JPH0326493B2 - - Google Patents
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- JPH0326493B2 JPH0326493B2 JP57190682A JP19068282A JPH0326493B2 JP H0326493 B2 JPH0326493 B2 JP H0326493B2 JP 57190682 A JP57190682 A JP 57190682A JP 19068282 A JP19068282 A JP 19068282A JP H0326493 B2 JPH0326493 B2 JP H0326493B2
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- cathode
- semiconductor
- ray tube
- cathode ray
- semiconductor body
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/308—Semiconductor cathodes, e.g. cathodes with PN junction layers
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
- H01J23/02—Electrodes; Magnetic control means; Screens
- H01J23/06—Electron or ion guns
- H01J23/065—Electron or ion guns producing a solid cylindrical beam
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/84—Arrangements for removing or diverting unwanted particles, e.g. for negative ions or fringing electrons; Arrangements for velocity or mass selection
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- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、排気容器内にターゲツト及び半導体
陰極を有する画像記録または表示用陰極線管を具
えており、前記半導体陰極が半導体本体を有し、
該半導体本体の主面に設けた電気絶縁層が電子放
出面の個所に少なくとも１個の孔を有している装
置に関するものである。
陰極を有する画像記録または表示用陰極線管を具
えており、前記半導体陰極が半導体本体を有し、
該半導体本体の主面に設けた電気絶縁層が電子放
出面の個所に少なくとも１個の孔を有している装
置に関するものである。
斯種の装置は1981年１月15日に公開された本願
人の出願に係るオランダ国特許願第7905470号か
ら既知である。
人の出願に係るオランダ国特許願第7905470号か
ら既知である。
画像記録用の装置における陰極線管は撮像管で
あり、ターゲツトは例えば光導電層のような感光
層である。画像表示用の装置では陰極線管を表示
管とすることができ、またターゲツトはけい光材
料製の層または線状或いはスポツト状のパターン
で構成する。斯種の装置は電子顕微鏡的用途また
は電子平版印刷用の用途に設計することもでき
る。
あり、ターゲツトは例えば光導電層のような感光
層である。画像表示用の装置では陰極線管を表示
管とすることができ、またターゲツトはけい光材
料製の層または線状或いはスポツト状のパターン
で構成する。斯種の装置は電子顕微鏡的用途また
は電子平版印刷用の用途に設計することもでき
る。
前記オランダ国特許願第7905470号には所謂
「冷陰極」を有している陰極線管が示されており、
この場合の陰極動作は、電荷キヤリヤのアバラン
シエ増倍が起るような方法でｐ−ｎ接合を逆方向
に動作させる半導体本体から電子を放出させるこ
とに基ずいている。また、電子の仕事関数をしの
ぐべき大きさの運動エネルギーを有する電子を得
ることができ、これらの電子は半導体本体の主面
から放出され、電子流となる。なお、この場合に
は半導体主面に設ける絶縁層にあけた（溝状、環
状、円形、矩形）の孔を覆わないように前記絶縁
層上に所謂加速電極を設けることによつて電子の
放出を促進させている。さらにこの電子放出を促
進させるために所要に応じ半導体表面に、例えば
セシウムのような電子の仕事関数低減材料を設け
るようにする。
「冷陰極」を有している陰極線管が示されており、
この場合の陰極動作は、電荷キヤリヤのアバラン
シエ増倍が起るような方法でｐ−ｎ接合を逆方向
に動作させる半導体本体から電子を放出させるこ
とに基ずいている。また、電子の仕事関数をしの
ぐべき大きさの運動エネルギーを有する電子を得
ることができ、これらの電子は半導体本体の主面
から放出され、電子流となる。なお、この場合に
は半導体主面に設ける絶縁層にあけた（溝状、環
状、円形、矩形）の孔を覆わないように前記絶縁
層上に所謂加速電極を設けることによつて電子の
放出を促進させている。さらにこの電子放出を促
進させるために所要に応じ半導体表面に、例えば
セシウムのような電子の仕事関数低減材料を設け
るようにする。
排気容器中には常に残留気体が残存しているた
め、これらの残留気体からは電子流によつて負お
よび正イオンが遊離される。負イオンはターゲツ
トの方向に加速され、静電偏向の場合にこれらの
負イオンはターゲツトの小領域に入射してそれを
損傷したり、或いはそのターゲツトの動作を妨げ
たりする。このような不所望な影響をなくすため
に、イオントラツプが用いられる。負イオンに対
するイオントラツプについては、例えば米国特許
第2913612号明細書から既知である。
め、これらの残留気体からは電子流によつて負お
よび正イオンが遊離される。負イオンはターゲツ
トの方向に加速され、静電偏向の場合にこれらの
負イオンはターゲツトの小領域に入射してそれを
損傷したり、或いはそのターゲツトの動作を妨げ
たりする。このような不所望な影響をなくすため
に、イオントラツプが用いられる。負イオンに対
するイオントラツプについては、例えば米国特許
第2913612号明細書から既知である。
正イオンの一部は管内に作用している加速およ
び集束電界の影響下で陰極方向に移動する。特定
の手段を講じないと、その正イオンの一部は半導
体上に入射し、それはあたかもイオン−エツチン
グを行うようにして上記半導体を損傷する。
び集束電界の影響下で陰極方向に移動する。特定
の手段を講じないと、その正イオンの一部は半導
体上に入射し、それはあたかもイオン−エツチン
グを行うようにして上記半導体を損傷する。
このような損傷は電子の仕事関数低減材料層が
ある場合でも、それを漸次エツチング除去するこ
とになる。斯かる材料の一部または総体的な消失
によつても陰極の電子放出特性は変化する。上記
層がない（または上記エツチング機構により全体
的に除去される）場合には、半導体本体の主面が
一様に侵されるようになる。前記オランダ国特許
願第7905470号に記載されているような、電荷キ
ヤリアのアバランシエ増倍に基づく半導体陰極で
は、電子放出ｐ−ｎ接合が半導体主面に平行に延
在しており、しかもそのｐ−ｎ接合は薄いｎ形表
面領域によつて上記主面から離間されている。こ
の場合には前記漸次エツチングにより前記表面領
域が全体的に消失するため、陰極が最早機能しな
くなることがある。本願人の出願に係る1979年７
月31日に公開されたオランダ国特許願第7800987
号に記載されているような同様な冷陰極では、ｐ
−ｎ接合を半導体本体の主面にて露出させてい
る。この場合には電子管内に存在する正イオンに
よる前述したような損傷作用のために、例えばｐ
−ｎ接合が半導体主面にて露出している個所が変
形したりする。これにより不安定な電子放出特性
を呈するようになる。
ある場合でも、それを漸次エツチング除去するこ
とになる。斯かる材料の一部または総体的な消失
によつても陰極の電子放出特性は変化する。上記
層がない（または上記エツチング機構により全体
的に除去される）場合には、半導体本体の主面が
一様に侵されるようになる。前記オランダ国特許
願第7905470号に記載されているような、電荷キ
ヤリアのアバランシエ増倍に基づく半導体陰極で
は、電子放出ｐ−ｎ接合が半導体主面に平行に延
在しており、しかもそのｐ−ｎ接合は薄いｎ形表
面領域によつて上記主面から離間されている。こ
の場合には前記漸次エツチングにより前記表面領
域が全体的に消失するため、陰極が最早機能しな
くなることがある。本願人の出願に係る1979年７
月31日に公開されたオランダ国特許願第7800987
号に記載されているような同様な冷陰極では、ｐ
−ｎ接合を半導体本体の主面にて露出させてい
る。この場合には電子管内に存在する正イオンに
よる前述したような損傷作用のために、例えばｐ
−ｎ接合が半導体主面にて露出している個所が変
形したりする。これにより不安定な電子放出特性
を呈するようになる。
ｐ−ｎ接合を順方向に作動させる半導体陰極、
所謂負電子親和性陰極（NEA−陰極）を有する
第２タイプの陰極線管でも同じようにイオンエツ
チングが起こるので電子放出特性は影響を受け
る。この場合にも先ず電子の仕事関数−低減材料
層が徐々にエツチング除去される。ついで陰極の
ｐ形表面領域は、陰極が最早機能しなくなるまで
に侵される。
所謂負電子親和性陰極（NEA−陰極）を有する
第２タイプの陰極線管でも同じようにイオンエツ
チングが起こるので電子放出特性は影響を受け
る。この場合にも先ず電子の仕事関数−低減材料
層が徐々にエツチング除去される。ついで陰極の
ｐ形表面領域は、陰極が最早機能しなくなるまで
に侵される。
上述したような過程は迅速に生じるため、斯種
の半導体陰極をもつて製造した陰極線管の寿命は
それにより著しく短縮されることを確めた。
の半導体陰極をもつて製造した陰極線管の寿命は
それにより著しく短縮されることを確めた。
本発明の目的は正イオンが陰極の電子放出部に
殆ど、あるいは全く当たらないように正イオンが
移動するようにして、前述したような欠点をすべ
て、または殆どなくすように適切に構成配置した
冒頭にて述べた種類の装置を提供することにあ
る。
殆ど、あるいは全く当たらないように正イオンが
移動するようにして、前述したような欠点をすべ
て、または殆どなくすように適切に構成配置した
冒頭にて述べた種類の装置を提供することにあ
る。
本発明は特に、上記目的に要求される静電界は
半導体陰極を単に拡張することによつて簡単に得
ることができると言う認識に基いて成したもので
ある。
半導体陰極を単に拡張することによつて簡単に得
ることができると言う認識に基いて成したもので
ある。
さらに本発明は斯種半導体陰極の使用による陰
極線管の軸線に対する陰極の傾斜配置が陰極線管
の製造効率が殆ど、或は全く影響を及ぼさないと
言う認識に基いて成したものである。
極線管の軸線に対する陰極の傾斜配置が陰極線管
の製造効率が殆ど、或は全く影響を及ぼさないと
言う認識に基いて成したものである。
さらに本発明の斯種の陰極を慣例の静電偏向手
段と一緒に用いると、陰極線管の構造が極めて簡
単になると言う認識にも基いている。
段と一緒に用いると、陰極線管の構造が極めて簡
単になると言う認識にも基いている。
本発明は、排気容器内にターゲツト及び半導体
陰極を有する画像記録または表示用陰極線管を具
えており、前記半導体陰極が半導体本体を有し、
該半導体本体の主面に設けた電気絶縁層が電子放
出面の個所に少なくとも１個の孔を有している装
置において、前記半導体本体が前記陰極線管の軸
線と一致しない軸線に沿つて心立てされており、
且つ前記半導体本体にはダイポール静電界発生用
の少なくとも２つの偏向電極を設けてあることを
特徴とする。
陰極を有する画像記録または表示用陰極線管を具
えており、前記半導体陰極が半導体本体を有し、
該半導体本体の主面に設けた電気絶縁層が電子放
出面の個所に少なくとも１個の孔を有している装
置において、前記半導体本体が前記陰極線管の軸
線と一致しない軸線に沿つて心立てされており、
且つ前記半導体本体にはダイポール静電界発生用
の少なくとも２つの偏向電極を設けてあることを
特徴とする。
なお、ここに言う「ダイポール」とは数学的な
厳密な意味でのダイポールではなく、これに関連
するダイポール電界とは２つの異なる電圧を印加
してある２の電極間に発生する電界のことを意味
するものとする。
厳密な意味でのダイポールではなく、これに関連
するダイポール電界とは２つの異なる電圧を印加
してある２の電極間に発生する電界のことを意味
するものとする。
このことからして、半導体陰極付近に電界を発
生させて、正イオンが半導体本体の電子放出面に
全く、或いは殆ど達しないようにすることができ
る。一般に、例えば電子は高電圧部分にて十分な
エネルギーを得た後に管内に残存している残留ガ
スと相互作用するので、前記正イオンは真空管内
の半導体陰極から或る程度離れた所にて発生す
る。これらの正イオンが偏向電極により発生され
た電界に達すると、これらイオンの運動エネルギ
ーは半導体本体の表面にて放出される電子の運動
エネルギーよりも高くなる。このような、正イオ
ンと放出電子との間の運動エネルギーに差がある
ために、正イオンは陰極にて発生した電子の通路
とは全く異なる通路に沿つて移動するようにな
る。これがため、陰極の作用面は正イオンの不所
望な影響を殆ど受けなくなる。
生させて、正イオンが半導体本体の電子放出面に
全く、或いは殆ど達しないようにすることができ
る。一般に、例えば電子は高電圧部分にて十分な
エネルギーを得た後に管内に残存している残留ガ
スと相互作用するので、前記正イオンは真空管内
の半導体陰極から或る程度離れた所にて発生す
る。これらの正イオンが偏向電極により発生され
た電界に達すると、これらイオンの運動エネルギ
ーは半導体本体の表面にて放出される電子の運動
エネルギーよりも高くなる。このような、正イオ
ンと放出電子との間の運動エネルギーに差がある
ために、正イオンは陰極にて発生した電子の通路
とは全く異なる通路に沿つて移動するようにな
る。これがため、陰極の作用面は正イオンの不所
望な影響を殆ど受けなくなる。
本発明による好適例によれば、半導体本体の主
面に対する陰極線管の軸線とが互いに鋭角度で交
差するようにする。
面に対する陰極線管の軸線とが互いに鋭角度で交
差するようにする。
陰極を陽極に対して傾斜させて配置しても電子
ビームの発生には殆ど影響がない。偏向電極によ
つて発生される電界の電位線は直ちに陽極（表示
スクリーン、ターゲツト）に平行に延在するよう
になることを確めた。この結果、放出電子ビーム
を陰極線管の軸線方向に簡単に向けることができ
る。ついで斯かる電子ビームを電子光学手段によ
る一般の既知の方法にて制御することができる。
ビームの発生には殆ど影響がない。偏向電極によ
つて発生される電界の電位線は直ちに陽極（表示
スクリーン、ターゲツト）に平行に延在するよう
になることを確めた。この結果、放出電子ビーム
を陰極線管の軸線方向に簡単に向けることができ
る。ついで斯かる電子ビームを電子光学手段によ
る一般の既知の方法にて制御することができる。
さらに本発明の他の好適例によれば、主面が陰
極線管の軸線方向にほぼ垂直の半導体陰極を陰極
線管の軸線に対して偏心させるように配置すると
共に、陰極線管に設けられる電子光学偏向手段に
よつて陰極が発生する電子を偏向させ、かつ該電
子が陰極線管の軸線に沿つて移動するように前記
電子を偏向させるようにする。
極線管の軸線方向にほぼ垂直の半導体陰極を陰極
線管の軸線に対して偏心させるように配置すると
共に、陰極線管に設けられる電子光学偏向手段に
よつて陰極が発生する電子を偏向させ、かつ該電
子が陰極線管の軸線に沿つて移動するように前記
電子を偏向させるようにする。
このようにすれば、陰極を陰極線管の端壁に簡
単に接続することができる。
単に接続することができる。
半導体陰極としては種々のタイプのものを使用
することができ、例えばｐ−ｎ接合のアバランシ
エ−ブレークダウン（電子なだれ降服）に基く上
述したような陰極を使用することができる。この
第１タイプの半導体陰極の好適例によれば、少な
くとも第１絶縁層の孔内におけるｐ−ｎ接合が半
導体本体の主面にほぼ平行に延在しており、かつ
前記孔内におけるｐ−ｎ接合が他の残りのｐ−ｎ
接合部分よりも局部的に低い降服電圧を呈し、こ
の低い電圧を呈するｐ−ｎ接合の部分はｎ形半導
体領域によつて半導体主面から離間されており、
前記ｎ形半導体領域の厚さおよびドーピング濃度
は、降服電圧にてｐ−ｎ接合の空乏領域域が主面
にまで広がらず、表面層によつて前記主面から離
間され、前記表面層の厚さはこの表面層に発生電
子を通過させるのに十分な薄さとなるようにす
る。
することができ、例えばｐ−ｎ接合のアバランシ
エ−ブレークダウン（電子なだれ降服）に基く上
述したような陰極を使用することができる。この
第１タイプの半導体陰極の好適例によれば、少な
くとも第１絶縁層の孔内におけるｐ−ｎ接合が半
導体本体の主面にほぼ平行に延在しており、かつ
前記孔内におけるｐ−ｎ接合が他の残りのｐ−ｎ
接合部分よりも局部的に低い降服電圧を呈し、こ
の低い電圧を呈するｐ−ｎ接合の部分はｎ形半導
体領域によつて半導体主面から離間されており、
前記ｎ形半導体領域の厚さおよびドーピング濃度
は、降服電圧にてｐ−ｎ接合の空乏領域域が主面
にまで広がらず、表面層によつて前記主面から離
間され、前記表面層の厚さはこの表面層に発生電
子を通過させるのに十分な薄さとなるようにす
る。
アバランシエ−ブレークダウンに基き、しかも
本発明に適用する陰極線管に好適な第２タイプの
半導体陰極の好適例によれば、少なくとも動作状
態においてｐ−ｎ接合に関連する空乏層に少なく
とも一部分が第１の電気的絶縁層の孔内の半導体
表面にて露出するようにする。
本発明に適用する陰極線管に好適な第２タイプの
半導体陰極の好適例によれば、少なくとも動作状
態においてｐ−ｎ接合に関連する空乏層に少なく
とも一部分が第１の電気的絶縁層の孔内の半導体
表面にて露出するようにする。
さらに、例えば前述したような負電子親和性陰
極のような他の半導体陰極を使用することもでき
る。
極のような他の半導体陰極を使用することもでき
る。
図面につき本発明を説明する。
なお各図は実寸表示したものではなく、特に断
面図における厚さ方向の寸法は説明の便宜上極め
て拡大して示してある。また、同一導電型の半導
体領域には同一方向のハツチを付して示してあ
り、各図における対応する部分には同一符合を付
して示してある。
面図における厚さ方向の寸法は説明の便宜上極め
て拡大して示してある。また、同一導電型の半導
体領域には同一方向のハツチを付して示してあ
り、各図における対応する部分には同一符合を付
して示してある。
第１図は撮像装置として使用する本発明装置に
適用する陰極線管を線図的に示したものであり、
陰極線管、本例の場合撮像管１は気密封止した真
空管２と、光導電性ターゲツト３と、スクリーン
グリツド４とを具えている。動作中ターゲツト３
は半導体陰極２０により発生される電子ビーム１
０によつて走査されるこの電子ビームを偏向させ
るために撮像管１はコイル系５を具えている。
適用する陰極線管を線図的に示したものであり、
陰極線管、本例の場合撮像管１は気密封止した真
空管２と、光導電性ターゲツト３と、スクリーン
グリツド４とを具えている。動作中ターゲツト３
は半導体陰極２０により発生される電子ビーム１
０によつて走査されるこの電子ビームを偏向させ
るために撮像管１はコイル系５を具えている。
撮像すべき被写体はレンズ６によつてターゲツ
ト３上に投影される。真空管２の端壁７は放射に
対して透明である。電気的結線を行うために真空
管２の端壁８にはリードスルー９を設ける。本例
では半導体陰極２０を端壁８に対して傾けて組立
てる。この組立ては楔状のベースプレート上にて
組立てることにより行なうことができる。
ト３上に投影される。真空管２の端壁７は放射に
対して透明である。電気的結線を行うために真空
管２の端壁８にはリードスルー９を設ける。本例
では半導体陰極２０を端壁８に対して傾けて組立
てる。この組立ては楔状のベースプレート上にて
組立てることにより行なうことができる。
この例では陰極２０の主面２１に対する法線１
１と陰極線管１の軸線１２との間の角度αを45°
とする。この角度αは、使用電圧および半導体陰
極の電極形状に応じて種々の角度値に選定するこ
とができる。
１と陰極線管１の軸線１２との間の角度αを45°
とする。この角度αは、使用電圧および半導体陰
極の電極形状に応じて種々の角度値に選定するこ
とができる。
半導体陰極２０の構成については後に詳述する
が、この陰極は２個の偏向電極３２，３３を具え
ている。これらの偏向電極は、例えば珪素酸化物
のような電気的絶縁層によつて半導体陰極の残り
の部分とは分離させる。上記偏向電極３２，３３
にそれぞれ異なる電位を印加すると、これにより
発生する電界は陰極主面２１から半導体本体を離
れる電子の進路を偏向するようになる。本例に
て、電極３２の電位を電極３３の電位に対して正
とすれば、陰極主面２１からの発生電子ビーム１
０は偏向電極３２の方向に偏向されるようにな
る。
が、この陰極は２個の偏向電極３２，３３を具え
ている。これらの偏向電極は、例えば珪素酸化物
のような電気的絶縁層によつて半導体陰極の残り
の部分とは分離させる。上記偏向電極３２，３３
にそれぞれ異なる電位を印加すると、これにより
発生する電界は陰極主面２１から半導体本体を離
れる電子の進路を偏向するようになる。本例に
て、電極３２の電位を電極３３の電位に対して正
とすれば、陰極主面２１からの発生電子ビーム１
０は偏向電極３２の方向に偏向されるようにな
る。
角度αおよび偏向電極３２，３３の電位を適当
に選定すれば、これらの電極により発生される電
界の等電位線が陰極から近い所で真空管１の端壁
７に平行に延在することを確めた。従つて、半導
体陰極２０を陰極線管の軸線１２に対して正しく
位置付けることによつて、電子ビームがコイル系
５の影響を受ける前にこの電子ビーム１０を前記
軸線に沿つて心立てすることができる。撮像管１
はダイヤフラムとして作用するグリツド１８も具
えている。
に選定すれば、これらの電極により発生される電
界の等電位線が陰極から近い所で真空管１の端壁
７に平行に延在することを確めた。従つて、半導
体陰極２０を陰極線管の軸線１２に対して正しく
位置付けることによつて、電子ビームがコイル系
５の影響を受ける前にこの電子ビーム１０を前記
軸線に沿つて心立てすることができる。撮像管１
はダイヤフラムとして作用するグリツド１８も具
えている。
第２図は表示管として仕える陰極線管１を線図
手に示したものであり、この場合の気密封止した
真空管２はフアンネル状部分を有しており、その
端壁７の内側にはけい光スクリーン１７を被着す
る。陰極線管１は集束電極１３，１４および偏向
プレート１５，１６を具えている。電子ビーム１
０は管の端壁８に直接またはホルダーを介して取
付けた半導体陰極２０によつて発生させる。陰極
２０への電気的な接続はリードスルー９を介して
行なう。
手に示したものであり、この場合の気密封止した
真空管２はフアンネル状部分を有しており、その
端壁７の内側にはけい光スクリーン１７を被着す
る。陰極線管１は集束電極１３，１４および偏向
プレート１５，１６を具えている。電子ビーム１
０は管の端壁８に直接またはホルダーを介して取
付けた半導体陰極２０によつて発生させる。陰極
２０への電気的な接続はリードスルー９を介して
行なう。
本例では半導体陰極２０を管２の端壁８に偏心
的に取付ける。発生電子ビーム１０は偏向電極３
２および３３に印加する電圧により発生される電
界によつて陰極線管の軸線方向に偏向される。つ
いでこの電子ビームは陰極線管の軸線にそつてほ
ぼ進むように、磁界により後方へと変更される。
電子ビーム１０は集束電極１３，１４によつて集
束された後、偏向プレート１５，１６によつてさ
らに制御される。この場合の陰極線管もグリツド
１８（ダイヤクラム）を具えている。
的に取付ける。発生電子ビーム１０は偏向電極３
２および３３に印加する電圧により発生される電
界によつて陰極線管の軸線方向に偏向される。つ
いでこの電子ビームは陰極線管の軸線にそつてほ
ぼ進むように、磁界により後方へと変更される。
電子ビーム１０は集束電極１３，１４によつて集
束された後、偏向プレート１５，１６によつてさ
らに制御される。この場合の陰極線管もグリツド
１８（ダイヤクラム）を具えている。
電子ビームを後方に偏向させる磁界は第２図に
破線円１９にて線図的に示す特にコイルによつて
発生させることができる。このような磁界発生コ
イルは管２の内側か、外側に随意取付けることが
できる。管２の内側に設ける場合には、これらの
コイルに対する結線を端壁８のリードスルー９を
介して行なうようにする。
破線円１９にて線図的に示す特にコイルによつて
発生させることができる。このような磁界発生コ
イルは管２の内側か、外側に随意取付けることが
できる。管２の内側に設ける場合には、これらの
コイルに対する結線を端壁８のリードスルー９を
介して行なうようにする。
第３図および第４図は本発明装置に適用する陰
極線管に用いる半導体陰極を示したものであり、
本例ではこの陰極をシリコンの半導体本体３５を
もつて構成する。この半導体本体はｎ形表面領域
２２を具えており、この領域２２は半導体本体の
主面２１に形成され、また斯かるｎ形表面領域２
２はｐ形領域２３と共にｐ−ｎ接合２４を形成す
る。このｐ−ｎ接合２４間に逆方向に十分高い電
圧を印加すると、アバランシエ増加により電子が
発生し、これらの電子を半導体陰極から放出させ
ることができる。なおこの電子放出を図中に矢印
１０によつて示してある。
極線管に用いる半導体陰極を示したものであり、
本例ではこの陰極をシリコンの半導体本体３５を
もつて構成する。この半導体本体はｎ形表面領域
２２を具えており、この領域２２は半導体本体の
主面２１に形成され、また斯かるｎ形表面領域２
２はｐ形領域２３と共にｐ−ｎ接合２４を形成す
る。このｐ−ｎ接合２４間に逆方向に十分高い電
圧を印加すると、アバランシエ増加により電子が
発生し、これらの電子を半導体陰極から放出させ
ることができる。なおこの電子放出を図中に矢印
１０によつて示してある。
半導体装置は他にｎ形表面領域２２に接触させ
る接続電極（図示せず）を具えている。本例にお
けるｐ形領域２３はその下側を金属化層２６と接
触させる。なお、この接触は高度にドープしたｐ
形接点領域２５を介して行なうのが好適である。
る接続電極（図示せず）を具えている。本例にお
けるｐ形領域２３はその下側を金属化層２６と接
触させる。なお、この接触は高度にドープしたｐ
形接点領域２５を介して行なうのが好適である。
第３図に示す例ではｎ形表面領域２２のドナー
濃度を、例えば５×108原子／cm3とし、またｐ形
領域２３のアクセプタ濃度を、例えば1015原子／
cm3のように非常に低い値とする。ｐ−ｎ接合２４
のブレークダウン電圧を局部的に低くするため
に、半導体装置にはｎ形領域２２と共にｐ−ｎ接
合を形成する高ドープｐ形領域３０も形成する。
このｐ形領域３０は第１絶縁層２７にあけた孔２
８内に位置させ、絶縁層２７の上には多結晶シリ
コン製の加速電極２９を孔２８のまわりに設け
る。所要に応じ、孔２８内の半導体表面２１を例
えばバリウムまたはセシウムから成る材料層３４
のような仕事関数低減減物質で覆うことにより電
子放出を増大させることができる。なお、斯種半
導体陰極およびその製造方法の詳細については本
願人の出願に係る1981年１月15日に公開されたオ
ランダ国特許願第7905470号を参照することがで
きる。
濃度を、例えば５×108原子／cm3とし、またｐ形
領域２３のアクセプタ濃度を、例えば1015原子／
cm3のように非常に低い値とする。ｐ−ｎ接合２４
のブレークダウン電圧を局部的に低くするため
に、半導体装置にはｎ形領域２２と共にｐ−ｎ接
合を形成する高ドープｐ形領域３０も形成する。
このｐ形領域３０は第１絶縁層２７にあけた孔２
８内に位置させ、絶縁層２７の上には多結晶シリ
コン製の加速電極２９を孔２８のまわりに設け
る。所要に応じ、孔２８内の半導体表面２１を例
えばバリウムまたはセシウムから成る材料層３４
のような仕事関数低減減物質で覆うことにより電
子放出を増大させることができる。なお、斯種半
導体陰極およびその製造方法の詳細については本
願人の出願に係る1981年１月15日に公開されたオ
ランダ国特許願第7905470号を参照することがで
きる。
半導体本体３５は第２絶縁層３１も具えてお
り、その上には例えばアルミニウム製の２個の偏
向電極３２，３３を設ける。これらの偏向電極と
加速電極２９によつて作動状態にて半導体表面近
傍に電界を発生させる。第５図は孔２８をあけて
ある第１絶縁層２７を半導体本体３５に設けた半
導体装置における前述したような電界に関連する
電位線３６を線図的に示したものである。加速電
極２９は孔２８の縁部における絶縁層２７の上に
あり、また２個の偏向電極３２，３３は図示のよ
うに第２絶縁層３１によつて加速電極２９とは離
間させる。本例に示す電界線３６は、加速電極２
９に５ボルトの電圧を設定し、かつ偏向電極３２
および３３にそれぞれ０ボルトおよび20ボルトの
電圧を設定した場合である。
り、その上には例えばアルミニウム製の２個の偏
向電極３２，３３を設ける。これらの偏向電極と
加速電極２９によつて作動状態にて半導体表面近
傍に電界を発生させる。第５図は孔２８をあけて
ある第１絶縁層２７を半導体本体３５に設けた半
導体装置における前述したような電界に関連する
電位線３６を線図的に示したものである。加速電
極２９は孔２８の縁部における絶縁層２７の上に
あり、また２個の偏向電極３２，３３は図示のよ
うに第２絶縁層３１によつて加速電極２９とは離
間させる。本例に示す電界線３６は、加速電極２
９に５ボルトの電圧を設定し、かつ偏向電極３２
および３３にそれぞれ０ボルトおよび20ボルトの
電圧を設定した場合である。
半導体主面２１から出る電子は電界の影響下で
矢印１０にて示す通路を辿る。前述したように、
この場合の電子通路は電極３２および３３の電圧
の影響下にて偏向される。発生し、かつ加速され
た電子が残留ガスおよび他の電極に衝突して真空
管２内に発生し得る多数の正イオンは管内にて作
用している電界によつて陰極方向に加速される。
矢印１０にて示す通路を辿る。前述したように、
この場合の電子通路は電極３２および３３の電圧
の影響下にて偏向される。発生し、かつ加速され
た電子が残留ガスおよび他の電極に衝突して真空
管２内に発生し得る多数の正イオンは管内にて作
用している電界によつて陰極方向に加速される。
上記正イオンは例えば第５図に破線にて示す通
路３７，３８に沿つて陰極付近の電界中に達す
る。正イオンは陰極線管の加速電極部分を横切る
ことがしばしばあることからして、これらイオン
の運動エネルギーは一般に極めて大きい。この結
果、これらのイオンは第５図に電位線３６によつ
て示す陰極の電界中に達する際には一般に高い運
動エネルギーを有している。これらのイオンは関
連する電気力の影響を受けるが、それらの運動エ
ネルギーが高いために、第５図に破線３７，３８
にて示すように、上記イオンの通路は殆ど曲がら
なくなる。従つて、電子放射半導体主面に達する
正イオンは殆どなく、たとえあつたとしてもごく
僅かである。これがため陰極は正イオンによるエ
ツチンング、または他の損傷作用のために退化し
たりすることは殆どなくなる。
路３７，３８に沿つて陰極付近の電界中に達す
る。正イオンは陰極線管の加速電極部分を横切る
ことがしばしばあることからして、これらイオン
の運動エネルギーは一般に極めて大きい。この結
果、これらのイオンは第５図に電位線３６によつ
て示す陰極の電界中に達する際には一般に高い運
動エネルギーを有している。これらのイオンは関
連する電気力の影響を受けるが、それらの運動エ
ネルギーが高いために、第５図に破線３７，３８
にて示すように、上記イオンの通路は殆ど曲がら
なくなる。従つて、電子放射半導体主面に達する
正イオンは殆どなく、たとえあつたとしてもごく
僅かである。これがため陰極は正イオンによるエ
ツチンング、または他の損傷作用のために退化し
たりすることは殆どなくなる。
図示の例では半導体本体が１個の孔を有する僅
か１個の半導体陰極を具えているだけであるが、
その数は用途に応じて増やすことができ、例えば
カラーテレビジヨンの用途では、共通偏向電極お
よび共通加速電極を具えている個々制御し得る各
陰極の領域に３つ以上の孔２８を設けることがで
きる。
か１個の半導体陰極を具えているだけであるが、
その数は用途に応じて増やすことができ、例えば
カラーテレビジヨンの用途では、共通偏向電極お
よび共通加速電極を具えている個々制御し得る各
陰極の領域に３つ以上の孔２８を設けることがで
きる。
第６図はｐ−ｎ接合のアバランシエ−ブレーク
ダウンに基ずく半導体陰極２０の他の例を示す断
面図である。本例では半導体本体３５をｎ形基板
２２をもつて構成し、この基板中にｐ形領域２３
を設ける。これがため、主面２１に隣接するｐ−
ｎ接合２４が形成され、その関連する空乏領域は
半導体表面にて露出される。この半導体主面２１
は例えば珪素酸化物のような第１絶縁層２７も具
えている。この層２７に少なくとも１個の孔２８
をあけ、この孔内にて前記ｐ−ｎ接合２４の少な
くとも一部が半導体本体の主面２１に隣接するよ
うにする。さらに、ｐ−ｎ接合２４に直接隣接し
ている孔２８の縁部の第１絶縁層２７の上に、本
例ではアルミニウムとする加速電極２９を設け
る。半導体装置は他に、所要に応じ高ドープ接点
領域を介してｎ形基板２２およびｐ形表面領域２
３に接続する接続電極も具えているが、これらは
図示してない。この例の場合にも所要に応じ、孔
２８内の半導体表面２１を仕事関数低減材料層３
４で覆うことができる。なお、斯種半導体陰極お
よびその製造方法の詳細については、1979年７月
31日に公開された本願人の出願に係るオランダ国
特許願第7800987号を参照することができる。第
３，４，６図の偏向電極３２，３３は例えばリフ
ト−オフ法によつて設けることができる。半導体
陰極を前記オランダ国特許願第7905470号および
第7800987号に記載されるようにして製造した後
にはこの半導体陰極全面に、例えばホトラツカー
を被覆し、ついで電極を形成すべき個所のホトラ
ツカーを除去する。ついで斯くして得られたアセ
ンブリにアルミニウム層を被覆した後に、アルミ
ニウムが推積されているホトラツカー層を除去し
て、アルミニウムが偏向電極３２，３３および必
要な接続トラツクの個所にのみ残存するようにす
る。
ダウンに基ずく半導体陰極２０の他の例を示す断
面図である。本例では半導体本体３５をｎ形基板
２２をもつて構成し、この基板中にｐ形領域２３
を設ける。これがため、主面２１に隣接するｐ−
ｎ接合２４が形成され、その関連する空乏領域は
半導体表面にて露出される。この半導体主面２１
は例えば珪素酸化物のような第１絶縁層２７も具
えている。この層２７に少なくとも１個の孔２８
をあけ、この孔内にて前記ｐ−ｎ接合２４の少な
くとも一部が半導体本体の主面２１に隣接するよ
うにする。さらに、ｐ−ｎ接合２４に直接隣接し
ている孔２８の縁部の第１絶縁層２７の上に、本
例ではアルミニウムとする加速電極２９を設け
る。半導体装置は他に、所要に応じ高ドープ接点
領域を介してｎ形基板２２およびｐ形表面領域２
３に接続する接続電極も具えているが、これらは
図示してない。この例の場合にも所要に応じ、孔
２８内の半導体表面２１を仕事関数低減材料層３
４で覆うことができる。なお、斯種半導体陰極お
よびその製造方法の詳細については、1979年７月
31日に公開された本願人の出願に係るオランダ国
特許願第7800987号を参照することができる。第
３，４，６図の偏向電極３２，３３は例えばリフ
ト−オフ法によつて設けることができる。半導体
陰極を前記オランダ国特許願第7905470号および
第7800987号に記載されるようにして製造した後
にはこの半導体陰極全面に、例えばホトラツカー
を被覆し、ついで電極を形成すべき個所のホトラ
ツカーを除去する。ついで斯くして得られたアセ
ンブリにアルミニウム層を被覆した後に、アルミ
ニウムが推積されているホトラツカー層を除去し
て、アルミニウムが偏向電極３２，３３および必
要な接続トラツクの個所にのみ残存するようにす
る。
他の方法では半導体本体を、熱的に、しかも気
相から堆積し得る絶縁層で覆うようにする。この
絶縁層は珪素酸化物および／または珪素窒化物で
構成することができ、その上にホトリゾグラフイ
ツク法によりパターン化される金属を堆積し、そ
の後絶縁層を既知のエツテング法により除去し
て、孔２８を形成すべき個所に金属を被覆する。
相から堆積し得る絶縁層で覆うようにする。この
絶縁層は珪素酸化物および／または珪素窒化物で
構成することができ、その上にホトリゾグラフイ
ツク法によりパターン化される金属を堆積し、そ
の後絶縁層を既知のエツテング法により除去し
て、孔２８を形成すべき個所に金属を被覆する。
この場合の陰極も第２絶縁層３１を具えてお
り、その上に偏向電極３２および３３を設ける。
この場合にも偏向電極３２，３３および加速電極
２９に適当な電圧を印加して、その電圧に関連す
る電界が第３図の陰極線管に対して第５図につき
前述したように真空管２内の正イオンに影響を及
ぼすようにする。
り、その上に偏向電極３２および３３を設ける。
この場合にも偏向電極３２，３３および加速電極
２９に適当な電圧を印加して、その電圧に関連す
る電界が第３図の陰極線管に対して第５図につき
前述したように真空管２内の正イオンに影響を及
ぼすようにする。
第７図はｐ−ｎ接合が順方向に作動する負電子
親和性（affinity）タイプの陰極（NEA−陰極）
の断面図である。本例の半導体陰極２０は、例え
ば濃度が1017ドナー原子／cm3で、厚さが0.5ミリ
メートルの磁化ガリウム製のｎ形半導体本体４１
をもつて構成する。この本体の主面２１には厚さ
が約10μmで、表面濃度が1019アクセプタ原子／
cm3以上のｐ導電形部分４２があり、このｐ形領域
には電子の仕事関数低減材料層３４を被覆すると
共に２つの電気的な接続部を設ける。これら接続
部の一方は、ｐ形表面領域４２とｎ形本体４１と
の間のｐ−ｎ接合４０によつて形成される注入接
続部であり、他の接続部４３は絶縁層３１にあけ
た接点窓４４を介してｐ形領域４２に接触させ
る。斯種陰極の作動および製造方法については本
願人の出願に係るオランダ国特許第150609号に詳
述されている。
親和性（affinity）タイプの陰極（NEA−陰極）
の断面図である。本例の半導体陰極２０は、例え
ば濃度が1017ドナー原子／cm3で、厚さが0.5ミリ
メートルの磁化ガリウム製のｎ形半導体本体４１
をもつて構成する。この本体の主面２１には厚さ
が約10μmで、表面濃度が1019アクセプタ原子／
cm3以上のｐ導電形部分４２があり、このｐ形領域
には電子の仕事関数低減材料層３４を被覆すると
共に２つの電気的な接続部を設ける。これら接続
部の一方は、ｐ形表面領域４２とｎ形本体４１と
の間のｐ−ｎ接合４０によつて形成される注入接
続部であり、他の接続部４３は絶縁層３１にあけ
た接点窓４４を介してｐ形領域４２に接触させ
る。斯種陰極の作動および製造方法については本
願人の出願に係るオランダ国特許第150609号に詳
述されている。
偏向電極３２および３３は電気的な絶縁層３１
の上にあり、この場合にも第４および５図につき
前述したと同様な方法で、半導体陰極２０の方向
に加速される正イオンが電子放出面に全く、或い
は殆んど衝突しないような形状の電界を発生させ
ることができる。
の上にあり、この場合にも第４および５図につき
前述したと同様な方法で、半導体陰極２０の方向
に加速される正イオンが電子放出面に全く、或い
は殆んど衝突しないような形状の電界を発生させ
ることができる。
本発明は上述した例のみに限定されるのではな
く、幾多の変更を加え得ることは勿論である。例
えば第４図の例にて既に指摘したように、第７図
の装置の場合にも、カラーテレビジヨン用に別々
に制御し得る電子放出を生ぜしめる絶縁層にあけ
る孔２８の数を３つに増やすこともできる。
く、幾多の変更を加え得ることは勿論である。例
えば第４図の例にて既に指摘したように、第７図
の装置の場合にも、カラーテレビジヨン用に別々
に制御し得る電子放出を生ぜしめる絶縁層にあけ
る孔２８の数を３つに増やすこともできる。
さらに、陰極を第１図に示すように傾斜させて
取付ける代りに、後方端壁８が傾斜しているもの
を用いることもできる。また、半導体陰極そのも
のは前述した各オランダ国特許出願に記載されて
いるような種々の方法にて製造することができ
る。
取付ける代りに、後方端壁８が傾斜しているもの
を用いることもできる。また、半導体陰極そのも
のは前述した各オランダ国特許出願に記載されて
いるような種々の方法にて製造することができ
る。
偏向電極の形状も種々変更することができ、こ
れにより偏向誤差をなくすことができる。所要に
応じ、偏向電極の一方（または双方）のパターン
をスプリツトパターンとすることもでき、この際
各スプリツト部を電気的に接続して、ダイポール
磁界を発生させるようにする。
れにより偏向誤差をなくすことができる。所要に
応じ、偏向電極の一方（または双方）のパターン
をスプリツトパターンとすることもでき、この際
各スプリツト部を電気的に接続して、ダイポール
磁界を発生させるようにする。
第１図は本発明による陰極線管を有する撮像管
の一例を示す線図；第２図は本発明による陰極線
管を有する表示管の一例を示す線図；第３図は本
発明装置における陰極線管に使用する半導体陰極
の一部を示す平面図；第４図は第３図の−線
上での断面図；第５図は作動時に加速電極と偏向
電極の電圧により発生する電界の電位線の変化態
様を示す線図；第６図は半導体陰極の他の例を示
す断面図；第７図は本発明装置における陰極線管
に使用する半導体陰極のさらに他の例を示す断面
図である。 １…撮像管（陰極線管）、２…真空管、３…光
導電性ターゲツト、４…スクリーングリツド、５
…偏向コイル系、６…レンズ、７…真空管の端
壁、８…リードスルー接続端壁、９…リードスル
ー、１０…電子ビーム、１１…陰極主面に対する
法線、１２…陰極線管の軸線、１３，１４…集束
電極、１５，１６…偏向プレート、１７…けい光
スクリーン、１８…グリツド（ダイヤフラム）、
１９…磁界発生コイル、２０…半導体陰極、２１
…半導体陰極主面、２２…ｎ形表面領域、２３…
ｐ形領域、２４…ｐ−ｎ接合、２５…ｐ形接点領
域、２６…金属化層、２７…第１絶縁層、２８…
孔、２９…加速電極、３０…高ドープｐ形領域、
３１…第２絶縁層、３２，３３…偏向電極、３４
…仕事関数低減物質、３５…半導体本体、３６…
電位線、３７，３８…正イオンの通路、４０…ｐ
−ｎ接合、４１…ｎ形半導体本体、４２…ｐ形領
域、４３…接続接点、４４…接点窓。
の一例を示す線図；第２図は本発明による陰極線
管を有する表示管の一例を示す線図；第３図は本
発明装置における陰極線管に使用する半導体陰極
の一部を示す平面図；第４図は第３図の−線
上での断面図；第５図は作動時に加速電極と偏向
電極の電圧により発生する電界の電位線の変化態
様を示す線図；第６図は半導体陰極の他の例を示
す断面図；第７図は本発明装置における陰極線管
に使用する半導体陰極のさらに他の例を示す断面
図である。 １…撮像管（陰極線管）、２…真空管、３…光
導電性ターゲツト、４…スクリーングリツド、５
…偏向コイル系、６…レンズ、７…真空管の端
壁、８…リードスルー接続端壁、９…リードスル
ー、１０…電子ビーム、１１…陰極主面に対する
法線、１２…陰極線管の軸線、１３，１４…集束
電極、１５，１６…偏向プレート、１７…けい光
スクリーン、１８…グリツド（ダイヤフラム）、
１９…磁界発生コイル、２０…半導体陰極、２１
…半導体陰極主面、２２…ｎ形表面領域、２３…
ｐ形領域、２４…ｐ−ｎ接合、２５…ｐ形接点領
域、２６…金属化層、２７…第１絶縁層、２８…
孔、２９…加速電極、３０…高ドープｐ形領域、
３１…第２絶縁層、３２，３３…偏向電極、３４
…仕事関数低減物質、３５…半導体本体、３６…
電位線、３７，３８…正イオンの通路、４０…ｐ
−ｎ接合、４１…ｎ形半導体本体、４２…ｐ形領
域、４３…接続接点、４４…接点窓。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 排気容器内にターゲツト及び半導体陰極を有
する画像記録または表示用陰極線管を具えてお
り、前記半導体陰極が半導体本体を有し、該半導
体本体の主面に設けた電気絶縁層が電子放出面の
個所に少なくとも１個の孔を有している装置にお
いて、前記半導体本体が前記陰極線管の軸線と一
致しない軸線に沿つて心立てされており、且つ前
記半導体本体にはダイポール静電界発生用の少な
くとも２つの偏向電極を設けてあることを特徴と
する画像記録または表示用陰極線管を具える装
置。 ２ 前記半導体本体の主面に対する法線と前記陰
極線管の軸線とが互いに鋭角度で交差するように
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の装置。 ３ 前記半導体陰極が、該陰極の主面を前記陰極
線管の軸線方向に対してほぼ垂直にして、前記陰
極線管の軸線に対して偏心するように設けられ、
前記陰極線管が前記半導体陰極により発生される
電子ビームを陰極線管の軸線に沿つて移動させる
ように偏向させる電子光学偏向手段を具えている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
装置。 ４ 前記装置が、電子を発生し得る独立して調整
可能な領域を数個具え、且つ該装置に加速電極と
前記孔に共通の偏向電極を設けたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の
装置。 ５ 前記半導体本体の少なくとも前記絶縁層にお
ける孔内の主表面を電子の仕事関数低減材料で覆
うようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
１〜４項のいずれかに記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8104893A NL8104893A (nl) | 1981-10-29 | 1981-10-29 | Kathodestraalbuis en halfgeleiderinrichting voor toepassing in een dergelijke kathodestraalbuis. |
| NL8104893 | 1981-10-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5887731A JPS5887731A (ja) | 1983-05-25 |
| JPH0326493B2 true JPH0326493B2 (ja) | 1991-04-11 |
Family
ID=19838284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57190682A Granted JPS5887731A (ja) | 1981-10-29 | 1982-10-29 | 画像記録または表示用陰極線管を具える装置 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4574216A (ja) |
| JP (1) | JPS5887731A (ja) |
| CA (1) | CA1194082A (ja) |
| DE (1) | DE3237891A1 (ja) |
| ES (1) | ES516862A0 (ja) |
| FR (1) | FR2515872B1 (ja) |
| GB (1) | GB2109156B (ja) |
| HK (1) | HK2886A (ja) |
| IT (1) | IT1155405B (ja) |
| NL (1) | NL8104893A (ja) |
| SG (1) | SG74585G (ja) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4521900A (en) * | 1982-10-14 | 1985-06-04 | Imatron Associates | Electron beam control assembly and method for a scanning electron beam computed tomography scanner |
| US4523316A (en) * | 1982-10-29 | 1985-06-11 | Rca Corporation | Semiconductor laser with non-absorbing mirror facet |
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