JP2006261087A - Electron emitting device - Google Patents

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Iwao Owada
大和田  巌
Takayoshi Akao
隆嘉 赤尾
Tetsuji Kamechi
徹路 亀地
Hirokazu Nakamura
浩和 中村
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron emitting device of which possibility of emission generation of unnecessary electrons is low. <P>SOLUTION: The electron emitting device 10 is provided with an element consisting of a lower electrode 12, an emitter part 13 consisting of dielectric, and a plurality of upper electrodes 14 having minute through-holes, and a power source 21s, and a drive voltage creating circuit 21 including the circuit to create the voltage generated between the lower electrode and the upper electrode by the power source. Then, when the electrons accumulated to the emitter part are emitted, the power source generates voltages gradually increasing toward a second voltage from a first voltage. When electron accumulated in the emitter part is made to be released, the power source generates voltage gradually increasing from the first voltage toward the second voltage and generates voltages gradually decreasing toward the first voltage from the second voltage. By this, sudden changes of the element voltage and excess element current are suppressed, and unnecessary electron emission is evaded. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、誘電体からなるエミッタ部と、前記エミッタ部の下部に形成された下部電極と、前記エミッタ部の上部に形成された上部電極とを備えた電子放出装置に関する。   The present invention relates to an electron emission device including an emitter made of a dielectric, a lower electrode formed below the emitter, and an upper electrode formed above the emitter.

従来から、誘電体からなるエミッタ部と、エミッタ部の下面に形成された下部電極(下部電極層)と、エミッタ部の上面に形成され多数の微細貫通孔を有する上部電極(上部電極層)と、を備え、上部電極と下部電極の間に高圧パルスを付与して誘電体の分極を反転動作させることにより上部電極の微細貫通孔から電子を放出する電子放出装置が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。
特許第3160213号(請求項1、0016〜0019段落、図2及び図3)
Conventionally, an emitter portion made of a dielectric, a lower electrode (lower electrode layer) formed on the lower surface of the emitter portion, and an upper electrode (upper electrode layer) formed on the upper surface of the emitter portion and having many fine through holes There is known an electron emission device that emits electrons from fine through holes of the upper electrode by applying a high-voltage pulse between the upper electrode and the lower electrode to invert the polarization of the dielectric (for example, (See Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3160213 (Claims 1, paragraphs 0016 to 0019, FIGS. 2 and 3)

このような装置はディスプレイに適用され得る。例えば、図40に示したように、ディスプレイに適用された電子放出装置は、上部電極14に対向する位置に、透明板17、コレクタ電極18及び蛍光体19を備えている。そして、電子放出装置は、エミッタ部13から上部電極14に形成されている微細貫通孔(図示省略)を介して放出された電子を蛍光体19に照射し、蛍光体19から光を発生するようになっている。コレクタ電極18は、放出された電子を加速するためのものである。電子放出装置は、コレクタ電極18に常に一定の正の電圧Vcを印加している。   Such a device can be applied to a display. For example, as shown in FIG. 40, the electron emission device applied to the display includes a transparent plate 17, a collector electrode 18, and a phosphor 19 at a position facing the upper electrode 14. Then, the electron emission device irradiates the phosphor 19 with electrons emitted from the emitter portion 13 through a fine through hole (not shown) formed in the upper electrode 14 so that light is emitted from the phosphor 19. It has become. The collector electrode 18 is for accelerating the emitted electrons. The electron emission device always applies a constant positive voltage Vc to the collector electrode 18.

この電子放出による発光のための制御は、例えば図41に示したように実行される。即ち、電子放出装置は、時刻t10から時刻t20まで上部電極14と下部電極12との間に電圧を印加するために電源が発生する駆動電圧Vinを負の第1電圧Vmにし、エミッタ部13の双極子の向きを反転させる(分極反転させる)ことにより上部電極14からエミッタ部13に向けて電子を供給する。これにより、電子が主としてエミッタ部13の上部近傍に蓄積される。次いで、電子放出装置は、時刻t20にて駆動電圧Vinを第1電圧Vmから正の第2電圧Vpへと直ちに変更してエミッタ部13の分極を再び反転させ、これに伴うクーロンの反発力によりエミッタ部13の上部近傍に蓄積していた電子を上方に放出させる。この結果、電子が蛍光体19に照射され、蛍光体19が発光する。   This control for light emission by electron emission is executed as shown in FIG. 41, for example. That is, the electron-emitting device sets the driving voltage Vin generated by the power source to apply a voltage between the upper electrode 14 and the lower electrode 12 from time t10 to time t20 to the negative first voltage Vm, and Electrons are supplied from the upper electrode 14 toward the emitter section 13 by reversing the direction of the dipole (reversing the polarization). Thereby, electrons are accumulated mainly in the vicinity of the upper portion of the emitter section 13. Next, the electron emission device immediately changes the drive voltage Vin from the first voltage Vm to the positive second voltage Vp at time t20 to reverse the polarization of the emitter section 13 again, and the coulomb repulsive force associated therewith The electrons accumulated in the vicinity of the upper part of the emitter section 13 are emitted upward. As a result, the phosphor 19 is irradiated with electrons, and the phosphor 19 emits light.

電子放出装置は、このような動作を繰り返す。即ち、電子放出装置は、時刻t30にて駆動電圧Vinを第2電圧Vpから第1電圧Vmに直ちに変更して電子の蓄積を再開し、時刻t40にて駆動電圧Vinを第1電圧Vmから第2電圧Vpに直ちに変更し、再び電子放出(発光)を行う。このように、電子放出装置は、矩形波状のパルスを下部電極と上部電極との間に付与して電子の蓄積及び放出を繰り返し行う。   The electron emission device repeats such an operation. That is, the electron emission device immediately changes the drive voltage Vin from the second voltage Vp to the first voltage Vm at time t30 and resumes the accumulation of electrons, and at time t40, the drive voltage Vin is changed from the first voltage Vm to the first voltage Vm. The voltage is immediately changed to 2 voltage Vp, and electron emission (light emission) is performed again. As described above, the electron emission device repeatedly accumulates and emits electrons by applying a rectangular wave pulse between the lower electrode and the upper electrode.

ところが、発明者は、時刻t30(電子を蓄積するために駆動電圧Vinを負の第1電圧Vmに変更した時点)の直後や時刻t40(電子を放出するために駆動電圧Vinを正の第2電圧Vpに変更した時点)の直後等において、予定していないタイミングで電子が放出されたり、及び/又は、電子が過度に放出されることにより異常な大発光(極めて強い発光)が発生する等、不要な発光が生じる場合があることを見出した。   However, the inventor determines that the drive voltage Vin is set to a positive second time immediately after the time t30 (when the drive voltage Vin is changed to the negative first voltage Vm in order to store electrons) or at the time t40 (to release the electrons). Immediately after the change to the voltage Vp), electrons are emitted at an unscheduled timing, and / or abnormally large light emission (extremely strong light emission) occurs due to excessive emission of electrons, etc. The inventors have found that unnecessary light emission may occur.

この理由は定かではないが、実験によれば、駆動電圧Vinを切換えた直後はエミッタ部に大きな突入電流が流れること、或いは、エミッタ部の分極反転が完了した後に上部電極と下部電極との間の実際の電位差(以下、「素子電圧」とも称呼する。)が急激に変化すること等によるものと推定される。また、異常な大発光は、上部電極14とコレクタ電極18との間にプラズマが発生して上部電極14とコレクタ電極18との間の絶縁が破壊されることによるものと考えられる。   The reason for this is not clear, but according to experiments, immediately after the drive voltage Vin is switched, a large inrush current flows in the emitter section, or after the polarization inversion of the emitter section is completed, between the upper electrode and the lower electrode. It is presumed that this is due to a sudden change in the actual potential difference (hereinafter also referred to as “element voltage”). Further, it is considered that the abnormal large light emission is caused by the generation of plasma between the upper electrode 14 and the collector electrode 18 to break the insulation between the upper electrode 14 and the collector electrode 18.

この不要な電子の放出は、ディスプレイにより表示される画像の色純度やコントラストを悪化させるという問題を発生させる。また、異常な大発光は、上部電極14を形成している物質を飛散させて上部電極14を破壊し、或いは、エミッタ部13に穴を開けてしまうことがあり、電子放出装置にダメージを与えるという問題も発生させる。   This unnecessary electron emission causes a problem of deteriorating the color purity and contrast of an image displayed on the display. In addition, abnormal large light emission may cause the material forming the upper electrode 14 to scatter and destroy the upper electrode 14, or may make a hole in the emitter section 13, thereby damaging the electron emission device. This also causes a problem.

本発明は、上記課題に対処するためになされたものであって、電源が発生する電圧(駆動電圧)や駆動電圧を付与するための回路の定数を適切に制御すること等により、不要な電子の放出を回避することを目的としている。   The present invention has been made in order to cope with the above-described problems, and it is possible to reduce unnecessary electrons by appropriately controlling a voltage (driving voltage) generated by a power source and a constant of a circuit for applying the driving voltage. The purpose is to avoid the release of.

上記目的を達成するための本発明による電子放出装置は、
誘電体からなるエミッタ部と同エミッタ部の下部に形成された下部電極と同エミッタ部を挟んで同下部電極に対向するように同エミッタ部の上部に形成されるとともに微細貫通孔が複数形成されてなる上部電極とを有する素子と、
電源と同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路とを含む駆動電圧付与手段と、
を備える装置である。
In order to achieve the above object, an electron emission device according to the present invention comprises:
A dielectric emitter, a lower electrode formed under the emitter, and an upper portion of the emitter so as to face the lower electrode across the emitter and a plurality of fine through holes are formed. An element having an upper electrode,
A driving voltage applying means including a power supply and a circuit for applying a voltage generated by the power supply between the lower electrode and the upper electrode;
It is an apparatus provided with.

そして、前記電源は、
前記下部電極の電位を基準としたときの同下部電極と同上部電極との間の電位差である素子電圧を負の所定電圧とするように第1電圧を発生して同上部電極から前記エミッタ部に電子を供給し同電子を同エミッタ部に蓄積させ、その後、同素子電圧を正の所定電圧とするように第2電圧に向けて徐々に増大する電圧を発生して同エミッタ部に蓄積されている電子を同エミッタ部から放出させるようになっている。
And the power supply
A first voltage is generated so that a device voltage, which is a potential difference between the lower electrode and the upper electrode with respect to the potential of the lower electrode, as a predetermined negative voltage is generated from the upper electrode to the emitter section. The electrons are supplied to the emitter section and accumulated in the emitter section. After that, a voltage that gradually increases toward the second voltage is generated and accumulated in the emitter section so that the element voltage becomes a predetermined positive voltage. Electrons are emitted from the emitter.

これによれば、電子の放出を行うために素子電圧を正の所定電圧へと変更するとき、電源は徐々に増大する電圧を発生する。これにより、電源の発生する電圧が増大され始めた直後においてエミッタ部に流れる突入電流の大きさを小さくすることができるとともに、正側の分極反転完了後における素子電圧の変化率を小さくすることができる。この結果、突入電流に起因する電子の不要な放出(ディスプレイ装置のように上部電極に対向する蛍光体を備えている場合には不要な発光)や正側分極反転完了直後の素子電圧の急激な変化に起因する電子の不要な放出(不要な発光)が回避され得る。   According to this, when the device voltage is changed to a positive predetermined voltage in order to emit electrons, the power supply generates a gradually increasing voltage. As a result, it is possible to reduce the magnitude of the inrush current flowing in the emitter immediately after the voltage generated by the power source starts to increase, and to reduce the rate of change of the element voltage after completion of the positive-side polarization inversion. it can. As a result, unnecessary emission of electrons due to the inrush current (unnecessary light emission when a phosphor facing the upper electrode is provided as in a display device) or a rapid increase in device voltage immediately after completion of positive side polarization reversal. Unnecessary emission of electrons (unnecessary light emission) due to the change can be avoided.

更に、電源の発生する電圧(駆動電圧)を上記のように変化させることにより、駆動電圧と素子電圧との差が小さい状態にて分極反転及び電子放出が行われるので、素子及び素子近傍の抵抗成分での消費電力(ジュール熱)が低減される。この結果、素子が加熱されないので、エミッタ部の特性が加熱により変化してしまうことを回避することができる。更に、素子温度が高くならないので、素子に吸着する物質のガス化を回避することができる。この結果、プラズマの発生が回避されるので、電子が過度に放出されること(大発光の発生)や、イオンボンバートメントによる素子の損傷を回避することもできる。   Furthermore, by changing the voltage (drive voltage) generated by the power supply as described above, polarization inversion and electron emission are performed in a state where the difference between the drive voltage and the element voltage is small. The power consumption (Joule heat) in the component is reduced. As a result, since the element is not heated, it can be avoided that the characteristics of the emitter section are changed by heating. Furthermore, since the element temperature does not increase, gasification of a substance adsorbed on the element can be avoided. As a result, generation of plasma is avoided, so that excessive emission of electrons (generation of large light emission) and damage to the element due to ion bombardment can be avoided.

この場合、前記電源は、
前記第1電圧を発生した後、前記素子電圧を前記エミッタ部に電子を更に蓄積させることなく且つ同エミッタ部から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように同第1電圧から第3電圧に向けて増大する電圧を発生し、その後、同第3電圧から前記第2電圧に向けて同第1電圧から同第3電圧に増大するときよりも緩やかに増大する電圧を発生することが好適である。
In this case, the power supply is
After the first voltage is generated, the device voltage is between the negative predetermined voltage and the positive predetermined voltage without further accumulating electrons in the emitter section and releasing electrons from the emitter section. A voltage that increases from the first voltage toward the third voltage is generated so as to be an intermediate voltage, and then increases from the first voltage toward the second voltage from the first voltage toward the second voltage. It is preferable to generate a voltage that increases more slowly than when doing so.

素子電圧が前記中間電圧となっても、エミッタ部の分極が反転しないので、前記エミッタ部には電子が更に蓄積されることはなく且つ同エミッタ部から電子が放出されることはない。また、素子電圧を前記負の所定電圧から前記中間電圧に変更するとき、電源の発生する電圧を急変させても不要な電子放出は発生しない。従って、上記のように構成すれば、不要な電子放出を回避しながら電子の蓄積後から正規の電子放出までの時間を短縮することができる。   Even when the element voltage becomes the intermediate voltage, the polarization of the emitter section is not reversed, so that no more electrons are accumulated in the emitter section and no electrons are emitted from the emitter section. Further, when the device voltage is changed from the negative predetermined voltage to the intermediate voltage, unnecessary electron emission does not occur even if the voltage generated by the power supply is suddenly changed. Therefore, if configured as described above, it is possible to shorten the time from the accumulation of electrons to the regular emission of electrons while avoiding unnecessary emission of electrons.

この場合、前記電源は、
前記第2電圧に向けて徐々に増大する前記電圧の発生を開始する電圧増大開始時点から同電圧が同第2電圧に到達する第2電圧到達時点までの期間の中で、同電圧増大開始時点から前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点までの期間において最も緩やかに増大する電圧を発生するように構成されることが好適である。
In this case, the power supply is
The voltage increase start time in the period from the voltage increase start time at which generation of the voltage gradually increasing toward the second voltage to the second voltage arrival time at which the voltage reaches the second voltage. It is preferable to generate a voltage that gradually increases during a period from the time when the positive polarity reversal is completed to the time when the reversal of the polarization of the emitter portion is substantially completed.

電源が(前記第1電圧又は前記第3電圧から)前記第2電圧に向けて徐々に増大する電圧の発生を開始する電圧増大開始時点からエミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点までの期間は、エミッタ部に流れる突入電流が非常に大きくなる期間である。従って、上記のように、この期間において電源の発生する電圧を最も緩やかに増大させれば、突入電流の大きさを効果的に小さくすることができる。この結果、突入電流に起因する電子の不要な放出を回避することができる。また、正側分極反転完了時点から電源が発生する電圧が第2電圧に到達する第2電圧到達時点までは比較的大きな電圧変化率で同電圧を徐々に増大させることができるので、電圧増大開始時点から第2電圧到達時点までの電圧増大期間(電子放出の動作を行うための期間)を短縮することもできる。   Positive side where the inversion of the polarization of the emitter section is substantially completed from the voltage increase start point at which the power source starts generating a voltage that gradually increases toward the second voltage (from the first voltage or the third voltage). The period until the completion of polarization inversion is a period in which the inrush current flowing through the emitter section becomes very large. Therefore, as described above, the magnitude of the inrush current can be effectively reduced by increasing the voltage generated by the power supply most slowly during this period. As a result, unnecessary emission of electrons due to the inrush current can be avoided. Moreover, since the voltage generated by the power source reaches the second voltage when the voltage on the positive side reaches the second voltage until the second voltage is reached, the voltage can be gradually increased at a relatively large voltage change rate. It is also possible to shorten the voltage increase period (period for performing the electron emission operation) from the time point to the time when the second voltage is reached.

一方、前記電源は、
前記第2電圧に向けて徐々に増大する前記電圧の発生を開始する電圧増大開始時点から同電圧が同第2電圧に到達する第2電圧到達時点までの期間の中で、前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点から同第2電圧到達時点までの期間において最も緩やかに増大する電圧を発生するように構成されてもよい。
On the other hand, the power supply
During the period from the voltage increase start time at which generation of the voltage gradually increasing toward the second voltage to the second voltage arrival time at which the voltage reaches the second voltage, the polarization of the emitter section It is also possible to generate a voltage that gradually increases during the period from the time when the positive-side polarization reversal is completed to the time when the second voltage is reached.

素子自体或いは他の対策がなされた素子によっては、正側分極反転完了後の素子電圧の急変に起因する不要な電子放出の方が、突入電流に起因する不要な電子放出よりも高い頻度で発生することがある。従って、上記のように、正側分極反転完了時点から第2電圧到達時点までの期間において電源の発生する電圧を最も緩やかに増大させることにより、不要な電子放出を効果的に回避することができる。また、電圧増大開始時点から正側分極反転完了時点までは電源の発生する電圧を比較的大きな電圧変化率で徐々に増大させることができるので、電圧増大開始時点から第2電圧到達時点までの電圧増大期間(電子放出の動作を行うための期間)を短縮することもできる。   Depending on the element itself or other countermeasures, unnecessary electron emission due to sudden change in element voltage after completion of positive side polarization reversal occurs more frequently than unnecessary electron emission due to inrush current. There are things to do. Therefore, as described above, unnecessary electron emission can be effectively avoided by increasing the voltage generated by the power source most slowly during the period from the completion of positive-side polarization reversal to the arrival of the second voltage. . Further, since the voltage generated by the power source can be gradually increased at a relatively large voltage change rate from the voltage increase start time to the positive side polarization reversal completion time, the voltage from the voltage increase start time to the second voltage arrival time The increase period (period for performing the electron emission operation) can also be shortened.

本発明による他の電子放出装置は、
誘電体からなるエミッタ部と同エミッタ部の下部に形成された下部電極と同エミッタ部を挟んで同下部電極に対向するように同エミッタ部の上部に形成されるとともに微細貫通孔が複数形成されてなる上部電極とを有する素子と、
電源と同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路とを含む駆動電圧付与手段と、
を備えた電子放出装置であって、
前記電源は、
前記下部電極の電位を基準としたときの同下部電極と同上部電極との間の電位差である素子電圧を正の所定電圧とするように第2電圧を発生して同エミッタ部に蓄積されている電子を同エミッタ部から放出させ、その後、同素子電圧を負の所定電圧とするように第1電圧に向けて徐々に減少する電圧を発生して同上部電極から同エミッタ部に電子を供給し同電子を同エミッタ部に蓄積させるように構成されている。
Other electron emission devices according to the present invention include:
A dielectric emitter, a lower electrode formed under the emitter, and an upper portion of the emitter so as to face the lower electrode across the emitter and a plurality of fine through holes are formed. An element having an upper electrode,
A driving voltage applying means including a power supply and a circuit for applying a voltage generated by the power supply between the lower electrode and the upper electrode;
An electron emission device comprising:
The power supply is
A second voltage is generated and stored in the emitter section so that the element voltage, which is a potential difference between the lower electrode and the upper electrode with respect to the potential of the lower electrode, is a predetermined positive voltage. The electrons are emitted from the emitter, and then a voltage that gradually decreases toward the first voltage is generated so that the element voltage becomes a predetermined negative voltage, and the electrons are supplied from the upper electrode to the emitter. The electrons are stored in the emitter section.

これによれば、電子の蓄積を行うために素子電圧を負の所定電圧へと変更するとき、電源は徐々に減少する電圧を発生する。これにより、電源の発生する電圧が減少され始めた直後においてエミッタ部に流れる突入電流の大きさを小さくすることができるとともに、負側の分極反転完了後における素子電圧の変化率を小さくすることができる。この結果、突入電流に起因する電子の不要な放出(ディスプレイ装置のように上部電極に対向する蛍光体を備えている場合には不要な発光)や負側分極反転完了直後の素子電圧の急激な変化に起因する電子の不要な放出(不要な発光)が回避され得る。   According to this, when the element voltage is changed to a negative predetermined voltage in order to accumulate electrons, the power source generates a gradually decreasing voltage. As a result, it is possible to reduce the magnitude of the inrush current flowing in the emitter immediately after the voltage generated by the power source starts to decrease, and to reduce the rate of change of the element voltage after completion of the negative polarization inversion. it can. As a result, unnecessary emission of electrons due to the inrush current (unnecessary light emission when a phosphor facing the upper electrode is provided as in a display device) or abrupt device voltage immediately after completion of negative side polarization inversion Unnecessary emission of electrons (unnecessary light emission) due to the change can be avoided.

更に、電源の発生する電圧(駆動電圧)を上記のように変化させることにより、駆動電圧と素子電圧との差が小さい状態にて分極反転及び電子の蓄積が行われるので、素子及び素子近傍の抵抗成分での消費電力(ジュール熱)が低減される。この結果、素子が加熱されないので、エミッタ部の特性が加熱により変化してしまうことを回避することができる。更に、素子温度が高くならないので、素子に吸着する物質のガス化を回避することができる。この結果、プラズマの発生が回避されるので、電子が過度に放出されること(大発光の発生)や、イオンボンバートメントによる素子の損傷を回避することもできる。   Furthermore, by changing the voltage (drive voltage) generated by the power supply as described above, polarization inversion and electron accumulation are performed in a state where the difference between the drive voltage and the element voltage is small. The power consumption (Joule heat) in the resistance component is reduced. As a result, since the element is not heated, it can be avoided that the characteristics of the emitter section are changed by heating. Furthermore, since the element temperature does not increase, gasification of a substance adsorbed on the element can be avoided. As a result, generation of plasma is avoided, so that excessive emission of electrons (generation of large light emission) and damage to the element due to ion bombardment can be avoided.

この場合、前記電源は、
前記第2電圧を発生した後、前記素子電圧を前記エミッタ部に電子を蓄積させず且つ同エミッタ部から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように同第2電圧から第3電圧に向けて減少する電圧を発生し、その後、同第3電圧から前記第1電圧に向けて同第2電圧から同第3電圧に減少するときよりも緩やかに減少する電圧を発生するように構成されることが好適である。
In this case, the power supply is
After generating the second voltage, the element voltage is intermediate between the negative predetermined voltage and the positive predetermined voltage without accumulating electrons in the emitter section and emitting electrons from the emitter section. When a voltage that decreases from the second voltage to the third voltage is generated so as to be a voltage, and then decreases from the second voltage to the third voltage from the third voltage toward the first voltage. It is preferable to be configured to generate a voltage that decreases more slowly.

素子電圧が前記中間電圧となっても、前記エミッタ部には電子が蓄積されず且つ同エミッタ部から電子が放出されることはない。また、素子電圧を前記中間電圧に変更するときに電源の発生する電圧を急変させても不要な電子放出は発生しない。従って、上記のように構成すれば、電子の放出後から電子蓄積までの時間を短縮することができる。   Even if the element voltage becomes the intermediate voltage, no electrons are accumulated in the emitter section, and no electrons are emitted from the emitter section. Further, unnecessary electron emission does not occur even if the voltage generated by the power supply is suddenly changed when the element voltage is changed to the intermediate voltage. Therefore, when configured as described above, it is possible to shorten the time from the emission of electrons to the accumulation of electrons.

この場合、前記電源は、
前記第1電圧に向けて徐々に減少する前記電圧の発生を開始する電圧減少開始時点から同電圧が同第1電圧に到達する第1電圧到達時点までの期間の中で、同電圧減少開始時点から前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点までの期間において最も緩やかに減少する電圧を発生するように構成されることが好適である。
In this case, the power supply is
In the period from the voltage decrease start time at which generation of the voltage gradually decreasing toward the first voltage to the first voltage arrival time at which the voltage reaches the first voltage, the voltage decrease start time It is preferable to generate a voltage that gradually decreases during a period from the time when the negative polarization inversion of the emitter section is substantially completed to the time when the negative side polarization inversion is completed.

電源が(前記第2電圧又は前記第3電圧から)前記第1電圧に向けて徐々に減少する電圧の発生を開始する電圧減少開始時点からエミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点までの期間は、エミッタ部を流れる突入電流が非常に大きくなる期間である。従って、上記のように、この期間において電源の発生する電圧を最も緩やかに減少させれば、突入電流の大きさを効果的に小さくすることができる。この結果、突入電流に起因する電子の不要な放出を回避することができる。また、負側分極反転完了時点から電源が発生する電圧が第1電圧に到達する第1電圧到達時点までは比較的大きな大きさの電圧変化率で同電圧を徐々に減少させることができるので、電圧減少開始時点から第1電圧到達時点までの電圧減少期間(電子蓄積の動作を行うための期間)を短縮することもできる。   The negative side where the inversion of the polarization of the emitter section is substantially completed from the voltage decrease start point at which the power source starts generating a voltage that gradually decreases toward the first voltage (from the second voltage or the third voltage). The period until the completion of polarization reversal is a period in which the inrush current flowing through the emitter portion becomes very large. Therefore, as described above, the magnitude of the inrush current can be effectively reduced by reducing the voltage generated by the power supply most slowly during this period. As a result, unnecessary emission of electrons due to the inrush current can be avoided. In addition, since the voltage generated by the power source reaches the first voltage when the negative side polarization reversal is completed, the voltage can be gradually decreased with a relatively large voltage change rate. It is also possible to shorten the voltage decrease period (the period for performing the electron storage operation) from the voltage decrease start time to the first voltage arrival time.

一方、前記電源は、
前記第1電圧に向けて徐々に減少する前記電圧の発生を開始する電圧減少開始時点から同電圧が同第1電圧に到達する第1電圧到達時点までの期間の中で、前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点から同第1電圧到達時点までの期間において最も緩やかに減少する電圧を発生するように構成されてもよい。
On the other hand, the power supply
The polarization of the emitter section during a period from a voltage decrease start time at which generation of the voltage gradually decreasing toward the first voltage starts to a first voltage arrival time at which the voltage reaches the first voltage. It may be configured to generate a voltage that gradually decreases in the period from the time when the negative side polarization reversal is completed to the time when the first voltage is reached.

素子自体或いは他の対策がなされた素子によっては、負側分極反転完了後の素子電圧の急変に起因する不要な電子放出の方が、突入電流に起因する不要な電子放出よりも高い頻度で発生することがある。従って、上記のように、負側分極反転完了時点から第1電圧到達時点までの期間において電源の発生する電圧を最も緩やかに減少させることにより、不要な電子放出を効果的に回避することができる。また、電圧減少開始時点から負側分極反転完了時点までは比較的大きな大きさの電圧変化率で同電圧を徐々に減少させることができるので、電圧減少開始時点から第1電圧到達時点までの電圧減少期間(電子蓄積の動作を行うための期間)を短縮することもできる。   Depending on the element itself or other countermeasures, unnecessary electron emission due to sudden change in element voltage after completion of negative polarization reversal occurs more frequently than unnecessary electron emission due to inrush current. There are things to do. Therefore, as described above, unnecessary electron emission can be effectively avoided by decreasing the voltage generated by the power source most slowly during the period from the completion of negative side polarization reversal to the arrival of the first voltage. . In addition, since the voltage can be gradually decreased at a relatively large voltage change rate from the voltage decrease start time to the negative side polarization reversal completion time, the voltage from the voltage decrease start time to the first voltage arrival time The decrease period (period for performing the operation of electron accumulation) can be shortened.

ところで、ディスプレイ装置のように電子を繰り返し放出する必要がある場合、前記電源は、前記第1電圧と前記第2電圧とを交互に繰り返し発生するように構成される。   By the way, when it is necessary to repeatedly emit electrons as in a display device, the power supply is configured to repeatedly generate the first voltage and the second voltage.

このとき、前記駆動電圧付与手段は、
前記第1電圧に向けて減少する前記電圧の発生を開始する電圧減少開始時点から同電圧の減少中に前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点までの第1期間において前記回路に挿入される回路素子と、
同負側分極反転完了時点から同エミッタ部への電子の蓄積が完了する電子蓄積完了時点までの第2期間において同回路に挿入される回路素子と、
前記第2電圧に向けて増大する前記電圧の発生を開始する電圧増大開始時点から同電圧の増大中に同エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点までの第3期間において同回路に挿入される回路素子と、
同正側分極反転完了時点から同エミッタ部からの電子の放出が実質的に完了する電子放出完了時点までの第4期間において同回路に挿入される回路素子と、
のうち、少なくとも二つの回路素子が互いに異なる回路素子となるように回路素子を選択して同回路に挿入することにより同回路の回路定数を設定する回路定数設定手段を備えることが好適である。
At this time, the drive voltage applying means is
A first period from a voltage decrease start time at which generation of the voltage decreasing toward the first voltage starts to a time point when the negative polarization inversion of the emitter section is substantially completed during the decrease of the voltage. Circuit elements inserted into the circuit in a period;
A circuit element inserted into the circuit in a second period from completion of the negative polarization inversion to completion of accumulation of electrons in the emitter section; and
A third period from a voltage increase start time at which generation of the voltage increasing toward the second voltage starts to a positive polarization inversion completion point at which the polarization inversion of the emitter section is substantially completed during the increase of the voltage. A circuit element inserted into the circuit in a period;
A circuit element that is inserted into the circuit in a fourth period from the completion of the positive side polarization reversal to the completion of electron emission from the emitter section,
Among them, it is preferable to include circuit constant setting means for setting circuit constants of the circuit by selecting the circuit elements so that at least two circuit elements are different from each other and inserting the circuit elements into the circuit.

上記第1期間乃至第4期間は不要な電子が放出され得る期間である。一方、材質などに基づく素子自体の特性や他の不要な電子放出を回避する手段(例えば、コレクタ電極の制御)を追加すること等により、不要な電子放出が頻度高く発生する期間は装置により異なる。これに対し、電源、上部電極及び下部電極を接続するための回路の定数が一律に大きい値となるように回路素子を選択して同回路に挿入すれば、不要な電子放出を回避することはできる。   The first to fourth periods are periods in which unnecessary electrons can be emitted. On the other hand, the period during which unnecessary electron emission occurs frequently varies depending on the device, for example, by adding characteristics of the element itself based on the material and other means for avoiding unnecessary electron emission (for example, control of the collector electrode). . On the other hand, if a circuit element is selected and inserted into the circuit so that the constant of the circuit for connecting the power source, the upper electrode and the lower electrode is uniformly large, unnecessary electron emission can be avoided. it can.

しかし、そのように構成すると、電子の蓄積に要する時間及び電子の放出に要する時間の総てが長くなり、所望の周波数(周期)で電子を放出することができなくなる。そこで、上記構成のように、素子の特性などに応じて不要な電子放出が頻度高く発生する期間の回路定数とその他の期間の回路定数とが相違するように、それぞれの期間において回路に挿入される回路素子(例えば、抵抗)を選択し・切り換える。この結果、所望の周波数で電子を放出することができるとともに、不要な電子放出を回避し得る電子放出装置が提供される。なお、この場合、上述した電源の発生する電圧を徐々に変更する制御を行ってもよく、行わなくてもよい。   However, with such a configuration, the time required for the accumulation of electrons and the time required for the emission of electrons become long, and electrons cannot be emitted at a desired frequency (period). Therefore, as in the above configuration, the circuit constants in the period in which unnecessary electron emission frequently occurs according to the characteristics of the element and the circuit constants in other periods are inserted into the circuit in each period so that they are different. Select / switch the circuit element (for example, resistor). As a result, there is provided an electron emission device that can emit electrons at a desired frequency and avoid unnecessary electron emission. In this case, the above-described control for gradually changing the voltage generated by the power supply may or may not be performed.

本発明による他の電子放出装置は、
誘電体からなるエミッタ部と同エミッタ部の下部に形成された下部電極と同エミッタ部を挟んで同下部電極に対向するように同エミッタ部の上部に形成されるとともに微細貫通孔が複数形成されてなる上部電極とを有する素子と、
電源と同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路とを含む駆動電圧付与手段と、
を備えた電子放出装置において、
前記電源は、
前記上部電極から前記エミッタ部に電子を供給し同電子を同エミッタ部に蓄積させるために、同エミッタ部において分極反転を発生させる負の電圧である第4電圧となり、その後、同分極反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点又は同負側分極反転完了時点より前の所定時点にて同第4電圧の大きさよりも大きさが小さい負の電圧である第5電圧となり、その後、同第5電圧の大きさよりも大きさが大きい負の電圧である第1電圧に向けて徐々に減少する電圧を発生するように構成された電子放出装置である。
Other electron emission devices according to the present invention include:
A dielectric emitter, a lower electrode formed under the emitter, and an upper portion of the emitter so as to face the lower electrode across the emitter and a plurality of fine through holes are formed. An element having an upper electrode,
A driving voltage applying means including a power supply and a circuit for applying a voltage generated by the power supply between the lower electrode and the upper electrode;
In an electron emission device comprising:
The power supply is
In order to supply electrons from the upper electrode to the emitter section and accumulate the electrons in the emitter section, a fourth voltage, which is a negative voltage that causes polarization inversion in the emitter section, is obtained. When the negative side polarization reversal is completed, or at a predetermined time before the completion of the negative side polarization reversal, the fifth voltage, which is a negative voltage smaller than the fourth voltage, is obtained. The electron-emitting device is configured to generate a voltage that gradually decreases toward a first voltage that is a negative voltage having a magnitude greater than that of the fifth voltage.

実験によれば、負側分極反転完了後において素子電圧は急峻に変化し、不要な電子放出が頻繁に行われる。そこで、上記構成のように、電源が、エミッタ部において分極反転を発生させる負の電圧である第4電圧となり、その後、同分極反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点又は同負側分極反転完了時点より前の所定時点にて同第4電圧の大きさよりも大きさが小さい負の電圧である第5電圧となり、その後、同第5電圧の大きさよりも大きさが大きい負の電圧である第1電圧に向けて徐々に減少する電圧を発生すれば、負側分極反転後の素子電圧と電源が発生している電圧との差が小さくなって、素子電圧は電源の発生する電圧とともに徐々に変化するようになる。この結果、不要な電子放出の頻度を低減することができる。また、負側分極反転が発生するまで電源の発生する電圧を第5電圧の大きさよりも大きい大きさを有する負の第4電圧とすることができるので、負側分極反転までの時間を短縮することもできる。なお、電圧の「大きさ」とは、電圧の絶対値のことを言う。   According to experiments, after the negative side polarization reversal is completed, the device voltage changes rapidly, and unnecessary electron emission is frequently performed. Therefore, as in the above configuration, the power supply becomes the fourth voltage, which is a negative voltage that causes polarization reversal in the emitter section, and thereafter, when the negative side polarization reversal is completed or on the same negative side At a predetermined time before the completion of polarization reversal, the voltage becomes a fifth voltage that is a negative voltage smaller than the fourth voltage, and then a negative voltage larger than the fifth voltage. If a voltage that gradually decreases toward the first voltage is generated, the difference between the element voltage after the negative side polarization inversion and the voltage generated by the power supply becomes small, and the element voltage is the voltage generated by the power supply. It gradually changes with time. As a result, the frequency of unnecessary electron emission can be reduced. In addition, since the voltage generated by the power supply can be the negative fourth voltage having a magnitude larger than the fifth voltage until the negative side polarization inversion occurs, the time until the negative side polarization inversion is shortened. You can also. The “magnitude” of the voltage refers to the absolute value of the voltage.

以下、本発明による電子放出装置の各実施形態について図面を参照しながら説明する。この電子放出装置は、電子照射線装置、光源及び電子部品製造装置等の種々の装置に適用することができるが、以下の説明においてはディスプレイに適用されている。
<第1実施形態>
(構造)
図1乃至図3に示したように、本発明の第1実施形態に係る電子放出装置10は、基板11、複数の下部電極(下部電極層)12、エミッタ部13、複数の上部電極(上部電極層)14、絶縁層15及び複数の集束電極(集束電極層)16を備えている。なお、図1は電子放出装置10の部分平面図である図3の1−1線に沿った平面にて電子放出装置10を切断した断面図、図2は図3の2−2線に沿った平面にて電子放出装置10を切断した断面図である。
Embodiments of an electron emission device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The electron emission device can be applied to various devices such as an electron irradiation device, a light source, and an electronic component manufacturing device, but is applied to a display in the following description.
<First Embodiment>
(Construction)
As shown in FIGS. 1 to 3, the electron emission device 10 according to the first embodiment of the present invention includes a substrate 11, a plurality of lower electrodes (lower electrode layers) 12, an emitter unit 13, and a plurality of upper electrodes (upper parts). Electrode layer) 14, insulating layer 15, and a plurality of focusing electrodes (focusing electrode layers) 16. 1 is a partial plan view of the electron emission device 10, and is a cross-sectional view of the electron emission device 10 cut along a plane along line 1-1 in FIG. 3, and FIG. 2 is along line 2-2 in FIG. It is sectional drawing which cut | disconnected the electron emission apparatus 10 in the open plane.

基板11は、互いに直交するX軸及びY軸により形成される平面(X−Y平面)に平行な上面及び下面を有し、X軸及びY軸のそれぞれに直交するZ軸方向に厚み方向を有する薄板体である。基板11は、酸化ジルコニウムを主成分とした材料(例えば、ガラス又はセラミックス)からなっている。   The substrate 11 has an upper surface and a lower surface parallel to a plane (XY plane) formed by the X axis and the Y axis orthogonal to each other, and the thickness direction is in the Z axis direction orthogonal to the X axis and the Y axis. It is a thin plate body. The substrate 11 is made of a material mainly composed of zirconium oxide (for example, glass or ceramics).

下部電極12のそれぞれは、導電性物質(ここでは、銀又は白金)からなり、基板11の上面の上に層状に形成されている。各下部電極12の平面視における形状はY軸方向に長手方向を有する帯状である。図1に示したように、互いに隣接する二つの下部電極12は、X軸方向において所定の距離だけ離れた位置に形成されている。図1において、符合12−1、12−2及び12−3が付された下部電極12は、便宜上、第1下部電極、第2下部電極及び第3下部電極とそれぞれ称呼される。   Each of the lower electrodes 12 is made of a conductive material (here, silver or platinum), and is formed in a layer on the upper surface of the substrate 11. The shape of each lower electrode 12 in plan view is a strip shape having a longitudinal direction in the Y-axis direction. As shown in FIG. 1, the two lower electrodes 12 adjacent to each other are formed at positions separated by a predetermined distance in the X-axis direction. In FIG. 1, the lower electrodes 12 denoted by reference numerals 12-1, 12-2 and 12-3 are referred to as a first lower electrode, a second lower electrode and a third lower electrode, respectively, for convenience.

エミッタ部13は、比誘電率が大きい誘電体(例えば、マグネシウムニオブ酸鉛(PMN)、チタン酸鉛(PT)及びジルコン酸鉛(PZ)の3成分系材料PMN−PT−PZ。材質については、後に詳述する。)からなり、基板11の上面及び下部電極12の上面の上に形成されている。エミッタ部13は、基板11と同様な薄板体である。エミッタ部13の上面には、図4に拡大して示したように、誘電体の粒界による凹凸13aが形成されている。   The emitter section 13 is a dielectric having a high relative dielectric constant (for example, a three-component material PMN-PT-PZ of lead magnesium niobate (PMN), lead titanate (PT) and lead zirconate (PZ). , Which will be described in detail later), and is formed on the upper surface of the substrate 11 and the upper surface of the lower electrode 12. The emitter section 13 is a thin plate similar to the substrate 11. On the upper surface of the emitter section 13, as shown in an enlarged view in FIG. 4, irregularities 13 a due to dielectric grain boundaries are formed.

上部電極14のそれぞれは、導電性物質(ここでは、白金)からなり、エミッタ部13の上面の上に層状に形成されている。各上部電極14の平面視における形状は、図3に示したように、X軸方向及びY軸方向にそれぞれ沿った短辺及び長辺を有する長方形である。複数の上部電極14は互いに離間し、マトリクス状に配列されている。上部電極14のそれぞれは、下部電極12のそれぞれに対向し、平面視において下部電極12のそれぞれに重なる位置に配設されている。   Each of the upper electrodes 14 is made of a conductive material (here, platinum), and is formed in a layer shape on the upper surface of the emitter section 13. The shape of each upper electrode 14 in plan view is a rectangle having a short side and a long side along the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively, as shown in FIG. The plurality of upper electrodes 14 are separated from each other and arranged in a matrix. Each of the upper electrodes 14 faces each of the lower electrodes 12 and is disposed at a position overlapping with each of the lower electrodes 12 in plan view.

更に、上部電極14のそれぞれには、図4及び上部電極14の部分拡大平面図である図5に示したように、複数の微細な貫通孔14aが形成されている。図1及び図3において、符合14−1、14−2及び14−3が付された上部電極14は、便宜上、第1上部電極、第2上部電極及び第3上部電極とそれぞれ称呼される。また、X軸方向に配列された複数の上部電極14同士は図示しない導体からなる層により接続され、同電位に維持されるようになっている。   Further, each of the upper electrodes 14 is formed with a plurality of fine through holes 14a as shown in FIG. 4 and FIG. 5 which is a partially enlarged plan view of the upper electrode 14. In FIG. 1 and FIG. 3, the upper electrodes 14 denoted by reference numerals 14-1, 14-2 and 14-3 are respectively referred to as a first upper electrode, a second upper electrode and a third upper electrode for convenience. The plurality of upper electrodes 14 arranged in the X-axis direction are connected by a layer made of a conductor (not shown) so as to be maintained at the same potential.

下部電極12、エミッタ部13及び白金レジネートペーストからなる上部電極14は焼成処理によって一体化させられている。この一体化のための焼成処理により、上部電極14となる膜が例えば厚み10μmから厚み0.1μmに収縮する。このとき、上部電極14には前述した複数の微細貫通孔14aが形成される。   The lower electrode 12, the emitter portion 13, and the upper electrode 14 made of platinum resinate paste are integrated by a baking process. By this baking process for integration, the film to be the upper electrode 14 shrinks from a thickness of 10 μm to a thickness of 0.1 μm, for example. At this time, the plurality of fine through holes 14 a described above are formed in the upper electrode 14.

以上に述べたように、平面視において上部電極14と下部電極12とが重なった部分は一つの電子放出のための素子を形成していることになる。例えば、第1下部電極12−1、第1上部電極14−1及び第1下部電極12−1と第1上部電極14−1とにより挟まれたエミッタ部13は、第1の素子を構成している。また、第2下部電極12−2、第2上部電極14−2及び第2下部電極12−2と第2上部電極14−2とにより挟まれたエミッタ部13は、第2の素子を構成している。更に、第3下部電極12−3、第3上部電極14−3及び第3下部電極12−3と第3上部電極14−3とにより挟まれたエミッタ部13は、第3の素子を構成している。このように、電子放出装置10は、複数の独立した電子放出素子を備えている。   As described above, the portion where the upper electrode 14 and the lower electrode 12 overlap in a plan view forms one element for electron emission. For example, the first lower electrode 12-1, the first upper electrode 14-1, and the emitter section 13 sandwiched between the first lower electrode 12-1 and the first upper electrode 14-1 constitute the first element. ing. The emitter section 13 sandwiched between the second lower electrode 12-2, the second upper electrode 14-2, the second lower electrode 12-2, and the second upper electrode 14-2 constitutes a second element. ing. Furthermore, the emitter section 13 sandwiched between the third lower electrode 12-3, the third upper electrode 14-3, the third lower electrode 12-3, and the third upper electrode 14-3 constitutes a third element. ing. Thus, the electron emission device 10 includes a plurality of independent electron emission elements.

絶縁層15は、エミッタ部13の上面の上に、複数の上部電極14の間を埋めるように形成されている。絶縁層15の厚み(Z軸方向長さ)は、上部電極14の厚み(Z軸方向長さ)より僅かだけ大きくなっている。図1及び図2に示したように、各絶縁層15のX軸及びY軸方向端部は、上部電極14のX軸方向両端部及びY軸方向両端部の上に配置されている。   The insulating layer 15 is formed on the upper surface of the emitter section 13 so as to fill a space between the plurality of upper electrodes 14. The thickness (Z-axis direction length) of the insulating layer 15 is slightly larger than the thickness (Z-axis direction length) of the upper electrode 14. As shown in FIGS. 1 and 2, the X-axis and Y-axis direction ends of each insulating layer 15 are disposed on the X-axis direction both ends and the Y-axis direction both ends of the upper electrode 14.

集束電極16は、導電性物質(ここでは、銀)からなり、絶縁層15の上に層状に形成されている。図3に示したように、各集束電極16の平面視における形状はY軸方向に長手方向を有する帯状である。各集束電極16は、平面視においてX軸方向にて互いに隣接する上部電極14の間(X軸方向に互いに隣接している素子の各上部電極の間であって、各上部電極の斜め上方、即ち、電子放出方向に僅かに離間した位置)に形成されている。総ての集束電極16は、図示しない導体からなる層により互いに接続され、同電位に維持されるようになっている。   The focusing electrode 16 is made of a conductive material (here, silver), and is formed in a layer shape on the insulating layer 15. As shown in FIG. 3, the shape of each focusing electrode 16 in plan view is a strip shape having a longitudinal direction in the Y-axis direction. Each focusing electrode 16 is located between upper electrodes 14 adjacent to each other in the X-axis direction in plan view (between upper electrodes of elements adjacent to each other in the X-axis direction, obliquely above each upper electrode, That is, it is formed at a position slightly separated in the electron emission direction. All the focusing electrodes 16 are connected to each other by a layer made of a conductor (not shown) and are maintained at the same potential.

なお、図1及び図3において、符合16−1、16−2及び16−3が付された集束電極16は、便宜上、第1集束電極、第2集束電極及び第3集束電極とそれぞれ称呼される。この称呼方法を利用すると、第2集束電極16−2は第1の素子の第1上部電極14−1と第2の素子の第2上部電極14−2との間であって、第1上部電極14−1及び第2上部電極14−2の斜め上方に形成されていると言える。同様に、第3集束電極16−3は第2の素子の第2上部電極14−2と第3の素子の第3上部電極14−3との間であって、第2上部電極14−2及び第3上部電極14−3の斜め上方に形成されていると言える。   In FIGS. 1 and 3, the focusing electrodes 16 denoted by reference numerals 16-1, 16-2, and 16-3 are respectively referred to as a first focusing electrode, a second focusing electrode, and a third focusing electrode for convenience. The Using this naming method, the second focusing electrode 16-2 is between the first upper electrode 14-1 of the first element and the second upper electrode 14-2 of the second element, and the first upper electrode 14-2 It can be said that it is formed obliquely above the electrode 14-1 and the second upper electrode 14-2. Similarly, the third focusing electrode 16-3 is between the second upper electrode 14-2 of the second element and the third upper electrode 14-3 of the third element, and the second upper electrode 14-2. And it can be said that it is formed obliquely above the third upper electrode 14-3.

この電子放出装置10は、更に、透明板17、コレクタ電極(コレクタ電極層)18及び蛍光体19を備えている。   The electron emission device 10 further includes a transparent plate 17, a collector electrode (collector electrode layer) 18, and a phosphor 19.

透明板17は、透明な材質(ここでは、ガラス又はアクリル製)からなっていて、上部電極14の上方(Z軸正方向)に所定の距離だけ離れた位置に形成されている。透明板17は、その上面及び下面がエミッタ部13の上面及び上部電極14の上面と平行(X−Y平面内)となるように配設されている。   The transparent plate 17 is made of a transparent material (here, made of glass or acrylic), and is formed at a position above the upper electrode 14 (Z-axis positive direction) by a predetermined distance. The transparent plate 17 is disposed such that the upper and lower surfaces thereof are parallel (within the XY plane) to the upper surface of the emitter section 13 and the upper surface of the upper electrode 14.

コレクタ電極18は、導電性物質(ここでは、透明導電膜,ITO)からなっていて、透明板17の下面全体に層状に形成されている。即ち、コレクタ電極18は、各上部電極14の上部において各上部電極14に対向するように配設されている。   The collector electrode 18 is made of a conductive material (here, transparent conductive film, ITO), and is formed in a layer shape on the entire lower surface of the transparent plate 17. That is, the collector electrode 18 is disposed above the upper electrode 14 so as to face the upper electrode 14.

蛍光体19のそれぞれは、電子の衝突により赤、緑及青色の何れかの光を発するようになっている。各蛍光体19は、平面視において各上部電極14と略同一の形状を備え、各上部電極14と重なる位置に配設されている。図1において、符合19R、19G及び19Bが付された蛍光体19は、赤色、緑色及び青色をそれぞれ発光するようになっている。従って、本例においては、赤色蛍光体19Rは第1上部電極14−1の直上部(Z軸正方向)に位置し、緑色蛍光体19Gは第2上部電極14−2の直上部に位置し、青色蛍光体19Bは第3上部電極14−3の直上部に位置している。なお、エミッタ部13、上部電極14、絶縁層15、集束電極16及び透明板17(コレクタ電極18)により囲まれた空間は略真空(10〜10−6Paが好ましく、より好ましくは10−3〜10−5Pa)に維持されている。 Each of the phosphors 19 emits red, green, or blue light by electron collision. Each phosphor 19 has substantially the same shape as each upper electrode 14 in a plan view, and is disposed at a position overlapping each upper electrode 14. In FIG. 1, the phosphors 19 denoted by reference numerals 19R, 19G, and 19B emit red, green, and blue, respectively. Accordingly, in this example, the red phosphor 19R is located immediately above the first upper electrode 14-1 (Z-axis positive direction), and the green phosphor 19G is located immediately above the second upper electrode 14-2. The blue phosphor 19B is located immediately above the third upper electrode 14-3. The space surrounded by the emitter section 13, the upper electrode 14, the insulating layer 15, the focusing electrode 16 and the transparent plate 17 (collector electrode 18) is preferably substantially vacuum (10 2 to 10 −6 Pa, more preferably 10 −. 3 to 10 −5 Pa).

換言すると、透明板17及びコレクタ電極18は、図示しない電子放出装置10の側壁部とともに密閉空間を形成する空間形成部材を構成している。そして、この密閉空間は略真空に維持されている。従って、電子放出装置10の素子(少なくとも各素子のエミッタ部13の上部と上部電極14)は、空間形成部材により略真空状態に維持されている密閉空間内に配置されていることになる。   In other words, the transparent plate 17 and the collector electrode 18 constitute a space forming member that forms a sealed space together with a side wall portion of the electron emission device 10 (not shown). The sealed space is maintained in a substantially vacuum. Therefore, the elements of the electron emission device 10 (at least the upper part of the emitter section 13 and the upper electrode 14 of each element) are arranged in a sealed space maintained in a substantially vacuum state by the space forming member.

加えて、電子放出装置10は、図1に示したように、駆動電圧付与回路(駆動電圧付与手段、電位差付与手段)21と、集束電極電位付与回路(集束電極電位差付与手段)22と、コレクタ電圧付与回路(コレクタ電圧付与手段)23と、を備えている。   In addition, as shown in FIG. 1, the electron emission device 10 includes a drive voltage applying circuit (drive voltage applying means, potential difference applying means) 21, a focusing electrode potential applying circuit (focusing electrode potential difference applying means) 22, and a collector. A voltage application circuit (collector voltage application means) 23.

駆動電圧付与回路21は、駆動電圧Vin(後述)を発生する電源21sを備えている。電源21sは各上部電極14及び各下部電極12に接続されている。即ち、駆動電圧付与回路21は、電源21sと、同電源21sと各素子とを接続するための回路と、を含んでいる。更に、駆動電圧付与回路21は、信号制御回路100及び電源回路110に接続されていていて、信号制御回路100からの信号に基づいて互いに対向する上部電極14と下部電極12との間(素子)に駆動電圧Vinを付与するようになっている。   The drive voltage application circuit 21 includes a power source 21s that generates a drive voltage Vin (described later). The power source 21 s is connected to each upper electrode 14 and each lower electrode 12. That is, the drive voltage application circuit 21 includes a power source 21s and a circuit for connecting the power source 21s and each element. Further, the drive voltage applying circuit 21 is connected to the signal control circuit 100 and the power supply circuit 110, and between the upper electrode 14 and the lower electrode 12 (elements) facing each other based on a signal from the signal control circuit 100. A drive voltage Vin is applied to the.

集束電極電位付与回路22は、集束電極16に接続されていて、集束電極16に一定の負の電位(電圧)Vsを常に付与するようになっている。   The focusing electrode potential application circuit 22 is connected to the focusing electrode 16 and always applies a constant negative potential (voltage) Vs to the focusing electrode 16.

コレクタ電圧付与回路23は、コレクタ電極18に所定の電圧(コレクタ電圧)を付与するための回路であって、抵抗23aと、スイッチング素子23bと、一定の電圧Vcを発生する定電圧源23cと、スイッチ制御回路23dとを備えている。抵抗23aの一端はコレクタ電極18に接続されている。抵抗23aの他端はスイッチング素子23bの固定接続点に接続されている。スイッチング素子23bは、MOS−FETなどの半導体素子であり、スイッチ制御回路23dと接続されている。   The collector voltage applying circuit 23 is a circuit for applying a predetermined voltage (collector voltage) to the collector electrode 18, and includes a resistor 23a, a switching element 23b, a constant voltage source 23c that generates a constant voltage Vc, And a switch control circuit 23d. One end of the resistor 23 a is connected to the collector electrode 18. The other end of the resistor 23a is connected to a fixed connection point of the switching element 23b. The switching element 23b is a semiconductor element such as a MOS-FET and is connected to the switch control circuit 23d.

スイッチング素子23bは、前記固定接続点に加え、二つの切換点を備えている。スイッチング素子23bは、スイッチ制御回路23dからの指示信号に応じて二つの切換点の何れか一つと固定接続点とを選択的に接続するようになっている。この二つの切換点の一つは接地され、他の一つは定電圧源23cの陽極と接続されている。定電圧源23cの陰極は接地されている。スイッチ制御回路23dは、信号制御回路100と接続されていて、信号制御回路100からの信号に基づいてスイッチング素子23bの切換制御を行うようになっている。更に、スイッチ制御回路23dは、後述する素子電圧測定回路、電子放出完了検出回路を内蔵している。   The switching element 23b includes two switching points in addition to the fixed connection point. The switching element 23b selectively connects either one of the two switching points and the fixed connection point in response to an instruction signal from the switch control circuit 23d. One of the two switching points is grounded, and the other is connected to the anode of the constant voltage source 23c. The cathode of the constant voltage source 23c is grounded. The switch control circuit 23d is connected to the signal control circuit 100, and performs switching control of the switching element 23b based on a signal from the signal control circuit 100. Further, the switch control circuit 23d incorporates an element voltage measurement circuit and an electron emission completion detection circuit which will be described later.

(電子放出の原理及び作動)
次に、上記のように構成された電子放出装置10の電子放出に関する作動原理について一つの素子に着目して説明する。以下においては、説明を簡単にするため、電源21sが発生する駆動電圧Vinは第1実施形態の駆動電圧Vinと相違する矩形波となっている。
(Principle and operation of electron emission)
Next, the operation principle regarding the electron emission of the electron emission device 10 configured as described above will be described by paying attention to one element. In the following, for simplicity of explanation, the drive voltage Vin generated by the power source 21s is a rectangular wave different from the drive voltage Vin of the first embodiment.

先ず、図6に示したように、下部電極12の電位を基準とした下部電極12と上部電極14の実際の電位差Vka(即ち、素子電圧Vka)が正の所定電圧Vpに維持され、エミッタ部13の電子が総て放出した直後であって、電子がエミッタ部13に蓄積されていない状態から説明を開始する。このとき、エミッタ部13の双極子の負極はエミッタ部13の上面(Z軸正方向、即ち、上部電極14側)に向いた状態となっている。この状態は、図7に示したグラフ上の点p1の状態である。図7のグラフは、横軸に素子電圧Vkaをとり、縦軸に上部電極14近傍部分の電荷Qをとったエミッタ部13の電圧−分極特性のグラフである。   First, as shown in FIG. 6, the actual potential difference Vka (that is, the element voltage Vka) between the lower electrode 12 and the upper electrode 14 with respect to the potential of the lower electrode 12 is maintained at a positive predetermined voltage Vp, and the emitter section The description is started from a state immediately after all the 13 electrons are emitted and the electrons are not accumulated in the emitter section 13. At this time, the negative pole of the dipole of the emitter section 13 is in a state facing the upper surface of the emitter section 13 (Z-axis positive direction, that is, the upper electrode 14 side). This state is the state of the point p1 on the graph shown in FIG. The graph of FIG. 7 is a graph of the voltage-polarization characteristics of the emitter section 13 with the element voltage Vka on the horizontal axis and the charge Q in the vicinity of the upper electrode 14 on the vertical axis.

この状態において、駆動電圧付与回路21の電源21sは、図8の時刻t7に示したように、駆動電圧Vinを負の所定電圧である第1電圧Vmに向けて減少させる。これにより、素子電圧Vkaは図7の点p2を経由して点p3に向けて減少する。そして、素子電圧Vkaが図7に示した負の抗電界電圧Vaの近傍の電圧になると、エミッタ部13の双極子の向きが反転し始める。即ち、図9に示したように、分極反転(負側分極反転)が開始する。この分極反転により、エミッタ部13の上面と、上部電極14と、これらの周囲の媒質(この場合、真空)との接触箇所(トリプルジャンクション)及び/又は微細貫通孔14aを形成している上部電極14の先端部分において電界が大きくなり(電界集中が発生し)、図10に示したように、上部電極14からエミッタ部13に向けて電子が供給され始める。   In this state, the power source 21s of the drive voltage application circuit 21 decreases the drive voltage Vin toward the first voltage Vm, which is a negative predetermined voltage, as shown at time t7 in FIG. As a result, the element voltage Vka decreases toward the point p3 via the point p2 in FIG. When the element voltage Vka becomes a voltage in the vicinity of the negative coercive electric field voltage Va shown in FIG. 7, the direction of the dipole of the emitter section 13 starts to reverse. That is, as shown in FIG. 9, polarization reversal (negative side polarization reversal) starts. Due to this polarization inversion, the upper surface of the emitter 13, the upper electrode 14, and the contact portion (triple junction) between the surrounding medium (in this case, vacuum) and / or the fine through hole 14 a are formed. The electric field is increased at the tip portion of 14 (electric field concentration occurs), and electrons are supplied from the upper electrode 14 toward the emitter section 13 as shown in FIG.

この供給された電子は、主としてエミッタ部13の上部であって上部電極14の微細貫通孔14aから露呈している部分の近傍及び微細貫通孔14aを形成している上部電極14の端部近傍(以下、単に「微細貫通孔14a近傍」とも言う。)に蓄積される。その後、所定の時間が経過して図8の時刻t9にて負側分極反転が完了すると、素子電圧Vkaは負の所定電圧(第1電圧)Vmに向けて急激に変化し、時刻t10にて負の所定電圧Vmとなる。この結果、電子の蓄積が完了する(電子の蓄積飽和状態に至る)。この状態が、図7の点p4の状態である。   The supplied electrons are mainly in the upper part of the emitter portion 13, in the vicinity of the portion exposed from the fine through hole 14 a of the upper electrode 14, and in the vicinity of the end portion of the upper electrode 14 forming the fine through hole 14 a ( Hereinafter, it is also simply referred to as “in the vicinity of the fine through hole 14a”). Thereafter, when the predetermined time elapses and the negative side polarization reversal is completed at time t9 in FIG. 8, the element voltage Vka rapidly changes toward the negative predetermined voltage (first voltage) Vm, and at time t10. Negative predetermined voltage Vm is obtained. As a result, the accumulation of electrons is completed (the electron accumulation saturation state is reached). This state is the state at point p4 in FIG.

次に、駆動電圧付与回路21は、図8に示した時刻t11にて、駆動電圧Vinを正の所定電圧である第2電圧Vpに変更する。これにより、素子電圧Vkaは増大し始める。このとき、素子電圧Vkaが図7の点p5に対応する正の抗電界電圧Vdより僅かに小さい電圧Vb(点p6)に到達するまでは、図11に示したように、エミッタ部13の帯電状態が維持される。その後、素子電圧Vkaは図8に示した時刻t13にて正の抗電界電圧Vdの近傍の電圧に到達する。これにより、双極子の負極がエミッタ部13の上面側に向き始める。即ち、図12に示したように、分極が再び反転する(正側分極反転が開始する。)。この状態が図7の点p5近傍の状態である。   Next, the drive voltage application circuit 21 changes the drive voltage Vin to the second voltage Vp, which is a positive predetermined voltage, at time t11 shown in FIG. Thereby, the element voltage Vka starts to increase. At this time, until the element voltage Vka reaches a voltage Vb (point p6) slightly smaller than the positive coercive electric field voltage Vd corresponding to the point p5 in FIG. 7, as shown in FIG. State is maintained. Thereafter, the element voltage Vka reaches a voltage in the vicinity of the positive coercive electric field voltage Vd at time t13 shown in FIG. As a result, the negative pole of the dipole starts to face the upper surface side of the emitter section 13. That is, as shown in FIG. 12, the polarization is reversed again (positive-side polarization reversal starts). This state is a state near the point p5 in FIG.

その後、図8の時刻t14にて正側分極反転が完了する時点の近傍の時点になると、負極がエミッタ部13の上面側に反転した双極子の数が多くなる。この結果、図13に示したように、クーロンの反発力により微細貫通孔14aの近傍に蓄積されていた電子が微細貫通孔14aを通って上方(Z軸正方向)に放出され始める。   Thereafter, at a time near the time when the positive-side polarization reversal is completed at time t14 in FIG. 8, the number of dipoles in which the negative electrode is reversed to the upper surface side of the emitter section 13 increases. As a result, as shown in FIG. 13, the electrons accumulated in the vicinity of the fine through hole 14a are started to be released upward (Z-axis positive direction) through the fine through hole 14a due to the repulsive force of Coulomb.

そして、図8の時刻t14にて正側分極反転が完了すると、素子電圧Vkaは急激に増大を開始し、電子が活発に放出される。次いで、時刻t16になると電子の放出は完了し、素子電圧Vkaは第2電圧Vpに到達する。この結果、エミッタ部13の状態は図6に示した当初の状態(図7の点p1の状態)に復帰する。以上が、電子の蓄積(消灯)及び放出(点灯・発光)に係る一連の作動原理である。   When the positive-side polarization inversion is completed at time t14 in FIG. 8, the element voltage Vka starts to increase rapidly, and electrons are actively emitted. Next, at time t16, the electron emission is completed, and the element voltage Vka reaches the second voltage Vp. As a result, the state of the emitter section 13 returns to the initial state shown in FIG. 6 (the state at the point p1 in FIG. 7). The above is a series of operating principles relating to accumulation (extinguishing) and emission (lighting / light emission) of electrons.

なお、素子が複数存在する場合、駆動電圧付与回路21は電子放出を行うべき素子の上部電極14に対してのみ駆動電圧Vinを第1電圧Vmとして電子の蓄積を行い、電子放出を行う必要のない上部電極14に対しては駆動電圧Vinを「0」の値に維持し、その後、総ての上部電極14に対して駆動電圧Vinを第2電圧Vpに一斉に(同時に)変化させるようになっている。これにより、電子は、電子をエミッタ部13に蓄積していた素子の上部電極14(微細貫通孔14a)のみから放出させられる。従って、電子放出を行う必要のない上部電極14近傍のエミッタ部13内では分極反転が発生しない。   When there are a plurality of elements, the drive voltage application circuit 21 needs to accumulate electrons by using the drive voltage Vin as the first voltage Vm only for the upper electrode 14 of the element that is to emit electrons, and to emit electrons. The drive voltage Vin is maintained at a value of “0” for the upper electrodes 14 that are not present, and then the drive voltage Vin is changed to the second voltage Vp simultaneously (simultaneously) for all the upper electrodes 14. It has become. As a result, electrons are emitted only from the upper electrode 14 (fine through hole 14a) of the element that has accumulated the electrons in the emitter section 13. Therefore, polarization inversion does not occur in the emitter section 13 near the upper electrode 14 that does not need to emit electrons.

ところで、電子が上部電極14の微細貫通孔14aを通して放出されるとき、図14に示したように、電子は次第に広がりながら(コーン状に)Z軸正方向に進行する。この結果、従来の装置においては、一つの上部電極14(例えば、第2上部電極14−2)から放出された電子が、その上部電極14の直上に存在する蛍光体(例えば、緑色蛍光体19G)に到達するのみでなく、隣接する蛍光体(赤色蛍光体19R及び青色蛍光体19B)にも到達してしまう場合があった。このような状態が発生すると、色純度が低下して画像の鮮明さが低下する。   By the way, when electrons are emitted through the fine through holes 14a of the upper electrode 14, as shown in FIG. 14, the electrons gradually spread (cone shape) and travel in the positive direction of the Z axis. As a result, in the conventional apparatus, the electrons emitted from one upper electrode 14 (for example, the second upper electrode 14-2) are phosphors (for example, the green phosphor 19G) that exist immediately above the upper electrode 14. ) As well as adjacent phosphors (red phosphor 19R and blue phosphor 19B). When such a state occurs, the color purity decreases and the sharpness of the image decreases.

これに対し、本実施形態に係る電子放出装置10は負の電位が付与される集束電極16を備えている。この集束電極16は、隣接する上部電極14の間(隣接する素子の各上部電極の間)であって、上部電極14よりも若干だけ上方の位置に配設されている。従って、図15に示したように、上部電極14の微細貫通孔14aから放出された電子は、集束電極16によりもたらされる電界によって広がることなく実質的に直上方向に放出される。   On the other hand, the electron emission device 10 according to the present embodiment includes a focusing electrode 16 to which a negative potential is applied. The focusing electrode 16 is disposed between the adjacent upper electrodes 14 (between the upper electrodes of the adjacent elements) and slightly above the upper electrode 14. Therefore, as shown in FIG. 15, the electrons emitted from the fine through holes 14 a of the upper electrode 14 are emitted in a substantially upward direction without spreading due to the electric field provided by the focusing electrode 16.

この結果、第1上部電極14−1から放出された電子は赤色蛍光体19Rのみに到達し、第2上部電極14−2から放出された電子は緑色蛍光体19Gのみに到達し、第3上部電極14−3から放出された電子は青色蛍光体19Bのみに到達する。従って、ディスプレイの色純度が低下することなく、より鮮明な画像を得ることができる。   As a result, the electrons emitted from the first upper electrode 14-1 reach only the red phosphor 19R, the electrons emitted from the second upper electrode 14-2 reach only the green phosphor 19G, and the third upper electrode Electrons emitted from the electrode 14-3 reach only the blue phosphor 19B. Therefore, a clearer image can be obtained without lowering the color purity of the display.

(不要な電子放出及び推定理由)
上述したような作動を行う電子放出装置10においては、図8に示したコレクタ電流(コレクタ電極に単位時間あたりに到達する電子の量)から理解されるように、時刻t14近傍にて電子放出が始まり、時刻t15にて単位時間あたりの電子放出量が最大となり、時刻t16にて電子放出が完了する。即ち、この期間において、正規の発光が行われる。しかしながら、発明者が実験したところ、以下に述べるように予定していない発光(不要な電子放出)が生じることが判明した。
(Unnecessary electron emission and estimation reason)
In the electron emission device 10 that operates as described above, as understood from the collector current (the amount of electrons that reach the collector electrode per unit time) shown in FIG. Beginning, the amount of electron emission per unit time becomes maximum at time t15, and electron emission is completed at time t16. That is, regular light emission is performed during this period. However, as a result of experiments conducted by the inventor, it has been found that unintended light emission (unnecessary electron emission) occurs as described below.

(1)正常発光
先ず、駆動電圧Vinを矩形波状に変化させたときに正常な電子放出(発光)が行われた場合の駆動電圧Vin、素子電圧Vka、素子電流Ik及び光出力APDの変化について、再度、図16を参照しながら説明する。なお、素子電流Ikは、下部電極12と上部電極14との間のエミッタ部13を流れる電流である。光出力APDは発せられた光を電流に変換した値であり、図においては負の値で表されている。
(1) Normal light emission First, changes in the driving voltage Vin, element voltage Vka, element current Ik, and optical output APD when normal electron emission (light emission) is performed when the driving voltage Vin is changed to a rectangular wave shape. Again, a description will be given with reference to FIG. The element current Ik is a current that flows through the emitter section 13 between the lower electrode 12 and the upper electrode 14. The light output APD is a value obtained by converting emitted light into a current, and is represented by a negative value in the figure.

図16に示したように、駆動電圧Vinが時刻t1にて急峻に立ち上げられて、負の所定電圧である第1電圧Vmから正の所定電圧である第2電圧Vpへと変化すると、エミッタ部13に大きな突入電流が流れる。従って、素子電流Ikは時刻t1直後にピークを迎え、その後、比較的速やかに0に到る。一方、時刻t1直後の時刻t2〜時刻t3において正側分極反転が発生するから、素子電圧Vkaは時刻t1から時刻t2まで急激に増大した後、時刻t3まで緩やかに増大する。そして、素子電圧Vkaは、時刻t3にて正側分極反転が終了すると(正の抗電界電圧を超えると)時刻t4までの期間において増大し、時刻t4以降において駆動電圧Vinの第2電圧Vpと一致する電圧となる。この場合、光出力APDから理解されるように、電子の放出(発光)は時刻t3近傍から開始して時刻t4の直前にて最大となり、その後停止する。   As shown in FIG. 16, when the drive voltage Vin rises steeply at time t1 and changes from the first negative voltage Vm, which is a negative predetermined voltage, to the second positive voltage Vp, which is a positive predetermined voltage, the emitter A large inrush current flows through the portion 13. Therefore, the device current Ik reaches a peak immediately after the time t1, and then reaches 0 relatively quickly. On the other hand, since positive side polarization reversal occurs at time t2 to time t3 immediately after time t1, the element voltage Vka increases rapidly from time t1 to time t2 and then gradually increases to time t3. The element voltage Vka increases in the period up to time t4 when the positive-side polarization reversal ends at time t3 (exceeds the positive coercive electric field voltage), and after the time t4, the element voltage Vka Matching voltage. In this case, as can be understood from the light output APD, the emission (light emission) of electrons starts near time t3, reaches a maximum just before time t4, and then stops.

次いで、駆動電圧Vinが時刻t5にて急峻に立ち下げられて、正の所定電圧である第2電圧Vpから負の所定電圧である第1電圧Vmへと変化すると、エミッタ部13に負の大きな突入電流が流れる。従って、素子電流Ikは時刻t5直後にピークを迎える。一方、時刻t5直後の時刻t6〜時刻t7において負側分極反転が発生するから、素子電圧Vkaは時刻t5から時刻t6まで比較的急激に減少した後、時刻t7まで略一定となる。そして、素子電圧Vkaは、時刻t7にて負側分極反転が終了すると(負の抗電界電圧を超えると)時刻t8までの期間において急激に減少し、時刻t8以降において駆動電圧Vinの第2電圧Vmと一致する電圧となる。また、素子電流Ikは、時刻t5から時刻t6までの間に急激に0に近づき、その後、時刻t7まで略一定の値となり、時刻t7〜時刻t8において再び急激に0に近づく。図16から理解されるように、時刻t5から時刻t8の間に電子は放出されない。   Next, when the drive voltage Vin sharply falls at time t5 and changes from the second voltage Vp, which is a positive predetermined voltage, to the first voltage Vm, which is a negative predetermined voltage, a large negative voltage is generated in the emitter section 13. Inrush current flows. Therefore, the device current Ik reaches a peak immediately after time t5. On the other hand, since negative side polarization reversal occurs from time t6 to time t7 immediately after time t5, the element voltage Vka decreases relatively rapidly from time t5 to time t6 and then becomes substantially constant from time t7. The element voltage Vka sharply decreases in the period up to time t8 when the negative side polarization reversal ends at time t7 (exceeds the negative coercive field voltage), and the second voltage of the drive voltage Vin after time t8. The voltage matches Vm. Further, the element current Ik suddenly approaches 0 from time t5 to time t6, and then becomes a substantially constant value until time t7, and suddenly approaches 0 again from time t7 to time t8. As understood from FIG. 16, no electrons are emitted between time t5 and time t8.

(2)異常な発光(不要な時点での電子放出及び過度の電子放出)
次に、駆動電圧Vinを矩形波状に変化させたとき、どのような時点にて不要な電子放出(電子放出量が過大になる場合も含む。)が発生するかについて説明する。
(2) Abnormal light emission (electron emission at unnecessary time and excessive electron emission)
Next, it will be described at what point in time unnecessary electron emission (including the case where the amount of electron emission becomes excessive) occurs when the drive voltage Vin is changed to a rectangular wave shape.

このような不要な電子放出は、主として次に述べる4つの時点にて生じる。
(A)駆動電圧Vinを負の所定電圧である第1電圧Vm(或いは、後述する素子の非選択中に印加される中間電圧と等しい第3電圧Vn)から正の所定電圧である第2電圧Vpに変更した時点(即ち、電子放出を開始するために駆動電圧Vinを立ち上げた時点であり、図8の時刻t1,t11及び図16の時刻t1)の直後に不要な電子放出が発生する(図17の領域A1を参照。)。これは、駆動電圧Vinが急変することに伴って、上部電極14と下部電極12との間(即ち、エミッタ部13)に大きな突入電流が流れる(素子電流Ikの大きさが過大になる)ことに起因すると推定される。
Such unnecessary electron emission mainly occurs at the following four points.
(A) A second voltage that is a positive predetermined voltage from a first voltage Vm that is a negative predetermined voltage (or a third voltage Vn that is equal to an intermediate voltage applied during non-selection of an element to be described later) as a drive voltage Vin. Unnecessary electron emission occurs immediately after the time of change to Vp (that is, the time when the drive voltage Vin is raised to start electron emission, time t1, t11 in FIG. 8 and time t1 in FIG. 16). (See region A1 in FIG. 17). This is because a large inrush current flows between the upper electrode 14 and the lower electrode 12 (that is, the emitter section 13) as the drive voltage Vin changes suddenly (the element current Ik becomes excessive). It is estimated that

(B)駆動電圧Vinを正の所定電圧である第2電圧Vpに変更したことに伴って正側分極反転が発生し、その正側分極反転が完了した時点(図8の時刻t14及び図16の時刻t3)の直後に不要な電子放出が発生する(図17の領域A2及び図18を参照。)。これは、エミッタ部13の正側分極反転が完了した時点(正の抗電界電圧を超える時点)の直後に素子電圧Vkaが急激に変化すること(素子電圧Vkaの時間的変化率(dVka/dt)の大きさが過大になること)等によるものと推定される。 (B) When the drive voltage Vin is changed to the second voltage Vp which is a positive predetermined voltage, the positive-side polarization inversion occurs and the positive-side polarization inversion is completed (time t14 in FIG. 8 and FIG. 16). Immediately after time t3), unnecessary electron emission occurs (see region A2 in FIG. 17 and FIG. 18). This is because the element voltage Vka changes abruptly immediately after the positive side polarization inversion of the emitter section 13 is completed (at the time when the positive coercive field voltage is exceeded) (temporal change rate of the element voltage Vka (dVka / dt). ) Is too large).

(C)駆動電圧Vinを正の所定電圧である第2電圧Vpから負の所定電圧である第1電圧Vmに変更した時点(即ち、電子放出開始のために駆動電圧Vinを立ち下げた時点であり、図8の時刻t7,t17及び図16の時刻t5)の直後に不要な電子放出が発生する(図17の領域A3を参照。)。これは、駆動電圧Vinが急変することに伴って、大きな突入電流が流れる(素子電流Ikが過大になる)ことに起因すると推定される。 (C) When the drive voltage Vin is changed from the second voltage Vp, which is a positive predetermined voltage, to the first voltage Vm, which is a negative predetermined voltage (that is, when the drive voltage Vin is lowered to start electron emission). Yes, unnecessary electron emission occurs immediately after time t7, t17 in FIG. 8 and time t5 in FIG. 16 (see region A3 in FIG. 17). This is presumed to be caused by a large inrush current (the element current Ik becomes excessive) as the drive voltage Vin suddenly changes.

(D)駆動電圧Vinを負の所定電圧である第1電圧Vmに変更したことに伴って負側分極反転が発生し、その負側分極反転が完了した時点(図8の時刻t9,t19及び図16の時刻t7)の直後に不要な電子放出が発生する(図17の領域A4及び図19を参照。)。これは、エミッタ部13の負側分極反転が完了した後に素子電圧Vkaが急激に変化すること(素子電圧Vkaの時間的変化率(dVka/dt)の大きさが過大になること)等によるものと推定される。 (D) When the drive voltage Vin is changed to the first voltage Vm which is a negative predetermined voltage, the negative side polarization reversal occurs and the negative side polarization reversal is completed (at times t9, t19 and FIG. 8). Immediately after time t7) in FIG. 16, unnecessary electron emission occurs (see region A4 in FIG. 17 and FIG. 19). This is because the element voltage Vka changes abruptly after the negative polarization inversion of the emitter section 13 is completed (the time rate of change (dVka / dt) of the element voltage Vka becomes excessive). It is estimated to be.

(3)駆動電圧Vinの増大時の電圧変化率、素子電圧Vka及び素子電流Ikの関係
発明者は、以上の知見に基づき、電子を放出させる際に駆動電圧Vinを矩形波状に変化させるのではなく徐々に増大させるとともに、その増大速度(電圧変化率=時間変化率=dVin/dt)を種々の値とした場合の素子電圧Vkaと素子電流Ikとを調べた。
(3) Relationship between the voltage change rate when the drive voltage Vin increases, the element voltage Vka, and the element current Ik Based on the above knowledge, the inventor does not change the drive voltage Vin in a rectangular waveform when emitting electrons. The device voltage Vka and the device current Ik when the rate of increase (voltage change rate = time change rate = dVin / dt) was varied were investigated.

図20は、この実験の結果を示すタイムチャートである。図20において、線L0は従来通り矩形波状に変化する駆動電圧Vinを示し、線M0及び線N0は、線L0に示した駆動電圧Vinを与えた場合の素子電圧Vka及び素子電流Ikをそれぞれ示している。線L1は、所定の電圧変化率α1(=dVin/dt、即ち、傾き)にて徐々に増大する駆動電圧Vinを示し、線M1及び線N1は、線L1に示した駆動電圧Vinを与えた場合の素子電圧Vka及び素子電流Ikをそれぞれ示している。   FIG. 20 is a time chart showing the results of this experiment. In FIG. 20, a line L0 indicates a drive voltage Vin that changes in a rectangular waveform as in the past, and a line M0 and a line N0 indicate the element voltage Vka and the element current Ik when the drive voltage Vin indicated by the line L0 is applied, respectively. ing. The line L1 indicates the driving voltage Vin that gradually increases at a predetermined voltage change rate α1 (= dVin / dt, that is, the slope), and the line M1 and the line N1 give the driving voltage Vin indicated by the line L1. The device voltage Vka and the device current Ik are respectively shown.

同様に、線L2は、所定の電圧変化率α2にて徐々に増大する駆動電圧Vinを示し、線M2及び線N2は、線L2に示した駆動電圧Vinを与えた場合の素子電圧Vka及び素子電流Ikをそれぞれ示している。線L3は、所定の電圧変化率α3にて徐々に増大する駆動電圧Vinを示し、線M3及び線N3は、線L3に示した駆動電圧Vinを与えた場合の素子電圧Vka及び素子電流Ikをそれぞれ示している。この場合、α1>α2>α3>0である。   Similarly, the line L2 indicates the drive voltage Vin that gradually increases at a predetermined voltage change rate α2, and the line M2 and the line N2 indicate the element voltage Vka and the element when the drive voltage Vin indicated by the line L2 is applied. Each current Ik is shown. The line L3 indicates the drive voltage Vin that gradually increases at a predetermined voltage change rate α3, and the line M3 and the line N3 indicate the element voltage Vka and the element current Ik when the drive voltage Vin indicated by the line L3 is applied. Each is shown. In this case, α1> α2> α3> 0.

図20によれば、電子放出を行うために駆動電圧Vinを増大させる際、駆動電圧Vinの電圧変化率を小さくするほど素子電流Ikのピーク(最大値)が小さくなることが理解される(破線の円により囲んだ部分の素子電流Ikを参照)。特に、線L3、M3及びN3から理解されるように、素子電圧Vkaの変化が駆動電圧Vinの変化に追従するように駆動電圧Vinの電圧変化率を設定すると、素子電流Ikのピークが効果的に小さくなることが確認された。   According to FIG. 20, it is understood that when the drive voltage Vin is increased in order to emit electrons, the peak (maximum value) of the device current Ik decreases as the voltage change rate of the drive voltage Vin decreases (broken line). (Refer to the element current Ik in the portion surrounded by the circle of). In particular, as can be understood from the lines L3, M3, and N3, when the voltage change rate of the drive voltage Vin is set so that the change of the element voltage Vka follows the change of the drive voltage Vin, the peak of the element current Ik is effective. It was confirmed to be smaller.

(4)駆動電圧Vinの減少時の変化率、素子電圧Vka及び素子電流Ikの関係
更に、発明者は、電子をエミッタ部13に蓄積させる際に駆動電圧Vinを徐々に減少させるとともに、その減少速度(時間変化率の大きさ)を種々の値とした場合の素子電圧Vkaと素子電流Ikとを調べた。
(4) Relationship between change rate when drive voltage Vin decreases, element voltage Vka and element current Ik Further, the inventor gradually decreases drive voltage Vin and decreases the electron voltage when accumulating electrons in emitter section 13. The device voltage Vka and the device current Ik when the speed (magnitude of time change rate) was various values were examined.

図21は、この実験の結果を示すタイムチャートである。図21において、線R0は従来通り立下り時において矩形波状に変化する駆動電圧Vinを示し、線S0及び線T0は、線R0に示した駆動電圧Vinを与えた場合の素子電圧Vka及び素子電流Ikをそれぞれ示している。線R1は、所定の電圧変化率β1(=|dVin/dt|、即ち、傾きの大きさ)にて徐々に減少する駆動電圧Vinを示し、線S1及び線T1は、線R1に示した駆動電圧Vinを与えた場合の素子電圧Vka及び素子電流Ikをそれぞれ示している。   FIG. 21 is a time chart showing the results of this experiment. In FIG. 21, a line R0 indicates a drive voltage Vin that changes in a rectangular wave shape at the time of falling as usual, and a line S0 and a line T0 indicate an element voltage Vka and an element current when the drive voltage Vin indicated by the line R0 is applied. Ik is shown respectively. The line R1 indicates the drive voltage Vin that gradually decreases at a predetermined voltage change rate β1 (= | dVin / dt |, that is, the magnitude of the slope), and the line S1 and the line T1 indicate the drive indicated by the line R1. The device voltage Vka and the device current Ik when the voltage Vin is applied are shown.

同様に、線R2は、所定の電圧変化率β2(=|dVin/dt|)にて徐々に減少する駆動電圧Vinを示し、線S2及び線T2は、線R2に示した駆動電圧Vinを与えた場合の素子電圧Vka及び素子電流Ikをそれぞれ示している。線R3は、所定の電圧変化率β3(=|dVin/dt|)にて徐々に減少する駆動電圧Vinを示し、線S3及び線T3は、線R3に示した駆動電圧Vinを与えた場合の素子電圧Vka及び素子電流Ikをそれぞれ示している。この場合、β1>β2>β3>0である。   Similarly, the line R2 indicates the drive voltage Vin that gradually decreases at a predetermined voltage change rate β2 (= | dVin / dt |), and the lines S2 and T2 give the drive voltage Vin indicated by the line R2. The device voltage Vka and the device current Ik are shown respectively. The line R3 indicates the driving voltage Vin that gradually decreases at a predetermined voltage change rate β3 (= | dVin / dt |), and the line S3 and the line T3 are obtained when the driving voltage Vin indicated by the line R3 is applied. The device voltage Vka and the device current Ik are shown respectively. In this case, β1> β2> β3> 0.

この図21によれば、電子の蓄積を行うために駆動電圧Vinを減少させる際においても、駆動電圧Vinの電圧変化率の大きさを小さくするほど素子電流Ikのピーク(最大値)が小さくなることが理解される(破線の円により囲んだ部分の素子電流Ikを参照。)。また、負の分極反転完了後における素子電圧Vkaの変化率の大きさも、駆動電圧Vinの電圧変化率の大きさを小さくするほど僅かではあるが小さくなることが理解される(一点鎖線の円により囲んだ部分の素子電圧Vkaを参照。)。   According to FIG. 21, even when the drive voltage Vin is decreased to accumulate electrons, the peak (maximum value) of the element current Ik decreases as the voltage change rate of the drive voltage Vin decreases. It is understood (refer to the device current Ik in the part surrounded by the broken-line circle). In addition, it is understood that the rate of change of the element voltage Vka after completion of the negative polarization reversal is smaller but smaller as the magnitude of the rate of change of the drive voltage Vin is reduced (due to the one-dot chain line circle). (See the element voltage Vka in the enclosed part.)

(駆動電圧の制御)
第1実施形態に係る駆動電圧付与回路21は、上述の実験により得られた知見に基づいて、図22に示したように変化する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。即ち、駆動電圧付与回路21の電源21sは、所定の時点(図22に示した時刻t1)にて駆動電圧Vinを負の所定電圧である第1電圧Vmから増大させ始め、正側分極反転開始(時刻t2)及び正側分極反転完了(即ち、正側の抗電界電圧を越える時刻t3)より後の時刻t4にて駆動電圧Vinが所定の正の電圧である第2電圧Vpに到達するように同駆動電圧Vinを時間変化率(電圧変化率)の大きさα(α=dVin/dt>0)にて徐々に増大させる。
(Control of drive voltage)
The drive voltage application circuit 21 according to the first embodiment generates a voltage that changes as shown in FIG. 22 as the drive voltage Vin based on the knowledge obtained by the above-described experiment. That is, the power supply 21s of the drive voltage applying circuit 21 starts to increase the drive voltage Vin from the first voltage Vm, which is a negative predetermined voltage, at a predetermined time (time t1 shown in FIG. 22), and starts positive polarization inversion. The drive voltage Vin reaches the second voltage Vp, which is a predetermined positive voltage, at time t4 after (time t2) and completion of positive side polarization reversal (that is, time t3 when the positive coercive field voltage is exceeded). The drive voltage Vin is gradually increased at a time change rate (voltage change rate) magnitude α (α = dVin / dt> 0).

これにより、駆動電圧Vinを増大させて電子を放出する際の突入電流(素子電流Ikのピーク値)が小さくなり、且つ、正側分極反転完了後に生じる素子電圧Vkaの急激な変化が回避される。この結果、駆動電圧Vinを増大させる際の不要な電子放出を回避することができる。   As a result, the inrush current (the peak value of the device current Ik) when electrons are emitted by increasing the drive voltage Vin is reduced, and a sudden change in the device voltage Vka that occurs after completion of positive side polarization inversion is avoided. . As a result, unnecessary electron emission when the driving voltage Vin is increased can be avoided.

更に、駆動電圧付与回路21の電源21sは、電子放出が完了した時点(時刻t4)より後の所定の時点(時刻t5)にて駆動電圧Vinを正の所定電圧である第2電圧Vpから減少させ始め、負側分極反転開始時点(時刻t6)及び負側分極反転完了時点(即ち、負側の抗電界電圧を越える時刻t7)より後の時点にて駆動電圧Vinが所定の負の電圧である第1電圧Vmに到達するように同駆動電圧Vinを時間変化率の大きさβにて徐々に減少させる。   Further, the power supply 21s of the drive voltage application circuit 21 decreases the drive voltage Vin from the second voltage Vp, which is a positive predetermined voltage, at a predetermined time (time t5) after the electron emission is completed (time t4). The drive voltage Vin is a predetermined negative voltage at a time after the negative side polarization reversal start time (time t6) and the negative side polarization reversal completion time (that is, time t7 when the negative coercive electric field voltage is exceeded). The drive voltage Vin is gradually decreased with a time change rate magnitude β so as to reach a certain first voltage Vm.

これにより、駆動電圧Vinを減少させて電子を蓄積する際の突入電流(素子電流Ikのピーク値)が小さくなり、且つ、負側分極反転完了後に生じる素子電圧Vkaの急激な変化が回避される。この結果、駆動電圧Vinを減少させる際の不要な電子放出を回避することができる。   As a result, the inrush current (the peak value of the device current Ik) when accumulating electrons by decreasing the drive voltage Vin is reduced, and a sudden change in the device voltage Vka that occurs after completion of the negative side polarization reversal is avoided. . As a result, unnecessary electron emission when the drive voltage Vin is decreased can be avoided.

(コレクタ電極の制御)
コレクタ電圧付与回路23は、「駆動電圧Vinが正の所定電圧である第2電圧Vpに向けて変更されたことにより微細貫通孔14aを介する電子の放出が実質的に完了する電子放出完了時点(図22の時刻t4直後)」から「駆動電圧Vinが正の所定電圧である第2電圧Vpから減少させ始められる電圧減少開始時点(図22の時刻t5)」までの期間内の所定時点にて、コレクタ電圧が第1所定電圧から第1所定電圧より小さい第2所定電圧へと変化するように、コレクタ電極18に第2コレクタ電圧V2を付与する。即ち、コレクタ電圧付与回路23は、この所定時点にてスイッチング素子23bの固定接続点の接続先を定電圧源23cに接続されている切換点から接地されている切換点に切り換える。
(Control of collector electrode)
The collector voltage application circuit 23 indicates that “when the drive voltage Vin is changed toward the second positive voltage Vp, which is a positive predetermined voltage, the emission of electrons through the fine through hole 14a is substantially completed ( At a predetermined time point within a period from “right after time t4 in FIG. 22)” to “a voltage decrease start point at which the drive voltage Vin starts to decrease from the second voltage Vp, which is a positive predetermined voltage” (time t5 in FIG. 22). The second collector voltage V2 is applied to the collector electrode 18 so that the collector voltage changes from the first predetermined voltage to a second predetermined voltage smaller than the first predetermined voltage. That is, the collector voltage application circuit 23 switches the connection destination of the fixed connection point of the switching element 23b from the switching point connected to the constant voltage source 23c to the switching point grounded at this predetermined time.

なお、スイッチング素子23bは、上記接地されている切換点をどこにも接続していないフローティング点となるように構成され得る。この場合、スイッチング素子23bが固定接続点の接続先を定電圧源23cに接続されている切換点からフローティング点となっている切換点に切り換えることにより、コレクタ電極18は、フローティング状態へと変化させられる。このように、コレクタ電極18を接地することによりコレクタ電極18に第2コレクタ電圧V2を付与するか、又は、コレクタ電極18をフローティング状態とすることを、「コレクタ電極をオフする。」とも言う。   Note that the switching element 23b may be configured to be a floating point that does not connect the grounded switching point anywhere. In this case, the switching element 23b switches the connection destination of the fixed connection point from the switching point connected to the constant voltage source 23c to the switching point that is the floating point, whereby the collector electrode 18 is changed to the floating state. It is done. Thus, applying the second collector voltage V2 to the collector electrode 18 by grounding the collector electrode 18 or putting the collector electrode 18 in a floating state is also referred to as “turning off the collector electrode”.

コレクタ電極18をオフすると、コレクタ電極18は放出された電子を引き寄せる電界を形成しないか或いはそのような電界の強度を小さくする。この結果、不要な電子放出(不要な発光)が回避される。   When the collector electrode 18 is turned off, the collector electrode 18 does not form an electric field that attracts the emitted electrons or reduces the strength of such an electric field. As a result, unnecessary electron emission (unnecessary light emission) is avoided.

その後、コレクタ電圧付与回路23は、「駆動電圧Vinが負の所定電圧である第1電圧Vmとされることにより電子の蓄積が実質的に完了する電子蓄積完了時点(図22の時刻t8近傍の時刻)」から「再び到来する電子放出完了時点より前」までの期間内の所定時点にて、スイッチング素子23bの固定接続点の接続先を接地されている切換点から定電圧源23cに接続されている切換点へ切り換える。即ち、コレクタ電圧付与回路23は、この所定時点(便宜上、「コレクタ電極オン時点」と呼ぶ。)にてコレクタ電極18に対する第1コレクタ電圧V1(=Vc)の付与を再開する。   Thereafter, the collector voltage application circuit 23 reads “the time when the electron accumulation is completed when the drive voltage Vin is the first negative voltage Vm, which is a negative predetermined voltage (near time t8 in FIG. 22). At a predetermined time within a period from “time” to “before the completion of re-arrival electron emission”, the connection point of the fixed connection point of the switching element 23b is connected to the constant voltage source 23c from the grounded switching point. Switch to the selected switching point. That is, the collector voltage application circuit 23 resumes application of the first collector voltage V1 (= Vc) to the collector electrode 18 at this predetermined time (for convenience, referred to as “collector electrode on time”).

これにより、放出された電子は、コレクタ電極18により形成される電界によって加速されながら(高いエネルギーが与えられ)上部電極14の上方に進行する。従って、蛍光体19に高いエネルギーをもった電子が照射されるので、大きな輝度が得られる。換言すると、第1コレクタ電圧V1が付与されたコレクタ電極18は、放出された電子を引寄せるので、結果として、コレクタ電極18の近傍に必要とされる量の電子が到達する。   Thus, the emitted electrons travel above the upper electrode 14 while being accelerated (given high energy) by the electric field formed by the collector electrode 18. Accordingly, since the phosphor 19 is irradiated with electrons having high energy, a large luminance can be obtained. In other words, the collector electrode 18 to which the first collector voltage V <b> 1 is applied attracts the emitted electrons, and as a result, a necessary amount of electrons reach the vicinity of the collector electrode 18.

このようにコレクタ電極18を制御することにより、少なくとも電圧減少開始時点から電子蓄積完了時点までの間、コレクタ電圧が第2所定電圧(本例では、グランドの電位である0V)となるか、又は、コレクタ電極がフローティング状態に維持される。   By controlling the collector electrode 18 in this way, the collector voltage becomes the second predetermined voltage (in this example, 0 V which is the ground potential) at least from the voltage decrease start time to the electron accumulation completion time, or The collector electrode is maintained in a floating state.

従って、電子蓄積時にエミッタ部13を流れる大きな突入電流に起因すると考えられる電子の不要な放出がより確実に回避され得る。更に、負側の分極反転が完了後に生じる「素子電圧Vkaの大きな電圧変化率」に起因すると考えられる電子の不要な放出もより確実に回避され得る。   Therefore, unnecessary emission of electrons that can be attributed to a large inrush current flowing through the emitter section 13 during electron accumulation can be avoided more reliably. Furthermore, unnecessary emission of electrons, which can be attributed to “a large voltage change rate of the device voltage Vka” that occurs after the negative-side polarization inversion is completed, can be avoided more reliably.

なお、コレクタ電極オン時点は、以下に述べるように設定されることもできる。
(a)コレクタ電極オン時点を、「駆動電圧Vinが第1電圧Vmから第2電圧Vpに向けて増大され始める電圧増大開始時点(図22の時刻t10)」とする。
Note that the collector electrode on time can also be set as described below.
(A) The collector electrode ON time is defined as “voltage increase start time (time t10 in FIG. 22) when the drive voltage Vin starts to increase from the first voltage Vm toward the second voltage Vp”.

これにより、電子蓄積期間(図22の時刻t5〜t10)での不要な電子放出を回避することができる。更に、電子を放出するために駆動電圧Vinが増大している期間全体に渡りコレクタ電極18に第1コレクタ電圧が付与されるので、正規に放出される電子をコレクタ電極18の近傍に導くことができる。加えて、駆動電圧Vinを増大し始める時点とコレクタ電極に第1コレクタ電圧を与える時点とが一致しているので、このような作動を行うための回路を簡素化することができる。   Thereby, unnecessary electron emission in the electron accumulation period (time t5 to t10 in FIG. 22) can be avoided. Furthermore, since the first collector voltage is applied to the collector electrode 18 over the entire period in which the drive voltage Vin is increased to emit electrons, the normally emitted electrons can be guided to the vicinity of the collector electrode 18. it can. In addition, the time point at which the drive voltage Vin starts to increase coincides with the time point at which the first collector voltage is applied to the collector electrode, so that the circuit for performing such an operation can be simplified.

(b)コレクタ電極オン時点を、「駆動電圧Vinが第2電圧Vpに向けて増大されることによりエミッタ部13に流れる突入電流がピークとなる時点の直後の時点」から「正側分極反転完了時点」までの期間内の所定時点に設定する。 (B) The time when the collector electrode is turned on is changed from “a time immediately after the point when the drive voltage Vin increases toward the second voltage Vp to the peak of the inrush current flowing through the emitter section 13” to “the positive side polarization inversion is completed”. It is set to a predetermined time within the period up to “time”.

これにより、電子蓄積期間(図22の時刻t5〜t10)での不要な電子放出と、駆動電圧Vinの増大時における大きな突入電流による不要な電子放出とを回避することができる。更に、正側分極反転完了時点以降においてはコレクタ電極に第1コレクタ電圧が付与される。従って、正側分極反転完了時点以降において正規に放出される電子をコレクタ電極側に導くことができる。   Thereby, unnecessary electron emission during the electron accumulation period (time t5 to t10 in FIG. 22) and unnecessary electron emission due to a large inrush current when the drive voltage Vin is increased can be avoided. Further, the first collector voltage is applied to the collector electrode after the positive side polarization reversal is completed. Accordingly, electrons that are normally emitted after completion of positive side polarization reversal can be guided to the collector electrode side.

(c)コレクタ電極オン時点を、「正側分極反転完了時点」から「電子放出が実質的に完了する時点」までの期間内の所定時点に設定する。 (C) The collector electrode ON time is set to a predetermined time within a period from “positive side polarization reversal completion time” to “electron emission substantially complete time”.

これにより、電子蓄積期間(図22の時刻t5〜t10)での不要な電子放出を回避することができる。更に、駆動電圧Vinが増大中であって正側分極反転が完了するまでの突入電流等による不要な電子放出を回避することができる。加えて、電子放出完了時点より前の時点にてコレクタ電極に第1コレクタ電圧が付与される。従って、正規に放出される電子をコレクタ電極側に導くことができる。また、実質的に予定された電子放出期間においてのみコレクタ電極に第1コレクタ電圧が付与されるので、過大な電子の放出を適切に抑制することができる。   Thereby, unnecessary electron emission in the electron accumulation period (time t5 to t10 in FIG. 22) can be avoided. Furthermore, unnecessary electron emission due to an inrush current or the like until the drive voltage Vin is increasing and the positive polarization inversion is completed can be avoided. In addition, the first collector voltage is applied to the collector electrode at a time before the completion of electron emission. Therefore, normally emitted electrons can be guided to the collector electrode side. Further, since the first collector voltage is applied to the collector electrode only during a substantially scheduled electron emission period, excessive electron emission can be appropriately suppressed.

(d)コレクタ電極オン時点を、「正側分極反転完了時点」から「エミッタ部からコレクタ電極に到達する単位時間あたりの電子の量(コレクタ電極に流れる電流)が最大となる時点」までの期間内の所定時点に設定する。 (D) The period from the time when the collector electrode is turned on to the time when the amount of electrons per unit time reaching the collector electrode from the emitter (the current flowing through the collector electrode) becomes maximum from the time when the positive side polarization reversal is completed Set to a predetermined time.

これにより、電子蓄積期間(図22の時刻t5〜t10)での不要な電子放出を回避することができる。更に、駆動電圧Vinが増大中であって正側分極反転が完了するまでの突入電流等による不要な電子放出を回避することができる。加えて、コレクタ電極に流れる電流が最大となる時点以降においてはコレクタ電極に第1コレクタ電圧が付与される。この結果、正規に放出される電子のみをより確実にコレクタ電極側に導くことができる。換言すると、電子の過度の放出を回避しつつ、必要とされる電子放出量を確保することが可能となる。   Thereby, unnecessary electron emission in the electron accumulation period (time t5 to t10 in FIG. 22) can be avoided. Furthermore, unnecessary electron emission due to an inrush current or the like until the drive voltage Vin is increasing and the positive polarization inversion is completed can be avoided. In addition, the first collector voltage is applied to the collector electrode after the point when the current flowing through the collector electrode becomes maximum. As a result, only normally emitted electrons can be more reliably guided to the collector electrode side. In other words, it is possible to ensure the required amount of electron emission while avoiding excessive emission of electrons.

(e)コレクタ電極オン時点を、「駆動電圧Vinが増大中であって実際の素子電圧Vkaが所定閾値電圧Vthに到達した時点」に設定する。この場合、所定閾値電圧Vthを、コレクタ電極オン時点が正側分極反転完了時点からコレクタに流れる電流が最大となる時点までの期間内の所定時点となるように選択しておくことが好ましい。 (E) The collector electrode on time is set to “the time when the drive voltage Vin is increasing and the actual element voltage Vka reaches the predetermined threshold voltage Vth”. In this case, it is preferable that the predetermined threshold voltage Vth is selected so that the collector electrode ON time is a predetermined time within a period from the time when the positive side polarization reversal is completed to the time when the current flowing through the collector becomes maximum.

これにより、電子蓄積期間(図22の時刻t5〜t10)での不要な電子放出を回避することができる。更に、駆動電圧Vinが増大を開始するときの突入電流等による不要な電子放出を回避することができる。また、素子電圧Vkaの変化の仕方は画像(放出するべき電子の量)に応じて変化するので、素子電圧が所定閾値電圧Vthに到達した時点をコレクタ電極オン時点とすれば、素子電圧Vkaの変化の仕方に拘わらず常に適切なタイミング(不要な電子放出を抑制しつつ正規に放出された電子をできるだけ多くコレクタ電極に導くタイミング)にてコレクタ電極をオンとすることができる。   Thereby, unnecessary electron emission in the electron accumulation period (time t5 to t10 in FIG. 22) can be avoided. Furthermore, unnecessary electron emission due to an inrush current or the like when the drive voltage Vin starts to increase can be avoided. Further, since the method of changing the element voltage Vka changes according to the image (the amount of electrons to be emitted), if the time when the element voltage reaches the predetermined threshold voltage Vth is the collector electrode on time, the element voltage Vka Regardless of how it changes, the collector electrode can always be turned on at an appropriate timing (a timing at which as many electrons as normally emitted are directed to the collector electrode as much as possible while suppressing unnecessary electron emission).

(駆動電圧付与回路、集束電極電位付与回路及びコレクタ電圧付与回路の具体例)
次に、駆動電圧付与回路21、集束電極電位付与回路22及びコレクタ電圧付与回路23の具体的構成及び作動について説明する。
(Specific examples of drive voltage application circuit, focusing electrode potential application circuit, and collector voltage application circuit)
Next, specific configurations and operations of the drive voltage application circuit 21, the focusing electrode potential application circuit 22, and the collector voltage application circuit 23 will be described.

駆動電圧付与回路21は、図23に示したように、行選択回路21a、パルス発生源21b及び信号供給回路21cを備えている。図23において、符合D11、D12、…D22、D23などが付されたものは、それぞれ、前述した一つの素子(上部電極14と下部電極12とが重なった部分により構成される電子放出素子)を示している。また、この例における電子放出装置10は、行方向にn個、列方向にm個の素子を備えている。   As shown in FIG. 23, the drive voltage application circuit 21 includes a row selection circuit 21a, a pulse generation source 21b, and a signal supply circuit 21c. In FIG. 23, the ones denoted by reference signs D11, D12,... D22, D23, etc. are each the above-described one element (electron emitting element constituted by a portion where the upper electrode 14 and the lower electrode 12 overlap). Show. Further, the electron-emitting device 10 in this example includes n elements in the row direction and m elements in the column direction.

行選択回路21aは、信号制御回路100の制御信号線100aと、電源回路110の正極ライン110p及び負極ライン110mとに接続されている。行選択回路21aは、更に、複数の行選択線LLと接続されている。行選択線LLのそれぞれは一群をなす複数の素子(同一行上の素子)の下部電極12と接続されている。例えば、行選択線LL1は第1行の素子D11、D12、D13、…D1mの各下部電極12と接続され、行選択線LL2は第2行の素子D21、D22、D23、…D2mの各下部電極12と接続されている。   The row selection circuit 21a is connected to the control signal line 100a of the signal control circuit 100 and the positive line 110p and the negative line 110m of the power supply circuit 110. The row selection circuit 21a is further connected to a plurality of row selection lines LL. Each row selection line LL is connected to the lower electrode 12 of a plurality of elements (elements on the same row) forming a group. For example, the row selection line LL1 is connected to the lower electrodes 12 of the elements D11, D12, D13,... D1m in the first row, and the row selection line LL2 is the lower portions of the elements D21, D22, D23,. It is connected to the electrode 12.

行選択回路21aは、電子を各素子のエミッタ部13に蓄積させる電荷蓄積期間Tdにおいて、信号制御回路100からの制御信号に応答して行選択線LLの一つに対し一定の期間(行選択期間)Tsだけ選択信号Ss(ここでは、50Vの電圧信号)を出力し、残りの行選択線LLに非選択信号Sn(ここでは、0Vの電圧信号)を出力するようになっている。行選択回路21aは、選択信号Ssを出力する行選択線LLを、一定の行選択期間Ts毎に順次変更して行くようになっている。   In the charge accumulation period Td in which electrons are accumulated in the emitter section 13 of each element, the row selection circuit 21a responds to a control signal from the signal control circuit 100 for a certain period (row selection line LL). (Period) A selection signal Ss (here, a voltage signal of 50 V) is output only for Ts, and a non-selection signal Sn (here, a voltage signal of 0 V) is output to the remaining row selection lines LL. The row selection circuit 21a sequentially changes the row selection line LL that outputs the selection signal Ss every fixed row selection period Ts.

パルス発生源21bは、電荷蓄積期間Tdにおいて基準電圧(ここでは、0V)を発生するとともに、発光期間(点灯期間、電子放出期間)Thにおいて所定の一定電圧(ここでは、−400V)を発生するようになっている。パルス発生源21bは、電源回路110の負極ライン110mとグランド(GND)との間に接続されている。   The pulse generation source 21b generates a reference voltage (here, 0V) in the charge accumulation period Td, and generates a predetermined constant voltage (here, -400V) in the light emission period (lighting period, electron emission period) Th. It is like that. The pulse generation source 21b is connected between the negative electrode line 110m of the power supply circuit 110 and the ground (GND).

信号供給回路21cには、信号制御回路100の制御信号線100bと、電源回路110の正極ライン110p及び負極ライン110mと、が接続されている。信号供給回路21cは、内部に、パルス生成回路21c1と振幅変調回路21c2とを備えている。   The control signal line 100b of the signal control circuit 100 and the positive line 110p and the negative line 110m of the power supply circuit 110 are connected to the signal supply circuit 21c. The signal supply circuit 21c includes a pulse generation circuit 21c1 and an amplitude modulation circuit 21c2 inside.

パルス生成回路21c1は、電荷蓄積期間Tdにおいて一定のパルス周期で一定の振幅(ここでは、50V)を有するパルス信号Spを出力するとともに、発光期間Thにおいて基準電圧(ここでは、0V)を出力するようになっている。   The pulse generation circuit 21c1 outputs a pulse signal Sp having a constant amplitude (here, 50V) at a constant pulse period in the charge accumulation period Td, and outputs a reference voltage (here, 0V) in the light emission period Th. It is like that.

振幅変調回路21c2は、パルス生成回路21c1からのパルス信号Spを入力するように、パルス生成回路21c1と接続されている。また、振幅変調回路21c2は、複数の画素信号線ULと接続されている。画素信号線ULのそれぞれは一群をなす複数の素子(同一列上の素子)の上部電極14と接続されている。例えば、画素信号線UL1は第1列の素子D11、D21、…Dn1の各上部電極14と接続され、画素信号線UL2は第2列の素子D12、D22、…Dn2の各上部電極14と接続され、画素信号線UL3は第3列の素子D13、D23、…Dn2の各上部電極と接続されている。   The amplitude modulation circuit 21c2 is connected to the pulse generation circuit 21c1 so as to input the pulse signal Sp from the pulse generation circuit 21c1. The amplitude modulation circuit 21c2 is connected to a plurality of pixel signal lines UL. Each of the pixel signal lines UL is connected to the upper electrode 14 of a plurality of elements (elements on the same column) forming a group. For example, the pixel signal line UL1 is connected to the upper electrodes 14 of the elements D11, D21,... Dn1 in the first column, and the pixel signal line UL2 is connected to the upper electrodes 14 of the elements D12, D22,. The pixel signal line UL3 is connected to the upper electrodes of the elements D13, D23,... Dn2 in the third column.

振幅変調回路21c2は、電荷蓄積期間Tdにおいてパルス信号Spを選択されている行の画素の輝度レベルに応じて振幅変調し、その振幅変調した信号(ここでは、0、30、50Vの何れかの電圧信号)を画素信号Sdとして複数の画素信号線UL(UL1、UL2、…ULm)に出力するようになっている。更に、振幅変調回路21c2は、発光期間Thにおいて、パルス生成回路21c1が発生する基準電圧(0V)をそのまま出力するようになっている。   The amplitude modulation circuit 21c2 modulates the amplitude of the pulse signal Sp according to the luminance level of the pixel in the selected row in the charge accumulation period Td, and the amplitude-modulated signal (here, any of 0, 30, 50V) Voltage signal) is output as a pixel signal Sd to a plurality of pixel signal lines UL (UL1, UL2,... ULm). Further, the amplitude modulation circuit 21c2 outputs the reference voltage (0V) generated by the pulse generation circuit 21c1 as it is during the light emission period Th.

信号制御回路100は、映像信号Sv及び同期信号Scを入力し、これらの入力信号に基づいて行選択回路21aを制御する信号、信号供給回路21cを制御する信号及びコレクタ電圧付与回路23を制御する信号を、信号線100a、信号線100b及び信号線100cにそれぞれ出力するようになっている。   The signal control circuit 100 receives the video signal Sv and the synchronization signal Sc, and controls the signal for controlling the row selection circuit 21a, the signal for controlling the signal supply circuit 21c, and the collector voltage applying circuit 23 based on these input signals. Signals are output to the signal line 100a, the signal line 100b, and the signal line 100c, respectively.

電源回路110は、正極ライン110pの電位を負極ライン110mの電位よりも一定電圧(ここでは50V)だけ高くするための電圧信号を正極ライン110p及び負極ライン110mに出力するようになっている。   The power supply circuit 110 outputs a voltage signal for making the potential of the positive line 110p higher than the potential of the negative line 110m by a certain voltage (here, 50V) to the positive line 110p and the negative line 110m.

集束電極電位付与回路22は、総ての集束電極16を接続する接続線SLと接続されている。集束電極電位付与回路22は、この接続線SLにグランドに対する電位Vs(例えば−50V)を付与するようになっている。   The focusing electrode potential application circuit 22 is connected to a connection line SL that connects all the focusing electrodes 16. The focusing electrode potential applying circuit 22 applies a potential Vs (for example, −50 V) with respect to the ground to the connection line SL.

コレクタ電圧付与回路23は、コレクタ電極18に接続された接続線CL及び信号制御回路100の信号線100cと接続されている。コレクタ電圧付与回路23は、接続線CLに正の第1電圧Vc(=第1コレクタ電圧V1)及び第1電圧Vcよりも小さい第2電圧(ここでは、グランドの電位である第2コレクタ電圧V2=0(V))を信号制御回路100からの信号に基づいて交互に付与するようになっている。   The collector voltage application circuit 23 is connected to the connection line CL connected to the collector electrode 18 and the signal line 100 c of the signal control circuit 100. The collector voltage application circuit 23 has a positive first voltage Vc (= first collector voltage V1) and a second voltage smaller than the first voltage Vc (here, a second collector voltage V2 that is a ground potential) applied to the connection line CL. = 0 (V)) is alternately applied based on the signal from the signal control circuit 100.

次に、このように構成された回路の作動について説明する。先ず、ある時点にて始まる電荷蓄積期間Tdの開始時において、行選択回路21aは、信号制御回路100からの制御信号に基づいて第1行の行選択線LL1に選択信号Ss(50V)を出力し、他の行選択線LLに非選択信号Sn(0V)を出力する。このとき、行選択回路21aは、行選択線LL1に与える選択信号Ssの電圧変化率の大きさ(|dV/dt|)を所定値(所定電圧変化率)βとする。即ち、行選択回路21aは、電圧変化率の大きさβにて0Vから50Vにまで徐々に増大し、その後、50Vを維持する電圧を選択信号Ssとして行選択線に付与する。これにより、第1行の素子D11、D12、D13、…D1mの各下部電極12の電位が選択信号Ssの電圧(50V)となる。また、他の素子(例えば、第2行の素子D21…D2m、第3行の素子D31…D3m)の各下部電極12の電位は非選択信号Snの電圧(0V)となる。   Next, the operation of the circuit thus configured will be described. First, at the start of the charge accumulation period Td that starts at a certain time, the row selection circuit 21a outputs a selection signal Ss (50V) to the row selection line LL1 of the first row based on a control signal from the signal control circuit 100. Then, the non-selection signal Sn (0 V) is output to the other row selection line LL. At this time, the row selection circuit 21a sets the magnitude (| dV / dt |) of the voltage change rate of the selection signal Ss given to the row selection line LL1 to a predetermined value (predetermined voltage change rate) β. That is, the row selection circuit 21a gradually increases from 0V to 50V at the voltage change rate magnitude β, and then applies a voltage that maintains 50V to the row selection line as the selection signal Ss. Accordingly, the potential of each lower electrode 12 of the elements D11, D12, D13,... D1m in the first row becomes the voltage (50 V) of the selection signal Ss. Further, the potentials of the lower electrodes 12 of other elements (for example, the elements D21 to D2m in the second row and the elements D31 to D3m in the third row) become the voltage (0 V) of the non-selection signal Sn.

このとき、信号供給回路21cは、信号制御回路100からの制御信号に基づいて、選択されている行の素子(即ち、第1行の素子D11、D12、D13、…D1m)のそれぞれにより構成される各画素の輝度レベルに応じた画素信号Sd(ここでは、0、30、50Vの何れかの電圧信号)を複数の画素信号線UL(UL1、UL2、…ULm)に出力する。この画素信号Sdと選択信号Ssとの電位差が駆動電圧Vinとなる。   At this time, the signal supply circuit 21c is configured by each of the elements in the selected row (that is, the elements D11, D12, D13,... D1m in the first row) based on the control signal from the signal control circuit 100. A pixel signal Sd (here, any voltage signal of 0, 30, 50 V) corresponding to the luminance level of each pixel is output to a plurality of pixel signal lines UL (UL1, UL2,... ULm). The potential difference between the pixel signal Sd and the selection signal Ss becomes the drive voltage Vin.

この場合、例えば、画素信号線UL1に0Vの画素信号Sdが付与されたと仮定すると、素子D11の上部電極14と下部電極12との電位差である素子電圧Vka(D11)は、最終的に負の所定電圧Vmである−50V(=0V−50V)集束する。これにより、非常に多くの電子が素子D11の上部電極14近傍のエミッタ部13に蓄積される。また、画素信号線UL2に30Vの画素信号Sdが付与されたと仮定すると、素子電圧Vka(D12)は前述した負の所定電圧Vmである−20V(=30V−50V)となる。これにより、素子D11よりは少ない電子が素子D12の上部電極14の近傍のエミッタ部13に蓄積される。   In this case, for example, assuming that the pixel signal Sd of 0 V is applied to the pixel signal line UL1, the element voltage Vka (D11) that is a potential difference between the upper electrode 14 and the lower electrode 12 of the element D11 is finally negative. Focusing is performed at −50V (= 0V−50V) which is a predetermined voltage Vm. Thereby, a very large number of electrons are accumulated in the emitter section 13 near the upper electrode 14 of the element D11. Further, assuming that the pixel signal Sd of 30 V is applied to the pixel signal line UL2, the element voltage Vka (D12) is −20 V (= 30 V−50 V) which is the negative predetermined voltage Vm described above. Thereby, fewer electrons than the element D11 are accumulated in the emitter section 13 near the upper electrode 14 of the element D12.

なお、これらの素子に付与される駆動電圧Vinは、選択信号Ssが0Vから50Vへ電圧変化率βにて徐々に増大する電圧であることから、前述した負の所定電圧である第1電圧Vmに向けて徐々に減少し、その後、第1電圧Vmを維持する電圧となる。   The drive voltage Vin applied to these elements is a voltage at which the selection signal Ss gradually increases from 0 V to 50 V at a voltage change rate β, and thus the first voltage Vm that is the negative predetermined voltage described above. Gradually decreases toward, and then becomes a voltage that maintains the first voltage Vm.

更に、画素信号線UL3に50Vの画素信号Sdが付与されたと仮定すると、素子D13の素子電圧Vka(D13)は0V(=50V−50V)となる。従って、素子D13のエミッタ部13には電子が蓄積されない。つまり、素子D13のエミッタ部13には分極反転が発生しない。   Furthermore, assuming that the pixel signal Sd of 50 V is applied to the pixel signal line UL3, the element voltage Vka (D13) of the element D13 is 0 V (= 50 V−50 V). Accordingly, no electrons are accumulated in the emitter section 13 of the element D13. That is, no polarization inversion occurs in the emitter section 13 of the element D13.

次いで、行選択期間Ts(選択された素子に電子を蓄積させるために十分な時間であり、例えば、図22に示した時刻t6〜時刻t10に相当する時間)が経過すると、行選択回路21aは、信号制御回路100からの制御信号に基づいて第2行の行選択線LL2に選択信号Ss(0Vから50Vへ電圧変化率βにて徐々に増大する電圧)を出力し、他の行選択線に非選択信号Sn(0V)を出力する。これにより、第2行の素子D21、D22、D23、…D2mの各下部電極12の電位が選択信号Ssの電圧(50V)となる。また、他の素子(例えば、第1行の素子D11…D1m、第3行の素子D31…D3m)の各下部電極12の電位は非選択信号Snの電圧(0V)となる。   Next, when a row selection period Ts (a time sufficient for accumulating electrons in the selected element, for example, a time corresponding to time t6 to time t10 shown in FIG. 22) elapses, the row selection circuit 21a Based on the control signal from the signal control circuit 100, the selection signal Ss (voltage gradually increasing from 0V to 50V with a voltage change rate β) is output to the second row selection line LL2, and the other row selection lines are output. The non-selection signal Sn (0 V) is output to Thereby, the potential of each lower electrode 12 of the elements D21, D22, D23,... D2m in the second row becomes the voltage (50 V) of the selection signal Ss. Further, the potentials of the lower electrodes 12 of other elements (for example, the elements D11 to D1m in the first row and the elements D31 to D3m in the third row) become the voltage (0 V) of the non-selection signal Sn.

一方、信号供給回路21cは、信号制御回路100からの制御信号に基づいて、選択されている行の素子(即ち、第2行の素子D21、D22、D23、…D2m)のそれぞれにより構成される各画素の輝度レベルに応じた画素信号Sd(0、30、50Vの何れかの電圧信号)を複数の画素信号線UL(UL1、UL2、…ULm)に出力する。この結果、第2行の素子D21、D22、D23、…D2mの各エミッタ部に、画素信号Sdに応じた量の電子が蓄積されて行く。   On the other hand, the signal supply circuit 21c is configured by each of the elements in the selected row (that is, the elements D21, D22, D23,... D2m in the second row) based on the control signal from the signal control circuit 100. A pixel signal Sd (a voltage signal of 0, 30, or 50 V) corresponding to the luminance level of each pixel is output to a plurality of pixel signal lines UL (UL1, UL2,... ULm). As a result, an amount of electrons corresponding to the pixel signal Sd is accumulated in the emitters of the elements D21, D22, D23,... D2m in the second row.

なお、非選択信号Snの電圧(0V)が下部電極に付与されている素子の素子電圧Vkaは0V(この場合、上部電極の電位=0V、下部電極の電位=0V)、30V(この場合、上部電極の電位=30V、下部電極の電位=0V)又は50V(この場合、上部電極の電位=50V、下部電極の電位=0V)となるが、この程度の電圧では既に電子が蓄積されている素子の分極反転が発生せず同素子から電子が放出されることはない。   The element voltage Vka of the element to which the voltage (0V) of the non-selection signal Sn is applied to the lower electrode is 0V (in this case, the upper electrode potential = 0V, the lower electrode potential = 0V), 30V (in this case, The potential of the upper electrode = 30V, the potential of the lower electrode = 0V) or 50V (in this case, the potential of the upper electrode = 50V, the potential of the lower electrode = 0V), but electrons are already accumulated at this level of voltage. No polarization inversion of the element occurs and no electrons are emitted from the element.

また、行選択線LL2に選択信号Ssが出力され始める直前にて選択信号Ssが与えられていた行選択線LL1に接続されている素子に対する駆動電圧Vinは−50〜0Vの間の電圧であり、その素子に対する駆動電圧Vinは行選択線LL2に選択信号Ssが出力され始めた時点において0〜50Vとなる。このように、選択素子が非選択素子へと変化するとき、その素子に付与される駆動電圧Vinは比較的大きな電圧変化率(の大きさ)γにて増大する。   Further, the drive voltage Vin for the element connected to the row selection line LL1 to which the selection signal Ss has been given immediately before the selection signal Ss starts to be output to the row selection line LL2 is a voltage between −50 to 0V. The drive voltage Vin for the element becomes 0 to 50 V when the selection signal Ss starts to be output to the row selection line LL2. Thus, when the selected element changes to a non-selected element, the drive voltage Vin applied to the element increases at a relatively large voltage change rate (magnitude) γ.

更に、行選択期間Tsが経過すると、行選択回路21aは、第3行の行選択線LL3(図示省略)に選択信号Ss(0Vから50Vへ電圧変化率βにて徐々に増大する電圧)を出力するとともに、他の行選択線に非選択信号Sn(0V)を出力する。また、信号供給回路21cは、選択されている第3行の素子のそれぞれにより構成される各画素の輝度レベルに応じた画素信号Sdを複数の画素信号線ULに出力する。このような動作が、行選択期間Tsの経過毎に総ての行が選択されるまで繰り返される。この結果、所定の時点になると、すべての素子のエミッタ部13に、各素子が構成する画素の輝度レベルに応じた量(「0」を含む量)の電子が蓄積される。以上が、電荷蓄積期間Tdにおける作動である。   Further, when the row selection period Ts elapses, the row selection circuit 21a applies a selection signal Ss (voltage that gradually increases from 0V to 50V at a voltage change rate β) to the third row selection line LL3 (not shown). In addition to outputting, the non-selection signal Sn (0 V) is output to the other row selection lines. In addition, the signal supply circuit 21c outputs pixel signals Sd corresponding to the luminance levels of the respective pixels configured by the selected elements in the third row to the plurality of pixel signal lines UL. Such an operation is repeated until all rows are selected every time the row selection period Ts elapses. As a result, at a predetermined point in time, electrons (amount including “0”) corresponding to the luminance level of the pixels formed by the respective elements are accumulated in the emitter sections 13 of all the elements. The above is the operation in the charge accumulation period Td.

次いで、行選択回路21aは、発光期間Thを開始するために、総ての行選択線LLに対して大きな負の電圧(ここでは、電源回路110の発生する+50Vとパルス発生源21bが発生する−400Vの差である−350V)を印加する。このとき、行選択回路21aは、総ての行選択線LLに対し電圧変化率の大きさαにて−350Vにまで徐々に減少する電圧を与える。これにより、総ての素子の下部電極12の電位は大きな負の電圧(−350V)に向けて徐々に変化する。同時に、信号供給回路21cは、振幅変調回路21c2を介してパルス生成回路21c1が発生する基準電圧(0V)をそのまま総ての画素信号線ULに出力する。これにより、総ての素子の上部電極14の電位は基準電圧(0V)となる。   Next, the row selection circuit 21a generates a large negative voltage (here, + 50V generated by the power supply circuit 110 and the pulse generation source 21b) with respect to all the row selection lines LL in order to start the light emission period Th. Apply -350V, which is a difference of -400V. At this time, the row selection circuit 21a applies a voltage that gradually decreases to −350 V at the voltage change rate magnitude α to all the row selection lines LL. As a result, the potentials of the lower electrodes 12 of all the elements gradually change toward a large negative voltage (−350 V). At the same time, the signal supply circuit 21c outputs the reference voltage (0 V) generated by the pulse generation circuit 21c1 through the amplitude modulation circuit 21c2 to all the pixel signal lines UL as it is. Thereby, the potentials of the upper electrodes 14 of all the elements become the reference voltage (0 V).

この結果、総ての素子に付与される駆動電圧Vinは、電圧変化率の大きさαにて正の所定電圧である第2電圧Vp(=350V)へと徐々に変化する。これにより、分極が再び反転し、それぞれの素子のエミッタ部13に蓄積されていた電子はクーロン反発力によって一斉に放出させられる。この結果、各素子の上部に位置する蛍光体が発光し、画像が表示される。なお、電荷蓄積期間Tdにおいて上下電極間電圧Vinが「0」とされることにより電子を蓄積していなかった素子のエミッタ部においては、分極反転が発生していないので、上下電極間電圧Vinが大きな正の電圧となったときも分極反転は発生しない。従って、例えば、あるタイミングにおいて画像の関係から電子を放出する必要の無い素子は、分極反転に伴う無駄な電力を消費することがない。   As a result, the drive voltage Vin applied to all the elements gradually changes to the second voltage Vp (= 350 V) which is a positive predetermined voltage at the magnitude α of the voltage change rate. As a result, the polarization is reversed again, and the electrons accumulated in the emitter portions 13 of the respective elements are released simultaneously by the Coulomb repulsion. As a result, the phosphor located above each element emits light, and an image is displayed. In the emitter portion of the element that has not accumulated electrons due to the voltage Vin between the upper and lower electrodes being “0” during the charge accumulation period Td, no polarization inversion has occurred. Polarization inversion does not occur even when a large positive voltage is reached. Therefore, for example, an element that does not need to emit electrons due to an image relationship at a certain timing does not consume useless power associated with polarization inversion.

このように、駆動電圧付与回路21は、電荷蓄積期間Tdにおいて、複数の素子の各々に対する駆動電圧Vinを順次連続的に負の所定電圧である第1電圧Vmとして行く。その後、駆動電圧付与回路21は、総ての素子に対する電子の蓄積動作が完了すると、総ての素子に対する駆動電圧Vinを同時に正の所定電圧である第2電圧Vpとして同複数の総ての素子から一斉に電子を放出させ、発光期間Thを開始する。更に、その後、所定の発光期間Thが経過すると、駆動電圧付与回路21は再び電荷蓄積期間Tdを開始する。   As described above, the drive voltage application circuit 21 sequentially sets the drive voltage Vin for each of the plurality of elements as the first voltage Vm, which is a negative predetermined voltage, sequentially in the charge accumulation period Td. Thereafter, when the operation of accumulating electrons for all the elements is completed, the drive voltage applying circuit 21 simultaneously sets the drive voltage Vin for all the elements as the second voltage Vp, which is a positive predetermined voltage, for all the plurality of elements. The electrons are emitted all at once and the light emission period Th is started. Further, thereafter, when a predetermined light emission period Th elapses, the drive voltage application circuit 21 starts the charge accumulation period Td again.

ところで、上述した電圧変化率の大きさα及びβは、何れも電圧変化率の大きさγより小さい値に設定されている。従って、前述した電子放出時の不要な(或いは、過大)な電子放出に伴う発光を回避することができ、且つ、前述した電子蓄積時の不要な(或いは、過大)な電子放出に伴う発光を回避することができる。   By the way, the above-described magnitudes α and β of the voltage change rate are both set to values smaller than the magnitude γ of the voltage change rate. Therefore, it is possible to avoid light emission associated with unnecessary (or excessive) electron emission during the above-described electron emission, and light emission associated with unnecessary (or excessive) electron emission during the above-described electron accumulation. It can be avoided.

なお、発光期間Thの終了後に電荷蓄積期間Tdを再開するとき、総ての素子に対する駆動電圧Vinを、第2電圧Vpから何れの素子においても電子の蓄積が発生しない程度の電圧(第1電圧Vmと第2電圧Vpとの間の第3電圧)Vnに電圧変化率の大きさγにて急激に減少させ、その後所定時間だけ第3電圧Vnを維持し、次いで電荷蓄積期間Tdの動作を開始してもよい。   When the charge accumulation period Td is restarted after the end of the light emission period Th, the driving voltage Vin for all elements is set to a voltage (first voltage) from which the accumulation of electrons does not occur in any element from the second voltage Vp. (The third voltage between Vm and the second voltage Vp) Vn is abruptly decreased at the magnitude γ of the voltage change rate, and thereafter the third voltage Vn is maintained for a predetermined time, and then the operation in the charge accumulation period Td is performed. You may start.

また、この回路例においては、各集束電極に所定の電位(Vs)が与えられているから、各素子の上部電極14から放射された電子は各上部電極14の上部に存在する蛍光体のみに照射される。この結果、鮮明な画像が提供される。   Further, in this circuit example, since a predetermined potential (Vs) is applied to each focusing electrode, electrons radiated from the upper electrode 14 of each element are only in the phosphor existing above each upper electrode 14. Irradiated. As a result, a clear image is provided.

一方、コレクタ電圧付与回路23は、「総ての素子の実質的な電子放出が完了した最初の時点」から「複数の素子のうち最も早く電子が蓄積される素子の駆動電圧Vinが第1電圧Vmに向けて減少され始める時点」までの期間内の所定時点にてコレクタ電極18をオフする。これにより、総ての素子の電荷蓄積期間Tdの開始前までの時点にてコレクタ電極18はオフされる。   On the other hand, the collector voltage application circuit 23 determines that the drive voltage Vin of the element in which electrons are accumulated earliest among the plurality of elements is the first voltage from “the first time point when the substantial electron emission of all elements is completed”. The collector electrode 18 is turned off at a predetermined time point within a period until “a time point at which the decrease starts toward Vm”. Thereby, the collector electrode 18 is turned off at a time point before the start of the charge accumulation period Td of all the elements.

更に、コレクタ電圧付与回路23は、一つの電荷蓄積期間Td内において最も遅く駆動電圧Vinが第1電圧Vmに変更される素子が電子の蓄積を完了した時点より後であって、その後再び到来する総ての素子の実質的な電子放出完了時点までの期間内の所定時点にてコレクタ電極18をオンする。   Further, the collector voltage applying circuit 23 is after the point in time when the element whose drive voltage Vin is changed to the first voltage Vm latest within one charge accumulation period Td has completed the accumulation of electrons, and then comes again. The collector electrode 18 is turned on at a predetermined time within a period until the substantial electron emission completion time of all devices.

このように、電子放出装置10においては、一つの素子が電子を放出しているときに、他の素子が電子を蓄積しているという状態は発生しない。従って、コレクタ電圧付与回路23は、複数の素子を有する電子放出装置10にあっても、コレクタ電極18をオンする状態とオフする状態とを切り換えるだけで、不要な電子放出を抑制しつつ、正規に放出された電子にエネルギーを付与することができる。この結果、コレクタ電圧付与回路23は、安価で簡素な回路となる。   As described above, in the electron emission device 10, when one element is emitting electrons, the other element does not accumulate electrons. Therefore, the collector voltage application circuit 23 is able to perform normal operation while suppressing unnecessary electron emission only by switching the collector electrode 18 between the on state and the off state even in the electron emission device 10 having a plurality of elements. Energy can be imparted to the electrons emitted to the. As a result, the collector voltage application circuit 23 is an inexpensive and simple circuit.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る電子放出装置について説明する。この第2実施形態は、駆動電圧(上下電極間電圧)Vinを上記第1実施形態の電子放出装置10における駆動電圧Vinと異なるように変化させる点のみにおいて同電子放出装置10と相違する。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
<Second Embodiment>
Next, an electron emission device according to a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is different from the electron emission device 10 only in that the drive voltage (voltage between upper and lower electrodes) Vin is changed so as to be different from the drive voltage Vin in the electron emission device 10 of the first embodiment. Therefore, hereinafter, this difference will be mainly described.

第2実施形態の駆動電圧付与回路21は、素子電圧測定回路、正側分極反転完了検出回路及び負側分極反転完了検出回路(何れも、図示省略)を内蔵している。素子電圧測定回路は素子電圧Vkaを測定するようになっている。   The drive voltage application circuit 21 of the second embodiment includes an element voltage measurement circuit, a positive-side polarization inversion completion detection circuit, and a negative-side polarization inversion completion detection circuit (all not shown). The element voltage measurement circuit measures the element voltage Vka.

正側分極反転完了検出回路は、素子電圧測定回路により測定された素子電圧Vkaの波形をモニターし、その素子電圧Vkaが正の抗電界電圧近傍の電圧となったときに同素子電圧Vkaの時間変化率(dVka/dt)が所定値より小さくなり、その後、同素子電圧の時間変化率(dVka/dt)が急激に大きくなり始める(同時間変化率が所定変化率を越える)時点を正側分極反転完了時点として検出するようになっている。   The positive side polarization inversion completion detection circuit monitors the waveform of the element voltage Vka measured by the element voltage measurement circuit, and when the element voltage Vka becomes a voltage in the vicinity of the positive coercive electric field voltage, the time of the element voltage Vka is measured. The rate of change (dVka / dt) becomes smaller than a predetermined value, and thereafter, the time change rate (dVka / dt) of the element voltage starts to increase rapidly (the rate of change over time exceeds the predetermined rate of change). It is detected as the time of completion of polarization reversal.

同様に、負側分極反転完了検出回路は、素子電圧測定回路により測定された素子電圧Vkaの波形をモニターし、その素子電圧Vkaが負の抗電界電圧近傍の電圧となったときに同素子電圧Vkaの時間変化率(dVka/dt)の絶対値が所定値より小さくなり、その後、同素子電圧の時間変化率(dVka/dt)の絶対値が急激に大きくなり始める(同時間変化率の絶対値が正の所定値を越える)時点を負側分極反転完了時点として検出するようになっている。   Similarly, the negative side polarization inversion completion detection circuit monitors the waveform of the element voltage Vka measured by the element voltage measurement circuit, and when the element voltage Vka becomes a voltage near the negative coercive field voltage, The absolute value of the time change rate (dVka / dt) of Vka becomes smaller than a predetermined value, and thereafter the absolute value of the time change rate (dVka / dt) of the element voltage starts to increase rapidly (the absolute value of the time change rate is absolute). The time point when the value exceeds a predetermined positive value) is detected as the time point when the negative polarization inversion is completed.

駆動電圧付与回路21(電源21s)は、図24に示した電圧増大開始時点(時刻t1)から駆動電圧Vinが正の所定電圧である第2電圧Vpに到達する正電圧到達時点(時刻t4)までの期間(電圧増大期間)において、駆動電圧Vinを負の所定電圧である第1電圧Vmから徐々に増大させる。このとき、電源21sは電圧増大開始時点(時刻t1)から電圧変化率(傾き)αS1にて徐々に増大する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。そして、電源21sは、正側分極反転完了検出回路により正側の分極反転が完了する時点(時刻t3)が検出されたとき、正電圧到達時点(時刻t4)まで第2電圧Vpに向けて電圧増大率αS1よりも大きい電圧増大率αL1にて徐々に増大する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。   The drive voltage application circuit 21 (power supply 21s) reaches the positive voltage arrival time (time t4) when the drive voltage Vin reaches the second voltage Vp, which is a positive predetermined voltage, from the voltage increase start time (time t1) shown in FIG. In the period up to (voltage increase period), the drive voltage Vin is gradually increased from the first negative voltage Vm. At this time, the power source 21s generates a voltage that gradually increases at the voltage change rate (slope) αS1 from the voltage increase start time (time t1) as the drive voltage Vin. When the positive side polarization reversal completion detection circuit detects the time when the positive side polarization reversal is completed (time t3), the power supply 21s is supplied to the second voltage Vp until the positive voltage is reached (time t4). A voltage that gradually increases at a voltage increase rate αL1 larger than the increase rate αS1 is generated as the drive voltage Vin.

これにより、駆動電圧Vinの電圧増大期間(時刻t1〜t4)中、電圧増大開始時点(時刻t1)から正側分極反転完了時点(時刻t3)までの期間において、駆動電圧Vinが最も緩やかに増大せしめられる。   As a result, during the voltage increase period (time t1 to t4) of the drive voltage Vin, the drive voltage Vin increases most slowly during the period from the voltage increase start time (time t1) to the positive side polarization reversal completion time (time t3). I'm damned.

駆動電圧Vinの電圧増大開始時点(時刻t1)からエミッタ部13の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点(時刻t3)までの期間は、駆動電圧Vinの変更に伴う突入電流が最も大きくなる期間である。従って、この実施形態のように、電圧増大開始時点(時刻t1)から正側の分極反転が終了する時点(時刻t3)までの期間において、駆動電圧Vinを最も緩やかに増大させれば、エミッタ部13に流れる突入電流の大きさを効果的に小さくすることができる。この結果、突入電流に起因する電子の不要な放出を回避することができる。また、正側分極反転完了時点(時刻t3)から正電圧到達時点(時刻t4)までは比較的大きな電圧変化率αL1で駆動電圧Vinを徐々に増大させることができるので、電圧増大期間(電子放出の動作を行うための期間)の全体の時間を短縮することもできる。   During the period from the voltage increase start time (time t1) of the drive voltage Vin to the positive side polarization reversal completion time (time t3) at which the polarization inversion of the emitter section 13 is substantially completed, an inrush current accompanying the change of the drive voltage Vin Is the largest period. Therefore, as in this embodiment, if the drive voltage Vin is increased most gently during the period from the voltage increase start time (time t1) to the time when the positive-side polarization inversion ends (time t3), the emitter section Thus, the magnitude of the inrush current flowing through 13 can be effectively reduced. As a result, unnecessary emission of electrons due to the inrush current can be avoided. Further, since the drive voltage Vin can be gradually increased at a relatively large voltage change rate αL1 from the positive side polarization reversal completion time (time t3) to the positive voltage arrival time (time t4), the voltage increase period (electron emission) It is also possible to shorten the total time of the period for performing the operation.

更に、駆動電圧付与回路21(電源21s)は、図24に示した電圧減少開始時点(時刻t5)から駆動電圧Vinが負の所定電圧である第1電圧Vmに到達する負電圧到達時点(時刻t8)までの期間(電圧減少期間)において、正の所定電圧である第2電圧Vpから徐々に減少する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。このとき、電源21sは電圧減少開始時点(時刻t5)から電圧変化率(傾き)の大きさβS1(βS1>0)にて徐々に減少する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。更に、電源21sは、負側分極反転完了検出回路により負側の分極反転が完了する時点(時刻t7)が検出されたとき、負電圧到達時点(時刻t8)まで第1電圧Vmに向けて電圧増大率の大きさβS1よりも大きい電圧増大率の大きさβL1(βL1>0)にて徐々に減少する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。   Further, the drive voltage application circuit 21 (power supply 21s) reaches the negative voltage arrival time (time) when the drive voltage Vin reaches the first negative voltage Vm, which is a predetermined negative voltage, from the voltage decrease start time (time t5) shown in FIG. During the period up to t8) (voltage decrease period), a voltage that gradually decreases from the second voltage Vp, which is a positive predetermined voltage, is generated as the drive voltage Vin. At this time, the power source 21s generates a voltage that gradually decreases from the voltage decrease start time (time t5) at the voltage change rate (gradient) βS1 (βS1> 0) as the drive voltage Vin. Furthermore, when the negative side polarization reversal completion detection circuit detects the time point when the negative side polarization reversal is completed (time t7), the power source 21s is moved toward the first voltage Vm until the negative voltage arrival time point (time t8). A voltage that gradually decreases at a voltage increase rate magnitude βL1 (βL1> 0) larger than the increase rate magnitude βS1 is generated as the drive voltage Vin.

これにより、駆動電圧Vinの電圧減少期間(時刻t5〜t8)中、電圧減少開始時点(時刻t5)から負側分極反転完了時点(時刻t7)までの期間において、駆動電圧Vinが最も緩やかに減少せしめられる。   As a result, during the voltage decrease period (time t5 to t8) of the drive voltage Vin, the drive voltage Vin decreases most slowly during the period from the voltage decrease start time (time t5) to the negative side polarization reversal completion time (time t7). I'm damned.

駆動電圧Vinの電圧減少開始時点(時刻t5)からエミッタ部13の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点(時刻t7)までの期間は、駆動電圧Vinの変更に伴う突入電流が最も大きくなる期間である。従って、この実施形態のように、電圧減少開始時点(時刻t5)から負側分極反転完了時点(時刻t7)までの期間において、駆動電圧Vinを最も緩やかに減少させれば、エミッタ部13に流れる突入電流の大きさを効果的に小さくすることができる。この結果、突入電流に起因する電子の不要な放出を回避することができる。また、負側分極反転完了時点(時刻t7)から負電圧到達時点(時刻t8)までは比較的大きな電圧変化率の大きさβL1で駆動電圧Vinを徐々に減少させることができるので、電圧減少期間(電子蓄積の動作を行うための期間)の全体の時間を短縮することもできる。   During the period from the voltage decrease start time (time t5) of the drive voltage Vin to the negative polarization inversion completion time (time t7) at which the polarization inversion of the emitter section 13 is substantially completed, an inrush current accompanying the change of the drive voltage Vin Is the largest period. Therefore, as in this embodiment, if the drive voltage Vin is decreased most slowly during the period from the voltage decrease start time (time t5) to the negative side polarization reversal completion time (time t7), the current flows to the emitter section 13. The magnitude of the inrush current can be effectively reduced. As a result, unnecessary emission of electrons due to the inrush current can be avoided. Further, since the drive voltage Vin can be gradually decreased at a relatively large voltage change rate βL1 from the negative side polarization reversal completion time (time t7) to the negative voltage arrival time (time t8), the voltage decrease period The total time of (a period for performing the operation of storing electrons) can be shortened.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る電子放出装置について説明する。この第3実施形態は、駆動電圧(上下電極間電圧)Vinの変化の仕方が上記第2実施形態の電子放出装置における駆動電圧Vinの変化の仕方と異なる点のみにおいて同第2実施形態の電子放出装置と相違する。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
<Third Embodiment>
Next, an electron emission device according to a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment is different from the method of changing the driving voltage Vin in the electron emission device of the second embodiment only in the way of changing the driving voltage (voltage between the upper and lower electrodes) Vin. Different from the discharge device. Therefore, hereinafter, this difference will be mainly described.

第3実施形態において、駆動電圧付与回路21の電源21sは図25に示した電圧を発生し、駆動電圧付与回路21はこの電圧を駆動電圧Vinとして上部電極14と下部電極12とに間に付与するようになっている。   In the third embodiment, the power supply 21s of the drive voltage application circuit 21 generates the voltage shown in FIG. 25, and the drive voltage application circuit 21 applies this voltage between the upper electrode 14 and the lower electrode 12 as the drive voltage Vin. It is supposed to be.

具体的に説明すると、駆動電圧付与回路21(電源21s)は、図25に示した電圧増大開始時点(時刻t1)から駆動電圧Vinが正の所定電圧である第2電圧Vpに到達する正電圧到達時点(時刻t4)までの期間(電圧増大期間)において、駆動電圧Vinを負の所定電圧である第1電圧Vmから徐々に増大させる。このとき、電源21sは電圧増大開始時点(時刻t1)から電圧変化率(傾き)αL2にて徐々に増大する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。そして、電源21sは、正側分極反転完了検出回路により正側の分極反転が完了する時点(時刻t3)が検出されたとき、正電圧到達時点(時刻t4)まで第2電圧Vpに向けて電圧増大率αL2よりも小さい電圧増大率αS2にて徐々に増大する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。   More specifically, the drive voltage applying circuit 21 (power supply 21s) is a positive voltage at which the drive voltage Vin reaches the second voltage Vp that is a predetermined positive voltage from the voltage increase start time (time t1) shown in FIG. In the period up to the arrival time (time t4) (voltage increase period), the drive voltage Vin is gradually increased from the first voltage Vm which is a negative predetermined voltage. At this time, the power source 21s generates a voltage that gradually increases at the voltage change rate (slope) αL2 from the voltage increase start time (time t1) as the drive voltage Vin. When the positive side polarization reversal completion detection circuit detects the time when the positive side polarization reversal is completed (time t3), the power supply 21s is supplied to the second voltage Vp until the positive voltage is reached (time t4). A voltage that gradually increases at a voltage increase rate αS2 smaller than the increase rate αL2 is generated as the drive voltage Vin.

これにより、駆動電圧Vinの電圧増大期間(時刻t1〜t4)中、正側分極反転完了時点(時刻t3)から正電圧到達時点(時刻t4)までの期間において駆動電圧Vinが最も緩やかに増大せしめられる。   As a result, during the voltage increase period (time t1 to t4) of the drive voltage Vin, the drive voltage Vin increases most slowly during the period from the positive side polarization inversion completion time (time t3) to the positive voltage arrival time (time t4). It is done.

素子自体(或いは他の対策がなされた素子)によっては、正側分極反転完了後の素子電圧Vkaの急変に起因する不要な電子放出の方が上下電極間電圧Vinを増大させ始めたときの突入電流に起因する不要な電子放出よりも高い頻度で発生することがある。従って、この実施形態のように、正側分極反転完了時点(時刻t3)から正電圧到達時点(時刻t4)までの期間において上下電極間電圧Vinを最も緩やかに増大させることにより、不要な電子放出を効果的に回避することができる。また、電圧増大開始時点(時刻t1)から正側分極反転完了時点(時刻t3)までは比較的大きな電圧変化率αL2で駆動電圧Vinを徐々に増大させることができるので、電圧増大期間(電子放出の動作を行うための期間)の全体の時間を短縮することもできる。   Depending on the element itself (or an element for which other countermeasures have been taken), rushing occurs when unnecessary electron emission due to a sudden change in the element voltage Vka after completion of positive side polarization inversion starts to increase the voltage Vin between the upper and lower electrodes. It may occur more frequently than unwanted electron emission due to current. Therefore, as in this embodiment, unnecessary electron emission is achieved by increasing the voltage Vin between the upper and lower electrodes most slowly during the period from the positive side polarization inversion completion time (time t3) to the positive voltage arrival time (time t4). Can be effectively avoided. Further, since the drive voltage Vin can be gradually increased at a relatively large voltage change rate αL2 from the voltage increase start time (time t1) to the positive side polarization reversal completion time (time t3), the voltage increase period (electron emission) It is also possible to shorten the total time of the period for performing the operation.

更に、駆動電圧付与回路21(電源21s)は、図25に示した電圧減少開始時点(時刻t5)から駆動電圧Vinが負の所定電圧である第1電圧Vmに到達する負電圧到達時点(時刻t8)までの期間(電圧減少期間)において、正の所定電圧である第2電圧Vpから徐々に減少する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。このとき、電源21sは電圧減少開始時点(時刻t5)から電圧変化率(傾き)の大きさβL2(βL2>0)にて徐々に減少する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。更に、電源21sは、負側分極反転完了検出回路により負側の分極反転が完了する時点(時刻t7)が検出されたとき、負電圧到達時点(時刻t8)まで第1電圧Vmに向けて電圧増大率の大きさβL2よりも小さい電圧増大率の大きさβS2(βS2>0)にて徐々に減少する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。   Further, the drive voltage application circuit 21 (power supply 21s) reaches the negative voltage arrival time (time) when the drive voltage Vin reaches the first negative voltage Vm, which is a negative negative voltage, from the voltage decrease start time (time t5) shown in FIG. During the period up to t8) (voltage decrease period), a voltage that gradually decreases from the second voltage Vp, which is a positive predetermined voltage, is generated as the drive voltage Vin. At this time, the power source 21s generates a voltage that gradually decreases at the voltage change rate (slope) magnitude βL2 (βL2> 0) from the voltage decrease start time (time t5) as the drive voltage Vin. Furthermore, when the negative side polarization reversal completion detection circuit detects the time point when the negative side polarization reversal is completed (time t7), the power source 21s is moved toward the first voltage Vm until the negative voltage arrival time point (time t8). A voltage that gradually decreases at a voltage increase rate magnitude βS2 (βS2> 0) smaller than the increase rate magnitude βL2 is generated as the drive voltage Vin.

これにより、駆動電圧Vinの電圧減少期間(時刻t5〜t8)中、負側分極反転完了時点(時刻t7)から負電圧到達時点(時刻t8)までの期間において、駆動電圧Vinが最も緩やかに減少せしめられる。   As a result, during the voltage decrease period (time t5 to t8) of the drive voltage Vin, the drive voltage Vin decreases most slowly during the period from the negative side polarization inversion completion time (time t7) to the negative voltage arrival time (time t8). I'm damned.

素子自体(或いは他の対策がなされた素子)によっては、負側分極反転完了後の素子電圧Vkaの急変に起因する不要な電子放出の方が上下電極間電圧Vinの減少時の突入電流に起因する不要な電子放出よりも高い頻度で発生することがある。従って、上記のように、負側分極反転完了時点(時刻t7)から負電圧到達時点(時刻t8)までの期間において駆動電圧Vinを最も緩やかに減少させることにより、不要な電子放出を効果的に回避することができる。また、電圧減少開始時点(時刻t5)から負側分極反転完了時点(時刻t7)までは比較的大きな電圧変化率の大きさβL2で駆動電圧Vinを徐々に減少させることができるので、電圧減少期間(電子蓄積の動作を行うための期間)の全体の長さを短縮することもできる。   Depending on the element itself (or an element for which other countermeasures have been taken), unnecessary electron emission due to a sudden change in the element voltage Vka after completion of negative side polarization reversal is caused by an inrush current when the voltage Vin between the upper and lower electrodes decreases. May occur more frequently than unnecessary electron emission. Therefore, as described above, unnecessary electron emission is effectively reduced by decreasing the drive voltage Vin most slowly during the period from the time when the negative side polarization reversal is completed (time t7) to the time when the negative voltage is reached (time t8). It can be avoided. Further, since the drive voltage Vin can be gradually decreased at a relatively large voltage change rate βL2 from the voltage decrease start time (time t5) to the negative side polarization reversal completion time (time t7), the voltage decrease period The total length of (a period for performing the operation of storing electrons) can be shortened.

<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る電子放出装置について説明する。この第4実施形態は、駆動電圧Vinを上記第1実施形態の電子放出装置10における駆動電圧Vinと異なるように変化させる点のみにおいて同電子放出装置10と相違する。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
<Fourth embodiment>
Next, an electron emission apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described. The fourth embodiment is different from the electron emission device 10 only in that the drive voltage Vin is changed to be different from the drive voltage Vin in the electron emission device 10 of the first embodiment. Therefore, hereinafter, this difference will be mainly described.

第4実施形態において、駆動電圧付与回路21の電源21sは図26に示した電圧を発生し、駆動電圧付与回路21はこの電圧を駆動電圧Vinとして上部電極14と下部電極12とに間に付与するようになっている。   In the fourth embodiment, the power supply 21s of the drive voltage application circuit 21 generates the voltage shown in FIG. 26, and the drive voltage application circuit 21 applies this voltage between the upper electrode 14 and the lower electrode 12 as the drive voltage Vin. It is supposed to do.

具体的に説明すると、駆動電圧付与回路21(電源21s)は、図26に示した電圧急減時点(時刻t1)にて第2電圧Vpから第3電圧Vnに電圧変化率(傾き)k1の大きさで急激に減少する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。次いで、電源21sは、電圧急減時点(時刻t1)から予め定められた時間が経過した時点である電圧減少開始時点(時刻t2)まで第3電圧Vnを維持する。   More specifically, the drive voltage application circuit 21 (power supply 21s) has a large voltage change rate (slope) k1 from the second voltage Vp to the third voltage Vn at the time of sudden voltage decrease (time t1) shown in FIG. A voltage that suddenly decreases is generated as the drive voltage Vin. Next, the power supply 21s maintains the third voltage Vn until the voltage decrease start time (time t2), which is the time when a predetermined time has elapsed from the voltage sudden decrease time (time t1).

この第3電圧Vnは、前述した負の所定電圧である第1電圧Vmと前述した正の所定電圧である第2電圧Vpとの間の中間電圧であり、素子電圧Vkaが第3電圧Vnに一致したときエミッタ部13に電子を蓄積させず(或いは、追加的に電子を蓄積させることがなく)且つ同エミッタ部13から電子を放出させることがないような電圧である。   The third voltage Vn is an intermediate voltage between the first voltage Vm, which is the negative predetermined voltage, and the second voltage Vp, which is the positive predetermined voltage, and the element voltage Vka is changed to the third voltage Vn. When the values match, the voltage is such that no electrons are accumulated in the emitter section 13 (or no additional electrons are accumulated) and no electrons are emitted from the emitter section 13.

その後、電源21sは、電圧減少開始時点(時刻t2)にて、第3電圧Vnから電圧変化率の大きさk2で減少する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。更に、電圧減少開始時点(時刻t2)から予め設定された別の所定時間が経過して負側分極反転完了時点であると考えられる時刻t3となると、電源21sは駆動電圧Vinが第1電圧Vmに到達する負電圧到達時点(時刻t4)まで、時刻t3の駆動電圧Vinから電圧変化率の大きさk3にて減少する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。   Thereafter, the power source 21s generates, as the drive voltage Vin, a voltage that decreases at the voltage change rate magnitude k2 from the third voltage Vn at the voltage decrease start time (time t2). Further, when another predetermined time set in advance from the voltage decrease start time (time t2) has elapsed and the time t3 is considered to be the negative side polarization reversal completion time, the power supply 21s has the drive voltage Vin of the first voltage Vm. Until the negative voltage reaching point (time t4) that reaches the voltage, a voltage that decreases from the drive voltage Vin at the time t3 at the voltage change rate magnitude k3 is generated as the drive voltage Vin.

次いで、電源21sは、負電圧到達時点(時刻t4)から予め定められた別の時間が経過して電圧急増時点(時刻t5)に到るまで駆動電圧Vinとして第1電圧Vmを維持し、電圧急増時点(時刻t5)にて第1電圧Vmから第3電圧Vnに電圧変化率(傾き)k4の大きさで急激に増大する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。その後、電源21sは、電圧急増時点(時刻t5)から予め定められた別の時間が経過した時点である電圧増大開始時点(時刻t6)まで第3電圧Vnを維持する。   Next, the power source 21s maintains the first voltage Vm as the drive voltage Vin until another predetermined time elapses from the time when the negative voltage is reached (time t4) until the time when the voltage suddenly increases (time t5). At the time of rapid increase (time t5), a voltage that rapidly increases from the first voltage Vm to the third voltage Vn with a voltage change rate (slope) k4 is generated as the drive voltage Vin. Thereafter, the power source 21s maintains the third voltage Vn until a voltage increase start time (time t6), which is a time when another predetermined time has elapsed from the voltage sudden increase time (time t5).

次いで、電源21sは、電圧増大開始時点(時刻t6)にて第3電圧Vnから電圧変化率の大きさk5にて増大する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。更に、電圧増大開始時点(時刻t6)から予め設定された別の所定時間が経過して正側分極反転完了時点であると考えられる時刻t7となると、電源21sは駆動電圧Vinが第2電圧Vpに到達する正電圧到達時点(時刻t8)まで、時刻t7での駆動電圧Vinから電圧変化率の大きさk6にて増大する電圧を駆動電圧Vinとして発生する。以降、電源21sは、時刻t1〜t8の電圧を繰り返し発生する。   Next, the power source 21s generates a voltage that increases from the third voltage Vn at the voltage change rate magnitude k5 as the drive voltage Vin at the voltage increase start time (time t6). Furthermore, when another predetermined time set in advance from the voltage increase start time (time t6) passes and time t7 is considered to be the positive side polarization reversal completion time, the power supply 21s has the drive voltage Vin equal to the second voltage Vp. Until the positive voltage reaching time point (time t8), the voltage increasing at the voltage change rate magnitude k6 from the driving voltage Vin at time t7 is generated as the driving voltage Vin. Thereafter, the power source 21s repeatedly generates voltages at times t1 to t8.

この実施形態においては、k3<k2<k1である。即ち、電源21sは、第2電圧Vpを発生した後、素子電圧Vkaをエミッタ部13に電子を蓄積させず且つ同エミッタ部13から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように時刻t1にて第2電圧Vpから第3電圧Vnに向けて減少する電圧を発生し、その後、時刻t2〜t4にて第3電圧Vnから第1電圧Vmに向けて、第2電圧Vpから第3電圧Vnに減少するとき(時刻t1)よりも緩やかに減少する電圧を発生するように構成されている。実験によれば、駆動電圧Vinが第2電圧Vpから第3電圧Vnに急激に変化しても不要な電子放出は発生しない。更に、この実施形態によれば、第3電圧Vnから第1電圧Vmへは緩やかに変化する駆動電圧Vinが素子に付与される。従って、不要な電子放出を回避しつつ電子放出後から電子蓄積に要する時間を短縮することができる。   In this embodiment, k3 <k2 <k1. That is, the power supply 21 s generates the second voltage Vp, and then does not accumulate the element voltage Vka in the emitter section 13 and does not emit electrons from the emitter section 13 and the negative predetermined voltage and the positive voltage. A voltage that decreases from the second voltage Vp toward the third voltage Vn is generated at a time t1 so as to be an intermediate voltage between the predetermined voltage and then the first voltage from the third voltage Vn is generated at a time t2 to t4. The voltage Vm is configured to generate a voltage that decreases more slowly than when it decreases from the second voltage Vp to the third voltage Vn (time t1). According to experiments, unnecessary electron emission does not occur even when the drive voltage Vin changes rapidly from the second voltage Vp to the third voltage Vn. Furthermore, according to this embodiment, the drive voltage Vin that gradually changes from the third voltage Vn to the first voltage Vm is applied to the element. Therefore, it is possible to reduce the time required for electron accumulation after electron emission while avoiding unnecessary electron emission.

また、この実施形態においては、k6<k5<k4となっている。即ち、電源21sは、第1電圧Vmを発生した後、素子電圧Vkaをエミッタ部13に電子を更に蓄積させることなく且つ同エミッタ部13から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように第1電圧Vmから第3電圧Vnに向けて増大する電圧を発生し、その後、第3電圧Vnから第2電圧Vpに向けて、第1電圧Vmから第3電圧Vnに増大するとき(時刻t6)よりも緩やかに増大する電圧を発生するように構成されている。実験によれば、駆動電圧Vinが第1電圧Vmから第3電圧Vnに急激に変化しても不要な電子放出は発生しない。更に、この実施形態によれば、第3電圧Vnから第2電圧Vpへは緩やかに変化する駆動電圧Vinが素子に付与される。従って、不要な電子放出を回避しつつ電子蓄積後から電子放出に要する時間を短縮することができる。   In this embodiment, k6 <k5 <k4. That is, after generating the first voltage Vm, the power source 21s does not cause the device voltage Vka to further accumulate electrons in the emitter section 13 and does not cause the emitter section 13 to emit electrons. A voltage that increases from the first voltage Vm toward the third voltage Vn is generated so as to be an intermediate voltage between the positive predetermined voltage, and then the first voltage from the third voltage Vn toward the second voltage Vp is generated. A voltage that increases more slowly than when the voltage Vm increases to the third voltage Vn (time t6) is generated. According to experiments, unnecessary electron emission does not occur even when the drive voltage Vin changes rapidly from the first voltage Vm to the third voltage Vn. Furthermore, according to this embodiment, the drive voltage Vin that gently changes from the third voltage Vn to the second voltage Vp is applied to the element. Accordingly, it is possible to shorten the time required for electron emission after the accumulation of electrons while avoiding unnecessary electron emission.

なお、k2≦k3<k1であってもよく、k5≦k6<k4であってもよい。つまり、素子の特性(どのような時点で不要な放出を行うか)によって、k2とk3の大小関係は適宜定められ得、k5とk6の大小関係は適宜定められ得る。   Note that k2 ≦ k3 <k1 may be satisfied, and k5 ≦ k6 <k4 may be satisfied. That is, the magnitude relationship between k2 and k3 can be determined as appropriate, and the magnitude relationship between k5 and k6 can be determined as appropriate depending on the characteristics of the element (when unnecessary emission is performed).

また、前述した実施形態と同様に、素子電圧Vkaをモニターし、素子電圧Vkaが負の抗電界電圧に相当する電圧を下回ったときを負側分極完了時点t3として検出し、及び/又は、素子電圧Vkaが正の抗電界電圧に相当する電圧を上回ったときを正側分極完了時点t7として検出し、それぞれの時点にて駆動電圧Vinの変化率を上記のように切り替えてもよい。   Similarly to the above-described embodiment, the device voltage Vka is monitored, and the time when the device voltage Vka falls below the voltage corresponding to the negative coercive electric field voltage is detected as the negative side polarization completion time t3. The time when the voltage Vka exceeds the voltage corresponding to the positive coercive electric field voltage may be detected as the positive side polarization completion time point t7, and the change rate of the drive voltage Vin may be switched as described above at each time point.

<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係る電子放出装置について説明する。この第5実施形態は、上記第4実施形態の電子放出装置における駆動電圧Vinを階段状に変化させた点のみにおいて同第4実施形態の電子放出装置と相違する。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
<Fifth Embodiment>
Next, an electron emission device according to a fifth embodiment of the invention will be described. The fifth embodiment differs from the electron emission device of the fourth embodiment only in that the drive voltage Vin in the electron emission device of the fourth embodiment is changed stepwise. Therefore, hereinafter, this difference will be mainly described.

第5実施形態に係る電子放出装置30は、図27に示したように、素子Dと駆動電圧付与回路31とを備えている。素子Dは、第1実施形態の素子と同様の素子であり、図面では透明板17、コレクタ電極18及び蛍光体19が省略されている。素子Dの下部電極12は接地されている。   The electron-emitting device 30 according to the fifth embodiment includes an element D and a drive voltage applying circuit 31 as shown in FIG. The element D is an element similar to the element of the first embodiment, and the transparent plate 17, the collector electrode 18, and the phosphor 19 are omitted in the drawing. The lower electrode 12 of the element D is grounded.

駆動電圧付与回路31は、電圧制御回路32、スイッチング回路33、複数の抵抗34a〜34g及び複数の定電圧源35a〜35gを備えている。   The drive voltage application circuit 31 includes a voltage control circuit 32, a switching circuit 33, a plurality of resistors 34a to 34g, and a plurality of constant voltage sources 35a to 35g.

電圧制御回路32は、素子Dの下部電極12、上部電極14及びスイッチング回路33と接続されている。電圧制御回路32は、素子電圧Vkaを測定するとともに、測定した素子電圧kaに基づいてスイッチング回路33に切換信号を送出するようになっている。   The voltage control circuit 32 is connected to the lower electrode 12, the upper electrode 14, and the switching circuit 33 of the element D. The voltage control circuit 32 measures the element voltage Vka and sends a switching signal to the switching circuit 33 based on the measured element voltage ka.

スイッチング回路33は、素子Dの上部電極14に接続された一つの固定接続点ksと複数(ここでは7個)の電圧付与用接続点33a〜33gを備えている。スイッチング回路33は、電圧制御回路32からの切換信号に応答して複数の電圧付与用接続点33a〜33gの一つを選択し、その選択した電圧付与用接続点と固定接続点ksとを接続するようになっている。   The switching circuit 33 includes one fixed connection point ks connected to the upper electrode 14 of the element D and a plurality (here, seven) of voltage application connection points 33a to 33g. The switching circuit 33 selects one of the plurality of voltage applying connection points 33a to 33g in response to the switching signal from the voltage control circuit 32, and connects the selected voltage applying connection point and the fixed connection point ks. It is supposed to be.

電圧付与用接続点33aは抵抗34aの一端に接続されている。抵抗34aの一端は電圧|Vm|(第1電圧Vmと同じ大きさの電圧)を発生する定電圧源35aの陰極に接続されている。定電圧源35aの陽極は接地されている。電圧付与用接続点33bは抵抗34bの一端に接続されている。抵抗34bの一端は電圧|V1|を発生する定電圧源35bの陰極に接続されている。定電圧源35bの陽極は接地されている。電圧付与用接続点33cは抵抗34cの一端に接続されている。抵抗34cの一端は電圧|V2|を発生する定電圧源35cの陰極に接続されている。定電圧源35cの陽極は接地されている。ここで、|V1|<|V2|<|Vm|である。   The voltage applying connection point 33a is connected to one end of the resistor 34a. One end of the resistor 34a is connected to the cathode of a constant voltage source 35a that generates a voltage | Vm | (a voltage having the same magnitude as the first voltage Vm). The anode of the constant voltage source 35a is grounded. The voltage applying connection point 33b is connected to one end of the resistor 34b. One end of the resistor 34b is connected to the cathode of a constant voltage source 35b that generates a voltage | V1 |. The anode of the constant voltage source 35b is grounded. The voltage applying connection point 33c is connected to one end of the resistor 34c. One end of the resistor 34c is connected to the cathode of a constant voltage source 35c that generates a voltage | V2 |. The anode of the constant voltage source 35c is grounded. Here, | V1 | <| V2 | <| Vm |.

電圧付与用接続点33dは抵抗34dの一端に接続されている。抵抗34dの一端は上記第3電圧Vnを発生する定電圧源35dの陽極に接続されている。定電圧源35dの陰極は接地されている。電圧付与用接続点33eは抵抗34eの一端に接続されている。抵抗34eの一端は電圧V3を発生する定電圧源35eの陽極に接続されている。定電圧源35eの陰極は接地されている。電圧付与用接続点33fは抵抗34fの一端に接続されている。抵抗34fの一端は電圧V4を発生する定電圧源35fの陽極に接続されている。定電圧源35fの陰極は接地されている。電圧付与用接続点33gは抵抗34gの一端に接続されている。抵抗34gの一端は上記第2電圧Vpを発生する定電圧源35gの陽極に接続されている。定電圧源35gの陰極は接地されている。ここで、0<Vn<V3<V4<Vpである。   The voltage applying connection point 33d is connected to one end of the resistor 34d. One end of the resistor 34d is connected to the anode of a constant voltage source 35d that generates the third voltage Vn. The cathode of the constant voltage source 35d is grounded. The voltage applying connection point 33e is connected to one end of the resistor 34e. One end of the resistor 34e is connected to the anode of a constant voltage source 35e that generates the voltage V3. The cathode of the constant voltage source 35e is grounded. The voltage applying connection point 33f is connected to one end of the resistor 34f. One end of the resistor 34f is connected to the anode of a constant voltage source 35f that generates the voltage V4. The cathode of the constant voltage source 35f is grounded. The voltage applying connection point 33g is connected to one end of the resistor 34g. One end of the resistor 34g is connected to the anode of a constant voltage source 35g that generates the second voltage Vp. The cathode of the constant voltage source 35g is grounded. Here, 0 <Vn <V3 <V4 <Vp.

次に、このように構成された駆動電圧付与回路31の作動について図28を参照しながら説明する。いま、所定の時刻t1以前において、スイッチング回路33が固定接続点ksを電圧付与用接続点33gに接続していて素子Dに第2電圧Vp(Vp>0)が印加されていると仮定する。このとき、時刻t1になると、電圧制御回路32はスイッチング回路33に切換信号を送出し、この信号に応答してスイッチング回路33は固定接続点ksを電圧付与用接続点33dに接続する。この結果、駆動電圧付与回路31は、駆動電圧Vinとして第3電圧Vnを発生する。即ち、駆動電圧Vinは時刻t1にて比較的大きい電圧変化率の大きさで第2電圧Vpから第3電圧Vnへと減少する。   Next, the operation of the drive voltage applying circuit 31 configured as described above will be described with reference to FIG. Now, it is assumed that the switching circuit 33 connects the fixed connection point ks to the voltage applying connection point 33g and the second voltage Vp (Vp> 0) is applied to the element D before the predetermined time t1. At this time, at time t1, the voltage control circuit 32 sends a switching signal to the switching circuit 33. In response to this signal, the switching circuit 33 connects the fixed connection point ks to the voltage application connection point 33d. As a result, the drive voltage application circuit 31 generates the third voltage Vn as the drive voltage Vin. That is, the drive voltage Vin decreases from the second voltage Vp to the third voltage Vn with a relatively large voltage change rate at time t1.

時刻t1から所定の時間が経過して時刻t2になると、電圧制御回路32はスイッチング回路33に切換信号を送出し、この信号に応答してスイッチング回路33は固定接続点ksを電圧付与用接続点33bに接続する。この結果、駆動電圧付与回路31は、駆動電圧Vinとして電圧V1(V1<0)を発生する。その後、電圧制御回路32は素子電圧Vkaをモニターし、素子電圧Vkaが負側抗電界電圧を下回ったときに負側分極反転が完了したと判定してスイッチング回路33に切換信号を送出する。スイッチング回路33は、この信号に応答して固定接続点ksを電圧付与用接続点33cに接続する。この結果、駆動電圧付与回路31は、時刻t3にて駆動電圧Vinとして電圧V2(V2<0)を発生する。   When a predetermined time elapses from time t1 and time t2 is reached, the voltage control circuit 32 sends a switching signal to the switching circuit 33. In response to this signal, the switching circuit 33 sets the fixed connection point ks to the voltage application connection point. 33b. As a result, the drive voltage application circuit 31 generates the voltage V1 (V1 <0) as the drive voltage Vin. Thereafter, the voltage control circuit 32 monitors the element voltage Vka, and when the element voltage Vka falls below the negative side coercive field voltage, determines that the negative side polarization reversal has been completed and sends a switching signal to the switching circuit 33. In response to this signal, the switching circuit 33 connects the fixed connection point ks to the voltage application connection point 33c. As a result, the drive voltage applying circuit 31 generates the voltage V2 (V2 <0) as the drive voltage Vin at time t3.

時刻t3から所定の時間が経過して時刻t4になると、電圧制御回路32はスイッチング回路33に切換信号を送出し、この信号に応答してスイッチング回路33は固定接続点ksを電圧付与用接続点33aに接続する。この結果、駆動電圧付与回路31は、駆動電圧Vinとして第1電圧Vm(Vm<0)を発生する。その後、時刻t4から所定の時間が経過して時刻t5となるまで、駆動電圧付与回路31は駆動電圧Vinとして第1電圧Vmを発生し続ける。この結果、素子電圧Vkaは、時刻t2から時刻t5までの期間において負の所定電圧に到達する。即ち、この期間において電子のエミッタ部13への蓄積が完了する。   When a predetermined time elapses from time t3 and time t4 is reached, the voltage control circuit 32 sends a switching signal to the switching circuit 33. In response to this signal, the switching circuit 33 sets the fixed connection point ks to the voltage application connection point. Connect to 33a. As a result, the drive voltage application circuit 31 generates the first voltage Vm (Vm <0) as the drive voltage Vin. Thereafter, the drive voltage application circuit 31 continues to generate the first voltage Vm as the drive voltage Vin until a predetermined time elapses from time t4 until time t5 is reached. As a result, the element voltage Vka reaches a negative predetermined voltage in the period from time t2 to time t5. That is, accumulation of electrons in the emitter section 13 is completed during this period.

時刻t5になると、電圧制御回路32はスイッチング回路33に切換信号を送出し、この信号に応答してスイッチング回路33は固定接続点ksを電圧付与用接続点33dに接続する。この結果、駆動電圧付与回路31は、駆動電圧Vinとして第3電圧Vn(Vn>0)を発生する。即ち、駆動電圧Vinは時刻t5にて比較的大きい電圧変化率の大きさで第1電圧Vmから第3電圧Vnへと増大する。   At time t5, the voltage control circuit 32 sends a switching signal to the switching circuit 33. In response to this signal, the switching circuit 33 connects the fixed connection point ks to the voltage application connection point 33d. As a result, the drive voltage application circuit 31 generates the third voltage Vn (Vn> 0) as the drive voltage Vin. That is, the drive voltage Vin increases from the first voltage Vm to the third voltage Vn at a relatively large voltage change rate at time t5.

時刻t5から所定の時間が経過して時刻t6になると、電圧制御回路32はスイッチング回路33に切換信号を送出し、この信号に応答してスイッチング回路33は固定接続点ksを電圧付与用接続点33eに接続する。この結果、駆動電圧付与回路31は、駆動電圧Vinとして電圧V3(V3>0)を発生する。その後、電圧制御回路32は素子電圧Vkaをモニターし、素子電圧Vkaが正側抗電界電圧を上回ったときに正側分極反転が完了したと判定してスイッチング回路33に切換信号を送出する。スイッチング回路33は、この信号に応答して固定接続点ksを電圧付与用接続点33fに接続する。この結果、駆動電圧付与回路31は、時刻t7にて駆動電圧Vinとして電圧V4(V4>0)を発生する。   When a predetermined time elapses from time t5 and time t6 is reached, the voltage control circuit 32 sends a switching signal to the switching circuit 33. In response to this signal, the switching circuit 33 sets the fixed connection point ks to the voltage application connection point. Connect to 33e. As a result, the drive voltage application circuit 31 generates the voltage V3 (V3> 0) as the drive voltage Vin. Thereafter, the voltage control circuit 32 monitors the element voltage Vka, and when the element voltage Vka exceeds the positive coercive electric field voltage, determines that the positive-side polarization inversion has been completed and sends a switching signal to the switching circuit 33. In response to this signal, the switching circuit 33 connects the fixed connection point ks to the voltage application connection point 33f. As a result, the drive voltage applying circuit 31 generates the voltage V4 (V4> 0) as the drive voltage Vin at time t7.

時刻t7から所定の時間が経過して時刻t8になると、電圧制御回路32はスイッチング回路33に切換信号を送出し、この信号に応答してスイッチング回路33は固定接続点ksを電圧付与用接続点33gに接続する。この結果、駆動電圧付与回路31は、駆動電圧Vinとして第2電圧Vpを再び発生する。以降、駆動電圧付与回路31は、時刻t1〜t8の電圧を繰り返し発生する。   When a predetermined time elapses from time t7 and time t8 is reached, the voltage control circuit 32 sends a switching signal to the switching circuit 33. In response to this signal, the switching circuit 33 sets the fixed connection point ks to the voltage application connection point. Connect to 33g. As a result, the drive voltage application circuit 31 again generates the second voltage Vp as the drive voltage Vin. Thereafter, the drive voltage application circuit 31 repeatedly generates voltages at times t1 to t8.

この第5実施形態においては、定電圧源35a〜35gとスイッチング回路33とが共同して一つの電源を構成していると見做すことができる。従って、第5実施形態の電源は、第4実施形態の電源21sと同様、第2電圧Vpを発生した後、素子電圧Vkaをエミッタ部13に電子を蓄積させず且つ同エミッタ部13から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように時刻t1にて第2電圧Vpから第3電圧Vnに向けて減少する電圧を発生し、その後、電源は、時刻t2〜t4にて第3電圧Vnから第1電圧Vmに向けて、第2電圧Vpから第3電圧Vnに減少するとき(時刻t1)よりも緩やかに減少する電圧(徐々に第1電圧Vmまで減少する電圧)を発生するように構成されている。また、負側分極反転後にも駆動電圧Vinは緩やかに減少せしめられる。従って、第5実施形態の電子放出装置30は、第4実施形態と同様、電子蓄積時における不要な電子放出を回避しつつ電子放出後から電子蓄積までに要する時間を短縮することができる。   In the fifth embodiment, it can be considered that the constant voltage sources 35a to 35g and the switching circuit 33 together constitute one power source. Accordingly, the power supply of the fifth embodiment, like the power supply 21s of the fourth embodiment, generates the second voltage Vp, and then does not accumulate the element voltage Vka in the emitter section 13 and does not accumulate electrons from the emitter section 13. At time t1, a voltage that decreases from the second voltage Vp toward the third voltage Vn is generated so as to be an intermediate voltage between the negative predetermined voltage and the positive predetermined voltage that is not released, and thereafter The power supply gradually decreases from the third voltage Vn to the first voltage Vm at time t2 to t4, and gradually decreases from the second voltage Vp to the third voltage Vn (time t1). The voltage decreases to the first voltage Vm). Further, the drive voltage Vin is gradually decreased even after the negative side polarization reversal. Therefore, similarly to the fourth embodiment, the electron emission device 30 of the fifth embodiment can reduce the time required from the time of electron emission to the time of electron accumulation while avoiding unnecessary electron emission during electron accumulation.

更に、この実施形態の電源は、第4実施形態の電源21sと同様、第1電圧Vmを発生した後、素子電圧Vkaをエミッタ部13に電子を更に蓄積させることなく且つ同エミッタ部13から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように第1電圧Vmから第3電圧Vnに向けて増大する電圧を発生し、その後、電源は、時刻t6〜t8にて第3電圧Vnから第2電圧Vpに向けて、第1電圧Vmから第3電圧Vnに増大するとき(時刻t5)よりも緩やかに増大する電圧(徐々に第2電圧Vpまで増大する電圧)を発生するように構成されている。また、正側分極反転後にも駆動電圧Vinは緩やかに増大せしめられる。従って、第5実施形態の電子放出装置30は、電子放出時における不要な電子放出を回避しつつ電子蓄積後から電子放出に要する時間を短縮することができる。   Further, the power supply of this embodiment, like the power supply 21s of the fourth embodiment, generates the first voltage Vm, and then does not accumulate the element voltage Vka in the emitter section 13 and the electrons from the emitter section 13 do not accumulate further. Generating a voltage that increases from the first voltage Vm toward the third voltage Vn so as to be an intermediate voltage between the negative predetermined voltage and the positive predetermined voltage that does not cause the At time t6 to t8, the voltage gradually increases from the third voltage Vn toward the second voltage Vp when increasing from the first voltage Vm to the third voltage Vn (time t5). The voltage increases up to Vp). Further, the drive voltage Vin is gradually increased even after the positive side polarization reversal. Therefore, the electron emission device 30 according to the fifth embodiment can shorten the time required for electron emission after electron accumulation while avoiding unnecessary electron emission during electron emission.

また、このようにスイッチング回路33を備えて接続する定電圧源を切り換えるという簡単な構成により、不要な電子放出を回避するための駆動電圧Vinを発生する電源を提供することができる。加えて、このように駆動電圧付与回路31を構成すれば、素子の特性が変化することにより、或いは、複数の素子を備える電子放出装置において電子を放出するべき素子の数(電子放出素子数)が変動することにより、電子放出及び電子蓄積動作にとって適切な駆動電圧Vinの大きさが変化した場合であっても、簡単な構成にて同適切な駆動電圧Vinを発生することができる電源が提供される。更に、素子電圧Vkaをモニターし、素子電圧Vkaが負側抗電界電圧を下回ったとき、或いは、正側抗電界電圧を上回ったときに駆動電圧Vinの大きさを切り換えているので、素子特性や電子放出数が変化して素子電圧Vkaの変化の仕方が変化した場合であっても、適切な(適切なタイミングで且つ適切な大きさの)駆動電圧Vinを素子に印加することができる。   In addition, a power supply that generates a drive voltage Vin for avoiding unnecessary electron emission can be provided by such a simple configuration of switching the constant voltage source connected with the switching circuit 33. In addition, if the drive voltage application circuit 31 is configured in this manner, the number of elements that should emit electrons (number of electron-emitting elements) in the electron-emitting device including a plurality of elements changes due to the characteristics of the elements. Provides a power source that can generate the appropriate drive voltage Vin with a simple configuration even when the magnitude of the drive voltage Vin appropriate for the electron emission and electron accumulation operations changes. Is done. Further, the device voltage Vka is monitored, and the drive voltage Vin is switched when the device voltage Vka falls below the negative coercive field voltage or exceeds the positive coercive field voltage. Even when the number of electron emission changes and the method of changing the device voltage Vka changes, it is possible to apply an appropriate drive voltage Vin (at an appropriate timing and in an appropriate magnitude) to the device.

なお、上記複数の抵抗34a〜34gのそれぞれは、互いに等しい値であってもよく、異なる値であってもよい。複数の抵抗34a〜34gの値が適切に設定されること(回路定数が変更されること)によりもたらされる利点については、後述の第7実施形態において説明する。更に、上記実施形態では、定電圧源を7個設けていたが、それ以上の数の定電圧源と抵抗との組を備えさせ、より小さい段差を有する階段状に駆動電圧Vinを発生させてもよい。   Each of the plurality of resistors 34a to 34g may have the same value or different values. Advantages brought about by appropriately setting the values of the plurality of resistors 34a to 34g (changing circuit constants) will be described in a seventh embodiment described later. Further, in the above embodiment, seven constant voltage sources are provided. However, a larger number of sets of constant voltage sources and resistors are provided, and the drive voltage Vin is generated in a step shape having a smaller step. Also good.

<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態に係る電子放出装置について説明する。この第6実施形態は、駆動電圧(上下電極間電圧)Vinを上記第1実施形態の電子放出装置10における駆動電圧Vinと異なるように変化させる点のみにおいて同電子放出装置10と相違する。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
<Sixth Embodiment>
Next, an electron emission device according to a sixth embodiment of the present invention will be described. The sixth embodiment is different from the electron emission device 10 only in that the drive voltage (voltage between upper and lower electrodes) Vin is changed to be different from the drive voltage Vin in the electron emission device 10 of the first embodiment. Therefore, hereinafter, this difference will be mainly described.

第6実施形態の駆動電圧付与回路は、第2実施形態の駆動電圧付与回路21が備える素子電圧測定回路と負側分極反転完了検出回路(何れも、図示省略)を内蔵している。   The drive voltage application circuit of the sixth embodiment incorporates an element voltage measurement circuit and a negative side polarization inversion completion detection circuit (both not shown) included in the drive voltage application circuit 21 of the second embodiment.

駆動電圧付与回路(電源)は、図29に示したように、第1実施形態の駆動電圧付与回路21と同様、電圧増大開始時点(時刻t1)から駆動電圧Vinが正の所定電圧Vpに到達する正電圧到達時点(時刻t2)までの期間(電圧増大期間)において駆動電圧Vinを負の所定電圧である第1電圧Vmから正の所定電圧である第2電圧Vpまで徐々に増大させる電圧を発生する。更に、この駆動電圧付与回路は、電圧減少開始時点(時刻t3)から駆動電圧Vinが第1電圧Vmに到達する負電圧到達時点(時刻t4)までの期間(電圧減少期間)において駆動電圧Vinを第2電圧Vpから第1電圧Vmまで徐々に減少させる電圧を発生する。なお、負電圧到達時点(時刻t4)にて到達すべき駆動電圧Vinは、便宜上、「第4電圧」とも称呼される。)   As shown in FIG. 29, the drive voltage application circuit (power supply) reaches the positive predetermined voltage Vp from the voltage increase start time (time t1) as in the drive voltage application circuit 21 of the first embodiment. A voltage that gradually increases the drive voltage Vin from the first voltage Vm, which is a negative predetermined voltage, to the second voltage Vp, which is a positive predetermined voltage, in a period (voltage increase period) until the positive voltage reaches (time t2). appear. Further, the drive voltage applying circuit supplies the drive voltage Vin in a period (voltage decrease period) from the voltage decrease start time (time t3) to the negative voltage arrival time (time t4) when the drive voltage Vin reaches the first voltage Vm. A voltage that gradually decreases from the second voltage Vp to the first voltage Vm is generated. The drive voltage Vin to be reached when the negative voltage is reached (time t4) is also referred to as “fourth voltage” for convenience. )

加えて、この駆動電圧付与回路は、負側分極反転完了検出回路が時刻t4以降において負側の分極反転が完了する時点(時刻t5)を検出すると、駆動電圧Vinの大きさを第1電圧(第4電圧)Vmより大きさが小さい第5電圧へと第1電圧Vmから急激に増大し(電圧変化率の大きさαで増大し)、その後、同第5電圧の大きさよりも大きさが大きい負の電圧である第1電圧Vmに向けて徐々に減少する(電圧変化率の大きさαより小さい電圧変化率の大きさβで減少する)電圧を発生する。即ち、エミッタ部13の負側の分極反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点にて、駆動電圧Vinをその時点の素子電圧Vkaに一旦近づける(駆動電圧Vinを負の抗電界電圧近傍の値とする。)。その後、駆動電圧付与回路21は、所定時間後の時刻t6にて駆動電圧Vinが再び第1電圧Vmとなるように、駆動電圧Vinを第1電圧Vmに向けて徐々に減少させる。この場合(時刻t5〜t6)の電圧変化率の大きさは、時刻t3〜t4又は時刻t5における電圧変化率の大きさよりも小さい。更に、駆動電圧付与回路21は、時刻t6より後の時刻t7にて、再び駆動電圧Vinを増大させる電圧を発生する。以降、駆動電圧付与回路は、時刻t1〜t7の電圧を繰り返し発生する。   In addition, when the negative-side polarization inversion completion detection circuit detects a time point (time t5) when the negative-side polarization inversion is completed after time t4, the drive voltage applying circuit sets the magnitude of the drive voltage Vin to the first voltage ( The fourth voltage) suddenly increases from the first voltage Vm to the fifth voltage having a magnitude smaller than Vm (increases with the voltage change rate magnitude α), and then the magnitude is larger than the magnitude of the fifth voltage. A voltage that gradually decreases toward the first voltage Vm, which is a large negative voltage (decreases at a voltage change rate magnitude β smaller than the voltage change rate magnitude α), is generated. That is, when the negative polarization inversion of the emitter 13 is substantially completed, the drive voltage Vin is once brought close to the element voltage Vka at that time (the drive voltage Vin is in the vicinity of the negative coercive field voltage). Value). Thereafter, the drive voltage application circuit 21 gradually decreases the drive voltage Vin toward the first voltage Vm so that the drive voltage Vin becomes the first voltage Vm again at time t6 after a predetermined time. In this case (the time t5 to t6), the voltage change rate is smaller than the voltage change rate at the time t3 to t4 or the time t5. Further, the drive voltage applying circuit 21 generates a voltage that increases the drive voltage Vin again at time t7 after time t6. Thereafter, the drive voltage application circuit repeatedly generates voltages at times t1 to t7.

実験によれば、負側分極反転完了後において素子電圧Vkaは極めて急峻に変化し、不要な電子放出が頻繁に行われる。そこで、この第6実施形態のように、電源の発生する電圧を変化させれば、負側分極反転完了後の素子電圧Vkaの変化が緩慢となるので、不要な電子放出を効果的に回避することができる。更に、電源は、負側分極反転が完了するまでの期間において第1電圧Vmを発生するので、電圧減少開始時点(時刻t3)から負側分極反転完了時点(時刻t5)までの時間をより一層短くすることができる。   According to the experiment, the element voltage Vka changes very steeply after the negative side polarization reversal is completed, and unnecessary electron emission is frequently performed. Therefore, if the voltage generated by the power supply is changed as in the sixth embodiment, the change in the element voltage Vka after the completion of the negative side polarization inversion becomes slow, so that unnecessary electron emission is effectively avoided. be able to. Further, since the power supply generates the first voltage Vm during the period until the negative side polarization inversion is completed, the time from the voltage decrease start time (time t3) to the negative side polarization inversion completion time (time t5) is further increased. Can be shortened.

なお、この実施形態における負側分極反転完了後(時刻t5〜t6)の駆動電圧Vinの変化は、時刻t1〜t3にて駆動電圧Vinを第2電圧Vpへと変化させてエミッタ部13に蓄積されている電子を同エミッタ部から放出させ、その後、素子電圧Vkaを負の所定電圧とするように第1電圧Vmに向けて徐々に減少する電圧を発生して上部電極14からエミッタ部13に電子を供給している動作であるということができる。   Note that the change in the drive voltage Vin after the completion of negative side polarization reversal (time t5 to t6) in this embodiment is accumulated in the emitter section 13 by changing the drive voltage Vin to the second voltage Vp at time t1 to t3. The emitted electrons are emitted from the emitter section, and thereafter, a voltage that gradually decreases toward the first voltage Vm is generated so that the element voltage Vka becomes a predetermined negative voltage. It can be said that the operation is supplying electrons.

また、上記実施形態において、上記負電圧到達時点(時刻t4)にて到達する第4電圧は第1電圧Vmに設定されているが、この電圧に限定されない。即ち、負電圧到達時点(時刻t4)にて到達させるべき電圧は「エミッタ部において負側の分極反転を発生させることができる負の電圧である第4電圧」であればよい。   Moreover, in the said embodiment, although the 4th voltage which reaches | attains at the said negative voltage arrival time (time t4) is set to the 1st voltage Vm, it is not limited to this voltage. That is, the voltage to be reached when the negative voltage is reached (time t4) may be “the fourth voltage that is a negative voltage that can cause negative polarization reversal in the emitter portion”.

加えて、上記実施形態において、電源は、負側分極反転完了時点(時刻t5)にて第4電圧から第5電圧に変化し、その後、第1電圧に向けて徐々に変化する電圧を発生しているが、負電圧到達時点(時刻t4)よりも後で負側分極反転完了時点(時刻t5)より前の時点にて第4電圧から第5電圧に変化し、その後、第1電圧に向けて徐々に変化する電圧を発生してもよい。   In addition, in the above embodiment, the power supply changes from the fourth voltage to the fifth voltage at the time of completion of negative side polarization reversal (time t5), and then generates a voltage that gradually changes toward the first voltage. However, it changes from the fourth voltage to the fifth voltage at a time before the negative side polarization inversion completion time (time t5) after the negative voltage arrival time (time t4), and then toward the first voltage. A gradually changing voltage may be generated.

加えて、上記実施形態においては、負電圧到達時点(時刻t4)から負側分極反転完了時点(時刻t5)の間、電源は一定の第4電圧(第1電圧Vm)を発生しているが、第5電圧の大きさより大きさが大きい負の電圧範囲内において変化する電圧(例えば、第4電圧から第5電圧に向けて徐々に変化する電圧)を発生してもよい。   In addition, in the above embodiment, the power supply generates a constant fourth voltage (first voltage Vm) from the time when the negative voltage is reached (time t4) to the time when the negative-side polarization inversion is completed (time t5). A voltage that changes within a negative voltage range that is larger than the magnitude of the fifth voltage (for example, a voltage that gradually changes from the fourth voltage toward the fifth voltage) may be generated.

更に、上記実施形態において、電源は、電圧減少開始時点(時刻t3)から負電圧到達時点(時刻t4)まで第4電圧(第1電圧)Vmに向けて徐々に減少する電圧を発生しているが、電圧減少開始時点(時刻t3)において直ちに第4電圧に変化する電圧を発生してもよい。   Further, in the above embodiment, the power supply generates a voltage that gradually decreases toward the fourth voltage (first voltage) Vm from the voltage decrease start time (time t3) to the negative voltage arrival time (time t4). However, a voltage that immediately changes to the fourth voltage may be generated at the voltage decrease start time (time t3).

<第7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態に係る電子放出装置について説明する。この第7実施形態は、電源21sと素子とを接続するための回路の回路定数を変更する点のみにおいて図24を参照して説明した第2実施形態の電子放出装置と相違する。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
<Seventh embodiment>
Next, an electron emission device according to a seventh embodiment of the present invention will be described. The seventh embodiment is different from the electron emission device of the second embodiment described with reference to FIG. 24 only in that the circuit constant of the circuit for connecting the power source 21s and the element is changed. Therefore, hereinafter, this difference will be mainly described.

図30に示したように、第7実施形態に係る電子放出装置40は、下部電極12、エミッタ部13及び上部電極14からなる上述した素子Dと、駆動電圧付与回路41とからなっている。素子Dは、第1実施形態の素子と同様の素子であり、図面では透明板17、コレクタ電極18及び蛍光体19が省略されている。駆動電圧付与回路41は、前述した駆動電圧付与回路21を含むとともに、回路定数切換回路(回路定数切換手段)42を備えている。   As shown in FIG. 30, the electron emission device 40 according to the seventh embodiment includes the above-described element D including the lower electrode 12, the emitter section 13, and the upper electrode 14, and a drive voltage application circuit 41. The element D is an element similar to the element of the first embodiment, and the transparent plate 17, the collector electrode 18, and the phosphor 19 are omitted in the drawing. The drive voltage application circuit 41 includes the drive voltage application circuit 21 described above and includes a circuit constant switching circuit (circuit constant switching means) 42.

回路定数切換回路42は、駆動電圧付与回路21に内蔵された電源21sと素子Dとを接続するための回路中に直列に介装されている。回路定数切換回路42は、スイッチング素子42aと、複数の回路素子(回路定数設定素子)42b1、42b2、42b3及び42b4を備えている。   The circuit constant switching circuit 42 is interposed in series in a circuit for connecting the power source 21 s built in the drive voltage applying circuit 21 and the element D. The circuit constant switching circuit 42 includes a switching element 42a and a plurality of circuit elements (circuit constant setting elements) 42b1, 42b2, 42b3, and 42b4.

スイッチング素子42aは、駆動電圧付与回路21から制御信号を受け、素子Dの上部電極14に接続された固定接続点を回路素子42b1、42b2、42b3及び42b4にそれぞれ接続された接続点のうちの何れかに選択的に接続することにより、回路素子42b1、42b2、42b3及び42b4のうちの何れか一つを前記回路中に直列に介装・挿入するようになっている。回路素子42b1、42b2、42b3及び42b4は、互いに異なる抵抗値を有する抵抗である。   The switching element 42a receives a control signal from the drive voltage application circuit 21, and the fixed connection point connected to the upper electrode 14 of the element D is connected to any of the connection points connected to the circuit elements 42b1, 42b2, 42b3, and 42b4, respectively. By selectively connecting them, any one of the circuit elements 42b1, 42b2, 42b3 and 42b4 is inserted and inserted in series in the circuit. The circuit elements 42b1, 42b2, 42b3, and 42b4 are resistors having different resistance values.

次に、このように構成された電子放出装置40の作動について説明する。前述したように、電子放出装置40は第2実施形態に係る電子放出装置と同様に駆動電圧Vinを変更する。   Next, the operation of the electron emission device 40 configured as described above will be described. As described above, the electron emission device 40 changes the drive voltage Vin similarly to the electron emission device according to the second embodiment.

更に、電子放出装置40は、図31に示したように、正電圧到達時点(時刻t4)と同時又はその直後に到来する電子の放出が実質的に完了する時点の直後の時点である放出完了後時点(時刻tx1)から負側分極反転完了時点(時刻t7)までの期間TA1において、スイッチング素子42aにより回路素子42b1を前記回路に挿入する。   Further, as shown in FIG. 31, the electron emission device 40 completes the emission at the time immediately after the time point when the emission of electrons arriving at or after the positive voltage arrival time (time t4) is substantially completed. In a period TA1 from the later time point (time tx1) to the negative side polarization reversal completion time point (time t7), the circuit element 42b1 is inserted into the circuit by the switching element 42a.

次いで、電子放出装置40は、負側分極反転完了時点(時刻t7)から負電圧到達時点(時刻t8)と同時又はその直後に到来する電子の蓄積が実質的に完了する時点の直後の時点である電子蓄積完了後時点(時刻ty2)までの期間TA2において、スイッチング素子42aにより回路素子42b2を前記回路に挿入する。   Next, the electron emission device 40 is at a time point immediately after the time point when the accumulation of electrons arriving at or after the negative voltage arrival time point (time t8) from the time point when the negative side polarization reversal is completed (time point t8) is substantially completed. In a period TA2 up to the time after completion of certain electron accumulation (time ty2), the circuit element 42b2 is inserted into the circuit by the switching element 42a.

次いで、電子放出装置40は、電子蓄積完了後時点(時刻ty2であるが、駆動電圧Vinの波形は繰り返されるので、図31においては時刻ty1)から次の正側分極反転完了時点(時刻t3)までの期間TA3において、スイッチング素子42aにより回路素子42b3を前記回路に挿入する。   Next, the electron emission device 40 has completed the positive-side polarization reversal completion time (time t3) from the time after completion of the electron accumulation (time ty2, but the waveform of the drive voltage Vin is repeated so that the time ty1 in FIG. 31). In the period TA3 until the circuit element 42b3 is inserted into the circuit by the switching element 42a.

更に、電子放出装置40は、正側分極反転完了時点(時刻t3)から放出完了後時点(時刻tx1)までの期間TA4において、スイッチング素子42aにより回路素子42b4を前記回路に挿入する。電子放出装置40は、このような回路素子の選択・挿入を繰り返し行う。   Further, the electron-emitting device 40 inserts the circuit element 42b4 into the circuit by the switching element 42a in the period TA4 from the time when the positive side polarization reversal is completed (time t3) to the time after the completion of emission (time tx1). The electron emission device 40 repeatedly selects and inserts such circuit elements.

これにより、
前記第1電圧Vmに向けて減少する電圧(駆動電圧Vin)の発生を開始する電圧減少開始時点(時刻t5)から同電圧の減少中にエミッタ部13の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点(時刻t7)までの第1期間TB1において前記回路に挿入される回路素子と、
負側分極反転完了時点(時刻t7)からエミッタ部13への電子の蓄積が完了する電子蓄積完了時点(時刻t8〜時刻ty2の時点)までの第2期間TB2において同回路に挿入される回路素子と、
第2電圧Vpに向けて増大する前記電圧の発生を開始する電圧増大開始時点(時刻t1)から同電圧の増大中にエミッタ部13の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点(時刻t3)までの第3期間TB3において同回路に挿入される回路素子と、
同正側分極反転完了時点(時刻t3)からエミッタ部13からの電子の放出が実質的に完了する電子放出完了時点(時刻t4〜時刻tx1の時点)までの第4期間TB4において同回路に挿入される回路素子と、
のうち、少なくとも二つの回路素子(本例では、4つの回路素子総て)が互いに異なる回路素子となる。
This
Negative inversion of the polarization of the emitter section 13 is substantially completed during the decrease of the voltage from the voltage decrease start time (time t5) at which generation of the voltage (drive voltage Vin) decreasing toward the first voltage Vm starts. A circuit element to be inserted into the circuit in the first period TB1 until the side polarization reversal completion time (time t7);
A circuit element inserted into the circuit in the second period TB2 from the time when the negative side polarization reversal is completed (time t7) to the time when the electron is completely accumulated in the emitter 13 (time t8 to time ty2) When,
The positive side polarization reversal completion time point at which the reversal of polarization of the emitter section 13 is substantially completed during the increase of the voltage from the voltage increase start time point (time t1) at which the generation of the voltage increasing toward the second voltage Vp starts. A circuit element inserted into the circuit in the third period TB3 until (time t3);
Inserted into the circuit in the fourth period TB4 from the time when the positive side polarization reversal is completed (time t3) to the time when electron emission from the emitter 13 is substantially completed (time t4 to time tx1). Circuit elements to be
Of these, at least two circuit elements (in this example, all four circuit elements) are different circuit elements.

即ち、この実施形態においては、素子Dのエミッタ部13の特性などに応じて不要な電子放出が頻度高く発生する期間の回路定数とその他の期間の回路定数とが相違するように、それぞれの期間において回路に挿入される回路素子(例えば、抵抗)が選択される。この結果、回路定数を変更しない場合に比べ、不要な電子放出を回避しながら電子蓄積開始から電子放出完了までの時間を短くすることができる。   That is, in this embodiment, the circuit constants in the period in which unnecessary electron emission occurs frequently depending on the characteristics of the emitter section 13 of the element D and the circuit constants in other periods are different from each other. A circuit element (for example, a resistor) to be inserted into the circuit is selected. As a result, the time from the start of electron accumulation to the completion of electron emission can be shortened while avoiding unnecessary electron emission, compared with the case where the circuit constant is not changed.

なお、上記実施形態では駆動電圧Vinを徐々に変化させているが、図26及び図28に示したように、第1電圧Vmから第2電圧Vpに又はその逆に変化するときに所定時間だけ第3電圧Vnに維持するような電圧を駆動電圧Vinとしてもよい。加えて、図41に示したように、駆動電圧Vinを矩形波状に変化する電圧としてもよい。   In the above embodiment, the drive voltage Vin is gradually changed. However, as shown in FIGS. 26 and 28, when the first voltage Vm is changed to the second voltage Vp or vice versa, the drive voltage Vin is changed for a predetermined time. A voltage that maintains the third voltage Vn may be used as the drive voltage Vin. In addition, as shown in FIG. 41, the drive voltage Vin may be a voltage that changes in a rectangular wave shape.

更に、上記実施形態においては、回路素子42b1、42b2、42b3及び42b4は、互いに異なる抵抗値を有する抵抗であったが、これらの回路素子のうち少なくとも二つが互いに異なる抵抗値を有していればよい。更に、回路素子は、抵抗の他、コイルやコンデンサを含んでいても良く、その場合、回路素子42b1、42b2、42b3及び42b4のうちの少なくとも二つが互いに異なるインピーダンスZを備えればよい。   Furthermore, in the above embodiment, the circuit elements 42b1, 42b2, 42b3, and 42b4 are resistors having different resistance values. However, if at least two of these circuit elements have different resistance values, Good. Furthermore, the circuit element may include a coil and a capacitor in addition to the resistor. In that case, at least two of the circuit elements 42b1, 42b2, 42b3, and 42b4 may have different impedances Z.

<第8実施形態>
次に、本発明の第8実施形態に係る電子放出装置50について図32を参照しながら説明する。電子放出装置50は、電子放出装置10のコレクタ電極18及び蛍光体19をコレクタ電極18’及び蛍光体19’に置換した点のみにおいて電子放出装置10と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
<Eighth Embodiment>
Next, an electron emission device 50 according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The electron emission device 50 is different from the electron emission device 10 only in that the collector electrode 18 and the phosphor 19 of the electron emission device 10 are replaced with the collector electrode 18 ′ and the phosphor 19 ′. Therefore, hereinafter, this difference will be mainly described.

電子放出装置50においては、透明板17の裏面(上部電極14と対向する面)に蛍光体19’が形成され、蛍光体19’を覆うようにコレクタ電極18’が形成されている。コレクタ電極18’は、エミッタ部13から上部電極14の微細貫通孔14aを通して放出された電子が貫通できる程度の厚さを有するように形成されている。この場合、コレクタ電極18’の厚さは100nm以下であることが望ましい。コレクタ電極18’の厚さは、放出された電子の運動エネルギーが大きいほど大きくすることができる。   In the electron emission device 50, the phosphor 19 'is formed on the back surface (the surface facing the upper electrode 14) of the transparent plate 17, and the collector electrode 18' is formed so as to cover the phosphor 19 '. The collector electrode 18 ′ is formed to have a thickness that allows electrons emitted from the emitter portion 13 through the fine through hole 14 a of the upper electrode 14 to penetrate. In this case, it is desirable that the collector electrode 18 'has a thickness of 100 nm or less. The thickness of the collector electrode 18 'can be increased as the kinetic energy of the emitted electrons increases.

係る構成は、CRT等に採用される構成である。コレクタ電極18’はメタルバックとして機能する。エミッタ部13から上部電極14の微細貫通孔14aを通して放出された電子はコレクタ電極18’を貫通して蛍光体19’に進入し、蛍光体19’を励起し、発光を生ぜしめる。この電子放出装置50は、以下の効果を奏することができる。   Such a configuration is a configuration employed in a CRT or the like. The collector electrode 18 'functions as a metal back. Electrons emitted from the emitter section 13 through the fine through-holes 14a of the upper electrode 14 penetrate the collector electrode 18 'and enter the phosphor 19' to excite the phosphor 19 'and produce light emission. The electron emission device 50 can achieve the following effects.

(a)蛍光体19’が導電性でない場合、蛍光体19’が帯電(負に帯電)することを回避することができる。この結果、電子を加速させる電界を維持することができる。
(b)コレクタ電極18’により蛍光体19’が発生した光が反射されるので、その光を効率よく透明板17側(発光面側)に放出させることができる。
(c)蛍光体19’への過度の電子の衝突を防ぐことができるので、蛍光体19’の劣化や蛍光体19’からガスが発生することを回避することができる。
(A) When the phosphor 19 ′ is not conductive, the phosphor 19 ′ can be prevented from being charged (negatively charged). As a result, an electric field that accelerates electrons can be maintained.
(B) Since the light generated by the phosphor 19 ′ is reflected by the collector electrode 18 ′, the light can be efficiently emitted to the transparent plate 17 side (light emitting surface side).
(C) Since excessive collision of electrons with the phosphor 19 ′ can be prevented, deterioration of the phosphor 19 ′ and generation of gas from the phosphor 19 ′ can be avoided.

<各構成部材の材料例及び製法例>
次に、上記各電子放出装置の構成部材の材料及び製法例について説明する。
<Examples of materials and manufacturing methods for each component>
Next, materials of the constituent members of each of the electron emission devices and manufacturing method examples will be described.

(下部電極12)
下部電極には、上述したように導電性を有する物質が使用される。以下、下部電極に好適な物質を列挙する。
(Lower electrode 12)
As described above, a conductive material is used for the lower electrode. Hereinafter, materials suitable for the lower electrode are listed.

(1)高温酸化雰囲気に対して耐性を有する導体(例えば、金属単体又は合金)
例)白金、イリジウム、パラジウム、ロジウム、モリブデン等の高融点貴金属
例)銀−パラジウム、銀−白金、白金−パラジウム等の合金を主成分とするもの
(2)高温酸化雰囲気に対して耐性を有する絶縁性セラミックスと金属単体との混合物
例)白金とセラミック材料とのサーメット材料
(3)高温酸化雰囲気に対して耐性を有する絶縁性セラミックスと合金との混合物
(4)カーボン系、又は、グラファイト系の材料
(1) Conductor having resistance to high-temperature oxidizing atmosphere (for example, simple metal or alloy)
Example) High melting point noble metals such as platinum, iridium, palladium, rhodium, molybdenum, etc.) Mainly composed of silver-palladium, silver-platinum, platinum-palladium, etc. alloys (2) Resistant to high-temperature oxidizing atmospheres Example of mixture of insulating ceramic and simple metal) Cermet material of platinum and ceramic material (3) Mixture of insulating ceramic and alloy having resistance to high-temperature oxidizing atmosphere (4) Carbon-based or graphite-based material

これらのうち、白金のみ又は白金系の合金を主成分とする材料が非常に好ましい。なお、電極材料中にセラミック材料を添加する場合、その添加されるセラミック材料の割合は5〜30体積%程度が好適である。また、後述する上部電極14の材料と同様な材料を用いてもよい。下部電極は、厚膜形成法により形成されることが好適である。下部電極の厚さは、好ましくは20μm以下であり、更に好ましくは5μm以下である。   Of these, a material mainly composed of only platinum or a platinum-based alloy is very preferable. In addition, when adding a ceramic material in an electrode material, about 5-30 volume% is suitable for the ratio of the added ceramic material. Further, a material similar to the material of the upper electrode 14 described later may be used. The lower electrode is preferably formed by a thick film forming method. The thickness of the lower electrode is preferably 20 μm or less, more preferably 5 μm or less.

(エミッタ部13)
エミッタ部を構成する誘電体としては、上述したように比誘電率が比較的高い(例えば、比誘電率が1000以上)の誘電体を採用することができる。以下、エミッタ部に好適な物質を列挙する。
(Emitter part 13)
As the dielectric constituting the emitter portion, a dielectric having a relatively high relative dielectric constant (for example, a relative dielectric constant of 1000 or more) can be employed as described above. Hereinafter, substances suitable for the emitter part will be listed.

(1)チタン酸バリウム、ジルコン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、マグネシウムタンタル酸鉛、ニッケルタンタル酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛等
(2)上記(1)に記載の物質のうちの任意の物質を組み合わせたものを含有するセラミックス
(1) Barium titanate, lead zirconate, lead magnesium niobate, lead nickel niobate, lead zinc niobate, lead manganese niobate, lead magnesium tantalate, lead nickel tantalate, lead antimony stannate, lead titanate, Magnesium lead tungstate, lead cobalt niobate, etc. (2) Ceramics containing any combination of substances described in (1) above

(3)上記(2)に記載のセラミックスに、更に、ランタン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル及びマンガン等の酸化物を添加したもの、上記(2)に記載のセラミックスにこれらの酸化物の任意の物質を組み合わせたものを添加したもの、又は、更に他の化合物を適切に添加したもの
(4)主成分が上記(1)に記載の物質を50%以上有する物質
(3) The ceramic described in (2) above, further added with an oxide such as lanthanum, calcium, strontium, molybdenum, tungsten, barium, niobium, zinc, nickel, manganese, etc., described in (2) above Ceramics added with a combination of any of these oxides, or further appropriately added with other compounds (4) The main component has 50% or more of the substance described in (1) above material

なお、例えば、マグネシウムニオブ酸鉛(PMN)とチタン酸鉛(PT)との2成分系nPMN−mPT(n,mをモル数比とする。)については、PMNのモル数比を大きくすることにより、キューリー点が低下し且つ室温での比誘電率を大きくすることができる。特に、n=0.85〜1.0及びm=1.0−nとしたnPMN−mPTは、比誘電率が3000以上となるので、エミッタ部の材料として非常に好ましい。例えば、n=0.91及びm=0.09のnPMN−mPTの室温における比誘電率は15000となり、n=0.95及びm=0.05のnPMN−mPTの室温における比誘電率は20000となる。   For example, for a binary nPMN-mPT of lead magnesium niobate (PMN) and lead titanate (PT) (where n and m are mole ratios), the PMN mole ratio is increased. As a result, the Curie point can be lowered and the relative dielectric constant at room temperature can be increased. In particular, nPMN-mPT in which n = 0.85 to 1.0 and m = 1.0-n has a relative dielectric constant of 3000 or more, and is thus very preferable as a material for the emitter portion. For example, nPMN-mPT with n = 0.91 and m = 0.09 has a relative dielectric constant of 15000 at room temperature, and nPMN-mPT with n = 0.95 and m = 0.05 has a relative dielectric constant of 20000 at room temperature. It becomes.

また、例えば、マグネシウムニオブ酸鉛(PMN)、チタン酸鉛(PT)及びジルコン酸鉛(PZ)の3成分系PMN−PT−PZについては、PMNのモル数比を大きくすることにより比誘電率を大きくすることができる。更に、この3成分系においては、正方晶と擬立方晶又は正方晶と菱面体晶のモルフォトロピック相境界(MPB:Morphotropic Phase Boundary)付近の組成とすることにより、比誘電率を大きくすることができる。   Also, for example, for a ternary PMN-PT-PZ of lead magnesium niobate (PMN), lead titanate (PT) and lead zirconate (PZ), the relative dielectric constant can be increased by increasing the molar ratio of PMN. Can be increased. Furthermore, in this ternary system, the relative dielectric constant can be increased by using a composition near the morphotropic phase boundary (MPB) of tetragonal and pseudocubic or tetragonal and rhombohedral. it can.

例えば、PMN:PT:PZ=0.375:0.375:0.25とすると比誘電率は5500、PMN:PT:PZ=0.5:0.375:0.125とすると比誘電率は4500となり、このような組成のPMN−PT−PZはエミッタ部の材料として特に好ましい。   For example, when PMN: PT: PZ = 0.375: 0.375: 0.25, the relative dielectric constant is 5500, and when PMN: PT: PZ = 0.5: 0.375: 0.125, the relative dielectric constant is Thus, PMN-PT-PZ having such a composition is particularly preferable as a material for the emitter portion.

更に、絶縁性が確保できる範囲内でこれらの誘電体に白金のような金属を混入することにより、誘電率を向上させることが好ましい。この場合、例えば、誘電体に白金を重量比で20%混入させるとよい。   Furthermore, it is preferable to improve the dielectric constant by mixing a metal such as platinum into these dielectrics within a range in which insulation can be ensured. In this case, for example, 20% by weight of platinum may be mixed in the dielectric.

エミッタ部には、更に、圧電/電歪層や反強誘電体層等を用いることができる。エミッタ部に圧電/電歪層を用いる場合、その圧電/電歪層として、例えば、ジルコン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、マグネシウムタンタル酸鉛、ニッケルタンタル酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、マグネシウムタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛等、又はこれらのいずれかの組み合わせを含有するセラミックスを挙げることができる。   For the emitter portion, a piezoelectric / electrostrictive layer, an antiferroelectric layer, or the like can be further used. When a piezoelectric / electrostrictive layer is used for the emitter portion, examples of the piezoelectric / electrostrictive layer include lead zirconate, lead magnesium niobate, lead nickel niobate, lead zinc niobate, lead manganese niobate, lead magnesium tantalate. And ceramics containing nickel tantalate, lead antimony stannate, lead titanate, barium titanate, lead magnesium tungstate, lead cobalt niobate and the like, or any combination thereof.

当然、エミッタ部には、主成分が上記化合物を50重量%以上含有するものを使用することができる。また、前記セラミックスのうち、ジルコン酸鉛を含有するセラミックスは、エミッタ部を構成する圧電/電歪層の構成材料として最も頻繁に使用される。   As a matter of course, the emitter part may be one containing 50% by weight or more of the above compound as a main component. Among the ceramics, a ceramic containing lead zirconate is most frequently used as a constituent material of the piezoelectric / electrostrictive layer constituting the emitter portion.

また、圧電/電歪層をセラミックスにて構成する場合、前記セラミックスに、さらに、ランタン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン等の酸化物、もしくはこれらのいずれかの組み合わせ、又は他の化合物を、適宜、添加したセラミックスを用いてもよい。また、前記セラミックスにSiO2、CeO2、Pb5Ge311もしくはこれらのいずれかの組み合わせを添加したセラミックスを用いてもよい。具体的には、PT−PZ−PMN系圧電材料にSiO2を0.2wt%、もしくはCeO2を0.1wt%、もしくはPb5Ge311を1〜2wt%添加した材料が好ましい。 Further, when the piezoelectric / electrostrictive layer is composed of ceramics, the ceramics may further include oxides such as lanthanum, calcium, strontium, molybdenum, tungsten, barium, niobium, zinc, nickel, manganese, or any of these. A combination of the above or other compounds as appropriate may be used. Further, a ceramic obtained by adding SiO 2 , CeO 2 , Pb 5 Ge 3 O 11 or any combination thereof to the ceramic may be used. Specifically, PT-PZ-PMN system piezoelectric material SiO 2 and 0.2 wt%, or a CeO 2 0.1 wt%, or Pb 5 Ge 3 O 11 by the addition 1 to 2 wt% materials are preferred.

より具体的には、例えば、マグネシウムニオブ酸鉛とジルコン酸鉛及びチタン酸鉛とからなる成分を主成分とし、さらにランタンやストロンチウムを含有するセラミックスを用いることが好ましい。   More specifically, for example, it is preferable to use a ceramic containing, as a main component, a component composed of lead magnesium niobate, lead zirconate, and lead titanate, and further containing lanthanum or strontium.

圧電/電歪層は、緻密であっても、多孔質であってもよい。多孔質の場合、その気孔率は40%以下であることが好ましい。   The piezoelectric / electrostrictive layer may be dense or porous. In the case of a porous material, the porosity is preferably 40% or less.

エミッタ部13に反強誘電体層を用いる場合、その反強誘電体層としては、ジルコン酸鉛を主成分とするもの、ジルコン酸鉛とスズ酸鉛とからなる成分を主成分とするもの、更には、ジルコン酸鉛に酸化ランタンを添加したもの、ジルコン酸鉛とスズ酸鉛とからなる成分に対してジルコン酸鉛やニオブ酸鉛を添加したものが望ましい。   When an antiferroelectric layer is used for the emitter section 13, the antiferroelectric layer is mainly composed of lead zirconate, a component composed mainly of lead zirconate and lead stannate, Furthermore, what added lanthanum oxide to lead zirconate, and what added lead zirconate and lead niobate to the component which consists of lead zirconate and lead stannate are desirable.

反強誘電体層は、多孔質であってもよい。多孔質の場合、その気孔率は30%以下であることが望ましい。   The antiferroelectric layer may be porous. In the case of a porous material, the porosity is desirably 30% or less.

更に、タンタル酸ビスマス酸ストロンチウム(SrBi2Ta29)は、分極反転疲労が小さいので、エミッタ部に適している。このような分極反転疲労が小さい材料は、層状強誘電体化合物で、(BiO22+(Am-1m3m+12-という一般式で表される。ここで、金属Aのイオンは、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Pb2+、Bi3+、La3+等であり、金属Bのイオンは、Ti4+、Ta5+、Nb5+等である。更に、チタン酸バリウム系、ジルコン酸鉛系、PZT系の圧電セラミックスに添加剤を加えて半導体化させることも可能である。この場合、エミッタ部13内で不均一な電界分布をもたせられるので、電子放出に寄与する上部電極との界面近傍に電界を集中させることができる。 Furthermore, strontium bismuthate tantalate (SrBi 2 Ta 2 O 9 ) is suitable for the emitter part because it has low polarization reversal fatigue. Such a material with low polarization reversal fatigue is a layered ferroelectric compound and is represented by the general formula (BiO 2 ) 2+ (A m-1 B m O 3m + 1 ) 2− . Here, the ions of metal A are Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Pb 2+ , Bi 3+ , La 3+, etc., and the ions of metal B are Ti 4+ , Ta 5+ , Nb 5+ and the like. Furthermore, it is possible to make semiconductors by adding additives to barium titanate, lead zirconate, and PZT piezoelectric ceramics. In this case, since an uneven electric field distribution is provided in the emitter section 13, the electric field can be concentrated near the interface with the upper electrode that contributes to electron emission.

また、圧電/電歪/反強誘電体セラミックスに、例えば鉛ホウケイ酸ガラス等のガラス成分や、他の低融点化合物(例えば酸化ビスマス等)を混ぜることによって、エミッタ部13の焼成温度を下げることができる。   Also, the firing temperature of the emitter section 13 can be lowered by mixing the piezoelectric / electrostrictive / antiferroelectric ceramic with a glass component such as lead borosilicate glass or other low melting point compound (for example, bismuth oxide). Can do.

また、エミッタ部を圧電/電歪/反強誘電体セラミックスで構成する場合、エミッタ部はシート状の成形体、シート状の積層体、又は、これらを他の支持用基板に積層又は接着したものから作成することができる。   In addition, when the emitter part is composed of piezoelectric / electrostrictive / antiferroelectric ceramics, the emitter part is a sheet-like molded body, a sheet-like laminate, or a laminate or bonded to another supporting substrate. Can be created from.

また、エミッタ部に非鉛系の材料を使用すること等により、エミッタ部を融点もしくは蒸散温度の高い材料により形成すれば、電子もしくはイオンの衝突に対し損傷しにくいエミッタ部が得られる。   Further, if the emitter part is formed of a material having a high melting point or a high evaporation temperature by using a lead-free material for the emitter part, an emitter part that is not easily damaged by the collision of electrons or ions can be obtained.

なお、エミッタ部は、スクリーン印刷法、ディッピング法、塗布法、電気泳動法、エアロゾルデポジション法等の各種厚膜形成法や、イオンビーム法、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相成長法(CVD)、めっき等の各種薄膜形成法により形成することができる。特に、圧電/電歪材料を粉末化したものを、エミッタ部として形成し、これに低融点のガラスやゾル粒子を含浸させることにより、700℃或いは600℃以下といった低温で膜を形成することができる。   In addition, the emitter is formed by various thick film forming methods such as screen printing, dipping, coating, electrophoresis, aerosol deposition, ion beam, sputtering, vacuum deposition, ion plating, chemical It can be formed by various thin film forming methods such as vapor deposition (CVD) and plating. In particular, it is possible to form a film at a low temperature of 700 ° C. or 600 ° C. or less by forming a powdered piezoelectric / electrostrictive material as an emitter portion and impregnating it with glass or sol particles having a low melting point. it can.

(上部電極14)
上部電極には焼成後に薄い膜が得られる有機金属ペースト(例えば、白金レジネートペースト等の材料)が使用される。また、上部電極の材料には、分極反転疲労を抑制する酸化物電極、或いは、分極反転疲労を抑制する酸化物電極を例えば白金レジネートペーストに混ぜた材料が好適である。分極反転疲労を抑制する酸化物電極としては、例えば、酸化ルテニウム(RuO2)、酸化イリジウム(IrO2)、ルテニウム酸ストロンチウム(SrRuO3)、La1-xSrxCoO3(例えばx=0.3や0.5)、La1-xCaxMnO3(例えばx=0.2)、La1-xCaxMn1-yCoy3(例えばx=0.2、y=0.05)等を挙げることができる。
(Upper electrode 14)
For the upper electrode, an organic metal paste (for example, a material such as a platinum resinate paste) that can obtain a thin film after firing is used. As the material of the upper electrode, an oxide electrode that suppresses polarization reversal fatigue or a material in which an oxide electrode that suppresses polarization reversal fatigue is mixed with, for example, a platinum resinate paste is suitable. Examples of oxide electrodes that suppress polarization reversal fatigue include ruthenium oxide (RuO 2 ), iridium oxide (IrO 2 ), strontium ruthenate (SrRuO 3 ), La 1-x Sr x CoO 3 (for example, x = 0. 3 or 0.5), La 1-x Ca x MnO 3 (eg, x = 0.2), La 1-x Ca x Mn 1-y Co y O 3 (eg, x = 0.2, y = 0. 05).

また、上部電極に、鱗片状の物質(例えば黒鉛等)の集合体や、鱗片状の物質を含んだ導電性の物質の集合体を使用することが好適である。このような物質の集合体は、元来、鱗片と鱗片とが離間している部分を有しているので、焼成などの熱処理を経なくても、その部分を上部電極の上記微細貫通孔として使用することができる。更に、エミッタ部上に有機樹脂と金属薄膜とをこの順に層状に形成した後で焼成し、有機樹脂を燃焼させることにより金属薄膜に微細貫通孔を形成し、上部電極としてもよい。   In addition, it is preferable to use an aggregate of scaly substances (eg, graphite) or an aggregate of conductive substances containing scaly substances for the upper electrode. Since the aggregate of such substances originally has a portion where the scale and the scale are separated from each other, the portion can be used as the fine through hole of the upper electrode without performing a heat treatment such as firing. Can be used. Further, an organic resin and a metal thin film may be formed in this order on the emitter portion and then fired, and the organic resin may be burned to form fine through holes in the metal thin film, thereby forming the upper electrode.

上部電極は、上記材料を用い、スクリーン印刷、スプレー、コーティング、ディッピング、塗布、電気泳動法等の各種の厚膜形成法や、スパッタリング法、イオンビーム法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相成長法(CVD)、めっき等の各種の薄膜形成法による通常の膜形成法により形成することができる。   The upper electrode uses the above-mentioned materials, and various thick film forming methods such as screen printing, spraying, coating, dipping, coating, electrophoresis, etc., sputtering method, ion beam method, vacuum deposition method, ion plating method, chemical method It can be formed by an ordinary film forming method using various thin film forming methods such as vapor deposition (CVD) and plating.

以上、説明したように、本発明による電子放出装置は、電源が発生する電圧(駆動電圧)や駆動電圧を付与するための回路の定数を適切に制御しているので、不要な電子の放出を回避することができる。   As described above, the electron emission device according to the present invention appropriately controls the voltage (drive voltage) generated by the power source and the circuit constant for applying the drive voltage. It can be avoided.

また、電源の発生する電圧(駆動電圧Vin)を上記のように徐々に増大させたり、階段状に増大させたりすることにより、駆動電圧Vinと素子電圧Vkaとの差が小さい状態にて分極反転及び電子放出が行われる。従って、素子、素子近傍の抵抗成分及び回路抵抗における消費電力(ジュール熱)が低減される。この結果、素子が加熱されないので、エミッタ部の特性が加熱により変化してしまうことを回避することができる。更に、素子温度が高くならないので、素子に吸着する物質のガス化を回避することができる。この結果、プラズマの発生が回避されるので、電子が過度に放出されること(大発光の発生)や、イオンボンバートメントによる素子の損傷を回避することもできる。   Further, by gradually increasing the voltage (drive voltage Vin) generated by the power source as described above or increasing it stepwise, the polarization inversion is performed in a state where the difference between the drive voltage Vin and the element voltage Vka is small. And electron emission occurs. Therefore, the power consumption (Joule heat) in the element, the resistance component near the element, and the circuit resistance is reduced. As a result, since the element is not heated, it can be avoided that the characteristics of the emitter section are changed by heating. Furthermore, since the element temperature does not increase, gasification of a substance adsorbed on the element can be avoided. As a result, generation of plasma is avoided, so that excessive emission of electrons (generation of large light emission) and damage to the element due to ion bombardment can be avoided.

更に、上記各電子放出装置は、不要な電子の放出が発生する可能性があるときにコレクタ電極をオフし、電子放出が必要な場合にコレクタ電極をオンとする。従って、この電子放出装置は、不要な電子放出を回避しながら、正規に放出された電子に十分なエネルギーを付与することができ、良好な画像を提供し得るディスプレイとなっている。また、仮に上部電極14とコレクタ電極18間がプラズマ状態となったとしても、コレクタ電極18を間欠的にオフとするので、プラズマ状態を消滅させることができる。この結果、プラズマ状態が継続してしまうことによる大発光の連続的発生を回避することができる。   Further, each of the electron emission devices turns off the collector electrode when unnecessary electron emission may occur, and turns on the collector electrode when electron emission is necessary. Therefore, this electron-emitting device is a display that can give sufficient energy to the normally emitted electrons while avoiding unnecessary electron emission, and can provide a good image. Further, even if the upper electrode 14 and the collector electrode 18 are in a plasma state, the collector electrode 18 is intermittently turned off, so that the plasma state can be extinguished. As a result, it is possible to avoid the continuous generation of large light emission due to the continued plasma state.

また、集束電極を採用することにより、電子が上部電極から実質的に直上方向に放出されるから、上部電極とコレクタ電極との距離を大きくすることができる。この結果、上部電極とコレクタ電極との間の絶縁破壊を低減或いは回避することができる。更に、上部電極とコレクタ電極との間の絶縁破壊の可能性が低減するから、コレクタ電極18をオンしている期間中においてコレクタ電極18に付与する第1コレクタ電圧V1(Vc)を大きくすることができる。この結果、蛍光体に到達する電子に大きなエネルギーを付与することができるので、ディスプレイの輝度を向上することができる。   Further, by adopting the focusing electrode, electrons are emitted from the upper electrode in a substantially upward direction, so that the distance between the upper electrode and the collector electrode can be increased. As a result, dielectric breakdown between the upper electrode and the collector electrode can be reduced or avoided. Further, since the possibility of dielectric breakdown between the upper electrode and the collector electrode is reduced, the first collector voltage V1 (Vc) applied to the collector electrode 18 is increased during the period when the collector electrode 18 is turned on. Can do. As a result, a large energy can be imparted to the electrons that reach the phosphor, so that the brightness of the display can be improved.

なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、図33に示したように、集束電極16は、平面視において互いにX軸方向において隣接する上部電極14の間のみだけでなく、Y軸方向において互いに隣接する上部電極14の間にも形成されていてもよい。   In addition, this invention is not limited to said each embodiment, A various modification can be employ | adopted within the scope of the present invention. For example, as shown in FIG. 33, the focusing electrodes 16 are formed not only between the upper electrodes 14 adjacent to each other in the X-axis direction but also between the upper electrodes 14 adjacent to each other in the Y-axis direction in plan view. May be.

これによれば、ある素子の上部電極14から放出された電子はX軸方向において隣接する他の素子の上部電極14の上方にある蛍光体に到達しない。従って、色純度を良好に維持することができる。更に、この例では、Y軸方向において互いに隣接する二つの素子の各上部電極14の間にも集束電極16が形成されているので、ある上部電極14から放出された電子はY軸方向において隣接する上部電極14の上方にある蛍光体にも到達しない。この結果、画像パターンがにじむことを回避することができる。   According to this, the electrons emitted from the upper electrode 14 of a certain element do not reach the phosphor above the upper electrode 14 of another element adjacent in the X-axis direction. Therefore, the color purity can be maintained satisfactorily. Further, in this example, since the focusing electrode 16 is formed between the upper electrodes 14 of two elements adjacent to each other in the Y-axis direction, electrons emitted from a certain upper electrode 14 are adjacent in the Y-axis direction. The phosphor above the upper electrode 14 does not reach. As a result, it is possible to avoid bleeding of the image pattern.

更に、図34に示したように、電子放出装置は一つの略正方形の画素PX内に4つの素子(従って、4つの上部電極14である第1上部電極14−1,第2上部電極14−2,第3上部電極14−3,第4上部電極14−4)と、集束電極16とを備えていてもよい。この場合、例えば、第1上部電極14−1の直上には図示しない緑色蛍光体が配設され、第2上部電極14−2及び第4上部電極14−4の直上には図示しない赤色蛍光体が配設され、第3上部電極14−3の直上には図示しない青色蛍光体が配設される。集束電極16は、各上部電極14を取り囲むように各上部電極14の周囲に形成されている。これによれば、ある素子の上部電極14から放出された電子はその上部電極14の直上に配置された蛍光体のみに到達するから、色純度を良好に維持するとともに画像パターンのにじみを回避することができる。   Further, as shown in FIG. 34, the electron-emitting device has four elements (thus, four upper electrodes 14, ie, a first upper electrode 14-1 and a second upper electrode 14-, in one substantially square pixel PX. 2, the third upper electrode 14-3, the fourth upper electrode 14-4), and the focusing electrode 16 may be provided. In this case, for example, a green phosphor (not shown) is disposed immediately above the first upper electrode 14-1, and a red phosphor (not shown) is directly above the second upper electrode 14-2 and the fourth upper electrode 14-4. A blue phosphor (not shown) is disposed immediately above the third upper electrode 14-3. The focusing electrode 16 is formed around each upper electrode 14 so as to surround each upper electrode 14. According to this, since the electrons emitted from the upper electrode 14 of a certain element reach only the phosphor disposed immediately above the upper electrode 14, the color purity is maintained well and the blurring of the image pattern is avoided. be able to.

更に、図35及び図36に示したように、本発明よる他の電子放出装置60は、下部電極62、エミッタ部63及び上部電極64を備えてなる完全に独立した素子を基板11上に配列し、各素子の間を絶縁体65で満たし、且つ、その絶縁体65の上面であってX軸方向において互いに隣接する素子の各上部電極64の間に集束電極66を形成した構造を備えるものであってもよい。   Furthermore, as shown in FIGS. 35 and 36, another electron emission device 60 according to the present invention has a completely independent device comprising a lower electrode 62, an emitter portion 63 and an upper electrode 64 arranged on the substrate 11. And a structure in which each element is filled with an insulator 65, and a focusing electrode 66 is formed between the upper electrodes 64 of the elements adjacent to each other in the X-axis direction on the upper surface of the insulator 65. It may be.

このように構成された電子放出装置60は、各素子から独立したタイミングにて或いは同時に電子を放出することができる。従って、各素子の上部電極64の上部に独立したコレクタ電極を設けておき、コレクタ電圧付与回路は、各コレクタ電極に対応する素子の状態に応じて同各コレクタ電極をオン又はオフとするように構成されてもよい。   The electron emission device 60 configured in this manner can emit electrons at an independent timing from each element or simultaneously. Therefore, an independent collector electrode is provided above the upper electrode 64 of each element, and the collector voltage application circuit turns on or off each collector electrode according to the state of the element corresponding to each collector electrode. It may be configured.

また、上述した集束電極16(66)に、時間経過とともに変化する電圧Vs(t)を付与できるように構成してもよい。この場合、例えば、発光期間Thよりも電荷蓄積期間Tdにおいて、大きさがより大きい負の電圧を集束電極16に付与し、電荷蓄積期間Tdにおける不要な電子放出をより確実に抑制してもよい。   Moreover, you may comprise so that the voltage Vs (t) which changes with time passage may be provided to the focusing electrode 16 (66) mentioned above. In this case, for example, a negative voltage larger in magnitude in the charge accumulation period Td than in the light emission period Th may be applied to the focusing electrode 16 to more reliably suppress unnecessary electron emission in the charge accumulation period Td. .

更に、電荷蓄積期間Tdにおいて集束電極16をフローティング状態に維持し、発光期間Thにおいて集束電極16に所定の電位を付与してもよい。これによれば、集束電極16と上部電極14との間、或いは、集束電極16と下部電極12との間の容量結合によって生じる過渡的な電流の発生を回避できるので、無駄な電力消費を回避することができる。   Furthermore, the focusing electrode 16 may be maintained in a floating state during the charge accumulation period Td, and a predetermined potential may be applied to the focusing electrode 16 during the light emission period Th. According to this, since it is possible to avoid the generation of a transient current caused by capacitive coupling between the focusing electrode 16 and the upper electrode 14 or between the focusing electrode 16 and the lower electrode 12, unnecessary power consumption is avoided. can do.

また、基板11は、酸化アルミニウムを主成分とする材料、或いは、酸化アルミニウム及び酸化ジルコニウムとの混合物を主成分とする材料から構成されていてもよい。   The substrate 11 may be made of a material mainly composed of aluminum oxide or a material mainly composed of a mixture of aluminum oxide and zirconium oxide.

ところで、このような電子放出装置について種々の実験を行った結果、駆動電圧Vinの立ち上がり時間(駆動電圧Vinが、電子蓄積のための負の所定電圧である第1電圧Vmから電子放出のための正の所定電圧である第2電圧Vpまでに変化するのに必要な時間)Triseを短くすることにより、電子放出素子から放出される電子量(放出電子量)が増大することが判明した。駆動電圧Vinの立ち上がり時間Triseを短くするとは、駆動電圧Vinの変化速度(電圧変化率)α(α=dVin/dt、即ち、傾き)を大きくするということである。   By the way, as a result of conducting various experiments on such an electron emission device, the rise time of the drive voltage Vin (the drive voltage Vin is a negative predetermined voltage for electron accumulation from the first voltage Vm for electron emission). It has been found that the amount of electrons emitted from the electron-emitting device (amount of emitted electrons) is increased by shortening Trise (the time required to change to the second voltage Vp, which is a positive predetermined voltage). To shorten the rise time Trise of the drive voltage Vin means to increase the change speed (voltage change rate) α (α = dVin / dt, that is, the slope) of the drive voltage Vin.

図37は、駆動電圧Vinの立ち上がり時間Triseと放出電子量との関係を調べるために使用した測定回路を模式的に示している。この測定回路においては、電子放出装置70が使用されている。電子放出装置70は、図30に示した電子放出装置40と同様、下部電極12、エミッタ部13及び上部電極14からなる電子放出素子Dを備えている。素子Dの上部電極側には図32に示した電子放出装置50が備えるコレクタ電極18’、蛍光体19’及び透明板17が上部電極14に対向するように配置されている。   FIG. 37 schematically shows a measurement circuit used for examining the relationship between the rise time Trise of the drive voltage Vin and the amount of emitted electrons. In this measurement circuit, an electron emission device 70 is used. Similar to the electron emission device 40 shown in FIG. 30, the electron emission device 70 includes an electron emission element D including a lower electrode 12, an emitter portion 13, and an upper electrode 14. On the upper electrode side of the element D, a collector electrode 18 ′, a phosphor 19 ′, and a transparent plate 17 included in the electron emission device 50 shown in FIG. 32 are arranged so as to face the upper electrode 14.

下部電極12は電源(駆動電圧付与回路)71の一つの端子に第1抵抗R1を介して接続されるとともに、コレクタ電圧Vcを付与するための定電圧源72の負極に第1抵抗R1を介して接続されている。定電圧源72の正極は第2抵抗R2を介してコレクタ電極18’に接続されている。上部電極14は、電源71の他の端子に接続されている。透明板17の上部には光出力測定装置(アバランシェ・フォト・ダイオード)APDが配置されている。APDは、蛍光体19’の発生する光の出力の大きさに応じた電圧(APD出力電圧)Vapdを出力するようになっている。   The lower electrode 12 is connected to one terminal of a power supply (drive voltage applying circuit) 71 via a first resistor R1, and to the negative electrode of a constant voltage source 72 for applying a collector voltage Vc via a first resistor R1. Connected. The positive electrode of the constant voltage source 72 is connected to the collector electrode 18 'via the second resistor R2. The upper electrode 14 is connected to the other terminal of the power source 71. A light output measuring device (avalanche photo diode) APD is disposed on the transparent plate 17. The APD outputs a voltage (APD output voltage) Vapd corresponding to the magnitude of the light output generated by the phosphor 19 '.

電源71は、後述するように、パルス状の電圧を発生する。こにれより、発生素子Dの上部電極14を介して電子が放出されると、図37に示した向きのコレクタ電流Icが流れる。従って、コレクタ電流Icを電源71が発生する一つのパルス期間に渡り時間積分することにより、一回の発光(電子放出)に伴う電子量(放出電子量)SIcが測定される。同様に、APD出力電圧Vapdを一つのパルス期間に渡り時間積分することにより、一回の発光に伴う光量に相当する値SVapdが得られる。この値SVapdは、放出電子量と略比例した値となる。従って、この値SVapdと上記コレクタ電流Icを積分して得られた放出電子量SIcとを比較することにより、放出電子量SIcが正しく測定できたことを確認することができる。   The power supply 71 generates a pulse voltage as will be described later. Thus, when electrons are emitted through the upper electrode 14 of the generating element D, the collector current Ic in the direction shown in FIG. 37 flows. Therefore, by integrating the collector current Ic over one pulse period generated by the power source 71, the amount of electrons (amount of emitted electrons) SIc associated with one emission (electron emission) is measured. Similarly, by integrating the APD output voltage Vapd over one pulse period, a value SVapd corresponding to the amount of light accompanying one light emission is obtained. This value SVapd is a value substantially proportional to the amount of emitted electrons. Therefore, by comparing this value SVapd with the amount of emitted electrons SIc obtained by integrating the collector current Ic, it can be confirmed that the amount of emitted electrons SIc can be measured correctly.

図38は、駆動電圧Vinを種々に変化させたときのコレクタ電流Ic及びAPD出力電圧Vapdを測定した結果を示すタイムチャートである。この測定において、駆動電圧Vinは、負の所定電圧である第1電圧Vm(−50V)に所定時間(約4ms)だけ維持される。この期間に、電子がエミッタ部13の上部に蓄積される。次いで、駆動電圧Vinは、正の所定電圧である第2電圧Vp(200V)まで、立ち上がり時間Triseをかけて時間に比例しながら増大せしめられる。なお、第1抵抗R1の大きさは1kΩである。   FIG. 38 is a time chart showing the results of measuring the collector current Ic and the APD output voltage Vapd when the drive voltage Vin is variously changed. In this measurement, the drive voltage Vin is maintained at the first voltage Vm (−50 V), which is a negative predetermined voltage, for a predetermined time (about 4 ms). During this period, electrons are accumulated on the upper portion of the emitter section 13. Next, the drive voltage Vin is increased to the second voltage Vp (200 V), which is a positive predetermined voltage, in proportion to the time over the rise time Trise. The size of the first resistor R1 is 1 kΩ.

図38において、線L10は、駆動電圧Vinの立ち上がり時間Triseを0(ms)としたときの駆動電圧Vinを示し、線M10及び線N10は、線L10に示した駆動電圧Vinを素子Dに与えた場合のコレクタ電流Ic及びAPD出力電圧Vapdをそれぞれ示している。線L11は、駆動電圧Vinの立ち上がり時間Triseを1(ms)としたときの駆動電圧Vinを示し、線M11及び線N11は、線L11に示した駆動電圧Vinを素子Dに与えた場合のコレクタ電流Ic及びAPD出力電圧Vapdをそれぞれ示している。同様に、線L12は、駆動電圧Vinの立ち上がり時間Triseを2(ms)としたときの駆動電圧Vinを示し、線M12及び線N12は、線L12に示した駆動電圧Vinを与えた場合のコレクタ電流Ic及びAPD出力電圧Vapdをそれぞれ示している。   In FIG. 38, the line L10 shows the drive voltage Vin when the rise time Trise of the drive voltage Vin is 0 (ms), and the line M10 and the line N10 give the drive voltage Vin shown in the line L10 to the element D. In this case, the collector current Ic and the APD output voltage Vapd are shown. A line L11 indicates the drive voltage Vin when the rise time Trise of the drive voltage Vin is 1 (ms), and a line M11 and a line N11 indicate collectors when the drive voltage Vin indicated by the line L11 is applied to the element D. Current Ic and APD output voltage Vapd are shown. Similarly, the line L12 indicates the drive voltage Vin when the rise time Trise of the drive voltage Vin is 2 (ms), and the line M12 and the line N12 are collectors when the drive voltage Vin indicated by the line L12 is applied. Current Ic and APD output voltage Vapd are shown.

以下同様に、線L13は、駆動電圧Vinの立ち上がり時間Triseを4(ms)としたときの駆動電圧Vinを示し、線M13及び線N13は、線L13に示した駆動電圧Vinを素子Dに与えた場合のコレクタ電流Ic及びAPD出力電圧Vapdをそれぞれ示している。線L14は、駆動電圧Vinの立ち上がり時間Triseを6(ms)としたときの駆動電圧Vinを示し、線M14及び線N14は、線L14に示した駆動電圧Vinを素子Dに与えた場合のコレクタ電流Ic及びAPD出力電圧Vapdをそれぞれ示している。   Similarly, the line L13 indicates the drive voltage Vin when the rise time Trise of the drive voltage Vin is 4 (ms), and the line M13 and the line N13 apply the drive voltage Vin indicated by the line L13 to the element D. In this case, the collector current Ic and the APD output voltage Vapd are shown. A line L14 indicates the drive voltage Vin when the rise time Trise of the drive voltage Vin is 6 (ms), and a line M14 and a line N14 indicate collectors when the drive voltage Vin indicated by the line L14 is applied to the element D. Current Ic and APD output voltage Vapd are shown.

図39は、同じ測定における、駆動電圧Vinの立ち上がり時間Triseに対する上記放出電子量SIc及び値SVapdとの関係を示したグラフである。   FIG. 39 is a graph showing the relationship between the amount of emitted electrons SIc and the value SVapd with respect to the rise time Trise of the drive voltage Vin in the same measurement.

図38及び図39から明らかなように、駆動電圧(点灯電圧)Vinの立ち上がり時間Triseを短くするほど(即ち、駆動電圧Vinの電圧変化率αを大きくするほど)、放出電子量は増大する。この理由は、以下のように考えることができる。   As is apparent from FIGS. 38 and 39, the amount of emitted electrons increases as the rise time Trise of the drive voltage (lighting voltage) Vin is shortened (that is, the voltage change rate α of the drive voltage Vin is increased). The reason for this can be considered as follows.

前述したように、負の所定電圧である第1電圧Vmを素子Dに印加すると、エミッタ部13の表面に電子が蓄積(帯電)する。その後、正の所定電圧である第2電圧Vp(点灯電圧、電子放出電圧)を素子Dに印加すると、エミッタ部13の双極子が反転(分極反転)する。これに伴って、エミッタ部13の表面の電子の一部はエミッタ部13の上部(エミッタ部13の表面抵抗が生じている部分)に沿って移動し、エミッタ部13と上部電極14とが接触している部分にて上部電極14に回収される。残りの電子は、エミッタ部13の上方へ放出される。その際、一部の電子は上部電極14に回収され、残りの電子のみがコレクタ電極18’に到達する。   As described above, when the first voltage Vm, which is a negative predetermined voltage, is applied to the element D, electrons are accumulated (charged) on the surface of the emitter section 13. Thereafter, when a second voltage Vp (lighting voltage, electron emission voltage), which is a positive predetermined voltage, is applied to the element D, the dipole of the emitter section 13 is inverted (polarization inversion). Along with this, a part of the electrons on the surface of the emitter section 13 moves along the upper portion of the emitter section 13 (the portion where the surface resistance of the emitter section 13 is generated), and the emitter section 13 and the upper electrode 14 are in contact with each other. It is recovered by the upper electrode 14 at the part where it is. The remaining electrons are emitted above the emitter section 13. At that time, some of the electrons are collected by the upper electrode 14 and only the remaining electrons reach the collector electrode 18 '.

駆動電圧Vinの立ち上がり時間Triseを短くすると、上述した分極反転の速度が大きくなる。そのため、エミッタ部13の上部に蓄積されていた電子は、エミッタ部13の上部を移動して上部電極14に回収される前に、エミッタ部13の上部において急速に分極反転した多くの双極子(の負極)から急激に増大する反発力を受け、エミッタ部13の上方へ放出される。この結果、エミッタ部13の上方へ放出される電子の量が増大する。   When the rise time Trise of the drive voltage Vin is shortened, the above-described polarization inversion speed increases. Therefore, before the electrons accumulated in the upper part of the emitter part 13 move on the upper part of the emitter part 13 and are collected by the upper electrode 14, many dipoles (that are rapidly inverted in polarity at the upper part of the emitter part 13 ( The repulsive force that increases rapidly from the negative electrode) is emitted to the upper portion of the emitter section 13. As a result, the amount of electrons emitted upward from the emitter section 13 increases.

更に、エミッタ部13の上方へ放出される電子は、分極反転速度が大きいことにより、強い加速を受ける。従って、それらの電子の放出時における初速が大きくなる。その結果、エミッタ部13の上方へ放出される電子のうち、上部電極14に回収される電子の割合が減少し、上部電極14の微細貫通孔を通して放出される電子の割合が増加する。   Furthermore, the electrons emitted upward from the emitter section 13 are strongly accelerated due to the high polarization inversion speed. Therefore, the initial velocity at the time of emission of these electrons increases. As a result, of the electrons emitted upward from the emitter section 13, the proportion of electrons collected by the upper electrode 14 decreases, and the proportion of electrons emitted through the fine through holes of the upper electrode 14 increases.

このように、駆動電圧Vinの立ち上がり時間Triseを短くするほど、エミッタ部13の上部を移動して上部電極14に回収される電子の割合が減少してエミッタ部13の上方へ放出される電子の割合が増大し、且つ、エミッタ部13の上方へ放出される電子のうち上部電極14に回収される電子の割合が減少することにより、放出電子量は増大するものと推察される。なお、第1抵抗R1の大きさを上記のように1kΩとし、駆動電圧Vinの立ち上がり時間Triseを0(ms)とした場合には、実際の立ち上がり時間(実立上り時間)は第1抵抗R1の影響を受けて0.15(ms)となる。一方、第1抵抗R1の大きさを500Ωとし、駆動電圧Vinの立ち上がり時間Triseを0(ms)とした場合には、実際立上り時間は0.1(ms)となって、第1抵抗R1の大きさが1kΩである場合よりも短くなる。その結果、図39にも示したように、駆動電圧Vinの立ち上がり時間Triseを0(ms)に設定した場合、第1抵抗R1の大きさを500Ωとしたときのほうが第1抵抗R1の大きさを1kΩとしたときよりも、実立上り時間が短くなるので、放出電子量SIcが増大するという上記の結論と矛盾のない結果が確認された。   As described above, the shorter the rise time Trise of the drive voltage Vin, the lower the proportion of electrons that move above the emitter section 13 and are collected by the upper electrode 14, and electrons emitted above the emitter section 13. It is presumed that the amount of emitted electrons increases as the ratio increases and the ratio of the electrons recovered by the upper electrode 14 among the electrons emitted upward from the emitter section 13 decreases. Note that when the magnitude of the first resistor R1 is 1 kΩ as described above and the rise time Trie of the drive voltage Vin is 0 (ms), the actual rise time (actual rise time) is that of the first resistor R1. It becomes 0.15 (ms) under the influence. On the other hand, when the magnitude of the first resistor R1 is 500Ω and the rise time Trise of the drive voltage Vin is 0 (ms), the actual rise time is 0.1 (ms), and the first resistor R1 The size is shorter than when the size is 1 kΩ. As a result, as shown in FIG. 39, when the rise time Trise of the drive voltage Vin is set to 0 (ms), the first resistor R1 is larger when the first resistor R1 is 500Ω. Since the actual rise time is shorter than when 1 kΩ is set to 1 kΩ, a result consistent with the above conclusion that the amount of emitted electrons SIc increases was confirmed.

本発明の第1実施形態に係る電子放出装置の部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of an electron emission device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示した電子放出装置を異なる平面にて切断した部分断面図である。It is the fragmentary sectional view which cut | disconnected the electron emission apparatus shown in FIG. 1 in a different plane. 図1に示した電子放出装置の部分平面図である。FIG. 2 is a partial plan view of the electron emission device shown in FIG. 1. 図1に示した電子放出装置の拡大部分断面図である。FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of the electron emission device shown in FIG. 1. 図1に示した上部電極の拡大部分平面図である。FIG. 2 is an enlarged partial plan view of an upper electrode shown in FIG. 1. 図1に示した電子放出装置の一つの状態を示した図である。It is the figure which showed one state of the electron emission apparatus shown in FIG. 図1に示したエミッタ部の電圧−分極特性のグラフである。It is a graph of the voltage-polarization characteristic of the emitter part shown in FIG. 図1に示した電子放出装置の作動原理を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the principle of operation of the electron emission apparatus shown in FIG. 図1に示した電子放出装置の他の状態を示した図である。It is the figure which showed the other state of the electron emission apparatus shown in FIG. 図1に示した電子放出装置の他の状態を示した図である。It is the figure which showed the other state of the electron emission apparatus shown in FIG. 図1に示した電子放出装置の他の状態を示した図である。It is the figure which showed the other state of the electron emission apparatus shown in FIG. 図1に示した電子放出装置の他の状態を示した図である。It is the figure which showed the other state of the electron emission apparatus shown in FIG. 図1に示した電子放出装置の他の状態を示した図である。It is the figure which showed the other state of the electron emission apparatus shown in FIG. 集束電極を備えない電子放出装置により放出された電子の様子を示した図である。It is the figure which showed the mode of the electron discharge | released by the electron emission apparatus which is not provided with a focusing electrode. 図1に示した電子放出装置により放出された電子の様子を示した図である。It is the figure which showed the mode of the electron discharge | released by the electron emission apparatus shown in FIG. 従来の電子放出装置が正常な電子放出を行った場合の駆動電圧、素子電圧、素子電流及び光出力を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the drive voltage, element voltage, element current, and optical output when the conventional electron emission apparatus performed normal electron emission. 従来の電子放出装置が不要(異常)な電子放出を行った場合の駆動電圧、素子電圧、素子電流及び光出力を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the drive voltage, element voltage, element current, and optical output when the conventional electron emission apparatus performed unnecessary (abnormal) electron emission. 従来の電子放出装置が不要(異常)な電子放出を行った場合の駆動電圧、素子電圧、素子電流及び光出力を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the drive voltage, element voltage, element current, and optical output when the conventional electron emission apparatus performed unnecessary (abnormal) electron emission. 従来の電子放出装置が不要(異常)な電子放出を行った場合の駆動電圧、素子電圧、素子電流及び光出力を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the drive voltage, element voltage, element current, and optical output when the conventional electron emission apparatus performed unnecessary (abnormal) electron emission. 駆動電圧波形を変更した場合の同駆動電圧、素子電圧及び素子電流を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the drive voltage, element voltage, and element current at the time of changing a drive voltage waveform. 駆動電圧波形を変更した場合の同駆動電圧、素子電圧及び素子電流を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the drive voltage, element voltage, and element current at the time of changing a drive voltage waveform. 図1に示した電子放出装置の駆動電圧、素子電圧、素子電流及び光出力を示したタイムチャートである。2 is a time chart showing drive voltage, device voltage, device current, and light output of the electron emission device shown in FIG. 1. 図1に示した駆動電圧付与回路、集束電極電位付与回路及びコレクタ電圧付与回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a drive voltage application circuit, a focusing electrode potential application circuit, and a collector voltage application circuit shown in FIG. 1. 本発明の第2実施形態に係る電子放出装置の駆動電圧及び素子電圧を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the drive voltage and element voltage of the electron emission apparatus which concern on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る電子放出装置の駆動電圧及び素子電圧を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the drive voltage and element voltage of the electron emission apparatus which concern on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る電子放出装置の駆動電圧及び素子電圧を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the drive voltage and element voltage of the electron emission apparatus which concern on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係る電子放出装置の回路図である。It is a circuit diagram of the electron emission apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. 図27に示した電子放出装置における駆動電圧を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the drive voltage in the electron emission apparatus shown in FIG. 本発明の第6実施形態に係る電子放出装置の駆動電圧、素子電圧、素子電流及び光出力を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the drive voltage of the electron emission apparatus which concerns on 6th Embodiment of this invention, element voltage, element current, and optical output. 本発明の第7実施形態に係る電子放出装置の回路図である。It is a circuit diagram of the electron emission apparatus which concerns on 7th Embodiment of this invention. 図31に示した電子放出装置の作動を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the action | operation of the electron emission apparatus shown in FIG. 本発明の第8実施形態に係る電子放出装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the electron emission apparatus which concerns on 8th Embodiment of this invention. 本発明による電子放出装置の変形例の部分平面図である。It is a fragmentary top view of the modification of the electron emission apparatus by this invention. 本発明による電子放出装置の他の変形例の部分平面図である。It is a fragmentary top view of the other modification of the electron emission apparatus by this invention. 本発明による電子放出装置の他の変形例の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the other modification of the electron emission apparatus by this invention. 図35に示した電子放出装置の他の部分断面図である。FIG. 36 is another partial cross-sectional view of the electron emission device shown in FIG. 35. 駆動電圧の立ち上がり時間と放出電子量との関係を調べるために使用した測定回路の回路図である。It is a circuit diagram of the measurement circuit used in order to investigate the relationship between the rise time of a drive voltage, and the amount of emitted electrons. 駆動電圧を種々に変化させたときのコレクタ電流及び光出力測定装置の出力電圧の変化の様子を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the mode of the change of the output voltage of the collector current and optical output measuring device when changing a drive voltage variously. 駆動電圧を種々に変化させたときの駆動電圧の立ち上がり時間に対する放出電子量及び光出力測定装置の出力に基づく光量を示す値との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship with the value which shows the light quantity based on the amount of emitted electrons with respect to the rise time of a drive voltage when a drive voltage is variously changed, and the output of an optical output measuring device. 本発明が適用されていない電子放出装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of an electron emission device to which the present invention is not applied. 図40に示した電子放出装置における駆動電圧、コレクタ電圧及び光出力を示したタイムチャートである。It is a time chart which showed the drive voltage, collector voltage, and optical output in the electron emission apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…電子放出装置、11…基板、12…下部電極、13…エミッタ部、14…上部電極、14a…微細貫通孔、15…絶縁層、16…集束電極、17…透明板、18…コレクタ電極、19…蛍光体、19B…青色蛍光体、19R…赤色蛍光体、19G…緑色蛍光体、21…駆動電圧付与回路、21s…電源、22…集束電極電位付与回路、23…コレクタ電圧付与回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electron emission apparatus, 11 ... Board | substrate, 12 ... Lower electrode, 13 ... Emitter part, 14 ... Upper electrode, 14a ... Fine through-hole, 15 ... Insulating layer, 16 ... Focusing electrode, 17 ... Transparent plate, 18 ... Collector electrode 19 ... phosphor, 19B ... blue phosphor, 19R ... red phosphor, 19G ... green phosphor, 21 ... drive voltage application circuit, 21s ... power supply, 22 ... focusing electrode potential application circuit, 23 ... collector voltage application circuit.

Claims (11)

誘電体からなるエミッタ部と同エミッタ部の下部に形成された下部電極と同エミッタ部を挟んで同下部電極に対向するように同エミッタ部の上部に形成されるとともに微細貫通孔が複数形成されてなる上部電極とを有する素子と、
電源と同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路とを含む駆動電圧付与手段と、
を備えた電子放出装置であって、
前記電源は、
前記下部電極の電位を基準としたときの同下部電極と同上部電極との間の電位差である素子電圧を負の所定電圧とするように第1電圧を発生して同上部電極から前記エミッタ部に電子を供給し同電子を同エミッタ部に蓄積させ、その後、同素子電圧を正の所定電圧とするように第2電圧に向けて徐々に増大する電圧を発生して同エミッタ部に蓄積されている電子を同エミッタ部から放出させる電子放出装置。
A dielectric emitter, a lower electrode formed under the emitter, and an upper portion of the emitter so as to face the lower electrode across the emitter and a plurality of fine through holes are formed. An element having an upper electrode,
A driving voltage applying means including a power supply and a circuit for applying a voltage generated by the power supply between the lower electrode and the upper electrode;
An electron emission device comprising:
The power supply is
A first voltage is generated so that a device voltage, which is a potential difference between the lower electrode and the upper electrode with respect to the potential of the lower electrode, as a predetermined negative voltage is generated from the upper electrode to the emitter section. The electrons are supplied to the emitter section and accumulated in the emitter section. After that, a voltage that gradually increases toward the second voltage is generated and accumulated in the emitter section so that the element voltage becomes a predetermined positive voltage. An electron emission device that emits electrons from the emitter.
請求項1に記載の電子放出装置において、
前記電源は、
前記第1電圧を発生した後、前記素子電圧を前記エミッタ部に電子を更に蓄積させることなく且つ同エミッタ部から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように同第1電圧から第3電圧に向けて増大する電圧を発生し、その後、同第3電圧から前記第2電圧に向けて同第1電圧から同第3電圧に増大するときよりも緩やかに増大する電圧を発生するように構成された電子放出装置。
The electron emission device according to claim 1, wherein
The power supply is
After the first voltage is generated, the device voltage is between the negative predetermined voltage and the positive predetermined voltage without further accumulating electrons in the emitter section and releasing electrons from the emitter section. A voltage that increases from the first voltage toward the third voltage is generated so as to be an intermediate voltage, and then increases from the first voltage toward the second voltage from the first voltage toward the second voltage. An electron-emitting device configured to generate a voltage that increases more slowly than when performing.
請求項1又は請求項2に記載の電子放出装置において、
前記電源は、
前記第2電圧に向けて徐々に増大する前記電圧の発生を開始する電圧増大開始時点から同電圧が同第2電圧に到達する第2電圧到達時点までの期間の中で、同電圧増大開始時点から前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点までの期間において最も緩やかに増大する電圧を発生するように構成された電子放出装置。
The electron-emitting device according to claim 1 or 2,
The power supply is
The voltage increase start time in the period from the voltage increase start time at which generation of the voltage gradually increasing toward the second voltage to the second voltage arrival time at which the voltage reaches the second voltage. An electron emitting device configured to generate a voltage that gradually increases during a period from the time when the positive polarity reversal is completed to the time when the reversal of the polarization of the emitter portion is substantially completed.
請求項1に記載の電子放出装置において、
前記電源は、
前記第2電圧に向けて徐々に増大する前記電圧の発生を開始する電圧増大開始時点から同電圧が同第2電圧に到達する第2電圧到達時点までの期間の中で、前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点から同第2電圧到達時点までの期間において最も緩やかに増大する電圧を発生するように構成された電子放出装置。
The electron emission device according to claim 1, wherein
The power supply is
During the period from the voltage increase start time at which generation of the voltage gradually increasing toward the second voltage to the second voltage arrival time at which the voltage reaches the second voltage, the polarization of the emitter section An electron-emitting device configured to generate a voltage that gradually increases during a period from the time when positive-side polarization reversal is completed to the time when the second voltage is reached.
誘電体からなるエミッタ部と同エミッタ部の下部に形成された下部電極と同エミッタ部を挟んで同下部電極に対向するように同エミッタ部の上部に形成されるとともに微細貫通孔が複数形成されてなる上部電極とを有する素子と、
電源と同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路とを含む駆動電圧付与手段と、
を備えた電子放出装置であって、
前記電源は、
前記下部電極の電位を基準としたときの同下部電極と同上部電極との間の電位差である素子電圧を正の所定電圧とするように第2電圧を発生して同エミッタ部に蓄積されている電子を同エミッタ部から放出させ、その後、同素子電圧を負の所定電圧とするように第1電圧に向けて徐々に減少する電圧を発生して同上部電極から同エミッタ部に電子を供給し同電子を同エミッタ部に蓄積させる電子放出装置。
A dielectric emitter, a lower electrode formed under the emitter, and an upper portion of the emitter so as to face the lower electrode across the emitter and a plurality of fine through holes are formed. An element having an upper electrode,
A driving voltage applying means including a power supply and a circuit for applying a voltage generated by the power supply between the lower electrode and the upper electrode;
An electron emission device comprising:
The power supply is
A second voltage is generated and stored in the emitter section so that the element voltage, which is a potential difference between the lower electrode and the upper electrode with respect to the potential of the lower electrode, is a predetermined positive voltage. The electrons are emitted from the emitter, and then a voltage that gradually decreases toward the first voltage is generated so that the element voltage becomes a predetermined negative voltage, and the electrons are supplied from the upper electrode to the emitter. An electron emission device for storing the electrons in the emitter.
請求項5に記載の電子放出装置において、
前記電源は、
前記第2電圧を発生した後、前記素子電圧を前記エミッタ部に電子を蓄積させず且つ同エミッタ部から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように同第2電圧から第3電圧に向けて減少する電圧を発生し、その後、同第3電圧から前記第1電圧に向けて同第2電圧から同第3電圧に減少するときよりも緩やかに減少する電圧を発生するように構成された電子放出装置。
The electron emission device according to claim 5, wherein
The power supply is
After generating the second voltage, the element voltage is intermediate between the negative predetermined voltage and the positive predetermined voltage without accumulating electrons in the emitter section and emitting electrons from the emitter section. When a voltage that decreases from the second voltage to the third voltage is generated so as to be a voltage, and then decreases from the second voltage to the third voltage from the third voltage toward the first voltage. An electron-emitting device configured to generate a voltage that decreases more slowly.
請求項5又は請求項6に記載の電子放出装置において、
前記電源は、
前記第1電圧に向けて徐々に減少する前記電圧の発生を開始する電圧減少開始時点から同電圧が同第1電圧に到達する第1電圧到達時点までの期間の中で、同電圧減少開始時点から前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点までの期間において最も緩やかに減少する電圧を発生するように構成された電子放出装置。
The electron emission device according to claim 5 or 6,
The power supply is
In the period from the voltage decrease start time at which generation of the voltage gradually decreasing toward the first voltage to the first voltage arrival time at which the voltage reaches the first voltage, the voltage decrease start time An electron emission device configured to generate a voltage that gradually decreases during a period from the time when the negative polarity reversal is completed to the time when the reversal of the polarization of the emitter portion is substantially completed.
請求項4に記載の電子放出装置において、
前記電源は、
前記第1電圧に向けて徐々に減少する前記電圧の発生を開始する電圧減少開始時点から同電圧が同第1電圧に到達する第1電圧到達時点までの期間の中で、前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点から同第1電圧到達時点までの期間において最も緩やかに減少する電圧を発生するように構成された電子放出装置。
5. The electron emission device according to claim 4, wherein
The power supply is
The polarization of the emitter section during a period from a voltage decrease start time at which generation of the voltage gradually decreasing toward the first voltage starts to a first voltage arrival time at which the voltage reaches the first voltage. An electron emission device configured to generate a voltage that decreases most slowly during a period from the time when the negative side polarization reversal is completed to the time when the first voltage is reached.
請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載の電子放出装置であって、
前記電源は、
前記第1電圧と前記第2電圧とを交互に繰り返し発生するように構成されるとともに、
前記駆動電圧付与手段は、
前記第1電圧に向けて減少する前記電圧の発生を開始する電圧減少開始時点から同電圧の減少中に前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点までの第1期間において前記回路に挿入される回路素子と、
同負側分極反転完了時点から同エミッタ部への電子の蓄積が完了する電子蓄積完了時点までの第2期間において同回路に挿入される回路素子と、
前記第2電圧に向けて増大する前記電圧の発生を開始する電圧増大開始時点から同電圧の増大中に同エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点までの第3期間において同回路に挿入される回路素子と、
同正側分極反転完了時点から同エミッタ部からの電子の放出が実質的に完了する電子放出完了時点までの第4期間において同回路に挿入される回路素子と、
のうち、少なくとも二つの回路素子が互いに異なる回路素子となるように回路素子を選択して同回路に挿入することにより同回路の回路定数を設定する回路定数設定手段を備えた電子放出装置。
The electron-emitting device according to any one of claims 1 to 8,
The power supply is
The first voltage and the second voltage are configured to be alternately and repeatedly generated,
The drive voltage applying means is
A first period from a voltage decrease start time at which generation of the voltage decreasing toward the first voltage starts to a time point when the negative polarization inversion of the emitter section is substantially completed during the decrease of the voltage. Circuit elements inserted into the circuit in a period;
A circuit element inserted into the circuit in a second period from completion of the negative polarization inversion to completion of accumulation of electrons in the emitter section; and
A third period from a voltage increase start time at which generation of the voltage increasing toward the second voltage starts to a positive polarization inversion completion point at which the polarization inversion of the emitter section is substantially completed during the increase of the voltage. A circuit element inserted into the circuit in a period;
A circuit element that is inserted into the circuit in a fourth period from the completion of the positive side polarization reversal to the completion of electron emission from the emitter section,
An electron emission apparatus comprising circuit constant setting means for setting circuit constants of the circuit by selecting the circuit elements so that at least two of the circuit elements are different from each other and inserting the circuit elements into the circuit.
誘電体からなるエミッタ部と同エミッタ部の下部に形成された下部電極と同エミッタ部を挟んで同下部電極に対向するように同エミッタ部の上部に形成されるとともに微細貫通孔が複数形成されてなる上部電極とを有する素子と、
前記下部電極の電位を基準としたときの同下部電極と同上部電極との間の電位差である素子電圧を負の所定電圧とするように第1電圧を発生して同上部電極から前記エミッタ部に電子を供給し同電子を同エミッタ部に蓄積させ、その後、同素子電圧を正の所定電圧とするように第2電圧を発生して同エミッタ部に蓄積されている電子を同エミッタ部から放出させるように構成された電源及び同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路を含む駆動電圧付与手段と、
を備えた電子放出装置において、
前記電源は、
前記第1電圧と前記第2電圧とを交互に繰り返し発生するように構成されるとともに、
前記駆動電圧付与手段は、
前記第1電圧に向けて減少する電圧の発生を開始する電圧減少開始時点から同電圧の減少中に前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点までの第1期間において前記回路に挿入される回路素子と、
同負側分極反転完了時点から同エミッタ部への電子の蓄積が完了する電子蓄積完了時点までの第2期間において同回路に挿入される回路素子と、
前記第2電圧に向けて増大する電圧の発生を開始する電圧増大開始時点から同電圧の増大中に同エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点までの第3期間において同回路に挿入される回路素子と、
同正側分極反転完了時点から同エミッタ部からの電子の放出が実質的に完了する電子放出完了時点までの第4期間において同回路に挿入される回路素子と、
のうち、少なくとも二つの回路素子が互いに異なる回路素子となるように回路素子を選択して同回路に挿入することにより同回路の回路定数を設定する回路定数設定手段を備えた電子放出装置。
A dielectric emitter, a lower electrode formed under the emitter, and an upper portion of the emitter so as to face the lower electrode across the emitter and a plurality of fine through holes are formed. An element having an upper electrode,
A first voltage is generated so that a device voltage, which is a potential difference between the lower electrode and the upper electrode with respect to the potential of the lower electrode, as a predetermined negative voltage is generated from the upper electrode to the emitter section. The electrons are supplied to the emitter section, and the electrons are accumulated in the emitter section. Thereafter, a second voltage is generated so that the element voltage is a predetermined positive voltage, and the electrons accumulated in the emitter section are removed from the emitter section. A drive voltage applying means including a power supply configured to be discharged and a circuit for applying a voltage generated by the power supply between the lower electrode and the upper electrode;
In an electron emission device comprising:
The power supply is
The first voltage and the second voltage are configured to be alternately and repeatedly generated,
The drive voltage applying means is
A first period from a voltage decrease start time at which generation of a voltage that decreases toward the first voltage starts to a time point at which the polarization inversion of the emitter section is substantially completed during the decrease of the voltage. A circuit element inserted into the circuit in
A circuit element inserted into the circuit in a second period from completion of the negative polarization inversion to completion of accumulation of electrons in the emitter section; and
A third period from a voltage increase start time at which generation of a voltage increasing toward the second voltage starts to a positive polarization inversion completion point at which the polarization inversion of the emitter section is substantially completed during the increase of the voltage. A circuit element inserted in the same circuit in
A circuit element that is inserted into the circuit in a fourth period from the completion of the positive side polarization reversal to the completion of electron emission from the emitter section,
An electron emission apparatus comprising circuit constant setting means for setting circuit constants of the circuit by selecting the circuit elements so that at least two of the circuit elements are different from each other and inserting the circuit elements into the circuit.
誘電体からなるエミッタ部と同エミッタ部の下部に形成された下部電極と同エミッタ部を挟んで同下部電極に対向するように同エミッタ部の上部に形成されるとともに微細貫通孔が複数形成されてなる上部電極とを有する素子と、
電源と同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路とを含む駆動電圧付与手段と、
を備えた電子放出装置において、
前記電源は、
前記上部電極から前記エミッタ部に電子を供給し同電子を同エミッタ部に蓄積させるために、同エミッタ部において分極反転を発生させる負の電圧である第4電圧となり、その後、同分極反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点又は同負側分極反転完了時点より前の所定時点にて同第4電圧の大きさよりも大きさが小さい負の電圧である第5電圧となり、その後、同第5電圧の大きさよりも大きさが大きい負の電圧である第1電圧に向けて徐々に減少する電圧を発生するように構成された電子放出装置。
A dielectric emitter, a lower electrode formed under the emitter, and an upper portion of the emitter so as to face the lower electrode across the emitter and a plurality of fine through holes are formed. An element having an upper electrode,
A driving voltage applying means including a power supply and a circuit for applying a voltage generated by the power supply between the lower electrode and the upper electrode;
In an electron emission device comprising:
The power supply is
In order to supply electrons from the upper electrode to the emitter section and accumulate the electrons in the emitter section, a fourth voltage, which is a negative voltage that causes polarization inversion in the emitter section, is obtained. When the negative side polarization reversal is completed, or at a predetermined time before the completion of the negative side polarization reversal, the fifth voltage, which is a negative voltage smaller than the fourth voltage, is obtained. An electron-emitting device configured to generate a voltage that gradually decreases toward a first voltage that is a negative voltage having a magnitude greater than that of a fifth voltage.
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