JP2014165105A

JP2014165105A - 電子放出装置の製造方法、及び、電子放出装置

Info

Publication number: JP2014165105A
Application number: JP2013036925A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Nishi; 泰彦西
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2014-09-08

Abstract

【課題】マスクを用いることなく、容易にカソードからゲートへの放出電子を減らして、電力効率の高い電子放出装置の製造方法を提供する。
【解決手段】表面に電子放出材料１４が形成されたカソード１０と、電子通過孔２０Ａを有しカソード１０の電子放出面と対向配置されるグリッド２０と、カソード１０とグリッド２０間に電圧を印加する電源３０とを有る電子放出装置において、グリッド２０のカソード１０側の面に電子放出材料２４を形成し、電源３０を実働時と逆に接続することにより電子放出材料２４からカソード１０に向けて電子を逆に照射し、電子放出材料１４のグリッド２０との対向部分１４Ａを局部的に劣化させる。
【選択図】図９

Description

本発明は、電子放出装置の製造方法、及び、電子放出装置に係り、特に、電子線照射装置や発光装置に用いるのに好適な電子放出装置の製造方法、及び、この方法により製造された電子放出装置に関する。

例えば電子線照射装置や、電子放出源から電界放出された電子によって蛍光体を励起発光させる発光装置に用いる電子放出装置として、図１に例示する如く、基板１２の表面に例えばカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等の電子放出材料１４が形成されたカソード１０と、電子通過孔２０Ａを有し、前記カソード１０の電子放出材料１４形成面と対向配置されるグリッド２０と、前記カソード１０とグリッド２０間に電圧を印加する電源３０と有するものが知られている。

このような電子放出装置において、グリッド２０と対向するカソード１０表面に電子放出材料１４があると、放出電子ｅが矢印Ａに示す如くグリッド２０に飛び込んで吸収されてしまい無効電力となるため、電力効率が悪い。

そこで、特許文献１には、図２に示す如く、カソード１０のグリッド２０側表面に、グリッド２０とほぼ同じ形状のマスク１６を当て、グリッド２０に吸収される電子ｅを少なくすることが記載されている。

又、特許文献２には、フォトリソグラフィー技術等を用いて、図３に例示する如く、グリッド２０の電子通過孔２０Ａに対向する部分にのみ電子放出材料１４を配置することが記載されている。

特開２００６−２８６５６７号公報特開２００２−２７００８５号公報

しかしながら前者の特許文献１に記載の技術は、比較的容易に実施できるが、マスク１６とグリッド２０は別の部材で、マスク１６、絶縁体（図示せず）、グリッド２０と積み重ねて組上げていくため、マスク１６とグリッド２０の位置がずれると電力効率が低下するという問題がある。グリッド２０の幅はできるだけ小さい方が良く、通常、数十から数百μｍ程度であるので、１０μｍずれると大きなずれとなる。ちなみに、グリッド２０を格子状にした際、グリッド２０の格子間隔は、グリッド２０−カソード１０間隔と同程度から数倍の距離となる。すなわち、グリッド２０−カソード１０間隔が１００μｍとすると、グリッド２０の格子間隔は１００〜３００μｍ程度とされる。これは、カソード１０表面の電解強度を高め、電子放出量を大きくできるのが、この辺りの寸法だからである。

更に、特許文献１に記載の技術では、マスク１６のために、図４（Ａ）に例示する如く、マスク１６周辺の電界強度Ｂが低下し、所定の電子放出量を得るために高い電圧を用いなければならないという問題点もある。マスク１６の高さが高い程、その影響範囲は広がる。

一方後者の特許文献２に記載の方法は、設備や生産プロセスに高額の費用が掛かるため、容易には使えない。また、絶縁層１８の表面を介してグリッド２０−カソード１０間で放電が発生し易いという問題点を有する。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、マスクを用いることなく、低い電源電圧で所定の放出電流を得ることができる、効率の高い電子放出装置を容易に製造できるようにすることを課題とする。

本発明は、表面に電子放出材料が形成されたカソードと、電子通過孔を有し、前記カソードの電子放出材料形成面と対向配置されるグリッドと、前記カソードとグリッド間に電圧を印加する電源と、を有する電子放出装置の製造に際して、前記グリッドのカソード側面に電子放出材料を形成し、前記電源を使用時と逆に接続することにより、前記グリッドに形成した電子放出材料からカソードに向けて電子を逆に照射し、前記カソードのグリッド対向部分の電子放出材料を局部的に劣化させるようにして、前記課題を解決したものである。

本発明は、また、表面に電子放出材料が形成されたカソードと、電子通過孔を有し、前記カソードの電子放出材料形成面と対向配置されるグリッドと、前記カソードとグリッド間に電圧を印加する電源と、を有する電子放出装置であって、前記グリッドのカソード側面に電子放出材料が形成され、前記電源を使用時と逆に接続することにより、前記グリッドに形成した電子放出材料からカソードに向けて電子を逆に照射して、前記カソードのグリッド対向部分の電子放出材料が局部的に劣化されていることを特徴とする電子放出装置を提供するものである。

本発明によれば、グリッドを設置してから、グリッドに対向した部分の電子放出材料を劣化させるようにしたため、マスクのような位置ずれを生じることなく、効率の高い電子放出装置を得ることができる。

また、マスクを用いないので、装置及び製造工程が簡素化できるほか、カソードとグリッドの間隔を狭くできるので、低い電源電圧でも、所定の放出電流を得ることができる。

更に、マスク１６があると、図４（Ａ）に示したように、その近傍の電界強度Ｂが低下するため、同一電子放出量を得るためには、より高い電圧が必要となるが、本発明によれば、マスクを用いないので、図４（Ｂ）に示す如く、高い電界強度Ｂを維持して、低い電源電圧でも所定の放出電流を得ることができる。

図５に示すように、真空チャンバー４０内にカソード１０とグリッド２０を配置した時の放出電流Ｉｅ＝５ｍＡ時の従来法（マスク有り）と本発明法（マスク無し）の電源電圧Ｅｅ（Ｖ）と無効電流Ｉｇ（ｍＡ）の関係の測定例を表１に示す。

従来の電子放出装置の一例の要部の構成及びその問題点を示す断面図特許文献１に記載された従来技術の要部の構成を示す断面図特許文献２に記載された従来技術の要部の構成を示す断面図本発明の効果を説明するための、マスクの有無によるカソード表面の電界強度を比較して示す断面図同じく、電源電圧と無効電流を測定した時の配置を模式的に示す断面図本発明による製造方法の実施形態の手順を示す流れ図前記実施形態の製造手順において、グリッドからカソードへ逆照射している状態を示す要部断面図同じく、照射を受けたカソードの電子放出が少なくなる状態を示す断面図同じく、完成した状態を示す断面図従来のマスクを用いない電子放出装置と本発明による電子放出装置の動作を比較して示す断面図

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明の実施形態における電子放出装置の製造手順を図６に示す。

まず、ステップ１００で、図７に示す如く、カソード１０の表面だけでなく、グリッド２０の基板２２のカソード１０に対向する側にも、例えばＣＮＴでなる電子放出材料２４を塗布するなどして形成する。

次いで、ステップ１１０に進み、図８に示す如く、使用状態とは逆に電源３０を接続して、グリッド２０からカソード１０へ電子ｅを逆照射する。これにより、電子ｅを受けたカソード１０側の電子放出材料１４の部分（局部劣化領域と称する）１４Ａは局部的に劣化をおこし、電子放出能力が低下する。

次いで、ステップ１２０に進み、図９に示す如く、電源３０の接続を元に戻せば、ステップ１１０で電子ｅの逆照射を受けたカソード１０の局部劣化領域１４Ａからの電子放出がなくなった状態で、グリッド２０の電子通過孔２０Ａに対応する部分のみ電子放出を効率よく得ることができる。

図１に示した従来のマスクが無い電子放出装置と本発明による電子線逆照射処理後の電子放出装置の動作を図１０に比較して示す。

図１０（Ａ）に示す従来例では、グリッド２０の下の部分でも、カソード１０表面の電界強度Ｂが電子放出に必要な電界強度Ｃよりも高くなっていて、電子ｅが放出されるのに対して、図１０（Ｂ）に示す本発明による処理後の電子放出装置においては、カソード１０表面の電界強度Ｂが、グリッド２０の下の部分で、電子放出に必要な電界強度Ｃより低くなっているため、電子ｅが無駄に放出されることがない。

なお、前記実施形態においては、電子放出材料１４、２４がＣＮＴとされ、該電子放出材料１４、２４が塗布によりカソード１０やグリード２０の表面に形成されていたが、電子放出材料の種類や形成方法は、これに限定されない。

本発明は、電子線照射装置のほか、特許文献１に記載されたような発光装置にも同様に適用できる。

１０…カソード
１４、２４…電子放出材料
１４Ａ…局部劣化領域
１８…絶縁層
２０…グリッド
２０Ａ…電子通過孔
３０…電源
ｅ…電子

Claims

表面に電子放出材料が形成されたカソードと、
電子通過孔を有し、前記カソードの電子放出材料形成面と対向配置されるグリッドと、
前記カソードとグリッド間に電圧を印加する電源と、
を有する電子放出装置の製造に際して、
前記グリッドのカソード側面に電子放出材料を形成し、
前記電源を使用時と逆に接続することにより、前記グリッドに形成した電子放出材料からカソードに向けて電子を逆に照射して、前記カソードのグリッド対向部分の電子放出材料を局部的に劣化させることを特徴とする電子放出装置の製造方法。
表面に電子放出材料が形成されたカソードと、
電子通過孔を有し、前記カソードの電子放出材料形成面と対向配置されるグリッドと、
前記カソードとグリッド間に電圧を印加する電源と、
を有する電子放出装置であって、
前記グリッドのカソード側面に電子放出材料が形成され、
前記電源を使用時と逆に接続することにより、前記グリッドに形成した電子放出材料からカソードに向けて電子を逆に照射して、前記カソードのグリッド対向部分の電子放出材料が局部的に劣化されていることを特徴とする電子放出装置。