KR20050025849A - Cathode for crt and method of making thereof - Google Patents

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KR20050025849A
KR20050025849A KR1020030062805A KR20030062805A KR20050025849A KR 20050025849 A KR20050025849 A KR 20050025849A KR 1020030062805 A KR1020030062805 A KR 1020030062805A KR 20030062805 A KR20030062805 A KR 20030062805A KR 20050025849 A KR20050025849 A KR 20050025849A
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이재선
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엘지.필립스 디스플레이 주식회사
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Abstract

A cathode and a method for manufacturing the same are provided to lengthen the useful life of the cathode, by reducing the size of crystal grain such that the surface area of the gas metal contacting an electron radiation material layer is increased. A cathode comprises a cylindrical sleeve where a cathode heater is inserted; a gas metal welded to the top of the sleeve; and an electron radiation material layer formed at the top of the gas metal. The electron radiation material layer contains barium as a main component, and the gas metal contains nickel as a main component. The crystal grain of the gas metal has a mean size of 1‘í to 20‘í.

Description

음극선관용 음극 및 그 제조 방법 {Cathode For CRT and Method of Making thereof}Cathode for cathode ray tube and its manufacturing method {Cathode For CRT and Method of Making

본 발명은 음극선관용 전자총에 사용되는 음극 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 음극 동작 시 원활하게 전자를 방사할 수 있을 뿐만 아니라 전자 방사를 방해하는 중간층에 의하여 큰 영향을 받지 않게 되어 음극의 장시간 동작에도 수명 특성을 오래 동안 지속시킬 수 있는 음극선관용 음극 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode used in an electron gun for a cathode ray tube and a method of manufacturing the same, which not only can smoothly radiate electrons during the operation of the cathode, but also is not significantly affected by an intermediate layer that interferes with electron emission. The present invention relates to a cathode for a cathode ray tube and a method of manufacturing the same, which can maintain a long life characteristic.

일반적으로 음극선관 네크부에는 전자총이 구비되는데, 상기 전자총으로부터 방사된 전자빔은 편향 요크에 의해 편향되어 음극선관 패널 내면에 형성된 형광 막에 주사됨으로써 화상을 재현한다. 상기 전자총은 전자빔을 방사하기 위한 음극 구조체 및 방사된 전자빔을 집속 및 가속시키는 전극 구조체가 비드 글라스(bead glass)에 의해 고정되어 설치된다.In general, the cathode ray tube neck portion is provided with an electron gun, and the electron beam emitted from the electron gun is deflected by the deflection yoke to be scanned by a fluorescent film formed on the inner surface of the cathode ray tube panel to reproduce an image. The electron gun is provided with a cathode structure for emitting an electron beam and an electrode structure for focusing and accelerating the emitted electron beam by being fixed by bead glass.

상기 전자총의 구성요소인 음극 구조체는 도 1에서 나타난 바와 같이 먼저 음극 가열용 히터(4)가 삽입 설치된 원통형 슬리브(2)와, 상기 슬리브 상단부에 고정되며, 실리콘(Si), 마그네슘(Mg)등의 환원성 원소를 미량 함유하며 주성분이 니켈(Ni)인 기체금속(1)이 구비된다. As shown in FIG. 1, a cathode structure, which is a component of the electron gun, is first fixed to a cylindrical sleeve 2 in which a cathode heating heater 4 is inserted, and fixed to an upper end of the sleeve, such as silicon (Si), magnesium (Mg), and the like. A base metal (1) containing a trace amount of a reducing element and having a main component of nickel (Ni) is provided.

그리고 상기 슬리브 하단부에는 홀더(5)가 용접되어 슬리브를 지지하고 있으며, 상기 기체금속의 상부에 바륨(Ba)을 주성분으로 하고, 그 외 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca) 등의 알카리토류 금속탄산염으로 구성된 전자방사 물질층(3)이 구비된다.In addition, the holder 5 is welded to the lower end of the sleeve to support the sleeve. The base metal has barium (Ba) as a main component, and other alkali metal carbonates such as strontium (Sr) and calcium (Ca). An electrospinning material layer (3) is provided.

이와 같은 구조를 가지는 종래 음극선관용 음극의 제조방법 및 동작원리를 살펴보면 다음과 같다. Looking at the manufacturing method and operation principle of a cathode for a conventional cathode ray tube having such a structure as follows.

도 2는 도 1의 분해도로서 도 (a)는 캡 형상의 기체금속(1)이고, 도 (b)는 원통형의 슬리브(2)이고, 도 (c)는 홀더(5)이고, 도 (d)는 히터(4)이다.FIG. 2 is an exploded view of FIG. 1, where (a) is a cap-shaped base metal 1, (b) is a cylindrical sleeve 2, and (c) is a holder 5, and FIG. ) Is the heater 4.

먼저, 원통형 슬리브(2)를 홀더(5)의 나)부분을 통해 가)부분으로 삽입 관통하여 도 1과 같이 체결한 후 용접한다. 이후, 도 (a)와 같은 캡 형상으로 주성분이 니켈(Ni)인 기체금속을 크롬(Cr)과 니켈(Ni)의 합금으로 이루어진 슬리브의 상단부에 씌운 다음 용접 접합한다.First, the cylindrical sleeve 2 is inserted through the b) part of the holder 5 into the a) part to be fastened as shown in FIG. 1 and then welded. Subsequently, a base metal having a main component of nickel (Ni) in a cap shape as shown in FIG. (A) is covered with an upper end of a sleeve made of an alloy of chromium (Cr) and nickel (Ni), followed by welding.

이어 1000℃ 이상의 고온의 노(Furnace)를 준비하고, 노 내부가 습식 수소 분위기에서, 상기 기체금속과 슬리브 접합체를 약 5분 정도 열처리를 실시한다. 이와 같이 열처리를 하면 슬리브에 존재하는 크롬은 산화되어 산화크롬으로 바뀌고, 슬리브는 흑색을 띄게 됨으로써 열 복사율이 크고 열전도성이 우수한 슬리브가 된다. 이는 히터에서 방사되는 열을 효율적으로 흡수하고, 흡수한 열을 기체금속으로 쉽게 전달하는 역할을 하게 된다. Subsequently, a furnace having a high temperature of 1000 ° C. or higher is prepared, and the inside of the furnace is subjected to a heat treatment for about 5 minutes on the base metal and the sleeve assembly in a wet hydrogen atmosphere. In this way, the chromium present in the sleeve is oxidized to chromium oxide, and the sleeve becomes black, resulting in a sleeve having high thermal emissivity and excellent thermal conductivity. This effectively absorbs the heat radiated from the heater, and serves to easily transfer the absorbed heat to the gas metal.

그리고 상기 기체금속 위에는 바륨(Ba)을 주성분으로 하는 알카리토류 금속 탄산염이 구성되는데, 바람직하게는 (Ba,Sr,Ca)CO3로 표시되는 3원 금속탄산염으로 이루어진 알카리토류 금속탄산염이 전자방사 물질층을 형성한다.And on the base metal is an alkaline earth metal carbonate composed mainly of barium (Ba), preferably the alkaline earth metal carbonate consisting of a ternary metal carbonate represented by (Ba, Sr, Ca) CO3 is an electron-emitting material layer To form.

상기 전자방사 물질층 형성과정을 설명한다. 먼저, (Ba,Sr,Ca)CO3로 구성된 3원 탄산염(Triple Carbonation)을 니트로셀룰로오스 (Nitrocellulose) 등의 유기용매와 혼합하여 서스펜젼(Suspension,현탁액) 형태로 만든다. 그리고 상기 서스펜젼을 스프레이(Spray) 또는 전착 등의 방법으로 기체금속 위에 코팅하면 전자방사 물질층이 형성된다. A process of forming the electron emitting material layer will be described. First, ternary carbonate (Triple Carbonation) consisting of (Ba, Sr, Ca) CO3 is mixed with an organic solvent such as nitrocellulose to form a suspension (suspension). In addition, when the suspension is coated on the base metal by spraying or electrodeposition, an electron-emitting material layer is formed.

이와 같이 제작된 음극을 음극선관에 사용하기 위해서는, 먼저 음극을 전자총에 장착하고, 상기 음극이 장착된 전자총을 음극선관에 삽입한 후, 600℃ 정도로 가열하면서 배기 공정을 갖는다. 그리고 상기 배기 공정을 거친 음극선관용 음극을 900 ~ 1000℃의 높은 온도로 가열하는 활성화 공정을 거치게 되면, 전자방사 물질층은 반도체적 성질을 띠게된다. 이후, 상기 전자총에 일정의 전압을 인가하게 되면 전자가 방사되어 화상을 재현하게 된다. In order to use the cathode fabricated as described above in the cathode ray tube, the cathode is first mounted on the electron gun, the electron gun equipped with the cathode is inserted in the cathode ray tube, and then heated to about 600 ° C. to have an exhaust process. In addition, when the cathode for the cathode ray tube subjected to the exhaust process is subjected to an activation process of heating to a high temperature of 900 to 1000 ° C., the electron-emitting material layer has a semiconductor property. Subsequently, when a predetermined voltage is applied to the electron gun, electrons are radiated to reproduce an image.

상기와 같은 공정을 거치는 종래 음극 구조체의 전자방사 물질층 변화를 살펴보면, 먼저, 히터에서 방출되는 열은 대부분 복사(Radiation)에 의해 슬리브로 전달되고, 상기 슬리브로 전달된 대부분의 열은 열전도(Heat Conduction)에 의해 기체금속과 홀더로 전달되고 일부분의 열만이 복사에 의해 주위로 손실된다.Looking at the change of the electron-emitting material layer of the conventional negative electrode structure undergoing the above process, first, most of the heat emitted from the heater is transferred to the sleeve by the radiation (radiation), most of the heat transferred to the sleeve is heat conduction (Heat) Is transferred to the base metal and the holder and only a portion of the heat is lost to the surroundings by radiation.

상기 기체금속으로 전달된 열은 다시 열전도에 의해 전자방사 물질층으로 전달되는데, 이 때 상기 전자방사 물질층으로 전달된 열은 알카리토류 금속탄산염을 아래 반응식 ①, ②, ③, ④, ⑤의 반응을 거쳐서 전자를 방사하게 한다.The heat transferred to the gas metal is transferred to the electron-emitting material layer by heat conduction, wherein the heat transferred to the electron-emitting material layer reacts the alkali earth metal carbonate reactions of the following reactions ①, ②, ③, ④, and ⑤. To let electrons pass through.

BaCO3(가열) → BaO + CO2↑ ----------①BaCO 3 (heating) → BaO + CO 2 ↑ ---------- ①

4BaO + Si → 2Ba + Ba2SiO4 ----------②4BaO + Si → 2Ba + Ba 2 SiO 4 ---------- ②

2BaO + Si → Ba + SiO2 ----------③2BaO + Si → Ba + SiO 2 ---------- ③

BaO + Mg → Ba + MgO ----------④BaO + Mg → Ba + MgO ---------- ④

Ba → Ba2+ + 2e- (전자생성) ----------⑤Ba → Ba 2+ + 2e- (Generation) ---------- ⑤

도 3은 상기와 같은 제작과정과 공정을 거친 종래 음극 구조체의 기체금속 표면을 전자현미경으로 관측한 실측도이다. Figure 3 is an actual measurement of the gas metal surface of the conventional negative electrode structure that went through the manufacturing process and process as described above with an electron microscope.

도 3에서 보는 바와 같이 기체금속의 결정립은 평균 30㎛정도의 크기로 형성됨을 알 수 있다. 이는 음극 구조체의 제작과정 중 1000℃ 이상의 온도와 습식 수소 분위기에서 열처리를 실시하고, 전자관에 투입된 음극이 1000℃ 이상의 활성화 공정을 거침으로써 99%이상의 니켈로 구성되는 기체금속의 결정립이 크게 성장되기 때문이다. 음극 구조체 제작시 1000℃ 이상의 온도와 습식 수소 분위기에서 열처리를 실시할 때, 이미 기체금속의 결정립은 10㎛ ~ 20㎛정도 성장하고, 상기 음극 구조체가 전자관에 투입되어 1000℃이상의 활성화 공정을 거치게 되면 기체금속의 결정립 크기는 30㎛이상 성장하게 되어 전자방사 물질층과 접하는 기체금속의 표면적이 적게 된다. 이는, 기체금속의 결정립의 크기가 커짐으로써 전자방사 물질층과 접하는 기체금속의 표면적이 작다는 것을 의미한다. As shown in Figure 3 it can be seen that the crystal grains of the base metal are formed in an average size of about 30㎛. This is because during the fabrication of the anode structure, the heat treatment is performed at a temperature of 1000 ° C. or higher and a wet hydrogen atmosphere, and the grains of the gas metal composed of 99% or more nickel are greatly grown as the cathode injected into the electron tube undergoes an activation step of 1000 ° C. or higher. to be. When heat treatment is performed at a temperature of 1000 ° C. or higher and a wet hydrogen atmosphere during fabrication of the negative electrode structure, the grains of the base metal are already grown to about 10 μm to 20 μm, and the negative electrode structure is put into an electron tube and subjected to an activation process of 1000 ° C. or higher. The grain size of the base metal grows to 30 μm or more, so that the surface area of the base metal in contact with the electron-emitting material layer is reduced. This means that the surface area of the base metal in contact with the electron-emitting material layer is small because the grain size of the base metal is increased.

이와 같이 상기 기체금속이 전자방사 물질층과 접하는 표면적이 적게되면 상기 전자방사 물질이 기체금속에 존재하는 환원제와의 반응 가능성이 낮게 되어 전자방사원인 자유 바륨(Ba)을 원활히 생성하지 못하는 문제점을 가져오게 된다.As such, when the surface area in which the base metal is in contact with the electron emitting material layer decreases, the possibility of the electron emitting material reacting with the reducing agent present in the base metal is low, and thus, free barium (Ba), which is an electron radiating source, is not easily generated. Come.

그리고 상기 기체금속의 결정립과 결정립 사이의 갈라진 틈은 기체금속에 존재하는 환원제가 기체금속의 표면으로 이동하는 중요한 통로가 되지만, 결정립의 크기가 커지게 되면 이러한 갈라짐의 수가 전체적으로 적어지게 되어 기체금속에 존재하는 환원제가 전자방사물질과 원활히 반응하지 못하게 됨으로 음극의 장시간 동작 중 수명이 열화되는 문제점을 가지게 된다. The cracks between the grains and the grains of the base metal are important passages for the reducing agent present in the base metal to move to the surface of the base metal, but as the grain size increases, the number of such cracks decreases as a whole. Since the present reducing agent does not react smoothly with the electrospinning material, there is a problem that the lifetime of the negative electrode deteriorates during long time operation.

또한, 상기와 같은 제작 공정 및 음극 구조체의 동작 시 반응식②, ③, ④에 표시된 것과 같이 Ba2SiO₄,SiO2, MgO등의 반응생성물이 전자방사 물질층과 기체 금속과의 경계에 형성될 뿐만 아니라 기체금속의 결정립과 결정립 사이의 갈라진 틈에도 생성된다. In addition, reaction products such as Ba2SiO₄, SiO2, MgO, etc. are formed at the boundary between the electron-emitting material layer and the gas metal as shown in the reaction formulas ②, ③, and ④ during the manufacturing process and operation of the cathode structure as described above. It is also created in the crack between the grains and the grains.

이와 같이 생성된 반응 생성물은 중간층을 이뤄 기체금속 내에 존재하는 마그네슘(Mg)이나 실리콘(Si)등의 환원제가 전자방사 물질층으로 확산하는 것을 방해하여 전자방사원인 자유 바륨(Ba)의 생성을 억제하게 된다.The reaction product thus formed forms an intermediate layer and inhibits the diffusion of reducing agents such as magnesium (Mg) and silicon (Si) in the gas metal into the electron-emitting material layer, thereby suppressing the formation of free barium (Ba) as an electron-emitting source. Done.

그러므로 종래의 음극 구조체는 장 시간 동작 시 수명이 급격히 열화 되는 결과를 초래하게 된다.Therefore, the conventional negative electrode structure results in a rapid deterioration of the service life in a long time operation.

또한, 상기 중간층은 고 저항을 갖고 전자방출의 흐름을 방해함으로 전류밀도를 제한하는 문제점이 있게된다.In addition, the intermediate layer has a problem of limiting current density by interrupting the flow of electron emission with high resistance.

이와 같이 형성된 음극은 텔레비전 및 기타 디스플레이 장치가 고정세화 및 대형화 추세에 따라 요구되는 고 전류밀도, 장 수명 음극의 특성을 만족시키지 못하게 된다.The cathode thus formed does not satisfy the characteristics of the high current density, long life cathode required by television and other display devices in accordance with the trend of high definition and large size.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 음극선관용 음극에 있어서 전자방사 물질층과 접하는 기체금속의 표면적을 크게 하도록 결정립 크기를 작게 하여, 음극의 동작 중 기체금속에 존재하는 환원제가 전자방사물질과의 많은 접촉으로 반응하여 전자방사원인 자유 바륨을 원활하게 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 반응 과정 중 발생하는 중간층에 의하여도 큰 영향을 받지 않게 되어 음극의 장시간 동작에도 수명 특성이 오래 지속될 수 있는 음극선관용 음극 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve such a problem in the prior art, in the cathode for cathode ray tube cathode by reducing the grain size to increase the surface area of the base metal in contact with the electron-emitting material layer, the reducing agent present in the base metal during operation of the cathode It is not only able to generate free barium, which is an electron radiation source, by reacting with a lot of contact with electron emitting materials, but also not affected by the intermediate layer generated during the reaction process. It is an object of the present invention to provide a cathode for a cathode ray tube and a method of manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1기술적 수단은 음극 가열용 히터가 삽입 설치된 원통형 슬리브와, 상기 슬리브 상단부에 용접된 기체금속과, 상기 슬리브 하단부에 용접되어 슬리브를 지지하는 홀더와, 상기 기체금속 상면에 형성된 전자방사 물질층을 포함하는 음극선관용 음극에 있어서, 상기 전자방사 물질층은 주성분이 바륨(Ba)으로 이루어지고, 상기 기체금속은 주성분이 니켈(Ni)로 이루어지며, 상기 기체금속 결정립 크기가 1㎛ ~ 20㎛의 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.The first technical means of the present invention for achieving the above object is a cylindrical sleeve in which a heater for heating the cathode is inserted, a base metal welded to the upper end of the sleeve, a holder welded to the lower end of the sleeve to support the sleeve, and the base In the cathode for a cathode ray tube including an electron-emitting material layer formed on the upper surface of the metal, the electron-emitting material layer is made of barium (Ba), the base metal is made of nickel (Ni), the base metal The grain size is characterized by having a range of 1㎛ ~ 20㎛.

또한, 제 2 기술적 해결수단은 음극 가열용 히터가 삽입 설치된 원통형 슬리브와, 상기 슬리브 상단부에 용접된 기체금속과, 상기 슬리브 하단부에 용접되어 슬리브를 지지하는 홀더와, 상기 기체금속 상면에 형성된 전자방사 물질층을 포함하는 음극선관용 음극제조 방법에 있어서, 상기 기체금속은 500℃ ~ 800℃의 온도와 건식 수소 분위기에서의 노에서 열처리되는 것을 특징으로 한다.In addition, the second technical solution is a cylindrical sleeve in which a heater for cathodic heating is inserted, a base metal welded to the upper end of the sleeve, a holder welded to the lower end of the sleeve to support the sleeve, and electromagnetic radiation formed on the base metal upper surface. In the cathode production method for a cathode ray tube including a material layer, the gas metal is characterized in that the heat treatment in a furnace in a dry hydrogen atmosphere and the temperature of 500 ℃ ~ 800 ℃.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 음극선관용 음극 구조체를 나타낸 것이다. Figure 4 shows a cathode structure for a cathode ray tube according to the present invention.

상기 음극 구조체의 구조는 종래의 음극 구조체의 구조와 동일한 것으로 음극 가열용 히터(44)가 삽입 설치된 원통형 슬리브와(22) 상기 슬리브 상단에 주성분이 니켈이고 환원성 원소를 미량 포함하는 기체금속(11)이 고정되고, 상기 슬리브 하단부는 홀더(55)가 용접되어 슬리브를 지지하며, 상기 기체금속 상면에 알카리토류 금속탄산염으로 구성된 전자방사 물질층(33)이 형성된다.The structure of the negative electrode structure is the same as that of a conventional negative electrode structure, and a cylindrical sleeve 22 in which a cathode heating heater 44 is inserted, and a base metal 11 having a main component of nickel on the upper end of the sleeve and a trace amount of a reducing element. It is fixed, the lower end of the sleeve is welded to the holder 55 to support the sleeve, the electron emitting material layer 33 composed of alkaline earth metal carbonate is formed on the upper surface of the base metal.

이와 같은 구조를 가지는 본 발명의 음극의 제작과정은 다음과 같다.The manufacturing process of the negative electrode of the present invention having such a structure is as follows.

먼저, 크롬(Cr)과 니켈(Ni)의 합금으로 이루어진 원통형 슬리브를 1000℃ 이상의 고온과 습식 수소 분위기의 노(Furnace)에서 약 5분 이상 열처리를 실시하여 슬리브에 존재하는 크롬을 산화시켜 산화크롬으로 반응시키면 상기 슬리브는 산화반응으로 흑색을 띄게 되어 열 복사율이 크고 열전도성이 우수한 슬리브가 형성된다.First, a cylindrical sleeve made of an alloy of chromium (Cr) and nickel (Ni) is subjected to heat treatment for about 5 minutes or more in a furnace at a high temperature and a wet hydrogen atmosphere of 1000 ° C. or higher to oxidize chromium present in the sleeve to be chromium oxide. When reacted with the sleeve, the sleeve becomes black by an oxidation reaction, thereby forming a sleeve having high thermal radiation rate and excellent thermal conductivity.

그리고 주성분이 니켈(Ni)이고 마그네슘(Mg) 또는 실리콘 (Si)등의 환원성 원소가 미량 포함된 기체금속을 500℃ ~ 800℃ 범위의 온도와 건식 수소 분위기의 노(Furnace)에서 약 10분 정도 열처리를 실시한다.In addition, the main metal is nickel (Ni) and contains a small amount of reducing elements such as magnesium (Mg) or silicon (Si) in a gas in a temperature range of 500 ° C. to 800 ° C. and a furnace in a dry hydrogen atmosphere for about 10 minutes. Heat treatment is performed.

이 후, 상기 슬리브(3)와 기체금속을 용접하면 음극 조립체가 완성된다.After that, the welding of the sleeve 3 and the base metal completes the cathode assembly.

그리고 상기 음극 조립체의 기체금속(22) 위에는 바륨(Ba)을 주성분으로 하는 알카리토류 금속 탄산염이 전자방사 물질층을 형성한다. 이 때, 상기 전자방사 물질층은 (Ba,Sr,Ca)CO3로 표시되는 3원 금속탄산염으로 이루어진 알카리토류 금속탄산염으로 형성되는 것이 바람직하다.On the base metal 22 of the negative electrode assembly, an alkaline earth metal carbonate having a barium (Ba) as a main component forms an electron emission material layer. At this time, the electron-emitting material layer is preferably formed of an alkaline earth metal carbonate consisting of a ternary metal carbonate represented by (Ba, Sr, Ca) CO3.

상기와 같이 기체금속 위에 형성된 전자방사 물질층은 먼저, (Ba,Sr,Ca)CO3로 구성된 3원 탄산염(Triple Carbonation)을 니트로셀룰로오스 (Nitrocellulose) 등의 유기용매와 혼합하여 서스펜젼(Suspension, 현탁액) 형태로 만들고, 이 후, 상기 서스펜젼을 스프레이(Spray) 또는 전착 등의 방법으로 기체금속 위에 코팅함으로써 전자방사 물질층을 형성시킨다.As described above, the electron-emitting material layer formed on the base metal is prepared by first mixing ternary carbonate (Triple Carbonation) composed of (Ba, Sr, Ca) CO3 with an organic solvent such as nitrocellulose. Suspension), and then the suspension is coated on the base metal by spraying or electrodeposition to form a layer of electrospinning material.

이와 같이 제작된 음극은 먼저 음극을 전자총에 장착하고, 상기 음극이 장착된 전자총을 음극선관에 삽입한 후, 가열하면서 배기 공정을 갖는다.The cathode manufactured as described above first has the cathode mounted on the electron gun, the electron gun equipped with the cathode inserted into the cathode ray tube, and then has an exhaust process while being heated.

그 후 상기 배기 공정을 거친 음극선관용 음극은 활성화 공정을 거치게 되면, 전자방사 물질층은 반도체적 성질을 띠게되고, 여기에 일정의 전압을 인가하게 되면 전자가 스크린 쪽으로 방사되어 화상을 재현하게 된다. Thereafter, the cathode for the cathode ray tube subjected to the exhaust process undergoes an activation process, and the electron-emitting material layer has a semiconductor property, and when a predetermined voltage is applied thereto, electrons are radiated toward the screen to reproduce an image.

도 5는 상기와 같은 음극 구조체의 제작 공정을 거친 후 본 발명의 음극 구조체 구성요소인 기체금속의 표면을 전자현미경으로 관측한 실측도이다.FIG. 5 is an actual view of the surface of the base metal, which is a component of the anode structure of the present invention, after the manufacturing process of the cathode structure as described above using an electron microscope.

상기 도 5에서 보는 바와 같이 기체금속의 결정립의 크기가 실질적으로 1㎛ ~ 20㎛의 범위를 갖음을 알 수 있다. 결정립의 크기는 대략 1㎛ ~ 20㎛의 범위 내에 있지만 위 범위를 벗어나는 결정립도 소수 있을 수 있다. 이러한 경우라 하더라도, 상기 기체금속의 결정립의 평균 크기는 대략 20㎛ 이하 것을 알 수 있다. 또한, 결정립이 구형이거나 단면이 원형 또는 타원형이 아닌 비정형이기 때문에 그 크기를 정하기가 쉽지 않을 수 있다. 이러한 경우라 하더라도, 결정립의 단면적 평균값이 100 X π ㎛2 이하 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, it can be seen that the size of the grains of the base metal is substantially in the range of 1 μm to 20 μm. The grain size is in the range of approximately 1 μm to 20 μm, but there may be a few grains outside the above range. Even in this case, it can be seen that the average size of the grains of the base metal is approximately 20 μm or less. In addition, it may not be easy to determine the size because the crystal grain is spherical or the cross section is atypical rather than circular or elliptical. Even in this case, it can be seen that the average value of the cross-sectional area of the crystal grains is 100 × πm 2 or less.

이는 음극 구조체의 제작과정 중 기체금속을 500℃ ~ 800℃ 정도의 온도와 건식 수소 분위기에서 열처리를 실시하게 되면 기체금속의 응력제거 및 세척의 효과만을 가져오게 되고, 결정립의 성장은 나타나지 않게된다. This heat treatment of the base metal at a temperature of about 500 ° C. to 800 ° C. and a dry hydrogen atmosphere during the fabrication of the anode structure brings only the effect of stress removal and cleaning of the base metal, and no grain growth occurs.

그리고 상기 제작과정을 거친 음극 구조체는 전자총에 장착되어 전자관에 투입되어 1000℃ 이상의 활성화 공정을 거치게 되면, 이때 기체금속(22)의 결정립 크기가 최대 10㎛정도 성장함을 볼 수 있다. In addition, the fabricated cathode structure is mounted on an electron gun, put into an electron tube, and undergoes an activation process of 1000 ° C. or more. At this time, it can be seen that the grain size of the base metal 22 grows up to about 10 μm.

이와 같이 본 발명의 음극 구조체는 슬리브(3)와 기체금속(22)의 열처리를 다르게 함으로써 열 효율을 극대화 할 수 있을 뿐만 아니라 효율적인 전자방사를 이루게 된다.As described above, the negative electrode structure of the present invention may not only maximize thermal efficiency by different heat treatments of the sleeve 3 and the base metal 22, but also achieve efficient electrospinning.

즉, 상기 슬리브는 1000℃ 이상의 고온과 습식 수소 분위기에서 열처리를 실시하여 열 복사 율이 크고, 열전도가 우수한 슬리브를 제공하게 된다. 이는 곧 히터에서 방사되는 열을 효율적으로 흡수하고, 흡수한 열을 기체금속으로 쉽게 전달하는 역할을 하게 된다. That is, the sleeve is heat treated in a high temperature and a wet hydrogen atmosphere of 1000 ℃ or more to provide a sleeve having a high thermal radiation rate and excellent thermal conductivity. This effectively absorbs the heat radiated from the heater, and serves to easily transfer the absorbed heat to the gas metal.

그리고 상기 기체금속은 500℃ ~ 800℃ 정도의 온도와 건식 수소 분위기의 노에서 약 10분 정도 열처리를 실시하여 음극 구조체를 만들고, 이를 전자관에 투입하여 일련의 공정을 거침으로써 음극 구조체의 기체금속 표면에 크기가 작은 결정립이 분포하게 된다.The gas metal is heat treated for about 10 minutes in a furnace at a temperature of about 500 ° C. to 800 ° C. and in a dry hydrogen atmosphere to form a negative electrode structure, and the gas metal surface of the negative electrode structure is subjected to a series of processes by injecting the same into an electron tube. Small crystal grains are distributed at.

그 결과 상기 기체금속과 전자방사물질과의 접촉면적은 커지게 되고, 상기 기체금속의 환원제는 전자방사 물질과 많은 반응을 하여 전자방사원인 자유 바륨을 원활히 생성하게 된다.As a result, the contact area between the base metal and the electron radiating material becomes large, and the reducing agent of the base metal reacts with the electron radiating material a lot to smoothly generate free barium as an electron radiating source.

또한, 결정립과 결정립 간의 갈라진 틈이 많으므로 기체금속에 존재하는 환원제가 기체금속 표면으로 이동하기가 훨씬 쉬워 전자방사물질과 원활한 반응을 하여 전자방사원인 자유 바륨(Ba)을 용이하게 생성할 수 있게된다.In addition, since there are many cracks between the grains and the grains, the reducing agent present in the gas metal is much easier to move to the surface of the gas metal, so that it can react smoothly with the electron radiating material to easily generate free barium (Ba) as an electron radiation source. do.

한 편, 상기 본 발명의 음극이 장시간 동작될 때에도 전자방사 물질층을 구성하는 알카리토류 금속 탄산염이 반응하여 Ba2SiO4, SiO2, MgO등의 중간생성물이 발생하게 되는데, 이러한 중간 생성물은 종래와 같이 기체금속과 전자방사 물질층의 경계에 생성되어 중간층 역할을 함으로써 기체금속 내에 존재하는 환원제가 표면으로 확산되는 것을 방해하게 된다.Meanwhile, even when the cathode of the present invention is operated for a long time, the alkaline earth metal carbonate constituting the electron emitting material layer reacts to generate intermediate products such as Ba 2 SiO 4, SiO 2, MgO, and the like. It is formed at the boundary of the electron-emitting material layer and serves as an intermediate layer, thereby preventing the reducing agent present in the gas metal from diffusing to the surface.

그러나 본 발명에서는 기체금속 표면의 결정립 크기가 작게 형성되어 기체금속에 존재하는 환원제가 전자방사물질과 원활하게 반응하여 종래보다 수명이 급속히 열화 되는 것을 방지할 수 있게 된다.However, in the present invention, the grain size of the surface of the base metal is formed to be small so that the reducing agent present in the base metal reacts smoothly with the electron-emitting material, thereby preventing the life from deteriorating rapidly.

도 6은 종래 음극 구조체와 본 발명의 음극 구조체에 대한 수명 자료를 비교하여 나타낸 그래프이다. Figure 6 is a graph showing the lifetime data for the conventional negative electrode structure and the negative electrode structure of the present invention.

즉, 음극에서 방출되는 최대 전류 양(Maximum Cathode Current)을 시간이 경과함에 따라 나타나는 열화율을 나타낸 것으로,  A 는 본 발명의 음극 구조체 수명 열화 곡선을 나타낸 것이고,  B 는 종래 음극 구조체의 수명 열화 곡선을 나타내는 것이다.In other words, the maximum current emitted from the cathode (Maximum Cathode Current) shows the deterioration rate that appears over time, A is the lifetime degradation curve of the cathode structure of the present invention, B is the lifetime degradation curve of the conventional cathode structure It represents.

도시된 바와 같이 본 발명의 음극 구조체는 장 시간이 지나도 열화가 심하게 나타나지 않음을 알 수 있다.As shown, it can be seen that the negative electrode structure of the present invention does not show severe deterioration even after a long time.

그리고 도 7은 기체금속의 결정립 크기에 따른 음극 구조체의 수명을 나타내는 그래프이다. 7 is a graph showing the life of the anode structure according to the grain size of the base metal.

상기 도 7에서 보는 바와 같이 기체금속의 결정립 크기가 20㎛이하일 때 수명 특성은 우수하게 나타나지만 30㎛이상의 결정립에서는 수명 특성이 열악한 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, the life characteristics are excellent when the grain size of the base metal is 20 μm or less, but the life characteristics are poor when the grain size is 30 μm or more.

이는 전자방사물질과 접하는 기체금속의 표면적이 적어 나타나는 결과일수도 있으나, 음극의 장시간 동작 중 결정립과 결정립 사이의 갈라진 틈새가 Ba2SiO4, SiO2, MgO등의 중간층에 의하여 갈라진 틈을 막아 기체금속내의 환원제가 표면으로 확산하지 못하게 되어 전자방사물질과 반응하지 못하므로 수명이 더욱더 열악하게 된다. This may be a result of the small surface area of the gas metal in contact with the electron-emitting material, but the cracks between the grains and grains during the long-term operation of the cathode block the cracks formed by intermediate layers such as Ba2SiO4, SiO2, MgO, and the reducing agent in the gas metal. It can't diffuse to the surface and can't react with the electron-radiating material, so its life is worse.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. As such, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the foregoing description, and the meaning and scope of the claims and All changes or modifications derived from the equivalent concept should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

이상에서와 같이 본 발명은 음극선관용 음극에 있어서 전자방사 물질층과 접하는 기체금속의 표면적을 크게 하도록 결정립 크기를 작게 하여, 음극의 동작 중 기체금속에 존재하는 환원제가 전자방사물질과의 많은 접촉으로 반응하여 전자방사원인 자유 바륨을 원활하게 생성할 뿐만 아니라, 반응 과정 중 발생하는 중간층에 의하여도 큰 영향을 받지 않아 음극의 장시간 동작에도 수명 특성이 오래 지속될 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention reduces the grain size to increase the surface area of the base metal in contact with the electron-emitting material layer in the cathode for the cathode ray tube, and the reducing agent present in the base metal during the operation of the cathode causes a lot of contact with the electron-emitting material. Not only does it react freely to generate free barium, which is an electron radiation source, but also is not significantly affected by the intermediate layer generated during the reaction process, and thus the lifespan characteristics of the cathode can be maintained for a long time.

도 1은 종래의 음극선관용 음극 구조체를 개략적으로 나타낸 도.1 is a schematic view showing a cathode structure for a conventional cathode ray tube.

도 2는 종래의 음극선관용 음극 구조체를 분해한 도.Figure 2 is an exploded view of a conventional cathode ray structure for cathode ray tubes.

도 3은 종래 음극 구조체의 기체금속 표면 상태를 나타낸 도.3 is a view showing a gas metal surface state of the conventional negative electrode structure.

도 4는 본 발명의 음극선관용 음극 구조체를 개략적으로 나타낸 도.Figure 4 schematically shows a cathode structure for a cathode ray tube of the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 음극 구조체의 기체금속 표면 상태를 나타낸 도.5 is a view showing a gas metal surface state of the negative electrode structure according to the present invention.

도 6은 종래의 음극 구조체와 본 발명의 음극 구조체의 수명 특성을 비교하여 나타낸 도.Figure 6 is a view showing the life characteristics of the conventional negative electrode structure and the negative electrode structure of the present invention.

도 7은 음극 구조체의 기체금속 결정립 크기에 따른 수명 특성을 나타낸 도.7 is a view showing the life characteristics according to the gas metal grain size of the negative electrode structure.

***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ********** Explanation of symbols for the main parts of the drawing *****

1,11: 기체금속 2,22: 슬리브 1,11 gas metal 2,22 sleeve

3,33: 전자방사 물질층 4,44: 히터3,33: electrospinning material layer 4,44: heater

5,55: 홀더 5,55: holder

Claims (4)

음극 가열용 히터가 삽입 설치된 원통형 슬리브와, 상기 슬리브 상단부에 용접된 기체금속과, 상기 기체금속 상면에 형성된 전자방사 물질층을 포함하는 음극선관용 음극에 있어서,In the cathode for a cathode ray tube comprising a cylindrical sleeve in which a heater for heating a cathode is inserted, a base metal welded to an upper end of the sleeve, and an electron emitting material layer formed on an upper surface of the base metal, 상기 기체금속의 결정립의 평균 크기는 1㎛ ~ 20㎛의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.An average size of the crystal grains of the base metal has a range of 1㎛ ~ 20㎛ negative electrode for cathode ray tubes. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기체금속의 결정립의 최대 크기는 20㎛인 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.A cathode for a cathode ray tube, characterized in that the maximum size of the grain of the base metal is 20㎛. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기체금속의 결정립의 단면적 평균값이 100 X π ㎛2 이하 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.The cathode for a cathode ray tube, characterized in that the average value of the cross-sectional area of the grains of the base metal is 100 X π μm 2 or less. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 기체금속은 주성분이 니켈(Ni)이고 환원성 원소를 미량 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.The base metal is nickel (Ni) as a main component and a cathode for a cathode ray tube, characterized in that it contains a trace amount of reducing elements.
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