JPH09306332A - 電界放出型電子銃 - Google Patents
電界放出型電子銃Info
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- JPH09306332A JPH09306332A JP11504096A JP11504096A JPH09306332A JP H09306332 A JPH09306332 A JP H09306332A JP 11504096 A JP11504096 A JP 11504096A JP 11504096 A JP11504096 A JP 11504096A JP H09306332 A JPH09306332 A JP H09306332A
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- gate
- gate electrode
- voltage
- insulating film
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J3/02—Electron guns
- H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
- H01J3/022—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source with microengineered cathode, e.g. Spindt-type
Landscapes
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 外周部のエミッタから放出される電子に対
し、周辺の電位状態による影響を最小限にした電界放出
型電子銃を提供する。 【解決手段】 導体或いは半導体からなる基板１０９上
の複数個の所定部分に形成された複数個のエミッタ１０
４と、基板１０９上の残りの部分に形成された絶縁膜１
０５と、複数個のエミッタ１０４を間隔を置いて取り囲
むように絶縁膜１０９上に形成され第１の電圧Ｖ１を印
加される第１のゲート電極１０１と、この第１のゲート
電極１０１をその外周面に接触して取り囲むように絶縁
膜１０９上に形成され導体からなるゲートエッジ部１０
６と、このゲートエッジ部１０６を距離を置いて取り囲
むように絶縁膜１０９上に形成され、Ｖ１よりも低い第
２の電圧Ｖ２を印加される第２のゲート電極１０２とを
有し、ゲートエッジ部１０６の幅の前記距離に対する比
を０．５以上１．５以下となるようにする。
し、周辺の電位状態による影響を最小限にした電界放出
型電子銃を提供する。 【解決手段】 導体或いは半導体からなる基板１０９上
の複数個の所定部分に形成された複数個のエミッタ１０
４と、基板１０９上の残りの部分に形成された絶縁膜１
０５と、複数個のエミッタ１０４を間隔を置いて取り囲
むように絶縁膜１０９上に形成され第１の電圧Ｖ１を印
加される第１のゲート電極１０１と、この第１のゲート
電極１０１をその外周面に接触して取り囲むように絶縁
膜１０９上に形成され導体からなるゲートエッジ部１０
６と、このゲートエッジ部１０６を距離を置いて取り囲
むように絶縁膜１０９上に形成され、Ｖ１よりも低い第
２の電圧Ｖ２を印加される第２のゲート電極１０２とを
有し、ゲートエッジ部１０６の幅の前記距離に対する比
を０．５以上１．５以下となるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、尖鋭な複数個のエ
ミッタを有する電界放出型電子銃に関する。
ミッタを有する電界放出型電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】電界放出型電子銃は、電界を集中させる
ための尖鋭な複数個のエミッタと、それらの近傍に配置
されたゲート電極と、アノード電極とを有する。電流量
が必要な場合、複数個のエミッタを集積化し、全電流量
を増やして用いる。この電子銃が平面表示デバイス管等
に適応された場合、蛍光体は電子銃より、例えば１ｍｍ
程度離れたところに配置され、エミッタから放出された
電子ビームは蛍光体に向かって放出される。
ための尖鋭な複数個のエミッタと、それらの近傍に配置
されたゲート電極と、アノード電極とを有する。電流量
が必要な場合、複数個のエミッタを集積化し、全電流量
を増やして用いる。この電子銃が平面表示デバイス管等
に適応された場合、蛍光体は電子銃より、例えば１ｍｍ
程度離れたところに配置され、エミッタから放出された
電子ビームは蛍光体に向かって放出される。
【０００３】このとき電子はある広がり角をもって放出
されるが、この角度が大きい場合、ビームは蛍光体上で
十分小さいビーム径とはならず、輝度が小さくなる。広
がり角の測定では２０度から３０度程度広がっており、
広がり角を抑制することが試みられている。たとえば、
特開平５−３４３０００号公報、特開平５−２４２７９
４号公報、特開平５−２６６８０６号公報、特開平７−
２９４８４号公報に示されているような偏向電極や収束
電極を用い、電子を反発させる構造をもちいてビーム広
がりを抑える工夫がある。
されるが、この角度が大きい場合、ビームは蛍光体上で
十分小さいビーム径とはならず、輝度が小さくなる。広
がり角の測定では２０度から３０度程度広がっており、
広がり角を抑制することが試みられている。たとえば、
特開平５−３４３０００号公報、特開平５−２４２７９
４号公報、特開平５−２６６８０６号公報、特開平７−
２９４８４号公報に示されているような偏向電極や収束
電極を用い、電子を反発させる構造をもちいてビーム広
がりを抑える工夫がある。
【０００４】図５は従来の電界放出型電子銃を示し、こ
の電界放出型電子銃は、二重ゲート構造を有するもので
ある。この電界放出型電子銃は、例えばＳｉからなる基
板（その他の半導体或いは導体からなっても良い）１０
９と、基板１０９上の複数個の所定部分に形成された尖
鋭な複数個のエミッタ１０４と、基板１０９上の残りの
部分に形成された絶縁膜１０５と、複数個のエミッタ１
０４をそれらとの間に間隔を置いて取り囲む状態に、絶
縁膜１０５上に形成され、第１の電圧Ｖ１を印加される
第１のゲート電極１０１と、この第１のゲート電極１０
１をこれとの間に距離を置いて取り囲む状態に、絶縁膜
１０５上に形成され、第１の電圧Ｖ１よりも小さい第２
の電圧Ｖ２を印加される第２のゲート電極（収束電極）
１０２と、電圧Ｖａを印加されるアノード電極１０８と
を有する。
の電界放出型電子銃は、二重ゲート構造を有するもので
ある。この電界放出型電子銃は、例えばＳｉからなる基
板（その他の半導体或いは導体からなっても良い）１０
９と、基板１０９上の複数個の所定部分に形成された尖
鋭な複数個のエミッタ１０４と、基板１０９上の残りの
部分に形成された絶縁膜１０５と、複数個のエミッタ１
０４をそれらとの間に間隔を置いて取り囲む状態に、絶
縁膜１０５上に形成され、第１の電圧Ｖ１を印加される
第１のゲート電極１０１と、この第１のゲート電極１０
１をこれとの間に距離を置いて取り囲む状態に、絶縁膜
１０５上に形成され、第１の電圧Ｖ１よりも小さい第２
の電圧Ｖ２を印加される第２のゲート電極（収束電極）
１０２と、電圧Ｖａを印加されるアノード電極１０８と
を有する。
【０００５】詳細には、この電界放出型電子銃は、基板
１０９上に形成された、先鋭な円錐形のエミッタ１０４
と、金属膜よりなる第１のゲート電極１０１と、第１の
ゲート電極１０１の周囲に形成された金属膜よりなる第
２のゲート電極（収束電極）１０２とにより構成されて
いる。第１及び第２のゲート電極１０１及び１０２は絶
縁膜１０５により電気的に分離されている。さらに、第
１及び第２のゲート電極１０１及び１０２の上方位置に
はアノード電極１０８が設置され、基板１０９と第１の
ゲート電極１０１との間には第１の電圧Ｖ１の電源が接
続され、基板１０９と第２のゲート電極１０２との間に
は第２の電圧Ｖ２の電源が接続される。基板１０９での
電圧降下は無視できるので、エミッタ１０４と第１のゲ
ート電極１０１との間には第１の電圧Ｖ１が印加され、
エミッタ１０４と第２のゲート電極１０２との間には第
２の電圧Ｖ２が印加される。またアノード電極１０８と
基板１０９との間には電圧Ｖａの電源が接続されてい
る。
１０９上に形成された、先鋭な円錐形のエミッタ１０４
と、金属膜よりなる第１のゲート電極１０１と、第１の
ゲート電極１０１の周囲に形成された金属膜よりなる第
２のゲート電極（収束電極）１０２とにより構成されて
いる。第１及び第２のゲート電極１０１及び１０２は絶
縁膜１０５により電気的に分離されている。さらに、第
１及び第２のゲート電極１０１及び１０２の上方位置に
はアノード電極１０８が設置され、基板１０９と第１の
ゲート電極１０１との間には第１の電圧Ｖ１の電源が接
続され、基板１０９と第２のゲート電極１０２との間に
は第２の電圧Ｖ２の電源が接続される。基板１０９での
電圧降下は無視できるので、エミッタ１０４と第１のゲ
ート電極１０１との間には第１の電圧Ｖ１が印加され、
エミッタ１０４と第２のゲート電極１０２との間には第
２の電圧Ｖ２が印加される。またアノード電極１０８と
基板１０９との間には電圧Ｖａの電源が接続されてい
る。
【０００６】エミッタ１０４の先端より放出された電子
は、第２のゲート電極（収束電極）１０２により偏向さ
れ、第１のゲート電極１０１を通過した後、アノード電
極１０８のアノード電位により加速され、最終的にエミ
ッションした電子が収束される。
は、第２のゲート電極（収束電極）１０２により偏向さ
れ、第１のゲート電極１０１を通過した後、アノード電
極１０８のアノード電位により加速され、最終的にエミ
ッションした電子が収束される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように図５の電界
放出型電子銃では、エミッタ１０４の先端より放出され
た電子は第１のゲート電極１０１の第１の電圧Ｖ１より
も小さい電位をもつ第２の電極（収束電極）１０２に曲
げられる。特に、複数のエミッタ１０４が一つの第２の
電極（収束電極）１０２に囲まれた構造では、エミッタ
１０４と第２の電極（収束電極）１０２の位置関係は個
々のエミッタ１０４の配置により異なる。特に、複数の
エミッタ１０４を含むエミッション領域の中心部に位置
するエミッタ１０４と最外周のエミッタ１０４では第２
の電極（収束電極）１０２の影響は大きく異なる。第２
の電極（収束電極）１０２に近いほどエミッションする
電子は第２の電極（収束電極）１０２に大きく影響を受
ける。
放出型電子銃では、エミッタ１０４の先端より放出され
た電子は第１のゲート電極１０１の第１の電圧Ｖ１より
も小さい電位をもつ第２の電極（収束電極）１０２に曲
げられる。特に、複数のエミッタ１０４が一つの第２の
電極（収束電極）１０２に囲まれた構造では、エミッタ
１０４と第２の電極（収束電極）１０２の位置関係は個
々のエミッタ１０４の配置により異なる。特に、複数の
エミッタ１０４を含むエミッション領域の中心部に位置
するエミッタ１０４と最外周のエミッタ１０４では第２
の電極（収束電極）１０２の影響は大きく異なる。第２
の電極（収束電極）１０２に近いほどエミッションする
電子は第２の電極（収束電極）１０２に大きく影響を受
ける。
【０００８】また第１のゲート電極１０１と第２の電極
（収束電極）１０２とは電気的に分離されていなければ
ならないが、図５の電界放出型電子銃では、このために
第１のゲート電極１０１と第２の電極（収束電極）１０
２との間が空間的に開いている。この隙間（ギャップ）
から基板１０９の電位が電子に影響を与える。
（収束電極）１０２とは電気的に分離されていなければ
ならないが、図５の電界放出型電子銃では、このために
第１のゲート電極１０１と第２の電極（収束電極）１０
２との間が空間的に開いている。この隙間（ギャップ）
から基板１０９の電位が電子に影響を与える。
【０００９】特に、複数のエミッタ１０４を含むエミッ
ション領域の外周に近い部分では、中心部側のエミッタ
１０４の電位の影響があり、外周側には第１のゲート電
極１０１のエッジがあり、更に第１のゲート電極１０１
と第２のゲート電極（収束電極）１０２との間の隙間
（ギャップ）があり、その外側には第２のゲート電極
（収束電極）１０２が位置している。したがって、エミ
ッションした電子は、内側から第１のゲート電極１０１
よりも低い電位の中心部エミッタ１０４より反発をう
け、外側からは第１のゲート電極１０１よりも低い電位
のギャップの反発をうける。しかし、ギャップからの反
発は第１のゲート電極の１０１の端までの距離に依存
し、遠い場合はその影響は小さい。
ション領域の外周に近い部分では、中心部側のエミッタ
１０４の電位の影響があり、外周側には第１のゲート電
極１０１のエッジがあり、更に第１のゲート電極１０１
と第２のゲート電極（収束電極）１０２との間の隙間
（ギャップ）があり、その外側には第２のゲート電極
（収束電極）１０２が位置している。したがって、エミ
ッションした電子は、内側から第１のゲート電極１０１
よりも低い電位の中心部エミッタ１０４より反発をう
け、外側からは第１のゲート電極１０１よりも低い電位
のギャップの反発をうける。しかし、ギャップからの反
発は第１のゲート電極の１０１の端までの距離に依存
し、遠い場合はその影響は小さい。
【００１０】それ故、本発明の課題は、複数のエミッタ
からの電子が放出される電界放出型電子銃において、最
外周に近いエミッタから放出される電子に対し、以上の
ような周辺の電位状態による影響を最小限にし、中心部
からの電子のエミッション特性と同様に制御できる構造
を有する電界放出型電子銃を提供することにある。
からの電子が放出される電界放出型電子銃において、最
外周に近いエミッタから放出される電子に対し、以上の
ような周辺の電位状態による影響を最小限にし、中心部
からの電子のエミッション特性と同様に制御できる構造
を有する電界放出型電子銃を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、導体或
いは半導体からなる基板と、該基板上の複数個の所定部
分に形成された尖鋭な複数個のエミッタと、前記基板上
の残りの部分に形成された絶縁膜と、前記複数個のエミ
ッタをそれらとの間に間隔を置いて取り囲む状態に、前
記絶縁膜上に形成され、第１の電圧を印加される第１の
ゲート電極と、この第１のゲート電極をその外周面に接
触して取り囲む状態に、前記絶縁膜上に形成された導体
からなるゲートエッジ部と、このゲートエッジ部をこれ
との間に距離を置いて取り囲む状態に、前記絶縁膜上に
形成され、前記第１の電圧よりも小さい第２の電圧を印
加される第２のゲート電極とを有し、前記ゲートエッジ
部の幅の前記距離に対する比が０．５以上１．５以下で
あることを特徴とする電界放出型電子銃が得られる。
いは半導体からなる基板と、該基板上の複数個の所定部
分に形成された尖鋭な複数個のエミッタと、前記基板上
の残りの部分に形成された絶縁膜と、前記複数個のエミ
ッタをそれらとの間に間隔を置いて取り囲む状態に、前
記絶縁膜上に形成され、第１の電圧を印加される第１の
ゲート電極と、この第１のゲート電極をその外周面に接
触して取り囲む状態に、前記絶縁膜上に形成された導体
からなるゲートエッジ部と、このゲートエッジ部をこれ
との間に距離を置いて取り囲む状態に、前記絶縁膜上に
形成され、前記第１の電圧よりも小さい第２の電圧を印
加される第２のゲート電極とを有し、前記ゲートエッジ
部の幅の前記距離に対する比が０．５以上１．５以下で
あることを特徴とする電界放出型電子銃が得られる。
【００１２】更に本発明によれば、導体或いは半導体か
らなる基板と、該基板上の複数個の所定部分に形成され
た尖鋭な複数個のエミッタと、前記基板上の残りの部分
に形成された絶縁膜と、前記複数個のエミッタをそれら
との間に間隔を置いて取り囲む状態に、前記絶縁膜上に
形成され、第１の電圧を印加される第１のゲート電極
と、この第１のゲート電極をその外周面に接触して取り
囲む状態に、前記絶縁膜上に形成された導体からなるゲ
ートエッジ部と、このゲートエッジ部をこれとの間に距
離を置いて取り囲む状態に、前記絶縁膜上に形成され、
前記第１の電圧よりも小さい第２の電圧を印加される第
２のゲート電極とを有し、前記ゲートエッジ部の幅の平
均値の前記距離の平均値に対する比が０．５以上１．５
以下であることを特徴とする電界放出型電子銃が得られ
る。
らなる基板と、該基板上の複数個の所定部分に形成され
た尖鋭な複数個のエミッタと、前記基板上の残りの部分
に形成された絶縁膜と、前記複数個のエミッタをそれら
との間に間隔を置いて取り囲む状態に、前記絶縁膜上に
形成され、第１の電圧を印加される第１のゲート電極
と、この第１のゲート電極をその外周面に接触して取り
囲む状態に、前記絶縁膜上に形成された導体からなるゲ
ートエッジ部と、このゲートエッジ部をこれとの間に距
離を置いて取り囲む状態に、前記絶縁膜上に形成され、
前記第１の電圧よりも小さい第２の電圧を印加される第
２のゲート電極とを有し、前記ゲートエッジ部の幅の平
均値の前記距離の平均値に対する比が０．５以上１．５
以下であることを特徴とする電界放出型電子銃が得られ
る。
【００１３】また本発明によれば、導体或いは半導体か
らなる基板と、該基板上の複数個の所定部分に形成され
た尖鋭な複数個のエミッタと、前記基板上の残りの部分
に形成された絶縁膜と、前記複数個のエミッタをそれら
との間に間隔を置いて取り囲む状態に、前記絶縁膜上に
形成され、第１の電圧を印加される第１のゲート電極
と、この第１のゲート電極をその外周面に接触して取り
囲む状態に、前記絶縁膜上に形成された導体からなるゲ
ートエッジ部と、このゲートエッジ部をこれとの間に距
離を置いて取り囲む状態に、前記絶縁膜上に形成され、
前記第１の電圧よりも小さい第２の電圧を印加される第
２のゲート電極とを有し、前記ゲートエッジ部に複数の
孔が形成されていることを特徴とする電界放出型電子銃
が得られる。
らなる基板と、該基板上の複数個の所定部分に形成され
た尖鋭な複数個のエミッタと、前記基板上の残りの部分
に形成された絶縁膜と、前記複数個のエミッタをそれら
との間に間隔を置いて取り囲む状態に、前記絶縁膜上に
形成され、第１の電圧を印加される第１のゲート電極
と、この第１のゲート電極をその外周面に接触して取り
囲む状態に、前記絶縁膜上に形成された導体からなるゲ
ートエッジ部と、このゲートエッジ部をこれとの間に距
離を置いて取り囲む状態に、前記絶縁膜上に形成され、
前記第１の電圧よりも小さい第２の電圧を印加される第
２のゲート電極とを有し、前記ゲートエッジ部に複数の
孔が形成されていることを特徴とする電界放出型電子銃
が得られる。
【００１４】更に本発明によれば、導体或いは半導体か
らなる基板と、該基板上の複数個の所定部分に形成され
た尖鋭な複数個のエミッタと、前記基板上の残りの部分
に形成された絶縁膜と、前記複数個のエミッタをそれら
との間に間隔を置いて取り囲む状態に、前記絶縁膜上に
形成され、第１の電圧を印加される第１のゲート電極
と、この第１のゲート電極をその外周面に接触して取り
囲む状態に、前記絶縁膜上に形成された導体からなるゲ
ートエッジ部と、このゲートエッジ部をこれとの間に距
離を置いて取り囲む状態に、前記絶縁膜上に形成され、
前記第１の電圧よりも小さい第２の電圧を印加される第
２のゲート電極とを有し、前記ゲートエッジ部に複数の
溝が形成されていることを特徴とする電界放出型電子銃
が得られる。
らなる基板と、該基板上の複数個の所定部分に形成され
た尖鋭な複数個のエミッタと、前記基板上の残りの部分
に形成された絶縁膜と、前記複数個のエミッタをそれら
との間に間隔を置いて取り囲む状態に、前記絶縁膜上に
形成され、第１の電圧を印加される第１のゲート電極
と、この第１のゲート電極をその外周面に接触して取り
囲む状態に、前記絶縁膜上に形成された導体からなるゲ
ートエッジ部と、このゲートエッジ部をこれとの間に距
離を置いて取り囲む状態に、前記絶縁膜上に形成され、
前記第１の電圧よりも小さい第２の電圧を印加される第
２のゲート電極とを有し、前記ゲートエッジ部に複数の
溝が形成されていることを特徴とする電界放出型電子銃
が得られる。
【００１５】このように本発明は、第１のゲート電極を
その外周面に接触して取り囲む状態に、前記絶縁膜上に
形成された導体からなるゲートエッジ部と、このゲート
エッジ部をこれとの間に距離を置いて取り囲む状態に、
前記絶縁膜上に形成された第２のゲート電極とを有し、
前記ゲートエッジ部の幅の前記距離に対する比や前記ゲ
ートエッジ部の形状を工夫することにより、最外周に近
いエミッタから放出される電子に対し、周辺の電位状態
による影響を最小限にし、中心部のエミッタからの電子
のエミッション特性と同様に制御する。
その外周面に接触して取り囲む状態に、前記絶縁膜上に
形成された導体からなるゲートエッジ部と、このゲート
エッジ部をこれとの間に距離を置いて取り囲む状態に、
前記絶縁膜上に形成された第２のゲート電極とを有し、
前記ゲートエッジ部の幅の前記距離に対する比や前記ゲ
ートエッジ部の形状を工夫することにより、最外周に近
いエミッタから放出される電子に対し、周辺の電位状態
による影響を最小限にし、中心部のエミッタからの電子
のエミッション特性と同様に制御する。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１及び図２を参照すると、本発
明の第１の実施例による電界放出型電子銃は同様の参照
符号で示された同様の部分を含む。この電界放出型電子
銃は、例えばＳｉからなる基板（その他の半導体或いは
導体からなっても良い）１０９と、基板１０９上の複数
個の所定部分に形成された尖鋭な複数個のエミッタ１０
４と、基板１０９上の残りの部分に形成された絶縁膜１
０５と、複数個のエミッタ１０４をそれらとの間に間隔
を置いて取り囲む状態に、絶縁膜１０５上に形成され、
第１の電圧Ｖ１を印加される第１のゲート電極１０１
と、この第１のゲート電極１０１をその外周面に接触し
て取り囲む状態に、絶縁膜１０９上に形成された導体か
らなるゲートエッジ部１０６と、このゲートエッジ部１
０６をこれとの間に距離を置いて取り囲む状態に、絶縁
膜１０９上に形成され、前記第１の電圧よりも小さい第
２の電圧Ｖ２を印加される第２のゲート電極（収束電
極）１０２と、電圧Ｖａを印加されるアノード電極１０
８とを有し、ゲートエッジ部１０６の幅の前記距離に対
する比が０．５以上１．５以下であることを特徴とす
る。
明の第１の実施例による電界放出型電子銃は同様の参照
符号で示された同様の部分を含む。この電界放出型電子
銃は、例えばＳｉからなる基板（その他の半導体或いは
導体からなっても良い）１０９と、基板１０９上の複数
個の所定部分に形成された尖鋭な複数個のエミッタ１０
４と、基板１０９上の残りの部分に形成された絶縁膜１
０５と、複数個のエミッタ１０４をそれらとの間に間隔
を置いて取り囲む状態に、絶縁膜１０５上に形成され、
第１の電圧Ｖ１を印加される第１のゲート電極１０１
と、この第１のゲート電極１０１をその外周面に接触し
て取り囲む状態に、絶縁膜１０９上に形成された導体か
らなるゲートエッジ部１０６と、このゲートエッジ部１
０６をこれとの間に距離を置いて取り囲む状態に、絶縁
膜１０９上に形成され、前記第１の電圧よりも小さい第
２の電圧Ｖ２を印加される第２のゲート電極（収束電
極）１０２と、電圧Ｖａを印加されるアノード電極１０
８とを有し、ゲートエッジ部１０６の幅の前記距離に対
する比が０．５以上１．５以下であることを特徴とす
る。
【００１７】詳細には、この電界放出型電子銃は、基板
１０９上に形成された、先鋭な円錐形のエミッタ１０４
と、金属膜よりなる第１のゲート電極１０１と、第１の
ゲート電極１０１の周囲に第１のゲート電極１０１に接
触して形成された金属膜よりなるゲートエッジ部１０６
と、ゲートエッジ部１０６の周囲にゲートエッジ部１０
６との間に距離を置いて形成された金属膜よりなる第２
のゲート電極（収束電極）１０２とにより構成されてい
る。第１のゲート電極１０１と第２の電極１０２との間
及びゲートエッジ部１０６と第２の電極１０２との間は
絶縁膜１０５により電気的に分離されている。さらに、
第１及び第２のゲート電極１０１及び１０２の上方位置
にはアノード電極１０８が設置され、基板１０９と第１
のゲート電極１０１との間には第１の電圧Ｖ１の電源が
接続され、基板１０９と第２のゲート電極１０２との間
には第２の電圧Ｖ２の電源が接続される。基板１０９で
の電圧降下は無視できるので、エミッタ１０４と第１の
電極１０１との間には第１の電圧Ｖ１が印加され、エミ
ッタ１０４と第２のゲート電極１０２との間には第２の
電圧Ｖ２が印加される。またアノード電極１０８と基板
１０９との間には電圧Ｖａの電源が接続されている。
１０９上に形成された、先鋭な円錐形のエミッタ１０４
と、金属膜よりなる第１のゲート電極１０１と、第１の
ゲート電極１０１の周囲に第１のゲート電極１０１に接
触して形成された金属膜よりなるゲートエッジ部１０６
と、ゲートエッジ部１０６の周囲にゲートエッジ部１０
６との間に距離を置いて形成された金属膜よりなる第２
のゲート電極（収束電極）１０２とにより構成されてい
る。第１のゲート電極１０１と第２の電極１０２との間
及びゲートエッジ部１０６と第２の電極１０２との間は
絶縁膜１０５により電気的に分離されている。さらに、
第１及び第２のゲート電極１０１及び１０２の上方位置
にはアノード電極１０８が設置され、基板１０９と第１
のゲート電極１０１との間には第１の電圧Ｖ１の電源が
接続され、基板１０９と第２のゲート電極１０２との間
には第２の電圧Ｖ２の電源が接続される。基板１０９で
の電圧降下は無視できるので、エミッタ１０４と第１の
電極１０１との間には第１の電圧Ｖ１が印加され、エミ
ッタ１０４と第２のゲート電極１０２との間には第２の
電圧Ｖ２が印加される。またアノード電極１０８と基板
１０９との間には電圧Ｖａの電源が接続されている。
【００１８】エミッタ１０４の先端より放出された電子
は、第２のゲート電極（収束電極）１０２により偏向さ
れ、第１のゲート電極１０１を通過した後、アノード電
極１０８のアノード電位により加速され、最終的にエミ
ッションした電子が収束される。
は、第２のゲート電極（収束電極）１０２により偏向さ
れ、第１のゲート電極１０１を通過した後、アノード電
極１０８のアノード電位により加速され、最終的にエミ
ッションした電子が収束される。
【００１９】この電界放出型電子銃においては、図２に
示すように、複数個のエミッタ１０４と第１のゲート電
極１０１とは、５０μｍ径の円形のエミッション領域を
形成し、第２のゲート電極（収束電極）１０２及びゲー
トエッジ部１０６は円環状を有している。
示すように、複数個のエミッタ１０４と第１のゲート電
極１０１とは、５０μｍ径の円形のエミッション領域を
形成し、第２のゲート電極（収束電極）１０２及びゲー
トエッジ部１０６は円環状を有している。
【００２０】図３は図１及び図２の電界放出型電子銃の
シミュレーション結果の一例を示している。第１のゲー
ト電極１０１のゲート（エミッタ１０４が突出する孔）
径は１．２μｍ、ゲートエッジ部１０６と第２のゲート
電極１０２との間の距離（ギャップ）は５μｍ、エミッ
タエッジ部１０６の幅は１〜１０μｍで変化させた。第
１の電圧（第１のゲート電極１０１に印加される電圧）
Ｖ１は７０Ｖ、第２の電圧（第２のゲート電極１０２に
印加される収束電圧）Ｖ２は５０Ｖ、アノード電極１０
８に印加される電圧Ｖａは７０Ｖとした。
シミュレーション結果の一例を示している。第１のゲー
ト電極１０１のゲート（エミッタ１０４が突出する孔）
径は１．２μｍ、ゲートエッジ部１０６と第２のゲート
電極１０２との間の距離（ギャップ）は５μｍ、エミッ
タエッジ部１０６の幅は１〜１０μｍで変化させた。第
１の電圧（第１のゲート電極１０１に印加される電圧）
Ｖ１は７０Ｖ、第２の電圧（第２のゲート電極１０２に
印加される収束電圧）Ｖ２は５０Ｖ、アノード電極１０
８に印加される電圧Ｖａは７０Ｖとした。
【００２１】図３は、エミッション領域の中心に位置す
るエミッタ１０４、中心より１０μｍ離れたエミッタ１
０４、中心より２０、２２、２４μｍ離れたエミッタ１
０４から外部へ２０度の角度をもってエミッションした
電子の位相空間である。第１のゲート電極１０１から５
００μｍ離れたところでの電子の位置を横軸に、放射角
度を縦軸に記述している。エミッタエッジ部１０６の幅
が１０μｍと大きい場合、エミッション領域の中心、１
０μｍ離れたところからエミッションした電子の角度が
周辺よりエミッションした電子の角度よりも遙かに大き
い。一方、エミッタエッジ部１０６の幅が１μｍの場合
では、周辺部よりエミッションした電子は間近のギャッ
プからの影響を受け、極端にエミッションの方向が中心
よりなっている。このようにエミッタエッジ部１０６の
幅が１０μｍの場合と、１μｍの場合の電界放出型電子
銃をもちいた平面ディスプレイでは０．５〜２ｍｍ離れ
た蛍光体上に良好な電流収束ができなかったが、エミッ
タエッジ部１０６の幅が２．５〜７．５μｍの範囲、つ
まりギャップの幅をｄｇ、エミッタエッジ部１０６の幅
をｄｅとすると、エミッタエッジ部１０６の幅ｄｅが
（１／２）×ｄｇ≦ｄｅ≦（３／２）×ｄｇの場合、良
好な電流収束が可能であった。
るエミッタ１０４、中心より１０μｍ離れたエミッタ１
０４、中心より２０、２２、２４μｍ離れたエミッタ１
０４から外部へ２０度の角度をもってエミッションした
電子の位相空間である。第１のゲート電極１０１から５
００μｍ離れたところでの電子の位置を横軸に、放射角
度を縦軸に記述している。エミッタエッジ部１０６の幅
が１０μｍと大きい場合、エミッション領域の中心、１
０μｍ離れたところからエミッションした電子の角度が
周辺よりエミッションした電子の角度よりも遙かに大き
い。一方、エミッタエッジ部１０６の幅が１μｍの場合
では、周辺部よりエミッションした電子は間近のギャッ
プからの影響を受け、極端にエミッションの方向が中心
よりなっている。このようにエミッタエッジ部１０６の
幅が１０μｍの場合と、１μｍの場合の電界放出型電子
銃をもちいた平面ディスプレイでは０．５〜２ｍｍ離れ
た蛍光体上に良好な電流収束ができなかったが、エミッ
タエッジ部１０６の幅が２．５〜７．５μｍの範囲、つ
まりギャップの幅をｄｇ、エミッタエッジ部１０６の幅
をｄｅとすると、エミッタエッジ部１０６の幅ｄｅが
（１／２）×ｄｇ≦ｄｅ≦（３／２）×ｄｇの場合、良
好な電流収束が可能であった。
【００２２】なお、上述の電界放出型電子銃において
は、図２に示すように、複数個のエミッタ１０４と第１
のゲート電極１０１とは、円形のエミッション領域を形
成し、第２のゲート電極（収束電極）１０２及びゲート
エッジ部１０６は円環状を有している場合を説明した
が、本発明はそれに限定されない。例えば、複数個のエ
ミッタ１０４と第１のゲート電極１０１とは、楕円形の
エミッション領域を形成し、第２のゲート電極（収束電
極）１０２及びゲートエッジ部１０６は楕円環状を有し
ていても良い。この場合、ゲートエッジ部１０６の幅の
平均値のギャップ（ゲートエッジ部１０６と第２のゲー
ト電極１０２との間の距離）の平均値に対する比が０．
５以上１．５以下となるようにする。
は、図２に示すように、複数個のエミッタ１０４と第１
のゲート電極１０１とは、円形のエミッション領域を形
成し、第２のゲート電極（収束電極）１０２及びゲート
エッジ部１０６は円環状を有している場合を説明した
が、本発明はそれに限定されない。例えば、複数個のエ
ミッタ１０４と第１のゲート電極１０１とは、楕円形の
エミッション領域を形成し、第２のゲート電極（収束電
極）１０２及びゲートエッジ部１０６は楕円環状を有し
ていても良い。この場合、ゲートエッジ部１０６の幅の
平均値のギャップ（ゲートエッジ部１０６と第２のゲー
ト電極１０２との間の距離）の平均値に対する比が０．
５以上１．５以下となるようにする。
【００２３】図４を参照すると、本発明の第２の実施例
による電界放出型電子銃は同様の参照符号で示された同
様の部分を含む。この電界放出型電子銃は、例えばＳｉ
からなる基板（その他の半導体或いは導体からなっても
良い）１０９と、基板１０９上の複数個の所定部分に形
成された尖鋭な複数個のエミッタ１０４と、基板１０９
上の残りの部分に形成された絶縁膜１０５と、複数個の
エミッタ１０４をそれらとの間に間隔を置いて取り囲む
状態に、絶縁膜１０５上に形成され、第１の電圧Ｖ１を
印加される第１のゲート電極１０１と、この第１のゲー
ト電極１０１をその外周面に接触して取り囲む状態に、
絶縁膜１０９上に形成された導体からなるゲートエッジ
部１０６と、このゲートエッジ部１０６をこれとの間に
距離を置いて取り囲む状態に、絶縁膜１０９上に形成さ
れ、前記第１の電圧よりも小さい第２の電圧Ｖ２を印加
される第２のゲート電極（収束電極）１０２と、電圧Ｖ
ａを印加されるアノード電極１０８とを有し、ゲートエ
ッジ部１０６に複数の孔が形成されていることを特徴と
する。
による電界放出型電子銃は同様の参照符号で示された同
様の部分を含む。この電界放出型電子銃は、例えばＳｉ
からなる基板（その他の半導体或いは導体からなっても
良い）１０９と、基板１０９上の複数個の所定部分に形
成された尖鋭な複数個のエミッタ１０４と、基板１０９
上の残りの部分に形成された絶縁膜１０５と、複数個の
エミッタ１０４をそれらとの間に間隔を置いて取り囲む
状態に、絶縁膜１０５上に形成され、第１の電圧Ｖ１を
印加される第１のゲート電極１０１と、この第１のゲー
ト電極１０１をその外周面に接触して取り囲む状態に、
絶縁膜１０９上に形成された導体からなるゲートエッジ
部１０６と、このゲートエッジ部１０６をこれとの間に
距離を置いて取り囲む状態に、絶縁膜１０９上に形成さ
れ、前記第１の電圧よりも小さい第２の電圧Ｖ２を印加
される第２のゲート電極（収束電極）１０２と、電圧Ｖ
ａを印加されるアノード電極１０８とを有し、ゲートエ
ッジ部１０６に複数の孔が形成されていることを特徴と
する。
【００２４】図１及び図２の電界放出型電子銃では、ゲ
ートエッジ部１０６の幅を限定して素子全体として電子
の放出方向を制御していたが、図４の電界放出型電子銃
では、ゲートエッジ部１０６に孔１０７を施す等の工夫
を施すことにより、個々のエミッタ１０４の位置による
電子の放出方向を均一化する。即ち、図４の電界放出型
電子銃では、ゲートエッジ部１０６に孔１０７を設け、
基板電位が孔１０７を通して影響を与え、ゲートエッジ
部１０６の電位を弱める様に働く。
ートエッジ部１０６の幅を限定して素子全体として電子
の放出方向を制御していたが、図４の電界放出型電子銃
では、ゲートエッジ部１０６に孔１０７を施す等の工夫
を施すことにより、個々のエミッタ１０４の位置による
電子の放出方向を均一化する。即ち、図４の電界放出型
電子銃では、ゲートエッジ部１０６に孔１０７を設け、
基板電位が孔１０７を通して影響を与え、ゲートエッジ
部１０６の電位を弱める様に働く。
【００２５】図４ではゲートエッジ部１０６に円形の孔
１０７を形成したが、ゲートエッジ部１０６にその他の
形状の孔を形成しても良いし、ゲートエッジ部１０６
に、例えば四角形を有する溝を形成しても良い。これら
孔や溝の形状や大きさはエミッションの状況に合わせ選
択できる。
１０７を形成したが、ゲートエッジ部１０６にその他の
形状の孔を形成しても良いし、ゲートエッジ部１０６
に、例えば四角形を有する溝を形成しても良い。これら
孔や溝の形状や大きさはエミッションの状況に合わせ選
択できる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、複数のエ
ミッタ及び第１のゲート電極から構成されるエミッショ
ン領域とそれを取り囲む第２のゲート電極（収束電極）
を有する電界放出型電子銃において、エミッション領域
の周囲を取り囲むようにゲートエッジ部を配置し、エミ
ッション領域の中心より離れたエミッタからの電子とエ
ミッション領域の中心部のエミッタからの電子のエミッ
ション方向を均一にすることができる。従来のような構
造をもつ電子銃で個々のエミッタから放出される電子が
広がり角をもつ場合では、エミッタの位置によりエミッ
ション方向が異なり、高密度電流が得られなかったが、
本発明により大きさのあるエミッション領域からエミッ
ションさせても収束させることが可能となり、エミッシ
ョン領域の増大が可能となり、大きな電流を取り出すこ
とが可能となる。
ミッタ及び第１のゲート電極から構成されるエミッショ
ン領域とそれを取り囲む第２のゲート電極（収束電極）
を有する電界放出型電子銃において、エミッション領域
の周囲を取り囲むようにゲートエッジ部を配置し、エミ
ッション領域の中心より離れたエミッタからの電子とエ
ミッション領域の中心部のエミッタからの電子のエミッ
ション方向を均一にすることができる。従来のような構
造をもつ電子銃で個々のエミッタから放出される電子が
広がり角をもつ場合では、エミッタの位置によりエミッ
ション方向が異なり、高密度電流が得られなかったが、
本発明により大きさのあるエミッション領域からエミッ
ションさせても収束させることが可能となり、エミッシ
ョン領域の増大が可能となり、大きな電流を取り出すこ
とが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例による電界放出型電子銃
の断面図である。
の断面図である。
【図２】図１の電界放出型電子銃の要部の断面図であ
る。
る。
【図３】図１及び図２の電界放出型電子銃のシミュレー
ション結果を示す位相空間図である。
ション結果を示す位相空間図である。
【図４】本発明の第２の実施例による電界放出型電子銃
の断面図である。
の断面図である。
【図５】従来の電界放出型電子銃の断面図である。
１０１ 第１のゲート電極 １０２ 第２のゲート電極（収束電極） １０４ エミッタ １０５ 絶縁膜 １０６ ゲートエッジ部 １０７ 孔 １０８ アノード電極 １０９ 基板
Claims (4)
- 【請求項１】 導体或いは半導体からなる基板と、該基
板上の複数個の所定部分に形成された尖鋭な複数個のエ
ミッタと、前記基板上の残りの部分に形成された絶縁膜
と、前記複数個のエミッタをそれらとの間に間隔を置い
て取り囲む状態に、前記絶縁膜上に形成され、第１の電
圧を印加される第１のゲート電極と、この第１のゲート
電極をその外周面に接触して取り囲む状態に、前記絶縁
膜上に形成された導体からなるゲートエッジ部と、この
ゲートエッジ部をこれとの間に距離を置いて取り囲む状
態に、前記絶縁膜上に形成され、前記第１の電圧よりも
小さい第２の電圧を印加される第２のゲート電極とを有
し、前記ゲートエッジ部の幅の前記距離に対する比が
０．５以上１．５以下であることを特徴とする電界放出
型電子銃。 - 【請求項２】 導体或いは半導体からなる基板と、該基
板上の複数個の所定部分に形成された尖鋭な複数個のエ
ミッタと、前記基板上の残りの部分に形成された絶縁膜
と、前記複数個のエミッタをそれらとの間に間隔を置い
て取り囲む状態に、前記絶縁膜上に形成され、第１の電
圧を印加される第１のゲート電極と、この第１のゲート
電極をその外周面に接触して取り囲む状態に、前記絶縁
膜上に形成された導体からなるゲートエッジ部と、この
ゲートエッジ部をこれとの間に距離を置いて取り囲む状
態に、前記絶縁膜上に形成され、前記第１の電圧よりも
小さい第２の電圧を印加される第２のゲート電極とを有
し、前記ゲートエッジ部の幅の平均値の前記距離の平均
値に対する比が０．５以上１．５以下であることを特徴
とする電界放出型電子銃。 - 【請求項３】 導体或いは半導体からなる基板と、該基
板上の複数個の所定部分に形成された尖鋭な複数個のエ
ミッタと、前記基板上の残りの部分に形成された絶縁膜
と、前記複数個のエミッタをそれらとの間に間隔を置い
て取り囲む状態に、前記絶縁膜上に形成され、第１の電
圧を印加される第１のゲート電極と、この第１のゲート
電極をその外周面に接触して取り囲む状態に、前記絶縁
膜上に形成された導体からなるゲートエッジ部と、この
ゲートエッジ部をこれとの間に距離を置いて取り囲む状
態に、前記絶縁膜上に形成され、前記第１の電圧よりも
小さい第２の電圧を印加される第２のゲート電極とを有
し、前記ゲートエッジ部に複数の孔が形成されているこ
とを特徴とする電界放出型電子銃。 - 【請求項４】 導体或いは半導体からなる基板と、該基
板上の複数個の所定部分に形成された尖鋭な複数個のエ
ミッタと、前記基板上の残りの部分に形成された絶縁膜
と、前記複数個のエミッタをそれらとの間に間隔を置い
て取り囲む状態に、前記絶縁膜上に形成され、第１の電
圧を印加される第１のゲート電極と、この第１のゲート
電極をその外周面に接触して取り囲む状態に、前記絶縁
膜上に形成された導体からなるゲートエッジ部と、この
ゲートエッジ部をこれとの間に距離を置いて取り囲む状
態に、前記絶縁膜上に形成され、前記第１の電圧よりも
小さい第２の電圧を印加される第２のゲート電極とを有
し、前記ゲートエッジ部に複数の溝が形成されているこ
とを特徴とする電界放出型電子銃。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11504096A JPH09306332A (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 電界放出型電子銃 |
| US08/848,463 US5977696A (en) | 1996-05-09 | 1997-05-08 | Field emission electron gun capable of minimizing nonuniform influence of surrounding electric potential condition on electrons emitted from emitters |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11504096A JPH09306332A (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 電界放出型電子銃 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11128868A Division JPH11339636A (ja) | 1999-05-10 | 1999-05-10 | 電界放出型電子銃 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09306332A true JPH09306332A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14652710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11504096A Pending JPH09306332A (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 電界放出型電子銃 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5977696A (ja) |
| JP (1) | JPH09306332A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007305493A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Ulvac Japan Ltd | カソード基板及びその作製方法、並びに表示素子及びその作製方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6224447B1 (en) | 1998-06-22 | 2001-05-01 | Micron Technology, Inc. | Electrode structures, display devices containing the same, and methods for making the same |
| US6190223B1 (en) * | 1998-07-02 | 2001-02-20 | Micron Technology, Inc. | Method of manufacture of composite self-aligned extraction grid and in-plane focusing ring |
| US6255768B1 (en) | 1999-07-19 | 2001-07-03 | Extreme Devices, Inc. | Compact field emission electron gun and focus lens |
| US6459206B1 (en) | 2000-05-31 | 2002-10-01 | Sri International | System and method for adjusting the orbit of an orbiting space object using an electrodynamic tether and micro-fabricated field emission device |
| US6577130B1 (en) | 2000-05-31 | 2003-06-10 | Sri International | System and method for sensing and controlling potential differences between a space object and its space plasma environment using micro-fabricated field emission devices |
| WO2001092897A2 (en) * | 2000-05-31 | 2001-12-06 | Sri International | Systems and methods employing micro-fabricated field emission devices to sense and control potential differences between a space object and its space plasma environment, to emit charge from a space object, and in use with an electrodynamic tether to adjust an orbit of an orbiting space object |
| FR2814277A1 (fr) * | 2000-09-19 | 2002-03-22 | Thomson Tubes & Displays | Canon pour tube a rayons cathodiques comportant des cathodes a micropointes |
| US6936972B2 (en) * | 2000-12-22 | 2005-08-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Electron-emitting element and field emission display using the same |
| JP4169496B2 (ja) * | 2001-07-05 | 2008-10-22 | 松下電器産業株式会社 | 受像管装置 |
| US6946784B2 (en) * | 2003-05-14 | 2005-09-20 | Chunghwa Picture Tubes, Ltd. | Electron gun of monochromic CRT |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4578614A (en) * | 1982-07-23 | 1986-03-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Ultra-fast field emitter array vacuum integrated circuit switching device |
| US5191217A (en) * | 1991-11-25 | 1993-03-02 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for field emission device electrostatic electron beam focussing |
| JPH05242794A (ja) * | 1991-11-29 | 1993-09-21 | Motorola Inc | 集積化された静電界レンズを有する電界放出デバイス |
| JP2629521B2 (ja) * | 1992-06-05 | 1997-07-09 | 双葉電子工業株式会社 | 電子銃及び陰極線管 |
| JPH0729484A (ja) * | 1993-07-07 | 1995-01-31 | Futaba Corp | 集束電極を有する電界放出カソード及び集束電極を有する電界放出カソードの製造方法 |
-
1996
- 1996-05-09 JP JP11504096A patent/JPH09306332A/ja active Pending
-
1997
- 1997-05-08 US US08/848,463 patent/US5977696A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007305493A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Ulvac Japan Ltd | カソード基板及びその作製方法、並びに表示素子及びその作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5977696A (en) | 1999-11-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990623 |