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JP2992902B2 - Electron beam generator - Google Patents

Electron beam generator

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JP2992902B2
JP2992902B2 JP25170090A JP25170090A JP2992902B2 JP 2992902 B2 JP2992902 B2 JP 2992902B2 JP 25170090 A JP25170090 A JP 25170090A JP 25170090 A JP25170090 A JP 25170090A JP 2992902 B2 JP2992902 B2 JP 2992902B2
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electron
electron beam
emitting device
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surface conduction
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伸也 三品
治人 小野
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30Cold cathodes
    • H01J2201/316Cold cathodes having an electric field parallel to the surface thereof, e.g. thin film cathodes
    • H01J2201/3165Surface conduction emission type cathodes

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  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子放出素子と変調用導電性基体から成る
電子線発生装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam generator including an electron-emitting device and a conductive substrate for modulation.

[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・フィジィッス
(Radio Eng. Electron. Phys.)第10巻,1290〜1296
頁,1965年]。
[Prior art] Conventionally, as a device capable of emitting electrons with a simple structure, for example, MIElinson
Are known [Radio Eng. Electron. Phys., Vol. 10, 1290-1296]
P., 1965].

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電子放出素子と呼
ばれている。
This utilizes the phenomenon that electron emission occurs when a current flows through a thin film having a small area formed on a substrate in parallel with the film surface, and is generally called a surface conduction electron-emitting device. .

この表面伝導形電子放出素子としては、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 F
ilms"),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:“I
EEE 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,(1983年)]等が報告されている。
Examples of the surface conduction electron-emitting device include a device using an SnO 2 (Sb) thin film developed by Elinson et al., And a device using an Au thin film [G.
G. Dittmer: “Thin Solid F
ilms "), Vol. 9, p. 317, (1972)], using ITO thin film [M. Hartwell and C. G. Fonstad:“ I.E.E.E.
Dee Conf. ”(M. Hartwell and CGFonstad:“ I
EEE Trans. ED Conf. ") P. 519, (1975)], using a carbon thin film [Hisashi Araki et al .:" Vacuum ", Vol. 26, No. 1,
No.22, (1983)].

これらの表面伝導形電子放出素子は、 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有してい
る。
These surface conduction electron-emitting devices are: 1) obtain high electron emission efficiency; 2) are easy to manufacture because of their simple structure; 3) can form and form a large number of devices on the same substrate; ) It has the advantages of fast response speed, etc., and has the potential to be widely applied in the future.

第8図は、上記表面伝導形電子放出素子を用いたライ
ン状電子線源を示す図である。本図において、11はガラ
ス基板から成る絶縁性基板、12はAl薄膜から成る配線電
極、13は前記記載の材料から成る素子電極であり、14は
電子放出部、15は放出した電子をライン状に変調するた
めの金属薄板から成る変調電極、16は放出電子が通過す
る電子通過孔である。
FIG. 8 is a view showing a linear electron beam source using the surface conduction electron-emitting device. In this figure, 11 is an insulating substrate made of a glass substrate, 12 is a wiring electrode made of an Al thin film, 13 is an element electrode made of the above-mentioned material, 14 is an electron-emitting portion, and 15 is a line-shaped A modulation electrode 16 made of a metal thin plate for modulating the electron beam is an electron passage hole through which the emitted electrons pass.

かかる構成にあっては、真空下において2本の配線電
極12間に10数Vの電圧を印加し、上部アノード電極板
(不図示)に1KV程度の高電圧を印加すると、電子放出
部14から電子が放出される。この電子放出に対し、変調
電極15に正,負の適当な電圧を印加することによって、
電子通過孔16を通過する放出電子を制御でき、上部アノ
ード電極板(不図示)へ到達する電子のON/OFF制御がで
きる。
In such a configuration, when a voltage of about 10 V is applied between the two wiring electrodes 12 under vacuum and a high voltage of about 1 KV is applied to the upper anode electrode plate (not shown), the electron emission portion 14 Electrons are emitted. By applying appropriate positive and negative voltages to the modulation electrode 15 for this electron emission,
The emitted electrons passing through the electron passage holes 16 can be controlled, and the ON / OFF control of the electrons reaching the upper anode electrode plate (not shown) can be performed.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した表面伝導形電子放出素子を用
いたライン状電子源には、次のような問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the linear electron source using the above-described surface conduction electron-emitting device has the following problems.

(1)変調電極15の電子通過孔16と、電子放出部14の位
置合わせが難しい為、長尺で素子ピッチの細かなライン
電子源を構成するのが難しく、位置ずれが発生した場合
ライン電子源の放出むらが発生する。
(1) Since it is difficult to align the electron passage hole 16 of the modulation electrode 15 with the electron emission portion 14, it is difficult to configure a long line electron source with a fine element pitch. Uneven emission of the source occurs.

(2)配線電極12間の印加電極を上昇させて大電流の放
出電子を得る場合、電子放出部14での発熱が大きくな
り、熱伝導及び放熱の効率が良くない絶縁性基板11に畜
熱が生じ、熱膨張による変形が発生する。この変形によ
り、電子通過孔16と電子放出部14の位置ずれが発生し、
ライン電子源の放出むらが更に発生し易くなる。
(2) When the applied electrodes between the wiring electrodes 12 are raised to obtain emitted electrons of a large current, heat generation in the electron emitting portion 14 increases, and heat is generated on the insulating substrate 11 which is not efficient in heat conduction and heat radiation. And deformation due to thermal expansion occurs. Due to this deformation, a displacement between the electron passing hole 16 and the electron emitting portion 14 occurs,
The emission unevenness of the line electron source is more likely to occur.

すなわち、本発明の目的とするところは、上述の問題
点を解消した電子線発生装置を提供することにある。
That is, an object of the present invention is to provide an electron beam generator which has solved the above-mentioned problems.

[課題を解決するための手段及び作用] 上記目的を達成すべく成された本発明は、金属からな
る導電性基板上に絶縁体を介して表面伝導形電子放出素
子が積層配置された電子線発生装置であって、該導電性
基板と該表面伝導形電子放出素子とが別途独立の電圧印
加手段を有し、該導電性基板には該表面伝導形電子放出
素子から放出される電子ビームを情報信号に応じて変調
する変調電圧が印加されることを特徴とする電子線発生
装置である。
[Means and Actions for Solving the Problems] The present invention made to achieve the above object provides an electron beam in which a surface conduction electron-emitting device is stacked on a conductive substrate made of metal via an insulator. In the generator, the conductive substrate and the surface conduction type electron-emitting device have separate independent voltage applying means, and the conductive substrate receives an electron beam emitted from the surface conduction type electron-emitting device. An electron beam generator is characterized in that a modulation voltage that modulates according to an information signal is applied.

本発明の電子線発生装置は、さらにその特徴として、 前記表面伝導形電子放出素子が、前記導電性基板面に
沿って並設された電極間に、該電極を介して電圧が印加
される電子放出部を有すること、 前記導電性基板には導電性部材が接続されており、該
導電性部材は前記表面伝導形電子放出素子が配置された
前記絶縁体上に配置されていること、 前記導電性部材が、シート抵抗が0.5×105Ω/□〜1
×109Ω/□の範囲の部材であること、 前記導電性基板が、銅,アルミ,鉄,あるいはこれら
の合金のいずれかであること、 前記絶縁体の厚さが、1μm〜200μmの範囲内であ
ること、 前記表面伝導形電子放出素子を複数有し、各表面伝導
形電子放出素子には順次電子放出電圧が印加されるとと
もに、前記導電性基板には各表面伝導形電子放出素子へ
の電子放出電圧の印加に同調させて変調電圧が印加さ
れ、各表面伝導形電子放出素子からの各電子ビームが順
次変調されること、 前記表面伝導形電子放出素子が複数結線されて線状電
子放出素子を構成していること、 前記線状電子放出素子に電子放出電圧を印加すると共
に、前記導電性基板には変調電圧が印加され、該線状電
子放出素子からの複数の電子ビームが一括変調されるこ
と、をも含む。
The electron beam generator according to the present invention is further characterized in that the surface conduction type electron-emitting device is configured such that electrons are applied between electrodes arranged in parallel along the surface of the conductive substrate via the electrodes. A conductive member is connected to the conductive substrate, and the conductive member is disposed on the insulator on which the surface conduction electron-emitting device is disposed; The sheet material has a sheet resistance of 0.5 × 10 5 Ω / □ to 1
A member having a range of × 10 9 Ω / □, the conductive substrate being any of copper, aluminum, iron, or an alloy thereof; and a thickness of the insulator ranging from 1 μm to 200 μm. Having a plurality of the surface conduction electron-emitting devices, an electron emission voltage is sequentially applied to each surface conduction electron-emitting device, and the surface conduction electron-emitting device is applied to the conductive substrate. A modulation voltage is applied in synchronization with the application of the electron emission voltage, and each electron beam from each surface conduction electron-emitting device is sequentially modulated. An electron emission device is configured; an electron emission voltage is applied to the linear electron emission device, a modulation voltage is applied to the conductive substrate, and a plurality of electron beams from the linear electron emission device are collectively collected. Modulated .

すなわち、本発明の基本的技術思想とするところは、
電子放出素子を導電性基体上に絶縁体膜を介して配置
し、電子放出素子の変調電圧信号を該導電性基体に印加
することを可能ならしめたものであり、非常に簡単な構
造より成り、構成部材の精密な位置合わせを不要とした
ものである。更には、大電流電子放出時においても、構
成部材が同一基板上に構成され、かつ、基体の良好な放
熱効果により、電子放出部の発熱による位置ずれがなく
常に均一なライン状電子ビームを得るものである。
That is, the basic technical idea of the present invention is as follows.
An electron-emitting device is arranged on a conductive substrate via an insulator film, and enables a modulation voltage signal of the electron-emitting device to be applied to the conductive substrate. This eliminates the need for precise positioning of the constituent members. Furthermore, even during high-current electron emission, the constituent members are formed on the same substrate, and the uniform heat radiation effect of the base ensures that a uniform line-shaped electron beam is always produced without displacement due to heat generation of the electron emission portion. Things.

以下、本発明の構成及び作用につき一例に基づき詳述
する。第1図において、1は導電性基材から成る導電基
体、2は絶縁性薄膜から成る絶縁体膜で、導電基体1の
表面に形成されている。3a,3bは絶縁体膜2上に形成さ
れた導電薄膜から成る配線電極であり、4は配線電極3
a,3bに接続し、図中lの部分に電極の狭ギャップを有す
る素子電極である。5は前記電極狭ギャップ部に電子放
出材を配置した電子放出部である。
Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail based on an example. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a conductive base made of a conductive base, and 2 denotes an insulator film formed of an insulating thin film, which is formed on the surface of the conductive base 1. Reference numerals 3a and 3b denote wiring electrodes made of a conductive thin film formed on the insulator film 2, and 4 denotes a wiring electrode 3
These are device electrodes which are connected to a and 3b and have a narrow electrode gap at a portion 1 in the figure. Reference numeral 5 denotes an electron emission portion in which an electron emission material is disposed in the electrode narrow gap.

今、本素子を真空下に配置し、素子配線電極3a,3bへ1
0数Vの素子電圧及び上部アノード電極板(不図示)へ
数KVの引き出し電圧を印加すると、電子放出部5から電
子が放出される。本図においては図の省略上電子放出部
が3個配置されているが、多数個の電子放出部を配列さ
せることによってライン状の電子放出源(線状電子放出
素子)とすることができる。
Now, this device is placed under vacuum, and the device wiring electrodes 3a and 3b are
When an element voltage of several volts and an extraction voltage of several kilovolts are applied to an upper anode electrode plate (not shown), electrons are emitted from the electron emission portion 5. Although three electron emitting portions are arranged in the drawing for simplicity of illustration, a line-shaped electron emitting source (linear electron emitting element) can be formed by arranging a large number of electron emitting portions.

更に、導電基体1にマイナス数10Vあるいはプラス数1
0Vの変調電圧を印加することによって、電子放出部5か
らの電子ビームをON/OFFすることができる。また、変調
電圧を連続的に変化させることにより、電子ビームの量
を連続的に制御することができる。
Further, the conductive substrate 1 has a negative number of 10 V or a positive number of 1 V.
By applying a modulation voltage of 0 V, the electron beam from the electron emission unit 5 can be turned on / off. In addition, by continuously changing the modulation voltage, the amount of the electron beam can be controlled continuously.

上記駆動法以外に、素子電圧として0Vあるいは10数V
を素子配線電極3a,3bへ印加し、電子放出部5からの電
子放出をON/OFF制御し、また、導電基体1に印加する変
調電圧を連続的に変化させて、電子ビームの量を連続的
に制御させることができる。このように、電子放出のON
/OFF制御と電子ビーム量の制御を素子配線電極3a,3bと
導電基体1へ各々印加する電圧により、独立して駆動す
ることも可能である。導電基板1に印加する電圧によっ
て電子ビームが制御できる理由は、変調電極の電圧によ
って電子放出部5近傍の電位がプラスからマイナスまで
変化し、電子ビームが加速または減速することに基づ
く。本発明で用いている表面伝導形電子放出素子は、数
Vの初速度を持った電子が真空中に放出されるが、この
ような素子の変調に対して本発明は極めて有効である。
In addition to the above driving method, 0V or more than 10V as element voltage
Is applied to the element wiring electrodes 3a and 3b to control ON / OFF of the electron emission from the electron emission portion 5, and the modulation voltage applied to the conductive substrate 1 is continuously changed so that the amount of the electron beam is continuously changed. Can be controlled. Thus, the electron emission ON
The / OFF control and the control of the electron beam amount can be independently driven by voltages applied to the element wiring electrodes 3a and 3b and the conductive substrate 1, respectively. The reason that the electron beam can be controlled by the voltage applied to the conductive substrate 1 is based on the fact that the potential of the electron emitting portion 5 changes from plus to minus by the voltage of the modulation electrode, and the electron beam accelerates or decelerates. The surface conduction electron-emitting device used in the present invention emits electrons having an initial velocity of several volts into a vacuum. The present invention is extremely effective for modulation of such a device.

以下、本実施態様の各構成要素部材について述べる。
第1図中、導電基板1は表面を精密研摩した金属材料を
用いる。材料としては、銅,アルミ,鉄等が入手のし易
さ,コストの面から適しており、大電力ハイブリッドIC
用の金属ベース基板としても一般的に用いられている。
これらの材料の熱伝導率は、100Kcal/m・hr・℃前後で
あり、従来例の素子基板材として用いられていたガラス
や石英材の熱伝導率約1Kcal/m・hr・℃に比べ大きな放
熱効果を持っている。絶縁体膜2はコーティングガラス
材や、真空堆積法によるSiO2等の酸化物薄膜、その他の
セラミクス材料が好適である。その厚さは薄い方が変調
電極すなわち導電性基板1に印加する電圧を低くするこ
とができるので良いが、実用的には1μm〜200μmが
好ましく、さらには1μm〜10μmが最適である。配線
電極3a,3bは電気抵抗が十分低くなるよう作成されれば
どのような材料でも構わない。素子電極4は真空堆積法
とホトリソグラフィによって形成される金属薄膜から成
り、その電子放出部5の部分では電極ギャップを形成し
ている。この素子電極ギャップは0.1μm〜10μmが好
適である。更に、電子放出部5での素子電極幅(第2
図:W)は狭い方が望ましいが、実際には1μm〜100μ
mが好適で、さらには1μm〜10μmが最適である。電
子放出部5の電極ギャップには、電子放出材として超微
粒子膜を設ける。かかる超微粒子の材質は、Pd,Ag,Au等
の金属材料やSnO2,In2O3の酸化物材料が好適であるがこ
れらに限定されるものではない。形成法としては、ガス
デポジション法の外に、例えば有機金属を分散塗布し、
その後熱処理することにより電極ギャップに超微粒子膜
を形成しても所望の特性が得られる。
Hereinafter, each component member of the present embodiment will be described.
In FIG. 1, a conductive substrate 1 is made of a metal material whose surface is precisely polished. As materials, copper, aluminum, iron, etc. are suitable in terms of availability and cost.
It is also commonly used as a metal base substrate.
The thermal conductivity of these materials is around 100 Kcal / mhr-C Has heat dissipation effect. The insulator film 2 is preferably made of a coating glass material, an oxide thin film such as SiO 2 by a vacuum deposition method, or another ceramic material. The thinner the thickness, the better the voltage applied to the modulation electrode, that is, the conductive substrate 1, can be reduced. The wiring electrodes 3a and 3b may be made of any material as long as the wiring electrodes 3a and 3b are formed to have sufficiently low electric resistance. The device electrode 4 is made of a metal thin film formed by a vacuum deposition method and photolithography, and an electrode gap is formed in a portion of the electron emission portion 5. The element electrode gap is preferably 0.1 μm to 10 μm. Further, the width of the device electrode (second
Figure: W) is preferably narrower, but actually 1 μm to 100 μm
m is preferred, and more preferably 1 μm to 10 μm. An ultrafine particle film is provided as an electron emitting material in an electrode gap of the electron emitting portion 5. The material of the ultrafine particles is preferably a metal material such as Pd, Ag, or Au, or an oxide material of SnO 2 or In 2 O 3 , but is not limited thereto. As a forming method, besides the gas deposition method, for example, an organic metal is dispersed and applied,
Thereafter, a desired characteristic can be obtained even if an ultrafine particle film is formed in the electrode gap by heat treatment.

第7図は、前記実施態様における電子放出が、ライン
状全素子が同時に同様に変調される駆動構成であったの
に比べ、素子配線電極10a,10bを各電子放出部毎に独立
して設けた構成とし、電子放出素子個々を個別に変調す
ることのできる駆動構成としたものである。本実施態様
は、構成部材等前記実施態様と同じであるが、駆動上各
素子配線電極に電子放出電圧を順次パルス印加し、点順
次で電子放出させる。この時、導電基板1に電子放出電
圧パルスに同調させて変調電圧を印加することにより、
点順次に電子ビームを変調,制御したライン状電子源と
することができる。
FIG. 7 shows that the element emission electrodes 10a and 10b are independently provided for each electron emission portion, compared with the drive configuration in which the electron emission in the above embodiment is such that all the linear elements are simultaneously modulated. In this configuration, each electron-emitting device can be individually modulated. This embodiment is the same as the above-described embodiment such as constituent members, but in driving, an electron emission voltage is sequentially applied to each element wiring electrode to emit electrons in a dot-sequential manner. At this time, by applying a modulation voltage to the conductive substrate 1 in synchronization with the electron emission voltage pulse,
A linear electron source in which the electron beam is modulated and controlled in a point-sequential manner can be obtained.

本発明で用いている表面伝導形電子放出素子は、100
ピコ秒以下の電圧パルスに応答して駆動できるので、高
密度のライン状電子源を点順次変調することができる。
The surface conduction electron-emitting device used in the present invention is 100
Since driving can be performed in response to a voltage pulse of picosecond or less, a high-density linear electron source can be modulated in a point-sequential manner.

以上述べてきた構成において、変調機能を有する導電
基体1と電子放出部5は、同一体として形成されている
ため、電子放出部5の電子放出時の発熱で起きる熱膨張
による部材の相互位置ずれは発生しない。更には、導電
基体1は全体が変調電極としての作用を示すため、基本
的に電子放出部5と導電基体1との位置合わせ自体が不
必要であるという単純な構造となっている。また、導電
基体1の熱伝導率が大きいため、発熱による局部的な電
子放出部5の蓄熱を無くすことができ、大電流電子放出
部時に非常に有用である。
In the configuration described above, since the conductive substrate 1 having the modulation function and the electron emitting portion 5 are formed as the same body, mutual displacement of the members due to thermal expansion caused by heat generation at the time of electron emission of the electron emitting portion 5. Does not occur. Furthermore, since the conductive substrate 1 as a whole functions as a modulation electrode, it has a simple structure in which the alignment itself between the electron-emitting portion 5 and the conductive substrate 1 is basically unnecessary. Further, since the thermal conductivity of the conductive substrate 1 is large, it is possible to eliminate the local heat storage of the electron-emitting portion 5 due to heat generation, which is very useful for a large-current electron-emitting portion.

[実施例] 以下、本発明の実施例を示す。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

実施例1 第1図は、本実施例の電子線発生装置の構成図であ
る。1は導電基体、2は絶縁体膜、3a,3bは配線電極、
4は素子電極、5は電子放出部である。
Embodiment 1 FIG. 1 is a configuration diagram of an electron beam generator of the present embodiment. 1 is a conductive substrate, 2 is an insulator film, 3a and 3b are wiring electrodes,
4 is a device electrode, and 5 is an electron emission part.

本実施例は前述第8図に示す従来例の電子放出素子と
蛍光体の間にある変調電極を電子放出部5の下すなわち
導電基体として配置しかつ電子放出素子と導電基体1を
絶縁体膜2を介して一体に形成したものである。
In this embodiment, the modulation electrode between the electron-emitting device and the phosphor of the conventional example shown in FIG. 8 is disposed below the electron-emitting portion 5, that is, as a conductive substrate, and the electron-emitting device and the conductive substrate 1 are formed of an insulating film. 2 are integrally formed.

第2図は第1図の素子列方向の断面で本実施例の電子
線発生装置の製造方法を示すものである。
FIG. 2 is a cross-sectional view in the element column direction of FIG. 1 and shows a method of manufacturing the electron beam generator of the present embodiment.

次に、装置の製造方法を説明する。 Next, a method for manufacturing the device will be described.

.表面を精密研摩したアルミ基板(導電基体1)を十
分洗浄し、蒸着によりSiO2(絶縁体膜2)を厚み10μm
に形成した。
. The aluminum substrate (conductive substrate 1) whose surface has been precisely polished is sufficiently washed, and SiO 2 (insulating film 2) is 10 μm thick by vapor deposition.
Formed.

.次に、蒸着とホトリソエッチング法により、素子電
極4と配線電極3a,3bをNi材料で作成した。電子放出部
5に対応する長さ(第1図:l)を300μm、素子電極幅
(第2図:W)を8μm、素子電極ギャップ(第2図:G)
を2μm、電子放出部5の配置ピッチを2mmとして形成
した。
. Next, the element electrode 4 and the wiring electrodes 3a and 3b were made of a Ni material by vapor deposition and photolithographic etching. The length (FIG. 1: l) corresponding to the electron-emitting portion 5 is 300 μm, the device electrode width (FIG. 2: W) is 8 μm, and the device electrode gap (FIG. 2: G).
And the arrangement pitch of the electron-emitting portions 5 was 2 mm.

.次に、ガスデポジション法を用いて、電子放出部5
となるべき部分に直径約100ÅのPd超微粒子膜を設け
た。
. Next, using the gas deposition method, the electron emission portions 5 are formed.
A Pd ultrafine particle film having a diameter of about 100 mm was provided in a portion to be formed.

以上により得られた装置を真空中に配置し、不図示の
アノード電極板を5mm離して位置させ、0.8KV〜1.5KVの
引き出し電圧を印加した。更に一対の配線電極3a,3b間
に14Vの電圧を印加し、ライン状に並べた電子放出素子
から電子を放出させた。ここで、導電基体1へ変調電圧
を印加し、−40V以下で電子ビームをOFF制御、30V以上
でON制御した。尚、40V〜30Vの間で電子ビームの量を連
続的に変化させることができた。
The device obtained as described above was placed in a vacuum, an anode electrode plate (not shown) was placed at a distance of 5 mm, and an extraction voltage of 0.8 KV to 1.5 KV was applied. Further, a voltage of 14 V was applied between the pair of wiring electrodes 3a and 3b, and electrons were emitted from the electron-emitting devices arranged in a line. Here, a modulation voltage was applied to the conductive substrate 1, and the electron beam was turned off at -40V or less and turned on at 30V or more. The amount of the electron beam could be continuously changed between 40V and 30V.

更に、電子放出素子を100個ライン状に配した場合、
従来例のガラスから成る絶縁性基板では、基板温度が12
0℃程度に上昇し、この時部分的に電子ビームのゆらぎ
が発生した。しかし、本実施例では、導電性基板と真空
容器との適当なコンタクトを取ることにより、60℃程度
の温度上昇にとどめることができ、かつ均一な電子ビー
ムを得ることができた。
Furthermore, when 100 electron-emitting devices are arranged in a line,
In the case of a conventional insulating substrate made of glass, a substrate temperature of 12
The temperature rose to about 0 ° C., and at this time, fluctuation of the electron beam occurred partially. However, in this embodiment, by making appropriate contact between the conductive substrate and the vacuum vessel, it was possible to limit the temperature rise to about 60 ° C. and to obtain a uniform electron beam.

実施例2 第3図は、第2の実施例であるところの電子線発生装
置の構成図である。
Embodiment 2 FIG. 3 is a configuration diagram of an electron beam generator according to a second embodiment.

第4図は第3図の素子列方向の断面図である。本実施
例は実施例1における導電性基体から接続された変調電
極6を電子放出面内に配置したものである。
FIG. 4 is a sectional view in the element column direction of FIG. In this embodiment, the modulation electrode 6 connected from the conductive substrate in the first embodiment is arranged in the electron emission surface.

第3図に示す本実施例の製造方法は、実施例1と同等
な蒸着及びエッチング法により形成できるので説明を省
略する。また、各構成材の形状は実施例1と同一に製造
した。第4図に於いて素子電極4と変調電極6の間隔
(S)を10μmとした。
The manufacturing method of the present embodiment shown in FIG. 3 can be formed by the same vapor deposition and etching method as in the first embodiment, and thus the description is omitted. The shape of each component was manufactured in the same manner as in Example 1. In FIG. 4, the interval (S) between the element electrode 4 and the modulation electrode 6 was 10 μm.

本実施例に於いて導電基体1に印加する電圧は、−25
V以下で電子ビームをOFF制御し、10V以下でON制御でき
た。又、実施例1と同様−25V〜10Vで電子ビームの量を
連続的に制御できた。
In this embodiment, the voltage applied to the conductive substrate 1 is −25.
The electron beam was turned off at V or less and turned on at 10 V or less. Further, the amount of the electron beam could be continuously controlled at -25 V to 10 V as in the first embodiment.

本実施例においても実施例1と同様に、電子放出部の
蓄熱を少なくし、均一なライン状電子ビームを得ること
ができた。
In the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the heat storage of the electron emission portion was reduced, and a uniform linear electron beam could be obtained.

実施例3 第5図は、第3の実施例であるところの電子線発生装
置の構成図である。第6図は第5図の素子列方向の断面
で製造方法の説明図である。次に本実施例の製造方法を
説明する。尚、8はコンタクトホールである。
Embodiment 3 FIG. 5 is a configuration diagram of an electron beam generator according to a third embodiment. FIG. 6 is an explanatory view of a manufacturing method in a cross section in the element column direction of FIG. Next, the manufacturing method of this embodiment will be described. Reference numeral 8 denotes a contact hole.

.実施例1の製造方法と同じ。ただし絶縁体膜7の厚
さを3μmとした。
. Same as the manufacturing method of the first embodiment. However, the thickness of the insulator film 7 was 3 μm.

.エッチング法によりコンタクトホール8を設ける。
コンタクトホールは素子電極4を挟む位置に絶縁体膜7
を取り除くことにより作成した。つまり、コンタクトホ
ールを通して導電基体1が露出している。
. A contact hole 8 is provided by an etching method.
The contact hole is located at the position sandwiching the element electrode 4 with the insulator film 7.
Created by removing. That is, the conductive substrate 1 is exposed through the contact hole.

.実施例1に於ける製造方法のと同じ。. Same as the manufacturing method in the first embodiment.

.次に、有機パラジウムをディッピング法により基板
全面に塗布する。これを300℃で1時間焼成することに
より基板全面にパラジウム微粒子9を析出させた。有機
パラジウムは奥野製薬(株)CCP−4230を用いた。この
プロセスに於いて、相対向する素子電極4の間に電子放
出体であるところのパラジウムを主成分とする超微粒子
を設けるだけでなく、コンタクトホール8の内壁と絶縁
体膜7の表面に導電性の微粒子が析出する。このとき、
絶縁体膜表面のシート抵抗は0.5×105Ω/□〜1×109
Ω/□が好適でさらには1×105Ω/□〜1×107Ω/□
が最適である。
. Next, organic palladium is applied to the entire surface of the substrate by dipping. This was baked at 300 ° C. for 1 hour to deposit fine palladium particles 9 on the entire surface of the substrate. As organic palladium, Okuno Pharmaceutical Co., Ltd. CCP-4230 was used. In this process, not only the ultrafine particles mainly composed of palladium, which is an electron emitter, are provided between the opposing device electrodes 4, but also a conductive material is formed on the inner wall of the contact hole 8 and the surface of the insulator film 7. Fine particles are precipitated. At this time,
The sheet resistance of the insulator film surface is 0.5 × 10 5 Ω / □ to 1 × 10 9
Ω / □ is suitable, and more preferably 1 × 10 5 Ω / □ to 1 × 10 7 Ω / □.
Is optimal.

本実施例のコンタクトホール8の大きさは、第5図に
示すように電子放出部5の長さと同程度が好適である。
また、コンタクトホールと素子電極の距離Sは10μm〜
500μmが好適で、さらには25μm〜100μmが最適であ
る。
The size of the contact hole 8 in the present embodiment is preferably approximately the same as the length of the electron-emitting portion 5 as shown in FIG.
The distance S between the contact hole and the device electrode is 10 μm or more.
500 μm is preferred, and more preferably 25 μm to 100 μm.

本実施例は導電基板1に電圧を印加すると、コンタク
トホール8を通して電流が流れ絶縁体膜表面の電位を変
えるもので、素子電極4近傍の絶縁体膜の表面電位を制
御するものである。
In this embodiment, when a voltage is applied to the conductive substrate 1, a current flows through the contact hole 8 to change the potential on the surface of the insulating film, and controls the surface potential of the insulating film near the element electrode 4.

本実施例に於いて、導電基体1に印加する電圧は、−
25V以下で電子ビームをOFF制御し10V以上でON制御でき
た。
In this embodiment, the voltage applied to the conductive substrate 1 is −
The electron beam could be turned off at 25V or less and turned on at 10V or more.

本実施例においても実施例1と同様に、電子放出部の
蓄熱を少なくし、均一なライン状電子ビームを得ること
ができた。
In the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the heat storage of the electron emission portion was reduced, and a uniform linear electron beam could be obtained.

実施例4 第7図は、第4の実施例であるところの電子線発生装
置の構成図である。
Embodiment 4 FIG. 7 is a configuration diagram of an electron beam generator according to a fourth embodiment.

本実施例は、実施例1における配線電極を各電子放出
素子毎に独立させたものである。第7図に示す本実施例
の製造方法は、実施例1と同様である。本実施例におい
て、各電子放出素子の配線電極10a,10bに14Vの電圧パル
スを順次印加し、これに同調させて導電基体へ変調電圧
として−40V〜30Vを印加することにより、各電子放出素
子ごとに電子ビームのON/OFF制御及び、連続的な電子ビ
ーム量の変化を可能とすることができた。本実施例にお
いても実施例1と同様に、電子放出部の蓄熱を少なく
し、均一なライン状電子ビームを得ることができた。ま
た、本実施例の各電子放出素子の独立した変調制御は、
実施例2,3においても配線電極形状と駆動印加電圧を変
えることにより実現可能であった。
In the present embodiment, the wiring electrodes in the first embodiment are made independent for each electron-emitting device. The manufacturing method of this embodiment shown in FIG. 7 is the same as that of the first embodiment. In the present embodiment, a voltage pulse of 14 V is sequentially applied to the wiring electrodes 10 a and 10 b of each electron-emitting device, and a modulation voltage of −40 V to 30 V is applied to the conductive substrate in synchronization with the voltage pulse. Each time, the ON / OFF control of the electron beam and the continuous change of the electron beam amount were enabled. In the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the heat storage of the electron emission portion was reduced, and a uniform linear electron beam could be obtained. In addition, independent modulation control of each electron-emitting device of this embodiment is performed by:
Embodiments 2 and 3 were also realized by changing the shape of the wiring electrode and the applied driving voltage.

[発明の効果] 以上説明してきたように、導電性基板上の絶縁体膜に
電子放出素子を配置するという非常に簡単な構造の電子
源とすることによって、 (1).電子放出素子基板自体が変調電極となるため、
構成部材の精密な位置合わせを不要とし、長尺のライン
電子源を簡易な工程で形成できる。
[Effects of the Invention] As described above, by providing an electron source having a very simple structure in which an electron-emitting device is arranged on an insulator film on a conductive substrate, (1). Since the electron-emitting device substrate itself becomes the modulation electrode,
It eliminates the need for precise positioning of the constituent members, and allows a long line electron source to be formed in a simple process.

(2).大電流電子放出時においても、構成部材が同一
基板上に構成され、かつ、基体の良好な放熱効果により
電子放出部の発熱による位置ずれがなく、常に均一なラ
イン状電子ビームを得ることができる という効果がある。
(2). Even at the time of high-current electron emission, the constituent members are formed on the same substrate, and there is no displacement due to the heat generation of the electron-emitting portion due to the good heat radiation effect of the base, so that a uniform linear electron beam can always be obtained. This has the effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の実施態様及び第1の実施例を示す斜
視図である。 第2図は、本発明の第1の実施例を示す素子断面図であ
る。 第3図は、本発明の第2の実施例を示す斜視図である。 第4図は、本発明の第2の実施例を示す素子断面図であ
る。 第5図は、本発明の第3の実施例を示す斜視図である。 第6図は、本発明の第3の実施例を示す素子断面図であ
る。 第7図は、本発明の第4の実施例を示す斜視図である。 第8図は、従来例を示す斜視図である。 1……導電基体 2,7……絶縁体膜 3a,3b,10a,10b,12……配線電極 4,13……素子電極 5,14……電子放出部 6,15……変調電極 8……コンタクトホール 9……パラジウム微粒子 11……絶縁性基板 16……電子通過孔
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention and a first embodiment. FIG. 2 is a sectional view of an element showing a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view of an element showing a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing a third embodiment of the present invention. FIG. 6 is a sectional view of an element showing a third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a perspective view showing a fourth embodiment of the present invention. FIG. 8 is a perspective view showing a conventional example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Conductive base 2, 7 ... Insulator film 3a, 3b, 10a, 10b, 12 ... Wiring electrode 4, 13 ... Device electrode 5, 14 ... Electron emission part 6, 15 ... Modulation electrode 8 ... ... Contact hole 9 ... Palladium fine particles 11 ... Insulating substrate 16 ... Electron passage hole

フロントページの続き (72)発明者 小野 治人 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 鱸 英俊 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−131739(JP,A) 特開 昭60−107244(JP,A) 特開 平1−173553(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 1/30,3/08 H01J 29/04,29/52 H01J 31/12 - 31/15 Continuation of the front page (72) Inventor Haruhito Ono 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Hidetoshi Suzuki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (56) References JP-A-60-131739 (JP, A) JP-A-60-107244 (JP, A) JP-A-1-173553 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01J 1 / 30,3 / 08 H01J 29 / 04,29 / 52 H01J 31/12-31/15

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属からなる導電性基板上に絶縁体を介し
て表面伝導形電子放出素子が積層配置された電子線発生
装置であって、該導電性基板と該表面伝導形電子放出素
子とが別途独立の電圧印加手段を有し、該導電性基板に
は該表面伝導形電子放出素子から放出される電子ビーム
を情報信号に応じて変調する変調電圧が印加されること
を特徴とする電子線発生装置。
1. An electron beam generator in which a surface conduction electron-emitting device is stacked on a conductive substrate made of metal via an insulator, wherein the conductive substrate, the surface conduction electron-emitting device, Has an independent voltage application means, and a modulation voltage for modulating an electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device according to an information signal is applied to the conductive substrate. Line generator.
【請求項2】前記表面伝導形電子放出素子が、前記導電
性基板面に沿って並設された電極間に、該電極を介して
電圧が印加される電子放出部を有することを特徴とする
請求項1に記載の電子線発生装置。
2. The device according to claim 1, wherein the surface conduction type electron-emitting device has an electron-emitting portion to which a voltage is applied via electrodes between the electrodes arranged along the surface of the conductive substrate. The electron beam generator according to claim 1.
【請求項3】前記導電性基板には導電性部材が接続され
ており、該導電性部材は前記表面伝導形電子放出素子が
配置された前記絶縁体上に配置されていることを特徴と
する請求項1又は2に記載の電子線発生装置。
3. A conductive member is connected to the conductive substrate, and the conductive member is disposed on the insulator on which the surface conduction electron-emitting device is disposed. The electron beam generator according to claim 1.
【請求項4】前記導電性部材が、シート抵抗が0.5×105
Ω/□〜1×109Ω/□の範囲の部材であることを特徴
とする請求項3に記載の電子線発生装置。
4. The conductive member has a sheet resistance of 0.5 × 10 5.
4. The electron beam generator according to claim 3, wherein the member has a range of Ω / □ to 1 × 10 9 Ω / □.
【請求項5】前記導電性基板が、銅,アルミ,鉄,ある
いはこれらの合金のいずれかであることを特徴とする請
求項1〜4いずれかに記載の電子線発生装置。
5. The electron beam generator according to claim 1, wherein said conductive substrate is made of one of copper, aluminum, iron, and an alloy thereof.
【請求項6】前記絶縁体の厚さが、1μm〜200μmの
範囲内であることを特徴とする請求項1〜5いずれかに
記載の電子線発生装置。
6. The electron beam generator according to claim 1, wherein said insulator has a thickness in a range of 1 μm to 200 μm.
【請求項7】前記表面伝導形電子放出素子を複数有し、
各表面伝導形電子放出素子には順次電子放出電圧が印加
されるとともに、前記導電性基板には各表面伝導形電子
放出素子への電子放出電圧の印加に同調させて変調電圧
が印加され、各表面伝導形電子放出素子からの各電子ビ
ームが順次変調されることを特徴とする請求項1〜6い
ずれかに記載の電子線発生装置。
7. A plurality of said surface conduction electron-emitting devices,
An electron emission voltage is sequentially applied to each surface conduction electron-emitting device, and a modulation voltage is applied to the conductive substrate in synchronization with the application of the electron emission voltage to each surface conduction electron-emitting device. The electron beam generator according to any one of claims 1 to 6, wherein each electron beam from the surface conduction electron-emitting device is sequentially modulated.
【請求項8】前記表面伝導形電子放出素子が複数結線さ
れて線状電子放出素子を構成していることを特徴とする
請求項7に記載の電子線発生装置。
8. An electron beam generator according to claim 7, wherein a plurality of said surface conduction electron-emitting devices are connected to form a linear electron-emitting device.
【請求項9】前記線状電子放出素子に電子放出電圧を印
加すると共に、前記導電性基板には変調電圧が印加さ
れ、該線状電子放出素子からの複数の電子ビームが一括
変調されることを特徴とする請求項8に記載の電子線発
生装置。
9. A method in which an electron emission voltage is applied to said linear electron-emitting device, and a modulation voltage is applied to said conductive substrate, so that a plurality of electron beams from said linear electron-emitting device are collectively modulated. The electron beam generator according to claim 8, wherein:
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