JPH08203423A - 電界放出冷陰極のエージング方法 - Google Patents
電界放出冷陰極のエージング方法Info
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- JPH08203423A JPH08203423A JP7013399A JP1339995A JPH08203423A JP H08203423 A JPH08203423 A JP H08203423A JP 7013399 A JP7013399 A JP 7013399A JP 1339995 A JP1339995 A JP 1339995A JP H08203423 A JPH08203423 A JP H08203423A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/44—Factory adjustment of completed discharge tubes or lamps to comply with desired tolerances
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電界放出冷陰極のゲートをオープンにして、
カソードよりの電子放出を安定させることを可能にした
電界放出冷陰極のエージング方法を提供する。 【構成】 基板１０上に複数のキャビティ１５が形成さ
れ、キャビティ１５内に円錐状のカソード１４が配さ
れ、かつキャビティ１５を形成する絶縁層１６上にゲー
ト１７を具備した電界放出冷陰極１０を陰極線管１のバ
ルブ２内に収納し、陰極線管１の電子銃５の陽極３また
は収束電極４に高電圧を印加しゲート１７をフローティ
ングすることによって、電界放出冷陰極１０のカソード
１４から電子放出を安定化する電界放出冷陰極１０のエ
ージング方法を提供する。
カソードよりの電子放出を安定させることを可能にした
電界放出冷陰極のエージング方法を提供する。 【構成】 基板１０上に複数のキャビティ１５が形成さ
れ、キャビティ１５内に円錐状のカソード１４が配さ
れ、かつキャビティ１５を形成する絶縁層１６上にゲー
ト１７を具備した電界放出冷陰極１０を陰極線管１のバ
ルブ２内に収納し、陰極線管１の電子銃５の陽極３また
は収束電極４に高電圧を印加しゲート１７をフローティ
ングすることによって、電界放出冷陰極１０のカソード
１４から電子放出を安定化する電界放出冷陰極１０のエ
ージング方法を提供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電界放出冷陰極のエー
ジング方法に関し、特にゲートに電圧を印加せずにカソ
ードから放出される電子を安定させるための電界放出冷
陰極のエージング方法に関する。
ジング方法に関し、特にゲートに電圧を印加せずにカソ
ードから放出される電子を安定させるための電界放出冷
陰極のエージング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、真空マイクロ素子としての代表例
として電界放出冷陰極が知られており、その基本的な構
造は、図２および図３のようになっている。図示するよ
うに、電界放出冷陰極１０は、ガラス等の絶縁基板１１
上にアルミニウム等からなる微少の円形の開口を有する
第一の電極１２が被着形成され、この第一の電極１２上
にシリコン薄膜等よりなる抵抗層１３が全面的に被着形
成されている。そして、この第一の電極１２の開口上の
中心部位置とそれより隔離した位置に配された、抵抗層
１３を介してタングステン、モリブテン等の高融点の金
属からなり、尖鋭な先端形状を有する円錐状のカソード
１４が形成されている。前記カソード１４の周囲に微小
の開口幅ｗをもったキャビティ１５を有する酸化珪素等
よりなる絶縁層１６が形成され、この絶縁層１６の上
に、タングステン、モリブテン、ニオブ等の高融点金属
または金属化合物からなる第二の電極であるゲート１７
がカソード１４の対向電極として配置された構造になっ
ている。このような電界放出型冷陰極１０は、ゲート１
７とカソード１４との間に、ある電界強度を付与する電
圧、例えば上記素子の場合には数ボルトを印加すること
により、カソード１４を熱することなく電子を放出させ
ることができる。
として電界放出冷陰極が知られており、その基本的な構
造は、図２および図３のようになっている。図示するよ
うに、電界放出冷陰極１０は、ガラス等の絶縁基板１１
上にアルミニウム等からなる微少の円形の開口を有する
第一の電極１２が被着形成され、この第一の電極１２上
にシリコン薄膜等よりなる抵抗層１３が全面的に被着形
成されている。そして、この第一の電極１２の開口上の
中心部位置とそれより隔離した位置に配された、抵抗層
１３を介してタングステン、モリブテン等の高融点の金
属からなり、尖鋭な先端形状を有する円錐状のカソード
１４が形成されている。前記カソード１４の周囲に微小
の開口幅ｗをもったキャビティ１５を有する酸化珪素等
よりなる絶縁層１６が形成され、この絶縁層１６の上
に、タングステン、モリブテン、ニオブ等の高融点金属
または金属化合物からなる第二の電極であるゲート１７
がカソード１４の対向電極として配置された構造になっ
ている。このような電界放出型冷陰極１０は、ゲート１
７とカソード１４との間に、ある電界強度を付与する電
圧、例えば上記素子の場合には数ボルトを印加すること
により、カソード１４を熱することなく電子を放出させ
ることができる。
【０００３】上述した構造の電界放出冷陰極１０の動作
として、カソード１４から放出される電子が安定してい
ることが極めて重要であり、この安定した放出電子を維
持できるように、規定の時間内でかつ必要量の電子を放
出させる製造工程いわゆるエージング工程が設けられて
いる。詳細は後述するが、電界放出冷陰極１０を備えた
電子銃５をバルブ２に内蔵した陰極線管１の概略図を図
４に示す。そして、エージング工程では、一般的には、
図５に示すように、電界放出冷陰極１０は、陰極線管１
に内蔵された状態でエージングしており、陽極３に規定
より低い陽極電圧と、ソケット６を介して電界放出型冷
陰極１０のカソード１４近傍にあるゲート１７に規定の
電圧とを印加して、尖鋭な先端形状を有する円錐状のカ
ソード１４から電子の放出を促進させる方法をとってい
る。
として、カソード１４から放出される電子が安定してい
ることが極めて重要であり、この安定した放出電子を維
持できるように、規定の時間内でかつ必要量の電子を放
出させる製造工程いわゆるエージング工程が設けられて
いる。詳細は後述するが、電界放出冷陰極１０を備えた
電子銃５をバルブ２に内蔵した陰極線管１の概略図を図
４に示す。そして、エージング工程では、一般的には、
図５に示すように、電界放出冷陰極１０は、陰極線管１
に内蔵された状態でエージングしており、陽極３に規定
より低い陽極電圧と、ソケット６を介して電界放出型冷
陰極１０のカソード１４近傍にあるゲート１７に規定の
電圧とを印加して、尖鋭な先端形状を有する円錐状のカ
ソード１４から電子の放出を促進させる方法をとってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電界放
出冷陰極１０の製造直後のカソード１４からの放出され
る電子は、カソード１４形状等の製造上のバラツキによ
って必ずしも安定していない。この状態で、前記エージ
ング工程で電界放出冷陰極１０のゲート１７に規定の電
圧を印加するとゲート１７とカソード１４間に異常な放
電を誘発し、カソード１４を破壊することがある。従っ
て、上記の問題を解決するために、電界放出冷陰極１０
のゲート１７に電圧を直接に印加するのではなく、ゲー
ト１７をオープンにしたままむしろ間接的に、例えば陰
極線管１の陽極３または収束電極４に印加される高電圧
を利用して、カソード１４の電子放出部に電界を付与し
てカソード１４から電子を放出させる方法が望ましい。
出冷陰極１０の製造直後のカソード１４からの放出され
る電子は、カソード１４形状等の製造上のバラツキによ
って必ずしも安定していない。この状態で、前記エージ
ング工程で電界放出冷陰極１０のゲート１７に規定の電
圧を印加するとゲート１７とカソード１４間に異常な放
電を誘発し、カソード１４を破壊することがある。従っ
て、上記の問題を解決するために、電界放出冷陰極１０
のゲート１７に電圧を直接に印加するのではなく、ゲー
ト１７をオープンにしたままむしろ間接的に、例えば陰
極線管１の陽極３または収束電極４に印加される高電圧
を利用して、カソード１４の電子放出部に電界を付与し
てカソード１４から電子を放出させる方法が望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に複数
のキャビテイが形成され、キャビテイ内に円錐上のカソ
ードが配され、かつキャビテイを形成する絶縁層上にゲ
ートを具備した電界放出冷陰極を例えば、陰極線管のバ
ルブ内に収納し、陰極線管の電子銃の陽極または収束電
極に高電圧を印加し、ゲート電極をフローティングする
ことによって、電界放出冷陰極のカソードからの電子放
出を安定化する電界放出冷陰極のエージング方法を提供
する。
のキャビテイが形成され、キャビテイ内に円錐上のカソ
ードが配され、かつキャビテイを形成する絶縁層上にゲ
ートを具備した電界放出冷陰極を例えば、陰極線管のバ
ルブ内に収納し、陰極線管の電子銃の陽極または収束電
極に高電圧を印加し、ゲート電極をフローティングする
ことによって、電界放出冷陰極のカソードからの電子放
出を安定化する電界放出冷陰極のエージング方法を提供
する。
【０００６】
【作用】上記構成によれば、エージング工程で、電界放
出冷陰極のゲートをオープンにしたままで、陰極線管の
陽極または収束電極に供給される高電圧を印加すること
によって、ゲートとカソード間での異常な放電を防止す
ることができる。従って、製造直後のカソードからの電
子放出が不安定な電界放出冷陰極であっても、カソード
を破壊することなくカソードから電子を放出させること
ができるようになる。
出冷陰極のゲートをオープンにしたままで、陰極線管の
陽極または収束電極に供給される高電圧を印加すること
によって、ゲートとカソード間での異常な放電を防止す
ることができる。従って、製造直後のカソードからの電
子放出が不安定な電界放出冷陰極であっても、カソード
を破壊することなくカソードから電子を放出させること
ができるようになる。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。図１は本発明の電界放出冷陰極の製造装置
の要部配線図である。一般的には、電界放出冷陰極１０
は、陰極線管１に内蔵された状態でエージングしてい
る。そこで、電界放出冷陰極１０を備えた電子銃５をバ
ルブ２に内蔵した陰極線管１の概略図である図４を用い
て以下説明する。
ら説明する。図１は本発明の電界放出冷陰極の製造装置
の要部配線図である。一般的には、電界放出冷陰極１０
は、陰極線管１に内蔵された状態でエージングしてい
る。そこで、電界放出冷陰極１０を備えた電子銃５をバ
ルブ２に内蔵した陰極線管１の概略図である図４を用い
て以下説明する。
【０００８】図４において、１は陰極線管であって、２
はバルブ、３は陽極、３ａは陽極３に高圧を印加するた
めのアノード端子、４は収束電極、５は電子銃で、１０
が電界放出冷陰極であって、１４と１７は電界放出冷陰
極１０のそれぞれカソードとゲートである。陰極線管１
の一般的な構造は、バルブ２のネック部２ａ内に電界放
出冷陰極１０を備えた電子銃５が収容され、バルブ２外
に駆動制御装置７が配置される。この駆動制御装置７
は、大別して高圧電源回路、ＥＣ電源回路、偏向回路、
ドライブ回路から構成されるがここでは詳細な説明は省
略する。図１に示す陰極線管１は、電子銃５の陰極が電
界放出冷陰極１０から形成され、例えば陰極線管１がカ
ラー陰極線管の場合には、同一構造の電界放出冷陰極１
０が３個使用される。
はバルブ、３は陽極、３ａは陽極３に高圧を印加するた
めのアノード端子、４は収束電極、５は電子銃で、１０
が電界放出冷陰極であって、１４と１７は電界放出冷陰
極１０のそれぞれカソードとゲートである。陰極線管１
の一般的な構造は、バルブ２のネック部２ａ内に電界放
出冷陰極１０を備えた電子銃５が収容され、バルブ２外
に駆動制御装置７が配置される。この駆動制御装置７
は、大別して高圧電源回路、ＥＣ電源回路、偏向回路、
ドライブ回路から構成されるがここでは詳細な説明は省
略する。図１に示す陰極線管１は、電子銃５の陰極が電
界放出冷陰極１０から形成され、例えば陰極線管１がカ
ラー陰極線管の場合には、同一構造の電界放出冷陰極１
０が３個使用される。
【０００９】電界放出冷陰極１０は、図２および図３に
示すようにミクロンオーダーの微小冷陰極素子の複数個
の集合体である。電界放出冷陰極１０は、ガラス等の絶
縁基板１１上にアルミニウム等からなり、例えば円形の
開口１２ａを有する第一の電極１２が被着形成され、こ
の第一の電極１２上に例えばシリコン薄膜等よりなる抵
抗層１３が全面的に被着形成されている。そして、この
第一電極の開口１２ａ上の中心部位置およびその同心円
周上に、抵抗層１３を介してタングステン、モリブテン
等の高融点かつ低仕事関数の金属からなり、尖鋭な先端
形状を有する円錐状のカソード１４が例えば９個形成さ
れている。そして、それぞれのカソード１４の周囲に開
口幅ｗをもったキャビティ１５を有する酸化珪素等より
なる絶縁層１６が形成され、この絶縁層１６の上に、モ
リブテン、タングステン、ニオブ等の高融点金属または
金属化合物からなる第二の電極であるゲート１７がカソ
ード１４の対向電極として配置された構造になっている
る。ここで、例えば、キャビティ１５が電界放出冷陰極
１０を形成する中心部位置とその中心部位置から同心円
周上に配置されていて、この中心部のキャビティ１５内
のカソード１４はゲート１７の中心に、同心円上のキャ
ビティ１５内のカソード１４はゲート１７と放射線状方
向に配置形成されている。
示すようにミクロンオーダーの微小冷陰極素子の複数個
の集合体である。電界放出冷陰極１０は、ガラス等の絶
縁基板１１上にアルミニウム等からなり、例えば円形の
開口１２ａを有する第一の電極１２が被着形成され、こ
の第一の電極１２上に例えばシリコン薄膜等よりなる抵
抗層１３が全面的に被着形成されている。そして、この
第一電極の開口１２ａ上の中心部位置およびその同心円
周上に、抵抗層１３を介してタングステン、モリブテン
等の高融点かつ低仕事関数の金属からなり、尖鋭な先端
形状を有する円錐状のカソード１４が例えば９個形成さ
れている。そして、それぞれのカソード１４の周囲に開
口幅ｗをもったキャビティ１５を有する酸化珪素等より
なる絶縁層１６が形成され、この絶縁層１６の上に、モ
リブテン、タングステン、ニオブ等の高融点金属または
金属化合物からなる第二の電極であるゲート１７がカソ
ード１４の対向電極として配置された構造になっている
る。ここで、例えば、キャビティ１５が電界放出冷陰極
１０を形成する中心部位置とその中心部位置から同心円
周上に配置されていて、この中心部のキャビティ１５内
のカソード１４はゲート１７の中心に、同心円上のキャ
ビティ１５内のカソード１４はゲート１７と放射線状方
向に配置形成されている。
【００１０】このような電界放出冷陰極１０は、ゲート
１７とカソード１４との間に、約１０7 Ｖ／ｃｍ以上の
電界強度を付与する電圧、例えばこの場合には数ボルト
を印加することにより、カソード１４を熱することなく
電子を放出させることができる。さらに、電界放出冷陰
極１０は、キャビティ１５が電界放出冷陰極１０を形成
する中心部位置とこの中心部の多重同心円周上に配置す
ることによって、さらに大電流の優れた電子ビームを得
ることが可能となる。
１７とカソード１４との間に、約１０7 Ｖ／ｃｍ以上の
電界強度を付与する電圧、例えばこの場合には数ボルト
を印加することにより、カソード１４を熱することなく
電子を放出させることができる。さらに、電界放出冷陰
極１０は、キャビティ１５が電界放出冷陰極１０を形成
する中心部位置とこの中心部の多重同心円周上に配置す
ることによって、さらに大電流の優れた電子ビームを得
ることが可能となる。
【００１１】上述したような電界放出冷陰極１０のカソ
ード１４から放出される電子をより安定した電子とする
ために、規定の時間内でかつ必要量の電子を放出させる
エージング工程で、陰極線管１のソケット６を介して電
界放出冷陰極１０のゲート１７に電圧を印加する従来の
方法から、本発明では、図１に示すように、このゲート
電極１７をオープンにしたままで、陰極線管１の陽極３
または収束電極４の高電圧を利用して、電界放出冷陰極
１０のカソード１４から電子を放出させるようにした。
この方法によれば、電界放出冷陰極１０の製造直後のカ
ソード１４から放出される電子が、カソード１４形状等
の製造上のバラツキによって安定していなくても、ゲー
ト１７とカソード１４間に異常な放電を誘発することが
ないために、カソード１４を破壊することがない。ま
た、この製造方法によれば、電界放出冷陰極１０のゲー
ト１７への電源が不要となりエージング回路が簡単に構
成できる。なお、本発明は、陰極線管１のバルブ２内に
電界放出冷陰極１０を収容してエージングしているが、
電界放出冷陰極１０単体を複数個同時に真空容器に載置
して、対向配置した高圧電極に陽極３または収束電極４
と同様な高電圧を印加することによってエージングする
ことも可能である。
ード１４から放出される電子をより安定した電子とする
ために、規定の時間内でかつ必要量の電子を放出させる
エージング工程で、陰極線管１のソケット６を介して電
界放出冷陰極１０のゲート１７に電圧を印加する従来の
方法から、本発明では、図１に示すように、このゲート
電極１７をオープンにしたままで、陰極線管１の陽極３
または収束電極４の高電圧を利用して、電界放出冷陰極
１０のカソード１４から電子を放出させるようにした。
この方法によれば、電界放出冷陰極１０の製造直後のカ
ソード１４から放出される電子が、カソード１４形状等
の製造上のバラツキによって安定していなくても、ゲー
ト１７とカソード１４間に異常な放電を誘発することが
ないために、カソード１４を破壊することがない。ま
た、この製造方法によれば、電界放出冷陰極１０のゲー
ト１７への電源が不要となりエージング回路が簡単に構
成できる。なお、本発明は、陰極線管１のバルブ２内に
電界放出冷陰極１０を収容してエージングしているが、
電界放出冷陰極１０単体を複数個同時に真空容器に載置
して、対向配置した高圧電極に陽極３または収束電極４
と同様な高電圧を印加することによってエージングする
ことも可能である。
【００１２】
【発明の効果】上述したように、本発明は、電界放出冷
陰極のエージング方法として、電界放出冷陰極のゲート
電極をオープンにして電圧を印加せずに、例えば、陰極
線管の陽極または収束電極の高電圧を印加してカソード
より電子を放出させる方法とした。このために、電界放
出冷陰極のゲートとカソード間に異常な放電が起こらな
いために、カソードを破壊することなく、エージングを
行なうことが可能となった。さらに、電界放出冷陰極の
ゲートに電圧を印加しないことからエージング回路が簡
単になる。
陰極のエージング方法として、電界放出冷陰極のゲート
電極をオープンにして電圧を印加せずに、例えば、陰極
線管の陽極または収束電極の高電圧を印加してカソード
より電子を放出させる方法とした。このために、電界放
出冷陰極のゲートとカソード間に異常な放電が起こらな
いために、カソードを破壊することなく、エージングを
行なうことが可能となった。さらに、電界放出冷陰極の
ゲートに電圧を印加しないことからエージング回路が簡
単になる。
【図１】 本発明の電界放出冷陰極のエージング方法を
説明するための要部配線図
説明するための要部配線図
【図２】 電界放出冷陰極の概略斜視図
【図３】 電界放出冷陰極の要部断面図
【図４】 電界放出冷陰極を備えた陰極線菅の概略図
【図５】 従来の電界放出冷陰極のエージング方法を示
す要部配線図
す要部配線図
１ 陰極線管 ２ バルブ ３ 陽極電極 ４ 収束電極 ５ 電子銃 １０ 電界放出冷陰極 １１ 基板 １４ カソード １５ キャビティ １６ 絶縁層 １７ ゲート
Claims (2)
- 【請求項１】基板上に複数のキャビテイが形成され、前
記キャビテイ内に円錐上のカソードが配され、かつキャ
ビテイを形成する絶縁層上にゲートを具備した電界放出
冷陰極を真空容器内に収納し、対向配置した高圧電極に
高電圧を印加し前記ゲートをフローティングすることに
よって、前記電界放出冷陰極のカソードからの電子放出
を安定化することを特徴とする電界放出冷陰極のエージ
ング方法。 - 【請求項２】前記真空容器が陰極線管のバルブであり、
前記高圧電極が陰極線管の電子銃の陽極または収束電極
であることを特徴とする請求項１記載の電界放出冷陰極
のエージング方法。
Priority Applications (3)
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Family Applications (1)
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