KR100237277B1

KR100237277B1 - 냉음극 및 냉음극을 사용한 음극선관

Info

Publication number: KR100237277B1
Application number: KR1019960047713A
Authority: KR
Inventors: 히데오 마끼시마
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛본 덴기 가부시키가이샤
Priority date: 1995-10-23
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 2000-01-15
Also published as: KR970023527A; US5814931A; JPH09115426A; JP2947145B2

Abstract

본 발명은 기판 위에 이미터 및 게이트 전극으로 구성된 최소한 하나의 미소 냉음극으로 구성된 전자 방출 영역을 형성하고, 전자 방출 영역의 주변부에서 이 전자 방출 영역을 둘러싼 다수의 집속 전극을 배치하고, 전자 방출 영역 주변에서 서로 마주보는 집속 전극을 서로 접속한다. 수평 및 수직 동기화 신호에 기초하여 전자빔이 스크린의 주변부를 스캔할 때 수평 집속을 강화함으로써 음극 주변에서 긴 수직 스폿을 갖는 전자빔이 형성된다. 따라서, 본 발명은 편향에 의해 발생된 전자빔 변형을 정정하여 디스플레이 스크린 전체에 걸쳐서 탁월한 해상도를 성취하고, 전자원으로서 상기 냉음극을 사용하는 음극선관을 구성할 수 있다.

Description

냉음극 및 냉음극을 사용한 음극선관

본 발명은 박막 기술을 이용하여 제조된 미소 구조의 냉음극 및 냉음극을 채용한 전자빔 디바이스에 관한 것으로, 더 자세하게는 컬러 텔레비젼 세트 또는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

전계 방출 냉음극은 C.A. Spindt 등(Journal of Applied Physics, Vol.39, No.7, pp. 3504, 1968)이 제안하였다. 도 9a는 이런 필드 방출 냉음극의 구조를 도시하였고 도 9b 및 도 9c의 각각은 이런 냉음극을 형성한 미소 냉음극(107)의 단면도를 도시하였다. 실리콘 산화물로 된 절연층(102) 및 제어 전극(103)은 실리콘 기판(101) 위에 형성된다. 공동(109)는 절연층(102)의 일부와 제어 전극(103)의 일부를 제거하여 형성되고 뾰족한 팁(tip)을 갖는 이미터(104)는 공동(109) 내측의 기판(101) 위에 형성된다. 미소 냉음극(107)은 이미터(104), 제어 전극(103), 제어 전극(103) 내에 형성된 공동(109) 및 절연층(102)에 의해 형성되고, 전자 방출 영역을 갖는 평면 형태의 냉음극(108)은 미소 냉음극(107)을 어레이가 되도록 배치시켜 형성된다.

기판(101) 및 이미터(104)는 서로 전기적으로 접속되고, 약 50 볼트의 전압이 이미터(104)와 게이트 전극(103) 사이에 가해진다. 절연층(102)는 그 두께가 약 1㎛이고, 제어 전극(103)의 개구는 또한 그 지름이 약 1㎛ 정도로 작고, 이미터(104)의 팁은 그 반지름이 10㎚ 정도가 되도록 아주 뾰족하게 만들어졌기 때문에 강 전계가 이미터(104)의 팁에 가해진다. 이 전계가 2에서 5×10⁷Volt/m의 크기 또는 더 큰 값에 도달한 경우, 전자는 이미터(104)의 팁으로부터 방출된다.

큰 전류를 발생시키기 위한 평면 형태의 음극은 기판(101) 위에서 이런 구조의 미소 냉음극을 어레이가 되도록 배치시켜 구성된다. 또한 미소 처리 기술을 사용하여 미소 냉음극의 밀도를 더 높임으로써, 음극 전류 밀도가 현재의 열 음극(hot cathode)를 사용하는 것보다 5 내지 10배 더 커질 수 있다.

스핀트형 냉음극은 열음극과 비교하여 음극 전류 밀도가 크고 이미터 전자의 속도 변동이 작다는 점에서 이점을 갖는다. 단일 전계 방출 이미터와 비교하여도, 이 음극은 전류 잡음이 작고, 약 10 에서 100Volt의 저 전압으로 작동하고, 진공 정도가 비교적 나쁜 환경에서도 잘 작동한다.

그러나, 이미터(104)의 팁으로부터 방출되는 전자빔은 이미터의 팁 근방에 형성된 전계로 인해 발산되고, 이미터의 주변부로부터 방출된 전자는 반지름 방향의 속도 성분을 갖는다. 이 수평 방향으로의 속도 성분을 억제하기 위해서, 도 9c에 도시된 대로 (SID'93 Digest, pp. 599 to 602, 1993 에 나옴) 그들 사이에 절연층을 구비한 제어 전극 상에 집속 전극을 형성함으로써 또는 도 10에 도시된 대로 (Proceedings of the First International Display Workshops, pp. 19 to 22, 1994 에 나옴) 제어 전극(105) 주변에 링 모양의 집속 전극(111)을 형성함으로써 이미터(104)로부터 방출된 전자빔이 수렴된다.

이런 냉음극을 음극선관(cathode ray tube, 이후 CRT로 지칭)에 사용할 때, 가열용 전력이 필요하지 않고 음극 전류 밀도가 높기 때문에, 낮은 전력 소모와 높은 해상도를 갖는 디스플레이 디바이스가 획득될 수 있다. 또한, CRT 이외의 마이크로웨이브 튜브와 같은 전자빔 디바이스에서, 냉음극 특성을 활용하여 높은 수행성을 갖춘 디바이스가 구현될 수 있다.

세 개의 음극이 수평 방향으로 동일 평면을 따라 배치되어 있는 인라인(inline)형 전자총을 구비한 컬러 CRT가 컬러 텔레비젼 세트 또는 컬러 디스플레이 장치에 사용된다. 이런 CRT에서 핀쿠션(pincushion) 변형을 갖는 수평 편향 자기장 및 배럴(barrel) 변형을 갖는 수직 편향 자기장을 조합하여 스크린 상의 임의의 지점에 세 개의 전자빔을 수렴시키는 자가 수렴 시스템이 채택된다.

그러나, 전자빔이 자가 수렴용 자기장을 통해 통과할 때, 스크린 중앙에서 원형인 빔 스폿은 스크린 주변부의 자기장 변형의 영향으로 인해 수평 방향으로 편평하게 형성된다. 그 결과, 스크린의 주변부의 해상도는 특히 수평 방향으로의 해상도는 열화된다.

이런 문제를 해결하기 위해, 지금까지는 몇몇 CRT에서 4중(quadrupole) 렌즈가 사용되었다. 일본 미심사 특허 공개 번호 <63-76240>에서 CRT의 전자총 부분에서 집속 전극 사이에서 4중 렌즈를 사용하는 구조가 도 11에 도시된 대로 개시되었다. 도 11에서, 세 개의 음극(121)은 인라인 형태로 특정화된 간격에 따라 배치되었다. 제어 전극(112), 가속 전극(123), 집속 전극(136) 및 양극(126)이 전자빔의 축을 따라 배치된다. 집속 전극(136)은 전면 전극(124)와 배면 전극(125)인 두 개의 전극으로 구성되는데, 이 전극들은 전자빔의 축을 따라 서로의 전과 후에 배치되었다. 전면 전극(124) 및 배면 전극(125)의 각각은 전자빔의 축 위치에 형성된 긴 수직 개구를 갖고, 4중 전극(127)은 전면 전극(124)와 배면 전극(125) 사이에 배치되고, 전면 전극(124) 및 후면 전극(125)는 접속 와이어(128)에 의해 동일한 전기 전위로 유지된다.

4중 전극(127)은 하나의 전자빔 축에 대해 네 개의 전극 조각(129) 및 (130)으로 구성된다. 전자빔은 한 쌍의 전극 조각(129) 사이에서 수직으로 놓이고 한 쌍의 전극 조각(130) 사이에 수평으로 놓인다. 전자빔을 수평으로 길게 퍼지게 되는 전자빔의 애버레이션(aberration)은 스크린 상의 스폿 위치에 따라 가변하는 전압을 두 쌍의 전극 조각(129) 및 (130)에 대해 수직 방향으로 전자빔을 발산시키고 수평 방향으로 전자빔을 수렴시키는 힘을 미리 가함으로써 보상된다. 그 결과, 스크린 주변부로의 전자빔 스트레인은 감소되고 균일 집속 특성이 전체 스크린 상에서 획득될 수 있다.

도 12에 도시된 대로, 일본 미심사 특허 공개 번호 <7-147129>인 문서에서, 전계 방출형 음극의 전자 방출 영역을 분할하고 스크린 상의 전자빔의 스폿의 위치에 따라 그 전자 방출을 제어함으로써 전자빔의 변형을 보상하는 기술이 개시되었다. 즉, 전자빔의 스폿이 변형되지 않은 스크린 중앙에서 있을 때, 전자빔은 원형(131a)의 주요 이미터 영역으로부터 취해진다. 전자빔 스폿이 스크린 주변부에 있을 때, 전자빔은 주 이미터 영역(131a), 서브-이미터 영역(131b) 및 (131c)의 세 영역으로부터 취해지고, 방출된 전자빔의 패턴은 형태가 수직으로 길게 설정된다. 그 결과, 스폿이 변형되어 스크린의 주변부에서 원형이 되기 때문에 스폿은 전체 스크린 상에서 원형으로 형성된다.

전체 상세한 설명에 있어서, 음극이 CRT에 장착되었을 때, 스폿이 디스플레이 스크린의 수직 방향으로 형성된 방향은 음극의 수직 방향이고, 스폿이 디스플레이 스크린의 수평 방향을 따라 형성된 방향은 음극의 수평 방향이라고 가정하였다.

도 11에 도시된 CRT 전자총과 같이 4중 렌즈에 의해 전자빔의 변형을 보상하는 방법은 전자빔을 통과시키기 위해 수직으로 긴 구멍과 수평으로 넓은 구멍을 구비한 그리드 전극을 전자총에게 부가하기 위해 비대칭 렌즈를 형성해야 할 필요성으로 인해 소자의 개수가 증가하므로 이 전자총의 구조가 복잡해지고 가격이 비싸진다는 문제점이 있다.

도 12에 도시되고 분할된 음극을 사용하는 방법은 전자빔 스폿이 전체 스크린 상에서 원형이라 하더라도, 스크린 중앙의 전자빔 스폿과 그 주변부의 전자빔 스폿의 크기 차로 인해 균일 해상도가 획득될 수 없다는 문제점을 갖는다.

본 발명의 목적은 구조가 간단하고, 가격이 저렴하며 해상도가 균일하고 좋은 냉음극 및 이 냉음극을 사용하는 음극선관을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예는 기판 위에 그 각각이 이미터 및 게이트 전극으로 구성된 다수의 미소 냉음극으로 구성된 전자 방출 영역을 형성하고, 이 전자 방출 영역 주변의 원주 상에서 최소한 네 개 부분으로 분할된 집속 전극을 배치하고, 상부 및 하부 집속 전극을 한 쌍이 되도록 접속하고 좌측 및 우측 집속 전극을 한 쌍이 되도록 접속한다.

전자빔의 편향된 위치에 따라서, 디스플레이 스크린의 주변부를 스캔할 때 집속 전압이 집속 전극에 가해져서 수직 집속보다 수평 집속을 더 강화하고, 디스플레이 스크린의 중앙부를 스캔할 때 집속 전압이 집속 전극에 가해져서 수평 및 수직 수렴이 서로 거의 동등하게 되도록 한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 기판 위에 그 각각이 이미터 및 게이트 전극으로 구성된 다수의 미소 냉음극으로 구성된 전자 방출 영역을 형성하고, 전자 방출 영역의 주변에 링 형태의 보조 전극을 형성하고, 이 보조 전극 바깥의 원주에서 최소한 네 개의 부분으로 분할된 집속 전극을 배치하고, 상부 및 하부 집속 전극을 (수직 방향으로) 한 쌍이 되도록 접속하고, 좌측 및 우측 집속 전극을 (수평 방향으로) 한 쌍이 되도록 접속한다.

제1 실시예와 유사한 집속 전압이 수직 및 수평 집속 전극에 가해진다.

본 발명의 또다른 실시예는 수직 방향을 따라 원형 전자 방출 영역을 최소한 세 개 부분으로 분할하고, 방출된 전자량을 제어하여 디스플레이 스크린의 중앙부를 스캔할 때는 전체 전자 방출 영역으로부터 전자가 방출되도록 하고 디스플레이 스크린의 주변부를 스캔할 때는 전자가 중앙 전자 방출 영역으로부터 방출되도록 함으로써 전체 방출 전류가 전체 디스플레이 스크린 상에서 균일하게 되도록 한다.

그 결과, 전자빔 편향을 수반한 편향 변형이 인라인 형 전자총에서 보상되기 때문에, 균일하고 높은 해상도가 전체 디스플레이 스크린 상에서 성취될 수 있다. 또한, 보상을 위한 전극이 기판 위에 형성되므로 본 방법은 4중 렌즈와 같은 복잡한 형태의 구조가 없어도 되고, 전자총 소자의 개수를 증가시키지 않으며 조립 및 조정을 위한 시간이 필요하지 않다.

도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉음극의 평면도.

도 1b는 라인 A-A를 따라 취한 도 1a의 단면도.

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉음극을 내장한 CRT의 디스플레이 스크린.

도 2b에서 도 2d는 도 2a에 도시된 스크린에 대해 각각 라인 B-B, C-C 및 D-D를 따라 취한 부분에 대한 수평 스캐닝 주기에서의 집속 전극 전압을 도시한 도면.

도 3a는 전자빔이 스크린의 중앙부 쪽으로 편향되었을 때 전자총으로부터 방출된 전자의 궤적을 도시한 단면도.

도 3b는 전자빔이 스크린의 주변부로 편향되었을 때 전자총으로부터 방출된 전자의 궤적을 도시한 단면도.

도 4a는 본 발명의 제2 실시예의 냉음극의 평면도.

도 4b는 도 4a의 라인 E-E를 따라 취한 평면도.

도 5는 본 발명의 제3 실시예의 냉음극의 평면도.

도 6은 본 발명의 제4 실시예의 냉음극의 평면도.

도 7a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉음극을 내장한 CRT의 디스플레이 스크린.

도 7b에서 도 7d는 도 7a에 도시된 스크린에 대해 각각 라인 F-F, G-G 및 H-H를 따라 취한 부분에 대한 수평 스캐닝 주기에서의 음극 전류 밀도를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 제5 실시예의 CRT 구조를 도시한 도면.

도 9a는 종래 기술의 스핀트형 냉음극의 투시도.

도 9b 및 도 9c는 종래 기술에 따른 미소 냉음극 부분의 단면도.

도 10은 종래 기술의 집속 전극을 구비한 미소 냉음극의 투시도.

도 11은 일본 미심사 특허 공개 번호 <63-76240>에 개시된 종래 기술의 CRT 전자총의 전극 구조의 투시도.

도 12는 일본 미심사 특허 공개 번호 <7-147129>에 개시된 종래 기술의 냉음극의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

9a, 9b, 10a, 10b : 집속 전극 101 : 실리콘 기판

102 : 절연층 103 : 제어 전극

104 : 이미터 107 : 미소 냉음극

<실시예 1>

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 절연층(3)이 기판(1) 위에 형성되고, 이후 게이트 전극(4)가 절연층(3) 위에 형성되고, 다수의 미소 개구(41) 및 공동(5)가 각각 게이트 전극(4) 및 절연층(3) 내에 형성된다. 전자를 방출하기 위한 각 원추형 이미터(6)이 각 공동(5)의 내측에 형성되고 이미터(6)은 기판(1)과 전기적으로 접속된다. 각 미소 냉음극(7)은 이미터(6), 게이트 전극(4) 및 공동(5)의 개구(41)로 구성되고, 다수의 미소 냉음극은 전자 방출 영역(8)을 형성한다. 집속 전극을 네 개의 부분으로 분할하여 획득된 집속 전극(9a, 9b, 10a 및 10b)가 게이트 전극(4)를 둘러싸도록 배치된다. 수직 집속 전극(9a) 및 (9b)는 그들 사이의 전자 방출 영역(8)에서 서로에 대해 대향하고 냉음극(11)의 외측에서 서로 접속되어 동일 전압이 자신들에게 가해지도록 한다. 동일 방식으로 수평 집속 전극(10a) 및 (10b)는 그들 사이의 전자 방출 영역(8)에서 서로 대향하고 냉음극(11)의 외측에서 서로 접속되어 동일 전압이 자신들에게 가해지도록 한다. 냉음극은 기판(1)로부터 수평 집속 전극(10)까지의 소자들로 구성된다.

도 1a 및 도 1b에서 수평 집속 전극의 폭과 수직 집속 전극의 폭이 집속 전압 감지도에 영향을 주고 폭이 넓은 집속 전극은 전자빔에 대해 비교적 큰 영향을 주기 때문에, 더 넓은 전극은 작은 전압 변동으로도 전자빔을 제어할 수 있다. 그리고 본 실시예에서, 집속 전압이 도 11에 도시된 종래의 전자총과 비교하여 낮은 전자빔 속력을 갖는 전자빔에 가해지므로, 그 폭이 몇 100㎛인 집속 전극을 고착시켜서 평면 형태로 형성된 전극에 의해 발생된 전계로서 집속 효과를 쉽게 얻는 것이 가능하다.

절연층(3)은 주변부의 부분, 즉 집속 전극(9a, 9b, 10a 및 10b)가 중앙의 전자 방출 영역 보다 냉음극(11)의 에지(edge)에 형성된 영역에서 더 두껍게 만들어진다. 이는 다음과 같은 효과를 얻는다. (i) 전자 방출 영역(8) 이외의 영역에서 절연층(3)의 두께가 전자 방출 특성에 영향을 주지 않으므로, 구동 회로에 대한 로드가 절연층(3)의 두께를 증가시켜서 정전기적 용량의 증가를 억제함으로써 감소된다. (ii) 절연 저항성이 게이트 전극(4) 및 집속 전극 사이의 거리로 고정시켜 향상된다. (iii) 집속 전극이 집속 전극의 전위가 전자빔의 궤적에 미치는 영향을 더 크게 하여 제어성이 향상된다.

이미터(6)은 텅스텐 또는 몰리브덴과 같은 내열 금속으로 만들어지고, 게이트 전극(4)는 텅스텐, 몰리브덴, 니오븀 및 텅스텐 실리사이드와 같은 금속 또는 금속 합금으로 만들어지고, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 된 단일 층 또는 다중 층이 절연층(3)으로 사용된다. 게이트 전극(4)의 각 개구(41)은 지름이 약 1㎛이고, 이미터는 높이가 약 1㎛이고, 전자 방출 영역(8)의 절연층(3)은 두께가 약 0.8㎛이고, 전자 방출 영역(8) 이외의 절연층(3)은 두께가 약 2㎛이고, 게이트 전극(4)는 두께가 약 0.2㎛이다.

발간물에 개시된 대로 (Journal of Applied Physics, Vol.39, No.7, pp.3503, 1968), 근본적으로 이 음극은 개구(41) 및 공동(5)이 각각 게이트 전극(4) 및 절연층(5) 내에 형성된 후에, 희생층이 웨이퍼를 튜닝하는 경사진 방향으로부터 피착되고, 이후 이미터 재료가 웨이퍼 바로 위에 피착되는 공정에 의해 형성된다.

도 2a에서 도 2d에 도시된 대로, 동일하고 일정한 전압이 수직 집속 전극(9a) 및 (9b)에 가해지고, 수평 스캐닝 주기의 수평 스캐닝 위치에 따라 가변되는 가변 전압이 수평 집속 전극(10a) 및 (10b)에 가해져서 수평 집속 렌즈가 스크린의 중앙부보다 스크린의 주변부에서 렌즈 세기가 더 강해지도록 한다.

도 3a에 도시된 대로, 스크린 중앙의 수평 및 수직부의 어디에서나 이미터(6)이 방출한 전자빔(14)는 이미터(6), 게이트 전극(4), 집속 전극(9a, 9b, 10a 및 10b), 및 외부 전자총(도시 안됨)에 의해 형성된 전위 분포에 따라 냉음극(11)에 수직하게 방출된다. 스크린의 주변부에서, 수직부의 전자빔(14)는 냉음극(11)에 수직하게 방출되나, 수평부의 전자빔(14)는 궤적을 따라 냉음극(11)로부터 멀어지게 움직여서 도 3b에 도시된 대로 스크린의 중앙부에 수렴한다. 이는 주변부를 스캔할 때 수평 집속 전극(10a) 및 (10b)에 가해진 전압이 전자빔을 중앙부로 움직이기 위해 중앙부를 스캔할 때보다 더 낮기 때문이다.

이런 방식으로, 도 2a의 디스플레이 스크린 상에 도시된 연속 라인 내측의 스크린 중앙부의 수평 및 수직 방향으로 동일한 집속이 수행되고, 집속은 스크린의 주변부(13)의 수평 방향에 대해 더 강하게 수행된다.

집속 전극 상의 절연막을 통해 네 개의 편향 전극을 제공받은 전자 방출 디바이스의 구조가 일본 미심사 특허 공개 번호 <6-139918>에 개시되었다. 이 경우, 네 개의 편향 전극 조각은 각각의 개별 이미터를 둘러싼 개구 주변에 형성된다. 이 편향 전극은 이미터로부터 방출된 전자빔의 방향을 변화시키는 기능을 가지며, 이렇게 하기 위해 서로 다른 전압이 그 사이에 개구를 두고 서로 마주 보는 독립 전극 조각들에 가해진다.

그러나, 이 종래 기술은 전자빔을 제어하여 전자빔의 단면이 본 발명에 개시된 대로 중앙 축에 대해 비대칭이 되도록 하는 것을 보여주지 못한다.

<실시예 2>

도 4a 및 도 4b에 도시된 제2 실시예는 도 1에 도시된 제1 실시예와 다음의 점에서 다르다. (1) 집속 전극(15)가 게이트 전극(4) 및 수평 집속 전극(10) 사이 및 게이트 전극(4) 및 수직 집속 전극(9) 사이에 형성된다. (2) 절연층(3)이 기판(1)과 게이트 전극(4), 수평 집속 전극(10), 수직 집속 전극(9) 및 집속 전극(15) 사이에서 그 두께가 동등하고, 그루브(16)이 개별 전극 사이의 절연층(3) 표면에 형성된다.

집속 전극(15)는 전자빔의 궤적, 즉 다수의 미소 냉음극(7)로서 구성된 전자 방출 영역(8)로부터 방출된 전자빔의 집속 조건을 조정하기 위한 전극이고, 도 1a 및 도 1b에 도시된 제1 실시예와 비교하여 조정을 자유롭게 하도록 개선시킨다.

전극 사이의 그루브(16)은 전극 사이의 절연층(3)의 표면을 따른 거리를 확장시키도록 의도되었는데, 이 확장은 전극 사이에서 향상된 유전율을 갖게 한다.

제1 실시예의 절연층이 갖는 계단식 구조와 제2 실시예의 절연층의 그루브가 개별 실시예의 표면 전극 구조와 관계가 없으므로, 이들은 예를 들어 도 10에 도시된 대로 단일 이미터 주변에 형성된 집속 전극 및 게이트 전극 사이의 절연층에 가해지거나 또한 실시예 중 어느 것에도 가해질 수 있다.

수평 집속 전극(10) 및 수직 집속 전극(9)에 가해지는 전압 파형 및 전자빔의 단면은 제1 실시예와 동일하다.

<실시예 3>

도 5에 도시된 제3 실시예에서, 도 4a에 도시된 집속 전극(15), 수직 집속 전극(9a 및 9b)는 이들에 공통적인 전극 패턴에 따른 수직 집속 전극(9)으로서 명명되었다. 제3 실시예는 제2 실시예와 거의 똑같은 전위 분포에 의해 집속 기능을 획득할 수 있고, 외측으로 연장되는 리드 와이어의 개수를 감소시킬 수 있다. 본 실시예는 수평 집속 전극(10)과 수직 집속 전극(9)가 스크린 중앙에서 자신들에게 가해지는 전압이 서로 거의 동일하도록 만들어 주고, 스크린의 주변부에서 수평 집속 전극(10)에 가해지는 전압을 낮춤으로써 수평 집속을 더 강화해 준다.

전압 파형 및 스크린의 여러 부분에서의 전자빔의 궤적은 도 2 및 도 3에 도시된 것과 거의 동일하다.

<실시예 4>

도 6에 도시된 제4 실시예에서는, 원형 전자 방출 영역이 게이트 전극(4)를 세 부분으로 나눔으로써 주요 전자 방출 영역(21a) 및 그 양측에 있는 보조 전자 방출 영역(21b) 및 (21c)의 세 개의 부분으로 나누어진다.

스크린의 중앙부(12)가 스캔되는 동안, 주요 전자 방출 영역(21a)로부터 방출된 전자와 보조 전자 방출 영역(21b) 및 (21c)로부터 방출된 전자는 도 7a에 도시된 대로 전류 밀도(음극 전류 밀도)가 서로 거의 비슷하다. 스크린의 주변부(13)이 스캔될 때, 보조 전자 방출 영역(21b) 및 (21c)로부터 방출된 전자는 그 전류 밀도가 거의 0이고 주요 전자 방출 영역으로부터 방출된 전자는 증가되고 음극으로부터 방출된 전체 전류는 스캐닝 주기 전체에 걸쳐 거의 일정하고 도 7d에 도시된 대로 수평 스캐닝 주기에서 스크린 상의 밝기 변동이 없다. 스크린의 중앙부(12)와 주변부(13) 사이의 전이 영역에서, 보조 전자 방출 영역(21b) 및 (21c)로부터 방출된 전류는 점진적으로 감소되고 주요 전자 방출 영역(21a)로부터 방출된 전류는 중심부로부터 주변부로 이동할 때 점진적으로 증가되어 전체 전류가 도 7c에 도시된 대로 거의 일정하게 유지되도록 한다.

도 7b에서 도 7d에 도시된 대로 음극 방출 전류의 전류 밀도를 변화시키기 위해서는, 수평 및 수직 동기화 신호에 기초하여 게이트 전극 전압을 변화시키면 된다. 게이트 전극 전압과 음극 전류 밀도 사이에 직접적인 관계는 없으나 일의적 관계가 있으므로, 근사된 게이트 전극 제어 전압 파형이 도 7b 및 도 7d에 도시된 전류 밀도 파형과 거의 동등하다.

제4 실시예가 이를 제어하기 위해 게이트 전극(4)를 분할하는 예를 제시하였지만, 동일 효과가 이미터 전극(음극)을 분할하여 획득될 수 있다.

<실시예 5>

도 8은 본 발명의 제4 실시예의 전자원으로서 세 개의 냉음극(11)을 사용한 전자빔 디바이스인 CRT의 단면도를 도시하였다. 냉전극(11), 및 제1 집속 전극(52), 제2 집속 전극(53) 및 제3 집속 전극(54)로 구성된 전자총(55)가 유리 엔벌로프(51) 내에 수용된다. 참조 번호 (59)에서 (63)은 직접 전류 일정 전압 전원인데, 이는 전류와 전압을 각각 기판(1), 제1 집속 전극(52), 제2 집속 전극(53), 제3 집속 전극(54), 및 양극으로 공급한다. 전자빔 전류를 변조하기 위한 비디오 신호와 같은 신호가 증폭기(64) 및 결합 캐패시터(18)을 통해 기판(1)에 가해진다.

수평 동기화 신호(H) 및 수직 동기화 신호(V)가 제어 회로(65)에 가해져서 수평 집속 전극(10a) 및 (10b)(도 1, 4 및 5) 또는 주요 전자 방출 영역(21a)의 게이트 전극(4a, 4b 및 4c), 보조 전자 방출 영역(21b) 및 (21c)(도 6)를 제어하기 위한 신호를 형성한다. 냉음극(11)로부터 방출된 전자는 전자빔(56)을 형성하기 위해 집속되고 가속된다. 전자빔(56)은 편향 요크(yoke)(57)에 가해지는 전류 파형에 따라 편향되고 형광 재료(58) 상에 부딪힌다.

일반적인 CRT는 음극의 바로 전면에서 전자빔의 크로스오우버를 형성하고 제1 부터 제3의 집속 전극(52, 53 및 54)로 구성된 전자 렌즈에 의해 크로스오우버 이미지를 형광 재료(58) 상으로 투사시켜 이미지를 형성한다. 본 발명의 효과를 명백하게 반영하기 위해서는, 음극 상의 또는 근처의 이미지를 형광 재료(58) 상으로 투사시켜 이미지를 형성하는 전기-광 시스템을 사용하는 것이 좋다.

본 실시예에 도시된 CRT는 고 해상도, 다수의 픽셀이 스크린 상에 디스플레이된다는 것, 뛰어난 안정성, 및 저 전력 소모를 이룬다는 점에서 이점을 갖는다.

분할된 집속 전극의 개수와 분할된 전자 방출 영역의 개수는 본 실시예에 도시된 개수에 제한되지 않고, 전극 또는 전자 방출 영역의 분할된 개수를 증가시켜 비슷한 효과를 얻을 수 있다.

상기 언급한 실시예는 이미터가 도전성 기판 위에 형성되는 스핀트형 구조를 가지고 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 이미터가 에칭 방법에 의해 형성되는 전계 방출 냉음극 또는 전극이 절연 기판 위에 형성되고 이후 이미터가 전극 위에 형성되는 전계 방출 냉음극에 적용된다는 것이 명백하다.

또한, 본 발명을 전계 방출 냉음극뿐만이 아니라, 접합형(junction type), MIN(MOS)형, 또는 박막형의 냉음극에도 적용 가능하다.

상기 설명한 대로, 본 발명은 인라인(inline) 전자총으로부터 방출된 전자빔의 편향에 의해 발생된 전자빔 스폿의 변형을 보상하므로, 균일하게 높은 해상도가 단순 구조의 전자총에 의해서 디스플레이 스크린 전체 상에서 획득될 수 있다.

Claims

기판,

상기 기판 위에 형성된 다수의 전자 방출 전극,

상기 전자 방출 전극 및 그 주변을 제외하여 상기 기판 위에 형성된 절연층,

상기 절연층 위에 형성되고 상기 전자 방출 전극을 둘러싼 개구를 구비한 게이트 전극, 및

상기 게이트 전극을 둘러싸고, 한 쌍의 집속 전극이 동일 시간에 제어되도록 그 사이에 상기 게이트 전극을 두고 서로 마주 보도록 하기 위해 최소한 네 개의 부분으로 분할되어 있는 상기 집속 전극을 포함하는 냉음극.
제1항에 있어서, 상기 게이트 전극 및 상기 집속 전극 사이의 절연층 및 상기 제1 집속 전극 및 상기 제2 집속 전극 사이의 절연층 중 최소한 하나는 주변부를 융기시키기 위한 공정을 제공받는 냉음극.
제1항에 있어서, 상기 게이트 전극 및 상기 집속 전극 사이의 절연층 및 상기 집속 전극들 사이의 절연층 중 최소한 하나는 그루브(groove)를 구비하는 냉음극.
기판,

상기 기판 위에 형성된 다수의 전자 방출 전극,

상기 전자 방출 전극 및 그 주변을 제외하여 상기 기판 위에 형성된 절연층,

상기 절연층 위에 형성되고 상기 전자 방출 전극을 둘러싼 개구를 구비한 게이트 전극,

상기 게이트 전극을 둘러싼 제1 집속 전극, 및

상기 제1 집속 전극을 둘러싼 제2 집속 전극을 포함하고,

상기 제1 및 제2 집속 전극 중 최소한 하나는 상기 집속 전극들이 동일 시간에 제어되도록 그 사이에 상기 게이트 전극을 두고 서로 마주보도록 하기 위해 최소한 네 개의 부분으로 분할되어 있는 냉음극.
냉음극을 구비한 음극선관으로서,

기판,

원형 전자 방출 영역을 제공하기 위해 상기 기판 위에 형성된 다수의 전자 방출 전극,

상기 전자 방출 전극 및 그 주변부를 제외하여 상기 기판 위에 형성된 절연층, 및 상기 절연층 위에 형성되고 상기 전자 방출 전극을 둘러싼 개구를 구비한 게이트 전극을 포함하고,

상기 전자 방출 영역은 최소한 세 개의 부분으로 분할되어 디스플레이 스크린의 중앙부가 스캔될 때는 전자가 상기 원형 전자 방출 영역으로부터 방출되고 디스플레이 스크린의 주변부가 스캔될 때는 전자가 중앙의 긴 수직 전자 방출 영역으로부터만 방출되어,

방출된 전체 전류가 상기 디스플레이 스크린 상의 스캐닝 위치에 관계없이 거의 일정하게 되도록 하는 냉음극을 구비한 음극선관.