JPH06290701A - 電界放出素子 - Google Patents

電界放出素子

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JPH06290701A
JPH06290701A JP7023691A JP7023691A JPH06290701A JP H06290701 A JPH06290701 A JP H06290701A JP 7023691 A JP7023691 A JP 7023691A JP 7023691 A JP7023691 A JP 7023691A JP H06290701 A JPH06290701 A JP H06290701A
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JP
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emitter
emitters
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emission
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JP7023691A
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English (en)
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JP2613697B2 (ja
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Junji Ito
順司 伊藤
Masatake Kanamaru
正剛 金丸
Shigeo Ito
茂生 伊藤
Teruo Watanabe
照男 渡辺
Hisashi Nakada
久士 中田
Norio Nishimura
則雄 西村
Makoto Miyamori
誠 宮森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Futaba Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Futaba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30Cold cathodes
    • H01J2201/319Circuit elements associated with the emitters by direct integration

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のエミッタを有する電界放出素子におい
て、特定のエミッタのみから多大な量の電子が放出され
てエミッションの均一性が低下することを防止する。 【構成】 エミッタ部5は所定間隔で並んでいる複数の
エミッタ4から成り、共通のゲート部7及びコレクタ部
8と間隔をおいて絶縁基板2上に並んでいる。共通のエ
ミッタ電極6と各エミッタ4の間には抵抗層3が設けら
れ、これは各エミッタ4とエミッタ電極6との間でそれ
ぞれ直列抵抗として働く。エミッタ4からの電子放出が
増大すると、エミッタ4ごとに抵抗層3が直列抵抗とし
て作用するので、当該エミッタにおける電子流の増加が
抑えられ、各エミッタのエミッション特性は、均一化さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電界放出型の電界放出素
子に関するものである。本発明の電界放出素子は、各種
表示素子、光源、増幅素子、高速スイッチング素子、セ
ンサ等における電子源として有用である。
【0002】
【従来の技術】図5に従来の電界放出素子の一例を示
す。この素子は、絶縁基板100上に複数の楔形のエミ
ッタ101と、共通のコラム形のゲート102と、共通
のアノード103とを並べたものである。ここで複数の
エミッタ101は、図中紙面に垂直な方向に沿って所定
間隔で並んでいる。そして、各エミッタ101とゲート
102の間、及びゲート102とアノード103の間に
それぞれ所定の電位差を付与すると、図中矢印にて示す
ように各エミッタ101の先端から電子が放出されてア
ノード103に到達する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の電界放
出素子によれば、製造過程で各エミッタ先端の先鋭度や
エミッタ先端とゲートの間隔等にバラツキが生じると、
電界放出特性の優れた特定のエミッタから多大な量の電
子が放出されてしまい、他のエミッタからはわずかな電
子しか放出されなくなってしまう。このように複数のエ
ミッタにおけるエミッションの均一性が低く、電子放出
量の多いエミッタが過熱破壊してしまうこともあった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の電界放出素子
は、エミッタ部と、前記エミッタ部に電圧を供給するた
めのエミッタ電極と、ゲート部と、コレクタ部とを備え
た電界放出素子において、前記エミッタ部は電気的に相
互に独立した複数のエミッタから構成され、前記エミッ
タ電極と前記各エミッタ間に抵抗を配設したことを特徴
としている。
【0005】
【作用】各エミッタからコレクタに流れる電子流が増加
すると、抵抗による電圧降下が増加し、電子流の増加が
抑えられる。
【0006】
【実施例】本発明の第1実施例である電界放出素子1を
図1乃至図3によって説明する。図1及び図2に示すよ
うに、絶縁基板2の上には、抵抗層3がベタ状に形成さ
れている。抵抗層3の材料としては、非晶質シリコン、
多結晶シリコンあるいはNiCr合金等種々の材料が利
用できる。特に、非晶質シリコンを用いた場合、通常の
半導体プロセスを用いて本実施例に示す電界放出素子を
形成できるため、製造が容易である。又、抵抗値のばら
つきが少なく再現性が良い。さらに絶縁基板2との密着
性が良くはがれにくい等種々の利点を有している。
【0007】この抵抗層3の上面には、一方の縁辺に沿
って、先端が尖った複数の楔形のエミッタ4が所定間隔
をおいて並設されており、エミッタ部5が構成されてい
る。そして、前記抵抗層3の他方の縁辺の上面には、各
エミッタ4の並列方向に沿って共通のエミッタ電極6が
帯状に設けられている。
【0008】ここで、前記各エミッタ4相互の間隔より
も、各エミッタ4とエミッタ電極6の間隔の方が狭くな
っている。これによって、エミッタ電極6から各エミッ
タ4に向けて、エミッタ電極6の長手方向に対して直角
な方向に抵抗層3内を電流が流れるようになる。即ち、
電流が抵抗層3内を放射状に流れて特定のエミッタ4に
電流が集中し、これによってエミッタ4ごとのエミッシ
ョン特性にバラツキが生じることが防止される。このよ
うに本実施例においては、複数のエミッタ4の各々と、
エミッタ電極6との間にそれぞれ抵抗が直列に介在して
いるのと同様の構成になっている。
【0009】次に、前記エミッタ部5の隣には、ゲート
部7が設けられている。ゲート部7は、前記絶縁基板2
をエッチング等の手段で加工して得た凸部に金属層を被
着したもので、各エミッタ4の並列方向に沿って連続し
ており、その上面の高さは前記エミッタ4の下面に一致
している。
【0010】前記ゲート部7を間に挟んで、前記エミッ
タ部5と反対側の絶縁基板2上には、コレクタ部8が形
成されている。このコレクタ部8には蛍光体9が被着さ
れており、前記エミッタ4から放出される電子の射突を
受けて発光するようになっている。
【0011】図3は、図1及び図2に示した前記電界放
出素子1の等価回路図であり、前述したように各エミッ
タ4はそれぞれ直列抵抗としての抵抗層3を介してエミ
ッタ電極6に接続されている。そして、エミッタ4に対
してゲート部7には例えば100V程度の正電位が付与
され、コレクタ部8には例えば400V程度の正電位が
付与されるようになっている。
【0012】図1乃至図3に示した本実施例の電界放出
素子1によれば、各電極間に前述したような所定の電位
差を付与すると、各エミッタ4の先端部から電子が放出
され、ゲート部7を経てコレクタ部8の蛍光体9に射突
し、これを発光させる。ここで、各エミッタ4からコレ
クタ部8および蛍光体部9に流れる電子流が増加する
と、各エミッタ4ごとに直列抵抗として働く抵抗層3に
おいて、それぞれ電圧降下が増加し、当該エミッタ4に
おける電子流の増加が抑えられる。従って各エミッタ4
のエミッション特性は均一化し、特定のエミッタに電流
が集中して破壊してしまう不都合は回避される。
【0013】以上説明した第1実施例では抵抗層3がベ
タ状とされていたが、図2中に想像線で示すように、隣
接するエミッタ4,4間で抵抗層3を帯状に分断しても
よい。
【0014】また、抵抗層3はエミッタ4とエミッタ電
極6を接続できればよいので、絶縁基板2上に形成した
エミッタ4とエミッタ電極6の上から抵抗層を被着する
ようにしてもよい。
【0015】また、本実施例において、エミッタ4とエ
ミッタ電極6の間隔を抵抗層3の材料・形状に応じて適
当に設定すれば、各エミッタ4とエミッタ電極6をつな
ぐ抵抗層3の抵抗値を高い再現性で必要な値にすること
ができる。
【0016】次に本発明の第2実施例を図4によって説
明する。本実施例と前記第1実施例の違いは主としてゲ
ート部の形成方法にある。本実施例では、エミッタ部5
とコレクタ部10を形成した後、これらをマスクとして
絶縁基板2上にゲート部11を形成する。本実施例の等
価回路図は図2と同じであり、第1実施例とほぼ同一の
作用効果が得られる。
【0017】また、本実施例、図1〜4においては全て
コレクター部をエミッターと同一基板上に形成している
が、透光性コレクター電極をエミッターの直上部のもう
一枚の基板上に形成し、そのコレクター上に形成した蛍
光体を励起発光させる構造の表示装置用電子源としての
実施例も考えられる。
【0018】
【発明の効果】本発明の電界放出素子によれば、電気的
に独立した複数のエミッタとエミッタ電極の間に抵抗を
設け、電子流の増大に伴って電位降下も増大するように
したので、各エミッタにおける電子流の増加が抑制され
てエミッションの均一性が向上し、エミッションレベル
が安定するという効果が得られる。またこの為、従来問
題となっていた過大な電子流によるエミッタの破壊が防
止されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の断面図である。
【図2】同実施例の平面図である。
【図3】同実施例の等価回路図である。
【図4】本発明の第2実施例の断面図である。
【図5】従来の電子放出素子の一例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1…電界放出素子、3…抵抗層、4…エミッタ、5…エ
ミッタ部、6…エミッタ電極、7…ゲート部、8…コレ
クタ部。
フロントページの続き (72)発明者 金丸 正剛 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業技 術院 電子技術総合研究所内 (72)発明者 伊藤 茂生 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 (72)発明者 渡辺 照男 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 (72)発明者 中田 久士 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 (72)発明者 西村 則雄 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 (72)発明者 宮森 誠 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エミッタ部と、前記エミッタ部に電圧を供
    給するためのエミッタ電極と、ゲート部と、コレクタ部
    とを備えた電界放出素子において、 前記エミッタ部は電気的に相互に独立した複数のエミッ
    タから構成され、前記エミッタ電極と前記各エミッタ間
    に抵抗を配設したことを特徴とする電界放出素子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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