JP2006228464A - 電界放出型冷陰極のエージング装置およびエージング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電界放出型冷陰極のエージングにおいて、アノードから発生するガスの影響によるカソードの損傷を防ぐことが可能なエージング装置およびエージング方法を提供する。
【解決手段】 エージング装置１００は、ゲート２およびカソード１を備え、ゲート２にゲート電圧が印加されることによりカソード１から電子が放出される電界放出型冷陰極１０をエージングするためのエージング装置であって、ゲート電圧を制御するゲート電圧制御部２３と、電子の放出先であるアノード３に流れ込むアノード電流の変動を測定する変動測定部２１とを備え、ゲート電圧制御部２３は、測定されたアノード電流の変動および放出される電子の量または速度に影響を与える電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行なう。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電界放出型冷陰極のエージング装置およびエージング方法に関し、特に、エミッション電流の劣化を防ぐ電界放出型冷陰極のエージング装置およびエージング方法に関する。

表示装置（ディスプレイ）の１つとして、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：フィールド・エミッション・ディスプレイ）がある。電界放出ディスプレイでは、電界放出型冷陰極から真空中に電子を放出し、この電子を蛍光体に照射することにより蛍光体を発光させる。より詳細には、電界放出ディスプレイにおけるカソードパネルに、画素に対応して電界放出型冷陰極がマトリクス状に配列され、電界放出の原理に従って電界放出型冷陰極から電子が放出される。このカソードパネルと対向して蛍光パネルが配置され、この蛍光パネルには表示画素に対応して蛍光体が配置され、電界放出型冷陰極からの放出電子により蛍光パネルに配置される蛍光体が発光する。

ここで、電界放出ディスプレイでは、電界放出型冷陰極から電子を安定して放出させることが安定した発光特性を得るために重要であり、電子の安定放出のために電界放出型冷陰極の製造工程においてエージングが行なわれる。

たとえば、特許文献１には以下のような電界放出型冷陰極のエージング装置およびエージング方法が開示されている。すなわち、電界放出型冷陰極のゲートをオープン（フローティング）にして電圧を印加せずに、電界放出型冷陰極のアノードに高電圧を印加してカソードから電子を放出させる。このような構成により、ゲートおよびカソード間に異常な放電が起きることを防ぎ、カソードが破壊されることなくエージングを行なうことができる。
特開平８−２０３４２３号公報

ところで、カソードから電子を放出させると、放出電子がアノードに配置される蛍光体に吸着しているガスと衝突することによってアノードからガスが放出される。アノードから発生するガスは、例えば酸素、二酸化炭素、一酸化炭素およびメタン等であり、アノードの素材等によって異なるガスが発生する。

アノードからガスが放出されると、ガス分子とカソードから放出された電子との衝突により陽イオンが発生し、陰極であるカソードに衝突してカソードの先端形状が損傷する。また、アノードから放出されたガスがカソードに吸着することにより、カソードの先端形状が一時的に変形する。カソードの先端形状が損傷または変形すると、カソードおよびゲート間で発生する電界が弱まり、カソードからアノードに放出される電子の量、すなわちアノードからカソードに流れるエミッション電流が減少して電界放出ディスプレイの発光特性が劣化してしまう。

したがって、特許文献１記載の電界放出型冷陰極のエージング装置およびエージング方法では、アノードから発生するガスの影響を防ぐ方策がとられていないために、カソードが損傷してしまうという問題点があった。

それゆえに、本発明の目的は、電界放出型冷陰極のエージングにおいて、アノードから発生するガスの影響によるカソードの損傷を防ぐことが可能なエージング装置およびエージング方法を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるエージング装置は、ゲートおよびカソードを備え、ゲートにゲート電圧が印加されることによりカソードから電子が放出される電界放出型冷陰極をエージングするためのエージング装置であって、ゲート電圧を制御するゲート電圧制御部と、電子の放出先であるアノードに流れ込むアノード電流の変動を測定する変動測定部とを備え、ゲート電圧制御部は、測定されたアノード電流の変動および放出される電子の量または速度に影響を与える電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行なう。

好ましくは、ゲート電圧制御部は、ゲート電圧をパルス電圧とする制御を行なう。

好ましくは、ゲート電圧制御部は、測定されたアノード電流の変動率が所定値未満の場合であって、印加されているゲート電圧が所定値未満のときには、ゲート電圧を段階的に増加させる制御を行なう。

好ましくは、エージング装置は、さらに、アノードに印加されるアノード電圧を制御するアノード電圧制御部を備え、ゲート電圧制御部は、アノード電流の変動および印加されているゲート電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行ない、アノード電圧制御部は、測定されたアノード電流の変動、変更されたゲート電圧および印加されているアノード電圧に基づいてアノード電圧を変更する制御を行ない、ゲート電圧制御部は、さらに、変更されたアノード電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行なう。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるエージング方法は、ゲートおよびカソードを備え、ゲートにゲート電圧が印加されることによりカソードから電子が放出される電界放出型冷陰極をエージングするためのエージング装置におけるエージング方法であって、電子の放出先であるアノードに流れ込むアノード電流の変動を測定する変動測定ステップと、測定されたアノード電流の変動および放出される電子の量または速度に影響を与える電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行なうゲート電圧制御ステップとを含む。

好ましくは、ゲート電圧制御ステップにおいては、ゲート電圧をパルス電圧とする制御を行なう。

好ましくは、ゲート電圧制御ステップにおいては、測定されたアノード電流の変動率が所定値未満の場合であって、印加されているゲート電圧が所定値未満のときには、ゲート電圧を段階的に増加させる制御を行なう。

好ましくは、ゲート電圧制御ステップにおいては、アノード電流の変動および印加されているゲート電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行ない、エージング方法は、さらに、測定されたアノード電流の変動、変更されたゲート電圧および印加されているアノード電圧に基づいてアノードに印加されるアノード電圧を変更する制御を行なうアノード電圧制御ステップと、変更されたアノード電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行なうゲート電圧再設定ステップとを含む。

本発明によれば、電界放出型冷陰極のエージングにおいて、アノードから発生するガスの影響によるカソードの損傷を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

［構成および基本動作］
図１は、本発明の実施の形態に係るエージング装置１００および電界放出ディスプレイ１０１の構成を示す図である。

同図を参照して、エージング装置１００は、ゲート電源部６と、電流測定部７と、アノード電源部８と、制御部９とを備える。

制御部９は、変動測定部２１と、ゲート電圧制御部２３と、アノード電圧制御部２４とを含む。

電界放出ディスプレイ１０１は、カソードパネル５と、アノード３とを備える。

カソードパネル５に、電界放出型冷陰極１０と、ゲート絶縁膜４とが搭載される。

電界放出型冷陰極１０は、カソード１と、ゲート２とを含む。

まず、電界放出ディスプレイ１０１の動作について説明する。カソード１を基準としてゲート２およびアノード３に正の電圧を印加することにより、カソード１およびゲート２間に電界が発生する。そして、カソード１およびゲート２間に発生する電界の電界放出によってカソード１から電子が放出され、放出された電子がアノード３に形成された蛍光体に衝突することによって蛍光体が発光する。

ゲート絶縁膜４は、カソード１およびゲート２間を電気的に絶縁する。

次に、エージング装置１００の動作について説明する。

ゲート電源部６は、ゲート電圧制御部２３から受けたゲート電圧制御信号に基づいてゲート２にゲート電圧としてパルス電圧を印加する。

アノード電源部８は、アノード電圧制御部２４から受けたアノード電圧制御信号に基づいてアノード３にアノード電圧として直流電圧を印加する。

ここで、アノード電圧制御部２４は、アノード電源部８がアノード３に印加する直流電圧を、ゲート電源部６がゲート２に印加するパルス電圧の振幅より大きい電圧とする制御を行なう。これは、電界放出ディスプレイ１０１の輝度の仕様を満足するためのアノード電圧は通常１０ｋＶオーダであり、通常１０Ｖまたは１００Ｖオーダであるゲート電圧より大きくする必要があるからである。

電流測定部７は、アノード３に流れ込むアノード電流を測定する。ここで、エミッション電流の約１０％がゲート２に通常流れ込むため、アノード電流の電流値はエミッション電流の電流値の約９０％となる。

変動測定部２１は、電流測定部７の測定したアノード電流の測定値を所定の間隔で取得する。そして、変動測定部２１は、電流測定部７から取得した測定値に基づいてアノード電流の変動を測定し、アノード電流の変動を表わす変動情報をゲート電圧制御部２３およびアノード電圧制御部２４へ出力する。ここで、変動測定部２１がアノード電流を取得する間隔は、１分から１０分オーダである。

ゲート電圧制御部２３は、変動測定部２１から受けた変動情報、ゲート電源部６が印加中のパルス電圧の振幅およびアノード電圧制御部２４から受けたアノード電圧制御信号が表わすアノード電源部８が印加するアノード電圧のうちの少なくとも１つに基づいて、ゲート電圧であるパルス電圧の振幅を表わすゲート電圧制御信号を生成し、ゲート電源部６およびアノード電圧制御部２４へ出力する。

なお、ゲート電圧制御信号にはゲート電源部６が印加するゲート電圧をパルス電圧とする内容が含まれており、ゲート電源部６がゲート電圧制御信号に基づいてゲート電圧をパルス電圧とし、かつ、ゲート電圧制御信号が表わす電圧値をパルス電圧の振幅とする構成であってもよいし、また、ゲート電圧制御信号は電圧値を表わすのみでゲート電源部６が自律的にパルス電圧を出力する構成であってもよい。

アノード電圧制御部２４は、変動測定部２１から受けた変動情報、アノード電源部８が印加中のアノード電圧およびゲート電圧制御部２３から受けたゲート電圧制御信号が表わすゲート電源部６が印加するパルス電圧の振幅のうちの少なくとも１つに基づいて、アノード電圧の電圧値を表わすアノード電圧制御信号を生成し、アノード電源部８およびゲート電圧制御部２３へ出力する。

［動作］
図２は、本発明の実施の形態に係るエージング装置１００が電界放出型冷陰極１０のエージングを行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。

まず、アノード電圧制御部２４は、アノード電圧を定格アノード電圧の１０％とする制御を行なう（Ｓ１）。ここで、定格アノード電圧とは、電界放出ディスプレイ１０１の輝度の仕様を満たすために必要な電圧であり、電界放出ディスプレイの種類および出荷先等に応じて定められる電圧である。

次に、ゲート電圧制御部２３は、定格アノード電流の１０％をアノード電流の目標値に設定して（Ｓ２）、この目標値が得られると想定されるパルス電圧の振幅を表わすゲート電圧制御信号をゲート電源部６およびアノード電圧制御部２４へ出力する（Ｓ１０）。ここで、定格アノード電流とは、電界放出ディスプレイ１０１の輝度の仕様を満たすために必要な電流値であって、電界放出ディスプレイ１０１を発光させるときのアノード電流の電流値をいう。また、定格アノード電流は、電界放出ディスプレイの種類および出荷先等に応じて定められる。ここで、電界放出ディスプレイ１０１の輝度の仕様は、たとえば１画素あたりのアノード電流が４μＡ（マイクロアンペア）であり、アノード電圧が１０ｋＶである場合に８００ｃｄ（カンデラ）／ｃｍ²以上である。

ここで、定格アノード電流の１０％から１００％までの１０段階のアノード電流の目標値がそれぞれ得られると想定される１０種類のゲート電圧の電圧値が、それぞれ図示しないメモリに保存されており、ゲート電圧制御部２３は、このメモリを参照することによって必要なパルス電圧の振幅を認識することができる。

次に、ゲート電圧制御部２３は、電流測定部７の測定したアノード電流の測定値を取得する。（Ｓ１１）。そして、ゲート電圧制御部２３は、電流測定部７から取得したアノード電流の測定値がアノード電流の目標値未満である場合には（Ｓ１２でＮＯ）、パルス電圧の振幅を１Ｖだけ増加した電圧値を表わすゲート電圧制御信号をゲート電源部６およびアノード電圧制御部２４へ出力する（Ｓ１３）。

これは、カソードパネル毎に同一の電圧値のゲート電圧をゲート２に印加しても、製造ばらつき等によってカソードパネル毎に異なる電流値のアノード電流が得られるため、アノード電流の目標値が得られるようにゲート電圧の微調整を行なう必要があるからである。

一方、ゲート電圧制御部２３は、電流測定部７から取得したアノード電流の測定値がアノード電流の目標値以上である場合には（Ｓ１２でＹＥＳ）、目標値取得情報を変動測定部２１へ出力する。

変動測定部２１は、ゲート電圧制御部２３から目標値取得情報を受けて、電流測定部７の測定したアノード電流の測定値を所定の間隔で取得する（Ｓ３）。そして、変動測定部２１は、電流測定部７から取得した測定値に基づいてアノード電流の変動率を定期的に算出し、算出したアノード電流の変動率を表わす変動情報をゲート電圧制御部２３およびアノード電圧制御部２４へ出力する（Ｓ４）。なお、変動測定部２１は所定の間隔におけるアノード電流の変動値を算出して変動情報としてもよい。

ゲート電圧制御部２３は、変動測定部２１から変動情報を受けて、アノード電流の変動率が１０％以上の場合には、パルス電圧の振幅を一定に保つ、すなわち、ゲート電圧制御信号を新たに出力しない（Ｓ５でＮＯ）。

一方、ゲート電圧制御部２３は、アノード電流の変動率が１０％未満であり（Ｓ５でＹＥＳ）、かつ、ゲート電源部６が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流が得られる電圧値でない場合には（Ｓ６でＮＯ）、アノード電流の目標値を定格アノード電流の１０％だけ増加させた値に設定して（Ｓ７）、この目標値が得られると想定されるパルス電圧の振幅を表わすゲート電圧制御信号をゲート電源部６およびアノード電圧制御部２４へ出力する（Ｓ１０）。たとえば、現在のゲート電圧の振幅が、定格アノード電流の１０％が得られる電圧値である場合には、ゲート電圧制御部２３は、定格アノード電流の２０％が得られると想定される電圧値を表わすゲート電圧制御信号をゲート電源部６およびアノード電圧制御部２４へ出力する。

アノード電圧制御部２４は、変動測定部２１から変動情報およびゲート電圧制御部２３からゲート電圧制御信号を受けて、アノード電流の変動率が１０％未満であり（Ｓ５でＹＥＳ）、かつ、ゲート電源部６が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流が得られる電圧値であり（Ｓ６でＹＥＳ）、かつ、アノード電源部８が印加中のアノード電圧がアノード電圧の定格値でない場合には（Ｓ８でＮＯ）、アノード電圧を定格アノード電圧の１０％だけ増加させた電圧値を表わすアノード電圧制御信号をアノード電源部８およびゲート電圧制御部２３へ出力する（Ｓ９）。

そして、ゲート電圧制御部２３は、アノード電圧制御部２４からアノード電圧制御信号を受けて、アノード電源部８が印加するアノード電圧が定格アノード電圧の１０％だけ増加されることを認識し、パルス電圧の振幅を、定格アノード電流の１０％が得られる電圧値に戻す制御を行なう（Ｓ２，Ｓ１０〜Ｓ１３）。

そして、アノード電流の変動率が１０％未満であり（Ｓ５でＹＥＳ）、かつ、ゲート電源部６が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流が得られる電圧値であり（Ｓ６でＹＥＳ）、かつ、アノード電源部８が印加中のアノード電圧がアノード電圧の定格値である場合には、エージング装置１００はエージングを終了する（Ｓ８でＹＥＳ）。

なお、以下の図３および図４に関しては、説明を簡単にするために前述のゲート電圧の微調整の必要がない場合について、すなわち、前述の図示しないメモリに保存された１０種類のゲート電圧をゲート２に印加することにより、定格アノード電流の１０％から１００％までの１０段階のアノード電流の目標値がそれぞれ得られるカソードパネルを使用する場合について説明を行なう。

図３は、本発明の実施の形態に係るエージング装置１００がエージングを行なった場合のアノード電圧、ゲート電圧およびアノード電流の時間変化を示す図である。

同図を参照して、ゲート２にパルス電圧を印加すると、パルス電圧の立ち上がりからパルス電圧の立ち下がりまでの期間においてアノード電流が徐々に減少する。これは、前述のようにアノード３から発生するガスの影響でカソード１およびゲート２間で発生する電界が弱まるからである。なお、本発明の実施の形態に係るエージング装置１００では、エージングにおいて最初に印加するゲート電圧を定格アノード電流の１０％が得られる電圧値としており、また、定格アノード電流の１０％の電流値ずつアノード電流を段階的に増加させるためにゲート電圧を段階的に増加させるため、カソードから放出される電子の単位時間当たりの量が少ない。したがって、アノードから発生するガスの量の増加が緩やかであるためにカソード１の先端形状の損傷は少なく、アノード電流の減少は主にカソード１にガスが吸着したことに起因するものとなる。

また、ゲート２にパルス電圧を印加すると、パルス電圧の立ち上がりからパルス電圧の立ち下がりまでの期間においてアノード電流が徐々に減少するが（同図のａ）、次のパルス電圧をゲート２に印加するとアノード電流は定格アノード電流の１０％に戻る（同図のｂ）。これは、前述のようにアノード電流の減少はカソード１に吸着したガスが主な原因であり、パルス電圧がＯＦＦ状態になってゲート２にゲート電圧が印加されなくなるとカソード１に吸着したガスがカソード１から離れ、カソード１の先端形状が元に戻るからである。

また、ゲート２に最初に印加されるパルス電圧（同図のａ）では、パルス電圧の立ち上がりからパルス電圧の立ち下がりまでの期間におけるアノード電流の減少量が大きいが、ゲート２に次に印加されるパルス電圧（同図のｂ）では、アノード電流の減少量が小さくなる。これは、最初にパルス電圧が印加された後、次のパルス電圧が印加されるまでに、カソード１に吸着したガスが外部に逃げる等の原因で減少するからである。

そして、パルス電圧の立ち上がりからパルス電圧の立ち下がりまでの期間におけるアノード電流の減少量が小さくなり、アノード電流の変動率が１０％未満となると（同図のｃ）、ゲート電圧制御部２３は、ゲート電源部６が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流の１０％が得られる電圧値であるため、パルス電圧の振幅を、定格アノード電流の２０％が得られる電圧値に変更する制御を行なう（同図のｄ）。

そして、ゲート電圧制御部２３がパルス電圧の振幅を、定格アノード電流が得られる電圧値に変更する制御を行ない、アノード電流の変動率が１０％未満となり、アノード電源部８が印加中のアノード電圧が未だアノード電圧の定格値でない場合には（同図のｆ）、アノード電圧制御部２４は、アノード電圧を定格アノード電圧の２０％に変更する制御を行なう。また、ゲート電圧制御部２３は、アノード電圧制御部２４がアノード電圧を増加させる制御を行なったため、パルス電圧の振幅を、定格アノード電流の１０％が得られる電圧値に戻す制御を行なう（同図のｇ）。

図４に本発明の実施の形態に係るエージング装置１００を実際に使用して電界放出型冷陰極１０のエージングを行なった場合のゲート電圧、アノード平均電流およびアノード電圧の関係を示す。

この実験に使用した電界放出ディスプレイ１０１のアノード電流の定格は１０μＡであり、アノード電圧の定格は１０ｋＶである。

同図を参照して、この実験においては、ゲート電圧制御部２３は、エージングにおいて最初に印加するゲート電圧を定格アノード電流の５％が得られる電圧値とする制御を行なう。すなわち、ゲート電圧制御部２３は、エージングにおいて最初に印加するゲート電圧を、アノード平均電流が０．５μＡとなる電圧値とする制御を行なう。

そして、ゲート電圧制御部２３は、アノード電流を定格アノード電流の５％ずつ増加させるためにゲート電圧を段階的に増加させる制御を行なう。すなわち、ゲート電圧制御部２３は、アノード平均電流が０．５μＡずつ段階的に増加するようにゲート電圧を段階的に増加させる制御を行なう。

また、アノード電圧制御部２４は、エージングにおいて最初に印加するアノード電圧を定格アノード電圧の１０％とする制御を行なう。すなわち、アノード電圧制御部２４は、エージングにおいて最初に印加するアノード電圧を１ｋＶとする制御を行なう。

そして、アノード電圧制御部２４は、アノード電圧を定格アノード電圧の１０％ずつ段階的に増加させる制御を行なう。すなわち、アノード電圧制御部２４は、アノード電圧を１ｋＶずつ段階的に増加させる制御を行なう。

なお、この実験に使用した電界放出ディスプレイ１０１のアノード電流の定格は１０μＡであるが、エージングに起因する電界放出ディスプレイ１０１の故障等を防ぐために、アノード平均電流は１０μＡではなく８μＡまで増加させてエージングを行なった。

本発明の実施の形態に係るエージング装置１００を使用して電界放出ディスプレイ１０１に以上のようなエージングを行なうことにより、良好なエージング結果を得ることができた。すなわち、ゲート２およびアノード３に定格の電圧を印加したときに時間変動の少ない安定したエミッション電流を得ることができる電界放出ディスプレイ１０１を製造することができた。

また、ゲート電圧制御部２３は、エージングにおいて最初に印加するゲート電圧を定格アノード電流の１０％が得られる電圧値とする制御を行ない、また、ゲート電圧制御部２３は、定格アノード電流の１０％の電流値ずつアノード電流を段階的に増加させるためにゲート電圧を段階的に増加させる制御を行なっても良好なエージング結果を得ることができた。

ここで、パルス電圧がゲート２に印加されている期間およびパルス電圧の１周期の比であるデューティが大きすぎると、エミッション電流が流れる期間が長くなることによってジュール熱が増大してゲート絶縁膜の負荷が増大し、絶縁膜が破壊されてエミッション電流が流れなくなってしまう。この実験では、パルス電圧のデューティを１／２としても、前述のような問題が生じることなく良好なエージング結果を得ることができた。また、パルス電圧のデューティが大きいほど、エージングに要する時間は短くなる。これは、ゲート電圧の印加時間が長くなるほどアノードに吸着するガスが多く放出され、パルス電圧の立ち上がりから立ち下がりまでの期間におけるアノード電流の減少量が小さくなるまでに必要な、同一振幅のパルス電圧の繰り返し数がより少なくなるからである。

また、アノード電圧を定格アノード電圧の最大５０％ずつ増大させた場合でも、良好なエージング結果を得ることができた。

ところで、特許文献１記載の電界放出型冷陰極のエージング装置およびエージング方法では、アノードから発生するガスの影響を防ぐ方策がとられていないために、カソードが損傷してしまうという問題点があった。しかしながら、本発明の実施の形態に係るエージング装置では、ゲート電圧制御部２３は、アノード電流の変動率が１０％以上の場合には、パルス電圧の振幅を一定に保つ。そして、ゲート電圧制御部２３は、アノード電流の変動率が１０％未満となると、パルス電圧の振幅を段階的に増加させる。したがって、本発明の実施の形態に係るエージング装置では、電界放出型冷陰極１０のエージングにおいて、アノードから発生するガスの急増を抑制することができ、カソードが損傷することを防ぐことができる。

また、本発明の実施の形態に係るエージング装置１００におけるアノード電圧制御部２４は、エージングにおいて最初に印加するアノード電圧を定格アノード電圧の１０％とする制御を行なう。そして、アノード電圧制御部２４は、アノード電流の変動率が１０％未満であり、かつ、ゲート電源部６が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流が得られる電圧値であり、かつ、アノード電源部８が印加中のアノード電圧がアノード電圧の定格値でない場合には、アノード電圧を定格アノード電圧の１０％ずつ段階的に増加させる制御を行なう。このような構成により、カソード１およびアノード３間の電位差が大きいためにカソード１から放出される電子の速度が高速化してアノード３から発生するガスが増大することを防ぎ、カソード１の損傷を防ぐことができる。また、カソード１およびアノード３間の電位差が急激に大きくなることによるエミッション電流の放電を抑制し、安定したエミッション電流を得ることができる。

また、本発明の実施の形態に係るエージング装置１００におけるゲート電圧制御部２３は、アノード電圧制御部２４が、アノード電圧を定格アノード電圧の１０％だけ増加させる制御を行なった場合には、パルス電圧の振幅を、定格アノード電流の１０％が得られる電圧値に戻す制御を行なう。このような構成により、アノード電圧の増加によるアノード３から発生するガスの急増を抑制し、カソード１の損傷を防ぐことができる。

以上より、本発明の実施の形態に係るエージング装置では、電界放出型冷陰極のエージングにおいて、アノードから発生するガスの影響によるカソードの損傷を防ぐことができる。

さらに、本発明の実施の形態に係るエージング装置では、ゲート電圧制御部２３がゲート電圧を所定の期間一定に保ち、ゲート電圧が一定の期間におけるアノード電流の変動を変動測定部２１が測定することで、アノードから発生するガスの影響によるアノード電流の減少を正確に測定することができる。これは、ゲート電圧が一定でなく、たとえば徐々に増加させると、アノードから発生するガスの増加に伴うアノード電流の減少およびゲート電圧の増加に伴うアノード電流の増大が同時に起こり、アノード電流の減少量に基づいてアノードにおけるガスの減少を把握することが困難となるからである。

さらに、本発明の実施の形態に係るエージング装置では、ゲート電源部６は、ゲート電圧制御部２３から受けたゲート電圧制御信号に基づいてゲート２にゲート電圧としてパルス電圧を印加する。このような構成により、ゲート２に電圧が印加されない期間ができるため、エミッション電流が流れることによるジュール熱の増大を抑制することができる。すなわち、ジュール熱が増大してゲート絶縁膜に負荷が増大し、絶縁膜が破壊されてエミッション電流が流れなくなってしまうことを防ぐことができる。

［変形例］
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、たとえば以下の変形例も含まれる。

（１） ゲート電圧
本発明の実施の形態に係るエージング装置では、ゲート電源部６は、ゲート電圧制御部２３から受けたゲート電圧制御信号に基づいてゲート２にゲート電圧としてパルス電圧を印加する構成としたが、これに限定するものではない。

ゲート電源部６がゲート２に印加するゲート電圧がパルス電圧でない構成であっても、ゲート電圧制御部２３が、アノード電流の変動率が所定値以上の場合にはゲート電圧を一定に保ち、また、アノード電流の変動率が所定値未満となると、ゲート電圧を段階的に増加させる構成であればよい。このような構成であれば、電界放出型冷陰極１０のエージングにおいて、アノードから発生するガスの急増を抑制することができ、カソードが損傷することを防ぐことができる。

（２） アノード電圧の制御
本発明の実施の形態に係るエージング装置では、アノード電圧制御部２４は、エージングにおいて最初に印加するアノード電圧を定格アノード電圧の１０％とする制御を行なう。そして、アノード電圧制御部２４は、所定の条件を満たすとアノード電圧を定格アノード電圧の１０％ずつ段階的に増加させる制御を行なう構成としたが、これに限定するものではない。

エージング装置がアノード電圧制御部２４を備えず、アノード電源部８がアノード電圧として固定の電圧をアノード３に印加する構成であっても、ゲート電圧制御部２３の行なうゲート電圧の制御によって、電界放出型冷陰極のエージングにおいて、アノードから発生するガスの影響によるカソードの損傷を防ぐことが可能である。

（３） アノード電圧を増加させる条件
本発明の実施の形態に係るエージング装置では、アノード電圧制御部２４は、ゲート電源部６が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流が得られる電圧値であることおよびアノード電源部８が印加中のアノード電圧がアノード電圧の定格値であることを、アノード電圧を定格アノード電圧の１０％だけ増加させる制御を行なう条件に含める構成としたが、これに限定するものではない。エージングに起因する電界放出ディスプレイ１０１の故障等を防ぐ等の理由により、アノード電圧制御部２４が、ゲート電源部６が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流未満の所定の電流値が得られる電圧値であることおよびアノード電源部８が印加中のアノード電圧がアノード電圧の定格値未満の所定の電圧値であることを、アノード電圧を定格アノード電圧の１０％だけ増加させる制御を行なう条件に含める構成とすることができる。

（４） エージングの終了条件
本発明の実施の形態に係るエージング装置では、ゲート電源部６が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流が得られる電圧値であることおよびアノード電源部８が印加中のアノード電圧がアノード電圧の定格値であることを、エージングを終了する条件に含める構成としたが、これに限定するものではない。エージングに起因する電界放出ディスプレイ１０１の故障等を防ぐ等の理由により、ゲート電源部６が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流未満の所定の電流値が得られる電圧値であることおよびアノード電源部８が印加中のアノード電圧がアノード電圧の定格値未満の所定の電圧値であることを、エージングを終了する条件に含める構成とすることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係るエージング装置１００および電界放出ディスプレイ１０１の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係るエージング装置１００が電界放出型冷陰極１０のエージングを行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るエージング装置１００がエージングを行なった場合のアノード電圧、ゲート電圧およびアノード電流の時間変化を示す図である。 本発明の実施の形態に係るエージング装置１００を実際に使用して電界放出型冷陰極１０のエージングを行なった場合のゲート電圧、アノード平均電流およびアノード電圧の関係を示す図である。

符号の説明

１ カソード、２ ゲート、３ アノード、４ ゲート絶縁膜、５ カソードパネル、６ ゲート電源部、７ 電流測定部、８ アノード電源部、９ 制御部、１０ 電界放出型冷陰極、２１ 変動測定部、２３ ゲート電圧制御部、２４ アノード電圧制御部、１００ エージング装置、１０１ 電界放出ディスプレイ。

Claims (8)

1. ゲートおよびカソードを備え、前記ゲートにゲート電圧が印加されることにより前記カソードから電子が放出される電界放出型冷陰極をエージングするためのエージング装置であって、
   前記ゲート電圧を制御するゲート電圧制御部と、
   前記電子の放出先であるアノードに流れ込むアノード電流の変動を測定する変動測定部とを備え、
   前記ゲート電圧制御部は、前記測定されたアノード電流の変動および前記放出される電子の量または速度に影響を与える電圧に基づいて前記ゲート電圧を変更する制御を行なうエージング装置。
2. 前記ゲート電圧制御部は、前記ゲート電圧をパルス電圧とする制御を行なう請求項１記載のエージング装置。
3. 前記ゲート電圧制御部は、前記測定されたアノード電流の変動率が所定値未満の場合であって、印加されている前記ゲート電圧が所定値未満のときには、前記ゲート電圧を段階的に増加させる制御を行なう請求項１記載のエージング装置。
4. 前記エージング装置は、さらに、
   前記アノードに印加されるアノード電圧を制御するアノード電圧制御部を備え、
   前記ゲート電圧制御部は、前記アノード電流の変動および印加されている前記ゲート電圧に基づいて前記ゲート電圧を変更する制御を行ない、
   前記アノード電圧制御部は、前記測定されたアノード電流の変動、前記変更されたゲート電圧および印加されている前記アノード電圧に基づいて前記アノード電圧を変更する制御を行ない、
   前記ゲート電圧制御部は、さらに、前記変更されたアノード電圧に基づいて前記ゲート電圧を変更する制御を行なう請求項１記載のエージング装置。
5. ゲートおよびカソードを備え、前記ゲートにゲート電圧が印加されることにより前記カソードから電子が放出される電界放出型冷陰極をエージングするためのエージング装置におけるエージング方法であって、
   前記電子の放出先であるアノードに流れ込むアノード電流の変動を測定する変動測定ステップと、
   前記測定されたアノード電流の変動および前記放出される電子の量または速度に影響を与える電圧に基づいて前記ゲート電圧を変更する制御を行なうゲート電圧制御ステップとを含むエージング方法。
6. 前記ゲート電圧制御ステップにおいては、前記ゲート電圧をパルス電圧とする制御を行なう請求項５記載のエージング方法。
7. 前記ゲート電圧制御ステップにおいては、前記測定されたアノード電流の変動率が所定値未満の場合であって、印加されている前記ゲート電圧が所定値未満のときには、前記ゲート電圧を段階的に増加させる制御を行なう請求項５記載のエージング方法。
8. 前記ゲート電圧制御ステップにおいては、前記アノード電流の変動および印加されている前記ゲート電圧に基づいて前記ゲート電圧を変更する制御を行ない、
   前記エージング方法は、さらに、
   前記測定されたアノード電流の変動、前記変更されたゲート電圧および印加されている前記アノード電圧に基づいて前記アノードに印加されるアノード電圧を変更する制御を行なうアノード電圧制御ステップと、
   前記変更されたアノード電圧に基づいて前記ゲート電圧を変更する制御を行なうゲート電圧再設定ステップとを含む請求項５記載のエージング方法。

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