JP2001143603A - Field emission cold cathode element - Google Patents

Field emission cold cathode element

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JP2001143603A
JP2001143603A JP32702699A JP32702699A JP2001143603A JP 2001143603 A JP2001143603 A JP 2001143603A JP 32702699 A JP32702699 A JP 32702699A JP 32702699 A JP32702699 A JP 32702699A JP 2001143603 A JP2001143603 A JP 2001143603A
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Japan
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electrode
gate
conditioning
field emission
anode
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JP32702699A
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Japanese (ja)
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Toru Kamikawaji
徹 上川路
Satoru Shioiri
哲 塩入
Tadashi Sakai
忠司 酒井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of fabricating a field emission cold cathode operating in high voltage with high reliability without damaging the gate and anode. SOLUTION: A conditioning electrode 15 is so arranged on a gate 7 as to make its openings 15a not superpose with the gate vacancy 7a of the gate during conditioning. After completing conditioning, the conditioning electrode 15 is moved by a handle 16 relative to the gate 7 so as to make the openings 15a coincide wit the gate vacancy 7a. This protects the openings 7a and the emitter 4 from being damaged.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電力用のスイッチ
ング素子や開閉器に使用される電界放出型冷陰極素子に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field emission cold cathode device used for a power switching element or a switch.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電力用スイッチング素子として電
界放出型冷陰極素子(真空マイクロ素子)の応用が検討
されつつある。これは、高電界での電子放出を利用して
電流の制御を行うものであり、真空中における電子の高
速走行性、高絶縁耐力、耐温度・耐放射線性等、種々の
面で半導体素子よりも格段に優れた特性を持つ。このた
め、超高速マイクロ波デバイス、パワースイッチングデ
バイス、電子線デバイス平板型画像表示装置など非常に
広い分野での応用が期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, application of a field emission type cold cathode device (vacuum micro device) as a power switching device is being studied. It controls the current by using electron emission in a high electric field, and has various aspects such as high-speed traveling of electrons in vacuum, high dielectric strength, temperature resistance and radiation resistance, etc. Also have exceptional properties. Therefore, applications in a very wide field such as an ultra-high-speed microwave device, a power switching device, and an electron beam device flat panel display are expected.

【0003】図11に、電界放出型冷陰極素子の基本構
造を示す。この電界放出型冷陰極素子は、絶縁円筒1が
エミッタ側フランジ2およびアノード側フランジ3とに
よって気密に閉塞されて形成され、その内部は高真空に
保たれている。この真空容器の中にあって、ミクロンオ
ーダーの微小な突起であり鋭い尖端部を持つエミッタ4
が基板5上に高密度に集積されエミッタアレイが形成さ
れている。
FIG. 11 shows the basic structure of a field emission cold cathode device. This field emission type cold cathode device is formed by insulatingly closing an insulating cylinder 1 by an emitter side flange 2 and an anode side flange 3 and keeping the inside thereof at a high vacuum. In this vacuum vessel, an emitter 4 having minute projections on the order of microns and having a sharp tip.
Are densely integrated on the substrate 5 to form an emitter array.

【0004】また、絶縁層6によりエミッタ4と僅かの
間隔をおいて電気的に隔絶されてゲート7が配置される
とともに、このゲート7にはエミッタ4の尖端と対向す
る部分に微小なゲート空孔7aが設けられている。そし
て、エミッタ4が集積された基板5にはエミッタ側通電
軸8が、ゲート7にはゲートリード9がそれぞれ接合さ
れ、真空容器を気密に貫通している。ただし、フランジ
として金属材料を用いる場合にはゲートリードは絶縁栓
10により電気的に絶縁されている。
A gate 7 is electrically isolated from the emitter 4 by an insulating layer 6 at a slight distance, and a small gate space is provided in the gate 7 at a portion facing the tip of the emitter 4. A hole 7a is provided. An emitter-side energizing shaft 8 is joined to the substrate 5 on which the emitter 4 is integrated, and a gate lead 9 is joined to the gate 7, and passes through the vacuum vessel in an airtight manner. However, when a metal material is used for the flange, the gate lead is electrically insulated by the insulating plug 10.

【0005】ここで、ゲート7とエミッタ4との間に、
ゲート7側を高電位としてゲート電圧Vgを印加する
と、エミッタ4の尖端は高電界となり、トンネル効果に
より電子が放出される。放出された電子は、ゲート空孔
7aを通り抜け、対向するアノード11に到達し、アノ
ード11に接合されたアノード側通電軸12を経て真空
容器外部へ導出される。エミッタ4の一個あたりの電流
は微小であり、高々数百μAであるが、仮に100μA
としても、5μm間隔でエミッタが配列されているとす
れば、1cm2あたり400Aもの電流を流すことがで
きることになる。この電流の大きさは、ゲート電圧Vg
の大きさにより調整することができ、また、ゲート電圧
Vgを零或いは負極性にするとエミッタ4からの電子放
出は無くなる。このように、ゲート電圧を制御すること
により、スイッチング動作が可能になる。
Here, between the gate 7 and the emitter 4,
When the gate voltage Vg is applied with the gate 7 at a high potential, the tip of the emitter 4 has a high electric field, and electrons are emitted by the tunnel effect. The emitted electrons pass through the gate holes 7a, reach the opposed anode 11, and are led out of the vacuum vessel via the anode-side conducting shaft 12 joined to the anode 11. The current per one of the emitters 4 is very small and at most several hundred μA,
Even if the emitters are arranged at intervals of 5 μm, a current of as much as 400 A per cm 2 can be passed. The magnitude of this current is determined by the gate voltage Vg
The electron emission from the emitter 4 is eliminated when the gate voltage Vg is set to zero or a negative polarity. By controlling the gate voltage in this manner, a switching operation can be performed.

【0006】以上のような微細なエミッタ/ゲート構造
は、半導体の製造のために開発された蒸着やエッチング
による微細加工技術を利用して製作される。また、材料
としては、エミッタ4にはモリブデンやダイヤモンド
が、ゲート7には主にシリコンが用いられる。
The fine emitter / gate structure as described above is manufactured by using a fine processing technique by vapor deposition or etching developed for manufacturing a semiconductor. As the material, molybdenum or diamond is used for the emitter 4 and silicon is mainly used for the gate 7.

【0007】なお、電子流によりアノード11が部分的
に溶融・蒸発し、絶縁円筒1の内面に付着してその沿面
絶縁性能が低下するのを防止するために、シールド13
が設けられることもある。
In order to prevent the anode 11 from partially melting and evaporating due to the electron flow and adhering to the inner surface of the insulating cylinder 1 to reduce the creeping insulation performance, the shield 13 is used.
May be provided.

【0008】一般に、真空中における電極の絶縁性能
は、電極の材料や電界強度だけでなく、電極の表面状態
に左右される。すなわち、電極表面に存在するミクロな
突起や微粒子、あるいは酸化膜や異物の存在の影響によ
り絶縁性能が変化する。ミクロな突起が電極表面に存在
する場合、その先端の電界強度が高くなり、電界放射に
より電子が放出されるので、その電子流により突起自身
がジュール熱で加熱溶融されたり、電子衝突により対向
電極が溶融されたりする。
In general, the insulation performance of an electrode in a vacuum depends not only on the material and electric field strength of the electrode, but also on the surface condition of the electrode. That is, the insulation performance changes due to the influence of the microscopic projections and fine particles existing on the electrode surface, or the presence of the oxide film or the foreign matter. When microscopic protrusions are present on the electrode surface, the electric field strength at the tip increases, and electrons are emitted by the electric field radiation. Is melted.

【0009】また、電極表面に緩く付着した微粒子が存
在する場合、静電気力により浮上し、対向電極に向かっ
て加速飛行し、衝突した瞬間に運動エネルギーが熱エネ
ルギーに変わることにより、微粒子自身や衝突部の電極
が溶融蒸発してプラズマ源となり、破壊をもたらすこと
がある。また、酸化膜や異物がある場合には、仕事関数
の変化により、電子が放出されやすくなることもある。
従って、高電圧で使用する真空機器では、このような破
壊の原因を予め除去しておくことが必要である。
In the case where fine particles loosely adhere to the surface of the electrode, they float by electrostatic force, accelerate and fly toward the opposite electrode, and change the kinetic energy to thermal energy at the moment of collision, thereby causing the fine particles themselves and the collision. Some of the electrodes melt and evaporate to become a plasma source, which may cause destruction. Further, when there is an oxide film or a foreign substance, electrons may be easily emitted due to a change in work function.
Therefore, in vacuum equipment used at high voltage, it is necessary to remove such causes of destruction in advance.

【0010】そこで、機器の組立後にコンディショニン
グ処理を行なう。コンディショニング処理とは、電極に
過電圧を印加することにより絶縁破壊を生じさせ、放電
によって表面の微小突起や微粒子、酸化膜や異物を溶融
除去する処理である。放電を繰り返すことにより、次第
に破壊電圧が上昇する。
Therefore, a conditioning process is performed after assembling the equipment. The conditioning treatment is a treatment in which an overvoltage is applied to an electrode to cause dielectric breakdown, and a discharge is used to melt and remove minute projections, fine particles, oxide films, and foreign substances on the surface. By repeating the discharge, the breakdown voltage gradually increases.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな電界放出型冷陰極素子のゲート7とアノード11と
の間の絶縁性能を向上させるためには、このコンディシ
ョニング処理は適用できない。これは、絶縁破壊を繰り
返すことによりゲート空孔7aや、その直下にあるエミ
ッタ4を損傷してしまうからである。このことから、ゲ
ート7とアノード11との間での放電を生じさせない
で、絶縁性能を向上させることが要請されている。
However, in order to improve the insulation performance between the gate 7 and the anode 11 of the field emission cold cathode device as described above, this conditioning process cannot be applied. This is because the gate hole 7a and the emitter 4 immediately below the gate hole 7a are damaged by repeated dielectric breakdown. For this reason, it is required to improve the insulation performance without causing a discharge between the gate 7 and the anode 11.

【0012】本発明の目的は、ゲート及びアノードの損
傷を伴うことなく高電圧化が図れ信頼性に優れた電界放
出型冷陰極素子を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a field emission type cold cathode device which can achieve a high voltage without damage to a gate and an anode and has excellent reliability.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係わる
電界放出型冷陰極素子は、真空容器中において電界放射
を行なうエミッタを配列してなるエミッタアレイと、前
記エミッタからの電界放射を制御するゲートと、前記エ
ミッタからの電界放射電流が注入されるアノードとを備
えた電界放出型冷陰極素子において、前記ゲートに設け
られたゲート空孔と略同位置に電極空孔を有しコンディ
ショニング処理の際に前記アノードとの間で放電を発生
させるための平板状のコンディショニング電極と、コン
ディショニング処理の際は前記ゲート空孔と前記電極空
孔とが重ならない位置とし前記コンディショニング処理
の完了後は前記ゲート空孔と前記電極空孔とが一致する
位置に前記コンディショニング電極を移動させる電極操
作棒とを備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a field emission type cold cathode device, comprising: an emitter array in which an emitter for emitting electric field is arranged in a vacuum vessel; and an electric field emission from the emitter. In a field emission cold cathode device including a gate to be formed and an anode into which a field emission current from the emitter is injected, wherein a conditioning hole is provided at substantially the same position as a gate hole provided in the gate. A flat conditioning electrode for generating a discharge between the anode at the time of the conditioning process, and the gate hole and the electrode hole do not overlap each other during the conditioning process, and after the conditioning process is completed, An electrode operating rod for moving the conditioning electrode to a position where the gate hole and the electrode hole coincide with each other. The features.

【0014】請求項1の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子では、コンディショニング処理の際は、ゲートに設
けられたゲート空孔とコンディショニング電極に設けら
れた電極空孔とが重ならない位置とし、コンディショニ
ング処理の完了後はゲート空孔と電極空孔とが一致する
位置に、電極操作棒によりコンディショニング電極を移
動させる。これにより、ゲート空孔を保護してコンディ
ショニング処理がなされるので、ゲート空孔やエミッタ
の損傷を生ずることがない。
In the field emission cold cathode device according to the first aspect of the present invention, during the conditioning process, the position of the gate hole provided in the gate and the electrode hole provided in the conditioning electrode do not overlap with each other. After the completion of the process, the conditioning electrode is moved by the electrode operation rod to a position where the gate hole and the electrode hole coincide. As a result, the conditioning process is performed while protecting the gate hole, so that the gate hole and the emitter are not damaged.

【0015】請求項2の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子は、真空容器中において電界放射を行なうエミッタ
を配列してなるエミッタアレイと、前記エミッタからの
電界放射を制御するゲートと、前記エミッタからの電界
放射電流が注入されるアノードとを備えた電界放出型冷
陰極素子において、前記ゲートに設けられた複数のゲー
ト空孔に跨る電極開口部を有しコンディショニング処理
の際に前記アノードとの間で放電を発生させるための平
板状のコンディショニング電極と、コンディショニング
処理の際は複数のゲート空孔と前記電極開口部とが重な
らない位置とし前記コンディショニング処理の完了後は
複数のゲート空孔と前記電極開口部とが重なる位置に前
記コンディショニング電極を移動させる電極操作棒とを
備えたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a field emission type cold cathode device, comprising: an emitter array in which an emitter for emitting electric field is arranged in a vacuum vessel; a gate for controlling electric field emission from the emitter; In the field emission cold cathode device having an anode into which a field emission current is injected from, the electrode has an electrode opening extending over a plurality of gate holes provided in the gate; A conditioning electrode having a flat plate shape for generating a discharge between the plurality of gate holes and the electrode openings during the conditioning process does not overlap with the plurality of gate holes and the electrode openings after the completion of the conditioning process. An electrode operating rod for moving the conditioning electrode to a position where the electrode opening overlaps the electrode opening. To.

【0016】請求項2の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子では、コンディショニング処理の際は、ゲートに設
けられた複数のゲート空孔とコンディショニング電極に
設けられた電極開口部とが重ならない位置とし、コンデ
ィショニング処理の完了後は複数のゲート空孔と電極開
口部とが重なる位置に、電極操作棒によりコンディショ
ニング電極を移動させる。
In the field emission cold cathode device according to the second aspect of the present invention, during the conditioning process, the plurality of gate holes provided in the gate and the electrode opening provided in the conditioning electrode do not overlap. After the completion of the conditioning process, the conditioning electrode is moved by the electrode operating rod to a position where the plurality of gate holes and the electrode openings overlap.

【0017】請求項3の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子は、真空中において電界放射を行なうエミッタを配
列してなるエミッタアレイと、前記エミッタからの電界
放射を制御するゲートと、前記エミッタからの電界放射
電流が注入されるアノードとを備えた電界放出型冷陰極
素子において、前記ゲートの上面の一部を覆いコンディ
ショニング処理の際に前記アノードとの間で放電を発生
させるための平板状の走査電極と、コンディショニング
処理の際は前記走査電極を前記アノードの全表面に亘っ
て移動させる電極操作棒とを備えたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a field emission type cold cathode device, comprising: an emitter array in which emitters for emitting electric field in a vacuum are arranged; a gate for controlling field emission from the emitter; A field-emission cold cathode device having an anode into which a field emission current is injected, and a flat plate-shaped element for covering a part of the upper surface of the gate and generating a discharge between the anode and the anode during a conditioning process. It is characterized by comprising a scanning electrode and an electrode operating rod for moving the scanning electrode over the entire surface of the anode during the conditioning process.

【0018】請求項3の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子では、コンディショニング処理の際は、走査電極で
ゲートの一部を覆いつつアノードとの間で放電を発生さ
せ、アノードの全表面に亘って電極操作棒により移動さ
せる。
In the field emission cold cathode device according to the third aspect of the present invention, at the time of the conditioning process, a discharge is generated between the scan electrode and the anode while partially covering the gate, and the discharge electrode extends over the entire surface of the anode. To move with the electrode operating rod.

【0019】請求項4の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子は、請求項3の発明において、平板状の前記走査電
極に代えて、前記アノードとの距離が周辺部よりも中央
部の方が短い凸状走査電極を設けたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the field emission cold cathode device according to the third aspect of the present invention, the distance between the anode and the central portion is greater in the central portion than in the peripheral portion instead of the flat scan electrode. A short convex scanning electrode is provided.

【0020】請求項4の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子では、請求項3の発明の作用に加え、アノードとの
距離が周辺部よりも中央部の方が短い凸状走査電極を用
いてコンディショニング処理を行う。
In the field emission cold cathode device according to the fourth aspect of the present invention, in addition to the function of the third aspect of the invention, a convex scanning electrode is used in which the distance from the anode is shorter at the center than at the periphery. Perform conditioning processing.

【0021】請求項5の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子は、請求項3または請求項4の発明において、前記
走査電極または凸状走査電極のゲート側に前記走査電極
または凸状走査電極より大きい絶縁板を貼設したことを
特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the field emission cold cathode device according to the third or fourth aspect, the scanning electrode or the convex scanning electrode is provided on the gate side of the scanning electrode or the convex scanning electrode. A large insulating plate is attached.

【0022】請求項5の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子では、請求項3または請求項4の作用に加え、走査
電極または凸状走査電極のゲート側に設けられた絶縁板
によりコンディショニング処理の際に発生する金属蒸気
や溶融液滴を受け止める。
In the field emission cold cathode device according to the fifth aspect of the present invention, in addition to the function of the third or fourth aspect, the conditioning process is performed by an insulating plate provided on the gate side of the scanning electrode or the convex scanning electrode. It catches metal vapor and molten droplets generated at the time.

【0023】請求項6の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子は、請求項3乃至請求項5のいずれか1項の発明に
おいて、前記アノードは、前記コンディショニング処理
の完了後に前記走査電極または前記凸状走査電極が位置
する対向面に切欠部を有したことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the field emission cold cathode device according to any one of the third to fifth aspects, the anode is connected to the scan electrode or the convex after completion of the conditioning process. A notch is provided on the facing surface where the scan electrodes are located.

【0024】請求項6の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子では、請求項3乃至請求項5のいずれか1項の発明
の作用に加え、凸状走査電極が位置する対向面のアノー
ドに設けられた切欠部により、素子使用時における走査
電極部分の絶縁性能の低下を抑制する。
According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the function of the third aspect of the present invention, the field emission cold cathode device is provided on the anode on the opposite surface where the convex scanning electrode is located. The cut-out portion suppresses a decrease in insulation performance of the scanning electrode portion when the element is used.

【0025】請求項7の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子は、請求項1または請求項2の発明において、前記
コンディショニング電極を動作せしめる電極操作棒は、
前記真空容器の気密を保持して連結されたダイヤフラム
で操作されることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the field emission cold cathode device according to the first or second aspect, the electrode operating rod for operating the conditioning electrode is:
It is characterized by being operated by a diaphragm connected while keeping the vacuum container airtight.

【0026】請求項7の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子では、請求項1または請求項2の発明の作用に加
え、真空容器の気密を保持して連結されたダイヤフラム
により電極操作棒を操作し、コンディショニング電極を
動作せしめる。
In the field emission cold cathode device according to the seventh aspect of the present invention, in addition to the function of the first or second aspect, the electrode operation rod is operated by a diaphragm connected while maintaining the airtightness of the vacuum vessel. Then, the conditioning electrode is operated.

【0027】請求項8の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子は、請求項1乃至請求項6のいずれか1項の発明に
おいて、前記コンディショニング電極、前記走査電極ま
たは前記凸状走査電極を動作せしめる電極操作棒は、前
記真空容器の気密を保持して連結されたベローズで操作
されることを特徴とする。
According to an eighth aspect of the invention, in the field emission cold cathode device according to any one of the first to sixth aspects, the conditioning electrode, the scanning electrode or the convex scanning electrode is operated. The electrode operating rod is operated by a bellows connected while maintaining the airtightness of the vacuum vessel.

【0028】請求項8の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子では、請求項1乃至請求項6のいずれか1項の発明
の作用に加え、真空容器の気密を保持して連結されたベ
ローズにより、電極操作棒を操作し、コンディショニン
グ電極、走査電極または凸状走査電極を動作せしめる。
In the field emission cold cathode device according to the eighth aspect of the present invention, in addition to the function of any one of the first to sixth aspects, the bellows connected while maintaining the airtightness of the vacuum vessel are provided. By operating the electrode operation rod, the conditioning electrode, the scanning electrode or the convex scanning electrode is operated.

【0029】請求項9の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子は、真空容器中において電界放射を行なうエミッタ
を配列してなるエミッタアレイと、前記エミッタからの
電界放射を制御するゲートと、前記エミッタからの電界
放射電流が注入されるアノードとを備えた電界放出型冷
陰極素子において、前記ゲートに設けられた複数のゲー
ト空孔に跨る電極開口部を有しコンディショニング処理
の際に前記アノードとの間で放電を発生させるための円
板状のコンディショニング電極と、円板状の前記コンデ
ィショニング電極の中心部に設けられコンディショニン
グ処理の際は複数のゲート空孔と前記電極開口部とが重
ならない位置とし前記コンディショニング処理の完了後
は複数のゲート空孔と前記電極開口部とが重なる位置に
前記コンディショニング電極を回動させる電極操作棒と
を備えたことを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a field emission type cold cathode device, comprising: an emitter array in which an emitter for emitting electric field is arranged in a vacuum vessel; a gate for controlling electric field emission from the emitter; In the field emission cold cathode device having an anode into which a field emission current is injected from, the electrode has an electrode opening extending over a plurality of gate holes provided in the gate; A disk-shaped conditioning electrode for generating a discharge between the electrodes, and a plurality of gate holes and the electrode opening are provided at the center of the disk-shaped conditioning electrode so as not to overlap with each other during the conditioning process. After the completion of the conditioning process, the conditioning is performed at a position where a plurality of gate holes overlap with the electrode openings. Characterized by comprising an electrode operating rod for rotating the ring electrode.

【0030】請求項9の発明に係わる電界放出型冷陰極
素子では、コンディショニング処理の際は、円板状の前
記コンディショニング電極の中心部に設けられた電極操
作棒を操作して、ゲートに設けられた複数のゲート空孔
と電極開口部とが重ならない位置とし、コンディショニ
ング処理の完了後は複数のゲート空孔と電極開口部とが
重なる位置にコンディショニング電極を回動させる。
In the field emission cold cathode device according to the ninth aspect of the present invention, at the time of the conditioning process, the electrode operating rod provided at the center of the disc-shaped conditioning electrode is operated to be provided at the gate. The conditioning electrode is rotated to a position where the plurality of gate holes and the electrode openings overlap each other after the conditioning process is completed.

【0031】請求項10の発明に係わる電界放出型冷陰
極素子は、真空中において電界放射を行なうエミッタを
配列してなるエミッタアレイと、前記エミッタからの電
界放射を制御するゲートと、前記エミッタからの電界放
射電流が注入されるアノードとを備えた電界放出型冷陰
極素子において、前記ゲートの上面の一部を覆いコンデ
ィショニング処理の際に前記アノードとの間で放電を発
生させるための扇状の走査電極と、扇状の前記走査電極
の要位置に設けられコンディショニング処理の際は扇状
の前記走査電極を前記アノードの全表面に亘って回動さ
せる電極操作棒とを備えたことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a field emission type cold cathode device, comprising: an emitter array in which emitters for emitting electric field in a vacuum are arranged; a gate for controlling field emission from the emitter; A field-emission cold-cathode device having an anode into which a field emission current is injected, and a fan-shaped scan for generating a discharge between the anode and the anode during a conditioning process by covering a part of the upper surface of the gate. An electrode, and an electrode operating rod provided at a main position of the fan-shaped scanning electrode and rotating the fan-shaped scanning electrode over the entire surface of the anode in a conditioning process.

【0032】請求項10の発明に係わる電界放出型冷陰
極素子では、コンディショニング処理の際は、扇状の走
査電極の要位置に設けられた電極操作棒を操作して、扇
状の走査電極をアノードの全表面に亘って回動させる。
In the field emission cold cathode device according to the tenth aspect of the present invention, at the time of conditioning processing, an electrode operating rod provided at a key position of the fan-shaped scan electrode is operated to connect the fan-shaped scan electrode to the anode. Rotate over the entire surface.

【0033】請求項11の発明に係わる電界放出型冷陰
極素子は、請求項1乃至請求項10のいずれか1項の発
明において、前記コンディショニング処理を行なった後
に、前記コンディショニング電極、前記走査電極、前記
凸状走査電極または前記電極操作棒の少なくとも一つを
前記ゲートに接触させ、前記電極操作棒に動作電圧を印
加することを特徴とする。
The field emission type cold cathode device according to the eleventh aspect of the present invention is the invention according to any one of the first to tenth aspects, wherein after the conditioning process, the conditioning electrode, the scan electrode, At least one of the convex scanning electrode or the electrode operating rod is brought into contact with the gate, and an operating voltage is applied to the electrode operating rod.

【0034】請求項11の発明に係わる電界放出型冷陰
極素子では、請求項1乃至請求項10のいずれか1項の
発明の作用に加え、コンディショニング処理を行なった
後に、コンディショニング電極、走査電極、凸状走査電
極または電極操作棒の少なくとも一つを前記ゲートに接
触させ、電極操作棒に動作電圧を印加する。
In the field emission cold cathode device according to the eleventh aspect of the present invention, in addition to the operation of any one of the first to tenth aspects, after performing the conditioning process, the conditioning electrode, the scan electrode, At least one of the convex scanning electrode or the electrode operating rod is brought into contact with the gate, and an operating voltage is applied to the electrode operating rod.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を説明す
る。まず、発明者らは電界放出型冷陰極素子の基礎的な
絶縁特性を調査するために、ゲート材料およびアノード
材料として、それぞれシリコンおよび高純度無酸素銅を
想定した実験を行なった。
Embodiments of the present invention will be described below. First, the present inventors conducted an experiment in which silicon and high-purity oxygen-free copper were used as a gate material and an anode material, respectively, in order to investigate the basic insulating characteristics of a field emission cold cathode device.

【0036】実験は、真空チェンバ内で平板状の無酸素
銅電極またはシリコン電極と、先端が半球状の無酸素銅
製の棒電極を対向させて電圧を印加し、絶縁破壊電圧の
変化を調査した。その結果、平板状電極が無酸素銅でも
シリコンでも、破壊電圧は初期値Viであったものが絶
縁破壊を繰り返すことにより最終的にVfにまで上昇す
るコンディショニング効果を示した。ViとVfとの関
係はばらつきがあり、Vi=(0.2〜0.4)×Vfであ
った。
In the experiment, a flat oxygen-free copper electrode or silicon electrode and a rod electrode made of oxygen-free copper having a hemispherical tip were opposed to each other in a vacuum chamber, and a voltage was applied to investigate the change in dielectric breakdown voltage. . As a result, regardless of whether the flat electrode was oxygen-free copper or silicon, the breakdown voltage had an initial value of Vi, but showed a conditioning effect of eventually increasing to Vf by repeating dielectric breakdown. The relationship between Vi and Vf varied, and Vi = (0.2-0.4) × Vf.

【0037】次に、棒電極を横方向に移動し、絶縁破壊
をしていない無酸素銅平板面およびシリコン平板面と対
向させて電圧を印加し、この場所での破壊電圧の初期値
Viaを測定した。その結果、平板電極が無酸素銅の場
合、初放電値は低下し、Via=(0.3〜0.5)×Vf
であった。一方、平板電極がシリコンの場合には、初放
電値の低下は殆ど無く、Via=(0.95〜1.0)×V
fであった。
Next, the rod electrode is moved in the horizontal direction, and a voltage is applied in such a manner as to oppose the oxygen-free copper flat plate surface and the silicon flat plate surface that have not been subjected to dielectric breakdown. It was measured. As a result, when the flat electrode is made of oxygen-free copper, the initial discharge value decreases, and Via = (0.3 to 0.5) × Vf
Met. On the other hand, when the plate electrode is made of silicon, the initial discharge value hardly decreases, and Via = (0.95-1.0) × V
f.

【0038】すなわち、無酸素銅製棒電極の表面状態が
コンディショニングにより改善されると、シリコン平板
電極の位置に関係無く高い絶縁性能が得られる。これ
は、シリコンの表面が上述したような絶縁性能の低下を
もたらす要因が極めて少ない状態になっているためであ
ると考えられる。従って、ゲートにシリコンを、アノー
ドに無酸素銅をはじめとする金属材料を使用する場合に
は、アノード表面だけをコンディショニングすれば良い
ことになる。
That is, when the surface condition of the oxygen-free copper bar electrode is improved by conditioning, high insulation performance can be obtained regardless of the position of the silicon flat plate electrode. It is considered that this is because the silicon surface is in a state where the factors causing the decrease in insulation performance as described above are extremely small. Therefore, when silicon is used for the gate and a metal material such as oxygen-free copper is used for the anode, only the anode surface needs to be conditioned.

【0039】上述したような電界放出型冷陰極素子の高
電圧化、高信頼性化という目的を達成するために、本発
明は、ゲートの損傷を伴うことなく、アノード表面をコ
ンディショニングするものである。
In order to achieve the object of increasing the voltage and increasing the reliability of the field emission cold cathode device as described above, the present invention is to condition the anode surface without damaging the gate. .

【0040】図1は、本発明の第1の実施の形態に係わ
る電界放出型冷陰極素子の構造を示す要部断面図であ
る。図1では、真空容器中でのエミッタアレイおよびア
ノード11部分を示している。
FIG. 1 is a sectional view of a main part showing a structure of a field emission type cold cathode device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows the emitter array and the anode 11 in a vacuum vessel.

【0041】図1において、平板状のコンディショニン
グ電極15をゲート7の上に設け、このコンディショニ
ング電極15には、ゲート空孔7aと略一致させた位置
に空孔15aを設ける。そして、コンディショニング電
極15は電極操作棒16により動作できるようになって
いる。
In FIG. 1, a flat conditioning electrode 15 is provided on the gate 7, and a hole 15a is provided in the conditioning electrode 15 at a position substantially coincident with the gate hole 7a. The conditioning electrode 15 can be operated by an electrode operation rod 16.

【0042】以上のような構成の電界放出型冷陰極素子
を製造した後、その絶縁性能を向上させるために高電圧
を印加するコンディショニング処理を行なう際には、図
1(a)に示すように、ゲート空孔7aと電極空孔15
aとが重ならないようにしておく。この状態でアノード
11とコンディショニング電極15との間で放電を生じ
させる。このコンディショニング処理による放電が生じ
ても、ゲート空孔7aやエミッタ4は、コンディショニ
ング電極15により保護されているのでゲート空孔7a
やエミッタ4が損傷することは無い。
After manufacturing the field emission type cold cathode device having the above structure, when performing a conditioning process of applying a high voltage to improve the insulation performance, as shown in FIG. , Gate hole 7a and electrode hole 15
a should not overlap. In this state, a discharge is generated between the anode 11 and the conditioning electrode 15. Even if a discharge occurs due to this conditioning process, the gate hole 7a and the emitter 4 are protected by the conditioning electrode 15, so that the gate hole 7a
And the emitter 4 is not damaged.

【0043】次に、コンディショニング処理が完了し、
所定の絶縁性能が得られた後、素子として使用する際に
は、電極操作棒16によりコンディショニング電極15
を動作せしめ、図1(b)に示すようにゲート空孔7aと
電極空孔15aとを略一致させる。
Next, the conditioning process is completed,
After the predetermined insulation performance has been obtained, when used as an element, the conditioning electrode 15
To make the gate hole 7a substantially coincide with the electrode hole 15a as shown in FIG. 1 (b).

【0044】なお、上述したようにゲート材料であるシ
リコンは優れた絶縁特性を有するため、製造技術上、電
極空孔15aをゲート空孔7aよりもある程度大きくし
て、ゲート7の表面がコンディショニング電極15によ
り覆われない部分が多くなっても問題は無い。
Since silicon, which is a gate material, has excellent insulating properties as described above, the electrode holes 15a are made somewhat larger than the gate holes 7a to make the surface of the gate 7 a conditioning electrode due to manufacturing technology. There is no problem even if the portion not covered by 15 increases.

【0045】この第1の実施の形態によれば、コンディ
ショニング電極15の電極空孔15aの部分で、ゲート
空孔7aを保護してコンディショニング処理がなされる
ので、ゲート空孔7aやエミッタ4の損傷を生ずること
なく、高い絶縁性能を有する電界放出型冷陰極素子とす
ることができる。
According to the first embodiment, since the conditioning process is performed by protecting the gate hole 7a at the electrode hole 15a of the conditioning electrode 15, the damage to the gate hole 7a and the emitter 4 is prevented. And a field emission type cold cathode device having high insulation performance can be obtained.

【0046】次に、本発明の第2の実施の形態を説明す
る。図2は、本発明の第2の実施の形態に係わる電界放
出型冷陰極素子の構造を示す要部概略図である。図2
(a)はコンディショニング電極15の平面図、図2
(b)はエミッタアレイ部分の断面図である。この第2
の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対
し、コンディショニング電極15の電極空孔15aに代
えて、ゲート7の複数のゲート空孔7aに跨る電極開口
部20を設けたものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic view of a main part showing a structure of a field emission cold cathode device according to a second embodiment of the present invention. FIG.
(A) is a plan view of the conditioning electrode 15, FIG.
(B) is a sectional view of an emitter array portion. This second
In the third embodiment, an electrode opening 20 extending over a plurality of gate holes 7a of the gate 7 is provided in place of the electrode holes 15a of the conditioning electrode 15 in the first embodiment shown in FIG. Things.

【0047】図2において、平板状のコンディショニン
グ電極15をゲート7の上に設けるのは、第1の実施の
形態と同様である。この第2の実施の形態においては、
図2(a)に示すように、コンディショニング電極15
に複数の開口部20aが設けられるとともに、このコン
ディショニング電極15は図示しない電極操作棒により
動作可能となっている。
In FIG. 2, the provision of the plate-like conditioning electrode 15 on the gate 7 is the same as in the first embodiment. In the second embodiment,
As shown in FIG. 2A, the conditioning electrode 15
Are provided with a plurality of openings 20a, and the conditioning electrode 15 is operable by an electrode operating rod (not shown).

【0048】図2(b)では、コンディショニング処理
中の状態を示している。ゲート空孔7aおよびエミッタ
4は、コンディショニング電極15の非開口部分で覆わ
れており、放電により損傷することは無い。素子として
使用する場合には、図示しない電極操作棒によりコンデ
ィショニング電極15を動作せしめ、電極開口部20に
ゲート空孔7aおよびエミッタ4を位置させる。
FIG. 2B shows a state during the conditioning process. The gate hole 7a and the emitter 4 are covered by the non-opening portion of the conditioning electrode 15, and are not damaged by the discharge. When used as an element, the conditioning electrode 15 is operated by an electrode operating rod (not shown), and the gate hole 7 a and the emitter 4 are located in the electrode opening 20.

【0049】第1の実施の形態では、ゲート空孔7aと
電極空孔15aとを一致させるのが困難な場合もある
が、この第2の実施の形態によれば、コンディショニン
グ電極15の位置合わせが比較的容易であるという利点
がある。なお、第2の実施の形態では、エミッタ4の集
積密度が半分程度に低下することになるが、上述したよ
うに大きな電流密度が得られるので実用上は問題はな
い。
In the first embodiment, it may be difficult to match the gate hole 7a with the electrode hole 15a. However, according to the second embodiment, the positioning of the conditioning electrode 15 is performed. Is relatively easy. In the second embodiment, although the integration density of the emitter 4 is reduced to about half, there is no practical problem since a large current density can be obtained as described above.

【0050】この第2の実施の形態によれば、コンディ
ショニング電極15の電極開口部20以外の部分で、ゲ
ート空孔7aを保護してコンディショニング処理がなさ
れるので、ゲート空孔7aやエミッタ4の損傷を生ずる
ことなく、高い絶縁性能を有する電界放出型冷陰極素子
が得られる。
According to the second embodiment, the conditioning process is performed by protecting the gate hole 7a in the portion other than the electrode opening 20 of the conditioning electrode 15, so that the gate hole 7a and the emitter 4 are protected. A field emission cold cathode device having high insulation performance without causing damage is obtained.

【0051】次に、本発明の第3の実施の形態を説明す
る。図3は、本発明の第3の実施の形態に係わる電界放
出型冷陰極素子の構造を示す要部断面図である。図3に
おいて、ゲート7の上面の一部を覆う平板状の走査電極
30が設けられ、この走査電極30は電極操作棒16に
より移動可能となっている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a sectional view of a main part showing a structure of a field emission type cold cathode device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, a scan electrode 30 in the form of a flat plate covering a part of the upper surface of the gate 7 is provided.

【0052】電極操作棒16を介して走査電極30とア
ノード11との間に高電圧が印加される。そうすると、
走査電極30と対向する部分のアノード表面11aがコ
ンディショニングされ絶縁性能が向上する。そして、電
極操作棒16により走査電極30を移動させアノード表
面11aの異なる部分で対向させて、高電圧を印加し放
電させる。これを繰り返すことにより、アノード11の
全表面をコンディショニングし、所期の絶縁性能を得
る。前述したように、ゲート7であるシリコン表面は絶
縁性能に優れているため、アノード11だけを走査電極
30を用いてコンディショニングするだけで良い。
A high voltage is applied between the scanning electrode 30 and the anode 11 via the electrode operation rod 16. Then,
The portion of the anode surface 11a facing the scan electrode 30 is conditioned, and the insulation performance is improved. Then, the scanning electrode 30 is moved by the electrode operating rod 16 so as to face different portions of the anode surface 11a, and a high voltage is applied to discharge. By repeating this, the entire surface of the anode 11 is conditioned, and desired insulation performance is obtained. As described above, since the silicon surface serving as the gate 7 has excellent insulating performance, only the anode 11 needs to be conditioned using the scan electrode 30.

【0053】この第3の実施の形態によれば、走査電極
30によりアノード表面11aのコンディショニングを
行って、その表面11aに存在する微粒子や突起、酸化
膜や異物といった絶縁性能の低下要因を除去するので、
シリコンのゲート7との間で高い絶縁性能を有すること
ができる。
According to the third embodiment, the surface of the anode 11a is conditioned by the scanning electrode 30 to remove factors that lower the insulation performance such as fine particles, projections, oxide films and foreign substances present on the surface 11a. So
High insulation performance between the gate 7 and the silicon can be obtained.

【0054】次に、本発明の第4の実施の形態を説明す
る。図4は、本発明の第4の実施の形態に係わる電界放
出型冷陰極素子の構造を示す要部断面図である。この第
4の実施の形態は、図3に示した第3の実施の形態に対
し、平板状の走査電極30に代えて、アノード11との
距離が周辺部よりも中央部の方が短い凸状走査電極40
を設けたものである。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a sectional view of a main part showing a structure of a field emission type cold cathode device according to a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is different from the third embodiment shown in FIG. 3 in that the distance from the anode 11 to the central part is shorter than that from the peripheral part, instead of the plate-like scanning electrode 30. Scan electrode 40
Is provided.

【0055】図4において、ゲート7の上面の一部を覆
い、かつアノード11との距離が周辺部よりも中央部の
方が短い凸状走査電極40が設けられている。第3の実
施の形態では、平板状の走査電極30とアノード11と
の間で放電が生ずる際に、走査電極30の端部に放電が
集中する傾向にある。特に、コンディショニング効率を
高めるために過剰な電圧を印加したり、制限抵抗を小さ
くして放電電流を大きくすると、走査電極30の端部か
ら金属蒸気や溶融液滴が発生し、その金属蒸気や溶融液
滴がゲート空孔7aを閉塞してしまう場合がある。
In FIG. 4, there is provided a convex scanning electrode 40 which covers a part of the upper surface of the gate 7 and whose distance from the anode 11 is shorter in the central part than in the peripheral part. In the third embodiment, when a discharge occurs between the flat scan electrode 30 and the anode 11, the discharge tends to concentrate on the end of the scan electrode 30. In particular, when an excessive voltage is applied to enhance the conditioning efficiency, or when the discharge current is increased by reducing the limiting resistance, a metal vapor or a molten droplet is generated from an end portion of the scan electrode 30, and the metal vapor or the molten droplet is generated. Droplets may block the gate holes 7a.

【0056】そこで、図4に示すように、アノード11
との距離が周辺部よりも中央部の方が短い凸状走査電極
40にすることで、放電をその中央部に集中させる。こ
れにより、金属蒸気や溶融液滴の飛散を抑制しつつ、効
率的なコンディショニング処理ができる。
Therefore, as shown in FIG.
The discharge is concentrated in the central portion by making the convex scanning electrode 40 whose distance from the central portion is shorter in the central portion than in the peripheral portion. Thereby, an efficient conditioning process can be performed while suppressing scattering of metal vapor and molten droplets.

【0057】この第4の実施の形態では、凸状走査電極
40の端部での放電を抑制できるので、コンディショニ
ング時に発生する金属蒸気や溶融液滴がゲート空孔17
aを閉塞したりエミッタ4の先端に付着して電子放出特
性を劣化させることがない。
In the fourth embodiment, the discharge at the end of the convex scanning electrode 40 can be suppressed, so that the metal vapor or the molten droplet generated at the time of the conditioning is reduced to the gate hole 17.
The electron emission characteristics are not degraded by blocking a or adhering to the tip of the emitter 4.

【0058】次に、本発明の第5の実施の形態を説明す
る。図5は、本発明の第5の実施の形態に係わる電界放
出型冷陰極素子の構造を示す要部断面図である。この第
5の実施の形態は、図3に示した第3の実施の形態に対
し、走査電極30のゲート7側に走査電極30より大き
い絶縁板50を貼設したものである。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a sectional view showing a main part of a structure of a field emission cold cathode device according to a fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment is different from the third embodiment shown in FIG. 3 in that an insulating plate 50 larger than the scanning electrode 30 is attached to the gate 7 side of the scanning electrode 30.

【0059】図5において、ゲート7の上にはその一部
を覆う走査電極30が配設されるとともに、この走査電
極30のゲート7側には、走査電極30よりも大なる絶
縁板50が貼設されている。この絶縁板50は、走査電
極30とアノード11間で放電が生じた際に発生する金
属蒸気や溶融液滴を受け止めるために設けられる。
In FIG. 5, a scanning electrode 30 covering a part of the gate 7 is provided, and an insulating plate 50 larger than the scanning electrode 30 is provided on the gate 7 side of the scanning electrode 30. It is stuck. The insulating plate 50 is provided to receive a metal vapor or a molten droplet generated when a discharge occurs between the scan electrode 30 and the anode 11.

【0060】図5では、第3の実施の形態の平板状の走
査電極30に絶縁板50を設けたものを示したが、第4
の実施の形態の凸状走査電極40に絶縁板50を設ける
ようにしても良いことは言うまでもない。
FIG. 5 shows the third embodiment in which the plate-like scanning electrode 30 is provided with the insulating plate 50.
Needless to say, the insulating plate 50 may be provided on the convex scanning electrode 40 according to the above embodiment.

【0061】この第5の実施の形態によれば、走査電極
30とアノード11と間で放電が生じた際に発生する金
属蒸気や溶融液滴は絶縁板50で受け止められるので、
ゲート空孔7aを閉塞することは抑制される。
According to the fifth embodiment, metal vapor and molten droplets generated when a discharge occurs between the scanning electrode 30 and the anode 11 are received by the insulating plate 50.
Blocking the gate hole 7a is suppressed.

【0062】次に、本発明の第6の実施の形態を説明す
る。図6は、本発明の第6の実施の形態に係わる電界放
出型冷陰極素子の構造を示す要部断面図である。この第
6の実施の形態は、図3に示した第3の実施の形態に対
し、アノード11は、コンディショニング処理の完了後
に走査電極30が位置する対向面に切欠部11bを有し
たものである。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a sectional view of a main part showing a structure of a field emission type cold cathode device according to a sixth embodiment of the present invention. The sixth embodiment is different from the third embodiment shown in FIG. 3 in that the anode 11 has a cutout 11b on the facing surface where the scanning electrode 30 is located after the completion of the conditioning process. .

【0063】図6において、ゲート7の上にはその一部
を覆う走査電極30が配設されるとともに、アノード1
1の一部には、素子の動作時の走査電極30の位置と対
向する部分に切欠部11bが設けられている。この切欠
部11bは、コンディショニング処理の完了後の素子の
動作時に、走査電極30の電界がゲート7の表面より高
くなることを抑制するために設けられている。
In FIG. 6, a scanning electrode 30 covering a part of the gate 7 is provided on the gate 7 and the anode 1
A cutout 11b is provided in a part of the part 1 at a part facing the position of the scanning electrode 30 during operation of the element. The notch 11b is provided to prevent the electric field of the scan electrode 30 from being higher than the surface of the gate 7 during operation of the device after the completion of the conditioning process.

【0064】図6では、第3の実施の形態のアノード1
1に切欠部11bを設けたものを示したが、第4の実施
の形態または第5の実施の形態のアノード11に切欠部
11bを設けるようにしても良いことは言うまでもな
い。
FIG. 6 shows the anode 1 according to the third embodiment.
Although the cutout 11b is shown in FIG. 1, it goes without saying that the cutout 11b may be formed in the anode 11 of the fourth or fifth embodiment.

【0065】この第6の実施の形態によれば、素子の動
作時に、ゲート7の表面より高くなっている走査電極3
0の電界が高くなることを抑制でき、素子使用時におけ
る走査電極30部分の絶縁性能の低下を抑制できるの
で、高耐圧で信頼性の高い電界放出型冷陰極素子とする
ことができる。
According to the sixth embodiment, during operation of the element, the scanning electrode 3 which is higher than the surface of the gate 7
Since an increase in the electric field of 0 can be suppressed, and a decrease in the insulation performance of the scanning electrode 30 during use of the element can be suppressed, a field emission type cold cathode element with high breakdown voltage and high reliability can be obtained.

【0066】次に、本発明の第7の実施の形態を説明す
る。図7は、本発明の第7の実施の形態に係わる電界放
出型冷陰極素子の構造を示す要部断面図である。この第
7の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対
し、コンディショニング電極15を動作せしめる電極操
作棒16は、真空容器の気密を保持して連結されたダイ
ヤフラム71で操作されるようにしたものである。
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a sectional view of a main part showing a structure of a field emission type cold cathode device according to a seventh embodiment of the present invention. The seventh embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the electrode operation rod 16 for operating the conditioning electrode 15 is operated by a diaphragm 71 connected while maintaining the airtightness of the vacuum vessel. It is made to be done.

【0067】図7において、ゲート7の上面に設けられ
た平板状のコンディショニング電極15に連結された電
極操作棒16は、シールド13のシールド開口部13a
および絶縁筒1の絶縁筒開口部1aを貫通するととも
に、一端が絶縁筒開口部1aに気密に接合された導入金
具の他端に気密に接合されたダイヤフラム71と接合さ
れている。すなわち、エミッタ側フランジ2、アノード
側フランジ3および絶縁筒1で形成される真空容器の真
空を保持したまま、電極操作棒16を動作できるように
なっている。コンディショニング電極15の移動距離は
僅かであるため、電極操作棒16が僅かに動作できるダ
イヤフラムが使用でき、安価かつコンパクトな構成とす
ることができる。
In FIG. 7, an electrode operating rod 16 connected to a plate-like conditioning electrode 15 provided on the upper surface of a gate 7 has a shield opening 13 a of a shield 13.
In addition, it penetrates through the insulating cylinder opening 1a of the insulating cylinder 1 and has one end joined to a diaphragm 71 hermetically joined to the other end of the introduction fitting hermetically joined to the insulating cylinder opening 1a. That is, the electrode operation rod 16 can be operated while the vacuum of the vacuum container formed by the emitter-side flange 2, the anode-side flange 3, and the insulating cylinder 1 is maintained. Since the moving distance of the conditioning electrode 15 is small, a diaphragm that allows the electrode operation rod 16 to slightly move can be used, and a low-cost and compact configuration can be achieved.

【0068】また、コンディショニング処理を行なった
後、ゲート空孔7aと電極空孔15aとを略一致させ素
子の動作を行なわせようとする場合には、コンディショ
ニング電極15をゲート7に接触させて同電位になるよ
うにしておく。これにより、コンディショニング電極1
5の電極操作棒16とエミッタ4との間に電圧を印加す
ることで電子放出量を制御できる。すなわち、図11の
従来例においてゲート7に接続したゲートリード9が不
要になる。
When the gate holes 7a and the electrode holes 15a are made substantially coincident with each other after the conditioning process to perform the operation of the device, the conditioning electrode 15 is brought into contact with the gate 7 to perform the operation. Set to the potential. Thereby, the conditioning electrode 1
The electron emission amount can be controlled by applying a voltage between the electrode operation rod 16 and the emitter 4. That is, the gate lead 9 connected to the gate 7 in the conventional example of FIG. 11 becomes unnecessary.

【0069】この第7の実施の形態では、コンディショ
ニング電極15を真空容器の気密を保ったまま動作させ
ることができるので、安価でコンパクトな電界放出型冷
陰極素子とすることができる。また、ゲートリード9が
不要となるため、構造が簡略化されるとともに信頼性の
高い電界放出型冷陰極素子とすることができる。
In the seventh embodiment, since the conditioning electrode 15 can be operated while maintaining the airtightness of the vacuum vessel, an inexpensive and compact field emission cold cathode device can be obtained. Further, since the gate lead 9 becomes unnecessary, the structure can be simplified and a highly reliable field emission cold cathode device can be obtained.

【0070】次に、本発明の第8の実施の形態を説明す
る。図8は、本発明の第8の実施の形態に係わる電界放
出型冷陰極素子の構造を示す要部断面図である。この第
8の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対
し、走査電極30を動作せしめる電極操作棒16は、真
空容器の気密を保持して連結されたベローズ80で操作
されるようにしたものである。
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a sectional view showing a main part of a structure of a field emission cold cathode device according to an eighth embodiment of the present invention. The eighth embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the electrode operation rod 16 for operating the scanning electrode 30 is operated by a bellows 80 connected while maintaining the airtightness of the vacuum vessel. It is made to be done.

【0071】図8において、ゲート7の上面の一部に設
けられた走査電極30に連結された電極操作棒16はシ
ールド13のシールド開口部13aおよび絶縁筒1の絶
縁筒開口部1aを貫通するとともに、一端が絶縁筒開口
部1aに気密に接合された導入金具の他端に気密に接合
されたベローズ80と接合されている。すなわち、エミ
ッタ側フランジ2、アノード側フランジ3および絶縁筒
1で形成される真空容器の真空を保持したまま、電極操
作棒16を動作できるようになっている。この場合に
は、走査電極30の移動距離が比較的大きくかつ前後左
右の移動が必要であるため、ベローズ80を使用する。
In FIG. 8, the electrode operation rod 16 connected to the scanning electrode 30 provided on a part of the upper surface of the gate 7 passes through the shield opening 13a of the shield 13 and the insulating cylinder opening 1a of the insulating cylinder 1. In addition, one end is joined to a bellows 80 hermetically joined to the other end of the introduction fitting hermetically joined to the insulating cylinder opening 1a. That is, the electrode operation rod 16 can be operated while the vacuum of the vacuum container formed by the emitter-side flange 2, the anode-side flange 3, and the insulating cylinder 1 is maintained. In this case, the bellows 80 is used because the moving distance of the scanning electrode 30 is relatively large and the scanning electrode 30 needs to move back and forth and left and right.

【0072】図8では、走査電極30に連結された電極
操作棒16をベローズ80で操作するものを示したが、
凸状走査電極40またはコンディショニング電極15に
連結された電極操作棒16をベローズ80で操作するよ
うにしても良い。
FIG. 8 shows a case in which the electrode operating rod 16 connected to the scanning electrode 30 is operated by the bellows 80.
The electrode operating rod 16 connected to the convex scanning electrode 40 or the conditioning electrode 15 may be operated by the bellows 80.

【0073】また、コンディショニング処理を行なった
後、走査電極30または電極操作棒16をゲート7の一
部に接触させて同電位になるようにしておく。これによ
り、電極操作棒16とエミッタ4との間に電圧を印加す
ることで電子放出量を制御できる。すなわち図11の従
来例においてゲート7に接続したゲートリード9が不要
になる。
After performing the conditioning process, the scanning electrode 30 or the electrode operating rod 16 is brought into contact with a part of the gate 7 so as to have the same potential. Thus, the amount of electron emission can be controlled by applying a voltage between the electrode operation rod 16 and the emitter 4. That is, the gate lead 9 connected to the gate 7 in the conventional example of FIG. 11 becomes unnecessary.

【0074】この第8の実施の形態では、コンディショ
ニング電極15、走査電極30または凸状走査電極40
を真空容器の気密を保ったまま動作できるので、安価で
コンパクトな電界放出型冷陰極素子とすることができ
る。また、ゲートリード9が不要となるため、構造が簡
略化されるとともに信頼性の高い電界放出型冷陰極素子
とすることができる。
In the eighth embodiment, the conditioning electrode 15, the scan electrode 30, or the convex scan electrode 40
Can be operated while keeping the airtightness of the vacuum container, so that an inexpensive and compact field emission cold cathode device can be obtained. Further, since the gate lead 9 becomes unnecessary, the structure can be simplified and a highly reliable field emission cold cathode device can be obtained.

【0075】次に、本発明の第9の実施の形態を説明す
る。図9は、本発明の第9の実施の形態に係わる電界放
出型冷陰極素子の構造を示す要部概略図である。図9
(a)はコンディショニング電極15の平面図、図9
(b)はエミッタアレイ部分の断面図である。この第9
の実施の形態は、図2に示した第2の実施の形態に対
し、平板状のコンディショニング電極に代えて円板状の
コンディショニング電極15とし、電極操作棒16を円
板状のコンディショニング電極15の中心部に設けたも
のである。
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a schematic view of a main part showing a structure of a field emission cold cathode device according to a ninth embodiment of the present invention. FIG.
(A) is a plan view of the conditioning electrode 15, and FIG.
(B) is a sectional view of an emitter array portion. This ninth
This embodiment is different from the second embodiment shown in FIG. 2 in that a disk-shaped conditioning electrode 15 is used in place of a plate-shaped conditioning electrode, and an electrode operation rod 16 is used for the disk-shaped conditioning electrode 15. It is provided at the center.

【0076】図9(a)に示すように、コンディショニ
ング電極15は円板状に形成され、半径方向にスリット
状の複数の電極開口部20が設けられている。この円板
状のコンディショニング電極15は、図9(b)に示す
ようにゲート7の上面に配置される。コンディショニン
グ電極15の中心部には電極操作棒20が設けられ、こ
の電極操作棒20を回転することによりコンディショニ
ング電極15が回転できるようになっている。
As shown in FIG. 9A, the conditioning electrode 15 is formed in a disk shape, and is provided with a plurality of slit-shaped electrode openings 20 in the radial direction. This disk-shaped conditioning electrode 15 is disposed on the upper surface of the gate 7 as shown in FIG. An electrode operating rod 20 is provided at the center of the conditioning electrode 15, and by rotating the electrode operating rod 20, the conditioning electrode 15 can be rotated.

【0077】なお、図9(b)においては、真空容器の
気密性を保持してコンディショニング電極15および電
極操作棒16を回転させるために、磁気結合方式の回転
導入装置を示している。すなわち、電極操作棒16の他
端に磁性体92を連結し、その磁性体92を真空容器外
から磁石93により回転動作せしめる方式としている。
これにより、コンディショニング処理の際は複数のゲー
ト空孔7aと電極開口部20とが重ならない位置とし、
コンディショニング処理の完了後は複数のゲート空孔7
aと電極開口部20とが重なる位置にコンディショニン
グ電極15を回動させる。
FIG. 9 (b) shows a magnetic coupling type rotation introducing device for rotating the conditioning electrode 15 and the electrode operation rod 16 while maintaining the airtightness of the vacuum vessel. That is, a magnetic body 92 is connected to the other end of the electrode operation rod 16 and the magnetic body 92 is rotated by a magnet 93 from outside the vacuum vessel.
Thereby, at the time of the conditioning process, the plurality of gate holes 7a and the electrode openings 20 are set at positions where they do not overlap,
After the completion of the conditioning process, a plurality of gate holes 7
The conditioning electrode 15 is rotated to a position where the “a” and the electrode opening 20 overlap.

【0078】第9の実施の形態によれば、電極操作棒1
6を回転させるだけでコンディショニング電極15の電
極開口部16を移動させることができるので、シールド
や絶縁筒に開口部を設ける必要がない。このため、信頼
性に優れた電界放出型冷陰極素子とすることができる。
According to the ninth embodiment, the electrode operating rod 1
Since the electrode opening 16 of the conditioning electrode 15 can be moved only by rotating the electrode 6, there is no need to provide an opening in the shield or the insulating cylinder. Therefore, a field emission type cold cathode device having excellent reliability can be obtained.

【0079】次に、本発明の第10の実施の形態を説明
する。図10は、本発明の第10の実施の形態に係わる
電界放出型冷陰極素子の構造を示す要部概略図である。
図10(a)は走査電極30の平面図、図10(b)は
エミッタアレイ部分の断面図である。この第10の実施
の形態は、図9に示した第9の実施の形態に対し、円板
状のコンディショニング電極に代えて、扇状の走査電極
30とし、電極操作棒16を扇状の走査電極30の要位
置に設けたものである。
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a schematic view of a main part showing a structure of a field emission cold cathode device according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 10A is a plan view of the scanning electrode 30, and FIG. 10B is a cross-sectional view of the emitter array. This tenth embodiment is different from the ninth embodiment shown in FIG. 9 in that a sector-shaped scanning electrode 30 is used instead of the disk-shaped conditioning electrode, and the electrode operating rod 16 is a sector-shaped scanning electrode 30. It is provided at a key position of.

【0080】図10(a)に示すように、走査電極30
は扇状に形成され、この扇状の走査電極30は、図10
(b)に示すようにゲート7の上面の一部を覆うように
配置される。扇状電極30の要位置には電極操作棒16
が設けられ、この電極操作棒16を回転することにより
走査電極30が回転できるようになっている。
As shown in FIG. 10A, the scanning electrode 30
Are formed in a fan shape, and the fan-shaped scanning electrode 30 is
As shown in (b), it is arranged so as to cover a part of the upper surface of the gate 7. The electrode operating rod 16 is located at the required position of the sector electrode 30.
The scanning electrode 30 can be rotated by rotating the electrode operation rod 16.

【0081】図10(b)においても、第9の実施の形
態と同様に、真空容器の気密性を保持して走査電極30
および電極操作棒16を回転させるために、磁気結合方
式の回転導入装置を示している。すなわち、電極操作棒
16の他端に磁性体92を連結し、その磁性体92を真
空容器外から磁石93により回転動作せしめる方式とし
ている。
In FIG. 10B, as in the ninth embodiment, the scan electrodes 30 are maintained while maintaining the airtightness of the vacuum container.
In addition, a magnetic coupling type rotation introducing device for rotating the electrode operation rod 16 is shown. That is, a magnetic body 92 is connected to the other end of the electrode operation rod 16 and the magnetic body 92 is rotated by a magnet 93 from outside the vacuum vessel.

【0082】電極操作棒16を介して走査電極30を回
動させて、順次、走査電極30と対向する部分のアノー
ド表面をコンディショニング処理する。これにより、ア
ノード11の全表面をコンディショニングし、所期の絶
縁性能を得る。
The scanning electrode 30 is rotated via the electrode operating rod 16, and the surface of the anode facing the scanning electrode 30 is sequentially subjected to conditioning processing. As a result, the entire surface of the anode 11 is conditioned, and the desired insulation performance is obtained.

【0083】第10の実施の形態によれば、第9の実施
の形態と同様に、電極操作棒16を回転させるだけでコ
ンディショニング電極15の電極開口部16を移動させ
ることができるので、シールドや絶縁筒に開口部を設け
る必要がない。このため、信頼性に優れた電界放出型冷
陰極素子とすることができる。
According to the tenth embodiment, similarly to the ninth embodiment, the electrode opening 16 of the conditioning electrode 15 can be moved only by rotating the electrode operation rod 16, so that the shield There is no need to provide an opening in the insulating cylinder. Therefore, a field emission type cold cathode device having excellent reliability can be obtained.

【0084】ここで、本発明の電界放出型冷陰極素子
は、電力用スイッチング素子や電力用開閉器に使用可能
である。すなわち、高い絶縁性能を有する電界放出型冷
陰極素子を電力用スイッチング素子または電力用開閉器
素子として使用するので、従来の半導体スイッチング素
子や開閉器・遮断器に比べて大幅な小形化と高電圧化が
図られるだけでなく、低損失で信頼性の高い電力用スイ
ッチング素子を使用した機器を提供することができる。
Here, the field emission type cold cathode device of the present invention can be used for a power switching device and a power switch. In other words, the field emission type cold cathode device with high insulation performance is used as a power switching device or power switch device, so it is significantly smaller and has a higher voltage than conventional semiconductor switching devices and switches / breakers. It is possible to provide a device that uses a power switching element with low loss and high reliability, as well as high efficiency.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
および請求項2記載の本発明によれば、コンディショニ
ング電極の電極空孔あるいは電極開口部以外の部分で、
ゲート空孔を保護してコンディショニング処理がなされ
るので、ゲート空孔やエミッタの損傷を生ずることがな
く、高い絶縁性能を有する電界放出型冷陰極素子とする
ことができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
According to the present invention described in claim 2 and in the portion other than the electrode holes or electrode openings of the conditioning electrode,
Since the conditioning process is performed while protecting the gate hole, the field emission cold cathode device having high insulation performance without damaging the gate hole and the emitter can be obtained.

【0086】また、請求項3乃至請求項5の本発明で
は、走査電極によりアノード表面のコンディショニング
を行って、表面に存在する微粒子や突起、酸化膜や異物
といった絶縁性能の低下要因を除去し、これらの絶縁性
能低下要因が本質的に少ないシリコンゲートとの間で高
い絶縁性能を有するようにすることができる。とりわ
け、走査電極の端部での放電を抑制したり、走査電極の
背面に絶縁板を設けることにより、コンディショニング
時に発生する金属蒸気や溶融液滴がゲート空孔を閉塞し
たりエミッタ先端に付着して電子放出特性を劣化させる
ことなしに、コンディショニングを効率良く実施でき、
生産性に優れ且つ信頼性の高い電界放出型冷陰極素子と
することができる。
Further, in the present invention according to claims 3 to 5, conditioning of the anode surface by the scanning electrode is performed to remove factors that lower the insulation performance such as fine particles, protrusions, oxide films and foreign substances present on the surface, It is possible to have a high insulation performance between the silicon gate and the silicon gate, which is essentially reduced in these insulation performance reduction factors. In particular, by suppressing discharge at the end of the scan electrode, or by providing an insulating plate on the back of the scan electrode, metal vapor or molten droplets generated during conditioning block the gate hole or adhere to the tip of the emitter. Conditioning can be performed efficiently without deteriorating the electron emission characteristics
A field emission cold cathode device having excellent productivity and high reliability can be obtained.

【0087】また、請求項6の発明によれば、素子使用
時における走査電極部分の絶縁性能の低下を抑制できる
ので、高耐圧で信頼性の高い電界放出型冷陰極素子とす
ることができる。
Further, according to the invention of claim 6, since the deterioration of the insulation performance of the scanning electrode portion during use of the element can be suppressed, a field emission type cold cathode element having high withstand voltage and high reliability can be obtained.

【0088】また、請求項7および請求項8記載の本発
明では、コンディショニング電極や走査電極を真空容器
の気密を保ったまま動作できるので、安価でコンパクト
な電界放出型冷陰極素子とすることができる。
According to the present invention, since the conditioning electrode and the scanning electrode can be operated while maintaining the airtightness of the vacuum vessel, an inexpensive and compact field emission cold cathode device can be obtained. it can.

【0089】また、請求項9および請求項10の発明で
は、コンディショニング電極や走査電極を移動するのに
シールドや絶縁筒に開口部を設ける必要がないため、信
頼性に優れた電界放出型冷陰極素子とすることができ
る。
According to the ninth and tenth aspects of the present invention, it is not necessary to provide an opening in the shield or the insulating cylinder to move the conditioning electrode and the scanning electrode, and therefore, the field emission type cold cathode having excellent reliability is provided. It can be an element.

【0090】また、請求項11の発明では、ゲートリー
ドが不要となるため、構造が簡略化されるとともに信頼
性の高い電界放出型冷陰極素子とすることができる。
According to the eleventh aspect of the present invention, since a gate lead is not required, the structure can be simplified and a highly reliable field emission cold cathode device can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係わる電界放出型
冷陰極素子の構造を示す要部断面図。
FIG. 1 is an essential part cross-sectional view showing a structure of a field emission type cold cathode device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態に係わる電界放出型
冷陰極素子の構造を示す要部概略図。
FIG. 2 is a main part schematic diagram showing the structure of a field emission type cold cathode device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態に係わる電界放出型
冷陰極素子の構造を示す要部断面図。
FIG. 3 is an essential part cross-sectional view showing a structure of a field emission cold cathode device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態に係わる電界放出型
冷陰極素子の構造を示す要部断面図。
FIG. 4 is an essential part cross-sectional view showing a structure of a field emission type cold cathode device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施の形態に係わる電界放出型
冷陰極素子の構造を示す要部断面図。
FIG. 5 is an essential part cross-sectional view showing the structure of a field emission cold cathode device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施の形態に係わる電界放出型
冷陰極素子の構造を示す要部断面図。
FIG. 6 is an essential part cross-sectional view showing a structure of a field emission cold cathode device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第7の実施の形態に係わる電界放出型
冷陰極素子の構造を示す要部断面図。
FIG. 7 is an essential part cross-sectional view showing the structure of a field emission cold cathode device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第8の実施の形態に係わる電界放出型
冷陰極素子の構造を示す要部断面図。
FIG. 8 is an essential part cross-sectional view showing a structure of a field emission cold cathode device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第9の実施の形態に係わる電界放出型
冷陰極素子の構造を示す要部概略図。
FIG. 9 is a main part schematic diagram showing the structure of a field emission cold cathode device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第10の実施の形態に係わる電界放
出型冷陰極素子の構造を示す要部概略図。
FIG. 10 is a main part schematic diagram showing the structure of a field emission type cold cathode device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図11】従来の電界放出型冷陰極素子の基本構造を示
す断面図。
FIG. 11 is a sectional view showing the basic structure of a conventional field emission cold cathode device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 エミッタ 7 ゲート 7a ゲート空孔 11
アノード 11b 切欠部 15 コンディショニング
電極 15a 電極空孔 16 電極操作棒16
電極開口部 30 走査電極 40 凸状走査電極 5
0 絶縁板 71 ダイヤフラム 80 ベローズ
4 Emitter 7 Gate 7a Gate hole 11
Anode 11b Notch 15 Conditioning electrode 15a Electrode hole 16 Electrode operating rod 16
Electrode opening 30 Scanning electrode 40 Convex scanning electrode 5
0 Insulating plate 71 Diaphragm 80 Bellows

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 忠司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 5C012 VV01 VV10  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Tadashi Sakai 1-term, Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in Toshiba R & D Center (reference) 5C012 VV01 VV10

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空容器中において電界放射を行なうエ
ミッタを配列してなるエミッタアレイと、前記エミッタ
からの電界放射を制御するゲートと、前記エミッタから
の電界放射電流が注入されるアノードとを備えた電界放
出型冷陰極素子において、前記ゲートに設けられたゲー
ト空孔と略同位置に電極空孔を有しコンディショニング
処理の際に前記アノードとの間で放電を発生させるため
の平板状のコンディショニング電極と、コンディショニ
ング処理の際は前記ゲート空孔と前記電極空孔とが重な
らない位置とし前記コンディショニング処理の完了後は
前記ゲート空孔と前記電極空孔とが一致する位置に前記
コンディショニング電極を移動させる電極操作棒とを備
えたことを特徴とする電界放出型冷陰極素子。
An emitter array in which an emitter for emitting electric field is arranged in a vacuum vessel, a gate for controlling electric field emission from the emitter, and an anode to which a field emission current from the emitter is injected. In the field emission type cold cathode device, a plate-shaped conditioning for generating a discharge between the anode and the anode during conditioning processing, having an electrode hole substantially at the same position as the gate hole provided in the gate. The electrode and the conditioning hole are moved to a position where the gate hole and the electrode hole do not overlap during the conditioning process, and the conditioning electrode is moved to a position where the gate hole and the electrode hole match after the completion of the conditioning process. A field operation type cold cathode device comprising:
【請求項2】 真空容器中において電界放射を行なうエ
ミッタを配列してなるエミッタアレイと、前記エミッタ
からの電界放射を制御するゲートと、前記エミッタから
の電界放射電流が注入されるアノードとを備えた電界放
出型冷陰極素子において、前記ゲートに設けられた複数
のゲート空孔に跨る電極開口部を有しコンディショニン
グ処理の際に前記アノードとの間で放電を発生させるた
めの平板状のコンディショニング電極と、コンディショ
ニング処理の際は複数のゲート空孔と前記電極開口部と
が重ならない位置とし前記コンディショニング処理の完
了後は複数のゲート空孔と前記電極開口部とが重なる位
置に前記コンディショニング電極を移動させる電極操作
棒とを備えたことを特徴とする電界放出型冷陰極素子。
2. An emitter array in which emitters for emitting electric field are arranged in a vacuum vessel, a gate for controlling electric field emission from the emitter, and an anode into which electric field emission current from the emitter is injected. In the field emission cold cathode device, a flat conditioning electrode having an electrode opening extending over a plurality of gate holes provided in the gate and generating a discharge with the anode during conditioning processing. And moving the conditioning electrode to a position where a plurality of gate holes do not overlap with the electrode opening during the conditioning process and a position where the plurality of gate holes overlap with the electrode opening after completing the conditioning process. A field operation type cold cathode device comprising:
【請求項3】 真空中において電界放射を行なうエミッ
タを配列してなるエミッタアレイと、前記エミッタから
の電界放射を制御するゲートと、前記エミッタからの電
界放射電流が注入されるアノードとを備えた電界放出型
冷陰極素子において、前記ゲートの上面の一部を覆いコ
ンディショニング処理の際に前記アノードとの間で放電
を発生させるための平板状の走査電極と、コンディショ
ニング処理の際は前記走査電極を前記アノードの全表面
に亘って移動させる電極操作棒とを備えたことを特徴と
する電界放出型冷陰極素子。
3. An emitter array in which emitters for emitting electric field in a vacuum are arranged, a gate for controlling electric field emission from the emitter, and an anode into which electric field emission current from the emitter is injected. In the field emission cold cathode device, a flat scan electrode for covering a part of the upper surface of the gate and generating a discharge between the anode during the conditioning process and the scan electrode during the conditioning process. An electrode operating rod for moving the entire surface of the anode.
【請求項4】 平板状の前記走査電極に代えて、前記ア
ノードとの距離が周辺部よりも中央部の方が短い凸状走
査電極を設けたことを特徴とする請求項3に記載の電界
放出型冷陰極素子。
4. The electric field according to claim 3, wherein a convex scanning electrode whose distance from the anode is shorter at a central portion than at a peripheral portion is provided in place of the plate-like scanning electrode. Emission type cold cathode device.
【請求項5】 前記走査電極または凸状走査電極のゲー
ト側に前記走査電極または凸状走査電極より大きい絶縁
板を貼設したことを特徴とする請求項3または請求項4
に記載の電界放出型冷陰極素子。
5. The scanning electrode or the convex scanning electrode, wherein an insulating plate larger than the scanning electrode or the convex scanning electrode is attached to a gate side of the scanning electrode or the convex scanning electrode.
3. The field emission cold cathode device according to item 1.
【請求項6】 前記アノードは、前記コンディショニン
グ処理の完了後に前記走査電極または前記凸状走査電極
が位置する対向面に切欠部を有したことを特徴とする請
求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の電界放出型
冷陰極素子。
6. The anode according to claim 3, wherein the anode has a cutout on an opposing surface where the scan electrode or the convex scan electrode is located after the conditioning process is completed. Item 2. A field emission cold cathode device according to item 1.
【請求項7】 前記コンディショニング電極を動作せし
める電極操作棒は、前記真空容器の気密を保持して連結
されたダイヤフラムで操作されることを特徴とする請求
項1または請求項2に記載の電界放出型冷陰極素子。
7. The field emission device according to claim 1, wherein the electrode operation rod for operating the conditioning electrode is operated by a diaphragm connected while maintaining the airtightness of the vacuum vessel. Type cold cathode device.
【請求項8】 前記コンディショニング電極、前記走査
電極または前記凸状走査電極を動作せしめる電極操作棒
は、前記真空容器の気密を保持して連結されたベローズ
で操作されることを特徴とする請求項1乃至請求項6の
いずれか1項に記載の電界放出型冷陰極素子。
8. An electrode operating rod for operating the conditioning electrode, the scan electrode or the convex scan electrode is operated by a bellows connected to the vacuum vessel while keeping the vacuum vessel airtight. The field emission cold cathode device according to claim 1.
【請求項9】 真空容器中において電界放射を行なうエ
ミッタを配列してなるエミッタアレイと、前記エミッタ
からの電界放射を制御するゲートと、前記エミッタから
の電界放射電流が注入されるアノードとを備えた電界放
出型冷陰極素子において、前記ゲートに設けられた複数
のゲート空孔に跨る電極開口部を有しコンディショニン
グ処理の際に前記アノードとの間で放電を発生させるた
めの円板状のコンディショニング電極と、円板状の前記
コンディショニング電極の中心部に設けられコンディシ
ョニング処理の際は複数のゲート空孔と前記電極開口部
とが重ならない位置とし前記コンディショニング処理の
完了後は複数のゲート空孔と前記電極開口部とが重なる
位置に前記コンディショニング電極を回動させる電極操
作棒とを備えたことを特徴とする電界放出型冷陰極素
子。
9. An emitter array having an emitter for emitting electric field in a vacuum vessel, a gate for controlling electric field emission from the emitter, and an anode to which a field emission current from the emitter is injected. A field-emission cold cathode device, comprising: an electrode opening extending over a plurality of gate holes provided in the gate; and a disk-shaped conditioning for generating a discharge between the anode and the anode during a conditioning process. An electrode, provided at the center of the disc-shaped conditioning electrode, is a position where a plurality of gate holes and the electrode opening do not overlap during the conditioning process, and a plurality of gate holes after the completion of the conditioning process. An electrode operating rod for rotating the conditioning electrode at a position where the electrode opening overlaps the electrode opening; A field emission cold cathode device characterized by the above-mentioned.
【請求項10】 真空中において電界放射を行なうエミ
ッタを配列してなるエミッタアレイと、前記エミッタか
らの電界放射を制御するゲートと、前記エミッタからの
電界放射電流が注入されるアノードとを備えた電界放出
型冷陰極素子において、前記ゲートの上面の一部を覆い
コンディショニング処理の際に前記アノードとの間で放
電を発生させるための扇状の走査電極と、扇状の前記走
査電極の要位置に設けられコンディショニング処理の際
は扇状の前記走査電極を前記アノードの全表面に亘って
回動させる電極操作棒とを備えたことを特徴とする電界
放出型冷陰極素子。
10. An emitter array in which emitters for emitting electric field in a vacuum are arranged, a gate for controlling electric field emission from the emitter, and an anode to which electric field emission current from the emitter is injected. In the field emission type cold cathode device, a fan-shaped scanning electrode for covering a part of the upper surface of the gate and generating a discharge between the anode and the anode during a conditioning process, and provided at a key position of the fan-shaped scanning electrode. An electrode operating rod for rotating the fan-shaped scanning electrode over the entire surface of the anode during the conditioning process.
【請求項11】 前記コンディショニング処理を行なっ
た後に、前記コンディショニング電極、前記走査電極、
前記凸状走査電極または前記電極操作棒の少なくとも一
つを前記ゲートに接触させ、前記電極操作棒に動作電圧
を印加することを特徴とする請求項1乃至請求項10の
いずれか1項に記載の電界放出型冷陰極素子。
11. After performing the conditioning process, the conditioning electrode, the scan electrode,
The operating voltage is applied to the electrode operation rod by bringing at least one of the convex scanning electrode or the electrode operation rod into contact with the gate, and the operating voltage is applied to the electrode operation rod. Field emission cold cathode device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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