JP2614241B2 - 電子線発生装置 - Google Patents

電子線発生装置

Info

Publication number
JP2614241B2
JP2614241B2 JP25800487A JP25800487A JP2614241B2 JP 2614241 B2 JP2614241 B2 JP 2614241B2 JP 25800487 A JP25800487 A JP 25800487A JP 25800487 A JP25800487 A JP 25800487A JP 2614241 B2 JP2614241 B2 JP 2614241B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron beam
electron
electrode
voltage applied
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP25800487A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH01100843A (ja
Inventor
英俊 鱸
一郎 野村
哲也 金子
嘉和 坂野
俊彦 武田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP25800487A priority Critical patent/JP2614241B2/ja
Publication of JPH01100843A publication Critical patent/JPH01100843A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2614241B2 publication Critical patent/JP2614241B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30Cold cathodes
    • H01J2201/316Cold cathodes having an electric field parallel to the surface thereof, e.g. thin film cathodes
    • H01J2201/3165Surface conduction emission type cathodes

Landscapes

  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表面伝導形放出素子を電子線発生源として
用いる電子線発生装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、電子線源としては、いわゆる熱カソードが広く
一般に用いられてきた。しかし、近年、表示装置や電子
線描画装置の分野では、より高効率で大電流が取り出
せ、しかも微細なピツチで多数個並べられるような電子
線源が求められている。
このような要請に応じる為、各種冷陰極素子が研究さ
れており、たとえば電界放射電子銃を薄膜プロセスで形
成し、二次元的に多数配置する方法などが報告されてい
る。(C.A.Spindt et al.,J.Appl.Phys.,Vol.47,No.12,
P5248,1976) このような、冷陰極を用いた電子線発生装置が広く応
用される為には、発生した電子線を広い角度にわたって
偏向できるのが望ましい。その為に、従来は冷陰極素子
の上に、偏向電場を発生させる為の1対の偏向電極を設
けるのが常套手段であった。
第5図に示すのは、電界放射形冷陰極の上に1対の偏
向電極を設けた電子線発生装置の断面で、図中51は基
板、52は金属薄膜、53は電子放射源である金属突起、54
は絶縁体、55は引出し電極、56及び57は対向して設けら
れた偏向電極、58及び59は前記偏向電極56,57の支持体
であると同時に、外部との電気的接続を兼ねる部材であ
る。
金属薄膜52と引き出し電極55の間に、55を正とする電
圧を印加すると、あるしきい値以上の電圧に於て、金属
突起53の先端か電界放射により電子線がとび出す。該電
子線は偏向電極56と57の間にかけられた電圧により、偏
向される。第5図に於ては、電極56に正、電極57に負の
電位が印加され、電子線(点線)が、x軸正方向に偏向
された場合が例示されている。
〔発明が解決しようとしている問題点〕
しかしながら、上記従来例では、冷陰極素子自体は薄
膜プロセスで製造する為、微細化は可能であるが、これ
に偏向電極を精度良く付設するのが困難であった。
すなわち、偏向電極に十分な偏向感度をもたせる為に
は、電子の飛翔方向(y方向)に沿って長い方が有利で
ある。第5図中のlを十分に大きくとる為には、偏向電
奥を薄膜プロセスで製造するのは困難であり、また厚膜
印刷のような方法を用いた場合には、金属突起53を破損
したり、その表面を汚染するという問題が生じる。そこ
で、前記第5図56〜59、もしくは、これと類似形態の金
属部材をあらかじめ製造しておき、51〜55より成る冷陰
極素子の上に位置決めをしてから固定するのが一般的方
法であった。
しかしながら、冷陰極素子が微細になるほど、あるい
は多数の素子を並べようとするほど、上述偏向電極の製
造や固定が困難になり、製造上の歩留りが著しく低下し
がちであった。同様に、電界放射形以外の冷陰極を用い
た電子線発生装置に於ても、微細化やマルチ化を行なう
場合に、偏向電極の問題が常に生じていた。
本発明は上述従来技術の問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、簡単な電極構造で電子線を偏向でき、
微細化やマルチ化に適し、製造が容易な電子線発生装置
を実現する事である。
〔問題点を解決するための手段(及び作用)〕
本発明によれば、基板面に沿って並設された電極間
に、前記電極を介して電圧が印加される電子線放出部を
有する電子放出素子と、前記電子線を引き出す引き出し
電極とを備えた電子線発生装置において、前記引き出し
電極は、前記電子放出素子の上方に前記基板面と平行に
保持された一枚の板状電極であり、前記引き出し電極に
印加する電圧を変えることにより、前記電子線の軌道を
可変することにより、前述の問題点を解決する、構造が
簡単な、電子線発生装置を実現したものである。
又、本発明に於ては、表面伝導形放出素子の二極間に
印加する電圧、及び前記引き出し電極に印加する電圧に
より電子線の飛翔方向を制御しうるという上記装置構成
に特有な効果を利用している。
本装置の動作を説明するに先立ち、発明者らが本発明
を考案するきっかけとなった実験について説明する。発
明者らは、第2図(a)に示すような実験系で、表面伝
導形放出素子の諸特性を測定していたが、この時Vfを一
定に維持しながら、コレクタ電極21の電圧Vaを変える
と、電子線の軌道が変化する事を見出した。たとえば、
コレクタ電極21として蛍光体を塗布した透明電極付ガラ
スを用いて、発生位置を観測すると、Vaを増加させるに
つれ、Δx1が減少する方向に発光点が移動する。また、
同図(b)に示すように、表面伝導形放出素子の二極間
に印加する電圧Vfの向きを逆転させると、発光点の位置
は電子放出部5に対して反対側となり、またVf一定の下
でVaを増加させるとΔx2が減少する方向に移動する。
この様に、電子放出素子の基板面と平行に設けられた
電極の印加電圧により、電子線の軌道が大きく変化する
現象は、たとえば従来技術の項で例示した第5図のよう
な電界放射形冷陰極では見られない。
この現象の原理については、十分に解明されているわ
けではないが、現時点に於て、発明者らは、以下に説明
する2つの原因を考えている。
第1に表面伝導形素子上の空間の電位分布が、たとえ
ば、同図(c)に示す形になっており、放出された電子
が空間を飛翔する間に、y方向だけでなくx方向にも加
速される作用が考えられる。同図で等電位を表わす線が
表面伝導形放出素子の放出部5に集中しているのは、フ
オーミング処理により薄膜2の中でこの部分が特に高抵
抗変されており、電極3,4間に印加する電圧Vfの大部分
がここにかかると考えられるからである。そして、コレ
クタ電極21により、大きな電圧を印加した場合、電位分
布は同図(d)に示すような形となるが、同図から明ら
かな様に、電子が受ける力の向きはよりy方向に近づい
たものとなる。したがって、コレクタ電極21の印加電圧
Vaが、大きい程、電子の受ける加速度のx方向成分に比
べて、y方向成分が大きくなり、結果的には同図(a)
で述べたように、Δx1が小さくなる方向に動くわけであ
る。
第2に、表面伝導形放出素子からは、x方向に初速度
を持つ電子線が放出されている事が考えられる。表面伝
導形放出素子の電子放出が、どのようなメカニズムによ
って生じているかは、現在のところ十分に解明されてい
るわけではないが、薄膜2の局所領域5には印加電圧Vf
によりx軸を平行な強い電界が発生しているはずであ
り、空間に飛び出してきた電子が、x方向の速度成分を
持っている事は十分考えられる。そこで第2図(e)に
示すように、表面伝導形放出素子からは、初速度υ
(υ0x0y)をもつ電子が放出されるものとする。そ
して、この電子はコレクタ電極電位Va〔V〕により、y
方向に加速されるものとする。(実際には、前記第1の
作用で説明した様に、電子は飛翔中、等電位面のゆがみ
によりx方向にも加速されると考えられるが、ここでは
モデルを簡単化する為、表面伝導形放出素子面の電位を
0〔v〕とし、素子上の空間の等電位面はすべて素子面
と平行であるとする。) 電子放出部を座標原点とし、tを時間〔s〕とする
と、t=0〔s〕に於て放出された電子の座標(x,y)
は、 x=υ0x.t …… と表わされる。ここでa〔m/s2〕は、電子の受ける加速
度である。
また、 の3式より、 が得られる。,よりtを消去し、で求めたaを代
入すると、電子の軌道が求められ、 と表わされる。
式から明らかなように、電子線の軌道は、コレクタ
電極の印加電圧Vaにより変化し、Vaを大きくする程、放
物線の傾きが大きくなり、Δxが減少する方向に動くわ
けである。
以上説明したように、発明者らは、第1の作用、すな
わち素子上の空間の電位分布がゆがんでおり、これがVa
により変る事、と第2の作用、すなわち放出される電子
の初速度がx方向成分を持っており、その為Vaにより軌
道が変わる事の2つの作用により、先に説明したような
現象が生じると考えている。
以下実施例に基づき、本発明の電子線発生装置につい
て詳細に説明する。
〔実施例1〕 第1図に示すのは、本発明第1実施例の断面図で、1
はガラス基板、2はたとえば金属や金属酸化物を材料と
する薄膜、3と4は前記薄膜2に電圧を印加する為に設
けられた電極(なお本発明において、2の材料によって
は電極3,4と同一材料で形成されたものを用いてもよ
い。)、5は表面伝導形放出素子の分野に於ては従来公
知のフオーミングと呼ばれる処理を薄膜3に行なって形
成した電子放出部であり、前記1〜5をもって、表面伝
導形放出素子が構成されている。また、6は絶縁層、7
は電子放出部より放出される電子を引き出すための電極
で、この実施例では、微細な空孔を多数有する金属メツ
シユを用いた板状電極とした。
また図中、点線16で囲まれた部分は、本装置を駆動す
る為の電気回路で、8は制御用マイクロプロセツサ、9,
10,11,12はスイツチングトランジスタ、13は一定電圧を
発生する定電圧源、14はメモリ、15はD/A変換器であ
る。
まず、最初に外部から本装置に電子線を飛翔させるべ
き方向(すなわちターゲツトの方向)が、駆動命令とし
て与えられる。
マイクロプロセツサ8は、前記命令にもとづき、表面
伝導形放出素子の電極3,4及び板状電極7に印加する電
圧を適宜制御し、電子線をターゲツトに向けて飛翔せし
める。
以下、各部の動作を順を追って説明するが、まず表面
伝導形放出素子に印加する電圧は次の様にして制御され
る。マイクロプロセツサ8は、トランジスタ9〜12のO
N,OFFを制御する為の信号S1〜S4を出力するが、この組
み合わせにより、表面伝導形放出素子の電極3,4に印加
する電圧の極性が決められる。第1図の例では、ターゲ
ツトが、電子放出部5よりも電極4の側に位置している
ので、前記第2図(b)の向きにVfが印加されるべきで
あるが、その為に、マイクロプロセツサ8はトランジス
タ9及び12をON、10及び11をOFFするよう制御信号S1〜S
4を発生する。(また、もしターゲツトが、電子放出部
5よりも電極3側に位置していた場合には、第2図
(a)の向きにVfが印加されるようにするため、マイク
ロプロセツサ8はトランジスタ10及び11をON、9及び12
をOFFするよう制御信号S1〜S4を発生する。) 一方、板状電極(金属メツシユ)7に印加される電圧
は、以下のようにして制御される。まず、マイクロプロ
セツサ8は電子線をターゲツト方向に飛翔させる為に
は、第1図中のΔxをどれほどの距離にしたらよいかを
算出し、メモリ14に出力する。メモリ14には、あらかじ
め電極7に印加する電圧と、変位量Δxの関係が記憶さ
れているので、マイクロプロセツサ8から算出結果が入
力されると、ただちに印加すべき電圧を、デジタル数値
データとして、D/A変換器15に出力する。D/A変換器15は
前記数値データにもとづき電圧を発生し、電極7に印加
する。
以上、説明した一連の動作により、本装置は電子線を
広い範囲にわたって偏向させる事が可能である。
〔実施例2〕 第3図に示すのは、本発明の他の実施形態二例であ
る。前記第1実施例に於ては、本発明の主要構成要素で
ある板状電極として金属メツシユ7を用いていたが、代
りにたとえば第3図(a)に示す金属板31や、同図
(b)に示す金属板33を用いる事も可能である。31は、
ある間隔をもって配置された複数のターゲツトを選択的
に照射するような場合に適し、また33は電子線を連続的
に照射してゆくような場合に適する。31あるいは33のよ
うな金属板は、フオトエツチングにより、安価に精度良
く、製造する事が可能である。
また、前記金属板と表面伝導形放出素子とを隔てるス
ペーサは、電気的に絶縁性が良く、形状の寸法精度が良
い事が望まれるが、同図(a)に示す部材32は、たとえ
ば感光性ガラスを用いて容易に製造する事が可能であ
る。感光性ガラスを用いた場合には、より複雑な形状も
製造できる事から、場合によっては、基板1や金属板31
との接触部に、位置決め用の溝を設けてもよい。
また、同図(b)の場合には、金属板33の下面に、厚
膜印刷により絶縁層34を形成し、スペーサとしている。
従来技術の項で述べたように、たとえば、電界放射形電
子銃の上に、厚膜印刷で絶縁層や偏向電極対を、積層す
るのは困難であったが、本発明の場合、電極としては金
属板を用い、金属板側に絶縁層を印刷している事から、
素子の破損や汚染といった問題は生じない。
このように、本発明の場合、偏向機能を実現する為の
電極構造が簡単であり、フオトエツチング技術や印刷技
術を用いて製造できる事から、同図(a)あるいは
(b)に示した装置を、同一基板上に多数並べたマルチ
電子線源も容易に実現する事ができる。
〔実施例3〕 また、本発明の基本思想にもとづけば、電子線を偏向
して照射すべきターゲツトは、板状電極に隣接していた
り、あるいは板状電極そのものであってもかまわない。
したがって、第4図に示すような表示装置も、本発明の
概念に含まれている事は言うまでもない。図中、41はガ
ラス板、42はガラス板41の下面に設けられた透明電極、
43〜46は蛍光体である。
本装置は、前記第2図(a),(b)の説明から類推
されるように、電極3と4の間に印加する電圧の極性、
及び透明電極42に印加する電圧の大きさを制御する事に
より、蛍光体43〜46のうち1つを選択的に発光させて表
示を行なう。
その際、電子線が蛍光体44あるいは45を照射する時に
は、43あるいは46を照射する時に比べ、高い電圧により
加速される事を考慮し、 (イ)44,45には、43,46よりも高速電子線に適した蛍光
体材料を用いる。
あるいは、 (ロ)44,45の蛍光体の塗布厚を43,46よりも大きくす
る。
等の工夫をしてもよい。
発明者らは第4図に示すような表示ユニツトを、二次
元的に複数配列し、高輝度で薄形な表示装置を試作する
事に成功している。
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明では、表面伝導形放出素
子に特有な現象を利用する事により、偏向機能を持つ電
子線発生装置を、極めて簡単な構造により実現する事が
出来る。その結果、装置の微細化やマルチ化を容易に行
なう事が可能となり、また製造に要するコストも低廉な
もので済むようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図:本発明を実施した電子線発生装置の主要構成を
示す図、 第2図:本発明を発するもととなった実験を説明する
図、 第3図:本発明の他の実施形態である電子線発生装置を
示す図、 第4図:本発明の他の実施形態である表示装置を示す
図、 第5図:従来の電子線発生装置の一例を示す図、 1は基板、2は表面伝導形放出素子の薄膜、3,4は表面
伝導形放出素子の電極、5は電子放出部、6,32,34は絶
縁性スペーサ、7,31,33は板状電極である。
フロントページの続き (72)発明者 坂野 嘉和 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 武田 俊彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−87731(JP,A) 特開 昭56−15529(JP,A) 特開 昭63−13247(JP,A) 実開 昭56−167456(JP,U)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板面に沿って並設された電極間に、前記
    電極を介して電圧が印加される電子線放出部を有する電
    子放出素子と、前記電子線を引き出す引き出し電極とを
    備えた電子線発生装置において、 前記引き出し電極は、前記電子放出素子の上方に前記基
    板面と平行に保持された一枚の板状電極であり、前記引
    き出し電極に印加する電圧を変えることにより、前記電
    子線の軌道を可変することを特徴とする電子線発生装
    置。
  2. 【請求項2】前記引き出し電極に印加する電圧を大きく
    することにより、前記電子線放出部の法線に対する放出
    される電子ビームの軌道のずれが小さくなる特許請求の
    範囲第1項に記載の電子線発生装置。
  3. 【請求項3】前記電子放出素子の電極間に印加する電圧
    を変えることにより、前記電子線の軌道を可変する特許
    請求の範囲第1項に記載の電子線発生装置。
  4. 【請求項4】前記電子放出素子の電極間に印加する電圧
    の極性を変えることにより、前記電子線の軌道を前記電
    子線放出部の法線に対し、反転させる特許請求の範囲第
    3項に記載の電子線発生装置。
  5. 【請求項5】前記引き出し電極が、空孔を複数有する金
    属メッシュからなる特許請求の範囲第1項の記載の電子
    線発生装置。
  6. 【請求項6】前記電子放出素子の電極間に印加する電圧
    もしくは、前記引き出し電極に印加する電圧をマイクロ
    プロセッサーによって制御する特許請求の範囲第3項に
    記載の電子線発生装置。
  7. 【請求項7】前記電子線発生装置がメモリ装置およびD/
    A変換器を有している特許請求の範囲第1項に記載の電
    子線発生装置。
JP25800487A 1987-10-13 1987-10-13 電子線発生装置 Expired - Fee Related JP2614241B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25800487A JP2614241B2 (ja) 1987-10-13 1987-10-13 電子線発生装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25800487A JP2614241B2 (ja) 1987-10-13 1987-10-13 電子線発生装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01100843A JPH01100843A (ja) 1989-04-19
JP2614241B2 true JP2614241B2 (ja) 1997-05-28

Family

ID=17314199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25800487A Expired - Fee Related JP2614241B2 (ja) 1987-10-13 1987-10-13 電子線発生装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2614241B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0660367B1 (en) * 1993-12-22 2000-03-29 Canon Kabushiki Kaisha Image-forming apparatus
JPH09212144A (ja) * 1995-11-28 1997-08-15 Fuji Photo Film Co Ltd 画像表示方法および装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL184589C (nl) * 1979-07-13 1989-09-01 Philips Nv Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van een elektronenbundel en werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke halfgeleiderinrichting.
JPS56167456U (ja) * 1980-05-16 1981-12-11
NL8104893A (nl) * 1981-10-29 1983-05-16 Philips Nv Kathodestraalbuis en halfgeleiderinrichting voor toepassing in een dergelijke kathodestraalbuis.
JPS6313247A (ja) * 1986-07-04 1988-01-20 Canon Inc 電子放出装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01100843A (ja) 1989-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6380671B1 (en) Fed having a carbon nanotube film as emitters
US4341980A (en) Flat display device
JP2809129B2 (ja) 電界放射冷陰極とこれを用いた表示装置
JPH02226635A (ja) 電界放出型電子源
US20060208628A1 (en) Electron emission device and method for manufacturing the same
JPH08510588A (ja) 電界放出素子
US20050242704A1 (en) Electron emission device
KR100859685B1 (ko) 카본계 물질로 형성된 에미터를 갖는 전계 방출 표시 장치
JP2614241B2 (ja) 電子線発生装置
US7075223B2 (en) Electron beam apparatus with potential specifying plate structure
KR20070012134A (ko) 집속 전극을 갖는 전자방출소자 및 그 제조방법
JP2617317B2 (ja) 電子線発生装置
JP3000467B2 (ja) マルチ電子源及び画像形成装置
JP2697538B2 (ja) 冷陰極
JP2976135B2 (ja) 電子線発生装置及びそれを用いた画像形成装置と光信号供与装置
JP2610161B2 (ja) 画像表示装置
US6144145A (en) High performance field emitter and method of producing the same
JP2630985B2 (ja) 電子線発生装置
JP4204075B2 (ja) 集束用コーティングを備える電子放出装置及びそれを有するフラットパネルディスプレイ装置
US4199702A (en) Electron multiplier input electron optics
JPH03149736A (ja) 画像形成装置
JP3010296B2 (ja) 画像形成装置
US7626324B2 (en) Image display apparatus
JP2981764B2 (ja) 電子線発生装置及びそれを用いた画像形成装置と光信号供与装置
JP2715305B2 (ja) 電子線発生装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees