JP4753561B2 - 電子放出装置 - Google Patents
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Description
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、
前記上部電極の上部において同上部電極に対向するように配設されたコレクタ電極と、
前記下部電極の電位を基準としたときの同下部電極と前記上部電極との間の電位差である上下電極間電圧を負の所定電圧として同上部電極から供給される電子を同上部電極近傍の前記エミッタ部に蓄積させる駆動電圧であって、その後同上下電極間電圧を正の所定電圧として同エミッタ部に蓄積された電子を前記微細貫通孔から放出させる駆動電圧を、同下部電極と同上部電極との間に周期的に繰り返して付与する駆動電圧付与手段と、
前記コレクタ電極の電位であるコレクタ電圧が正の第1所定電圧となるように同コレクタ電極に第1コレクタ電圧を付与することにより、同コレクタ電極により形成される電界によって前記放出される電子が同コレクタ電極に引き寄せられるようにするコレクタ電圧付与手段と、
を備えている。
(1)コレクタ電極オン時点を、「上下電極間電圧が前記負の所定電圧とされることにより前記電子の蓄積が実質的に完了する第3時点(3)(時刻t10)」から「同第3時点(3)後に再び到来する同第1時点(1)(時刻t16)より前」までの期間内の所定時点に設定した場合(図8の符合Aを付した期間を参照。)。
前記駆動電圧付与手段は、
前記複数の各素子の前記上下電極間電圧を順次連続的に前記負の所定電圧とし、その後同複数の総ての素子の同上下電極間電圧を同時に前記正の所定電圧として同複数の総ての素子から一斉に電子を放出させるように構成され得る。
前記複数の素子のうち最も遅く前記上下電極間電圧が前記負の所定電圧とされる素子が前記電子の蓄積を完了した時点より後に同コレクタ電極に対する前記第1コレクタ電圧の付与を再開するように構成されることが好適である。この場合、コレクタ電極は、各素子の上部電極に対向するように各素子毎に個別に設けられ、且つ、互いに導線によって同電位に維持されるように構成されていてもよく、各素子の上部電極の総てに対向する単一の層状電極であってもよい。
<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。
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説明する。
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、以下に列挙す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。
(2)負側分極反転が完了した時点(図8の時刻t9)の直後に不要な電子放出が発生する。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)が過大になること)等によるものと推定される。
(4)正側分極反転が完了した時点(図8の時刻t14)の直後に不要な電子放出が発生する。これは、エミッタ部13の正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等によるものと推定される。
そこで、第1実施形態に係る電子放出装置10においては、以下のようにコレクタ電極18の制御を行う。
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。
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、コレクタ電極オン時点を上記第1実施形態の電子放出装置10のコレクタ電極オン時点と異なる時点に設定した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。
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、コレクタ電極オン時点を上記第1実施形態の電子放出装置10のコレクタ電極オン時点と異なる時点に設定した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。
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、コレクタ電極オン時点を上記第1実施形態の電子放出装置10のコレクタ電極オン時点と異なる時点に設定した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。
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、コレクタ電極オン時点を上記第1実施形態の電子放出装置10のコレクタ電極オン時点と異なる時点に設定した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。
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、コレクタ電極オン時点を上記第1実施形態の電子放出装置10のコレクタ電極オン時点と異なる時点に設定した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。
次に、本発明の第7実施形態に係る電子放出装置20について図17を参照しながら説明する。電子放出装置20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。
(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。
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。
下部電極には、上述したように導電性を有する物質(例えば、白金、モリブデン、タングステン、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム等の金属導体)が使用される。以下、下部電極に好適な物質を列挙する。
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
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。
(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
(4)主成分が上記(1)に記載の物質を50%以上有する物質
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-yCoyO3(例えばx=0.2、y=0.05)等を挙げることができる。
Claims (2)
- 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、
前記上部電極の上部において同上部電極に対向するように配設されたコレクタ電極と、
前記下部電極の電位を基準としたときの同下部電極と前記上部電極との間の電位差である上下電極間電圧を負の所定電圧として同上部電極から供給される電子を同上部電極近傍の前記エミッタ部に蓄積させる駆動電圧であって、その後同上下電極間電圧を正の所定電圧として同エミッタ部に蓄積された電子を前記微細貫通孔から放出させる駆動電圧を、同下部電極と同上部電極との間に周期的に繰り返して付与する駆動電圧付与手段と、
前記コレクタ電極の電位であるコレクタ電圧が正の第1所定電圧となるように同コレクタ電極に第1コレクタ電圧を付与することにより、同コレクタ電極により形成される電界によって前記放出される電子が同コレクタ電極に引き寄せられるようにするコレクタ電圧付与手段と、
を備えた電子放出装置において、
前記コレクタ電圧付与手段は、
前記上下電極間電圧が前記正の所定電圧とされることにより前記電子の放出が完了する第1時点から同上下電極間電圧が前記負の所定電圧とされる第2時点までの期間内の所定時点にて前記コレクタ電圧が前記第1所定電圧から同第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同コレクタ電極に第2コレクタ電圧を付与し又は同コレクタ電極をフローティング状態へと変化させることにより、同コレクタ電極が前記放出された電子を引き寄せる電界を形成しないようにするか又は同電界の強度を小さくし、その後、同上下電極間電圧が同正の所定電圧に再び変更されることにより前記エミッタ部の分極の反転が完了する第6時点から同第6時点後に再び到来する同第1時点より前までの期間内の所定時点にて同コレクタ電極に対する前記第1コレクタ電圧の付与を再開するように構成された電子放出装置。 - 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、
前記上部電極の上部において同上部電極に対向するように配設されたコレクタ電極と、
前記下部電極の電位を基準としたときの同下部電極と前記上部電極との間の電位差である上下電極間電圧を負の所定電圧として同上部電極から供給される電子を同上部電極近傍の前記エミッタ部に蓄積させる駆動電圧であって、その後同上下電極間電圧を正の所定電圧として同エミッタ部に蓄積された電子を前記微細貫通孔から放出させる駆動電圧を、同下部電極と同上部電極との間に周期的に繰り返して付与する駆動電圧付与手段と、
前記コレクタ電極の電位であるコレクタ電圧が正の第1所定電圧となるように同コレクタ電極に第1コレクタ電圧を付与することにより、同コレクタ電極により形成される電界によって前記放出される電子が同コレクタ電極に引き寄せられるようにするコレクタ電圧付与手段と、
を備えた電子放出装置において、
前記コレクタ電圧付与手段は、
前記上下電極間電圧が前記正の所定電圧とされることにより前記電子の放出が完了する第1時点から同上下電極間電圧が前記負の所定電圧とされる第2時点までの期間内の所定時点にて前記コレクタ電圧が前記第1所定電圧から同第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同コレクタ電極に第2コレクタ電圧を付与し又は同コレクタ電極をフローティング状態へと変化させることにより、同コレクタ電極が前記放出された電子を引き寄せる電界を形成しないようにするか又は同電界の強度を小さくし、その後、同上下電極間電圧が前記正の所定電圧に再び変更されることにより前記エミッタ部の分極の反転が完了する第6時点から前記エミッタ部から同コレクタ電極に到達する単位時間あたりの電子の量が最大となる第7時点までの期間内の所定時点にて同コレクタ電極に対する前記第1コレクタ電圧の付与を再開するように構成された電子放出装置。
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