KR20020085096A

KR20020085096A - 음극선관용 음극 구조체

Info

Publication number: KR20020085096A
Application number: KR1020010024377A
Authority: KR
Inventors: 윤세영
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2002-11-16

Abstract

본 발명은 음극선관용 음극 구조체에 관한 것으로서, 열전자를 방출하는 음극 펠릿과, 상기 음극 펠릿과 결합된 음극 캡을 구비하며, 상기 음극 펠릿과 음극 캡은 저항 용접에 의하여 결합된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 음극 펠릿과 음극 캡 사이에는 저항 용접에 의한 용접점이 적어도 1점인 것을 특징으로 한다. 이러한 음극 구조체에 의하면, 음극 캡으로부터 음극 펠릿으로의 환원성 금속의 확산속도를 증가시킬 수 있어 음극 펠릿의 활성화를 촉진함으로써 열전자 방출에 크게 기여할 수 있게 된다.

Description

음극선관용 음극 구조체{Cathode assembly for cathode ray tube}

본 발명은 음극선관용 음극 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열전자를 방출하는 음극 펠릿과 이것이 삽입된 음극 캡과의 밀착성을 향상시킨 음극선관용 음극 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 음극선관용 음극 구조체는 히터에 의해 열을 받아 열전자를 방출하는 장치로서, 그 가열 방식에 따라 히터에 의해 간접적으로 가열되는 방열형 음극과 직접적으로 가열되는 직렬형 음극으로 구별된다.

방열형 음극은 일반적으로 전자 방사 물질을 피착한 기체 금속(base metal)이나 내열 금속의 음극 슬리브에 지지되어 있고, 그 음극 슬리브의 내부에 히터가 배치되어 있고, 그 히터에 전압을 인가하여 간접적으로 음극을 가열하도록 되어 있다.

방열형 음극은 다시 전자 방사 물질의 종류에 따라 산화물 음극과 함침형 음극 및 소결형 음극으로 구별된다.

산화물 음극은 니켈(Ni)에 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 스트론튬(Sr) 등의 환원성 금속을 첨가한 기체 금속 위에 산화바륨(BaO), 산화스트론튬(SrO), 산화칼슘(CaO)으로 된 알칼리토류 금속산화물 고용체의 층을 형성한 것이다. 함침형 음극은 일반적으로 다공성 텅스텐에 산화바륨(BaO), 산화칼슘(CaO), 산화알루미늄(Al₂O₃)을 적당한 몰비로 혼합한 바륨(Ba), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al)을 함침한 것이다. 소결형 음극은 일반적으로 니켈-이미터(Ni-emitter)와, 텅스텐-이미터(W-emitter)로 구성되어 있기 때문에, 펠릿 내에 환원 작용을 하는 물질이 없어 니켈-크롬(Ni-Cr)의 합금으로 이루어진 캡으로부터 음극 펠릿 내로 크롬(Cr)이 확산되어 바륨(Ba) 등의 알칼리토류 금속을 활성화시켜 전자 방출에 기여하게 된다.

종래의 음극선관용 소결형 음극 구조체(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 음극 펠릿(11)과, 음극 펠릿(11)이 삽입된 음극 캡(13)과, 상부 개구부에 음극 캡(13)이 삽입 고정되고 내부에 히터(14)가 장착되어 있는 음극 슬리브(15)를 구비하고 있다. 상기 음극 펠릿(11)은 니켈(Ni) 금속 분말 또는 니켈(Ni)을 주성분으로 하는 합금의 분말과 바륨(Ba)을 포함한 알칼리토류 금속의 탄산염 분말을 혼합하고, 열간 등방 가압 처리에 의해 소결한 것이다. 상기 음극 캡(13)은 음극 펠릿(11)의 전자 방출층(12) 이외의 표면을 덮는 니켈(Ni) 또는 니켈-크롬(Ni-Cr) 합금으로 이루어져 있다. 상기 음극 슬리브(15)는 니켈-크롬(Ni-Cr) 합금으로 이루어져 있다.

상기 음극 펠릿(11)과 음극 캡(13)은, 음극 펠릿(11)이 삽입 고정된 음극 캡(13)의 제조 공정을 도시한 도 2에서 알 수 있듯이, 레이저 용접에 의하여 상호 밀착되게 되며, 이러한 음극 펠릿(11)과 음극 캡(13)이 상호 용접된 부위를 통해니켈-크롬(Ni-Cr) 합금으로 이루어진 음극 캡(13)으로부터 음극 펠릿(11)으로 크롬(Cr)의 확산이 일어나게 된다.

이와 같이 이루어진 음극 구조체(10)에 있어서는 상기 음극 펠릿(11)과 음극 캡(13)이 레이져 용접에 의해 용접되므로 용접된 부위의 면적 및 강도가 일정하게 된다.

그러나, 상기한 구성을 갖는 음극 구조체(10)는, 음극 펠릿(11)과 음극 캡(13)과의 결합 공정을 나타내는 도 2에 도시된 바와 같이, 음극 캡(13)의 배면(13a)에서 레이저로 1점 용접을 하여 음극 펠릿(11)과 음극 캡(13)을 밀착시키므로 용접강도가 약하여 음극 펠릿(11)과 음극 캡(13)의 접촉상태가 불량하게 된다. 따라서, 음극 캡(13)으로부터 음극 펠릿(11)이 빠질 염려가 있고 음극 캡(13)으로부터 음극 펠릿(11)으로 환원성 금속의 확산속도가 느려 음극의 활성화가 어려우며 음극 캡(13)으로부터 음극 펠릿(11)으로의 열전달이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

일본공개특허공보 특개평 9-231900 에 개시된 음극선관용 음극 구조체(30)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 니켈(Ni) 금속 분말과 바륨(Ba)을 포함한 알칼리토류 금속의 탄산염 분말을 혼합하고 열간 등방 가압 처리에 의해 소결한 음극 펠릿(31)과, 상기 음극 펠릿(31)이 삽입된 음극 캡(32)과, 음극 펠릿(31)이 삽입된 음극 캡(32)을 상부 개구단에 구비하며 내부에 히터(33)를 장착하고 있는 음극 슬리브(34)를 구비하고 있다. 이러한 음극 슬리브(34)는 상기 음극 캡(32)이 고정되고 상기 히터(33)가 근접 또는 접하고 있는 부분(34a)은 두껍게 되어 있고, 나머지부분(34b)은 얇게 되어 있다.

그러나, 이러한 구성을 갖는 종래의 음극선관용 음극 구조체(30)에 있어서도, 상기한 바와 같이, 통상 음극 캡(32)에 삽입되는 음극 펠릿(31)이 레이저 용접에 의하여 음극 캡(32)에 고정되는데, 이 경우 용접 강도가 약하여 음극 펠릿(31)과 음극 캡(32)과의 밀착성이 떨어지는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 음극 펠릿과 음극 펠릿이 삽입되는 음극 캡과의 밀착성이 향상된 음극선관용 음극 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 음극 캡으로부터 음극 펠릿으로의 환원성 금속의 확산 속도를 향상시킨 음극선관용 음극 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 음극 펠릿의 활성화 온도를 대폭 낮추어 열효율을 향상시킨 음극선관용 음극 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 음극 캡에 삽입되는 음극 펠릿과 음극 캡과의 밀착성이 향상된 음극선관용 음극 구조체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 음극선관용 음극 구조체를 도시한 종단면도.

도 2는 종래의 도 1의 음극 펠릿 및 음극 캡 조립체를 제조하는 공정을 도시한 도면.

도 3은 종래의 다른 음극선관용 음극 구조체를 도시한 종단면도.

도 4a는 본 발명의 음극선관용 음극 구조체를 도시한 종단면도.

도 4b는 도 4a의 음극 펠릿을 발췌하여 도시한 사시도.

도 4c는 도 4a의 음극 캡을 발췌하여 도시한 사시도.

도 4d는 도 4a의 히터를 내장한 음극 슬리브를 발췌하여 도시한 사시도.

도 5는 본 발명의 음극 펠릿 및 음극 캡을 제조하는 공정을 도시한 단면도.

도 6a은 본 발명의 음극 펠릿 및 음극 캡을 제조하는 다른 공정을 도시한 단면도.

도 6b는 음극 펠릿 및 음극 캡의 저항 용접시의 분류 효과를 도시한 단면도.

도 6c는 본 발명의 음극 펠릿 및 음극 캡을 제조하는 또 다른 공정을 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10, 30, 40 : 음극 구조체 11, 31, 41, 61 : 음극 펠릿.

13, 32, 42, 62 : 음극 캡. 14, 33, 43 : 히터.

15, 34, 44 : 음극 슬리브. 45, 46, 50, 51, 69, 70 : 용접 팁

47, 52, 53, 55, 56 : 용접점. 49, 54, 57, 63 : 용접 전류.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 음극 구조체는, 열전자를 방출하는 음극 펠릿과, 상기 음극 펠릿과 결합된 음극 캡을 구비하며, 상기 음극 펠릿과 음극 캡은 저항 용접에 의하여 결합된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 음극 펠릿은 열간 등방 가압 처리에 의하여 제조된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 음극 펠릿은 내열 금속과 전자 방출 물질을 포함하는 다공성 부재인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내열 금속은 니켈(Ni), 스칸듐(Sc), 텅스텐(W) 또는 몰리브덴(Mo)으로 구성되는 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자 방출 물질은 알칼리토류 금속의 탄산염 또는 산화물인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 알칼리토류 금속은 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 또는 칼슘(Ca)으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 음극 캡은 환원성 금속과 니켈(Ni)의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 환원성 금속은 알루미늄(Al), 탄소(C), 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 또는 크롬(Cr)으로 구성되는 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 음극 펠릿과 음극 캡 사이에는 저항 용접에 의한 용접점이 적어도 1점인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 음극 구조체의 제조 방법은, 열전자를 방출하는 음극 펠릿을 형성하는 단계와, 상기 음극 펠릿이 삽입되는 음극 캡을 형성하는 단계와, 상기 음극 펠릿과 음극 캡을 저항 용접에 의하여 결합시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 저항 용접 단계는, 상기 음극 펠릿을 상기 음극 캡에 삽입하는 단계와, 상기 음극 펠릿이 삽입된 음극 캡의 소정의 위치에 용접 팁을 설치하는 단계와, 상기 음극 펠릿과 음극 캡에 소정의 압력을 가하면서 상기 용접 팁을 통해 전류를 인가하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용접 팁을 2이상의 위치에 설치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 음극 펠릿에는 전류가 흐르지 않게 하면서 저항 용접을 실시하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 따른 음극선관용 음극 구조체는 음극 캡으로부터 음극 펠릿으로의 환원성 금속의 확산속도를 증가시킬 수 있어 음극 펠릿의 활성화를 촉진함으로써 열전자 방출에 크게 기여할 수 있게 된다.

또한, 상기한 구성의 본 발명에 따른 음극선관용 음극 구조체는 음극 캡으로부터 음극 펠릿이 박리되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 4a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 음극 구조체를 도시한 종단면도이다. 도 4b는 도 4a의 음극 구조체의 음극 펠릿을, 도 4c는 도 4a의 음극 구조체의 음극 펠릿을 각각 도시한 사시도이고, 도 4d는 히터를 내장한 음극 슬리브를 도시한 일부 절제 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 음극 구조체(40)는, 열전자를 방출하는 음극 펠릿(41)과, 상기 음극 펠릿(41)과 결합된 음극 캡(42)을구비하며, 상기 음극 펠릿(41)과 음극 캡(42)은 저항 용접에 의하여 결합된 것을 특징으로 한다. 상기 음극 펠릿(41)이 삽입 고정된 음극 캡(42)은 음극 슬리브(44)의 상단 개구부에 삽입 고정되며 음극 슬리브(44)의 내부에는 히터(43)가 장착된다.

상기 음극 펠릿(41)은, 도 4b에 도시된 바와 같이, W 또는 Mo을 포함하는 평균 입경이 0.1 내지 20㎛인 Ni 합금 분말과, 평균 입경이 0.05 내지 10㎛인 BaCO₃분말, SrCO₃분말, CaCO₃분말을, Ni 합금 분말과 BaCO₃분말 + SrCO₃분말 + CaCO₃분말의 체적비가 50 : 50이 되도록 혼합하고, 800 ∼ 1000℃에서 1000 ∼ 1500 대기압으로 30 ∼ 60분 동안 열간 등방 가압 처리에 의해 소결하여 제조된다. 이와 같이 얻어진 소결체 블록을, 도 4b에 도시된 바와 같이, 직경 1.2mm, 두께 0.2mm의 펠릿(41)으로 절단 연마 가공하였다.

상기 음극 캡(42)은, 도 4c에 도시된 바와 같이, 두께 0.05mm의 니켈-크롬(Ni-Cr)의 합금판으로부터 압출 펀칭 가공에 의하여 외경 1.3mm 깊이 0.2mm를 갖는 것으로 형성되었다.

도 4d는 히터(43)가 내장된 음극 슬리브(44)로서 그 상부 개구단에 아직 음극 캡(42)이 결합되기 전의 형상을 도시한 것이다.

상기와 같이 각각 별도로 형성된 음극 펠릿(41)과 음극 캡(42)은, 먼저 음극 펠릿(41)을 음극 캡(42)에 삽입한 다음 저항 용접에 의하여 양자를 결합시킨다. 도 5는 본 발명에 따른 음극 펠릿(41)과 음극 캡(42)을 저항 용접에 의하여 결합시키는 것을 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 음극 구조체(40)의 제조 방법에 있어서, 상기 저항 용접 단계는, 상기 음극 펠릿(41)을 상기 음극 캡(42)에 삽입하는 단계와, 상기 음극 펠릿(41)이 삽입된 음극 캡(42)의 소정의 위치에 용접 팁들(45)(46)을 설치하는 단계와, 상기 음극 펠릿(41)과 음극 캡(42)에 소정의 압력을 가하면서 상기 용접 팁들(45)(46)을 통해 전류를 인가하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 용접 팁들(45)(46)을 설치하는 단계에 있어서는 음극 펠릿(41)이 음극 캡(42)과 접촉하게 되는 측면과 반대되는 측면에 하나의 용접 팁(46)을 설치하고, 상기 음극 펠릿(41)과 접촉하는 측면과 반대되는 음극 캡(42)의 배면(42a)에 다른 하나의 용접 팁(45)을 설치한다.

일반적으로 저항 용접에 있어서 양호한 용접 결과를 얻기 위해서는, 피용접 재료 및 전극의 재질, 형상이 결정되어 있는 것을 전제로 할 때, 전극 가압력, 용접 전류 및 통전 시간의 세 가지 용접 조건을 고려하여야 한다.

본 발명에 따라 상기 용접 팁들(45)(46)을 설치하는 단계에 있어서 음극 펠릿(41)과 접하게 되는 용접 팁(46)의 표면(47)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 음극 펠릿(41)의 표면(41a)보다 넓게 되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써 전극 가압력을 음극 펠릿(41)의 표면(41a)에 균일하게 가할 수 있다. 또한, 이와 같이 함으로써 용접 팁(46)의 표면(47)이 음극 펠릿(41)의 표면(41a)보다 작은 경우에 음극 펠릿(41)의 표면(41a)에 있어서 용접 팁(46)과의 접촉 부위 및 비접촉 부위 사이의 경계면 근방에서 발생할 수 있는 음극펠릿(41)의 표면(41a)의 산화를 방지할 수 있음은 물론, 용접 작업의 용이성을 향상시킬 수 있다.

다만, 상기 용접 팁(46)의 표면(47)이 이에 한정될 필요는 없고 본 발명의 범위 내에서 음극 펠릿(41)의 표면(41a)보다 작을 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명에 따른 용접 팁들(45)(46)을 설치하는 단계에 있어서 용접 팁(45)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상대적으로 두꺼운 음극 펠릿(41)을 가압하는 용접 팁(46)에 비하여 상대적으로 얇은 두께를 갖는 음극 캡(42)을 가압하므로, 용접 전류를 용접점에 집중시키기 위해서는, 음극 캡(42)과 접하는 용접 팁(45)의 표면(45b)이 용접 팁(46)의 표면(47)보다 작게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써 용접 전류를 용접점에 집중시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 음극 캡(42)의 배면(42a)에 설치되는 용접 팁(45)은, 도 5의 부분 확대도에 도시되어 있는 바와 같이, 중앙에 돌출부(45a)를 갖는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되지는 않고, 음극 펠릿(41)에 대하여 설치되는 용접 팁(46)보다 그 접촉 부위가 작기만 하면, 이 한도 내에서 그 전극 형상을 다양하게 변화시킬 수 있다.

그 다음, 상기 음극 펠릿(41)과 음극 캡(42)에 소정의 압력을 가하면서 상기 두 용접 팁들(45)(46)을 통해 전류를 인가한다.

상기 전극 가압력과 통전 시간 및 인가 전류는 본 발명의 범위 내에서 다양하게 변화할 수 있다. 본 실시예에 있어서 전극 가압력을 2kgf/㎠ 로 하였을 때, 인가된 용접 전류(49)가 높을수록 음극 펠릿(41)과 음극 캡(42)의 밀착성은 좋아진다. 그러나, 용접 전류(49)가 지나치게 높으면 음극 펠릿(41)에 크랙이 발생하게 된다. 따라서, 본 발명자의 실험에 의하면, 음극 펠릿(41)에 크랙을 발생시키지 않으면서 음극 펠릿(41)과 음극 캡(42)과의 밀착성을 향상시키기 위한 최적의 인가 용접 전류(49)는 10mA로 함이 바람직하다.

다음 표 1은 음극의 활성화 온도에 따른 음극의 최대 전류 밀도를 본 실시예에 따른 배면 저항 용접의 경우와 종래의 배면 레이저 용접의 경우를 비교한 것이다.

구 분	1100℃	1150℃
배면 레이저 용접	2700㎂	2900㎂
배면 저항 용접	2900㎂	2900㎂

표 1에서 알 수 있듯이, 배면 저항 용접에 의할 경우 동일한 활성화 온도인 1100℃에 따른 음극의 최대 전류가 배면 레이저 용접에 의할 경우보다 더 크다는 것을 알 수 있다. 따라서 동일한 최대 전류를 생성하기 위하여 필요한 활성화 온도는 배면 저항 용접의 경우가 더 작게 됨을 알 수 있다.

다음 표 2는 음극 펠릿(41)과 음극 캡(42)의 밀착성을 시험한 결과로서, 음극 펠릿(41)이 결합된 음극 캡(42)들을 쉐이커(shaker)(미도시)에 넣고 이를 30분간 작동한 결과 음극 펠릿(41)이 빠진 갯수를 나타낸다.

구 분	60 rpm	120 rpm
배면 레이저 용접	1/100 Ea	10/100 Ea
배면 저항 용접	0/100 Ea	0/100 Ea

표 2에서 알 수 있듯이, 배면 저항 용접의 경우에는 음극 캡(42)으로부터 빠진 음극 펠릿(41)의 개수가 전혀 없는 데 비해 배면 레이저 용접의 경우는 각각 100개 당 1개, 10개씩임을 알 수 있다.

도 6a은 본 발명에 따른 음극 구조체에 있어서, 음극 펠릿(41)과 음극 캡(42)을 저항 용접시키는 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 있어서는, 음극 펠릿(41)과 음극 캡(42)과의 용접점(52)(53)을 2개로 하고 있으나, 반드시 이에 제한될 필요는 없고, 본 발명의 범위 내에서 용접점을 3이상으로 할 수도 있다.

상기 각 용접점(52)(53)을 저항 용접하는 방법은 상기 도 5에 도시된 실시예와 같은 방법으로 행한다.

상기 두 용접점들(52)(53)을 용접하는 순서는, 먼저 하나의 용접점(52)을 용접한 다음, 다른 용접점(53)을 용접하는 것이 바람직하지만, 이에 제한될 필요는 없고 두 용접점들(52)(53)을 동시에 용접할 수도 있다. 이 때, 용접 전류(54)의 분류 효과를 방지하기 위해서는 용접점들(52)(53) 사이의 간격을 가능한 한 멀리한다.

저항 용접에 있어서의 분류 효과를 나타내는 도 6b에 도시된 바와 같이, 먼저 한 용접점(55)을 용접한 후 그 근방의 다른 점(56)을 용접하는 경우에는 용접 전류(57)의 일부(57a)가 전에 용접된 점(55)을 지나서 흐르는 분류 효과로 인하여 용접하려는 점(56)의 전류(57b) 밀도는 최초의 점에 비례하여 작게되어 용접 강도가 낮아지게 된다. 이를 막기 위해서는 상기 두 용접점들(55)(56) 간의 간격을 음극 캡(42)의 두께의 5 내지 10배 정도로 하는 것이 바람직하다.

도 6c는 본 발명에 따른 또 다른 용접 팁들의 설치 방법을 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 하부 고정 부재(60) 위에 음극 펠릿(61)이 삽입된 음극 캡(62)을 음극 캡(62)의 개구부가 상기 하부 고정 부재(60)를 향하도록 위치시킨 다음, 용접 전류(63)가 인가될 용접 팁들(69)(70)을 모두 음극 캡(62)의 배면(62a)에 소정의 간격으로 위치시킨다. 여기서, 상기 하부 고정 부재(60)의 단부 표면(60a)은 음극 펠릿(61)이 삽입된 음극 캡(62)의 표면(65) 보다 넓게 되도록 하는 것이 바람직하다. 그 다음 상기 두 용접 팁들(69)(70)과 하부 고정 부재(60)에 의하여 음극 캡(62)과 음극 펠릿(61)에 소정의 압력을 가하면서 상기 두 용접 팁들(69)(70)에 소정의 용접 전류(63)를 인가한다.

이 때, 두 용접 팁들(69)(70) 사이의 간격(66)은 용접 전류(63)가 양극 용접 팁(69)으로부터 음극 캡(62)을 통과한 다음, 음극 펠릿(61)의 음극 캡(62)과의 접촉 표면을 따라 음극 펠릿(61) 속을 흐르고 다시 음극 캡(62)을 거쳐 음극 용접 팁(70)으로 흐르도록 함으로써 용접되는 면(67)이 가능한 한 넓게 되도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 두 용접 팁들(69)(70) 사이의 간격(66)이 너무 넓게 될 경우 양극 용접 팁(69)으로부터의 전류 중 일부 또는 전부가 음극 펠릿(61) 속을 거쳐 흐르지 않고 바로 음극 캡(62)의 표면을 따라 음극 캡(62) 속만을 흐르게 되어 용접이 이루어지지 않거나 용접되더라도 용접되는 면(67)의 용접 강도가 약화될 수 있다. 바람직하게는, 각 용접 팁(69)(70)이 음극 캡(62)과 접하는 부분의 폭(68)이 0.3mm 정도일 때 두 용접 팁들(69)(70) 사이의 간격(66)은 0.3 내지 0.5mm 정도로 한다.

이와 같이 저항 용접에 의하여 용접 결합된 음극 펠릿(41)과 음극 캡(42)은 도 4b의 음극 슬리브(44)의 상부 개구단에 삽입된 다음 저항 또는 레이저 용접 등에 의하여 고정된다.

그 다음, 상기 음극 슬리브(44)의 내부에 히터(43)가 장착된다.

이와 같이 조립된 도 4a의 음극 구조체(40)를 음극선관의 전자총(미도시)에 장착한 다음 이를 유리 밸브(미도시)안에 봉입하고 진공 배기 과정 중에 히터(43)에 의하여 약 1000℃로 가열하여 음극 펠릿(41)의 탄산염을 산화물로 열분해시킨다. 그 다음 상기 배기관을 봉착하여 음극선관(미도시)을 완성한다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.

상기한 바와 같이 음극 펠릿(41)과 음극 캡(42)이 저항 용접에 의하여 결합된 경우 이러한 음극 펠릿(41)과 음극 캡(42) 조립체를 구비하는 음극 구조체(40)에 있어서는, 히터(43)에 의하여 음극 캡(42)이 소정의 온도로 가열되면, 음극 캡(42)의 환원성 금속, 예컨대, 크롬(Cr)이 저항 용접에 의하여 형성된 용접부위를 통하여 음극 펠릿(41) 내로 확산된다. 이와 같이 음극 펠릿(41) 내로 확산된 크롬(Cr)은 열분해에 의해 형성된 음극 펠릿(41) 내의 알칼리토류 금속 산화물, 예컨대, 산화바륨(BaO)와 반응하여 바륨(Ba)을 유리시키게 된다. 이러한 유리 바륨(Ba)이 생성되는 과정을 활성화라 한다. 이러한 유리 바륨(Ba)이 음극 펠릿(41)으로부터의 열전자 방출에 기여하게 된다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 음극 구조체가 갖는 효과는 다음과 같다.

첫째, 저항 용접에 의하여 음극 펠릿과 음극 캡이 결합됨으로써 용접부의 용접 강도가 크게 향상되는 바, 음극 캡으로부터 음극 펠릿으로의 환원성 금속의 확산속도를 증가시킴으로써 음극 펠릿의 활성화를 촉진시켜 열전자 방출 효과를 크게 개선할 수 있다.

둘째, 상기와 같이, 음극 펠릿으로부터 음극 캡으로의 환원성 금속의 확산속도가 증가되므로 음극 펠릿의 활성화에 필요한 온도를 낮출 수 있어 열효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

셋째, 저항 용접에 의하여 음극 펠릿과 음극 캡이 견고하게 결합됨으로써 음극 캡으로부터 음극 펠릿이 박리되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

음극선관에 사용하기에 적합한 음극 구조체로서, 상기 음극 구조체는:

열전자를 방출하는 음극 펠릿과, 상기 음극 펠릿과 결합된 음극 캡을 구비하며, 상기 음극 펠릿과 음극 캡은 저항 용접에 의하여 결합된 것을 특징으로 하는음극 구조체.
제1항에 있어서,

상기 음극 펠릿은 열간 등방 가압 처리에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 음극 구조체.
제1항에 있어서,

상기 음극 펠릿은 내열 금속과 전자 방출 물질을 포함하는 다공성 부재인 것을 특징으로 하는 음극 구조체.
제3항에 있어서,

상기 내열 금속은 니켈(Ni), 스칸듐(Sc), 텅스텐(W) 또는 몰리브덴(Mo)으로 구성되는 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 음극 구조체.
제3항에 있어서,

상기 전자 방출 물질은 알칼리토류 금속의 탄산염 또는 산화물인 것을 특징으로 하는 음극 구조체.
제5항에 있어서,

상기 알칼리토류 금속은 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 또는 칼슘(Ca)으로 구성된군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 음극 구조체.
제1항에 있어서,

상기 음극 캡은 환원성 금속과 니켈(Ni)의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 음극 구조체.
제7항에 있어서,

상기 환원성 금속은 알루미늄(Al), 탄소(C), 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 또는 크롬(Cr)으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 음극 구조체.
제1항에 있어서,

상기 음극 펠릿과 음극 캡 사이에는 저항 용접에 의한 용접점이 적어도 1점인 것을 특징으로 하는 음극 구조체.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 음극 구조체를 구비하고 있는 음극선관용 전자총.
음극선관에 사용하기에 적합한 음극 구조체를 제조하는 방법으로서, 그 방법은:

열전자를 방출하는 음극 펠릿을 형성하는 단계와;

상기 음극 펠릿이 삽입되는 음극 캡을 형성하는 단계와;

상기 음극 펠릿과 음극 캡을 저항 용접에 의하여 결합시키는 단계를; 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서,

상기 저항 용접 단계는:

상기 음극 펠릿을 상기 음극 캡에 삽입하는 단계와;

상기 음극 펠릿이 삽입된 음극 캡의 소정의 위치에 용접 팁을 설치하는 단계와;

상기 음극 펠릿과 음극 캡에 소정의 압력을 가하면서 상기 용접 팁을 통해 전류를 인가하는 단계를; 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서,

상기 용접 팁을 2이상의 위치에 설치하는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항 또는 제13항에 있어서,

상기 음극 펠릿에는 전류가 흐르지 않게 하면서 저항 용접을 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.