KR20030071908A

KR20030071908A - structure of heater in CRT

Info

Publication number: KR20030071908A
Application number: KR1020020011166A
Authority: KR
Inventors: 고병두
Original assignee: 엘지.필립스디스플레이(주)
Priority date: 2002-03-02
Filing date: 2002-03-02
Publication date: 2003-09-13

Abstract

PURPOSE: A heater structure for a cathode ray tube is provided to inhibit a dielectric breakdown between the cathode and heater caused due to the increase of breakdown of the heater. CONSTITUTION: A cathode ray tube comprises a heater having a surface on which an insulating layer and a blackening layer are formed. The surface of the heater is coated with an alumina film having a sintering strength of 65 to 75g. The sintering strength of the alumina film is obtained by sintering the heater at the temperature of 1450 to 1550°C.

Description

Heater structure for cathode ray tube {structure of heater in CRT}

본 발명은 칼라음극선관용 히터에 관한 것으로, 특히 음극가열용 히터 제조시 소결온도를 최적화하여 소결강도를 75g 이하가 되도록함으로써, 알루미나 코팅층의 크랙 방지로 히터와 음극 사이에서 발생하는 절연 파괴 현상을 크게 방지하는데 적합한 히터 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a heater for a color cathode ray tube, in particular to optimize the sintering temperature when manufacturing the heater for the cathode heating so that the sintering strength is 75g or less, greatly preventing the breakdown of the insulation between the heater and the cathode by preventing cracking of the alumina coating layer. A heater structure suitable for preventing.

음극선관은 칼라텔레비전을 비롯하여 오실로스코프나 레이다의 관측용으로널리 사용되는 표시 장치이다. 이러한 음극선관은 전자총으로부터 방사된 전자빔을 스크린의 형광면에 접속시켜 화상을 구현하게 되며, 전자빔의 최초 발원지로서의 음극이 매우 중요한 역할을 한다.Cathode ray tubes are widely used for color television, oscilloscope, and radar observations. Such a cathode ray tube realizes an image by connecting an electron beam emitted from an electron gun to a fluorescent surface of a screen, and a cathode as an initial source of an electron beam plays a very important role.

음극은 전자 방사의 재료에 따라 산화물 음극과 함침형 음극으로 나누어지는데, 산화물 음극은 제조방법이 용이하고 저가의 재질로 구성되기 때문에 가장 널리 사용되고 있지만, 고전류 밀도하에서 동작시키기에는 미흡하다. 따라서 고전류 밀도하에서의 구동에는 함침형 음극이 적용되고 있다.The cathode is divided into an oxide cathode and an impregnated cathode according to the material of electron emission. The oxide cathode is most widely used because it is easy to manufacture and is made of inexpensive materials, but it is insufficient to operate under high current density. Therefore, an impregnated cathode is applied for driving under high current density.

도 1은 함침형 음극구조체를 나타낸 것으로, 텅스텐(W) 또는 몰리브덴 (Mo)등과 같은 내열성 금속 분말을 압축, 소결하여 제작한 펠렛에 BaO, CaO, Al₂O₃등과 같은 전자 방사 물질을 수소분위기에서 용융 함침시킨 기체금속 (1)을 만들고, 상기 기체금속(1)을 몰리브덴(Mo) 또는 탄탈륨(Ta)등으로 된 음극컵(2)의 내부에 삽입시키고 측면을 레이져 용접한다.FIG. 1 illustrates an impregnated cathode structure, in which a hydrogen atmosphere is used to produce electron emitting materials such as BaO, CaO, and Al ₂ O ₃ in a pellet prepared by compressing and sintering a heat-resistant metal powder such as tungsten (W) or molybdenum (Mo). The base metal (1) melt-impregnated is made, and the base metal (1) is inserted into the inside of the negative electrode cup (2) made of molybdenum (Mo) or tantalum (Ta) and laser welded to the side.

그리고 음극컵(2)의 외측면에 내열금속(Mo 또는Ta)으로 된 원통형 음극슬리브(3)를 부착 고정하며, 이 음극슬리브(3)의 하단부와 홀더(4)는 리본(6)으로 연결된다.A cylindrical cathode sleeve 3 made of heat-resistant metal (Mo or Ta) is attached and fixed to the outer surface of the cathode cup 2, and the lower end of the cathode sleeve 3 and the holder 4 are connected by a ribbon 6. do.

상기한 구조에서 히터(5)는 도 2에 도시한 바와 같이, 발열이 집중되는 발열부(B)와 리드부(C), 그리고 히터 서포트에 용접되어 전원이 인가되는 용접부(D)로 나누어진다.In the above structure, as shown in FIG. 2, the heater 5 is divided into a heating part B in which heat generation is concentrated, a lead part C, and a welding part D welded to the heater support and applied with power. .

상기 히터(5)를 제조함에 있어서는, 보빈감기 → 싱글 코일감기 → 베이킹(Baking)→더블 코일감기→정형(Forming)→전착 피복→고온 소결→맨드릴선 용해→중화 및 세척→건조 등의 공정을 거치게 된다.In manufacturing the heater 5, processes such as bobbin winding, single coil winding, baking, double coil winding, forming, electrodeposition coating, high temperature sintering, mandrel wire melting, neutralization and washing, and drying are performed. Going through.

도 3은 코일 감기 공정을 나타낸 것으로, 몰리브덴 재질로된 맨드릴선(7)위에 소정의 피치로 3% 레늄-텅스텐 재질로된 발열선(8)을 감김하는 공정으로 발열부에 해당하는 말권부(F)와 리드부에 해당하는 3중권부(E)를 연속적으로 형성한 것이다.FIG. 3 illustrates a coil winding process, in which a heating wire 8 made of 3% rhenium-tungsten material is wound on a mandrel wire 7 made of molybdenum at a predetermined pitch. ) And the triple winding part E corresponding to a lead part are formed continuously.

히터의 3중권부(E)의 형성 방법은 소정의 길이 만큼 정방향 및 역방향으로 감김을 행하고 다시 정방향으로 형성하고 연속하여 상기와 동일한 방법으로 다시 3중권부를 형성한다. 상기한 감김에서 역방향으로 감기를 행할 때의 피치는 일반적으로 정방향으로 감을 때의 3배속으로 한다.The method of forming the triple winding portion E of the heater is wound in the forward direction and the reverse direction by a predetermined length, formed in the forward direction again, and successively forming the triple winding portion in the same manner as described above. In the winding in the reverse direction from the above winding, the pitch is generally three times faster than the winding in the forward direction.

싱글 코일이 끝난 코일 히터는 베이킹 공정을 거치는데, 이는 발열선(8)의 표면에 부착되어 있는 이물질을 제거하고 더블 코일 감기가 용이하도록 발열선(8)과 맨드릴선(7)의 열처리를 행하게 된다. 베이킹이 끝난 코일 히터는 정해진 치수로 정형(Forming)이 되는데 이때 히터 모양이 음극으로의 열전달에 많은 영향을 미친다.The coil heater after the single coil is subjected to a baking process, which removes the foreign matter adhering to the surface of the heating wire 8 and heat-treats the heating wire 8 and the mandrel wire 7 to facilitate the double coil winding. After baking, the coil heater is formed to a predetermined dimension, and the shape of the heater affects heat transfer to the cathode.

이어서 상기 코일이 감겨져 있는 리드부(C)를 이루는 히터의 발열선(8) 위에 백화 알루미나로 코팅된 절연층(5-1)을 1차로 형성하고, 절연층 위에 흑화 알루미나 코팅된 흑화층(5-2)이 이루어 진다.Subsequently, an insulating layer 5-1 coated with whitening alumina is first formed on the heating line 8 of the heater forming the lead portion C on which the coil is wound, and the blackening layer coated with blackening alumina on the insulating layer 5- 2) is done.

상기 절연층(5-1)은 히터 선과 음극과의 사이를 절연시키기 위해 형성한 것으로, 7∼900㎛의 입경으로 구성된 분말을 중간액과 섞어서 약 75㎛의 두께의 전기식으로 코팅하여 구성된다.The insulating layer 5-1 is formed to insulate between the heater wire and the cathode. The insulating layer 5-1 is formed by mixing a powder composed of a particle diameter of 7 to 900 µm with an intermediate liquid and coating it electrically with a thickness of about 75 µm.

상기 절연층 위에 형성되는 흑화층(5-2)은 히터의 복사열을 음극에 효과적으로 전달하기 위한 것으로, 알루미나와 텅스텐을 주성분으로 하여 이루어지고, 코팅막 두께가 약 10㎛ 정도로 된다.The blackening layer 5-2 formed on the insulating layer is for effectively transferring the radiant heat of the heater to the cathode. The blackening layer 5-2 is composed mainly of alumina and tungsten, and has a thickness of about 10 μm.

상기 공정에 이어서 알루미나를 소결시켜 기계적 강도를 높이기 위해서 드라이 수소분위기에서 1600∼1700℃의 온도로 30∼50분간 소결을 행한다.Subsequent to the above step, in order to increase the mechanical strength by sintering alumina, sintering is carried out in a dry hydrogen atmosphere at a temperature of 1600 to 1700 ° C. for 30 to 50 minutes.

이때의 소결강도는 약 150g 정도가 되며, 히터의 내력은 방열형의 경우에는 약 2∼3kV, 함침형의 경우는 약 1kV 정도가 된다.At this time, the sintered strength is about 150g, and the heat resistance of the heater is about 2 to 3kV in the case of a heat radiation type, and about 1kV in the case of an impregnation type.

소결이 끝난 히터는 황산과 질산 혼합 용액에서 맨드릴선을 용해하고, 암모니아수로 세척한 후 건조함으로써 공정이 완료된다.The sintered heater is completed by dissolving the mandrel wire in a sulfuric acid and nitric acid solution, washing with ammonia water and drying.

상기와 같이 제조하여서 된 종래의 히터는 내력이 매우 낮다는 것이다. 도 4와 같은 회로를 구성하여 히터의 내력을 측정한 결과을 보면 일반적으로 많이 적용하고 있는 동작온도가 760℃b인 방열형 음극의 히터 내역은 2∼3kV 정도로 나타내며, 특히 동작온도가 960℃b로 높은 함침형 음극은 히터 내력이 약 1kV 정도로 크게 떨어지는 문제가 발생한다. 주로 고해상도용 CDT나, HDT에 적용하는 함침형 음극은 그 신뢰성이 매우 크게 요구되고 있으나, 역으로 동작온도가 높아서 히터의 내력이 방열형 음극에 비하여 현격히 떨어지는 문제가 나타났다.The conventional heater manufactured as described above is very low in strength. As a result of measuring the strength of the heater by configuring the circuit as shown in FIG. 4, the heater breakdown of the heat-dissipating cathode having a generally applied operating temperature of 760 ° C. is about 2 to 3 kV. In particular, the operating temperature is high as 960 ° C. The impregnated cathode has a problem in that the heater strength drops considerably to about 1 kV. The impregnated cathode mainly applied to high-resolution CDT or HDT is highly required for its reliability, but on the contrary, due to the high operating temperature, the strength of the heater is significantly lower than that of the heat-dissipating cathode.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 히터 표면에 알루미나 코팅막 형성 후 소결처리 시 소결온도를 낮추어 소결처리 함으로써, 소결 강도가 최대 75g 정도가 되어 히터 내력의 증대로 음극과 히터간에 발생하는 절연 파괴 현상을 방지하는데 적합한 음극선관용 히터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, by forming alumina coating film on the heater surface, by sintering by lowering the sintering temperature during the sintering process, the sintering strength is up to about 75g, generated between the cathode and the heater by increasing the heater strength It is an object of the present invention to provide a heater for a cathode ray tube suitable for preventing a dielectric breakdown phenomenon.

도 1은 히터가 내장된 함침형 음극구조체1 is a negative electrode structure impregnated with a heater

도 2는 히터 구조도2 is a heater structure diagram

도 3은 히터 코일 감기 공정도3 is a heater coil winding process diagram

도 4는 회로를 구성하여 히터 내력을 측정한 상태도Figure 4 is a state diagram measuring the heater strength by configuring a circuit

도 5는 소결온도에 따른 내력을 나타난 그래프5 is a graph showing the yield strength according to the sintering temperature

도 6은 소결온도별 도포 표면 비교 사진6 is a comparison picture of the coating surface according to the sintering temperature

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

5: 히터 7: 맨드릴선 8: 발열선5: heater 7: mandrel wire 8: heating wire

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 음극 가열용 히터 표면에 절연층과 흑화층이 형성된 히터를 구비한 음극구조체에 있어서, 히터 표면에 코팅되는 알루미나 코팅막의 소결강도가 75g 이하인 것을 특징으로 하는 음극선관용 히터로 구성된다.The present invention for achieving the above object is a negative electrode structure having a heater having an insulating layer and a blackening layer formed on the surface of the heater for heating the cathode, the cathode ray characterized in that the sintering strength of the alumina coating film coated on the heater surface is 75g or less It consists of a conventional heater.

본 발명의 음극선관용 히터 구조는 종래와 동일한 것으로서, 도 2에 도시한 바와 같이, 발열이 집중되는 발열부(B)와 리드부(C), 그리고 히터 서포트에 용접되어 전원이 인가되는 용접부(D)로 나누어지며, 히터를 제조함에 있어서는, 보빈감기 → 싱글 코일감기 → 베이킹(Baking)→더블 코일감기→정형(Forming)→전착 피복→고온 소결→맨드릴선 용해→중화 및 세척→건조 등의 공정을 거치게 된다.The heater structure for the cathode ray tube of the present invention is the same as the conventional one, and as shown in FIG. 2, the welding portion D is welded to the heat generating portion B, the lead portion C, and the heater support to which heat is concentrated (D). In the manufacture of heaters, bobbin winding → single coil winding → baking → double coil winding → forming → electrodeposition coating → high temperature sintering → mandrel wire melting → neutralization and washing → drying etc. Will go through.

상기 공정 중 본 발명에서 대상으로 하는 리드부(C)는 종래와 동일하게 백화 알루미나로 코팅된 절연층과 절연층 위에 흑화 알루미나가 코팅된 흑화층이 되게 형성한다. 상기 절연층은 히터 선과 음극과의 사이를 절연시키기 위해 형성한 것으로, 7∼900㎛의 입경으로 구성된 분말을 중간액과 섞어서 약 75㎛의 두께로 코팅하여 구성된다.Lead portion (C) of the present invention during the above process is formed to be a blackening layer coated with blackening alumina on the insulating layer and the insulating layer coated with whitening alumina as in the prior art. The insulating layer is formed to insulate between the heater wire and the cathode. The insulating layer is formed by mixing a powder composed of a particle diameter of 7 to 900 μm with an intermediate solution and coating a thickness of about 75 μm.

상기 절연층 위에 형성되는 흑화층은 히터의 복사열을 음극에 효과적으로 전달하기 위한 것으로, 알루미나와 텅스텐을 주성분으로 하여 이루어지고, 코팅막 두께가 약 10㎛ 정도로 된다.The blackening layer formed on the insulating layer is for effectively transferring the radiant heat of the heater to the cathode. The blackening layer is made of alumina and tungsten as a main component and has a thickness of about 10 μm.

상기와 같이 절연층 및 흑화층 형성 후 드라이 수소분위기에서 1450∼1550℃의 온도로 10∼20분간 소결처리 한다, 이때의 소결강도는 65∼75g 정도가 된다.After the formation of the insulating layer and the blackening layer as described above, the sintering treatment is performed for 10 to 20 minutes at a temperature of 1450 to 1550 ° C. in a dry hydrogen atmosphere, at which time the sintering strength is about 65 to 75 g.

상기 소결이 끝난 히터는 황산과 질산 혼합 용액에서 맨드릴선을 용해하고, 암모니아수로 세척한 후 건조함으로써 공정이 완료된다.The sintered heater is completed by dissolving the mandrel wire in a sulfuric acid and nitric acid mixed solution, washing with ammonia water and drying.

상기와 같이 본 발명은 종래의 소결온도인 1600∼1700℃ 보다 낮은 1450∼1550℃ 범위에서 소결처리하여 소결강도를 65∼75g 범위로 하는데 특징이 있다.As described above, the present invention is characterized in that the sintering strength is in the range of 65 to 75 g by sintering at a range of 1450 to 1550 ° C. lower than the conventional sintering temperature of 1600 to 1700 ° C.

본 발명은 상기 소결온도보다 높으면 소결 강도는 강해지나, 음극선관 시험중에서 히터의 내력(breakdown of heater)이 떨어져서 동작중에 히터와 음극 사이에서 치명적인 문제가 발생한다. 반대로 소결온도가 낮으면 히터 내력은 상승하나 표면에 코팅된 알루미나의 접착성이 떨어져 외부의 충격에 쉽게 부서지거나, 떨어지게 된다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 상기와 같은 적정한 소결 조건으로 하였다.According to the present invention, when the sintering temperature is higher than the sintering temperature, the sintering strength becomes stronger, but the breakdown of the heater drops during the cathode ray tube test, and a fatal problem occurs between the heater and the cathode during operation. On the contrary, when the sintering temperature is low, the heater strength increases, but the adhesion of the alumina coated on the surface is poor, thereby easily breaking or falling off the external impact. Therefore, in order to solve such a problem, the appropriate sintering conditions as described above were set.

본 발명은 예로서, 종래의 1650℃ 정도에서 1480℃로 낮추고, 시간을 동일하게 유지한 상태에서 히터의 내력을 비교한 결과를 보면 방열형의 경우는 종래보다 약 2kV 정도 향상되어 3∼5kV가 되었고, 함침형의 히터도 동일한 경향으로 1kV 이상 향상되어 2∼3kV로 나타났다.The present invention, for example, from the conventional 1650 ℃ to about 1480 ℃, the result of comparing the strength of the heater in the state of maintaining the same time as a result of the heat radiation type is improved by about 2 kV compared to the conventional 3 ~ 5 kV , And the impregnated heater was also improved by 1 kV or more in the same tendency and appeared to be 2-3 kV.

히터의 소결온도와 내력과의 관계를 도 5와 같으며, 소결온도별 알루미나 코팅면의 크랙 상태를 도 6에 비교해 보았다. 이와 반대로 알루미나 코팅막의 소결강도는 소결온도가 낮으면 떨어지게 되므로 소결온도와 소결강도와의 관계를 최적화가 요구된다.The relationship between the sintering temperature of the heater and the yield strength is shown in FIG. 5, and the crack state of the alumina coated surface according to the sintering temperatures was compared with FIG. 6. On the contrary, since the sintering strength of the alumina coating film is lowered when the sintering temperature is low, it is required to optimize the relationship between the sintering temperature and the sintering strength.

EDS(Energy dispersion X-ray spectroscopy)로 알루미나의 구성 원소를 분석한 결과를 살펴보면 백화 알루미나 코팅막을 이루는 절연층(5-1)은 산소(O)가 42.79%, 알루미늄(Al)이 57.21%로 되어 있으며, 흑화 알루미나 코팅막을 이루는 흑화층(5-2)은 산소(O)가 33.57%, 알루미늄(Al)이 28.24%, 텅스텐(W)이 38.19%로 각각 구성되어 있다. 그리고 흑화 알루미나 코팅막의 색상은 소결온도가 높으면 높을 수록 표면에 텅스텐 입자가 많이 분포하여 흑색에 가까워자며, 낮으면 낮을 수록 엷은 회색을 나타내게 된다. 따라서 소결온도가 높을 수록 흑화 알루미나 코팅막 표면에는 흑색의 텅스텐 입자가 많이 분포하며 점유율은 약 40% 이상이 된다.As a result of analyzing the constituent elements of alumina by EDS (Energy dispersion X-ray spectroscopy), the insulating layer (5-1) forming the white alumina coating film has 42.79% of oxygen (O) and 57.21% of aluminum (Al). In the blackening layer 5-2 constituting the blackening alumina coating film, oxygen (O) is 33.57%, aluminum (Al) is 28.24%, and tungsten (W) is 38.19%, respectively. The higher the sintering temperature is, the higher the sintering temperature is, the more tungsten particles are distributed on the surface, and the closer the color is, the lower the color is, the lighter the gray color becomes. Therefore, the higher the sintering temperature, the more black tungsten particles are distributed on the surface of the blackened alumina coating film, and the occupancy is about 40% or more.

이상에서와 같이, 본 발명은 히터 발열선 위에 절연층과 흑화층 코팅 후 1450∼1550℃ 온도범위에서 소결처리하여 소결강도를 최대 75g 정도가 되게하므로서, 히터의 내력이 방열형의 경우에는 3∼5kV, 함침형의 경우는 2∼3kV정도가 되어 음극과 히터간에 발생하는 절연 파괴 현상의 방지로 정상적인 음극선관의 동작을 가능하게 함과 함께 장수명을 갖는 음극구조체를 제공하게 된다.As described above, the present invention is sintered in the temperature range of 1450 ~ 1550 ℃ after coating the insulating layer and blackening layer on the heater heating wire to the maximum sintering strength of about 75g, the heat resistance of the heater is 3 ~ 5kV, In the case of the impregnation type, it is about 2 to 3 kV, thereby providing a negative electrode structure having a long life while enabling normal cathode ray tube operation by preventing insulation breakdown occurring between the cathode and the heater.

Claims

A cathode structure having a heater having an insulating layer and a blackening layer formed on the surface of a heater for cathode heating, wherein the sintering strength of the alumina coating film coated on the heater surface is 65 to 75 g.

The method of claim 1,

The sintered strength of the cathode ray tube, characterized in that the sintering treatment in the temperature range 1450 ~ 1550 ℃.