JPH0922650A - 電界放出型電子銃及びその制御方法 - Google Patents

電界放出型電子銃及びその制御方法

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JPH0922650A
JPH0922650A JP19608695A JP19608695A JPH0922650A JP H0922650 A JPH0922650 A JP H0922650A JP 19608695 A JP19608695 A JP 19608695A JP 19608695 A JP19608695 A JP 19608695A JP H0922650 A JPH0922650 A JP H0922650A
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gate electrode
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electrode
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electron gun
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Abstract

(57)【要約】 【課題】受像管等に用いられるγ特性をもつ信号を簡便
な電気的処理により電界放出型電子銃を用いた表示デバ
イスに適応する。 【解決手段】基板4上に先鋭な円錐形のエミッタ1と金
属膜よりなるゲート電極2とゲート電極上に形成された
金属膜によりなる第2のゲート電極3とを備え、第2の
ゲート電極3の上位には蛍光体7およびアノード電極8
が設置され、エミッタ1とゲート電極2との間には電圧
Vg1が印加され、ゲート電極2と第2のゲート電極3
にはVg2の電圧が印加され、アノード電極8とゲート
電極2間にはVaの電圧が印加され、電圧Vg2はα・
(Vg1−Vo)の関係でゲート電圧Vg1より制御され
ることにより、エミッション量の小さい場合にゲート電
圧を実効的に抑制するように作用させエミッション電流
とゲート電圧とを実効的にガンマ特性にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電界放出型電子銃に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電界放出型電子銃として、3極管
素子は、電界を集中させるための尖鋭なエミッタ電極
(カソード電極)と、その近傍に配置されたゲート電
極、アノード電極を基板上に設けて構成されている。
【0003】電界放出型電子銃が、フラットパネル等の
表示デバイスに用いられた場合、アノード電極は蛍光体
の近傍に配置され、エミッタ電極から放出された電子ビ
ームは蛍光体に向かって放出される。
【0004】エミッタ放出電流Iとゲート電極に印加さ
れる電圧Vの特性は、ファウラー・ノルドハイム(FN
=Fowler Nordheim)のトンネル電流を示す次式(1)
に従う。次式(1)において、A、Bは定数、φは仕事
関数である。
【0005】
【数1】
【0006】ところで、高品位の表示デバイスにおいて
は、最小輝度と最大輝度の比は例えば1,000程度が
必要とされる。
【0007】この輝度の差を得るために、ブラウン管で
は電流量を1から1000まで変化させる方式を取り、
プラズマディスプレイ等では時分割して実効的な輝度の
変化を付けている。
【0008】また、従来のブラウン管等の表示デバイス
では、信号電圧Eと発光出力Lとの関係は、次式(2)
で表わされるガンマ特性とされる。
【0009】
【数2】
【0010】本来は、このような特性を受像管で補正す
べきであるが、出力側で信号を電圧振幅Vのγ乗になる
ように調整することが定められており、表示デバイスの
入力信号等のビデオ信号ではこのようなガンマ特性を考
慮した信号体系となっている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した上記γ特性を
有するビデオ信号を電界放出型電子銃に用いた表示デバ
イスの場合、電界放出型電子銃では電流電圧特性がファ
ウラー・ノルドハイム(FN)の特性になるため、ビデ
オ信号をアンプ等で単純に増幅して電界放出型電子銃の
ゲート電圧として作動させることができない。
【0012】特に、入力信号が小さいところでFN特性
では出力信号(エミッタ放出電流)が大きくなり、γ特
性との差が大きくなる。従って、このようなγ特性との
差を補正するために、特性変更用の回路を設けたり、あ
るいは時分割の動作方法を実装しなければならない。
【0013】以上の通り、従来の受像管に用いられるγ
特性をもつ信号を電界放出型電子銃に用いた表示デバイ
スでは、信号を単純に増幅したままでは電界放出型電子
銃に適用できないという問題があった。
【0014】従って、本発明は上記問題点を解消し、受
像管等に用いられるγ特性をもつ信号を簡便な電気的処
理を施すことにより、表示デバイスに好適な電界放出型
電子銃を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、基板上に形成された第1のゲート電極
と、先端部が尖鋭な形状とされたエミッタを含み、前記
第1のゲート電極に離間して第2のゲート電極が形成さ
れ、前記第1及び第2のゲート電極に離間してアノード
電極が配設され、前記第2のゲート電極を前記エミッタ
からの放出電流が小さい場合に前記第1のゲート電極の
電圧を実効的に抑制するようにバイアス制御することを
特徴とする電界放出型電子銃を提供する。
【0016】本発明においては、好ましくは、前記第2
のゲート電極に対して前記第1のゲート電極の電圧に比
例した電圧を印加するようにし、低電流領域での電流電
圧特性を見かけ上γ特性とすることを特徴とする。
【0017】本発明は、基板と該基板上に第1のゲート
電極を有する複数個の尖鋭なエミッタの集合体が形成さ
れ、前記第1のゲート電極の上方または周辺に第2のゲ
ート電極が形成された電界放出型電子銃の制御方法であ
って、前記エミッタ先端の電位を基準として前記第1の
ゲート電極の電圧から所定の電圧を差し引いた値と、前
記第2のゲート電極の電圧と、の比を前記第1のゲート
電極の電圧のいかんにかかわらず一定とすることを特徴
とする電界放出型電子銃の制御方法を提供する。
【0018】上記構成のもと、本発明によれば、電界放
出型電子銃のエミッション源となる複数のエミッタ群の
エミッション特性が、補助電極を追加することにより、
エミッタ近傍の電界分布を可変する構成とし、ゲート電
極の電圧を簡単な回路で変換してこれを第2のゲート電
極に印加することにより、エミッション特性が通常のフ
ァウラー・ノルドハイムの式に従う特性から、実効上熱
カソードと同様なガンマ特性となるようにしたものであ
る。このため、本発明によれば、通常のガンマ特性をも
つビデオ信号を平易な回路により直ちに電界放出型電子
銃のゲート電極もしくはエミッタに印加することが可能
となり、時分割制御機構や特性変換回路などを不要と
し、表示装置の簡易化を図る。
【0019】
【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施の
形態を以下に説明する。
【0020】
【実施形態1】図1は、本発明の第1の実施の形態を説
明するための素子近傍の断面図である。図1を参照し
て、基板4上に尖鋭な円錐形のエミッタ1と、金属膜よ
りなるゲート電極(「第1のゲート電極」ともいう)2
と、ゲート電極2上に形成された金属膜によりなる第2
のゲート電極3が設けられている。
【0021】これらの電極は、第1、第2の絶縁膜5、
6により互いに電気的に分離されている。
【0022】さらに、第2のゲート電極3の上方には蛍
光体7およびアノード電極8が設置され、エミッタ1と
ゲート電極2との間には電圧Vg1が印加され、エミッ
タ1と第2のゲート電極3にはVg2の電圧が印加され
ている。
【0023】また、アノード電極8とエミッタ1との間
にはVaの電圧が印加されている。
【0024】ゲート電圧Vg1の印加によりエミッタ1の
先端より放出された電子は、第2のゲート電極3により
減速されるが、第2のゲート電極3を通過後、アノード
電極8の電圧Vaにより加速され、蛍光体7に衝突して
蛍光する。
【0025】第2のゲート電圧Vg2は、ゲート電圧V
g1より小さい値とし、エミッション量(エミッタから
の放出電流量)の小さい場合にゲート電圧を実効的に抑
制するように作用させる。
【0026】図2は、本実施形態の電流電圧特性(ゲー
ト電圧−エミッタ放出電流特性)9(破線参照)、熱カ
ソードを用いた場合のγ特性10、第2のゲート電極3
にかける電圧を一定とした場合の電流電圧特性11、1
2、13をそれぞれ両対数で示す。
【0027】ここで、Voffはエミッションが小さく像
が見えなくなる電圧である。また、電流電圧特性11の
場合から13の場合まで第2のゲート電圧Vg2を小さ
くしている(特性11から13の第2のゲート電極3の
電圧をV11、V12、V13として、V11>V12>V13)。
【0028】図2より明らかなように、電流電圧特性1
1、12、13では低電流領域で電界放出型電子銃の放
出(エミッション)電流量が多い。
【0029】しかし、第2のゲート電極3が設けられた
場合で、第2のゲート電圧Vg2を、Vg2=α・(Vg
1−Vo)とした場合に、電流電圧特性9に示すよう
に、低電流領域で電界が抑制されて電子のエミッション
が抑制され、見かけ上γ特性となり、熱カソードの場合
のγ特性10と平行になっている。ここで、αおよびV
oは一定であり、抵抗および定電圧電源により簡単に構
成することができる。
【0030】すなわち、第2のゲート電圧Vg2はゲー
ト電圧Vg1が増加するに従い増大し、例えば図2の特
性曲線13で示す電圧電流特性から特性曲線12、11
に移行してゆき(破線で示す特性曲線9参照)、結果的
に第2のゲート電圧Vg2は実効的にゲート電圧Vg1を
γ特性となるように作用させていることになる。
【0031】
【実施形態2】図3は、本発明の第2の実施例の素子近
傍の断面図である。図3を参照して、金属膜によりなる
第2のゲート電極3は、基板上部に位置されるが、基板
と一体となってはおらず、アノード電極8等と同様に、
ガラス管などの真空装置と一体化されている。ゲート電
極2、第2のゲート電極3、アノード電極8等は前記第
1の実施例と同様にしてバイアスされる。
【0032】
【実施形態3】図4は、本発明の第3の実施例の素子近
傍の断面図である。図4を参照して、金属膜によりなる
第2のゲート電極3はゲート電極2下の絶縁膜5上にゲ
ート電極2を取り囲むように配列されている。
【0033】以上、説明した実施例ではエミッタは基板
主面上に突出されて尖鋭化された構成とされているが、
エミッタ材料およびエミッタの形状はこれに限るもので
はなく、尖鋭なリング状のエミッタや、平面状のエミッ
タ、また横方向に電流放出(エミッション)する構造の
ものでも同様の効果がある。また、アノードや蛍光体の
位置も任意に選ぶことができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、電界放
出型電子銃のエミッション源となる複数のエミッタ群の
エミッション特性が、補助電極を追加することにより、
エミッタ近傍の電界分布を可変可能な構成とし、ゲート
電極電圧を簡単な回路で変換して第2のゲート電極に印
加することにより、エミッション特性が通常のファウラ
ー・ノルドハイムの式に従う特性から、実効上熱カソー
ドと同様なガンマ特性となる。
【0035】このため、本発明によれば、通常のガンマ
特性をもつビデオ信号を平易な回路により直ちに電界放
出型電子銃のゲート電極もしくはエミッタに印加するこ
とが可能となり、時分割制御機構や特性変換回路等を不
要とし、表示装置の簡易化を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための模式的
な断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例の特性を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例を説明するための模式的
な断面図である。
【図4】本発明の第3の実施例を説明するための模式的
な断面図である。
【符号の説明】
1 エミッタ(群) 2 ゲート電極 3 第2のゲート電極 4 基板 5 絶縁膜 6 絶縁膜 7 蛍光体 8 アノード電極 9 本発明の電流電圧特性 10 熱カソードの電流電圧特性 11〜13 第2ゲート電極に一定の電圧をかけた場合
の電流電圧特性

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に形成された第1のゲート電極と、
    先端部が尖鋭な形状とされたエミッタを含み、 前記第1のゲート電極に離間して第2のゲート電極が形
    成され、 前記第1及び第2のゲート電極に離間してアノード電極
    が配設され、 前記第2のゲート電極を前記エミッタからの放出電流が
    小さい場合に前記第1のゲート電極の電圧を実効的に抑
    制するようにバイアス制御することを特徴とする電界放
    出型電子銃。
  2. 【請求項2】前記第2のゲート電極に対して前記第1の
    ゲート電極の電圧に比例した電圧を印加するようにし、
    低電流領域での電流電圧特性を見かけ上γ特性とするこ
    とを特徴とする請求項1記載の電界放出型電子銃。
  3. 【請求項3】前記第2のゲート電極が、前記第1のゲー
    ト電極が形成された基板と同一基板上に前記第1のゲー
    ト電極と電気的に絶縁されて配置されたことを特徴とす
    る請求項1記載の電界放出型電子銃。
  4. 【請求項4】前記第2のゲート電極が、前記基板と分離
    され真空装置と一体に配置されたことを特徴とする請求
    項1記載の電界放出型電子銃。
  5. 【請求項5】基板と該基板上に第1のゲート電極を有す
    る複数個の尖鋭なエミッタの集合体が形成され、前記第
    1のゲート電極の上方または周辺に第2のゲート電極が
    形成された電界放出型電子銃の制御方法であって、 前記エミッタ先端の電位を基準として前記第1のゲート
    電極の電圧から所定の電圧を差し引いた値と、前記第2
    のゲート電極の電圧と、の比を前記第1のゲート電極の
    電圧のいかんにかかわらず一定とすることを特徴とする
    電界放出型電子銃の制御方法。
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FR9608485A FR2737041A1 (fr) 1995-07-07 1996-07-08 Canon a electrons pourvu d'une cathode froide a emission de champ
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100866980B1 (ko) * 2006-11-16 2008-11-05 한국전기연구원 평판형 냉음극 전자총

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100866980B1 (ko) * 2006-11-16 2008-11-05 한국전기연구원 평판형 냉음극 전자총

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