JPH0990898A

JPH0990898A - 冷陰極駆動回路およびこれを用いた電子ビーム装置

Info

Publication number: JPH0990898A
Application number: JP25153895A
Authority: JP
Inventors: Hideo Makishima; 秀男巻島
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1997-04-04
Anticipated expiration: 2015-09-28
Also published as: JP2748901B2

Abstract

(57)【要約】【課題】陰極電流量の変化に係わらず常に最適あるいは
最適に近い集束状態を保持し、高い周波数まで動作す
る、冷陰極駆動回路ならびにこれを用いた表示装置、撮
像装置などの電子ビーム装置を実現する。【解決手段】本発明の冷陰極駆動回路においては、制
御電極ならびに集束電極に印加する電圧の比を調節可能
な一定値あるいは制御電極ならびに集束電極に印加する
電圧の差を調節可能な一定値に保持しながら、電子ビー
ム電流を変化させる。さらに、電流電圧変換手段によっ
て電子ビーム電流情報を電圧情報に変換し、これを高周
波信号成分を含む入力変調信号と比較して両者が常に等
しくなるように冷陰極素子に加える電圧あるいは電流を
制御する。さらに、この冷陰極駆動回路を用いて撮像装
置、マイクロ波管増幅装置、表示装置などの電子ビーム
装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜技術等によっ
て製作する冷陰極の駆動回路、特に電子引き出し電極
（ゲート電極あるいは制御電極）と集束電極を同一基板
上に集積した冷陰極から放出する電子ビームの電流量と
集束状態を制御する駆動回路、ならびにこれを用いた撮
像装置、マイクロ波増幅装置、表示装置などの電子ビー
ム装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】微小な円錐状のエミッタと、エミッタの
すぐ近くに形成され、エミッタからの電流を引き出す機
能ならびに電流制御機能を持つ制御電極で構成された微
小冷陰極をアレイ上に並べた電界放射冷陰極が提案され
ている（ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙ
ｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．７，ｐｐ．３５０４，
１９６８）。この電界放射冷陰極の構造を図８（ａ）に
示す。図８（ａ）において、１０１はシリコンの基板、
１０２はシリコン酸化物の絶縁層で、絶縁層１０２の上
に制御電極１０３が積層されている。絶縁層１０２と制
御電極１０３の一部は除去されて、基板１０１の上に先
端の尖ったエミッタ１０４が形成されている。エミッタ
１０４、制御電極１０３および制御電極１０３と絶縁層
１０２に形成されたキャビティで微小冷陰極１０７が形
成され、この微小冷陰極１０７を多数アレイ状に並べて
平面上の電子放出領域を持つ冷陰極１０８が形成され
る。図８（ｂ）はこの冷陰極１０８を構成する一つの微
小冷陰極１０７の断面図を示す。この冷陰極１０８は、
従来の熱陰極と比較して高い電流密度が得られ、放出電
子の速度分散が小さい等の利点を持つ。また、数１０〜
２００Ｖの低い電圧で動作し、比較的悪い真空度の環境
中でも動作する。

【０００３】しかし、このような冷陰極から放出される
電子には横方向の速度成分を持つ成分が含まれる。これ
は主にエミッタ１０４先端付近の電位分布がエミッタ１
０４先端の鋭い尖りによって強く歪み、電子に横方向の
速度成分を発生させるためである。このような電位分布
の歪みによって生じる横方向速度成分は電子が先端の尖
ったエミッタから放出される電界放射冷陰極固有のもの
で、従来の熱陰極では平面状の陰極より電子が放出され
るため、このような横方向速度成分は含まれない。熱陰
極から放出される電子が持つ熱速度成分は陰極の直前に
存在する空間電荷層で緩和されるためのその影響は小さ
い。

【０００４】この横方向の速度成分を持つ電子は、電子
ビームを利用した機器あるいは装置の特性を劣化させ
る。たとえば、平面ディスプレイ装置に適用すれば、隣
の画素の蛍光体を発光させ、解像度や色純度の劣化原因
になる。また、撮像管に適用すると十分な電子ビームの
集束が実現できず、高い解像度の達成が不可能になる。
これを解決するため、特開平５−２４２７９４には、図
８（ｃ）に示すように、図８（ｂ）の制御電極１０３の
上に更に絶縁層１０５、集束電極１０６を積層して集束
作用を持たせる冷陰極が開示されている。

【０００５】一方、ｐｎ接合型、ＭＩＭ型（ＭＯＳ型、
ＭＩＳ型）などの冷陰極を制御する方法として、図９，
１０，１１に示す方法が開示されている（特開昭６３−
１３６４３７）。この方法では電子放出素子（図９，１
０，１１ではＭＥＢ）の両端に流れる電流を温度変化な
どにかかわらず一定に保つことによって放出電流を一定
に保つものである。この方法はＭＥＢの両端に流れる電
流と放出電流がほぼ比例することを利用して、ＭＥＢに
流れる電流を一定に保とうとしたものである。

【０００６】更に、従来の受像管において、電子ビーム
の集束を回路的に制御する方法がある。一つは、スクリ
ーン上のビームの位置によらずに常に最良の集束状態を
保つため、偏向コイル電流に同期した電圧を受像管の集
束電極の一部に挿入された４重極レンズ電極に印加する
方法である。

【０００７】もう一つは、輝度変化に伴い集束状態を最
適に補正する方法である。特公昭５２−０１８５４７に
は、図１２に示すように、主レンズを構成する電極の一
つである第５グリッド１０９に陰極に印加する信号と定
電圧比信号を印加する方法が開示されている。本方法
は、電流変調に伴うクロスオーバーの位置の変動を主レ
ンズの強度を変えて常に最適集束ビームスポットを得よ
うとしたものである。

【０００８】また、特開平７−０８５８１２には、図１
３に示すように電子ビーム電流を変調する電圧を受像管
の集束電極の間に挿入された補正電極に印加する方法が
開示されている。図１３において、１１０は電子ビーム
の集束改善のために導入された補正電極で、第１加速電
極１１１と集束電極１１２との間に両者とは等距離離し
て設置され、電流変調用電圧を増幅した電圧が印加され
る。補正電極１１０に印加する電圧によって、主静電レ
ンズ１１３の集束条件を陰極１１４に印加される輝度変
調信号に応じて最適に補正する。

【０００９】さらに、特開昭５０−１４６２６４には、
図１４に示すように、受像管（ＣＲＴ）電子銃の任意電
極間に電子ビーム電流変化に応じて変化する電圧の印加
される電極である副第２グリッド１１５を配設し、電子
ビーム電流増加に伴うビームスポット径増大を抑制する
技術が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図８（ｃ）に示す従来
の技術では、絶縁層１０２は薄膜技術で形成されている
ため、その厚さはせいぜい２〜３μｍ程度であり、エミ
ッタ１０４からの放出電流に影響するエミッタ先端付近
の電界強度は制御電極電圧ばかりでなく、集束電極電圧
によっても強く影響を受ける。この結果、集束状態の制
御のために集束電極電圧を変えるとエミッション電流も
変化する。逆に、エミッション電流制御のためにゲート
電極電圧を変えると最適な集束状態から離れて、基板と
平行方向の電子速度成分（横方向速度成分）が増加する
という不都合がある。

【００１１】図９，１０，１１に示す従来技術は、ｐｎ
接合型やＭＩＭ型のように素子に電流を流すタイプの冷
陰極において、電子ビーム電流を一定にする効果はある
が、電界放出型の冷陰極のように素子に電流を流さない
タイプの冷陰極には適用できない。また、電子ビームの
集束状態を制御する機能はない。さらに、図９，１０，
１１に示す従来技術は放出電流を検出して制御する方法
を採用していないので、ｐｎ接合型やＭＩＭ型のように
素子に電流を流すタイプの冷陰極であっても、制御電流
−ビーム電流の関係には素子の特性に依存する直線性と
傾きがあり、完全な制御電流−ビーム電流の直線性を実
現することは困難である。

【００１２】図１２〜図１４で主レンズ系の集束条件を
最適に補正したとしても、薄膜技術で形成された冷陰極
では個々の微小冷陰極の集束条件を補正することができ
ないので最良の集束条件は決して得られない。また、熱
陰極を使用した従来の受像管や撮像管においては、電子
ビーム電流は陰極とＧ１電極の間の電圧および陰極とＧ
２電極の間の電圧でほぼ決まり、電子ビームの集束状態
を制御するＧ３電極やＧ４電極などの電圧の影響を受け
ない。一方、薄膜技術で形成された冷陰極では、集積さ
れた集束電極の電圧を変えると微小冷陰極の集束状態が
変化すると同時にエミッション電流も変化するため、従
来技術である図１２〜図１４は、薄膜技術で形成された
冷陰極には不十分である。

【００１３】なお、薄膜技術で形成された冷陰極でも、
図１２〜図１４で補正される主レンズの集束条件の変化
も予想されるのでこの補正は原理的には必要であり、こ
れに加えて冷陰極固有の補正として個々の微小冷陰極の
集束条件の変化を補正しなければならない。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の冷陰極駆動回路
においては、ゲート電極ならびに集束電極に印加する電
圧の比を調節可能な一定値あるいはゲート電極ならびに
集束電極に印加する電圧の差を調節可能な一定値に保持
しながら、ゲート電極電圧を変えて電子ビーム電流を変
化させる。

【００１５】さらに、電流電圧変換手段によってエミッ
ション電流あるいは電子ビーム電流情報を電圧情報に変
換し、これを高周波信号成分を含む入力変調信号と比較
して両者が常に等しくなるように冷陰極素子に加える電
圧あるいは電流を制御する。

【００１６】さらに、この冷陰極駆動回路を用いて撮像
装置、マイクロ波管増幅装置、表示装置などの電子ビー
ム装置を構成する。

【００１７】この結果、微小冷陰極から放出される電子
の発散角を電子ビーム電流値に関わらず常に最良あるい
は最良に近い状態に保つことができる。このため、この
駆動回路を用いた電子装置の電子ビーム集束状態を電子
ビーム電流値に関わらず常に最良あるいは最良に近い状
態に保つことができる。逆に、電子ビームの集束状態を
制御しても電子ビーム電流が変化せず、電子ビームの電
流を一定値に保持することができる。

【００１８】さらに、ゲート電極の静電容量の充放電に
必要な電力を小さくできるので、電流変調回路の負荷が
小さくなり、電流変調回路の消費電力が軽減され、周波
数特性を改善することができる。

【００１９】さらに、この冷陰極駆動回路を冷陰極採用
の撮像管、マイクロ波管、受像管のような電子ビームデ
バイスに適用すれば、集束と電子ビーム電流を独立に制
御でき、電子ビーム電流値に関わらずに常に最良に近い
集束状態を保つことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明について図面を参照して詳
細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す
冷陰極駆動回路図で、冷陰極には電界放射冷陰極を使用
した回路である。図１において、基板１の上に絶縁層２
が堆積されており、絶縁層２の上には金属薄膜の制御電
極（ゲート電極）３が積層されている。絶縁層２と制御
電極３には単数あるいは複数のキャビティが形成され、
その中に円錐状のエミッタ４が形成されている。制御電
極３の上には絶縁層５、集束電極６がエミッタ４の付近
を除いて積層されている。基板１、絶縁層２、制御電極
３、エミッタ４、絶縁層５、集束電極６で微小冷陰極７
が構成され、単数あるいは複数の微小冷陰極７で冷陰極
１５が構成される。実際には、エミッタ４から放出され
た電子ビーム８は陽極９に衝突し、正の電圧を発生する
陽極電源１０に流れる。この電流は検出抵抗１１に流れ
回路は完結する。検出抵抗１１では電子ビーム８の電流
に比例した電圧がその両端に発生し、この電圧はたとえ
ば演算増幅器で構成された誤差増幅器１３の反転入力
（−）に入る。一方、誤差増幅器１３の非反転入力
（＋）には、可変抵抗器１２で作られた直流電圧が入力
する。

【００２１】誤差増幅器１３ではその非反転入力電圧と
反転入力電圧が等しくなるように出力電圧が作られ、こ
の電圧が制御電極３に加えられる。この結果、電子ビー
ム８の電流は可変抵抗器１２で設定した電圧に追従した
ものになる。もし、エミッタ４の表面状態が変化し、電
子放出が容易になった場合、誤差増幅器１３の出力電圧
が減少し、制御電極３の電圧を低下させて常に非反転入
力電圧に追従した電流の電子ビームが形成されて、可変
抵抗器１２で設定された初期値の一定電流値に保持され
る。

【００２２】集束電極６には制御電極３に印加する電圧
を可変抵抗器１４で分圧した電圧が加えられる。この結
果、制御電極３の電圧と集束電極６の電圧の比は可変抵
抗器１４で設定した値に常に保たれる。

【００２３】いま、冷陰極付近の電界分布から電子軌道
を考察する。エミッタ４の高さ、絶縁層２の厚さ、およ
び制御電極開口径はいずれも１μｍ程度で、絶縁層５の
厚さおよび集束電極６の開口径はいずれも約１．５〜３
μｍ程度である。これに対し、陽極９と制御電極３との
間の距離は、用途にもよるが一般には１００μｍ以上の
ことが多い。この時、エミッタ４の先端から集束電極６
付近までの電位分布は制御電極３と集束電極６の電圧で
ほぼ決定され、陽極電圧の影響は極めて小さい。この状
態の時、制御電極３の電圧と集束電極６の電圧の比を一
定に保持すれば、等電位面の形状は変化せず、従ってエ
ミッタ４から放出される電子の軌道もほぼ同一に保たれ
る。完全に同一にならない原因には電子ビーム電流変化
に伴う空間電荷効果の変化ならびに陽極電圧の影響が考
えられる。空間電荷の影響は、一つのエミッタから放出
される電流が１０μＡ以下ならば、大きくはない。

【００２４】従って、図１に示す回路においては、可変
抵抗器１４によってあるビーム電流における集束状態を
調節すれば、可変抵抗器１２あるいは検出抵抗１１など
によって電子ビーム電流の設定値を変えてもほぼ同じ集
束状態が保持される。また、逆に可変抵抗器１４によっ
て集束状態を変えても、電子ビーム８の電流は一定に保
たれる。

【００２５】また、この実施の形態においては、周波数
特性の優れた演算増幅器の動作周波数は数１００ＭＨｚ
程度まで達しているのに対し、電界放射冷陰極特有のパ
ルス状雑音や１／ｆ状雑音の周波数成分はたかだか数１
０ｋＨｚ以下であるので、これらの雑音が実効的に影響
を及ぼす周波数においては誤差増幅器１０は十分な閉ル
ープ利得があり、雑音成分を十分に抑圧することが出来
る。

【００２６】図２は本発明の第２の実施の形態を示す冷
陰極駆動回路図で、冷陰極には電界放出冷陰極を使用し
た回路である。図２において、図１と同じ番号は図１と
同じ構成要素を示し、それ以外の構成要素、１７は制御
電極電源である。図２は図１の簡略化した回路で、電子
ビーム８の電流を一定にする機能が省略されている。制
御電極３に印加する電圧は制御電極電源１７で発生さ
れ、集束電極６には制御電極３に印加する電圧を可変抵
抗器１４で分圧した電圧が印加される。この結果、制御
電極３の電圧と集束電極６の電圧の比は可変抵抗器１４
で設定した値に常に保たれる。

【００２７】図２においても、可変抵抗器１４によって
あるビーム電流量における集束状態を調節すれば、制御
電極電源１７の出力電圧によってエミッタ４から取り出
す電子ビーム電流設定値を変えてもほぼ同じ集束状態が
保持される。ただし、電子ビーム８の電流を一定にする
機能が省略されているため、制御電極電圧を変えなくと
も可変抵抗器１４の設定を変えて集束状態を変えればビ
ーム電流は変化する。

【００２８】なお、第１の実施の形態、第２の実施の形
態において電流量を変えると、空間電荷効果、静電レン
ズひずみの影響、陽極電極電圧の影響のため完全に同じ
集束状態が厳密には維持できない。完全な最良状態を常
に実現するには、制御電極３と集束電極６に印加する電
圧を一定比電圧から僅かに補正が必要になる。このよう
な一定比電圧を僅かに補正した電圧を印加することも本
発明の思想に含まれることは明らかである。

【００２９】図３は本発明の第３の実施の形態を示す冷
陰極駆動回路を使用した電子装置である撮像装置で、図
１と同じ番号は図１と同じ構成要素を示している。図３
において、冷陰極１５は撮像管４９の中に納められてい
る。冷陰極１５から放出された電子は、撮像管４９の電
極であるグリッド５０で加速されて電子ビーム８とな
り、静電型の集束・偏向電極５１でさらに集束されると
同時に、変更されて所定の位置の光導電膜５３を衝撃す
る。電子ビーム電流８の一部は電子銃の方向に戻り、残
りは光導電膜５３、透明導電膜５４を通り、管外の負荷
抵抗５５を通って電源４０に流れこむ。負荷抵抗５５に
流れた電流は、負荷抵抗５５の両端に電子ビーム電流す
なわち光導電膜５３に当たった光の強度に比例した電圧
すなわち映像信号を発生する。３９はグリッド５０に印
加する正の電圧を発生する電源で、５２は集束・偏向電
極を駆動する信号を作る偏向制御回路である。

【００３０】電子ビーム電流は検出抵抗１１で検出さ
れ、電流に比例する電圧は誤差増幅器１３で基準電圧と
比較され、誤差増幅器１３の出力はこの電流が一定にな
るように冷陰極１５の制御電極３に印加され、同時に可
変抵抗１４で分圧された出力は冷陰極１５の集束電極６
に印加される。同様の駆動回路構成は撮像管以外の電子
ビーム装置、たとえばマイクロ波管増幅装置などにも適
用できる。

【００３１】なお、第３の実施の形態ではターゲット電
流に信号成分が含まれるため、陰極電流を検出する回路
を示したが、第１，第２の実施の形態と同様に陽極電流
を検出する方法もマイクロ波管増幅装置などに適用でき
る。ただし、検出抵抗１１の電圧の極性に合わせて可変
抵抗器１２のバイアス電圧を第１の実施の形態の場合は
負、第３の実施の形態の場合には正にする。

【００３２】図４は本発明の第４の実施の形態を示す冷
陰極駆動回路図である。図４においては、図１に示す第
１の実施の形態の機能の他に、さらに、入力信号によっ
て電子ビーム電流を変調する機能が含まれている。図１
と同じ番号は図１と同じ構成要素を示している。増幅回
路１９，入力抵抗２０，抵抗２１，抵抗２２によって入
力信号を増幅する増幅器２３を構成する。増幅器２３の
出力は誤差増幅器１３の非反転入力端子（＋）に伝えら
れて、電子ビーム変調の基準信号となり、検出抵抗１１
の両端の電圧がこの基準信号と等しくなるように微小冷
陰極７の制御電極３に電圧が印加される。

【００３３】図４においては、信号入力に加えた信号電
圧波形に完全に追従した電子ビーム電流が流れる。この
時、信号レベルに関係なく、すなわち変調された電子ビ
ーム電流の値に関係なく常にほぼ同様な集束状態が保た
れる。

【００３４】また、微小冷陰極７（および冷陰極１５）
のエミッタ４と制御電極３の間の電圧がある閾値を超え
ると電子放出が開始され、この電圧を増加させると放出
電子数（電流）も増加する。しかし、この閾値と電圧増
加に対する電流増加の割合は、制御電極３やエミッタ４
の構造のわずかな違いによって大幅に変わり、個々の冷
陰極によって、大きな違いがある。しかし、図４から明
らかなように冷陰極１５は誤差増幅器１３の帰還ループ
の中に納められているので、個々の冷陰極１５の特性や
特性の経時変化および環境変化に関係なく、増幅器１９
に一定の電圧波形を加えれば、常に同じ電流波形が得ら
れる。特に、電界放出冷陰極の電圧電流特性は強い非直
線性を示すが、この回路によれば、電流電圧特性に常に
完全な直線性を持たすことができる。

【００３５】さらに、図４に示す回路においては、信号
入力に対し、集束電極６の電圧が制御電極（ゲート電
極）６の電圧と同じ方向に変化するため、集束電極６電
圧一定の場合と比較して見かけ上の制御電極３の入力静
電容量が減少し、制御電極３を駆動する信号増幅回路の
負荷が軽減され、周波数特性が改善できる。

【００３６】図５は本発明の第５の実施の形態を示す冷
陰極駆動回路図である。図４の第４の実施の形態と比較
して電子ビーム電流を一定に保持する機能が省略されて
いる。図５において、図１，図４と同じ番号は図１，図
４と同じ構成要素を示しており、図１，図４に示されて
いない入力キャパシタ２４とチョークコイル２５は入力
信号と制御電極電源１７を分離する。

【００３７】図５においても、可変抵抗器１４によって
ある電子ビーム電流における集束状態を調節すれば、制
御電極電源１７によって電子ビーム電流値を変えても同
じ集束状態が保持される。さらに、信号入力に応じて電
子ビーム電流が変化しても常にほぼ同じ集束状態が保持
できる。ただし、電子ビーム８の電流を一定にする機能
が省略されているため、制御電極電圧を変えなくとも可
変抵抗器１４の設定を変えて集束状態を変えればビーム
電流は変化する。

【００３８】図６（ａ）は本発明の第６の実施の形態を
示す冷陰極駆動回路図、図６（ｂ）は可変低電圧電源の
一例で、ツェナダイオード、可変抵抗、固定抵抗で構成
される。図５に示す第５の実施の形態と比較して、集束
電極６には制御電極３に対し調整可能な一定電圧差の電
圧が印加されるところが異なる。図６において、図１〜
図５と同じ番号は図１〜図５と同じ構成要素を示してお
り、図１〜図５に示されていない可変低電圧電源２５は
制御電極３と集束電極６との電圧差を常に一定に保つ。

【００３９】集束電極６には制御電極３に対し調整可能
な定電圧差の電圧が印加されているので、制御電極電圧
変化に対して必ずしも一定の等電位面形状が保たれな
い。従って、信号入力電圧によっては最良の集束状態に
はならない可能性があるが、使用用途によっては十分許
容可能である。しかし、交流信号成分については、集束
電極６と制御電極３との間の静電容量が電子ビーム変調
信号源の負荷容量とはならないので、集束電極電圧一定
の場合と比較して負荷容量は約１／２となり、電子ビー
ム変調信号源の負荷が軽減され、変調信号の周波数応答
特性を改善することができる。

【００４０】図７は本発明の第７の実施の形態で、冷陰
極駆動回路を使用した電子装置である受像管（ＣＲＴ）
表示装置である。図７において、図１と同じ番号は図１
と同じ構成要素を示している。冷陰極１５は陰極線管３
２の中に納められている。冷陰極から放出された電子
は、陰極線管３２の中の電極で、電子銃を構成する第１
電極３３、第２電極３４、第３電極３５で集束、加速さ
れて電子ビーム８となり、偏向コイル３６で偏向されて
所定の位置の蛍光体を衝撃する。電子ビーム電流は蛍光
体と接続された陽極端子３８を通して陽極電源１０に流
れこむ。同じ電流は検出抵抗１１にも流れ、検出抵抗１
１の両端に電子ビーム電流に比例した電圧を発生する。
３９，４０，４１はそれぞれ第１電極３３、第２電極３
４、第３電極３５に印加する正の電圧を発生する電源で
ある。入力の映像信号は入力抵抗２０を通して冷陰極駆
動回路に入力する。なお、この実施の形態に示す冷陰極
駆動回路は電界放射平面ディスプレイ（ＦＥＤ）装置に
も適用可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷陰極の尖った先端を持つエミッタから放出される電子
の軌道を電子ビーム電流値に関わらず常に最良あるいは
最良に近い状態に保つことができる。このため、この駆
動回路を用いた電子装置の電子ビーム集束状態を電子ビ
ーム電流値に関わらず常に最良あるいは最良に近い状態
に保つことができる。逆に、電子ビームの集束状態を制
御しても電子ビーム電流が変化せず、電子ビームの電流
を一定値に保持することができる。

【００４２】この冷陰極駆動回路を、受像管を用いた表
示装置および平面ディスプレイを用いた表示装置に適用
すれば、電子ビーム量と集束状態を独立に制御でき、画
面の輝度の変化に対しても常に良好な集束を保持するこ
とができる。さらに、変調信号の周波数応答特性を改善
することができる。

【００４３】この冷陰極駆動回路を撮像管を用いた撮像
装置やマイクロ波管を用いたマイクロ波管増幅装置に適
用しても、電子ビーム量と集束状態を独立に制御でき、
一般の電子ビーム応用装置にも適用可能である。

【００４４】また、冷陰極の微小構造や表面状態が変化
しても、また、冷陰極素子の安定性が不十分であって
も、電流雑音や不安定性がなく、１００ＭＨｚ以上の周
波数で変調された電子ビームを形成することができる。
また、入力電圧波形に比例あるいは任意の変換関数で変
換され電流波形や、特定の周波数成分を強調あるいは抑
圧した電子ビーム電流を得ることが出来る。

【００４５】さらに、この駆動回路に入力する信号の電
圧波形を常に一定の規格（電圧振幅）とすれば、冷陰極
の特性に関係なく常に一定の電流振幅の電子ビームが得
られ、このため、回路の調整が極めて簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の冷陰極駆動回路を
示す図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の冷陰極駆動回路を
示す図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態の冷陰極駆動回路を
用いた撮像装置を示す図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態の冷陰極駆動回路を
示す図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態の冷陰極駆動回路を
示す図である。

【図６】（ａ）は本発明の第６の実施の形態の冷陰極駆
動回路，（ｂ）はこれに用いる可変定電圧電源回路であ
る。

【図７】本発明の第７の実施の形態の冷陰極駆動回路を
用いた表示装置を示す図である。

【図８】従来例の電界放射冷陰極の構造で、（ａ）は冷
陰極の構造、（ｂ）は制御電極付き微小冷陰極の断面
図、（ｃ）は制御電極、集束電極付き微小冷陰極の断面
図である。

【図９】従来例の電子放出装置の回路図である。

【図１０】従来例の電子放出装置の回路図である。

【図１１】従来例の電子放出装置の回路図である。

【図１２】従来例の受像管装置を示す図である。

【図１３】従来例の受像管装置を示す図である。

【図１４】従来例の受像管装置で、（ａ）は断面図、
（ｂ）は原理図である。

【符号の説明】

１，１０１基板２，５，１０２，１０５絶縁層３，１０３制御電極４，１０４エミッタ６，１０６，１１２集束電極７，１５，１０８冷陰極８電子ビーム９陽極１０陽極電源１１検出抵抗１２，１４可変抵抗器１３誤差増幅器１７制御電極電源１９増幅回路２０入力抵抗２１，２２抵抗２３増幅器２４入力キャパシタ２５チョークコイル２６可変低電圧電源３２陰極線管３３第１電極３４第２電極３５第３電極３６偏向コイル３７蛍光体３８陽極端子３９，４０，４１電源４９撮像管５０グリッド５１集束・偏向電極５２偏向制御回路５３光導電膜５４透明導電膜５５負荷抵抗１０７微小冷陰極１０９第５グリッド１１０補正電極１１１第１加速電極１１３主静電レンズ１１４陰極１１５副第２グリッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、電子放出電極と、前記電子
放出電極からの電子放出を制御する第１の電極と、放出
された電子の軌道に影響を与える電圧が印加された第２
の電極を同一の基板上に形成した冷陰極と、前記第１の
電極に印加する電圧と前記第２の電極に印加する電圧の
比を一定に保つ電気回路とを有することを特徴とする冷
陰極駆動回路。
【請求項２】少なくとも、電子放出電極と、前記電子
放出電極からの電子放出を制御する第１の電極と、放出
された電子の軌道に影響を与える電圧が印加された第２
の電極を同一の基板上に形成した冷陰極と、前記第１の
電極に印加する電圧と前記第２の電極に印加する電圧の
差を一定に保つ電気回路とを有することを特徴とする冷
陰極駆動回路。
【請求項３】請求項１または２記載の冷陰極駆動回路
において、放出された電子の電流量を一定とするように
前記第１の電極に印加する電圧を制御する回路を備える
ことを特徴とする冷陰極駆動回路。
【請求項４】請求項１または２記載の冷陰極駆動回路
において、放出電流を検出する電流電圧変換手段の出力
電圧と、入力信号電圧とを電圧比較手段で比較し、両者
が等しくなるように第１の電極に印加する電圧を制御す
ることを特徴とする冷陰極駆動回路。
【請求項５】電子ビームを放出する陰極を備える電子
ビーム装置において、前記陰極として請求項１または請
求項２または請求項３または請求項４記載の冷陰極駆動
回路を用いることを特徴とする電子ビーム装置。