JP3214738B2 - Field emission cathode device and method for cleaning the same - Google Patents
Field emission cathode device and method for cleaning the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電界放出陰極装置に関
し、特に複数のカソードをマトリクス状に配列されてな
る電界放出陰極装置に関する。The present invention relates to a field emission cathode device, and more particularly to a field emission cathode device having a plurality of cathodes arranged in a matrix.
【0002】電界放出陰極装置は、導体表面に大きな電
界を印加して陰極表面における電位障壁を変形させ、導
体中の電子をトンネル効果により外部に取り出す。この
ために、電界放出陰極装置は負電圧が印加されるカソー
ドと、前記カソードに近接して形成されてこれに大電界
を印加するゲート電極とよりなる電子線発生源を含み、
放出された電子線は加速の後アノード電極によって捕捉
される。かかる構成の電子線発生源は、半導体製造技術
で一般的に使われている微細加工技術により、数ミクロ
ン程度の大きさに形成することができる。換言すると、
微細加工技術により広い面積にわたりマトリクス状に微
細な電子線発生源を形成することが容易に可能であり、
かかる構成の電界放出陰極装置は高速演算素子や、高速
かつ高輝度のフラットディスプレー等への応用が期待さ
れている。In a field emission cathode device, a large electric field is applied to a conductor surface to deform a potential barrier on the cathode surface, and electrons in the conductor are taken out by a tunnel effect. To this end, the field emission cathode device includes an electron beam source including a cathode to which a negative voltage is applied, and a gate electrode formed close to the cathode and applying a large electric field thereto,
The emitted electron beam is captured by the anode electrode after acceleration. The electron beam source having such a configuration can be formed to a size of about several microns by a fine processing technique generally used in semiconductor manufacturing technology. In other words,
It is easily possible to form a fine electron beam source in a matrix over a wide area by microfabrication technology,
The field emission cathode device having such a configuration is expected to be applied to a high-speed arithmetic element, a high-speed and high-luminance flat display, and the like.
【0003】[0003]
【従来の技術】図8は従来の電界放出陰極装置の概略を
示す斜視図である。2. Description of the Related Art FIG. 8 is a perspective view schematically showing a conventional field emission cathode device.
【0004】図8を参照するに、電界放出陰極装置は絶
縁体層11を上主面に形成された絶縁性基板10上に形
成され、絶縁体層11の下主面上には第1の方向に複数
のカソード電極12が、相互に平行に形成されている。
また、前記絶縁体層11の上主面上には前記第1の方向
と実質的に直交する方向に、複数のゲート電極がやはり
相互に平行に延在するように形成されている。さらに、
前記絶縁体層11中には、前記カソード電極12とゲー
ト電極13とが交差する部分に対応して電子線源14が
形成されている。図示の例では、電子線源14は複数の
電子線源要素より構成されている。さらに、図8の装置
全体は、図示していない真空容器中に封入されている。Referring to FIG. 8, a field emission cathode device is formed on an insulating substrate 10 having an insulating layer 11 formed on an upper main surface thereof, and a first main body on a lower main surface of the insulating layer 11. A plurality of cathode electrodes 12 are formed in parallel in each direction.
In addition, a plurality of gate electrodes are formed on the upper main surface of the insulator layer 11 so as to extend in a direction substantially perpendicular to the first direction and also in parallel with each other. further,
In the insulator layer 11, an electron beam source 14 is formed corresponding to a portion where the cathode electrode 12 and the gate electrode 13 intersect. In the illustrated example, the electron beam source 14 is composed of a plurality of electron beam source elements. Further, the entire apparatus of FIG. 8 is sealed in a vacuum vessel (not shown).
【0005】図9は図8中の一の電子線源要素を拡大し
て示す。FIG. 9 is an enlarged view showing one electron beam source element in FIG.
【0006】図9を参照するに、電子線源要素14は典
型的にはSiO2 よりなる絶縁体層11中に前記カソー
ド電極12とゲート電極13との交差部分に対応して形
成されたスルーホール11a中に形成され、円錐状に鋭
く尖ったエミッタティップ15を含む。エミッタティッ
プ15は典型的にはMoよりなりカソード電極12上に
形成され、一方ゲート電極は、図示したように、スルー
ホール11aの側壁からエミッタティップ15に向かっ
て延在し、エミッタティップ15との間に狭いギャップ
を形成する。そこで、ゲート電極13に正電圧を、また
カソード電極12に負電圧を印加することにより、ゲー
ト電極13とエミッタティップ15との間には大きな電
界が形成される。かかる電界はエミッタティップ15表
面の電位障壁を変形させ、エミッタティップ15中の電
子がトンネル効果により前記電位障壁を通過してエミッ
タ15外に出ることが可能になる。このようにして放出
された電子は基板10に対向するように設けられたアノ
ード(図8,図9には図示せず)に印加された正電圧に
より加速され、アノードにおいて捕捉される。アノード
周辺部に蛍光物質をコーティングした表示パネルを設け
ておくと、放出される電子線のパターンに従って可視画
像が表示パネル上に形成される。例えば、アノードを透
明導電性材料により形成し、このアノード上に蛍光物質
をコーティングすればよい。Referring to FIG. 9, an electron beam source element 14 has a through-hole formed in an insulator layer 11 typically made of SiO 2 so as to correspond to an intersection between the cathode electrode 12 and the gate electrode 13. The emitter tip 15 is formed in the hole 11a and sharply pointed in a conical shape. The emitter tip 15 is typically made of Mo and is formed on the cathode electrode 12, while the gate electrode extends from the side wall of the through hole 11a toward the emitter tip 15 as shown in FIG. Form a narrow gap between them. Thus, a large electric field is formed between the gate electrode 13 and the emitter tip 15 by applying a positive voltage to the gate electrode 13 and a negative voltage to the cathode electrode 12. Such an electric field deforms the potential barrier on the surface of the emitter tip 15, and the electrons in the emitter tip 15 can pass through the potential barrier and exit the emitter 15 due to the tunnel effect. The electrons emitted in this manner are accelerated by a positive voltage applied to an anode (not shown in FIGS. 8 and 9) provided to face the substrate 10 and are captured at the anode. If a display panel coated with a fluorescent substance is provided around the anode, a visible image is formed on the display panel according to the pattern of the emitted electron beam. For example, the anode may be formed of a transparent conductive material, and the anode may be coated with a fluorescent substance.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる電界
放出陰極装置では、エミッタティップ15がガス等の揮
発性物質を吸着していると、電子線の放出特性が劣化す
る。このため、電界放出陰極装置では特にエミッタティ
ップ15のクリーニングないし清浄化処理を所定の間隔
で、あるいは装置起動時毎に行うことが好ましい。一般
に電子管では、電界放出陰極装置をも含めた真空容器内
にガス吸着のためのゲッターが設けられているが、熱電
子を使わない電界放出陰極装置では、ゲッターを容器内
に設けただけでは一般にクリーニングが不十分である。
実際、図1に示す電界放出陰極装置では、熱電子放出に
よりエミッタティップの清浄化処理を行うには装置全体
を外部熱源により加熱する必要があるが、かかる構成を
電子機器中に設けることは一般に不可能である。By the way, in such a field emission cathode device, when the emitter tip 15 adsorbs a volatile substance such as a gas, the emission characteristic of the electron beam is deteriorated. For this reason, in the field emission cathode device, it is particularly preferable to perform the cleaning or cleaning process of the emitter tip 15 at a predetermined interval or every time the device is started. Generally, in an electron tube, a getter for gas adsorption is provided in a vacuum vessel including a field emission cathode device, but in a field emission cathode device that does not use thermoelectrons, it is generally necessary to provide a getter only in a container. Insufficient cleaning.
In fact, in the field emission cathode device shown in FIG. 1, it is necessary to heat the entire device with an external heat source in order to perform the emitter tip cleaning process by thermionic emission. However, such a configuration is generally provided in an electronic device. Impossible.
【0008】図10は、本願の基礎出願である特願平3
−299343の出願後に公開された特開平4−220
38に記載された、電界放出陰極装置においてエミッタ
ティップ15を清浄化する工程を示す。図10中、基板
10は簡単のため省略してある。この従来の方法では、
隣接する一対の電子線源14a,14bの間に励起電圧
を印加し、例えば電子線源14aから発し電子線源14
bに到る電子線を形成する。その結果、電子線源14b
中のエミッタティップに吸着されていた揮発性汚染物質
は電子線のエネルギーにより気化し、容器内に設けられ
たゲッターにより吸収される。FIG. 10 is a diagram showing a basic application of the present application, Japanese Patent Application No. Hei.
Unexamined Japanese Patent Publication No. Hei 4-220 published after the application for -299343
38 shows a step of cleaning the emitter tip 15 in the field emission cathode device described in 38. In FIG. 10, the substrate 10 is omitted for simplicity. In this traditional method,
An excitation voltage is applied between a pair of adjacent electron beam sources 14a and 14b, for example, the electron beam source 14a emits from the electron beam source 14a.
An electron beam reaching b is formed. As a result, the electron beam source 14b
The volatile contaminants adsorbed on the emitter tip inside are vaporized by the energy of the electron beam and are absorbed by the getter provided in the container.
【0009】図10を参照するに、電子線源14aでは
カソード電極12aに負電圧が印加され、一方隣接する
電子線源14bではカソード電極12bに正電圧が印加
される。その結果、カソード電極12a上に形成された
エミッタティップ15aとカソード電極12b上に形成
されたエミッタティップ15bとの間に大きな電圧が加
わり、その値がエミッタティップ15aにおいて電子の
電界放出を誘起するに十分な値になると電子ビームがエ
ミッタティップ15aからエミッタティップ15bに向
かって形成され、そのエネルギーによりエミッタティッ
プ15b上の揮発性物質を気化させる。Referring to FIG. 10, a negative voltage is applied to the cathode electrode 12a in the electron beam source 14a, while a positive voltage is applied to the cathode electrode 12b in the adjacent electron beam source 14b. As a result, a large voltage is applied between the emitter tip 15a formed on the cathode electrode 12a and the emitter tip 15b formed on the cathode electrode 12b. When the value reaches a sufficient value, an electron beam is formed from the emitter tip 15a toward the emitter tip 15b, and the energy of the electron beam vaporizes the volatile substance on the emitter tip 15b.
【0010】一方、前記公知例は、かかる清浄化処理を
行う際にアノードに印加される電圧については言及して
いないが、一般にアノードには正電圧が印加されるのが
普通である。図11は図10に示したような電子線源に
おいてアノードに正電圧を印加した場合の電位分布を表
す。ただし、図11では図10と左右が入れかわってい
る。また、図11の計算では、ゲート電極13a,13
bはいずれも接地されているものと仮定されている。[0010] On the other hand, the above-mentioned known example does not mention the voltage applied to the anode when performing such a cleaning treatment, but generally, a positive voltage is generally applied to the anode. FIG. 11 shows a potential distribution when a positive voltage is applied to the anode in the electron beam source as shown in FIG. However, in FIG. 11, the left and right are interchanged with FIG. In the calculation of FIG. 11, the gate electrodes 13a, 13
b is all assumed to be grounded.
【0011】図11よりわかるように、アノードに正電
圧が印加されている場合、エミッタティップ15aに正
電圧が印加されていてもエミッタティップ15bから放
出された電子は主にアノード電極に引き寄せられてしま
い、エミッタティップ15aには殆ど到達しない。換言
すると、清浄化処理を行う際に電子線源に対向するよう
に設けられたアノード電極に印加される電圧は清浄化処
理の効率に本質的な影響を与えるものと考えられる。As can be seen from FIG. 11, when a positive voltage is applied to the anode, even if a positive voltage is applied to the emitter tip 15a, electrons emitted from the emitter tip 15b are mainly attracted to the anode electrode. That is, it hardly reaches the emitter tip 15a. In other words, it is considered that the voltage applied to the anode electrode provided to face the electron beam source when performing the cleaning process has an essential effect on the efficiency of the cleaning process.
【0012】本発明は、上記の従来例に鑑み、新規で有
用な電界放出陰極装置およびその清浄化方法を提供する
ことを概括的目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In general, an object of the present invention is to provide a new and useful field emission cathode device and a method for cleaning the same in view of the above-mentioned prior art.
【0013】本発明の他のより具体的な目的は、効率良
くクリーニングを行える電界放出陰極装置およびその清
浄化方法を提供することにある。Another more specific object of the present invention is to provide a field emission cathode device capable of efficiently cleaning and a method of cleaning the same.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的
を、カソード電圧を印加され、電界放出効果により電子
を放出するカソードと、前記カソードに近接して形成さ
れ、所定のゲート電圧を印加されて前記カソードから電
子を電界放出効果により放出させるゲートとにより構成
される電子線発生要素を複数個配列して形成されてなる
電子線源群を複数個配列して形成された電子線源アレイ
と;複数のアノード電極要素を前記電子線源アレイ中の
複数の電子線源群に対向するように配設されてなり、所
定のアノード電圧を印加されて前記電子線源アレイ中の
電子線源から放出された電子を加速および捕捉するアノ
ードと;前記電子線源アレイ中の電子線源から放出され
た電子を、他の電子線源の方向に付勢する電子反発手段
とを備え、前記電子反発手段は、前記アノードに所定の
負電圧を印加する電圧源を含むことを特徴とする電界放
出陰極装置により、またはカソード電圧を印加され、電
界放出効果により電子を放出するカソードと、前記カソ
ードに近接して形成され、所定のゲート電圧を印加され
て前記カソードから電子を電界放出効果により放出させ
るゲートとにより構成される電子線発生要素を複数個配
列して形成されてなる電子線源アレイと、前記電子線源
アレイに対向して形成され、所定の正のアノード電圧を
印加されて前記電子線源アレイ中の前記カソードから放
出された電子を加速および捕捉するアノード電極とを備
えた電界放出陰極装置において、一のカソードから別の
カソードへの電子線の照射により前記カソードを清浄化
する電界放出陰極装置の清浄化方法において、前記電子
線源アレイ中の一対のカソード間に所定の励起電圧を印
加して前記一対のカソードを結ぶように電子線を形成す
る工程と、前記工程と実質的に同時に前記アノード電極
に負電圧を印加する工程とよりなることを特徴とする方
法により、またはカソード電圧を印加され、電界放出効
果により電子を放出するカソードと、前記カソードに近
接して形成され、所定のゲート電圧を印加されて前記カ
ソードから電子を電界放出効果により放出させるゲート
とにより構成される電子線発生要素を複数個配列して形
成されてなる電子線源アレイと、前記電子線源アレイ中
の前記電子線発生要素に対向するように配設され、複数
のアノード電極要素を配列して形成されてなり、所定の
正のアノード電圧を印加されて前記電子線源アレイ中の
前記カソードから放出された電子を加速および捕捉する
アノードとを備えた電界放出陰極装置において、一のカ
ソードから別のカソードへの電子線の照射により前記カ
ソードを清浄化する電界放出陰極装置の清浄化方法にお
いて、前記電子線源アレイ中から第1の電子線発生要素
と第2の電子線発生要素とよりなる一対の電子線発生要
素を選択し、前記第1の電子線発生要素中のカソードと
前記第2の電子線発生要素中のカソードとの間に所定の
励起電圧を印加して前記一対のカソードを結ぶように電
子線を形成する工程と、前記工程と実質的に同時に、前
記複数のアノード電極要素に異なる負電圧を印加する工
程とよりなることを特徴とする方法により達成する。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to achieve the above object by providing a cathode, to which a cathode voltage is applied and which emits electrons by a field emission effect, and a predetermined gate voltage formed close to the cathode. And an electron beam source array formed by arranging a plurality of electron beam sources formed by arranging a plurality of electron beam generating elements constituted by a gate for emitting electrons from the cathode by a field emission effect. A plurality of anode electrode elements are disposed so as to face a plurality of electron beam source groups in the electron beam source array, and a predetermined anode voltage is applied to the electron beam sources in the electron beam source array. an anode for accelerating and capture the emitted electrons from; the electrons emitted from the electron beam source in the electron beam source array, and an electron-repelling means for biasing in the other direction of the electron beam source, the electron The emitting means includes a field emission cathode device including a voltage source for applying a predetermined negative voltage to the anode, or a cathode to which a cathode voltage is applied and emits electrons by a field emission effect; An electron beam source array formed by arranging a plurality of electron beam generating elements formed in close proximity to each other and configured to apply a predetermined gate voltage to discharge electrons from the cathode by a field emission effect; And an anode electrode formed to face the electron beam source array, the anode electrode being applied with a predetermined positive anode voltage to accelerate and capture electrons emitted from the cathode in the electron beam source array. In a cathode device, a method for cleaning a field emission cathode device in which the cathode is cleaned by irradiating an electron beam from one cathode to another cathode. Applying a predetermined excitation voltage between a pair of cathodes in the electron beam source array to form an electron beam so as to connect the pair of cathodes; and applying a negative voltage to the anode electrode substantially simultaneously with the step. A step of applying a voltage, or a method in which a cathode voltage is applied, a cathode that emits electrons by a field emission effect, and a predetermined gate voltage that is formed close to the cathode and is applied. An electron beam source array formed by arranging a plurality of electron beam generating elements constituted by a gate for emitting electrons from the cathode by a field emission effect, and the electron beam generating element in the electron beam source array And a plurality of anode electrode elements arranged in a row, and a predetermined positive anode voltage is applied to the front side of the electron beam source array. A field emission cathode device having an anode for accelerating and capturing electrons emitted from the cathode, wherein the field emission cathode device cleans the cathode by irradiating an electron beam from one cathode to another cathode. In the method, a pair of a first electron beam generating element and a second electron beam generating element is selected from the electron beam source array, and a cathode in the first electron beam generating element is selected. Forming an electron beam so as to connect the pair of cathodes by applying a predetermined excitation voltage between the plurality of cathodes in the second electron beam generating element, and substantially simultaneously with the step, Applying a different negative voltage to the anode electrode element.
【0015】[0015]
【作用】本発明の第1の特徴によれば、電子線によるク
リーニングの際に本来正電圧が印加されるアノード電極
に負電圧が印加されるため、一方のカソードから出射さ
れた電子線がアノードに吸収されることなく他方のカソ
ードに到達するため、電子線によるカソードの清浄化処
理の効率が実質的に向上する。According to the first feature of the present invention, a negative voltage is applied to an anode electrode to which a positive voltage is originally applied during cleaning with an electron beam. Since it reaches the other cathode without being absorbed by the cathode, the efficiency of the cathode cleaning treatment by the electron beam is substantially improved.
【0016】本発明の第2の特徴によれば、既に清浄化
をなされたカソードに印加される励起電圧を、まだ清浄
化処理をなされていないカソードに印加される励起電圧
よりも減少させることにより、カソードの不必要な消耗
を回避することが可能になる。その結果、装置の寿命を
延長することができる。According to a second aspect of the invention, the excitation voltage applied to the already cleaned cathode is reduced below the excitation voltage applied to the uncleaned cathode. In addition, unnecessary consumption of the cathode can be avoided. As a result, the life of the device can be extended.
【0017】本発明の第3の特徴によれば、アノード電
極を複数のアノード電極要素に分割して形成し、アノー
ド電極要素に印加される負電圧の大きさを、アノード電
極に沿って非対称の電位分布が形成されるように印加す
ることにより、電子線の照射効率および清浄化処理の効
率を一層向上させることが可能になる。According to the third feature of the present invention, the anode electrode is formed by dividing the anode electrode into a plurality of anode electrode elements, and the magnitude of the negative voltage applied to the anode electrode element is asymmetrical along the anode electrode. By applying the voltage so that the potential distribution is formed, the irradiation efficiency of the electron beam and the efficiency of the cleaning treatment can be further improved.
【0018】[0018]
【実施例】図1は本発明の第1実施例を示す。図1は先
に説明した図10に対応しており、簡単のため基板10
の図示を省略してある。また、図中、図10と対応する
部分には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. FIG. 1 corresponds to FIG. 10 described above.
Are not shown. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0019】図1を参照するに、本実施例では基板10
およびその上の絶縁層11に対向するように形成された
アノード電極16をエミッタティップの清浄化処理に使
用するが、その際アノード電極16に正電圧の代わりに
負電圧を印加する。すなわち、清浄化処理を行う際には
スイッチSWを閉じて第1のカソード電極12aに負電
圧を印加する。これと同時に第2のカソード電極12b
に正電圧を印加し、電界放出効果により電子をエミッタ
ティップ15aから放出させ、エミッタティップ15a
からエミッタティップ15bに到る電子線を形成する。
本実施例によれば、清浄化処理を行う際にアノード電極
に負電圧が印加される結果、エミッタティップ15aか
ら放出された電子は効率良くエミッタティップ15bに
到達し、清浄化が効率的に実行される。通常の動作時に
は、スイッチSWは開成され、アノードには正電圧が印
加される。Referring to FIG. 1, in this embodiment, a substrate 10
The anode electrode 16 formed so as to face the insulating layer 11 thereon is used for the emitter tip cleaning process. At this time, a negative voltage is applied to the anode electrode 16 instead of a positive voltage. That is, when performing the cleaning process, the switch SW is closed and a negative voltage is applied to the first cathode electrode 12a. At the same time, the second cathode electrode 12b
Is applied with a positive voltage to emit electrons from the emitter tip 15a by the field emission effect.
Then, an electron beam reaching the emitter tip 15b is formed.
According to this embodiment, as a result of applying a negative voltage to the anode electrode during the cleaning process, the electrons emitted from the emitter tip 15a efficiently reach the emitter tip 15b, and the cleaning is efficiently performed. Is done. During normal operation, the switch SW is opened, and a positive voltage is applied to the anode.
【0020】図2はエミッタティップ15aに−1V、
エミッタティップ15bに+1Vの電圧を印加し、同時
にアノード電極16に−1Vの電圧を印加した場合の電
界放出陰極装置中に形成される電位分布をあらわす。図
10と同じく、図2においても図1に対して左右が入れ
かわっている。図2の計算例でも、ゲート電極13a,
13bは接地されていると仮定している。FIG. 2 shows that the emitter tip 15a has -1V,
A potential distribution formed in the field emission cathode device when a voltage of +1 V is applied to the emitter tip 15b and at the same time, a voltage of -1 V is applied to the anode electrode 16 is shown. As in FIG. 10, the left and right in FIG. Also in the calculation example of FIG. 2, the gate electrodes 13a,
13b is assumed to be grounded.
【0021】図2よりわかるように、エミッタティップ
15aから放出された電子は、アノードに対して急角度
に発射されたものであってもアノードの電界で反発を受
け、エミッタティップ15bの方向に戻る。そのうちの
いくつかはゲート電極13a,13bで捕捉されるが、
一部分はエミッタティップ15bの周辺に形成される大
きな電界に捕捉され、ティップ15bに導かれる。図2
と図11を比較すると、エミッタティップ15a,15
bの先端部近傍での電位分布が大きく変化しているのが
わかる。明らかに、図2においてエミッタティップ15
b近傍に形成されている電位分布は電子線をエミッタテ
ィップ15b先端部に集束させるのに非常に好都合であ
る。アノード電極に印加される負電圧の大きさは電界放
出陰極装置の構成により変化するが、本実施例ではアノ
ード電極に印加される負電圧の大きさを、エミッタティ
ップ15aに印加される電圧よりも大きくなるように設
定するのが一般的に効果的である。As can be seen from FIG. 2, the electrons emitted from the emitter tip 15a are repelled by the electric field of the anode and return to the direction of the emitter tip 15b even if they are emitted at an acute angle with respect to the anode. . Some of them are captured by the gate electrodes 13a and 13b,
A part is trapped by a large electric field formed around the emitter tip 15b and guided to the tip 15b. FIG.
11 is compared with FIG. 11, the emitter tips 15a, 15
It can be seen that the potential distribution in the vicinity of the tip of b changes greatly. Clearly, in FIG.
The potential distribution formed in the vicinity of b is very convenient for focusing the electron beam on the tip of the emitter tip 15b. Although the magnitude of the negative voltage applied to the anode electrode varies depending on the configuration of the field emission cathode device, in the present embodiment, the magnitude of the negative voltage applied to the anode electrode is smaller than the voltage applied to the emitter tip 15a. It is generally effective to set it to be large.
【0022】次に、本発明の第2実施例を、電界放出陰
極装置30を示す図3を参照しながら説明する。本実施
例では、前記励起電圧を印加される一対の電子線源を、
図8に示したような電子線源アレイの一の端から他の端
まで順次選択し、選択された一対の電子線源に対して励
起電圧を印加して電子線を形成する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a pair of electron beam sources to which the excitation voltage is applied,
Electron beam arrays are sequentially selected from one end to the other end as shown in FIG. 8, and an excitation voltage is applied to the selected pair of electron beam sources to form electron beams.
【0023】図3(A)〜(C)を参照するに、電界放
出陰極装置30は絶縁性基板31上に形成された絶縁層
32と、前記絶縁性基板31と絶縁体層32の境界に形
成されたカソード電極33a,33b,・・・と、前記
絶縁体層32中に形成されて前記カソード電極33a,
33b,・・・を露出させるスルーホール32aと、前
記スルーホール中に形成されたエミッタティップ34
a,34b,・・・と、前記絶縁体層32上主面上に形
成されたゲート電極35と、前記エミッタティップ34
a,34b,・・・に対向するように形成されたアノー
ド電極36とにより構成され、エミッタティップ34
a,34b,・・・は複数のグループにまとめられて電
子線源A,B,C,D,・・・を形成する。ただし、図
示の例では電子線源Aは電子線源アレイの一端部に形成
されている。Referring to FIGS. 3A to 3C, the field emission cathode device 30 includes an insulating layer 32 formed on an insulating substrate 31, and a boundary between the insulating substrate 31 and the insulating layer 32. , And the cathode electrodes 33a, 33b,... Formed in the insulator layer 32.
33b, and an emitter tip 34 formed in the through hole.
, a gate electrode 35 formed on the main surface of the insulator layer 32, and the emitter tip 34
, 34b,... and an anode electrode 36 formed to face the
are grouped into a plurality of groups to form electron beam sources A, B, C, D,. However, in the illustrated example, the electron beam source A is formed at one end of the electron beam source array.
【0024】図3(A)の状態では電子線源Aとこれに
隣接する電子線源Bとが選択され、線源AからBに電子
線が照射されて線源B中のエミッタティップ34bが電
子線による清浄化を受ける。図3(A)の状態で電子線
源Bが清浄化された後、状態は図3(B)に示す状態に
移行し、電子線源Bとこれに隣接する電子線源Cが選択
されて線源Bから線源Cに電子線が照射され、その結果
線源C中のエミッタティップ34cが清浄化される。さ
らに、図3(C)の状態では、電子線源Cと電子線源D
が選択され、電子線源Cから電子線源Dに照射される電
子線により線源D中のエミッタティップ34dの清浄化
が行われる。In the state of FIG. 3A, the electron beam source A and the electron beam source B adjacent thereto are selected, and the electron beam is irradiated from the beam source A to the electron beam B, so that the emitter tip 34b in the beam source B is removed. Receives electron beam cleaning. After the electron beam source B is cleaned in the state shown in FIG. 3A, the state shifts to the state shown in FIG. 3B, and the electron beam source B and the electron beam source C adjacent thereto are selected. An electron beam is irradiated from the source B to the source C, and as a result, the emitter tip 34c in the source C is cleaned. Further, in the state of FIG. 3C, the electron beam source C and the electron beam source D
Is selected, and the emitter tip 34d in the source D is cleaned by the electron beam emitted from the electron beam source C to the electron beam source D.
【0025】かかる清浄化プロセスにおいて、最初に選
択される電子線源Aには、電子を電界放出作用により放
出させるために特に大きな負電圧を印加する必要がある
ことに注意が必要である。これは、図3(A)の工程に
おいては電子線源Aは全く清浄化処理をなされていない
ため、一般に電子の電界放出作用を得るためには大きな
印加電圧が必要であるのに対し、図3(B)の工程で電
子放出を行う電子線源Bあるいは図3(C)の工程で電
子放出を行う電子線源Cは先の工程で清浄化を既になさ
れているため、電子の電界放出に要する電圧は低くな
る。It should be noted that in such a cleaning process, it is necessary to apply a particularly large negative voltage to the electron beam source A selected first in order to emit electrons by the field emission effect. This is because, in the step of FIG. 3A, the electron beam source A has not been subjected to any cleaning treatment, so that a large applied voltage is generally required to obtain the electron field emission effect. The electron beam source B that emits electrons in the step of FIG. 3B or the electron beam source C that emits electrons in the step of FIG. 3C has already been cleaned in the previous step. The voltage required for this becomes lower.
【0026】図4(A)〜(E)は上記の清浄化プロセ
スの進行を示すタイムチャートであり、図4(A)は前
記電子線源Aに印加される電圧およびそのタイミング
を、図4(B)は前記電子線源Bに印加される電圧およ
びそのタイミングを、また図4(C)は前記電子線源C
に印加される電圧およびそのタイミングを示している。
同様に、図4(D)は第n−1番目の電子線源に印加さ
れる電圧およびそのタイミングを、また図4(E)は第
n番目の電子線源に印加される電圧およびそのタイミン
グを示す。FIGS. 4A to 4E are time charts showing the progress of the above cleaning process. FIG. 4A shows the voltage applied to the electron beam source A and its timing. FIG. 4B shows the voltage applied to the electron beam source B and its timing, and FIG.
And the timing applied thereto.
Similarly, FIG. 4D shows the voltage applied to the (n-1) th electron beam source and its timing, and FIG. 4E shows the voltage applied to the nth electron beam source and its timing. Is shown.
【0027】図4(A),(B)に示すように、電子線
源Aには最初に区間t1 において負電圧Ve1が、また電
子線源Bには同じタイミングで正電圧Vx1が印加され
る。この状態で電子線を電子線源Aから電子線源Bに照
射した後、図4(C),(D)に示すように、電子線源
Bに区間t2 において大きさが電圧Ve1よりも小さい負
電圧Ve2を印加する。同時に、同じタイミングで大きさ
が電圧Vx1よりも小さい正電圧Vx2を電子線源Cに印加
する。その結果、電子線源BからCにいたる電子線の経
路が形成され、電子線源C中のエミッタティップが清浄
化される。さらに、順次つぎの一対の電子線源を選択
し、選択された電子線源間に電圧Ve2,Vx2を印加する
ことにより、電子線源は順次清浄化される。最終的には
図4(D)および(E)に示すように、電子線源アレイ
他端に位置する前記n−1番目の電子線源に正電圧Vx2
が、またn番目の電子線源に負電圧Ve2が印加される。As shown in FIGS. 4A and 4B, the electron beam source A first receives the negative voltage V e1 in the interval t 1 , and the electron beam source B receives the positive voltage V x1 at the same timing. Applied. After the electron beam irradiated from the electron beam source A to the electron beam source B in this state, FIG. 4 (C), the (D), the size in the interval t 2 to the electron beam source B is below the voltage V e1 Also apply a small negative voltage Ve2 . At the same time, a positive voltage V x2 whose magnitude is smaller than the voltage V x1 is applied to the electron beam source C at the same timing. As a result, a path for the electron beam from the electron beam source B to the electron beam source C is formed, and the emitter tip in the electron beam source C is cleaned. Further, by sequentially selecting the next pair of electron beam sources and applying the voltages V e2 and V x2 between the selected electron beam sources, the electron beam sources are sequentially cleaned. Finally, as shown in FIGS. 4D and 4E , a positive voltage Vx2 is applied to the (n-1) th electron beam source located at the other end of the electron beam source array.
And a negative voltage V e2 is applied to the n-th electron beam source.
【0028】上記のプロセスは、図4中に1st cy
cle, 2nd cycleとして示したように複数
回繰り返してもよく、その場合は各電子線源A,B,
C,・・・がすでに少なくとも一回は清浄化プロセスを
受けていることを勘案して、印加負電圧を前記Ve2より
もさらに小さい大きさの電圧Ve3に、また印加正電圧の
前記Vx2よりもさらに小さい大きさの電圧Vx3に設定す
る。このようにして、清浄化の進行とともに印加される
励起電圧の大きさを除々に減少させることにより、エミ
ッタティップの消耗を極小に抑止することが可能にな
る。本実施例では、最初に選択される電子電源Aとして
電子線源アレイの周辺部に特別の清浄化処理用電子線源
を形成しておくと特に有利である。また、制御を簡単に
するために、清浄化処理を行う電子線源に印加する電圧
を、Vx に固定してもよい。The above process corresponds to the first cy in FIG.
, 2nd cycle, the electron beam sources A, B,
Considering that C,... Have already been subjected to the cleaning process at least once, the applied negative voltage is set to a voltage V e3 having a magnitude smaller than Ve 2 and the applied positive voltage is set to V The voltage V x3 is set to be smaller than x2 . In this way, by gradually reducing the magnitude of the excitation voltage applied as the cleaning proceeds, it becomes possible to minimize the consumption of the emitter tip. In this embodiment, it is particularly advantageous to form a special cleaning electron beam source around the electron beam source array as the electron power source A selected first. Further, in order to simplify the control, the voltage applied to the electron beam source to perform the cleaning process, may be fixed to V x.
【0029】次に、本発明の第3実施例を図5(A),
(B)を参照しながら説明する。図5(A),(B)
中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、その
説明を省略する。図5(A),(B)中、電子線源をカ
ソード電極により区別する。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 5 (A), (B)
The same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof will be omitted. 5A and 5B, the electron beam source is distinguished by the cathode electrode.
【0030】図5(A)を参照するに、通常の動作時に
は相互に独立して駆動される複数の電子線源が、清浄化
動作時には相互に隣接する二組の電子線源33a,33
bにグループ分けされ、図5(A)の状態では電子線源
群33aに正電圧が、電子線源群33bに負電圧が印加
される。また、同時にアノード電極36にはスイッチS
Wを閉じることにより、負電圧が印加される。この状態
で、電子線源群33bから33aに電子線が照射され、
電子線源群33a中のエミッタティップが清浄化され
る。例えば、電子線源群33aは奇数番号の駆動線に対
応する電子線群を、また電子線群33bは偶数番号の駆
動線に対応する電子線群をあらわす。Referring to FIG. 5A, a plurality of electron beam sources that are driven independently of each other during a normal operation, and two sets of electron beam sources 33a and 33 adjacent to each other during a cleaning operation.
The positive voltage is applied to the electron beam source group 33a and the negative voltage is applied to the electron beam source group 33b in the state of FIG. At the same time, a switch S is connected to the anode electrode 36.
By closing W, a negative voltage is applied. In this state, the electron beam source groups 33b to 33a are irradiated with an electron beam,
The emitter tip in the electron beam source group 33a is cleaned. For example, the electron beam source group 33a represents an electron beam group corresponding to odd-numbered drive lines, and the electron beam group 33b represents an electron beam group corresponding to even-numbered drive lines.
【0031】図5(A)のプロセスの後、図5(B)の
プロセスにおいてアノード電極36に印加される正電圧
はそのままにして、電子線源群に印加される電圧が反転
され、電子線源群33aには負電圧が、また電子線源群
33bには正電圧が印加される。この状態で、電子線源
群33aから放出される電子線により電子線源群33b
中のエミッタティップが清浄化される。さらに、図5
(A),(B)のプロセスを交互に繰り返すことによ
り、各電子線群中のエミッタティップの清浄度が徐々に
向上する。After the process of FIG. 5A, the voltage applied to the electron beam source group is inverted while the positive voltage applied to the anode electrode 36 in the process of FIG. A negative voltage is applied to the source group 33a, and a positive voltage is applied to the electron beam source group 33b. In this state, an electron beam emitted from the electron beam source group 33a is used by the electron beam source group 33b.
The emitter tip inside is cleaned. Further, FIG.
By alternately repeating the processes (A) and (B), the cleanliness of the emitter tip in each electron beam group is gradually improved.
【0032】図6(A),(B)は図5(A),(B)
のプロセスを交互に繰り返す場合に電子線群33a,3
3bに印加される電圧を示す。ただし、図8(A)は電
子線源群33aに印加される電圧を、また図8(B)は
電子線源群33bに印加される電圧を示す。FIGS. 6A and 6B show FIGS. 5A and 5B, respectively.
Electron beams 33a, 3
3b shows a voltage applied to the device. 8A shows the voltage applied to the electron beam source group 33a, and FIG. 8B shows the voltage applied to the electron beam source group 33b.
【0033】図6(A),(B)よりわかるように、区
間t1 では負電圧Ve1が電子線群33aに、また正電圧
Vx が電子線源群33bに印加され、時間t2 で隔てら
れた次の区間t3 において正電圧Vx が電子線群33a
に、また先の負電圧Ve1よりも大きさが小さい負電圧V
e2が電子線群33bに印加される。上記プロセスを繰り
返すことにより、負電圧の大きさが時間と共にVe3,V
e4,Ve5,...と減少し、Ve5に達すると一定に維持
される。このように励起電圧を設定することにより、エ
ミッタティップの消耗を最小化しながら最大の清浄化効
果を得ることができる。また、電子線群33a,33b
に含まれる電子線源の数は、図示していないゲッターの
能力に応じて適宜設定される。[0033] FIG. 6 (A), the As can be seen from (B), the negative voltage V e1 in the section t 1 is the electron beam group 33a, also positive voltage V x is applied to the electron beam source group 33b, the time t 2 positive voltage V x is the electron beam group 33a in the next section t 3 when separated by
And a negative voltage V smaller than the previous negative voltage V e1.
e2 is applied to the electron beam group 33b. By repeating the above process, the magnitude of the negative voltage changes with time with respect to V e3 , V
e4 , Ve5,. . . And it is kept constant when it reaches V e5 . By setting the excitation voltage in this way, the maximum cleaning effect can be obtained while minimizing the consumption of the emitter tip. Also, the electron beam groups 33a, 33b
The number of electron beam sources included in is set as appropriate according to the capability of a getter (not shown).
【0034】次に、本発明の第4の実施例を図7を参照
しながら説明する。ただし、図7は第4実施例による電
界放出陰極装置40を示す。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a field emission cathode device 40 according to the fourth embodiment.
【0035】図7を参照するに、電界放出陰極装置40
は絶縁膜42を形成された絶縁性基板41上に形成さ
れ、絶縁膜42と基板41の境界には、各電子線源に対
応してカソード電極43a,43bが形成される。カソ
ード電極43a,43bに対応して、絶縁膜42中には
複数のスルーホールが形成され、スルーホールにより露
出されたカソード電極43a,43bの表面には円錐形
状のエミッタティップ44が一または複数個形成され
る。さらに、絶縁膜42の上主面状にはゲート電極45
が形成される。さらに、前記基板41の図面中上方に
は、アノード電極を担持する絶縁性基板47が形成さ
れ、絶縁性基板状には、前記電子線源に対面する側に複
数の、相互に電気的に分離されたアノード電極要素48
a,48b,・・・が担持され、電極要素48a,48
b,・・・および絶縁性基板47は全体でアノード46
を形成する。Referring to FIG. 7, the field emission cathode device 40
Are formed on an insulating substrate 41 on which an insulating film 42 is formed, and cathode electrodes 43a and 43b are formed on the boundary between the insulating film 42 and the substrate 41 in correspondence with each electron beam source. A plurality of through holes are formed in the insulating film 42 corresponding to the cathode electrodes 43a and 43b, and one or more conical emitter tips 44 are formed on the surfaces of the cathode electrodes 43a and 43b exposed by the through holes. It is formed. Further, the gate electrode 45 is formed on the upper main surface of the insulating film 42.
Is formed. Further, an insulating substrate 47 carrying an anode electrode is formed above the substrate 41 in the drawing, and a plurality of electrically insulating substrates 47 are formed on the side facing the electron beam source. Anode electrode element 48
a, 48b,... are carried, and the electrode elements 48a, 48
,... and the insulating substrate 47
To form
【0036】図7は、さらにかかる構成の電界放出陰極
装置においてエミッタティップ44を清浄化する場合の
構成を示す。図示の例では、カソード電極43b上に形
成されたエミッタティップ44に負電圧Ve1を印加し、
一方カソード電極43a上に形成されたエミッタティッ
プ44に正電圧Vx を印加して、電子線を電子線源43
bの複数のエミッタティップから電子線源43aの複数
のエミッタティップに照射して電子線源43a中のエミ
ッタティップ44を清浄化する工程が示されている。FIG. 7 shows a structure in which the emitter tip 44 is further cleaned in the field emission cathode device having such a structure. In the illustrated example, a negative voltage Ve1 is applied to the emitter tip 44 formed on the cathode electrode 43b,
On the other hand the emitter tip 44 which is formed on the cathode electrode 43a by applying a positive voltage V x, the electron beam source with an electron beam 43
The step of irradiating the plurality of emitter tips of the electron beam source 43a from the plurality of emitter tips b to clean the emitter tip 44 in the electron beam source 43a is shown.
【0037】本実施例においても、先の実施例と同様に
アノード電極要素48a,48b,・・・には負電圧が
印加されるが、アノード電源として負電圧VH1,VH2,
VH3を発生する三種類の電源(VH1<VH2<VH3)が用
意され、三つの連続するアノード電極要素48f,48
e,48dおよび同じく連続するアノード電極要素48
c,48b,48aに前記負電圧VH1,VH2,VH3をそ
れぞれ順次印加する。その結果、アノード電極要素48
fから48dに向かってまたアノード電極要素48cか
ら48aに向かって増加する非対称な電位分布が形成さ
れ、その結果電子線源43bのエミッタティップ44か
ら放出された電子ビーム密度最大の軌道は、電子線源4
3aに向かうように曲げられ、電子は正電圧を印加され
ているエミッタティップ44に効率良く捕捉される。電
圧VH1,VH2,VH3の値は例えば電極要素の位置ととも
に略直線的に増大するように設定され、一例として、V
H1とVH3では大きさが20%程度異なるように設定され
る。In this embodiment, as in the previous embodiment, a negative voltage is applied to the anode electrode elements 48a, 48b,..., But negative voltages V H1 , V H2 ,
V H3 and generates three kinds of power supply (V H1 <V H2 <V H3) are provided, the anode electrode elements 48f, 48 for three consecutive
e, 48d and similarly continuous anode electrode elements 48
The negative voltages VH1 , VH2 , and VH3 are sequentially applied to c, 48b, and 48a, respectively. As a result, the anode electrode element 48
An asymmetric potential distribution is formed which increases from f to 48d and from the anode electrode elements 48c to 48a, and as a result, the maximum trajectory of the electron beam density emitted from the emitter tip 44 of the electron beam source 43b is Source 4
The electron is bent toward 3a, and the electrons are efficiently captured by the emitter tip 44 to which the positive voltage is applied. The values of the voltages V H1 , V H2 , and V H3 are set so as to increase substantially linearly with the position of the electrode element.
H1 and VH3 are set so that the sizes differ by about 20%.
【0038】上記清浄化処理を行う時期としては、電界
放出陰極装置の製造工程中、具体的には電界放出陰極装
置の真空封止工程が考えられる。封止直後のエミッタテ
ィップ表面には揮発性物質が大なり少なり吸着されてお
り、従って製品を出荷する前に清浄化処理を行う必要が
ある。かかる出荷前処理では図4(A)で説明したよう
な、清浄化処理目的で設けられた電子線源Aに大きな負
電圧Ve1を印加するのが効果的である。また、電界放出
陰極装置が電子機器に組み込まれて出荷された後では電
子機器の電源投入直後に清浄化処理を実行するのがが好
都合である。一般に、電子機器の電源投入直後には様々
な検査や診断プログラムが実行されており、その間に清
浄化処理を行うことで清浄化に要する余分な時間を節約
することができる。また、かかる清浄化処理は高温を必
要としないため、電子機器中の他の部分に悪影響が及ぶ
ことはない。また、経時的なエミッタティップのガス吸
着に対処するために、電界放出陰極装置の使用時間をタ
イマでモニタし、所定時間が経過すると清浄化処理が起
動するように構成することも可能である。さらに、アノ
ード電流の減少をモニタし、アノード電流が所定値を割
り込んだ場合に清浄化処理の必要性を表示する警告灯等
を点灯させるように構成しても良い。As a timing for performing the above-mentioned cleaning treatment, a manufacturing process of the field emission cathode device, specifically, a vacuum sealing process of the field emission cathode device can be considered. Volatile substances are adsorbed on the surface of the emitter tip immediately after the sealing, so that it is necessary to perform a cleaning treatment before shipping the product. In the pre-shipment processing, it is effective to apply a large negative voltage V e1 to the electron beam source A provided for the purpose of the cleaning processing as described with reference to FIG. Further, after the field emission cathode device is assembled in the electronic device and shipped, it is convenient to execute the cleaning process immediately after turning on the power of the electronic device. Generally, various inspection and diagnosis programs are executed immediately after the power of the electronic device is turned on. By performing the cleaning process during that time, extra time required for cleaning can be saved. Further, since such a cleaning process does not require a high temperature, other portions in the electronic device are not adversely affected. Further, in order to cope with the gas adsorption of the emitter tip over time, it is possible to configure so that the usage time of the field emission cathode device is monitored by a timer, and the cleaning process is started when a predetermined time elapses. Further, a configuration may be adopted in which a decrease in the anode current is monitored, and when the anode current falls below a predetermined value, a warning lamp or the like indicating the necessity of the cleaning process is turned on.
【0039】以上、本発明を実施例について説明した
が、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、
特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形、
変更が可能である。Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment.
Various modifications within the scope of the claims,
Changes are possible.
【0040】[0040]
【発明の効果】本発明によれば、電子線によるエミッタ
ティップの清浄化の際にアノード電極に負電圧を印加す
るために、電子線を効率よく目的のエミッタティップに
到達させることが可能になり、効率的なエミッタティッ
プの清浄化が可能である。特に、数百〜1000本程度
の数のカソードラインを有する装置では、カソードライ
ンすなわち電子線源を適当にグループ化することによ
り、清浄化処理に要する時間を短縮することが可能であ
る。また、アノード電極を複数の電極要素に分割し、こ
れらに大きさが順次変化する電圧を印加することにより
非対称な電界分布を形成した場合、電子線の目的エミッ
タティップへの到達率はさらに向上する。また、電子線
を形成する際に一対の電子線源間に印加される励起電圧
を清浄化処理の進行とともに減少させることにより、電
子線源中のエミッタティップの不要な消耗を回避するこ
とが可能になる。According to the present invention, since a negative voltage is applied to the anode electrode when the emitter tip is cleaned by the electron beam, the electron beam can efficiently reach the target emitter tip. It is possible to efficiently clean the emitter tip. In particular, in an apparatus having several hundred to about 1,000 cathode lines, the time required for the cleaning process can be reduced by appropriately grouping the cathode lines, that is, the electron beam sources. Further, when the anode electrode is divided into a plurality of electrode elements, and a voltage having a sequentially changing magnitude is applied thereto to form an asymmetric electric field distribution, the arrival rate of the electron beam to the target emitter tip is further improved. . In addition, by reducing the excitation voltage applied between a pair of electron beam sources when forming an electron beam as the cleaning process proceeds, unnecessary consumption of the emitter tip in the electron beam source can be avoided. become.
【図1】本発明の第1実施例による電界放出陰極装置に
おける清浄化処理を示す図である。FIG. 1 is a view showing a cleaning process in a field emission cathode device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1実施例の動作原理を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram illustrating an operation principle of the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2実施例による電界放出陰極装置に
おける清浄化処理を示す図である。FIG. 3 is a view showing a cleaning process in a field emission cathode device according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2実施例の動作を示すタイミング図
である。FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3実施例による電界放出陰極装置に
おける清浄化処理を示す図である。FIG. 5 is a view showing a cleaning process in a field emission cathode device according to a third embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第3実施例の動作を示すタイミング図
である。FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the third embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第4実施例による電界放出陰極装置に
おける清浄化処理を示す図である。FIG. 7 is a view showing a cleaning process in a field emission cathode device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図8】従来の電界放出陰極装置を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a conventional field emission cathode device.
【図9】図8の電界放出陰極装置の一部を示す拡大図で
ある。FIG. 9 is an enlarged view showing a part of the field emission cathode device of FIG.
【図10】従来の電界放出陰極装置における清浄化処理
を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a cleaning process in a conventional field emission cathode device.
【図11】図10において、アノードに+1Vの電圧を
印加した場合の電位分布の計算結果を示す図である。11 is a diagram showing a calculation result of a potential distribution when a voltage of +1 V is applied to the anode in FIG.
10,31,41 絶縁性基板 11,32,42 絶縁体層 12a,12b,33a,33b,43a,43b カ
ソード電極(電子線源) 13a,13b,35,45 ゲート電極 14a,14b 電子線源 15a,15b,34a〜34d,44 エミッタティ
ップ 16,36 アノード電極 46 アノード 47 アノード基板 48a〜48f アノード電極要素 SW スイッチ10, 31, 41 Insulating substrate 11, 32, 42 Insulator layer 12a, 12b, 33a, 33b, 43a, 43b Cathode electrode (electron beam source) 13a, 13b, 35, 45 Gate electrode 14a, 14b Electron beam source 15a , 15b, 34a to 34d, 44 Emitter tip 16, 36 Anode electrode 46 Anode 47 Anode substrate 48a to 48f Anode electrode element SW switch
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 1/304 H01J 9/38 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 1/304 H01J 9/38
Claims (10)
により電子を放出するカソードと、前記カソードに近接
して形成され、所定のゲート電圧を印加されて前記カソ
ードから電子を電界放出効果により放出させるゲートと
により構成される電子線発生要素を複数個配列して形成
されてなる電子線源群を複数個配列して形成された電子
線源アレイと; 複数のアノード電極要素を前記電子線源アレイ中の複数
の電子線源群に対向するように配設されてなり、所定の
アノード電圧を印加されて前記電子線源アレイ中の電子
線源から放出された電子を加速および捕捉するアノード
と; 前記電子線源アレイ中の電子線源から放出された電子
を、他の電子線源の方向に付勢する電子反発手段とを備
え、 前記電子反発手段は、前記アノードに所定の負電圧を印
加する電圧源を含むことを特徴とする電界放出陰極装
置。1. A cathode that is applied with a cathode voltage and emits electrons by a field emission effect, and is formed in close proximity to the cathode and is applied with a predetermined gate voltage to emit electrons from the cathode by the field emission effect. An electron beam source array formed by arranging a plurality of electron beam sources formed by arranging a plurality of electron beam generating elements constituted by gates; and an electron beam source array formed by arranging a plurality of anode electrode elements. An anode arranged to face the plurality of electron beam source groups therein, and applied with a predetermined anode voltage to accelerate and capture electrons emitted from the electron beam sources in the electron beam source array; Electron repulsion means for energizing electrons emitted from an electron beam source in the electron beam source array in the direction of another electron beam source , wherein the electron repulsion means comprises a predetermined negative voltage applied to the anode. And a voltage source for applying a voltage.
源を清浄化する際に操作されて、前記アノードに前記電
圧源が発生した前記所定負電圧を印加する切替手段を含
むことを特徴とする請求項1記載の装置。2. The method according to claim 1, wherein the electron repulsion unit further includes a switching unit that is operated when cleaning the electron beam source and applies the predetermined negative voltage generated by the voltage source to the anode. The device of claim 1, wherein
により電子を放出するカソードと、前記カソードに近接
して形成され、所定のゲート電圧を印加されて前記カソ
ードから電子を電界放出効果により放出させるゲートと
により構成される電子線発生要素を複数個配列して形成
されてなる電子線源アレイと、前記電子線源アレイに対
向して形成され、所定の正のアノード電圧を印加されて
前記電子線源アレイ中の前記カソードから放出された電
子を加速および捕捉するアノード電極とを備えた電界放
出陰極装置において、一のカソードから別のカソードへ
の電子線の照射により前記カソードを清浄化する電界放
出陰極装置の清浄化方法において、 前記電子線源アレイ中の一対のカソード間に所定の励起
電圧を印加して前記一対のカソードを結ぶように電子線
を形成する工程と、 前記工程と実質的に同時に前記アノード電極に負電圧を
印加する工程とよりなることを特徴とする方法。3. A cathode which is applied with a cathode voltage and emits electrons by a field emission effect, and which is formed close to the cathode and is applied with a predetermined gate voltage to emit electrons from the cathode by the field emission effect. An electron beam source array formed by arranging a plurality of electron beam generating elements each constituted by a gate; and an electron beam source array formed opposite to the electron beam source array and receiving a predetermined positive anode voltage to apply the electron beam. A field emission cathode device comprising: an anode electrode for accelerating and capturing electrons emitted from the cathode in a source array; an electric field for cleaning the cathode by irradiating an electron beam from one cathode to another cathode; In the method for cleaning an emission cathode device, a predetermined excitation voltage is applied between a pair of cathodes in the electron beam source array to form the pair of cathodes. Wherein the step of forming an electron beam, to become more and said step substantially applying a negative voltage to the anode electrode at the same time dance.
の電子線発生要素を含む複数の群に分割され、前記励起
電圧は前記複数の群中に含まれる第1の電子線発生要素
群中のカソードと前記複数の群中に含まれる第2の電子
線発生要素群中のカソード間に印加されることを特徴と
する請求項3記載の方法。4. The plurality of electron beam generating elements are divided into a plurality of groups each including a plurality of electron beam generating elements, and the excitation voltage is a first electron beam generating element group included in the plurality of groups. 4. The method of claim 3, wherein the voltage is applied between a cathode in the plurality and a cathode in a second group of electron beam generating elements included in the plurality of groups.
る工程は、前記電子線源アレイの一の端から他の端ま
で、隣接する一対の電子線発生要素を順次選択し、前記
選択された一対の電子線発生要素中のカソード間に前記
励起電圧を印加する工程を含むことを特徴とする請求項
3記載の方法。5. The step of forming an electron beam between the pair of cathodes includes sequentially selecting a pair of adjacent electron beam generating elements from one end to the other end of the electron beam source array. 4. The method according to claim 3, further comprising applying the excitation voltage between cathodes in the pair of electron beam generating elements.
よび第2の電子線発生要素よりなる第1の電子線発生要
素対を選択し、次いで前記第2の電子線発生要素と第3
の電子線発生要素とよりなる第2の電子線発生要素対を
選択する工程を含むことを特徴とする請求項5記載の方
法。6. The step of applying the excitation voltage includes selecting a first electron beam generating element pair including first and second electron beam generating elements, and then selecting the second electron beam generating element and a third electron beam generating element.
6. The method according to claim 5, further comprising the step of selecting a second electron beam generating element pair consisting of the electron beam generating elements.
選択される一対の電子線発生要素に印加する所定の励起
電圧を、次に選択される一対の電子線発生要素に印加さ
れる所定の励起電圧よりも高く設定する工程を有するこ
とを特徴とする請求項6記載の方法。7. The step of applying an excitation voltage includes the step of: applying a predetermined excitation voltage applied to a pair of electron beam generating elements selected first to a predetermined pair of electrons applied to a pair of electron beam generating elements selected next. 7. The method according to claim 6, further comprising the step of setting the excitation voltage higher than the excitation voltage.
る工程は、隣接する一対の電子線発生要素間に繰り返し
前記所定の励起電圧を印加し、その際前記所定の励起電
圧の値を順次減少させる工程を有することを特徴とする
請求項3記載の方法。8. The step of forming an electron beam between the pair of cathodes includes applying the predetermined excitation voltage repeatedly between a pair of adjacent electron beam generating elements, and in this case, sequentially changing the value of the predetermined excitation voltage. 4. The method of claim 3, comprising the step of reducing.
により電子を放出するカソードと、前記カソードに近接
して形成され、所定のゲート電圧を印加されて前記カソ
ードから電子を電界放出効果により放出させるゲートと
により構成される電子線発生要素を複数個配列して形成
されてなる電子線源アレイと、前記電子線源アレイ中の
前記電子線発生要素に対向するように配設され、複数の
アノード電極要素を配列して形成されてなり、所定の正
のアノード電圧を印加されて前記電子線源アレイ中の前
記カソードから放出された電子を加速および捕捉するア
ノードとを備えた電界放出陰極装置において、一のカソ
ードから別のカソードへの電子線の照射により前記カソ
ードを清浄化する電界放出陰極装置の清浄化方法におい
て、 前記電子線源アレイ中から第1の電子線発生要素と第2
の電子線発生要素とよりなる一対の電子線発生要素を選
択し、前記第1の電子線発生要素中のカソードと前記第
2の電子線発生要素中のカソードとの間に所定の励起電
圧を印加して前記一対のカソードを結ぶように電子線を
形成する工程と、 前記工程と実質的に同時に、前記複数のアノード電極要
素に異なる負電圧を印加する工程とよりなることを特徴
とする方法。9. A cathode that is applied with a cathode voltage and emits electrons by a field emission effect, and is formed adjacent to the cathode, and is applied with a predetermined gate voltage to emit electrons from the cathode by the field emission effect. An electron beam source array formed by arranging a plurality of electron beam generating elements each constituted by a gate; and a plurality of anodes arranged to face the electron beam generating elements in the electron beam source array. A field emission cathode device comprising: an electrode formed by arranging electrode elements, and an anode to which a predetermined positive anode voltage is applied to accelerate and capture electrons emitted from the cathode in the electron beam source array. A method for cleaning a field emission cathode device, wherein the cathode is cleaned by irradiating an electron beam from one cathode to another cathode; First electron beam generating element from being Ray and second
And a predetermined excitation voltage is applied between the cathode in the first electron beam generating element and the cathode in the second electron beam generating element. Applying a different negative voltage to the plurality of anode electrode elements substantially simultaneously with the step of applying an electron beam to connect the pair of cathodes. .
1の電子線発生要素を含む複数の電子線発生要素よりな
る第1の電子線発生要素群を選択し、また前記第2の電
子線発生要素を含む複数の電子線発生要素よりなる第2
の電子線発生要素群を選択し、前記第1の電子線発生要
素群中の複数のカソード群と前記第2の電子線発生要素
群中の複数のカソード群とを結ぶように電子線を形成す
る工程よりなることを特徴とする請求項9記載の方法。10. The step of forming an electron beam includes selecting a first electron beam generating element group including a plurality of electron beam generating elements including the first electron beam generating element, and selecting the second electron beam generating element. A second electron beam generating element including a plurality of electron beam generating elements;
And forming an electron beam so as to connect a plurality of cathode groups in the first electron beam generating element group and a plurality of cathode groups in the second electron beam generating element group. The method of claim 9 comprising the step of:
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