KR20000038623A - 음극선관의 전자총 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 실온에서 전자를 방출하면서도 외부의 전기적 충격 등에 강한 내구성을 갖도록 한 냉음극을 채용한 음극선관의 전자총에 관한 것이다.

개시된 본 발명의 음극선관용 전자총은, 기판의 상면에 배치되며 각각 복수의 에미터를 갖는 복수의 음극 그룹과, 이 음극 그룹 각각과 연관되는 복수의 제어 전극과의 전위차에 의해 에미터로부터 전계 방출에 의한 전자 방출을 유발하는 음극을 구비하며, 제어 전극과 전위차를 유발하는 베이스 전극이 기판의 상면에 형성되고, 베이스 전극의 상면에는 통공된 다수의 공간을 갖는 절연체층이 형성되며, 이 절연체층의 상면에 형성되는 제어 전극에는 다수의 공간과 연통되는 공간이 형성되고, 공간내의 베이스 전극 상면에 형성되는 에미터의 선단은 적어도 소정 면적이상의 평면을 갖는다.

이에 따라, 종래 기술에서 열 발생에 따른 여러 가지의 문제점들이 냉음극을 채용함에 따라 모두 해소되며, 냉음극에서 전자를 방출하는 에미터의 형상은 소정 면적이상의 평면이 선단에 존재하므로 외부의 전기적 충격 등에 강한 내구성을 갖아 안정된 성능을 나타내는 이점이 있다.

Description

음극선관의 전자총

본 발명은 음극선관의 전자총에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실온에서 전자를 방출하면서도 외부의 전기적 충격 등에 강한 내구성을 갖도록 한 냉음극을 채용한 음극선관의 전자총에 관한 것이다.

주지와 같이, 음극선관은 텔레비전 수상기를 비롯하여 오실로스코우프나 레이다의 관측용 등 다방면으로 가장 널리 사용되는 표시장치이다.

이러한 음극선관은 기본적으로 전자총에서 방출된 전자빔을 형광막에 랜딩(Randing)시켜 정보표시를 수행하며, 컬러 음극선관의 경우에는 다수의 격자 전극이 전자빔의 통과 경로에 대해 수직이 되게 서로 일정한 간격을 두고 위치하여 전자빔을 일정한 세기의 형태로 제어하는 인라인형 전자총이 주로 사용된다.

이와 같은 인라인형 전자총을 내장한 음극선관으로서, 도 1 내지 도 3에 제시된 컬러 수상관을 종래 기술의 한 예로, 설명한다.

컬러 수상관은 진공 외관용기를 갖고, 이 진공 외관용기는 거의 직사각형 형상의 유리제 패널(1), 이 패널(1)에 연이어 설치된 깔대기 형상의 유리제 펀널(2) 및 이 펀널(2)의 직경이 작은 단부에 연이어 설치된 원통 형상의 유리제 네크(3)에 의해 형성된다. 패널(1)의 내면에는 적, 녹, 청으로 발광하는 도트 형상 또는 스트라이프 형상의 3색 형광체층을 포함하는 거의 직사각형 형상의 스크린(4)이 설치되며, 이 스크린(4)으로부터 소정 거리로 이격되어 색선별을 위한 다수의 슬롯 또는 도트가 형성되어 있는 거의 직사각형 형상의 섀도우마스크(5)가 설치된다.

또한, 네크(3)내에는 인라인형의 전자총(6)이 설치되며, 이 전자총(6)은 삼극부와 주렌즈부로 구성된다. 상기 삼극부는 3개의 전자빔(7)을 방출하는 음극(15), 이 음극(15)에서 소정 거리로 떨어져 순차 배치되어 전자빔(7)을 제어·가속시키는 제어전극(9)과 가속전극(10)으로 이루어지며, 상기 주렌즈부는 삼극부에서 생성된 전자빔(7)을 집속시키는 포커스전극(11)과 전자빔을 최종 가속시키는 양극(12)으로 이루어진다. 그리고, 상기 삼극부 및 주렌즈부의 전극들은 비드글라스(13)로 고정하여 소정 거리로 이격된다.

이렇게 구성된 전자총(6)은 네크(3)에 봉입되어 스템부(16)와 네크(3)가 가열·융착되며, 배기관(17)을 통해 진공배기되고, 스템리드(18)를 통하여 외부 전압이 인가된다.

그리고, 양극(12)의 전면에는 외부의 전자계를 차폐시키는 쉴드컵(14)이 설치되고, 펀널(2)의 네크(3)측 근방의 외측에 편향요크(8)가 장착된다. 이 편향요크(8)는 핀쿠션형 수평 편향자계와 배럴형 수직 편향자계를 발생한다.

한편, 음극(15)은 열음극을 사용하며, 이 열음극은 약 800℃이상의 고온에서만 동작하므로 열을 발생시켜 주는 장치를 필요로 한다.

음극(15)은 전자가 생성되고 방출되는 에미터(19) 물질이 니켈을 기반으로 마그네슘, 실리콘이 미량 함유되어 있는 기체 금속(20)위에 도포되어 있다. 여기에 열을 발생시키기 위한 히터(21)와 열의 로스(loss)을 줄이기 위한 슬리브(22), 홀더(23)가 구비된다. 방출되는 전자빔의 양은 제어전극(9) 전압과 음극(15) 전압의 차이에 의하여 제어된다.

이와 같이 이루어지는 음극(15)에서 전자가 방출되는 원리는 도 4에 도시된 에너지 밴드 도표에서와 같이, 에미터(19) 물질의 주성분인 탄산염과 기체 금속(20)내의 마그네슘이나 실리콘과의 환원 반응으로 발생되는 전자는 히터(21)에서 발생된 높은 열에너지를 받아 진공 준위 장벽을 넘어서는 현상(→)으로 진공중으로 방출된다.

다음으로, 음극(15)에서 방출되어 제어전극(9), 가속전극(10), 포커스전극(11) 및 양극(12)을 통과하며 제어·가속·집속되는 일렬 배치된 3개의 전자빔(7)은 편향요크(8)가 발생하는 수평 편향자계 및 수직 편향자계에 의해 수평방향 및 수직방향으로 편향된다. 이것에 의해 3개의 전자빔(7)이 섀도우마스크(5)를 통하여 스크린(4)에 도달했을 때 별도의 보정장치를 필요로 하지 않고, 일렬 배치된 3개의 전자빔(7)이 스크린(4)의 전체, 즉 화면 전체에 집중되며, 또 수평주사 및 수직주사하는 것에 의해 컬러화상이 표시된다.

이와 같은 구조의 컬러 수상관은 셀프 컨버젼스(self convergence) ·인라인형 컬러 수상관이라고 불리우며 널리 실용화되어 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 컬러 수상관은 아래와 같은 문제점들을 내재하고 있다.

첫째: 음극선관을 동작시키고자 할 때에 전원을 인가한 후 음극에 충분한 열이 전달되기까지 소요되는 지연시간이다. 즉 전원 인가 후 화상이 스크린에 나타나는 데에 걸리는 시간 지연을 말하는데, 에미션 웜 업 타임으로 통칭되는 이 지연시간은 보통의 음극선관의 경우에 6∼10초가 걸린다. 이러한 지연시간은 즉각적인 반응을 기대하는 소비자들에게 불만의 대상이 되고 있다.

둘째: 동작 중에는 계속해서 높은 열을 발생시켜야 하므로 많은 전력소모가 일어난다. 일반적으로 음극선관에서 히터에 의한 전력소모는 5∼10와트 정도로 전체 전력소모의 10%를 차지하고 있다.

셋째: 열에 의하여 음극선관의 화질이 저하된다. 즉 높은 열에 의해서 전자총 제조 시에 빔축에 정렬되어 있던 전극들이 좌우상하 방향으로 변형되어 전자빔의 포커스를 악화시킴으로써 스크린상에서의 화질을 저하시키게 된다. 따라서 열적 효과를 보상하는 새로운 전극의 구조가 설계되어야 하나, 이러한 열변형 효과는 음극선관의 모델마다 그 특성이 다르고 예측하기가 곤란하므로 고도의 설계 기술이 요구된다.

넷째: 높은 열에 의해 에미터 물질이 증발되어 제어전극 등에 부착되거나 튜브내의 진공도를 낮추게 되어 안정된 동작에 저해가 되며, 에미터 물질에서 전자를 생성하기 위해 환원 물질과 환원 반응을 일으킬 때 발생되는 중간층에 의해서 전자빔의 방출 성능이 떨어지는 등의 요인으로 음극선관의 수명이 저하된다.

한편, 상기한 바와 같이 열음극을 사용함에 따라 발생되는 여러 문제점들을 해결하기 위해서 "미국특허 제3789471호"와 "미국특허 제4307507호" 및 "한국특허 제126435호"에는 냉음극을 사용한 전자총이 제안되어져 있다.

상기에서 제안된 전자총의 냉음극은, 기판과, 기판 상면에 배치되고 그 각각은 원추형 에미터를 갖는 복수의 음극 그룹과, 원추형 에미터로부터 전계 방출에 의한 전자 방출을 유발하고 그 각각이 복수의 음극 그룹 각각과 연관되는 복수의 제어 전극을 포함하며, 복수의 음극 그룹 각각에는 제어 전압이 독립하여 인가될 수 있고, 제어 전극에는 제어 전압이 독립하여 인가될 수 있도록 한 것이다.

특히, 상기 원추형 에미터는 도 5에 도시된 바와 같이, 상층의 형성물들을 지지하기 위한 기판(24) 위에 차례대로 제어 전압을 인가 받는 베이스 전극(25), 절연체층(26), 제어 전극(27)이 형성되고, 절연체층(26)과 제어 전극(27)의 통공된 공간(28)에 원추형 에미터(29)가 형성된다.

전술한 종래 기술에 따른 냉음극 전자총은, 원추형 에미터를 이용하며, 이 원추형 에미터로부터 전계 방출에 의한 전자 방출이 유발되는 것을 알 수 있다.

상기 원추형 에미터는 특히 작은 전압에서 구동하기 위해 사용하여 큰 전계가 형성되도록 유도하며, 전계 방출 표시 소자(FED)에서 냉음극을 형성시킬 때에도 사용된다.

그러나, 종래 기술에 따른 원추형 에미터를 사용한 냉음극 전자총은 고전압이 사용되는 음극선관의 특성에 의하여 아래와 같은 문제점들을 내재하고 있다.

첫째: 음극선관은 수십 ㎸의 고압을 전자총에 사용하여 전자빔을 집속하며, 이로 인하여 제조 중 또는 동작 중에 튜브내에 고압 방전이 자주 일어나게 된다. 이때 원추형 에미터와 같이 선단이 뾰쪽할 경우에는 아킹(Arching)에 의해 소자가 파괴되거나 회로의 단락으로 음극선관을 사용할 수 없게 된다.

둘째: 원추형 에미터의 경우에 선단에 강한 전계가 형성되어 대부분의 전계 방출이 이 부분에서 발생하게 된다. 이때 제조의 산포에 의해 특정 에미터에서 과도한 전계 방출 현상이 일어날 수 있으며, 이로 인하여 소자가 파괴되거나 회로가 단락될 수 있다.

셋째: 음극선관의 동작 중에 에미터 선단에서 전자가 방출되면서 줄(Joule) 히팅에 의한 열 발생으로 에미터 선단이 뭉그러져 점점 전자 방출 능력이 떨어지면서 스크린상에서의 휘도가 저하될 수 있다.

그러므로, 실온에서 전자를 방출하는 냉음극을 채용하면서도 상기와 같은 외부 충격(과전류, 아킹, 스파크)에 손상되기 쉬운 문제점들을 해소하며, 종래의 열음극을 사용한 전자총과 비교할 때에 동등 이상의 효과를 창출할 수 있는 음극선관의 전자총이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 일측면에 따른 음극선관의 전자총은, 실온에서 전자를 방출하면서도 외부의 전기적 충격 등에 강한 내구성을 갖도록 한 냉음극을 채용한 음극선관의 전자총을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 음극선관의 전자총은, 전자를 방출하는 음극의 에미터를 전자빔이 가속·집속되는 격자 전극의 전자빔 통과공 형상과 동일하게 형상하여 전자빔 방출 효율이 극대화되도록 하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 섀도우마스크형 컬러 수상관의 구조도이고,

도 2는 도 1에 도시된 전자총의 구성도이고,

도 3은 도 2에 도시된 음극의 구성도이고,

도 4는 도 3에 도시된 음극의 에너지 밴드 도표이고,

도 5는 종래 기술에 따른 음극의 부분 단면도이고,

도 6은 본 발명에 따른 전자총의 구성도이고,

도 7은 도 6에 도시된 콤포넌트의 부분 사시도이고,

도 8은 도 7에 도시된 콤포넌트의 본 발명의 일실시예에 따른 부분 단면도이고,

도 9는 도 7에 도시된 콤포넌트의 에너지 밴드 도표이고,

도 10은 도 7에 도시된 콤포넌트의 본 발명의 다른 실시예에 따른 부분 단면도이고,

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 콤포넌트 및 주변장치의 구성도이고,

도 12 내지 14는 도 11에 도시된 콤포넌트 및 주변장치의 다른 실시예들을 설명하기 위한 구성도이고,

도 15는 종래 기술에 따른 열음극과 본 발명에 따른 냉음극의 초기 전자 방출 특성을 설명하기 위한 도표이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

101 : 콤포넌트 102 : 원통형 에미터

103 : 직류 전압 전원 104 : 교류 전압 전원

105 : 에미터층 106 : 전원장치/신호처리부

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 음극선관의 전자총은, 기판의 상면에 배치되며 각각 복수의 에미터를 갖는 복수의 음극 그룹에서 상기 음극 그룹 각각과 연관되는 복수의 제어 전극과의 전위차에 의해 상기 에미터로부터 전계 방출에 의한 전자 방출을 유발하는 음극을 구비한 음극선관의 전자총에 있어서,

(1) 상기 제어 전극과 전위차를 유발하는 베이스 전극이 상기 기판의 상면에 형성되며,

(2) 상기 베이스 전극의 상면에는 통공된 다수의 공간을 갖는 절연체층이 형성되고,

(3) 상기 절연체층의 상면에 형성되는 상기 제어 전극에는 상기 다수의 공간과 연통되는 공간이 형성되며,

(4) 상기 공간내의 상기 베이스 전극 상면에 형성되는 상기 에미터의 선단은 적어도 소정 면적이상의 평면을 갖는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 에미터는 상기 공간내의 상기 베이스 전극 상면에 원통형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 에미터는 상기 베이스 전극과 상기 절연체층 사이의 소정 영역에 걸쳐 에미터 물질이 도포되어 에미터층이 형성되고, 상기 에미터층이 상기 공간내에서 노출된 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 공간은 규칙적으로 또는 랜덤하게 배열되어 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 에미터 및 제어 전극은 공통된 단일의 상기 베이스 전극 상면에 사각형 또는 원형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 에미터 및 제어 전극은 각각 서로 다른 상기 베이스 전극 상면에 사각형 또는 원형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이하면, 전자를 방출하는 에미터 또는 에미터층의 선단이 종래 기술과 같이 뾰쪽하지 않고 소정 면적이상의 평면을 가지므로, 외부의 전기적 충격 등에 강한 내구성을 갖는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 음극선관용 전자총의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

특히, 본 발명의 기술은 텔레비전 수상기를 비롯하여 오실로스코우프나 레이다의 관측용 등 음극선관을 사용하는 여러 가지의 제품에 적용할 수 있다.

그래서, 설명에 사용되는 도면들은 특정한 컬러 음극선관이 아니고 섀도우마스크형 컬러 음극선관과 트리니트론 컬러 음극선관 등과 같이 전자총을 사용하는 여러 가지의 음극선관에 착안한 도면이다.

또한, 설명에 사용되는 도면에 있어서, 도 1 내지 도 5와 같은 구성성분에 관해서는 동일한 번호를 부여하여 표시하고 그 중복되는 설명을 생략하는 것도 있다.

그리고, 이하에서는 설명의 이해를 돕기 위해 섀도우마스크형 컬러 수상관에 적용한 예를 고려한다.

도 6은 본 발명에 따른 음극선관용 전자총의 개략적인 구성도이고, 도 7은 도 6에 도시된 콤포넌트의 부분 사시도이고, 도 8은 도 6에 도시된 콤포넌트의 부분 단면도이다.

본 실시 예에 따른 음극선관용 전자총은, 쉴드컵(14), 양극(12), 포커스전극(11), 가속전극(10)이 비드글라스(13)에 의해 일정한 간격을 유지하며 평행하게 배열되며, 이 전극들의 하단에 전자빔을 발생하며 변조시키기 위한 콤포넌트(101)가 배치된다.

콤포넌트(101)는 상층의 형성물들을 지지하기 위한 기판(24)이 세라믹, 사파이어 또는 금속 물질 등으로 구성되며, 이 위에 차례대로 원통형 에미터(102)에 전압을 인가하기 위한 베이스 전극(25), 절연체층(26), 제어 전극(27)이 형성되고, 절연체층(26)과 제어 전극(27)의 통공된 공간(28)에는 선단에 적어도 소정 면적이상의 평면을 갖는 원통형 에미터(102)가 형성된다. 이때 베이스 전극(25)과 원통형 에미터(102)는 상호 통전되는 음극 그룹을 이루며, 기판(24)은 상층의 형성물들이 자체로 지지될 수 있다면 생략될 수도 있다.

콤포넌트(101)를 형성하기 위한 방법으로는 여러 가지가 있으며, 이 중에서 대표적인 실시예를 설명하면, 먼저 기판(24)과 베이스 전극(25)이 형성된 후 절연체층(26)과 제어 전극(27)이 형성되며, 이후에 반도체 공정에서 주로 사용되는 사진 식각 공정과 에칭 공정을 통해 수 마이크로 미터 이내의 원형 공간(28)이 형성된다. 이 공간(28)에 에미터 물질의 증착 공정을 통하여 원통형 에미터(102)가 형성된다.

원통형 에미터(102)는, 다이아몬드나 DLC(Diamond Like Carbon) 등 일함수가 낮은 단일 물질을 코팅이나 증착 등의 방법으로 형성시키거나 레진 등과 같은 물질에 전계 방출이 잘 일어날 수 있도록 금속 등의 작은 부스러기(또는 알갱이)를 믹싱 후 도포하여 형성한다.

상기와 같이 구성된 콤포넌트(101)는, 실온에서 전자를 방출시키며 화상 신호에 따라 전자빔 방출량을 변조시킨다.

즉, 원통형 에미터(102)와 제어 전극(27) 사이에는 기본적으로 수 볼트에서 수백 볼트의 구동 전압이 필요하므로 일정 전위의 직류 전압 전원(103)으로 베이스 전극의 탭(25a)과 제어 전극의 탭(27a)을 통해 바이어스를 인가하며, 화상 신호에 따라 변조되는 교류 전압 전원(104)을 통해 제어 신호를 인가함으로써 전자빔 방출을 제어한다.

따라서, 콤포넌트(101)에 의한 전자 방출은, 종래 열음극에서의 전자 방출 메커니즘과 같이 열에너지를 받아 전자가 진공 준위를 넘어 진공중으로 방출되는 것이 아니라, 원통형 에미터(102)와 제어 전극(27) 사이의 전위차로 인해 발생된 전계에 의해 도 9과 같이 진공 준위 장벽이 점차 낮아짐으로써 에미터(102)의 전자다발이 얇아진 장벽을 통해 진공중으로 방출(→)된다. 이러한 현상을 통상 "터널링" 또는 "전계 방출"이라고 한다.

이후에, 전자빔이 가속되고 집속되어 패널 내면에 형성된 형광체층에 전자 에너지를 여기, 발광시켜 화상을 얻는 원리는 종래의 기술과 동일하다.

이러한 전계 방출 현상은, 전술한 바와 같이 에미터 표면에서 형성되는 전계에 의해 발생되고 이때 전계의 강도에 따라 전계 방출의 임계값과 방출량이 결정되며, 이 전계 강도는 원통형 에미터(102)의 물성 및 기하학적 구조와 깊은 관계가 있다.

한편, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 콤포넌트(101)의 부분 단면도로서, 상층의 형성물들을 지지하기 위한 기판(24) 위에 베이스 전극(25)이 형성되며, 이 베이스 전극(25)의 상면 전영역에 걸쳐 에미터 물질이 도포되어 에미터층(105)이 형성되고, 이 에미터층(105) 위에 다수의 통공된 공간(28)을 갖는 절연체층(26) 및 제어 전극(27)이 형성된다. 이때 에미터층(105)이 공간(28)내에서 외부로 노출되며, 베이스 전극(25)과 에미터층(105)은 상호 통전되는 음극 그룹을 이루고, 기판(24)은 상층의 형성물들이 자체로 지지될 수 있다면 생략될 수도 있다.

에미터층(105)은, 스크린 프린팅이나 잉크젯 방식과 같이 별도의 마스크 공정을 거치지 않고서도 형성이 가능하므로 공정이 매우 간편할 뿐만 아니라 전기적 외부 충격에도 양호한 특성을 나타낸다. 이러한 에미터층(105)을 제조하는 방법은 전술한 원통형 에미터(102)의 형성 방법과 동일한 방법으로 형성시킬 수 있다.

이와 같이 하면, 전자를 방출하는 원통형 에미터(102) 또는 에미터층(105)의 선단이 종래 기술과 같이 뾰쪽하지 않고 소정 면적이상의 평면을 가지므로, 외부의 전기적 충격 등에 강한 내구성을 갖는 안정된 성능을 나타낸다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 콤포넌트 및 주변장치의 구성도이며, 도 12 내지 14는 도 11에 도시된 콤포넌트 및 주변장치의 다른 실시예들이다.

섀도우마스크형 컬러 수상관은, 3색(적,녹,청)에 해당하는 각각의 휘도 신호에 따라 전자빔 방출량을 조절하며, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 전자총은 에미터와 제어 전극 사이의 전위차에 의해 발생되는 전계에 의하여 에미터에서 전자 방출이 이루어진다. 그리고 에미터에 전위를 인가하는 베이스 전극을 공통(Ground)으로 하고 제어 전극에 신호를 인가하거나 그 반대로 제어 전극을 공통으로 하고 베이스 전극에 신호를 인가할 수도 있다. 이하에서는 실시예로 상기한 두 가지의 신호 인가방법 중에서 전자의 경우를 적용한다.

도 11에 도시된 콤포넌트 및 주변장치는, 공통된 베이스 전극(25) 위에 소정 영역에 걸쳐 사각형 형상으로 절연체층(26) 및 에미터 어레이가 형성되고, 그 위에 각각 절연된 제어전극들(27)이 형성된다. 그리고 에미터(102,105)가 형성되어 있는 위치에서 절연체층(26)과 제어 전극(27)에 미세하게 통공된 다수의 공간(28)이 형성되며, 신호 인가 시 다수의 공간(28)을 통하여 전자빔이 방출된다. 여기서 다수의 공간(28)은 어레이 형태로 규칙적으로 형성되거나 랜덤하게 형성시켜 전자빔 방출의 균일성을 향상시킬 수 있다. 이때 적, 녹, 청 각각에 대한 휘도 신호는 전원장치/신호처리부(106)로 입력되어 각각의 제어 전극으로 인가된다.

도 12에 도시된 콤포넌트 및 주변장치는, 에미터(102,105)를 실제로 빔이 방출되는 영역에만 제한적으로 형성시킨 것이며, 도 13은 에미터(102,105)와 제어 전극(27)을 원형으로 형성시킨 것이고, 도 14는 각각의 형광체 화소에 상당하는 음극들을 각각 서로 다른 베이스 전극의 상면에 형성시킨 것이다. 특히 도 13 및 도 14에 도시된 콤포넌트의 에미터(102,105) 및 제어 전극(27)은 쉴드컵(14), 양극(12), 포커스전극(11), 가속전극(10)에서 전자빔이 통과하는 전자빔 통과공의 형상과 같아서 전자빔 방출 효율이 극대화된다.

한편, 종래 기술에 따른 열음극을 사용한 전자총과 본 발명에 따른 냉음극을 사용한 전자총의 초기 전자 방출 시간을 도 15를 통하여 비교하여 보면, 일정 수준의 전류량에 도달하기 위하여 걸리는 시간이 종래 열음극의 경우(a)는 충분한 열을 얻기 위해 걸리는 시간이 필요하므로 수 초의 시간이 소요되는 반면에 냉음극의 경우(b)는 수 마이크로 내지 수 밀리초의 응답시간을 가지므로 빠른 시간에 화상을 얻을 수 있다.

또한, 열음극의 동작시에 열 발생에 의한 여러 가지의 문제점들을 해소하며, 종래 기술에 따른 냉음극, 즉 선단이 뾰쪽한 원추형 에미터를 이용한 기술에 비하여 본 발명에 따른 기술에 의하면 선단에 소정 면적이상의 평면을 가지므로 외부의 전기적 충격 등에 강한 내구성을 갖는다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 종래 기술에서 열 발생에 따른 여러 가지의 문제점들이 냉음극을 채용함에 따라 모두 해소되며, 냉음극에서 전자를 방출하는 에미터의 형상은 소정 면적이상의 평면이 선단에 존재하므로 외부의 전기적 충격 등에 강한 내구성을 갖아 안정된 성능을 나타내는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 기판의 상면에 배치되며 각각 복수의 에미터를 갖는 복수의 음극 그룹에서 상기 음극 그룹 각각과 연관되는 복수의 제어 전극과의 전위차에 의해 상기 에미터로부터 전계 방출에 의한 전자 방출을 유발하는 음극을 구비한 음극선관의 전자총에 있어서,

   (1) 상기 제어 전극과 전위차를 유발하는 베이스 전극이 상기 기판의 상면에 형성되며,

   (2) 상기 베이스 전극의 상면에는 통공된 다수의 공간을 갖는 절연체층이 형성되고,

   (3) 상기 절연체층의 상면에 형성되는 상기 제어 전극에는 상기 다수의 공간과 연통되는 공간이 형성되며,

   (4) 상기 공간내의 상기 베이스 전극 상면에 형성되는 상기 에미터의 선단은 적어도 소정 면적이상의 평면을 갖는 것을 특징으로 한 음극선관의 전자총.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 에미터는, 상기 공간내의 상기 베이스 전극 상면에 원통형으로 형성된 것을 특징으로 한 음극선관의 전자총.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 에미터는, 상기 베이스 전극과 상기 절연체층 사이의 소정 영역에 걸쳐 에미터 물질이 도포되어 에미터층이 형성되고, 상기 에미터층이 상기 공간내에서 노출된 것을 특징으로 한 음극선관의 전자총.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서,

   상기 공간은, 상기 절연체층 및 제어 전극에 규칙적으로 또는 랜덤하게 배열되어 형성된 것을 특징으로 한 음극선관의 전자총.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 에미터 및 제어 전극은, 공통된 단일의 상기 베이스 전극 상면에 사각형 또는 원형으로 형성된 것을 특징으로 한 음극선관의 전자총.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 에미터 및 제어 전극은, 각각 서로 다른 상기 베이스 전극 상면에 사각형 또는 원형으로 형성된 것을 특징으로 한 음극선관의 전자총.