KR19980032959A - 전자관 - Google Patents

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KR19980032959A
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테루오 히루마
하마마쯔 포토닉스(주)
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Abstract

본원 발명은 장시간 주기동안 자체 동작 안정도를 유지할 수 있는 구조를 가진 전자관(electron tude)에 관한 것이다. 상기 전자관은, 최소한 다이아몬드 또는 주로 다이아몬드로 이루어진 물질로 형성되어 있으며 아울러 수소로 종결된 표면을 가진 천계 이 미터(field emitter), 및 이 다이아몬드 전계 이미터를 수용하기 위한 봉입된 인벨로프(sealed envelope)를 구비한다. 상기 수소 종결제(hydrogen termination)로 인해, 상기 다이아몬드 전계 이미터의 전자 친화력(electron affinity)이 음의 상태로 설정된다. 또한, 수소가 상기 봉입된 인벨로프내에 넣어진다. 이 구조로 인해, 상기 다이아몬드 전계 이미터 표면의 수소-종결 상태가 안정되고, 상기 다이아몬드 전계 이미터의 전자 친화력이 장시간 주기동안 변화하지 않게 된다.

Description

전자관
본원 발명은 전자관(electron tube), 특히 전계 이미터(field emitter)가 장착되어 있는 전자관에 관한 것이다.
전자관용으로 사용된 전자 빔 소스인 전계 이미터로서, 열-음극 형태 및 전계-방출 형태가 통상적으로 알려져 있다.
최근, 전계-방출 형태의 전자 소스들이 자체 높은 전자 방출 밀도로 인해 비교적 많은 관심을 끌고 있다. 일반적으로, Si와 같은 반도체, 또는 Mo 또는 W과 같은 높은 용해점을 가진 금속이 위와 같은 전계 이미터용 물질로 사용되어 왔다. 최근, 다이아몬드 또는 주로 다이아몬드로 이루어진 물질로 형성된 전계 이미터가 예컨대 EP-B1-0523494 및 일본 특허 출원 공개-공보 제 7-29483 호에 제안되어 있다.
도 1 는 (111) 결정면을 가진 다이아몬드로 이루어진 전계 이미터가 장착된 전자관의 구조를 도시하는 횡단면도이며, 이러한 전계 이미터는 앞서 언급된 EP-B1-0523494에 개시되어 있다. 도시된 바와 같이, 이 전자관은, 최소한 기판 (100)상에 배치된 전계 이미터(전자 소스; 110)와; 상기 전계 이미터(110)와 대향하고 있는 애노드(130); 및 상기 필드 이미터(110)와 애노드(130)사이에 배치되어 자신을 위해 설정된 전압을 조절하므로써 상기 전계 이미터(110)로 부터 상기 애노드(130)로의 전자의 방출을 제어하는 제어 전극(120)을 구비한다. 상기 전계 이미터(110)는 팁(tip) 부분(111)을 형성하도록 상기 애노드(130)를 향해 연장되며, 상기 팁 부분으로부터 페르미 준위에서의 전자들이 상기 애노드(130)를 향해 방출된다. 전압 소스들(141, 142 및 143)로부터, 소정의 전압들이 각각 애노드(130), 제어 전극(120) 및 기판(100)에 인가된다.
앞서 언급된 바와 같은 종래의 전계 이미터를 연구함으로써, 본원 발명의 발명가들은 다음과 같은 문제점들을 발견했다.
그에 따라 다이아몬드 전계 이미터들은, 전도대 하부에서의 에너지와 진공준위에서의 에너지사이의 차가 다이아몬드에 있어서 작다는 사실로 인해 상당한 관심을 끌고 있다. 특히, 자체 최외각 표면 안의 비결합된 탄소 원자들이 수소(H2)로 종결될 때, 전도대의 하부에서의 에너지가 진공 준위에서의 에너지로부터 감산될 때 얻어진 값, 즉 전자 친화력은 제로 또는 음이 되며, 그에 따라 소위 음의 전자 친화력(NEA ; Negative Electron Affinity)을 제공한다.
한편, 한 전계 이미터가 자체 팁에서 비교적 높은 방출 전류 밀도를 가진 테이퍼 형태(taper type)를 가지므로, 이것은 전형적으로 다량의 줄(Joule)열을 발생시킨다. 따라서, 다이아몬드 전계 이미터의 경우, 이 이미터의 표면이 수소로 종결될 때조차, 수소가 이 이미터로부터 앞서 언급된 열에 의해 제거될 수도 있다. 게다가, 수소의 제거후, 상기 전계 이미터의 표면은 수소이외의 다른 분자들을 흡수할 수도 있다. 따라서, 이러한 전계 이미터는 자체 전자 친화력을 계속해서 변화시킬 수도 있으며, 항상 제로 전자 친화력에 도달하지 않을 수도 있다. 이와 같은 상태에 있어서의 변화는 전자관의 동작 안정도의 견지에서 본질적으로 문제가 된다. 또한, 상기 상태에 있어서의 변화는 전자 방출 효율이 당해 전계 이미터의 상태에 있어서의 변화에 따라 상당히 감소할 수 있으므로 당해 전계 이미터의 성능의 견지에서 심각한 문제를 일으킨다.
그러므로, 본원 발명의 목적은 장시간 주기동안 자체 동작 안정도를 유지할 수 있는 구조를 가진 전자관을 제공하는 것이다.
본원 발명에 따른 전자관은, 최소한 터널 효과에 의해 페르미 준위에서의 전자를 방출시키기 위한 전자 빔 소스와; 이 전자 빔 소스로부터 방출된 전자를 받아들이기 위한 애노드; 및 최소한 상기 전자 빔 소스와 애노드를 수용하기 위한 봉입된 인벨로프를 구비한다.
특히, 상기 전자 빔 소스는 다이아몬드 또는 주로 다이아몬드로 이루어진 물질로 형성되며, 수소로 종결된 표면을 갖는다. 또한, 수소가 상기 봉입된 인벨로프안에 넣어진다. 이 구조로 인해, 상기 전계 이미터 표면이 항상 소정의 음의 전자 친화력으로 설정된다.
이 전자관에 있어서, 전자 방출 효율의 견지로부터, 상기 전자 빔 소스는 가급적 다결정 다이아몬드로 이루어진 전계 이미터이다.
본원 발명에 따른 전자관에 있어서, 상기 봉입된 인벨로프내에 넣어져 있는 수소의 부분압은 가급적 1×10-6및 1×10-3torr의 범위 내에 존재한다. 상기 수소 부분압이 이 범위 내에서 설정될 때, 보다 안정한 동작이 보장될 수 있다. 즉, 상기 수소 부분압이 1×10-3torr보다 높을 때, 상기 전자관내에서 방전이 보다 발생하기 쉽다. 한편, 상기 수소 부분압이 1×10-6보다 낮을 때, 수소가 당해 이미터로 부터 제거된 후 다시 당해 다결정 다이아몬드 전계 이미터에 의해 흡수되는 데는 매우 장시간이 소요되며, 그에 따라 당해 전자관내에 남아 있는 다른 분자들이 보다 쉽게 당해 다결정 다이아몬드 전계 이미터 표면에 의해 흡수되며, 따라서 인벨로프내에 있는 수소에 의해 얻어진 효과를 손상시킨다.
본원 발명에 따른 전자관내의 전계 이미터는 가급적 애노드를 향해 테이퍼링(tapering)하는 형태를 갖는다. 이 경우, 전자들이 상기 전계 이미터를 팁 부분으로부터 방출되며, 따라서 높은 전자 방출 밀도를 제공하게 된다. 본원 발명에 따른 전자관은 각각 상기 애노드를 향해 테이퍼링하는 형태를 갖는 다수의 전계이미터를 구비할 수도 있다. 이들 전계 이미터들은 상기 애노드에 대해 대향하는 한 평면상에 소정의 간격을 가지면서 2-차원적으로 배열될 수도 있다.
본원 발명에 따른 전자관에 있어서, 상기 애노드는 전자빔 소스로부터 방출된 전자가 입사될 때 광을 방출하는 형광 스크린을 포함할 수도 있다. 위와 같은 형광 스크린 및 한 소정의 평면상에 2-차원적으로 배치된 다수의 전계 이미터들이 함께 결합될 때, 2-차원적 정보가 아울러 디스플레이 될 수 있다.
이 구조에 있어서, 다수의 제어 전극들이 각각의 전계 이미터들에 대응하도록 상기 각각의 전계 이미터와 애노드사이에 배치될 수 있다. 또한, 한 포커싱 전극이 각각의 전계 이미터에 대응하도록 각각의 제어 전극과 애노드사이에 배치될 수도 있다.
본원에서 사용된 전계 이미터는 터널 효과에 의해 페르미 준위에서 전자들을 방출하는 전자 빔 소스(전계-방출형 전자 소스)를 지칭한다. 따라서, 상기 전계 이미터는 입사광에 의해 가전자대로부터 전도대로 여기된 광전자들을 방출시키는 전극인 광전 음극(photocathode)과는 본질적으로 상이하다.
도 1 은 단결정 다이아몬드로 이루어진 전계 이미터가 장착되어 있는 종래 전자관의 구조를 도시하는 단면도.
도 2 는 본원 발명에 따른 전자관의 제 1 실시예의 구조를 개략적으로 도시하는 측 단면도.
도 3 은 한 전자가 한 전계 이미터로부터 방출되는 프로세스를 설명하기 위한 에너지 대 다이어그램.
도 4 는 광전자들이 한 CsI 광전 음극으로부터 방출되는 프로세스를 설명하기 위한 에너지 대 다이어그램.
도 5 는 광전자들이 한 NEA 광전 음극으로부터 방출되는 프로세스를 설명하기 위한 에너지 대 다이어그램.
도 6 내지 도 10는 각각 본원 발명에 따른 전계 이미터를 제조하는 프로세스들을 개략적으로 도시하는 도면.
도 11 은 본원 발명에 따른 전자관의 제 2 실시예의 구조를 개략적으로 도시하는 측 단면도.
도 12 는 본원 발명에 따른 전자관의 제 3 실시예의 구조를 개략적으로 도시하는 측 단면도.
도 13 은 각각 도 4 에 도시된 3 극관 구조를 가진 다수의 소자들이 2-차원적으로 배치되어 있는 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 투시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 봉입 인벨로프2 : 전도성 투명막
10 : 전도성 플랫폼11 : 전계 이미터
20 : 유리 면판21 : 형광 스크린
30 : DC 전원40 : 전기 리드
이하에서, 본원 발명의 양호한 실시예가 도 2 내지 도 13을 참조하여 상세히 기술된다. 이들 도면에 있어서, 서로 일치하거나 또는 대응하는 부분들은 동일한 참조 번호로 표시된다.
도 2 는 본원 발명에 따른 전자관의 제 1 실시예의 구조 및 이 전자관 자체의 기본 동작을 설명하기 위해 한 단일 픽셀에 대응하는 자체 전자 시스템 및 부분품들의 상대적 배치를 개략적으로 도시하는 측단면도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 전자관은 다이오드 구조를 갖는다. 즉, 봉입된 인벨로프(1)내에, 날카로운 팁 부분을 가진 전계 이미터(11)가 전도성 플랫폼(10)상에 배치된다. 애노드로서 막형태의 형광체(21; 형광 스크린)가 상기 전계 이미터(11)의 팁과 대향하도록 유리 면판(20)상의 전도성 투명 막(2)상에 배치된다. 가급적, 상기 전계 이미터(11)는 다결정 다이아몬드로 이루어지며, 이 이미터의 전자 친화력은 자체 표면 상태에 응답하여 음이 될 수도 있다. 상기 전계 이미터(11)에 관하여 양의 높은 전압을 상기 형광체(21)에 인가하기 위해, DC전원(30)이 전자 리드(40)를 통해 상기 전도성 플랫폼(10)과 전도성 투명 막(2)사이에 연결된다. 더욱이, 이 실시예에 있어서, 수소가 상기 봉입된 인벨로프(1)내에 넣어지며, 그에 따라 상기 전계 이미터(11)를 구성하고 있는 다이아몬드의 표면이 수소(12)로 종결된다. 결국, 상기 전계 이미터(11)의 표면은 음의 전자 친화력을 나타내게 된다. 가급적, 상기 봉입된 인벨로프(1)내의 수소의 부분압은 당해 인벨로프내에서 어떠한 방전도 수소에 의해 발생되지 않도록 하는 량, 예를 들면, 1×10-3torr 또는 그 이하, 그러나 당해 전계 이미터(11)의 표면 상태를 유지하기 위해 최소한 1×10-6torr이다.
상기 DC 전원(30)으로부터 소정의 전압이 상기 전계 이미터(11)에 인가될 때, 터널 효과로 인해, 페르미 준위에서의 전자(e-)가 상기 전계 이미터(11)의 팁으로부터 수소를 함유하고 있는 저압 분위기 내로 방출된다. 이 때, 전자는 수소(12)로 종결된 다이아몬드 표면이 낮은 일함수(work function)를 가지므로 쉽게 방출된다. 이 전자가 상기 전계 이미터(11)에 관해 양의 전압이 인가되는 형광체(21)상에 입사하게 될 때, 상기 형광체(21)는 광을 방출한다.
이때, 본원 발명에 따른 전계 이미터가 본질적으로 광전 음극과 상이함을 주목해야 한다. 일반적으로 전계 이미터로 알려져 있는 장치는, 도 3 에 도시된 바와 같이, 페르미-준위의 전자를 터널 효과를 통해 진공(전계 이미터가 배치되는 진공 공간 내에)내로 방출하는 장치이며, 이 때 강한 전계(106V/cm)가 금속 또는 반도체의 표면에 인가된다. 즉, 도 3 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 방출된 전자는 페르미-준위의 전자이고 가전자대로부터 전도대로 여기된 전자인 소위 광전자는 아니다. 이때, 도 3는 한 전자가 전계 이미터로부터 방출되는 프로세스를 설명하기 위한 에너지 대 다이어그램이다. 이와는 대조적으로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 예컨대, 광전 음극은 입사광에 의해 가전자대로부터 전도대로 여기된 광전자를 진공 내로 방출시키는 전극이다. 이 광전 음극은 터널 효과를 통해 진공내로 페르미-준위의 전자를 방출시키는 전계 이미터와는 본질적으로 상이하다. 또한, 광전음극에 있어서, 그 표면상에 강한 전계가 항상 필요한 것은 아니다. 상기 광전 음극에 대해, 강한 전계에 의해 발생된 전계-방출 전자들이 암전류(dark current)가 될 수도 있으며 더욱이 자체 성능을 저하시킬 수도 있다. 도 4 및 도 5 는 광전자들이 각각 CsI 및 NEA 광전 음극으로부터 방출되는 프로세스들을 설명하기 위한 에너지 대 다이어그램이다.
이때, 상기 전계 이미터(11)의 팁에서 방출 전류 밀도가 매우 높기 때문에 다량의 줄열이 상기 전계 이미터의 팁에서 발생된다. 결국, 이 실시예의 전계 이미터(11)에 있어서, 팁 표면에 의해 흡수된 수소(12)는 제거되기 쉬운 상태에 있게 된다. 수소(12)가 상기 팁 표면으로부터 제거된 후, 상기 봉입된 인벨로프(1)안에서 수소이외의 다른 잔류물이 전계 이미터(11)의 팁에 의해 흡수될 수도 있다. 상기 전계 이미터(11)의 팁으로부터 방출된 전자가 가속되면서 동시에 상기 형광체(21) 상에 입사될 때, 상기 형광체(21)에 의해 흡수되는 분자 등이 봉입된 인벨로프(1)의 내부 공간내로 이온화 및 릴리즈될 수도 있으며, 그에 따라 상기 전계 이미터(11)의 팁부분의 표면에 의해 흡수될 수 있다. 이와 같은 현상은 전계-방출을 사용하는 전자관들에 있어서 고유한 문제점들이다. 흡수 또는 제거가 전계 이미터(11)의 팁 표면에서 발생할 때, 자체 일 함수가 변화하며, 그에 따라 전계 이미터(11)의 전자 방출 효율 역시 변화한다.
종래의 전자관(도 1)과는 달리 본원 발명에 따른 전자관에 있어서, 수소의 소정의 압력이 상기 봉입된 인벨로프(1)내에 가해진다. 예컨대, 1×10-6torr의 부분압이 봉입된 인벨로프(1)내에 가해지며, 그에 따라 인벨로프내에 채워진 수소가 약 1.4×1016pieces/(㎠/second)의 주파수에서 전계 이미터의 표면상에 충돌한다. 일반적으로, 한 고체의 최외각 층은 약 1×1015pieces/(㎠/second)의 원자 밀도를 갖는다. 따라서, 상기 전계 이미터(11)의 표면을 종결하는 수소(12)가 전자방출에 의해 발생된 줄 열로 인해 상기 이미터로부터 제거될 때, 상기 표면은 약 0.1초내에 인벨로프내에 채워진 수소에 의해 다시 종결된다. 또한, 전자들이 봉입된 인벨로프(1) 또는 상기 형광체(21)내에 남아있는 분자상에 입사하게 될 때 발생된 이온들이 다이아몬드 표면에 의해 흡수되는 경우, 이들 이온은 비교적 다량으로 상기 봉입된 인벨로프(1)내에 존재하는 수소로 대체된다. 즉, 상기 전계 이미터(11)의 표면은 계속해서 수소로 종결되고, 그에 따라 상기 이미터의 일 함수가 변하지 않고 유지된다. 따라서, 상기 전계 이미터에 있어서, 안정한 방출 전류 밀도가 효과적으로 얻어진다. 이때, 이 실시예에서 사용된 형광체와 같은 부분품들이 감소된 압력 하에서 사실상 가스를 방출하지 않는 것이 바람직하다.
이러한 전계 이미터를 제조하는 방법이 도 6 내지 도 10 을 참조하여 설명될 것이다. 이들 도면은 각각 본원 발명에 따른 전계 이미터를 제조하는 프로세스들을 개략적으로 도시하는 도면이다.
첫 번째로, 도 6에 도시된 바와 같이, 약 20㎛의 두께를 가진 다결정 다이아몬드가 마이크로파 플라즈마 CVD 기법에 의해 Si(10)기판상에 형성된다. 이 경우, 메탄 가스(CH4)+수소(H2)가 물질 가스(material gas)로서 사용되며, 상기 다이아몬드 막이 마이크로파 출력이 1.5kW이고, 압력이 50 torr 이며, 막 형성 온도가 850℃인 조건하에서 형성된다.
마이크로파 플라즈마 CVD가 이 경우 다결정 막을 형성하기 위해 사용되고 있을 지라도, 본원 발명은 본질적으로 막-형성 방법의 견지에서 제한되지 않는다. 예컨대, 열 필라멘트 CVD 기법등이 사용될 수도 있다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 포토레지스트가 다결정 다이아몬드의 전체 표면상에 인가된다. 그후, 도 8에 도시된 바와 같이, 각각 약 10㎛의 직경을 가진 원형 부분들이 소정의 포토마스크에 의해 남아있는 동안, 포토레지스트의 나머지 부분들이 제거된다.
더욱이, 최종 생성물이 ECR 플라즈마 에칭 장치에 의해 드라이 에칭된다. 에칭이 등방성 방식으로 실시되므로, 나머지 포토레지스트아래 부분들은 도 9에 도시된 바와 같이 돌출부 형태로 남게 된다. 이때, 돌출부들의 형태, 및 간격은 다결정 다이아몬드 막 두께, 마스크 형태, 에칭 시간 등에 의해 정확하게 제어될 수 있다.
끝으로, 나머지 포토레지스트가 제거되며, 그에 따라 도 10에 도시된 바와 같은 전계 이미터(11)가 형성된다.
또한, 각각 다이오드 구조의 픽셀을 가진 디스플레이 장치를 형성하기 위해, 다음 과정이 취해진다. 첫 번째로, 일정한 형태들(전술된 공정에 의해 형성됨)을 가진 전계 이미터들(11)이 플랫폼(10)상에 2-차원적으로 배치된다. 또한, 형광체(21)(형광 스크린)가 유리 면판(20)상의 전도성 투명막(2)상에 배치된다. 이어서, 다수의 전계 이미터(11)가 장착되는 플랫폼이 봉입된 인벨로프(1)내에 배치된다. 또한, 상기 플랫폼(10)은 전자들이 방출되는 전계 이미터(11)의 팁부분과 대향하도록 형성된다. 이 상태에서, 봉입된 인벨로프(1)가 그 안의 압력이 1×10-8torr 또는 그보다 작게 될 때까지 비워진 후, 소정의 수소압이 그안에 제공된다.
본원 발명에 따른 전자관은 상술된 바와 같은 구조를 가진 다이오드 형태에만 제한되지 않아야만 한다. 본원 발명에 따른 전자관의 제 2 실시예에 있어서, 제 1 실시예(도 2)와는 달리, 3극관 구조가 사용된다. 도 11는 제 2 실시예에 따른 전자관의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다. 제 2 실시예에 있어서, 다이오드 구조와는 달리, 링-형태의 게이트 전극(14)이 봉입된 인벨로프(1)내에서 전계 이미터(11)를 에워싸기 위해 상기 플랫폼(10)상에 장착되는 링-형태의 절연막(13)상에 배치된다. 또한, 전계 이미터(11)에 관해 게이트 전극(14)에 양의 전압을 인가하기 위해, DC 전원(31)이 또한 전기 리드(40)를 통해 상기 게이트 전극(14)과 플랫폼(10)사이에 연결된다. 이러한 구조에 있어서, 상기 전계 이미터(11)로부터 방출되는 전자들이 게이트 전극(14)에 의해 제어된다. 또한, 제 1 실시예에서와 같이, 1×10-8내지 1×10-3torr의 범위내의 부분압을 가진 수소가 제 2 실시예에서 봉입된 인벨로프(1)내에 넣어진다. 따라서, 수소-종결 표면을 가진 전계-이미터(11)의 팁에서의 방출 전류가 게이트 전극(14)에 의해 제어되며, 그에 따라 보다 안정된 동작을 제공하게 된다.
본원 발명에 따른 제 3 실시예는 4극관(tetrode) 구조를 갖는데, 이때 제 2 실시예의 3극관 구조내의 게이트 전극(14)상의 링-형태의 절연 막(150)상에 링-형태의 포커싱 전극(15)이 또한 배치된다. 도 12는 제 3 실시예에 따른 전자관의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다. 제 3 실시예에 있어서, 3극관 구조와는 달리, 링-형태의 포커싱 전극(15)이 게이트 전극(14)상의 절연막(150)상에 배치된다. 게이트 전극(14)에 관해 음의 전압을 포커싱 전극(15)에 인가하기 위해, DC 전원(32)이 또한 전기 리드(40)를 통해 포커싱 전극(15)과 게이트 전극(14)사이에 연결된다.
이러한 구조에 있어서, 소정의 전압이 포커싱 전극(15)에 인가될 때, 전계 이미터(11)로부터 방출된 전자들이 포커싱 전극(15)에 의해 수렴(converging)된다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 실시예에 있어서, 1×10-6내지 1×10-3torr의 범위내의 부분압을 가진 수소가 제 3 실시예에서 봉입된 인벨로프(1)내에 넣어진다. 따라서, 수소-종결 표면을 가진 전계 이미터(11)의 팁에서의 방출 전류가 게이트 전극(14)에 의해 제어된 후, 전자들이 포커싱 전극(15)에 의해 수렴되며, 그에 따라 각각의 픽셀들사이의 혼선이 효과적으로 억제된다. 따라서, 제 3 실시예에 따른 전자관이 매우 안정된 동작을 가진 고-해상도 디스플레이를 실현할 수 있다.
도 13에 도시된 디스플레이 장치(50)에 있어서, 예컨대, 각각 제 2 실시예의 3극관 구조를 가진 다수의 소자들이 2-차원적으로 배열된다. 즉, 형광체(21)가 다수의 전계 이미터(11)의 팁과 대향하도록 배치된다. 또한, 각각의 소자가 자체 대응하는 스위칭 회로를 갖는다. 디스플레이 장치(50)가 감소된 압력 상태 하에서 수소가 넣어지는 봉입된 인벨로프내에 수용된다.
한 주어진 소자, 예를 들면 도 13에 도시된 바와 같은 X3Y3인 어드레스를 가진 한 픽셀에 대응하는 전계 이미터(11)로부터 전자를 방출하기 위해, 자체 대응하는 스위칭 회로가 이 픽셀에서 전계 이미터(11)와 게이트 전극(14)사이에 소정의 전압을 인가하도록 제어 유닛(500)에 의해 구동된다. 이 전계 이미터(11)에 의해 방출된 전자가 한 특정 위치에서 상기 형광체(21)상에 충돌하며, 그에 따라 빛이 이 위치에서 방출된다. 따라서, 위와 같은 이미터(11)가 장착된 디스플레이 장치(50)가 우수한 안정도로 동작할 수 있다.
도 13에 도시된 디스플레이 장치(50)가 어떠한 포커싱 전극도 갖지 않은 3극관 구조를 가질 지라도, 각각의 픽셀이 또한 다이오드 또는 4극관 구조를 가질 수 있다. 또한, 디스플레이용의 구동 시스템이 정적 구동 시스템에 제한되지 않고 시분할 동적 구동 시스템일 수도 있다.
제 1 내지 제 4 실시예에 있어서, 상기 전계 이미터는 수소-종결 다이아몬드로 이루어져 있다. 그러나, 본원 발명은 여기에만 제한되지 않는다. 즉, 본원 발명은 일정하게 수소로 종결될 때 고정된 일 함수를 가진 음의 전자 친화력을 제공할 수 있는 표면을 가진 모든 종류의 전계 이미터들에 적용가능하며, 그에 따라 상기 이미터들이 효과적이고도 안정되게 동작할 수 있다. 예컨대, 충분한 효과가 주로 탄소에 기초한 물질들, 즉 다이아몬드-형 탄소, 유리 탄소등으로 이루어지므로써 얻어질 수 있다.
또한, 전술한 실시예에서 언급된 디스플레이 장치가 2-차원적 편평한 디스플레이 장치와 유사하게 형성될 수 있으며, 1-차원적 선형 디스플레이 장치에 적용가능하다. 더욱이, 상기 형광체가 R, G, B의 칼라 빛 성분을 방출할 때, 칼라 디스플레이 장치가 형성될 수 있다.
본 원 발명에 따른 전자관에 있어서, 이 전자관내에 수소의 소정의 압력이 넣어짐에 따라, 다이아몬드 등으로 이루어진 전계 이미터의 표면이 수소로 일정하게 종결된다. 결국, 전계 이미터의 표면의 전자 친화력이 음의 레벨에 유지된다. 따라서, 이 전계 이미터가 장착된 전자관이 장시간 주기동안 효과적이고도 안정하게 동작할 수 있다. 즉, 상기 전자관이 비교적 긴 시간 주기를 가질 것이 기대된다.
따라서, 기술된 본원 발명으로부터, 본원 발명이 많은 방식으로 변화될 것이 명백하다. 이러한 변화는 본원 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나는 것으로 여겨지지 않으며, 본 기술에 숙련된 자들에게 명백한 위와 같은 모든 변경들은 다음의 특허 청구 범위내에 포함되어야만 한다.

Claims (10)

  1. 전계에 의해 전자를 방출하고, 다이아몬드 또는 주로 다이아몬드로 이루어진 물질로 형성되며, 수소로 종결된 소스를 가진 전자빔 소스와;
    상기 전자빔 소스로부터 방출된 전자를 수신하기 위한 애노드; 및
    최소한 상기 전자빔 소수와 애노드를 수용하며 그 안에 수소가 넣어져 있는 봉입된 인벨로프를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉입된 인벨로프내에 넣어져 있는 수소가 1×10-6내지 1×10-3torr의 범위내의 부분압을 갖는 것을 특징으로 하는 전자관.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 빔 소스가 다결정 다이아몬드로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자관.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 빔 소스가 상기 애노드를 향해 테이퍼링하는 형태를 갖는 전계 이미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자관.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전계 이미터로부터 방출된 전자를 제어하고, 상기 전계 이미터와 상기 애노드사이에 배치된 제어 전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자관.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전계 이미터로부터 방출된 전자의 궤도를 수렴하며, 상기 이미터와 상기 제어 전극 사이에 배치된 포커싱 전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자관.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 빔 소스가 각각 상기 애노드를 향해 테이퍼링하는 형태를 가지며 상기 애노드와 대향하는 표면상에 소정의 간격으로 배치된 다수의 전계 이미터를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자관.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수의 전계 이미터와 상기 애노드사이에 배치되는 다수의 제어 전극으로서, 상기 다수의 전계 이미터에 대응하도록 각각 배치되며 거기에 대응하는 상기 전계 이미터로부터 방출된 전자들을 제어하도록 기능하는 다수의 제어 전극들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자관.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다수의 전계 이미터에 대응하도록 배치되며 대응하는 전계 이미터들로 부터 방출된 전자들의 궤도를 수렴하도록 기능하는 다수의 포커싱 전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자관.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 애노드가 상기 전자빔으로부터 방출된 전자가 그 위에 입사될 때 빛을 방출하는 형광 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자관.
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