JP2001250470A - 冷陰極素子 - Google Patents
冷陰極素子Info
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- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
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- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低い印加電圧によっても十分に電子を放出す
ることが可能な，実用性の高い冷陰極素子を提供する。 【解決手段】 電界を印加されることにより電子を放出
する冷陰極素子であって，表面の屈折率ｎがｎ≧２．５
である非晶質炭素膜より構成されている。
ることが可能な，実用性の高い冷陰極素子を提供する。 【解決手段】 電界を印加されることにより電子を放出
する冷陰極素子であって，表面の屈折率ｎがｎ≧２．５
である非晶質炭素膜より構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，電界を印加される
ことにより電子を放出する冷陰極素子に関する。
ことにより電子を放出する冷陰極素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，電子放出素子としては熱陰極素子
と冷陰極素子とが知られている。
と冷陰極素子とが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】熱陰極素子は真空管に
代表される分野に用いられているが，熱を付与するため
に集積化が困難である，といった問題がある。一方，冷
陰極素子は熱を用いないため集積化が可能な素子とし
て，フラットパネルディスプレイ，電圧増幅素子，高周
波増幅素子等への応用が期待されている。
代表される分野に用いられているが，熱を付与するため
に集積化が困難である，といった問題がある。一方，冷
陰極素子は熱を用いないため集積化が可能な素子とし
て，フラットパネルディスプレイ，電圧増幅素子，高周
波増幅素子等への応用が期待されている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は，低い印加電圧
によっても十分に電子を放出することが可能な，実用性
の高い前記冷陰極素子を提供することを目的とする。
によっても十分に電子を放出することが可能な，実用性
の高い前記冷陰極素子を提供することを目的とする。
【０００５】前記目的を達成するため本発明によれば，
電界を印加されることにより電子を放出する冷陰極素子
であって，表面の屈折率ｎがｎ≧２．５である非晶質炭
素膜より構成されている冷陰極素子が提供される。
電界を印加されることにより電子を放出する冷陰極素子
であって，表面の屈折率ｎがｎ≧２．５である非晶質炭
素膜より構成されている冷陰極素子が提供される。
【０００６】前記屈折率ｎは分光エリプソメトリにより
測定されたもので，その値は波長６３０nmにおける値で
ある。表面の屈折率ｎを，前記のようにｎ≧２．５に設
定された非晶質炭素膜においては，従来のダイヤモンド
状炭素（ＤＬＣ）膜よりも，非晶質炭素膜を構成する原
子（以下，膜構成原子と言う）の密度が高くなり，その
結果，余剰電子を生じ，その余剰電子が固体内で存在し
にくい状態となるため，放出電界が低められて低い印加
電圧によっても十分に電子を放出することが可能とな
る。ただし，屈折率ｎがｎ＜２．５では，膜構成原子の
密度が低くなる。またｎ＞３．０では炭素原子相互間の
斥力に起因して，膜構成の原子の密度を高めることが困
難となるので，前記屈折率ｎの上限値はｎ＝３．０に設
定される。
測定されたもので，その値は波長６３０nmにおける値で
ある。表面の屈折率ｎを，前記のようにｎ≧２．５に設
定された非晶質炭素膜においては，従来のダイヤモンド
状炭素（ＤＬＣ）膜よりも，非晶質炭素膜を構成する原
子（以下，膜構成原子と言う）の密度が高くなり，その
結果，余剰電子を生じ，その余剰電子が固体内で存在し
にくい状態となるため，放出電界が低められて低い印加
電圧によっても十分に電子を放出することが可能とな
る。ただし，屈折率ｎがｎ＜２．５では，膜構成原子の
密度が低くなる。またｎ＞３．０では炭素原子相互間の
斥力に起因して，膜構成の原子の密度を高めることが困
難となるので，前記屈折率ｎの上限値はｎ＝３．０に設
定される。
【０００７】前記非晶質炭素膜は単体で用いられる外，
例えばＳｉよりなる冷陰極素子の性能向上を図るべく，
その素子の表面被膜層構成材料としても用いられる。
例えばＳｉよりなる冷陰極素子の性能向上を図るべく，
その素子の表面被膜層構成材料としても用いられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は陰極ユニット１を示し，そ
の陰極ユニット１はＡｌ製陰極板２と，その表面に形成
された冷陰極素子３とよりなる。その冷陰極素子３は非
晶質炭素膜より構成され，分光エリプソメトリにより測
定された，波長６３０nmにおける，表面の屈折率ｎはｎ
≧２．５に設定されている。
の陰極ユニット１はＡｌ製陰極板２と，その表面に形成
された冷陰極素子３とよりなる。その冷陰極素子３は非
晶質炭素膜より構成され，分光エリプソメトリにより測
定された，波長６３０nmにおける，表面の屈折率ｎはｎ
≧２．５に設定されている。
【０００９】表面の屈折率ｎを前記のように設定された
非晶質炭素膜においては，従来のダイヤモンド状炭素
（ＤＬＣ）膜よりも，膜構成原子の密度が高くなり，そ
の結果，余剰電子を生じ，その余剰電子が固体内で存在
しにくい状態となるため，放出電界が低められて低い印
加電圧によっても十分に電子を放出することが可能とな
る。
非晶質炭素膜においては，従来のダイヤモンド状炭素
（ＤＬＣ）膜よりも，膜構成原子の密度が高くなり，そ
の結果，余剰電子を生じ，その余剰電子が固体内で存在
しにくい状態となるため，放出電界が低められて低い印
加電圧によっても十分に電子を放出することが可能とな
る。
【００１０】非晶質炭素膜の表面に関する分光エリプソ
メトリによる屈折率ｎは，通常，ｎ＜２．５である。こ
の実施例に係る非晶質炭素膜は，負イオンビームを用い
るイオンビーム蒸着法により形成され，これにより，非
晶質であっても膜構成原子の密度を高めて，その表面の
屈折率ｎをｎ≧２．５に設定することができる。
メトリによる屈折率ｎは，通常，ｎ＜２．５である。こ
の実施例に係る非晶質炭素膜は，負イオンビームを用い
るイオンビーム蒸着法により形成され，これにより，非
晶質であっても膜構成原子の密度を高めて，その表面の
屈折率ｎをｎ≧２．５に設定することができる。
【００１１】これは次のような理由による。即ち，負イ
オンは，その電子親和力［Ｃ- →Ｃ＋ｅ- −１．２６８
ｅＶ，（吸熱）］が原子間結合エネルギ（１〜８ｅＶ）
に比べて同等またはそれよりも低く，また中性化は吸熱
反応であるため，イオンビーム蒸着におけるエネルギは
運動エネルギ，したがって蒸着エネルギが支配的とな
り，これによりエネルギ制御を容易に行って結合原子間
距離を小さくし得るのである。
オンは，その電子親和力［Ｃ- →Ｃ＋ｅ- −１．２６８
ｅＶ，（吸熱）］が原子間結合エネルギ（１〜８ｅＶ）
に比べて同等またはそれよりも低く，また中性化は吸熱
反応であるため，イオンビーム蒸着におけるエネルギは
運動エネルギ，したがって蒸着エネルギが支配的とな
り，これによりエネルギ制御を容易に行って結合原子間
距離を小さくし得るのである。
【００１２】一方，正イオンは，そのイオン化ポテンシ
ャルエネルギ［Ｃ+ ＋ｅ- →Ｃ＋１１．２６ｅＶ（発
熱）］が原子間結合エネルギ（１〜８ｅＶ）に比べて，
大幅に大きく，そのためイオンビーム蒸着時には余剰エ
ネルギが生じ，これが原子間に働く斥力を大きくするた
め結合原子間距離が大となる，つまり膜構成原子の密度
が低くなるのである。
ャルエネルギ［Ｃ+ ＋ｅ- →Ｃ＋１１．２６ｅＶ（発
熱）］が原子間結合エネルギ（１〜８ｅＶ）に比べて，
大幅に大きく，そのためイオンビーム蒸着時には余剰エ
ネルギが生じ，これが原子間に働く斥力を大きくするた
め結合原子間距離が大となる，つまり膜構成原子の密度
が低くなるのである。
【００１３】以下，具体例について説明する。
【００１４】〔Ｉ〕負イオンビーム蒸着法による非晶質
炭素膜の形成 図２は公知の超高真空型負イオンビーム蒸着装置（NIAB
NIS:Neutral andIonized Alkaline metal bombardment
type heavy Negative Ion Source)を示す。その装置
は，センタアノードパイプ５，フィラメント６，熱遮蔽
体７等を有するＣｓプラズマイオン源８と，サプレッサ
９と，高純度高密度炭素よりなるターゲット１０を備え
たターゲット電極１１と，負イオン引出し電極１２と，
レンズ１３と，マグネット１４を有する電子除去体１５
と，偏向板１６とを備えている。
炭素膜の形成 図２は公知の超高真空型負イオンビーム蒸着装置（NIAB
NIS:Neutral andIonized Alkaline metal bombardment
type heavy Negative Ion Source)を示す。その装置
は，センタアノードパイプ５，フィラメント６，熱遮蔽
体７等を有するＣｓプラズマイオン源８と，サプレッサ
９と，高純度高密度炭素よりなるターゲット１０を備え
たターゲット電極１１と，負イオン引出し電極１２と，
レンズ１３と，マグネット１４を有する電子除去体１５
と，偏向板１６とを備えている。
【００１５】非晶質炭素膜３（便宜上，冷陰極素子と同
一の符号を用いる）の形成に当っては，（ａ）図２に示
すように，各部に所定の電圧を印加する，（ｂ）Ｃｓプ
ラズマイオン源８によりＣｓの正イオンを発生させる，
（ｃ）Ｃｓの正イオンによりターゲット１０をスパッタ
してＣ等の負イオンを発生させる，（ｄ）サプレッサ９
を介して負イオン引出し電極１２により負イオンを引出
して負イオンビーム１７を発生させる，（ｅ）レンズ１
３により負イオンビーム１７を収束する，（ｆ）電子除
去体１５により負イオンビーム１７に含まれる電子を除
去する，（ｇ）偏向板１６により負イオンのみを陰極板
２に向けて飛行させる，といった方法を採用した。
一の符号を用いる）の形成に当っては，（ａ）図２に示
すように，各部に所定の電圧を印加する，（ｂ）Ｃｓプ
ラズマイオン源８によりＣｓの正イオンを発生させる，
（ｃ）Ｃｓの正イオンによりターゲット１０をスパッタ
してＣ等の負イオンを発生させる，（ｄ）サプレッサ９
を介して負イオン引出し電極１２により負イオンを引出
して負イオンビーム１７を発生させる，（ｅ）レンズ１
３により負イオンビーム１７を収束する，（ｆ）電子除
去体１５により負イオンビーム１７に含まれる電子を除
去する，（ｇ）偏向板１６により負イオンのみを陰極板
２に向けて飛行させる，といった方法を採用した。
【００１６】図３は負イオンビーム１７の質量スペクト
ルを示す。この負イオンビーム１７の主たる負イオンは
構成原子数が１であるＣ- イオンと構成原子数が２であ
るＣ2 - イオンである。ただし，イオン電流はＣ- ＞Ｃ
2 - である。
ルを示す。この負イオンビーム１７の主たる負イオンは
構成原子数が１であるＣ- イオンと構成原子数が２であ
るＣ2 - イオンである。ただし，イオン電流はＣ- ＞Ｃ
2 - である。
【００１７】表１は負イオンビーム蒸着法による非晶質
炭素膜３の例１〜５における形成条件を示す。例１〜５
の厚さは０．４〜０．８μｍであった。
炭素膜３の例１〜５における形成条件を示す。例１〜５
の厚さは０．４〜０．８μｍであった。
【００１８】
【表１】
【００１９】次に，例１〜５の略中央部についてラマン
分光法による分析を行って，それらが非晶質であるか否
かを調べたところ，所定の波数を中心としたブロードな
ラマンバンドが観察され，このことから例１〜５は非晶
質であることが判明した。
分光法による分析を行って，それらが非晶質であるか否
かを調べたところ，所定の波数を中心としたブロードな
ラマンバンドが観察され，このことから例１〜５は非晶
質であることが判明した。
【００２０】また例１〜５の表面について分光エリプソ
メトリによる屈折率ｎの測定を行い，波長６３０nmにお
ける値を求めた。
メトリによる屈折率ｎの測定を行い，波長６３０nmにお
ける値を求めた。
【００２１】さらに，例１〜５について，図４に示す方
法で放出電界の測定を行った。即ち，電圧調整可能な電
源１８にＡｌ製導電板１９を接続し，その導電板１９上
に，中央部に縦０．８cm，横０．８cm（０．６４cm2 ）
の開口２０を有する厚さ１５０μｍのカバーガラス２１
を載せ，また，そのカバーガラス２１上に陰極ユニット
１の非晶質炭素膜３を載せ，さらに，その陰極板２に電
流計２２を接続した。次いで，電源１８より導電板１９
に所定の電圧を印加して，電流計２２により電流を読取
った。そして，測定電流と開口２０の面積とから，放出
電流密度（μＡ／cm2 ）を求め，実用性を考慮して，そ
の放出電流密度が８μＡ／cm2 に達したとき，それに対
応する電圧とカバーガラス２１の厚さとから放出電界
（Ｖ／μｍ）を求めた。
法で放出電界の測定を行った。即ち，電圧調整可能な電
源１８にＡｌ製導電板１９を接続し，その導電板１９上
に，中央部に縦０．８cm，横０．８cm（０．６４cm2 ）
の開口２０を有する厚さ１５０μｍのカバーガラス２１
を載せ，また，そのカバーガラス２１上に陰極ユニット
１の非晶質炭素膜３を載せ，さらに，その陰極板２に電
流計２２を接続した。次いで，電源１８より導電板１９
に所定の電圧を印加して，電流計２２により電流を読取
った。そして，測定電流と開口２０の面積とから，放出
電流密度（μＡ／cm2 ）を求め，実用性を考慮して，そ
の放出電流密度が８μＡ／cm2 に達したとき，それに対
応する電圧とカバーガラス２１の厚さとから放出電界
（Ｖ／μｍ）を求めた。
【００２２】表２は例１〜５に関する表面の屈折率ｎと
放出電界を示す。
放出電界を示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】表２から明らかなように，例４，５のよう
に表面の屈折率ｎをｎ≧２．５に設定すると，ｎ＜２．
５のものに比べて放出電界を５０％以上低くすることが
できる。
に表面の屈折率ｎをｎ≧２．５に設定すると，ｎ＜２．
５のものに比べて放出電界を５０％以上低くすることが
できる。
【００２５】この種の冷陰極素子は，フラットパネルデ
ィスプレイ，電圧増幅素子，高周波増幅素子，高精度至
近距離レーダ，磁気センサ，視覚センサ等に応用され
る。
ィスプレイ，電圧増幅素子，高周波増幅素子，高精度至
近距離レーダ，磁気センサ，視覚センサ等に応用され
る。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば，前記のように構成する
ことによって，低い印加電圧によっても十分に電子を放
出することが可能な，実用性の高い冷陰極素子を提供す
ることができる。
ことによって，低い印加電圧によっても十分に電子を放
出することが可能な，実用性の高い冷陰極素子を提供す
ることができる。
【図１】陰極ユニットの断面図である。
【図２】超高真空型負イオンビーム蒸着装置の概略図で
ある。
ある。
【図３】前記装置によるビームスペクトルである。
【図４】放出電界測定方法の説明図である。
１ 陰極ユニット ２ 陰極板 ３ 冷陰極素子（非晶質炭素膜）
Claims (3)
- 【請求項１】 電界を印加されることにより電子を放出
する冷陰極素子であって，表面の屈折率ｎがｎ≧２．５
である非晶質炭素膜より構成されていることを特徴とす
る冷陰極素子。 - 【請求項２】 前記屈折率ｎの上限値がｎ＝３．０であ
る，請求項１記載の冷陰極素子。 - 【請求項３】 前記非晶質炭素膜は，負イオンビームを
用いるイオンビーム蒸着法により形成された，請求項１
または２記載の冷陰極素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000060443A JP4405027B2 (ja) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | 冷陰極素子 |
| US09/793,953 US6414422B1 (en) | 2000-03-01 | 2001-02-28 | Cold cathode element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000060443A JP4405027B2 (ja) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | 冷陰極素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001250470A true JP2001250470A (ja) | 2001-09-14 |
| JP4405027B2 JP4405027B2 (ja) | 2010-01-27 |
Family
ID=18580760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000060443A Expired - Fee Related JP4405027B2 (ja) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | 冷陰極素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6414422B1 (ja) |
| JP (1) | JP4405027B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008256584A (ja) * | 2007-04-06 | 2008-10-23 | Dialight Japan Co Ltd | 電子線照射装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109036296B (zh) * | 2018-09-03 | 2020-12-04 | Oppo广东移动通信有限公司 | 屏幕背光亮度调节方法、装置、终端及存储介质 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5989511A (en) * | 1991-11-25 | 1999-11-23 | The University Of Chicago | Smooth diamond films as low friction, long wear surfaces |
| US5650201A (en) * | 1995-08-14 | 1997-07-22 | Structured Materials Industries Inc. | Method for producing carbon nitride films |
| US5760563A (en) * | 1996-06-28 | 1998-06-02 | Western Digital Corporation | Method and apparatus for providing thermal feedback between an analog power chip and a digital controller chip in a disk controller system |
| US5852303A (en) * | 1996-10-11 | 1998-12-22 | Cuomo; Jerome J. | Amorphous matrices having dispersed cesium |
| JP3305252B2 (ja) * | 1997-04-11 | 2002-07-22 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
| US6268686B1 (en) * | 1998-01-29 | 2001-07-31 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Cold cathode element |
| JP4104241B2 (ja) * | 1999-03-31 | 2008-06-18 | 本田技研工業株式会社 | 電子素子 |
| JP4545864B2 (ja) * | 2000-01-14 | 2010-09-15 | 本田技研工業株式会社 | 冷陰極素子 |
-
2000
- 2000-03-01 JP JP2000060443A patent/JP4405027B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-02-28 US US09/793,953 patent/US6414422B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008256584A (ja) * | 2007-04-06 | 2008-10-23 | Dialight Japan Co Ltd | 電子線照射装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6414422B1 (en) | 2002-07-02 |
| US20020033674A1 (en) | 2002-03-21 |
| JP4405027B2 (ja) | 2010-01-27 |
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|---|---|---|---|
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