferred to the pellet 1 to generate a barium (Ba) atom to form an electron generating source. The produced barium atoms absorb this heat to emit electrons.

이를 위해서 히터(4)로 부터 발생되는 열은 두 가지 경로를 통해 펠렛(1)에 전달되는 데, 그 첫번째 경로는 히터(4)로 부터 복사열이 컵(2)의 밑면에 전달되고, 열전도 매커니즘에 의해 컵(2)을 지나 펠렛(1)과 컵(2)의 접촉면에 열이 전달된다.To this end, the heat generated from the heater 4 is transmitted to the pellet 1 through two paths, the first of which radiant heat from the heater 4 is transferred to the bottom of the cup 2, the heat conduction mechanism The heat is transferred to the contact surface of the pellet 1 and the cup 2 through the cup (2).

두번째 경로는 히터(4)로 부터 복사열이 슬리브(3)로 전달되고, 이 열의 일부는 슬리브(3) 외면으로의 복사 열 손실이 일어나고, 다른 일부는 열전도 매커니즘을 통해 컵(2)과 슬리브(3)를 지나 컵(2)과 펠렛(1)의 접촉면으로 열이 전달된다.In the second path, radiant heat is transferred from the heater 4 to the sleeve 3, part of which causes radiant heat loss to the outer surface of the sleeve 3, and the other part of the cup 2 and sleeve (through the heat conduction mechanism). After 3), heat is transferred to the contact surface of the cup 2 and the pellet 1.

즉, 열의 경로는 히터→컵→펠렛 순서의 열전달과 히터→슬리브→컵→펠렛 순서의 열전달 두가지이다. 두 가지의 경로는 모두 컵(2)이나 슬리브(3)와 같은 열 저항층을 경유하여 히터(4)의 열이 펠렛(1)에 전달되도록 한다.That is, there are two paths of heat transfer: heater → cup → pellet heat transfer and heater → sleeve → cup → pellet heat transfer. Both paths allow the heat of the heater 4 to be transferred to the pellet 1 via a heat resistant layer, such as the cup 2 or the sleeve 3.

또한, 컵(2)에서의 열전달 속도 및 열 손실을 구하기 위해 후술하게 될 컵에 대한 에너지 보존식은 수학식 1을 이용한다.In addition, the energy conservation equation for the cup, which will be described later in order to obtain the heat transfer rate and heat loss in the cup 2, uses Equation 1.

여기서, 온도 T는 시간 및 위치의 함수이며,는 컵의 밀도, Cp는 컵의 비열이며, k는 컵의 열 전도도이다. 우변의 첫번째 [Cp ∂T/∂t] 항은 시간에 따른 컵의 열 에너지의 변화율이며, 두번째 [ - ∇(k∇T)] 항은 컵으로 들어오는 열과 나가는 열의 차이다.Where temperature T is a function of time and location, Is the density of the cup, Cp is the specific heat of the cup, and k is the thermal conductivity of the cup. On the right side [ Cp ∂T / ∂t] is the rate of change of the thermal energy of the cup over time, and the second [-∇ (k∇T)] is the difference between the heat entering and leaving the cup.

상기의 수학식 1에서, k∇T는 단위 면적당, 단위 시간당의 열 전달 속도로서, 컵의 내면과 외면의 면적을 곱하면 시간당 컵에 들어가는 열과 나가는 열을 계산할 수 있을 뿐만 아니라, 컵 내부에서의 열전달 속도도 구할 수 있다. 물론, 열전달 속도는 위의 수학식 1을 전산 모사로 부터 컵의 비열에 질량과 온도 변화량을 곱하여 구하게 된다.In Equation 1 above, k∇T is the heat transfer rate per unit area and per unit time, and multiplying the inner and outer surfaces of the cup not only calculates the heat entering and leaving the cup per hour, but also inside the cup. Heat transfer rates can also be obtained. Of course, the heat transfer rate is obtained by multiplying the specific heat of the cup by the mass and the temperature change from the computer simulation.

즉, 수학식 1의 우변의 첫번째 [Cp ∂T/∂t]항이 컵에 의한 열손실을 나타내는 항으로, 컵(2)에 의한 열손실을 줄이기 위해서 두께를 얇게 하여 질량을 작게 하거나 비열이 낮은 물질을 사용하게 된다. 그러나 컵(2)의 두께를 얇게 하거나 또는 열전도도가 높은 금속으로 재질을 변경하는 데에도 한계가 있다. 만약, 컵의 두께가 너무 얇아지면 슬리브(3)와 컵(2), 컵(2)과 펠렛(1)의 용접 상의 어려움이 있게 된다.That is, the first [ Cp ∂T / ∂t] is a term representing the heat loss caused by the cup. In order to reduce the heat loss caused by the cup 2, the thickness is made thin to reduce the mass or use a low specific heat material. However, there is a limit to changing the material to a thin metal or high thermal conductivity of the cup (2). If the thickness of the cup is too thin, there is a difficulty in welding the sleeve 3 and the cup 2, the cup 2 and the pellet 1.

그러므로, 슬리브(3)의 재질을 열 전도성이 뛰어난 물질로 쓰거나 복사효율을 높이기 위해 내면에 흑화층을 생성하였더라도, 히터(4)로 부터 펠렛(1)으로의 열전달은 컵(2)이라는 매체를 통해 어느 정도의 열 손실을 감안해서 히터(4)를 설계하게 된다. 즉, 히터(4)로 부터 펠렛(1)으로의 열전달 효율이 떨어지므로 히터(4) 설계시 손실된 열을 감안해 주어야 한다.Therefore, even if the material of the sleeve 3 is used as a material having excellent thermal conductivity or a blackening layer is formed on the inner surface to increase the radiation efficiency, the heat transfer from the heater 4 to the pellet 1 is performed by the medium of the cup 2. The heater 4 is designed in consideration of some heat loss. That is, since the heat transfer efficiency from the heater 4 to the pellet 1 is reduced, the heat lost in the heater 4 design should be taken into account.

그러나, 종래에는 상술한 바와같이 컵(2)이라는 중간 매체를 통해 펠렛(1)으로 열이 전달되므로 열전달 속도가 느려지고 컵(2) 자체에서의 열손실도 발생하게 된다.However, in the related art, heat is transferred to the pellet 1 through the intermediate medium of the cup 2 as described above, so that the heat transfer rate is slowed and heat loss occurs in the cup 2 itself.

그리고, 컵(2) 자체가 열적인 저항체이면서 기본적으로 가지는 질량에 대한 열 용량을 가지므로 열 손실을 최소화하는 데에도 어려운 문제가 있으며, 컵(2)과 슬리브(3)의 용접에 의한 열적인 저항도 있으므로 열전달 속도를 높이는데에도 한계가 있다.In addition, since the cup 2 itself is a thermal resistor and has a heat capacity with respect to the mass it basically has, it is difficult to minimize heat loss, and the cup 2 and the sleeve 3 are welded. There is also a resistance to increase the heat transfer rate is also limited.

또한, 컵(2)이라는 매체가 더 있으므로 인해서 함침형 음극의 조립 즉, 펠렛(1)을 컵(2)에 삽입하는 문제, 그리고 펠렛(1)과 컵(2)을 용접하는 문제등이 있다.In addition, since there is a medium of the cup 2, there is a problem of assembling the impregnated cathode, that is, inserting the pellet 1 into the cup 2, and welding the pellet 1 and the cup 2. .

본 발명은 상기한 종래의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 히터로 부터 펠렛으로 전달되는 열이 보다 빠르게 전달될 수 있도록 펠렛의 저면에 질화 알루미늄의 수평 단층을 갖는 코팅층을 코팅함으로써, 히터로 부터 펠렛에 전달되는 열전달 속도를 증가시켜 줄 뿐만 아니라 열 손실을 감소시켜 줄 수 있도록 하여 함침형 음극의 속동화 및 절전화를 향상시켜 줄 수 있도록 한 브라운관용 함침형 음극 구조체 및 그 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, by coating a coating layer having a horizontal monolayer of aluminum nitride on the bottom of the pellet so that the heat transferred from the heater to the pellet can be transferred more quickly, from the heater To provide a CRT type impregnated cathode structure and a method of manufacturing the same, which can improve the speed and power saving of the impregnated cathode by increasing the heat transfer rate to the pellet as well as reducing the heat loss. The purpose is.

도 1은 종래 브라운관용 함침형 음극 구조를 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional CRT impregnated cathode structure.

도 2는 본 발명에 따른 브라운관용 함침형 음극 구조체를 보인 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing an impregnated cathode structure for CRT according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 브라운관용 함침형 음극 제조 방법을 보인 도면.Figure 3 is a view showing the impregnated cathode manufacturing method for CRT according to the present invention.

도 4는 본 발명의 코팅막 두께와 기존의 컵 두께에 따른 전자 방출시간의 비교를 보인 표.Figure 4 is a table showing a comparison of the electron emission time according to the thickness of the coating film and the conventional cup of the present invention.

도 5는 본 발명의 코팅막 두께 및 기존의 컵 두께에 따른 히터 전류 및 소비전력의 비교를 보인 표.Figure 5 is a table showing a comparison of the heater current and power consumption according to the coating film thickness and conventional cup thickness of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1,12... 펠렛 2..... 컵1,12 ... pellet 2 ..... cup

3,14... 슬리브 4,15... 히터3,14 ... sleeve 4,15 ... heater

5,16...리본 6,17... 홀더5,16 ... ribbon 6,17 ... holder

11... 스퍼터링 필름 13.... 코팅층11 ... sputtering film 13 .... coating layer

본 발명에 따른 브라운관용 함침형 음극 구조체는,The impregnated cathode structure for a CRT according to the present invention,

전자 방사물질을 함침한 펠렛과,Pellets impregnated with an electron radiating material,

상기 펠렛의 저면에 코팅층을 형성하고,Forming a coating layer on the bottom of the pellet,

상기 코팅층이 형성된 펠렛이 슬리브에 직접 결합된 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the pellet formed with the coating layer is directly bonded to the sleeve.

여기서, 상기 코팅층은 질화 알루미늄 재질을 포함한 것을 특징으로 한다.Here, the coating layer is characterized in that it comprises an aluminum nitride material.

본 발명에 따른 브라운관용 함침형 음극 제조방법은,Method for producing an impregnated cathode for CRT according to the present invention,

전자방사물질이 함유된 펠렛의 저면에 열전달 매체를 코팅하는 단계;Coating a heat transfer medium on the bottom of the pellet containing the electrospinning material;

상기 코팅된 펠렛을 슬리브에 직접 삽입하는 단계;Inserting the coated pellets directly into the sleeve;

상기 펠렛이 삽입된 슬리브의 측면에서 펠렛과 슬리브를 용접하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.Welding the pellet and the sleeve at the side of the sleeve into which the pellet is inserted.

여기서, 상기 코팅층은 질화 알루미늄의 재질을 증착법에 의해 코팅한 것을 특징으로 한다.Here, the coating layer is characterized in that the coating of the material of aluminum nitride by the vapor deposition method.

이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 2는 브라운관용 함침형 음극 구조체를 보인 단면도이며, 도 3은 브라운관용 함침형 음극 제조 방법을 보인 도면이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings as follows. 2 is a cross-sectional view showing an impregnated cathode structure for a CRT, and FIG. 3 is a view illustrating a method of manufacturing an impregnated cathode for a CRT.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상면에 스퍼터링 필름(11)이 증착되고 전자 방사물질이 함침된 펠렛(12)과, 상기 펠렛(12)의 저면에 소정의 두께로 코팅된 코팅층(13)과, 상기 코팅층(13)이 형성된 펠렛(12)이 직접 결합되는 슬리브(14)와, 상기 슬리브(14)의 내부에서 발열하는 히터(15)로 구성된다.2 and 3, the sputtering film 11 is deposited on the upper surface and the pellet 12 impregnated with the electrospinning material, the coating layer 13 coated with a predetermined thickness on the bottom of the pellet 12 and In addition, the coating layer 13 is formed of a sleeve 12 to which the pellets 12 are directly coupled, and a heater 15 that generates heat inside the sleeve 14.

상기 코팅층(13)은 질화 화합물을 사용하고 이를 화학 증착 방법(CVD; Chemical Vapor Deposition)으로 코팅한 것을 특징으로 한다.The coating layer 13 is characterized by using a nitride compound and coating it by chemical vapor deposition (CVD).

미 설명 부호 16은 리본, 17은 홀더이다.Reference numeral 16 is a ribbon, 17 is a holder.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 브라운관용 함침형 음극 구조체 및 그 제조방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The impregnated cathode structure for a CRT and a method of manufacturing the same according to the present invention configured as described above will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 펠렛(12)에 전자 방사 물질(Bao,CaO,Al2O3)을 함침시키고 그 표면에 전자 방사 효율을 증대시키기 위해 스퍼터링 방법으로 스퍼터링 필름 박막(11)을 증착시켜 준다(도 3의 a).First, the sputtering film thin film 11 is deposited by sputtering in order to impregnate the pellet 12 with the electron emitting material Bao, CaO, Al 2 O 3 and to increase the electron emission efficiency on the surface thereof (FIG. 3). a).

그런 다음, 상기 펠렛(12)의 저면에 코팅층(13)을 코팅해 준다. 이를 위해서코팅층(13)은 슬리브(13) 내부에서 히터(15)와 펠렛(12) 사이에 위치하여 열을 효과적으로 전달하도록 일함수가 높은 재질을 사용하고 펠렛(12)에서 생성된 전자가 히터(15)쪽으로 방출되지 않도록 화학적으로 안정된 원소를 사용한다.Then, the coating layer 13 is coated on the bottom of the pellet 12. To this end, the coating layer 13 is positioned between the heater 15 and the pellet 12 in the sleeve 13 to use a material having a high work function to effectively transfer heat, and the electrons generated in the pellet 12 are heated by the heater ( Use chemically stable elements to avoid release to side 15).

또한, 일함수가 높더라도 히터(15)로 부터 펠렛(12) 저면의 코팅층(13)에 절달되는 열로 인해 온도가 일정이상(약 1500℃이상)이 될 경우 히터쪽으로 전자방출이 일어나 브라운관의 특성에 영향을 주게 되므로 이를 방지하기 위해 고온에도 잘 견디는 내화물이어야 한다.In addition, even if the work function is high due to the heat transferred from the heater 15 to the coating layer 13 on the bottom surface of the pellet 12, when the temperature reaches a certain level (about 1500 ° C. or more), electrons are emitted toward the heater, so that the characteristics of the CRT It must be refractory to withstand high temperature to prevent it.

이러한 조건을 충족시키는 재질로서 질화 알루미늄(AlN)은 금속이 아닌 고융점 및 열 복사율이 높은 내화물이며, 그 내화물 중에서 열전도도가 높고 강한 열적 충격에도 강한 재질이다.As a material that satisfies these conditions, aluminum nitride (AlN) is a refractory material having a high melting point and a high thermal radiation rate, not a metal, and is a material having high thermal conductivity and strong thermal shock.

여기서, 코팅층(13)의 질화 알루미늄 코팅막을 형성하기 위한 방법으로 화학 증착법(CVD ; Chemical Vapor Deposition)과 내화물의 코팅에 많이 사용되는 스핀 코팅(spin coating) 방법 등 두가지 방법이 있다.Here, there are two methods for forming an aluminum nitride coating film of the coating layer 13, such as chemical vapor deposition (CVD) and spin coating method which is widely used for coating a refractory material.

화학 증착법(CVD)은 질소 가스(N2)를 반응로에 투입하면서 알루미늄 금속을 가열하여 증기를 형성하고, 상기 증기들이 타켓(target)인 펠렛(11)의 밑면에 증착, 반응하여 질화 알루미늄 막을 형성시킨 것이다.Chemical Vapor Deposition (CVD) is performed by heating aluminum metal while introducing nitrogen gas (N 2 ) into the reactor to form steam, and depositing and reacting the vapor on the underside of the target pellet 11 to form an aluminum nitride film. It is formed.

즉, 질소 가스가 챔버(chamber) 안으로 유입되어 소스인 알루미늄 금속(Al)에 열을 가하여 질소가스(N2)와 알루미늄 증기가 저압(약 10-2torr)으로 형성되면 타켓인 펠렛(12)의 밑면에 흡착된 후, 확산 및 반응하여 질화 알루미늄을 형성하게된다. 이를 식으로 나타내면 화학식 1과 같다.That is, when nitrogen gas flows into the chamber and heats the aluminum metal Al as a source to form nitrogen gas N 2 and aluminum vapor at a low pressure (about 10 −2 torr), the target pellet 12 After being adsorbed on the underside, it diffuses and reacts to form aluminum nitride. This is represented by the formula (1).

Al(s) +열 = Al(v)Al (s) + Heat = Al (v)

2Al(v) + N2= 2 AlN2Al (v) + N 2 = 2 AlN

여기서, (v)는 증기 상태를 의미하고, (s)는 고체 상태를 의미한다.Here, (v) means a vapor state, and (s) means a solid state.

그리고, 질화 알루미늄 코팅막은 소정의 두께(수 ㎛)로 코팅하여 펠렛(13)의 기공과 전자 방사 물질을 완전히 덮어서 펠렛(13)으로 부터 히터쪽으로 바륨가스(Ba) 등의 증발을 방지하고 히터(15)의 열이 함침재나 기공으로 직접 가해지지 않게된다.The aluminum nitride coating film is coated with a predetermined thickness (several μm) to completely cover the pores of the pellet 13 and the electrospinning material to prevent evaporation of barium gas (Ba) from the pellet 13 toward the heater and to prevent the heater ( The heat of 15) is not directly applied to the impregnating material or pores.

이때, 타켓을 가열할 때 알루미늄 금속 특성상, 융점이 낮고 증착속도가 빠르기 때문에 알루미늄과 질소가 반응하는 데에는 활성화 에너지가 높지 않아 고온으로 가열하지 않아도 된다.At this time, since the melting point is low and the deposition rate is high when the target is heated, aluminum and nitrogen do not need to be heated to a high temperature because the activation energy is not high.

이러한, 화학 증착법은 물리적 증착 방법인 스퍼터링 방법이나 이온 빔 증착법 등에 비해 증착 속도가 빠르고, 소정의 두께(수 ㎛)를 갖는 막 형성에 유리한 특징을 가지고 있다.Such a chemical vapor deposition method has a characteristic that the deposition rate is faster than the sputtering method, the ion beam deposition method, or the like, which is a physical vapor deposition method, and is advantageous for forming a film having a predetermined thickness (a few m).

두번째, 스핀 코팅방법은 비산화물 계열의 내화물을 코팅하는 데 가장 보편적인 방법으로 수 백도 이상의 소결 공정을 필요로 하며, 전자 방사물질이 함침된 펠렛을 고온으로 가열하면 펠렛의 특성에 좋지 않은 영향을 주게 된다.Second, the spin coating method is the most common method for coating non-oxide refractory materials, which requires a sintering process of several hundred degrees or more, and heating pellets impregnated with electron emitting materials to a high temperature may adversely affect the properties of the pellets. Given.

이와 같은 특징으로, 본 발명은 화학 증착법을 이용해서 펠렛(12)의 저면에코팅층(13)의 재질인 질화 알루미늄막을 상술한 바와같이 소정의 두께로 형성해 준다(도 3의 b).As described above, the present invention forms an aluminum nitride film, which is a material of the coating layer 13, on the bottom surface of the pellet 12 by chemical vapor deposition to a predetermined thickness as described above (b in Fig. 3).

이후, 코팅층이 형성된 펠렛(12)을 슬리브(14)에 직접 삽입하기 위해 펠렛(12)을 슬리브(14)의 일측에 위치시킨 후 프레스등을 이용하여 억지 끼움으로 결합시킨 후, 이 상태에서 슬리브(14) 외측에서 레이저 등을 이용하여 슬리브 내부변과 펠렛(12) 및 코팅층(13) 외주변을 직접 용접하게 된다(도 3의 (c)).Subsequently, in order to insert the pellet 12 having the coating layer directly into the sleeve 14, the pellet 12 is placed on one side of the sleeve 14, and then pressed by a press or the like, and then the sleeve is in this state. (14) From the outside, the inner edge of the sleeve, the pellet 12, and the outer circumference of the coating layer 13 are directly welded using a laser or the like (Fig. 3 (c)).

상기와 같이, 코팅층(12)로서 질화 알루미늄(AlN)을 펠렛(12)의 저면에 코팅할 경우 히터(15)로 부터 발생되는 열이 코팅층(13) 또는 슬리브(14)를 통하여 펠렛(12)에 직접 전달됨으로써, 기존에 사용되는 컵보다 두께가 얇고 질량이 작아 코팅막으로서의 열 용량이 작고 열 손실 또한 작게 가져갈 수 있다.As described above, when aluminum nitride (AlN) is coated on the bottom surface of the pellet 12 as the coating layer 12, the heat generated from the heater 15 is transferred to the pellet 12 through the coating layer 13 or the sleeve 14. By directly transmitting to the film, a thinner and smaller mass than a conventionally used cup can bring a small heat capacity as a coating film and a small heat loss.

그리고, 질화 알루미늄 내화물은 녹는점이 높고(2200℃ 이상), 열 팽창률이 작으며, 열적 충격에 강하여 일정온도 이상(1000℃)까지 가열되는 함침형 음극에도 적당하다. 또 질화 알루미늄의 열전도도가 100~220W/mK 로 열전도성이 좋고 복사효율이 높아 히터(15)로 부터 펠렛(12)으로 열전달 속도가 빠르다.In addition, the aluminum nitride refractory has a high melting point (2200 ° C. or more), a low thermal expansion rate, and is suitable for an impregnated cathode that is heated to a predetermined temperature or more (1000 ° C.) by being resistant to thermal shock. In addition, the thermal conductivity of aluminum nitride is 100-220W / mK, and the thermal conductivity is high, and the radiation efficiency is high, so that the heat transfer rate from the heater 15 to the pellet 12 is fast.

한편, 도 4 는 코팅막 두께 및 컵 두께에 따른 전자 방출시간(TEW)을 비교한 도면이며, 도 5는 코팅막 두께 및 컵 두께에 따른 히터 전류(If) 및 소비 전력(Watt)을 비교한 도면이다.4 is a view comparing electron emission time (TEW) according to coating thickness and cup thickness, and FIG. 5 is a view comparing heater current (If) and power consumption (Watt) according to coating thickness and cup thickness. .

슬리브(11)의 내경이 1.20㎛ 정도, 두께가 30㎛ 정도의 탄탈륨(Ta)을 사용하며 그 내면에는 흑화처리를 하고, 펠렛의 두께는 0.4mm정도로 하고, 펠렛의 전자방사물질에 대한 몰비는 산화바륨(BaO),산화칼슘(CaO),산화알루미늄(Al2O3)을 3:1:1로 함침하고 그 표면에는 오스늄/루테늄(Os/Ru)이 스퍼터링 방법으로 코팅된 구조이다.Tantalum (Ta) having an inner diameter of about 1.20 µm and a thickness of about 30 µm is used, and the inner surface of the sleeve 11 is blackened, the thickness of the pellet is about 0.4 mm, and the molar ratio of the pellet to the electron-emitting material is Barium oxide (BaO), calcium oxide (CaO) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is impregnated with 3: 1: 1, and the surface is coated with osmium / ruthenium (Os / Ru) by sputtering.

이와 같은 구조에서 펠렛의 저면에 질화 알루미늄 코팅막의 두께는 5㎛,10㎛,50㎛인 3가지 시료를 만들었고, 컵은 두께가 30㎛, 50㎛,100㎛인 탄탈륨재를 사용하여 펠렛을 이에 용접하였다.In this structure, three samples having a thickness of 5 μm, 10 μm, and 50 μm of aluminum nitride coated film were formed on the bottom of the pellet, and the cup was formed by using a tantalum material having a thickness of 30 μm, 50 μm, or 100 μm. Welded.

또한, 전자 방출시간(TEW)을 측정하기 위한 조건은 고압은 4kV, 포커스 전압 은 3kV, 가속전압은 200V, 그리고 히터 전압은 6.3V이다. 이러한 조건에서 음극전류가 450㎂에 도달하였을 때의 시간(TEW)을 측정한 결과는 도 4의 표와 같다.Also, the conditions for measuring the electron emission time (TEW) are 4kV for high voltage, 3kV for focus voltage, 200V for acceleration voltage, and 6.3V for heater voltage. Under these conditions, the result of measuring the time (TEW) when the cathode current reaches 450 mA is shown in the table of FIG. 4.

도 4의 표와 같이 펠렛(12)의 저면에 질화 알루미늄을 코팅하였을 경우 전자 방출 시간(TEW)과 음극 온도가 일정온도(약 1000℃정도)가 되기 위해 히터에 가해지는 열량에 대해 기존의 컵을 사용한 경우와 비교한 결과, 코팅막을 입힌 각각의 전자 방출시간(TEW)이 컵을 사용한 전자 방출시간 보다 더 빠름을 알수 있다.When the aluminum nitride is coated on the bottom surface of the pellet 12 as shown in the table of FIG. 4, the conventional cup is applied to the amount of heat applied to the heater so that the electron emission time (TEW) and the cathode temperature become a constant temperature (about 1000 ° C.). As a result, the electron emission time (TEW) coated with the coating film is faster than the electron emission time using the cup.

즉, 질화 알루미늄 코팅막의 두께가 5㎛, 25㎛, 50㎛일 때 전자 방출 시간은 3.1, 3.9, 4.9(sec)으로 각각 나타나는 반면, 컵의 두께가 30㎛, 50㎛,100㎛ 일 때 전자 방출시간은 4.7, 5.1, 7.2 (sec)으로 각각 나타나므로, 질화 알루미늄의 전자 방출시간이 더 빠름을 알수 있다.That is, when the thickness of the aluminum nitride coating film was 5 μm, 25 μm, and 50 μm, the electron emission time was shown as 3.1, 3.9, and 4.9 sec, while the thickness of the cup was 30 μm, 50 μm, and 100 μm. Since the emission times are 4.7, 5.1, and 7.2 (sec), respectively, the electron emission time of aluminum nitride is faster.

도 5의 표와 같이, 음극의 온도가 1000℃가 되도록 히터에 가해주는 열량을 질화 알루미늄을 코팅한 것과 컵을 사 용한 경우는 히터 전압을 정격전압(약 6.3V)조건에서 히터의 전류(If) 만을 변경, 설계하여 실험하였다. 이 실험 결과 펠렛에 질화 알루미늄을 코팅한 경우가 절전효과가 더 있으며, 그 코팅막의 두께를 수 ㎛로 코팅하는 것이 속동 및 절전화에 더 유리하게 가져간다.As shown in the table of Fig. 5, the heat applied to the heater so that the temperature of the cathode is 1000 ° C. is coated with aluminum nitride and a cup is used, and the heater current is under the rated voltage (about 6.3 V). ) Was modified, designed and tested. As a result of this experiment, the coating of aluminum nitride on the pellet has more power saving effect, and coating the thickness of the coating film with several μm brings more advantages to speed and power saving.

이상에서 설명한 바와같이, 브라운관용 함침형 음극의 구조에서 기존의 펠렛을 담는 컵 대신 내화물인 질화 알루미늄 재질을 펠렛의 저면에 코팅함으로써 히터에서 펠렛으로의 열전달 속도를 증가시키고 열손실을 감소시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 브라운관용 함침형 음극이 속동화 및 절전화에 있어서 종래보다 유리한 구조를 얻을수 있으며, 함침형 음극 제작 공정을 단순화 할 수 있는 효과가 있다.As described above, in the structure of the impregnated cathode for CRT, the refractory aluminum nitride material is coated on the bottom of the pellet instead of the cup containing the pellet so that the heat transfer rate from the heater to the pellet can be increased and the heat loss can be reduced. In addition, the CRT impregnated cathode for the tube can obtain an advantageous structure than the conventional in the speed and power saving, there is an effect that can simplify the impregnated cathode manufacturing process.

Claims (4)

전자 방사물질을 함침한 펠렛과,Pellets impregnated with an electron radiating material, 상기 펠렛의 저면에 코팅층을 형성하고,Forming a coating layer on the bottom of the pellet, 상기 코팅층이 형성된 펠렛이 슬리브에 직접 결합된 것을 특징으로 하는 브라운관용 함침형 음극 구조체.The impregnated cathode structure for a cathode ray tube, characterized in that the coating layer formed pellets are directly bonded to the sleeve. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 코팅층은 질화 알루미늄 재질을 포함한 것을 특징으로 하는 브라운관용 함침형 음극 구조체.The coating layer is an impregnated cathode structure for a CRT, characterized in that it comprises an aluminum nitride material. 전자방사물질이 함유된 펠렛의 저면에 열전달 매체를 코팅하는 단계;Coating a heat transfer medium on the bottom of the pellet containing the electrospinning material; 상기 코팅된 펠렛을 슬리브에 직접 삽입하는 단계;Inserting the coated pellets directly into the sleeve; 상기 펠렛이 삽입된 슬리브의 측면에서 펠렛과 슬리브를 용접하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 브라운관용 함침형 음극 제조방법.The impregnated cathode manufacturing method for a CRT comprising the step of welding the pellet and the sleeve on the side of the sleeve is inserted pellet. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 코팅층은 질화 알루미늄의 재질을 증착법에 의해 코팅한 것을 특징으로 하는 브라운관용 함침형 음극 제조방법.The coating layer is an impregnated cathode manufacturing method for a CRT, characterized in that the coating of aluminum nitride material by the vapor deposition method.
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KR20020084615A (en) * 2001-05-03 2002-11-09 삼성에스디아이 주식회사 cathode assembly

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