JP2003045352A - Electron gun for cathode ray tube - Google Patents

Electron gun for cathode ray tube

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JP2003045352A
JP2003045352A JP2001225483A JP2001225483A JP2003045352A JP 2003045352 A JP2003045352 A JP 2003045352A JP 2001225483 A JP2001225483 A JP 2001225483A JP 2001225483 A JP2001225483 A JP 2001225483A JP 2003045352 A JP2003045352 A JP 2003045352A
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cold cathode
electric field
strong electric
layer
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Application number
JP2001225483A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshifumi Watabe
祥文 渡部
Koichi Aizawa
浩一 相澤
Takuya Komoda
卓哉 菰田
Yoshiaki Honda
由明 本多
Takashi Hatai
崇 幡井
Tsutomu Kunugibara
勉 櫟原
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron gun for a cathode ray tube enabled to instantaneously operate, consume small power, and easy to manufacture. SOLUTION: As shown in the figure (a), the electron gun for a cathode ray tube is composed of a cold cathode electrode 10 composed of a field emission type electron source, and an electrostatic lens 20 as a convergence electrode converging the electrons emitted from the cold cathode electrode 10. The electrostatic lens 20 is composed of a third grid G3, a fourth grid G4, and a fifth grid G5. For the cold cathode electrode 10, as shown in the figure (b), a strong electric field drift layer 6 composed of an oxidized porous polycrystalline silicon layer is formed on the main surface side of an n-type silicon substrate 1, and a surface electrode 7 is formed on the strong electric field drift layer 6. An ohmic electrode 2 is formed on the back surface of the n-type silicon substrate 1, and a lower electrode is formed by the n-type silicon substrate 1 and the ohmic electrode 2.

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、ブラウン管用電子
銃に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electron gun for a cathode ray tube.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のブラウン管用の電子銃は、図8に
示すように、熱陰極30、カソードスリーブ31、第1
グリッドG1、第2グリッドG2、第3グリッドG3、
第4グリッドG4、第5グリッドG5を備えており、カ
ソードスリーブ31、第1グリッドG1、第2グリッド
G2によってビーム電流量を制御し、第3グリッドG
3、第4グリッドG4、第5グリッドG5によって集束
電極(静電レンズ)を構成して、電子線の加速、集束を
行っている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 8, a conventional electron gun for a cathode ray tube has a hot cathode 30, a cathode sleeve 31, and a first cathode.
Grid G1, second grid G2, third grid G3,
The fourth grid G4 and the fifth grid G5 are provided, and the beam current amount is controlled by the cathode sleeve 31, the first grid G1, and the second grid G2, and the third grid G4.
The third, fourth grid G4, and fifth grid G5 constitute a focusing electrode (electrostatic lens) to accelerate and focus the electron beam.

【0003】この種の電子銃に用いられる陰極として
は、特開平11−224619号公報に開示されている
熱陰極や、特開平9−82248号公報に開示されてい
るスピント型冷陰極がある。
As a cathode used in this type of electron gun, there are a hot cathode disclosed in JP-A-11-224619 and a Spindt-type cold cathode disclosed in JP-A-9-82248.

【0004】上述の熱陰極は、電子放出が安定で頑健で
あるという特徴を有するが、電子を放出させるために7
00℃以上の高温に加熱する必要があり、待機電力を必
要とし、始動性、消費電力などの面で問題がある。
The above-mentioned hot cathode has a feature that the electron emission is stable and robust, but in order to emit the electron, 7
Since it needs to be heated to a high temperature of 00 ° C. or higher, standby power is required, and there are problems in terms of startability and power consumption.

【0005】一方、スピント型冷陰極は加熱の必要性が
ないので、熱陰極に比べて即時動作が可能、低消費電力
化を図れるという特徴がある。ここにおいて、スピント
型冷陰極は、図9に示すような基本構成を有している。
すなわち、スピント型冷陰極は、円錐状のエミッタチッ
プ41とエミッタチップ41の先端部を露出させる放射
孔42aを有するとともにエミッタチップ41に対して
絶縁された形で配置されたゲート電極42とを備え、真
空中にてエミッタチップ41をゲート電極42に対して
陰極として高電圧を印加することにより、エミッタチッ
プ41の先端から放射孔42aを通して電子線を放射す
るものである。
On the other hand, since the Spindt-type cold cathode does not need to be heated, it has the characteristics that it can be operated immediately and the power consumption can be reduced as compared with the hot cathode. Here, the Spindt-type cold cathode has a basic configuration as shown in FIG.
That is, the Spindt-type cold cathode includes a conical emitter tip 41 and a gate electrode 42 that has a radiation hole 42a that exposes the tip of the emitter tip 41 and that is arranged insulated from the emitter tip 41. By applying a high voltage to the gate electrode 42 with the emitter tip 41 as a cathode in a vacuum, an electron beam is emitted from the tip of the emitter tip 41 through the emission hole 42a.

【0006】しかしながら、スピント型冷陰極では、エ
ミッタチップ41の先端から放射される電子放出角(発
散角度)が比較的大きいので、上述のゲート電極42上
に絶縁層を介して集束ゲート電極を設けた所謂2段ゲー
ト構造のスピント型冷陰極が提案されているが、構造が
複雑で製造が難しいという不具合があった。
However, since the electron emission angle (divergence angle) emitted from the tip of the emitter tip 41 is relatively large in the Spindt-type cold cathode, a focusing gate electrode is provided on the above-mentioned gate electrode 42 via an insulating layer. Although a so-called two-stage gate structure Spindt-type cold cathode has been proposed, it has a drawback that the structure is complicated and manufacturing is difficult.

【0007】また、1段ゲート構造のスピント型冷陰極
を用いた電子銃としては、図10に示す構成のスピント
型電極100を備えた図11に示す構成の電子銃が提案
されている。
As an electron gun using the Spindt-type cold cathode having the one-stage gate structure, an electron gun having the Spindt-type electrode 100 having the configuration shown in FIG. 10 and having the configuration shown in FIG. 11 has been proposed.

【0008】図10に示す構成のスピント型冷陰極10
0は、n形シリコン基板101の一表面上に形成した導
電性材料からなる陰極電極層102上に絶縁層43およ
び円錐状のエミッタチップ41が形成され、絶縁層43
上にエミッタチップ41の先端部を露出させる放射孔4
2aを有するゲート電極42が形成されており、n形シ
リコン基板101とゲート電極42との間に印加する電
圧の大きさを変えることによって、ビーム電流量を制御
することができる。なお、図10に示す構成のスピント
型冷陰極100は、ゲート電極42とn形シリコン基板
101との間の静電容量を低減するために、n形シリコ
ン基板101の上記一表面側にシリコン酸化膜からなる
絶縁層103が埋め込まれた形で形成されている。ここ
に、絶縁層103は、n形シリコン基板101の一部を
陽極酸化処理にて多孔質化した後に熱酸化し、さらに化
学機械的研磨(CMP)によって平坦化することにより
形成されている。
Spindt-type cold cathode 10 having the structure shown in FIG.
In the case of 0, the insulating layer 43 and the conical emitter tip 41 are formed on the cathode electrode layer 102 made of a conductive material and formed on one surface of the n-type silicon substrate 101.
Radiation hole 4 that exposes the tip of the emitter tip 41 above
The gate electrode 42 having 2a is formed, and the beam current amount can be controlled by changing the magnitude of the voltage applied between the n-type silicon substrate 101 and the gate electrode 42. In the Spindt-type cold cathode 100 having the configuration shown in FIG. 10, in order to reduce the electrostatic capacitance between the gate electrode 42 and the n-type silicon substrate 101, silicon oxide is formed on the one surface side of the n-type silicon substrate 101. The insulating layer 103 made of a film is formed so as to be embedded. Here, the insulating layer 103 is formed by making a part of the n-type silicon substrate 101 porous by anodic oxidation treatment, then thermally oxidizing it, and further planarizing it by chemical mechanical polishing (CMP).

【0009】図11に示す電子銃では、スピント型冷陰
極100の上記一表面側にゲート電極42に密着して配
置された補助集束電極45と、集束電極45に対向配置
された陽極46とを備えており、スピント型冷陰極10
0のゲート電極42には補助集束電極45を介してゲー
ト電圧が印加されると、エミッタチップ41の先端から
電子が放出され、陽極46に貫設された穴46aを通り
抜けるようになっている。なお、この図11の構成では
陽極46が図8における第1グリッドG1に相当してお
り、ブラウン管用の電子銃として用いるには、第2グリ
ッドG2、第3グリッドG3、第4グリッドG4、第5
グリッドG5を別途設ける必要がある。
In the electron gun shown in FIG. 11, an auxiliary focusing electrode 45 arranged in close contact with the gate electrode 42 on the one surface side of the Spindt-type cold cathode 100 and an anode 46 arranged opposite to the focusing electrode 45. Equipped with a Spindt-type cold cathode 10
When a gate voltage is applied to the zero gate electrode 42 through the auxiliary focusing electrode 45, electrons are emitted from the tip of the emitter tip 41 and pass through a hole 46a penetrating the anode 46. In the configuration of FIG. 11, the anode 46 corresponds to the first grid G1 in FIG. 8, and the second grid G2, the third grid G3, the fourth grid G4, and the fourth grid G4 are used for use as an electron gun for a cathode ray tube. 5
It is necessary to separately provide the grid G5.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11
に示した構成の電子銃では、冷陰極としてスピント型電
極100を用いているので、電子放出特性が陽極(第1
グリッドG1、第2グリッドG2)などによる電界の影
響を受けてしまい、ビーム電流量の制御が難しいという
不具合があった。また、電子源としての冷陰極がスピン
ト型冷陰極100により構成されているので、冷陰極の
構造が複雑で製造が難しいという不具合があった。
However, as shown in FIG.
Since the Spindt-type electrode 100 is used as the cold cathode in the electron gun having the configuration shown in FIG.
There is a problem in that it is difficult to control the beam current amount because it is affected by the electric field due to the grid G1, the second grid G2, etc. Further, since the cold cathode as the electron source is composed of the Spindt-type cold cathode 100, there is a problem that the structure of the cold cathode is complicated and the manufacture is difficult.

【0011】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、即時動作および低消費電力化が可能
で且つ製造が容易なブラウン管用電子銃を提供すること
にある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electron gun for a cathode ray tube, which can be operated immediately and have low power consumption and which is easy to manufacture.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
目的を達成するために、互いに対向する下部電極と表面
電極との間に酸化若しくは窒化若しくは酸窒化した多孔
質半導体層よりなる強電界ドリフト層が介在し下部電極
から強電界ドリフト層へ注入された電子が表面電極へ向
かってドリフトして表面電極を通して放出される冷陰極
と、冷陰極から放出された電子線を集束させる集束電極
とからなることを特徴とするものであり、電子源として
冷陰極を採用していることによって即時動作および低消
費電力化が可能であり、しかも、互いに対向する下部電
極と表面電極との間に酸化若しくは窒化若しくは酸窒化
した多孔質半導体層よりなる強電界ドリフト層が介在さ
せた形の冷陰極から放出される電子は表面電極の法線方
向に沿って放出され電子放出角がスピント型冷陰極に比
べて小さいので、従来のような第1グリッド、第2グリ
ッドを設ける必要がなくて構造が簡単になって製造が容
易になり、しかもビーム電流量の制御も容易になる。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 1 is a strong semiconductor layer comprising a porous semiconductor layer oxidized or nitrided or oxynitrided between a lower electrode and a surface electrode facing each other. A cold cathode in which electrons injected from the lower electrode into the strong electric field drift layer via the electric field drift layer drift toward the surface electrode and are emitted through the surface electrode, and a focusing electrode for focusing the electron beam emitted from the cold cathode. By adopting a cold cathode as an electron source, immediate operation and low power consumption are possible, and moreover, between the lower electrode and the surface electrode facing each other. Electrons emitted from a cold cathode having a strong electric field drift layer consisting of an oxidized, nitrided, or oxynitrided porous semiconductor layer are emitted along the direction normal to the surface electrode. Since the electron emission angle is smaller than that of the Spindt-type cold cathode, it is not necessary to provide the first grid and the second grid as in the conventional case, the structure is simple and the manufacturing is easy, and the beam current amount can be controlled. It will be easier.

【0013】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、冷陰極の下部電極の電位を制御することによりビー
ム電流量を制御するので、下部電極の電位のみによって
ビーム電流量を制御でき、従来のように陽極による電界
の影響を受けることがないから、ビーム電流量を制御性
良く制御することができる。
According to the invention of claim 2, in the invention of claim 1, since the beam current amount is controlled by controlling the potential of the lower electrode of the cold cathode, the beam current amount can be controlled only by the potential of the lower electrode, The beam current amount can be controlled with good controllability because it is not affected by the electric field due to the anode as in the conventional case.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】(実施形態1)本実施形態のブラ
ウン管用電子銃は、図1(a)に示すように、電界放射
型の電子源からなる冷陰極10と、冷陰極10から放出
された電子を集束する集束電極である静電レンズ20と
を備えている。ここにおいて、静電レンズ20は、図8
に示した従来構成で説明した第3グリッドG3、第4グ
リッドG4、第5グリッドG5により構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) As shown in FIG. 1A, an electron gun for a cathode ray tube according to this embodiment has a cold cathode 10 composed of a field emission type electron source and a cold cathode 10. The electrostatic lens 20 is a focusing electrode that focuses the generated electrons. Here, the electrostatic lens 20 is shown in FIG.
The third grid G3, the fourth grid G4, and the fifth grid G5 described in the conventional configuration shown in FIG.

【0015】冷陰極10は、図1(b)に示すように、
導電性基板としてのn形シリコン基板(抵抗率が導体の
抵抗率に比較的近い単結晶シリコンの(100)基板)
1の主表面側に酸化した多孔質多結晶シリコン層からな
る強電界ドリフト層6が形成され、強電界ドリフト層6
上に表面電極7が形成されている。また、n形シリコン
基板1の裏面にはオーミック電極2が形成されている。
ここにおいて、表面電極7には仕事関数の小さな材料
(例えば、金)が採用され、表面電極7の膜厚は10〜
15nm程度に設定されている。また、本実施形態で
は、n形シリコン基板1とオーミック電極2とで下部電
極を構成している。したがって、表面電極7は下部電極
に対向しており、下部電極と表面電極7との間に強電界
ドリフト層6が介在している。なお、図1(b)に示す
例では、n形シリコン基板1の主表面上に強電界ドリフ
ト層6を形成してあるが、n形シリコン基板1と強電界
ドリフト層6との間に例えばノンドープの多結晶シリコ
ン層からなる半導体層を介在させてもよい。
The cold cathode 10 is, as shown in FIG.
N-type silicon substrate as a conductive substrate ((100) substrate of single crystal silicon whose resistivity is relatively close to that of the conductor)
The strong electric field drift layer 6 made of an oxidized porous polycrystalline silicon layer is formed on the main surface side of
The surface electrode 7 is formed on top. An ohmic electrode 2 is formed on the back surface of the n-type silicon substrate 1.
Here, a material having a small work function (for example, gold) is used for the surface electrode 7, and the film thickness of the surface electrode 7 is 10 to 10.
It is set to about 15 nm. Further, in this embodiment, the n-type silicon substrate 1 and the ohmic electrode 2 form a lower electrode. Therefore, the surface electrode 7 faces the lower electrode, and the strong electric field drift layer 6 is interposed between the lower electrode and the surface electrode 7. Note that in the example shown in FIG. 1B, the strong electric field drift layer 6 is formed on the main surface of the n-type silicon substrate 1, but between the n-type silicon substrate 1 and the strong electric field drift layer 6, for example, A semiconductor layer made of a non-doped polycrystalline silicon layer may be interposed.

【0016】以下、冷陰極10の製造方法について図2
を参照しながら説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the cold cathode 10 will be described with reference to FIG.
Will be described with reference to.

【0017】まず、n形シリコン基板1の裏面にオーミ
ック電極2を形成した後、n形シリコン基板1の主表面
上に半導体層としてノンドープの多結晶シリコン層3を
形成することにより、図2(a)に示すような構造が得
られる。なお、多結晶シリコン層3の成膜方法として
は、例えば、CVD法(例えば、LPCVD法、プラズ
マCVD法、触媒CVD法など)やスパッタ法やCGS
(Continuous Grain Silicon)法などを採用すればよ
い。
First, an ohmic electrode 2 is formed on the back surface of the n-type silicon substrate 1, and then a non-doped polycrystalline silicon layer 3 is formed as a semiconductor layer on the main surface of the n-type silicon substrate 1, so that the structure shown in FIG. A structure as shown in a) is obtained. As a method of forming the polycrystalline silicon layer 3, for example, a CVD method (eg, LPCVD method, plasma CVD method, catalytic CVD method, etc.), sputtering method, or CGS is used.
(Continuous Grain Silicon) method or the like may be adopted.

【0018】ノンドープの多結晶シリコン層3を形成し
た後、陽極酸化処理工程にて多結晶シリコン層3を多孔
質化することにより、多孔質半導体層たる多孔質多結晶
シリコン層4が形成され、図2(b)に示すような構造
が得られる。ここにおいて、陽極酸化処理工程では、5
5wt%のフッ化水素水溶液とエタノールとを略1:1
で混合した混合液よりなる電解液の入った陽極酸化処理
槽を利用し、白金電極(図示せず)を負極、n形シリコ
ン基板1(オーミック電極2)を正極として、多結晶シ
リコン層3に光照射を行いながら定電流で陽極酸化を行
うことによって多孔質多結晶シリコン層4が形成され
る。なお、本実施形態では、多結晶シリコン層3の全部
を多孔質化しているが、一部を多孔質化するようにして
もよい。
After the non-doped polycrystalline silicon layer 3 is formed, the polycrystalline silicon layer 3 is made porous in the anodic oxidation process to form a porous polycrystalline silicon layer 4 which is a porous semiconductor layer. A structure as shown in FIG. 2B is obtained. Here, in the anodizing process, 5
Approximately 1: 1 of 5 wt% hydrogen fluoride aqueous solution and ethanol
Using a anodic oxidation treatment tank containing an electrolytic solution composed of the mixed solution mixed in step 1, the platinum electrode (not shown) is used as the negative electrode and the n-type silicon substrate 1 (ohmic electrode 2) is used as the positive electrode to form the polycrystalline silicon layer 3 Porous polycrystalline silicon layer 4 is formed by anodizing at a constant current while irradiating light. Although the polycrystalline silicon layer 3 is made entirely porous in the present embodiment, a part thereof may be made porous.

【0019】上述の陽極酸化処理工程の終了した後に、
多孔質多結晶シリコン層4を酸化工程にて酸化すること
によって酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなる強電
界ドリフト層6が形成され、図2(c)に示すような構
造が得られる。なお、本実施形態における酸化工程で
は、急速加熱法(急速熱酸化:RTO)を採用している
が、電解質溶液(例えば、希硫酸、希硝酸、王水など)
の入った酸化処理槽を利用し、白金電極(図示せず)を
負極、n形シリコン基板1(オーミック電極2)を正極
として、定電流を流し多孔質多結晶シリコン層4を電気
化学的に酸化する方法などを採用してもよい。
After completion of the above-mentioned anodizing process,
By oxidizing the porous polycrystalline silicon layer 4 in the oxidation step, the strong electric field drift layer 6 made of the oxidized porous polycrystalline silicon layer is formed, and the structure as shown in FIG. 2C is obtained. Although the rapid heating method (rapid thermal oxidation: RTO) is adopted in the oxidation step in the present embodiment, an electrolyte solution (for example, diluted sulfuric acid, diluted nitric acid, aqua regia, etc.) is used.
Using a oxidization treatment tank containing a platinum electrode (not shown) as a negative electrode and the n-type silicon substrate 1 (ohmic electrode 2) as a positive electrode, a constant current is passed to electrochemically form the porous polycrystalline silicon layer 4. You may employ the method of oxidizing etc.

【0020】強電界ドリフト層6を形成した後は、強電
界ドリフト層6上に金薄膜からなる表面電極7を形成す
ることにより、図2(d)に示す構造の電界放射型電子
源からなる冷陰極10が得られる。なお、本実施形態で
は、表面電極7を電子ビーム蒸着法により形成している
が、表面電極7の形成方法は電子ビーム蒸着法に限定さ
れるものではなく、例えばスパッタ法を用いてもよい。
After the strong electric field drift layer 6 is formed, a surface electrode 7 made of a gold thin film is formed on the strong electric field drift layer 6 to form a field emission type electron source having a structure shown in FIG. 2D. The cold cathode 10 is obtained. In the present embodiment, the surface electrode 7 is formed by the electron beam evaporation method, but the method of forming the surface electrode 7 is not limited to the electron beam evaporation method, and for example, the sputtering method may be used.

【0021】次に、冷陰極10の基本動作について図3
および図4を参照しながら説明する。
Next, the basic operation of the cold cathode 10 is shown in FIG.
Also, description will be made with reference to FIG.

【0022】上述の冷陰極10から電子を放出させるに
は、図3に示すように、表面電極7に対向配置されたコ
レクタ電極21を設け、表面電極7とコレクタ電極21
との間を真空とした状態で、表面電極7が下部電極に対
して高電位側(正極)となるように表面電極7と下部電
極との間に直流電圧Vpsを印加するとともに、コレクタ
電極21が表面電極7に対して高電位側となるようにコ
レクタ電極21と表面電極7との間に直流電圧Vcを印
加する。各直流電圧Vps,Vcを適宜に設定すれば、n
形シリコン基板1から注入された電子が強電界ドリフト
層6をドリフトし表面電極7を通して放出される(な
お、図3中の一点鎖線は表面電極7を通して放出された
電子e-の流れを示す)。
In order to emit electrons from the cold cathode 10 described above, as shown in FIG. 3, a collector electrode 21 opposed to the surface electrode 7 is provided, and the surface electrode 7 and the collector electrode 21 are provided.
In the state where a vacuum is applied between the surface electrode 7 and the lower electrode, a DC voltage Vps is applied between the surface electrode 7 and the lower electrode so that the surface electrode 7 is on the higher potential side (positive electrode) with respect to the lower electrode. A direct-current voltage Vc is applied between the collector electrode 21 and the surface electrode 7 so that is on the high potential side with respect to the surface electrode 7. If each DC voltage Vps, Vc is set appropriately, n
The electrons injected from the silicon substrate 1 drift in the strong electric field drift layer 6 and are emitted through the surface electrode 7 (note that the alternate long and short dash line in FIG. 3 indicates the flow of electrons e emitted through the surface electrode 7). .

【0023】ところで、強電界ドリフト層6は、上述の
製造方法で説明したように、ノンドープの多結晶シリコ
ン層を陽極酸化処理にて多孔質化した後に急速加熱法に
て酸化処理を行うことにより形成されているが、陽極酸
化処理では陽極酸化処理を行う前の多結晶シリコン層に
含まれていたグレインの表面が多孔質化し、残されたグ
レインの結晶状態が維持されているので、図4に示すよ
うに、多数の柱状の多結晶シリコンのグレイン51と、
各グレイン51の表面に形成された薄いシリコン酸化膜
52と、グレイン51の間に介在する多数のナノメータ
サイズ(例えば、10nm程度)の微結晶シリコン(半
導体微結晶)63と、各微結晶シリコン63それぞれの
表面に形成され微結晶シリコン63の結晶粒径よりも小
さい膜厚のシリコン酸化膜(絶縁膜)64とを少なくと
も含んでいると考えられる。
By the way, as described in the above-mentioned manufacturing method, the strong electric field drift layer 6 is formed by making the non-doped polycrystalline silicon layer porous by anodic oxidation and then oxidizing it by a rapid heating method. Although formed, the surface of the grains contained in the polycrystalline silicon layer before the anodic oxidation treatment was made porous by the anodization treatment, and the crystal state of the remaining grains was maintained, so that FIG. As shown in FIG.
A thin silicon oxide film 52 formed on the surface of each grain 51, a large number of nanometer-sized (for example, about 10 nm) microcrystalline silicon (semiconductor microcrystals) 63 interposed between the grains 51, and each microcrystalline silicon 63. It is considered that at least the silicon oxide film (insulating film) 64 formed on each surface and having a film thickness smaller than the crystal grain size of the microcrystalline silicon 63 is included.

【0024】上述の冷陰極10では、次のようなモデル
で電子放出が起こると考えられる。表面電極7をn形シ
リコン基板1およびオーミック電極2で構成される下部
電極に対して正極として印加する直流電圧が所定値(臨
界値)に達すると、n形シリコン基板1側から強電界ド
リフト層6へ熱的励起により電子が注入される。一方、
強電界ドリフト層6には結晶粒径がナノメータサイズの
微結晶シリコン63が多数存在し、各微結晶シリコン6
3の表面には微結晶シリコン63の結晶粒径よりも小さ
な膜厚の絶縁膜であるシリコン酸化膜64が形成されて
いるので、強電界ドリフト層6に印加された電界はほと
んど微結晶シリコン63の表面に形成されたシリコン酸
化膜64にかかるから、注入された電子はシリコン酸化
膜64にかかっている強電界により加速され強電界ドリ
フト層6内を表面電極7へ向かってドリフトする(な
お、図4中の上向きの矢印は電子e-のドリフト方向を
示す)。ここに、微結晶シリコン63の結晶粒径は電子
の平均自由行程(シリコン中の電子の平均自由行程は5
0nm程度といわれている)よりも十分に小さいので、
電子は微結晶シリコン63にほとんど衝突することなく
強電界ドリフト層6の表面に到達する。要するに、強電
界ドリフト層6に注入された電子は、衝突による散乱を
起こすことなく、微結晶シリコン63の表面のシリコン
酸化膜64にかかっている電界で加速されて、次の微結
晶シリコン63の表面のシリコン酸化膜64に突入する
という現象を繰り返してエネルギが増大していく。した
がって、強電界ドリフト層6の表面に到達した電子はホ
ットエレクトロンであって、ホットエレクトロンは熱平
衡状態よりも数kT以上のエネルギを有するので、表面
電極7を容易にトンネルし真空中に放出される。
In the cold cathode 10 described above, it is considered that electron emission occurs in the following model. When the DC voltage applied as a positive electrode to the lower electrode composed of the n-type silicon substrate 1 and the ohmic electrode 2 reaches a predetermined value (critical value), the surface field electrode 7 moves from the n-type silicon substrate 1 side to the strong electric field drift layer. Electrons are injected into 6 by thermal excitation. on the other hand,
A large number of microcrystalline silicon 63 having a crystal grain size of nanometer is present in the strong electric field drift layer 6.
Since the silicon oxide film 64, which is an insulating film having a thickness smaller than the crystal grain size of the microcrystalline silicon 63, is formed on the surface of the microcrystalline silicon 63, the electric field applied to the strong electric field drift layer 6 is almost the microcrystalline silicon 63. Since it is applied to the silicon oxide film 64 formed on the surface of, the injected electrons are accelerated by the strong electric field applied to the silicon oxide film 64 and drift in the strong electric field drift layer 6 toward the surface electrode 7 (note that The upward arrow in FIG. 4 indicates the drift direction of the electron e ). Here, the crystal grain size of the microcrystalline silicon 63 is the mean free path of electrons (the mean free path of electrons in silicon is 5
It is sufficiently smaller than 0 nm),
The electrons reach the surface of the strong electric field drift layer 6 with almost no collision with the microcrystalline silicon 63. In short, the electrons injected into the strong electric field drift layer 6 are accelerated by the electric field applied to the silicon oxide film 64 on the surface of the microcrystalline silicon 63 without scattering due to collision, and the electrons of the next microcrystalline silicon 63 Energy is increased by repeating the phenomenon of plunging into the silicon oxide film 64 on the surface. Therefore, the electrons that have reached the surface of the strong electric field drift layer 6 are hot electrons, and since the hot electrons have energy of several kT or more than in the thermal equilibrium state, they easily tunnel through the surface electrode 7 and are emitted into a vacuum. .

【0025】上述の構成を有する冷陰極10では、表面
電極7と下部電極(オーミック電極2)との間に流れる
電流をダイオード電流Ipsと呼び、コレクタ電極21と
表面電極7との間に流れる電流をエミッション電流(放
出電子電流)Ieと呼ぶことにすれば(図3参照)、ダ
イオード電流Ipsに対するエミッション電流Ieの比率
(=Ie/Ips)が大きいほど電子放出効率が高くな
る。なお、上述の冷陰極10では、直流電圧Vpsを10
〜20V程度の低電圧としても電子を放出させることが
できるので、低消費電力化を図れる。また、上述の冷陰
極10では、電子放出特性(エミッション電流Ie、電
子放出効率など)の真空度依存性が小さく且つ電子放出
時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子
放出効率で放出することができる。ここに、ポッピング
現象が発生しないのは冷陰極10の動作中に強電界ドリ
フト層6で発生した熱が強電界ドリフト層6における上
述のグレイン51を通して放熱されて強電界ドリフト層
6の温度上昇が抑制されるためであると考えられる。
In the cold cathode 10 having the above structure, the current flowing between the surface electrode 7 and the lower electrode (ohmic electrode 2) is called a diode current Ips, and the current flowing between the collector electrode 21 and the surface electrode 7 is called. Is referred to as an emission current (emitted electron current) Ie (see FIG. 3), the electron emission efficiency increases as the ratio of the emission current Ie to the diode current Ips (= Ie / Ips) increases. In the cold cathode 10 described above, the DC voltage Vps is 10
Since electrons can be emitted even at a low voltage of about 20 V, low power consumption can be achieved. Further, in the above-mentioned cold cathode 10, the electron emission characteristics (emission current Ie, electron emission efficiency, etc.) have a low degree of vacuum dependency, and the popping phenomenon does not occur during electron emission, and electrons are stably emitted with high electron emission efficiency. can do. Here, the popping phenomenon does not occur because the heat generated in the strong electric field drift layer 6 during the operation of the cold cathode 10 is dissipated through the grains 51 in the strong electric field drift layer 6 and the temperature of the strong electric field drift layer 6 rises. It is thought that this is because it is suppressed.

【0026】また、上述の冷陰極10は、高真空(10
-5Pa〜10-6Pa)で使用する必要のあるスピント型
冷陰極に比べて低真空(10-4〜101Pa)で使用す
ることができるので、低コスト化を図れるとともに、取
り扱いが容易になる。
Further, the cold cathode 10 described above has a high vacuum (10
-5 Pa to 10 -6 Pa) can be used in a lower vacuum (10 -4 to 10 1 Pa) as compared with the Spindt-type cold cathode that needs to be used at -5 Pa to 10 -6 Pa). It will be easier.

【0027】しかして、本実施形態のブラウン管用電子
銃では、冷陰極10の表面電極7を通して放出される電
子線の放出方向が表面電極7の法線方向に揃いやすく、
表面電極7の法線方向に沿って電子が放出されるので、
電子放出角がスピント型冷陰極に比べて小さく、図8に
示した従来構成のような第1グリッドG1、第2グリッ
ドG2を設ける必要がなくて構造が簡単になって製造が
容易になり、しかもビーム電流量の制御も容易になる。
また、本実施形態のブラウン管用電子銃では、電子源と
して冷陰極10を採用していることによって即時動作お
よび低消費電力化が可能である。
In the cathode ray tube electron gun of this embodiment, however, the emission direction of the electron beam emitted through the surface electrode 7 of the cold cathode 10 is easily aligned with the normal direction of the surface electrode 7.
Since electrons are emitted along the normal direction of the surface electrode 7,
The electron emission angle is smaller than that of the Spindt-type cold cathode, and there is no need to provide the first grid G1 and the second grid G2 as in the conventional configuration shown in FIG. Moreover, the control of the beam current amount becomes easy.
Further, in the electron gun for the cathode ray tube of the present embodiment, since the cold cathode 10 is adopted as the electron source, immediate operation and low power consumption are possible.

【0028】また、本実施形態のブラウン管用電子銃で
は、冷陰極10の下部電極の電位をV1、表面電極7の
電位をV2とすれば(図1(a)参照)、冷陰極10の
下部電極の電位V1を制御することによりビーム電流量
を制御するので、下部電極の電位V1のみによってビー
ム電流量を制御でき、従来のように陽極による電界の影
響を受けることがないから、ビーム電流量を制御性良く
制御することができる。
In the cathode ray tube electron gun of the present embodiment, if the potential of the lower electrode of the cold cathode 10 is V1 and the potential of the surface electrode 7 is V2 (see FIG. 1A), the lower portion of the cold cathode 10 will be used. Since the beam current amount is controlled by controlling the electrode potential V1, the beam current amount can be controlled only by the lower electrode potential V1 and is not affected by the electric field from the anode as in the conventional case. Can be controlled with good controllability.

【0029】(実施形態2)本実施形態のブラウン管用
電子銃の基本構成は実施形態1と略同じであって、導電
性基板としてガラス基板(例えば、石英ガラス基板)か
らなる絶縁性基板の一表面上に金属膜(例えば、タング
ステン膜)よりなる導電性層を設けたものを用いている
点が相違する。
(Embodiment 2) The basic structure of the electron gun for cathode ray tubes of this embodiment is substantially the same as that of Embodiment 1, and one of the insulating substrates made of a glass substrate (eg, quartz glass substrate) is used as a conductive substrate. A difference is that a conductive film made of a metal film (for example, a tungsten film) is provided on the surface.

【0030】本実施形態における冷陰極10は、図5に
示すように、絶縁性基板11上の導電性層12上に酸化
した多孔質多結晶シリコン層よりなる強電界ドリフト層
6が形成され、強電界ドリフト層6上に表面電極7が形
成されている。なお、本実施形態では、導電性層12が
下部電極を構成している。したがって、本実施形態にお
ける冷陰極10でも、表面電極7は下部電極に対向して
おり、下部電極と表面電極7との間に強電界ドリフト層
6が介在している。表面電極7の構成は実施形態1と同
じである。
As shown in FIG. 5, the cold cathode 10 in this embodiment has a strong electric field drift layer 6 made of an oxidized porous polycrystalline silicon layer formed on a conductive layer 12 on an insulating substrate 11, A surface electrode 7 is formed on the strong electric field drift layer 6. In this embodiment, the conductive layer 12 constitutes the lower electrode. Therefore, also in the cold cathode 10 in this embodiment, the surface electrode 7 faces the lower electrode, and the strong electric field drift layer 6 is interposed between the lower electrode and the surface electrode 7. The structure of the surface electrode 7 is the same as that of the first embodiment.

【0031】以下、本実施形態における冷陰極10の製
造方法について図6を参照しながら説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the cold cathode 10 according to this embodiment will be described with reference to FIG.

【0032】まず、絶縁性基板11の一表面側にスパッ
タ法などによって金属膜(例えば、タングステン膜)か
らなる導電性層12を形成して導電性基板を構成した
後、導電性基板の主表面側(ここでは、導電性層12
上)に半導体層としてノンドープの多結晶シリコン層3
を形成することにより、図6(a)に示すような構造が
得られる。なお、多結晶シリコン層3の成膜方法として
は、例えば、CVD法(LPCVD法、プラズマCVD
法、触媒CVD法など)やスパッタ法やCGS(Contin
uous Grain Silicon)法などを採用すればよい。
First, a conductive layer 12 made of a metal film (for example, a tungsten film) is formed on one surface side of the insulating substrate 11 by a sputtering method or the like to form a conductive substrate, and then the main surface of the conductive substrate is formed. Side (here, the conductive layer 12
The upper layer is a non-doped polycrystalline silicon layer 3 as a semiconductor layer.
By forming the, the structure as shown in FIG. 6A is obtained. As a method of forming the polycrystalline silicon layer 3, for example, a CVD method (LPCVD method, plasma CVD method)
Method, catalytic CVD method, etc., sputtering method and CGS (Contin
The uous grain silicon) method or the like may be adopted.

【0033】ノンドープの多結晶シリコン層3を形成し
た後、陽極酸化処理工程にて多結晶シリコン層3を多孔
質化することにより、多孔質半導体層たる多孔質多結晶
シリコン層4が形成され、図6(b)に示すような構造
が得られる。ここにおいて、陽極酸化処理工程では、5
5wt%のフッ化水素水溶液とエタノールとを略1:1
で混合した混合液よりなる電解液の入った陽極酸化処理
槽を利用し、白金電極(図示せず)を負極、導電性層1
2を正極として、多結晶シリコン層3に光照射を行いな
がら定電流で陽極酸化を行うことによって多孔質多結晶
シリコン層4が形成される。なお、本実施形態では、多
結晶シリコン層3の全部を多孔質化しているが、一部を
多孔質化するようにしてもよい。
After the non-doped polycrystalline silicon layer 3 is formed, the polycrystalline silicon layer 3 is made porous in the anodic oxidation process to form a porous polycrystalline silicon layer 4 as a porous semiconductor layer. A structure as shown in FIG. 6B is obtained. Here, in the anodizing process, 5
Approximately 1: 1 of 5 wt% hydrogen fluoride aqueous solution and ethanol
A platinum electrode (not shown) is used as a negative electrode and a conductive layer 1 is used by using an anodizing treatment tank containing an electrolytic solution composed of the mixed solution mixed in.
The porous polycrystalline silicon layer 4 is formed by performing anodic oxidation at a constant current while irradiating the polycrystalline silicon layer 3 with light using 2 as a positive electrode. Although the polycrystalline silicon layer 3 is made entirely porous in the present embodiment, a part thereof may be made porous.

【0034】上述の陽極酸化処理工程の終了した後に、
多孔質多結晶シリコン層4を酸化工程にて酸化すること
によって酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなる強電
界ドリフト層6が形成され、図6(c)に示すような構
造が得られる。なお、本実施形態における酸化工程で
は、急速加熱法(急速熱酸化:RTO)を採用している
が、電解質溶液(例えば、希硫酸、希硝酸、王水など)
の入った酸化処理槽を利用し、白金電極(図示せず)を
負極、n形シリコン基板1(オーミック電極2)を正極
として、定電流を流し多孔質多結晶シリコン層4を電気
化学的に酸化する方法などを採用してもよい。電気化学
的な酸化方法を採用すれば、絶縁性基板11として耐熱
温度が低い比較的安価なガラス基板を用いることが可能
となる。
After completion of the above-mentioned anodizing process,
By oxidizing the porous polycrystalline silicon layer 4 in the oxidation step, the strong electric field drift layer 6 made of the oxidized porous polycrystalline silicon layer is formed, and the structure as shown in FIG. 6C is obtained. Although the rapid heating method (rapid thermal oxidation: RTO) is adopted in the oxidation step in the present embodiment, an electrolyte solution (for example, diluted sulfuric acid, diluted nitric acid, aqua regia, etc.) is used.
Using a oxidization treatment tank containing a platinum electrode (not shown) as a negative electrode and the n-type silicon substrate 1 (ohmic electrode 2) as a positive electrode, a constant current is passed to electrochemically form the porous polycrystalline silicon layer 4. You may employ the method of oxidizing etc. If an electrochemical oxidation method is adopted, a relatively inexpensive glass substrate having a low heat resistant temperature can be used as the insulating substrate 11.

【0035】強電界ドリフト層6を形成した後は、強電
界ドリフト層6上に金薄膜からなる表面電極7を形成す
ることにより、図6(d)に示す構造の電界放射型電子
源からなる冷陰極10が得られる。なお、本実施形態で
は、表面電極7を電子ビーム蒸着法により形成している
が、表面電極7の形成方法は電子ビーム蒸着法に限定さ
れるものではなく、例えばスパッタ法を用いてもよい。
After the strong electric field drift layer 6 is formed, a surface electrode 7 made of a gold thin film is formed on the strong electric field drift layer 6 to form a field emission electron source having a structure shown in FIG. 6D. The cold cathode 10 is obtained. In the present embodiment, the surface electrode 7 is formed by the electron beam evaporation method, but the method of forming the surface electrode 7 is not limited to the electron beam evaporation method, and for example, the sputtering method may be used.

【0036】次に、冷陰極10の基本動作について図7
を参照しながら説明する。
Next, the basic operation of the cold cathode 10 is shown in FIG.
Will be described with reference to.

【0037】上述の冷陰極10から電子を放出させるに
は、図7に示すように、表面電極7に対向配置されたコ
レクタ電極21を設け、表面電極7とコレクタ電極21
との間を真空とした状態で、表面電極7が導電性層12
に対して高電位側(正極)となるように表面電極7と導
電性層12との間に直流電圧Vpsを印加するとともに、
コレクタ電極21が表面電極7に対して高電位側となる
ようにコレクタ電極21と表面電極7との間に直流電圧
Vcを印加する。各直流電圧Vps,Vcを適宜に設定す
れば、導電性層12から注入された電子が強電界ドリフ
ト層6をドリフトし表面電極7を通して放出される(な
お、図7中の一点鎖線は表面電極7を通して放出された
電子e-の流れを示す)。
In order to emit electrons from the cold cathode 10 described above, as shown in FIG. 7, a collector electrode 21 opposed to the surface electrode 7 is provided, and the surface electrode 7 and the collector electrode 21 are provided.
The surface electrode 7 has the conductive layer 12 in a vacuum state between
A DC voltage Vps is applied between the surface electrode 7 and the conductive layer 12 so as to be on the high potential side (positive electrode) with respect to
A DC voltage Vc is applied between the collector electrode 21 and the surface electrode 7 so that the collector electrode 21 is on the high potential side with respect to the surface electrode 7. If the DC voltages Vps and Vc are appropriately set, the electrons injected from the conductive layer 12 drift in the strong electric field drift layer 6 and are emitted through the surface electrode 7 (note that the chain line in FIG. 7 indicates the surface electrode). 7 shows the flow of electrons e emitted through 7).

【0038】本実施形態における冷陰極10では、表面
電極7と導電性層12との間に流れる電流をダイオード
電流Ipsと呼び、コレクタ電極21と表面電極7との間
に流れる電流をエミッション電流(放出電子電流)Ie
と呼ぶことにすれば(図7参照)、ダイオード電流Ips
に対するエミッション電流Ieの比率(=Ie/Ips)
が大きいほど電子放出効率が高くなる。
In the cold cathode 10 of this embodiment, the current flowing between the surface electrode 7 and the conductive layer 12 is called a diode current Ips, and the current flowing between the collector electrode 21 and the surface electrode 7 is an emission current ( Emitted electron current) Ie
If it is called (see FIG. 7), the diode current Ips
Ratio of emission current Ie to (= Ie / Ips)
Is larger, the electron emission efficiency is higher.

【0039】ところで、強電界ドリフト層6は、実施形
態1と同様、図4に示すように、多数の柱状の多結晶シ
リコンのグレイン51と、各グレイン51の表面に形成
された薄いシリコン酸化膜52と、グレイン51の間に
介在する多数のナノメータサイズ(例えば、10nm程
度)の微結晶シリコン(半導体微結晶)63と、各微結
晶シリコン63それぞれの表面に形成され微結晶シリコ
ン63の結晶粒径よりも小さい膜厚のシリコン酸化膜
(絶縁膜)64とを少なくとも含んでいると考えられ
る。
As in the first embodiment, the strong electric field drift layer 6 has a large number of columnar polycrystalline silicon grains 51, and a thin silicon oxide film formed on the surface of each grain 51, as shown in FIG. 52, a large number of nanometer-sized (for example, about 10 nm) microcrystalline silicon (semiconductor microcrystals) 63 interposed between the grains 51, and crystal grains of the microcrystalline silicon 63 formed on the surface of each microcrystalline silicon 63. It is considered that at least the silicon oxide film (insulating film) 64 having a film thickness smaller than the diameter is included.

【0040】しかして、本実施形態における冷陰極10
では、次のようなモデルで電子放出が起こると考えられ
る。すなわち、表面電極7と導電性層12との間に表面
電極7を正極として直流電圧Vpsを印加するとともに、
コレクタ電極21と表面電極7との間にコレクタ電極2
1を正極として直流電圧Vcを印加することにより、直
流電圧Vpsが所定値(臨界値)に達すると、下部電極と
しての導電性層12から強電界ドリフト層6へ熱的励起
により電子e-が注入される。一方、強電界ドリフト層
6に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜64にか
かるから、注入された電子e-はシリコン酸化膜64に
かかっている強電界により加速され、強電界ドリフト層
6におけるグレイン51の間の領域を表面に向かって図
4中の矢印の向き(図4中の上向き)へドリフトし、表
面電極7をトンネルし真空中に放出される。しかして、
強電界ドリフト層6では導電性層12から注入された電
子が微結晶シリコン63でほとんど散乱されることなく
シリコン酸化膜64にかかっている電界で加速されてド
リフトし、表面電極7を通して放出され(弾道型電子放
出現象)、強電界ドリフト層6で発生した熱がグレイン
51を通して放熱されるから、電子放出時にポッピング
現象が発生せず、安定して電子を放出することができ
る。なお、強電界ドリフト層6の表面に到達した電子は
ホットエレクトロンであると考えられ、表面電極7を容
易にトンネルし真空中に放出される。
Therefore, the cold cathode 10 according to the present embodiment.
Then, it is considered that electron emission occurs in the following model. That is, a DC voltage Vps is applied between the surface electrode 7 and the conductive layer 12 with the surface electrode 7 as a positive electrode, and
The collector electrode 2 is provided between the collector electrode 21 and the surface electrode 7.
When the DC voltage Vps reaches a predetermined value (critical value) by applying the DC voltage Vc with 1 as a positive electrode, electrons e are generated from the conductive layer 12 as the lower electrode to the strong electric field drift layer 6 by thermal excitation. Injected. On the other hand, most of the electric field applied to the strong electric field drift layer 6 is applied to the silicon oxide film 64, so the injected electrons e are accelerated by the strong electric field applied to the silicon oxide film 64, and the strong electric field drift layer 6 4 drifts toward the surface in the direction of the arrow in FIG. 4 (upward in FIG. 4), tunnels through the surface electrode 7, and is discharged into a vacuum. Then,
In the strong electric field drift layer 6, electrons injected from the conductive layer 12 are accelerated by an electric field applied to the silicon oxide film 64 without being scattered by the microcrystalline silicon 63, drift, and are emitted through the surface electrode 7 ( (Ballistic electron emission phenomenon) and heat generated in the strong electric field drift layer 6 is radiated through the grains 51, so that popping phenomenon does not occur at the time of electron emission, and electrons can be emitted stably. The electrons that have reached the surface of the strong electric field drift layer 6 are considered to be hot electrons, and easily tunnel through the surface electrode 7 and are emitted into a vacuum.

【0041】しかして、本実施形態のブラウン管用電子
銃では、実施形態1と同様、冷陰極10の表面電極7を
通して放出される電子線の放出方向が表面電極7の法線
方向に揃いやすく、表面電極7の法線方向に沿って電子
が放出されるので、電子放出角がスピント型冷陰極に比
べて小さく、図8に示した従来構成のように第1グリッ
ドG1、第2グリッドG2を設ける必要がなくて構造が
簡単になって製造が容易になり、しかもビーム電流量の
制御も容易になる。また、本実施形態のブラウン管用電
子銃では、電子源として冷陰極10を採用していること
によって即時動作および低消費電力化が可能である。
Therefore, in the cathode ray tube electron gun of this embodiment, as in the first embodiment, the emission direction of the electron beam emitted through the surface electrode 7 of the cold cathode 10 is easily aligned with the normal direction of the surface electrode 7, Since electrons are emitted along the normal direction of the surface electrode 7, the electron emission angle is smaller than that of the Spindt-type cold cathode, and the first grid G1 and the second grid G2 are arranged as in the conventional configuration shown in FIG. Since it is not necessary to provide the structure, the structure is simplified and the manufacturing is facilitated, and the control of the beam current amount is facilitated. Further, in the electron gun for the cathode ray tube of the present embodiment, since the cold cathode 10 is adopted as the electron source, immediate operation and low power consumption are possible.

【0042】ところで、上記各実施形態では、強電界ド
リフト層6を酸化した多孔質多結晶シリコン層により構
成しているが、強電界ドリフト層6を窒化した多孔質多
結晶シリコン層や酸窒化した多孔質多結晶シリコン層に
より構成してもよいし、あるいはその他の酸化若しくは
窒化若しくは酸窒化した多孔質半導体層により構成して
もよい。ここにおいて、強電界ドリフト層6を窒化した
多孔質多結晶シリコン層とした場合には図4にて説明し
た各シリコン酸化膜52,64がいずれもシリコン窒化
膜となり、強電界ドリフト層6を酸窒化した多孔質多結
晶シリコン層とした場合には図4にて説明した各シリコ
ン酸化膜52,64がいずれもシリコン酸窒化膜とな
る。
By the way, in each of the above-mentioned embodiments, the strong electric field drift layer 6 is constituted by the oxidized porous polycrystalline silicon layer, but the strong electric field drift layer 6 is nitrided by the porous polycrystalline silicon layer or oxynitrided. It may be composed of a porous polycrystalline silicon layer, or may be composed of another oxidized, nitrided or oxynitrided porous semiconductor layer. Here, when the strong electric field drift layer 6 is a nitrided porous polycrystalline silicon layer, each of the silicon oxide films 52 and 64 described in FIG. 4 becomes a silicon nitride film, and the strong electric field drift layer 6 is oxidized. When the nitrided porous polycrystalline silicon layer is used, each of the silicon oxide films 52 and 64 described in FIG. 4 becomes a silicon oxynitride film.

【0043】[0043]

【発明の効果】請求項1の発明は、互いに対向する下部
電極と表面電極との間に酸化若しくは窒化若しくは酸窒
化した多孔質半導体層よりなる強電界ドリフト層が介在
し下部電極から強電界ドリフト層へ注入された電子が表
面電極へ向かってドリフトして表面電極を通して放出さ
れる冷陰極と、冷陰極から放出された電子線を集束させ
る集束電極とからなるものであり、電子源として冷陰極
を採用していることによって即時動作および低消費電力
化が可能であり、しかも、互いに対向する下部電極と表
面電極との間に酸化若しくは窒化若しくは酸窒化した多
孔質半導体層よりなる強電界ドリフト層が介在させた形
の冷陰極から放出される電子は表面電極の法線方向に沿
って放出され電子放出角がスピント型冷陰極に比べて小
さいので、従来のような第1グリッド、第2グリッドを
設ける必要がなくて構造が簡単になって製造が容易にな
り、しかもビーム電流量の制御も容易になるという効果
がある。
According to the invention of claim 1, a strong electric field drift layer made of a porous semiconductor layer oxidized or nitrided or oxynitrided is interposed between a lower electrode and a surface electrode facing each other, and a strong electric field drift from the lower electrode. Electrons injected into the layer drift toward the surface electrode and are emitted through the surface electrode, and a cold cathode that focuses the electron beam emitted from the cold cathode. By adopting, it is possible to realize immediate operation and low power consumption, and further, a strong electric field drift layer composed of a porous semiconductor layer oxidized or nitrided or oxynitrided between a lower electrode and a surface electrode facing each other. Electrons emitted from the cold cathode with the interposition of are emitted along the normal direction of the surface electrode and the electron emission angle is smaller than that of the Spindt-type cold cathode. UNA first grid, easier to manufacture and requires without structure in which the second grid becomes easy and there is an effect that also controls the beam current becomes easy.

【0044】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、冷陰極の下部電極の電位を制御することによりビー
ム電流量を制御するので、下部電極の電位のみによって
ビーム電流量を制御でき、従来のように陽極による電界
の影響を受けることがないから、ビーム電流量を制御性
良く制御することができるという効果がある。
According to the invention of claim 2, in the invention of claim 1, since the beam current amount is controlled by controlling the potential of the lower electrode of the cold cathode, the beam current amount can be controlled only by the potential of the lower electrode, Since there is no influence of the electric field from the anode as in the conventional case, there is an effect that the beam current amount can be controlled with good controllability.

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

【図1】実施形態1を示し、(a)は電子銃の概略構成
図、(b)は冷陰極の概略断面図である。
FIG. 1 shows the first embodiment, (a) is a schematic configuration diagram of an electron gun, and (b) is a schematic sectional view of a cold cathode.

【図2】同上に用いる冷陰極の製造方法を説明するため
の主要工程断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of main steps for explaining the method for manufacturing the cold cathode used in the above.

【図3】同上に用いる冷陰極の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory view of the cold cathode used in the above.

【図4】同上に用いる冷陰極の動作説明図である。FIG. 4 is an operation explanatory view of the cold cathode used in the above.

【図5】実施形態2における冷陰極の概略断面図であ
る。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a cold cathode according to a second embodiment.

【図6】同上に用いる冷陰極の製造方法を説明するため
の主要工程断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of main steps for explaining the method for manufacturing the cold cathode used in the above.

【図7】同上に用いる例陰極の動作説明図である。FIG. 7 is an operation explanatory view of an example cathode used in the above.

【図8】従来例を示す概略構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a conventional example.

【図9】従来のスピント型陰極の一例を示す概略断面図
である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional Spindt-type cathode.

【図10】従来のスピント型冷陰極の他の例を示し、
(a)は概略平面図、(b)は概略断面図である。
FIG. 10 shows another example of a conventional Spindt-type cold cathode,
(A) is a schematic plan view and (b) is a schematic sectional view.

【図11】同上のスピント型冷陰極を利用した電子銃の
概略構成図である。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an electron gun using the above Spindt-type cold cathode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n形シリコン基板 2 オーミック電極 6 強電界ドリフト層 7 表面電極 10 冷陰極 20 静電レンズ G3 第3グリッド G4 第4グリッド G5 第5グリッド 1 n-type silicon substrate 2 Ohmic electrodes 6 Strong electric field drift layer 7 Surface electrode 10 Cold cathode 20 electrostatic lens G3 3rd grid G4 4th grid G5 Fifth Grid

フロントページの続き (72)発明者 菰田 卓哉 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 本多 由明 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 幡井 崇 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 櫟原 勉 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Fターム(参考) 5C031 DD09 5C041 AA08 AB03 Continued front page    (72) Inventor Takuya Komoda             1048, Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Works Co., Ltd.             Inside the company (72) Inventor Yoshiaki Honda             1048, Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Works Co., Ltd.             Inside the company (72) Inventor Takashi Hatai             1048, Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Works Co., Ltd.             Inside the company (72) Inventor Tsutomu Kagehara             1048, Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Works Co., Ltd.             Inside the company F-term (reference) 5C031 DD09                 5C041 AA08 AB03

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに対向する下部電極と表面電極との
間に酸化若しくは窒化若しくは酸窒化した多孔質半導体
層よりなる強電界ドリフト層が介在し下部電極から強電
界ドリフト層へ注入された電子が表面電極へ向かってド
リフトして表面電極を通して放出される冷陰極と、冷陰
極から放出された電子線を集束させる集束電極とからな
ることを特徴とするブラウン管用電子銃。
1. A strong electric field drift layer made of a porous semiconductor layer oxidized or nitrided or oxynitrided is interposed between a lower electrode and a surface electrode facing each other, and electrons injected from the lower electrode to the strong electric field drift layer are generated. An electron gun for a cathode ray tube, comprising: a cold cathode that drifts toward a surface electrode and is emitted through the surface electrode; and a focusing electrode that focuses an electron beam emitted from the cold cathode.
【請求項2】 冷陰極の下部電極の電位を制御すること
によりビーム電流量を制御することを特徴とする請求項
1記載のブラウン管用電子銃。
2. The electron gun for a cathode ray tube according to claim 1, wherein the beam current amount is controlled by controlling the potential of the lower electrode of the cold cathode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015517221A (en) * 2012-04-19 2015-06-18 カーネギー−メロン ユニバーシティCarnegie−Mellon University Metal-semiconductor-metal (MSM) heterojunction diodes

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