KR0181325B1 - 전계 방출 냉음극의 에이징 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 전계 방출 냉음극의 게이트를 오픈으로 해서 캐소드로부터의 전자 방출을 안정시키는 것을 가능하게 한 전계 방출 냉음극의 에이징 방법을 제공한다.
기판(10) 상에 복수의 공동(15)이 형성되고, 공동(15)내에 원추 형상의 캐소드(14)가 배치되고, 또 공동(15)을 형성하는 절연층(16)상에 게이트(17)를 구비한 전계 방출 냉음극(10)을 음극선관(1)의 밸브(2)내에 수납하고, 음극선관(1)의 전자총(5)의 양극(3) 또는 집속 전극(4)에 고전압을 인가하여 게이트(17)를 플로팅함으로써 전계 방출 냉음극(10)의 캐소드(14)로부터의 전자 방출을 안정화시키는 전계 방출 냉음극(10)의 에이징 방법을 제공한다.
Description
제1도는 본 발명에 따른 전계 방출 냉음극의 에이징 방법을 설명하기 위한 주요부 배선도.
제2도는 전계 방출 냉음극의 개략 사시도.
제3도는 전계 방출 냉음극의 주요부 단면도.
제4도는 전계 방출 냉음극을 구비한 음극선관의 개략도.
제5도는 종래의 전계 방출 냉음극의 에이징 방법을 도시하는 주요부 배선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 음극선관 2 : 밸브
3 : 양극 전극 4 : 집속전극
5 : 전자총 10 : 전계 방출 냉음극
11 : 기판 14 : 캐소드
15 : 공동 16 : 절연층
17 : 게이트
[산업상의 이용 분야]
본 발명은 전계 방출 냉음극의 에이징(aging) 방법, 특히 게이트에 전압을 인가하지 않고 캐소드로부터 방출되는 전자를 안정시키기 위한 전계 방출 냉음극의 에이징 방법에 관한 것이다.
[종래 기술]
종래, 진공 마이크로 소자의 대표적인 예로서 전계 방출 냉음극이 공지되어 있는데, 그 기본 구조는 제2도 및 제3도와 같다.
도시된 바와 같이, 전계 방출 냉음극(10)은 유리 등의 절연 기판(11) 상에 알루미늄 등으로 이루어지는 미소한 원형 개구를 갖는 제1 전극(12)이 피착 형성되고, 이 제1 전극(12) 상에 실리콘 박막 등으로 이루어지는 저항층(13)이 전면적으로 피착 형성되어 있다. 그리고, 이 제1 전극(12)의 개구 상의 중심부 위치와 이로부터 이격된 위치에 배치된, 저항층(13)을 통해 텅스텐, 몰리브덴 등의 고융점 금속으로 이루어지며 날카로운 선단 형상을 갖는 원추 형상의 캐소드(14)가 형성되어 있다. 상기 캐소드(14)의 주위에 미소한 개구폭(w)의 공동(15)을 갖는 산화규소 등으로 이루어지는 절연층(16)이 형성되며, 이 절연층(16) 상에 텅스텐, 몰리브덴, 니오븀 등의 고융점 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 제2 전극인 게이트(17)가 캐소드(14)의 대항 전극으로서 배치된 구조를 하고 있다. 이러한 전계 방출형 냉음극(10)은 게이트(17)와 캐소트(14) 사이에 어떤 전계 강도를 주는 전압, 예컨대 상기 소자의 경우에는 수 볼트를 인가함으로써 캐소드(14)를 가열하지 않고 전자를 방출시킬 수 있다.
상술한 구조의 전계 방출 냉음극(10)의 동작을 위해서는 캐소드(14)로부터 방출되는 전자가 안정되는 것이 극히 중요하며, 이 안정된 방출 전자를 유지할 수 있도록 규정시간 내에 필요한 양의 전자를 방출시키는 제조 공정, 소위 에이징 공정이 마련되어 있다.
상세한 사항은 후술하며, 전계 방출 냉음극(10)을 구비한 전자총(5)을 밸브(2)에 내장한 음극선관(1)의 개략도를 제4도에 도시한다. 그리고, 에이징 공정에서는 일반적으로 제5도에 도시한 바와 같이 전계 방출 냉음극(10)을 음극선관(1)에 내장한 상태로 에이징하며, 양극(3)에는 규정보다 낮은 양극 전압을, 소켓(6)을 통해 전계 방출형 냉음극(10)의 캐소드(14) 근처에 있는 게이트에는 규정 전압을 인가해서 날카로운 선단 형상을 갖는 원추 형상의 캐소드(14)로부터 전자방출을 촉진시키는 방법을 취하고 있다.
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그러나, 전계 방출 냉음극(10)의 제조 직후에 캐소드(14)로부터 방출되는 전자는 캐소드(14) 형상 등의 제조상의 불균일에 의해 반드시 안정되는 것은 아니다. 이 상태에서, 상기 에이징공정으로 전계 방출 냉음극(10)의 게이트(17)에 규정 전압을 인가하면 게이트(17)와 캐소드(14)사이에 이상 방전을 유발하여 캐소드(14)를 파괴하는 경우가 있다.
따라서, 상기 문제를 해결하기 위해서는 전계 방출 냉음극(10)의 게이트(17)에 전압을 직접인가하지 않고 게이트(17)를 오픈으로 한 채 오히려 간접적으로, 예컨대 음극선관(1)의 양극(3)또는 집속 전극(4)에 인가될 고전압을 이용함으로서 캐소드(14)의 전자방출부에 전계를 부여하여 캐소드(14)로부터 전자를 방출시키는 방법이 바람직하다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명은 기판 상에 복수의 공동이 형성되고, 공동 내에 원추 형상의 캐소드가 배치되고, 또 공동을 형성하는 절연층 상에 게이트를 구비한 전계 방출 냉음극을, 예컨대 음극선관의 밸브 내에 수납하고, 음극선관의 전자총의 양극 또는 집속 전극에 고전압을 인가하여, 게이트 전극을 플로팅함으로써 전계 방출 냉음극의 캐소드로부터의 전자 방출을 안정화하는 전계 방출 냉음극의 에이징 방법을 제공한다.
[작용]
상술한 구성에 의하면, 에이징 공정에서 전계 방출 냉음극의 게이트를 오픈으로 한 채 음극선관의 양극 또는 집속 전극에 공급될 고전압을 인가함으로써 게이트와 캐소드 간에 이상 방전이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제조 직후에 캐소드로부터의 전자 방출이 불안정한 전계 방출 냉음극이어도 캐소드를 파괴하지 않고 캐소드로부터 전자를 방출시킬 수 있도록 된다.
[실시예]
본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조해서 설명한다. 제1도는 본 발명에 따른 전계 방출 냉음극의 제조 장치의 주요부 배선도이다.
전계 방출 냉음극(10)은 일반적으로 음극선관(1)에 내장된 상태로 에이징한다. 그래서, 전계 방출 냉음극(10)을 구비한 전자총(5)을 밸브(2)에 내장한 음극선관(1)의 개략도인 제4도를 통해 설명한다.
제4도에서 부호(1)는 음극선관이고, 부호(2)는 밸브, 부로(3)는 양극, 부호(3a)는 양극(3)에 고압을 인가하기 위한 애노드 단자, 부호(4)는 집속 전극, 부호(5)는 전자총, 부호(10)는 전계 방출 냉음극, 부호(14, 17)는 각각 전계 방출 냉음극(10)의 캐소드와 게이트이다. 음극선관(1)의 일반적인 구조는 밸브(2)의 네크부(2a) 내에 전계 방출 냉음극(10)을 구비한 전자총(5)이 수용되며, 밸브(2) 밖에 구동 제어 장치(7)가 배치된다. 이 구동 제어 장치(7)는 대별해서 고압 전원 회로, EC 전원 회로, 편향 회로, 드라이브 회로로 구성되는데, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
제1도에 도시하는 음극선관(1)은 전자총(5)의 음극이 전계 방출 냉음극(10)으로 형성되며, 예컨대 음극선관(1)이 컬러 음극선관인 경우에는 동일한 구조의 전계 방출 냉음극(10)이 3개 사용된다.
전계 방출 냉음극(10)은 제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이 미크론 수준의 미소 냉음극 소자가 복수개 모인 집합체이다. 전계 방출 냉음극(10)은 유리 등의 절연 기판(11) 상에 알루미늄 등으로 구성되며 예컨대 원형 개구(12a)를 갖는 제1전극(12)이 피착 형성되며, 이 제1 전극(12) 상에 예컨대 실리콘 박막 등으로 이루어지는 저항층(13)이 전면적으로 피착 형성되어 있다. 그리고, 이 제1 전극의 개구(12a)상의 중심부 위치 및 그 동심의 원주 상에 저항층(13)을 통해 텅스텐, 몰리브덴 등의 고융점이며 저 일함수의 금속으로 구성되며, 날카로운 선단 형상을 갖는 원추 형상의 캐소다(14)가 예컨대 9새 형성되어 있다.
그리고, 각각의 캐소드(14)의 주위에 개구폭(w)의 공동(15)을 갖는, 산화 규소 등으로 이루어지는 절연층(16)이 형성되며, 이 절연층(16) 상에 몰리브덴, 텅스텐, 니오늄 등의 고융점 금속 또는 금속 화합물로 구성되는 제2 전극인 게이트(17)가 캐소드(14)의 대향 전극으로서 배치된 구조이다.
여기서, 예컨대 공동(15)이 전계 방출 냉음극(10)을 형성하는 중심부 위치와 이 중심부 위치로부터 동심의 원주 상에 배치되어 있으며, 이 중심부의 공동(15)내의 캐소드(14)는 게이트(17)의 중심에 동심원 상에 있는 공동(15) 내의 캐소드(14)는 게이트(17)와 방사선 형상의 방향에 배치 형성되어 있다.
이러한 전계 방출 냉음극(10)은 게이트(17)와 캐소드(14) 사이에 약107V/cm 이상의 전계 강도를 부여하는 전압, 예컨대 이 경우에는 수 볼트를 인가함으로써 캐소드(14)를 가열하지 않고 전자를 방출시킬 수 있다.
또한, 전계 방출 냉음극(10)은 공동(15)이 전계 방출 냉음극(10)을 형성하는 중심부 위치와 이 중심부의 다중 동심 원주 상에 배치함으로써 더욱 큰 전류의 우수한 전자빔을 얻을 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 전계 방출 냉음극(10)의 캐소드(14)로부터 방출되는 전자를보다 안정된 전자로 하기 위해 규정 시간 내에 필요한 양의 전자를 방출시키는 에이징 공정에서 음극선관(1)의 소켓(6)을 통해 전계 방출 냉음극(10)의 게이트(17)에 전압을 인가하는 종래의 방법과는 달리, 본 발명에서는 제1도에 도시한 바와 같이 이 게이트 전극(17)을 오픈으로 한 채 음극선관(1)의 양극(3) 또는 집속 전극(4)의 고전압을 이용해서 전계 방출 냉음극(1)의 캐소드(14)로부터 전자를 방출시키도록 했다.이 방법에 따르면, 전계 방출 냉음극(10)의 제조 직후에 캐소드(14)로부터 방출되는 전자가 캐소드(14)형상 등 제조상의 불균일에 의해 안정되지 않아도 게이트(17)와 캐소드(14) 사이에 이상 방전을 유발하지 않으므로 캐소드(14)를 파괴하는 경우가 없다.
또한, 이 제조 방법에 따르면, 전계 방출 냉음극(10)의 게이트(17)로의 전원이 불필요하게 되어 에이징 회로가 간단하게 구성될 수 있다.
또, 본 발명은 음극선과(1)의 밸브(2)내에 전계 방출 냉음극(10)을 수용해서 에이징하고 있지만, 전계 방출 냉음극(1) 단체 복수개를 동시에 진공 용기에 배치해서 대향 배치한 고압 전극에 양극(3) 또는 집속 전극(4)과 마찬가지의 고전압을 인가함으로써 에이징하는 것도 가능하다.
[발명의 효과]
상술한 바와 같이, 본 발명은 전계 방출 냉음극의 에이징 방법으로서, 전계 방출 냉음극의 게이트 전극을 오픈으로 해서 전압을 인가하지 않고, 예컨대 음극선관의 양극 또는 집속 전극의 고전압을 인가해서 캐소드로부터 전자를 방출시키는 방법이다. 이로써 전계 방출 냉음극의 게이트와 캐소드 사이에 이상 방전이 일어나지 않기 때문에, 캐소드를 파괴하지 않고 에이징을 수행할 수 있게 되었다. 또, 전계 방출 냉음극의 게이트에 전압을 인가하지 않으므로 에이징 회로가 간단하다.
Claims (2)
- 기판 상에 복수의 공동이 형성되고, 상기 공동 내에 원주 형상의 캐소드가 배치되고, 또 공동을 형성하는 절연층 상에 게이트를 구비한 전계 방출 냉음극을 진공 용기 내에 수납하고, 대향 배치된 고압 전극에 고전압을 인가해서 상기 게이트를 플로팅함으로써 상기 전계 방출 냉음극의 캐소드로부터 전자가 방출되는 것을 안정화시키는 것을 특징으로 하는 전계 방출 냉음극의 에이징(aging) 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 진공 용기는 음극선관의 밸브이며, 상기 고압 전극은 음극선관의 전자총의 양극 또는 집속 전극인 것을 특징으로 하는 전계 방출 냉음극의 에이징 방법.
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| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |