[发明专利]产生电子束的装置

说明书

本发明涉及一种产生电子束的装置，该装置有一个备有电绝缘层的主表面，该电绝缘层至少有一个孔，电子束就在该孔中产生，还有沿电绝缘层上的孔的至少较大部分安置的门控电极。

本发明还涉及这种装置的支撑件和阴极射线管，以及带有这样的装置或支撑件的显示装置。

作为阴极射线管（显象管、摄象管）的补充，所述的这种类型的装置也适用于电子制版技术和电子显微镜。

已公开了的、因而被并入了参考资料的荷兰专利申请7905470（PHN9532）展示了一个由半导体装置构成的阴极射线管，即所谓的“冷阴极”。这个冷阴极的工作是基于从一个半导体基体的电子发射，在该半导体基体中PN结是反偏置的，这样就会有载流子的雪崩倍增。某些电子可以获得如此高的动能以至超过了电子逸出功的要求，随后这些电子就从半导体基体的主表面发射，由此提供了电子流。

上述装置的电子发射可以变得更容易，只要在半导体装置上提供所谓的加速电极或在位于主表面上的绝缘层提供门控电极，这些电极保留有一个孔（狭缝形的、环形的、圆形的、矩形的）在绝缘层上。为了在更大程度上使电子容易发射，如果愿意的话，就要在半导体表面提供降低逸出功这样的材料，例如铯。

这个所说的“冷阴极”可能有利于应用在薄的、平板型的显示装置，如同荷兰专利申请8700486（PHN12047）所述的那样，在该装置中若干电子束是在一排并列的半导体阴极中产生的，在该装置中一排相互联合的电子束是经历反射、加速和进一步的电子光学处理之后入射到荧光屏上的，并使一排像素按照预先提供的信息发光。对于通常的750微米的像素间距，例如电子光学系统发射表面放大倍数为30时，阴极的位置公差就得小于10微米。因为否则像素就可能互相重叠（假定所有发射表面在同一个平面上）。这样的公差对组装提出了苛刻的要求。

在荷兰专利申请8700486（PHN12047）所述的装置中，阴极主表面的延伸实际上平行于另一个电子束在其上运动的平面。高能量的正离子只能部分地到达半导体阴极的表面，这就预防了由于正离子的轰击而使它的效率急剧恶化。这一点可用一个电子光学系统把电子束偏转90°而实现，该系统特别包括一个电子镜。

要使这个电子镜满意地工作，这个电子束实际上必须是平行的。

由于门控电极通常具有加速电极的功能，它对所产生的电子束具有负透镜作用。要使电子束变成实际上平行，就要把另一个电极最好安置在离阴极尽可能近的距离上，这个电极就有使电子束变得实际上平行的正透镜功能。可以装配这种电极的最小距离约300微米（特别是，由于连接阴极的焊接丝的存在）。

从装配技术的观点看，这是个大问题。但是，由于在这个距离上须要加如此高的电压以便使第一个电极和镜电极分别具有透镜作用和镜子作用，结果正离子仍能在镜电极与阴极之间产生，以致阴极由于离子的轰击而效率受影响。

本发明的目的是要提供一种专门的产生电子束的装置，该装置能使发送的电子束成为高度平行的，并且对于电子源的定位偏差要求较现有装置明显放宽。

本发明的另一个目的是提供一个装置，在该装置中镜电极可以在如此低的电压下工作，因而基本上没有正离子在阴极与镜电极之间发生。

本发明是建立在这样认识的基础上的，即借助综合利用产生电子束的装置中的一部分电子光学系统而实现本发明的。

按照本发明的一种装置的特征在于，它至少有一个附加电极，至少从平面上看，它实际上完全在门控电极表面之外延伸。

在附加电极上加一个相对于发射表面为负的电压，而门控电极加有正电压，整个装置的工作就象一个正的电子透镜，该装置从离主表面非常近的距离上（50微米数量级）产生电子束，该电子束被引导到实际上与所说的发射表面垂直的方向上，而它并不成为或几乎不会成为电子束直径变化的原因。上面提到的30倍的放大倍数就这样在电子发射基体上部分地实现了。这就使在上面申请中提到的冷阴极的位置公差增加到约50微米，这从制造技术的观点看是容易控制的。在其它应用中采用一个按照本发明的装置，这样一个较简单的电子光学系统也可以满足了。

由于门控电极和加速电极可以在同一个掩膜制作步骤中做成，不同阴极的发射特性只会有小的差异，而大部分电子光学系统又是公用的，这就导致对于每一列像素基本上具有相同的电子束状态，当在一个半导体基体上用多个阴极时这就更显著。