JPH10223162A - Electron tube - Google Patents
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- JPH10223162A JPH10223162A JP9020636A JP2063697A JPH10223162A JP H10223162 A JPH10223162 A JP H10223162A JP 9020636 A JP9020636 A JP 9020636A JP 2063697 A JP2063697 A JP 2063697A JP H10223162 A JPH10223162 A JP H10223162A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は電界放出型電子放出
源を用いた電子管に関し、特に、発光表示機能を有する
電子管に関する。The present invention relates to an electron tube using a field emission type electron emission source, and more particularly to an electron tube having a light emitting display function.
【０００２】[0002]
【従来の技術】いわゆるフラットパネルディスプレイの
ような発光表示機能を有する電子管では、電子ビーム発
生源として熱陰極型のものではなく電子放出密度の高い
電界放出型のものが用いられる。2. Description of the Related Art In an electron tube having a light emitting display function such as a so-called flat panel display, a field emission type electron beam having a high electron emission density is used instead of a hot cathode type electron beam source.
【０００３】図７は、電界放出型電子放出源たるフィー
ルドエミッタが用いられた電子管の断面図である。ただ
し、構成及び基本的な動作を説明するために、電気系統
と画素を構成する部品の相対的な配置とを概略的に示し
てある。図示のように、有底略円筒状の気密容器６０が
絶縁性の側管６２の一端に導電性の基台６４を取り付
け、また、その他端にはガラス面板６６を金属製の保持
具６８を介して取り付けることにより構成されている。
基台６４の内面には、Ｓｉ等の半導体或いはＭｏ，Ｗ等
の高融点金属によって通常形成された針状のフィールド
エミッタ７０が設けられている。また、フィールドエミ
ッタ７０と対向して、導電性透明膜７０、蛍光層７２及
びいわゆるメタルバック電極７４がガラス面板６６内面
に順次形成された蛍光面７６が配置されている。このよ
うな電子管の構成においては、フィールドエミッタ７０
は蛍光面７６に対して所定の負の高電位とされている。
このため、フィールドエミッタ７０の針の先端から電子
（ｅ-）が放出された後、図７に矢印で示されるよう
に、蛍光面７６に加速して入射して光が発するようにな
る。FIG. 7 is a sectional view of an electron tube using a field emitter as a field emission type electron emission source. However, in order to explain the configuration and the basic operation, the electrical system and the relative arrangement of components constituting the pixel are schematically shown. As shown, a substantially cylindrical airtight container 60 with a bottom has a conductive base 64 attached to one end of an insulating side tube 62, and a glass face plate 66 and a metal holder 68 at the other end. It is configured by attaching through.
On the inner surface of the base 64, a needle-like field emitter 70 usually formed of a semiconductor such as Si or a high melting point metal such as Mo or W is provided. A fluorescent screen 76 in which a conductive transparent film 70, a fluorescent layer 72, and a so-called metal back electrode 74 are sequentially formed on the inner surface of the glass face plate 66 is disposed to face the field emitter 70. In such an electron tube configuration, the field emitter 70
Has a predetermined negative high potential with respect to the fluorescent screen 76.
Therefore, after the electrons (e − ) are emitted from the tip of the needle of the field emitter 70, the electrons are accelerated and incident on the phosphor screen 76 to emit light as shown by the arrow in FIG.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した電
子管が発光表示に必要な十分な輝度を得るために、フィ
ールドエミッタ７０の放出電流密度を高める必要があ
る。しかし、その結果として大量のジュール熱が発生す
るのが一般的であるため、フィールドエミッタ７０の表
面状態が変化し、電子放出特性が変化するおそれがあ
る。また、蛍光面７６に電子が加速されて入射すること
により、蛍光面７６から陽イオンが放出される。この陽
イオンは蛍光面７６に対して負の電圧に印加されたフィ
ールドエミッタ７０に衝突するいわゆるイオンフィード
バックが生じ、電子放出特性が変化するおそれがある。
このような電子放出特性の変化は、電子管の動作の安定
性という観点では本質的な問題である。By the way, it is necessary to increase the emission current density of the field emitter 70 in order for the above-mentioned electron tube to obtain a sufficient luminance required for light-emitting display. However, as a result, a large amount of Joule heat is generally generated, so that the surface state of the field emitter 70 changes and the electron emission characteristics may change. When electrons are accelerated and enter the fluorescent screen 76, positive ions are emitted from the fluorescent screen 76. The cations collide with the field emitter 70 applied with a negative voltage to the phosphor screen 76, so-called ion feedback occurs, and the electron emission characteristics may be changed.
Such a change in the electron emission characteristics is an essential problem from the viewpoint of the stability of the operation of the electron tube.
【０００５】このような問題を解決するための方法の一
つが、特開平８ー２４１６８２号公報に開示されてい
る。この公報には、フィールドエミッタから放出された
電子をマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）で増倍し
て得られた多数の２次電子を、蛍光面に加速して入射さ
せていることが開示されている。この構成によれば、電
界放出型電子放出源の電子放出密度が低減されても、Ｍ
ＣＰにより蛍光面で実用的な輝度を有する光学像に変換
するための電子が効率よく得られる。[0005] One method for solving such a problem is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-241682. This publication discloses that a large number of secondary electrons obtained by multiplying electrons emitted from a field emitter by a microchannel plate (MCP) are incident on a phosphor screen at an accelerated rate. . According to this configuration, even if the electron emission density of the field emission type electron emission source is reduced, M
Electrons for converting into an optical image having practical luminance on the phosphor screen by the CP can be efficiently obtained.
【０００６】しかしながら、ＭＣＰを備えた電子管が発
光表示の機能を有していても、その大きさはＭＣＰの大
きさによって決まる。ＭＣＰは直径約１０μｍのガラス
細管を１００万本程度束ねた複雑な構造を有し、高価で
ある。また、ＭＣＰを例えばフラットパネルディスプレ
イのような電子管に適用しようとしても、ＭＣＰの大き
さについても、現在のところその製造上最大１０ｃｍ×
１０ｃｍの矩形が限界である。形状の小さいＭＣＰを２
次元状に配列させることも可能であるが、ＭＣＰの大き
さはガラス細管によって決まり、しかも発光に十分な２
次電子が生成できないおそれがある。したがって、ＭＣ
Ｐを用いた電子管は実用上重要性を有しない。[0006] However, even if the electron tube provided with the MCP has a light emitting display function, its size is determined by the size of the MCP. The MCP has a complicated structure in which about 1 million glass tubules having a diameter of about 10 μm are bundled, and is expensive. Further, even if the MCP is applied to an electron tube such as a flat panel display, the size of the MCP is currently up to 10 cm ×
A 10 cm rectangle is the limit. 2 small MCP
Although it is possible to arrange them in a dimensional manner, the size of the MCP is determined by the glass tubule, and the size of the MCP is sufficient for light emission.
Secondary electrons may not be generated. Therefore, MC
Electron tubes using P have no practical significance.
【０００７】そこで、本発明は、電界放出型電子放出源
が安定して効率よく電子を放出させるようにした実用化
可能な電子管を提供することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a practical electron tube in which a field emission type electron emission source can stably and efficiently emit electrons.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係る電子管は上
記目的を達成するためになされたもので、電圧の印加に
よって電子を放出する電界放出型電子放出源と、電界放
出型電子放出源に対して正の電圧が保持され、電子を増
倍して電子の入射する面とは異なる面から２次電子を放
出する透過型２次電子面と、透過型２次電子面に対して
正の電圧が保持され、２次電子の入射により２次電子を
光学像に変換する蛍光面が含まれた陽極とを気密容器の
内部に備え、透過型２次電子面がダイヤモンド又はダイ
ヤモンドを主成分としたものからなり、零又は負の電子
親和力を有することを特徴としている。SUMMARY OF THE INVENTION An electron tube according to the present invention has been made to achieve the above object, and has a field emission type electron emission source which emits electrons by applying a voltage, and a field emission type electron emission source. On the other hand, a positive voltage is held, and a transmission type secondary electron surface that multiplies electrons and emits secondary electrons from a surface different from the surface on which electrons are incident, and a positive type with respect to the transmission type secondary electron surface. A voltage is maintained, and an anode including a phosphor screen for converting secondary electrons into an optical image by the incidence of secondary electrons is provided inside the hermetic container, and the transmission type secondary electron face is mainly composed of diamond or diamond. And has a zero or negative electron affinity.
【０００９】この構成によれば、透過型２次電子面が非
常に簡単な構造を有しているにもかかわらず、蛍光面で
実用的な輝度を有する光学像に変換するための２次電子
を効率よく生成することができる。このため、電界放出
型電子放出源に印加される電圧を低くすることができ、
さらに、電界放出電流も小さくすることができる。した
がって、電界放出型電子放出源の定した動作が実現され
るようになる。また、透過型２次電子面は多結晶ダイヤ
モンド又は多結晶ダイヤモンドを主成分としたものから
なるので、大量生産及び生産コストの面で有利である。
さらに、透過型２次電子面内の２次電子の広がりが最大
数μｍしかないので、位置検出機能も備えている。According to this configuration, the secondary electron for converting into an optical image having practical luminance on the phosphor screen is obtained despite the fact that the transmission type secondary electron surface has a very simple structure. Can be generated efficiently. Therefore, the voltage applied to the field emission type electron emission source can be reduced,
Further, the field emission current can be reduced. Therefore, a fixed operation of the field emission type electron emission source is realized. Further, since the transmission type secondary electron surface is made of polycrystalline diamond or a material containing polycrystalline diamond as a main component, it is advantageous in terms of mass production and production cost.
Further, since the maximum spread of the secondary electrons in the transmission type secondary electron plane is only a few μm, a position detecting function is provided.
【００１０】また、電界放出型電子放出源がダイヤモン
ド又はダイヤモンドを主成分としたものからなり、零又
は負の電子親和力を有することを特徴としてもよい。Further, the field emission type electron emission source may be made of diamond or a material containing diamond as a main component and have a zero or negative electron affinity.
【００１１】これにより、ポテンシャル障壁が薄くなっ
てトンネル効果が生じやすくなり、電子放出特性が向上
するようになる。As a result, the potential barrier becomes thinner, so that a tunnel effect is easily generated, and the electron emission characteristics are improved.
【００１２】また、本発明の電子管が１次元又は２次元
の表示機能を有するよう、電界放出型電子放出源が１次
元又は２次元状に配列されていることを特徴としてもよ
い。或いは、電界放出型電子放出源と透過型２次電子面
とが１次元又は２次元状に配列されていてもよい。Further, the field emission type electron emission sources may be one-dimensionally or two-dimensionally arranged so that the electron tube of the present invention has a one-dimensional or two-dimensional display function. Alternatively, the field emission type electron emission source and the transmission type secondary electron surface may be arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同
一又は相当部分には同一符号を付すこととする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
【００１４】図１〜図３は、本発明に係る電子管の実施
形態の構成及び基本的な動作を説明するために、電気系
統と画素を構成する部品の相対的な配置とをそれぞれ概
略的に示した断面図である。FIGS. 1 to 3 schematically show an electric system and the relative arrangement of components constituting a pixel, respectively, in order to explain the configuration and basic operation of an embodiment of an electron tube according to the present invention. FIG.
【００１５】図１は、本発明の電子管の第１実施形態の
断面図である。図１に示されるように、有底略円筒状の
気密容器１０は、絶縁性の側管１２の一端に導電性の基
台１４を取り付け、また、その他端にはガラス面板１６
を金属製の保持具２０を介して取り付けることにより構
成されている。基台１３の内面には針状のフィールドエ
ミッタ２０が電界放出型電子源として設けられている。
このフィールドエミッタ２０は多結晶のダイヤモンドか
らなる。ダイヤモンドは熱的耐性を備えているだけでな
く、表面の状態に応じて零又は負の電子親和力を有して
いるからである。特に、本実施形態では、ダイヤモンド
表面を図示されない水素が終端し、その電子親和力を零
又は負にしている。これにより、トンネル効果が生じや
すくなる程度にダイヤモンドのポテンシャル障壁が薄く
なり、フィールドエミッタ２０の電子放出特性が向上す
るようになる。FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the electron tube of the present invention. As shown in FIG. 1, a substantially cylindrical airtight container 10 with a bottom has a conductive base 14 attached to one end of an insulating side tube 12 and a glass face plate 16 attached to the other end.
Is attached via a metal holder 20. A needle-shaped field emitter 20 is provided on the inner surface of the base 13 as a field emission electron source.
This field emitter 20 is made of polycrystalline diamond. This is because diamond not only has thermal resistance, but also has zero or negative electron affinity depending on the surface condition. In particular, in the present embodiment, the diamond surface is terminated with hydrogen (not shown), and the electron affinity is set to zero or negative. As a result, the potential barrier of diamond is reduced to such an extent that the tunnel effect is easily generated, and the electron emission characteristics of the field emitter 20 are improved.
【００１６】ただし、このようなフィールドエミッタ
は、水素により終端された多結晶ダイヤモンドからなる
ものに限定されない。例えば、炭素系材料を主たる材料
としたもの、すなわち、ｓｐ3混成軌道及びｓｐ2混成軌
道を有するアモルファス状のダイヤモンドライクカーボ
ンや炭素原子の１次元の鎖の構造をもったグラッシーカ
ーボン等においても、同様効果が得られるのはもちろん
である。しかし、ダイヤモンドライクカーボンやグラッ
シーカーボン等では、一定の品質のもの作成するのが困
難である。したがって、安価で品質の安定した多結晶ダ
イヤモンド等が現状では好適である。However, such field emitters are not limited to those made of polycrystalline diamond terminated by hydrogen. For example, in the case of using a carbon-based material as a main material, that is, amorphous diamond-like carbon having sp 3 hybrid orbitals and sp 2 hybrid orbitals or glassy carbon having a one-dimensional chain structure of carbon atoms, Of course, the same effect can be obtained. However, it is difficult to produce diamond-like carbon or glassy carbon having a certain quality. Therefore, polycrystalline diamond and the like which are inexpensive and have stable quality are suitable at present.
【００１７】ガラス面板１６の内面には蛍光面２２が形
成されている。すなわち、ガラス面板１６内面にはＩＴ
Ｏ等で形成された導電性透明膜２４が形成され、導電性
透明膜２４の上には絶縁性の高い蛍光層２６が堆積さ
れ、さらに、蛍光層２６上には、Ａｌ等からなるいわゆ
るメタルバック電極２８が導電性透明膜２４と電気的に
接続するように被着されている。A fluorescent screen 22 is formed on the inner surface of the glass face plate 16. That is, the inner surface of the glass face plate 16
A conductive transparent film 24 made of O or the like is formed, and a fluorescent layer 26 with high insulation is deposited on the conductive transparent film 24. Further, on the fluorescent layer 26, a so-called metal The back electrode 28 is provided so as to be electrically connected to the conductive transparent film 24.
【００１８】フィールドエミッタ２０と蛍光面２２との
間には、下周縁部にＳｉからなる環状の補強枠３０が取
り付けられた透過型２次電子面３２が、側管１２の壁体
を貫通して設けられたステムピン３４によって支持され
ている。この透過型２次電子面３２は、多結晶ダイヤモ
ンドの薄膜からなる。したがって、薄膜表面の状態に応
じて電子親和力が零又は負となるため、２次電子生成効
率が高い。また、このような透過型２次電子面３２内で
は２次電子の広がりが最大数μｍしかないので、ＭＣＰ
よりも優れた位置検出機能も備えられている。Between the field emitter 20 and the phosphor screen 22, a transmission type secondary electron surface 32 having an annular reinforcing frame 30 made of Si attached to a lower peripheral portion thereof penetrates the wall of the side tube 12. And is supported by a stem pin 34 provided. The transmission type secondary electron surface 32 is formed of a polycrystalline diamond thin film. Accordingly, since the electron affinity becomes zero or negative depending on the state of the thin film surface, the secondary electron generation efficiency is high. Further, in such a transmission type secondary electron surface 32, since the maximum spread of the secondary electrons is only a few μm, the MCP
A better position detection function is also provided.
【００１９】ここで、多結晶ダイヤモンドとしたのは、
大量生産及び生産コストの点で有利なためである。な
お、フィールドエミッタ２０のダイヤモンドと同様、透
過型２次電子面３２を構成するダイヤモンド表面が負の
電子親和力を有するよう、図示されない水素により終端
されている。また、ダイヤモンド薄膜はホウ素（Ｂ）が
ドープされて、ｐ型導電性を有するのが好適である。実
験結果によれば、このようなダイヤモンド薄膜はさらに
高い２次電子生成効率を有するからである。Here, the reason why the polycrystalline diamond is used is as follows.
This is because it is advantageous in terms of mass production and production cost. Note that, similarly to the diamond of the field emitter 20, the diamond surface constituting the transmission type secondary electron surface 32 is terminated by hydrogen (not shown) so as to have a negative electron affinity. The diamond thin film is preferably doped with boron (B) and has p-type conductivity. According to the experimental results, such a diamond thin film has higher secondary electron generation efficiency.
【００２０】以上のような構成においては、図１に示さ
れるように、フィールドエミッタ２０に対して透過型２
次電子面３２は所定の正の電位とされている。また、透
過型２次電子面３２に対して蛍光面２２は所定の正の電
位とされて、蛍光面２２は陽極としても機能している。
その結果、フィールドエミッタ２０の電子（ｅ-）が蛍
光面２２に直接入射することなく、いったん透過型２次
電子面３２の一面に入射して２次電子増倍された後、そ
の他面から放出されるようになる。このことは、透過型
２次電子面３２に対するフィールドエミッタ２０の負の
電位が比較的小さくても、すなわち、フィールドエミッ
タ２０の電子放出密度が低減されても、蛍光面２２内で
運動エネルギを失って蛍光面２２を発光させるための２
次電子が透過型２次電子面によって多数生成されること
を意味する。In the above-described configuration, as shown in FIG.
The secondary electron surface 32 has a predetermined positive potential. Further, the fluorescent screen 22 is set to a predetermined positive potential with respect to the transmission type secondary electron surface 32, and the fluorescent screen 22 also functions as an anode.
As a result, the electrons (e − ) of the field emitter 20 do not directly enter the phosphor screen 22 but once enter one surface of the transmission type secondary electron surface 32 and are multiplied by secondary electrons, and then emitted from the other surface. Will be done. This means that even if the negative potential of the field emitter 20 with respect to the transmission type secondary electron surface 32 is relatively small, that is, even if the electron emission density of the field emitter 20 is reduced, kinetic energy is lost in the fluorescent screen 22. 2 for causing the fluorescent screen 22 to emit light
This means that many secondary electrons are generated by the transmission type secondary electron surface.
【００２１】このため、電界放出を利用した電子管にと
って本質的な現象がほとんど生じなくなる。例えば、ジ
ュール熱の発生が抑制される。また、いわゆるイオンフ
ィードバックにより、蛍光面２２のイオンがフィールド
エミッタ２０表面に吸着することもほとんどない。この
ため、ダイヤモンドからなるフィールドエミッタ２０の
場合は、ダイヤモンド表面を終端していた水素が脱離す
るといったことはほとんど生じなくなる。また、気密容
器１０中の水素以外の残留物がフィールドエミッタ２０
表面に吸着することもほとんどない。その結果として、
フィールドエミッタ２０表面の仕事関数の変化が無視で
きるようになって、フィールドエミッタ２０の電子放出
特性がほぼ一定に維持されるようになる。For this reason, an essential phenomenon hardly occurs in an electron tube using field emission. For example, generation of Joule heat is suppressed. Also, due to the so-called ion feedback, ions on the phosphor screen 22 hardly adsorb to the surface of the field emitter 20. For this reason, in the case of the field emitter 20 made of diamond, hydrogen that has terminated the diamond surface hardly desorbs. In addition, residues other than hydrogen in the hermetic container 10
Almost no adsorption to the surface. As a result,
The change in the work function on the surface of the field emitter 20 becomes negligible, and the electron emission characteristics of the field emitter 20 are maintained almost constant.
【００２２】上述したフィールドエミッタ２０は、図示
されないが、例えば下記のように作製される。まず、シ
リコン基板を用意し、この（１００）面にマイクロ波Ｃ
ＶＤ法で多結晶ダイヤモンド薄膜を約２０μｍ程度の厚
さに形成する。そして、直径１０μｍ程度のスポット状
のフォトレジスト膜を形成し、これをマスクにして、Ｅ
ＣＲプラズマで処理すると、尖った形状を有するフィー
ルドエミッタが得られる。Although not shown, the above-described field emitter 20 is manufactured, for example, as follows. First, a silicon substrate is prepared, and microwave (C)
A polycrystalline diamond thin film is formed to a thickness of about 20 μm by the VD method. Then, a spot-shaped photoresist film having a diameter of about 10 μm is formed, and using this as a mask, E
When treated with CR plasma, a field emitter having a pointed shape is obtained.
【００２３】また、透過型２次電子面３２はマイクロ波
プラズマ化学気相堆積（以下「マイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ」という。）法により、図４（ａ）〜（ｅ）にしたが
って作製される。The transmission type secondary electron surface 32 is formed by microwave plasma chemical vapor deposition (hereinafter referred to as "microwave plasma CV").
D ". 4) to 4 (e).
【００２４】まず、直径が２インチのＳｉ基板３６を用
意し、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置の堆積チャンバ内
に配置させる。このＳｉ基板３６を用いたのは品質が安
定しているため、ダイヤモンド薄膜を作製する上で有利
であるからである。つぎに、励起ガスとしての水素を堆
積チャンバ内に導入するときにマイクロ波によってプラ
ズマ状態にする。この状態で、ダイヤモンド薄膜の原料
であるメタン（ＣＨ4）を堆積チャンバ内に導入する。
このとき、堆積チャンバ導入口付近で水素イオンにより
ＣＨ4が解離し、Ｓｉ基板３６上に多結晶ダイヤモンド
３８が約５μｍの膜厚を一様に有して堆積するようにな
る（図４（ａ）参照）。なお、導電型がｐ型の多結晶ダ
イヤモンドを堆積させるために、ドーパントガスとして
ジボラン（Ｂ2Ｈ6）をＣＨ4と共に堆積チャンバ内に導
入してもよい。First, a Si substrate 36 having a diameter of 2 inches is prepared and placed in a deposition chamber of a microwave plasma CVD apparatus. The reason for using the Si substrate 36 is that the quality is stable, which is advantageous in producing a diamond thin film. Next, when hydrogen as an excitation gas is introduced into the deposition chamber, it is brought into a plasma state by microwaves. In this state, methane (CH 4 ), which is a raw material of the diamond thin film, is introduced into the deposition chamber.
At this time, CH 4 is dissociated by hydrogen ions near the inlet of the deposition chamber, and the polycrystalline diamond 38 is deposited on the Si substrate 36 with a uniform thickness of about 5 μm (FIG. 4A )reference). Note that, in order to deposit polycrystalline diamond having a p-type conductivity, diborane (B 2 H 6 ) may be introduced into the deposition chamber together with CH 4 as a dopant gas.
【００２５】つぎに、Ｓｉ基板３６下面にフォトレジス
ト４０を塗布し（図４（ｂ）参照）、フォトレジスト４
０の中央部分に４０ｍｍ×４０ｍｍの矩形状のマスク
（図示せず）を配置する。この状態でフォトリソグラフ
ィを行い、その後、マスクにより露光を受けていないフ
ォトレジスト４０ａを取り除く（図４（ｃ）参照）。Next, a photoresist 40 is applied to the lower surface of the Si substrate 36 (see FIG. 4B).
A rectangular mask (not shown) of 40 mm × 40 mm is arranged at the central portion of 0. Photolithography is performed in this state, and thereafter, the photoresist 40a that has not been exposed by the mask is removed (see FIG. 4C).
【００２６】つぎに、Ｓｉ基板３６をフッ酸＋硝酸（Ｈ
Ｆ＋ＨＮＯ3）混合溶液でエッチング除去する（図４
（ｄ）参照）。その後、Ｓｉ基板３６周縁下部のフォト
レジスト４０ｂを取り除くと、４０ｍｍ×４０ｍｍの矩
形状の透過型２次電子面３２が、周縁下部にＳｉ基板３
６が補強枠３０として取り付けられた状態で得られるよ
うになる。Next, the Si substrate 36 is treated with hydrofluoric acid + nitric acid (H
(F + HNO 3 ) mixed etching removal (FIG. 4)
(D)). Thereafter, when the photoresist 40b at the lower edge of the Si substrate 36 is removed, a rectangular transmission type secondary electron surface 32 of 40 mm × 40 mm is formed at the lower edge of the Si substrate 3.
6 can be obtained in a state of being attached as the reinforcing frame 30.
【００２７】ただし、透過型２次電子面等の大きさは上
記に限定されない。しかし、上記の透過型２次電子面よ
りも大面積ものを得るためには、透過型２次電子面の剛
性がさらに補われる必要がある。したがって、多結晶ダ
イヤモンド薄膜の周縁部に補強手段としてのＳｉ基板を
取り付ける以外に、格子状又は渦巻き状の補強手段を多
結晶ダイヤモンド薄膜に取り付けることが必要である。
さらに、多結晶ダイヤモンド薄膜の膜厚も上記に限定さ
れない。フィールドエミッタ２０と透過型２次電子面３
２と間の電位を考慮して、できるだけ多くの２次電子が
蛍光面２２に入射するよう、その膜厚を決定すべきであ
る。また、多結晶ダイヤモンド薄膜の補強手段としてＳ
ｉ基板を述べたが、モリブデン（Ｍｏ）や銅（Ｃｕ）の
ような高融点金属からなる基板でもよい。Ｓｉ基板と同
様、良質の多結晶ダイヤモンド薄膜が堆積可能だからで
ある。However, the size of the transmission type secondary electron surface and the like is not limited to the above. However, in order to obtain an area larger than the above-mentioned transmission type secondary electron surface, it is necessary to further supplement the rigidity of the transmission type secondary electron surface. Therefore, in addition to attaching the Si substrate as the reinforcing means to the peripheral portion of the polycrystalline diamond thin film, it is necessary to attach a lattice-like or spiral reinforcing means to the polycrystalline diamond thin film.
Further, the thickness of the polycrystalline diamond thin film is not limited to the above. Field emitter 20 and transmission type secondary electron surface 3
The film thickness should be determined so that as many secondary electrons as possible enter the phosphor screen 22 in consideration of the potential between the two. Also, as a means for reinforcing a polycrystalline diamond thin film, S
Although the i-substrate has been described, a substrate made of a high melting point metal such as molybdenum (Mo) or copper (Cu) may be used. This is because, similarly to the Si substrate, a high-quality polycrystalline diamond thin film can be deposited.
【００２８】さらに、本実施形態の電子管は、図示され
ないが以下のように組み立てられる。Further, although not shown, the electron tube of the present embodiment is assembled as follows.
【００２９】まず、フィールドエミッタ２０を基台１４
上に配置する。また、ガラス面板１６内面にＩＴＯ等か
らなる導電性透明膜２４を形成し、その上に蛍光層２６
を堆積し、蛍光層２６上には、Ａｌ等からなるいわゆる
メタルバック電極２８を導電性透明膜２４と電気的に接
続するように被着する。なお、ステムピン３４が壁体を
貫通して設けられた側管１２を用意しておく。First, the field emitter 20 is mounted on the base 14.
Place on top. Further, a conductive transparent film 24 made of ITO or the like is formed on the inner surface of the glass face plate 16 and a fluorescent layer 26 is formed thereon.
A so-called metal back electrode 28 made of Al or the like is deposited on the fluorescent layer 26 so as to be electrically connected to the conductive transparent film 24. In addition, the side tube 12 provided with the stem pin 34 penetrating the wall is prepared.
【００３０】つぎに、上述した透過型２次電子面３２を
補強枠３０を介してステムピン３４に取り付ける。その
後、フィールドエミッタ２０を側管１２内に設置するよ
うに、基台２２を側管１２の一端に気密に取り付け、ま
た、蛍光面２２が側管１２内に設置されるよう、ガラス
面板１６を側管１２の他端に気密に取り付ける。この状
態で、気密容器１８内を真空排気した後、接着剤により
真空封止することにより、上述した電子管が得られる。Next, the above-mentioned transmission type secondary electron surface 32 is attached to the stem pin 34 via the reinforcing frame 30. Thereafter, the base 22 is airtightly attached to one end of the side tube 12 so that the field emitter 20 is installed in the side tube 12, and the glass face plate 16 is placed so that the fluorescent screen 22 is installed in the side tube 12. It is airtightly attached to the other end of the side tube 12. In this state, the inside of the airtight container 18 is evacuated and then vacuum-sealed with an adhesive to obtain the above-described electron tube.
【００３１】図２は、本発明の電子管の第２実施形態の
断面図である。この電子管は、第１実施形態の電子管と
異なり、フィールドエミッタ２０の周囲にリング状の絶
縁体４２を介してリング状のゲート電極４４が設けられ
ている。また、このゲート電極４４は側管１２のステム
ピン４６の一端と接続し、また、その他端は側管１２の
壁体を貫通して外部に延びている。そして、そのステム
ピン４６によりゲート電極４４がフィールドエミッタ２
０に対して正の電位にされている。したがって、第２実
施形態の電子管は、フィールドエミッタ２０からの電子
をゲート電極４４によって制御することができる。FIG. 2 is a sectional view of a second embodiment of the electron tube of the present invention. This electron tube differs from the electron tube of the first embodiment in that a ring-shaped gate electrode 44 is provided around the field emitter 20 via a ring-shaped insulator 42. The gate electrode 44 is connected to one end of the stem pin 46 of the side tube 12, and the other end extends through the wall of the side tube 12 to the outside. The gate electrode 44 is connected to the field emitter 2 by the stem pin 46.
It is set to a positive potential with respect to 0. Therefore, in the electron tube of the second embodiment, electrons from the field emitter 20 can be controlled by the gate electrode 44.
【００３２】図３は、本発明の電子管の第３実施形態の
断面図である。この電子管は、第２実施形態の電子管の
ゲート電極４４上に、リング状の絶縁体４８を介してリ
ング状の収束電極５０が設けられたものである。収束電
極５０はステムピン５２と接続され、ゲート電極に対し
て負の電位にされている。この電子管では、フィールド
エミッタ２０からの電子がゲート電極４４にり制御され
た後、収束電極５０により減速されるので、レンズ効果
が生じる。したがって、収束電極５０を通過した電子は
収束されて、空間分解能が向上するようになる。FIG. 3 is a sectional view of an electron tube according to a third embodiment of the present invention. In this electron tube, a ring-shaped focusing electrode 50 is provided on a gate electrode 44 of the electron tube of the second embodiment via a ring-shaped insulator 48. The focusing electrode 50 is connected to the stem pin 52 and is set to a negative potential with respect to the gate electrode. In this electron tube, after the electron from the field emitter 20 is controlled by the gate electrode 44 and then decelerated by the focusing electrode 50, a lens effect occurs. Therefore, the electrons that have passed through the focusing electrode 50 are focused and the spatial resolution is improved.
【００３３】以上に述べた第１実施形態から第３実施形
態の電子管は、電気系統と画素を構成する部品の相対的
な配置及び基本的な動作を容易に説明するためのもので
ある。したがって、発光表示ができるようになるために
は、画素を構成する部品が１次元又は２次元状に配列さ
れる必要があるのはいうまでもない。The electron tubes of the first to third embodiments described above are intended to easily explain the relative arrangement and basic operation of the components constituting the electric system and the pixels. Therefore, it is needless to say that the components constituting the pixels need to be arranged one-dimensionally or two-dimensionally in order to enable the light-emitting display.
【００３４】図５は、第１実施形態の電子管の各画素が
２次元状に配列され、表示素子として機能するいわゆる
フラットパネルディスプレイの概略斜視図である。この
図では、ピッチ幅が１００μｍで２次元状に配列された
フィールドエミッタと対向して単一の蛍光面２２が配置
されている。また、各フィールドエミッタと蛍光面との
間には、膜厚が約２μｍで直径が１０〜１５０μｍの透
過型２次電子面３２が２次元状に配列されている。な
お、上述したこれら部品は図示されない気密容器内に収
容されているものとする。また、各画素は、スイッチ回
路（図示せず）を独立に有するいわゆるスタティック駆
動方式で選択駆動されるものとする。ただし、時分割に
よる繰り返し駆動を行うダイナミック駆動方式が用いら
れてもよい。FIG. 5 is a schematic perspective view of a so-called flat panel display in which each pixel of the electron tube according to the first embodiment is two-dimensionally arranged and functions as a display element. In this figure, a single phosphor screen 22 is arranged facing field emitters having a pitch width of 100 μm and arranged two-dimensionally. Further, between each field emitter and the phosphor screen, transmission type secondary electron faces 32 having a thickness of about 2 μm and a diameter of 10 to 150 μm are two-dimensionally arranged. It is assumed that these components described above are housed in an airtight container (not shown). Also, each pixel is selectively driven by a so-called static drive method having a switch circuit (not shown) independently. However, a dynamic driving method that performs repetitive driving by time division may be used.
【００３５】このような表示素子では、任意の画素、例
えばアドレスがＸ2Ｙ2である画素のフィールドエミッタ
２０から電子を放出させ、蛍光面２２に発光表示させる
ことができる。そのためには、まず、アドレスがＸ2Ｙ2
である画素のスイッチ回路が、図示されない制御装置を
介してその画素のフィールドエミッタ２０、蛍光面２２
及び透過型２次電子面３２に所定の電位を与え、当該フ
ィールドエミッタ３２から電子（ｅ-）を放出させる。
電子は透過型２次電子面３２で２次電子増倍され、２次
電子群となって透過型２次電子面３２から放出される。
そして、２次電子群は蛍光面２２上の特定の位置に衝突
して、光が発するようになる。In such a display element, electrons can be emitted from a field emitter 20 of an arbitrary pixel, for example, a pixel whose address is X 2 Y 2 , and light can be displayed on the phosphor screen 22. To do so, first make sure that the address is X 2 Y 2
Is switched by a control device (not shown) to the field emitter 20 and the phosphor screen 22 of the pixel.
A predetermined potential is applied to the transmission type secondary electron surface 32, and electrons (e − ) are emitted from the field emitter 32.
The electrons are multiplied by secondary electrons at the transmission type secondary electron surface 32, and are emitted as secondary electron groups from the transmission type secondary electron surface 32.
Then, the secondary electron group collides with a specific position on the phosphor screen 22 to emit light.
【００３６】ただし、フラットパネルディスプレは図５
のものに限定されない。図６は、第２実施形態の電子管
のゲート電極４４を有する各画素が２次元状に配列され
たフラットパネルディスプレイの概略斜視図である。こ
こでは、図５の電子管と異なり、単一の透過型２次電子
面３２を有しているため、構成が単純となって組み立て
等が容易となる。However, the flat panel display is shown in FIG.
Is not limited to FIG. 6 is a schematic perspective view of a flat panel display in which each pixel having the gate electrode 44 of the electron tube according to the second embodiment is two-dimensionally arranged. Here, unlike the electron tube of FIG. 5, it has a single transmissive secondary electron surface 32, so that the configuration is simple and assembly and the like are easy.
【００３７】なお、フラットパネルディスプレイはこれ
らに限定されず、第３実施形態の電子管のような収束電
極を各画素に備えてもよい。また、フラットパネルディ
スプレイだけでなく、１次元状のライン表示機能を有し
たものにも適用でき、画素の数も限定されないことは言
うまでもない。さらに、蛍光面をＲ，Ｇ，Ｂの各色の光
を発するものとすれば、カラー表示体とすることもでき
る。Note that the flat panel display is not limited to these, and each pixel may be provided with a focusing electrode like the electron tube of the third embodiment. In addition, the present invention can be applied not only to a flat panel display but also to a display having a one-dimensional line display function, and it goes without saying that the number of pixels is not limited. Further, if the phosphor screen emits light of each color of R, G, and B, a color display can be obtained.
【００３８】[0038]
【発明の効果】本発明の電子管は、構造が非常に簡単な
透過型２次電子面により、蛍光面で実用的な輝度を有す
る光学像に変換するための２次電子を効率よく生成する
ことができる。したがって、電界放出型電子放出源は低
い電子放出密度でもって状態変化することなく安定した
動作することができるので、電子管の長寿命化が図れ
る。According to the electron tube of the present invention, a secondary electron surface having a very simple structure is used to efficiently generate secondary electrons for converting an optical image having practical brightness on a phosphor screen. Can be. Therefore, the field emission type electron emission source can operate stably with a low electron emission density without changing the state, and the life of the electron tube can be extended.
【００３９】また、このような透過型２次電子面では大
面積化が容易である。したがって、本発明の電子管は例
えばフラットパネルディスプレイとして発光表示を大面
積でもって行うことができる。Further, it is easy to increase the area of such a transmission type secondary electron surface. Therefore, the electron tube of the present invention can perform light-emitting display with a large area, for example, as a flat panel display.
【図１】本発明の電子管の第１実施形態を概略的に示し
た断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a first embodiment of an electron tube of the present invention.
【図２】本発明の電子管の第２実施形態を概略的に示し
た断面図である。FIG. 2 is a sectional view schematically showing a second embodiment of the electron tube of the present invention.
【図３】本発明の電子管の第３実施形態を概略的に示し
た断面図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing a third embodiment of the electron tube of the present invention.
【図４】図１〜図３の透過型２次電子面を製造する工程
の一部を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of a step of manufacturing the transmission type secondary electron surface shown in FIGS.
【図５】第１実施形態の電子管が２次元状に配置された
フラットパネルディスプレイを概略的に示した斜視図で
ある。FIG. 5 is a perspective view schematically showing a flat panel display in which the electron tubes of the first embodiment are arranged two-dimensionally.
【図６】第２実施形態の電子管が２次元状に配置された
フラットパネルディスプレイを概略的に示した斜視図で
ある。FIG. 6 is a perspective view schematically showing a flat panel display in which electron tubes according to a second embodiment are two-dimensionally arranged.
【図７】従来の電子管を概略的に示した断面図である。FIG. 7 is a sectional view schematically showing a conventional electron tube.
１０…気密容器、２０…フィールドエミッタ、２２…蛍
光面、３０…補強枠、３２…透過型２次電子面、４４…
ゲート電極、５０…収束電極。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Hermetic container, 20 ... Field emitter, 22 ... Phosphor screen, 30 ... Reinforcement frame, 32 ... Transmissive secondary electron surface, 44 ...
Gate electrode, 50: Focusing electrode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 正美 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Masami Yamada 1126 Nomachi 1-chome, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture Inside Hamamatsu Photonics Co., Ltd.
Claims (4)
放出型電子放出源と、 前記電界放出型電子放出源に対して正の電圧が保持さ
れ、前記電子を増倍して前記電子の入射する面とは異な
る面から２次電子を放出する透過型２次電子面と、 前記透過型２次電子面に対して正の電圧が保持され、前
記２次電子の入射により前記２次電子を光学像に変換す
る蛍光面が含まれる陽極と、を気密容器の内部に備え、 前記透過型２次電子面が多結晶ダイヤモンド又は多結晶
ダイヤモンドを主成分としたものからなり、零又は負の
電子親和力を有することを特徴とする電子管。A field emission type electron emission source that emits electrons by applying a voltage; and a positive voltage is maintained with respect to the field emission type electron emission source. A transmission-type secondary electron surface that emits secondary electrons from a surface different from the surface; a positive voltage is maintained with respect to the transmission-type secondary electron surface; An anode containing a phosphor screen for converting to an image, inside the hermetic container, wherein the transmission type secondary electron surface is made of polycrystalline diamond or polycrystalline diamond as a main component, and has zero or negative electron affinity. An electron tube comprising:
ド又はダイヤモンドを主成分としたものからなり、零又
は負の電子親和力を有することを特徴とする請求項１に
記載の電子管。2. The electron tube according to claim 1, wherein the field emission type electron emission source is made of diamond or diamond-based one and has zero or negative electron affinity.
２次元状に配列されていることを特徴とする請求項１又
は２に記載の電子管。3. The electron tube according to claim 1, wherein the field emission type electron emission sources are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
２次電子面とが１次元又は２次元状に配列されているこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の電子管。4. The electron tube according to claim 1, wherein the field emission type electron emission source and the transmission type secondary electron surface are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
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