JP2000133116A

JP2000133116A - 電界放出型冷陰極素子及びその駆動方法並びにそれらを用いた画像表示装置

Info

Publication number: JP2000133116A
Application number: JP30622698A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Okamoto; 明彦岡本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 2000-05-12
Anticipated expiration: 2018-10-28
Also published as: US6153978A; JP3293571B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エミッタ素子のばらつきによるエミッション
電流のばらつきを抑えること。【解決手段】エミッタ５に直流的に接続される電極
２，３からなる電気容量１０から電子をエミッタ５に供
給することにより、エミッションする電荷量が制御され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電界放出型冷陰極素
子及びその駆動方法並びにそれらを用いた画像表示装置
に関し、特にエミッタとそのエミッタ近傍に設けられる
ゲート電極とを含む電界放出型冷陰極素子及びその駆動
方法並びにそれらを用いた画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電界放出型冷陰極にはコーン形状の先鋭
なエミッタとサブミクロンの開口を有しエミッタに近接
して形成されるゲート電極により、エミッタ先端に高電
界を集中させ、真空中でエミッタ先端から電子を放出さ
せるスピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型素子やシリコンコーン
素子、仕事関数の小さい材料よりなるエミッタの近傍に
ゲート電極を配置し、高電界を印加して電子を放出させ
る素子、微細な亀裂のある二つの電極に電流を流し、電
子が電極の亀裂を放電し対向電極に衝突する際に放出さ
れる二次電子を真空中に取り出す表面伝導型素子などが
ある。

【０００３】冷陰極素子を用いた画像表示装置、例えば
フィールドエミッションディスプレイ（ＦｉｅｌｄＥ
ｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ、以下ＦＥＤという）
では真空空間を介してエミッタに対向して赤、緑、青の
色の三原色に対応する蛍光体を配置し、蛍光体にエミッ
ション電子を注入して発光させる。

【０００４】そのため自発光の表示デバイスであり、視
る方向によっても色の特性が変化しない特徴がある。

【０００５】ところで良好な画質を得るためには個々の
画素の輝度が所望の輝度で時間的にも空間的にも制御で
きることが必要である。蛍光体を発光させるＦＥＤで
は、輝度は画素を構成する蛍光体に注入される放電電子
の量ｎと加速電圧Ｖａの積に比例する。

【０００６】通常の場合、一定電流量Ｉのエミッション
を起こさせ、エミッション時間ｔを制御することにより
輝度を制御するが、その輝度はＩ・Ｖａ・ｔに比例す
る。ＦＥＤでは複数のエミッタを集積して冷陰極素子を
形成し、一つの冷陰極素子が一つの色に対応した画素に
対応させ、画素分の冷陰極素子を用意し、個々のエミッ
タを制御する手法が通常用いられる。

【０００７】又、エミッションしたい蛍光体のみにアノ
ード電圧を印加してエミッションさせる手法もあるが、
基本的に冷陰極素子のエミッション電流が時間的に空間
的に一定になることが重要である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】例えば、スピント型素
子では先鋭なエミッタ近傍に位置するゲート電極の電圧
を制御して電流を制御する。エミッション電流はファウ
ラ−ノルドハイム（Ｆｏｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍ）
の式に従い、先鋭なエミッタ近傍での電界と表面の仕事
関数で決まる。

【０００９】電界はゲート電極に印加する電圧、ゲート
とエミッタ間の距離およびエミッタ先端の尖鋭度で決ま
る。スピント型ではゲート径は０．５〜２μｍ程度の大
きさで形成されるが、ゲート径は通常フォトレジスト
（ＰｈｏｔｏＲｅｓｉｓｔ）を用いた光露光法で形成さ
れるため、そのエミッタ毎のばらつきは１０％程度もあ
る。

【００１０】先端の尖鋭度もエミッタごとによって大き
く異なる。表面の仕事関数は結晶方位にも依存する。ス
ピント型エミッタは通常モリブデンの蒸着で形成される
が、モリブデンは多結晶で、エミッタ先端結晶方位は制
御されていない。また先端の粒径は大きいものでは１０
ｎｍ程度ある。従って、エミッタ先端の先端半径は大き
くばらついている。

【００１１】ＦＥＤではひとつの画素当り１０００個程
度のエミッタを集積した冷陰極素子を用いるが、上記の
説明のように冷陰極素子間のばらつきが生じてしまい、
ディスプレイとしての輝度ムラが生じる。また、ディス
プレイ毎のエミッションのばらつきも生じる。

【００１２】又、表面の仕事関数は表面の材料の状態に
よって大きく異なる。特に表面の吸着物質、酸化状態に
大きく依存する。例えば、モリブデンがエミッタ材料の
場合、金属では４．５エレクトロンボルト程度と考えら
れるが、イー、バウアーらがサ−フェス・サイエンスで
報告しているように（Ｅ．ＢａｕｅｒａｎｄＨ．Ｐ
ｏｐｐａ、Ｓｕｒｆ．Ｓｃｉ．８８、３１（１９７
９））、表面が酸化された場合では２エレクトロンボル
ト増加する。

【００１３】表面の仕事関数は結晶方位にも依存する。
スピント型エミッタにおいて、その先端結晶方位は制御
されていない。

【００１４】又、表面伝導型では二つの電極に印加する
電圧を制御して電流量を制御するが、電流量は電極間に
生じる狭い亀裂の幅、電極厚みなどにより定まる。亀裂
の幅は電極の熱処理温度や時間により制御されるが、５
％以上のばらつきが生じ、エミッション電流のばらつき
の原因となっている。

【００１５】さらに、微細ゲートや３００Ｖ以上のアノ
ード電圧を印加するＦＥＤではゲートや電極上の付着物
から偶発的に放電が生じる場合がある。又、スピント型
素子などではエミッタとゲート間の距離が狭いため、ゲ
ートとエミッタ間で放電が生じる場合がある。

【００１６】これを防ぐためエミッタと電流供給部の間
に高抵抗を挿入し、放電を抑制する構造が採用される。
通常はガラス基板にアモルファスシリコンや高抵抗ポリ
シリコン層を形成するが、抵抗層の距離や膜圧、電気的
特性のばらつきによってもエミッションのばらつきが生
じる。

【００１７】一方、エミッション電流のばらつきを抑え
る技術が特開平１０−２０７４１６号公報に開示されて
いる。

【００１８】これはゲート電極に正電圧を印加すると、
電界放出型冷陰極素子を駆動させる装置内の残留ガス等
の陰イオンが電界によってエミッタに引き寄せられ、表
面に吸着し、それによりエミッション電流が減少してし
まうのを防止する技術であり、エミッタ素子のばらつき
によるエミッション電流のばらつきを抑える本発明とは
目的が全く異なる。従って、この公報記載の技術はその
構成も本発明と全く異なる。

【００１９】そこで本発明の目的は、エミッタ素子のば
らつきによるエミッション電流のばらつきを抑えること
が可能な電界放出型冷陰極素子及びその駆動方法並びに
それらを用いた画像表示装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明による第１の発明は、一つ以上のエミッタと、
このエミッタが載置され導体又は半導体からなる領域
と、前記エミッタ近傍に設けられるゲート電極とを含
み、前記ゲート電極に前記エミッタに印加される電圧よ
りも高い電圧が印加され、前記エミッタより電子が放出
される電界放出型冷陰極素子であって、その電界放出型
冷陰極素子は前記エミッタより放出される電子数を制御
する制御手段を含むことを特徴とする。

【００２１】又、本発明による第２の発明は、一つ以上
のエミッタと、このエミッタが載置され導体又は半導体
からなる領域と、前記エミッタ近傍に設けられるゲート
電極とを含み、前記ゲート電極に前記エミッタに印加さ
れる電圧よりも高い電圧が印加され、前記エミッタより
電子が放出される電界放出型冷陰極素子の駆動方法であ
って、その駆動方法は前記エミッタより放出される電子
数を制御する処理を含むことを特徴とする。

【００２２】さらに、本発明による第３の発明は、画像
表示装置に前記第１又は第２の発明を用いたことを特徴
とする。

【００２３】第１〜第３の発明によれば、エミッタより
放出される電子数を制御することにより、エミッタ素子
のばらつきによるエミッション電流のばらつきを抑える
ことが可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】まず、本発明の概要について説明
する。従来のエミッション電流をゲート電圧で制御する
場合、個々のエミッタの特性のばらつき、エミッタに直
列にはいる抵抗成分のばらつきによりエミッション量が
ばらついたり、均一性が悪くなる。

【００２５】一方、本発明では、図１を参照して、エミ
ッタ５に電気容量１０を結合させ、電気容量１０に蓄積
された電子をエミッタ５に供給することにより電子をエ
ミッションさせる。

【００２６】このとき、電子の放出量はエミッタ５の容
量及び電気容量１０の容量で決定されるため、エミッシ
ョン量もしくは電子数は概ねこれらの容量によって決定
される。

【００２７】例えば、スピント型エミッタの場合、個々
のエミッタ５先端とゲート電極１との容量はゲート径の
ばらつきや不均一性により変動するが、冷陰極素子自体
はエミッタ５下部の領域４、通常は基板や基板上の導体
または半導体であるが、その領域４とゲート電極１とが
容量を形成し、その容量はエミッタ５先端とゲート電極
１とで構成される容量よりもはるかに大きくすることが
可能であり、全エミッタ容量のばらつきや不均一性は小
さい。

【００２８】又、電気容量１０はそのばらつきや均一性
をさらに小さく形成することが可能であり、放出電荷量
もしくは平均的な電流量のばらつきおよび均一性は制御
される。

【００２９】一方、蛍光体をもちいた表示装置では、輝
度は電流量と蛍光体までの加速電圧の積によるが、目の
残像の効果により、パルス電流を周期的に蛍光体に当て
ても平均電流によって生じる輝度と同じように感じる。

【００３０】従って、従来のゲート電圧によるエミッシ
ョン電流で制御する方法に代えて、電子数を制御して蛍
光体に当てて輝度を制御することによる表示が可能であ
り、周期的に発光させても平均電流によって生じる輝度
と同じように感じる。

【００３１】しかも、電荷量を時間的にもしくは空間的
にばらつきなく均一に制御することにより均一性を向上
することが可能となる。

【００３２】以下、本発明の実施の形態について添付図
面を参照しながら説明する。まず、第１の実施の形態に
ついて説明する。第１の実施の形態は第１の電界放出型
冷陰極素子に関するものである。図１は本発明に係る電
界放出型冷陰極素子の第１の実施の形態の断面図であ
る。

【００３３】第１の実施の形態では一例としてスピント
型について説明する。図１を参照して、電界放出型冷陰
極素子は、尖鋭な形状をなすエミッタ５と、このエミッ
タ５が載置され導体又は半導体からなる領域４と、エミ
ッタ５近傍にエミッタ５先端を取囲むように設けられる
ゲート電極１と、領域４を介してエミッタ５と直流的に
結合される電極２と、この電極２と対向して設けられる
電極３と、電極２と電流源又は定電圧源間に接続され電
極２とエミッタ５間の抵抗よりも大きな抵抗値を有する
抵抗素子７とからなる。

【００３４】そして、電極２，３間は真空に維持される
か又は絶縁物が収容され、これにより電極２，３間には
電気容量１０が形成される。

【００３５】又、エミッタ５とゲート電極１間には電気
容量６が、ゲート電極１と領域４間には電気容量８が夫
々形成される。

【００３６】なお、本発明では電流源又は定電圧源を接
地と考えて以下説明する。

【００３７】次に、第２の実施の形態について説明す
る。第２の実施の形態は電界放出型冷陰極素子の第１の
駆動方法に関するものである。又、第２の実施の形態は
第１の実施の形態の動作説明も兼ねている。図４は第２
の実施の形態の工程を示すフローチャートである。

【００３８】図１及び図４を参照して、まず、ゲート電
極１に電圧Ｖｇ、電極３に電圧Ｖ１を印加し（Ｓ１）、
定常状態に保つ。このとき、エミッタ５、領域４、電極
２はそれぞれ直流的に結合され、抵抗素子７を介して接
地しているため、その電圧は０Ｖになる。

【００３９】又、電極２、電極３は真空または誘電体に
より容量結合されており、特に電圧Ｖ１が電極２の電位
よりも大きい場合、電子が電極２に誘起される。

【００４０】次に、電極３に電圧Ｖ１よりも低い電圧Ｖ
２を印加する（Ｓ２）。このとき電極２に誘起された電
子は電圧Ｖ２の影響で電極２から放出されるが、いま抵
抗素子７は電極２と領域４間の抵抗よりも大きいため、
電子は領域４に押し出される。

【００４１】それと同時に領域４の電位が下がり、その
変化量と電圧Ｖｇとの和がコールドカソードのエミッシ
ョンに必要な最小電圧Ｖｇｍｉｎよりも大きくなると、
電子はエミッタ５先端よりエミッションする。

【００４２】エミッションとともに領域４とゲート電極
１との電位差が小さくなり、電圧Ｖｇｍｉｎになったと
きエミッションが終了する。

【００４３】いま、電極２、３間の容量をＣ１とする
と、電極３の電圧がＶ１のときの電荷蓄積量Ｑ１はＣ１
・Ｖ１、電極３の電圧が電圧Ｖ２のときの電荷蓄積量Ｑ
２はＣ１・Ｖ２になる。

【００４４】一方、領域４とゲート電極１の形成する容
量をＣｅとし、ゲート電圧Ｖｇで領域４の電位が０Ｖの
とき蓄積電荷量Ｑ３はＣｅ・Ｖｇ、ゲート電極１と領域
４との電位差がＶｇｍｉｎの場合の蓄積電荷量Ｑ４はＣ
ｅ・Ｖｇｍｉｎとなる。

【００４５】エミッションする電荷量Ｑは、Ｑ＝Ｃ１・（Ｖ１−Ｖ２）−Ｃｅ・（Ｖｇｍｉｎ−Ｖｇ）．．．．．．（１）となる。

【００４６】電極２には抵抗素子７が接続しており、電
極３の電圧を変えた場合、抵抗素子７を介して電流が流
れる。

【００４７】式１はこの抵抗素子７が電極２とエミッタ
５間の抵抗よりも十分大きい時に成り立つ。

【００４８】式（１）からも分かるように電圧Ｖｇは個
々のエミッタによってばらつき、電圧Ｖｇの素子の最大
を電圧Ｖｇｍｉｎよりも低い値に設定すると、電極３を
電圧Ｖ１に設定したときに定常状態でエミッションしな
い状態になる。

【００４９】又、電圧Ｖｇを電圧Ｖｇｍｉｎに近い値に
設定することにより、また容量Ｃｅを小さい値にするこ
とによりＣｅ・（Ｖｇｍｉｎ−Ｖｇ）を小さくすること
が可能となり、エミッタ５のばらつきや不均一性による
電圧Ｖｇｍｉｎのエミッション電荷量に与える影響が小
さくなる。

【００５０】又、容量Ｃ１や差電圧（Ｖ１−Ｖ２）を大
きくすることにより相対的に電圧Ｖｇｍｉｎのばらつき
を小さくすることもできる。

【００５１】次に、第３の実施の形態について説明す
る。第３の実施の形態は電界放出型冷陰極素子の第２の
駆動方法に関するものである。図５は第３の実施の形態
の工程を示すフローチャートである。なお、図４のフロ
ーチャートと同様の工程については同一番号を付し、そ
の説明を省略する。

【００５２】図１及び図５を参照して、エミッタ５より
電子放出が終了したあと、電極３の電圧に電圧Ｖ１を再
び印加すると（Ｓ３にてＹ）、電極２は電極３の電位に
つられて電位が上がり、電子が供給されるが、エミッタ
５下の領域４からは電子は供給されず、電子は抵抗素子
７を介して電流供給源または定電圧源より供給される。
電子の供給される時間は容量１０および抵抗７に依存す
る。

【００５３】なお、ここではエミッタ５一個の実施の形
態を示したが、エミッタ５が複数集積された場合も全く
同様である。

【００５４】次に、第４の実施の形態について説明す
る。第４の実施の形態は第２の電界放出型冷陰極素子に
関するものである。

【００５５】第１〜第３の実施の形態では電極２に抵抗
素子７を設けた形態を示したが、電極２より電流供給源
または定電圧源（本発明では接地）に流れる電流が順方
向であるダイオードを抵抗素子７の代わりに電極２に設
けた場合も同様に動作する。

【００５６】又、電極３に印加される電圧Ｖ１及びＶ２
は一定である必要はなく、エミッションの時間変化を所
望の変化にするため、自由に制御することができる。

【００５７】次に、第５の実施の形態について説明す
る。第５の実施の形態は電界放出型冷陰極素子の第３の
駆動方法に関するものである。図２は第５の実施の形態
を説明するための時間経緯と電極３の印加電圧、エミッ
ション電流及び抵抗素子７を流れる電流の関係を示す信
号波形図、図６は第５の実施の形態の工程を示すフロー
チャートである。

【００５８】図２及び図６を参照して、時刻ｔ０におい
てゲート電極１に電圧Ｖｇ、電極３に電圧Ｖ１を印加す
る（図２（Ａ）及び図６（Ｓ１１）参照）。

【００５９】このとき、電圧Ｖｇがエミッションに必要
な最小ゲート電圧Ｖｇｍｉｎよりも低い場合ではエミッ
ションは起こらず、エミッション電流Ｉｅ＝０となる
（図２（Ｂ）参照）。

【００６０】一方、電極３に電圧を印加すると同時に抵
抗素子７に電流が流れ（図２（Ｃ）参照）、容量１０を
充電する。

【００６１】次に電極３の電圧をＶ２に下げた時（図２
（Ａ）及び図６（Ｓ１２）参照）、容量１０に充電され
た電子は抵抗の小さいエミッタ側に押し出され、ゲート
電極１とエミッタ５間の電位差が電圧Ｖｇｍｉｎよりも
高くなった時エミッションが起こり、エミッション電流
Ｉｅが観察される（図２（Ｂ）参照）。。

【００６２】一方、抵抗素子７にも電流が観測されるが
抵抗値が大きいため、流れる電流は小さい（図２（Ｃ）
参照）。

【００６３】次に、電極３の電位をＶ１に戻した時（図
２（Ａ）及び図６（Ｓ１３にてＹ）参照）、エミッタ５
下の領域４にある大部分の電子はエミッションしたた
め、電極２の電位が接地になるのに十分な電子は供給さ
れないため、エミッションは停止するとともに抵抗素子
７を通して小さい電流が流れはじめる（図２（Ｃ）参
照）。

【００６４】この時の流れる電流の時間変化は容量１０
等を含む素子の容量と抵抗素子７を含む素子の抵抗に依
存する。これを繰り返す（工程Ｓ１１〜Ｓ１３を繰り返
す）ことによりエミッタ５の平均電流を一定に保つこと
ができる。

【００６５】次に、第６の実施の形態について説明す
る。第６の実施の形態は電界放出型冷陰極素子の第４の
駆動方法に関するものである。図３は第６の実施の形態
のエミッション電化量対差電圧特性図、図７は第６の実
施の形態の工程を示すフローチャートである。

【００６６】図３は電極３の二種類の印加電圧Ｖ１とＶ
２との差とエミッション電流量を示す。

【００６７】差電圧（Ｖ１−Ｖ２）がΔＶより高くなっ
た場合にエミッションが得られるとすると、エミッショ
ン電流量の増加量は（Ｖ１−Ｖ２）に比例する（図３参
照）。

【００６８】従って、電圧Ｖ１及びＶ２を制御すること
によりエミッション量を制御することができる。

【００６９】又、 ΔＶ＝（Ｃｅ／Ｃ１）・（Ｖｇｍｉｎ−Ｖｇ） …（２）となることより、電圧Ｖｇを制御することによりエミッ
ション電流を制御することができる。

【００７０】もちろん、それらの電圧を組み合わせて制
御することも可能である（図７のＳ２１，Ｓ２２参
照）。

【００７１】特に、表示装置において電圧を制御するこ
とにより、階調を出すことができる。

【００７２】次に、第７の実施の形態について説明す
る。第７の実施の形態は第３の電界放出型冷陰極素子に
関するものである。図８は第７の実施の形態の平面図及
びＡ−Ａ断面図である。

【００７３】第７の実施の形態では、縦に長いゲート１
の両側に電極３を配置し、電極２を電極３の基板側に配
置している。ゲート１の開口部１´内にエミッタ５が設
けられている。便宜上、エミッタ５の図示は省略する。

【００７４】電極３に電圧Ｖ２を印加することにより電
気容量１０の電極２より電子が押し出され、スピント型
の場合、エミッタ５先端より基板法線に対し広がり角を
もってエミッションする。

【００７５】特に、電圧Ｖ２が電圧Ｖｇよりも低い場
合、放出された電子はＶ２の電圧により電子は法線方向
に押し戻され、実効的な広がり角は小さくなる。

【００７６】特に、画像表示装置など電界放出型冷陰極
をビーム源として用いる場合、画面上のビーム径問題に
なるが、広がり角を小さくすることにより、ビーム径を
小さくすることが可能となり、より高精細な画像が可能
となる。

【００７７】従って、電極３は電子放出量を制御すると
同時にビームを絞る効果を同時にもつ。

【００７８】又、第７の実施の形態ではエミッタ５およ
び領域４の両側に電極２が配置されている。このような
構造では電極２に蓄積された電子が中央のエミッタ５に
速やかに流れ、エミッタ群５の一方にエミッション電流
が集中したり、均一性が悪くなったり、対称性が悪くな
ったりすることが抑制される。

【００７９】次に、第８の実施の形態について説明す
る。第８の実施の形態は第４の電界放出型冷陰極素子に
関するものである。図９は第８の実施の形態の平面図及
びＢ−Ｂ断面図である。

【００８０】第８の実施の形態では円形のゲート電極１
を取囲むように電極３が配置されている。

【００８１】なお、動作は第７の実施の形態と同様であ
るため説明を省略する。

【００８２】次に、第９の実施の形態について説明す
る。第９の実施の形態は第５の電界放出型冷陰極素子に
関するものである。図１０は第９の実施の形態の断面図
である。なお、図１０において図１と同様の構成部分に
は同一番号を付し、その説明を省略する。

【００８３】第９の実施の形態では、エミッタ５および
ゲート電極１の下に領域４が形成されているが、この領
域４は第１の実施の形態（図１）で示す電極２を兼ねて
いる。

【００８４】そして、領域４の下には絶縁物が配置さ
れ、その下に電極３が配置されている。さらに、電極３
に抵抗素子７が接続され電流源等と接続されている。こ
のような構造においても第１の実施の形態と同様の機能
をもつ。

【００８５】次に、第１０の実施の形態について説明す
る。第１０の実施の形態は画像表示装置に関するもので
ある。図１１は第１０の実施の形態の断面図である。な
お、図１１において図１と同様の構成部分には同一番号
を付し、その説明を省略する。

【００８６】図１１は画像表示装置の一部を示してい
る。画像表示装置はエミッタ側パネル２０と、スクリー
ン側パネル２１とを貼り合わせた真空容器２２とを含ん
で構成され、内部は真空状態である。

【００８７】エミッタ５側には本発明の冷陰極素子を複
数配し、スクリーン側には個々の冷陰極素子に対応した
蛍光体２３が配置されている。蛍光体２３に２００Ｖ以
上１０ＫＶ以下のアノード電圧を印加できるようにアノ
ード電極２４を配置する。

【００８８】このような構造において、エミッタ５より
定電荷の電子を周期的に放出すると、電子はエミッタ５
側よりアノード２４側に加速され、蛍光体２３に衝突
し、蛍光体２３の種類によってきまる色で光を放出す
る。

【００８９】例えば、赤、緑、青色を発光する蛍光体２
３を一組として、カラー１画素が形成され、それを敷き
詰めることにより高精細画像を形成することが可能であ
る。

【００９０】しかも、エミッションされた電子量は上記
で説明したように容量１０により決定されるため、従来
のようにゲート電圧で決定されるエミッション電流のゆ
らぎやばらつきがなく、したがって蛍光体２３からの発
光された光量のばらつきや不均一性が抑えられ、均一な
画像を得ることが可能となる。

【００９１】なお、本実施の形態ではスピント型のエミ
ッタを用いて説明したが、ダイヤモンド等低仕事関数材
料をもちいたエミッタや表面伝導型等の場合も全く同様
に考えることができる。

【００９２】即ち、電子を放出する電極や物質をエミッ
タと読み替え、電界をかけて電子を放出させ、又は二次
電子を放出する電極や物質をゲート電極と読み替えるこ
とにより全く同様な動作が可能になる。

【００９３】このとき、電界をかけて電子を放出させる
電極や物質に電子が衝突したり、飛び込む場合も同様で
ある。

【００９４】

【発明の効果】本発明による第１の発明によれば、一つ
以上のエミッタと、このエミッタが載置され導体又は半
導体からなる領域と、前記エミッタ近傍に設けられるゲ
ート電極とを含み、前記ゲート電極に前記エミッタに印
加される電圧よりも高い電圧が印加され、前記エミッタ
より電子が放出される電界放出型冷陰極素子であって、
その電界放出型冷陰極素子は前記エミッタより放出され
る電子数を制御する制御手段を含むため、エミッタ素子
のばらつきによるエミッション電流のばらつきを抑える
ことが可能となる。

【００９５】又、本発明による第２の発明によれば、一
つ以上のエミッタと、このエミッタが載置され導体又は
半導体からなる領域と、前記エミッタ近傍に設けられる
ゲート電極とを含み、前記ゲート電極に前記エミッタに
印加される電圧よりも高い電圧が印加され、前記エミッ
タより電子が放出される電界放出型冷陰極素子の駆動方
法であって、その駆動方法は前記エミッタより放出され
る電子数を制御する処理を含むため第１の発明と同様の
効果を奏する。

【００９６】さらに、本発明による第３の発明によれ
ば、画像表示装置に前記第１又は第２の発明を用いため
第１の発明と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電界放出型冷陰極素子の第１の実
施の形態の断面図である。

【図２】第５の実施の形態を説明するための時間経緯と
電極３の印加電圧、エミッション電流及び抵抗素子７を
流れる電流の関係を示す信号波形図である。

【図３】第６の実施の形態のエミッション電化量対差電
圧特性図である。

【図４】第２の実施の形態の工程を示すフローチャート
である。

【図５】第３の実施の形態の工程を示すフローチャート
である。

【図６】第５の実施の形態の工程を示すフローチャート
である。

【図７】第６の実施の形態の工程を示すフローチャート
である。

【図８】第７の実施の形態の平面図及びＡ−Ａ断面図で
ある。

【図９】第８の実施の形態の平面図及びＢ−Ｂ断面図で
ある。

【図１０】第９の実施の形態の断面図である。

【図１１】第１０の実施の形態の断面図である。

【符号の説明】

１ゲート電極２，３電極４領域５エミッタ７抵抗素子１０電気容量２０エミッタ側パネル２１スクリーン側パネル２２真空容器２３蛍光体２４アノード電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一つ以上のエミッタと、このエミッタが
載置され導体又は半導体からなる領域と、前記エミッタ
近傍に設けられるゲート電極とを含み、前記ゲート電極
に前記エミッタに印加される電圧よりも高い電圧が印加
され、前記エミッタより電子が放出される電界放出型冷
陰極素子であって、前記エミッタより放出される電子数を制御する制御手段
を含むことを特徴とする電界放出型冷陰極素子。
【請求項２】前記制御手段は前記領域を介して前記エ
ミッタと直流的に結合される第１電極と、この第１電極
と対向して設けられる第２電極と、前記第１電極と接地
間に接続され前記第１電極と前記エミッタ間の抵抗より
も大きな抵抗値を有する抵抗素子とを含むことを特徴と
する請求項１記載の電界放出型冷陰極素子。
【請求項３】前記抵抗素子に代えて、前記第１電極よ
り前記接地に流れる電流が順方向であるダイオードが前
記第１電極と前記接地間に接続されることを特徴とする
請求項２記載の電界放出型冷陰極素子。
【請求項４】前記第２電極は前記ゲート電極を挟み込
むよう複数個配置されることを特徴とする請求項２又は
３記載の電界放出型冷陰極素子。
【請求項５】前記第２電極は前記ゲート電極の周囲を
囲むよう配置されることを特徴とする請求項２又は３に
記載の電界放出型冷陰極素子。
【請求項６】前記第１電極は前記エミッタを挟み込む
よう複数個配置されることを特徴とする請求項２〜４い
ずれかに記載の電界放出型冷陰極素子。
【請求項７】前記第１電極は前記エミッタの周囲を囲
むよう配置されることを特徴とする請求項２，３，５い
ずれかに記載の電界放出型冷陰極素子。
【請求項８】前記領域と前記第１電極とは一体に形成
されることを特徴とする請求項２又は３記載の電界放出
型冷陰極素子。
【請求項９】一つ以上のエミッタと、このエミッタが
載置され導体又は半導体からなる領域と、前記エミッタ
近傍に設けられるゲート電極とを含み、前記ゲート電極
に前記エミッタに印加される電圧よりも高い電圧が印加
され、前記エミッタより電子が放出される電界放出型冷
陰極素子の駆動方法であって、前記エミッタより放出される電子数を制御する処理を含
むことを特徴とする電界放出型冷陰極素子の駆動方法。
【請求項１０】前記電界放出型冷陰極素子は、前記領
域を介して前記エミッタと直流的に結合される第１電極
と、この第１電極と対向して設けられる第２電極と、前
記第１電極と接地間に接続され前記第１電極と前記エミ
ッタ間の抵抗よりも大きな抵抗素子とを含み、前記エミッタより放出される電子数を制御する処理は、
第１電圧を前記第２電極に印加する第１処理と、この第
１処理の次に前記第１電圧よりも低い第２電圧を前記第
２電極に印加する第２処理とを含むことを特徴とする請
求項９記載の電界放出型冷陰極素子の駆動方法。
【請求項１１】前記第１及び第２処理を繰り返し行う
ことを特徴とする請求項１０記載の電界放出型冷陰極素
子の駆動方法。
【請求項１２】前記第１処理は前記ゲート電極に前記
エミッタから電子が放出されるのに必要な最低の電圧よ
りも低い第３電圧を印加する処理を含むことを特徴とす
る請求項１０又は１１記載の電界放出型冷陰極素子の駆
動方法。
【請求項１３】前記第１〜第３電圧の値を変えること
により、又はその組み合わせにより、前記エミッタより
放出される電子数を制御することを特徴とする請求項１
０〜１２いずれかに記載の電界放出型冷陰極素子の駆動
方法。
【請求項１４】請求項１〜８いずれかに記載の電界放
出型冷陰極素子、又は請求項９〜１３いずれかに記載の
電界放出型冷陰極素子の駆動方法を用いたことを特徴と
する画像表示装置。