JPH05282990A - 空乏モード電子放出装置用の電子源 - Google Patents
空乏モード電子放出装置用の電子源Info
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- JPH05282990A JPH05282990A JP2968393A JP2968393A JPH05282990A JP H05282990 A JPH05282990 A JP H05282990A JP 2968393 A JP2968393 A JP 2968393A JP 2968393 A JP2968393 A JP 2968393A JP H05282990 A JPH05282990 A JP H05282990A
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Classifications
-
- 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
- H01J1/304—Field-emissive cathodes
- H01J1/3042—Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/304—Field emission cathodes
- H01J2201/30403—Field emission cathodes characterised by the emitter shape
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/304—Field emission cathodes
- H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material
- H01J2201/30453—Carbon types
- H01J2201/30457—Diamond
Landscapes
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数の選択的に配向されたダイヤモンド晶子
６０３を含む電子源を具備する空乏モード電子放出装置
を提供する。 【構成】 選択的に配向されたダイヤモンド晶子を含む
複数の電子源を利用する用途には、画像表示装置６００
が含まれる。
６０３を含む電子源を具備する空乏モード電子放出装置
を提供する。 【構成】 選択的に配向されたダイヤモンド晶子を含む
複数の電子源を利用する用途には、画像表示装置６００
が含まれる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、電子の自由空
間移動を利用する電子デバイスに関し、さらに詳しく
は、多結晶ダイヤモンド電子源を利用する電子デバイス
に関する。
間移動を利用する電子デバイスに関し、さらに詳しく
は、多結晶ダイヤモンド電子源を利用する電子デバイス
に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】電子
の自由空間移動を利用する電子デバイスは当技術分野で
周知である。一般に、このようなデバイスは、電子を放
出する電子源を利用し、これらの電子は表面障壁電位を
克服する十分なエネルギを獲得している。放出電子を与
える一般に用いられる従来の方法の一つでは、電子源に
ある電子を、電位障壁を越える高いエネルギ状態に励起
させるため、熱エネルギが加えられる。別の一般に用い
られる従来の方法では、約５００オングストロームの極
めて小さい曲率半径の形状的不連続性が用いられる。
の自由空間移動を利用する電子デバイスは当技術分野で
周知である。一般に、このようなデバイスは、電子を放
出する電子源を利用し、これらの電子は表面障壁電位を
克服する十分なエネルギを獲得している。放出電子を与
える一般に用いられる従来の方法の一つでは、電子源に
ある電子を、電位障壁を越える高いエネルギ状態に励起
させるため、熱エネルギが加えられる。別の一般に用い
られる従来の方法では、約５００オングストロームの極
めて小さい曲率半径の形状的不連続性が用いられる。
【０００３】熱エネルギとして追加エネルギが導入され
る電子源を利用するデバイスの場合には、この構造の集
積化の可能性と同様に、全体的なデバイス効率が低下す
る。小さい曲率半径の形状的不連続性を有する電子源を
利用するデバイスの場合には、複雑な製造工程を採用す
る必要があるため、電子源の実用性および有用性がある
程度制限される。
る電子源を利用するデバイスの場合には、この構造の集
積化の可能性と同様に、全体的なデバイス効率が低下す
る。小さい曲率半径の形状的不連続性を有する電子源を
利用するデバイスの場合には、複雑な製造工程を採用す
る必要があるため、電子源の実用性および有用性がある
程度制限される。
【０００４】従って、従来技術の少なくとも一部の欠点
を克服する電子源を利用する電子デバイスが必要とされ
る。
を克服する電子源を利用する電子デバイスが必要とされ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この必要性等は、主面を
有する支持基板と、それぞれが表面を有する複数のダイ
ヤモンド晶子(crystallites)とを含む電子源を設けるこ
とによって実質的に満たされ、このダイヤモンド晶子の
少なくとも一部は選択的に結晶学的に(crystallographi
cally)配向され(oriented)ておリ、このダイアモンド晶
子は支持基板の主面上に設けられ、複数のダイヤモンド
晶子の少なくとも一部の表面で発生した電界が、ダイヤ
モンド晶子の少なくとも一部から電子放出を発生する。
有する支持基板と、それぞれが表面を有する複数のダイ
ヤモンド晶子(crystallites)とを含む電子源を設けるこ
とによって実質的に満たされ、このダイヤモンド晶子の
少なくとも一部は選択的に結晶学的に(crystallographi
cally)配向され(oriented)ておリ、このダイアモンド晶
子は支持基板の主面上に設けられ、複数のダイヤモンド
晶子の少なくとも一部の表面で発生した電界が、ダイヤ
モンド晶子の少なくとも一部から電子放出を発生する。
【０００６】この必要性等は、電子を放出する電子源を
含む電子放出装置を設けることによってさらに満たさ
れ、この電子放出装置は、複数の選択的に結晶学的に配
向されたダイヤモンド晶子と、電子源に対して離れて配
置され、放出された電子の少なくとも一部を集める陽極
とが配置された支持基板を有し、この陽極と電子源と
は、その間に結合された電圧源を有するように構成さ
れ、電子源において発生する電界が電子源から陽極に向
けて電子を放出する。
含む電子放出装置を設けることによってさらに満たさ
れ、この電子放出装置は、複数の選択的に結晶学的に配
向されたダイヤモンド晶子と、電子源に対して離れて配
置され、放出された電子の少なくとも一部を集める陽極
とが配置された支持基板を有し、この陽極と電子源と
は、その間に結合された電圧源を有するように構成さ
れ、電子源において発生する電界が電子源から陽極に向
けて電子を放出する。
【０００７】
【実施例】図１において、電子源１０１，引き出し電極
１０２および陽極１０３を用いる従来の電子デバイス１
００の概略図を示す。電子源１０１は、小さい曲率半径
の形状的不連続性の形状を有し、ここでは円錐形の電子
源１０１の頂点（物理的な構造の側面断面図に対応す
る）として示されている。
１０２および陽極１０３を用いる従来の電子デバイス１
００の概略図を示す。電子源１０１は、小さい曲率半径
の形状的不連続性の形状を有し、ここでは円錐形の電子
源１０１の頂点（物理的な構造の側面断面図に対応す
る）として示されている。
【０００８】図示のように実現された従来の電子デバイ
スは、電子源が配置された支持基板と、支持基板上に配
置された絶縁層とを用いるのが一般的である。引き出し
電極を構成する材料は、絶縁層上に設けられる。物理的
構造の陽極は、放出された電子の少なくとも一部が陽極
によって集められるように、電子源に対して離れて配置
されるのが一般的である。
スは、電子源が配置された支持基板と、支持基板上に配
置された絶縁層とを用いるのが一般的である。引き出し
電極を構成する材料は、絶縁層上に設けられる。物理的
構造の陽極は、放出された電子の少なくとも一部が陽極
によって集められるように、電子源に対して離れて配置
されるのが一般的である。
【０００９】図１において、外部電圧源１０４が示され
ており、この電圧源１０４は引き出し電極１０２に動作
可能に結合されている。電圧源１０４が適切な大きさと
極性の電圧を引き出し電極１０２に与えると、電子源１
０１の小さい曲率半径の形状的不連続性の領域において
高い電界が発生する。第２外部電圧源１０５は陽極１０
３に結合され、第２電圧源１０５が適切な極性と大きさ
の電圧を与えると、放出された電子の少なくとも一部は
陽極１０３で集められる。
ており、この電圧源１０４は引き出し電極１０２に動作
可能に結合されている。電圧源１０４が適切な大きさと
極性の電圧を引き出し電極１０２に与えると、電子源１
０１の小さい曲率半径の形状的不連続性の領域において
高い電界が発生する。第２外部電圧源１０５は陽極１０
３に結合され、第２電圧源１０５が適切な極性と大きさ
の電圧を与えると、放出された電子の少なくとも一部は
陽極１０３で集められる。
【００１０】上記のように第１図の概略図で説明した従
来例の電子デバイスは、次式のファウラ・ノルトハイム
(Fowler-Nordheim) 関係に従って機能する。すなわち、
来例の電子デバイスは、次式のファウラ・ノルトハイム
(Fowler-Nordheim) 関係に従って機能する。すなわち、
【００１１】
【数１】J = A1E2exp{-6.87 x 107 φ3/2v/E} ただし、 φは、材料の仕事関数 J は、放出電子の電流密度 E は、放出表面における領域の高電界 k は、eV単位のボルツマン定数(Boltzmann's constant) v = 0.95 - y2 y = 3.79 x 10-4E1/2/φ A1 = (3.844 x 10-11EF/[(φ + EF)2 φ]) 1/2 EFは、フェルミ・エネルギ準位である。
【００１２】一般に、ほとんどの用途では、１ｅＶのフ
ェルミ・エネルギ準位に近い良好な金属導体が用いられ
るので、ファウラ・ノルトハイム関係は、フェルミ・エ
ネルギ準位にあらわに依存する形式で表されない。しか
し、本発明に従って、ｎ型ドーピングの多結晶ダイヤモ
ンド半導体の放出特性について検討するため、上記のフ
ァウラ・ノルトハイム関係式が用いられる。
ェルミ・エネルギ準位に近い良好な金属導体が用いられ
るので、ファウラ・ノルトハイム関係は、フェルミ・エ
ネルギ準位にあらわに依存する形式で表されない。しか
し、本発明に従って、ｎ型ドーピングの多結晶ダイヤモ
ンド半導体の放出特性について検討するため、上記のフ
ァウラ・ノルトハイム関係式が用いられる。
【００１３】耐熱金属(refractory metals) などの電子
エミッタとして用いるのに適した材料から所望の電子放
出を得るため、電子放出構造の表面において極めて高い
電界（約3 x 107V/cm ）を設ける必要がある。
エミッタとして用いるのに適した材料から所望の電子放
出を得るため、電子放出構造の表面において極めて高い
電界（約3 x 107V/cm ）を設ける必要がある。
【００１４】図２は、ｎ型ドーピングの半導体ダイヤモ
ンドのさまざまなエネルギ準位を表すエネルギ図を概略
的に示す。本開示において、主な関心はＩＩＢ型ダイヤ
モンドなどの半導体的なダイヤモンドのグループであ
る。価電子帯エネルギ準位２０１，伝導帯エネルギ準位
２０３，真空電位２０４およびフェルミ・エネルギ準位
EF２０２が示されている。図２において、Vgはバンドギ
ャップ電圧に相当し、この電圧は、価電子帯における最
高エネルギ状態（価電子帯エネルギ準位２０１）に相当
するエネルギ状態にある電子と、伝導帯における最低エ
ネルギ状態（伝導帯エネルギ準位２０３）に相当するエ
ネルギ状態にある電子との間のエネルギの差として説明
される。図２のエネルギ図において、表面仕事関数φ
は、フェルミ・エネルギ準位２０２と伝導帯エネルギ準
位２０３との間の電圧差を示す。
ンドのさまざまなエネルギ準位を表すエネルギ図を概略
的に示す。本開示において、主な関心はＩＩＢ型ダイヤ
モンドなどの半導体的なダイヤモンドのグループであ
る。価電子帯エネルギ準位２０１，伝導帯エネルギ準位
２０３，真空電位２０４およびフェルミ・エネルギ準位
EF２０２が示されている。図２において、Vgはバンドギ
ャップ電圧に相当し、この電圧は、価電子帯における最
高エネルギ状態（価電子帯エネルギ準位２０１）に相当
するエネルギ状態にある電子と、伝導帯における最低エ
ネルギ状態（伝導帯エネルギ準位２０３）に相当するエ
ネルギ状態にある電子との間のエネルギの差として説明
される。図２のエネルギ図において、表面仕事関数φ
は、フェルミ・エネルギ準位２０２と伝導帯エネルギ準
位２０３との間の電圧差を示す。
【００１５】一般に、電子源として用いられる材料は、
電子放出を阻止する別の材料と競合する。一般に、電子
を保持する材料の親和力は、表面仕事関数を増加し、そ
れに応じて、電子が材料の表面の結合力から逃れるため
に各電子に与えなければならないエネルギを増加する。
電子放出を阻止する別の材料と競合する。一般に、電子
を保持する材料の親和力は、表面仕事関数を増加し、そ
れに応じて、電子が材料の表面の結合力から逃れるため
に各電子に与えなければならないエネルギを増加する。
【００１６】しかし、（１１１）結晶面などのダイヤモ
ンドのある結晶学的配向の場合には、電子親和力はゼロ
より小さくなる。すなわち、（１１１）ダイヤモンドの
表面に達する伝導帯電子は、電子源材料内の結合力によ
って、表面から逃げることが制限されない。図２は、こ
の負の電子親和力Ｘを示し、真空障壁電位２０４のエネ
ルギ準位よりも高いエネルギ準位において、伝導帯の最
低エネルギ状態に相当する伝導帯エネルギ準位２０３と
して示されている。図２が表す半導体系の場合、伝導帯
に励起された電子は、電子源表面から開放される十分な
エネルギを有する。
ンドのある結晶学的配向の場合には、電子親和力はゼロ
より小さくなる。すなわち、（１１１）ダイヤモンドの
表面に達する伝導帯電子は、電子源材料内の結合力によ
って、表面から逃げることが制限されない。図２は、こ
の負の電子親和力Ｘを示し、真空障壁電位２０４のエネ
ルギ準位よりも高いエネルギ準位において、伝導帯の最
低エネルギ状態に相当する伝導帯エネルギ準位２０３と
して示されている。図２が表す半導体系の場合、伝導帯
に励起された電子は、電子源表面から開放される十分な
エネルギを有する。
【００１７】ｎ型ドーピングの半導体ダイヤモンドで
は、 EF = 4.8 eV （真性ダイヤモンド(intrinsic diamond)
の場合、EF = 2.75 eV） φ= 0.7 eV である。
は、 EF = 4.8 eV （真性ダイヤモンド(intrinsic diamond)
の場合、EF = 2.75 eV） φ= 0.7 eV である。
【００１８】ＩＩＢ型ダイヤモンド半導体の仕事関数
は、負の電子親和力を有する（１１１）結晶面に対応す
る。そのため、これは電子を伝導帯内の最低エネルギ状
態まで高めて、表面から電子を放出させるのに十分であ
る。
は、負の電子親和力を有する（１１１）結晶面に対応す
る。そのため、これは電子を伝導帯内の最低エネルギ状
態まで高めて、表面から電子を放出させるのに十分であ
る。
【００１９】以上から、ｎ型ドーピングの半導体ダイヤ
モンドの（１１１）結晶配向に対応する表面から同じ電
子電流密度レベルを実現するためには、約１．４ＭＶ／
ｃｍの電界強度が必要であることがわかる。
モンドの（１１１）結晶配向に対応する表面から同じ電
子電流密度レベルを実現するためには、約１．４ＭＶ／
ｃｍの電界強度が必要であることがわかる。
【００２０】本発明の目的は、ｎ型ドーピングの多結晶
ダイヤモンド材料からなり、かつ、この材料の表面の少
なくとも一部において発生する電界と共に動作する電子
源から、電子放出が行なわれる装置を提供することであ
る。
ダイヤモンド材料からなり、かつ、この材料の表面の少
なくとも一部において発生する電界と共に動作する電子
源から、電子放出が行なわれる装置を提供することであ
る。
【００２１】本発明の別の目的は、複数のダイヤモンド
材料晶子として実現される電子源を含む装置を提供する
ことであり、この複数のダイヤモンド材料晶子の少なく
とも一部は選択的に配向され、該装置に動作可能に結合
された外部電圧源により、電子放出を発生する電界が、
（１１１）結晶面に相当する表面において実現される。
材料晶子として実現される電子源を含む装置を提供する
ことであり、この複数のダイヤモンド材料晶子の少なく
とも一部は選択的に配向され、該装置に動作可能に結合
された外部電圧源により、電子放出を発生する電界が、
（１１１）結晶面に相当する表面において実現される。
【００２２】図３は、本発明による電子放出装置３００
の実施例の側面断面図であり、この電子放出装置３００
は、主面を有する支持基板，支持基板の主面上に設けら
れた少なくとも一つの導体／半導体経路３０２，導体／
半導体経路３０２上に少なくとも部分的に設けられた複
数のダイヤモンド膜晶子電子エミッタ３０３，陽極３０
４ならびに第１および第２外部電圧源３０５，３０６を
含む。複数のダイヤモンド晶子電子エミッタ３０３は、
まず、支持基板の主面上に、あるいは、図示の構造の場
合では、導体／半導体経路３０２上に多結晶ダイヤモン
ド層を被着(depositing)／形成し、次に、好適な結晶配
向を有するダイヤモンド晶子のみが残るように、被着さ
れた多結晶ダイヤモンドの一部を選択的にエッチングす
ることによって実現される。一つの好適な実施例では、
多結晶ダイヤモンド膜を構成する複数の晶子のうち、
（１１１）結晶配向（表面）で形成され、支持基板の主
面に平行かつもっとも離れて配置されたダイヤモンド晶
子は、実質的にエッチングされずに残る。 実現可能な
放出電流密度は、ほとんどの画像表示装置を含め、電子
源を用いる電子デバイスを利用する多くの用途に対して
完全に十分である。このレベルの電子放出に必要な電界
を高める構造は、多結晶ダイヤモンド膜を選択的にエッ
チングし、かつ、電子源基準電圧またはそれ以下で動作
する周辺制御ゲート(peripheral control gate) を用い
ることによって実現される。
の実施例の側面断面図であり、この電子放出装置３００
は、主面を有する支持基板，支持基板の主面上に設けら
れた少なくとも一つの導体／半導体経路３０２，導体／
半導体経路３０２上に少なくとも部分的に設けられた複
数のダイヤモンド膜晶子電子エミッタ３０３，陽極３０
４ならびに第１および第２外部電圧源３０５，３０６を
含む。複数のダイヤモンド晶子電子エミッタ３０３は、
まず、支持基板の主面上に、あるいは、図示の構造の場
合では、導体／半導体経路３０２上に多結晶ダイヤモン
ド層を被着(depositing)／形成し、次に、好適な結晶配
向を有するダイヤモンド晶子のみが残るように、被着さ
れた多結晶ダイヤモンドの一部を選択的にエッチングす
ることによって実現される。一つの好適な実施例では、
多結晶ダイヤモンド膜を構成する複数の晶子のうち、
（１１１）結晶配向（表面）で形成され、支持基板の主
面に平行かつもっとも離れて配置されたダイヤモンド晶
子は、実質的にエッチングされずに残る。 実現可能な
放出電流密度は、ほとんどの画像表示装置を含め、電子
源を用いる電子デバイスを利用する多くの用途に対して
完全に十分である。このレベルの電子放出に必要な電界
を高める構造は、多結晶ダイヤモンド膜を選択的にエッ
チングし、かつ、電子源基準電圧またはそれ以下で動作
する周辺制御ゲート(peripheral control gate) を用い
ることによって実現される。
【００２３】反応体の比率，温度および圧力を変えるこ
とにより、多結晶ダイヤモンドにおいて好適な配向の発
生を向上させる方法があるので、控えめに見ても、フィ
ル・ファクタ(fill factor) は１０％であり、多くても
２５％は実現可能であると期待できる。
とにより、多結晶ダイヤモンドにおいて好適な配向の発
生を向上させる方法があるので、控えめに見ても、フィ
ル・ファクタ(fill factor) は１０％であり、多くても
２５％は実現可能であると期待できる。
【００２４】負の電子親和力のため、（１１１）面から
の電子放出について検討してきたが、｛１００｝結晶面
も利用可能な電子放出を示すことに留意されたい。
の電子放出について検討してきたが、｛１００｝結晶面
も利用可能な電子放出を示すことに留意されたい。
【００２５】図４において、図３に示すデバイスと同様
な電子放出装置４００の別の実施例の側面断面図を示
し、ここで図３において最初に説明したデバイスの形状
に対応する参照番号については、頭に数値「４」を付け
て示している。装置４００はさらに、絶縁層４０７上に
設けられた制御電極４０８を有し、この絶縁層４０７は
支持基板４０１の主面上に設けられている。第３外部電
圧源４１５は制御電極４０８に動作可能に結合され、電
子放出変調電極(electron emission modulatingelectro
de)として機能する。制御電極４０８を図４に示すよう
に設けると、制御電極４０８に印加される電圧は、複数
のダイヤモンド晶子電子エミッタ４０３の表面に発生す
る電界の大きさおよび極性に影響を与える。
な電子放出装置４００の別の実施例の側面断面図を示
し、ここで図３において最初に説明したデバイスの形状
に対応する参照番号については、頭に数値「４」を付け
て示している。装置４００はさらに、絶縁層４０７上に
設けられた制御電極４０８を有し、この絶縁層４０７は
支持基板４０１の主面上に設けられている。第３外部電
圧源４１５は制御電極４０８に動作可能に結合され、電
子放出変調電極(electron emission modulatingelectro
de)として機能する。制御電極４０８を図４に示すよう
に設けると、制御電極４０８に印加される電圧は、複数
のダイヤモンド晶子電子エミッタ４０３の表面に発生す
る電界の大きさおよび極性に影響を与える。
【００２６】図５は、本発明による電子放出装置の実施
例の部分的な断面コンピュータ・モデル図である。座標
系は、単位当たり０．２μｍのメッシュ単位で定められ
ており、横軸が１２０メッシュ単位で、縦軸は５０メッ
シュ単位である。電子を放出する複数の電子エミッタ５
０４は、平面的に実質的に示されている。制御電極５０
１は、電子エミッタ５０４に対して放射状かつ軸的にず
らされている。このコンピュータ・モデル図は、円筒形
の左右対称の断面図であるので、制御電極５０１は、複
数の電極の周囲で環状に延在しているとみることができ
る。放出電子の少なくとも一部を制御する陽極５０３
は、電子エミッタ５０４に対して離れて示されている。
例の部分的な断面コンピュータ・モデル図である。座標
系は、単位当たり０．２μｍのメッシュ単位で定められ
ており、横軸が１２０メッシュ単位で、縦軸は５０メッ
シュ単位である。電子を放出する複数の電子エミッタ５
０４は、平面的に実質的に示されている。制御電極５０
１は、電子エミッタ５０４に対して放射状かつ軸的にず
らされている。このコンピュータ・モデル図は、円筒形
の左右対称の断面図であるので、制御電極５０１は、複
数の電極の周囲で環状に延在しているとみることができ
る。放出電子の少なくとも一部を制御する陽極５０３
は、電子エミッタ５０４に対して離れて示されている。
【００２７】図３，図４で説明したように適切な電圧を
印加すると、電子エミッタ５０４と陽極５０３との間の
隙間領域に電界が発生する。さらに、高い密度の等電位
線５０２によって示されるように、電子エミッタ５０４
およびその近傍の領域において高い電界が存在する。等
電位線５０２は、相対的な電界増加効果を示し、図５に
おいて、電子エミッタ５０４の領域において電界増加を
示していることがわかる。このコンピュータ・モデル図
では、電子放出は電子軌跡５０５として示されている。
印加すると、電子エミッタ５０４と陽極５０３との間の
隙間領域に電界が発生する。さらに、高い密度の等電位
線５０２によって示されるように、電子エミッタ５０４
およびその近傍の領域において高い電界が存在する。等
電位線５０２は、相対的な電界増加効果を示し、図５に
おいて、電子エミッタ５０４の領域において電界増加を
示していることがわかる。このコンピュータ・モデル図
では、電子放出は電子軌跡５０５として示されている。
【００２８】図５のコンピュータ・モデル図で示される
ように実現される構造は、高い電界の領域から陽極に向
けて電子を選択的に放出する。不純物でドーピングされ
たダイヤモンド晶子を含む電子源を用いることにより、
従来の電子源が必要とする電界よりも少なくとも一桁低
い電界強度で実質的に電子放出を行なうことができる。
印加陽極電圧により発生する電界によって開始される電
子放出を抑制するため、前述の制御ゲート５０１などの
制御電極が空乏(depletion) モードで用いられる。
ように実現される構造は、高い電界の領域から陽極に向
けて電子を選択的に放出する。不純物でドーピングされ
たダイヤモンド晶子を含む電子源を用いることにより、
従来の電子源が必要とする電界よりも少なくとも一桁低
い電界強度で実質的に電子放出を行なうことができる。
印加陽極電圧により発生する電界によって開始される電
子放出を抑制するため、前述の制御ゲート５０１などの
制御電極が空乏(depletion) モードで用いられる。
【００２９】図６において、図３，図４で説明した形状
が数値「６」で始まる同様な参照番号で示されている構
造６００の側面断面図を示す。構造６００は複数の電子
源６０３を含み、それぞれの電子源は複数の選択的に配
向されたダイヤモンド晶子を含む。各電子源６０３は、
外部スイッチング装置６１２に動作可能に結合された制
御ゲート６０８を有する。スイッチング装置６１２に動
作可能に結合された外部電圧源６０７は、複数の制御ゲ
ート６０８のそれぞれに対して選択的制御を行なう。陽
極６０４は、実質的に光学的に透明なフェースプレート
(faceplate) ６０９を含み、この上に実質的に光学的に
透明な導電層６１０が設けられ、この導電層６１０の上
に陰極ルミネセント層(cathodoluminescent layer)６１
１が設けられ、すべては電子源６０３に対して離れて配
置されている。第２外部電圧源６０６を前記導電層６１
０に動作可能に結合することにより、電圧を導電層６１
０に印加することによって発生する電界により、複数の
電子源６０３のいずれかから放出される電子は、陽極６
０４において選択的に集められ、陰極ルミネセント材料
の層６１１からフォトン放出を励起する。
が数値「６」で始まる同様な参照番号で示されている構
造６００の側面断面図を示す。構造６００は複数の電子
源６０３を含み、それぞれの電子源は複数の選択的に配
向されたダイヤモンド晶子を含む。各電子源６０３は、
外部スイッチング装置６１２に動作可能に結合された制
御ゲート６０８を有する。スイッチング装置６１２に動
作可能に結合された外部電圧源６０７は、複数の制御ゲ
ート６０８のそれぞれに対して選択的制御を行なう。陽
極６０４は、実質的に光学的に透明なフェースプレート
(faceplate) ６０９を含み、この上に実質的に光学的に
透明な導電層６１０が設けられ、この導電層６１０の上
に陰極ルミネセント層(cathodoluminescent layer)６１
１が設けられ、すべては電子源６０３に対して離れて配
置されている。第２外部電圧源６０６を前記導電層６１
０に動作可能に結合することにより、電圧を導電層６１
０に印加することによって発生する電界により、複数の
電子源６０３のいずれかから放出される電子は、陽極６
０４において選択的に集められ、陰極ルミネセント材料
の層６１１からフォトン放出を励起する。
【００３０】図６で説明するように実現された装置は、
画像表示装置として利用できる。１００万以上にまで達
する多数の選択的に制御された電子源を、一つの画像表
示装置内で利用できることが期待される。
画像表示装置として利用できる。１００万以上にまで達
する多数の選択的に制御された電子源を、一つの画像表
示装置内で利用できることが期待される。
【図１】電子源を用いる従来の電子デバイスの概略図で
ある。
ある。
【図２】ダイヤモンドのエネルギ図の概略図である。
【図３】本発明による電子源を利用する装置の側面断面
図である。
図である。
【図４】本発明による電子源を利用する装置の別の実施
例の側面断面図である。
例の側面断面図である。
【図５】本発明による電子源を利用する装置のコンピュ
ータ・モデル図である。
ータ・モデル図である。
【図６】本発明による電子源を利用する装置のさらに別
の実施例の側面断面図である。
の実施例の側面断面図である。
３００ 電子放出装置 ３０１ 支持基板 ３０２ 導体／半導体経路 ３０３ ダイヤモンド膜晶子電子エミッタ ３０４ 陽極 ３０５，３０６ 第１および第２外部電圧源 ４００ 電子放出装置 ４０１ 支持基板 ４０３ ダイヤモンド晶子電子エミッタ ４０７ 絶縁層 ４０８ 制御電極 ４１５ 第３電圧源 ５０１ 制御電極 ５０２ 等電位線 ５０３ 陽極 ５０４ 電子エミッタ ５０５ 電子軌跡 ６０３ 電子源 ６０４ 陽極 ６０６，６０７ 外部電圧源 ６０８ 制御電極 ６０９ フェースプレート ６１０ 光学的に透明な導電層 ６１１ 陰極ルミネセント層 ６１２ スイッチング装置
Claims (3)
- 【請求項１】 主面を有する支持基板（３０１）；およ
びそれぞれが表面を有する複数のダイヤモンド晶子（３
０３）であって、該ダイヤモンド晶子の少なくとも一部
は選択的に結晶学的に配向されており、該ダイヤモンド
晶子は前記支持基板（３０１）の前記主面上に設けら
れ、該複数のダイヤモンド晶子の少なくとも一部の表面
において発生する電界が、該ダイヤモンド晶子（３０
３）の少なくとも一部から電子放出を誘発する複数のダ
イヤモンド晶子（３０３）；によって構成されることを
特徴とする電子源。 - 【請求項２】 複数の選択的に結晶学的に配向されたダ
イヤモンド晶子（３０３）が設けられた支持基板（３０
１）を含む、電子を放出する電子源；前記電子源に対し
て離れて配置され、放出された電子の少なくとも一部を
集める陽極（３０４）；ならびに前記陽極（３０４）お
よび前記電子源は、その間に結合された電圧源（３０
５，３０６）を有するように構成され、前記電子源にお
いて発生する電界が前記電子源から前記陽極（３０４）
に電子放出を行なうことを特徴とする電子放出装置。 - 【請求項３】 電子を放出する電子源であって、主面を
有する支持基板（４０１），前記支持基板（４０１）の
前記主面上に設けられた導体／半導体経路（４０２）お
よび前記導体／半導体経路（４０２）上に設けられた複
数の選択的に結晶学的に配向されたダイヤモンド晶子
（４０３）を含む電子源；前記支持基板（４０１）の前
記主面上に設けられた絶縁層（４０７）；前記絶縁層
（４０７）上に設けられ、かつ、前記電子源の少なくと
も部分的周囲に実質的に周辺的に設けられた制御ゲート
（４０８）であって、該制御ゲート（４０８）は、前記
電子源からの電子放出を選択的に変調する電圧源（４１
５）との結合を有するように構成される制御ゲ−ト（４
０８）；および前記電子源に対して離れて配置され、放
出された電子の少なくとも一部を集める陽極（４０４）
であって、該陽極（４０４）および前記電子源は、その
間に結合された第２電圧源（４０６）を有するように構
成され、前記電子源において発生する電界が前記電子源
から該陽極（４０４）に電子放出を行なう陽極（４０
４）；によって構成されることを特徴とする電子放出装
置。
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|---|---|---|---|
| US07/831,703 US5252833A (en) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | Electron source for depletion mode electron emission apparatus |
| US831703 | 1992-02-05 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05282990A true JPH05282990A (ja) | 1993-10-29 |
| JP3537053B2 JP3537053B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=25259665
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|---|---|---|---|
| JP02968393A Expired - Fee Related JP3537053B2 (ja) | 1992-02-05 | 1993-01-27 | 電子放出装置用の電子源 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5252833A (ja) |
| EP (1) | EP0555074B1 (ja) |
| JP (1) | JP3537053B2 (ja) |
| DE (1) | DE69300267T2 (ja) |
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| KR100488334B1 (ko) * | 1996-10-14 | 2005-09-02 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 전자관 |
| KR100492139B1 (ko) * | 1996-09-17 | 2005-09-20 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 광전음극및그것을구비한전자관 |
| US7030550B2 (en) | 2001-02-01 | 2006-04-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Electron emission device with multi-layered fate electrode |
| US7078863B2 (en) | 2000-09-28 | 2006-07-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Cold-cathode electron source and field-emission display |
| JP2007080704A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Mie Univ | 電界放出型電子銃およびその電源電圧制御方法 |
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| US5686791A (en) | 1992-03-16 | 1997-11-11 | Microelectronics And Computer Technology Corp. | Amorphic diamond film flat field emission cathode |
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| US5675216A (en) | 1992-03-16 | 1997-10-07 | Microelectronics And Computer Technololgy Corp. | Amorphic diamond film flat field emission cathode |
| US6127773A (en) | 1992-03-16 | 2000-10-03 | Si Diamond Technology, Inc. | Amorphic diamond film flat field emission cathode |
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