KR100266517B1 - 전계 방출 냉 캐소드 및 개선된 게이트 구조를 갖는 전자 총 - Google Patents
전계 방출 냉 캐소드 및 개선된 게이트 구조를 갖는 전자 총 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 제1 전위를 가지는 전계 방출 냉 캐소드를 가지는 전자 총의 게이트 구조를 제공한다. 게이트 구조는 다음의 구성 요소를 포함한다. 1차 게이트 구조는 캐소드의 상부를 둘러싸는 제1 개구부를 가진다. 1차 게이트 전극은 캐소드의 상부로부터 전자 방출되게 하기 위해 제1 전위보다 더 높은 제2 전위를 가진다. 적어도 2차 게이트 전극은 제2 개구부를 가지며 캐소드의 상부로부터 방출하고 있는 전극이 진행하는 진행 방향에 수평한 방향으로 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있다. 2차 게이트 전극은 제1 전위보다 더 높고 제2 전위보다 더 낮은 제3 전위를 가지고 있어 특히 저전류 영역에서 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공한다.
Description
제1도는 본 발명에 따른 제1 실시예에 있어서의 전계 방출 냉 캐소드 및 개선된 게이트 구조를 갖는 새로운 전자 총에 대한 정단면도.
제2도는 본 발명에 따른 전계 방출 냉 캐소드 및 개선된 게이트 구조를 갖는 새로운 전자 총의 전자 방출에 대한 전류-전압 특성도.
제3도는 본 발명에 따른 제2 실시예에 있어서의 전계 방출 냉 캐소드 및 개선된 게이트 구조를 갖는 새로운 전자 총에 대한 정단면도.
제4도는 본 발명에 따른 제3 실시예에 있어서의 전계 방출 냉 캐소드 및 개선된 게이트 구조를 갖는 새로운 전자 총에 대한 정단면도.
제5도는 본 발명에 따른 제4 실시예에 있어서의 전계 방출 냉 캐소드 및 개선된 게이트 구조를 갖는 새로운 전자 총에 대한 정단면도.
제6도는 본 발명에 따른 제5 실시예에 있어서의 전계 방출 냉 캐소드 및 개선된 게이트 구조를 갖는 새로운 전자 총에 대한 정단면도.
제7도는 본 발명에 따른 제5 실시예에 있어서의 전계 방출 냉 캐소드 및 개선된 다른 게이트 구조를 갖는 다른 새로운 전자 총에서의 진행과 냉 캐소드로부터 방출되어진 전자들의 궤도를 도시한 도면.
제8도는 종래 기술에 있어서의 전계 방출 냉 캐소드 및 공지된 게이트 구조를 갖는 종래 기술의 전자 총에서의 진행과 냉 캐소드로부터 방출된 전자들의 궤도를 도시한 도면.
제9도는 본 발명에 따른 제6 실시예에 있어서의 전계 방출 냉 캐소드 및 개선된 게이트 구조를 갖는 새로운 전자 총에 대한 정단면도.
제10도는 본 발명에 따른 제7 실시예에 있어서의 전계 방출 냉 캐소드 및 개선된 게이트 구조를 갖는 새로운 전자 총에 대한 정단면도.
제11도는 본 발명에 따른 제8 실시예에 있어서의 전계 방출 냉 캐소드 및 개선된 게이트 구조를 갖는 새로운 전자 총에 대한 정단면도.
제12도는 본 발명에 따른 제9 실시예에 있어서의 전계 방출 냉 캐소드 및 개선된 게이트 구조를 갖는 새로운 전자 총에 대한 정단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 캐소드 2 : 1차 게이트 구조
3 : 2차 게이트 구조 4 : 기판
5 : 제1 절연막 6 : 제2 절연막
7 : 형광 물질 8 : 애노드 전극
[발명의 목적]
[발명이 속하는 기술 분야 및 종래 기술]
본 발명은 전계 방출 냉 캐소드가 제공된 전자 총에 관한 것으로, 특히 전계 방출 냉 캐소드가 제공되어 게이트 전극을 통해 방출된 전자빔의 전류-전압 특성과 수렴 특성을 향상시킨 개선된 게이트 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 전자 총에는 캐소드가 제공되어 있으며, 이 캐소드는 캐소드의 상부로부터 전자가 방출되게 하는 전계 집중의 발생을 위해 상단이 뾰족하게 되어 있는 원추 형상으로 되어 있다. 한편, 캐소드는 에미터로도 지칭될 수 있으며, 이후부터는 캐소드란 용어로 칭하기로 한다. 캐소드의 상부를 둘러싸는 구멍을 갖고 있는 게이트 전극이 제공되어 있다. 게이트 전극에는 정(+)전압이 인가되어져 캐소드의 상부 주변에서 충분히 강한 전계가 발생되어 전자 방출이 일어난다. 캐소드와 게이트가 제공되어진 측의 대향측에 애노드가 제공되어 캐소드의 상부로부터 방출되어진 전자들이 애노드 쪽으로 진행하게 된다.
원추 형상의 캐소드를 갖는 상기 전자 총은 파울러 노드하임(Fowler Nordheim) 터널링 전류를 나타내는 다음식, 즉
I=A(V2/Φ)exp[-BΦ3/2/V]
(여기서, I는 방출 전류, V는 게이트 전극에 인가된 전압, A 및 B는 상수, Φ는 일함수)으로 주어진 전류-전압 특성을 갖는다.
그런데, 고품질의 표시 장치에서는 최대 휘도 대 최소 휘도의 비가 약 1000인 것을 필요로 한다. 이와 같이 큰 휘도 콘트라스트를 얻기 위해, 캐소드선관은 플라즈마 표시 장치가 시분할에 의해 고 캐소드를 얻는 동안 최소값과 최소값의 1000배인 최대값의 범위에서 전류를 크게 변화시킨다.
반면에, 열캐소드를 갖는 종래의 캐소드선관은 신호 전압과, 방출 전류에 강하게 관련된 루미너스 출력간의 감마-특성의 관계를 갖는다. 감마-특성은 다음 식으로 주어진다. 즉,
L=kEV
여기서 L은 루미너스 출력, k는 상수, Φ는 상수, E는 신호 전압이다.
상술된 바와 같이, 전자 총은 파울러 노드하임 식으로 표현된 전류-전압 특성을 갖는 전계 방출 냉 캐소드를 갖지만 감마-특성은 갖고 있지 않다. 이 때문에, 비디오 신호를 증폭기를 통해 게이트 전극에 인가하는 것은 불가능하다. 특히 저전류 범위에 있어서, 감마-특성과 파울러 노드하임 전류-전압 특성의 차는 현저하다. 감마-특성과 파울러 노드하임 전류-전압 특성의 이러한 차를 보상하기 위해서는 파울러 노드하임 전류-전압 특성을 감마-특성 쪽으로 변화시키는 회로 또는 시분할을 행하는 장치를 제공할 필요가 있다. 이것은 명백한 단점이 되므로 이 문제를 해결할 필요가 있다.
또한, 캐소드의 상부로부터 방출되어진 전자빔은 애노드 쪽으로 진행한다. 전자빔은 일정한 확산 각도로 확산되어진다. 확산 각도가 과도하게 크면, 전자는 캐소드선관의 내벽에는 부딪히지만 애노드에는 도달되지 않는다. 예를 들어, 확산 각도는 20 내지 30도인 범위에 있는 것으로 확인되었다. 종래 기술에서는 전자빔의 확산을 억제시키기 위해 편향 전극이나 수렴 전극을 사용하는 것이 공지되어 있다. 이러한 방식들은 예를 들어, 일본국 공개 특허 공보 제5-034300, 5-242794 및 7-029484호에 개시되어 있다.
종래 기술에 있어서, 편향 전극 또는 수렴 전극은 게이트 전극과 충분히 이격되어 있다. 이 때문에, 편향 전극 또는 수렴 전극이 캐소드 어레이에 제공되면, 주변 영역에 위치된 캐소드로부터 방출되어진 전자빔들이 양호하게 ㅅ렴되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 문제점을 해결할 필요성이 대두되었다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
따라서, 본 발명의 목적은 전계 방출 냉 캐소드과, 개선된 게이트 구조를 포함하며 전자 방출의 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 나타내는 새로운 전자총을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 전자 방출의 전류-전압 특성이 전계 방출 냉 캐소드를 갖는 새로운 전자 총에서 뚜렷한 감마-특성을 나타낼 수 있는 개선된 게이트 구조를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전계 방출 냉 캐소드과, 개선된 게이트 구조를 포함하며, 상기 냉 캐소드로부터 방출된 전자들의 수평-진행 속도 성분에 대한 수직-진행 속도 성분의 평균 비율이 최소가 되는 새로운 전자 총을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전계 방출 냉 캐소드를 갖는 새로운 전자 총에서 상기 냉 캐소드로부터 방출된 전자들이 수직-진행 속도 성분 대 수평-진행 속도 성분의 평균 비율을 최소로 갖게 하는 개선된 게이트 구조를 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 및 그 외의 목적, 특징 및 장점들은 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 제1 전위의 전계 방출 냉 캐소드를 갖는 전자 총의 게이트 구조를 제공한다. 이 게이트 구조는 다음과 같은 소자들을 포함한다. 1차 게이트 전극은 냉 캐소드의 상부를 둘러싸고 있는 제1 개구부를 갖고 있으며, 제1 전위보다 높은 제2 전위를 가져 냉 캐소드의 상부로 부터 전자가 방출되어진다. 적어도 2차 게이트 전극은 제2 개구부를 갖고 있으며 냉 캐소드의 상부로부터 방출되어진 전자들이 진행하는 진행 방향과 수평한 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 2차 게이트 전극은 제1 전위보다는 높지만 제2 전위보다는 낮은 제3 전위를 가져 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공한다.
본 발명은 또한 제1 전위의 전계 방출 냉 캐소드를 갖는 전자 총의 다른 게이트 구조를 제공한다. 이 게이트 구조는 다음과 같은 소자들을 포함하고 있다. 1차 게이트 전극은 냉 캐소드의 상부를 둘러싸고 있는 제1 개구부를 갖고 있으며, 제1 전위보다 높은 제2 전위를 가져 냉 캐소드의 상부로부터 전자가 방출되어진다. 2차 게이트 전극은 1차 게이트 전극을 둘러싸고 있는 제2 개구부를 갖고 있으며, 냉 캐소드의 상부로 부터 방출되는 전자들이 진행하는 진행 방향과 수직인 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 2차 게이트 전극은 제1 전위보다는 높지만 제2 전위보다는 낮은 제3 전위를 가져 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공한다.
본 발명은 또한 다음과 같은 소자들을 포함하고 있는 전자 총을 제공한다. 기판 상에 전계 방출 냉 캐소드가 제공되어 있으며, 이 전계 방출 냉 캐소드는 제1 전위를 갖고 있다. 이 냉 캐소드의 상부로부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수평한 방향으로 1차 게이트 전극이 기판과 이격되어 있다. 1차 게이트 전극은 냉 캐소드의 상부를 둘러싸고 있는 제1 개구부를 갖고 있으며, 제1 전위보다 높은 제2 전위를 가져 냉 캐소드의 상부로 부터 전자가 방출되어진다. 적어도 2차 게이트 전극은 제2 개구부를 갖고 있으며 냉 캐소드의 상부로부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수평한 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 2차 게이트 전극은 제1 전위보다는 높지만 제2 전위보다는 낮은 제3 전위를 가져 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공한다. 냉 캐소드로부터 방출된 전자들이 진행하는 방향과 수평한 방향으로 애노드 전극이 1차 및 2차 게이트 전극과 이격되어 있으며, 상기 전자들은 애노드 전극으로 진행하고 있다.
본 발명은 또한 다음과 같은 소자들을 포함하고 있는 다른 전자 총을 제공한다. 기판 상에 전계 방출 냉 캐소드가 제공되어 있으며, 이 전계 방출 냉 캐소드는 제1 전위를 갖고 있다. 이 냉 캐소드의 상부로부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수평한 방향으로 1차 게이트 전극이 기판과 이격되어 있다. 1차 게이트 전극은 냉 캐소드의 상부를 둘러싸고 있는 제1 개구부를 갖고 있으며, 제1 전위보다 높은 제2 전위를 가져 냉 캐소드의 상부로 부터 전자가 방출되어진다. 냉 캐소드의 상부로 부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수직인 방향으로 2차 게이트 전극이 1차 게이트 전극과 이격되어 있으며, 2차 게이트 전극은 1차 게이트 전극을 둘러싸고 있는 제2 개구부를 갖고 있다. 2차 게이트 전극은 제1 전위보다는 높지만 제2 전위보다는 낮은 제3 전위를 가져 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공한다. 냉 캐소드로부터 방출된 전자들이 진행하는 방향과 수평한 방향으로 애노드 전극이 1차 및 2차 게이트 전극과 이격되어 있으며, 상기 전자들은 애노드 전극으로 진행하고 있다.
본 발명은 또한 제1 전위의 전계 방출 냉 캐소드를 갖는 전자총의 또 다른 게이트 구조를 제공한다. 이 게이트 구조는 다음과 같은 소자를 포함한다. 1차 게이트 전극은 냉 캐소드의 상부를 둘러싸고 있는 제1 개구부를 갖고 있으며, 제1 전위보다 높은 제2 전위를 가져 냉 캐소드의 상부로 부터 전자가 방출되어진다. 적어도 2차 게이트 전극은 제2 개구부를 갖고 있으며 냉 캐소드의 상부로 부터 방출된 전자들이 진행 방향과 수평한 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 2차 게이트 전극은 냉 캐소드로부터 방출된 전자들의 수직 속도 성분들을 진행 방향과 수직인 방향으로 감속시키기 위해, 제1 전위보다 낮은 제3 전위를 갖는다. 3차 게이트 전극은 제3 개구부를 갖고 있으며 진행 방향과 수평한 방향으로 2차 게이트 전극과 이격되어 있다. 3차 게이트 전극은 냉 캐소드로부터 방출되어진 전자들의 수평 속도 성분을 진행 방향과 수평한 방향으로 가속시키기 위해 제1 전위보다 높은 제4 전위를 가져, 2차 게이트 전극과 상호 작용하여 3차 게이트 전극은 냉 캐소드로부터 방출되어진 전자들의 수평 속도 성분에 대한 수직 속도 성분비가 평균으로 거의 최소가 되는 전계를 제공한다.
본 발명은 또한 제1 전위의 전계 방출 냉 캐소드를 갖는 전자 총의 또 다른 게이트 구조를 제공한다. 이 게이트 구조는 다음과 같은 소자를 포함한다. 1차 게이트 전극은 냉 캐소드의 상부를 둘러싸고 있는 제1 개구부를 갖고 있으며, 제1 전위보다 높은 제2 전위를 가져 냉 캐소드의 상부로 부터 전자가 방출되어진다.
적어도 2차 게이트 전극은 제2 개구부를 갖고 있으며 냉 캐소드의 상부로 부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수평한 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 2차 게이트 전극은 냉 캐소드로부터 나오는 전자들의 수직 속도 성분들을 진행 방향과 수직인 방향으로 감속시키기 위해 제1 전위보다 낮은 제3 전위를 갖는다. 3차 게이트 전극은 1차 게이트 전극은 둘러싸고 있는 제3 개구부를 갖고 있으며 진행 방향과 수직인 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 3차 게이트 전극은 냉 캐소드로부터 방출되어진 전자들의 수평 속도 성분을 진행 방향과 수평한 방향으로 가속시키기 위해 제1 전위보다 높은 제4전위를 가져, 2차 게이트 전극과 상호 작용하여 3차 게이트 전극은 냉 캐소드로부터 방출되어진 전자들의 수평 속도 성분에 대한 수직 속도 성분비가 평균으로 거의 최소가 되는 전계를 제공한다.
본 발명은 또한 다음과 같은 소자를 구비한 다른 전자 총을 제공한다. 기판상에는 전계 방출 냉 캐소드가 제공되어 있으며, 이 전계 방출 냉 캐소드는 제1 전위를 갖는다. 1차 게이트 전극은 냉 캐소드의 상부로 부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수평한 방향으로 기판과 이격되어 있으며 냉 캐소드의 상부를 둘러싸고 있는 제1 개구부를 갖고 있으며, 제1 전위보다 높은 제2 전위를 가져 냉 캐소드의 상부로 부터 전자가 방출되어진다. 적어도 2차 게이트 전극은 제2 개구부를 갖고 있으며 냉 캐소드의 상부로 부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수평한 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 2차 게이트 전극은 냉 캐소드로부터 방출된 전자들의 수직 속도 성분들을 진행 방향과 수직인 방향으로 감속시키기 위한, 제1 전위보다 낮은 제3 전위를 갖는다. 3차 게이트 전극은 제3 개구부를 갖고 있으며 진행 방향과 수평한 방향으로 2차 게이트 전극과 이격되어 있다.
3차 게이트 전극은 냉 캐소드로부터 방출되어진 전자들의 수평 속도 성분을 진행 방향과 수평한 방향으로 가속시키기 위한, 제1 전위보다 높은 제4 전위를 가져, 2차 게이트 전극과 상호 작용하여 3차 게이트 전극은 냉 캐소드로부터 방출되어진 전자들의 수평 속도 성분에 대한 수직 속도 성분비가 평균으로 거의 최소가 되는 전계를 제공한다. 애노드 전극은 냉 캐소드로 방출되어진 전자들이 진행하는 방향과 수평한 방향으로 1차, 2차 및 3차 게이트 전극과 이격되어 있으며, 상기 전자들은 애노드 전극으로 진행되어 있다.
본 발명은 또한 기판 상에 전계 방출 냉 캐소드가 제공되어 있는 다른 전자총을 제공한다. 이 전계 방출 냉 캐소드는 제1 전위를 갖는다. 1차 게이트 전극은 냉 캐소드의 상부로 부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수평한 방향으로 기판과 이격되어 있으며, 냉 캐소드의 상부를 둘러싸고 있는 제1 개구부를 갖고 있으며, 제1 전위보다 높은 제2 전위를 가져 냉 캐소드의 상부로 부터 전자가 방출되어진다. 적어도 2차 게이트 전극은 제2 개구부를 갖고 있으며 냉 캐소드의 상부로 부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수평한 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 2차 게이트 전극은 냉 캐소드로부터 나오는 전자들의 수직 속도 성분들을 진행 방향과 수직인 방향으로 감속시키기 위한, 제1 전위보다 낮은 제3 전위를 갖는다. 3차 게이트 전극은 1차 게이트 전극을 둘러싸고 있는 제3 개구부를 갖고 있으며, 진행 방향과 수평인 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 3차 게이트 전극은 냉 캐소드로부터 방출되어진 전자들의 수평 속도 성분을 진행 방향과 수평한 방향으로 가속시키기 위한, 제1 전위보다 높은 제4 전위를 가져, 2차 게이트 전극과 상호 작용하여 3차 게이트 전극은 냉 캐소드로부터 방출되어진 전자들의 수평 속도 성분에 대한 수직 속도 성분비가 평균으로 거의 최소가 되는 전계를 제공한다. 애노드 전극이, 냉 캐소드로부터 방출된 전자들이 애노드 전극으로 진행하는 진행 방향과 수평한 방향으로 1차, 2차 및 3차 게이트 전극과 이격되어 있다.
[발명의 구성 및 작용]
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 기술하고자 한다.
본 발명은 제1 전위의 전계 방출 냉 캐소드를 갖는 전자 총의 게이트 구조를 제공한다. 이러한 게이트 구조는 다음과 같은 소자들을 포함한다. 1차 게이트 전극은 냉 캐소드의 상부를 둘러싸고 있는 제1 개구부를 갖고 있으며, 제1 전위보다 높은 제2 전위를 가져 냉 캐소드의 상부로 부터 전자가 방출되어진다. 적어도 2차 게이트 전극은 제2 개구부를 갖고 있으며 냉 캐소드의 상부로 부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수평한 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 2차 게이트 전극은 제1 전위보다는 높지만 제2 전위보다는 낮은 제3 전위를 가져 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공한다.
제1 전위와 제2 전위 간의 차로서 정해진 제1 전압은 제1 전위와 제3 전위간의 차로서 정해진 제2 전압에 비례변화하여 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖도록 유지되게 하는 것이 유용하다.
이와 다르게, 제1, 제2 및 제3 전위는 냉 캐소드의 높이와, 수평한 방향을 따르는 1차와 2차 게이트 전극 간의 거리와, 1차 및 2차 게이트 전극의 제1 및 제2 개구부의 제1 및 제2 크기에 따라 정해져 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖도록 유지되게 하는 것이 유용하다.
또한, 1차 및 2차 게이트 전극이 절연막에 의해 분리되어 있는 것을 채용할 수 있다.
다르게는, 1차 및 2차 게이트 전극은 공간(space)에 의해 분리되어 있는 것을 채용할 수 있다.
냉 캐소드는 상부가 뾰족한 원추형을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 1차 게이트 전극을 둘러싸고 있는 제3 게이트를 갖는 3차 게이트 전극을 제공하는 것을 채용하는 것이 바람직하다. 3차 게이트 전극은 진행 방향과 수직인 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 3차 게이트 전극은 제1 전위보다 높지만 제2 전위보다는 낮은 제4 전위를 가져, 2차 게이트 전극과 상호 작용하여, 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공한다.
상술한 바와 같이, 제1 전위보다 높지만 제2 전위보다는 낮은 제3 전위를 갖는 2차 게이트 전극은 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공하며, 바람직하게는 뚜렷한 감마-특성을 제공한다. 제1, 제2 및 제3 전위는 냉 캐소드의 높이와, 수평한 방향을 따르는 1차와 2차 게이트 전극 간의 거리와, 1차 및 2차 게이트 전극의 제1 및 제2 개구부의 제1 및 제2 크기에 따라 정해져 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖도록 유지되게 된다. 냉 캐소드와 1차 게이트 전극 간의 전압은 냉 캐소드와 1차 게이트 전극 간의 전압에 비례하도록 바람직하게 설정된다. 이것에 의해 시분할 제어기 또는 특성 변환 회로와 같은 다른 어떠한 회로 또는 장치들을 사용하지 않고도 감마-특성을 갖는 비디오 신호를 게이트 전극 또는 에미터에 직접 인가시킬 수 있다. 이 때문에 전자 총의 회로 구성 및 구조가 간단해질 뿐만 아니라 전자총의 구동도 매우 정확하게 제어할 수 있다.
본 발명은 또한 제1 전위의 전계 방출 냉 캐소드를 갖는 전자 총의 다른 게이트 구조를 제공한다. 이러한 게이트 구조는 다음과 같은 소자들을 포함한다. 1차 게이트 전극은 냉 캐소드의 상부를 둘러싸고 있는 제1 개구부를 갖고 있으며, 제1 전위보다 높은 제2 전위를 가져 냉 캐소드의 상부로 부터 전자가 방출되어진다. 2차 게이트 전극은 1차 게이트 전극은 둘러싸고 있는 제2 개구부를 갖고 있으며 냉 캐소드의 상부로 부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수직인 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 2차 게이트 전극은 제1 전위보다는 높지만 제2 전위보다는 낮은 제3 전위를 가져 특히 저전류 영역에서 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공한다.
제1 전위와 제2 전위 간의 차로서 정해진 제1 전압이 제1 전위와 제3 전위간의 차로서 정해진 제2 전압에 비례 변화하여 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖도록 유지되게 하는 것이 유용하다.
이와 다르게, 제1, 제2 및 제3 전위가 냉 캐소드의 높이와, 수평한 방향을 따르는 1차와 2차 게이트 전극 간의 거리와, 1차 및 2차 게이트 전극의 제1 및 제2 개구부의 제1 및 제2 크기에 따라 정해져 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖도록 유지되게 하는 것이 유용하다. 이 경우, 1차 게이트 전극의 제1 개구부의 제1 크기가 2차 게이트 전극의 제2 개구부의 제2 크기보다 큰 것이 유용하다.
또한, 1차 및 2차 게이트 전극이 절연막에 의해 분리되어 있는 것을 채용할 수 있다.
다르게는, 1차 및 2차 게이트 전극이 공간(space)에 의해 분리되는 것을 채용할 수 있다.
냉 캐소드는 상부가 뾰족한 원추형을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 제3 개구부를 가지며 1차 게이트 전극과는 진행 방향과 수평한 방향으로 이격되어 있는 3차 게이트 전극을 제공하는 것을 채용할 수 있다. 3차 게이트 전극은 제1 전위보다 높지만 제2 전위보다는 낮은 제4 전위를 가져 2차 게이트 전극과 상호 작용하여 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공한다.
상술한 바와 같이, 제1 전위보다 높지만 제2 전위보다는 낮은 제3 전위를 갖는 2차 게이트 전극은 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공하며, 바람직하게는 뚜렷한 감마-특성을 제공한다. 제1, 제2 및 제3 전위는 냉 캐소드의 높이와, 수평한 방향을 따르는 1차와 2차 게이트 전극 간의 거리와, 1차 및 2차 게이트 전극의 제1 및 제2 개구부의 제1 및 제2 크기에 따라 정해져 전류-전압 특성이 열 캐소드와 같이 뚜렷한 감마-특성을 갖도록 유지되게 한다. 냉 캐소드와 2차 게이트 전극 간의 전압은 냉 캐소드와 1차 게이트 전극 간의 전압에 비례하도록 바람직하게 설정된다. 이것에 의해 시분할 제어기 또는 특성 변환 회로와 같은 다른 어떠한 회로 또는 장치들을 사용하지 않고도 감마-특성을 갖는 비디오 신호를 게이트 전극 또는 에미터에 직접 인가시킬 수 있다. 이 때문에 전자 총의 회로 구성 및 구조가 간단해질 뿐만 아니라 전자 총의 구동도 매우 정확하게 제어할 수 있다.
본 발명은 또한 다음과 같은 소자를 구비한 전자 총을 제공한다. 기판 상에는 전계 방출 냉 캐소드가 제공되어 있다. 이 전계 방출 냉 캐소드는 제1 전위를 갖는다. 1차 게이트 전극은 냉 캐소드의 상부로부터 방출된 전자들이 진행하는 방향과 수평한 방향으로 기판과 이격되어 있으며, 냉 캐소드의 상부를 둘러싸고 있는 제1 개구부를 갖고 있으며, 제1 전위보다 높은 제2 전위를 가져 냉 캐소드의 상부로 부터 전자가 방출되어진다. 적어도 2차 게이트 전극은 제2 개구부를 갖고 있으며 냉 캐소드의 상부로 부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수평한 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 2차 게이트 전극은 제1 전위보다는 높지만 제2 전위보다는 낮은 제3 전위를 가져 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공한다. 애노드 전극은 진행 방향과 수평한 방향으로 1차 및 2차 게이트 전극과 이격되어 있어 냉 캐소드로부터 방출된 전자들이 애노드 전극으로 진행되게 한다.
1차 전극이 냉 캐소드를 둘러싸고 있는 개구부를 갖는 제1 절연막을 통해 기판과 분리되어 있는 것을 채용할 수 있다.
또한, 1차 및 2차 게이트 전극의 제2 절연막에 의해 분리되어 있는 것을 채용할 수 있다.
다르게는, 1차 및 2차 게이트 전극이 공간 분리되어 있는 것을 채용할 수 있다.
제1 전위와 제2 전위간의 차로서 정해진 제1 전압이 제1 전위와 제3 전위간의 차로서 정해진 제2 전압에 비례변화하여 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖도록 유지되게 하는 것이 유용하다.
이와 다르게는, 제1, 제2 및 제3 전위가 냉 캐소드의 높이와, 수평한 방향을 따르는 1차와 2차 게이트 전극 간의 거리와, 1차 및 2차 게이트 전극의 제1 및 제2 개구부의 제1 및 제2 크기에 따라 정해져 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖도록 유지되게 하는 것이 유용하다. 이 경우, 1차 게이트 전극의 제1 개구부의 제1 크기가 2차 게이트 전극의 제2 개구부의 제2 크기보다 큰 것이 유용하다.
냉 캐소드는 상부가 뾰족한 원추형을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 1차 게이트 전극을 둘러싸고 있는 제3 개구부를 갖는 3차 게이트 전극을 제공하는 것을 채용할 수 있다. 3차 게이트 전극은 진행 방향과 수직인 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 3차 게이트 전극은 제1 전위보다 높지만 제2 전위보다는 낮은 제4전위를 가져 2차 게이트 전극과 상호 작용하여 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공한다.
상술한 바와 같이, 제1 전위보다 높지만 제2 전위보다는 낮은 제3 전위를 갖은 2차 게이트 전극은 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공하며, 바람직하게는 뚜렷한 감마-특성을 제공한다. 제1, 제2 및 제3 전위는 냉 캐소드의 높이와, 수평한 방향을 따르는 1차와 2차 게이트 전극 간의 거리와, 1차 및 2차 게이트 전극의 제1 및 제2 개구부의 제1 및 제2 크기에 따라 정해져 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖도록 유지되게 한다. 냉 캐소드와 2차 게이트 전극 간의 전압은 냉 캐소드와 1차 게이트 전극 간의 전압에 비례하도록 바람직하게 설정된다. 이것에 의해 시분할 제어기 또는 특성 변환 회로와 같은 다른 어떠한 회로 또는 장치들을 사용하지 않고도 감마-특성을 갖는 비디오 신호를 게이트 전극 또는 에미터에 직접 인가시킬 수 있다. 이 때문에 전자 총의 회로 구성 및 구조가 간단해질 뿐만 아니라 전자 총의 구동도 매우 정확하게 제어할 수 있다.
본 발명은 또한 다음과 같은 소자를 구비한 다른 전자 총을 제공한다. 기판 상에는 전계 방출 냉 캐소드가 제공되어 있으며, 이 냉 캐소드는 제1 전위를 갖는다. 1차 게이트 전극은 냉 캐소드의 상부로 부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수평인 방향으로 기판과 이격되어 있으며, 냉 캐소드의 상부를 둘러싸고 있는 제1 개구부를 갖고 있으며, 제1 전위보다 높은 제2 전위를 가져 냉 캐소드의 상부로 부터 전자가 방출되어진다. 2차 게이트 전극은 냉 캐소드의 상부로 부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수평한 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있으며, 1차 게이트 전극을 둘러싸는 제2 개구부를 갖는다. 2차 게이트 전극은 제1 전위보다는 높지만 제2 전위보다는 낮은 제3 전위를 가져 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공한다. 애노드 전극은 진행 방향과 수평한 방향으로 1차 및 2차 게이트 전극과 이격되어 있어 냉 캐소드로부터 방출된 전자들이 애노드 전극으로 진행하게 한다. 1차 및 2차 게이트 전극이 냉 캐소드를 둘러싸는 개구부를 갖는 제1 절연막을 통해 기판과 이격되며, 1차 및 2차 게이트 전극이 공간으로 분리되어지는 것을 이용할 수 있다.
제1 전위와 제2 전위 간의 차로서 정해진 제1 전압은 제1 전위와 제3 전위간의 차로서 정해진 제2 전압에 비례하여 변화하여 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖도록 유지되게 하는 것이 유용하다.
이와 다르게, 제1, 제2 및 제3 전위는 냉 캐소드의 높이와, 수평한 방향을 따르는 1차와 2차 게이트 전극 간의 거리와, 1차 및 2차 게이트 전극의 제1 및 제2 개구부의 제1 및 제2 크기에 따라 정해져 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖게 하는 것이 유용하다. 이 경우, 1차 게이트 전극의 제1 개구부의 제1 크기가 2차 게이트 전극의 제2 개구부의 제2 크기보다 큰 것을 채용할 수 있다.
또한, 1차 및 2차 게이트 전극은 절연막에 의해 분리되어 있는 것을 채용할 수 있다.
냉 캐소드는 상부가 뾰족한 원추형을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 제3 개구부를 가지며, 진행 방향으로 수평한 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있는 3차 게이트 전극을 제공하는 것을 채용할 수 있다. 3차 게이트 전극은 진행 방향과 수직인 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 3차 게이트 전극은 제1 전위보다 높지만 제2 전위보다는 낮은 제4 전위를 가져 2차 게이트 전극과 상호 작용하여 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공한다.
상술한 바와 같이, 제1 전위보다 높지만 제2 전위보다는 낮은 제3 전위를 갖은 2차 게이트 전극은 특히 저전류 영역에서의 전자 방출을 억제시키는 전류-전압 특성을 제공하며, 바람직하게는 뚜렷한 감마-특성을 제공한다. 제1, 제2 및 제3 전위는 냉 캐소드의 높이와, 수평한 방향을 따르는 1차와 2차 게이트 전극 간의 거리와, 1차 및 2차 게이트 전극의 제1 및 제2 개구부의 제1 및 제2 크기에 따라 정해져 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖도록 유지되게 한다. 냉 캐소드와 2차 게이트 전극 간의 전압은 냉 캐소드와 1차 게이트 전극 간의 전압에 비례하도록 바람직하게 설정된다. 이것에 의해 시분할 제어기 또는 특성 변환 회로와 같은 다른 어떠한 회로 또는 장치들을 사용하지 않고도 감마-특성을 갖는 비디오 신호를 게이트 전극 또는 에미터에 직접 인가시킬 수 있다. 이 때문에 전자 총의 회로 구성 및 구조가 간단해질 뿐만 아니라 전자 총의 구동도 매우 정확하게 제어할 수 있다.
본 발명은 제1 전위의 전계 방출 냉 캐소드를 갖는 전자 총의 또 다른 게이트 구조를 제공한다. 이러한 게이트 구조는 다음과 같은 소자들을 포함한다. 1차 게이트 전극은 냉 캐소드의 상부를 둘러싸고 있는 제1 개구부를 갖고 있으며, 제1 전위보다 높은 제2 전위를 가져 캐소드의 상부로부터 전자가 방출되어진다. 적어도 2차 게이트 전극은 제2 개구부를 갖고 있으며 캐소드의 상부로부터 방출된 전자들이 진행하는 진행 방향과 수평한 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 2차 게이트 전극은 진행 방향과 수직인 방향으로 냉 캐소드로부터 방출되어진 전자들의 수직 속도 성분을 감소시키는 제1 전위보다 낮은 제3 전위를 갖는다. 3차 전극은 제3 개구부를 가지며 진행 방향과 수직인 방향으로 2차 게이트 전극으로부터 이격되어 있다. 3차 전극은 냉 캐소드로 방출되어진 전자들의 수평 속도 성분을 진행 방향과 수평한 방향으로 가속시키기 위해 제1 전위보다 높은 제4 전위를 가져, 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극은 냉 캐소드로부터 방출된 전자들이 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 제공한다.
제1, 제2, 제3 및 제4 전위가 냉 캐소드의 높이와, 수평한 방향을 따르는 1차, 2차 및 3차 게이트 전극 간의 거리와, 1차, 2차 및 3차 게이트 전극의 제1, 제2 및 제3 개구부의 제1, 제2 및 3 크기에 따라 정해지게 되어, 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극은 냉 캐소드로 방출된 전자들이 수직 속도 성분대 수평 속도 성분비의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 제공하는 것이 유용하다.
1차 게이트 전극의 제2 개구부의 제1 크기와 2차 및 3차 게이트 전극의 제2 및 제3 개구부의 제2 및 제3 크기보다 큰 것을 채용할 수 있다.
또한, 1차 및 2차 게이트 전극은 절연막에 의해 분리되어 있는 것을 채용할 수 있다.
다르게는, 2차 및 3차 게이트 전극은 절연막으로 분리되어 있는 것을 또한 채용할 수 있다.
또한 다르게는, 1차 및 2차 게이트 전극은 공간 분리되어 있는 것을 또한 채용할 수 있다.
또한 다르게는, 2차 및 3차 게이트 전극은 공간 분리되어 있는 것을 또한 채용할 수 있다.
캐소드는 상부가 뾰족한 원추형상을 가지는 것이 바람직하다.
1차 게이트 전극을 둘러싸는 제4 개구부를 갖는 4차 게이트 전극을 더 제공하는 것을 채용할 수 있다. 4차 게이트 전극은 진행 방향에 수직인 방향으로 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있다. 3차 게이트 전극은, 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분을 더욱 가속하기 위해 제1 전위보다 더 높은 제5 전위를 갖고 있어, 2차와 3차 게이트 전극과의 상호 작용으로 4차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 제공하게 한다.
상술된 바와 같이, 상기 2차 게이트 전극은 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 제1 전위보다 더 낮은 제 3 전위를 갖는 한편, 3차 게이트 전극은 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로 부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 가속을 위해 제1 전위보다 더 높은 제4 전위를 갖는다. 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 제공한다. 여기에서 수직 속도 성분은 캐소드로부터 방출된 전자가 진행하는 진행 방향에 수직인 속도 성분을 의미하고 수평 속도 성분은 캐소드로부터 방출된 전자가 진행하는 진행 방향에 수평한 속도 성분을 의미한다. 이것은, 캐소드로부터 발광된 전자 빔의 산란을 억제하여, 전자 빔이 양호하게 수렴되게 한다. 결과적으로, 캐소드로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극과 3차 게이트 전극을 향하여 도달하게 될 가능성은 없다. 이것은 원하지 않는 게이트 전류를 확실히 방지한다.
3차 게이트 전극이 본 발명과 반대로 고전위를 가지고 있지 않는 한편 2차 게이트 전극이 본 발명에 따라 캐소드의 전위보다 더 낮은 전위를 가지면, 전자 방출을 일으미시 위해 필요한 전위보다 더 낮은 전위의 등전위 표면이 캐소드 위에 형성된다. 결과적으로, 전자 빔 방출은 생기지 않는다. 그러나, 3차 게이트 전극이 본 발명에 따라 고전위를 갖는 한편 2차 게이트 전극이 본 발명과 반대로 캐소드의 전위보다 더 높은 전위를 가지면, 캐소드로부터 방출된 전자는 2차 게이트 전극을 향하여 도달할 수도 있어, 원하지 않는 게이트 전류가 생기게 된다.
상기 이유로, 2차 게이트 전극이 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 제1 전위보다 더 작은 제3 전위를 갖는 한편, 3차 게이트 전극은 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분의 가속을 위해 제1 전위보다 더 높은 제4 전위를 가지고 있어, 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소한으로 갖게 하는 전계를 공급하게 하는 것이, 본 발명에 있어서 매우 중요하다.
더욱이, 본 발명은 제1 전위를 갖는 전계 방출 냉 캐소드를 가지는 전자 총의 또 다른 게이트 구조를 공급한다. 게이트 구조는 다음의 소자를 구비한다. 1차 게이트 전극은 캐소드의 상부를 둘러싸는 제1 개구부를 갖는다. 1차 게이트 전극은 캐소드의 상부로부터 전자 방출을 일으키기 위해 제1 전위보다 더 큰 제2 전위를 갖는다. 적어도 2차 게이트 전극은 제2 개구부를 갖고, 전자가 캐소드의 상부로부터 방출된 전자가 진행하는 진행 방향에 수평인 방향으로 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있다. 2차 게이트 전극은 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로 부터 방출하는 수직 속도 성분의 감소을 위해 제1 전위보다 더 낮은 제3 전위를 갖는다. 3차 게이트 전극은 1차 게이트 전극을 둘러싸는 제3 개구부를 갖는다. 3차 게이트 전극은 진행 방향에 수직인 방향으로 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있다. 3차 게이트 전극은 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분의 가속을 위해 제1 전위보다 더 높은 제4 전위를 가지고 있어, 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출하는 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소한으로 갖게 하는 전계를 공급하게 된다.
제1, 제2, 제3 및 제4 전위는 캐소드의 높이, 수직 방향을 따른 제1 및 3차 게이트 전극 간의 거리는 물론 수평 방향을 따른 제1 및 2차 게이트 전극 간의 거리, 및 제1, 제2 및 3차 게이트 전극 각각의 제1, 제2 및 제3 개구부 각각의 제1, 제2 및 제3 크기에 기초하여 결정되어 있어, 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직인 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 공급할 수 있게 된다. 이 경우, 1차 게이트 전극의 제1 개구부의 제1 크기가 2차 게이트 전극의 제2 개구부의 제2 크기보다 더 큰 것을 이용할 수 있다.
1차 및 2차 게이트 전극이 절연막에 의해 분리되어 있는 것을 채용할 수 있다.
다르게는, 1차 및 2차 게이트 전극이 공간 분리되어 있는 것을 채용할 수 있다.
또한 다르게는, 2차 및 3차 게이트 전극이 공간 분리되어 있는 것을 또한 채용할 수 있다.
또한, 선택적으로, 캐소드는 뾰족한 원추형상을 가지는 것이 바람직하다.
제4 개구부를 가지며 진행 방향에 수평인 방향으로 2차 게이트 전극과 이격되어 있는 4차 게이트 전극을 공급하는 것을 또한 채용할 수 있다. 4차 게이트 전극은 진행 방향에 수평한 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도를 더욱 가속하기 위해 제1 전위보다 더 높은 제5 전위를 가지고 있어, 2차와 3차 게이트 전극과의 상호 작용으로 4차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 제공하게 된다.
상술된 바와 같이, 상기 2차 게이트 전극이 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 제1 전위보다 낮은 제3 전위를 갖는 한편, 3차 게이트 전극은 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 가속을 위해 제1 전위보다 더 높은 제4 전위를 갖는다. 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 제3 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 제공한다. 여기에서 수직 속도 성분은 캐소드로부터 방출된 전자가 진행하는 진행 방향에 수직인 속도 성분을 의미하고 수평 속도 성분은 캐소드로부터 방출된 전자가 진행되는 진행 방향에 수평인 속도 성분을 의미한다. 이것은, 캐소드로부터 발광되는 전자 빔의 산란을 억제하여 전자 빔이 양호하게 수렴되게 한다. 결과적으로, 캐소드로부터 방출된 전자가, 2차 게이트 전극과 3차 게이트 전극을 향하여 도달하게 될 가능성은 없다. 이것은 원하지 않는 게이트 전류를 확실하게 방지한다.
3차 게이트 전극이 본 발명과 반대로 고위를 갖지 않는 한편, 게이트 전극이 본 발명에 따라 캐소드의 전위보다 더 낮은 전위를 가지면, 전자 방출을 일으키기 위해 필요한 전위보다 더 낮은 전위의 등전위 표면이 캐소드 위에 형성된다. 결과적으로, 전자 빔 방출은 생기지 않는다. 그러나, 3차 게이트 전극이 본 발명에 따라 고전위를 갖는 한편 2차 게이트 전극이 본 발명과 반대로 캐소드의 전위보다 더 높은 전위를 가지면, 캐소드로부터 방출된 전자는 2차 게이트 전극을 향하여 도달할 수도 있어, 원하지 않는 게이트 전류가 생기게 된다.
상술된 바와 같은 이유로, 2차 게이트 전극이 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 제1 전위보다 더 낮은 제3 전위를 갖는 한편, 3차 게이트 전극이 진행 방향에 수평한 방향으로 캐소드로 부터 방출된 전자의 수평 속도 성분의 가속을 위해 제1 전위보다 더 높은 제4 전위를 가져, 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소한으로 갖게 하는 전계를 공급하게 하는 것이 본 발명에 있어서, 매우 중요하다.
본 발명은 또한 다음의 소자들을 구비하는 더 다른 전자 총을 제공한다. 전계 방출 냉 캐소드는 기판상에 제공된다. 전계 방출 냉 캐소드는 제1 전위를 갖는다. 1차 게이트 전극은 캐소드 진행의 상부로부터 방출된 전자를 따라 진행 방향에 수평한 방향으로 기판으로부터 이격되어 있다. 1차 게이트 전극은 캐소드의 상부를 둘러싸는 제1 개구를 갖는다. 1차 게이트 전극은 캐소드의 상부로부터 전자 빔을 일으키기 위해 제1 전위보다 더 높은 제2 전위를 갖는다. 적어도 2차 게이트 전극은 제2 개구부를 갖고, 캐소드의 상부로부터 방출된 전자를 따라 진행하는 진행 방향에 수평한 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 2차 게이트 전극은 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 제1 전위보다 낮은 제3 전위를 갖는다. 3차 게이트 전극은 제3 개구부를 갖고, 진행 방향에 수평한 방향으로 2차 게이트 전극과 이격되어 있다. 3차 게이트 전극은 진행 방향에 수평한 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분의 가속을 위해 제1 전위보다 더 높은 제4 전위를 가지고 있어, 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 제공하게 된다. 애노드 전극은, 진행 방향에 수평한 방향으로 1차, 2차, 및 3차 게이트 전극과 이격되어 있어 캐소드로부터 방출된 전자는 애노드 전극쪽으로 진행하게 된다.
제1, 제2, 제3, 제4 전위는 캐소드의 높이와, 1차, 2차, 3차 게이트 전극의 제1, 제2, 제3 개구부 각각의 제1, 제2, 제3 크기와, 수평 방향을 따른 제1, 제2, 및 3차 게이트 전극 간의 상대적인 거리를 기초로 결정되고 있어, 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 공급하게 된다. 이 경우, 1차 게이트 전극의 제1 개구의 제1 크기는 2차와 3차 게이트 전극의 제2와 제3 개구의 제2와 제3 크기보다 더 큰 것이 바람직하다.
1차 및 2차 게이트 전극이 절연막에 의해 분리되어 있는 것을 채용할 수 있다.
2차와 3차 게이트 전극이 절연막에 의해 분리되어 있는 것을 채용할 수 있다.
다르게는, 1차 및 2차 게이트 전극이 공간 분리되어 있는 것을 채용할 수 있다.
또한 다르게, 2차와 3차 게이트 전극이 선택적으로 공간 분리되어 있는 것을 또한 채용할 수 있다.
캐소드는 상부가 뾰족한 원추형을 가지는 것이 바람직하다.
진행 방향에 수평한 방향으로 기판에서 일정 거리 이격되어 있는 것는 4차 게이트 전극을 더 제공하는 것을 또한 채용할 수 있다. 4차 게이트 전극은 1차 게이트 전극을 둘러싸는 제4 개구부를 갖는다. 4차 게이트 전극은 진행 방향에 수직인 방향으로 1차 게이트 전극과 이격되어 있다. 4차 게이트 전극은 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분을 더욱 가속하기 위해 제1 전위보다 더 높은 제5 전위를 가지고 있어, 2차와 3차 게이트 전극과의 상호 작용으로 4차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 공급하게 된다.
상술된 바와 같이, 2차 게이트 전극은 주행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로부터 방출되는 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 제1 전위보다 낮은 제3 전위를 갖는 한편, 3차 게이트 전극은 주행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분의 가속을 위해 제1 전위보다 높은 제4 전위를 갖는다. 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 상기 3차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 성분 속도 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 제공하는데, 여기서 수직 속도 성분은 캐소드로부터 방출된 전자가 주행하는 주행 방향에 수직인 속도 성분을 의미하고, 수평 속도 성분은 캐소드로부터 방출된 전자가 주행하는 주행 방향에 수평인 속도 성분을 의미한다. 이는 캐소드로부터 방출된 전자 빔의 확산을 억제하며, 전자 빔이 양호하게 수렴되게 한다. 결국, 캐소드로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극과 3차 게이트 전극을 향하여 도달할 가능성은 없다. 이는 확실히 바람직하지 않은 게이트 전류를 방지한다.
2차 게이트 전극이 본 발명에 따라 캐소드의 전위보다 낮은 전위를 갖는 한편 3차 게이트 전극이 본 발명과 반대로 높은 전위를 가지지 않는다면, 이때 전자 방출을 유도하기 위해 필요한 전위보다 낮은 전위의 등전위 표면이 캐소드위에 형성된다. 결국, 어떠한 전자 방출도 유도되지 않는다. 그러나 만약 2차 게이트 전극이 본 발명과 반대로 캐소드의 전위보다 높은 전위를 갖는 한편 3차 게이트 전극이 본 발명에 따라 높은 전위를 갖는다면, 이때 캐소드로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극을 향하여 도달할 수도 있어, 바람직하지 않은 게이트 전류를 초래하게 된다.
상기 이유로, 2차 게이트 전극이 주행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 제1 전위보다 낮은 제3 전위를 가지는 한편, 3차 게이트 전극은 주행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분의 가속을 위해 3차 게이트 전극이 1차 게이트 전위보다 높은 제4 전위를 가지고 있어, 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소한으로 갖게 하는 전계를 공급하게 하는 것이 본 발명에 있어서 매우 중요하다.
본 발명은 또한 다음과 같은 구성 요소를 구비하는 전자 총을 제공한다. 기판위에 전계 방출 냉 캐소드가 제공된다. 상기 전계 방출 냉 캐소드는 제1 전위를 갖는다. 1차 게이트 전극은 캐소드의 상부로부터 방출된 전자가 주행하는 주행 방향에 수평인 방향으로 기판으로부터 일정거리 이격되어 있다. 1차 게이트 전극은 캐소드의 상부를 둘러싸는 제1 개구부를 갖는다. 1차 게이트 전극은 캐소드의 상부로부터 전자 방출을 유도하기 위해 상기 제1 전위보다 높은 제2 전위를 갖는다. 적어도 2차 게이트 전극은 제2 개구부를 가지며, 캐소드의 상부로부터 방출된 전자가 주행하는 주행 방향에 수평인 방향으로 상기 1차 게이트 전극으로부터 일정 거리 이격되어 있다. 상기 2차 게이트 전극은 주행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 상기 제1 전위보다 낮은 제3 전위를 갖는다. 3차 게이트 전극은 1차 게이트 전극을 둘러싸는 제3 개구부를 가지며 주행 방향에 수평인 방향으로 1차 게이트 전극으로부터 일정 거리 이격되어 있다. 3차 게이트 전극은 주행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분의 가속을 위해 상기 제1 전위보다 높은 제4 전위를 가지고 있어, 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소한으로 갖게 하는 전계를 공급하게 된다. 애노드 전극은, 캐소드로부터 방출된 전자가 애노드 전극쪽으로 주행할 수 있도록 주행 방향에 수평인 방향으로 제1, 제2 및 3차 게이트 전극으로부터 일정 거리 이격되어 있다.
제1, 제2, 제3, 제4 전위는, 캐소드의 높이 제1, 제2, 및 3차 게이트 전극의 각각의 제1, 제2, 제3 개구부 각각의 제1, 제2 및 제3 크기와, 수평 방향을 따른 제1 및 3차 게이트 전극 간의 상대적인 거리를 기초로 결정되어, 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소한으로 갖게 하는 전계를 공급하게 되는 것이 유용하다. 이 경우, 1차 게이트 전극의 제1 개구의 제1 크기는 제2 및 3차 게이트 전극의 제2와 제3 개구의 제2 및 제3 크기보다 더 큰 것이 바람직하다.
또한, 제1 및 2차 게이트 전극은 절연막에 의해 분리되는 것을 채용할 수 있다.
또한, 제1 및 2차 게이트 전극은 공간에 의해 분리되는 것을 채용할 수 있다.
또한 다르게는, 제2 및 3차 게이트 전극은 공간 분리되는 것을 채용할 수 있다.
캐소드는 상부가 뾰족한 원뿔 모양을 갖는 것이 바람직하다.
또한 제4 개구부를 가지며 주행 방향에 수평인 방향으로 기판으로부터 일정거리 이격되어 있는 4차 게이트 전극을 제공하는 것을 이용할 수 있다. 4차 게이트 전극은 주행 방향에 수직인 방향으로 1차 게이트 전극으로부터 일정 거리 이격되어 있다. 4차 게이트 전극은 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분을 더욱 가속시키기 위해 상기 제1 전위보다 높은 제5 전위를 가지고 있어, 2차 및 3차 게이트 전극과의 상호 작용으로 4차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소한으로 갖게 하는 전계를 공급하게 된다.
상술된 바와 같이, 2차 게이트 전극은 주행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 제1 전위보다 낮은 제3 전위를 가지는 한편, 3차 게이트 전극은 주행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분의 가속을 위해 제1 전위보다 높은 제4 전위를 갖는다. 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 상기 3차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 성분 속도 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소한으로 갖게 하는 전계를 제공하는데, 여기서 수직 속도 성분은 캐소드로부터 방출된 전자가 주행하는 주행 방향에 수직인 속도 성분을 의미하고, 수평 속도 성분은 캐소드로부터 방출된 전자가 주행하는 주행 방향에 수평인 속도 성분을 의미한다. 이는 캐소드로부터 방출된 전자 빔의 확산을 억제하며, 전자 빔이 양호하게 수렴되게 한다. 결국, 캐소드로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극과 3차 게이트 전극을 향하여 도달할 가능성은 없다. 이는 바람직하지 않은 게이트 전류를 확실히 방지한다.
만약 2차 게이트 전극이 본 발명에 따라 캐소드의 전위보다 낮은 전위를 갖는 한편 3차 게이트 전극이 본 발명과 반대로 높은 전위를 가지지 않는다면, 이때 전자 방출을 유도하기 위해 필요한 전위보다 낮은 전위의 등전위 표면이 캐소드위에 형성된다. 결국, 어떠한 전자 방출도 유도되지 않는다. 그러나 만약 2차 게이트 전극이 본 발명과 반대로 캐소드의 전위보다 높은 전위를 갖는 한편 3차 게이트 전극이 본 발명에 따라 높은 전위를 갖는다면, 이때 캐소드로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극을 향하여 도달하게 될 수도 있어, 바람직하지 않은 게이트 전류를 초래하게 된다.
상기 이유로, 2차 게이트 전극이 주행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 제1 전위보다 낮은 제3 전위를 가지는 한편, 주행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분의 가속을 위해 3차 게이트 전극이 1차 게이트 전위보다 높은 제4 전위를 갖고 있어, 2차 게이트 전극과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소한으로 갖게 하는 전계를 공급하게 하는 것이, 본 발명에 있어서 중요하다.
[바람직한 실시예]
본 발명에 따른 제1 실시예가 도 1을 참조로 서술될 것이다. 캐소드(1)는 기판(4)상에 제공되는데, 이는 상부가 뾰족하게 되어 있는 원뿔형을 갖는다. 제1 절연막(5)이 기판(4)상에 제공되고, 공간을 거쳐 캐소드(1)를 둘러싸는 개구부를 갖는다. 제1 절연막(5)은 갭을 거쳐 원뿔형 캐소드(1)를 둘러싸는 원형 개구부를 갖는다. 제1 절연막(5)의 두께는 원뿔형 캐소드(1)의 높이보다 작다. 금속으로 만들어진 1차 게이트 전극(2)이 제1 절연막(5) 상에 형성된다. 1차 게이트 전극(2)은 원뿔형 캐소드(1)를 둘러싸는 개구부를 갖는다. 제2 절연막(6)은 1차 게이트 전극(2)상에 제공된다. 2차 게이트 전극(3)은 2차 게이트 전극(3)이 1차 게이트 전극(2)으로부터 전기적으로 분리될 수 있도록 제2 절연막(6)상에 제공된다.
형광 물질(7)과 결합되어 있는 애노드 전극(8)은 2차 게이트 전극(3)위에서 먼 거리 떨어져 제공된다.
전압 Va이 애노드와 캐소드(1)간에 인가된다. 전압 Vg1은 1차 게이트 전극(2)과 캐소드(1)간에 인가된다. 전압 Vg2는 2차 게이트 전극(3)과 캐소드(1)간에 인가된다. 1차 게이트 전극(2)에 인가된 전압 Vg1은 원추형 캐소드(1)의 뾰족한 상부로부터 전자 방출을 유도하도록 설정되어 있다. 2차 게이트 전극(3)에 인가된 전압 Vg2는 1차 게이트 전극(2)에 인가된 전압 Vg1보다 낮고, 원추형 캐소드(1)로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극(3)의 통과시의 속도를 감소시키고, 전자 방출의 양이 적을 때 전자 방출이 효과적으로 억제되도록 설정되어 있다. 애노드에 인가된 전압 Va는 2차 게이트 전극(3)에 인가된 전압 Vg2보다 크고, 2차 게이트 전극(3)을 통과한 전자가 애노드(8)쪽으로 속도를 가속시켜 가속된 전자가 형광 물질(7)에 부딪히게 되도록 설정되어 있어 형광 물질(7)이 형광을 발생할 수 있게 한다.
도 2는 전계 방출 냉 캐소드(1)를 갖는 상기 전자 총과 열 캐소드를 갖는 다른 전자 총의 전류-전압 특성을 도시한다. 점선(9)은 열 캐소드 전자 총이 가지고 있는 바람직한 감마-특성을 나타내는 굵은 실선(10)에 수평인 전류-전압 특성을 나타낸다. 이것은 점선(9)으로 표현된 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖는다는 것을 의미한다. 실선(11, 12 및 13)은, V11＞V12＞V13일 때, 2차 게이트 전극(3)에 인가된 전압 Vg2가 다양한 전압 Vg1에 걸쳐 변하지 않으며 미리 결정된 전압 레벨 V11, V12 및 V13로 고정되어 있을 때, 전계 방출 냉 캐소드(1)를 갖는 상기 전자 총의 전류-전압 특성을 나타낸다. 만약 전압 Vg2가 다음식에 일치하게 결정되면, 바람직한 전류-전압 특성이 점선(9)으로 표현될 수 있어 뚜렷한 감마-특성을 갖는다.
Vg2=α(Vg1=Voff), 여기서 α는 상수이고, Voff는 전자 방출이 사라지는 임계전압이다.
전자 총이 점선(9)으로 표현되는 전류-전압 특성을 가질 때, 전자 방출은 저전류 영역에서 충분히 억제된다. 이와 대조적으로, 전자 총이 실선(10, 11 및 12)중 어느 것에 의해서나 나타나는 전류-전압 특성을 가질 때, 전자 방출은 저전류 영역에서 억제되지 않는다. 즉, 만약 2차 게이트 전극(3)에 인가된 전압 Vg2가 상기 식과 일치하면, 이때 전자 총은 뚜렷한 감마-특성을 갖는 전류-전압 특성을 갖게 된다.
상술된 바와 같이, 2차 게이트 전극(3)은 캐소드(1)의 전위보다 높지만 1차 게이트 전극(2)의 전위보다 낮은 전위를 갖는다. 이는 특히 저전류 영역에서 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하게 되어, 바람직하게 뚜렷한 감마-특성을 제공한다. 캐소드(1)와 2차 게이트 전극(3) 간의 전압은 캐소드(1)와 1차 캐소드 전극(2)간의 전압에 비례하도록 설정되는 것이 바람직하다. 이는 시분할 제어기 또는 특성 변환 회로와 같은 어떠한 다른 회로 또는 장치의 사용 없이도 감마-특성을 갖는 비디오 신호를 게이트 전극 또는 에미터에 직접 인가할 수 있게 한다. 이는 정확한 제어하에서의 전자 총의 구동은 물론 전자 총의 회로 구성과 구조의 단순화를 용이하게 된다.
본 발명에 따른 제2 실시예가 도 3을 참조로 서술될 것이다. 캐소드(1)는 기판(4)상에 제공되는데, 이는 뾰족한 상부를 갖는 원뿔형을 갖는다. 제1 절연막(5)은 기판(4)상에 제공되고, 공간을 거쳐 캐소드(1)를 둘러싸는 개구부를 갖는다. 상기 제1 절연막(5)은 갭을 거쳐 원뿔형 캐소드(1)를 둘러싸는 원형 개구부를 갖는다. 제1 절연막(5)의 두께는 원뿔형 캐소드(1)의 높이 보다 작다. 금속으로 만들어진 1차 게이트 전극(2)은 상기 제1 절연막(5) 상에 형성된다. 1차 게이트 전극(2)은 원뿔형 캐소드(1)를 둘러싸는 개구부를 갖는다. 2차 게이트 전극(3)은, 2차 게이트 전극(3)이 1차 게이트 전극(2)으로부터 일정 간격 이격되어 전기적으로 격리되도록 제공된다.
형광 물질(7)과 결합되어 있는 애노드 전극(8)은 2차 게이트 전극(3) 위에서 먼 거리 떨어져 제공된다.
전압 Va은 애노드와 캐소드(1)간에 인가된다. 전압 Vg1은 1차 게이트 전극(2)과 캐소드(1)간에 인가된다. 전압 Vg2는 2차 게이트 전극(3)과 캐소드(1)간에 인가된다. 1차 게이트 전극(2)에 인가된 전압 Vg1은 원추형 캐소드(1)의 뾰족한 상부로부터 전자 방출을 유도하도록 설정되어 있다. 2차 게이트 전극(3)에 인가된 전압 Vg2는 1차 게이트 전극(2)에 인가된 전압 Vg1보다 낮고, 원뿔형 캐소드(1)로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극(3)의 통과하는 속도를 감소시키고, 전자 방출의 양이 적을 때 전자 방출이 효과적으로 억제되도록 설정되어 있다. 애노드에 인가된 전압 Va는 2차 게이트 전극(3)에 인가된 전압 Vg2보다 크고, 2차 게이트 전극(3)을 통과한 전자를 애노드(8)쪽으로 속도를 가속시키도록 설정되어 있어 이 가속된 전자가 형광 물질(7)에 부딪히게 되고 이로 인해 형광 물질(7)이 형광을 일으키게 된다.
다시, 도 2를 참조하면, 점선(9)은 열 캐소드 전자 총이 가지고 있는 바람직한 감마-특성을 나타내는 넓은 실선(10)에 수평인 전류-전압 특성을 나타낸다. 이는 점선(9)으로 표현된 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖는다는 것을 의미한다. 실선(11, 12 및 13)은, 2차 게이트 전극(3)에 인가된 전압 Vg2가 다양한 전압 Vg1에 대해 변하지 않으며 V11＞V12＞V13 관계인 소정의 전압 레벨 V11, V12 및 V13로 고정되어 유지된 경우, 전계 방출 냉 캐소드(1)를 갖는 상기 전자 총의 전류-전압 특성을 나타낸다. 만약 전압 Vg2가 다음 식과 일치하게 결정되면, 이때 바람직한 전류-전압 특성이 점선(9)으로 표현될 수 있어 뚜렷한 감마-특성을 갖는다.
Vg2=α(Vg1=Voff), 여기서 α는 상수이고, Voff는 전자 방출이 사라지는 임계 전압이다.
전자 총이 점선(9)으로 표현되는 전류-전압 특성을 가질 때, 전자 방출은 저전류 영역에서 충분히 억제된다. 이와 대조적으로, 전자 총이 실선(10, 11 및 12)중 어느 것으로나 표현되는 전류-전압 특성을 가질 때, 전자 방출은 저전류 영역에서 억제되지 않는다. 즉, 만약 2차 게이트 전극(3)에 인가된 전압 Vg2가 상기 식에 일치하면, 이때 전자 총은 뚜렷한 감마-특성을 갖는 전류-전압 특성을 갖는다.
상술된 바와 같이, 2차 게이트 전극(3)은 캐소드(1)의 전위보다 높지만 1차 게이트 전극(2)의 전위보다 낮은 전위를 갖는다. 이는 특히 저전류 영역에서 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하고, 바람직하게 뚜렷한 감마-특성을 제공한다. 캐소드(1)와 2차 게이트 전극(3) 간의 전압은 바람직하게 캐소드(1)와 1차 캐소드 전극(2)간의 전압에 비례하도록 설정되어 있다. 이는 시분할 제어기 또는 성질 변환 회로와 같은 어떠한 다른 회로 또는 장치를 사용하지 않고도 감마-특성을 갖는 비디오 신호를 게이트 전극 또는 에미터에 직접 인가할 수 있게 한다. 이는 정확한 제어하에서의 전자 총의 구동은 물론 전자 총의 회로 구성과 구조의 단순화를 용이하게 된다.
본 발명에 따른 제3 실시예가 도 4을 참조로 서술될 것이다. 캐소드(1)는 기판(4)상에 제공되는데, 이는 뾰족한 상부를 갖는 원뿔형을 갖는다. 제1 절연막(5)은 기판(4)상에 제공되고, 공간을 거쳐 캐소드(1)를 둘러싸는 개구부를 갖는다. 상기 제1 절연막(5)은 갭을 거쳐 원뿔형 캐소드(1)를 둘러싸는 원형 개구부를 갖는다. 제1 절연막(5)의 두께는 원뿔형 캐소드(1)의 높이보다 작다. 금속으로 만들어진 1차 게이트 전극(2)이 상기 제1 절연막(5) 상에 형성된다. 1차 게이트 전극(2)은 원뿔형 캐소드(1)를 둘러싸는 개구부를 갖는다. 개구부를 갖는 2차 게이트 전극(3)은, 2차 게이트 전극(3)의 개구부가 공간을 거쳐 1차 게이트 전극(2)을 둘러싸도록 상기 제1 절연막(5)의 주변부에 제공된다.
형광 물질(7)과 결합되어 있는 애노드 전극(8)은 2차 게이트 전극(3) 위에서 먼 거리 이격되어 제공된다.
전압 Va은 애노드와 캐소드(1)간에 인가된다. 전압 Vg1은 1차 게이트 전극(2)과 캐소드(1)간에 인가된다. 전압 Vg2는 2차 게이트 전극(3)과 캐소드(1)간에 인가된다. 1차 게이트 전극(2)에 인가된 전압 Vg1은 원뿔형 캐소드(1)의 뾰족한 상부로부터 전자 방출을 유도하도록 설정되어 있다. 2차 게이트 전극(3)에 인가된 전압 Vg2는 1차 게이트 전극(2)에 인가된 전압 Vg1보다 낮고, 원뿔형 캐소드(1)로부터 방출된 전자가 캐소드(1)의 상부로 부터 크게 이격되지 않은 위치에서의 속도를 감속시키고, 전자 방출의 양이 적을 때 전자 방출이 효과적으로 억제되게 하도록 설정되어 있다. 애노드에 인가된 전압 Va는 2차 게이트 전극(3)에 인가된 전압 Vg2보다 크고, 2차 게이트 전극(3)을 통과한 전자를 애노드(8)쪽으로 속도를 가속시키도록 설정되어 있어 이 가속된 전자가 형광 물질(7)에 부딪히게 되고 이로 인해 형광 물질(7)이 형광을 일으키게 된다.
다시, 도 2를 참조하면, 점선(9)은 열 캐소드 전자 총이 가지고 있는 바람직한 감마-특성을 나타내는 넓은 실선(10)에 수평인 전류-전압 특성을 나타낸다. 이는 점선(9)으로 표현된 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖는다는 것을 의미한다. 실선(11, 12 및 13)은, 2차 게이트 전극(3)에 인가된 전압 Vg2가 다양한 전압 Vg1에 대해 변하지 않으며 V11＞V12＞V13 관계인 소정의 전압 레벨 V11, V12 및 V13로 고정되게 유지되는 경우, 전계 방출 냉 캐소드(1)를 갖는 상기 전자 총의 전류-전압 특성을 나타낸다. 만약 전압 Vg2가 다음 식에 일치하게 결정되면, 이때 바람직한 전류-전압 특성이 점선(9)으로 표현될 수 있어 뚜렷한 감마-특성을 갖는다.
Vg2=α(Vg1=Voff), 여기서 α는 상수이고, Voff는 전자 방출이 사라지는 임계 전압이다.
전자 총이 점선(9)으로 표현되는 전류-전압 특성을 가질 때, 전자 방출은 저전류 영역에서 충분히 억제된다. 이와 대조적으로, 전자 총이 실선(10, 11 및 12)중 어느 것으로나 표현되는 전류-전압 특성을 가질 때, 전자 방출은 저전류 영역에서 억제되지 않는다. 즉, 만약 2차 게이트 전극(3)에 인가된 전압 Vg2가 상기 식에 일치하게 되면, 이때 전자 총은 뚜렷한 감마-특성을 갖는 전류-전압 특성을 갖는다.
상술된 바와 같이, 2차 게이트 전극(3)은 캐소드(1)의 전위보다 높지만 1차 게이트 전극(2)의 전위보다 낮은 전위를 갖는다. 이는 특히 저전류 영역에서 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하여, 바람직하게 뚜렷한 감마-특성을 제공한다. 캐소드(1)와 2차 게이트 전극(3) 간의 전압은 바람직하게 캐소드(1)와 1차 캐소드 전극(2)간의 전압에 비례하도록 설정되어 있다. 이는 시분할 제어기 또는 특성 변환 회로와 같은 어떠한 다른 회로 또는 장치의 사용하지 않고도 감마-특성을 갖는 비디오 신호를 게이트 전극 또는 에미터에 직접 인가할 수 있게 한다. 이 때문에 정확한 제어하에서의 전자 총의 구동은 물론 전자 총의 회로 구성과 구조의 단순화를 용이하게 된다.
본 발명에 따른 제4 실시예가 도 5을 참조로 서술될 것이다. 캐소드(1)는 기판(4)상에 제공되는데, 이는 뾰족한 상부를 갖는 원뿔형을 갖는다. 제1 절연막(5)은 기판(4)상에 제공되고, 공간을 거쳐 캐소드(1)를 둘러싸는 개구부를 갖는다. 상기 제1 절연막(5)은 갭을 거쳐 원뿔형 캐소드(1)를 둘러싸는 원형 개구부를 갖는다. 제1 절연막(5)의 두께는 원뿔형 캐소드(1)의 높이보다 작다. 금속으로 만들어진 1차 게이트 전극(2)이 상기 제1 절연막(5) 상에 형성된다. 1차 게이트 전극(2)은 원뿔형 캐소드(1)를 둘러싸는 개구부를 갖는다. 2차 게이트 전극(3-1)은, 2차 게이트 전극(3)으로부터 일정 거리 이격되어 전기적으로 격리되게 제공되어 있다. 개구부를 갖는 3차 게이트 전극(3-2)은 3차 게이트 전극(3-2)의 개구부가 공간을 거쳐 1차 게이트 전극(2)을 둘러싸도록 상기 제1 절연막(5)의 주변부에 제공된다.
애노드 전극(8)은 형광물질(7)과 결합되어 넓은 거리 이격되어 2차 게이트 전극(3-1) 위에 제공된다.
전압 Va은 애노드와 캐소드(1)간에 인가된다. 전압 Vg1은 1차 게이트 전극(2)과 캐소드(1)간에 인가된다. 전압 Vg2는 2차 게이트 전극(3)과 캐소드(1)간에 인가된다. 1차 게이트 전극(2)에 인가된 전압 Vg1은 원뿔형 캐소드(1)의 뾰족한 상부로부터 전자 방출을 유도하도록 설정되어 있다. 2차 게이트 전극(3-1)에 인가된 전압 Vg2는 1차 게이트 전극(2)에 인가된 전압 Vg1보다 낮으며, 원뿔형 캐소드(1)로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극(3)의 통과하는 속도를 감소시키게 하고, 전자 방출의 양이 적을 때 전자 방출이 효과적으로 억제되게 하도록 설정되어 있다. 3차 게이트 전극(3-2)에 인가된 전압 Va3는 1차 게이트 전극(2)에 인가된 전압 Vg1보다 낮고, 원뿔형 캐소드(1)로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극(3-1)의 통과시 속도를 감소시키고, 전자 방출의 양이 적을 때 전자 방출이 효과적으로 억제되도록 설정되어 있다. 애노드에 인가된 전압 Va는 제2 및 3차 게이트 전극(3-1 및 3-2)에 인가된 전압 Vg2와 Vg3보다 크고, 2차 게이트 전극(3-1)을 통과한 전자를 애노드(8)쪽으로 속도를 가속시키도록 설정되어 있어 이 가속된 전자가 형광 물질(7)에 부딪히게 되고 이로 인해 형광 물질(7)이 형광을 일으킬 수 있게 한다.
다시, 도 2를 참조하면, 점선(9)은 열 캐소드 전자 총이 가지고 있는 바람직한 감마-특성을 나타내는 넓은 실선(10)에 수평한 전류-전압 특성을 나타낸다. 이는 점선(9)으로 표현된 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마-특성을 갖는다는 것을 의미한다. 실선(11, 12 및 13)은, 제2 및 3차 게이트 전극(3-1 및 3-2))에 인가된 전압 Vg2 및 Vg3이 다양한 전압 Vg1에 대해 변하지 않으며 V11＞V12＞V13 관계인 소정의 전압 레벨 V11, V12 및 V13로 고정 유지되는 경우, 전계 방출 냉 캐소드(1)를 갖는 상기 전자 총의 전류-전압 특성을 나타낸다. 만약 전압 Vg2와 Vg3이 다음 식과 일치하도록 결정되면, 이때 바람직한 전류-전압 특성이 점선(9)으로 표현되며 뚜렷한 감마-특성을 갖는다.
Vg2=β(Vg1=Voff)와 Vg3=β(Vg=Voff), 여기서 β는 상수이고, Voff는 전자 방출이 사라지는 임계 전압이다.
전자 총이 점선(9)으로 표현되는 전류-전압 특성을 가질 때, 전자 방출은 저전류 영역에서 충분히 억제된다. 이와 대조적으로, 전자 총이 실선(10, 11 및 12)중 어느 것으로나 표현되는 전류-전압 특성을 가질 때, 전자 방출은 저전류 영역에서 억제되지 않는다. 즉, 만약 제2 및 3차 게이트 전극(3-1 및 3-2)에 인가된 전압 Vg2와 Vg3이 상기 식에 일치하게 되면, 이때 전자 총은 뚜렷한 감마-특성을 갖는 전류-전압 특성을 갖는다.
상술된 바와 같이, 제2 및 3차 게이트 전극(3-1 및 3-2)은 캐소드(1)의 전위보다 높지만 1차 게이트 전극(2)의 전위보다 낮은 전위를 갖는다. 이는 특히 저전류 영역에서 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하고, 바람직하게 뚜렷한 감마-특성을 제공한다. 캐소드(1)와 제2 및 3차 게이트 전극(3-1 및 3-2) 간의 전압은 바람직하게 캐소드(1)와 1차 캐소드 전극(2)간의 전압에 비례하도록 설정되어 있다. 이는 시분할 제어기 또는 성질 변환 회로와 같은 어떠한 다른 회로 또는 장치를 사용하지 않고도 감마-특성을 갖는 비디오 신호를 게이트 전극 또는 에미터에 직접 인가할 수 있게 한다. 이 때문에 정확한 제어하에서의 전자 총의 구동은 물론 전자 총의 회로 구성과 구조의 단순화를 용이하게 할 수 있다.
본 발명에 따른 제5 실시예가 도 6을 참조로 서술될 것이다. 캐소드(4)는 기판(9)상에 제공되는데, 이는 뾰족한 상부를 갖는 원뿔형을 갖는다. 제1 절연막(5)은 기판(9)상에 제공되고, 공간을 거쳐 캐소드(4)를 둘러싸는 개구부를 갖는다. 상기 제1 절연막(5)은 갭을 거쳐 원뿔형 캐소드(4)를 둘러싸는 원형 개구부를 갖는다. 제1 절연막(5)의 두께는 원뿔형 캐소드(1)의 높이보다 작다. 금속으로 만들어진 1차 게이트 전극(1)이 상기 제1 절연막(5) 상에 형성된다. 1차 게이트 전극(1)은 원뿔형 캐소드(4)를 둘러싸는 개구부를 갖는다. 제2 절연막(6)은 1차 게이트 전극(1)상에 제공된다. 개구부를 갖는 2차 게이트 전극(2)은, 2차 게이트 전극(3)이 1차 게이트 전극(1)으로부터 전기적으로 분리되도록 제2 절연막(6)상에 제공된다. 제3 절연막(7)은 2차 게이트 전극(2)상에 제공된다. 개구부를 갖는 3차 게이트 전극(3)은, 3차 게이트 전극(3)이 2차 게이트 전극(2)으로부터 전기적으로 격리되도록 상기 절연막 (7) 상에 제공된다.
애노드 전극(8)은 3차 게이트 전극(3) 위에서 먼 거리 떨어져 설치되어 있다.
전압 Va은 애노드(8)와 캐소드(4)간에 인가된다. 전압 V1은 1차 게이트 전극(1)과 캐소드(4)간에 인가된다. Vg2는 2차 게이트 전극(2)과 캐소드(4)간에 인가된다. 1차 게이트 전극(1)에 인가된 전압 V1은 원뿔형 캐소드(4)의 뾰족한 상부로부터 전자 방출을 유도하도록 설정되어 있다. 전압 V2는, 2차 게이트 전극(2)의 전위가 캐소드(4)의 전위보다 낮고 전압 V2의 절대값이 1차 게이트 전극(1)에 인가된 전압 Vg1이 절대값보다 작도록 2차 게이트 전극(2)에 인가된다. 전압 V2는 원뿔형 캐소드(4)로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극(2)의 통과시 속도를 감소시키게 하도록 설정되어 있다. 2차 게이트 전극(2)이 전위가 캐소드(4)의 전위보다 낮기 때문에, 전자가 2차 게이트 전극(2)에 도달하는 것을 확실히 방지할 수 있다. 전압 V3이 3차 게이트 전극(3)에 인가되어 3차 게이트 전극(3)의 전위가 캐소드(4)의 전위보다 훨씬 높아 2차 게이트 전극(2)을 통과하는 전자로 하여금 애노드(8)쪽으로 속도를 가속되게 한다. 애노드(8)에 인가된 전압 Va는, 2차 게이트 전극(2)을 통과한 전자로 하여금 애노드(8)쪽으로 속도를 더욱 가속시켜 이 가속된 전자가 애노드(8)에 부딪히게 하도록 설정되어 있다. 캐소드(4)의 전위는 0V이다. 1차 게이트 전극(1)의 전위는 70V이다. 2차 게이트 전극(2)의 전위는 -10V이다. 3차 게이트 전극(3)의 전위는 150V이다. 1차 게이트 전극(1)의 개구 직경은 0.8마이크로미터이다. 2차 게이트 전극(2)의 개구 직경은 1.2마이크로미터이다. 3차 게이트 전극(3)의 개구 직경은 1.4마이크로미터이다. 제1 절연막(5)의 두께는 0.5 마이크로미터이다. 제2 절연막(6)의 두께는 0.5마이크로미터이다. 제3 절연막(7)은 0.5마이크로미터이다.
도 7은 본 발명에 따른 제5 실시예에서 캐소드로부터 방출되어 전계 방출 냉 캐소드와 다른 개선된 게이트 구조를 가지는 다른 신규한 전자 총에서 진행중에 있는 전자 궤도를 나타내고 있다.
도 7에서 설명하고 있는 바와 같이, 2차 게이트 전극(2)은 전자가 애노드(8)를 향해 진행하는 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드(4)로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 캐소드(4)의 제1 전위보다 더 낮으며 전자가 애노드(8)을 향해 진행하지 않게 하는 전위를 가진다. 반대로, 3차 게이트 전극(3)은 전자가 애노드(8)를 향해 진행하는 진행 방향에 수평한 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 수직 성분의 가속을 위해 1차 게이트 전극(1)의 전위보다 더 높은 전위를 가진다. 2차 게이트 전극(2)과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극(3)은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 최소로 갖게 하는 전계를 제공한다. 이것은 캐소드로부터 방출된 전자 빔의 분산을 억제하고, 이로 인해 전자 빔이 양호하게 분산되게 한다. 결과적으로, 캐소드로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극(2)과 3차 게이트 전극(3)을 향하여 도달하게 될 가능성이 없게 된다. 이 때문에 원하지 않는 게이트 전류를 확실하게 방지할 수 있다.
3차 게이트 전극(3)은 본 실시예와 반대로 고 전위를 가지지 않는 반면 2차 게이트 전극(2)은 본 실시예에 따라서 캐소드의 전위보다 더 낮은 전위를 가지고 있는 경우, 전자가 방출되게 하기 위해 필요한 전위보다 더 낮은 전위의 등전위면이 캐소드 위에 형성된다. 결과적으로, 전자 방출은 야기되지 않는다.
그러나, 3차 게이트 전극(3)이 본 실시예에 따라 고정위를 가지는 한편 2차 게이트 전극(2)이 본 실시예에 반대로 캐소드의 전위보다 더 높은 전위를 가지고 있는 경우, 캐소드로부터 방출된 전자는 2차 게이트 전극(2)을 향하여 도달하게 되고, 이로 인해 도 8에서 나타낸 바와 같이 원하지 않는 게이트 전류가 생기게 되는데, 여기에서 1차 게이트 전극(1)에 인가된 전압은 70V, 2차 게이트 전극(2)에 인가된 전압은 5V인 한편, 3차 게이트 전극(3)에 인가된 전압은 70V이다.
상기 이유로, 2차 게이트 전극(2)은 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로 부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 캐소드(4)의 전위보다 더 낮은 전위를 가지는 한편 3차 게이트 전극(3)은 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분의 가속을 위해 캐소드(4)의 전위보다 더 높은 전위를 가지고 있어, 2차 게이트 전극(2)과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극(3)은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 제공하게 하는 것이, 본 실시예에 있어서 매우 중요하다.
본 발명에 따른 제6 실시예는 도 9을 참조하여 설명된다. 캐소드열(34)은 각각 상부가 뾰족한 원추형상을 가지는 기판(39)상에 설치된다. 제1 절연막(35)은 기판(39)상에 설치되고 공간을 통해 각 캐소드(4)를 둘러싸는 개구부열을 가진다. 제1 절연막(35)의 두께는 원추형 캐소드(34)의 높이보다 더 작다. 1차 게이트 전극(31)은 개구부열을 가지고, 이 각 개구부열은 각 원추형 캐소드(34)를 둘러싼다. 제2 절연막(36)은 1차 게이트 전극(31)상에 설치된다. 2차 게이트 전극(32)은, 1차 게이트 전극(31)으로부터 전기적으로 분리되어 있도록 제2 절연막(36)상에 설치되어 있다. 2차 게이트 전극(32)은 각각 캐소드(34)를 둘러싸는 개구부열을 가지고 있다. 제3 절연막(37)은 2차 게이트 전극(32)상에 설치된다. 제3절연막(37)은 캐소드(34)열을 둘러싸는 대형 개구부를 가진다. 3차 게이트 전극(33)은 2차 게이트 전극(32)으로부터 전기적으로 분리되도록 제3 절연막(37)상에 설치되어 있다. 3차 게이트 전극(33)은 제3 절연막(37)의 직경과 동일한 직경을 가지는 단일의 대형 개구부를 가진다.
애노드 전극(38)은 3차 게이트 전극(33)위에서 먼 거리 이격되어 설치되어 있다.
전압 Va는 애노드(3)와 캐소드(34) 간에 인가된다. 전압 V1은 1차 게이트 전극(31)과 캐소드(34)간에 인가된다. 전압 V2는 2차 게이트 전극(32)과 캐소드(34)간에 인가된다. 1차 게이트 전극(32)에 인가된 전압 V1은 원추형 캐소드(34)의 뾰족한 상부로부터 전자가 방출되게 설정된다. 전압 V2는 2차 게이트 전극(32)에 인가되어 2차 게이트 전극(32)의 전위가 캐소드(34)의 전위보다 낮고 전압 V2의 절대치가 1차 게이트 전극(31)에 인가된 전압 V1의 절대치보다 작게 한다. 전압 V2는 원추형 캐소드(34)로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극(32)의 관통시 속도를 일단 감소시킨다. 2차 게이트 전극(32)의 전위가 캐소드(34)의 전위보다 낮기 때문에, 전자가 2차 게이트 전극(32)에 도달하는 것을 확실히 방지한다. 전압 V3은 3차 게이트 전극(33)에 인가됨으로써 3차 게이트 전극(33)의 전위가 캐소드(34)의 전위보다 더 높아지게 되어 2차 게이트 전극(32)을 관통하는 전자가 애노드(38)쪽으로 속도를 가속시키게 한다. 애노드(38)에 인가된 전압 Va는, 2차 게이트 전극(32)을 관통하고 있는 전자가 애노드(38)쪽으로 속도를 더욱 가속시키게 하여 이 가속된 전자가 애노드(38)에 부딪히게 하도록 설정된다. 캐소드(34)의 전위는 0V이다. 1차 게이트 전극(31)의 전위는 70V이다. 2차 게이트 전극(32)의 전위는 -10V이다. 3차 게이트 전극(33)의 전위는 150V이다.
2차 게이트 전극(32)은 전자가 애노드(38)을 향해 진행하는 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드(34)로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해서 캐소드(34)의 제1 전위보다 더 낮으며 전자가 2차 게이트 전극(32)에 도달하지 않게 하는 전위를 가지고 있다. 반대로, 3차 게이트 전극(33)은 전자가 애노드(38)쪽으로 진행하는 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 수직 성분의 가속을 위해 1차 게이트 전극(31)의 전위보다 더 높은 전위를 가진다. 2차 게이트 전극(32)과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극(33)은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 최소로 갖게 하는 전계를 제공한다. 이것은 전자 빔이 캐소드로부터 방출되는 것을 억제하여, 전자 빔이 양호하게 분산되게 한다. 결과적으로, 캐소드로부터 방출된 전자는 2차 게이트 전극(32)과 3차 게이트 전극(33)을 향하여 도달하게 될 가능성이 없다. 이것은 원하지 않는 게이트 전류를 확실하게 방지한다.
상기 이유로, 2차 게이트 전극(32)은 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 캐소드(34)의 전위보다 더 낮은 전위를 가지는 한편, 3차 게이트 전극(33)은 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분의 가속을 위해 캐소드(34)의 전위보다 더 높은 전위를 가져, 2차 게이트 전극(32)과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극(33)은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 제공하게 하는 것이, 본 실시예에 있어서 매우 중요하다.
본 발명에 따른 제7 실시예를 도 10을 참조하여 설명된다. 캐소드열(44)은 각각 상부가 뾰족한 원추형상을 가지는 기판(49)상에 설치된다. 제1 절연막(45)은 기판(49)의 일부상에 설치되고 각각 공간을 거쳐 각 캐소드(44)를 둘러싸는 개구부열을 가진다. 제1 절연막(45)의 두께는 원추형 캐소드(44)의 높이보다 더 작다. 금속제 1차 게이트 전극(41)은 제1 절연막(45)상에 형성된다. 1차 게이트 전극(41)은 개구부열을 가지고, 이 각 개구부열은 각 원추형 캐소드(44)를 둘러싼다. 제2 절연막(46)은 1차 게이트 전극(41)간에 설치된다. 2차 게이트 전극(42)은 제 2 절연막(46)상에 설치되어 2차 게이트 전극(42)이 1차 게이트 전극(41)으로부터 전기적으로 분리되어 있게 한다. 2차 게이트 전극(42)은 각각 캐소드(44)를 둘러싸는 개구부열을 가지고 있다. 제3 절연막(43)은 3차 게이트 전극(47)상에 설치되어 제3 절연막(43)이 1차 게이트 전극(41)으로부터 이격되게 한다. 3차 게이트 전극(43)은 공간을 거쳐 1차 게이트 전극(41)을 둘러싸는 단일의 대형 개구부를 가진다.
애노드 전극(48)은 3차 게이트 전극(43)위에서 먼 거리 이격되어 설치되어 있다.
전압 Va는 애노드(48)와 캐소드(44) 간에 인가된다. 전압 V1은 1차 게이트 전극(41)과 캐소드(44)간에 인가된다. 전압 V2는 2차 게이트 전극(42)과 캐소드(44)간에 인가된다. 1차 게이트 전극(41)에 인가된 전압 V1은 원추형 캐소드(44)의 뾰족한 상부로부터 전자가 방출되게 설정된다. 전압 V2는 2차 게이트 전극(42)에 인가되어 2차 게이트 전극(42)의 전위가 캐소드(44)의 전위보다 낮고 전압 V2의 절대치가 1차 게이트 전극(41)에 인가된 전압 V1의 절대치보다 작게 한다. 전압 V2는 원추형 캐소드(44)로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극(42)의 관통시 속도를 일단 감소시킨다. 2차 게이트 전극(42)의 전위가 캐소드(44)의 전위보다 낮기 때문에, 전자가 2차 게이트 전극(42)에 도달하는 것을 확실히 방지하게 된다. 전압 V3은 3차 게이트 전극(43)에 인가됨으로써 3차 게이트 전극(43)의 전위가 캐소드(44)의 전위보다 더 높아지게 되어 2차 게이트 전극(42)을 관통하고 있는 전자가 애노드(48)쪽으로 속도를 가속되게 한다. 애노드(48)에 인가된 전압 Va는, 2차 게이트 전극(42)을 관통하고 있는 전자가 애노드(38)쪽으로 속도를 더욱 가속시켜 이 가속된 전자가 애노드(48)에 부딪히게 하도록 설정된다. 캐소드(44)의 전위는 0V이다. 1차 게이트 전극(41)의 전위는 70V이다. 2차 게이트 전극(42)의 전위는 -10V이다. 3차 게이트 전극(43)의 전위는 150V이다.
2차 게이트 전극(42)은 전자가 애노드(48)을 향해 진행하는 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드(44)로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해서 캐소드(44)의 제1 전위보다 더 낮으며 전자가 2차 게이트 전극(42)에 도달하지 않게 하는 전위를 가지고 있다. 반대로, 3차 게이트 전극(43)은 전자가 애노드(48)쪽으로 진행하는 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 수직 성분의 가속을 위해 1차 게이트 전극(41)의 전위보다 더 높은 전위를 가진다. 3차 게이트 전극(43)은 2차 게이트 전극(42)과의 상호 작용으로, 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 최소로 가지게 하는 전계를 제공한다. 이것은 전자 빔이 캐소드로부터 방출되는 것을 억제하여, 전자 빔이 양호하게 분산되게 한다. 결과적으로, 캐소드로부터 방출된 전자는 2차 게이트 전극(32)과 3차 게이트 전극(33)을 향하여 도달하게 될 가능성이 없다. 이것은 원하지 않는 게이트 전류를 확실하게 방지한다.
상기 이유로, 2차 게이트 전극(42)은 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 캐소드(44)의 전위보다 더 낮은 전위를 가지는 한편, 3차 게이트 전극(43)은 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분의 가속을 위해 캐소드(44)의 전위보다 더 높은 전위를 가지고 있어, 2차 게이트 전극(42)과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극(43)은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 것이, 본 실시예에 있어서 매우 중요하다.
본 발명에 따른 제8 실시예는 도 11을 참조하여 설명된다. 캐소드열(54)은 각각 상부가 뾰족한 원추형상을 가지는 기판(59)상에 설치된다. 제1 절연막(55)은 기판(59)의 일부상에 설치되고 공간을 거쳐 각 캐소드(534)를 둘러싸는 개구부열을 가진다. 제1 절연막(55)의 두께는 원추형 캐소드(54)의 높이보다 더 작다. 1차 게이트 전극(51)은 개구부열을 가지고, 이 각 개구부열은 각 원추형 캐소드(54)를 둘러싼다. 제2 절연막(56)은 1차 게이트 전극(51)간에 설치된다. 2차 게이트 전극(52)은 제 2 절연막(56)상에 설치되어 2차 게이트 전극(52)이 1차 게이트 전극(51)으로부터 전기적으로 분리되어 있게 한다. 2차 게이트 전극(52)은 각각 캐소드(54)를 둘러싸는 개구부열을 가지고 있다. 제3 절연막(57)은 2차 게이트 전극(52)상에 설치된다. 제3 절연막(57)은 캐소드(54)열을 둘러싸는 단일의 대형 개구부를 가진다. 3차 게이트 전극(53-1)은 제3 절연막(57)상에 설치되어 3차 게이트 전극(53-1)이 2차 게이트 전극(52)로부터 전기적으로 분리되게 한다. 3차 게이트 전극(53-1)은 제3 절연막(57)의 직경과 동일한 직경을 가지는 단일의 대형 개구부를 가진다. 4차 게이트 전극(53-2)이 또한 제3 절연막(57)의 일부상에 설치되어 4차 게이트 전극(53-2)이 1차 게이트 전극(51)으로부터 이격되게 한다. 4차 게이트 전극(53-2)은 공간을 거쳐 1차 게이트 전극(51)을 둘러싸는 단일의 대형 개구부를 가진다.
애노드 전극(58)은 3차 게이트 전극(53)위에서 먼 거리 이격되어 설치되어 있다.
전압 Va는 애노드(58)와 캐소드(54) 간에 인가된다. 전압 V1은 1차 게이트 전극(31)과 캐소드(34)간에 인가된다. 전압 V2는 2차 게이트 전극(52)과 캐소드(54)간에 인가된다. 1차 게이트 전극(51)에 인가된 전압 V1은 원추형 캐소드(54)의 뾰족한 상부로부터 전자가 방출되게 설정된다. 전압 V2는 2차 게이트 전극(52)에 인가되어 2차 게이트 전극(52)의 전위가 캐소드(54)의 전위보다 낮고 전압 V2의 절대치가 1차 게이트 전극(51)에 인가된 전압 V1의 절대치보다 작게 한다. 전압 V2는 원추형 캐소드(54)로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극(52)의 관통시에 속도를 일단 감소시킨다. 2차 게이트 전극(52)의 전위가 캐소드(54)의 전위보다 낮기 때문에, 전자가 2차 게이트 전극(52)에 도달하는 것을 확실히 방지한다. 전압 V3은 3차 게이트 전극(53-1)의 전위가 캐소드(54)의 전위보다 더 높아 2차 게이트 전극(52)을 관통하는 전자가 애노드(58)를 향해 속도를 가속되게 하도록 3차 게이트 전극(53-1)에 인가된다. 전압 V4은, 4차 게이트 전극(53-2)의 전위가 캐소드(54)의 전위보다 더 높아 2차 게이트 전극(52)를 통과하는 전자가 애노드(58)을 향해 속도를 더욱 가속시키게 하도록 4차 게이트 전극(53-2)에 인가된다. 애노드(58)에 인가된 전압 Va는, 2차 게이트 전극(52)을 관통하는 전자가 애노드(58)쪽으로 속도를 더욱 가속시켜 이 가속된 전자가 애노드(58)에 부딪히게 하도록 설정된다.
2차 게이트 전극(52)은 전자가 애노드(58)을 향해 진행하는 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드(54)로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해서 캐소드(54)의 전위보다 더 낮으며 전자가 2차 게이트 전극(52)에 도달하지 않게 하는 전위를 가지고 있다. 반대로, 제3 및 4차 게이트 전극(53-1, 53-2)은 전자가 애노드(58)쪽으로 진행하는 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 수직 성분의 가속을 위해 1차 게이트 전극(31)의 전위보다 더 높은 전위를 가진다. 2차 게이트 전극(32)과의 상호 작용으로 제3 및 4차 게이트 전극(53-1, 53-2)은 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 최소로 가지게 하는 전계를 제공한다. 이것은 전자 빔이 캐소드로부터 방출되는 것을 억제하여, 전자 빔이 양호하게 분산되게 한다. 결과적으로, 캐소드로부터 방출된 전자는 2차 게이트 전극(52)과 3차 게이트 전극(53-1)을 향하여 도달하게 될 가능성이 없다. 이것은 원하지 않는 게이트 전류를 확실하게 방지한다.
상기 이유로, 2차 게이트 전극(52)은 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 캐소드(54)의 전위보다 더 낮은 전위를 가지는 한편, 제3 및 4차 게이트 전극(53-1, 53-2)은 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분의 가속을 위해 캐소드(54)의 전위보다 더 높은 전위를 가지고 있어, 2차 게이트 전극(52)과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극(53)은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 제공하게 하는 것이, 본 실시예에 있어서 매우 중요하다.
본 발명에 따른 제9 실시예를 도 12을 참조하여 설명된다. 캐소드(4)은 각각 상부가 뾰족한 원추형상을 가지는 기판(9)상에 설치된다. 제1 절연막(5)은 기판(9)상에 설치되고 각각 공간을 거쳐 각 캐소드(4)를 둘러싸는 개구부을 가진다. 제1 절연막(5)은 갭을 거쳐 원추형상 캐소드(4)를 둘러싸는 원형 개구부를 가진다. 제1 절연막(5)의 두께는 원추형 캐소드(4)의 높이보다 더 작다. 금속제 1차 게이트 전극(1)은 제1 절연막(5)상에 형성된다. 1차 게이트 전극(1)은 원추형상 캐소드를 둘러싸는 개구부를 가진다. 제2 절연막(6)은 1차 게이트 전극(1)상에 설치된다. 2차 게이트 전극(2)은 1차 게이트 전극(1)으로부터 전기적으로 분리되어 있도록 제2 절연막(6)상에 설치되어 있다. 제3 절연막(7)이 2차 게이트 전극(2)상에 설치된다. 개구부를 가지는 3차 게이트 전극(3)은 2차 게이트 전극(2)으로부터 전기적으로 분리되어 있도록 제3 절연막(7)상에 설치되어 있다.
애노드 전극(8)은 3차 게이트 전극(3)위에서 먼 거리 거쳐 설치되어 있다.
저항(15)은 캐소드(4)에 대해 도전성인 기판(9)에 접속되고, 여기에서 기판(9)과 캐소드(4)는 대체로 동일한 전위를 가진다. 전압 V1을 발생하는 제1 DC전원(11)은 1차 게이트 전극(1)과 저항(15) 간에 공급된다. 2차 게이트 전극(2)은 저항(15)을 통해 기판(9)에 전기적으로 접속되어 있다. 전압 V3을 발생하는 제2 DC전원(13)은 3차 게이트 전극(3)과 저항(15)간에 공급된다. 전압 Va를 발생하는 제3 DC전원(14)는 저항(15)과 애노드(8)간에 전기적으로 접속되어 있다. 1차 게이트 전극(1)에 인가된 전압 V1은 원추형 캐소드(4)의 뾰족한 상부로부터 전자 방출되게 선택된다. 저항(15)은 2차 게이트 전극(2)의 전위를 강하시켜 2차 게이트 전극(2)의 전위가 캐소드(4)의 전위보다 더 낮지만 전압 V2의 절대치는 1차 게이트 전극(1)에 인가된 전압 V1의 절대치보다 더 작게 한다. 저항(15)은 원추형 캐소드(4)로부터 방출된 전자가 2차 게이트 전극(2)의 관통시에 속도를 일단 감소시키게 하도록 선택된다. 2차 게이트 전극(2)의 전위가 캐소드(4)의 전위보다 더 낮기 때문에, 전자가 2차 게이트 전극(2)에 도달하는 것을 확실하게 방지한다. 전압 V3은 3차 게이트 전극에 인가되어 3차 게이트 전극(3)의 전위가 캐소드(4)의 전위보다 더 높게 되고 이로 인해 2차 게이트 전극(2)를 통과하는 전자가 애노드(8)를 향해 속도를 가속시키게 한다. 애노드(8)에 인가된 전압 Va는, 2차 게이트 전극(2)을 관통하는 전자가 에노드(8)를 향해 속도를 더욱 가속시켜 가속된 전자가 애노드(58)에 부딪히게 되도록 설정된다. 캐소드(8)의 전위는 0V이다. 1차 게이트 전극(1)의 전위는 70V이다. 2차 게이트 전극(2)의 전위는 -10V이다. 3차 게이트 전극(3)의 전위는 150V이다. 1차 게이트 전극(1)의 개구의 직경은 0.8마이크로미터이다. 2차 게이트 전극(2)의 개구의 직경은 1.2마이크로미터이다. 3차 게이트 전극(3)의 개구의 직경은 1.4마이크로미터이다. 제1 절연막(5)의 두께는 0.5마이크로미터이다. 제2 절연막(60의 두께는 0.5마이크로미터이고, 제3 절연막(7)의 두께는 0.5마이크로미터이다.
2차 게이트 전극(2)는 전가가 애노드(8)을 향해 진행하는 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드(4)로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해서 캐소드(4)의 전위보다 더 낮으며 전자가 2차 게이트 전극(2)에 도달하지 않게 하는 전위를 가지고 있다. 반대로, 3차 게이트 전극(3)은 전자가 애노드(8)쪽으로 진행하는 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 수직 성분의 가속을 위해 1차 게이트 전극(1)의 전위보다 더 높은 전위를 가진다. 2차 게이트 전극(2)가의 상호 작용으로 3차 게이트 전극(3)은 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 최소로 갖게 하는 전계를 제공한다. 이것은 전자 빔이 캐소드로부터 방출되는 것을 억제하여, 전자 빔이 양호하게 분산되게 한다. 결과적으로, 캐소드로부터 방출된 전자는 2차 게이트 전극(2)과 3차 게이트 전극(3)을 향하여 도달하게 될 가능성이 없다. 이것은 원하지 않는 게이트 전류를 확실하게 방지한다.
상기 이유로, 2차 게이트 전극(2)은 진행 방향에 수직인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수직 속도 성분의 감소를 위해 캐소드(4)의 전위보다 더 낮은 전위를 가지는 한편, 제3 및 4차 게이트 전극(3)은 진행 방향에 수평인 방향으로 캐소드로부터 방출된 전자의 수평 속도 성분의 가속을 위해 캐소드(4)의 전위보다 더 높은 전위를 가지고 있어, 2차 게이트 전극(2)과의 상호 작용으로 3차 게이트 전극(3)은 캐소드로부터 방출된 전자가 수직 속도 성분 대 수평 속도 성분의 평균 비율을 거의 최소로 갖게 하는 전계를 제공하게 하는 것이, 본 실시예에 있어서 매우 중요하다.
본 발명의 변형은 본 기술에 숙련된 당업자에게는 명백하지만, 예를 들어 도시 및 설명하고 있는 실시예는 제한적인 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 정신 및 영역내에서 벗어나지 않는 다양한 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
Claims (12)
- 제1전위를 갖는 전계 방출 냉 캐소드를 갖는 전자총의 게이트 구조에 있어서, 상기 캐소드의 상부를 둘러싸는 제1 개구부를 가지며, 상기 캐소드의 상기 상부로부터 전자가 방출되게 하기 위해 상기 제1 전위보다 더 높은 제2 전위를 갖는 1차 게이트 전극, 및 제2 개구부를 가지며 상기 캐소드의 상기 상부로부터 방출된 전자가 진행하는 진행 방향에 수평한 방향으로 상기 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있으며, 상기 제2 전위보다 더 낮은 제3 전위를 가져 저전류 영역에서 상기 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하는 적어도 하나의 2차 게이트 전극을 포함하고, 상기 제1 전위와 제3 전위간의 차로서 정의된 제2 전압은 상기 제1 전위와 제2 전위간의 차로서 정의된 제1 전압에 비례하여 변함으로써 상기 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마 특성을 갖게 하는 것을 특징으로 하는 전자총의 게이트 구조.
- 제1전위를 갖는 전계 방출 냉 캐소드를 갖는 전자총의 게이트 구조에 있어서, 상기 캐소드의 상부를 둘러싸는 제1 개구부를 가지고, 상기 캐소드의 상기 상부로부터 전자가 방출되게 하기 위해 상기 제1 전위보다 더 높은 제2 전위를 갖는 1차 게이트 전극, 및 제2 개구부를 가지며 상기 캐소드의 상기 상부로부터 방출된 전자가 진행하는 진행 방향에 수평한 방향으로 상기 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있으며, 상기 제2 전위보다 더 낮은 제3 전위를 가져 저전류 영역에서 상기 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하는 적어도 하나의 2차 게이트 전극, 및 상기 1차 게이트 전극을 둘러싸는 제3 개구부를 갖고, 상기 진행 방향에 수직한 방향으로 상기 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있으며, 상기 제1 전위보다 더 높은 제4 전위를 갖고, 상기 2차 게이트 전극과 협동하여 저전류 영역에서 상기 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하는 3차 게이트 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자총의 게이트 구조.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 전위와 제3 전위간의 차를 포함하는 제2 전압은 상기 제1 전위와 제2 전위 간의 차로서 정의된 제1 전압에 비례하여 변함으로써 상기 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 전자총의 게이트 구조.
- 제1 전위를 갖는 전계 방출 냉 캐소드를 갖는 전자총 게이트 구조에 있어서, 상기 캐소드의 상부를 둘러싸는 제1 개구부를 가지며, 상기 캐소드의 상기 상부로부터 전자가 방출되게 하기 위해 상기 제1 전위보다 더 높은 제2 전위를 갖는 1차 게이트 전극, 및 상기 1차 게이트 전극을 둘러싸는 제2 개구부를 가지며, 상기 캐소드의 상기 상부로부터 방출된 전자가 진행하는 진행 방향에 수직인 방향으로 상기 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있으며, 상기 제2 전위보다 더 낮은 제3 전위를 가져 저전류 영역에서 상기 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하는 2차 게이트 전극을 포함하고, 상기 제1 전위와 제3 전위간의 차를 포함하는 제2 전압은 상기 제1 전위와 제2 전위 간의 차를 포함하는 제1 전압에 비례하여 변함으로써 상기 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 전자총의 게이트 구조.
- 제1 전위를 갖는 전계 방출 냉 캐소드를 갖는 전자총 게이트 구조에 있어서, 상기 캐소드의 상부를 둘러싸는 제1 개구부를 가지며, 상기 캐소드의 상기 상부로부터 전자가 방출되게 하기 위해 상기 제1 전위보다 더 높은 제2 전위를 갖는 1차 게이트 전극, 제2 개구부를 가지며 상기 캐소드의 상기 상부로부터 방출된 전자가 진행하는 진행 방향에 수직인 방향으로 상기 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있으며, 상기 제2 전위보다 더 낮은 제3 전위를 가져 저전류 영역에서 상기 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하는 2차 게이트 전극, 및 제3 개구부를 가지며, 상기 진행 방향에 수평한 방향으로 상기 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있으며, 상기 제1 전위보다 더 높은 제4 전위를 가져 상기 2차 게이트 전극과 협동하여 저전류 영역에서 상기 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하는 적어도 하나의 3차 게이트 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자총의 게이트 구조.
- 제5항에 있어서, 상기 제1 전위와 제3 전위간의 차를 포함하는 제2 전압은 상기 제1 전위와 제2 전위 간의 차를 포함하는 제1 전압에 비례하여 변함으로써 상기 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 전자총의 게이트 구조.
- 상기 기판상에 제공되고, 제1 전위를 갖는 전계 방출 냉 캐소드, 상기 캐소드의 상기 상부로부터 방출된 전자가 진행하는 진행 방향에 수평한 방향으로 상기 기판으로부터 이격되어 있고, 상기 캐소드의 상기 상부를 둘러싸는 제1 개구부를 가지며 상기 캐소드의 상기 상부로부터 전자가 방출되게 하기 위해 상기 제1 전위보다 더 높은 제2 전위를 갖는 1차 게이트 전극, 제2 개구부를 가지며 상기 진행 방향에 수평인 방향으로 상기 제1 기판 전극으로부터 이격되어 있고, 상기 제1 전위보다 더 높고 제2 전위보다더 낮은 제3 전위를 가져 특히 저전류 영역에서 상기 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하는 적어도 하나의 2차 게이트 전극, 및 상기 진행 방향에 수평한 방향으로 상기 1차 게이트 전극과 2차 게이트 전극으로부터 이격되어 있는 애노드 전극- 상기 캐소드로부터 방출된 전자는 상기 애노드 전극을 향하여 진행함-을 포함하고, 상기 제1 전위와 제3 전위 간의 차를 포함하는 제2 전압이 상기 제1 전위와 제2 전위간의 차를 포함하는 제1 전압에 비례하여 변함으로써 상기 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 전자총.
- 상기 기판상에 설치되고, 제1 전위를 갖는 전계 방출 냉 캐소드, 상기 캐소드의 상기 상부로부터 방출된 전자가 진행하는 진행 방향에 수평한 방향으로 상기 기판으로부터 이격되어 있고, 상기 캐소드의 상기 상부를 둘러싸는 제1 개구부를 가지며 상기 캐소드의 상기 상부로부터 전자가 방출되게 하도록 상기 제1 전위보다 더 높은 제2 전위를 갖는 1차 게이트 전극, 제2 개구부를 가지며, 상기 진행 방향에 수직인 방향으로 상기 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있으며, 상기 제2 전위보다 더 낮은 제3 전위를 가져 특히 저전류 영역에서 상기 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하는 적어도 하나의 2차 게이트 전극, 및 상기 1차 게이트 전극을 둘러싸는 제3 개구부를 가지며, 상기 진행 방향에 수직인 방향으로 상기 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있으며, 상기 제1 전위보다 더 높은 제4 전위를 가져 상기 제2 게이트 전극과 협조하여 저전류 영역에서 상기 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하는 3차 게이트 전극을 포함하고, 애노드 전극이 상기 진행 방향에 수평한 방향으로 상기 제1 게이트 전극과 제2 게이트 전극으로부터 이격되어 있음으로써, 상기 캐소드로부터 방출된 전자들이 상기 애노드 전극을 향하여 진행하는 것을 특징으로 하는 전자총.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 전위와 제3 전위간의 차를 포함하는 제2 전압은 상기 제1 전위와 제2 전위간의 차를 포함하는 제1 전압에 비례하여 변함으로써 상기 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 전자총.
- 상기 기판상에 설치되고, 제1 전위를 갖는 전계 방출 냉 캐소드, 상기 캐소드의 상기 상부로부터 방출된 전자가 진행하는 진행 방향에 수평한 방향으로 상기 기판으로부터 이격되어 있고, 상기 캐소드의 상기 상부로부터 전자가 방출되게 하기 위해 상기 제1 전위보다 더 높은 제2 전위를 갖는 1차 게이트 전극, 상기 진행 장향에 수직한 방향으로 상기 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있고, 상기 1차 게이트 전극을 둘러싸는 제2 개구부를 가지며, 상기 제2 전위보다 낮은 제3 전위를 가져 저전류 영역에서의 상기 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하는 2차 게이트 전극, 및 상기 진행 방향에 수평인 방향으로 상기 1차 및 2차 게이트 전극으로부터 이격되어 있는 애노드 전극- 상기 캐소드로부터 방출된 전자는 상기 애노드 전극을 향하여 진행함-을 포함하고, 상기 제1 전위와 제3 전위간의 차를 포함하는 제2 전압은 상기 제1 전위와 제2 전위 간의 차를 포함하는 제1 전압에 비례하여 변함으로써 상기 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 전자총.
- 상기 기판상에 설치되고, 제1 전위를 갖는 전계 방출 냉 캐소드, 상기 캐소드의 상기 상부로부터 방출된 전자가 진행하는 진행 방향에 수평한 방향으로 상기 기판으로부터 이격되어 있고, 상기 캐소드의 상기 상부로부터 전자가 방출되게 하기 위해 상기 제1 전위보다 더 높은 제2 전위를 갖는 1차 게이트 전극, 상기 진행 방향에 수직인 방향으로 상기 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있고, 상기 1차 게이트 전극을 둘러싸는 제2 개구부를 가지며, 상기 제2 전위보다 더 낮은 제3 전위를 가져 저전류 영역에서의 상기 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하는 2차 게이트 전극, 및 제3 개구부를 가지며 상기 진행 방향에 수평한 방향으로 상기 1차 게이트 전극으로부터 이격되어 있고, 상기 제1 전위보다 더 높은 제4 전위를 가지고 있어, 상기 2차 게이트 전극과 협동하여 저전류 영역에서 상기 전자 방출을 억제하는 전류-전압 특성을 제공하는 적어도 하나의 3차 게이트 전극을 포함하고, 애노드 전극이 상기 진행 방향에 수평한 방향으로 상기 1차 및 2차 게이트 전극으로부터 이격되어 있어 상기 캐소드로부터 방출된 전자가 상기 애노드 전극으로 진행하는 것을 특징으로 하는 전자총.
- 제11항에 있어서, 상기 제1 전위와 제3 전위간의 차를 포함하는 제2 전압은 상기 제1 전위와 제2 전위 간의 차를 포함하는 제1 전압에 비례하여 변함으로써 상기 전류-전압 특성이 뚜렷한 감마 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 전자총.
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