【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、真空容器内で電子
ビームを放出する冷陰極電子源に係り、特に、集束機能
をもたせた冷陰極電子源とそれを用いて構成した撮像装
置、表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cold cathode electron source that emits an electron beam in a vacuum vessel, and more particularly to a cold cathode electron source having a focusing function and an imaging device and a display device using the same. About.
【０００２】[0002]
【従来の技術】フラットパネルディスプレイの候補のひ
とつとして提案されているＦＥＤ（Field Emission Dis
play）に使用される代表的な冷陰極電子源として、従来
から知られているものにスピント（Spindt）型がある。
このスピント型冷陰極電子源は、真空中に保持した円錐
状の電子放出部とそれを取り巻くように配置した上部電
極とを有し、電子放出部の先端近傍と上部電極間の電界
強度を強め、これにより電界放出を起こさせ、電子放出
部の先端から電子が放出されるようにしたものである。2. Description of the Related Art FED (Field Emission Discharge) which has been proposed as one of candidates for a flat panel display.
As a typical cold-cathode electron source used for play), there is a Spindt type as conventionally known.
This Spindt-type cold cathode electron source has a conical electron emission portion held in a vacuum and an upper electrode arranged so as to surround it, and enhances the electric field strength between the vicinity of the tip of the electron emission portion and the upper electrode. Thus, field emission is caused, and electrons are emitted from the tip of the electron emission portion.
【０００３】図１２は従来の冷陰極電子源の構造を断面
図にて示している。図１２において、１は絶縁基板、２
は下部電極、３は電子放出部、４は絶縁層、５は上部電
極、および６は開口である。この構造のものにおいて、
電子放出に必要な電界は、上部電極５に電子放出部３よ
り高い電圧を印加することによって作り出される。しか
し、この冷陰極電子源から放出される電子ビームの発散
角は２０〜３０°と大きいことが知られている。FIG. 12 is a sectional view showing the structure of a conventional cold cathode electron source. In FIG. 12, 1 is an insulating substrate, 2
Is an lower electrode, 3 is an electron emitting portion, 4 is an insulating layer, 5 is an upper electrode, and 6 is an opening. In this structure,
The electric field required for electron emission is created by applying a higher voltage to the upper electrode 5 than the electron emission portion 3. However, it is known that the divergence angle of the electron beam emitted from the cold cathode electron source is as large as 20 to 30 °.
【０００４】このため、スピント型冷陰極電子源からの
電子ビームの発散角を抑え、高精細な電子ビームを作り
出す手段として、さらに、集束電極を付加した冷陰極電
子源が、特開平10-199400 号公報、および論文W.D.Kesl
ing et al.“ BEAM FOCUSINGFOR FIELD EMISSION FLAT
PANEL DISPLAYS " Proceedings of the 7th Internatio
nal Vacuum Microelectronics Conference,Grenoble,Fr
ance,4-7July,1994,pp.135-138 に記載されている。For this reason, as a means for suppressing the divergence angle of the electron beam from the Spindt-type cold cathode electron source and producing a high-definition electron beam, a cold cathode electron source to which a focusing electrode is added is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-199400. Publications and Articles WDKesl
ing et al. “BEAM FOCUSINGFOR FIELD EMISSION FLAT
PANEL DISPLAYS "Proceedings of the 7th Internatio
nal Vacuum Microelectronics Conference, Grenoble, Fr
ance, 4-7 July, 1994, pp. 135-138.
【０００５】図１３は、特開平10-199400 号公報記載の
冷陰極電子源を示している。この冷陰極電子源は、図１
２に示す冷陰極電子源において、上部電極５上に第二絶
縁層７を堆積し、さらに、その第二絶縁層上に集束電極
８を形成したものである。この場合においても、図１２
に示す冷陰極電子源と同様、上部電極５に電子放出部３
より高い電圧を印加することによって電子ビームを放出
させる。また、集束電極８には、上部電極５よりも低い
電圧を印加することでその間（集束電極８と上部電極５
との間）に集束電界を形成し、電子放出部３から放出さ
れる電子ビームの集束を行っている。FIG. 13 shows a cold cathode electron source described in JP-A-10-199400. This cold cathode electron source is shown in FIG.
In the cold cathode electron source shown in FIG. 2, a second insulating layer 7 is deposited on the upper electrode 5, and a focusing electrode 8 is formed on the second insulating layer. In this case as well, FIG.
As in the cold cathode electron source shown in FIG.
The electron beam is emitted by applying a higher voltage. In addition, a voltage lower than that of the upper electrode 5 is applied to the focusing electrode 8 during that time (the focusing electrode 8 and the upper electrode 5).
A focusing electric field is formed between the electron beams, and the electron beam emitted from the electron emitting section 3 is focused.
【０００６】図１４は、W.D.Kesling et al.の論文に記
載の冷陰極電子源を示している。この冷陰極電子源は、
図１２に示す冷陰極電子源の上部電極５と同一平面上
に、上部電極５を取り囲むように集束電極９を形成した
もものである。図１２に示す冷陰極電子源と同様、上部
電極５に電子放出部３より高い電圧を印加することによ
って電子ビームを放出させる。また、集束電極９には、
上部電極５より低い電圧を印加することでその間（集束
電極９と上部電極５との間）に集束電界を形成し、電子
放出部３から放出される電子ビームの集束を行ってい
る。FIG. 14 shows a cold cathode electron source described in a paper by WDKesling et al. This cold cathode electron source
A focusing electrode 9 is formed so as to surround the upper electrode 5 on the same plane as the upper electrode 5 of the cold cathode electron source shown in FIG. As in the case of the cold cathode electron source shown in FIG. 12, an electron beam is emitted by applying a higher voltage to the upper electrode 5 than the electron emitting portion 3. In addition, the focusing electrode 9 includes
By applying a voltage lower than that of the upper electrode 5, a focusing electric field is formed therebetween (between the focusing electrode 9 and the upper electrode 5), and the electron beam emitted from the electron emitting section 3 is focused.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】冷陰極電子源からの電
子ビームの発散角を抑え、高精細な電子ビームを作り出
すという目的に対しては、上述した図１３および図１４
に示す冷陰極電子源は、相当程度の効果がある。しか
し、図１３に示す冷陰極電子源は、第二絶縁層７と集束
電極８の形成のため、それぞれの材料堆積および形状加
工の工程が必要になる。特に、開口部６の大きさを制御
するためには、工程が複雑になり、製造コストの上昇、
および歩留まりの低下が起こってしまうという解決すべ
き課題があった。For the purpose of suppressing the divergence angle of the electron beam from the cold cathode electron source and producing a high-definition electron beam, FIGS.
Has a considerable effect. However, the cold cathode electron source shown in FIG. 13 requires respective material deposition and shape processing for forming the second insulating layer 7 and the focusing electrode 8. In particular, in order to control the size of the opening 6, the process becomes complicated, and the manufacturing cost increases.
In addition, there is a problem to be solved such that the yield is reduced.
【０００８】上記のほか、図１３に示す冷陰極電子源
は、集束電極８の電位が、電子放出部３と上部電極５の
間に影響を及ぼして電子の引き出し電界を弱めるため、
放出電子が減ってしまうのみならず、集束電極８は放出
電子の軌道上に位置するため、電子ビームに対して集束
電極８が影になり、最終的に放出される電子ビームの量
が減少してしまうという解決すべき課題があった。[0008] In addition to the above, in the cold cathode electron source shown in FIG. 13, the potential of the focusing electrode 8 influences between the electron emitting portion 3 and the upper electrode 5 to weaken the electric field for extracting electrons.
Not only does the emitted electrons decrease, but also because the focusing electrode 8 is located on the trajectory of the emitted electrons, the focusing electrode 8 becomes a shadow for the electron beam, and the amount of the finally emitted electron beam decreases. There was a problem to be solved.
【０００９】また、図１４に示す冷陰極電子源は、上部
電極５と集束電極９が同一平面上に存在するため、上部
電極５の形状加工の際に、同時に集束電極９を形成でき
るため製作工程は簡単になる。しかし、同一平面上で集
束電極９に上部電極５とは異なる電圧を与えるための配
線が必要となり、従って、集束電極９を設けることは配
線の引き回しが複雑になるとともに、絶縁用のギャップ
を考慮すると集積密度を上げることが難しくなるという
解決すべき課題があった。Further, the cold cathode electron source shown in FIG. 14 is manufactured because the upper electrode 5 and the focusing electrode 9 are on the same plane, so that the focusing electrode 9 can be formed at the same time when the shape of the upper electrode 5 is processed. The process is simplified. However, wiring for applying a voltage different from that of the upper electrode 5 to the focusing electrode 9 on the same plane is required. Therefore, providing the focusing electrode 9 complicates the routing of the wiring and takes into consideration the gap for insulation. Then, there is a problem to be solved that it is difficult to increase the integration density.
【００１０】以上のように、図１３、１４示す冷陰極電
子源では、上部電極５とは異なる電圧を印加する集束電
極８，９をそれぞれ付加するため、それら集束電極用の
配線が新たに必要となり、冷陰極電子源を多数並べた構
造の冷陰極電子源マトリクスアレイを製作しようとする
と、配線のレイアウトが複雑になるとともに、絶縁部分
からリークを起こす要因が増え、信頼性が低下するとい
う解決すべき課題があった。As described above, in the cold cathode electron source shown in FIGS. 13 and 14, since the focusing electrodes 8 and 9 for applying a voltage different from that of the upper electrode 5 are respectively added, wiring for the focusing electrodes is newly required. If a cold cathode electron source matrix array with a large number of cold cathode electron sources is to be manufactured, the wiring layout will be complicated, and the number of factors that cause leakage from the insulating part will increase, resulting in a decrease in reliability. There were issues to be addressed.
【００１１】本発明の目的は、上述した従来技術の課題
を解決するべく、電子ビームの量を減少させることな
く、配線数の増加を必要とせず、また、配線の引き回し
による電子放出部の集束密度の低下をなくし、それによ
り製作を容易にし、歩留まりを向上させた冷陰極電子源
とそれを用いた撮像装置、表示装置を提供することにあ
る。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, without reducing the amount of electron beam, without increasing the number of wires, and focusing an electron emitting portion by leading wires. An object of the present invention is to provide a cold cathode electron source, which eliminates a decrease in density, thereby facilitating manufacture, and improve the yield, and an imaging device and a display device using the same.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明冷陰極電子源は、絶縁基板上に下部電極、絶
縁層および上部電極が順次に形成されるとともに、前記
上部電極から前記絶縁層までが部分的に除去され、該除
去された部分に円錐状でかつ前記下部電極と同電位の電
子放出部が設けられ、前記上部電極が前記下部電極に対
して高電位となるように両電極間に電圧を印加して真空
中で電子放出を行わせる冷陰極電子源において、前記電
子放出部の少なくとも１個を含む領域の外側の領域で
は、前記下部電極上に前記絶縁層および前記上部電極が
順次に形成されていないようにしたことを特徴とするも
のである。In order to achieve the above object, a cold cathode electron source according to the present invention comprises a lower electrode, an insulating layer and an upper electrode formed on an insulating substrate in order, and The insulating layer is partially removed, and the removed portion is provided with an electron emission portion having a conical shape and the same potential as the lower electrode, so that the upper electrode has a higher potential with respect to the lower electrode. In a cold cathode electron source that emits electrons in a vacuum by applying a voltage between both electrodes, the insulating layer and the insulating layer are formed on the lower electrode in a region outside a region including at least one of the electron emitting portions. The upper electrode is not formed sequentially.
【００１３】また、本発明冷陰極電子源は、前記電子放
出部の少なくとも１個を含む領域においては、前記下部
電極が前記外側の領域におけるよりも低くなっているこ
とを特徴とするものである。Further, in the cold cathode electron source of the present invention, the lower electrode is lower in a region including at least one of the electron emitting portions than in the outer region. .
【００１４】また、本発明冷陰極電子源は、前記下部電
極と前記絶縁層との間に高抵抗層が介挿されていること
を特徴とするものである。Further, in the cold cathode electron source of the present invention, a high resistance layer is interposed between the lower electrode and the insulating layer.
【００１５】また、本発明撮像装置は、本発明による冷
陰極電子源を用いて構成したことを特徴とするものであ
る。Further, an image pickup apparatus according to the present invention is characterized in that it is configured using the cold cathode electron source according to the present invention.
【００１６】また、本発明表示装置は、本発明による冷
陰極電子源を用いて構成したことを特徴とするものであ
る。Further, the display device of the present invention is characterized in that it is configured using the cold cathode electron source according to the present invention.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照し、発明の
実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。 実施形態１ 図１（ａ）および（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に
なる冷陰極電子源をそれぞれ断面図および平面図にて示
している。図１において、１は絶縁基板、２ａは下部電
極、２ｂは集束電極、３は電子放出部、４は絶縁層、５
は上部電極、および６は開口である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Embodiment 1 FIGS. 1A and 1B are a cross-sectional view and a plan view, respectively, of a cold cathode electron source according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an insulating substrate, 2a is a lower electrode, 2b is a focusing electrode, 3 is an electron emitting portion, 4 is an insulating layer,
Is an upper electrode, and 6 is an opening.
【００１８】本実施形態は、その構造（特に、図１
（ａ））を図１２に示す従来の冷陰極電子源と比較すれ
ば明らかなように、電子放出部３が１つあるか３つある
かの違いは別として、図１２においては、下部電極２の
すべての領域で、下部電極２上に絶縁層４と上部電極５
が形成されているのに対し、本実施形態である図１
（ａ）においては（本実施形態以外の本発明による冷陰
極電子源も皆そうであるが）、電子放出部３の少なくと
も１個を含む領域の外側の領域では、下部電極２上に絶
縁層４と上部電極５が形成されていない点で異なってい
る。In this embodiment, the structure (particularly, FIG.
As is apparent from comparison of (a) with the conventional cold cathode electron source shown in FIG. 12, apart from the difference between one and three electron emitting portions 3, in FIG. 2, the insulating layer 4 and the upper electrode 5
Is formed, whereas FIG.
In (a) (as is the case with the cold cathode electron sources according to the present invention other than the present embodiment), an insulating layer is formed on the lower electrode 2 in a region outside a region including at least one of the electron emitting portions 3. 4 in that the upper electrode 5 is not formed.
【００１９】この絶縁層４と上部電極５が形成されてい
ない領域の下部電極２のことを、当該電極が電子ビーム
を集束する作用を有することから、これを集束電極２ｂ
として下部電極２と区別する。また、本発明では、下部
電極も従来の下部電極２と区別する意味で下部電極２ａ
とする。下部電極２ａと集束電極２ｂとは絶縁基板上に
一体に形成されていて、勿論同電位である。The lower electrode 2 in a region where the insulating layer 4 and the upper electrode 5 are not formed is referred to as a focusing electrode 2b because the electrode has a function of focusing an electron beam.
To be distinguished from the lower electrode 2. In the present invention, the lower electrode 2a is also used to distinguish the lower electrode from the conventional lower electrode 2.
And The lower electrode 2a and the focusing electrode 2b are integrally formed on the insulating substrate and have the same potential.
【００２０】ここでは、本実施形態（第１の実施形態）
になる冷陰極電子源の製造方法について説明する。ま
ず、絶縁基板１としては、例えば、石英ガラス、サファ
イアガラス、ホウ珪酸ガラス、鉛ガラス、ソーダライム
ガラス、あるいは真性のシリコンなどからなる所定の厚
さの基板が用いられる。そして、絶縁基板１の一方の表
面に、Ｍｏ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｗ，Ａｕおよび
Ｃｕの少なくとも１種からなる導電材料を、スバッタ
法、真空蒸着法、あるいはめっき法などにより２００ｎ
ｍ程度の一様な厚さに堆積させ、次いでフォトリソグラ
フイ法やイオンエッチング法などを用いて所望の形状に
することにより下部電極２ａと集束電極２ｂを形成す
る。例えば、本実施形態の場合、帯状に形成する。Here, the present embodiment (first embodiment)
A method of manufacturing a cold cathode electron source will be described. First, as the insulating substrate 1, for example, a substrate having a predetermined thickness made of quartz glass, sapphire glass, borosilicate glass, lead glass, soda lime glass, intrinsic silicon, or the like is used. Then, a conductive material made of at least one of Mo, Cr, Nb, Ti, Al, W, Au and Cu is coated on one surface of the insulating substrate 1 by a sputtering method, a vacuum evaporation method, a plating method, or the like for 200 n.
The lower electrode 2a and the focusing electrode 2b are formed by depositing them to a uniform thickness of about m and then forming them into a desired shape by using a photolithography method or an ion etching method. For example, in the case of the present embodiment, it is formed in a belt shape.
【００２１】次に、下部電極２ａと集束電極２ｂが形成
された絶縁基板１の表面に、ＳｉＯ2 ，ＳｉＯx などの
シリコン酸化物やＳｉ3 Ｎ4 などのシリコン窒化物から
なる絶縁層４を、真空蒸着法、スパック法、あるいは化
学気相成長法などを用いて１μｍ程度の厚さに形成す
る。さらに、この絶縁層４の表面に、Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔｉ
およびＷの少なくとも１種からなる導電性の高い高融点
金属で構成される上部電極５を、スパッタ法や真空蒸着
法などを用いて４００ｎｍ程度の一様な厚さに堆積させ
て形成する。Next, a lower electrode 2a and a focusing electrode 2b are formed.
SiO2 on the surface of the insulating substrate 1Two , SiOx Such as
Silicon oxide or SiThree NFour From silicon nitride such as
The insulating layer 4 is formed by a vacuum evaporation method, a Spack method, or
It is formed to a thickness of about 1 μm using a chemical vapor deposition method.
You. Further, Mo, Nb, Ti
And high melting point of high conductivity consisting of at least one of W and W
Sputtering or vacuum deposition of the upper electrode 5 made of metal
To a uniform thickness of about 400 nm
Formed.
【００２２】次に、上部電極５から下部電極２ａに達す
る穴を形成し、その中に電子放出部３を形成する工程に
ついて説明する。まず、上述のようにして形成した上部
電極５に、フォトリソグラフイ法で直径１μｍ程度の開
口６を形成する。次に、反応性イオンエッチングなどの
異方性ドライエッチングで、残された上部電極５をマス
クとし、絶縁層４を下部電極２ａに向かってほぼ垂直に
方向性よくエッチングし、引き続き、ウェット方式のエ
ッチングを行い、等方性にエッチングして、下部電極２
ａを露出させ電子放出部３形成用の穴を形成する。Next, a process of forming a hole extending from the upper electrode 5 to the lower electrode 2a and forming the electron-emitting portion 3 therein will be described. First, an opening 6 having a diameter of about 1 μm is formed in the upper electrode 5 formed as described above by photolithography. Next, by anisotropic dry etching such as reactive ion etching, using the remaining upper electrode 5 as a mask, the insulating layer 4 is etched in a direction substantially perpendicular to the lower electrode 2a with good directivity. Etching and isotropically etching the lower electrode 2
is exposed to form a hole for forming the electron-emitting portion 3.
【００２３】次に、約２０度の斜め方向蒸着法で、上部
電極５の表面にのみ、リフトオフ用Ａｌ層を３００乃至
７００ｎｍ程度の厚さに形成する。この斜め方向蒸着法
によってリフトオフ層の材料（Ａｌ）が上部電極５に対
して浅い角度で入射するようにしているため、開口６の
絶縁層４部分の壁面や、開口６の底面となる下部電極２
ａにはＡｌ層は形成されない。このようにして形成され
たリフトオフ層（Ａｌ層）の表面に、Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔ
ｉ，Ｗ，ＡｕおよびＰｔの少なくとも１種からなる導電
性の高い高融点金属層を真空蒸着法やスパッタ法により
１，０００ｎｍ程度の厚さに蒸著すると、開口６の下に
設けられた穴の中に円錐状の電子放出部３が形成され
る。Next, a lift-off Al layer is formed to a thickness of about 300 to 700 nm only on the surface of the upper electrode 5 by oblique evaporation at about 20 degrees. Since the material (Al) of the lift-off layer is incident on the upper electrode 5 at a shallow angle by this oblique evaporation method, the lower electrode serving as the wall surface of the insulating layer 4 portion of the opening 6 and the bottom surface of the opening 6 is formed. 2
No Al layer is formed on a. On the surface of the lift-off layer (Al layer) thus formed, Mo, Nb, T
When a highly conductive high melting point metal layer made of at least one of i, W, Au, and Pt is vaporized to a thickness of about 1,000 nm by a vacuum evaporation method or a sputtering method, a hole provided below the opening 6 is formed. A conical electron emitting portion 3 is formed in the inside.
【００２４】引き続き、リフトオフ層をウェットエッチ
ングによってリフトオフすることにより、電子放出部
３、上部電極５を表面に露出させる。その後、フォトリ
ソグラフイ法で、上部電極５を、マスクを用いて所望の
形状（例えば、図１（ｂ）に示す形状）に形成するとと
もに、さらにそのマスクを用い、ドライエッチング等で
絶縁層４を下部電極に向かってエッチングし、下部電極
を露出させることにより集束電極２ｂを形成する。この
とき、上部電極５の形状によって露出される集束電極２
ｂの形状が決まる。Subsequently, the electron-emitting portion 3 and the upper electrode 5 are exposed on the surface by lifting off the lift-off layer by wet etching. Thereafter, the upper electrode 5 is formed in a desired shape (for example, the shape shown in FIG. 1B) using a mask by photolithography, and the insulating layer 4 is formed by dry etching or the like using the mask. Is etched toward the lower electrode to expose the lower electrode, thereby forming the focusing electrode 2b. At this time, the focusing electrode 2 exposed by the shape of the upper electrode 5
The shape of b is determined.
【００２５】以上の工程によって製作された冷陰極電子
源において、真空中で、上部電極５に下部電極２ａより
高い電圧を印加すると、下部電極２ａと同電位にある電
子放出部３の先端と上部電極５との間の強い電界によっ
て電子放出部３の先端から電子が放出される。このとき
同時に、下部電極２ａ同電位にある集束電極２ｂの電位
と上部電極５の電位との相互作用による電界分布が上部
電極５の周辺部に作られる。この作られた電界によっ
て、電子放出部３の先端から放出された電子のうち発散
角の大きいものはその軌道を上部電極５の中心方向に修
正されるため、放出された電子ビームの広がりが抑えら
れる。In the cold cathode electron source manufactured by the above steps, when a voltage higher than that of the lower electrode 2a is applied to the upper electrode 5 in a vacuum, the tip of the electron emitting portion 3 at the same potential as the lower electrode 2a and the upper part Electrons are emitted from the tip of the electron emitting section 3 by a strong electric field between the electrode 5 and the electrode 5. At the same time, an electric field distribution is created around the upper electrode 5 due to the interaction between the potential of the focusing electrode 2b at the same potential as the lower electrode 2a and the potential of the upper electrode 5. The generated electric field corrects the trajectory of the electrons emitted from the tip of the electron emission portion 3 having a large divergence angle toward the center of the upper electrode 5, thereby suppressing the spread of the emitted electron beam. Can be
【００２６】このように、電子放出に必要な電位差を上
部電極５と集束電極２ｂとの間に付与するだけで、電子
ビームの集束を行うことができるため、電子ビーム集束
のための新たな配線や電圧の印加を不要にし、従来技術
と比較して構造の簡略化、駆動の簡略化に寄与し、従っ
て、製造コストの低減、歩留まり率、信頼性を向上させ
ることができる。また、上部電極５と集束電極２ｂとが
同一平面上に存在する従来ものに比べ、本実施形態（第
１の実施形態）によるものは、上部電極５と集束電極２
ｂとの間の距離が離れていることによって絶縁耐圧も向
上し、さらに歩留まりが上がる。なお、電子ビームの放
出を行うための電界は、上部電極５と下部電極２ａとの
間の電位差が大きければ大きいほど強くなるため、放出
させる電子ビームの量を増やすためには、上部電極５と
下部電極２ａとの間に高い電位差の電圧を印加すればよ
い。As described above, since the electron beam can be focused only by applying a potential difference required for electron emission between the upper electrode 5 and the focusing electrode 2b, a new wiring for focusing the electron beam can be obtained. This eliminates the need for application of voltage and voltage, and contributes to simplification of the structure and simplification of driving as compared with the related art. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost, improve the yield rate, and improve the reliability. In addition, as compared with a conventional device in which the upper electrode 5 and the focusing electrode 2b are present on the same plane, the device according to the present embodiment (first embodiment) has the upper electrode 5 and the focusing electrode 2b.
Since the distance between them is large, the withstand voltage is improved, and the yield is further increased. The electric field for emitting the electron beam becomes stronger as the potential difference between the upper electrode 5 and the lower electrode 2a becomes larger. What is necessary is just to apply the voltage of a high potential difference with the lower electrode 2a.
【００２７】実施形態２ 図２（ａ）および（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に
なる冷陰極電子源をそれぞれ断面図および平面図にて示
している。図２において、１は絶縁基板、２ａは下部電
極、２ｂは集束電極、３は電子放出部、４は絶縁層、５
は上部電極、および６は開口である。Embodiment 2 FIGS. 2A and 2B are a sectional view and a plan view, respectively, of a cold cathode electron source according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, 1 is an insulating substrate, 2a is a lower electrode, 2b is a focusing electrode, 3 is an electron emitting portion, 4 is an insulating layer,
Is an upper electrode, and 6 is an opening.
【００２８】ここでは、本実施形態と上述した第１の実
施形態との違いについてのみ説明する。第１の実施形態
においては、マトリクスアレイを構成する複数の電子放
出部３全体を下部電極を露出させた集束電極２ｂが取り
囲んでいるが、本実施形態では、各電子放出部３毎に下
部電極を露出した部分を形成し、これを集束電極２ｂと
したものである。本実施形態の冷陰極電子源も、第１の
実施形態の冷陰極電子源と同様の工程で製造することが
できる。Here, only the differences between this embodiment and the above-described first embodiment will be described. In the first embodiment, the entirety of the plurality of electron-emitting portions 3 forming the matrix array is surrounded by the focusing electrode 2b exposing the lower electrode. In the present embodiment, the lower electrode is provided for each electron-emitting portion 3. Is formed, and this is used as the focusing electrode 2b. The cold cathode electron source of the present embodiment can be manufactured in the same process as the cold cathode electron source of the first embodiment.
【００２９】実施形態３ 図３は、本発明の第３の実施形態になる冷陰極電子源を
断面図にて示している。図３において、１は絶縁基板、
２ａは下部電極、２ｂは集束電極、４は絶縁層、および
５は上部電極である。本実施形態の冷陰極電子源も、上
述した第１および第２の実施形態の冷陰極電子源と同等
の効果が得られる。Third Embodiment FIG. 3 is a sectional view showing a cold cathode electron source according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, 1 is an insulating substrate,
2a is a lower electrode, 2b is a focusing electrode, 4 is an insulating layer, and 5 is an upper electrode. The cold cathode electron source according to the present embodiment also has the same effect as the cold cathode electron sources according to the first and second embodiments.
【００３０】以下では、本実施形態（第３の実施形態）
になる冷陰極電子源の製造方法について説明する。ま
ず、第１の実施形態で用いたのと同じ材料からなる絶縁
基板１上に、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｐ
ｔ，Ｎｂ，Ｎｉ，ＣｕおよびＺｎの少なくとも１種から
なる導電性の高い金属材料を、スパッタ法、真空蒸着
法、あるいはめっき法などを用いて５０乃至１５０ｎｍ
程度の一様な厚さに堆積させることにより下部電極２ａ
と集束電極２ｂを形成する。Hereinafter, the present embodiment (third embodiment)
A method of manufacturing a cold cathode electron source will be described. First, Au, Ag, Al, Ta, Ti, Zr, P are formed on an insulating substrate 1 made of the same material as used in the first embodiment.
A highly conductive metal material made of at least one of t, Nb, Ni, Cu and Zn is formed to a thickness of 50 to 150 nm by using a sputtering method, a vacuum evaporation method, a plating method, or the like.
The lower electrode 2a is deposited to a uniform thickness.
And the focusing electrode 2b.
【００３１】次に、この絶縁基板１上に形成された下部
電極２ａと集束電極２ｂの表面に絶縁層４を１０乃至
１，０００ｎｍ程度の厚さに形成する。この絶縁層４
は、ＳｉＯ，ＳｉＯ2 ，ＳｉＯx ，Ａ１2 Ｏ3 ，ＺｒＯ
2 ，ＴｉＯ2 ，Ｔａ2 Ｏ3 ，Ｔａ2 Ｏ5 およびＮｂ2 Ｏ
5 の少なくとも１種からなる酸化物、ＺｎＳやＣｄＳな
どの硫化物、あるいはＣａＦ2 やＭｇＦ2 などのフツ化
物を真空蒸着法、スパッタ法、化学気相成長法、あるい
は塗布法などにより形成したももの、シリコンナノクリ
スタルを堆積し急速熱酸化させたもの、あるいはシリコ
ンなどの高分子であってもよい。なお、図３に示す実施
形態においては、絶縁層４は１層であるが、これは、異
なる材料からなる２層以上のものであってもよい。ま
た、多層の場合、下部電極２ａ側の層をＳｉなどの半導
体に置き換えてもよい。Next, an insulating layer 4 having a thickness of about 10 to 1,000 nm is formed on the surface of the lower electrode 2a and the focusing electrode 2b formed on the insulating substrate 1. This insulating layer 4
Are SiO, SiO2 , SiOx , A12 O3 , ZrO
2, TiO 2, Ta 2 O 3, Ta 2 O 5 and Nb2 O
5 , oxides of at least one of the following, sulfides such as ZnS and CdS, or fluorides such as CaF2 and MgF2 are formed by vacuum evaporation, sputtering, chemical vapor deposition, or coating. Or a polymer obtained by depositing silicon nanocrystals and subjecting them to rapid thermal oxidation, or a polymer such as silicon. In addition, in the embodiment shown in FIG. 3, the insulating layer 4 is a single layer, but may be two or more layers made of different materials. In the case of a multilayer, the layer on the lower electrode 2a side may be replaced with a semiconductor such as Si.
【００３２】次に、絶縁層４の表面に、Ａｕ，Ａｇ，Ａ
ｌ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｐｔ，Ｗ，ＮｂおよびＺｎの少
なくとも１種からなる導電性の高い金属材料を、スパッ
タ法、真空蒸着法、めっき法、あるいは塗布法などによ
り、１０乃至１５０ｎｍの一様な厚さに堆積させ、上部
電極５を形成する。次に、得られた上部電極５を所望の
形状に形成するに際して、上部電極５の不要な部分のエ
ッチングともに絶縁層４もエッチングし、集束電極２ｂ
を露出させるようにして本実施形態（第３の実施形態）
の冷陰極電子源を製作することができる。Next, on the surface of the insulating layer 4, Au, Ag, A
A highly conductive metal material of at least one of l, Ta, Ti, Zr, Pt, W, Nb, and Zn is deposited at a thickness of 10 to 150 nm by sputtering, vacuum evaporation, plating, or coating. The upper electrode 5 is formed by depositing the same thickness. Next, when the obtained upper electrode 5 is formed into a desired shape, unnecessary portions of the upper electrode 5 are etched and the insulating layer 4 is also etched to form the focusing electrode 2b.
This embodiment (third embodiment) by exposing
Can be manufactured.
【００３３】一般に、この種の面放出型の冷陰極電子源
では、下部電極２ａに対して上部電極５に高い電位を与
えると上部電極から一様に電子が放出され、その発散角
は小さいといわれているが、実際には、電子放出面であ
る上部電極５のエッジ付近から放出される電子の発散角
は大きくなる。しかし、本実施形態（第３の実施形態）
によれば、露出した集束電極２ｂと上部電極５との間に
形成される電界により電子が広がるのを抑えることがで
きる。In general, in such a surface emission type cold cathode electron source, when a high potential is applied to the upper electrode 5 with respect to the lower electrode 2a, electrons are uniformly emitted from the upper electrode, and the divergence angle is small. It is said that, in practice, the divergence angle of the electrons emitted from the vicinity of the edge of the upper electrode 5 which is the electron emission surface increases. However, the present embodiment (third embodiment)
According to this, it is possible to suppress the spread of the electrons due to the electric field formed between the exposed focusing electrode 2 b and the upper electrode 5.
【００３４】以上説明した第１乃至第３までのいずれの
実施形態においても、集束電極２ｂは上部電極５より下
面に位置し、放出された電子ビームに対して集束電極２
ｂが遮蔽物になっていないため、電子の反射や捕獲によ
って電子ビームの軌道が乱されることはない。また、集
束電極２ｂａの電位が上部電極５と電子放出部３と間の
電界に影響を及ぼし、そのため電子ビームの量が減少す
るなどのこともないので、これらの実施形態において効
率的に電子ビームの集束を行うことができる。In any of the first to third embodiments described above, the focusing electrode 2b is located below the upper electrode 5 and is focused on the emitted electron beam.
Since b is not a shield, the trajectory of the electron beam is not disturbed by the reflection and capture of electrons. Further, since the potential of the focusing electrode 2ba does not affect the electric field between the upper electrode 5 and the electron-emitting portion 3, so that the amount of the electron beam does not decrease. Focusing can be performed.
【００３５】実施形態４ 図４および図５は、ともに本発明の第４の実施形態にな
る冷陰極電子源を断面図にて示している。図４におい
て、１は絶縁基板、２ａは下部電極、２ｂは集束電極、
３は電子放出部、４は絶縁層、５は上部電極、および６
は開口である。また、図５において、１は絶縁基板、２
ａは下部電極、２ｂは集束電極、４は絶縁層、および５
は上部電極である。Embodiment 4 FIGS. 4 and 5 are sectional views showing a cold cathode electron source according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 4, 1 is an insulating substrate, 2a is a lower electrode, 2b is a focusing electrode,
3 is an electron emission portion, 4 is an insulating layer, 5 is an upper electrode, and 6
Is an opening. In FIG. 5, reference numeral 1 denotes an insulating substrate;
a is a lower electrode, 2b is a focusing electrode, 4 is an insulating layer, and 5
Is an upper electrode.
【００３６】本実施形態は、絶縁基板１上に下部電極２
ａと集束電極２ｂを形成するに先立って、図示のよう
に、下部電極２ａが集束電極２ｂよりも低くなるように
基板１の一方の表面に高低差を設けることによって、下
部電極２ａと上部電極５の間に挟まれる絶縁層４の厚さ
とは無関係に、集束電極２ｂと上部電極５の高さ方向の
距離を近づける構造としており、これにより、上述した
第１乃至第３の実施形態よりも集束電界を強めることが
できる。In this embodiment, the lower electrode 2 is provided on the insulating substrate 1.
Prior to forming the focusing electrode 2b and the lower electrode 2a, the lower electrode 2a and the upper electrode are formed by providing a height difference on one surface of the substrate 1 so that the lower electrode 2a is lower than the focusing electrode 2b as shown in the figure. 5, the distance between the focusing electrode 2b and the upper electrode 5 in the height direction is shortened irrespective of the thickness of the insulating layer 4 interposed between the first and third embodiments. The focusing electric field can be strengthened.
【００３７】以下では、本実施形態（第４の実施形態）
になる冷陰極電子源の製造方法について説明する。ま
ず、絶縁基板１の表面にフォトリソ法などの方法でマス
クを形成し、下部電極２ａとなる領域を反応性イオンエ
ッチングなどのドライエッチングや、ウェットエッチン
グなどを用いて基板の厚さ方向に掘り下げ絶縁基板１に
段差を形成する。図６（ａ）は、このようにして段差が
形成された絶縁基板１を示している。図中、ハッチの部
分がマスクである。In the following, the present embodiment (fourth embodiment)
A method of manufacturing a cold cathode electron source will be described. First, a mask is formed on the surface of the insulating substrate 1 by a method such as a photolithography method, and a region to be the lower electrode 2a is dug down in the thickness direction of the substrate by dry etching such as reactive ion etching or wet etching. A step is formed on the substrate 1. FIG. 6A shows the insulating substrate 1 on which the steps are formed as described above. In the figure, hatched portions are masks.
【００３８】図６（ｂ）は、第１の実施形態で説明した
ように、段差が形成された絶縁基板１上に下部電極２
ａ、絶縁層４および上部電５を順次形成し、得られた層
構造のものについて、上部電極５から下部電極２ａに向
かって穴を開け、その穴の中に電子放出部３を形成した
状態を示している。引き続き、上部電極２上の集束電極
２ｂとなる部分以外の領域にフォトリソ法などを用いて
マスク形成し、集束電極２ｂとなる部分の上部電極５と
絶縁層４をエッチングして除去すると、図４に示す構造
の冷陰極電子源を製作することができる。FIG. 6B shows that the lower electrode 2 is formed on the insulating substrate 1 on which the steps are formed, as described in the first embodiment.
a, an insulating layer 4 and an upper electrode 5 are sequentially formed, and a hole is formed from the upper electrode 5 toward the lower electrode 2a in the obtained layer structure, and the electron emission portion 3 is formed in the hole. Is shown. Subsequently, a mask is formed by using a photolithography method or the like on a region other than the portion serving as the focusing electrode 2b on the upper electrode 2, and the upper electrode 5 and the insulating layer 4 at the portion serving as the focusing electrode 2b are removed by etching. The cold cathode electron source having the structure shown in FIG.
【００３９】本実施形態（第４の実施形態）によれば、
最初に絶縁基板１に施す段差の高低差によって集束電極
２ａと上部電極５との相対的な高さが決まるので、電子
放出部３に関しては従来の設計および製作工程を用いる
ことができ、なおかつ、電子放出部３の絶縁耐圧、電子
放出特性などに関与するディメンションの設計は、自由
に選択できる利点を有している。According to the present embodiment (fourth embodiment),
Since the relative height between the focusing electrode 2a and the upper electrode 5 is determined by the height difference of the step applied to the insulating substrate 1, the conventional design and manufacturing process can be used for the electron-emitting portion 3, and The design of dimensions related to the withstand voltage, the electron emission characteristics, and the like of the electron-emitting portion 3 has an advantage that it can be freely selected.
【００４０】上記においては、絶縁基板１に段差を形成
する方法として、エッチングなどによって掘り下げるも
のとしたが、これは、マスクを使った真空蒸着法、スパ
ッタリング法、ＣＶＤ法、あるいは塗布法などによって
部分的に絶縁物、導電物、半導体を堆積する方法によっ
ても形成することができる。また、絶縁基板１をシリコ
ン基板として、例えば、図７に示すように、ＬＯＣＯＳ
法などの部分的酸化法を用いて形成するようにしてもよ
い。In the above description, as a method of forming a step in the insulating substrate 1, the step is formed by etching or the like, but this is done by a vacuum evaporation method using a mask, a sputtering method, a CVD method, or a coating method. It can also be formed by a method of depositing an insulator, a conductor, and a semiconductor. In addition, as shown in FIG. 7, for example, as shown in FIG.
It may be formed by using a partial oxidation method such as a method.
【００４１】実施形態５ 図８は、本発明の第５の実施形態になる冷陰極電子源を
断面図にて示している。図８において、２ｂは集束電
極、３は電子放出部、４は絶縁層、５は上部電極、およ
び１０は導電性基板である。Embodiment 5 FIG. 8 is a sectional view showing a cold cathode electron source according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 8, 2b is a focusing electrode, 3 is an electron emitting portion, 4 is an insulating layer, 5 is an upper electrode, and 10 is a conductive substrate.
【００４２】本実施形態は、上述した第１乃至第４の実
施形態中、それぞれの実施形態において使用した絶縁基
板１に代えて、金属や高濃度の不純物をドープした半導
体などの導電性の高い導電性基板１０を使用したもので
あり、導電性基板１０自体を下部電極２ａおよび集束電
極２ｂとして用いることができる。This embodiment is different from the above-described first to fourth embodiments in that the insulating substrate 1 used in each embodiment is replaced with a metal or a semiconductor having a high concentration of impurities, such as a semiconductor doped with a high concentration of impurities. The conductive substrate 10 is used, and the conductive substrate 10 itself can be used as the lower electrode 2a and the focusing electrode 2b.
【００４３】実施形態６ 図９は、本発明の第６の実施形態になる冷陰極電子源を
断面図にて示している。図９において、１は絶縁基板、
２ａは下部電極、２ｂは集束電極、３は電子放出部、４
は絶縁層、５は上部電極、６は開口、および１１は抵抗
層である。Embodiment 6 FIG. 9 is a sectional view showing a cold cathode electron source according to a sixth embodiment of the present invention. In FIG. 9, 1 is an insulating substrate,
2a is a lower electrode, 2b is a focusing electrode, 3 is an electron emitting portion, 4
Is an insulating layer, 5 is an upper electrode, 6 is an opening, and 11 is a resistance layer.
【００４４】本実施形態は、電子放出部３と下部電極２
ａの間にアモルフアスシリコンなどの抵抗層１１を形成
したものである。本実施形態によれば、電子ビーム放出
時に流れる電流によって抵抗層１１内で、例えば、３Ｖ
の電圧降下が起こると、電子放出部３の電位に対して、
下部電極２ａの電位も３Ｖ低くなるため、相対的に集束
電界を強めることになり、集束効果を増大することがで
きる。なお、図９に示す構成は、上述した第１の実施形
態において、電子放出部３と下部電極２ａとの間に抵抗
層１１を形成したものであるが、これは、第１の実施形
態に限られることなく、上述した第２乃至第５の実施形
態にも同様に適用可能である。In the present embodiment, the electron emitting portion 3 and the lower electrode 2
A resistance layer 11 of amorphous silicon or the like is formed between a. According to the present embodiment, for example, 3 V
When the voltage drop occurs, with respect to the potential of the electron-emitting portion 3,
Since the potential of the lower electrode 2a is also lowered by 3V, the focusing electric field is relatively strengthened, and the focusing effect can be increased. The configuration shown in FIG. 9 is different from the first embodiment described above in that the resistance layer 11 is formed between the electron-emitting portion 3 and the lower electrode 2a. The present invention is not limited thereto, and is similarly applicable to the above-described second to fifth embodiments.
【００４５】実施形態７ 図１０は、本発明の第７の実施形態になる冷陰極電子源
を平面図にて示している。図１０において、１は絶縁基
板、２ａは下部電極、２ｂは集束電極、５は上部電極、
１２は電子放出領域、１３はＸアドレス選択駆動回路、
および１４はＹアドレス選択駆動回路である。Embodiment 7 FIG. 10 is a plan view showing a cold cathode electron source according to a seventh embodiment of the present invention. In FIG. 10, 1 is an insulating substrate, 2a is a lower electrode, 2b is a focusing electrode, 5 is an upper electrode,
12 is an electron emission region, 13 is an X address selection drive circuit,
And 14 are Y address selection drive circuits.
【００４６】本実施形態は、上述した第１の実施形態に
おいて、下部電極２ａを形成する工程と上部電極５を形
成する工程で、これら両電極２ａ，５を互いに直交する
細い帯状に分割形成し、Ｘ−Ｙマトリクスアレイ化した
ものであるる。本実施形態によれば、多数並べられた細
い帯状の下部電極２ａと上部電極５のうちから任意に選
択したマトリクの交点に、例えば、下部電極２ａに０
Ｖ、上部電極５に２０乃至１００Ｖの電圧を印加するこ
とにより、その交点の電子放出領域１２から電子を放出
させることができ、また同時に、電子放出領域の周囲に
露出している集束電極２ｂによって電子ビームを効果的
に集束させることができる。In this embodiment, in the first embodiment described above, in forming the lower electrode 2a and forming the upper electrode 5, the two electrodes 2a and 5 are divided into thin strips orthogonal to each other. , XY matrix array. According to the present embodiment, for example, 0 is set at the intersection of a matrix arbitrarily selected from a large number of thin band-shaped lower electrodes 2a and the upper electrode 5 which are arranged.
V, by applying a voltage of 20 to 100 V to the upper electrode 5, electrons can be emitted from the electron emission region 12 at the intersection, and at the same time, by the focusing electrode 2b exposed around the electron emission region. The electron beam can be effectively focused.
【００４７】図１０において、Ｘアドレス選択駆動回路
１３とＹアドレス選択駆動回路１４により、マトリクの
交点を順次切り替えていけば、多数並べられた電子放出
領域のうちからそれら交点に対応する位置の電子を順次
放出させることができる。なお、本実施形態は、上述し
た第１乃至第６のすべての実施形態に対して適用するこ
とができ、すべての場合に製造も容易であり、また効果
も同じである。In FIG. 10, if the intersections of the matrix are sequentially switched by the X address selection drive circuit 13 and the Y address selection drive circuit 14, the electrons at the positions corresponding to the intersections among the many electron emission regions are arranged. Can be sequentially released. This embodiment can be applied to all of the above-described first to sixth embodiments, and in all cases, the manufacture is easy and the effect is the same.
【００４８】図１１は、本発明になる冷陰極電子源を用
いて構成した本発明撮像装置を概念図にて示している。
図１１において、１３はＸアドレス選択駆動回路、１４
はＹアドレス選択駆動回路、１５は電子源マトリクスア
レイ、１６は光電変換部、１７はフエースプレート、１
８は透明電極、１９は光導電膜、および２０は信号電極
である。FIG. 11 is a conceptual diagram showing an image pickup apparatus according to the present invention constituted by using the cold cathode electron source according to the present invention.
In FIG. 11, reference numeral 13 denotes an X address selection driving circuit,
Is a Y address selection drive circuit, 15 is an electron source matrix array, 16 is a photoelectric conversion unit, 17 is a face plate,
8 is a transparent electrode, 19 is a photoconductive film, and 20 is a signal electrode.
【００４９】本発明撮像装置は、電子源マトリクスアレ
イ１５（例えば、図１０に示したもの）と光電変換部１
６とが真空容器内（図示しない）で所定の間隔に対向支
持された構造のものである。ここに、光電変換部１６
は、ガラスあるいは石英からなるフエースプレート１７
と、そのフエースプレートの裏面（電子源マトリクスア
レイ１５に近い側の面）に形成されＳｎＯ2 やＩｎなど
からなる透明電極１８と、さらに透明電極に接してフエ
ースプレート１７とは反対側に形成され、例えば、Ｓｅ
−Ａｓ−Ｔｅ，Ｓｂ2 Ｓ3 ，ＰｂＯあるいはＣｄＳｅな
どからなる光導電膜１９とで構成されている。そして、
フエースプレート１７には、透明電極１８から撮像出力
信号を取り出すための信号電極２０が貫通している。The image pickup apparatus according to the present invention comprises an electron source matrix array 15 (for example, as shown in FIG. 10) and a photoelectric conversion unit 1.
Reference numeral 6 denotes a structure which is opposed and supported at a predetermined interval in a vacuum vessel (not shown). Here, the photoelectric conversion unit 16
Is a face plate 17 made of glass or quartz.
And a transparent electrode 18 made of SnO2 , In or the like formed on the back surface of the face plate (the surface near the electron source matrix array 15), and further formed on the opposite side of the face plate 17 in contact with the transparent electrode. , For example, Se
And a photoconductive film 19 made of As-Te, Sb2 S3 , PbO, CdSe, or the like. And
A signal electrode 20 for extracting an image output signal from the transparent electrode 18 penetrates the face plate 17.
【００５０】動作につき説明する。まず、光学系（図示
しない）を用い、フエースプレート１７を通して光導電
膜１９に光学像が結ばれると、この光学像が正の二次元
電荷像に変換されて電荷が光導電膜の走査面側に蓄積さ
れる。一方、電子源マトリクスアレイ１５のＸ−Ｙマト
リクスの各交点に対応する電子放出領域１２（図１０参
照）が、Ｘアドレス選択駆動回路１３とＹアドレス選択
駆動回路１４により順次選択される。選択された電子放
出領域から放出された電子ビームによって光導電膜１９
の走査面が電子放出部の電位と平衡状態にリセットされ
る。このリセットに際し、信号電極２０から空間電荷分
布に対応する時系列の電気信号が撮像出力信号として取
り出される。The operation will be described. First, when an optical image is formed on the photoconductive film 19 through the face plate 17 using an optical system (not shown), this optical image is converted into a positive two-dimensional charge image, and the electric charge is converted to the scanning surface side of the photoconductive film. Is accumulated in On the other hand, the electron emission regions 12 (see FIG. 10) corresponding to the respective intersections of the XY matrix of the electron source matrix array 15 are sequentially selected by the X address selection drive circuit 13 and the Y address selection drive circuit 14. The photoconductive film 19 is formed by an electron beam emitted from the selected electron emission region.
Is reset to the equilibrium state with the potential of the electron-emitting portion. At the time of this reset, a time-series electric signal corresponding to the space charge distribution is taken out from the signal electrode 20 as an imaging output signal.
【００５１】このとき、電子放出領域の周囲には、その
一部を真空容器内に露出させた下部電極が上部電極に対
して常に負となる集束電極の役割を果たすため、電子ビ
ームの広がりを抑え、それにより、光電膜１９（図１１
参照）の近隣画素の走査面上の電荷を読み取ることを防
ぐことができ、撮像装置の解像度が向上する。At this time, the lower electrode, a part of which is exposed in the vacuum vessel, plays a role of a focusing electrode which is always negative with respect to the upper electrode around the electron emission region, so that the spread of the electron beam is reduced. And the photoelectric film 19 (FIG. 11)
) Can be prevented from reading the charge on the scanning surface of the neighboring pixel, and the resolution of the imaging device is improved.
【００５２】従って、本実施形態によれば、新たに電子
ビーム集束用の電源を設ける必要がなく、通常の走査駆
動を行わせるための電圧を印加するだけで、電子ビーム
の電流密度を減らすことなく、高精細で高ダイナミツク
レンジの撮像装置を得ることができる。Therefore, according to the present embodiment, it is not necessary to newly provide a power supply for converging the electron beam, and the current density of the electron beam can be reduced only by applying a voltage for performing a normal scanning drive. In addition, it is possible to obtain an imaging device with high definition and high dynamic range.
【００５３】以上においては、本発明冷陰極電子源を用
いて本発明撮像装置を構成した場合について説明した
が、図１１に示す撮像装置の光導電膜に代えて蛍光体を
用いることで表示装置や、あるいはまた、光導電膜の代
わりに金属板を用いることで進行波管のような高周波真
空管などにも容易に適用できることは言うまでもない。In the above, the case where the image pickup apparatus of the present invention is constituted by using the cold cathode electron source of the present invention has been described. However, by using a phosphor instead of the photoconductive film of the image pickup apparatus shown in FIG. It is needless to say that a metal plate can be used instead of the photoconductive film to easily apply to a high-frequency vacuum tube such as a traveling wave tube.
【００５４】[0054]
【発明の効果】本発明によれば、下部電極の一部を真空
容器内に露出させるような構造にしたことで、それ自体
（露出している下部電極の部分）が集束機能を有するよ
うになり、従って、新たに電子ビーム集束用電極や集束
用電源を設ける必要がなく、また、電子ビームの広がり
が少ない高電流密度の電子ビームを放出する冷陰極電子
源を提供することができるAccording to the present invention, a structure in which a part of the lower electrode is exposed in the vacuum vessel is provided so that the part (exposed part of the lower electrode) itself has a focusing function. Therefore, it is not necessary to newly provide an electron beam focusing electrode or a focusing power supply, and it is possible to provide a cold cathode electron source which emits a high current density electron beam with a small spread of the electron beam.
【００５５】また、本発明によれば、下部電極形成前に
予め基板に高低差を設けることで、真空容器内に露出し
ている下部電極（集束電極）の高さを上部電極の高さに
対して任意に決めることができるため、電子ビームの広
がりを一層抑えることのできる電子源を提供することが
できる。Further, according to the present invention, the height of the lower electrode (focusing electrode) exposed in the vacuum vessel is made equal to the height of the upper electrode by providing a height difference on the substrate before forming the lower electrode. Since it can be determined arbitrarily, an electron source that can further suppress the spread of the electron beam can be provided.
【００５６】さらにまた、本発明によれば、本発明冷陰
極電子源を陰極線管に適用することで、ダイナミツクレ
ンジの広い高精細撮像装置や高輝度の表示装置を実現す
ることができ、さらには、マイクロ真空管などの実現に
も大いに貢献することができる。Further, according to the present invention, by applying the cold cathode electron source of the present invention to a cathode ray tube, it is possible to realize a high-definition imaging device and a high-luminance display device having a wide dynamic range. Can greatly contribute to the realization of micro vacuum tubes and the like.
【図１】 本発明の第１の実施形態になる冷陰極電子源
をそれぞれ断面図および平面図にて示している。FIG. 1 is a sectional view and a plan view of a cold cathode electron source according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の第２の実施形態になる冷陰極電子源
をそれぞれ断面図および平面図にて示している。FIG. 2 is a sectional view and a plan view of a cold cathode electron source according to a second embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の第３の実施形態になる冷陰極電子源
を断面図にて示している。FIG. 3 is a sectional view showing a cold cathode electron source according to a third embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の第４の実施形態になる冷陰極電子源
を断面図にて示している。FIG. 4 is a sectional view showing a cold cathode electron source according to a fourth embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の第４の実施形態になる冷陰極電子源
を断面図にて示している。FIG. 5 is a sectional view showing a cold cathode electron source according to a fourth embodiment of the present invention.
【図６】 第４の実施形態になる冷陰極電子源の製造方
法を示している。FIG. 6 shows a method of manufacturing a cold cathode electron source according to a fourth embodiment.
【図７】 絶縁基板１に段差を形成する方法として、Ｌ
ＯＣＯＳ法などの部分的酸化法を用いた場合を示してい
る。FIG. 7 shows a method of forming a step on the insulating substrate 1 by using L
The case where a partial oxidation method such as the OCOS method is used is shown.
【図８】 本発明の第５の実施形態になる冷陰極電子源
を断面図にて示している。FIG. 8 is a sectional view showing a cold cathode electron source according to a fifth embodiment of the present invention.
【図９】 本発明の第６の実施形態になる冷陰極電子源
を断面図にて示している。FIG. 9 is a sectional view showing a cold cathode electron source according to a sixth embodiment of the present invention.
【図１０】 本発明の第７の実施形態になる冷陰極電子
源を平面図にて示している。FIG. 10 is a plan view showing a cold cathode electron source according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１１】 本発明になる冷陰極電子源を用いて構成し
た本発明撮像装置を概念図にて示している。FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating an imaging apparatus of the present invention configured using the cold cathode electron source according to the present invention.
【図１２】 従来の冷陰極電子源の構造を断面図にて示
している。FIG. 12 is a sectional view showing the structure of a conventional cold cathode electron source.
【図１３】 特開平10-199400 号公報記載の冷陰極電子
源を示している。FIG. 13 shows a cold cathode electron source described in JP-A-10-199400.
【図１４】 W.D.Kesling et al.の論文に記載の冷陰極
電子源を示している。FIG. 14 shows a cold cathode electron source described in a WDKesling et al.
１ 絶縁基板 ２，２ａ 下部電極 ２ｂ，８，９ 集束電極 ３ 電子放出部 ４ 絶縁層 ５ 上部電極 ６ 開口 ７ 第二絶縁層 １０ 導電性基板 １１ 抵抗層 １２ 電子放出領域 １３ Ｘアドレス選択駆動回路 １４ Ｙアドレス選択駆動回路 １５ 電子源マトリクスアレイ １６ 光電変換部 １７ フエースプレート １８ 透明電極 １９ 光導電膜 ２０ 信号電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating substrate 2, 2a Lower electrode 2b, 8, 9 Focusing electrode 3 Electron emission part 4 Insulating layer 5 Upper electrode 6 Opening 7 Second insulating layer 10 Conductive substrate 11 Resistive layer 12 Electron emitting area 13 X address selection drive circuit 14 Y address selection drive circuit 15 electron source matrix array 16 photoelectric conversion unit 17 face plate 18 transparent electrode 19 photoconductive film 20 signal electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡崎 三郎 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 瀧口 吉郎 東京都世田谷区砧１丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 Ｆターム(参考） 5C031 DD17 5C036 EE03 EE14 EF01 EF06 EG12 EG19 EH01 EH05 5C037 AA01 AB08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Saburo Okazaki 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Japan Broadcasting Corporation Research Institute (72) Inventor Yoshiro Takiguchi 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo No. Japan Broadcasting Corporation Broadcasting Research Institute F term (reference) 5C031 DD17 5C036 EE03 EE14 EF01 EF06 EG12 EG19 EH01 EH05 5C037 AA01 AB08
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