JPH1021820A - 電界放出型陰極およびこれを用いた陰極線管 - Google Patents
電界放出型陰極およびこれを用いた陰極線管Info
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- JPH1021820A JPH1021820A JP16737496A JP16737496A JPH1021820A JP H1021820 A JPH1021820 A JP H1021820A JP 16737496 A JP16737496 A JP 16737496A JP 16737496 A JP16737496 A JP 16737496A JP H1021820 A JPH1021820 A JP H1021820A
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Classifications
-
- 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
-
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- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
- H01J29/04—Cathodes
Landscapes
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】陰極線管用電子銃における電子源の、陰極形成
範囲内における、陰極直下の抵抗層の電圧降下によるエ
ミッションの不均一を改善し、高輝度、高精細で低消費
電力のでディスプレイモニターを提供する。 【解決手段】陰極直下の抵抗層５に給電するための基板
１上に形成した絶縁部分４を、陰極形成範囲９の外周お
よび内周より所定の距離Ｌはなして形成した構造にす
る。これにより、陰極より得られる全エミッション量が
増加し、ディスプレイモニターとして、より高輝度、高
精細が可能になる。
範囲内における、陰極直下の抵抗層の電圧降下によるエ
ミッションの不均一を改善し、高輝度、高精細で低消費
電力のでディスプレイモニターを提供する。 【解決手段】陰極直下の抵抗層５に給電するための基板
１上に形成した絶縁部分４を、陰極形成範囲９の外周お
よび内周より所定の距離Ｌはなして形成した構造にす
る。これにより、陰極より得られる全エミッション量が
増加し、ディスプレイモニターとして、より高輝度、高
精細が可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電界放出型陰極を
備えた陰極線管用電子銃およびそれを応用した陰極線管
に関し、特に高輝度、高精細用途に用いられるコンピュ
ータ用モニターに関する。
備えた陰極線管用電子銃およびそれを応用した陰極線管
に関し、特に高輝度、高精細用途に用いられるコンピュ
ータ用モニターに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、陰極線管用電子銃の電子源には熱
陰極が用いられている。近年コンピュータ用ディスプレ
イモニターにおいて、高輝度、高精細表示が求められる
ようになり、熱陰極を用いた電子源では、限界に近い電
流密度が求められている。また、低消費電力、低公害な
製品が電子部品にも要求されるようになっているが、熱
陰極を用いた電子源においては、加熱用ヒータを用いな
ければならないことから本質的に低消費電力化に限界が
あり、それらを満足する新たな電子源が提案されてい
る。
陰極が用いられている。近年コンピュータ用ディスプレ
イモニターにおいて、高輝度、高精細表示が求められる
ようになり、熱陰極を用いた電子源では、限界に近い電
流密度が求められている。また、低消費電力、低公害な
製品が電子部品にも要求されるようになっているが、熱
陰極を用いた電子源においては、加熱用ヒータを用いな
ければならないことから本質的に低消費電力化に限界が
あり、それらを満足する新たな電子源が提案されてい
る。
【０００３】近年、新たな電子源について電界放出型陰
極を用いた陰極線管用電子銃が提案されている。たとえ
ば、特開平７−２１９０３に電界放出型陰極を用いた陰
極線管用電子銃構体が開示されている。このような電界
放出型陰極の断面図および上面図を図５（ａ）、図５
（ｂ）にそれぞれ示す。シリコン基板２７上に、陰極範
囲３４より所定距離Ｌはなれた位置に概略円形の絶縁部
分２９が形成されている。その上に全面にわたり抵抗層
３０が形成されており、シリコン基板２７とは概略ドー
ナツ状の給電部２８によってのみ接続されている。さら
に抵抗層３０の上には、第二の絶縁層３１およびゲート
導電層３２が形成されている。ここで、ゲート導電層３
２から第二の絶縁層３１を貫通して、抵抗層３０まで概
略円形の孔が多数開けられていて、これら各孔部に円錐
状の微小陰極３３が設けられている。
極を用いた陰極線管用電子銃が提案されている。たとえ
ば、特開平７−２１９０３に電界放出型陰極を用いた陰
極線管用電子銃構体が開示されている。このような電界
放出型陰極の断面図および上面図を図５（ａ）、図５
（ｂ）にそれぞれ示す。シリコン基板２７上に、陰極範
囲３４より所定距離Ｌはなれた位置に概略円形の絶縁部
分２９が形成されている。その上に全面にわたり抵抗層
３０が形成されており、シリコン基板２７とは概略ドー
ナツ状の給電部２８によってのみ接続されている。さら
に抵抗層３０の上には、第二の絶縁層３１およびゲート
導電層３２が形成されている。ここで、ゲート導電層３
２から第二の絶縁層３１を貫通して、抵抗層３０まで概
略円形の孔が多数開けられていて、これら各孔部に円錐
状の微小陰極３３が設けられている。
【０００４】上記電界放出型陰極の動作原理は以下の通
りである。シリコン基板２７とゲート導電層３２との間
に所定の電圧を印加することにより、各陰極３３先端が
１０8 Ｖ／ｃｍ程度の電界強度になると、トンネル効果
により陰極３３先端より電子が放出される。その円錐状
の微小陰極形状から、ゲート開口径が１μｍ、第２絶縁
層３１厚が１μｍ程度の構造では、たかだか数十Ｖ程度
で陰極３３先端に前記電界強度が得られる。ここで抵抗
層３０が設けられているのは、シリコン基板２７とゲー
ト導電層３２とが構造上平行平板コンデンサのように働
くために、これら間に蓄積された電荷が、陰極３３とゲ
ート導電層３２との間で動作中に部分的な真空度の劣化
等で電気的な短絡が起こることにより、瞬間的に放電
し、過電流が流れ陰極３３がその融点を越えるほど加熱
されて、陰極３３が破壊することを抑制する目的で、過
電流を瞬間的に吸収するためにある。また、給電部２８
と陰極範囲３４との間に所定の距離Ｌをおいているの
は、陰極形成範囲３４内における抵抗層３０による電圧
降下の相対的な割合を小さくするために、この部分での
抵抗成分をかせぐことを目的としている。
りである。シリコン基板２７とゲート導電層３２との間
に所定の電圧を印加することにより、各陰極３３先端が
１０8 Ｖ／ｃｍ程度の電界強度になると、トンネル効果
により陰極３３先端より電子が放出される。その円錐状
の微小陰極形状から、ゲート開口径が１μｍ、第２絶縁
層３１厚が１μｍ程度の構造では、たかだか数十Ｖ程度
で陰極３３先端に前記電界強度が得られる。ここで抵抗
層３０が設けられているのは、シリコン基板２７とゲー
ト導電層３２とが構造上平行平板コンデンサのように働
くために、これら間に蓄積された電荷が、陰極３３とゲ
ート導電層３２との間で動作中に部分的な真空度の劣化
等で電気的な短絡が起こることにより、瞬間的に放電
し、過電流が流れ陰極３３がその融点を越えるほど加熱
されて、陰極３３が破壊することを抑制する目的で、過
電流を瞬間的に吸収するためにある。また、給電部２８
と陰極範囲３４との間に所定の距離Ｌをおいているの
は、陰極形成範囲３４内における抵抗層３０による電圧
降下の相対的な割合を小さくするために、この部分での
抵抗成分をかせぐことを目的としている。
【０００５】このような電界放出型陰極を用いると、陰
極密度を１０8 個／ｃｍ2 にした場合、電流密度にして
１００〜１０００Ａ／ｃｍ2 の超高電流密度が達成でき
る。これは熱陰極に比べて１０〜１００倍の値である。
また、トンネル効果により電子を放出をしているため
に、熱陰極のように加熱用ヒータを必要としないので、
この分の消費電力をゼロにすることができる。このよう
な電界放出型陰極の特徴を生かすことにより、前述した
高輝度、高精細で低消費電力のディスプレイモニター用
陰極線管が提供できる。
極密度を１０8 個／ｃｍ2 にした場合、電流密度にして
１００〜１０００Ａ／ｃｍ2 の超高電流密度が達成でき
る。これは熱陰極に比べて１０〜１００倍の値である。
また、トンネル効果により電子を放出をしているため
に、熱陰極のように加熱用ヒータを必要としないので、
この分の消費電力をゼロにすることができる。このよう
な電界放出型陰極の特徴を生かすことにより、前述した
高輝度、高精細で低消費電力のディスプレイモニター用
陰極線管が提供できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
界放出型陰極においては陰極を形成する範囲３４が大き
くなると、給電部２８から遠く（中央付近）にある陰極
ほど陰極の電位が高くなり、中央に向かう程、取得でき
る電流量が小さくなってしまう。図８は図５に示すよう
な構造において、計算により求めた陰極範囲３４内にお
ける電流の分布である。横軸は陰極中心からの距離で縦
軸は各位置における陰極からの電流量である。これから
も分かるように、図５の構造においては、全電流の大部
分は給電部２８近傍の陰極から得られていて、中央付近
の陰極はほとんど陰極より取得可能なエミッションに関
与していないことが分かる。
界放出型陰極においては陰極を形成する範囲３４が大き
くなると、給電部２８から遠く（中央付近）にある陰極
ほど陰極の電位が高くなり、中央に向かう程、取得でき
る電流量が小さくなってしまう。図８は図５に示すよう
な構造において、計算により求めた陰極範囲３４内にお
ける電流の分布である。横軸は陰極中心からの距離で縦
軸は各位置における陰極からの電流量である。これから
も分かるように、図５の構造においては、全電流の大部
分は給電部２８近傍の陰極から得られていて、中央付近
の陰極はほとんど陰極より取得可能なエミッションに関
与していないことが分かる。
【０００７】さらに、図９は図５に示すような構造にお
ける、陰極３３（基板）とゲート導電層３２間電圧とエ
ミッション電流の関係を、抵抗層３０の有無により計算
したものである。この抵抗層有無による電流差は取得す
る電流値が大きくなるほどさらに顕著になる傾向があ
る。このような特性は陰極の駆動電圧を大きくし、駆動
回路的にも、消費電力的にも不利になる。
ける、陰極３３（基板）とゲート導電層３２間電圧とエ
ミッション電流の関係を、抵抗層３０の有無により計算
したものである。この抵抗層有無による電流差は取得す
る電流値が大きくなるほどさらに顕著になる傾向があ
る。このような特性は陰極の駆動電圧を大きくし、駆動
回路的にも、消費電力的にも不利になる。
【０００８】このような、陰極形成範囲３４内における
電流の不均一を改善する方法が特開平７−１５３３６９
および特開平７−２８２７１６等に開示されている。図
３は特開平７−１５３３６９における陰極断面図を示し
たものである。これによればガラス等の絶縁基板上に形
成したカソード配線１９の領域内に、カソード配線１９
から分離された島状カソード導体２０を複数設け、カソ
ード配線１９とカソード導体２０とを抵抗層２１で電気
的に接続する構造にすることで、カソード配線１９と各
陰極間の抵抗値をほぼ一定とすることができるため、カ
ソード導体２０内の各陰極間のエミッションの均一化が
図れるとしている。
電流の不均一を改善する方法が特開平７−１５３３６９
および特開平７−２８２７１６等に開示されている。図
３は特開平７−１５３３６９における陰極断面図を示し
たものである。これによればガラス等の絶縁基板上に形
成したカソード配線１９の領域内に、カソード配線１９
から分離された島状カソード導体２０を複数設け、カソ
ード配線１９とカソード導体２０とを抵抗層２１で電気
的に接続する構造にすることで、カソード配線１９と各
陰極間の抵抗値をほぼ一定とすることができるため、カ
ソード導体２０内の各陰極間のエミッションの均一化が
図れるとしている。
【０００９】しかし、特開平７−１５３３６９に開示さ
れた方法によれば、各陰極間のエミッションの均一化は
図れるものの、カソード導体２０とゲート電極２３間に
蓄積された電荷が、陰極−ゲート電極間が短絡した際
に、瞬間的に放電した場合、抵抗層２１を通して縦方向
に電流が流れることが起こるが、抵抗層２１の縦抵抗値
は素子を駆動させるためにあまり大きくすることはでき
ないので、結果として陰極に過電流が流れ、陰極を破壊
してしまう。このため従来生じていたような、陰極の破
壊による陰極／ゲート間の短絡不良が起こり、最悪の場
合、陰極線管における画像表示ができなくなる致命的な
不良となる。
れた方法によれば、各陰極間のエミッションの均一化は
図れるものの、カソード導体２０とゲート電極２３間に
蓄積された電荷が、陰極−ゲート電極間が短絡した際
に、瞬間的に放電した場合、抵抗層２１を通して縦方向
に電流が流れることが起こるが、抵抗層２１の縦抵抗値
は素子を駆動させるためにあまり大きくすることはでき
ないので、結果として陰極に過電流が流れ、陰極を破壊
してしまう。このため従来生じていたような、陰極の破
壊による陰極／ゲート間の短絡不良が起こり、最悪の場
合、陰極線管における画像表示ができなくなる致命的な
不良となる。
【００１０】一方、フィールドエミッションディスプレ
イ装置（ＦＥＤ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）におい
ては、走査線における配線部に複数の端子を設け、配線
抵抗による電圧降下を防止する方法が開示されている。
たとえば、ＦＥＤに関しては特開平７−３２０６３２や
ＬＣＤに関しては特開平７−１０４２４４などがある。
図４には特開平７−１０４２４４に開示されたＬＣＤ装
置の概念図である。これによると液晶を挟んで共通電極
２４と対向されるゲート信号線は金属材料により走査線
として表示画面の水平方向に延設されているが、共通電
極２４に複数の端子を配設し、これらの端子に供給する
電位をそれぞれ個別に調整し得るように構成すること
で、ゲート信号線に沿って配設されるスイッチング素子
において電位の不均一が生じている場合でも、複数の端
子に供給する電圧を個別の電源２５、２６を用いて、そ
れぞれ個別に調整して共通電極２４に電位の勾配を与え
ることで、その不均一を抑制し、表示面内における輝度
ムラを解消するものである。このような走査線等の配線
における給電部付近と給電部から遠いところでの電圧差
は、配線抵抗をゼロにすることが究極の目的であるが、
本質的に配線抵抗の存在により不可避な現象である。
イ装置（ＦＥＤ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）におい
ては、走査線における配線部に複数の端子を設け、配線
抵抗による電圧降下を防止する方法が開示されている。
たとえば、ＦＥＤに関しては特開平７−３２０６３２や
ＬＣＤに関しては特開平７−１０４２４４などがある。
図４には特開平７−１０４２４４に開示されたＬＣＤ装
置の概念図である。これによると液晶を挟んで共通電極
２４と対向されるゲート信号線は金属材料により走査線
として表示画面の水平方向に延設されているが、共通電
極２４に複数の端子を配設し、これらの端子に供給する
電位をそれぞれ個別に調整し得るように構成すること
で、ゲート信号線に沿って配設されるスイッチング素子
において電位の不均一が生じている場合でも、複数の端
子に供給する電圧を個別の電源２５、２６を用いて、そ
れぞれ個別に調整して共通電極２４に電位の勾配を与え
ることで、その不均一を抑制し、表示面内における輝度
ムラを解消するものである。このような走査線等の配線
における給電部付近と給電部から遠いところでの電圧差
は、配線抵抗をゼロにすることが究極の目的であるが、
本質的に配線抵抗の存在により不可避な現象である。
【００１１】一方、図５における陰極形成範囲３４内に
おける電圧勾配は、陰極直下に設けた抵抗層３０による
ものである。しかし上述したようにこの抵抗層３０は抵
抗成分を陰極３３−ゲート導電層３２間の短絡時に生ず
る過電流の抑制に用いるために積極的に設けたものであ
り、この抵抗層３０をなくすことはできないものであっ
て、先行例のように配線抵抗をゼロにすることが究極の
目的のものとは本質的に異なっていることは明らかであ
る。
おける電圧勾配は、陰極直下に設けた抵抗層３０による
ものである。しかし上述したようにこの抵抗層３０は抵
抗成分を陰極３３−ゲート導電層３２間の短絡時に生ず
る過電流の抑制に用いるために積極的に設けたものであ
り、この抵抗層３０をなくすことはできないものであっ
て、先行例のように配線抵抗をゼロにすることが究極の
目的のものとは本質的に異なっていることは明らかであ
る。
【００１２】本発明は、前述の問題点に鑑みて、陰極線
管用電子銃における電子源の、陰極形成範囲内における
陰極直下の抵抗層の電圧降下によるエミッションの不均
一を改善するためのもので、これにより高輝度、高精細
で低消費電力のディスプレイモニターを提供することを
目的としている。
管用電子銃における電子源の、陰極形成範囲内における
陰極直下の抵抗層の電圧降下によるエミッションの不均
一を改善するためのもので、これにより高輝度、高精細
で低消費電力のディスプレイモニターを提供することを
目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリコン基板
上に部分的に絶縁範囲を設け、その上に抵抗層を形成
し、さらに第二の絶縁層を設け、その上にゲート導電層
を形成し、このゲート導電層と第二の絶縁層に前記絶縁
範囲上において前記抵抗層まで貫通する開口部を開け、
この開口部に複数の円錐状の陰極を形成した電界放出型
陰極において、シリコン基板上に設けたことを特徴とす
るシリコン基板上に設けた絶縁範囲は、概略同心のドー
ナツ形状をしている。
上に部分的に絶縁範囲を設け、その上に抵抗層を形成
し、さらに第二の絶縁層を設け、その上にゲート導電層
を形成し、このゲート導電層と第二の絶縁層に前記絶縁
範囲上において前記抵抗層まで貫通する開口部を開け、
この開口部に複数の円錐状の陰極を形成した電界放出型
陰極において、シリコン基板上に設けたことを特徴とす
るシリコン基板上に設けた絶縁範囲は、概略同心のドー
ナツ形状をしている。
【００１４】また、本発明の陰極線管用電子源は、陰極
形成範囲内でのエミッションの不均一の改善を図るた
め、陰極直下の抵抗層に給電するための基板上に形成し
た絶縁範囲を、陰極形成範囲外周および内周より所定の
距離をはなして形成した構造にすることを特徴とする。
形成範囲内でのエミッションの不均一の改善を図るた
め、陰極直下の抵抗層に給電するための基板上に形成し
た絶縁範囲を、陰極形成範囲外周および内周より所定の
距離をはなして形成した構造にすることを特徴とする。
【００１５】本発明によれば、陰極形成範囲内でのエミ
ッションの不均一を、抵抗層に給電する部分を、陰極形
成外周部外側および内周内側に設けることにより改善し
ている。このために、得られる陰極の全エミッション量
が増加し、ディスプレイモニターとしてはより高輝度、
高精細が可能になる。
ッションの不均一を、抵抗層に給電する部分を、陰極形
成外周部外側および内周内側に設けることにより改善し
ている。このために、得られる陰極の全エミッション量
が増加し、ディスプレイモニターとしてはより高輝度、
高精細が可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して詳細に説明する。図１（ａ）、図１（ｂ）は本発明
の第１の実施の形態の電界放出型陰極の断面図および上
面図である。まず、本発明にかかる第１の実施の形態の
構造をその製造方法と共に図６により説明する。図１
（ａ）に示すように、シリコン基板３５上に部分的に絶
縁部分３８をＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ Ｏｘｃｉｄａｔ
ｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）法等により設け、シリ
コン基板３５は給電部３６および３７により給電される
ようにする。給電部３６および３７は本実施の形態では
それぞれ同心のドーナツ形と円形である。その大きさは
陰極線管の解像度を決定する大きな要因となっているた
めに重要である。ここでは例えば直径１００μｍ程度と
する。その後、図６（ｂ）に示すように、ポリシリコン
等の抵抗層３９をＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で膜厚２０００オングスト
ロームに形成し、さらに第２の絶縁層４０を膜厚７００
０オングストローム、さらにゲート導電層４１を３００
０オングストロームの厚さに高融点金属であるＷ、Ｍｏ
または高融点金属合金であるＷＳｉ2 等で形成する。
して詳細に説明する。図１（ａ）、図１（ｂ）は本発明
の第１の実施の形態の電界放出型陰極の断面図および上
面図である。まず、本発明にかかる第１の実施の形態の
構造をその製造方法と共に図６により説明する。図１
（ａ）に示すように、シリコン基板３５上に部分的に絶
縁部分３８をＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ Ｏｘｃｉｄａｔ
ｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）法等により設け、シリ
コン基板３５は給電部３６および３７により給電される
ようにする。給電部３６および３７は本実施の形態では
それぞれ同心のドーナツ形と円形である。その大きさは
陰極線管の解像度を決定する大きな要因となっているた
めに重要である。ここでは例えば直径１００μｍ程度と
する。その後、図６（ｂ）に示すように、ポリシリコン
等の抵抗層３９をＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で膜厚２０００オングスト
ロームに形成し、さらに第２の絶縁層４０を膜厚７００
０オングストローム、さらにゲート導電層４１を３００
０オングストロームの厚さに高融点金属であるＷ、Ｍｏ
または高融点金属合金であるＷＳｉ2 等で形成する。
【００１７】次に、図６（ｃ）に示すように、ゲート導
電層４１から第２の絶縁層４０を貫通して、抵抗層３９
まで直径約１μｍ程度の円形の開口部４２を通常のＲＩ
Ｅ法等を用いて開ける。さらに、図６（ｄ）に示すよう
に、開口部内にゲート導電層と同様に高融点金属のＷ、
Ｍｏ等の円錐状の陰極４３を形成する。陰極４３はシリ
コン基板３５と抵抗層３９との接触部より所定の距離Ｌ
をはなした領域に形成する。本実施の形態では陰極の形
成範囲は図１（ｂ）のように接触給電部２および３との
間の同心のドーナツ状の範囲になる。
電層４１から第２の絶縁層４０を貫通して、抵抗層３９
まで直径約１μｍ程度の円形の開口部４２を通常のＲＩ
Ｅ法等を用いて開ける。さらに、図６（ｄ）に示すよう
に、開口部内にゲート導電層と同様に高融点金属のＷ、
Ｍｏ等の円錐状の陰極４３を形成する。陰極４３はシリ
コン基板３５と抵抗層３９との接触部より所定の距離Ｌ
をはなした領域に形成する。本実施の形態では陰極の形
成範囲は図１（ｂ）のように接触給電部２および３との
間の同心のドーナツ状の範囲になる。
【００１８】本発明による電界放出型陰極は、基板１か
ら抵抗層５を通して陰極８への給電部分を、陰極外周部
の外側から給電する部分２と陰極内部から給電する部分
３の２箇所設けることを特徴としている。このような構
造にすることにより、従来は陰極外周部の外側からの給
電部２のみの場合のように、陰極形成範囲９の外周部付
近の陰極のみがエミッション動作し、内部の陰極はほと
んど、エミッション動作しなかったものが、内部の陰極
もエミッション動作するようになり、全電流量を約２倍
に増加させることが可能となる。
ら抵抗層５を通して陰極８への給電部分を、陰極外周部
の外側から給電する部分２と陰極内部から給電する部分
３の２箇所設けることを特徴としている。このような構
造にすることにより、従来は陰極外周部の外側からの給
電部２のみの場合のように、陰極形成範囲９の外周部付
近の陰極のみがエミッション動作し、内部の陰極はほと
んど、エミッション動作しなかったものが、内部の陰極
もエミッション動作するようになり、全電流量を約２倍
に増加させることが可能となる。
【００１９】さらに、本発明においては給電部分２およ
び３から所定距離Ｌをはなした領域に陰極を形成してい
るために、陰極範囲での抵抗の電圧降下の割合が相対的
に小さくなり、陰極範囲でのエミッション分布の均一化
を図れる。
び３から所定距離Ｌをはなした領域に陰極を形成してい
るために、陰極範囲での抵抗の電圧降下の割合が相対的
に小さくなり、陰極範囲でのエミッション分布の均一化
を図れる。
【００２０】また、本発明においては、陰極８とシリコ
ン基板１の間に抵抗層５が挿入されているために、シリ
コン基板１とゲート導電層７との平行平板コンデンサに
蓄積された電荷が、陰極８とゲート導電層７との間で動
作中に部分的な真空度の劣化等で電気的な短絡が起こる
ことにより、瞬間的に放電し、過電流が流れて陰極破壊
の発生時に、瞬間的な放電に基づく過電流を抑えること
ができる。
ン基板１の間に抵抗層５が挿入されているために、シリ
コン基板１とゲート導電層７との平行平板コンデンサに
蓄積された電荷が、陰極８とゲート導電層７との間で動
作中に部分的な真空度の劣化等で電気的な短絡が起こる
ことにより、瞬間的に放電し、過電流が流れて陰極破壊
の発生時に、瞬間的な放電に基づく過電流を抑えること
ができる。
【００２１】本発明による電界放出型陰極を用いた陰極
線管について簡単に説明する。図７に図示したように、
ガラスバルブ４４内には、図１（ａ）で示した陰極を内
包した陰極構体４８を用いて、陰極線管用電子銃構体４
７が内設されている。ガラスバルブは、従来より熱陰極
に用いられている製造方法により製造が可能で、バルブ
内真空度は、ターボ分子ポンプによる排気後、ゲッター
材を蒸発させることにより約１０-7ｔｏｒｒ程度に保た
れている。陰極構体より放出された電子ビーム４５は、
電子銃構体４７により制御、集束されながら偏向装置４
６により偏向されて、スクリーン上に塗布された蛍光体
を励起・発光させることにより、画像を表示する。陰極
構体４８および電子銃構体４７への制御電圧は、リード
電極４９を通して外部から印加されている。本発明によ
る陰極を用いた陰極線管は、電流密度が熱陰極に比べて
１０〜１００倍、また、従来の電界放出型陰極を用いた
場合の２倍、得ることができるために、より高輝度で高
精細な画像を得ることができる。さらに、熱陰極とは異
なり加熱用ヒーターでの消費電力をゼロにすることがで
きるために、低消費電力化も可能であることはいうまで
もない。
線管について簡単に説明する。図７に図示したように、
ガラスバルブ４４内には、図１（ａ）で示した陰極を内
包した陰極構体４８を用いて、陰極線管用電子銃構体４
７が内設されている。ガラスバルブは、従来より熱陰極
に用いられている製造方法により製造が可能で、バルブ
内真空度は、ターボ分子ポンプによる排気後、ゲッター
材を蒸発させることにより約１０-7ｔｏｒｒ程度に保た
れている。陰極構体より放出された電子ビーム４５は、
電子銃構体４７により制御、集束されながら偏向装置４
６により偏向されて、スクリーン上に塗布された蛍光体
を励起・発光させることにより、画像を表示する。陰極
構体４８および電子銃構体４７への制御電圧は、リード
電極４９を通して外部から印加されている。本発明によ
る陰極を用いた陰極線管は、電流密度が熱陰極に比べて
１０〜１００倍、また、従来の電界放出型陰極を用いた
場合の２倍、得ることができるために、より高輝度で高
精細な画像を得ることができる。さらに、熱陰極とは異
なり加熱用ヒーターでの消費電力をゼロにすることがで
きるために、低消費電力化も可能であることはいうまで
もない。
【００２２】図２（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実
施の形態の断面図および平面図である。第１の実施の形
態では、図１のように基板１から抵抗層５を通して陰極
８への給電部分を、陰極外周部の外側から給電する部分
２と陰極内部から給電する部分３の２箇所設けたが、こ
の実施の形態では図２のように基板１０から抵抗層１４
を通して陰極１７への給電部分を、同心ドーナツ状の２
重リング形状の１１および１２から給電する構造とし
て、陰極形成範囲１８を同心のドーナツ形状および円形
状にしている。このようにしても第１の実施の形態と同
様の効果が得られる。さらに、この同心ドーナツ形状の
給電部を使用目的に応じ、幾重にすることも可能であ
る。また、給電部１１および１２から陰極まで、距離Ｌ
がはなされていることは、第１の実施の形態と同じであ
る。
施の形態の断面図および平面図である。第１の実施の形
態では、図１のように基板１から抵抗層５を通して陰極
８への給電部分を、陰極外周部の外側から給電する部分
２と陰極内部から給電する部分３の２箇所設けたが、こ
の実施の形態では図２のように基板１０から抵抗層１４
を通して陰極１７への給電部分を、同心ドーナツ状の２
重リング形状の１１および１２から給電する構造とし
て、陰極形成範囲１８を同心のドーナツ形状および円形
状にしている。このようにしても第１の実施の形態と同
様の効果が得られる。さらに、この同心ドーナツ形状の
給電部を使用目的に応じ、幾重にすることも可能であ
る。また、給電部１１および１２から陰極まで、距離Ｌ
がはなされていることは、第１の実施の形態と同じであ
る。
【００２３】このような構造にすることで、陰極形成範
囲の給電部付近の陰極のみがエミッション動作し、給電
部からはなれた陰極（中央付近）ほど、エミッション動
作しなかったものが、内部の陰極もエミッション動作す
るようになり、全電流量を増加させることが可能とな
る。
囲の給電部付近の陰極のみがエミッション動作し、給電
部からはなれた陰極（中央付近）ほど、エミッション動
作しなかったものが、内部の陰極もエミッション動作す
るようになり、全電流量を増加させることが可能とな
る。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による電界
放出型陰極は、給電部から遠い陰極形成範囲内部での電
位上昇によるエミッションの低下を小さくすることがで
き、陰極形成範囲内での全電流量を増加することができ
る。その理由は、給電部を複数設けたことにより、抵抗
層による電圧降下を小さくできるためである。
放出型陰極は、給電部から遠い陰極形成範囲内部での電
位上昇によるエミッションの低下を小さくすることがで
き、陰極形成範囲内での全電流量を増加することができ
る。その理由は、給電部を複数設けたことにより、抵抗
層による電圧降下を小さくできるためである。
【００２５】また、本発明にかかる電界放出型陰極の陰
極線管を用いたディスプレイモニターは、高輝度、高精
細が可能で、低消費電力の効果がある。その理由は、本
発明による電界放出型陰極の高電流密度および加熱用ヒ
ーターの省略によるものである。
極線管を用いたディスプレイモニターは、高輝度、高精
細が可能で、低消費電力の効果がある。その理由は、本
発明による電界放出型陰極の高電流密度および加熱用ヒ
ーターの省略によるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施の形態を
示す断面図と上面図である。
示す断面図と上面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施の形態を
示す断面図と上面図である。
示す断面図と上面図である。
【図３】特開平７−１５３３６９における陰極の断面図
である。
である。
【図４】特開平７−１０４２４４におけるＬＣＤ装置の
概念図である。
概念図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は従来の電界放出型陰極を示す
断面図と上面図である。
断面図と上面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施の形態の
製造方法を示す工程図である。
製造方法を示す工程図である。
【図７】本発明の電界放出型陰極を用いた陰極線管の断
面図である。
面図である。
【図８】従来構造の電界放出型陰極内における電流の分
布を示す図である。
布を示す図である。
【図９】従来構造の抵抗層の有無における電流特性を示
す図である。
す図である。
１，１０，２７，３５ シリコン基板 ２，３，１１，２５，２８，３６，３７ 給電部 ４，１３，２９，３８ 絶縁部分 ５，１４，２１，３０，３９ 抵抗層 ６，１５，３１，４０ 第２絶縁層 ７，１６，３２，４１ ゲート導電層 ８，１７，３３，４２ 陰極 ９，１８，３４ 陰極範囲 １９ カソード配線 ２０ 島状カソード導体 ２２ 絶縁層 ２３ ゲート電極 ２４ 共通電極 ２５，２６ 電源 ４３ 開口部 ４４ ガラスバルブ ４５ 電子ビーム ４６ 偏向装置 ４７ 電子銃構体 ４８ 陰極構体 ４９ リード電極
Claims (6)
- 【請求項１】 シリコン基板上に部分的に絶縁範囲を設
け、その上に抵抗層を形成し、さらに第二の絶縁層を設
け、その上にゲート導電層を形成し、このゲート導電層
と第二の絶縁層に前記絶縁範囲上において前記抵抗層ま
で貫通する開口部を開け、この開口部に複数の円錐状の
陰極を形成した電界放出型陰極において、前記シリコン
基板上に設けた絶縁範囲中にひとつ以上の部分に絶縁部
分をなくした範囲を設けたことを特徴とする電界放出型
陰極。 - 【請求項２】 前記シリコン基板上に設けた絶縁範囲が
概略同心のドーナツ形状をしていることを特徴とする請
求項１記載の電界放出型陰極。 - 【請求項３】 前記シリコン基板上に設けた絶縁範囲が
概略同心のドーナツ形状した部分と、このドーナツ内部
にドーナツ部とは分離された、概略円形をした部分をも
つことを特徴とする請求項１記載の電界放出型陰極。 - 【請求項４】 前記円錐状陰極を形成した陰極範囲は外
周および内周が概略円形をしていることを特徴とする請
求項２または３記載の電界放出型陰極。 - 【請求項５】 前記円錐状陰極を形成した陰極範囲は、
前記シリコン基板上に設けた絶縁範囲に対応する抵抗層
上に設けられ、さらに前記絶縁範囲の外周または内周部
より所定の距離を離して形成されていることを特徴とす
る請求項２または３記載の電界放出型陰極。 - 【請求項６】 電界放出型陰極を搭載した陰極線管にお
いて、前記電界放出型陰極が請求項１に記載の電界放出
型陰極であることを特徴とする陰極線管。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16737496A JP2970539B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 電界放出型陰極およびこれを用いた陰極線管 |
| US08/882,750 US5894187A (en) | 1996-06-27 | 1997-06-26 | Field emission cold cathode having concentric cathode areas and feeder areas, and cathode ray tube having such a field emission cold cathode |
| KR1019970028217A KR980005254A (ko) | 1996-06-27 | 1997-06-27 | 전계 방출 냉음극 및 이를 구비한 음극선관 |
| FR9708136A FR2750533B1 (fr) | 1996-06-27 | 1997-06-27 | Cathode froide a emission de champ et tube a rayons cathodiques comportant celle-ci |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16737496A JP2970539B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 電界放出型陰極およびこれを用いた陰極線管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1021820A true JPH1021820A (ja) | 1998-01-23 |
| JP2970539B2 JP2970539B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=15848537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16737496A Expired - Fee Related JP2970539B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 電界放出型陰極およびこれを用いた陰極線管 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5894187A (ja) |
| JP (1) | JP2970539B2 (ja) |
| KR (1) | KR980005254A (ja) |
| FR (1) | FR2750533B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6414421B1 (en) | 1998-11-06 | 2002-07-02 | Nec Corporation | Field emission cold cathode |
| US6790114B2 (en) | 1999-03-01 | 2004-09-14 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming field emitter display (FED) assemblies |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4323679B2 (ja) * | 2000-05-08 | 2009-09-02 | キヤノン株式会社 | 電子源形成用基板及び画像表示装置 |
| JP4169496B2 (ja) * | 2001-07-05 | 2008-10-22 | 松下電器産業株式会社 | 受像管装置 |
| WO2004021390A1 (en) * | 2002-08-28 | 2004-03-11 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Vacuum display device with reduced ion damage |
| KR100810541B1 (ko) * | 2006-03-28 | 2008-03-18 | 한국전기연구원 | 이차전자 방출에 의한 전자증폭을 이용한 냉음극 전자총 및전자빔 발생방법 |
| CN102832085B (zh) * | 2012-09-13 | 2015-01-28 | 东南大学 | 一种大电流发射的复合阴极结构 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5142184B1 (en) * | 1990-02-09 | 1995-11-21 | Motorola Inc | Cold cathode field emission device with integral emitter ballasting |
| FR2663462B1 (fr) * | 1990-06-13 | 1992-09-11 | Commissariat Energie Atomique | Source d'electrons a cathodes emissives a micropointes. |
| JPH0721903A (ja) * | 1993-07-01 | 1995-01-24 | Nec Corp | 電界放出型陰極を用いた陰極線管用電子銃構体 |
| JPH07104244A (ja) * | 1993-09-30 | 1995-04-21 | Nec Corp | 液晶表示装置 |
| JP2737618B2 (ja) * | 1993-11-29 | 1998-04-08 | 双葉電子工業株式会社 | 電界放出形電子源 |
| JP3319137B2 (ja) * | 1994-04-08 | 2002-08-26 | ソニー株式会社 | 電子放出源及びこれを用いたディスプレイ装置 |
| JPH07320632A (ja) * | 1994-05-27 | 1995-12-08 | Canon Inc | 電子源及びそれを用いた画像形成装置 |
| US5502347A (en) * | 1994-10-06 | 1996-03-26 | Motorola, Inc. | Electron source |
| US5591352A (en) * | 1995-04-27 | 1997-01-07 | Industrial Technology Research Institute | High resolution cold cathode field emission display method |
| US5666024A (en) * | 1995-06-23 | 1997-09-09 | Texas Instruments Incorporated | Low capacitance field emission device with circular microtip array |
| US5635791A (en) * | 1995-08-24 | 1997-06-03 | Texas Instruments Incorporated | Field emission device with circular microtip array |
| US5767619A (en) * | 1995-12-15 | 1998-06-16 | Industrial Technology Research Institute | Cold cathode field emission display and method for forming it |
-
1996
- 1996-06-27 JP JP16737496A patent/JP2970539B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-06-26 US US08/882,750 patent/US5894187A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-06-27 KR KR1019970028217A patent/KR980005254A/ko not_active Application Discontinuation
- 1997-06-27 FR FR9708136A patent/FR2750533B1/fr not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6414421B1 (en) | 1998-11-06 | 2002-07-02 | Nec Corporation | Field emission cold cathode |
| US6790114B2 (en) | 1999-03-01 | 2004-09-14 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming field emitter display (FED) assemblies |
| US6822386B2 (en) | 1999-03-01 | 2004-11-23 | Micron Technology, Inc. | Field emitter display assembly having resistor layer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2970539B2 (ja) | 1999-11-02 |
| KR980005254A (ko) | 1998-03-30 |
| FR2750533A1 (fr) | 1998-01-02 |
| US5894187A (en) | 1999-04-13 |
| FR2750533B1 (fr) | 1999-02-05 |
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