JP2715305B2 - 電子線発生装置 - Google Patents
電子線発生装置Info
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- JP2715305B2 JP2715305B2 JP14373788A JP14373788A JP2715305B2 JP 2715305 B2 JP2715305 B2 JP 2715305B2 JP 14373788 A JP14373788 A JP 14373788A JP 14373788 A JP14373788 A JP 14373788A JP 2715305 B2 JP2715305 B2 JP 2715305B2
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- emitting
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- electron beam
- beam generator
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/316—Cold cathodes having an electric field parallel to the surface thereof, e.g. thin film cathodes
- H01J2201/3165—Surface conduction emission type cathodes
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- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数の電子形放出素子を用いて、一次元又
は二次元状の電子放出を行う電子線発生装置に関する。
は二次元状の電子放出を行う電子線発生装置に関する。
［従来の技術］ 従来、簡単な構造で電子の放出が得られる素子とし
て、例えば、エム・アイ・エリンソン（M.I.Elinson）
等によって発表された冷陰極素子が知られている［ラジ
オ・エンジニアリング・エレクトロン・フィジィックス
（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻,1290〜1296頁,19
65年］。
て、例えば、エム・アイ・エリンソン（M.I.Elinson）
等によって発表された冷陰極素子が知られている［ラジ
オ・エンジニアリング・エレクトロン・フィジィックス
（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻,1290〜1296頁,19
65年］。
これは、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に
平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を
利用するもので、一般には表面伝導形放出素子と呼ばれ
ている。
平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を
利用するもので、一般には表面伝導形放出素子と呼ばれ
ている。
この表面伝導形放出素子としては、前記エリンソン等
により開発されたSnO2（Sb）薄膜を用いたものの他、Au
薄膜によるもの［ジー・ディトマー“スイン・ソリッド
・フィルムス”（G.Dittmer:“Thin Solid Films"）,9
巻,317頁，（1972年）］、ITO薄膜によるもの［エム・
ハートウェル・アンド・シー・ジー・フォンスタッド：
“アイ・イー・イー・イー・トランス・イー・ディー・
コンフ”（M.Hartwell and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.
ED Conf."）519頁，（1975年）］、カーボン薄膜による
もの［荒木久他：“真空",第26巻，第１号,22頁，（198
3）］等が報告されている。
により開発されたSnO2（Sb）薄膜を用いたものの他、Au
薄膜によるもの［ジー・ディトマー“スイン・ソリッド
・フィルムス”（G.Dittmer:“Thin Solid Films"）,9
巻,317頁，（1972年）］、ITO薄膜によるもの［エム・
ハートウェル・アンド・シー・ジー・フォンスタッド：
“アイ・イー・イー・イー・トランス・イー・ディー・
コンフ”（M.Hartwell and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.
ED Conf."）519頁，（1975年）］、カーボン薄膜による
もの［荒木久他：“真空",第26巻，第１号,22頁，（198
3）］等が報告されている。
上述の表面伝導形素子は、 １）高い電子放出効率が得られる、 ２）構造が簡単であるため、製造が容易である、 ３）同一基板上に多数の素子を配列形成できる、 ４）応答速度が速い 等の利点があり、今後広く応用される可能性をもってい
る。
る。
一方、縦横等間隔で面状に複数の電子源を展開した電
子線発生装置が知られている（特開昭56−28445号）。
子線発生装置が知られている（特開昭56−28445号）。
しかしながら、残念なことに、上記電子線発生装置で
は、電子源としてコイル状ヒータ形式の熱カソードを用
いているため、電子放出効率が低く、しかも構造が複雑
化してしまい、装置の消費電力や製造コストが莫大なも
のとなることから、実用化されるまでには至っていな
い。
は、電子源としてコイル状ヒータ形式の熱カソードを用
いているため、電子放出効率が低く、しかも構造が複雑
化してしまい、装置の消費電力や製造コストが莫大なも
のとなることから、実用化されるまでには至っていな
い。
そこで、上記コイル状ヒータ形式の熱カソードに代え
て、電子源として前記表面伝導形放出素子を使用するこ
とにより、電子放出効率の向上並びに構造の簡略化を図
り、実用的な電子線発生装置とすることが考えられる
が、これには次のような問題がある。
て、電子源として前記表面伝導形放出素子を使用するこ
とにより、電子放出効率の向上並びに構造の簡略化を図
り、実用的な電子線発生装置とすることが考えられる
が、これには次のような問題がある。
［発明が解決しようとする課題］ 表面伝導形放出素子を用いて、一次元又は二次元の電
子放出を行う実用的な電子線発生装置を得るには、例え
ば第６図に示すように、正極２と負極３を交互に並列さ
せ、各電極2,3間を利用して形式した複数の表面伝導形
放出素子１を、一例又は複数列配列することが考えられ
る。この際、電子線発生装置の用途となる電子ビーム描
画装置や画像表示装置では、ターゲットの画素が、通常
等ピッチで設けられているため、上記電子線発生装置の
表面伝導形放出素子１は、前記従来のコイル状ヒーター
形式の熱カソードを用いた電子線発生装置における電子
源と同様に、等ピッチ（ｌ）で配列形成されることとな
る。
子放出を行う実用的な電子線発生装置を得るには、例え
ば第６図に示すように、正極２と負極３を交互に並列さ
せ、各電極2,3間を利用して形式した複数の表面伝導形
放出素子１を、一例又は複数列配列することが考えられ
る。この際、電子線発生装置の用途となる電子ビーム描
画装置や画像表示装置では、ターゲットの画素が、通常
等ピッチで設けられているため、上記電子線発生装置の
表面伝導形放出素子１は、前記従来のコイル状ヒーター
形式の熱カソードを用いた電子線発生装置における電子
源と同様に、等ピッチ（ｌ）で配列形成されることとな
る。
ところで、表面伝導形放出素子の場合、電子ビームの
放出角度および軌道が、素子基板面に対して垂直方向よ
りも正極側にずれる場合があることを本発明者らは見出
している。ターゲットの加速電圧が十分高い場合には、
ずれは比較的小さいし、またターゲットの配列ピッチが
大きな場合には、配列間隔に対するずれの割合は相対的
に小さいと見なせるので、ずれの影響は実用上無視しう
る場合もある。
放出角度および軌道が、素子基板面に対して垂直方向よ
りも正極側にずれる場合があることを本発明者らは見出
している。ターゲットの加速電圧が十分高い場合には、
ずれは比較的小さいし、またターゲットの配列ピッチが
大きな場合には、配列間隔に対するずれの割合は相対的
に小さいと見なせるので、ずれの影響は実用上無視しう
る場合もある。
しかしながら、例えばターゲットとして低電圧用蛍光
体を用いた場合や、高精細な画像表示装置を実現しよう
とする場合には、ターゲット上で生じる電子ビームの着
弾点のずれが、応用上支障をきたす場合がある。
体を用いた場合や、高精細な画像表示装置を実現しよう
とする場合には、ターゲット上で生じる電子ビームの着
弾点のずれが、応用上支障をきたす場合がある。
このずれの影響をなくす方法としては、例えば表面伝
導形放出素子とターゲットとの間に、電子光学的補正手
段を設けることが考えられる。しかし、多数の素子が微
細なピッチで配列されている場合には、上記電子光学的
補正手段に極めて高い機械的精度が要求されるため、実
際には、この方法により補正を行なうのは極めて困難で
ある。
導形放出素子とターゲットとの間に、電子光学的補正手
段を設けることが考えられる。しかし、多数の素子が微
細なピッチで配列されている場合には、上記電子光学的
補正手段に極めて高い機械的精度が要求されるため、実
際には、この方法により補正を行なうのは極めて困難で
ある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、精密
かつ複雑な手段によることなく、前記表面伝導形放出素
子に代表される前記特性に基づく電子ビーム着弾点の位
置ずれを修正した電子線発生装置を提供することを目的
とする。
かつ複雑な手段によることなく、前記表面伝導形放出素
子に代表される前記特性に基づく電子ビーム着弾点の位
置ずれを修正した電子線発生装置を提供することを目的
とする。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成すべくなされた本発明は、正・負の
電極間に電子放出部を有する電子放出素子を該電極間方
向に少なくとも３個以上配列した素子列を少なくとも一
例以上配置した構成を有する電子線発生装置において、 電極間方向に相隣接する電子放出部間に介在する電極
が正・負いずれか一方の電極となり、しかも間に正極を
介在させた電子放出部間のピッチと、間に負極を介在さ
せた電子放出部間のピッチとが異なるように電子放出素
子が配列されていることを特徴とする電子線発生装置に
ある。
電極間に電子放出部を有する電子放出素子を該電極間方
向に少なくとも３個以上配列した素子列を少なくとも一
例以上配置した構成を有する電子線発生装置において、 電極間方向に相隣接する電子放出部間に介在する電極
が正・負いずれか一方の電極となり、しかも間に正極を
介在させた電子放出部間のピッチと、間に負極を介在さ
せた電子放出部間のピッチとが異なるように電子放出素
子が配列されていることを特徴とする電子線発生装置に
ある。
本発明において、電極間方向に相隣接する電子放出部
間のピッチは、具体的には第１図に示されるように、例
えば間に正極２を介在させた電子放出部間のピッチL
1が、間に負極３を介在させた電子放出部間のピッチL2
より大きいくすることができる。
間のピッチは、具体的には第１図に示されるように、例
えば間に正極２を介在させた電子放出部間のピッチL
1が、間に負極３を介在させた電子放出部間のピッチL2
より大きいくすることができる。
［作用］ 本発明において設定される電子放出部間のピッチL1と
L2（L1＞L2）は、電子ビームが正極２側にずれるという
前述したような電子放出素子の特性に基づき、この位置
ずれ量を打ち消すことのできる量だけ、あらかじめ電子
放出素子１の位置をずらす働きをなす。
L2（L1＞L2）は、電子ビームが正極２側にずれるという
前述したような電子放出素子の特性に基づき、この位置
ずれ量を打ち消すことのできる量だけ、あらかじめ電子
放出素子１の位置をずらす働きをなす。
［実施例］ 第１図は、本発明に係る一実施例の説明図で、表面伝
導形放出素子１と正及び負極2,3の配列状態を示す平面
図である。また、第２図に、表面伝導形放出素子１の１
素子を拡大して示す。
導形放出素子１と正及び負極2,3の配列状態を示す平面
図である。また、第２図に、表面伝導形放出素子１の１
素子を拡大して示す。
図中２と３は、表面伝導形放出素子１に電圧を供給す
るための電極で、各々共通配線されている２を正極、３
を負極として用いる。
るための電極で、各々共通配線されている２を正極、３
を負極として用いる。
４は、例えばAuやAgなどの金属、もしくはITOやSnO2
などの金属酸化物、もしくはカーボン等を材料とする薄
膜で、その一部分には、従来公知のフォーミング処理に
より、電子放出部５が形成されている。
などの金属酸化物、もしくはカーボン等を材料とする薄
膜で、その一部分には、従来公知のフォーミング処理に
より、電子放出部５が形成されている。
表面伝導形放出素子１は、隣り合う表面伝導形放出素
子１間の正極２と負極３の位置を逆にして、電極間方向
に一列に並べられている。また、表面伝導形放出素子１
間の間隔は、等ピッチではなく、相隣接する表面伝導形
素子１間に正極２を挟む場合にはL1の間隔をあけ、同様
に負極３を挟む場合にはL2の間隔をあけ、L1＞L2として
配列されている。本実施例においては、表面伝導形放出
素子１の配列ピッチをL1とL2交互にするため、相隣接す
る表面伝導形放出素子１間の正極２の幅をLa、負極３の
幅をLc（La＞Lc）としている。
子１間の正極２と負極３の位置を逆にして、電極間方向
に一列に並べられている。また、表面伝導形放出素子１
間の間隔は、等ピッチではなく、相隣接する表面伝導形
素子１間に正極２を挟む場合にはL1の間隔をあけ、同様
に負極３を挟む場合にはL2の間隔をあけ、L1＞L2として
配列されている。本実施例においては、表面伝導形放出
素子１の配列ピッチをL1とL2交互にするため、相隣接す
る表面伝導形放出素子１間の正極２の幅をLa、負極３の
幅をLc（La＞Lc）としている。
ここで、表面伝導形放出素子１間の間隔L1及びL2は次
のようにして決めることができる。
のようにして決めることができる。
まず、あらかじめ表面伝導形素子１の１素子を用い
て、以下に述べるΔｘを求める。ここでΔｘとは、第３
図に示されるように、電子ビームの軌道が、基板９から
の法線10に対して正極２側にずれるためにターゲット７
上で生じる位置ずれ量であり、第３図に示すような実験
装置により求めることができる。
て、以下に述べるΔｘを求める。ここでΔｘとは、第３
図に示されるように、電子ビームの軌道が、基板９から
の法線10に対して正極２側にずれるためにターゲット７
上で生じる位置ずれ量であり、第３図に示すような実験
装置により求めることができる。
第３図は、上記実験に用いられる表面伝導形放出素子
１およびターゲット７の断面と、各部の電気的接続を示
すもので、2,3,4,5の各部は、第１図で説明した表面伝
導形放出素子１の各構成要素で、６はこの表面伝導形放
出素子１に駆動電圧VFを供給するための電圧源である。
１およびターゲット７の断面と、各部の電気的接続を示
すもので、2,3,4,5の各部は、第１図で説明した表面伝
導形放出素子１の各構成要素で、６はこの表面伝導形放
出素子１に駆動電圧VFを供給するための電圧源である。
電子ビームを受けるターゲット７の内側には、電子ビ
ームの着弾点が判別できるように、蛍光材料もしくは電
子ビームに感光する有機レジスト等が塗布されている。
また、８は上記ターゲット７に電圧VHを印加するための
電圧源である。
ームの着弾点が判別できるように、蛍光材料もしくは電
子ビームに感光する有機レジスト等が塗布されている。
また、８は上記ターゲット７に電圧VHを印加するための
電圧源である。
このような系において、基板９からの法線10に対して
ターゲット７上で生じる着弾点の位置ずれ量、Δｘは、
使用する表面伝導形放出素子１の種類や大きさ、駆動電
圧VF、表面伝導形放出素子１とターゲット７の間の距離
Ｈ、あるいはターゲット７への印加電圧VH等により変化
する。これは、表面伝導形放出素子１からの放出される
電子ビームの初速度（方向，エネルギー）や、表面伝導
形放出素子１とターゲット７の間の電位分布が、上記パ
ラメータにより変化するためと考えられる。
ターゲット７上で生じる着弾点の位置ずれ量、Δｘは、
使用する表面伝導形放出素子１の種類や大きさ、駆動電
圧VF、表面伝導形放出素子１とターゲット７の間の距離
Ｈ、あるいはターゲット７への印加電圧VH等により変化
する。これは、表面伝導形放出素子１からの放出される
電子ビームの初速度（方向，エネルギー）や、表面伝導
形放出素子１とターゲット７の間の電位分布が、上記パ
ラメータにより変化するためと考えられる。
そこで、前記第１図の表面伝導形放出素子１間の間隔
L1,L2を決めるために、第１図の電子線発生装置を電子
源として応用する系に合わせて、第３図の実験装置の
VF,H,VH等のパラメータを設定し、Δｘを計測する。そ
して、第１図の電子線発生装置のターゲット（図示され
ていない：例えば、表示装置へ応用する場合であれば、
蛍光体の画素）が、ｌのピッチで配列されている場合に
は、表面伝導系形放出素子１の配列間隔を、次式で示す
値とすればよい。
L1,L2を決めるために、第１図の電子線発生装置を電子
源として応用する系に合わせて、第３図の実験装置の
VF,H,VH等のパラメータを設定し、Δｘを計測する。そ
して、第１図の電子線発生装置のターゲット（図示され
ていない：例えば、表示装置へ応用する場合であれば、
蛍光体の画素）が、ｌのピッチで配列されている場合に
は、表面伝導系形放出素子１の配列間隔を、次式で示す
値とすればよい。
L1＝ｌ＋２・Δｘ L2＝１−２・Δｘ L1:相隣接する表面伝導形放出素子１間に正極２を挟
む場合の表面伝導形放出素子１間の距離。
む場合の表面伝導形放出素子１間の距離。
L2:相隣接する表面伝導形放出素子１間に負極３を挟
む場合の表面伝導形放出素子１間の距離。
む場合の表面伝導形放出素子１間の距離。
従って、表面伝導形放出素子１の薄膜４の幅をＤとす
る時、共通配線されている正極２の幅La及び負極３の幅
Lcは次式の幅とすればよい。
る時、共通配線されている正極２の幅La及び負極３の幅
Lcは次式の幅とすればよい。
La＝L1−Ｄ＝ｌ＋２・Δｘ−Ｄ Lc＝L2−Ｄ＝ｌ−２・Δｘ−Ｄ 以上のような配列構成により、等ピッチで並ぶターゲ
ットに対して、正しく電子ビームを照射することが可能
である。
ットに対して、正しく電子ビームを照射することが可能
である。
尚、上記説明では、配列間隔を決めるにあたり、Δｘ
を実験的に求める方法を示したが、必らずしも実験によ
らなくとも、計算機シミュレーションにより、電子ビー
ムの軌道を追跡してΔｘを求めてもかまわない。
を実験的に求める方法を示したが、必らずしも実験によ
らなくとも、計算機シミュレーションにより、電子ビー
ムの軌道を追跡してΔｘを求めてもかまわない。
また、本発明を適用した電子線発生装置は第１図に示
す表面伝導形放出素子１の列が一列だけの場合に限られ
るわけではなく、複数列を並べて、二次元状に表面伝導
形放出素子１を展開することももちろん可能である。
す表面伝導形放出素子１の列が一列だけの場合に限られ
るわけではなく、複数列を並べて、二次元状に表面伝導
形放出素子１を展開することももちろん可能である。
第４図に示すのは、本発明の他の実施例であり、第１
図の場合と同様に、相隣接する表面伝導形放出素子１
が、正極２と負極３の位置を逆にして並列され、間に正
極２がある場合にはL1の間隔をもって配列され、負極３
がある場合にはL2の間隔をもって配列されている。
図の場合と同様に、相隣接する表面伝導形放出素子１
が、正極２と負極３の位置を逆にして並列され、間に正
極２がある場合にはL1の間隔をもって配列され、負極３
がある場合にはL2の間隔をもって配列されている。
また本発明が適用される表面伝導形放出素子１として
は、前記従来技術の項で示した素子以外にも、発明者ら
が近年研究を進めている新たいタイプの素子を含まれ
る。例えば、特願昭62−225667号や特願昭62−174837号
で開示されるもの、もしくはこれと類似の素子に対して
も本発明は有効であり、第５図に示すような電子線発生
装置とすることもできる。即ち、第５図の表面伝導形放
出素子１は前記第１図に示した構成とは異なり、正極
２、負極３、及び正及び負極2,3間に分散配置された微
粒子11より成るものである。
は、前記従来技術の項で示した素子以外にも、発明者ら
が近年研究を進めている新たいタイプの素子を含まれ
る。例えば、特願昭62−225667号や特願昭62−174837号
で開示されるもの、もしくはこれと類似の素子に対して
も本発明は有効であり、第５図に示すような電子線発生
装置とすることもできる。即ち、第５図の表面伝導形放
出素子１は前記第１図に示した構成とは異なり、正極
２、負極３、及び正及び負極2,3間に分散配置された微
粒子11より成るものである。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は複数の電子放出素子１
を列状に並べてマルチ電子線源を形成する際、相隣接す
る電子放出素子間に互いの同極性の電極が配置される場
合に、その極性に応じて該電子放出素子同志を適正な間
隔をもって配列することにより、従来問題となっていた
ターゲット上でのビーム照射位置のずれを解消すること
ができる。その際、偏光電極等の複雑な構成要素を必要
としないため、製造が容易で、しかも狂いが生じにく
く、極めて経済的に、簡単で精度良く目的を達成するこ
とができる。
を列状に並べてマルチ電子線源を形成する際、相隣接す
る電子放出素子間に互いの同極性の電極が配置される場
合に、その極性に応じて該電子放出素子同志を適正な間
隔をもって配列することにより、従来問題となっていた
ターゲット上でのビーム照射位置のずれを解消すること
ができる。その際、偏光電極等の複雑な構成要素を必要
としないため、製造が容易で、しかも狂いが生じにく
く、極めて経済的に、簡単で精度良く目的を達成するこ
とができる。
本発明は、放出される電子ビームが正極２側にずれて
飛翔する特性を持つ電子放出素子のあらゆる種類及び配
列に適用が可能で、これらを応用した高精細な表示装置
や電子線描画装置等の性能をより一層高めるものであ
る。
飛翔する特性を持つ電子放出素子のあらゆる種類及び配
列に適用が可能で、これらを応用した高精細な表示装置
や電子線描画装置等の性能をより一層高めるものであ
る。
第１図は本発明に係る一実施例の説明図、第２図はその
表面伝導形放出素子の１素子を拡大した図、第３図は電
子ビームの位置ずれ量を求める実験装置の説明図、第４
図及び第５図は各々他の実施例の説明図、第６図は表面
伝導形放出素子を用いた電子発生装置の最も単純な例を
示す図である。 1:表面伝導形放出素子、2:陽極 ３……陰極
表面伝導形放出素子の１素子を拡大した図、第３図は電
子ビームの位置ずれ量を求める実験装置の説明図、第４
図及び第５図は各々他の実施例の説明図、第６図は表面
伝導形放出素子を用いた電子発生装置の最も単純な例を
示す図である。 1:表面伝導形放出素子、2:陽極 ３……陰極
Claims (4)
- 【請求項１】正・負の電極間に電子放出部を有する電子
放出素子を該電極間方向に少なくとも３個以上配列した
素子列を少なくとも一例以上配置した構成を有する電子
線発生装置において、 電極間方向に相隣接する電子放出部間に介在する電極が
正・負いずれか一方の電極となり、しかも間に正極を介
在させた電子放出部間のピッチと、間に負極を介在させ
た電子放出部間のピッチとが異なるように電子放出素子
が配列されていることを特徴とする電子線発生装置。 - 【請求項２】間に正極を介在させた電子放出部間のピッ
チが、間に負極を介在させた電子放出部間のピッチより
大きいことを特徴とする請求項１に記載の電子線発生装
置。 - 【請求項３】前記電子放出素子が、電極間に、電子放出
部を含む導電性膜を有する電子放出素子である請求項１
又は２に記載の電子線発生装置。 - 【請求項４】前記電子放出素子が、表面伝導形電子放出
素子である請求項３に記載の電子線発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14373788A JP2715305B2 (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 電子線発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14373788A JP2715305B2 (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 電子線発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01313834A JPH01313834A (ja) | 1989-12-19 |
| JP2715305B2 true JP2715305B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=15345840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14373788A Expired - Lifetime JP2715305B2 (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 電子線発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2715305B2 (ja) |
-
1988
- 1988-06-13 JP JP14373788A patent/JP2715305B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01313834A (ja) | 1989-12-19 |
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