JP2002509347A

JP2002509347A - バルク抵抗スペーサを有する電界生成装置

Info

Publication number: JP2002509347A
Application number: JP2000540556A
Authority: JP
Inventors: スコット・ケー・アジェノ; ピーター・エー・スミス; ロン・ファン・ハン; ジョイス・ケー・ヤマモト; クレイグ・アムリン
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1999-01-07
Publication date: 2002-03-26
Also published as: WO1999036937A1; CN1288583A; KR20010034069A; EP1053561A1; KR100683048B1; US5990613A; CN1284204C

Abstract

(57)【要約】本発明による電界生成装置（１００）は、複数の電子放出器（１２４）を有する陰極板（１０２）と、この陰極板（１０２）に対向する陽極板（１０４）と、陽極板（１０４）および陰極板（１０２）間に延在するバルク抵抗スペーサ（１０８）を備える。バルク抵抗スペーサ（１０８）は導電性材料より成る。この導電性材料の抵抗率は、衝突する電荷を除去するよう選択され、陽極板（１０４）から陰極板（１０２）へのバルク抵抗スペーサ（１０８）を介する電流に起因する過剰な電力損失を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の属する技術分野）本発明は電界生成装置(field emission device)に関し、特に電界生成ディスプレイに関する。

【０００１】（背景技術）電界生成ディスプレイの陰極板および陽極板の間にスペーサ(spacer)構造を利
用することが当該技術分野で良く知られている。スペーサ構造は、陰極板および
陽極板間の分離を維持し、内部真空状態および外部雰囲気状態の間の圧力差に起
因する極板の内部破壊を防止する。また、スペーサ構造は、陰極および陽極間の
電位差を維持するものである必要がある。

【０００２】しかしながら、逆にスペーサは、スペーサ近傍において陰極板から陽極板への
電子流に影響を及ぼす。スペーサは誘電体材料から作成されてきており、この誘
電体は、陰極および陽極板間の電位差に耐え得ることが可能であり、極板間の電
気伝導に起因する電力損失を防止することが可能なものである。ところで、スペ
ーサ近傍において陰極から放出された電子の一部により、誘電体スペーサの表面
が静電的に帯電されるようになる。この帯電現象は、スペーサ近傍の電圧分布を
所望の電圧分布から変化させてしまう。スペーサ近傍における電圧分布の変化は
、電子の流れに歪みを与えてしまう。また、スペーサおよび陰極板間のように電
気的アーク(electrical arcing)にもなり得る。

【０００３】電界生成ディスプレイにあっては、スペーサに近接する電子流の歪みは、その
ディスプレイにより生成される映像上の歪みになる。特に、この歪みは、各スペ
ーサの場所における黒い領域を形成することによって、スペーサを「目視可能」
にしてしまう。

【０００４】スペーサの帯電に関するこの問題に対処するため、いくつかの試みがなされて
いる。例えば、バルク誘電体材料より成り導電性の表面を有するスペーサを利用
することが当該技術分野で知られている。この導電性の表面は、導電により蓄積
される電荷を除去するのに充分低い一方、陽極および陰極板間の電流に起因する
電力損失を改善するのに充分高い薄膜抵抗(sheet resistance)を有する。この抵
抗性の表面は、所望の抵抗を有する薄膜でスペーサを被覆する（コーティングす
る）ことによって実現することが可能である。この抵抗性の被覆物の厚さは一般
に１マイクロメートルより小さい。

【０００５】しかしながら、既存の被覆されたスペーサに関しては多くの問題がある。たと
えば、均一で再生産性のある非常に薄い抵抗性薄膜を実現することは困難である
。薄膜の厚さが不均一であると、電界生成ディスプレイの表示画面における不均
一性のように最終的な装置の出力が不均一になってしまう。これは例えば、帯電
され得るスペーサの領域または場所に起因して起こり得る。

【０００６】被覆されたスペーサの他の欠点は、抵抗性被覆物の電気的、機械的および化学
的耐久性(ruggedness)が制限されてしまうことである。例えば、被覆物は装置内
の他の材料との互換性または真空環境との互換性がないであろう。装置の寿命に
わたって動作特性が一定であり続けるには、抵抗性被覆物の特性が一定である必
要がある。装置の製造工程中および動作中に、被覆物の特性は、衝突する電子流
、温度、化学的相互作用等によって変化すべきではない。

【０００７】しかしながら、例えば、非常に薄い抵抗性被覆物は、陽極および陰極間の電流
に起因する電気的負荷、および電界生成装置の動作中における電荷の衝突に起因
する電気的負荷の影響を受けやすいであろう。非常に薄い抵抗性薄膜が耐え得る
最大電流密度は非常に低いので、陽極および陰極間の電位差に適合させることは
できないであろう。被覆物内の電流密度がその被覆物に対する最大値を越えると
、抵抗性薄膜の過熱および材料降伏(material breakdown)が生じてしまうであろ
う。

【０００８】また、電子を偏向させ又は照準を合わせ、それらがスペーサ表面に衝突しない
ようにするために、スペーサ上に電極を提供することが当該技術分野で知られて
いる。既存のこの手法は、装置を製造する工程および動作させる過程に対して複
雑さおよびコストを増加させてしまうであろう。

【０００９】したがって、電子流の歪みを減少させ、過剰な電力損失を生じさせないスペー
サを有する改善された電界生成装置が望まれている。

【００１０】なお、本件は、"Field Emission Device Having a Composite Spacer"と題する１９９７年１２月１７日付の米国出願に関連するものである。

【００１１】（発明を実施するための最良の形態）説明の明確化および簡潔さの観点から、図示されている要素は、必ずしもその
スケールである必要のないことは明白であろう。例えば、いくつかの要素の寸法
は、他のものに対して誇張して描かれている。

【００１２】本発明は、陽極板および陰極板間に延在するバルク抵抗スペーサを有する電界
生成装置に関するものである。本発明によるバルク抵抗スペーサは、その高さ方
向に沿う断面全体において電気的に導電である。バルク抵抗スペーサに衝突する
荷電粒子に起因する電流は、バルク抵抗スペーサの断面領域にわたって分散され
る。この特徴は、バルク抵抗スペーサの断面領域における電流を分散させる利点
を提供する。このため、誘電体バルクに堆積された抵抗性被覆物を有する従来の
スペーサのものよりも電流密度が小さくなる。電流密度が減少すると、過熱の抑
制、材料降伏の危険性の抑制のような多数の利点が提供される。本発明によるバ
ルク抵抗スペーサは、電子／正孔濃度により電気導電性が制御される材料から形
成される。この材料の電気伝導では、電子／正孔の移動が支配的である。

【００１３】この材料の抵抗率を適宜選択して、装置の動作中にバルク抵抗スペーサに衝突
する電荷を除去しつつ、装置の陽極板および陰極板間に生成する電流に起因する
電力損失が過剰にならないようにする。また、本発明のバルク抵抗スペーサは、
従来のコーティングされたスペーサのものよりも容易に作成することが可能であ
ろう。

【００１４】図１は本発明による電界生成ディスプレイ（ＦＥＤ）の断面図を示す。ＦＥＤ
１００は陽極板１０４に対向する陰極板１０２を有する。陰極板１０２および陽
極板１０４の間には真空領域１０６が存在する。真空領域１０６内の圧力は約1.
33*10^-4パスカル（10^-6torr）より小さい。

【００１５】更にＦＥＤ１００は、陰極板１０２および陽極板１０４の間に延びるバルク抵
抗スペーサ(bulk-resistive spacer)１０８を有する。バルク抵抗スペーサ１０８は、陰極板１０２および陽極板１０４の間の分離（隙間）を維持するための力
学的な支持を与える。図では１つのスペーサのみが描かれているが、本発明によ
る電界生成装置は複数のスペーサを備えることも可能である。スペーサの数およ
び配置は、陰極および陽極板の基板厚さや装置全体の寸法のような事項に依存す
る。また、バルク抵抗スペーサ１０８は、バルク抵抗スペーサ１０８の表面にお
ける帯電性を改善する特徴を有する。バルク抵抗スペーサ１０８の帯電性を制御
することにより、ＦＥＤ１００内の電流１３２の軌跡の歪みも制御することが可
能である。図示した実施例では、バルク抵抗スペーサ１０８は、その動作中に、
ＦＥＤ１００を覗く者に対してスペーサを目視可能にしないようにする特徴を有
する。

【００１６】また、バルク抵抗スペーサ１０８は、バルク抵抗スペーサ１０８を介する陽極
１０４から陰極１０２への電流に起因する電力損失の許容可能なレベルによって
も特徴づけられる。装置の動作中にスペーサ全体を介する陽極から陰極への電流
に起因する電力損失は、装置の全電力消費の１０パーセントより小さいことが好
ましい。例えば、その装置が１ワットの電力を使用する場合、スペーサを介する
電力損失は１００ミリワットより小さいことが好ましい。

【００１７】陰極板１０２は、ガラス、シリコン等から構成することが可能な基板１１６を
有する。基板１１６には、モリブデンの薄膜から構成することが可能な陰極導電
体１１８が堆積される。陰極導電体１１８上には誘電体層１２０が形成される。
誘電体層１２０は、例えば、シリコン酸化物から構成することが可能である。誘
電体層１２０は、複数のエミッタ・ウエル(emitter well)を規定し、このエミッタ・ウエルは複数の電子エミッタ１２４の各々に対して設けられる。図示した実施例にあっては、電子エミッタ１２４は円錐先端(Spindle tip)を有する。

【００１８】しかしながら本発明による電界生成装置はそのような先端部を有する電子源に
限定されない。例えば、陰極板の電子源として放出性炭素膜(emissive carbon f
ilm)を代わりに使用することも可能である。

【００１９】陰極板１０２は更に複数のゲート電極を有する。第１ゲート電極１２６および
第２ゲート電極１２８が図示されている。一般に、ゲート電極は電子放出器１２
４を選択的に方向付けるために使用される。

【００２０】陽極板１０４は透明な基板１１０を有し、その上に陽極導電体１１２が堆積さ
れる。この基板は透明であり、インジウム錫酸化物の薄膜を利用することが可能
である。複数の燐光体(phosphor)１１４が陽極導電体１１２上に堆積される。燐
光体１１４は電子放出器１２４に対向する。

【００２１】第１電源１３６は陽極導体１１２に結合される。第２電源１３８は第２ゲート
電極１２８に結合される。第３電源１４０は第１ゲート電極１２６に結合され、
第４電源１４２は陰極導体１１８に結合される。

【００２２】バルク抵抗スペーサ１０８は陰極板１０２および陽極板１０４間に延在し、力
学的な支持を提供する。バルク抵抗スペーサ１０８の高さは、陽極１０４および
陰極板１０２間の電気アークを防止するのに充分な程度の高さである。例えば、
陽極板１０４および陰極板１０２間の電位差が２５００ボルト以上である場合、
バルク抵抗スペーサ１０８の高さは約５００マイクロメートル以上であり、７０
０−１２００マイクロメートルの範疇にあることが好ましい。バルク抵抗スペー
サ１０８の一端は、燐光体１１４が被覆されていない表面上で陽極板１０４に接
触し、バルク抵抗スペーサ１０８の他端はエミッタ・ウエルを規定しない部分において陰極板１０２に接触する。

【００２３】図示しているバルク抵抗スペーサ１０８は、高さＨ、および図示されているよ
うな断面線１１３に沿う断面を有する。本実施例によれば、バルク抵抗スペーサ
１０８は、その断面の領域全体にわたって導電性である。したがって、バルク抵
抗スペーサ１０８は、バルクの表面１０９およびその内部において導電性であり
、その表面１０９は真空領域１０６内に位置する。また、バルク抵抗スペーサ１
０８はその高さＨ全体にわたっても導電性である。バルク抵抗スペーサ１０８は
、断面領域およびその高さＨ全体にわたって均一な抵抗を有することが好ましい
。

【００２４】バルク抵抗スペーサ１０８は上述した目的を達成するために選択される材料よ
り成る。バルク抵抗材料は、適切な抵抗率を有する少なくとも１つの要素より成
り、その要素より高い抵抗率を呈する他の要素を備えることも可能である。バル
ク抵抗スペーサ１０８内の伝導機構は、電子／正孔濃度を定める材料の欠陥(def
ect)構造によって決定される。この伝導機構は、イオン性の伝導よりはむしろ電
子伝導によるものである。バルク抵抗スペーサ１０８内の伝導については、原子
の移動よりはむしろ電子／正孔の移動によるものが支配的である。原子が移動種
(mobile species)であるイオン性の伝導は、バルク抵抗スペーサ１０８に対する
適切な伝導機構ではない。なぜなら、装置の有効期間(lifetime)においてスペー
サに関する組成変化を引き起こしかねないためである。したがって、長期にわた
る組成の安定性の観点から、電子による伝導機構が望ましい。

【００２５】バルク抵抗スペーサ１０８を構成する材料は以下に説明する事項を満足するよ
うに選択される。第１に、印加される電位に耐え得るものでなければならない。
第２に、装置の動作中に衝突する電荷を除去するのに充分な程度に導電すること
が可能でなければならない。第３に、装置により使用される全電力の１０パーセ
ントより大きい割合で電力を損失してはならない。第４に、バルク抵抗スペーサ
１０８の材料は、表面１０９からの不要な電子放出を抑制するために高い仕事関
数を有することが好ましい。そして、その材料は、陰極板１０２および陽極板１
０４の材料のように、装置内に存在する他の材料に関して不活性なものである必
要がある。不活性さは、例えば、合金の形成を防止する観点から望ましいもので
あり、また、電子放出に多大な影響を及ぼし得る他の不要な化学反応を防止する
観点からも望ましいものである。

【００２６】本発明の好適実施例にあっては、バルク抵抗スペーサ１０８は、ある電位に接
続されており、このことは、ＦＥＤ１００の動作中にバルク抵抗スペーサ１０８
に衝突する電荷を除去するのに有益である。図示した実施例では、陰極板１０２
はバルク抵抗スペーサ１０８に接続された導電層１３０を有する。導電層１３０
は誘電体層１２０上に堆積され、モリブデン、アルミニウム等のような導電性材
料の薄膜を有する。例えば第５電源（図示せず）を接続することによって、導電
層１３０における放電ポテンシャルを提供することも可能である。また、それは
ゲート電極に接続することによっても得られる。前者の配置によれば、導電層１
３０における電位が独立して制御され、バルク抵抗スペーサ１０８の所望の放電
特性を提供することが可能になる。後者の配置では、付加的な電源を必要としな
い。導電層１３０は電気的なグランドに接続されることが好ましい。電気的グラ
ンドへの接続は付加的な電力を必要とせず、そのため、装置の製造および動作コ
ストを削減するであろう。

【００２７】図面を参照しつつ本発明による電界生成装置の実施例を説明する。本発明を使
用する電界生成装置は図示されている幾何学的寸法に制限されない。この実施例
は、陰極板１０２および陽極板１０４間の約３００ボルト以上の電位差における
ＦＥＤ１００の動作に特に有益であり、電位差は約２５００−１０，０００ボル
トの範疇にあることが好ましい。また、ＶＧＡ構成を利用することも可能であろ
う。しかしながら、本発明を利用する電界生成ディスプレイはＶＧＡ構成に限定
されない。

【００２８】透明基板１１０および基板１１６の各々は１ミリメートル程度の厚さを有する
。バルク抵抗スペーサ１０８は、（紙面の方向）約５ミリメートルの長さ、（陰
極板１０２および陽極版１０４の間に延在する）約１ミリメートルの高さＨおよ
び約０．０７ミリメートルの厚さを有する方形板片(rectangular platelet)を有
する。第１および第２ゲート電極１２６，１２８の中心間距離は約０．３ミリメ
ートルである。ＦＥＤ１００は、陽極導体１１２および第１，第２ゲート電極１
２６，１２８間において約２５００−１０，０００ボルトの範囲内において動作
することが可能である。この電圧範囲に対して、陽極板１０４および陰極板１０
２間の距離は一般に５００マイクロメートル以上であり、これにより、陽極板１
０４および陰極板１０２間の電気アークの危険性を減少させる。

【００２９】図示した実施例および約５０００ボルトの陽極板と陰極板の間の電位差に関し
、バルク抵抗スペーサ１０８が形成する材料の抵抗率は、10⁸-10¹⁰オーム・センチメートルの範囲内にあることが好ましい。約５０００ボルトの電位差を有する
ＦＥＤ１００に関し、バルク抵抗スペーサ１０８に対する好適な材料は、ネオジ
ム・バリウム・チタン(neodymium barium titanate)である。バルク抵抗スペーサ１０８に対する他の有効な材料は、４モル％より低濃度に二酸化珪素(silica)の
ドープされたニッケル酸化物である。

【００３０】一般に、バルク抵抗スペーサ１０８は、一相(phase)または多相より成るバルク抵抗材料より成る。その相を組み合わせて全体的な所望の抵抗率を得る。有益
な相の配置は所望の特性を提供する広範な組み合わせから選択されることが可能
である。パーコレーション原理(percolation principle)を利用して、多くの有益な相の相互接続配置を実現することが可能である。

【００３１】一般に、バルク抵抗相は２相または一群の相より成る。１つの相または一群の
相P1は絶縁性であり、他の相または一群の相P2はP1よりも絶縁性ではない、すな
わちP1の導電性はP2の導電性より低い。パーコレーション・スペクトルの先端を表わす３つの微細構造が存在する。これらの微細構造は、バルク抵抗スペーサ１
０８内の導電経路に対する基礎を形成する。これらは相P2における相P1のパーコ
レーションの状態変化に基づく。

【００３２】第１の微細構造はインター粒子(intergranular)導電経路によるものである。これは、相P1（絶縁相）の粒子または粒がP2（絶縁性が低い相）によって包囲さ
れていることに対応する。このため、導電性経路がP2内で生じ、その導電性経路
はP1粒子間にある。これは、P2におけるP1のパーコレーション性が低いことを意
味する。

【００３３】第２および第３微細構造はイントラ粒子(intragranular)導電経路によるものである。第２微細構造は、P1相の粒子が互いに直に接しており、材料中にわずか
の量のP2が存在している状況に対応する。この導電経路は、多数の粒子どうしの
接点のP1相粒子によるP1相粒子の相互接続されたネットワーク構造によって規定
される。

【００３４】第３微細構造にあっては、P1粒子間にわずかの量のP2が存在するが、P2の濃度
は電子トンネリングを許容する程度に少ない。このことは、粒子境界が存在した
としても、イントラ粒子導電性を維持することを表わす。これは、P2におけるP1
のパーコレーション性が高いことを意味する。

【００３５】バルク抵抗スペーサ１０８の材料中に含まれる任意の相は、結晶若しくはアモ
ルファスまたは結晶とアモルファス構造の組み合わせとすることが可能であろう
。インター粒子導電性をになうことの可能な材料系の例は、相互に接続された導
電性を決定する相が材料全体に対して高いまたは低い体積比を有するものを含む
。低い体積比のものは粒子境界相と呼ばれ、高い体積比のものは高い絶縁相を組
み込む母材(matrix)と呼ばれる。具体例としては、セラミック−金属合成物、不
透明化された(devitrified)半導体ガラス、セラミック含有(ceramic loaded)半導体ガラス、酸化物および非酸化物セラミック系、遷移金属ガラス−セラミック
、シリコン窒化物、シリコン・カーバイトおよびネオジム・バリウム・チタン等があるが、これらに限定されるものではない。

【００３６】イントラ粒子導電経路をになうことの可能な材料系は、例えば、酸化物および
非酸化物セラミック、単結晶、ジルコニウム酸化物、ならびにスズ酸化物、ニッ
ケル酸化物、マンガン酸化物およびチタニウム酸化物のような遷移金属酸化物を
含む。

【００３７】これらの材料系に共通することは電気伝導に対する機構であり、抵抗率の制御
は、電子／正孔濃度を調整することにより、または材料固有の特性を利用して若
しくは電子／正孔濃度を変化させるドーパントを利用して行われる。その種の移
動度(specie mobility)は、材料の組成および構造ににより予め決定される。

【００３８】ＦＥＤ１００の動作時にあっては、第１，第２ゲート電極１２６，１２８、陰
極導体１１８および陽極導体１１２に電位が与えられ、電子放出器１２４による
電子放出が選択され、燐光体１１４に向かう真空領域１０６を介する電子が方向
付けられる。燐光体１１４は、衝突する電子により光を放出する。図示されてい
るように、いくらかの衝突電子１３４がバルク抵抗スペーサ１０８に衝突する。
バルク抵抗スペーサ１０８は、衝突電子１３４が表面１０９を静電的に帯電させ
ない程度に充分な導電性を有する。

【００３９】バルク抵抗スペーサ１０８に向かう電流の大きさは、ＦＥＤ１００の具体的な
構成および動作パラメータに依存する。例えば、衝突電子による電流の大きさは
、電流１３２の大きさ、バルク抵抗スペーサ１０８と電子放出器１２４との間の
距離、印加された電位の大きさ、および電子放出器の幾何学的形状等に依存する
。

【００４０】本発明によるバルク抵抗スペーサは、経済的で便利な手法を利用して作成する
ことが可能であろう。本発明によるバルク抵抗スペーサの製造は、フォトリソグ
ラフィック工程、高価なX線リソグラフィ工程、非常に方向性のあるエッチング工程および堆積工程等を必要としない。また、電子放出器を不完全なものにして
しまう虞のある電子放出器のコーティング工程も必要としない。

【００４１】バルク抵抗スペーサ１０８は、先ず、バルク抵抗材料のシートを形成すること
により作成される。この場合において、基本的に２種類の内の１つの方法が使用
される。セラミック・パウダー固化に関するその方法の１つは、乾燥圧縮法であり、他方はテープ・キャスティング(tape casting)法である。乾燥圧縮法は、乾燥したセラミック・パウダーを型(die)に流し込み、適切な圧力を印加し、セラミ
ック・パウダーを固めるものである。セラミック・パウダーに対しては、圧力が一
方向に加えられる一軸加圧(uniaxially press)を行うことが可能であり、または
、圧力が総ての方向に均等に加えられる均等加圧(isostatically press)を行うことも可能である。均等加圧は、オイルまたは水を介して印加される圧力を制御
することにより行うことが可能である。加圧する前に、セラミック・パウダーの表面は、有機化合物（分散剤、結合剤等）を導入して処理しておく必要がある。
こうすることによって、粒子間の静電的な相互作用を通じて粒子同士の結合性が
制御され、加圧される物体の密度が向上する。その一断片が形成されると、その
物体はある温度で燃焼させられ、その温度は、その材料の融点温度に近いが越え
るものではない程度の温度である。このようにして、密度が高く多孔性度の低い
物体が得られる。

【００４２】第２の方法はテープ・キャスティングである。テープまたは柔軟性のある層は、固体粒子（ガラス、セラミック、金属、重合体）、結合剤、分散剤および可塑
剤の混合物を薄いシートに投入する（キャスティング）ことによって作成される
。これらのシートは、所望の厚さに積み重ねられる前に切断またはパターニング
することが可能である。その積層体は、層の温度上昇とともにまたは温度上昇を
伴わずに加圧され、密度の高い一体となった固体になる。各積層は同一の抵抗率
を有することを要しない。

【００４３】その後作成されたモノリス(monolith)はスライスされ、ダイシングまたは切断
工程によって処理され、個々のスペーサが形成される。例えばそのモノリスは、
ワイヤ・ソー(wire saw)またはダイシング・ソーを利用して切断されることが可
能であろう。

【００４４】陽極板１０４および陰極板１０２自体を形成する工程は、当該技術分野で知ら
れている。陽極板１０４および陰極板１０２が形成された後、バルク抵抗スペー
サ１０８は例えば過熱圧縮結合によって導電層１３０に結合され、陰極板１０２
に垂直な位置関係を維持する。陽極板１０４はバルク抵抗スペーサ１０８上に配
置され、そのパッケージは真空環境において気密封止される。

【００４５】要約すれば、本発明はバルク抵抗スペーサを有する電界生成装置に関するもの
である。本発明によるバルク抵抗スペーサは、バルク抵抗スペーサ表面の静電的
な帯電を抑制する一方、装置の陽極板および陰極板間の電力損失を制御する程度
に充分な導電性を有する。また、それらは従来のコーティングされたスペーサよ
りも機械的および電気的に優れた特性を有する。好適実施例にあっては、本発明
によるバルク抵抗スペーサは、その高さ方向全体に沿う断面において一様な抵抗
率を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による電界生成装置の断面図を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロン・ファン・ハンアメリカ合衆国ニューメキシコ州アルバカーク、アール・シー・ゴーマン・アベニュー・ノース・イースト7717 (72)発明者ジョイス・ケー・ヤマモトアメリカ合衆国ニューメキシコ州アルバカーク、タームウェイ・テラス・コート・ノース・イースト2408 (72)発明者クレイグ・アムリンアメリカ合衆国アリゾナ州テンペ、ナンバー152、イースト・ユニバーシティ1255 Ｆターム(参考） 5C032 AA01 CD06 5C036 EF01 EF06 EG02 EG50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電界生成装置であって：複数の電子放出器を有する陰極板；前記複数の電子放出器により放出された電子流を受けるように配置された陽極
板；および前記陽極板および陰極板の間に延在し、ある高さおよび断面領域を有するバル
ク抵抗スペーサであって、前記高さ方向に沿う断面領域にわたって電気的に導電
性であるバルク抵抗スペーサ；を備えることを特徴とする電界生成装置。
【請求項２】前記バルク抵抗スペーサが、前記バルク抵抗スペーサの高さ方
向に沿う断面領域にわたって一様な抵抗率を有することを特徴とする請求項１記
載の電界生成装置。
【請求項３】さらに、前記陰極板と陽極板との間に真空領域が形成され、前
記バルク抵抗スペーサが、前記真空領域内に位置する表面を有し、ある抵抗率を
有するバルク領域を有し、前記表面が前記バルク領域の抵抗率に等しい抵抗率を
有することを特徴とする請求項１記載の電界生成装置。
【請求項４】前記バルク抵抗スペーサの電力損失が、前記電界放出装置の全
消費電力の１０パーセントより小さいことを特徴とする請求項１記載の電界生成
装置。
【請求項５】前記バルク抵抗スペーサの電気伝導性は、電子／正孔の移動に
よる電気伝導が支配的である材料より成ることを特徴とする請求項１記載の電界
生成装置。
【請求項６】前記バルク抵抗スペーサを構成する前記材料が、セラミック金
属混成物、不透明化された半導体ガラス、セラミック含有半導体ガラス、酸化セ
ラミクス、非酸化セラミクス、遷移金属ガラス・セラミクス、シリコン窒化物、シリコン・カーバイト、ネオジム・バリウム・チタン、ジルコン酸化物、単結晶、遷移金属酸化物およびこれらの組合わせより成る群から選択されることを特徴と
する請求項５記載の電界生成装置。
【請求項７】前記バルク抵抗スペーサが、10⁸ないし10¹⁰オーム・センチメー
トルの範囲内の低効率を有する導電性材料より成ることを特徴とする請求項１記
載の電界生成装置。
【請求項８】前記陰極板が導電層より成り、前記導電層が前記バルク抵抗ス
ペーサに接続され、電界生成装置の動作中に前記バルク抵抗スペーサ上に生じる
電荷が前記導電層を介して除去されることを特徴とする請求項１記載の電界生成
装置。
【請求項９】前記陰極板が複数のゲート電極より成り、前記導電層が前記複
数のゲート電極のうちの１つに接続されることを特徴とする請求項８記載の電界
生成装置。
【請求項１０】前記バルク抵抗スペーサがネオジム・バリウム・チタンより成
ることを特徴とする請求項１記載の電界生成装置。