JP2639542B2 - 電子線発生装置およびそれを用いた表示装置 - Google Patents

電子線発生装置およびそれを用いた表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、表面伝導形放出素子を電子ビーム発生源と
して用いた電子線発生装置の改良に関するものである。
[従来の技術] 従来、簡単な構造で電子の放出が得られる素子とし
て、例えば、エム アイ エリンソン(M.I.Elinson)
等によって発表された冷陰極素子が知られている。[ラ
ジオ エンジニアリング エレクトロン フィジックス
(Radio Eng.Electron.Phys.)第10巻,1290〜1296頁,19
65年] これは、基板上に形成された小面積の薄膜に、薄面に
平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を
利用するもので、一般には表面伝導型放出素子と呼ばれ
ている。
この表面伝導型放出素子としては、前記エリンソン等
により開発されたSnO2(Sb)薄膜を用いたもの、Au薄膜
によるもの[ジー・ディトマー“スイン ソリド フィ
ルムス”(G.Dittmer:“Thin Solid Fiums"),9巻,317
頁,(1972年)]、ITO薄膜によるもの[エム ハート
ウェル アンド シー ジー フォンスタッド“アイ
イー イー イー トランス”イー ディー コンフ
(M.Hartwell and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.ED Con
f.")519頁,(1975年)]、カーボン薄膜によるもの
[荒木久他:“真空",第26巻,第1号,22頁,(1983
年)]などが報告されている。
これらの表面伝導形放出素子は、 1)高い電子放出効率が得られる 2)構造が簡単であるため、製造が容易である 3)同一基板上に多数の素子を配列形成できる等の利点
を有する。
従って、たとえば大面積の基板上に微細なピッチで多
数の素子を配列した電子線発生装置や、これを用いた高
精細大画面の表示装置などへの応用が期待されるもので
ある。
[発明が解決しようとする問題点] この様な現状のものにおいて、上述の表面伝導形放出
素子を電子源として用いた電子線発生装置に関し、本発
明者らは、既に特願昭62−186650号を出願し、多数の表
面伝導形放出素子を微細なピッチで配列し、しかも効率
的に駆動する方法に関する提案を行なった。この提案中
において、本発明者らは、表面伝導形放出素子の電極間
に印加する電圧の極性を一走査毎に反転させる駆動法を
開示した。
しかしながら、表面伝導形放出素子の中には、印加電
圧の向きによって電圧−放出電流特性が少なからず変化
するものがある。たとえば、本発明者らが試作したITO
薄膜(膜厚1000Å)を材料とする表面伝導形放出素子に
於ては、第4図に示すような非対称性があらわれた。
このような非対称性が顕著な素子の場合、前述したよ
うな極性反転をともなう駆動を行なうと、極性が反転す
るたびに放出電流量が大巾に変わっしまい、電子線発生
装置として用いるには不都合な場合があった。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたも
のであり、表面伝導形素子の2極間に電圧を印加する際
に印加電圧の極性を反転する手段を備えた電子線発生装
置に於て、極性の反転時に放出電子量の変化を補正する
手段を設けることにより、常に所望の電流値のビームを
発生させることを可能とした電子線発生装置を提供する
ことを目的とするものである。
[問題点を解決するための手段] すなわち、本発明は、基板面に沿って並設された電極
と、前記電極を介して電圧が印加される電子放出部とを
有する電子放出素子を備えた電子線発生装置において、
前記並設された電極に極性反転する電圧を印加する電圧
印加手段と、前記電圧印加手段が印加する電圧の極性反
転に伴う放出電子量の変化を補正する補正手段とを有す
ることを特徴とする電子線発生装置である。
また、本発明は、前記電子線発生装置を用いた表示装
置である。
[作用] 本発明によれば、表面伝導形放出素子へ印加する電圧
の極性を反転するたびに、放出電子量の変化を補正する
手段を設けることにより、常に所望の出力電流を得るこ
とが可能となる。
前記補正手段として第1には、表面伝導形放出素子に
印加する電圧の絶対値を補正する方法が有効である。ま
た、第2の方法として、表面伝導形放出素子の上方に設
けた変調手段(たとえば引き出し電極)により出力電流
を補正する方法が有効である。
前記第1の補正手段、あるいは第2の補正手段、ある
いは第1と第2の補正手段の併用に於て、補正すべき補
正量は、たとえば半導体メモリのような記憶手段にあら
かじめ記憶しておいてもよいし、あるいは放出電子量を
測定する測定手段を設けておいて適時測定を行ない、補
正量を検知してもよい。
[実施例] 実施例1 第1図は本発明の第1の実施例を示す構成図である。
図中に於て、1はガラス基板などの基板、2は例えば金
属や金属酸化物を材料とする薄膜、3は前記薄膜2に従
来公知のフォーミングと呼ばれる処理を行なって形成し
た電子放出部、4及び5は前記薄膜2に電圧を印加する
ために設けられた電極である。すなわち、基板1の上に
設けられた前記符号2〜5の各部分によって構成される
表面伝導形素子の断面が示されている。
また、6は表面伝導形放出素子の駆動を制御するため
のマイクロプロセッサで、7はメモリ、8はD/A変換
器、9,10,11,12はスイッチ用のトランジスタである。
次に各部の動作を順を追って説明する。
マイクロプロセッサ6は、表面伝導形放出素子の電極
4と電極5との間に印加する電圧の極性およびその絶対
値を制御する役割を有する。
まず、印加電圧の極性については、次のようにして制
御される。表面伝導形放出素子の電極5は、トランジス
タ9とトランジスタ10に電気的に接続しているが、これ
ら2つのトランジスタのうち、どちらか一方がON状態に
なるようにマイクロプロセッサ6は信号S1とS2を出力す
る。
トランジスタ10をONとした場合には、電極5は接地レ
ベル(0ボルト)と接続され、また逆にトランジスタ9
をONとした場合には、D/A変換器8より出力される電圧
レベルと接続される。電極4についても同様に、マイク
ロプロセッサ6の出力信号S3とS4により駆動されるトラ
ンジスタ12と11により、接地レベルかまたはD/A変換器
8の出力レベルのいずれかに接続される。D/A変換器8
の出力電圧をVE[ボルト]とすると(ただしVE>0とす
る)、マイクロプロセッサ6は、下記の第1表に示すA,
B,Cのうちいずれかの状態を選択するように制御信号S1
〜S4を発生する。
ここで、Aの動作状態とは、表面伝導形放出素子の電
極4が正極、電極5が負極として動作する場合であり、
Bの動作状態は、これとは逆に電極5が正極、電極4が
負極として働く場合である。また、Cの状態では両電極
とも0Vとなるため、電子ビームは放出されない。
次に、本発明の目的である、印加電圧の極性によらず
適正な放出電流を得るという機能を実現するために、本
実施例の装置に於ては、印加電圧の極性(即ち、前記A
とBのどちらの状態であるか)により、電圧の絶対値
(即ち、VEの値)を補正する手段を備えている。
つまり、前記メモリ7には、前記第4図の印加電圧−
放出電流特性にもとづいて作られたルックアップテーブ
ルがあらかじめ記憶されている。マイクロプロセッサ6
は、所望の放出電子量及び素子に印加する電圧の極性
(A,Bのいずれか)にもとずき、前記ルックアップテー
ブルを参照するためのアドレスをメモリ7に対して発生
する。
メモリ7は、前記アドレスに記憶された内容、すなわ
ち指定された極性に於て、所望の放出電流を得るために
印加すべきVEの絶対値を、デジタル信号としてD/A変換
器8に出力する。D/A変換器8は、前記デジタル信号に
もとづき、電圧VEを発生する。
以上説明したような一連の作用により、本装置に於て
は、表面伝導形放出素子に印加する電圧の極性によら
ず、常に所望の放出電流を得ることが可能となった。
実施例2 第2図は本発明の第2の実施例を示す構成図である。
図中符号1〜5は第1図で説明したものと同様な表面伝
導形放出素子を構成する各構成要素である。また、9,1
0,11,12はトランジスタ、21はマイクロプロセッサ、22
はメモリ、23はD/A変換器、24は引き出し電極、25は電
圧源を示す。
次に、各部の動作を説明する。まず、表面伝導形放出
素子の電極4及び5に印加する電圧は、前記実施例1の
場合と同様、マイクロプロセッサ21の制御により、第1
表中のA,B,Cのうちいずれか1つが供給される。ただ
し、実施例1の場合と異なり、極性にあわせて補正され
た電圧VEがD/A変換器から供給されるのではなく、常に
一定した電圧が電圧源25から供給される。
その代り、本実施例では表面伝導形放出素子の上方
に、引き出し電極24が設けられており、該引き出し電極
24に印加される電圧VOを変化させることにより、電子ビ
ームIeの電流量を補正することが可能である。(引き出
し電極24としては、たとえば薄板状の金属に電子ビーム
を透過させるための透孔を設けたものや、金属メッシュ
などを用いれば良い。) そこで、引き出し電極24に印加する電圧VOを適宜発生
されるために、メモリ22及びD/A変換器23が設けられて
いる。メモリ22には、前記第1表のAとBの場合に於
て、各々所望のビーム電流Ieを得るためには、VOを何ボ
ルトにすればよいかが、あらかじめ数値データとして記
憶されている。
マイクロプロセッサ21は、出力すべきビーム電流Ie
値と、極性がAかBかにもとづきメモリ22をアクセス
し、数値データをD/A変換器23に出力させる。D/A変換器
は、該データにもとづき電圧を発生し、前記引き出し電
極24に印加する。
以上、説明したような一連の作用により、本装置に於
ては、表面伝導形放出素子に印加する電圧の極性によら
ず、常に所望の電流を得ることが可能となる。
実施例3 以上に説明した実施例1と実施例2では異なる補正手
段を用いたが、その際には前記第4図に示した表面伝導
形放出素子の特性にもとづいた補正データを、あらかじ
めメモリに記憶して補正を行なった。しかしながら、表
面伝導形放出素子を長期にわたって使用したり、使用す
る環境(温度,真空度など)が変化したりすると、前記
第4図の特性にも変化が生ずる場合がある。その場合に
は、経年変化や環境変化にあわせた複数の補正データを
あらかじめ記憶しておき、適宜選択して用いれば良い。
あるいは、第3図に示すような機構を設け、ビーム電流
を適時実測し、補正量を決めても良い。
第3図に於て、31は偏向電極、32はスイッチ、33はコ
レクタ電極、34は電流計である。電子ビーム発生装置と
して、通常動作させる際には、電子ビームを実線矢印A
方向に飛翔させるが、ビーム電流を測定する際には、ス
イッチ32をONにし、電子ビームを点線矢印方向Bに偏向
させる。コレクタ電極33で捕集された電子ビームを電流
計34で計測し、前記補正手段へフィードバックすれば、
表面伝導形放出素子の非対称特性が変化しても、常に良
好な補正を行なうことが可能である。
[発明の効果] 以上説明した様に、本発明は表面伝導形放出素子の印
加電圧の極性を反転する手段を備えた電子線発生装置に
於て、極性の反転時に放出電子量の変化を補正する手段
を設けることにより、常に所望の電流値のビームを発生
させることが可能となった。その結果、たとえば、ITO
薄膜で形成した素子のように、電子放出効率が優れると
いう長所を有しながらも、電圧−放出電流特性が非対称
な為に応用が限定されていたものを、広く電子源として
利用する事が可能となった。たとえば、特願昭62−1866
50号で開示した方式の電子線発生装置にも、前記の電子
放出効率の優れた素子を支障なく用いることができる様
になり、装置の最大出力や消費電力が大巾に向上した
為、その応用範囲を一層ひろげることが可能となり、ま
た例えば表示装置に応用した場合、表示画像の品位を大
巾に向上させることができる。
本発明の適用は、特定の材料の放出素子に限定される
ものではなく、表面伝導形放出素子に広く一般に応用す
ることができ、その安定性を向上させることが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す構成図、第2図は
本発明の第2の実施例を示す構成図、第3図は補正量を
検知するためのビーム電流測定手段を示す構成図および
第4図は表面伝導形放出素子の印加電圧−放出電流の非
対称性を示すグラフである。 1……基板、2……薄膜 3……電子放出部、4,5……電極 6,21……マイクロプロセッサ 7,22……メモリ、8,23……D/A変換器 9,10,11,12……トランジスタ 24……引き出し電極、25……電圧源 31……偏向電極、32……スイッチ 33……コレクタ電極、34……電流計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 俊彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 坂野 嘉和 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−132737(JP,A) 特開 昭62−272439(JP,A) 特開 昭62−24545(JP,A) 実開 昭62−22694(JP,U)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板面に沿って並設された電極と、前記電
    極を介して電圧が印加される電子放出部とを有する電子
    放出素子を備えた電子線発生装置において、前記並設さ
    れた電極に極性反転する電圧を印加する電圧印加手段
    と、前記電圧印加手段が印加する電圧の極性反転に伴う
    放出電子量の変化を補正する補正手段とを有することを
    特徴とする電子線発生装置。
  2. 【請求項2】前記補正手段は、前記電圧印加手段により
    電極間に印加する電圧を変化させる手段である特許請求
    の範囲第1項記載の電子線発生装置。
  3. 【請求項3】前記補正手段は、前記電子放出素子の上方
    に配置された電極に印加する電圧を変化させる手段であ
    る特許請求の範囲第1項または第2項に記載の電子線発
    生装置。
  4. 【請求項4】更に電子放出量を測定する測定手段を有す
    る特許請求の範囲第1項記載の電子線発生装置。
  5. 【請求項5】前記測定手段は、放出電子線の偏向電極を
    有している特許請求の範囲第4項記載の電子線発生装
    置。
  6. 【請求項6】前記補正手段は、予め補正量を記憶したメ
    モリを有している特許請求の範囲第1項記載の電子線発
    生装置。
  7. 【請求項7】前記電子放出素子は表面伝導型放出素子で
    ある特許請求の範囲第1項乃至第6項のいずれかの項に
    記載の電子線発生装置。
  8. 【請求項8】基板面に沿って並設された電極と、前記電
    極を介して電圧が印加される電子放出部とを有する電子
    放出素子を備え、かつ前記並設された電極に極性反転す
    る電圧を印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段が
    印加する電圧の極性反転に伴う放出電子量の変化を補正
    する補正手段とを有する電子線発生装置を用いた表示装
    置。
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