JP2010153057A - 電界放出型電子源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立て後のデバイス動作時で生じる発熱によるメッシュ電極と電子放出源との位置ズレを防止できる電界放出型電子源装置を提供する。
【解決手段】エミッタから放出された電子とメッシュ電極の貫通孔との位置ズレ量を計算する軌道補正量計算手段を用いてエミッタ(5)から放出された電子を制御する電界放出型電子源装置において、電子を放出する複数のエミッタを単位とするエミッタアレイを有する電子放出部と、前記電子放出部に対向するように配置して前記単位に対応した貫通孔を備える貫通孔領域を有するメッシュ電極と、前記位置ズレ量に応じて電界または磁界を発生することにより前記放出された電子の軌道を補正する軌道補正手段を前記電子放出部上に配置した電界放出型電子源装置。
【選択図】図１

Description

本発明は電界放出型電子源を用いた電界放出型電子源装置に関する。

夜間のような照度が極めて低い環境下でも撮影することを目的として、一般に真空管を用いた超高感度撮像デバイスが実用化されている。撮像デバイスの分野では、現在、さらなる小型化・軽量化が求められており、半導体微細加工技術を応用して、マイクロチップに電子放出源を作りこむことにより、従来よりも優れたデバイスの実現が試みられている。一方で、高解像度化も必要とされており、さらなるデバイスの加工精度の向上も求められる。

図９に、一般的な電子放出部６を備えた電界放出型電子源装置の構成例を示す。上面基板２、下面基板３、側面外周器２８から成り、これら各部材の接続部は低温ガラスフリット２３ａや、インジウム２３ｂ等を用いてスペーサー部材２４により固着固定され、内部が真空に保持された真空装置を備えている。

そして上面基板２の内面には、撮像膜４が形成されている。この撮像膜４は、上面基板２の表面に形成された外部からの入射光を透過する透光性の陽極導電膜２１と、その表面に形成された外部入射光に応じて信号電荷を生成する光電変換膜２２（例えばアモルファスセレン）とから成る。

また下面基板３の内面には、複数のエミッタ（電子放出電極）５と、各エミッタ（電子放出電極）５周辺に形成された絶縁層２０及びエミッタ（電子放出電極）５から電子を取り出す為の電圧を印加するゲート電極２９等からなるエミッタ（電子放出電極）５が複数集積化した電界放出電子源アレイ部とが集積一体化されたカソード基板３０が設置されている。

上面基板２と対向する下面基板３上の電子放出部６の間に、シールドグリッド電極２６を設ける。そのシールドグリッド電極２６は上面基板２、下面基板３間のスペーサー部材２４の段部２７に係止されている。そして、スペーサー部材２４の内部に電極リード線２５を設けて、シールドグリッド電極２６を外部に電気的に接続し、ゲート電極より高い電圧を印加することにより、各エミッタ５から放出された電子ビームの広がりを抑制している。また、信号読み出しを終えた余剰電子を取除かれるので、ノイズ信号が除去されて画像の品質が良化する（例えば、特許文献１参照。）。

図１０は、金属メッシュ電極３３をパネルに組み込んだＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）装置の説明図である。基体上に、複数のエミッタ（電子放出電極）５を有し、前記複数のエミッタ（電子放出電極）５の群の周辺において前記基体上にスペーサー３１を有し、前記スペーサー上に金属膜３２を有し、前記複数のエミッタ（電子放出電極５にそれぞれ対応した電子通過孔を有する金属メッシュからなるゲート電極３３が前記スペーサー３１上に配され、金属メッシュ電極３３と金属膜３２とが超音波接合されてなる電子放出源に係るものである（例えば、特許文献２参照。）。

特許文献２によると、金属メッシュ電極３３と金属膜３２とを超音波接合する方法には、次の３つの利点がある。（１）簡易なプロセスで、極めて短時間に接合でき、強い機械的強度を持つ。（２）樹脂などの有機物を接着剤に用いず、金属同士の直接接合なので、パネル特性に悪影響を与えるようなガスの発生がない。（３）超音波接合の際に、金属の表面で摩擦によるクリーニング効果が発生する。この効果により、金属表面に付着した酸化物や吸着ガスなどが除去できるので、これらの物質から発生するガスによる不良をなくすことができる。

以上説明した電界放出型電子源装置では、シールドグリッド電極２６や金属メッシュ電極３３を側面外周器２８やスペーサー３１に固定する。従って、組み立て時に、金属メッシュ電極３３とエミッタ５との位置合わせを高い精度で行っている。
特開２０００−４８７４３号公報 特開２００３−２４９１６７号公報

しかしながら前記従来の構成では、シールドグリッド電極や金属メッシュ電極の熱膨張係数が極めて高い。そのため、組み立て後のデバイス動作で生じる熱のため、これら電極と電子放出源との位置ズレが生じ、電界放出型電子源装置の解像度が著しく劣化するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、組み立て後のデバイス動作時で生じる発熱によるメッシュ電極と電子放出源との位置ズレを防止できる電界放出型電子源装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電界放出型電子源装置は、エミッタから放出された電子とメッシュ電極の貫通孔との位置ズレ量を計算する軌道補正量計算手段を用いてエミッタから放出された電子を制御する電界放出型電子源装置において、電子を放出する複数のエミッタを単位とするエミッタアレイを有する電子放出部と、前記電子放出部に対向するように配置して前記単位に対応した貫通孔を備える貫通孔領域を有するメッシュ電極と、前記位置ズレ量に応じて電界または磁界を発生することにより前記放出された電子の軌道を補正する軌道補正手段を前記電子放出部上に配置したことを特徴とするものである。

本発明の電界放出型電子源装置によれば、デバイス動作時にメッシュ電極が熱膨張してもメッシュ電極の貫通孔と電子放出源から放出された電子軌道との位置ズレが生じない。そのため、デバイス製造時にメッシュ電極と電子放出源との間に高い位置合わせ精度を必要としない。

以下に、本発明の電界放出型電子源装置の実施の形態を、図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電界放出型電子源装置の断面図である。この電界放出型電子源装置１は、互いに対向する上面基板２及び下面基板３とからなり、上面基板２の下面基板３に対向する側の面には、光電変換膜を含む撮像膜４が形成されている。下面基板３には、電子を放出する複数のエミッタ（電子放出電極）５を幾何学的に配列したエミッタアレイからなる電子放出部６が形成されている。電子放出部６の上面基板２側には、エミッタ５の外縁部に軌道補正装置１０が形成されている。上面基板２と下面基板３との間には、このエミッタアレイと同一形状で配列された貫通孔１１からなる導電性材料で形成されたメッシュ電極７がこのエミッタアレイに対向して配置されている。メッシュ電極７は、スペーサー１５と接続されている。

このメッシュ電極７の下面基板３側の面には、第１の検知電極の組（８ａ、８ｂ）と第２の検知電極の組（９a、９ｂ）とが設けられている。これら検知電極の配置については、図２にて詳しく説明する。これら第１（８ａ、８ｂ）と第２の検知電極の組（９a、９ｂ）は、エミッタ（電子放出電極）５より放出された電子がメッシュ電極７に衝突した際に、その電子の数を信号として検知する目的で設けられている。

これらの検知電極にて検知された検知信号は、電界放出型電子源装置１の外部に設けられた軌道補正量計算部１２に送られる。軌道補正量計算部１２では、この検知信号を利用してエミッタ５と貫通孔１１との中心位置のズレ量を検出し、位置ズレ量を無くするために、電子放出電極５より放出された電子の軌道の補正信号を軌道補正装置１０に送る（詳細は、後述する）。この軌道補正量計算部１２と軌道補正装置１０とにより、エミッタ５より放出された電子の軌道とメッシュ電極７貫通孔１１の中心は、常に一致するように制御される。

図２（ａ）に、本発明のメッシュ電極７をエミッタ５側から見た平面図を示す。図中のＸＹは方向を示す。メッシュ電極７には、複数の貫通孔１１があり、それぞれの貫通孔１１がエミッタの１単位分の電子放出部に対応するように構成されている。この貫通孔１１は、エミッタ５からの電子を引出すと同時に、電子ビームの広がりを抑えて（広がり部分をカット）電子ビームを絞る役割を持つ。メッシュ電極７のエミッタ５側表面には、貫通孔１１からなる貫通孔領域の周囲に、矩形のＸ方向検知電極（９a、９ｂ）と、矩形のＹ方向検知電極の（８ａ、８ｂ）とが形成されている。図示はしていないが、それぞれの検知電極は、貫通孔１１に接するように形成されている。同じ方向の検知電極（例えば８ａと８ｂ）同士では、その縁とその最も近接する貫通孔１１との距離は、互いほぼ同じ距離になるように作製することが肝要である。

なお、メッシュ電極７の基材にシリコンを用いれば、検知電極を直接基材上に形成できるので、貫通孔１１と検知電極との距離、面積、膜厚を精度良く作製できる利点がある。この検知電極の材質には、電子にとって抵抗の低い物性を持つ材料であれば良く、例えば、高ドープシリコン、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕが挙げられる。以下、このように作製された検知電極の構造を説明する。

図２（ｂ）は、シリコン（Ｓｉ）で作製されたメッシュ電極７の検知電極８ａの１実施例を示す断面図である。検知電極８ａは２層からなり、メッシュ電極７の貫通孔１１の近傍のＳｉ層上に絶縁膜４２ａを設けて、この絶縁膜４２ａ上に導電膜４２ｂを設ける。絶縁膜４２ａの役割は、導電膜４２ｂをメッシュ電極７から絶縁するためである。エミッタ５から放出された電子のうち、メッシュ電極７でトリミングされた電子は、導電膜４２ｂに吸収され、金属線４３から軌道補正量計算部１２へ送られる。その他の検知電極８ｂ、９a、９ｂも同様に作製できる。

また、検知電極部は、図２（ｃ）に示す構造でもよい。メッシュ電極７のＳｉ層に、Ｓｉへのドープ量を下げた高抵抗層４４ａを作製し、さらにその表面にＳｉの低抵抗層４４ｂを設けている。トリミングされた電子は、この低抵抗層４４ｂに到達すると、金属線４３を通って、軌道補正量計算部１２へ送られる。以上、説明した構造にすると、半導体プロセスを用いてメッシュ電極を作製する際に、同時に検知電極を作製することが出来る利点がある。

解像度を向上させるためには、電子放出部６に対するメッシュ電極7の位置決め、すなわちエミッタ５と貫通孔１１との中心を精度良く合わせなければならない。具体的には、１μｍ以下の精度での位置決めが必要となる。従来の構成では、組み立て時の位置決め精度のみであり、その後の経時変化による位置ズレは補正出来なかった。本発明の電界放出型電子源装置は、検知電極（８ａ、８ｂ）、（９ａ、９ｂ）と補正装置１０を内部に有しているので、簡単な補正回路を外付けすることで、電子の軌道を修正することにより経時変化による位置ズレを補正することが出来る。その詳細を、図３を用いて説明する。

図３は、前記電界放出部６に対する前記メッシュ電極７の位置ずれ検出の原理を、示したものである。図中の矢印は、メッシュ電極７のＸＹ方向を示す。本実施例では、Ｘ方向の位置ズレを例に取り、その補正方法を説明する。図３（ａ）上図は、Ｘ方向に位置ズレした時のメッシュ電極の平面図である。図中のＡ点とＢ点は、Ｘ方向の最外部にある貫通孔のＹ方向の中心線と、Ｙ方向の貫通孔領域の中心とを通る線との交差点を示す。図３（ａ）下図は、Ａ点とＢ点とを通るＸ方向の直線で示した部分の断面図である。

電界放出部６の各エミッタ５より放出される電子ビームは円錐状に広がり、その広がり角は、どのエミッタもほぼ等しい。従って、メッシュ電極７に到達した電子ビームの面積は円状になり、その面積はほぼ等しい。また、各エミッタ間のピッチと各貫通孔間のピッチは等しくなるように作製されている。そのため、もしメッシュ電極７がＸ方向のＡ側にズレが生じていると、Ｘ方向の検知電極（９ａ、９ｂ）に到達する電子ビームは、図３（ａ）下図に示すようになる。すなわち、Ａ側の検知電極９ａに到達する電子ビームの量Ｌｘ１は、Ｂ側の検知電極９ｂに到達する電子ビーム量Ｌｘ２に比べて小さくなる。

一方、メッシュ電極７のＸ方向のズレが生じない状態を、図３（ｂ）上図に示す。このときには、図３（ｂ）下図に示すように、Ａ側の検知電極９ａに到達する電子ビームの量Ｌｘ１は、Ｂ側の検知電極９ｂに到達する電子ビーム量Ｌｘ２と等しい。これは、Ｘ方向の全てのエミッタと貫通孔との中心が一致しているためである。従って、Ａ側の検知電極９ａとＢ側の検知電極９ｂとの出力信号の差分値を利用すれば、Ｘ方向へのズレ量と補正位置が判定できる。Ｙ方向の位置ズレも同様な方法で行うことができる。この場合は、Ｙ方向の検知電極（８ａ、８ｂ）の差分値を利用すれば良い。

図４に、電子放出源５から放出される電子の軌道を補正する軌道補正装置１０の実施例を示す。これは、電子放出部６をメッシュ電極７側より見た図である。電子放出部６には、電子を放出する複数のエミッタ（電子放出電極）５を幾何学的に配列してエミッタアレイ７２が形成されている。図中の矢印は、電子放出部６のＸＹ方向を示す。

Ｘ方向の電子軌道を補正するための軌道補正装置１０は、互いに相対する５０ａ、５０ｂで示す電界放出部から構成されている。同様に、Ｙ方向の電子軌道を補正するための軌道補正装置１０は、５１ａ、５１ｂで示す電界放出部から構成されている。これらの電子放出部は、図示するようにエミッタアレイ７２の周囲に、配置されている。

この電界放出部５０ａと５０ｂとの間に電圧を印加することにより電界５５が発生し、Ｘ方向の電子軌道を補正することができる。印加する電圧の極性を変えれば、電界５５の方向が、図と反対方向になるので、自由にＸ方向の電子軌道を補正することができる。印加する電圧は、エミッタから放出される電子の軌道を所望の変化を与えることのできる電圧を、電子放出部６の構成に合わせて選択すれば良い。同様に、Ｙ方向の電子軌道を補正するためには、図中の電界発生部５１ａと５１ｂとを用いて、Ｘ方向の電子軌道補正と同様に行えば良い。

図５に、Ｘ方向の位置ズレを例に取り、本発明の軌道補正装置１０による電子の軌道の補正方法を説明する。

図５（ａ）は、補正前の電子放出源５とメッシュ電極７の平面図である。図中のＡ点とＢ点は、図３で説明したＡ点とＢ点と同じ位置にある貫通孔、すなわちメッシュ電極７上の最外縁部にある貫通孔を示す。図５（ａ）の上図は、ＡおよびＢ点のメッシュ電極７の平面図であり、貫通孔１１とこの貫通孔付近に放出された電子線の散布範囲５４の関係を示す。のエミッタ５からの断面図である。図５（ａ）の下図は、ＡおよびＢ点のメッシュ電極７の断面図であり、エミッタ５から放出された電子線とメッシュ電極７との関係を示す。同様に、図５（ｂ）の上図と下図も、それぞれＡ点とＢ点の平面図、及び断面図を示す。

本実施例では、Ｘ方向の位置ずれ補正手段を説明する。図５（ａ）は、エミッタ５の中心が貫通孔１１の中心よりＸ方向の右側（紙面から見て）に位置ズレしている状態を示す。電子放出源５より放出された電子５３は円錐状に広がるので、メッシュ電極上での電子の広がりは、図５（ａ）の上図の点線５４のようになる。また、Ａ点の検知電極９ａとＢ点での検知電極９ｂが検出するエミッタ５からの電子ビームの量を、それぞれＬｘ１及びＬｘ２とする。この場合は、メッシュ貫通孔１１の中心よりも、エミッタ５の中心位置が電極９ｂ側にずれているので、Ｌｘ１＜Ｌｘ２となる。

この状態で、Ｘ方向の電界発生部５０ａと５０ｂとの間に、５０ａ側の電位が高くなるような電界を加えると、エミッタ５から放出される電子５３の軌道は、図５（ｂ）の太線で示すように電界発生部５０ａ側に変化する。この電界の大きさを適切に調整してＬｘ１＝Ｌｘ２すれば、エミッタ５から放出される電子５３の軌道をエミッタ５の直上にある貫通孔１１の中心を通すことが出来る。図５（ｂ）は、電子の広がり５４の中心とメッシュ電極１１の貫通孔７位置の中心が一致した状態、すなわち、Ｌｘ１＝Ｌｘ２になるように電界発生部５０ａと５０ｂとの間に電界を加えた状態を示す。同様な方法で、Ｙ方向に位置ズレした状態での電子５３の軌道を補正することができる。本方法により、メッシュ電極７上の貫通孔１１とエミッタ５のそれぞれの中心が一致していなくても、エミッタ５から放出される電子５３が正しく貫通孔１１の中心を通過するように補正できる。

次に、軌道補正量計算部１２が行う、エミッタから放出される電子の軌道補正量の算出方法を説明する。図６に、軌道補正量計算部１２のブロック図を示す。本実施例では、一例として、Ｘ方向の位置ズレを補正した後、Ｙ方向の位置ズレを補正する手順を示す。

まず、Ｘ方向の位置ズレ補正を説明する。Ｘ方向の補正量計算部１３ａは、Ｘ方向検出部４５ａ及び移動方向決定部４６ａ及び移動量計算部４７ａとからなる。予め、Ｘ方向検出部４５ａの入力にはＸ方向検知電極９ａ、９ｂからの出力が接続されている。移動方向決定部４６ａと移動量計算部４７ａの出力は、補正量出力部１４ａに送られ、これらの値に応じたＸ方向の補正量が補正量出力部１４ａからＸ方向の電界発生部５０ａ５０ｂに送られる。

Ｘ方向の軌道補正量の計算は、次のように行う。まず、移動量出力部１４ａを起動するための起動信号６０をＸ方向検出タイミング生成部４８に外部から入力する。Ｘ方向検出タイミング生成部４８は、起動信号６０が入力されている期間は、予め定めた周期の取り込みパルス６１を生成しＸ方向検出部４５ａに入力する。この取り込みパルスの周期は、一回の補正指示でメッシュ電極の移動が完了する時間よりも大きくしないといけない。もし、この周期が短いと、誤動作を生じるからである。

Ｘ方向検出部４５ａは、この取り込みパルス６１の立ち上がり又は立下りのタイミングで、Ｘ方向検知電極９ａ、９ｂからの出力信号を取り込む。これらの信号は、Ｘ方向検出部４５ａの内部でデジタル化され、それぞれ移動方向決定部４６ａと移動量計算部４７ａに送られる。移動方向決定部４６ａでは、デジタル化されたＸ方向検知電極９ａ、９ｂからの出力信号の大小を比較し、少ない方向に電子５３を移動するように移動方向信号６５ａを補正量出力部１４ａに出力する。この移動方向信号６５ａは、両者の値が一致するまで出力される。同様に、移動量計算部４７ａでは、デジタル化されたＸ方向検知電極９ａ、９ｂからの出力信号の差分値を計算し、補正量信号６６ａを移動量出力部１４ａに出力する。

補正量出力部１４ａでは、補正量信号６６ａと移動方向信号６５ａに応じた補正電圧をＸ方向の電界発生部５０a５０ｂに出力する。このＸ方向の電界発生部５０a５０ｂに出力する補正電圧は、発生させる電界の大きさとエミッタ５から放出される電子５３の軌道変化の関係を予め測定して決定すれば良い。補正量出力部１４ａは、補正量信号６６ａが予め定めた値よりも小さくなれば、Ｘ方向の補正が終了したと判断してＸ方向の補正を終了し、このときの補正電圧を保持する。Ｘ方向の補正が終了すれば、補正量出力部１４ａは、Ｙ方向タイミング生成部４９を起動する起動信号６２を出力する。

起動されたＹ方向タイミング生成部４９は、Ｘ方向検出タイミング生成部４８と同様に、起動信号６２が入力されている期間、予め定めた周期の取り込みパルス６３を生成しＹ方向検出部４５ｂに入力する。以降は、上記に説明したＸ方向の補正手順と同様の動作を、Ｙ方向検出部４５ｂ、移動方向決定部４６ｂ、移動量計算部４７ｂ、補正量出力部１４ｂが、それぞれ行う。その結果、Ｘ方向の補正と同様にＹ方向の電界発生部５１ａ５１ｂに補正電圧が出力される。

以上のように軌道補正装置１０をメッシュ電極７と電子放出源５との間に備えることにより、デバイスの製造段階でのメッシュ電極７とエミッタ５との位置決め精度を高める必要がないので、低コストの製造装置を使用できる。また、デバイス動作中に、エミッタから放出される電子を利用して常に電子軌道５３とメッシュ電極７との位置ずれを補正することが出来るので、画素密度が高くなっても、常に位置ズレのない、解像度のすぐれた、デバイスを実現できる。

なお、本発明は、本実施例の軌道補正量計算部１２の構成に拘束されるものではなく、公知の制御技術を使用すれば良い。さらに、図６で説明した軌道補正量計算部１２は、電界放出型電子源装置１の外部に設ける必要は無く、電界放出型電子源装置１の内部に設けることも出来る。下面基板３をＳｉ基板で作製すれば、軌道補正量計算部１２を下面基板上に作り込むことが出来る。また、下面基板３のみならず、電界放出型電子源装置１の内部構成部材にＳｉ基板を用いるのであれば、軌道補正量計算部１２はメッシュ電極７上でもスペーサー部１５でも自由に作製することが出来る。

以上説明したように本発明によれば、前記メッシュ電極表面７に、前記エミッタ５が電子５３を放出する方向と直交する第１の方向と第２の方向のそれぞれについてトリミングされた電子を検出することにより、それぞれの方向に対しての、メッシュ電極貫通孔１１に対する電子軌道５３の位置ずれ補正を自動的に、常時行うことが可能となり、デバイスの高解像度化を実現できる。さらに作り込み段階での高精度な位置決めを必要とせず、作り込み段階での製造ばらつきも吸収することができる。また、軌道補正量計算部１２をＳｉチップ上に作り込むことにより、さらなる小型化、省電力化が実現できる。

図５で説明した電子５３の軌道の補正には、電界を利用したが、電界のかわりに磁界を用いても良い。図７に、磁界を利用した電子５３の軌道の補正方法を示す。図７（ａ）は、図５（ａ）に対応する補正前の電子放出源５とメッシュ電極７の平面図である。図中のＡ点とＢ点は、図３で説明したＡ点とＢ点と同じ位置にある貫通孔、すなわちメッシュ電極７上の最外縁部にある貫通孔を示す。この図は、エミッタ５の中心位置がＹ方向にずれている状態を示す。Ａ点の検知電極８ａとＢ点での検知電極８ｂが検出するエミッタ５からの電子ビームの量を、それぞれＬｙ１及びＬｙ２とする。この場合は、メッシュ貫通孔１１の中心よりも、エミッタ５の中心位置が電極８ｂ側にずれているので、Ｌｙ１＜Ｌｙ２となる。

図７（ｂ）は、先に説明した図５（ｂ）に対応する。図５（ｂ）との違いは、磁界を発生させるため、電界発生部に代えて磁界発生部を用いることにある。磁界５６の方向は、紙面に垂直で且つ紙面から読者に向かう向きとする。この磁界５６を加えると、ローレンツ力が生じて電子５３の軌道を変化させる力が働き、図７（ｂ）の太線で示すように向きに電子５３の軌道が変化する。Ｌｙ１＝Ｌｙ２となるように、磁界発生部を制御すれば、エミッタ５から放出される電子５３の軌道をエミッタ５の直上にある貫通孔１１の中心を通すことが出来る。図７（ｂ）は、電子の広がり５４の中心とメッシュ電極１１の貫通孔７位置の中心が一致した状態、すなわち、Ｌｘ１＝Ｌｘ２になるように電界発生部５０ａと５０ｂとの間に電界を加えた状態を示す
また、電界と磁界とを双方組み合わせる方法でも、電子５３の軌道を変化させてエミッタ５の直上にある貫通孔１１の中心を通すことが出来る。この方法を、図８で説明する。図８（ａ）は、電子軌道補正原理である。電界５５を電子５３に作用させることにより、電子５３に電界のクーロン力７０が働き、電子５３の軌道はＸ方向に修正される。同時に電界と同じ方向から磁界５８を作用させると電子５３にローレンツ力７１が働き、電子５３の軌道はＹ方向に修正される。したがって、ＸＹ平面内において、自由にメッシュ電極貫通孔１１に対する電子５３の位置補正を行うことができる。Ｘ方向、Ｙ方向それぞれ逆向きに動かしたいときは、電界、磁界の極性を反転させればよく、Ｘ方向を電界で制御し、Ｙ方向を磁界で制御してもよい。

上記の電子軌道補正原理を用いて構成したのが図８（ａ）に示す電界・磁界併用補正型の電界放出型電子源装置である。図では、Ｘ方向に、電子放出部６上に電界発生部５１aと磁界発生部５７を形成している。この構成により、Ｘ方向の電子軌道の補正を電界５５で、Ｙ方向の電子軌道の補正を磁界５８で行うことが出来る。従って、一方向のみ（この場合ではＸ方向）に、Ｘ方向のみに電界発生部５１aと磁界発生部５７を形成すればよく、構成が簡単になる。さらに、電界発生器５１aと磁界発生器５７をエミッタアレイ６上のＳｉ基板上に作りこめば、さらに小型化が可能となる。

本発明の利用分野は特に制限はなく、例えば電界放出型電子源を備えた撮像装置や表示装置など広範囲に利用することができる。

本発明に基づく電子放出源の概略断面図 本発明に基づくメッシュ構造と検知電極構造を示す図 本発明に基づく位置ずれ検出原理を示す図 本発明に基づく電界による軌道補正装置を示す図 本発明に基づく電界による電子の軌道補正原理を示す図 本発明に基づく軌道補正量計算部の詳細を示す図 本発明に基づく磁界による電子の軌道補正原理を示す図 本発明に基づく電界と磁界との双方による電子の軌道補正原理を示す図 第一の従来技術に係る電子放出源の概略断面図 第二の従来技術に係る電子放出源の概略断面図

符号の説明

１ 電界放出型電子源装置
２ 上面基板
３ 下面基板
４ 撮像膜
５ エミッタ（電子放出電極）
６ 電子放出部
７ メッシュ電極
８ａ、８ｂ 検知電極
９ａ、９ｂ 検知電極
１０ 軌道補正装置
１１ メッシュ貫通孔
１２ 軌道補正量計算部
１３ 補正量計算部
１４ 補正量出力部
１５ スペーサー部材（絶縁物）
２０ 絶縁層
２１ 透光性陽極導電膜
２２ 光電変換膜
２３a 低温ガラスフリット
２３b インジウム
２４ スペーサー部材
２５ 電極リード線
２６ シールドグリッド電極
２７ 段部
２８ 側面外周器
２９ ゲート電極
３０ カソード電極
３１ スペーサー
３２ 金属膜
３３ 金属メッシュ電極
４２ａ 絶縁膜
４２ｂ 導電膜
４３ 金属線
４５ａ Ｘ方向検出部
４５ｂ Ｙ方向検出部
４６ａ、４６ｂ 移動方向決定部
４７ａ、４７ｂ 移動量計算部
５０ａ、５０ｂ Ｘ方向電界発生部
５１ａ、５１ｂ Ｙ方向電界発生部
５３ 電子
５４ 電子線の散布範囲
５５ 電界
５６ 磁界
５７ 磁界発生部
５８ 磁界
６０、６２ 起動信号
６１、６３ 取り込みパルス
６５ａ、６５ｂ 移動方向信号
６６ａ、６６ｂ 補正量信号
７０ 電界のクーロン力
７１ ローレンツ力
７２ エミッタアレイ

Claims (10)

1. エミッタから放出された電子とメッシュ電極の貫通孔との位置ズレ量を計算する軌道補正量計算手段を用いてエミッタから放出された電子を制御する電界放出型電子源装置において、
   電子を放出する複数のエミッタを単位とするエミッタアレイを有する電子放出部と、
   前記電子放出部に対向するように配置して前記単位に対応した貫通孔を備える貫通孔領域を有するメッシュ電極と、
   前記位置ズレ量に応じて電界または磁界を発生することにより前記放出された電子の軌道を補正する軌道補正手段を前記電子放出部上に配置した電界放出型電子源装置。
2. エミッタから放出された電子とメッシュ電極の貫通孔との位置ズレ量を計算する軌道補正量計算手段を用いてエミッタから放出された電子を制御する電界放出型電子源装置において、
   電子を放出する複数のエミッタを単位とするエミッタアレイを有する電子放出部と、
   前記電子放出部に対向するように配置して前記単位に対応した貫通孔を備える貫通孔領域を有するメッシュ電極と、
   前記位置ズレ量に応じて電界または磁界を発生することにより前記放出された電子の軌道を補正する第１の軌道補正手段と前記位置ズレ量に応じて磁界を発生することにより前記放出された電子の軌道を補正する第２の軌道補正手段とを組にして前記電子放出部上に配置した電界放出型電子源装置。
3. 前記メッシュ電極の前記電子放出側の面に形成された前記貫通孔領域の再外縁の貫通孔に接するように配置された複数の検知電極を備え、前記検知電極の出力を前記軌道補正量計算手段に出力する請求項１または２に記載の電界放出型電子源装置。
4. 前記複数の検知電極は、前記貫通孔領域を挟んで互いに対抗する位置に配置した第１の組と、前記第１の組と直交し且つ前記貫通孔領域を挟んで互いに対抗するように配置された第２の組とからなる請求項２に記載の電界放出型電子源装置。
5. 前記複数の検知電極は、前記貫通孔領域を挟んで互いに対抗する位置に配置さした第１の組と、前記第１の組と直交し且つ前記貫通孔領域を挟んで互いに対抗するように配置された第２の組とからなり、前記軌道補正手段は、前記検知電極の第１の組に応じた第1の補正装置と、前記検知電極の第２の組に応じた第２の補正装置とを備えた請求項1に記載の電界放出型電子源装置。
6. 前記第１の補正装置及び第２の補正装置は、前記電子軌道補正手段の指示で電界または磁界を発生するように、互いに極性又は磁性の異なる電極部が同一面に設けられた請求項５に記載の電界放出型電子源装置。
7. 前記メッシュ電極は、導電性材料からなり、且つ前記エミッタに対応して配列された貫通孔からなる貫通孔領域を持つ請求項１又は２に記載の電界放出型電子源装置。
8. 前記導電性材料は、シリコンである請求項６に記載の電界放出型電子源装置。
9. 前記電子軌道補正手段は、前記検知電極にて検出した信号から前記メッシュ電極の貫通孔と前記電子放出部より放出された電子の軌道とのズレ量を計算し、前記ズレ量を前記軌道補正手段に送る請求項１に記載の電界放出型電子源装置。
10. 前記電子軌道補正手段は、前記検知電極にて検出した信号から前記メッシュ電極の貫通孔と前記電子放出部より放出された電子の軌道とのズレ量を計算し、前記ズレ量を前記第１と第２の軌道補正手段に送る請求項２に記載の電界放出型電子源装置。

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