JP4361029B2 - Field emission type cold cathode aging apparatus and aging method - Google Patents
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Description
本発明は、電界放出型冷陰極のエージング装置およびエージング方法に関し、特に、エミッション電流の劣化を防ぐ電界放出型冷陰極のエージング装置およびエージング方法に関する。 The present invention relates to an aging apparatus and an aging method for a field emission cold cathode, and more particularly to an aging apparatus and an aging method for a field emission cold cathode which prevents deterioration of emission current.
表示装置(ディスプレイ)の1つとして、電界放出ディスプレイ(FED:フィールド・エミッション・ディスプレイ)がある。電界放出ディスプレイでは、電界放出型冷陰極から真空中に電子を放出し、この電子を蛍光体に照射することにより蛍光体を発光させる。より詳細には、電界放出ディスプレイにおけるカソードパネルに、画素に対応して電界放出型冷陰極がマトリクス状に配列され、電界放出の原理に従って電界放出型冷陰極から電子が放出される。このカソードパネルと対向して蛍光パネルが配置され、この蛍光パネルには表示画素に対応して蛍光体が配置され、電界放出型冷陰極からの放出電子により蛍光パネルに配置される蛍光体が発光する。 One type of display device (display) is a field emission display (FED). In a field emission display, electrons are emitted from a field emission cold cathode into a vacuum, and the phosphors emit light by irradiating the electrons with the electrons. More specifically, field emission cold cathodes are arranged in a matrix corresponding to pixels on a cathode panel in a field emission display, and electrons are emitted from the field emission cold cathode according to the principle of field emission. A fluorescent panel is arranged opposite to the cathode panel. A fluorescent substance is arranged on the fluorescent panel corresponding to a display pixel, and the fluorescent substance arranged on the fluorescent panel emits light by electrons emitted from the field emission cold cathode. To do.
ここで、電界放出ディスプレイでは、電界放出型冷陰極から電子を安定して放出させることが安定した発光特性を得るために重要であり、電子の安定放出のために電界放出型冷陰極の製造工程においてエージングが行なわれる。 Here, in the field emission display, it is important to stably emit electrons from the field emission type cold cathode in order to obtain stable light emission characteristics, and the process of manufacturing the field emission type cold cathode for stable emission of electrons. Aging is performed at.
たとえば、特許文献1には以下のような電界放出型冷陰極のエージング装置およびエージング方法が開示されている。すなわち、電界放出型冷陰極のゲートをオープン(フローティング)にして電圧を印加せずに、電界放出型冷陰極のアノードに高電圧を印加してカソードから電子を放出させる。このような構成により、ゲートおよびカソード間に異常な放電が起きることを防ぎ、カソードが破壊されることなくエージングを行なうことができる。
ところで、カソードから電子を放出させると、放出電子がアノードに配置される蛍光体に吸着しているガスと衝突することによってアノードからガスが放出される。アノードから発生するガスは、例えば酸素、二酸化炭素、一酸化炭素およびメタン等であり、アノードの素材等によって異なるガスが発生する。 By the way, when electrons are emitted from the cathode, the emitted electrons collide with the gas adsorbed on the phosphor disposed on the anode, whereby the gas is emitted from the anode. The gas generated from the anode is, for example, oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, methane, and the like, and different gases are generated depending on the material of the anode.
アノードからガスが放出されると、ガス分子とカソードから放出された電子との衝突により陽イオンが発生し、陰極であるカソードに衝突してカソードの先端形状が損傷する。また、アノードから放出されたガスがカソードに吸着することにより、カソードの先端形状が一時的に変形する。カソードの先端形状が損傷または変形すると、カソードおよびゲート間で発生する電界が弱まり、カソードからアノードに放出される電子の量、すなわちアノードからカソードに流れるエミッション電流が減少して電界放出ディスプレイの発光特性が劣化してしまう。 When gas is released from the anode, positive ions are generated by collision between gas molecules and electrons emitted from the cathode, and collide with the cathode, which is the cathode, to damage the tip shape of the cathode. Further, the gas released from the anode is adsorbed on the cathode, whereby the tip shape of the cathode is temporarily deformed. If the tip shape of the cathode is damaged or deformed, the electric field generated between the cathode and the gate is weakened, and the amount of electrons emitted from the cathode to the anode, that is, the emission current flowing from the anode to the cathode is reduced, and the emission characteristics of the field emission display Will deteriorate.
したがって、特許文献1記載の電界放出型冷陰極のエージング装置およびエージング方法では、アノードから発生するガスの影響を防ぐ方策がとられていないために、カソードが損傷してしまうという問題点があった。
Therefore, the field emission cold cathode aging device and the aging method described in
それゆえに、本発明の目的は、電界放出型冷陰極のエージングにおいて、アノードから発生するガスの影響によるカソードの損傷を防ぐことが可能なエージング装置およびエージング方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an aging apparatus and an aging method capable of preventing damage to the cathode due to the influence of gas generated from the anode in aging of the field emission cold cathode.
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるエージング装置は、ゲートおよびカソードを備え、ゲートにゲート電圧が印加されることによりカソードから電子が放出される電界放出型冷陰極をエージングするためのエージング装置であって、ゲート電圧を制御するゲート電圧制御部と、電子の放出先であるアノードに流れ込むアノード電流の変動を測定する変動測定部とを備え、ゲート電圧制御部は、測定されたアノード電流の変動および放出される電子の量または速度に影響を与える電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行ない、ゲート電圧制御部は、ゲート電圧をパルス電圧とする制御を行なう。 In order to solve the above-described problems, an aging apparatus according to an aspect of the present invention includes a gate and a cathode, and ages a field emission cold cathode in which electrons are emitted from the cathode when a gate voltage is applied to the gate. An aging apparatus for controlling a gate voltage, comprising: a gate voltage control unit that controls a gate voltage; and a fluctuation measurement unit that measures fluctuations in an anode current flowing into an anode that is an electron emission destination. had row control for changing the gate voltage based on the voltage that affects the electron amount or rate is varied and release of the anode current, the gate voltage control unit controls to the gate voltage and the pulse voltage.
またこの発明の別の局面に係わるエージング装置は、ゲートおよびカソードを備え、ゲートにゲート電圧が印加されることによりカソードから電子が放出される電界放出型冷陰極をエージングするためのエージング装置であって、ゲート電圧を制御するゲート電圧制御部と、電子の放出先であるアノードに流れ込むアノード電流の変動を測定する変動測定部とを備え、ゲート電圧制御部は、測定されたアノード電流の変動および放出される電子の量または速度に影響を与える電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行ない、エージング装置は、さらに、アノードに印加されるアノード電圧を制御するアノード電圧制御部を備え、ゲート電圧制御部は、アノード電流の変動および印加されているゲート電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行ない、アノード電圧制御部は、測定されたアノード電流の変動、変更されたゲート電圧および印加されているアノード電圧に基づいてアノード電圧を変更する制御を行ない、ゲート電圧制御部は、さらに、変更されたアノード電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行なう。 An aging apparatus according to another aspect of the present invention is an aging apparatus for aging a field emission type cold cathode that includes a gate and a cathode and emits electrons from the cathode when a gate voltage is applied to the gate. A gate voltage control unit that controls the gate voltage and a fluctuation measurement unit that measures fluctuations in the anode current flowing into the anode to which electrons are emitted, and the gate voltage control unit includes fluctuations in the measured anode current and The aging device further includes an anode voltage control unit that controls the anode voltage applied to the anode , and performs control to change the gate voltage based on a voltage that affects the amount or speed of emitted electrons. The control unit changes the gate voltage based on the fluctuation of the anode current and the applied gate voltage. The anode voltage control unit performs control to change the anode voltage based on the measured variation of the anode current, the changed gate voltage, and the applied anode voltage. The gate voltage control unit further includes: Control is performed to change the gate voltage based on the changed anode voltage.
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるエージング方法は、ゲートおよびカソードを備え、ゲートにゲート電圧が印加されることによりカソードから電子が放出される電界放出型冷陰極をエージングするためのエージング装置におけるエージング方法であって、電子の放出先であるアノードに流れ込むアノード電流の変動を測定する変動測定ステップと、測定されたアノード電流の変動および放出される電子の量または速度に影響を与える電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行なうゲート電圧制御ステップとを含み、ゲート電圧制御ステップにおいては、ゲート電圧をパルス電圧とする制御を行なう。 In order to solve the above problems, an aging method according to an aspect of the present invention includes a gate and a cathode, and a field emission type cold cathode in which electrons are emitted from the cathode when a gate voltage is applied to the gate. Aging method for measuring the fluctuation of the anode current flowing into the anode from which electrons are emitted, and the fluctuation of the measured anode current and the amount or speed of the emitted electrons based on the voltage applied only contains a gate voltage control step of performing control for changing the gate voltage, the gate voltage control step performs control to the gate voltage and the pulse voltage.
またこの発明の別の局面に係わるエージング方法は、ゲートおよびカソードを備え、ゲートにゲート電圧が印加されることによりカソードから電子が放出される電界放出型冷陰極をエージングするためのエージング装置におけるエージング方法であって、電子の放出先であるアノードに流れ込むアノード電流の変動を測定する変動測定ステップと、測定されたアノード電流の変動および放出される電子の量または速度に影響を与える電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行なうゲート電圧制御ステップとを含み、ゲート電圧制御ステップにおいては、アノード電流の変動および印加されているゲート電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行ない、エージング方法は、さらに、測定されたアノード電流の変動、変更されたゲート電圧および印加されているアノード電圧に基づいてアノードに印加されるアノード電圧を変更する制御を行なうアノード電圧制御ステップと、変更されたアノード電圧に基づいてゲート電圧を変更する制御を行なうゲート電圧再設定ステップとを含む。 An aging method according to another aspect of the present invention includes an aging apparatus for aging a field emission type cold cathode which includes a gate and a cathode and emits electrons from the cathode when a gate voltage is applied to the gate. A method for measuring a variation in anode current flowing into an anode to which electrons are emitted, and a variation measurement step, and a voltage that affects the measured variation in anode current and the amount or speed of electrons emitted. look including a gate voltage control step of performing control for changing the gate voltage, the gate voltage control step performs control for changing the gate voltage on the basis of the gate voltage being varied in the anode current, and application, the aging process is In addition, the measured anode current variation, the modified gate current And an anode voltage control step for performing control to change the anode voltage applied to the anode based on the applied anode voltage, and a gate voltage resetting step for performing control to change the gate voltage based on the changed anode voltage Including .
本発明によれば、電界放出型冷陰極のエージングにおいて、アノードから発生するガスの影響によるカソードの損傷を防ぐことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the damage of the cathode by the influence of the gas emitted from an anode can be prevented in the aging of a field emission type cold cathode.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[構成および基本動作]
図1は、本発明の実施の形態に係るエージング装置100および電界放出ディスプレイ101の構成を示す図である。
[Configuration and basic operation]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an
同図を参照して、エージング装置100は、ゲート電源部6と、電流測定部7と、アノード電源部8と、制御部9とを備える。
Referring to FIG. 1,
制御部9は、変動測定部21と、ゲート電圧制御部23と、アノード電圧制御部24とを含む。
The
電界放出ディスプレイ101は、カソードパネル5と、アノード3とを備える。
The
カソードパネル5に、電界放出型冷陰極10と、ゲート絶縁膜4とが搭載される。
A field emission
電界放出型冷陰極10は、カソード1と、ゲート2とを含む。
The field emission
まず、電界放出ディスプレイ101の動作について説明する。カソード1を基準としてゲート2およびアノード3に正の電圧を印加することにより、カソード1およびゲート2間に電界が発生する。そして、カソード1およびゲート2間に発生する電界の電界放出によってカソード1から電子が放出され、放出された電子がアノード3に形成された蛍光体に衝突することによって蛍光体が発光する。
First, the operation of the
ゲート絶縁膜4は、カソード1およびゲート2間を電気的に絶縁する。
The
次に、エージング装置100の動作について説明する。
Next, the operation of the
ゲート電源部6は、ゲート電圧制御部23から受けたゲート電圧制御信号に基づいてゲート2にゲート電圧としてパルス電圧を印加する。
The gate
アノード電源部8は、アノード電圧制御部24から受けたアノード電圧制御信号に基づいてアノード3にアノード電圧として直流電圧を印加する。
The anode
ここで、アノード電圧制御部24は、アノード電源部8がアノード3に印加する直流電圧を、ゲート電源部6がゲート2に印加するパルス電圧の振幅より大きい電圧とする制御を行なう。これは、電界放出ディスプレイ101の輝度の仕様を満足するためのアノード電圧は通常10kVオーダであり、通常10Vまたは100Vオーダであるゲート電圧より大きくする必要があるからである。
Here, the anode
電流測定部7は、アノード3に流れ込むアノード電流を測定する。ここで、エミッション電流の約10%がゲート2に通常流れ込むため、アノード電流の電流値はエミッション電流の電流値の約90%となる。
The
変動測定部21は、電流測定部7の測定したアノード電流の測定値を所定の間隔で取得する。そして、変動測定部21は、電流測定部7から取得した測定値に基づいてアノード電流の変動を測定し、アノード電流の変動を表わす変動情報をゲート電圧制御部23およびアノード電圧制御部24へ出力する。ここで、変動測定部21がアノード電流を取得する間隔は、1分から10分オーダである。
The
ゲート電圧制御部23は、変動測定部21から受けた変動情報、ゲート電源部6が印加中のパルス電圧の振幅およびアノード電圧制御部24から受けたアノード電圧制御信号が表わすアノード電源部8が印加するアノード電圧のうちの少なくとも1つに基づいて、ゲート電圧であるパルス電圧の振幅を表わすゲート電圧制御信号を生成し、ゲート電源部6およびアノード電圧制御部24へ出力する。
The gate
なお、ゲート電圧制御信号にはゲート電源部6が印加するゲート電圧をパルス電圧とする内容が含まれており、ゲート電源部6がゲート電圧制御信号に基づいてゲート電圧をパルス電圧とし、かつ、ゲート電圧制御信号が表わす電圧値をパルス電圧の振幅とする構成であってもよいし、また、ゲート電圧制御信号は電圧値を表わすのみでゲート電源部6が自律的にパルス電圧を出力する構成であってもよい。
Note that the gate voltage control signal includes a content in which the gate voltage applied by the gate
アノード電圧制御部24は、変動測定部21から受けた変動情報、アノード電源部8が印加中のアノード電圧およびゲート電圧制御部23から受けたゲート電圧制御信号が表わすゲート電源部6が印加するパルス電圧の振幅のうちの少なくとも1つに基づいて、アノード電圧の電圧値を表わすアノード電圧制御信号を生成し、アノード電源部8およびゲート電圧制御部23へ出力する。
The anode
[動作]
図2は、本発明の実施の形態に係るエージング装置100が電界放出型冷陰極10のエージングを行なう際の動作手順を定めたフローチャートである。
[Operation]
FIG. 2 is a flowchart defining an operation procedure when the
まず、アノード電圧制御部24は、アノード電圧を定格アノード電圧の10%とする制御を行なう(S1)。ここで、定格アノード電圧とは、電界放出ディスプレイ101の輝度の仕様を満たすために必要な電圧であり、電界放出ディスプレイの種類および出荷先等に応じて定められる電圧である。
First, the anode
次に、ゲート電圧制御部23は、定格アノード電流の10%をアノード電流の目標値に設定して(S2)、この目標値が得られると想定されるパルス電圧の振幅を表わすゲート電圧制御信号をゲート電源部6およびアノード電圧制御部24へ出力する(S10)。ここで、定格アノード電流とは、電界放出ディスプレイ101の輝度の仕様を満たすために必要な電流値であって、電界放出ディスプレイ101を発光させるときのアノード電流の電流値をいう。また、定格アノード電流は、電界放出ディスプレイの種類および出荷先等に応じて定められる。ここで、電界放出ディスプレイ101の輝度の仕様は、たとえば1画素あたりのアノード電流が4μA(マイクロアンペア)であり、アノード電圧が10kVである場合に800cd(カンデラ)/cm2以上である。
Next, the gate
ここで、定格アノード電流の10%から100%までの10段階のアノード電流の目標値がそれぞれ得られると想定される10種類のゲート電圧の電圧値が、それぞれ図示しないメモリに保存されており、ゲート電圧制御部23は、このメモリを参照することによって必要なパルス電圧の振幅を認識することができる。
Here, the voltage values of 10 types of gate voltages, which are assumed to obtain target values of 10 stages of anode current from 10% to 100% of the rated anode current, are respectively stored in a memory (not shown). The gate
次に、ゲート電圧制御部23は、電流測定部7の測定したアノード電流の測定値を取得する。(S11)。そして、ゲート電圧制御部23は、電流測定部7から取得したアノード電流の測定値がアノード電流の目標値未満である場合には(S12でNO)、パルス電圧の振幅を1Vだけ増加した電圧値を表わすゲート電圧制御信号をゲート電源部6およびアノード電圧制御部24へ出力する(S13)。
Next, the gate
これは、カソードパネル毎に同一の電圧値のゲート電圧をゲート2に印加しても、製造ばらつき等によってカソードパネル毎に異なる電流値のアノード電流が得られるため、アノード電流の目標値が得られるようにゲート電圧の微調整を行なう必要があるからである。
This is because even when a gate voltage having the same voltage value is applied to the
一方、ゲート電圧制御部23は、電流測定部7から取得したアノード電流の測定値がアノード電流の目標値以上である場合には(S12でYES)、目標値取得情報を変動測定部21へ出力する。
On the other hand, when the measured value of the anode current acquired from the
変動測定部21は、ゲート電圧制御部23から目標値取得情報を受けて、電流測定部7の測定したアノード電流の測定値を所定の間隔で取得する(S3)。そして、変動測定部21は、電流測定部7から取得した測定値に基づいてアノード電流の変動率を定期的に算出し、算出したアノード電流の変動率を表わす変動情報をゲート電圧制御部23およびアノード電圧制御部24へ出力する(S4)。なお、変動測定部21は所定の間隔におけるアノード電流の変動値を算出して変動情報としてもよい。
The
ゲート電圧制御部23は、変動測定部21から変動情報を受けて、アノード電流の変動率が10%以上の場合には、パルス電圧の振幅を一定に保つ、すなわち、ゲート電圧制御信号を新たに出力しない(S5でNO)。
The gate
一方、ゲート電圧制御部23は、アノード電流の変動率が10%未満であり(S5でYES)、かつ、ゲート電源部6が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流が得られる電圧値でない場合には(S6でNO)、アノード電流の目標値を定格アノード電流の10%だけ増加させた値に設定して(S7)、この目標値が得られると想定されるパルス電圧の振幅を表わすゲート電圧制御信号をゲート電源部6およびアノード電圧制御部24へ出力する(S10)。たとえば、現在のゲート電圧の振幅が、定格アノード電流の10%が得られる電圧値である場合には、ゲート電圧制御部23は、定格アノード電流の20%が得られると想定される電圧値を表わすゲート電圧制御信号をゲート電源部6およびアノード電圧制御部24へ出力する。
On the other hand, the gate
アノード電圧制御部24は、変動測定部21から変動情報およびゲート電圧制御部23からゲート電圧制御信号を受けて、アノード電流の変動率が10%未満であり(S5でYES)、かつ、ゲート電源部6が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流が得られる電圧値であり(S6でYES)、かつ、アノード電源部8が印加中のアノード電圧がアノード電圧の定格値でない場合には(S8でNO)、アノード電圧を定格アノード電圧の10%だけ増加させた電圧値を表わすアノード電圧制御信号をアノード電源部8およびゲート電圧制御部23へ出力する(S9)。
The anode
そして、ゲート電圧制御部23は、アノード電圧制御部24からアノード電圧制御信号を受けて、アノード電源部8が印加するアノード電圧が定格アノード電圧の10%だけ増加されることを認識し、パルス電圧の振幅を、定格アノード電流の10%が得られる電圧値に戻す制御を行なう(S2,S10〜S13)。
The gate
そして、アノード電流の変動率が10%未満であり(S5でYES)、かつ、ゲート電源部6が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流が得られる電圧値であり(S6でYES)、かつ、アノード電源部8が印加中のアノード電圧がアノード電圧の定格値である場合には、エージング装置100はエージングを終了する(S8でYES)。
The variation rate of the anode current is less than 10% (YES in S5), and the amplitude of the pulse voltage applied by the gate
なお、以下の図3および図4に関しては、説明を簡単にするために前述のゲート電圧の微調整の必要がない場合について、すなわち、前述の図示しないメモリに保存された10種類のゲート電圧をゲート2に印加することにより、定格アノード電流の10%から100%までの10段階のアノード電流の目標値がそれぞれ得られるカソードパネルを使用する場合について説明を行なう。
3 and 4 below, the case where the above-described fine adjustment of the gate voltage is not necessary in order to simplify the description, that is, the ten types of gate voltages stored in the above-described memory (not shown) are used. A case will be described where a cathode panel is used in which the target values of 10 levels of anode current from 10% to 100% of the rated anode current can be obtained by applying to the
図3は、本発明の実施の形態に係るエージング装置100がエージングを行なった場合のアノード電圧、ゲート電圧およびアノード電流の時間変化を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing temporal changes in the anode voltage, the gate voltage, and the anode current when the aging
同図を参照して、ゲート2にパルス電圧を印加すると、パルス電圧の立ち上がりからパルス電圧の立ち下がりまでの期間においてアノード電流が徐々に減少する。これは、前述のようにアノード3から発生するガスの影響でカソード1およびゲート2間で発生する電界が弱まるからである。なお、本発明の実施の形態に係るエージング装置100では、エージングにおいて最初に印加するゲート電圧を定格アノード電流の10%が得られる電圧値としており、また、定格アノード電流の10%の電流値ずつアノード電流を段階的に増加させるためにゲート電圧を段階的に増加させるため、カソードから放出される電子の単位時間当たりの量が少ない。したがって、アノードから発生するガスの量の増加が緩やかであるためにカソード1の先端形状の損傷は少なく、アノード電流の減少は主にカソード1にガスが吸着したことに起因するものとなる。
Referring to the figure, when a pulse voltage is applied to
また、ゲート2にパルス電圧を印加すると、パルス電圧の立ち上がりからパルス電圧の立ち下がりまでの期間においてアノード電流が徐々に減少するが(同図のa)、次のパルス電圧をゲート2に印加するとアノード電流は定格アノード電流の10%に戻る(同図のb)。これは、前述のようにアノード電流の減少はカソード1に吸着したガスが主な原因であり、パルス電圧がOFF状態になってゲート2にゲート電圧が印加されなくなるとカソード1に吸着したガスがカソード1から離れ、カソード1の先端形状が元に戻るからである。
Further, when a pulse voltage is applied to the
また、ゲート2に最初に印加されるパルス電圧(同図のa)では、パルス電圧の立ち上がりからパルス電圧の立ち下がりまでの期間におけるアノード電流の減少量が大きいが、ゲート2に次に印加されるパルス電圧(同図のb)では、アノード電流の減少量が小さくなる。これは、最初にパルス電圧が印加された後、次のパルス電圧が印加されるまでに、カソード1に吸着したガスが外部に逃げる等の原因で減少するからである。
In addition, in the pulse voltage (a in the figure) first applied to the
そして、パルス電圧の立ち上がりからパルス電圧の立ち下がりまでの期間におけるアノード電流の減少量が小さくなり、アノード電流の変動率が10%未満となると(同図のc)、ゲート電圧制御部23は、ゲート電源部6が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流の10%が得られる電圧値であるため、パルス電圧の振幅を、定格アノード電流の20%が得られる電圧値に変更する制御を行なう(同図のd)。
When the decrease amount of the anode current in the period from the rise of the pulse voltage to the fall of the pulse voltage becomes small and the variation rate of the anode current becomes less than 10% (c in the figure), the gate
そして、ゲート電圧制御部23がパルス電圧の振幅を、定格アノード電流が得られる電圧値に変更する制御を行ない、アノード電流の変動率が10%未満となり、アノード電源部8が印加中のアノード電圧が未だアノード電圧の定格値でない場合には(同図のf)、アノード電圧制御部24は、アノード電圧を定格アノード電圧の20%に変更する制御を行なう。また、ゲート電圧制御部23は、アノード電圧制御部24がアノード電圧を増加させる制御を行なったため、パルス電圧の振幅を、定格アノード電流の10%が得られる電圧値に戻す制御を行なう(同図のg)。
Then, the gate
図4に本発明の実施の形態に係るエージング装置100を実際に使用して電界放出型冷陰極10のエージングを行なった場合のゲート電圧、アノード平均電流およびアノード電圧の関係を示す。
FIG. 4 shows the relationship between the gate voltage, the average anode current, and the anode voltage when the field emission type
この実験に使用した電界放出ディスプレイ101のアノード電流の定格は10μAであり、アノード電圧の定格は10kVである。
The
同図を参照して、この実験においては、ゲート電圧制御部23は、エージングにおいて最初に印加するゲート電圧を定格アノード電流の5%が得られる電圧値とする制御を行なう。すなわち、ゲート電圧制御部23は、エージングにおいて最初に印加するゲート電圧を、アノード平均電流が0.5μAとなる電圧値とする制御を行なう。
With reference to the figure, in this experiment, the gate
そして、ゲート電圧制御部23は、アノード電流を定格アノード電流の5%ずつ増加させるためにゲート電圧を段階的に増加させる制御を行なう。すなわち、ゲート電圧制御部23は、アノード平均電流が0.5μAずつ段階的に増加するようにゲート電圧を段階的に増加させる制御を行なう。
Then, the gate
また、アノード電圧制御部24は、エージングにおいて最初に印加するアノード電圧を定格アノード電圧の10%とする制御を行なう。すなわち、アノード電圧制御部24は、エージングにおいて最初に印加するアノード電圧を1kVとする制御を行なう。
The anode
そして、アノード電圧制御部24は、アノード電圧を定格アノード電圧の10%ずつ段階的に増加させる制御を行なう。すなわち、アノード電圧制御部24は、アノード電圧を1kVずつ段階的に増加させる制御を行なう。
Then, the anode
なお、この実験に使用した電界放出ディスプレイ101のアノード電流の定格は10μAであるが、エージングに起因する電界放出ディスプレイ101の故障等を防ぐために、アノード平均電流は10μAではなく8μAまで増加させてエージングを行なった。
Note that the anode current rating of the
本発明の実施の形態に係るエージング装置100を使用して電界放出ディスプレイ101に以上のようなエージングを行なうことにより、良好なエージング結果を得ることができた。すなわち、ゲート2およびアノード3に定格の電圧を印加したときに時間変動の少ない安定したエミッション電流を得ることができる電界放出ディスプレイ101を製造することができた。
By using the aging
また、ゲート電圧制御部23は、エージングにおいて最初に印加するゲート電圧を定格アノード電流の10%が得られる電圧値とする制御を行ない、また、ゲート電圧制御部23は、定格アノード電流の10%の電流値ずつアノード電流を段階的に増加させるためにゲート電圧を段階的に増加させる制御を行なっても良好なエージング結果を得ることができた。
In addition, the gate
ここで、パルス電圧がゲート2に印加されている期間およびパルス電圧の1周期の比であるデューティが大きすぎると、エミッション電流が流れる期間が長くなることによってジュール熱が増大してゲート絶縁膜の負荷が増大し、絶縁膜が破壊されてエミッション電流が流れなくなってしまう。この実験では、パルス電圧のデューティを1/2としても、前述のような問題が生じることなく良好なエージング結果を得ることができた。また、パルス電圧のデューティが大きいほど、エージングに要する時間は短くなる。これは、ゲート電圧の印加時間が長くなるほどアノードに吸着するガスが多く放出され、パルス電圧の立ち上がりから立ち下がりまでの期間におけるアノード電流の減少量が小さくなるまでに必要な、同一振幅のパルス電圧の繰り返し数がより少なくなるからである。
Here, if the duty, which is the ratio of the period in which the pulse voltage is applied to the
また、アノード電圧を定格アノード電圧の最大50%ずつ増大させた場合でも、良好なエージング結果を得ることができた。 Moreover, even when the anode voltage was increased by a maximum of 50% of the rated anode voltage, good aging results could be obtained.
ところで、特許文献1記載の電界放出型冷陰極のエージング装置およびエージング方法では、アノードから発生するガスの影響を防ぐ方策がとられていないために、カソードが損傷してしまうという問題点があった。しかしながら、本発明の実施の形態に係るエージング装置では、ゲート電圧制御部23は、アノード電流の変動率が10%以上の場合には、パルス電圧の振幅を一定に保つ。そして、ゲート電圧制御部23は、アノード電流の変動率が10%未満となると、パルス電圧の振幅を段階的に増加させる。したがって、本発明の実施の形態に係るエージング装置では、電界放出型冷陰極10のエージングにおいて、アノードから発生するガスの急増を抑制することができ、カソードが損傷することを防ぐことができる。
By the way, in the field emission type cold cathode aging device and aging method described in
また、本発明の実施の形態に係るエージング装置100におけるアノード電圧制御部24は、エージングにおいて最初に印加するアノード電圧を定格アノード電圧の10%とする制御を行なう。そして、アノード電圧制御部24は、アノード電流の変動率が10%未満であり、かつ、ゲート電源部6が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流が得られる電圧値であり、かつ、アノード電源部8が印加中のアノード電圧がアノード電圧の定格値でない場合には、アノード電圧を定格アノード電圧の10%ずつ段階的に増加させる制御を行なう。このような構成により、カソード1およびアノード3間の電位差が大きいためにカソード1から放出される電子の速度が高速化してアノード3から発生するガスが増大することを防ぎ、カソード1の損傷を防ぐことができる。また、カソード1およびアノード3間の電位差が急激に大きくなることによるエミッション電流の放電を抑制し、安定したエミッション電流を得ることができる。
In addition, the anode
また、本発明の実施の形態に係るエージング装置100におけるゲート電圧制御部23は、アノード電圧制御部24が、アノード電圧を定格アノード電圧の10%だけ増加させる制御を行なった場合には、パルス電圧の振幅を、定格アノード電流の10%が得られる電圧値に戻す制御を行なう。このような構成により、アノード電圧の増加によるアノード3から発生するガスの急増を抑制し、カソード1の損傷を防ぐことができる。
In addition, the gate
以上より、本発明の実施の形態に係るエージング装置では、電界放出型冷陰極のエージングにおいて、アノードから発生するガスの影響によるカソードの損傷を防ぐことができる。 As described above, in the aging apparatus according to the embodiment of the present invention, damage to the cathode due to the influence of gas generated from the anode can be prevented in aging of the field emission cold cathode.
さらに、本発明の実施の形態に係るエージング装置では、ゲート電圧制御部23がゲート電圧を所定の期間一定に保ち、ゲート電圧が一定の期間におけるアノード電流の変動を変動測定部21が測定することで、アノードから発生するガスの影響によるアノード電流の減少を正確に測定することができる。これは、ゲート電圧が一定でなく、たとえば徐々に増加させると、アノードから発生するガスの増加に伴うアノード電流の減少およびゲート電圧の増加に伴うアノード電流の増大が同時に起こり、アノード電流の減少量に基づいてアノードにおけるガスの減少を把握することが困難となるからである。
Furthermore, in the aging device according to the embodiment of the present invention, the gate
さらに、本発明の実施の形態に係るエージング装置では、ゲート電源部6は、ゲート電圧制御部23から受けたゲート電圧制御信号に基づいてゲート2にゲート電圧としてパルス電圧を印加する。このような構成により、ゲート2に電圧が印加されない期間ができるため、エミッション電流が流れることによるジュール熱の増大を抑制することができる。すなわち、ジュール熱が増大してゲート絶縁膜に負荷が増大し、絶縁膜が破壊されてエミッション電流が流れなくなってしまうことを防ぐことができる。
Furthermore, in the aging device according to the embodiment of the present invention, the gate
[変形例]
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、たとえば以下の変形例も含まれる。
[Modification]
The present invention is not limited to the above embodiment, and includes, for example, the following modifications.
(1) ゲート電圧
本発明の実施の形態に係るエージング装置では、ゲート電源部6は、ゲート電圧制御部23から受けたゲート電圧制御信号に基づいてゲート2にゲート電圧としてパルス電圧を印加する構成としたが、これに限定するものではない。
(1) Gate voltage In the aging device according to the embodiment of the present invention, the gate
ゲート電源部6がゲート2に印加するゲート電圧がパルス電圧でない構成であっても、ゲート電圧制御部23が、アノード電流の変動率が所定値以上の場合にはゲート電圧を一定に保ち、また、アノード電流の変動率が所定値未満となると、ゲート電圧を段階的に増加させる構成であればよい。このような構成であれば、電界放出型冷陰極10のエージングにおいて、アノードから発生するガスの急増を抑制することができ、カソードが損傷することを防ぐことができる。
Even if the gate voltage applied to the
(2) アノード電圧の制御
本発明の実施の形態に係るエージング装置では、アノード電圧制御部24は、エージングにおいて最初に印加するアノード電圧を定格アノード電圧の10%とする制御を行なう。そして、アノード電圧制御部24は、所定の条件を満たすとアノード電圧を定格アノード電圧の10%ずつ段階的に増加させる制御を行なう構成としたが、これに限定するものではない。
(2) Control of anode voltage In the aging device according to the embodiment of the present invention, the anode
エージング装置がアノード電圧制御部24を備えず、アノード電源部8がアノード電圧として固定の電圧をアノード3に印加する構成であっても、ゲート電圧制御部23の行なうゲート電圧の制御によって、電界放出型冷陰極のエージングにおいて、アノードから発生するガスの影響によるカソードの損傷を防ぐことが可能である。
Even if the aging device does not include the anode
(3) アノード電圧を増加させる条件
本発明の実施の形態に係るエージング装置では、アノード電圧制御部24は、ゲート電源部6が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流が得られる電圧値であることおよびアノード電源部8が印加中のアノード電圧がアノード電圧の定格値であることを、アノード電圧を定格アノード電圧の10%だけ増加させる制御を行なう条件に含める構成としたが、これに限定するものではない。エージングに起因する電界放出ディスプレイ101の故障等を防ぐ等の理由により、アノード電圧制御部24が、ゲート電源部6が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流未満の所定の電流値が得られる電圧値であることおよびアノード電源部8が印加中のアノード電圧がアノード電圧の定格値未満の所定の電圧値であることを、アノード電圧を定格アノード電圧の10%だけ増加させる制御を行なう条件に含める構成とすることができる。
(3) Conditions for Increasing Anode Voltage In the aging device according to the embodiment of the present invention, the anode
(4) エージングの終了条件
本発明の実施の形態に係るエージング装置では、ゲート電源部6が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流が得られる電圧値であることおよびアノード電源部8が印加中のアノード電圧がアノード電圧の定格値であることを、エージングを終了する条件に含める構成としたが、これに限定するものではない。エージングに起因する電界放出ディスプレイ101の故障等を防ぐ等の理由により、ゲート電源部6が印加中のパルス電圧の振幅が、定格アノード電流未満の所定の電流値が得られる電圧値であることおよびアノード電源部8が印加中のアノード電圧がアノード電圧の定格値未満の所定の電圧値であることを、エージングを終了する条件に含める構成とすることができる。
(4) Aging termination condition In the aging device according to the embodiment of the present invention, the amplitude of the pulse voltage applied by the gate
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 カソード、2 ゲート、3 アノード、4 ゲート絶縁膜、5 カソードパネル、6 ゲート電源部、7 電流測定部、8 アノード電源部、9 制御部、10 電界放出型冷陰極、21 変動測定部、23 ゲート電圧制御部、24 アノード電圧制御部、100 エージング装置、101 電界放出ディスプレイ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ゲート電圧を制御するゲート電圧制御部と、
前記電子の放出先であるアノードに流れ込むアノード電流の変動を測定する変動測定部とを備え、
前記ゲート電圧制御部は、前記測定されたアノード電流の変動および前記放出される電子の量または速度に影響を与える電圧に基づいて前記ゲート電圧を変更する制御を行ない、
前記ゲート電圧制御部は、前記ゲート電圧をパルス電圧とする制御を行なうエージング装置。 An aging device comprising a gate and a cathode, for aging a field emission cold cathode in which electrons are emitted from the cathode when a gate voltage is applied to the gate,
A gate voltage controller for controlling the gate voltage;
A fluctuation measuring unit that measures fluctuations in the anode current flowing into the anode to which the electrons are emitted;
The gate voltage control section, the row stomach control for changing the gate voltage based on the voltage that affects the electron amount or rate is varied and the discharge of the measured anode current,
The aging device that controls the gate voltage to be a pulse voltage .
前記ゲート電圧を制御するゲート電圧制御部と、
前記電子の放出先であるアノードに流れ込むアノード電流の変動を測定する変動測定部とを備え、
前記ゲート電圧制御部は、前記測定されたアノード電流の変動および前記放出される電子の量または速度に影響を与える電圧に基づいて前記ゲート電圧を変更する制御を行ない、
前記エージング装置は、さらに、
前記アノードに印加されるアノード電圧を制御するアノード電圧制御部を備え、
前記ゲート電圧制御部は、前記アノード電流の変動および印加されている前記ゲート電圧に基づいて前記ゲート電圧を変更する制御を行ない、
前記アノード電圧制御部は、前記測定されたアノード電流の変動、前記変更されたゲート電圧および印加されている前記アノード電圧に基づいて前記アノード電圧を変更する制御を行ない、
前記ゲート電圧制御部は、さらに、前記変更されたアノード電圧に基づいて前記ゲート電圧を変更する制御を行なうエージング装置。 An aging device comprising a gate and a cathode, for aging a field emission cold cathode in which electrons are emitted from the cathode when a gate voltage is applied to the gate,
A gate voltage controller for controlling the gate voltage;
A fluctuation measuring unit that measures fluctuations in the anode current flowing into the anode to which the electrons are emitted;
The gate voltage control section, the row stomach control for changing the gate voltage based on the voltage that affects the electron amount or rate is varied and the discharge of the measured anode current,
The aging device further includes:
An anode voltage controller for controlling an anode voltage applied to the anode;
The gate voltage control unit performs control to change the gate voltage based on the variation of the anode current and the applied gate voltage,
The anode voltage control unit performs control to change the anode voltage based on the measured variation of the anode current, the changed gate voltage, and the applied anode voltage,
The aging apparatus, wherein the gate voltage control unit further performs control to change the gate voltage based on the changed anode voltage .
前記電子の放出先であるアノードに流れ込むアノード電流の変動を測定する変動測定ステップと、
前記測定されたアノード電流の変動および前記放出される電子の量または速度に影響を与える電圧に基づいて前記ゲート電圧を変更する制御を行なうゲート電圧制御ステップとを含み、
前記ゲート電圧制御ステップにおいては、前記ゲート電圧をパルス電圧とする制御を行なうエージング方法。 An aging method in an aging apparatus for aging a field emission cold cathode comprising a gate and a cathode, wherein a gate voltage is applied to the gate and electrons are emitted from the cathode,
A variation measuring step for measuring a variation in an anode current flowing into the anode to which the electrons are emitted;
Look including a gate voltage control step of performing control for changing the gate voltage based on the voltage that affects the amount or rate of electrons is varied and the discharge of the measured anode current,
An aging method in which, in the gate voltage control step, the gate voltage is controlled to be a pulse voltage .
前記電子の放出先であるアノードに流れ込むアノード電流の変動を測定する変動測定ステップと、
前記測定されたアノード電流の変動および前記放出される電子の量または速度に影響を与える電圧に基づいて前記ゲート電圧を変更する制御を行なうゲート電圧制御ステップとを含み、
前記ゲート電圧制御ステップにおいては、前記アノード電流の変動および印加されている前記ゲート電圧に基づいて前記ゲート電圧を変更する制御を行ない、
前記エージング方法は、さらに、
前記測定されたアノード電流の変動、前記変更されたゲート電圧および印加されている前記アノード電圧に基づいて前記アノードに印加されるアノード電圧を変更する制御を行
なうアノード電圧制御ステップと、
前記変更されたアノード電圧に基づいて前記ゲート電圧を変更する制御を行なうゲート電圧再設定ステップとを含むエージング方法。 An aging method in an aging apparatus for aging a field emission cold cathode comprising a gate and a cathode, wherein a gate voltage is applied to the gate and electrons are emitted from the cathode,
A variation measuring step for measuring a variation in an anode current flowing into the anode to which the electrons are emitted;
Look including a gate voltage control step of performing control for changing the gate voltage based on the voltage that affects the amount or rate of electrons is varied and the discharge of the measured anode current,
In the gate voltage control step, control is performed to change the gate voltage based on the fluctuation of the anode current and the applied gate voltage,
The aging method further includes:
Control is performed to change the anode voltage applied to the anode based on the variation of the measured anode current, the changed gate voltage, and the applied anode voltage.
The anode voltage control step,
An aging method including a gate voltage resetting step of performing control to change the gate voltage based on the changed anode voltage .
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