專利名稱：制造平面多位數(shù)碼管氧化物陰極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)平面多位熒光數(shù)碼管的低溫高效氧化物陰極的制造方法及工藝，屬真空電子器件制造技術(shù)領(lǐng)域。
自1967年日本伊勢電子工業(yè)公司(伊勢電子工業(yè)株式會社)發(fā)明了單位熒光數(shù)碼管后，迅速發(fā)展到第三代平面多位熒光數(shù)碼管及大屏幕、高密度顯示象素管，國內(nèi)便有幾間工廠試制平面多位熒光數(shù)碼管，但長期無正式產(chǎn)品銷售。其難關(guān)在于陰極的制造問題，由于熒光顯示的可視性限制，熒光數(shù)碼管的氧化物陰極不允許象普通電子管的陰極那樣工作于耀眼的高溫狀態(tài)下，盡管把工作溫度定在陰極通電時顯見發(fā)紅的極限程度，但陰極的發(fā)射效率仍嫌太低，發(fā)射電流太小，致使其字符的脈沖平均激發(fā)功率過小，發(fā)光亮度難于達(dá)到國際的270nt，與外國產(chǎn)品的365～690nt相差更遠(yuǎn)，而且發(fā)光亮度也不均勻，在陰極用交流供電的條件下，當(dāng)全部字符點亮?xí)r，各字符的亮度差別很明顯，致使產(chǎn)品無法實用。
本發(fā)明的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的熒光數(shù)碼管陰極工作溫度偏高而發(fā)射效率卻又太低、數(shù)碼的脈沖激發(fā)功率太小、亮度達(dá)不到國標(biāo)，并且發(fā)光亮度不均勻等問題，提供一種平面多位熒光數(shù)碼管的低溫高效氧化物陰極的制造方法及工藝。
下面結(jié)合實施例來說明本發(fā)明方法及工藝(1)在陰極加熱總功率、加熱電壓及單條陰極長度一定條件下，增加氧化物陰極條數(shù)，以降低陰極工作溫度和增大發(fā)射總面積。這樣，單條陰極鎢芯絲直徑將變小，其直徑df的計算公式為df=( (If)/(Ii) )2/3=( (Pf)/(nUfI1) )2/3
式中n＝鎢芯絲的條數(shù);
If＝鎢芯絲的加熱電流;
I1＝單位鎢芯絲(長1cm，直徑1cm)加熱電流;
Pf＝n條鎢芯絲加熱總功率;
Uf＝鎢芯絲加熱電壓。
本發(fā)明的實施例之一是平面九位熒光數(shù)碼管，原試驗管直熱式氧化物陰極是由三條并聯(lián)而成，長度均為122mm，當(dāng)陰極加電壓Uf為6V時，加熱總功率Pf為0.93W。重新設(shè)計陰極，將原用三條陰極改為四條。對原試驗管工作狀態(tài)進(jìn)行測算分析可知，為適應(yīng)靜態(tài)工作需要，陰極的發(fā)射效率η不宜低于80ma/W，而相應(yīng)的單位鎢芯絲加熱功率P1為15.5W/cm2，據(jù)此，從鎢的理化性質(zhì)資料查出相應(yīng)的單位鎢絲加熱電流I1為555ma/cm3/2。計算時，將Pf值略取小些，取Pf＝0.73W，則df=( (Pf)/(4UfIi) )2/3=14.43×10-4cm≈14.5μm(2)為滿足平面多位熒光數(shù)碼管脈沖工作所要求的平均激發(fā)功率，必須大幅度增加陰極總發(fā)射量。本發(fā)明方法的相應(yīng)措施是在增加陰極條數(shù)的同時通過增加氧化物涂層厚度來進(jìn)一步增大陰極的發(fā)射總面積，涂敷厚度控制在涂粉后的陰極直徑為鎢芯絲直徑的3～4倍。若涂層過分增厚，分解激活時容易使涂層出現(xiàn)裂痕和使用中易掉粉，使發(fā)射電流減小。當(dāng)每條陰極涂粉后的直徑增大1/3時，則陰極的發(fā)射表面積也增大1/3，再把陰極絲由3條改為4條，又再使發(fā)射表面積增加了1/3，這樣就比原有發(fā)射表面積增加2/3以上。
(3)嚴(yán)格控制陰極排布裝架方式及陰極與彈簧片的固定點焊工藝①當(dāng)熒光數(shù)碼管字符的部分筆劃點亮?xí)r，這些筆劃是從相應(yīng)的陰極部位獲取電流的，多條陰極的排布位置影響發(fā)光均勻性，因此，陰極的排布應(yīng)顧及整個字符工作來設(shè)置。若將陽極、柵極的電流分配視作直接截獲狀態(tài)，則被柵網(wǎng)截獲的電子形成柵極電流，未被截獲的部分穿過網(wǎng)孔構(gòu)成陽極電流。熒光數(shù)碼管的筆劃即為陽極，雖彼此分立并不連成片，但必須使陰極的電子投射寬度復(fù)蓋整個字符。陰極的排布結(jié)構(gòu)及其與彈簧片點焊示意圖如圖1所示。若設(shè)字符的高度為h，而陰極條數(shù)為n，應(yīng)使靠頂部與底部的兩條陰極分別與字符筆劃頂部與底部邊緣的距離為h/2n，對本4條陰極的實施例則為h/8，而各條鄰近陰極之間的距離為h/n，對本實施例則為h/4;②直熱式氧化物陰極在分解激活過程中及數(shù)碼管使用工作過程中會因受熱而伸長，陰極受熱伸長后，若不被拉直，就將引起各字符的極間距離不一致，不但影響發(fā)光均勻性，還會在距離過小的地方產(chǎn)生過強的局部電場，使陰極過熱蒸發(fā)，損害發(fā)射能力并使亮度下降。為避免陰極因受熱而出現(xiàn)扭曲或變形，必須預(yù)先賦予固定陰極的彈簧片以適當(dāng)?shù)膹椓Α＞唧w方法參看附圖1中的陰極與彈簧片點焊示意，其工藝步驟是在將陰極的一端先點焊于定片1之后，再將陰極拉直，同時將彈簧片3朝定片1方向壓進(jìn)一段距離△L后再與陰極的另一端點焊，使陰極在工作時乃至激活過程中能保持拉直狀態(tài)。△L應(yīng)大于陰極受熱伸長量△l，在設(shè)計結(jié)構(gòu)時預(yù)留好，具體的技術(shù)規(guī)范是△L約為最高激活溫度下的陰極伸長量△l的兩倍?！鱨的計算方法如下△l＝lT-lK＝lKHH= (lT-lK)/(lK)式中l(wèi)T-陰極在其溫度為T(K)時的長度;
lK-室溫293K(20℃)下的陰極長度;
H-陰極的伸長率。
對于本實施例來說，在陰極的激活工藝中，其最高溫度約為1500℃(1773K)，陰極伸長量可估算如下根據(jù)溫度T，從鎢絲的理化性質(zhì)資料查得鎢絲伸長率H，當(dāng)T為1700K時，其值為7.13×10-3，而T為1800K時為7.75×10-3，采用內(nèi)插法，便可算得T為1773K時的鎢絲伸長率H=［7.13+ (7.75-7.13)/(1800-1700) ×(1773-1700)］×10-3=7.58×10-3室溫取為293K時的鎢絲長度lK＝122mm，故T為1773K時，鎢絲的伸長量△l＝lKH＝122×7.58×10-3＝0.92mm。由于在激活的高溫下，陰極會伸長近1mm，彈簧片對陰極的拉力將減弱，但因在點焊時已給彈力留了余量，所以仍可把受熱后的陰極拉直。
(4)封裝后陰極的分解激活宜在極限真空度為10-5Pa數(shù)量級的排氣系統(tǒng)中進(jìn)行，并嚴(yán)格擬定好分解激活溫度。本實施例的陰極的分解激活工藝步驟如下第一步，陰極加熱電壓為4V，通電加熱2～4分鐘;第二步，陰極加熱電壓為6V，通電加熱2～4分鐘;第三步，陰極加熱電壓為8V，通電加熱5～6分鐘;第四步，陰極加熱電壓為11V，通電加熱5～6分鐘;第五步，陰極加熱電壓為14V，通電加熱0.5～1分鐘。
本發(fā)明方法及工藝與現(xiàn)有技術(shù)相比，有如下的優(yōu)點和效果①用本發(fā)明方法及工藝制造的平面多位熒光數(shù)碼管陰極工作溫度低、蒸發(fā)小，通電工作時，觀察不到陰極發(fā)紅現(xiàn)象，完全滿足熒光數(shù)碼管可視性對陰極的要求;②各字符間發(fā)光均勻性好;③陰極發(fā)射電流顯著增大，字符發(fā)光亮度高。陰極發(fā)射效率大大提高，例如對本實施例來說，在Uf～＝6V，Ua＝Ug＝20V的靜態(tài)工作條件下，陽極總電流在37ma以上，最高可達(dá)75ma，發(fā)射效率達(dá)到世界先進(jìn)水平。
下面對說明書


如下附圖1為陰極排布結(jié)構(gòu)及陰極與彈簧片點焊的示意圖，圖中1為定片，2為支架，3為彈簧片。
權(quán)利要求
1.一種制造平面多位熒光數(shù)碼管氧化物陰極的方法及工藝，其特征在于①在陰極加熱總功率、加熱電壓及單條陰極長度一定的條件下，增加氧化物陰極條數(shù)，減小陰極鎢芯絲直徑，以降低工作溫度和增大發(fā)射總面積，陰極鎢芯直徑df的計算公式為df=( (If)/(Ii) )2/3=( (Pf)/(nUfI1) )2/3式中n-鎢芯絲的條數(shù)If-鎢芯絲的加熱電流If-單位鎢芯絲加熱電流Pf-n條鎢芯絲加熱總功率Uf-鎢芯絲加熱電壓；②增加陰極的氧化物涂層厚度來進(jìn)一步增大陰極的發(fā)射總面積，涂敷厚度控制在涂粉后的陰極直徑為鎢芯絲直徑的3～4倍；③嚴(yán)格控制陰極排布裝架方式及其與彈簧片固定點焊工藝，設(shè)字符的高度為h，而陰極條數(shù)為n，應(yīng)使靠頂部與底部的兩條陰極分別與字符筆劃頂部與底部邊緣的距離為h/2n，而各條鄰近陰極之間的距離為h/n；焊接陰極的工藝是將陰極的一端先點焊于定片后，再將陰極拉直，同時將彈簧片朝定片方向壓進(jìn)一段距離△L后再與陰極的另一端點焊，△L應(yīng)在設(shè)計結(jié)構(gòu)時預(yù)留好，其值約為最高激活溫度下的陰極伸長量△l的兩倍。△l的計算公式為△l=lT-lK=lKHH= (lT-lK)/(lK)式中l(wèi)r-陰極溫度為T(K)時的陰極長度lK-室溫293K(20℃)時的陰極長度H-陰極的伸長率；④陰極宜在極限真空度達(dá)10-5Pa數(shù)量級的排氣系統(tǒng)中進(jìn)行分解激活，并嚴(yán)格擬定分解激活溫度。其工藝步驟為第一步，陰極加熱電壓為4V，通過加熱2～4分鐘；第二步，陰極加熱電壓6V，通電加熱2～4分鐘；第三步，陰極加熱電壓為8V，通電加熱5～6分鐘；第四步，陰極加熱電壓11V，通電加熱5～6分鐘；第五步，陰極加熱電壓14V，通電加熱0.5～1分鐘。
全文摘要
本發(fā)明是制造平面多位熒光數(shù)碼管氧化物陰極的方法及工藝，其主要特征是增加陰極條數(shù)、減小鎢芯絲直徑；增加涂層厚度，使涂敷后的陰極直徑為芯絲直徑的3～4倍；嚴(yán)格控制陰極排布方式及與彈簧片固定工藝，靠頂、底部兩陰極各與字符頂、底緣相距h/2n，鄰近兩陰極間相距h/n；封裝后對陰極妥善地進(jìn)行分步分解激活。用本發(fā)明方法制造的平面多位熒光數(shù)碼管陰極工作溫度低、工作時不發(fā)紅、蒸發(fā)小、發(fā)射效率高、字符發(fā)光亮度高，均勻性好。
文檔編號H01J29/04GK1070766SQ9210866
公開日1993年4月7日 申請日期1992年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月22日
發(fā)明者傅慈海 申請人:華南理工大學(xué)