JP2007250533A - 電界放出型電子源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電界放出型電子源装置内のガスやイオンの電界放出型電子源アレイに対する影響をなくし、又は少なくした、高信頼性の電界放出型電子源装置を提供する。
【解決手段】電界放出型電子源装置は、電界放出型電子源アレイ１０、ターゲット３、及び補助電極８を収納する真空容器と、真空容器内に配置され、余分なガスを吸収除去するゲッターポンプ８０とを備えている。電界放出型電子源アレイ１０から放出された電子ビームは補助電極８に形成された複数の貫通孔を通過してターゲット３に到達する。ターゲット３から発生したガスが電界放出型電子源アレイ１０を含む空間を通らずにゲッターポンプ８０に吸収されるように、電界放出型電子源アレイ１０を含む空間５２とターゲット３及びゲッターポンプ８０を含む空間５１とは補助電極８により実質的に分離されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は電界放出型電子源を用いた電界放出型電子源装置に関する。

近年、半導体微細加工技術の進展により、半導体などの基板にミクロンオーダーの微細な冷陰極構造を多数集積化する真空マイクロエレクトロニクス技術が注目を集めている。これらの技術によって得られる微小冷陰極構造を備えた電界放出型電子源アレイは、平面型の電子放出特性や高い電流密度が期待できること、熱陰極とは異なりヒーター等の熱源を必要としないこと等から、低消費電力型の次世代フラットディスプレイ用電子源、センサ、平面型撮像装置用電子源として期待が集まっている。

このような電界放出型電子源アレイを用いた真空装置としては特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４に示される電界放出型電子源表示装置や、特許文献５等に示される電界放出型電子源撮像装置や、特許文献６に示される発光素子等が知られている。

一般的にこのような電界放出型電子源アレイを用いた電界放出型電子源装置は、図１３に示す様に、前面パネル１０１と、背面パネル１０５と、側面外周器１０４とを備え、これらはフリットガラスやインジウム等の封着材料１０９により固着固定され、その内部が真空に保持されている。

前面パネル１０１の内面には、例えば外部からの入射光を透過する陽極電極１０２が形成され、その表面にターゲット１０３が形成されている。一般にターゲット１０３は、電界放出型電子源表示装置として使用される場合には３色に発光する蛍光体が規則正しく配列された蛍光体層であり、電界放出型電子源撮像装置として使用される場合には入射光を信号電荷に変換する光電変換膜である。

背面パネル１０５の内面には、複数の冷陰極素子（エミッタ）１０７と、各冷陰極素子１０７の周辺に形成された絶縁層及び冷陰極素子１０７から電子を取り出す為の電圧を印加するゲート電極等からなる周辺素子１０８とが集積一体化された電界放出型電子源アレイが形成された半導体基板１０６が設置されている。冷陰極素子１０７から放出された電子ビームをターゲット１０３にランディングさせることにより、電界放出型電子源表示装置では蛍光体を発光させて画像を映し出し、電界放出型電子源撮像装置では光電変換膜上に入射光として結像した画像を読み取ることができる。

電界放出型電子源としては、一般的に、半導体基板上に、先端が先鋭な冷陰極素子を形成し、その周りに絶縁層及びこの絶縁層上にゲート電極を形成して、冷陰極素子とゲート電極との間に電圧を印加して冷陰極素子の先端から電子放出を行なうスピント（Spindt）型を代表例として挙げることができる。その他には、カソード電極とゲート電極との間に絶縁層を形成し、絶縁層に電圧を印加してトンネル効果により電子放出を行なうＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型、カソード電極とエミッタ電極との間に微小ギャップを設け、これら電極間に電圧を印加して微小ギャップから電子放出を行なうＳＣＥ（Surface Conduction Electron Source）型、あるいは電子源にＤＬＣ（Diamond Like Carbon）やＣＮＴ（Carbon Nanotube）等の炭素系材料を用いた電界放出型電子源を例として挙げることができる。

このような冷陰極を含む電界放出型電子源は、個々の冷陰極素子からの電子放出量が微量であることから、電界放出型電子源表示装置として使用する場合や、電界放出型電子源撮像装置として使用する場合には、複数の電界放出型電子源を一単位とするセル（電子源セル）を形成し、所定の動作を行うのに必要な電流量を確保している。

このセルは平面上に、例えばマトリクス状に配置される。詳細には、縦方向に延びた複数のエミッタラインが横方向に等ピッチで配置され、横方向に延びた複数のゲートラインが縦方向に等ピッチで配置され、これら複数のエミッタラインと複数のゲートラインとが交差する各位置にセルが配置される。電界放出型電子源装置の駆動時には、エミッタライン及びゲートラインを順次選択していくことにより、選択されたエミッタラインとゲートラインとが交差する位置のセルから電子ビームが順次放出される。本明細書では、このようにして電子ビームを放出するセルを、以下「指定セル」と呼ぶ。以上により、電界放出型電子源表示装置においては画像を映し出すことができ、電界放出型電子源撮像装置においては結像された画像を読み出すことができる。

電界放出型電子源では、冷陰極素子とゲート電極との間に形成される強電界により電子を電界放出するので、個々の冷陰極素子から電子は所定の広がり（この広がり角度を「発散角」といい、例えばスピント型電界放出型電子源の場合３０度程度である）をもって放出される。

図１３とは異なり、電界放出型電子源アレイとターゲットとの間にシールドグリッド電極を設けた電界放出型電子源アレイを用いた真空装置が特許文献１及び特許文献５に示されている。

図１４に特許文献５に示された、電界放出型電子源撮像装置として使用される電界放出型電子源装置の断面図を示す。

真空容器１１８は、透光性の前面パネル１１５と、背面パネル１１７と、メッシュ状のシールドグリッド電極１２０を保持するスペーサー部を兼用した側面外周器１１６とを備え、これらはフリットガラスからなる封着材料１３３及びインジウムからなる封着材料１１９により固着固定され、その内部が真空に保持されている。

前面パネル１１５の内面には、外部からの入射光１１１を透過する陽極電極１１３と、その表面に形成された光電変換膜１１２とからなる光電変換ターゲット１１４が形成されている。

背面パネル１１７の内面には、冷陰極素子１２４と、冷陰極素子１２４に電位を供給する陰極導体１２５と、冷陰極素子１２４の周囲を囲むように陰極導体１２５上に形成された絶縁層１２６と、絶縁層１２６上に冷陰極素子１２４の周囲を囲むように配置されたゲート電極１２８とからなる電界放出型電子源アレイ１２９が形成されている。

光電変換ターゲット１１４と電界放出型電子源アレイ１２９との間に、シールドグリッド電極１２０が配置されている。シールドグリッド電極１２０には、ゲート電極１２８に印加される電圧よりも高い電圧が印加されている。

シールドグリッド電極１２０は複数の貫通孔１２０ａを備える。

図１４の電界放出型電子源装置は以下の問題を有している。

図１４に示される様に、電界放出型電子源アレイ１２９が形成された絶縁性の背面パネル１１７と、この電界放出型電子源アレイ１２９と対向する光電変換ターゲット１１４が形成された前面パネル１１５とは、これらの外周部間に側面外周器１１６を介して接合されて、真空容器１１８の内部は高真空に保持されている。

この際、背面パネル１１７と側面外周器１１６との間に封着材料１３３としての低融点フリットガラスを付与して、４００℃程度の温度で焼成することで、背面パネル１１７と側面外周器１１６とを接着し、真空容器内を気密に保持する。また、側面外周器１１６の段部１２１上にシールドグリッド電極１２０を位置決めして固定する場合にも、低融点フリットガラスが用いられる。従って、電界放出型電子源アレイ１２９とシールドグリッド電極１２０との距離は、背面パネル１１７と側面外周器１１６との間の低融点フリットガラスの厚み、及び側面外周器１１６の段部１２１とシールドグリッド電極１２０との間の低融点フリットガラスの厚みに依存することになる。

従って、電界放出型電子源アレイ１２９とシールドグリッド電極１２０との間の平行度や距離にバラツキが生じてしまう。

この結果、電界放出型電子源装置ごとに光電変換ターゲット１１４上での電子ビームの拡がり具合（フォーカス特性）が異なったり、１つの電界放出型電子源装置内であっても光電変換ターゲット１１４上の位置によって電子ビームの拡がり具合が異なったりする。従って、電界放出型電子源撮像装置として使用した場合には、撮像した画像が装置ごとにばらついたり、撮像画像内において部分的にばらついたりする。

更に、図１４の電界放出型電子源装置には別の以下の問題も存在する。

即ち、図１４に示される様に、光電変換ターゲット１１４を含む第１空間１３５と電界放出型電子源アレイ１２９を含む第２空間１３６とは、シールドグリッド電極１２０で分離されている。背面パネル１１７の電界放出型電子源アレイ１２９が形成された面とは反対側の面には、真空容器内の余分なガスやイオンを吸着除去するゲッターポンプ１３２を収納したゲッターポンプ容器１３１が取り付けられている。ゲッターポンプ容器１３１内のゲッターポンプ１３２を含む第３空間１３７は、背面パネル１１７に形成された通気孔１３０を介して第２空間１３６と繋がっている。

従って、光電変換ターゲット１１４を含む第１空間１３５内において、光電変換ターゲット１１４に電子ビームが照射されることにより発生するガスや、散乱電子によって周辺ガラス部材から放出されるガスやイオンは、シールドグリッド電極１２０の貫通孔１２０ａ及び第２空間１３６を通過してゲッターポンプ１３２を含む第３空間１３７に到達する。よって、駆動中の冷陰極素子１２４の周辺にこれら光電変換ターゲット１１４からのガスや周辺ガラス部材から放出されたガスやイオンが到達することにより、電界放出型電子源アレイ１２９のガスやイオンによる劣化や、電界放出能力の低下、更には各電極間の放電発生等の耐電圧特性の劣化の問題が発生する。

そしてこの問題は、ターゲットにアモルファス構造等を有する光電変換膜を備えた電界放出型電子源撮像装置において特に顕著となる。
特開平９−２７０２２９号公報 特開平９−６９３４７号公報 特開平６−１１１７３５号公報 特開２０００−２５１８０８号公報 特開２０００−４８７４３号公報 特開２００２−３１３２６３号公報

本発明は上記の従来の電界放出型電子源装置が有する問題を解決することを目的とする。

即ち、本発明は、電界放出型電子源装置内のガスやイオンの電界放出型電子源アレイに対する影響をなくし、又は少なくした、高信頼性の電界放出型電子源装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、ターゲット上での電子ビームスポットのバラツキが抑制された電界放出型電子源装置を提供することを目的とする。

本発明の電界放出型電子源装置は、電界放出型電子源アレイと、前記電界放出型電子源アレイから放出された電子ビームにより所定の動作を行なうターゲットと、前記電界放出型電子源アレイと前記ターゲットとの間に配置され、前記電界放出型電子源アレイから放出された前記電子ビームが通過する複数の貫通孔が形成された補助電極とを有する。

前記ターゲットから発生したガスが前記電界放出型電子源アレイを含む空間を通らずに前記ゲッターポンプに吸収されるように、前記電界放出型電子源アレイを含む空間と前記ターゲット及び前記ゲッターポンプを含む空間とは前記補助電極により実質的に分離されていることを特徴とする。

本発明によれば、電界放出型電子源装置内のガスやイオンの電界放出型電子源アレイに対する影響をなくし、又は少なくした、高信頼性の電界放出型電子源装置を提供することができる。

また、本発明によれば、ターゲット上での電子ビームスポットのバラツキが抑制された電界放出型電子源装置を提供することができる。

本発明の第１の好ましい形態に係る電界放出型電子源装置は、電界放出型電子源アレイと、前記電界放出型電子源アレイから放出された電子ビームにより所定の動作を行なうターゲットと、前記電界放出型電子源アレイと前記ターゲットとの間に配置され、前記電界放出型電子源アレイから放出された前記電子ビームが通過する複数の貫通孔が形成された補助電極とを有する。前記電界放出型電子源装置は、更に、前記電界放出型電子源アレイ、前記ターゲット、及び前記補助電極を収納する真空容器と、前記真空容器内に配置され、余分なガスを吸収除去するゲッターポンプとを有する。前記ターゲットから発生したガスが前記電界放出型電子源アレイを含む空間を通らずに前記ゲッターポンプに吸収されるように、前記電界放出型電子源アレイを含む空間と前記ターゲット及び前記ゲッターポンプを含む空間とは前記補助電極により実質的に分離されている。

かかる第１の好ましい形態によれば、補助電極が、電界放出型電子源アレイを含む空間とゲッターポンプを含む空間とを実質的に分離している。これにより、電界放出型電子源アレイを含む空間に対して外の空間において発生したガスやイオンが電界放出型電子源アレイにほとんど影響を及ぼさない。

即ち、電界放出型電子源アレイを含む空間に対して外の真空容器内の空間には、ターゲットやこれ以外のガラス部材等が存在し、これらに電子が衝突することによりガスやイオンが発生する可能性がある。特に電界放出型電子源装置の駆動中には、電界放出型電子源アレイから放出された電子ビーム中の電子は、ターゲットだけでは無く、散乱電子となってこれ以外のガラス部材等に衝突し、ガスやイオンの発生を招くことになる。

例えば図１４に示した従来の電界放出型電子源装置の真空容器内の空間は、側面外周器１１６に固定されたシールドグリッド電極１２０によって、光電変換ターゲット１１４を含む第１空間１３５と電界放出型電子源アレイ１２９を含む第２空間１３６とに分離されている。真空容器内の余分なガスを吸着除去するゲッターポンプを収納したゲッターポンプ容器１３１内の第３空間１３７は、背面パネル１１７に形成された通気孔１３０を介して第２空間１３６と繋がっている。

従って、第１空間１３５内において光電変換ターゲット１１４に電子ビームが照射されることにより発生するガスや、散乱電子によって周辺ガラス部材から放出されるガスやイオンは、ゲッターポンプを含む第３空間１３７に到達する前に、必ず第２空間１３６を通過する。よって、これらのガスやイオンが電界放出型電子源アレイ１２９に吸着されることによってエミッション特性の劣化などの重大な問題が生じる可能性がある。

また、電界放出型電子源アレイ１２９を含む第２空間１３６内には、側面外周器１１６や背面パネル１１７等のガラス部材が露出しており、これらのガラス部材から発生したガスやイオンが、ゲッターポンプを含む第３空間１３７に到達する前に、電界放出型電子源アレイ１２９に吸着されることによってエミッション特性の劣化などの重大な問題が生じる可能性がある。

また、光電変換ターゲット１１４や周辺ガラス部材に電子ビーム又は散乱電子が衝突して発生したイオンが電界放出型電子源アレイ１２９近傍に近づくことによって、冷陰極素子１２４とゲート電極１２８との間に放電が発生するなどの耐電圧特性上の問題が発生する可能性がある。

これに対して、本発明の第１の好ましい形態では、電界放出型電子源アレイを含む空間は、ゲッターポンプを含む空間及び主要なガスやイオンの発生源であるターゲットや露出したガラス面を含む空間とは補助電極により実質的に分離されている。従って、ターゲットや露出したガラス面から発生したガスやイオンは、電界放出型電子源アレイを含む空間を通ることなく、ゲッターポンプを含む空間に到達することができる。従って、上記の従来の電界放出型電子源装置に比べて、真空容器内で発生したガスやイオンの、電界放出型電子源アレイのエミッション特性に対する影響を抑えることができる。

また、ターゲットや露出したガラス面に電子ビーム又は散乱電子が衝突して発生した電離したイオンは、その電荷により、一定の電位に保持された補助電極にトラップされるか、あるいはこれから反発する作用を受けるので、補助電極に形成された貫通孔を通過して電界放出型電子源アレイを含む空間に侵入し、電界放出型電子源アレイに到達することは困難である。

このように、電離したイオンが電界放出型電子源アレイに近づくことが防止されるので、電離イオンが電界放出型電子源アレイ近傍に近づくことによって発生する、冷陰極素子とゲート電極との間の放電や、補助電極と電界放出型電子源アレイとの間の放電などの耐電圧特性上の問題を防止することができる。

そしてこの作用は、貫通孔の開口径に対して電子ビーム通過行路の長さ（即ち、補助電極の厚み）が長くなるにしたがって顕著となる。従って、貫通孔の開口径に対する電子ビーム通過行路長の比が大きい方が好ましい。

本発明の第２の好ましい形態に係る電界放出型電子源装置は、上記第１の好ましい形態において、更に、前記電界放出型電子源アレイが形成された基板を有する。前記補助電極は、前記電界放出型電子源アレイと前記複数の貫通孔の開口とを離間させるスペーサー部を一体に備える。前記補助電極は前記スペーサー部を介して前記基板上に設置されている。

かかる第２の好ましい形態によれば、上記の第１の好ましい形態の効果に加えて、電界放出型電子源アレイと補助電極の電界放出型電子源アレイ側の開口との距離のバラツキを少なくし、高精度に設定することができる。例えば、図１４に示した従来の電界放出型電子源装置では、電界放出型電子源アレイ１２９とシールドグリッド電極１２０との距離は、電界放出型電子源アレイ１２９が形成された背面パネル１１７と側面外周器１１６との接着精度（即ち、低融点フリットガラス１３３の厚みバラツキ）、側面外周器１１６の段部１２１とシールドグリッド電極１２０との接着精度（即ち、低融点フリットガラスの厚みバラツキ）、及び、側面外周器１１６の背面パネル１１７と接着される下面から段部１２１までの寸法の製作精度（即ち、寸法バラツキ）の３つのバラツキによって変化する。

これに対して、本発明の第２の好ましい形態では、補助電極がスペーサー部を一体に備えているので、電界放出型電子源アレイと補助電極の電界放出型電子源アレイ側の開口との距離は、電界放出型電子源アレイとスペーサー部との間の接着精度、及びスペーサー部の厚みの製作精度（即ち、寸法バラツキ）の２つのバラツキによって変化する。即ち、精度が最も劣る低融点フリットガラスによる接着部分がない。従って、電界放出型電子源アレイと補助電極の電界放出型電子源アレイ側の開口との距離精度が向上する。

また、本発明の第２の好ましい形態によれば、補助電極の機械的強度が向上する。

即ち、例えばＶＧＡ（水平方向６４０ドット×垂直方向４８０ドット）、外形対角サイズが１インチの電界放出型電子源撮像装置を考えると、一つの画素のサイズは０．０２ｍｍ程度となる。補助電極の厚みは、その機能を考慮すると１画素のサイズの１倍〜１０倍程度が適当と思われるので、０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍ程度になる。補助電極の寸法は１２ｍｍ×１０ｍｍよりも若干大きい程度であり、この補助電極に多数の貫通孔が形成されていることを考慮すれば、補助電極の機械的強度は非常に小さい。従って、電界放出型電子源装置の組み立て工程における補助電極の単体での取り扱いは、その機械的強度不足故に、非常に困難である。

ところが、本発明の第２の好ましい形態では、補助電極は、その周囲に枠状のスペーサー部を一体に備えている。従って、スペーサー部が補助電極の機械的強度を向上させるので、電界放出型電子源装置の組み立て工程における補助電極の単体での取り扱いの困難性という問題が解消される。

本発明の第３の好ましい形態に係る電界放出型電子源装置では、上記第２の好ましい形態において、前記スペーサー部と前記基板とは導電性材料を用いて接合されており、前記導電性材料を介して前記基板から前記補助電極の少なくとも一部に給電されている。

かかる第３の好ましい形態によれば、補助電極への電圧供給を、電界放出型電子源アレイが形成された基板から行うことが可能になり、電圧供給のためのワイヤーボンディングが不要になる。従って、ワイヤーボンディングを行うための費用を省くことができ、またワイヤーボンディングした場合のワイヤー倒れ等の不良の発生を回避することができる。

以下、本発明を、実施の形態を示しながら詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源装置の断面図である。

図１に示すように、本実施の形態１に係る電界放出型電子源装置は、光透過性のガラス部材からなる前面パネル１と、背面パネル５と、側面外周器４とで形成された真空容器を備える。前面パネル１と側面外周器４、及び、背面パネル５と側面外周器４は、例えば高温焼成用のフリットガラスや、低温封着用のインジウムなどの真空封着材７により固着され封着されて、真空容器内は真空に保たれている。以下の説明の便宜のために、前面パネル１及び背面パネル５の法線方向と平行な軸をＺ軸と呼ぶ。

背面パネル５の内面上には、電界放出型電子源アレイ１０が形成された半導体基板６が設置されている。半導体基板６上には、スペーサー部８ａを一体に備える補助電極８が設置固定されている。前面パネル１の補助電極８と対向する内面上には、透光性の陽極電極２とターゲット３とが形成されている。ターゲット３は、電界放出型電子源アレイから放出された電子を受け取り所定の有益な動作を行なう層であり、例えば蛍光体層又は光電変換膜である。

前面パネル１、背面パネル５、側面外周器４からなる真空容器内には、余分なガスを吸着除去することにより、内部を高真空に保持する為のゲッターポンプ８０が設置されている。

図２は補助電極８の電界放出型電子源アレイに対向する側の面から見た概略斜視図である。補助電極８は、略平板状の電極であり、中央の薄肉のトリミング部９と、トリミング部９の周囲に連続して形成され、トリミング部９よりも厚い枠状のスペーサー部８ａとを備える。トリミング部９には複数の貫通孔が形成されている。

スペーサー部８ａは、補助電極８の単体での機械的強度を向上させる機能と、電界放出型電子源アレイとトリミング部９に形成された複数の貫通孔の開口とを離間し、且つ両者間の距離を高精度に維持する機能とを備えている。

図３は補助電極８のトリミング部９の一部拡大斜視図である。トリミング部９には、電界放出型電子源アレイから放出された電子ビームが通過するための、トリミング部９の表裏を貫通する多数の貫通孔９０が形成されている。多数の貫通孔９０は格子点状に配置されている。

図４はトリミング部９のＺ軸方向の一部拡大断面図である。各貫通孔９０は、トリミング部９の電界放出型電子源アレイ側の面に形成された開口９１と、開口９１からトリミング部９の厚さ方向に連続した電子ビーム通過行路９２とを備えている。本明細書において、開口９１とは、貫通孔９０のうち、トリミング部９の電界放出型電子源アレイ側の面上に含まれる部分を意味し、Ｚ軸方向成分は含まれない。また、電子ビーム通過行路９２とは、貫通孔９０のうち、トリミング部９の表裏面間の間の部分を意味する。

電子ビーム通過行路９２の長さは、開口９１の径Ｄよりも十分に大きい。ここで、電子ビーム通過行路９２の長さとは、電子ビーム通過行路９２に沿った長さを意味する。従って、電子ビーム通過行路９２が屈曲している場合にはトリミング部９のＺ軸方向の厚さより長くなる。

電子ビーム通過行路９２の長さが開口９１の径Ｄよりも十分に大きいことにより、電界放出型電子源アレイから放出された電子ビームのうち、電子ビーム通過行路９２の延設方向（本実施の形態ではＺ軸方向）に対して大きな角度をなす方向に進行する電子ビームを電子ビーム通過行路９２の側壁に衝突させて吸収し除去することができる。例えば、開口９１の径Ｄが１６μｍ、電子ビーム通過行路９２の長さが１００μｍのとき、Ｚ軸に対して約９．２度以上の角度をなす方向に進行する電子ビームを電子ビーム通過行路９２の側壁に衝突させて吸収し除去することができる。

図５は、本実施の形態１に係る電界放出型電子源装置の分解斜視図である。図５を用いて、電界放出型電子源装置の組み立て方法の一例を簡単に説明する。

背面パネル５上にフリットガラス７ａを付与し、この上に環状の側面外周器４を載置して、約４００℃程度の高温で焼成して、背面パネル５と側面外周器４とをフリットガラス７ａを介して接合する。

補助電極８のスペーサー部８ａと半導体基板６とを例えば陽極接合や共晶接合などの接合方法により接合する。背面パネル５上の側面外周器４で囲まれた部分に、補助電極８が搭載された半導体基板６を、ダイボンディングして設置固定する。

トリミング部９への給電は、半導体基板６から、補助電極８のスペーサー部８ａと半導体基板６との接合部及びスペーサー部８ａを介して行われる。補助電極８へ給電するための半導体基板６上の配線パターンは、背面パネル５上に形成された配線パターンとワイヤーボンディング（図示せず）により接続される。これにより、補助電極８への給電は、真空容器の外側より行なうことができる。

半導体基板６上には、複数のセルをマトリクス状に並べた電界放出型電子源アレイが形成されている。各セルは、複数（例えば１００個）の冷陰極素子（エミッタ）を含む。

半導体基板６上の電界放出型電子源アレイの複数のセルと、補助電極８の複数の貫通孔９０とは一対一に対応している。各セルの中心を通るＺ軸と平行な軸が、このセルと対応する補助電極８の貫通孔９０のほぼ中心を通るように（例えば、本実施の形態では、セルの中心を通るＺ軸と平行な軸に対する貫通孔９０の中心の位置ずれ量が３μｍ程度以下となるように）、半導体基板６と補助電極８とは高精度に位置合わせされる。

このようにして組み立てられた背面パネル５、側面外周器４、補助電極８、及び半導体基板６からなる背面パネル構造体は、真空装置内で約１２０℃〜３５０℃程度の温度でガス出しの為の空焼きされる。

空焼きが済んだ背面パネル構造体は、真空内にて、前面パネル１と、インジウムを付着させた金属リング７ｂにより接合一体化されて、内部が真空に封着された真空容器となる。

半導体基板６上に形成される電界放出型電子源アレイは、図６に示される様に、先端が先鋭化された冷陰極素子（エミッタ）１５と、冷陰極素子１５の周辺に形成された絶縁層１３と、絶縁層１３上に設けられ、冷陰極素子１５を取り囲む開口が形成されたゲート電極１２等からなる多数のエミッター部が集積されてなる。

電界放出型電子源アレイは、例えばＶＧＡ（水平方向６４０ドット×垂直方向４８０ドット）の撮像を行なう平面型撮像装置であれば、マトリックス状に配置された各画素位置に縦横方向寸法がいずれも２０μｍ程度の１つのセルがそれぞれ配置される。ゲート電極１２は、水平方向（又は垂直方向）に延びたストライプ状に複数形成され、エミッタ電極１４は、ゲート電極１２の長手方向と直交する方向に延びたストライプ状に複数形成される。Ｚ軸と平行な方向から見て、複数のゲート電極１２と複数のエミッタ電極１４との交点位置にセルが１つずつ配置される。各セルには、エミッタ電極１４上の縦横方向寸法がいずれも１０μｍ程度の領域内に複数の冷陰極素子１５がほぼ均等に分布するように配置されている。

同一セル内の複数の冷陰極素子１５には例えば３０Ｖの基準電位から０Ｖに低下するパルス状のエミッタ電位が印加され、冷陰極素子１５を取り囲む絶縁層１３上に形成されたゲート電極１２には例えば３０Ｖの基準電位から中位の６０Ｖに上昇するパルス状のゲート電位が印加される。冷陰極素子１５とゲート電極１２との間に形成される電位差により、冷陰極素子１５の先端から電子が放出される。

ゲート電極１２及びエミッタ電極１４は、背面パネル５上に、真空容器の内外を繋ぐように形成された配線パターンと接続されている。冷陰極素子１５に与えられるエミッタ電位及びゲート電極１２に与えられるゲート電位は、真空容器の外側からこの配線パターンを介して供給される。

補助電極８には、ゲート電極１２に印加される最大電圧よりも若干高い、中位の１５０〜５００Ｖ程度の電圧が印加される。電界放出型電子源アレイから、補助電極８のトリミング部９に形成された複数の貫通孔の電界放出型電子源アレイ側の面までの距離は１００μｍ程度である。

補助電極８へ印加される電圧が高すぎると、補助電極８と電界放出型電子源アレイとの間の耐電圧特性上の問題を引き起こす可能性がある。更に、電界放出型電子源撮像装置として使用する場合にはターゲット３との間での耐電圧特性も問題となる可能性がある。逆に、補助電極８へ印加される電圧が低すぎると、電界放出型電子源アレイから放出された電子ビームを加速させる効果が薄れ、電子ビームの発散角が大きくなってしまい、補助電極８を通過する電子ビーム量が少なくなり、電子ビームの電流量を十分確保できない可能性がある。このため、発明者らは実験を通じて補助電極８へ印加される電圧の好適値が上述の範囲であることを確認している。

ターゲット３は補助電極８から１５０〜数百μｍ程度離れて配置される。前面パネル１とターゲット３との間には、透明な陽極電極２が形成されている。陽極電極２には補助電極８に印加される電圧よりも高い、高位の例えば数１００Ｖ〜数ｋＶ程度の電圧が前面パネル１を貫通する電極４３（図５参照）を介して印加される。

電界放出型電子源アレイの冷陰極素子１５とゲート電極１２とにそれぞれ所定の電圧を印加すると、冷陰極素子１５から電子ビーム１１ａが放出される。電子ビーム１１ａは、電界放出型電子源アレイからＺ軸方向に１００μｍ程度離れた、１００μｍ程度の厚みを有する補助電極８の貫通孔９０の開口９１に入射し、開口９１から連続する電子ビーム通過行路９２内を通過する。そして、補助電極８から出射した電子ビーム１１ｂは、補助電極から１５０〜数百μｍ程度離れたターゲット３に到達する。

図７に示すように、電界放出型電子源アレイの１つのセル（指定セル）から放出された電子ビーム１１ａは所定の発散角を有して補助電極８に向かって進行し、補助電極８に形成された複数の貫通孔９０に入射する。

指定セルから放出された電子ビーム１１ａのうち、Ｚ軸に対して斜めに進行し、この指定セルを通りＺ軸と平行な直線から外れた位置にある貫通孔９０に入射した電子ビームは、貫通孔９０の電子ビーム通過行路９２の側壁に衝突し、吸収され除去される。

一方、指定セルから放出された電子ビーム１１ａのうち、Ｚ軸とほぼ平行に進行し、この指定セルを通りＺ軸と平行な直線上に位置する貫通孔（以下、この貫通孔を「指定セルに対応する貫通孔」という）９０に入射した電子ビームは、Ｚ軸と平行に延びた電子ビーム通過行路９２内を通過し、補助電極８を出射してターゲット３に到達する。この補助電極８を出射した電子ビーム１１ｂの発散角は小さく、進行方向がほぼ揃っており、ターゲット３に到達する過程で進行方向と垂直な方向の断面積が拡大することはない。

このように、本実施の形態１の電界放出型電子源装置では、補助電極８が無い場合と比較して、発散角の小さな電子ビーム１１ｂをターゲット３に入射させることができる。そのため、ターゲット３上において電子ビームのスポット径を小さくすることができる。従って、ターゲットに蛍光体を備えた電界放出型電子源表示装置においては高精細な画像を表示することができ、ターゲットに光電変換膜を備えた電界放出型電子源撮像装置においては高精細な画像を撮像することができる。

また、補助電極８を出射した電子ビーム１１ｂの発散角が小さいので、例えば組み立て誤差により背面パネル５と前面パネル１との距離がばらついた場合や、大気圧によって背面パネル５及び／又は前面パネル１が湾曲変形した場合であっても、ターゲット３上での電子ビームのスポット径はほとんど変化しない。従って、均一な画質を表示できる電界放出型電子源表示装置、及び均一な画質を撮像できる電界放出型電子源撮像装置を提供することができる。

次に、補助電極８について詳細に説明する。

補助電極８は、シリコン基板を用いて、半導体技術であるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術により作成できる。即ち、Ｎ型又はＰ型にドープして抵抗を低下させたシリコン基板に対して半導体技術を用いて微細加工を行い、図３に示すような貫通孔９０を形成することができる。

このように補助電極８をシリコン基板を用いて半導体技術であるＭＥＭＳ技術により作成することにより、以下のような利点がある。

第１に半導体技術を用いたミクロン、サブミクロンオーダーの微細加工を行なうことが可能になる。これにより、例えば２０μｍ角程度の１セル内に多数（例えば１００個）の冷陰極素子１５を備えたＶＧＡの電界放出型電子源装置の場合、補助電極８の開口９１の開口径Ｄは例えば１６μｍ程度となり、その成形精度はサブミクロンオーダーである必要がある。ＭＥＭＳ技術を用いれば、このような微細加工が可能である。

第２に、補助電極８と電界放出型電子源アレイとの組立においても高精度が求められる。ＭＥＭＳ技術を用いることで、補助電極８の高精度成形、及び補助電極８と電界放出型電子源アレイとの高精度アセンブリが可能となり、品質の優れた電界放出型電子源装置を得ることができる。

第３に、シリコン基板を用いることにより、同じくシリコン基板を用いて作成される電界放出型電子源アレイが形成される半導体基板６と、熱膨張係数を同じにすることができる。

電界放出型電子源アレイは、シリコン基板を用いて、半導体技術によりその一部あるいは全てを作成することが精度などの信頼性を確保する上で好ましく、その半導体技術も現在では一般化され、その際に必要とされる装置も数多く市場に出回っており、コスト面においても有利である。

補助電極８の材料を、電界放出型電子源アレイが形成される基板の材料と同じにすることは、熱膨張の点で有利であり、例えば、電界放出型電子源装置の熱膨張による破壊が起こりにくくなり、また、電界放出型電子源装置の組立時におけるガス出しのためのベーキング等の焼成を高温で行うことができる。

補助電極８にはスペーサー部８ａが一体に形成されており、補助電極８のスペーサー部８ａは電界放出型電子源アレイが形成された半導体基板６上に直接設置される。これにより、電界放出型電子源アレイと補助電極８との間の距離精度を向上させることができる。この結果、電界放出型電子源アレイと補助電極８のトリミング部９に形成された複数の貫通孔９０の開口９１との間の距離を高精度に維持するというスペーサー部８ａの役割を効果的に発揮させることができる。

また、スペーサー部８ａは、補助電極８の周囲に連続して、トリミング部９に対して突出して形成される。このスペーサー部８ａが半導体基板６と密着することにより、真空容器内において、ターゲット３を含む第１空間５１と電界放出型電子源アレイを含む第２空間５２とを実質的に分離することができる。従って、第２空間５２外で発生したガスが電界放出型電子源アレイに影響を及ぼすのを抑制できる。

即ち、第１空間５１内には、ターゲット３や側面外周器４等のガラス部材が存在し、電子ビーム１１ｂや散乱電子がこれらに衝突してガスが発生する可能性がある。特に電界放出型電子源装置の駆動中には、電子ビーム１１ｂ中の電子は、ターゲット３だけでは無く、散乱電子となって側面外周器４等のガラス部材に衝突してガスが発生する可能性が高い。

例えば図１４に示した従来の電界放出型電子源装置の真空容器内の空間は、側面外周器１１６に固定されたシールドグリッド電極１２０によって、光電変換ターゲット１１４を含む第１空間１３５と電界放出型電子源アレイ１２９を含む第２空間１３６とに分離されている。そして、ゲッターポンプ１３２を収納したゲッターポンプ容器１３１内の第３空間１３７は、背面パネル１１７に形成された通気孔１３０を介して第２空間１３６と繋がっている。従って、第１空間１３５内に露出する光電変換ターゲット１１４や、側面外周器１１６及び背面パネル１１７等のガラス部材から発生したガスは、第３空間１３７に到達する前に、必ず第２空間１３６を通過する。よって、これらのガスが電界放出型電子源アレイ１２９に吸着されることによってエミッション特性の劣化などの重大な問題が生じる可能性がある。

また、光電変換ターゲット１１４や周辺ガラス部材に電子ビーム又は散乱電子が衝突して発生したイオンが電界放出型電子源アレイ１２９近傍に近づくことによって、冷陰極素子１２４とゲート電極１２８との間に放電が発生するなどの耐電圧特性上の問題が発生する可能性がある。

これに対して、本実施の形態１では、ゲッターポンプ８０はガス放出が顕著なターゲット３を含む第１空間５１内に配置される。ターゲット３や側面外周器４等のガラス部材を含む第１空間５１内で発生したガスは、電界放出型電子源アレイを含む第２空間５２を通ることなく、ゲッターポンプ８０に到達する。従って、上記の従来の電界放出型電子源装置に比べて、真空容器内で発生したガスの、電界放出型電子源アレイのエミッション特性に対する影響を抑えることができる。

また、ゲッターポンプ８０を含む第１空間５１と電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２とが実質的に分離されているので、ゲッターポンプ８０を蒸発型のゲッターを用いて形成することが容易になる。即ち、蒸発型のゲッターに通電等することによりゲッター材料を飛散させて周囲の部材にゲッター膜を形成しても、飛散したゲッター材料が電界放出型電子源アレイ１０に付着するのを防止できる。

また、ターゲット３や露出したガラス面に電子ビーム又は散乱電子が衝突して発生した電離したイオンは、その電荷により、一定の電位に保持された補助電極８にトラップされるか、あるいはこれから反発する作用を受けるので、補助電極８に形成された貫通孔９０を通過して電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２に侵入し、電界放出型電子源アレイ１０に到達することは困難である。

このように、電離したイオンが電界放出型電子源アレイ１０に近づくことが防止されるので、電離イオンが電界放出型電子源アレイ１０近傍に近づくことによって発生する、冷陰極素子とゲート電極との間の放電や、補助電極８と電界放出型電子源アレイ１０との間の放電などの耐電圧特性上の問題を防止することができる。

そしてこの作用は、貫通孔の開口径に対して電子ビーム通過行路の長さ（即ち、補助電極の厚み）が長くなるにしたがって顕著となる。従って、貫通孔の開口径に対する電子ビーム通過行路長の比が大きい方が好ましい。

本発明では、電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２とターゲット３及びゲッターポンプ８０を含む第１空間５１とは補助電極８により実質的に分離されている。ここで、「実質的に分離されている」とは、ターゲット３から発生したガスが電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２を通らずにゲッターポンプ８０に吸収されるようなガスの流動経路が真空容器内に形成されていることを意味する。従って、電界放出型電子源アレイ１０とターゲット３との間の補助電極８のトリミング部９に複数の貫通孔９０が形成されていることは何ら問題がなく、更に、貫通孔９０以外に第１空間５１と第２空間５２とを繋ぐ孔や隙間が補助電極８（例えばトリミング部９又はスペーサー部８ａ）や補助電極８を保持する部材などに形成されていても良い。即ち、ターゲット３や側面外周器４等のガラス部材などから発生したガスやイオンが電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２を通らずにゲッターポンプ８０に吸収されれば良い。例えば、ターゲット３や側面外周器４等のガラス部材などを含む第１空間５１から電界放出型電子源アレイを含む第２空間５２を通らずにゲッターポンプ８０に至る経路において、断面積が最も狭い部分（最小経路部分）での空間的なコンダクタンス（即ち、（最小経路部分の断面積）／（最小経路部分の経路長））Ｃ１が、第１空間５１から第２空間５２に至る経路において、断面積が最も広い部分（最大経路部分、本実施の形態では貫通孔９０が該当する）での空間的なコンダクタンス（即ち、（最大経路部分の断面積）／（最大経路部分の経路長））Ｃ２に比較して十分に大きいことが好ましい。具体的には、上記コンダクタンスＣ１，Ｃ２がＣ１／Ｃ２≧１０を満足することが好ましい。

上述した実施の形態では、電界放出型電子源が先端の尖った冷陰極素子１５とその先端を囲む開口が形成されたゲート電極１２とを備えたスピント型を例に説明したが、本発明の電界放出型電子源はこれに限定されない。例えばカソード電極とゲート電極との間に絶縁層を形成し、絶縁層に電圧を印加してトンネル効果により電子放出を行なうＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型、カソード電極とエミッタ電極との間に微小なギャップを設け、これら電極間に電圧を印加して微小ギャップから電子放出を行なうＳＣＥ（Surface Conduction Electron Source）型、あるいは電子源にＤＬＣ（Diamond Like Carbon）やＣＮＴ（Carbon Nanotube）等の炭素系材料を用いた電界放出型電子源であっても良い。

更に、上記の実施の形態では、Ｚ軸方向から見た前面パネル１の形状が円形であったが、本発明はこれに限定されず、例えば四角形であっても良い。

また、上記の実施の形態では、補助電極８は電界放出型電子源アレイ１０が形成された半導体基板６上に設置されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば背面パネル５上に半導体加工技術を用いてスピント型等の電界放出型電子源アレイを直接形成し、電界放出型電子源アレイを形成した背面パネル５上に補助電極８を設置しても良い。

また、上述の実施の形態では、前面パネル１、背面パネル５、及び側面外周器４により形成される真空容器内のターゲット３を含む第１空間５１内に、余分なガスを吸着除去して真空容器内を高真空に保持するゲッターポンプ８０が配置されている例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。

例えば、図８に示すように、背面パネル５の半導体基板６が搭載されている側とは反対側の面に、ゲッターボックス側壁部４７及びゲッターボックス底部４８からなるゲッターボックスを設置し、このゲッターボックス内の第３空間５３内にゲッター５０を配置しても良い。ゲッター５０に接続されたゲッターリード４９がゲッターボックス外に導出されている。電界放出型電子源装置の外からこのゲッターリード４９に所定の電流を流すことで、ゲッター５０を飛散させゲッターボックスの内壁に付着させる。これにより、真空容器内の余分なガスを吸着除去するゲッターポンプが形成される。

背面パネル５の半導体基板６が搭載されていない領域に通気孔４６が形成され、この通気孔４６を介して第１空間５１とゲッターポンプを含む第３空間５３とが接続される。

図８に示す電界放出型電子源装置では、真空容器内の真空容量を増加させることができるので、真空容器内で発生したガスによる真空度の劣化を抑制できる。また、ターゲット３や側面外周器４等のガラス部材を含む第１空間５１内で発生したガスは、電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２を通ることなく、ゲッターポンプを含む第３空間５３に到達することができる。従って、真空容器内で発生したガスの、電界放出型電子源アレイ１０のエミッション特性に対する影響を抑えることができる。

また、電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２内にも更にゲッターポンプを配置しても良い。これにより、電界放出型電子源アレイ１０と補助電極８との間で発生する可能性があるごく微量のガスの影響をも抑えることができる。

更に、上述の例では、補助電極は電界放出型電子源アレイが形成された半導体基板６上に直接設置されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示すように補助電極８と半導体基板６との間に電子ビームの予備集束を行なうフォーカス電極２６を設けても良い。この場合も、電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２とターゲット３及びゲッターポンプ８０を含む第１空間５１とが補助電極８により分離されているので、ターゲット３や側面外周器４等のガラス部材を含む第１空間５１内で発生したガスは、電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２を通ることなく、ゲッターポンプに導き吸着除去することができる。即ち、真空度の劣化を抑制することができる点において上記の例となんら変わらない。

以上述べた如く、本実施の形態１では、電界放出型電子源アレイ１０が設けられた半導体基板６に、補助電極８に一体に形成されたスペーサー部８ａが直接設置されているので、補助電極８のトリミング部９から電界放出型電子源アレイ１０までの距離を高精度に設定することができる。また、真空容器内において、ターゲット３を含む第１空間５１と電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２とを分離することができる。そして、ゲッターポンプを含む空間と第２空間５２とを分離することにより、ターゲット３や側面外周器４等のガラス部材を含む第１空間５１内で発生したガスは、第２空間５２を通ることなく、ゲッターポンプに到達する。従って、真空容器内で発生したガスの、電界放出型電子源アレイ１０に対する悪影響を抑えることができる。

また、ターゲット３や露出したガラス面に電子ビーム又は散乱電子が衝突して発生した電離したイオンは、その電荷により、一定の電位に保持された補助電極８にトラップされるか、あるいはこれから反発する作用を受けるので、補助電極８に形成された貫通孔９０を通過して電界放出型電子源アレイ１０に到達することは困難である。従って、電離イオンが電界放出型電子源アレイ１０近傍に近づくことによって発生する、冷陰極素子とゲート電極との間の放電や、補助電極８と電界放出型電子源アレイ１０との間の放電などの耐電圧特性上の問題を防止することができる。

従って、信頼性の高い電界放出型電子源装置を実現することができる。

（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２に係る電界放出型電子源装置の断面図である。

図１０に示すように、本実施の形態２に係る別の電界放出型電子源装置は、ターゲット３を含む第１空間５１と電界放出型電子源アレイを含む第２空間５２とを分離する補助電極６５のトリミング部６６を薄くした点で、図８に示した実施の形態１に係る電界放出型電子源装置と異なる。以下では実施の形態１と同じ部分についての説明を省略する。

補助電極６５のトリミング部６６は無数の開口が形成された金属薄膜であり、このトリミング部６６は金属製の枠であるスペーサー部６５ａに溶接等により固定されている。トリミング部６６はスペーサー部６５ａから外方向に向かう張力が付与されることで、平坦面を形成している。

図８と同様に、半導体基板６とトリミング部６６とで形成され、内部に電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２は、ターゲット３を含む第１空間５１と補助電極６５により分離されている。第１空間５１は、背面パネル５の半導体基板６が搭載されていない領域に形成された通気孔４６を介してゲッターポンプを含む第３空間５３とが接続されている。

これにより、第１空間５１内で、ターゲット３に電子ビームが衝突することにより発生したガスや、側面外周器４等のガラス部材に散乱した電子ビームが衝突することにより発生したガスは、電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２を通ることなく、ゲッターポンプを含む第３空間５３に導き、ゲッターポンプによって吸収除去することができる。従って、真空容器内で発生したガスによって電界放出型電子源アレイ１０が動作不良を起こしたり劣化したりすることでエミッション特性が低下するのを抑えることができる。

半導体基板６上に補助電極６５のスペーサー部６５ａが、金などの導電性の物質を介して設置されている。トリミング部６６への給電は、半導体基板６からこの導電性の物質及びスペーサー部６５ａを介して行われる。

これにより、補助電極への電圧供給を半導体基板６から供給することが可能となり、電圧供給のためのワイヤーボンディングを別に設ける必要がない。従って、ワイヤーボンディングのための費用を省くことができ、またワイヤーボンディングした場合のワイヤーの倒れ等の不良を回避することができる。

本実施の形態２は、電界放出型電子源アレイを含む第２空間５２がターゲット３を含む第１空間５１及びゲッターポンプを含む第３空間５３に対して補助電極によって分離されている点、及び、補助電極のスペーサー部と半導体基板６とが導電性の物質を介して接続され、半導体基板６からこの導電性の物質及びスペーサー部を介してトリミング部へ給電される点で、実施の形態１と同じである。本実施の形態２ではトリミング部が薄いが、実施の形態１と同じトリミング作用を得ることができる。

（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３に係る電界放出型電子源装置の断面図である。また、図１２は、本実施の形態３に係る電界放出型電子源装置の側面外周器８５の斜視図である。

本実施の形態の側面外周器８５は、円環状の外筒上の２点間を架橋する隔壁８６を備えている。側面外周器８５の内周面及び隔壁８６に段差８５ａが設けられ、この段差８５ａにスペーサー部を有しない補助電極２５が支持される。

実施の形態１と同様に、前面パネル１と、背面パネル５と、側面外周器８５とで真空容器が形成される。本実施の形態では、真空容器内に、ターゲット３を含む第１空間５１と、電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２と、ゲッターポンプ８０を含む第３空間５３とが形成されている。ターゲット３を含む第１空間５１と、電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２とは、補助電極２５に形成された複数の貫通孔のみで通じており、これ以外の部分では補助電極２５により分離されている。ターゲット３を含む第１空間５１と、ゲッターポンプ８０を含む第３空間５３とは、隔壁８６と前面パネル１との間に形成された隙間８２を介して通じている。

本実施の形態３では、第１空間５１内で、ターゲット３に電子ビームが衝突することにより発生したガスや、側面外周器８５等のガラス部材に散乱した電子ビームが衝突することにより発生したガスは、電界放出型電子源アレイ１０を含む第２空間５２を通ることなく、隙間８２を通って第３空間５３へ移動してゲッターポンプ８０に吸着され除去される。従って、真空容器内で発生したガスによって電界放出型電子源アレイ１０が動作不良を起こしたり劣化したりすることでエミッション特性が低下するのを抑えることができる。

本発明の利用分野は特に制限はなく、例えば電界放出型電子源表示装置及び電界放出型電子源撮像装置に利用することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源装置の断面図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源装置に使用される補助電極の概略斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源装置に使用される補助電極のトリミング部に形成された貫通孔を示した一部拡大斜視図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源装置に使用される補助電極のトリミング部の厚さ方向の一部拡大断面図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源装置の分解斜視図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源装置において、電界放出型電子源アレイの一例を示した断面図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源装置の部分拡大断面図である。 図８は、本発明の実施の形態１に係る別の電界放出型電子源装置の断面図である。 図９は、本発明の実施の形態１に係る別の電界放出型電子源装置の断面図である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る電界放出型電子源装置の断面図である。 図１１は、本発明の実施の形態３に係る電界放出型電子源装置の断面図である。 図１２は、本発明の実施の形態３に係る電界放出型電子源装置の側面外周器の斜視図である。 図１３は、従来の電界放出型電子源アレイを用いた電界放出型電子源装置の断面図である。 図１４は、従来の別の電界放出型電子源アレイを用いた電界放出型電子源装置の断面図である。

符号の説明

１，１０１，１１５ 前面パネル
２，１０２，１１３ 陽極電極
３，１０３ ターゲット
４，１０４，１１６ 側面外周器
５，１０５，１１７ 背面パネル
６，１０６ 半導体基板
７，１０９ 封着材料
７ａ フリットガラス真空封着部
７ｂ，１１９ インジウム真空封着部
８，２５，６５ 補助電極
８ａ，６５ａ スペーサー部
９，６６ トリミング部
１０ 電界放出型電子源アレイ
１１ａ，１１ｂ 電子ビーム
１２，１２８ ゲート電極
１３，１２６ 絶縁層
１４，１２５ エミッタ電極層
１５，１０７，１２４ 冷陰極素子（エミッタ）
２６ フォーカス電極
４３ 電圧供給ピン
４６ 通気孔
４７ ゲッターボックス側壁部
４８ ゲッターボックス底部
４９ ゲッターリード
５０ ゲッター
５１ 第１空間
５２ 第２空間
５３ 第３空間
８０ ゲッターポンプ
８２ 隙間
８５ 側面外周器
８５ａ 段差
８６ 隔壁
９０ 貫通孔
９１ 開口
９２ 電子ビーム通過行路
１０８ 周辺素子（ゲート電極及び絶縁層）
１１１ 入射光
１１２ 光電変換膜
１１４ 光電変換ターゲット
１１８ 真空容器
１２０ シールドグリッド電極
１２１ 段差
１２２ 電圧供給端子
１２３ 電圧供給用リード
１２９ 電界放出型電子源アレイ
１３０ 通気孔
１３１ ゲッターポンプ用容器
１３２ ゲッターポンプ
１３３ フリットガラス封着部

Claims (3)

1. 電界放出型電子源アレイと、前記電界放出型電子源アレイから放出された電子ビームにより所定の動作を行なうターゲットと、前記電界放出型電子源アレイと前記ターゲットとの間に配置され、前記電界放出型電子源アレイから放出された前記電子ビームが通過する複数の貫通孔が形成された補助電極とを有する電界放出型電子源装置であって、
   前記電界放出型電子源装置は、更に、前記電界放出型電子源アレイ、前記ターゲット、及び前記補助電極を収納する真空容器と、前記真空容器内に配置され、余分なガスを吸収除去するゲッターポンプとを有し、
   前記ターゲットから発生したガスが前記電界放出型電子源アレイを含む空間を通らずに前記ゲッターポンプに吸収されるように、前記電界放出型電子源アレイを含む空間と前記ターゲット及び前記ゲッターポンプを含む空間とは前記補助電極により実質的に分離されていることを特徴とする電界放出型電子源装置。
2. 前記電界放出型電子源装置は、更に、前記電界放出型電子源アレイが形成された基板を有し、
   前記補助電極は、前記電界放出型電子源アレイと前記複数の貫通孔の開口とを離間させるスペーサー部を一体に備え、
   前記補助電極は前記スペーサー部を介して前記基板上に設置されている請求項１に記載の電界放出型電子源装置。
3. 前記スペーサー部と前記基板とは導電性材料を用いて接合されており、前記導電性材料を介して前記基板から前記補助電極の少なくとも一部に給電されている請求項２に記載の電界放出型電子源装置。

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