KR20030084741A - 냉음극 전자총을 구비한 고해상도 수상관장치 - Google Patents

Abstract

음극, 주변집속전극 및 가속전극을 갖는 냉음극 전자총을 구비하고, 상기 음극은 이미터(emitter)전극과 게이트전극을 절연층에서 접속한 구성으로 되어 있는 수상관장치에서, 이미터전극과의 전위차를 게이트전극은 60V, 주변집속전극은 0V, 가속전극은 4.6kV로 한다.

Description

냉음극 전자총을 구비한 고해상도 수상관장치{HIGH RESOLUTION CRT DEVICE COMPRISING COLD CATHODE ELECTRON GUN}

본원 발명은 냉음극 전자총(cold cathode electron gun)을 구비하고 있는 수상관장치(CRT device)에 관한 것으로, 특히 수상관장치의 해상도를 개선하는 기술에 관한 것이다.

최근, 열음극 대신에 냉음극을 적용한 전자총을 구비하고 있는 수상관장치의 개발이 진행되고 있다. 냉음극 전자총은 히터를 필요로 하지 않으므로 소비전력이 작고, 열에 기인하는 전자총의 변형(doming)도 없기 때문에, 전자빔이 위치차를 일으킬 염려도 적다.

이러한 이점을 갖는 한편, 냉음극 전자총의 냉음극 어레이로부터 사출되는 전자빔은 초속도가 빠르고, 출사각도도 크기 때문에 집속시키는 것이 곤란하다.이 때문에, 수상관장치의 형광면에 형성되는 스폿의 직경(이하, 「스폿직경」이라 함.)이 커져서 충분한 해상도가 아직 달성되어 있지 않다.

이러한 문제점에 대하여, 예컨대, 일본특개평 8-106848호 공보에 개시된 음극선관이 제안되어 있다. 이 음극선관은 상기한 바와 같은 기술상식을 고려한 것으로, 듀얼게이트(dual gate)방식을 채용함으로써 크로스오버(crossover)점을 형성하지 않고, 형광면 상에 전자빔을 집속시킴으로써 해상도를 향상시키는 것이다.

상세하게 설명하면, 당해 음극선관이 구비하고 있는 듀얼게이트방식의 냉음극 어레이(FEA : Field Emitter Array)는 2개의 게이트전극을 관축방향으로 적층한 반도체소자로 되어 있고, 이미터전극에 더욱 가깝게 배치된 제 1 게이트전극이 발생시키는 전계에 의해서 이미터전극으로부터 전자빔을 출사시키는 동시에, 제 1 게이트전극보다 낮은 전압을 띤 제 2 게이트전극이 발생시키는 전계에 의해 전자빔의 빔직경을 줄여 스폿직경을 조절한다.

그러나, 상기 음극선관에서는 상기 제 1 게이트전극과 상기 제 2 게이트전극 사이의 거리가 작은 경우, 이들 2개의 게이트전극이 발생시키는 전계가 서로 영향을 주고받아, 소기의 기능을 발휘할 수 없다는 문제점이 있다.

한편, 이들 2개의 게이트전극간의 거리를 크게 하기 위해서는, 게이트전극간의 절연층의 두께를 확대해야하지만, 이러한 확대는 반도체 프로세스 기술상 곤란하기 때문에, 듀얼게이트방식의 냉음극 어레이는 현시점에서는 실현성이 부족하다.

본원 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 냉음극전자총을 구비한 수상관장치로서, 듀얼게이트방식에 의존하지 않고 고해상도를 실현하는 수상관장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 실시예에 관한 컬러수상관장치에 대해서, 그 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면.

도 2는 전자총(10)의 개관을 나타내는 외관사시도.

도 3은 전자총(10)의 음극(100), 주변집속전극(101) 및 가속전극(102)에 대해서 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타낸 도면.

도 4는 냉음극 어레이(array)(100d)의 이미터전극(100a)의 돌출부(100aE) 중의 하나를 확대 표시하는 단면사시도.

도 5는 전자총(10)에 대한 성능평가에 관한 시뮬레이션(simulation)의 조건을 나타내는 표.

도 6은 전자총(10)에 대해서, 시뮬레이션에 의해 구해진 전자의 궤도와 등전위선을 나타낸 도면.

도 7은 제 1 실시예에 관한 제 1 변형예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총의 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면으로서, 특히 주변집속전극을 중심으로 하여 그 주변의 구성이 나타나 있는 도면.

도 8은 평면 주변집속전극(101a')과 입체 주변집속전극(101b')의 사이에 배치된 리드선에 의해서 게이트전극(100c')에 전압을 공급하는 경우에 대해서, 주변집속전극 등의 평면도(a)와, 당해 평면도(a)의 선 A-A에 대한 단면도(b)를 병기한 도면.

도 9는 제 2 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총에 대해서, 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면으로서, 특히 주변집속전극을 중심으로하여 그 주변의 구성이 나타나 있는 도면.

도 10은 제 2 실시예에 관한 변형예에 관련되는 수상관장치가 구비하고 있는 전자총에 대해서, 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면으로서, 특히 주변집속전극을 중심으로 하여 그 주변의 구성이 나타나 있는 도면.

도 11은 제 3 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총에 대해서, 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면으로서, 특히 주변집속전극을 중심으로하여 그 주변의 구성이 나타나 있는 도면.

도 12는 제 4 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총에 대해서, 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면으로서, 특히 주변집속전극을 중심으로하여 그 주변의 구성이 나타나 있는 도면.

도 13은 제 5 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총에 대해서, 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면.

도 14는 제 6 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총의 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면.

도 15는 제 7 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총의 관축 Z를포함하는 종단면을 나타내는 도면.

도 16은 제 8 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총의 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면.

도 17은 제 9 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총에 대해서, 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면.

도 18은 제 10 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총에 대해서, 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면.

도 19는 제 11 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총의 음극, 주변집속전극 및 가속전극의 형상에 대해서 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타낸 도면.

도 20은 제 11 실시예에 관한 음극(C00)과 주변집속전극(C01)을 스크린화면측에서 본 도면.

도 21은 제 11 실시예에 관한 제 1 변형예에 관련되는 수상관장치의 냉음극 어레이 등을 스크린화면측에서 본 도면.

도 22는 제 11 실시예에 관한 제 2 변형예에 관련되는 수상관장치의 냉음극 어레이 등을 스크린화면측에서 본 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10, 10', 30, 30', 40, 50, 60, 70, 80, 90, A0, B0 : 전자총

12 : 애노드버튼

100a, 100a' 300a, 500a, C00a : 이미터전극

D00aE, E00aE : 이미터전극의 돌출부

100b, 100b', 300b, 500b, C00b : 절연층

100c, 100c', 300c, 500c, C00c, D00c, E00c : 게이트전극

101, 101', 301, 301', 401, 501, 601, 701, 801, 901, A01, B01, C01, D01, E01 : 주변집속전극

102, 102', 302, 402, 602, 702, 802, 902, A02 : 가속전극

103, 703, 803, A04 : 집속전극

104, 704, 804 : 최종가속전극

상기 목적을 달성하기 위해서, 본원 발명에 관한 수상관장치는 전자를 방출하는 이미터전극, 상기 이미터전극에 대하여, 관축방향 스크린화면측에 배치되어 있고, 상기 이미터전극으로부터의 전자의 방출을 제어하는 게이트전극, 상기 이미터전극에 대하여, 관축방향 스크린화면측에 배치되어 있으며, 상기 게이트전극보다 두께가 크면서, 상기 게이트전극을 둘러싸고 있는 주변집속전극 및 상기 주변집속전극에 대하여, 관축방향 스크린화면측에 배치되어 있는 가속전극을 구비하는 냉음극 전자총과, 상기 가속전극이 상기 게이트전극과 상기 주변집속전극에 대하여 고전위가 되도록, 상기 가속전극, 상기 게이트전극 및 상기 주변집속전극에 전압을 인가하여, 크로스오버를 형성하는 전압인가수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 냉음극 어레이로부터 출사된 전자빔의 확산이 억제되어, 예컨대, 크로스오버 직경을 축소시킬 수 있으므로, 스폿직경을 축소시켜 고해상도의 수상관장치를 얻을 수 있다. 또한, 이와 동시에, 전자총의 제조에 필요한 공정수를 저감하여, 전자총의 제조비용을 절감할 수 있다. 또한, 게이트전극과 주변집속전극과의 절연을 확실하게 할 수도 있다.

또한, 본원 발명에 관한 수상관장치는 상기 냉음극 전자총이 상기 가속전극에 대하여 관축방향 스크린화면측에 배치되어 있는 집속전극과, 상기 집속전극에 대하여 관축방향 스크린화면측에 배치되어 있는 최종가속전극을 구비하고, 상기 전압인가수단이 상기 최종가속전극에 인가되는 전압을 저항분할하여 상기 가속전극에 인가하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 가속전극에 고전압을 인가하는 데 있어서, 충분한 내압을 확보하면서, 가속전극의 전압을 자유롭게 조정할 수 있다.

또한, 본원 발명에 관한 수상관장치는 상기 냉음극 전자총이 집속전극과 최종가속전극을 구비하고, 상기 전압인가수단은 상기 집속전극에 대하여 인가되고 있는 전압을, 상기 가속전극에 대해서도 아울러 인가하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 상기 저항소자를 필요로 하지 않고 가속전극에 전압을 인가할 수 있다.

또한, 이 대신에, 상기 주변집속전극은 상기 게이트전극과 대략 동일한 두께를 갖고, 상기 이미터전극에 대해서 상기 게이트전극과 대략 동일한 높이에 있으며, 상기 게이트전극을 둘러싸는 평면 주변집속전극과, 상기 평면 주변집속전극에 대해서, 상기 이미터전극과 반대측에 배치된 입체 주변집속전극으로 이루어져 있다고 해도 된다.

이와 같이 하면, 본원 발명에 관한 전자총을 더욱 간편하게 제조할 수 있기때문에, 전자총의 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 본원 발명에 관한 수상관장치는 상기 평면 주변집속전극의 내경이 상기 입체 주변집속전극의 내경보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 본원 발명에 관한 수상관장치는 상기 입체 주변집속전극과 상기 평면 주변집속전극이 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본원 발명에 관한 수상관장치는 상기 평면 주변집속전극이 상기 입체 주변집속전극보다 저전위인 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 사출 직후의 전자빔에 대하여, 음극에 가까운 개소에서 강한 집속작용을 제공할 수 있다.

또한, 본원 발명에 관한 수상관장치는 상기 주변집속전극의 개구부는 상기 가속전극에 가까울수록 개구직경이 확대되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 전자빔이 주변집속전극에 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 주변집속전극의 개구부의 내측면은 상기 게이트전극측에 가까운 부분의 내벽면이 상기 주변집속전극의 중심축과 평행하게 되어 있다고 하면, 전자빔에 대한 집속작용을 유지하면서, 상기 개구직경을 확대시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 수상관장치는 상기 입체 주변집속전극의 개구부가 상기 가속전극에 가까울수록 개구직경이 확대되어 있다고 해도 되고, 상기 입체 주변집속전극의 개구부의 내측면이 상기 게이트전극측에 가까운 부분의 내벽면이 상기 입체 주변집속전극의 중심축과 평행하게 되어 있다고 해도 된다.

이와 같이 하면, 주변집속전극이 평면 주변집속전극과 입체 주변집속전극으로 분할되어 있는 경우에도 상기의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본원 발명에 관한 수상관장치는, 상기 가속전극은 상기 주변집속 전극측에서 챔퍼가공(chamfer)되어 있는 것을 특징으로 하거나, 혹은 상기 가속전극은 상기 주변집속 전극측의 둘레부가 라운드형인 것을 특징으로 하거나, 또는 상기 주변집속전극은 상기 가속전극측에서 챔퍼가공되어 있는 것을 특징으로 하거나, 혹은상기 주변집속전극은 상기 가속전극측의 둘레부가 라운드형인 것을 특징으로 한다. 이와 같이 하면, 주변집속전극과 가속전극 사이의 전위차가 큰 것에 기인하는 이들 전극간의 방전을 방지할 수 있다.

또한, 상기 가속전극의 개구직경은 상기 주변집속전극의 개구직경 이하인 것을 특징으로 한다. 이와 같이 하면, 게이트전극, 주변집속전극과 가속전극으로 형성되는 전계렌즈를 강화할 수 있기 때문에, 전자빔에 미치는 집속작용을 증가시켜, 전자빔의 확산을 억제할 수 있다.

또한, 본원 발명에 관한 수상관장치는 상기 가속전극과 상기 집속전극의 사이에 배치된 예비집속전극을 구비하고, 상기 예비집속전극이 상기 가속전극 전위보다 저전위인 것을 특징으로 한다. 이와 같이 하면, 예비집속전극이 발생시키는 전계의 작용에 의해서, 추가로 예비집속렌즈를 발생시키고, 당해 예비집속렌즈에 의해 전자빔의 발산각을 조정하여, 바람직한 발산각으로 주렌즈에 입사시킬 수 있다. 따라서, 스폿직경을 축소하여 해상도를 향상시킬 수 있다.

또한, 게이트전극, 상기 게이트전극보다 두께가 두꺼우면서, 상기 게이트전극을 둘러싸고 있는 주변집속전극, 전자를 방출하는 돌출부를 복수 구비하고 있고, 당해 돌출부는 모두 상기 주변집속전극으로부터 소정거리 이상 이격되어 있는 이미터전극 및 가속전극을 구비하는 냉음극 전자총과, 상기 가속전극이 상기 게이트전극과 상기 주변집속전극에 대하여 고전위가 되도록 전압을 인가하여, 크로스오버를 형성하는 전압인가수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 하면, 각 이미터전극과 주변집속전극 사이의 편차에 기인하는 고차(高次)의 수차를 방지하여 고해상도를 실현할 수 있다.

이 경우에, 상기 돌출부는 모두 상기 주변집속전극으로부터 0.01mm 이상, 이격되어 있으면 매우 유효하다.

또한, 본 발명에 관한 수상관장치는 상기 돌출부가 평면적으로 볼 때 직사각형영역 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 관한 수상관장치는 상기 이미터전극이 수평방향으로 이웃하는 3개의 부분전극으로 이루어져 있고, 스크린화면의 중앙부분을 주사할 때는 상기 3개의 부분전극 모두에서 전자를 방출하고, 스크린화면의 중앙부분 이외의 부분을 주사할 때는 상기 3개의 부분전극 중 수평방향 중앙에 위치하는 부분전극에서만 전자를 방출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이들 및 다른 목적, 장점 및 특징들은 본 발명의 특정 실시예를 예시하는 첨부된 도면과 관련하여 행해진 이하의 설명으로부터 명백해진다.

(실시예)

이하, 본원 발명에 관한 수상관장치의 실시예에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.

1. 제 1 실시예

1-1. 전체구성

도 1은 본 실시예에 관한 컬러수상관장치에 대해서, 그 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 컬러수상관장치(1)는 유리밸브(11)를 구비하고 있고, 유리밸브(11)의 스크린면의 내측에는 형광물질이 도포된 형광면(13)으로 되어 있다. 또한, 유리밸브(11)의 내부에는 형광면(13)과 대향하여 새도우마스크(14)가 배치되어 있다.

유리밸브(11)의 퍼넬부에는 애노드버튼(anode button)(12)이 설치되어 있다. 또한, 유리밸브(11)의 네크(neck)부의 내부에는 냉음극 전자총(이하, 간단히「전자총」이라 함.)(10)이 봉입되어 있다.

네크부 단부에는 전자총(10)의 스템(stem)부에서 나온 전극단자(15)가 돌출하고 있고, 당해 전극단자(15)를 통하여 전자총(10)으로 각종 신호가 입력된다. 이 외에, 전자총(10)에 대해서는 애노드버튼(12)으로부터 유리밸브(11)의 내벽을 경유하여 전압이 인가되고 있다.

1-2. 전자총(10)의 구성

도 2는 전자총(10)의 개관을 나타내는 외관사시도이다. 전자총(10)은 RGB 각 색의 음극(100)이나 주변집속전극(101), 가속전극(102) 등을 구비하고 있다. 이들의 전극은 음극측으로부터 순서대로 음극(100), 주변집속전극(101), 가속전극(102), 집속전극(103), 최종가속전극(104)의 순서대로 배열되어 있다.

음극(100)은 RGB 각 색의 휘도에 따른 전류량의 3개의 전자빔을 출사한다. 주변집속전극(101)은 음극으로부터 출사된 전자빔을 전계렌즈를 발생시킴으로써 집속시킨다. 가속전극(102)은 전자빔의 확산을 억제한다.

집속전극(103)과 최종가속전극(104)은 소위 주렌즈(전계렌즈)를 발생시킨다. 본 실시예에서는 집속전극(103)에는 5k∼8kV 정도의 전압이 인가되고 있고, 최종가속전극(104)에는 25k∼35kV 정도의 전압이 애노드버튼(12)을 경유하여 인가되고 있다.

음극(100), 주변집속전극(101), 가속전극(102) 및 집속전극(103)에는 스템부를 경유하여 전압이 인가되고 있다.

도 3은 전자총(10)의 음극(100), 주변집속전극(101) 및 가속전극(102)에 대해서 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타낸 도면이다. 도 3에는, 3원색 RGB 중 색 G에 대응하는 전자빔을 출사하는 부분이 나타나 있다.

또, 다른 원색 RB에 대해서도, 그들에 대응하는 전자빔을 출사하는 개소에 관해서, 전자빔의 중심축을 포함하는 종단면은 도 3과 동일하므로, 이하, 원색 G의 경우를 대표예로서 설명한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 음극(100)은 전자를 전계방출하는 이미터전극(100a)과 전계방출을 제어하는 게이트전극(100c)과의 사이에 절연층(100b)이 개재하여 구성되어 있다. 게이트전극(100c)의 주위에는 주변집속전극(101)이 배치되어 있다.

또한, 가속전극(102)은 주변집속전극(101)에 관축방향으로 대향하여 배치되어 있다. 이미터전극(100a)은 복수의 돌출부(100aE)를 갖고 있다. 음극(100) 중, 이 돌출부(100aE)가 있는 부분을 냉음극 어레이(100d)라고 한다.

도 4는 냉음극 어레이(100d)의 이미터전극(100a)의 돌출부(100aE) 중의 하나를 확대하여 나타내는 부분단면도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 돌기형상의 돌출부(100aE)의 선단을 둘러싸도록, 게이트전극(100c)에는 게이트홀(100ch)이 설치되어 있다.

냉음극 어레이(100d)는 이미터전극(100a)과 게이트전극(10Oc)과의 사이에 휘도신호에 따른 전위차를 갖게 함으로써, 이미터전극(100a)의 돌출부(100aE)의 선단부근에 강한 전계를 발생시켜, 돌출부(100aE)의 선단으로부터 전자빔을 출사시킨다. 이 전자빔은 이미터전극(100a)과 게이트전극(100c) 사이의 전위차에 따라서 수십 내지 100eV의 초속도를 갖는다.

또, 반도체 제조프로세스에 의해 이미터전극(100a)에 돌출부(100aE)가 형성될 때에, 돌출부(100aE) 이외에도 미세한 돌기가 이미터전극(100a)의 표면에 형성된다.

돌출부(100aE)로부터 전자빔이 출사될 때에는 이러한 미세돌기의 선단으로부터 전자가 방출된다. 이 때문에, 돌출부(100aE)로부터 방출되는 전자는 돌출부(100aE)의 높이방향으로 향하는 중심축에 대하여 어느 정도의 각도를 갖고 출사된다.

이 각도는 일반적으로 발산각이라고 한다. 발산각은 냉음극의 형상이나 인가하는 전압에 따라 다소 다르지만, 대략 30°정도이고, 본 실시예에 관한 냉음극도 동일한 발산각을 갖는다. 이와 관련하여, 열음극의 발산각은 통상 90°정도인 것이 알려져 있다.

이와 같이, 열음극으로부터 출사되는 전자빔보다 발산각이 작음에도 불구하고, 냉음극이 출사하는 전자빔은 초속도가 크기 때문에 전자빔이 확산된다. 이 때문에, 종래부터 크로스오버를 형성하는 것이 곤란하다고 생각되어 왔다.

그러나, 도 3의 이미터전극(100a)과 게이트전극(100c) 사이의 전위차(게이트전압) Vex, 이미터전극(100a)의 전위에 대한 주변집속전극(101)의 전압차 Vf 및 이미터전극(100a)과 가속전극(102) 사이의 전압 Vg2는 다음 식을 만족한다.

Vf < Vex << Vg2

이와 같이, 주변집속전극(101)은 게이트전극(100c)보다 저전위로 되어 있기때문에, 냉음극 어레이(100d)로부터 출사된 전자빔은 강한 집속작용을 받는다.

이 집속작용에 덧붙여, 게이트전극(100c), 주변집속전극(101) 및 가속전극(102)에 의해서 이미터전극(100a)의 근방에 형성되는 곡율이 작은 전계렌즈에 의해서도, 전자빔은 강한 집속작용을 받는다.

또한, 전자총(10)에서는 이미터전극(100a)과 가속전극(102)의 전위차를 크게하고, 관축방향에 관한 전계강도를 높임으로써 집속작용을 강화하여, 전자빔의 확산을 억제한다.

이상과 같이 하여, 전자총(10)은 크로스오버를 형성하는 동시에, 예컨대, 크로스오버 직경을 냉음극 어레이(100d)의 전자출사 직경보다 작게 할 수 있으므로, 최종적으로 스폿직경을 축소할 수 있어, 수상관장치의 해상도를 향상시킬 수 있다.

이와 관련하여, 스폿직경은 (a) 물체점(object point)직경과 주렌즈의 배율의 곱, (b) 주렌즈의 수차 및 (c) 전자빔을 구성하는 전자간의 쿨롱척력에 의존하여 변화하는 것이 알려져 있다. 또, 물체점직경은 본원 발명에서는 크로스오버 직경이고, 상기 종래기술에서는 냉음극 어레이의 전자를 출사하는 부분의 직경이다.

또한, 주렌즈의 배율은 (d) 크로스오버로부터 출사하는 전자빔의 확산각과,(e) 크로스오버와 이미터전극과의 전위차의 제곱근에 비례한다. 따라서, 예컨대, 상술한 바와 같이, 가속전극(102)을 고전위로 하면, 상기 (a)의 크로스오버 직경을 축소하면서, 상기 (d)의 확산각을 작게 할 수 있기 때문에 스폿직경을 축소할 수 있다.

또한, 크로스오버 직경을 축소하지 않은 경우라도, 확산각을 작게 하는 것에 의해서만 스폿직경을 축소할 수 있다.

예컨대, 전자빔간의 반발력(repulsion)을 고려하면, 크로스오버 직경을 작게 하면 반발력이 커진다고 생각된다. 이 때문에, 크로스오버 직경은 작게 하지 않고, 확산각만을 작게 하면, 반발력의 영향을 억제하여 스폿직경을 축소할 수 있다.

1-3. 시뮬레이션 결과

전자총(10)에 대해서 시뮬레이션에 의한 성능평가를 행하였다. 도 5는 당해 성능평가에 관한 시뮬레이션의 조건을 나타내는 표이다. 또, 전자빔의 발산각은 상기 표의 범위 내에서 15°마다 전자의 궤도를 구하는 것으로 하였다.

도 6은 당해 시뮬레이션에 의해 구해진 전자의 궤도와 등전위선을 나타낸 도면이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 주변집속전극(101)이나 가속전극(102)에 의해서 등전위선(22)에 나타내는 전계가 발생된다.

이러한 전계의 영향을 받아, 냉음극 어레이로부터 출사된 전자빔(21)은 주변집속전극(101)으로 둘러싸인 공간으로부터 나와 바로 앞에 크로스오버(20)를 형성한다. 이 크로스오버(20)는 냉음극 어레이의 전자출사 직경보다 작은 직경을 갖는다.

전자빔(21)은 크로스오버를 형성한 후, 직경을 확대하면서 주렌즈에 입사하여, 주렌즈의 집속작용에 의해서 형광면(13) 상에 크로스오버(20)를 결상시킨다. 본 실시예에 관한 수상관장치는 이렇게 하여 크로스오버 직경을 축소시킴으로써 고해상도를 실현할 수 있다.

1-4. 제 1 실시예에 관한 변형예

또, 본 실시예에 관한 수상관장치에 대해서, 다음과 같은 변형예를 실시할 수 있다. ,

(1) 상기에서는 주변집속전극(101)은 전체적으로 일체로 하였지만, 이 대신에 다음과 같이 해도 된다.

도 7은 본 변형예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총의 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면으로서, 특히 주변집속전극을 중심으로 하여 그 주변의 구성이 나타나 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 전자총(10')은 상기 전자총(10)과 대략 동일한 구성을 갖고 있고, 이미터전극(100a')과 게이트전극(100c')을 절연층(100b')에서 접속한 음극(100'), 주변집속전극(101') 및 가속전극(102')을 구비하고 있다.

전자총(10')의 전자총(10)과의 상위점은 주변집속전극(101')이 평면 주변집속전극(101a')과 입체 주변집속전극(101b')으로 나뉘어져 있는 점이다. 평면 주변집속전극(101a')은 게이트전극(100c')과 동일 평면 상에 있고, 입체 주변집속전극(101b')과 함께 상기 주변집속전극(101)과 거의 동일한 형상을 하고 있다.

이와 같이 하면, 반도체 제조프로세스에 의해서 이미터전극(100a'), 절연층(100b'), 게이트전극(100c') 및 평면 주변집속전극(101a')을 작성한 후, 별도로 작성한 입체 주변집속전극(101b')을 접합하면 되므로, 본 실시예에 관한 전자총을 보다 간편하게 제조할 수 있다.

본 변형예에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 평면 주변집속전극(101a')의 내경이 입체 주변집속전극(101b')의 내경보다 작게 되어 있다. 이와 같이 하면, 입체 주변집속전극(101b')을 평면 주변집속전극(101a')에 접합할 때에, 다소의 위치차가 생겼다고 해도, 입체 주변집속전극(101b')이 평면 주변집속전극(101a')의 개구부분으로 밀려나올 염려가 없다.

따라서, 입체 주변집속전극(101b')과 게이트전극(100c')이 접촉하거나 혹은 이들의 전극간에서 단락이 생기는 등의 원인에 의해서, 이미션(emission)불량이 생기는 것을 방지할 수 있으므로, 제조불량 저감에 따라 비용이 저감되어, 우량품을 염가에 제공할 수 있다.

또, 제조상, 상술한 바와 같은 위치차를 일으킬 염려가 없는 경우나, 품질상 문제점이 없는 범위 내로 위치차를 억제할 수 있는 경우에는, 평면 주변집속전극(101a')의 내경과 입체 주변집속전극(101b')의 내경이 대략 동일하다고 해도 상관없다.

또한, 이 때, 게이트전극(100c')에 전압을 인가하기 위해서는 다음과 같이 해도 된다. 즉, 평면 주변집속전극(101a')과 입체 주변집속전극(101b')의 사이에 리드선을 배치하여, 당해 리드선을 통해 게이트전극(100c')에 전압을 공급해도 된다.

도 8은 평면 주변집속전극(101a')과 입체 주변집속전극(101b') 사이에 배치한 리드선에 의해 게이트전극(100c')에 전압을 공급하는 경우에 대해서, 주변집속전극 등의 평면도(a)와, 당해 평면도(a)의 선 A-A에 대한 단면도(b)를 병기한 도면이다.

도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 게이트전극(100c')으로부터는 리드선(23)이 인출되어 있다. 또한, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 당해 리드선(23)은 절연막(24)으로 피복되어 있다. 또, 이 절연막(24) 부분은 단순한 간극이어도 된다.

또한, 입체 주변집속전극(101b')의 평면 주변집속전극(101a')과 대향하는 면에는 홈부가 설치되어 있고, 상기 리드선(23)은 당해 홈부 내를 통과하도록 설치되어 있다.

또한, 평면 주변집속전극(101a')으로의 전압의 인가는 입체 주변집속전극(101b')을 개재하여 행해도 되고, 평면 주변집속전극(101a')으로부터 리드선을 인출하여, 당해 리드선을 개재하여 행해도 된다.

(2) 상기 실시예에서는 주변집속전극(101)은 전자총(10) 전체에서 하나로 하였지만, 이 대신에 다음과 같이 해도 된다. 즉, 주변집속전극(101)은 RGB 각 색마다 설치해도 된다.

(3) 상기 실시예에서는 가속전극(102)의 전압 Vg2(이미터전극(100a)과 가속전극(102)의 전위차)를 4.6kV로 하였지만, 여러가지 조건하에서 시뮬레이션을 실시한 바, 상기 전압 Vg2가 예컨대, 1kV이면, 크로스오버 직경을 축소하여 고해상도를실현하는 본원 발명의 목적이 달성되는 것이 확인되었다.

(4) 상기 실시예에서는 본원 발명을 컬러수상관장치에 적용하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본원 발명이 이에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없고, 컬러수상관장치 이외의 수상관장치에 본원 발명을 적용해도 된다.

수상관장치가 컬러인지의 여부에 관계없이 본원 발명을 적용하여, 그 효과를 얻을 수 있다.

1-5. 제 1 실시예의 효과에 관한 추가 설명

본 실시예에 의하면, 전자총의 제조에 필요한 공정수를 생략하여 제조비용을 절감할 수 있는 동시에, 전극간의 절연상태를 양호하게 유지할 수 있다.

예컨대, 일본특개평 6-223706호 공보에 개시된 냉음극소자의 제조방법에서는 일단, 이미터전극과 게이트전극 사이에 절연층이 삽입된 샌드위치 구조의 부재가 작성된다.

그리고, 증착법을 이용하여 다른 절연체의 소정의 표면에 금속을 퇴적시킨 부재가 작성되고, 상기 샌드위치구조 부재의 게이트전극 상에 다른쪽 부재의 절연부분이 접합된다.

이에 대하여, 본 실시예에서는 도 3에 나타내는 바와 같이, 상기 샌드위치구조 부재를 구성하는 절연층(100b)의 한쪽 주면에 배치되어 있는 게이트전극(100c)은 당해 주면의 중앙부분만을 덮고 있고, 당해 주면 상에서, 당해 중앙부분을 둘러싸는 고리형상 영역에는 게이트전극(100c)이 배치되어 있지 않아, 절연층(100b)이 노출되어 있다.

본 실시예에서는 이 고리형상 영역에 주변집속전극(101)을 접합하기 때문에, 주변집속전극(101)과 게이트전극(100c)을 절연하기 위한 절연체가 필요하지 않게 된다.

따라서, 상기 종래 공보에 개시된 냉음극소자의 제조방법과 달리, 절연체에 금속을 증착시켜 주변집속전극(G1 전극)으로 하기 위한 증착공정을 필요로 하지 않는다. 따라서, 전자총의 제조에 필요한 공정수를 생략하여 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 상기 종래 공보의 도 2에 나타내고 있는 바와 같이, 종래, 냉음극 어레이에 보다 가까운 장소에 주변집속전극을 배치하고자 하면, 주변집속전극과 게이트전극 사이의 절연상태가 유지되지 않아, 전극간의 단락이 발생하여, 전자총이 기능하지 않을 우려가 있다.

이러한 문제점에 대하여, 본 실시예에서는 당해 주면 상에서, 게이트전극(100c)이 배치되어 있는 부분과, 게이트전극(100c)이 배치되어 있지 않은 부분과의 사이에, 냉음극 어레이(100d)를 둘러싸고 원환상의 홈부가 설치되어 있다. 이와 같이 홈부를 설치함으로써, 주변집속전극(101)과 게이트전극(100c)과의 사이의 절연상태를 양호하게 유지할 수 있다.

2. 제 2 실시예

다음에, 본원 발명의 제 2 실시예에 관한 수상관장치에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예에 관한 수상관장치는 상기 제 1 실시예에 관한 수상관장치와 대략 동일한 구성을 구비하고 있지만, 주변집속전극의 형상에서 상위점을 갖는다.

도 9는 본 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총에 대해서, 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면으로서, 특히 주변집속전극을 중심으로 하여 그 주변의 구성이 나타나 있다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 전자총(30)은 제 1 실시예에 관한 전자총(10)과 대략 동일한 구성을 갖고 있고, 이미터전극(300a)과 게이트전극(300c)을 절연층(300b)에서 접속한 음극(300), 주변집속전극(301) 및 가속전극(302)을 구비하고 있다.

전자총(30)에서의 전자총(10)과의 상위점은 주변집속전극(301)이 평면 주변집속전극(301a)과 입체 주변집속전극(301b)으로 나뉘어져 있으면서, 주변집속전극(301)이 평면 주변집속전극(301a)과 입체 주변집속전극(301b)이 이격되어 있는 점이다.

또한, 제 1 실시예에 관한 변형예(1)에서와 마찬가지로, 평면 주변집속전극(301a)은 게이트전극(300c)과 동일 평면 상에 있다.

또한, 입체 주변집속전극(301b)은 도면에 나타내지 않은 지지체에 의해 지지되어 있고, 도 9에 나타내는 바와 같은 위치에 고정되어 있다.

또한, 사출 직후의 전자빔에 대해서, 음극에 가까운 개소에서 강한 집속작용을 제공하기 위해서, 평면 주변집속전극(301a)의 전위는 입체 주변집속전극(301b)의 전위 이하로 하고 있다.

이와 같이 하면, 평면 주변집속전극(301a)과 입체 주변집속전극(301b)이 이격되어 있기 때문에, 제 1 실시예에 관한 변형예(1)과 같이, 제조시에, 평면 주변집속전극(301a)과 입체 주변집속전극(301b)과 접촉시킬 때에 발생하는 평면 주변집속전극(301a)의 박리를 방지할 수 있다.

따라서, 평면 주변집속전극(301a)으로부터 박리한 박리편이 이미터전극(300a)에 부착함으로써, 예컨대, 이미터전극(300a)과 게이트전극(300c)이 단락하여 이미션불량을 일으킨다는 결함을 방지할 수 있다.

또, 본 실시예에서, 평면 주변집속전극(301a)과 입체 주변집속전극(301b)은 같은 전위여도 되고, 이 경우에서도 상기와 동일한 효과를 예측할 수 있다.

2-1. 제 2 실시예에 관한 변형예

상기 제 2 실시예에서는 평면 주변집속전극(301a)과 입체 주변집속전극(301b)이 이격되어 있다고 하였지만, 그 대신에 다음과 같이 해도 된다.

도 10은 본 변형예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총에 대해서, 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면으로서, 특히 주변집속전극을 중심으로 하여 그 주변의 구성이 나타나 있다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 전자총(30')은 제 1 실시예에 관한 전자총(10)과 대략 동일한 구성을 갖고 있고, 음극(300')이나 주변집속전극(301') 등을 구비하고 있다.

전자총(30')과 전자총(30)의 상위점은, 입체 주변집속전극(301b')이 도전성의 돌기부(301c')를 구비하고, 당해 돌기부에서 평면 주변집속전극(301a')에 접촉하고 있는 점이다.

따라서, 평면 주변집속전극(301a')과 입체 주변집속전극(301b')은 돌기부를 개재하여 전기적으로 접속되어 있는 상태가 된다.

이와 같이 하면, 평면 주변집속전극(301a')과 입체 주변집속전극(301b')을 같은 전위로 하는 경우에는, 전압을 인가하기 위한 단자를 개별적으로 설치할 필요가 없으므로, 전자총의 제조상 유리하다.

또, 상기 돌기부의 배치에 대해서는 예컨대, 고리를 이루는 입체 주변집속전극(301b')의 중심축을 둘러싸는 삼각형의 각 정점의 위치에 돌기부를 배치하면 된다.

이 경우에, 3개의 돌기부가 이루는 상기의 삼각형이 정삼각형이 되도록 돌기부를 배치하면 더욱 적합하다.

3. 제 3 실시예

다음에, 본원 발명의 제 3 실시예에 관한 수상관장치에 대해서 설명한다. 본 실시예에 관한 수상관장치는 상기 제 1 실시예에 관한 수상관장치와 대략 동일한 구성을 구비하고 있지만, 주변집속전극의 형상에서 상위점을 갖는다.

도 11은 본 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총에 대해서, 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면으로서, 특히 주변집속전극을 중심으로 하여 그 주변의 구성이 나타나 있다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 전자총(40)은 제 1 실시예에 관한 전자총(10)과 대략 동일한 구성을 갖고 있고, 음극(300)이나 주변집속전극(301) 등의 전극을구비하고 있다.

전자총(40)은 그 주변집속전극(401)의 내벽부, 즉 고리형상의 주변집속전극(401)의 중심축에 면하는 벽면에서, 음극(300)의 주면에 대하여 수직으로 되어 있는 수직면(401L)과, 당해 수직면에 대하여 일정한 경사각으로 경사하고 있는 경사면(401T)을 구비하고 있는 점에서, 전자총(10)과 상위하다.

이와 같이 하면, 수직면(401L)을 설치함으로써 음극 렌즈의 강도를 유지하면서, 경사면(401T)을 설치함으로써 음극(300)으로부터 출사된 전자가 주변집속전극(401)에 충돌하거나, 혹은 주변집속전극(401)의 근방의 전계에 의해 예기치 않은 방향으로 궤도가 변경되는 것을 방지할 수 있다.

이 때문에, 음극(400) 근방에 형성되는 곡율이 작은 전계렌즈의 강도를 더욱 강하게 할 수 있다. 또한, 더욱 가속전극(402)이 발생시키는 전계의 전자빔에 대한 영향을 더욱 크게 할 수 있기 때문에, 크로스오버에서의 전자빔의 직경을 더욱 축소시킬 수 있다.

또, 도 11에서는 경사면(401T)의 경사각은 일정하다고 하였지만, 당해 경사각은 반드시 일정할 필요는 없고, 예컨대, 나팔꽃과 같이, 음극(400)으로부터 멀어짐에 따라, 보다 급속히 주변집속전극의 내경을 확대시켜도 된다.

어떠한 형상이건 전자가 취하는 궤도를 차단하지 않도록 하는 것이 바람직하고, 그렇게 함으로써 전자빔이 주변집속전극(401)에 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예와 상기 제 2 실시예를 병용해도 된다. 즉, 주변집속전극은평면 주변집속전극과 입체 주변집속전극으로 이루어지는 것으로 하고, 입체 주변집속전극의 내측면은 상기한 바와 같이 수직면과 경사면을 구비하고 있다고 한다면, 이들 실시예의 효과를 모두 얻을 수 있다.

4. 제 4 실시예

다음에, 본원 발명의 제 4 실시예에 관한 수상관장치에 대해서 설명한다. 본실시예에 관한 수상관장치는 상기 제 1 실시예에 관한 수상관장치와 대략 동일한 구성을 구비하고 있는 한편, 음극의 형상에서 상위점을 갖는다.

도 12는 본 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총에 대해서, 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면으로서, 특히 주변집속전극을 중심으로 하여 그 주변의 구성이 나타나 있다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 전자총(50)은 상기 전자총(10)과 대략 동일하게, 이미터전극(500a)과 게이트전극(500c)을 절연층(500b)에서 접속한 음극(500)이나 주변집속전극(501)을 구비하고 있다.

본 실시예에서는 게이트전극(500c)은 주변집속전극(501)으로부터의 거리가 소정값 D 이상인지의 여부에 따라, 외주영역(500c1)과 중심영역(500c2)으로 나누어지고, 이미터전극(500a)의 돌출부는 모두 중심영역(500c2)에 배치되어 있다. 즉, 주변집속전극(501)으로부터 각 돌출부까지의 거리는 모두 D 이상으로 되어 있다.

그러나, 일반적으로 게이트전극(500c), 주변집속전극(501)간에서 생기는 집속작용은 그 크기가 주변집속전극(501)으로부터의 거리에 따라 크게 다르기 때문에 고차의 수차를 일으킨다.

그리고, 주변집속전극(501) 근방에 위치하는 이미터전극의 돌출부로부터 출사된 전자가 주변집속전극(501)에 충돌하거나, 예기치 않은 방향으로 궤도변경된 결과, 크로스오버 직경을 축소할 수 없게 되는 폐해를 낳는다.

그러나, 상기한 바와 같이, 이미터전극의 돌출부와 주변집속전극 사이의 거리를 충분히 크게 하면, 각 이미터전극으로부터 출사되는 전자 사이에서 전계로부터 받는 작용에 차가 생기지 않기 때문에, 높은 차수의 수차를 억제하여, 크로스오버 직경을 축소할 수 있다.

또, 본 실시예와 함께 상기 제 2 실시예를 실시해도 되고, 상기 제 3 실시예를 병용해도 된다.

5. 제 5 실시예

다음에, 본원 발명의 제 5 실시예에 관한 수상관장치에 대해서 설명한다. 본 실시예에 관한 수상관장치는 상기 제 1 실시예에 관한 수상관장치와 대략 동일한 구성을 구비하고 있지만, 가속전극의 형상에서 상위하다.

도 13은 본 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총에 대해서, 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면이다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 전자총(60)은 상기 전자총(10)과 마찬가지로, 음극(600)이나 주변집속전극(601), 가속전극(602)을 구비하고 있다. 이 가속전극(602)의 주변집속전극(601)에 대향하는 부분에는 버링(burring)성형에 의해 라운드형 플랜지(flange)(602a∼602b)가 설치되어 있다.

이와 같이, 가속전극(602)의 주변집속전극(601)에 대향하는 부분에 있는 플랜지의 둘레부에 라운드형을 이루게 함으로써, 가속전극(602)과 주변집속전극(601) 사이의 전위차를 확대하는 데 있어서, 이들 전극 사이의 방전을 방지할 수 있다.

따라서, 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 주변집속전극(601)과 가속전극(602) 사이의 전위차를 확대하여, 관축방향의 전계강도를 크게 하고, 전자빔의 확산을 억제할 수 있기 때문에, 크로스오버 직경을 축소할 수 있다.

또, 주변집속전극(601)이나 가속전극(602)의 서로 대향하는 부분의 플랜지의 둘레부에 대해서 라운드형이 작은 경우, 당해 둘레부 근방에 전계가 집중하여 상기 방전이 야기되기 쉬워지므로, 상기한 바와 같이 버링성형을 이용하는 이외에도, 주변집속전극(601)이나 가속전극(602)에 대해서 플랜지의 둘레부의 라운드형을 크게 하면, 상기 본실시예의 효과를 얻을 수 있다.

5-1. 제 5 실시예에 관한 변형예

또, 본 실시예에 관한 수상관장치에 대해서, 다음과 같은 변형예를 실시할 수 있다.

상기 실시예에서는 가속전극(602)은 플랜지(602a∼602b)를 구비하고 있다고 하였지만, 그 대신에 다음과 같이 해도 된다.

즉, 제 1 실시예의 가속전극(102)과 같이 고리형상으로 하고, 가속전극의 주변집속전극과 대향하는 쪽의 둘레부를 둥그스름한 라운드형으로 하거나, 또는 챔퍼가공해도 된다.

또한, 주변집속전극의 가속전극과 대향하는 쪽의 둘레부를 위와 동일하게 둥그스름한 라운드형으로 하거나, 또는 챔퍼가공해도 된다. 또한, 주변집속전극의 가속전극과 대향하는 쪽에, 상기 실시예에서와 동일한 플랜지를 설치하여, 당해 플랜지의 둘레부를 라운드형으로 하거나, 또는 챔퍼가공해도 된다.

이상과 같이 하면, 주변집속전극과 가속전극과의 사이에서의 방전을 방지한다는 본 실시예의 효과를 얻을 수 있다.

6. 제 6 실시예

다음에, 본원 발명의 제 6 실시예에 관한 수상관장치에 대해서 설명한다. 본실시예에 관한 수상관장치는 상기 제 1 실시예에 관한 수상관장치와 동일한 구성을 구비하고 있고, 가속전극에 대한 전압인가방법에 특징을 갖고 있다. 도 14는 본 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총의 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면이다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 전자총(70)은 음극(700), 주변집속전극(701), 가속전극(702), 집속전극(703) 및 최종 가속전극(704)을 구비하고 있고, 집속전극(703)은 최종 가속전극(704)과 함께 주렌즈를 발생시킨다.

최종 가속전극(704)에는 애노드버튼을 개재하여 공급된 전압이 인가되어 있다. 또한, 최종가속전극(704)에 인가되고 있는 전압으로부터 저항소자(705)에 의해 가속전극(702)에 전압이 분할 인가되고 있다.

종래, 가속전극에 인가되는 전압은 전자총의 스템부를 경유하여 공급되어 있었다. 그러나, 본원 발명과 같이, 가속전극에 고전압을 인가하는 경우에는, 다른 전극에 전압을 공급하기 위한 회로와의 사이에서 충분한 내압을 취하지 않고, 단락을 일으킬 가능성이 있다.

이러한 문제점에 대하여, 본 실시예와 같이, 최종 가속전극(704)에 인가하는 전압을 저항소자로 분할 인가하면, 종래, 이용되어 온 전자총의 스템부분의 설계를 변경하지 않고, 상기의 문제점을 회피하면서, 가속전극(702)에 고전압을 인가하는 것이 가능하게 된다.

따라서, 본 실시예에 관한 전자총에 의하면, 가속전극전압에 고전압을 인가하여 관축 Z 방향의 전계강도를 크게 할 수 있기 때문에, 전자빔의 확산을 억제하여, 크로스오버 직경을 축소할 수 있다.

이와 함께, 기존의 전자총의 구조를 계승, 공용할 수 있으므로, 설계나 제조에 드는 비용을 절감할 수 있다.

7. 제 7 실시예

다음에, 본원 발명의 제 7 실시예에 관한 수상관장치에 대해서 설명한다. 본 실시예에 관한 수상관장치는 상기 제 1 실시예에 관한 수상관장치와 동일한 구성을 구비하고 있고, 가속전극에 대한 전압인가방법에 특징을 갖고 있다.

도 15는 본 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총의 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면이다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 전자총(80)은 음극(800), 주변집속전극(801), 가속전극(802), 집속전극(803) 및 최종 가속전극(804)을 구비하고 있고, 전자총의 스템부를 경유하여 집속전극(803)에 전압이 공급되고 있다.

본 실시예에서는 집속전극(803)에 공급되고 있는 것과 동일하게 전압이 가속전극(802)으로 인가되고 있고, 집속전극(803)과 가속전극(802)은 같은 전위로 되어있다.

이와 같이 하면, 상기 제 6 실시예에서와 같이, 가속전극(802)에 인가하는 전압값을 자유롭게 선택할 수 없지만, 가속전극(802)에 전압을 인가하기 위한 저항소자가 불필요해지므로, 보다 저비용으로 전자총을 제조할 수 있다.

또한, 이 때, 전자총의 스템부의 설계를 변경할 필요가 없으므로, 설계, 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 말할 필요도 없이, 집속전극(803)에 인가되고 있는 전압은 가속전극(802)에 인가해야 할 전압으로서 충분히 높기 때문에, 본 실시예에 의하면, 관축 Z 방향의 전계강도를 크게 하여 크로스오버 직경을 축소한다는 본원 발명의 효과를 얻을 수 있다.

8. 제 8 실시예

다음에, 본원 발명의 제 8 실시예에 관한 수상관장치에 대해서 설명한다. 본 실시예에 관한 수상관장치는 상기 제 1 실시예에 관한 수상관장치와 동일한 구성을 구비하고 있고, 주변집속전극과 가속전극과의 형상에 특징을 갖고 있다.

도 16은 본 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총의 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면이다.

도 16에 나타내는 바와 같이, 전자총(90)은 음극(900), 주변집속전극(901), 가속전극(902) 등을 구비하고 있고, 주변집속전극(901)의 개구직경은 D1, 가속전극(902)의 개구직경은 D2이다. 본 실시예에서는, 주변집속전극(901)의 개구직경(D1)이 가속전극(902)의 개구직경(D2)보다 크게 되어 있는 것이 특징이다.

이와 같이 하면, 가속전극(902) 개구직경을 주변집속전극(901) 개구직경보다 작게 함으로써, 관축방향에 관한 전계강도를 높여 집속작용을 강화하고, 전자빔의 확산을 억제할 수 있다.

따라서, 크로스오버를 직경을 축소할 수 있기 때문에, 본원 발명의 목적인 고해상도의 실현을 달성할 수 있다.

9. 제 9 실시예

다음에, 본원 발명의 제 9 실시예에 관한 수상관장치에 대해서 설명한다. 본실시예에 관한 수상관장치는 상기 제 1 실시예에 관한 수상관장치에 대하여, 더욱 새로운 전극을 부가한 구성으로 되어 있다.

도 17은 본 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총에 대해서, 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면이다.

도 17에 나타내는 바와 같이, 전자총(A0)은 음극(A00), 주변집속전극(A01), 가속전극(A02), 집속전극(A04)을 구비하고, 추가로, 예비집속전극(A03)을 갖고 있다. 예비집속전극(A03)은 가속전극(A02)과 집속전극(A04)의 중간에 배치되어 있고, 가속전극(A02)보다 저전위로 되어 있다.

이렇게 하여, 가속전극(A02)과 예비집속전극(A03)은 전계렌즈(예비집속렌즈) 를 발생시킨다.

크로스오버를 통과한 전자빔을 적절하게 주렌즈에 입사시키기 위해서는 예비집속렌즈에 의해 전자빔의 발산각을 조정하는 것이 바람직하다.

이 발산각은 예컨대, 열음극 전자총에서는 가속전극과 집속전극에 의해 예비집속렌즈를 발생시킴으로써 조정되고 있는 바, 본원 발명에서는 가속전극에 고전압을 인가하기 때문에, 크로스오버를 통과한 전자의 이동속도가 크고, 이러한 구성에 의해서는 충분한 집속력을 갖는 예비집속렌즈를 얻을 수 없다.

그래서, 상술한 바와 같이, 예비집속전극(A03)을 추가함으로써, 보다 집속력이 높은 예비집속렌즈를 발생시키는 것이 바람직하고, 이와 같이 하면, 크로스오버를 통과한 전자빔의 발산각을 조정하여, 적절히 주렌즈에 입사시킬 수 있다.

9-1. 제 9 실시예에 관한 변형예

또, 본 실시예에 관한 수상관장치에 대해서, 다음과 같은 변형예를 실시할 수 있다.

(1) 상기에서, 예비집속전극(A03)은 가속전극(A02)보다 저전위라고 하였지만, 이와 같은 전압을 예비집속전극(A03)에 인가할 때에는, 주변집속전극(A01)과 예비집속전극(A03)을 전기적으로 접속하고, 이들을 같은 전위로 해도 된다.

본원 발명에 관한 전자총의 구성에서는 주변집속전극을 가속전극보다 저전위로 하고 있으므로, 이와 같이 하면, 예비집속전극에 대해서도 가속전극보다 저전위로 할 수 있다.

(2) 상기에서는 가속전극(A02)과 집속전극(A04)의 중간에 예비집속전극을 하나만 설치하는 구성에 대해서 설명하였지만, 그 대신에 다음과 같이 해도 된다.

즉, 상기 예비집속전극(A03)과 집속전극(A04)의 중간에 추가로 전극을 배치하여, 이를 제 2 예비집속전극으로 하고, 당해 제 2 예비집속전극을 상기 예비집속전극(A03)보다 고전위로 한다.

이와 같이 하면, 더욱 집속력이 높은 예비집속렌즈를 발생시킬 수 있다.

또, 제 2 예비집속전극을 예비집속전극(A03)보다 고전위로 하기 위해서는, 제 2 예비집속전극과 가속전극(A02)을 전기적으로 접속하면 된다.

이와 같이 하면, 가속전극(A02)은 예비집속전극(A03)보다 고전위이므로, 제 2 예비집속전극을 예비집속전극(A03)보다 고전위로 할 수 있다.

또한, 그 대신에, 최종 가속전극(도시생략)에 인가하는 전압을 저항분할함으로써 적당한 전압을 얻어, 제 2 예비집속전극에 인가해도 된다.

10. 제 10 실시예

다음에, 본원 발명의 제 10 실시예에 관한 수상관장치에 대해서 설명한다. 본 실시예에 관한 수상관장치는 상기 제 1 실시예에 관한 수상관장치와 대략 동일한 구성을 구비하고 있지만, 주변집속전극의 형상에서 상위점을 갖는다.

도 18은 본 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총에 대해서, 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타내는 도면으로서, 특히 주변집속전극을 중심으로 하여 그 주변의 구성이 나타나 있다.

도 18에 나타내는 바와 같이, 전자총(B0)은 제 1 실시예에 관한 전자총(10)과 대략 동일하게, 음극(B00)이나 주변집속전극(B01) 등을 구비하고 있다.

전자총(B0)은 그 주변집속전극(B01)의 내벽부, 즉 고리형상의 주변집속전극 (B01)의 중심축에 면하는 벽면에서, 음극(B00)의 주면에 대하여 수직으로 되어 있는 수직면(B01L)과, 당해 수직면에 대하여 일정한 경사각으로 경사져 있는 경사면(B01T)을 구비하고 있는 점에서, 전자총(10)과 상위하다.

이와 같이 하면, 수직면(B01L)을 설치함으로써, 음극(B00)으로부터 출사된 전자가 주변집속전극(B01)에 충돌하는 것을 회피하면서, 경사면(B01T)을 설치함으로써, 음극(B00)의 근방에 형성되는 곡율이 작은 전계렌즈의 강도를 강화할 수 있으므로, 크로스오버에서의 전자빔의 직경을 더욱 축소시킬 수 있다.

또, 도 18에서는 경사면(B01T)의 경사각은 일정하다고 하였지만, 당해 경사각이 반드시 일정할 필요는 없고, 예컨대, 음극(B00)으로부터 멀어짐에 따라서, 보다 급속히 주변집속전극의 내경을 축소시켜도 된다.

또한, 수직면(B01L)을 설치하지 않고, 경사면(B01T)만을 설치해도 된다.

어떤 경우에도 주변집속전극의 내경이 축소됨으로써, 음극 렌즈의 강도를 높여 스폿직경을 축소할 수 있다.

또한, 본 실시예와 상기 제 2 실시예를 병용해도 된다. 즉, 주변집속전극은 평면 주변집속전극과 입체 주변집속전극으로 이루어지는 것으로 하고, 입체 주변집속전극의 내측면은 상기한 바와 같이 수직면과 경사면을 구비하고 있다고 하면, 이들 실시예의 효과를 모두 얻을 수 있다.

11. 제 11 실시예

다음에, 본원 발명의 제 11 실시예에 관한 수상관장치에 대해서 설명한다. 본 실시예에 관한 수상관장치는 상기 제 1 실시예에 관한 수상관장치와 대략 동일한 구성을 구비하고 있지만, 주변집속전극 및 게이트전극의 형상에서 상위점을 갖는다.

도 19는 본 실시예에 관한 수상관장치가 구비하고 있는 전자총의 음극, 주변집속전극 및 가속전극의 형상에 대해서 관축 Z를 포함하는 종단면을 나타낸 도면이다.

도 19에 나타내는 바와 같이, 음극(C00)은 이미터전극(C00a), 절연층(C00b) 및 게이트전극(C00c)으로 구성되어 있고, 이미터전극(C00a)과 게이트전극(C00c)에 절연층(C00b)이 삽입된 샌드위치구조로 되어 있다.

이미터전극(C00a) 중, 복수 개소의 돌출부(C00aE)를 갖는 부분(C00d)을 냉음극 어레이라고 한다.

게이트전극(C00c)의 주위의 절연층(C00b) 상에는 주변집속전극(C01)이 배치되어 있다. 주변집속전극(C01)은 게이트전극(C00c)과 마찬가지로, 절연층(C00b)을 삽입하여, 이미터전극(C00a)과 대향배치되어 샌드위치구조를 이루고 있다.

도 20은 음극(C00)과 주변집속전극(C01)을 스크린화면측에서 본 도면이다.

도 20에 나타내는 바와 같이, 음극(C00)과 주변집속전극(C01)은 전체적으로, 원반형상을 이루고 있다.

또한, 냉음극 어레이(C00d)는 음극의 주면중앙부분에 집중하고 있고, 이미터전극(C00a)이 구비하는 돌출부(C00aE)는 모두 주변집속전극(C01)으로부터 소정거리(δ1)이상 이격되어 있다.

본 실시예에서는 이 소정거리(δ1)는 0.05mm이다. 주변집속전극(C01)의 근방에서는 공간전위의 변화가 크기 때문에, 도 20에 나타내는 바와 같이, 돌출부(C00aE)를 모두 주변집속전극(C01)으로부터 이격시킴으로써, 주변집속전극(C01)의 보다 근방에 배치되어 있는 돌출부(C00aE)로부터 방출되는 전자가 주변집속전극(C01)으로부터 받는 힘의 불균형을 작게 할 수 있다.

따라서, 음극 렌즈의 고차의 수차를 저감할 수 있으므로, 스폿직경을 좁힐 수 있다.

또, 발명자들이 실시한 시뮬레이션에 의하면, 주변집속전극(C01)으로부터 돌출부(C00aE)까지의 거리가 적어도 0.01mm 이상이면, 음극 렌즈의 고차의 수차를 저감하여 스폿직경을 좁히는 효과를 기대할 수 있다.

11-1. 제 11 실시예에 관한 변형예

또, 본 실시예에 관한 수상관장치에 대해서, 다음과 같은 변형예를 실시할 수 있다.

(1) 상기 제 11 실시예에서는 스크린화면측에서 본 게이트전극(C00c)을 형상이 원형인 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본원 발명이 이에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없고, 게이트전극(C00c)의 형상을 이하에 설명하는 바와 같이 해도 된다.

도 21은 본 변형예에 관한 수상관장치의 냉음극 어레이 등을 스크린화면측에서 본 도면이다. 도 21에 나타내는 바와 같이, 본 변형예에 관한 게이트전극(D00c)은 평면에서 보아 원형상을 하고 있고, 주변집속전극(D01)으로 둘러싸여 있다.

이것은 도 20에서의 게이트전극(C00c)이 주변집속전극(C01)으로 둘러싸여 있는 것과 마찬가지이다.

또한, 게이트전극(D00c)의 주면중앙부분에는 이미터전극의 돌출부(D00aE)가 다수 배치되어 냉음극 어레이(D00d)를 구성하고 있다. 이 냉음극 어레이(D00d)는정사각형영역을 이루고 있다.

돌출부(D00aE)는 모두 주변집속전극(D01)으로부터 소정거리(δ2) 이상 이격되어 있다. 이 소정거리(δ2)는 예컨대, 0.05mm이다.

도 21에서 점선으로 나타내는 정사각형영역의 면적은 도 20에서 점선으로 나타내는 원형영역의 면적과 대략 동일한다. 또한, 냉음극 어레이(D00d)가 구비하고 있는 돌출부(D00aE)의 수는 도 20의 냉음극 어레이(C00d)가 구비하고 있는 돌출부(C00aE)의 수와 대략 동일하다.

이와 같이 냉음극 어레이(D00d)의 면적을 냉음극 어레이(C00d)와 대략 동일하게 하고, 그 외형을 정사각형으로 하면, 냉음극 어레이(C00d)와 동일한 정도의 출력을 확보하면서, 스크린화면의 수평방향과 수직방향의 양쪽에 대해서 스폿직경을 축소할 수 있다.

또한, 냉음극 어레이(D00aE)의 외형을 단지 정사각형으로 한 것은 그 정상각 주변과 주변집속전극(D01)과의 거리가 작아지기 때문에, 고차의 수차가 커진다.

이에 대하여, 본 변형예와 같이, 돌출부(D00aE)를 모두 주변집속전극(D01)으로로부터 소정거리(δ2) 이상 이격시키면, 고차의 수차를 억제하여, 스폿직경을 축소할 수 있다.

또, 상기 제 11 실시예에에서와 마찬가지로, 소정거리(δ2)는 0.05mm보다 작은 경우라도, 0.01mm 이상이면, 소기의 효과를 발휘시킬 수 있다.

(2) 상기 제 11 실시예에서는 냉음극 어레이(C00d)를 구성하는 모든 돌출부 (C00aE)로부터 항상 전자가 방출된다고 하였지만, 본원 발명이 이에 한정되지 않는것은 말할 필요도 없고, 다음과 같은 변형예를 실시하는 경우에도 본원 발명의 효과를 얻을 수 있다.

도 22는 본 변형예에 관한 수상관장치의 냉음극 어레이 등을 스크린화면측에서 본 도면이다.

도 22에 나타내는 바와 같이, 본 변형예에서도, 평면에서 보아 원형상의 게이트전극(E00c)이 주변집속전극(E01)으로 둘러싸여, 당해 게이트전극(E00c)의 주면중앙부분에 이미터전극의 돌출부(E00aE)가 다수 배치되어 냉음극 어레이를 이루고 있다.

본 변형에서 특징적인 것은 냉음극 어레이가 수평방향 중앙부분에 위치하는 냉음극 어레이(E00d2)와, 그 수평방향 양측에 위치하는 냉음극 어레이(E00d1, E00d3)로 분할되어 있는 점이다.

또한, 냉음극 어레이(E00d1∼E00d3)를 구성하는 돌출부(E00aE)는 모두 주변집속전극(E01)으로부터 소정거리(δ3) 이상 이격되어 있다.

이들 냉음극 어레이(E00d1∼E00d3)는 다음과 같이 동작한다. 즉, 전자빔이 스크린화면의 중앙부분을 주사하는 경우에는, 3개의 냉음극 어레이(E00d1∼E00d3)가 모두 전자를 방출한다.

한편, 전자빔이 스크린화면의 주변부분을 주사하는 경우에는, 수평방향 중앙부분에 위치하는 냉음극 어레이(E00d2)만이 전자를 방출한다.

전자빔은 편향각이 클수록 작은 각도로 스크린화면 상에 조사하기 때문에, 편향각이 클수록 스폿직경은 커진다.

이에 대하여, 본 변형예와 같이 하면, 편향각이 소정각도보다 큰 경우에는, 중앙의 냉음극 어레이(E00d2)에서만 전자를 방출하므로, 양측의 냉음극 어레이(E00d1, E00d3)로부터 전자를 방출하지 않는 만큼 스폿직경을 작게 할 수 있다.

이 경우에서, 냉음극 어레이(E00d1∼E00d3)가 주변집속전극에 접근하고 있으면, 고차의 수차의 영향을 받아, 스폿직경이 커진다.

이러한 문제점에 대하여, 본 실시예와 같이, 냉음극 어레이를 구성하는 돌출부(E00aE)가 모두 거리(δ3) 이상 이격되어 있으면, 고차의 수차의 영향을 피하여, 스폿직경을 작게 할 수 있다.

이것은 스크린화면의 중앙부분을 주사하는 경우, 즉, 3개의 냉음극 어레이(E00d1∼E00d3) 모두에서 전자를 방출하는 경우에 특히 유효하다.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 실시예로서 설명하였지만, 여러가지 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당업자에게는 자명한 사실이다.

따라서, 그러한 수정 및 변형이 본 발명의 범위를 벗어남 없이 본 발명에 포함되는 것으로 간주되어야 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본원 발명에 관한 수상관장치는 가속전극에 고전압을 인가하는 전압인가수단을 구비하고, 이미터전극, 주변집속전극에 대하여 가속전극을 고전위로 할 수 있다.

따라서, 가속전극이 발생시키는 전계를 강화하여 전자빔의 확산각을 억제하거나, 크로스오버 직경이 전자출사직경보다 작아지도록 축소하여 고해상도를 실현할 수 있다.

일반적으로, 수상관장치의 휘도는 전자총의 주렌즈의 물체점의 전류밀도에 의존하기 때문에, 물체점에서의 전류밀도가 높을수록, 보다 높은 휘도를 실현할 수 있다.

이 점에 대해서, 상술한 종래 기술에서는 냉음극 어레이 그 자체가 주렌즈의 물체점이 되기 때문에, 이미터전극의 돌출부를 매우 고밀도로 형성하지 않으면 충분한 휘도를 달성할 수 없다.

한편, 본 실시예에서는 가속전극을 고전압으로 함으로써 크로스오버 직경을 축소하여, 주렌즈의 물체점에서의 전류밀도를 높이고 있기 때문에, 상기 종래 기술에서 보다 낮은 이미터전극 밀도로 충분한 휘도를 실현할 수 있다.

따라서, 냉음극 어레이의 제조비용을 저감할 수 있고, 나아가서는 수상관장치의 제조비용을 감소할 수 있다.

또한, 상기한 종래 기술에서 문제점이 되어 있던 전자간의 쿨롱척력에 대해서도, 본원 발명과 같이 가속전극을 고전압으로 하면, 냉음극 어레이의 전면에 서의 전계강도를 강화할 수 있기 때문에, 냉음극 어레이로부터 출사된 전자가 크로스오버에 도달하여, 서로 쿨롱척력을 미치게 하는 것보다 사전에 각 전자의 궤도를 조정하여, 크로스오버 직경을 축소시킬 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 이미터전극, 주변집속전극에 대하여 가속전극을 고전위로 하여 강전계를 발생시킴으로써, 전계렌즈의 집속력을 높이면 고차의 수차가현저해진다.

이러한 문제점에 대하여, 본원 발명에 의하면, 이미터전극과 주변집속전극의 사이가 소정거리 이상 이격되어 있기 때문에, 고차의 수차의 영향을 현저히 받는 전계렌즈의 둘레부분을 전자빔이 통과하지 않도록 할 수 있다.

따라서, 높은 차수의 수차의 영향을 피하여, 스폿직경을 축소할 수 있기 때문에, 보다 고해상도의 수상관장치를 제공할 수 있다.

Claims (23)

1. 전자를 방출하는 이미터전극,

   상기 이미터전극에 대하여, 관축방향 스크린화면측에 배치되어 있고, 상기 이미터전극으로부터의 전자의 방출을 제어하는 게이트전극,

   상기 이미터전극에 대하여, 관축방향 스크린화면측에 배치되어 있고, 상기 게이트전극보다 두께가 두꺼우면서, 상기 게이트전극을 둘러싸고 있는 주변집속전극 및,

   상기 주변집속전극에 대하여, 관축방향 스크린화면측에 배치되어 있는 가속전극을 구비하는 냉음극 전자총과,

   상기 가속전극이 상기 게이트전극과 상기 주변집속전극에 대하여 고전위가 되도록, 상기 가속전극, 상기 게이트전극 및 상기 주변집속전극에 전압을 인가하여, 크로스오버를 형성하는 전압인가수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 냉음극 전자총은,

   상기 가속전극에 대하여 관축방향 스크린화면측에 배치되어 있는 집속전극과,

   상기 집속전극에 대하여 관축방향 스크린화면측에 배치되어 있는 최종 가속전극을 구비하고,

   상기 전압인가수단은 상기 최종 가속전극에 인가되는 전압을 저항분할하여 상기 가속전극에 인가하는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 냉음극 전자총은 집속전극과 최종 가속전극을 구비하고,

   상기 전압인가수단은 상기 집속전극에 대하여 인가되고 있는 전압을, 상기 가속전극에 대하여도 아울러 인가하는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 주변집속전극은,

   상기 게이트전극과 대략 동일한 두께를 갖고, 상기 이미터전극에 대해서 상기 게이트전극과 대략 동일한 높이이며, 상기 게이트전극을 둘러싸는 평면 주변집속전극과,

   상기 평면 주변집속전극에 대해서, 상기 이미터전극과 반대측에 배치된 입체 주변집속전극으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 평면 주변집속전극의 내경은 상기 입체 주변집속전극의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 수상관장치.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 입체 주변집속전극과 상기 평면 주변집속전극은 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 평면 주변집속전극은 상기 입체 주변집속전극보다 저전위인 것을 특징으로 하는 수상관장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 주변집속전극의 개구부는 상기 가속전극에 가까울수록 개구직경이 확대되어 있는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 주변집속전극의 개구부의 내측면은 상기 게이트전극측에 가까운 부분의 내벽면이 상기 주변집속전극의 중심축과 평행하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
10. 제 4항에 있어서,

    상기 입체 주변집속전극의 개구부는 상기 가속전극에 가까울수록 개구직경이확대되어 있는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 입체 주변집속전극의 개구부의 내측면은 상기 게이트전극측에 가까운 부분의 내벽면이 상기 입체 주변집속전극의 중심축과 평행하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
12. 제 1항에 있어서,

    상기 가속전극은 상기 주변집속 전극측에서 챔퍼가공되어 있는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
13. 제 1항에 있어서,

    상기 가속전극은 상기 주변집속 전극측의 둘레부가 라운드형인 것을 특징으로 하는 수상관장치.
14. 제 1항에 있어서,

    상기 주변집속전극은 상기 가속전극측에서 챔퍼가공되어 있는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
15. 제 1항에 있어서,

    상기 주변집속전극은 상기 가속전극측의 둘레부가 라운드형인 것을 특징으로 하는 수상관장치.
16. 제 1항에 있어서,

    상기 가속전극의 개구직경은 상기 주변집속전극의 개구직경 이하인 것을 특징으로 하는 수상관장치.
17. 제 1항에 있어서,

    상기 가속전극과 상기 집속전극과의 사이에 배치된 예비집속전극을 구비하고,

    상기 예비집속전극은 상기 가속전극 전위보다 저전위인 것을 특징으로 하는 수상관장치.
18. 제 4항에 있어서,

    상기 입체 주변집속전극의 개구부는 상기 가속전극에 가까울수록 개구직경이 축소되어 있는 것을 특징으로 하는 수상관장치
19. 게이트전극,

    상기 게이트전극보다 두께가 두꺼우면서, 상기 게이트전극을 둘러싸고 있는 주변집속전극,

    전자를 방출하는 돌출부를 복수 구비하고, 당해 돌출부는 모두 상기 주변집속전극으로부터 소정거리 이상 이격되어 있는 이미터전극 및,

    가속전극을 구비하는 냉음극 전자총과,

    상기 가속전극이 상기 게이트전극과 상기 주변집속전극에 대하여 고전위가 되도록 전압을 인가하여, 크로스오버를 형성하는 전압인가수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
20. 제 19항에 있어서,

    상기 돌출부는 모두 상기 주변집속전극으로부터 0.01mm 이상 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
21. 제 19항에 있어서,

    상기 돌출부는 평면적으로 볼 때 직사각형 영역 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
22. 제 19항에 있어서,

    상기 이미터전극은 수평방향에 이웃하는 3개의 부분전극으로 이루어져 있고,

    스크린화면의 중앙부분을 주사할 때는 상기 3개의 부분전극 모두에서 전자를 방출하며,

    스크린화면의 중앙부분 이외의 부분을 주사할 때는 상기 3개의 부분전극 중수평방향 중앙에 위치하는 부분전극에서만 전자를 방출하는 것을 특징으로 하는 수상관장치.
23. 제 1항에 있어서,

    상기 냉음극 전자총은,

    상기 가속전극에 대하여 관축방향 스크린화면측에 배치되어 있는 집속전극과,

    상기 가속전극과 상기 집속전극의 사이에 배치된 예비집속전극을 구비하고,

    상기 예비집속전극은 상기 가속전극 전위보다 저전위인 것을 특징으로 하는 수상관장치.