JPH10207416A - 電界放出型冷陰極素子の駆動方法及び電界放出型冷陰極電子銃 - Google Patents
電界放出型冷陰極素子の駆動方法及び電界放出型冷陰極電子銃Info
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- JPH10207416A JPH10207416A JP1392397A JP1392397A JPH10207416A JP H10207416 A JPH10207416 A JP H10207416A JP 1392397 A JP1392397 A JP 1392397A JP 1392397 A JP1392397 A JP 1392397A JP H10207416 A JPH10207416 A JP H10207416A
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- Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電界放出型冷陰極素子のエミッタから電子を
放出させるために、電界放出型冷陰極素子のゲート電極
に対して正電圧を印加すると、電界放出型冷陰極素子を
駆動させる装置内の残留ガス等の陰イオンが電界によっ
てエミッタに引き寄せられ、表面に吸着し、それによ
り、エミッション電流が減少してしまう。 【解決手段】 エミッタ１とエミッタ１の近傍に設けら
れたゲート電極３とを有する電界放出型冷陰極素子のゲ
ート電極３にゲート電源４から正電圧を印加することに
より、エミッタ１から電子を放出させる電界放出型冷陰
極素子の駆動方法において、予め決められたタイミング
において、ゲート電源４からゲート電極３に対して正電
圧を印加せずに負電圧を印加する。
放出させるために、電界放出型冷陰極素子のゲート電極
に対して正電圧を印加すると、電界放出型冷陰極素子を
駆動させる装置内の残留ガス等の陰イオンが電界によっ
てエミッタに引き寄せられ、表面に吸着し、それによ
り、エミッション電流が減少してしまう。 【解決手段】 エミッタ１とエミッタ１の近傍に設けら
れたゲート電極３とを有する電界放出型冷陰極素子のゲ
ート電極３にゲート電源４から正電圧を印加することに
より、エミッタ１から電子を放出させる電界放出型冷陰
極素子の駆動方法において、予め決められたタイミング
において、ゲート電源４からゲート電極３に対して正電
圧を印加せずに負電圧を印加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の微細エミッ
タ群とエミッタ近傍に設けられた微細ゲート電極とを有
する電界放出型冷陰極素子の駆動方法及び電界放出型冷
陰極電子銃に関する。
タ群とエミッタ近傍に設けられた微細ゲート電極とを有
する電界放出型冷陰極素子の駆動方法及び電界放出型冷
陰極電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】電界放出型冷陰極素子は、先鋭なコーン
形状を有するエミッタと、サブミクロンレベルの開口を
有し、エミッタに近接して形成されるゲート電極と、ア
ノード電極とから構成されており、各電極に電圧が印加
されることにより、エミッタ先端に高い電界が集中し、
それにより、真空中でエミッタ先端から電子を放出させ
る素子である。
形状を有するエミッタと、サブミクロンレベルの開口を
有し、エミッタに近接して形成されるゲート電極と、ア
ノード電極とから構成されており、各電極に電圧が印加
されることにより、エミッタ先端に高い電界が集中し、
それにより、真空中でエミッタ先端から電子を放出させ
る素子である。
【０００３】図８は、従来の電界放出型冷陰極素子の駆
動方法の一例が適用された駆動装置の構成を示す図であ
る。
動方法の一例が適用された駆動装置の構成を示す図であ
る。
【０００４】図８に示すように、エミッタ１は、導電性
または導電性膜が施されている絶縁性の基板２上に設置
されており、ゲート電極３は、ゲート電源１４に接続さ
れ、エミッタ１の先端を囲むように配置されており、ま
た、アノード電極５は、アノード電源６に接続され、エ
ミッタ１の先端に対向するように設けられている。
または導電性膜が施されている絶縁性の基板２上に設置
されており、ゲート電極３は、ゲート電源１４に接続さ
れ、エミッタ１の先端を囲むように配置されており、ま
た、アノード電極５は、アノード電源６に接続され、エ
ミッタ１の先端に対向するように設けられている。
【０００５】上記のような配置において、エミッタ１に
対してゲート電源１４及びアノード電源６からゲート電
極３及びアノード電極５をそれぞれ介して正電圧を印加
し、それにより、エミッタ１の先端から電子を放出させ
ている。
対してゲート電源１４及びアノード電源６からゲート電
極３及びアノード電極５をそれぞれ介して正電圧を印加
し、それにより、エミッタ１の先端から電子を放出させ
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】通常、エミッタから放
出される電子は、エミッタの先端から１０ｎｍ以下の範
囲の小さな領域より放出されるが、その際、真空中に残
留しているガスの影響を受ける。
出される電子は、エミッタの先端から１０ｎｍ以下の範
囲の小さな領域より放出されるが、その際、真空中に残
留しているガスの影響を受ける。
【０００７】図９は、図８に示した電界放出型冷陰極素
子の駆動装置におけるエミッション電流値を示す図であ
り、（ａ）はゲート電極に印加されるゲート電圧値を示
す図、（ｂ）は（ａ）に示したゲート電圧に対するエミ
ッション電流値を示す図である。
子の駆動装置におけるエミッション電流値を示す図であ
り、（ａ）はゲート電極に印加されるゲート電圧値を示
す図、（ｂ）は（ａ）に示したゲート電圧に対するエミ
ッション電流値を示す図である。
【０００８】ゲート電極に印加するゲート電圧を図９
（ａ）に示すように制御すると、エミッション電流はフ
ァウラ・ノルドハイム（Fowler・Nordheim）の特性
（ａ）に示すように制御すると、エミッション電流はフ
ァウラ・ノルドハイム（Fowler・Nordheim）の特性
【０００９】
【数１】 に従って流れる。
【００１０】ここでα、βは定数で、αはエミッション
面積に依存し、βはエミッタ先端における仕事関数及び
エミッタ先端近傍の形状により生じる電界強度に依存す
る。
面積に依存し、βはエミッタ先端における仕事関数及び
エミッタ先端近傍の形状により生じる電界強度に依存す
る。
【００１１】実際に、ゲート電極に図９（ａ）に示すよ
うなゲート電圧を印加した場合、エミッション電流は図
９（ｂ）に示すように、ゲート電圧を上げると増加する
が、その後、徐々に減少し一定の値に近づいて安定す
る。このような電流変動は、高真空下においてもわずか
に残留するガスがエミッタ先端に吸着することにより、
エミッションの有効面積の減少もしくはエミッション表
面の仕事関数が増加し、ファウラ・ノルドハイム特性の
α及びβが変化するために生じるものである。
うなゲート電圧を印加した場合、エミッション電流は図
９（ｂ）に示すように、ゲート電圧を上げると増加する
が、その後、徐々に減少し一定の値に近づいて安定す
る。このような電流変動は、高真空下においてもわずか
に残留するガスがエミッタ先端に吸着することにより、
エミッションの有効面積の減少もしくはエミッション表
面の仕事関数が増加し、ファウラ・ノルドハイム特性の
α及びβが変化するために生じるものである。
【００１２】上述したように変動するエミッション電流
を安定化させる方法として、トランジスタや抵抗層を設
け、定電流源回路を用いる方法がある。例えば、特開平
６−２９０７０１号公報に開示されているものにおいて
は、エミッタ電極と各エミッタ間に抵抗を配置し、それ
により、変動するエミッション電流を安定化させてい
る。
を安定化させる方法として、トランジスタや抵抗層を設
け、定電流源回路を用いる方法がある。例えば、特開平
６−２９０７０１号公報に開示されているものにおいて
は、エミッタ電極と各エミッタ間に抵抗を配置し、それ
により、変動するエミッション電流を安定化させてい
る。
【００１３】しかし、トランジスタや抵抗層を設け、定
電流源回路を用いることにより、エミッション電流を安
定化させる場合、素子の動作方法が複雑になるととも
に、付加したトランジスタの容量や抵抗により高周波動
作が困難になり、さらに、消費電力が増加してしまうと
いう問題点がある。
電流源回路を用いることにより、エミッション電流を安
定化させる場合、素子の動作方法が複雑になるととも
に、付加したトランジスタの容量や抵抗により高周波動
作が困難になり、さらに、消費電力が増加してしまうと
いう問題点がある。
【００１４】また、特開平４−３３２４２３号公報に開
示されているものにおいては、エミッタの材料よりも酸
素との結合力の強い材料をゲート電極の材料として選ぶ
ことにより、エミッタ表面に酸素等の活性な残留ガスが
吸着し、反応して、仕事関数が増加することを防いでい
る。
示されているものにおいては、エミッタの材料よりも酸
素との結合力の強い材料をゲート電極の材料として選ぶ
ことにより、エミッタ表面に酸素等の活性な残留ガスが
吸着し、反応して、仕事関数が増加することを防いでい
る。
【００１５】しかし、エミッタの材料よりも酸素との結
合力の強い材料をゲート電極の材料として選ぶことによ
りエミッション電流を安定化させる場合、エミッタの材
料よりも酸素との結合力が強く、かつ、微細加工に適し
た材料をゲート電極に材料として選ぶには、材料の選択
範囲が狭まり、酸化によってゲート電極の信頼性が低下
してしまう虞れがある。
合力の強い材料をゲート電極の材料として選ぶことによ
りエミッション電流を安定化させる場合、エミッタの材
料よりも酸素との結合力が強く、かつ、微細加工に適し
た材料をゲート電極に材料として選ぶには、材料の選択
範囲が狭まり、酸化によってゲート電極の信頼性が低下
してしまう虞れがある。
【００１６】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、動作方法を
複雑にすることなく、かつ、材料の選択範囲を狭めるこ
となく、エミッション電流を一定にすることができる電
界放出型冷陰極素子の駆動方法及び電界放出型冷陰極電
子銃を提供することを目的とする。
する問題点に鑑みてなされたものであって、動作方法を
複雑にすることなく、かつ、材料の選択範囲を狭めるこ
となく、エミッション電流を一定にすることができる電
界放出型冷陰極素子の駆動方法及び電界放出型冷陰極電
子銃を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、複数のエミッタと該エミッタの近傍に設け
られたゲート電極とを有する電界放出型冷陰極素子の前
記ゲート電極に正電圧を印加することにより、前記エミ
ッタから電子を放出させる電界放出型冷陰極素子の駆動
方法において、予め決められたタイミングにおいて、前
記ゲート電極に対して正電圧を印加せずに負電圧を印加
することを特徴とする。
に本発明は、複数のエミッタと該エミッタの近傍に設け
られたゲート電極とを有する電界放出型冷陰極素子の前
記ゲート電極に正電圧を印加することにより、前記エミ
ッタから電子を放出させる電界放出型冷陰極素子の駆動
方法において、予め決められたタイミングにおいて、前
記ゲート電極に対して正電圧を印加せずに負電圧を印加
することを特徴とする。
【００１８】また、前記正電圧と前記負電圧とは、交互
に前記ゲート電極に印加されることを特徴とする。
に前記ゲート電極に印加されることを特徴とする。
【００１９】また、前記負電圧は、前記正電圧の絶対値
をＶf、前記負電圧の絶対値をＶrとしたとき、 Ｖf＜Ｖr を満たすように電圧値が設定されることを特徴とする。
をＶf、前記負電圧の絶対値をＶrとしたとき、 Ｖf＜Ｖr を満たすように電圧値が設定されることを特徴とする。
【００２０】また、前記負電圧は、前記正電圧の印加時
間をｔf、前記負電圧の印加時間をｔrとしたとき、 ｔf＞ｔr を満たすように印加時間が設定されることを特徴とす
る。
間をｔf、前記負電圧の印加時間をｔrとしたとき、 ｔf＞ｔr を満たすように印加時間が設定されることを特徴とす
る。
【００２１】また、前記負電圧は、 Ｖf・ｔf≦０．１・Ｖr・ｔr を満たすように印加時間が設定されることを特徴とす
る。
る。
【００２２】また、前記負電圧は、前記正電圧の印加時
のエミッション電流が、予め決められた設定値と等しく
なるように、電圧値及び印加時間が設定されることを特
徴とする。
のエミッション電流が、予め決められた設定値と等しく
なるように、電圧値及び印加時間が設定されることを特
徴とする。
【００２３】また、複数のエミッタと該エミッタの近傍
に設けられたゲート電極とを具備する電界放出型冷陰極
素子と、前記ゲート電極に対して正電圧及び負電圧を交
互に印加するゲート電源とを有し、該ゲート電源から前
記ゲート電極に正電圧を印加することにより、前記エミ
ッタから電子を放出させる電界放出型冷陰極電子銃であ
って、前記ゲート電極に正電圧が印加された時のエミッ
ション電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段
において検出されたエミッション電流と、予め決められ
た設定値とを比較し、比較結果を出力する比較手段と、
該比較手段から出力された比較結果に基づいて、前記ゲ
ート電源から前記ゲート電極に印加する負電圧の電圧値
及び印加時間を制御する電圧制御手段とを有することを
特徴とする。
に設けられたゲート電極とを具備する電界放出型冷陰極
素子と、前記ゲート電極に対して正電圧及び負電圧を交
互に印加するゲート電源とを有し、該ゲート電源から前
記ゲート電極に正電圧を印加することにより、前記エミ
ッタから電子を放出させる電界放出型冷陰極電子銃であ
って、前記ゲート電極に正電圧が印加された時のエミッ
ション電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段
において検出されたエミッション電流と、予め決められ
た設定値とを比較し、比較結果を出力する比較手段と、
該比較手段から出力された比較結果に基づいて、前記ゲ
ート電源から前記ゲート電極に印加する負電圧の電圧値
及び印加時間を制御する電圧制御手段とを有することを
特徴とする。
【００２４】（作用）電界放出型冷陰極素子のエミッタ
から電子を放出させるために、電界放出型冷陰極素子の
ゲート電極に対して正電圧を印加すると、電界放出型冷
陰極素子を駆動させる装置内の残留ガス等の陰イオンが
電界によってエミッタに引き寄せられ、表面に吸着し、
それにより、エミッション電流が減少してしまう。しか
し、ゲート電極に負電圧を印加すると、エミッタ表面に
吸着したガスが脱離し、表面を清浄化することができ
る。
から電子を放出させるために、電界放出型冷陰極素子の
ゲート電極に対して正電圧を印加すると、電界放出型冷
陰極素子を駆動させる装置内の残留ガス等の陰イオンが
電界によってエミッタに引き寄せられ、表面に吸着し、
それにより、エミッション電流が減少してしまう。しか
し、ゲート電極に負電圧を印加すると、エミッタ表面に
吸着したガスが脱離し、表面を清浄化することができ
る。
【００２５】そこで、本発明においては、電界放出型冷
陰極素子のエミッタから電子を放出させるために正電圧
が印加されるゲート電極に対して、予め決められたタイ
ミングにおいて、正電圧を印加せずに負電圧を印加して
いる。そのため、正電圧印加時にエミッタ表面に吸着し
たガスが、負電圧印加時においてエミッタ表面から脱離
し、それにより、エミッション電流の減少を防いでい
る。
陰極素子のエミッタから電子を放出させるために正電圧
が印加されるゲート電極に対して、予め決められたタイ
ミングにおいて、正電圧を印加せずに負電圧を印加して
いる。そのため、正電圧印加時にエミッタ表面に吸着し
たガスが、負電圧印加時においてエミッタ表面から脱離
し、それにより、エミッション電流の減少を防いでい
る。
【００２６】このように、本発明においては、動作方法
を複雑にすることなく、かつ、材料の選択範囲を狭める
ことなく、エミッション電流が一定に保たれている。
を複雑にすることなく、かつ、材料の選択範囲を狭める
ことなく、エミッション電流が一定に保たれている。
【００２７】また、負電圧の絶対値を正電圧の絶対値よ
りも大きな値とした場合は、エミッタ表面に吸着したガ
スの脱離が促進される。
りも大きな値とした場合は、エミッタ表面に吸着したガ
スの脱離が促進される。
【００２８】また、負電圧の絶対値が正電圧の絶対値よ
りも小さな値であっても、負電圧の絶対値と印加時間と
の積と、正電圧の絶対値と印加時間との積との比率を、
予め設定された比率とすれば、エミッション電流が一定
に保たれる。
りも小さな値であっても、負電圧の絶対値と印加時間と
の積と、正電圧の絶対値と印加時間との積との比率を、
予め設定された比率とすれば、エミッション電流が一定
に保たれる。
【００２９】また、負電圧の電圧値及び印加時間を、正
電圧印加時のエミッション電流が、予め決められた設定
値と等しくなるように設定する場合は、正電圧印加時の
エミッション電流が、予め決められた設定値よりも小さ
な場合、ゲート電極に印加する負電圧の絶対値を増加、
もしくは印加時間を長く設定し、正電圧印加時のエミッ
ション電流が設定値より大きな場合、ゲート電極に印加
する負電圧の絶対値を減少、もしくは印加時間を短く設
定することにより、エミッション電流が一定に保たれ
る。
電圧印加時のエミッション電流が、予め決められた設定
値と等しくなるように設定する場合は、正電圧印加時の
エミッション電流が、予め決められた設定値よりも小さ
な場合、ゲート電極に印加する負電圧の絶対値を増加、
もしくは印加時間を長く設定し、正電圧印加時のエミッ
ション電流が設定値より大きな場合、ゲート電極に印加
する負電圧の絶対値を減少、もしくは印加時間を短く設
定することにより、エミッション電流が一定に保たれ
る。
【００３０】また、上述したような電界放出型冷陰極素
子の駆動方法が適用された電界放出型冷陰極電子銃にお
いては、電流検出手段において、ゲート電極に正電圧が
印加された時のエミッション電流が検出され、比較手段
において、電流検出手段にて検出されたエミッション電
流と、予め決められた設定値とが比較され、比較結果が
出力され、電圧制御手段において、比較手段から出力さ
れた比較結果に基づいて、ゲート電源からゲート電極に
印加する負電圧の電圧値及び印加時間が制御される。
子の駆動方法が適用された電界放出型冷陰極電子銃にお
いては、電流検出手段において、ゲート電極に正電圧が
印加された時のエミッション電流が検出され、比較手段
において、電流検出手段にて検出されたエミッション電
流と、予め決められた設定値とが比較され、比較結果が
出力され、電圧制御手段において、比較手段から出力さ
れた比較結果に基づいて、ゲート電源からゲート電極に
印加する負電圧の電圧値及び印加時間が制御される。
【００３１】これにより、エミッション電流が一定に保
たれている。
たれている。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
いて図面を参照して説明する。
【００３３】図１は、本発明の電界放出型冷陰極素子の
駆動方法の実施の一形態が適用された駆動装置の構成を
示す図である。
駆動方法の実施の一形態が適用された駆動装置の構成を
示す図である。
【００３４】図１に示すように本形態が適用された駆動
装置においては、コーン形状を有するエミッタ１が、導
電性または導電性膜が施されている絶縁性の基板２上に
設置されており、ゲート電極３が、ゲート電極３に対し
て正または負の電圧を印加するゲート電源４に接続さ
れ、エミッタ１の先端を囲むように直径０．８μｍの開
口を有して配置されており、また、アノード電極５が、
アノード電極５に対して正電圧を印加するアノード電源
６に接続され、エミッタ１の先端に対向するように設け
られている。なお、エミッタ１、ゲート電極３及びアノ
ード電極５は複数個ずつ設けられている。
装置においては、コーン形状を有するエミッタ１が、導
電性または導電性膜が施されている絶縁性の基板２上に
設置されており、ゲート電極３が、ゲート電極３に対し
て正または負の電圧を印加するゲート電源４に接続さ
れ、エミッタ１の先端を囲むように直径０．８μｍの開
口を有して配置されており、また、アノード電極５が、
アノード電極５に対して正電圧を印加するアノード電源
６に接続され、エミッタ１の先端に対向するように設け
られている。なお、エミッタ１、ゲート電極３及びアノ
ード電極５は複数個ずつ設けられている。
【００３５】以下に、図１に示した駆動装置における電
界放出型冷陰極素子の駆動方法について説明する。
界放出型冷陰極素子の駆動方法について説明する。
【００３６】まず、装置を金属チェンバに装着し、内部
の真空度が１×１０-7パスカルになるまでターボ分子ポ
ンプによって内部の真空引きを行う。
の真空度が１×１０-7パスカルになるまでターボ分子ポ
ンプによって内部の真空引きを行う。
【００３７】次に、電界放出型冷陰極素子を４５０℃ま
で加熱し、脱ガスして、表面を清浄化する。
で加熱し、脱ガスして、表面を清浄化する。
【００３８】その後、ゲート電源４から複数のゲート電
極３に７０Ｖの正電圧を印加すると、１つのエミッタ１
当たり１μＡの電子放出が得られる。
極３に７０Ｖの正電圧を印加すると、１つのエミッタ１
当たり１μＡの電子放出が得られる。
【００３９】しかし、装置内部に残留しているアルゴ
ン、水素、酸素、炭素系有機物等の残留ガスがイオン化
し、正に帯電してエミッタ１に引き寄せられ、エミッタ
１に吸着し、それにより、エミッタ１のエミッション領
域が減少、もしくはエミッション表面における仕事関数
が増加し、エミッション電流が徐々に減少してしまう。
ン、水素、酸素、炭素系有機物等の残留ガスがイオン化
し、正に帯電してエミッタ１に引き寄せられ、エミッタ
１に吸着し、それにより、エミッタ１のエミッション領
域が減少、もしくはエミッション表面における仕事関数
が増加し、エミッション電流が徐々に減少してしまう。
【００４０】そこで、次に、ゲート電源４から複数のゲ
ート電極３に７０Ｖの負電圧を印加し、しばらく放置す
ると、エミッタ１の表面に吸着している残留ガスが表面
より脱離し、再び清浄化される。
ート電極３に７０Ｖの負電圧を印加し、しばらく放置す
ると、エミッタ１の表面に吸着している残留ガスが表面
より脱離し、再び清浄化される。
【００４１】図２は、図１に示した電界放出型冷陰極素
子の駆動装置においてゲート電源４からゲート電極３に
対して７０Ｖの正電圧及び負電圧を交互に印加した場合
のエミッション電流値の変化を示す図である。
子の駆動装置においてゲート電源４からゲート電極３に
対して７０Ｖの正電圧及び負電圧を交互に印加した場合
のエミッション電流値の変化を示す図である。
【００４２】図２に示すように、ゲート電源４からゲー
ト電極３に対して７０Ｖの正電圧を５分間印加した後、
ゲート電源４からゲート電極３に対して７０Ｖの負電圧
を５分間印加した場合、エミッション電流値は電圧印加
前とほぼ同等のレベルまで回復している。
ト電極３に対して７０Ｖの正電圧を５分間印加した後、
ゲート電源４からゲート電極３に対して７０Ｖの負電圧
を５分間印加した場合、エミッション電流値は電圧印加
前とほぼ同等のレベルまで回復している。
【００４３】なお、ゲート電源４からゲート電極３に対
して負電圧を印加する時間は、正電圧を印加する時間よ
りも短くする必要がある。
して負電圧を印加する時間は、正電圧を印加する時間よ
りも短くする必要がある。
【００４４】図３は、図１に示した電界放出型冷陰極素
子の駆動装置においてゲート電源４からゲート電極３に
対して７０Ｖの正電圧のみを印加した場合のエミッショ
ン電流値の変化を示す図である。
子の駆動装置においてゲート電源４からゲート電極３に
対して７０Ｖの正電圧のみを印加した場合のエミッショ
ン電流値の変化を示す図である。
【００４５】図３に示すように、ゲート電源４からゲー
ト電極３に対して７０Ｖの正電圧のみを印加し続けた場
合、エミッション電流は時間とともに減少し、初期値の
約７０％の値に近づいてしまう。
ト電極３に対して７０Ｖの正電圧のみを印加し続けた場
合、エミッション電流は時間とともに減少し、初期値の
約７０％の値に近づいてしまう。
【００４６】なお、ゲート電源４からゲート電極３に対
して印加する負電圧の絶対値を正電圧の絶対値よりも大
きな値に設定すると、吸着ガスの脱離を促進することが
でき、印加時間を短く設定することができる。そのた
め、冷陰極素子の動作時間中、エミッション動作時間の
割合を増やすことができ、冷陰極素子を表示デバイスに
応用した場合、輝度の増加及び動作周波数の向上等の装
置の性能向上につながり、また、進行波管等の高速デバ
イスにおいては、実効的なエミッション量の増加によ
り、高出力化及び高周波数化を図ることができる。
して印加する負電圧の絶対値を正電圧の絶対値よりも大
きな値に設定すると、吸着ガスの脱離を促進することが
でき、印加時間を短く設定することができる。そのた
め、冷陰極素子の動作時間中、エミッション動作時間の
割合を増やすことができ、冷陰極素子を表示デバイスに
応用した場合、輝度の増加及び動作周波数の向上等の装
置の性能向上につながり、また、進行波管等の高速デバ
イスにおいては、実効的なエミッション量の増加によ
り、高出力化及び高周波数化を図ることができる。
【００４７】一方、ゲート電源４からゲート電極３に対
して印加する負電圧の絶対値を正電圧の絶対値よりも小
さくした場合においても、印加時間を調整することによ
り、表面吸着ガスの脱離を促進させることができる。
して印加する負電圧の絶対値を正電圧の絶対値よりも小
さくした場合においても、印加時間を調整することによ
り、表面吸着ガスの脱離を促進させることができる。
【００４８】図４は、図１に示した電界放出型冷陰極素
子の駆動装置においてゲート電源４からゲート電極３に
対して７０Ｖの正電圧を５０μｓ、７０Ｖの負電圧を１
０μｓそれぞれ交互に印加した場合のエミッション電流
値の変化を示す図である。
子の駆動装置においてゲート電源４からゲート電極３に
対して７０Ｖの正電圧を５０μｓ、７０Ｖの負電圧を１
０μｓそれぞれ交互に印加した場合のエミッション電流
値の変化を示す図である。
【００４９】図４に示すように印加時間が短い場合、正
電圧印加中のエミッション電流の劣化は微小で見えない
が、正電圧印加後に負電圧を印加すれば、長期間にわた
ってエミッションの劣化は観測されない。
電圧印加中のエミッション電流の劣化は微小で見えない
が、正電圧印加後に負電圧を印加すれば、長期間にわた
ってエミッションの劣化は観測されない。
【００５０】以上説明したように、電圧印加時間の長短
によらず負電圧印加によって、実効的なエミッション電
流の減少を抑えることができる。
によらず負電圧印加によって、実効的なエミッション電
流の減少を抑えることができる。
【００５１】なお、エミッション電流の減少において
は、装置内部における残留ガスや真空度に依存するが、
エミッション電流を初期値とほぼ同等に回復させるため
には、ゲート電源４からゲート電極３に対して印加する
正電圧の絶対値をＶf、その印加時間をｔf、負電圧の絶
対値をＶr、その印加時間をｔrとしたとき、 Ｖf・ｔf≦０．１・Ｖr・ｔr （式２） となるようにＶr及びｔrを設定すればよい。
は、装置内部における残留ガスや真空度に依存するが、
エミッション電流を初期値とほぼ同等に回復させるため
には、ゲート電源４からゲート電極３に対して印加する
正電圧の絶対値をＶf、その印加時間をｔf、負電圧の絶
対値をＶr、その印加時間をｔrとしたとき、 Ｖf・ｔf≦０．１・Ｖr・ｔr （式２） となるようにＶr及びｔrを設定すればよい。
【００５２】図５は、図１に示した電界放出型冷陰極素
子の駆動装置においてゲート電源４からゲート電極３に
対して７０Ｖの正電圧を２０分間、５Ｖの負電圧を１分
間それぞれ交互に印加した場合のエミッション電流値の
変化を示す図である。
子の駆動装置においてゲート電源４からゲート電極３に
対して７０Ｖの正電圧を２０分間、５Ｖの負電圧を１分
間それぞれ交互に印加した場合のエミッション電流値の
変化を示す図である。
【００５３】この場合、式２に示す条件を満たしていな
いため、図５に示すように、負電圧の印加後のエミッシ
ョン電流は、負電圧印加直前のエミッション電流よりも
増加するが、正電圧印加前における初期の電流量よりも
少なくなっている。
いため、図５に示すように、負電圧の印加後のエミッシ
ョン電流は、負電圧印加直前のエミッション電流よりも
増加するが、正電圧印加前における初期の電流量よりも
少なくなっている。
【００５４】さらに続けて、７０Ｖの正電圧を２０分間
印加し、５Ｖの負電圧を１分間印加することを繰り返し
た場合、エミッション電流は回復するものの直前のエミ
ッション電流よりも減少し、電圧を印加する回数が増え
るにつれて徐々に減少していく。このようなエミッショ
ンの劣化は、ディスプレイ等に素子を用いた場合、輝度
の劣化や色むらの原因となってしまう。
印加し、５Ｖの負電圧を１分間印加することを繰り返し
た場合、エミッション電流は回復するものの直前のエミ
ッション電流よりも減少し、電圧を印加する回数が増え
るにつれて徐々に減少していく。このようなエミッショ
ンの劣化は、ディスプレイ等に素子を用いた場合、輝度
の劣化や色むらの原因となってしまう。
【００５５】図６は、本発明の電界放出型冷陰極素子の
駆動方法の実施の一形態として、エミッション電流をモ
ニタしながらゲート電極に印加する負電圧の絶対値及び
印加時間を制御した場合のエミッション電流値の変化を
示す図である。
駆動方法の実施の一形態として、エミッション電流をモ
ニタしながらゲート電極に印加する負電圧の絶対値及び
印加時間を制御した場合のエミッション電流値の変化を
示す図である。
【００５６】本形態においては、エミッション電流が、
予め決められた設定値よりも小さな場合、ゲート電極に
印加する負電圧の絶対値を増加、もしくは印加時間を長
く設定する。一方、エミッション電流が、設定値より大
きな場合は、ゲート電極に印加する負電圧の絶対値を減
少、もしくは印加時間を短く設定する。
予め決められた設定値よりも小さな場合、ゲート電極に
印加する負電圧の絶対値を増加、もしくは印加時間を長
く設定する。一方、エミッション電流が、設定値より大
きな場合は、ゲート電極に印加する負電圧の絶対値を減
少、もしくは印加時間を短く設定する。
【００５７】図７は、図６に示した、電界放出型冷陰極
素子の駆動方法が適用された電界放出型冷陰極電子銃の
実施の一形態を示す図である。
素子の駆動方法が適用された電界放出型冷陰極電子銃の
実施の一形態を示す図である。
【００５８】本形態は図７に示すように、図１に示した
装置構成にさらに、エミッション電流を検出する電流検
出手段である電流モニタ７と、電流モニタ７において検
出されたエミッション電流と、予め決められた設定値で
ある基準電流９とを比較し、比較結果を出力する比較手
段である基準電流比較回路８と、基準電流比較回路８か
ら出力された比較結果に基づいて、ゲート電源４からゲ
ート電極３に印加する負電圧の電圧値及び印加時間を制
御する電圧制御手段であるゲート電圧制御回路１０とが
設けられて構成されている。
装置構成にさらに、エミッション電流を検出する電流検
出手段である電流モニタ７と、電流モニタ７において検
出されたエミッション電流と、予め決められた設定値で
ある基準電流９とを比較し、比較結果を出力する比較手
段である基準電流比較回路８と、基準電流比較回路８か
ら出力された比較結果に基づいて、ゲート電源４からゲ
ート電極３に印加する負電圧の電圧値及び印加時間を制
御する電圧制御手段であるゲート電圧制御回路１０とが
設けられて構成されている。
【００５９】上記のように構成された電界放出型冷陰極
電子銃においては、電流モニタ７において検出されたエ
ミッション電流が、基準電流比較回路８において、予め
設定されている基準電流９と比較され、ゲート電圧制御
回路１０において、基準電流比較回路８における比較結
果に基づいて、両者が等しくなるように、ゲート電源４
からゲート電極３に印加される負電圧の電圧値及び印加
時間が制御される。
電子銃においては、電流モニタ７において検出されたエ
ミッション電流が、基準電流比較回路８において、予め
設定されている基準電流９と比較され、ゲート電圧制御
回路１０において、基準電流比較回路８における比較結
果に基づいて、両者が等しくなるように、ゲート電源４
からゲート電極３に印加される負電圧の電圧値及び印加
時間が制御される。
【００６０】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。
ているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００６１】請求項１及び請求項２に記載のものにおい
ては、電界放出型冷陰極素子のエミッタから電子を放出
させるために正電圧が印加されるゲート電極に対して、
予め決められたタイミングにおいて、正電圧を印加せず
に負電圧を印加しているため、正電圧印加時にエミッタ
表面に吸着したガスを、負電圧印加時においてエミッタ
表面から脱離させ、それにより、エミッション電流の減
少を防ぐことができる。
ては、電界放出型冷陰極素子のエミッタから電子を放出
させるために正電圧が印加されるゲート電極に対して、
予め決められたタイミングにおいて、正電圧を印加せず
に負電圧を印加しているため、正電圧印加時にエミッタ
表面に吸着したガスを、負電圧印加時においてエミッタ
表面から脱離させ、それにより、エミッション電流の減
少を防ぐことができる。
【００６２】請求項３及び請求項５に記載のものにおい
ては、負電圧の絶対値を正電圧の絶対値よりも大きな値
としているため、エミッタ表面に吸着したガスの脱離を
促進させることができる。
ては、負電圧の絶対値を正電圧の絶対値よりも大きな値
としているため、エミッタ表面に吸着したガスの脱離を
促進させることができる。
【００６３】請求項６〜請求項９に記載のものにおいて
は、負電圧の絶対値と印加時間との積と、正電圧の絶対
値と印加時間との積との比率を、予め設定された比率と
しているため、請求項１及び請求項２に記載のものと同
様の効果を奏する。
は、負電圧の絶対値と印加時間との積と、正電圧の絶対
値と印加時間との積との比率を、予め設定された比率と
しているため、請求項１及び請求項２に記載のものと同
様の効果を奏する。
【００６４】請求項１０に記載のものにおいては、負電
圧の電圧値及び印加時間を、正電圧印加時のエミッショ
ン電流が、予め決められた設定値と等しくなるように設
定しているため、エミッション電流を一定に保つことが
できる。
圧の電圧値及び印加時間を、正電圧印加時のエミッショ
ン電流が、予め決められた設定値と等しくなるように設
定しているため、エミッション電流を一定に保つことが
できる。
【００６５】請求項１１に記載のものにおいては、請求
項６に記載の駆動方法が適用されているため、エミッシ
ョン電流が一定な電界放出型冷陰極電子銃を実現するこ
とができる。
項６に記載の駆動方法が適用されているため、エミッシ
ョン電流が一定な電界放出型冷陰極電子銃を実現するこ
とができる。
【００６６】以上説明したように本発明においては、動
作方法を複雑にすることなく、かつ、材料の選択範囲を
狭めることなく、エミッション電流を一定に保つことが
でき、それにより、エミッション電流変動による輝度の
変化やむら、色のずれを低減させることができ、進行波
管等のビーム源に適応した場合は、電子源の雑音や信号
のドリフトを低減させることができる。
作方法を複雑にすることなく、かつ、材料の選択範囲を
狭めることなく、エミッション電流を一定に保つことが
でき、それにより、エミッション電流変動による輝度の
変化やむら、色のずれを低減させることができ、進行波
管等のビーム源に適応した場合は、電子源の雑音や信号
のドリフトを低減させることができる。
【図１】本発明の電界放出型冷陰極素子の駆動方法の実
施の一形態が適用された駆動装置の構成を示す図であ
る。
施の一形態が適用された駆動装置の構成を示す図であ
る。
【図２】図１に示した電界放出型冷陰極素子の駆動装置
においてゲート電源からゲート電極に対して７０Ｖの正
電圧及び負電圧を交互に印加した場合のエミッション電
流値の変化を示す図である。
においてゲート電源からゲート電極に対して７０Ｖの正
電圧及び負電圧を交互に印加した場合のエミッション電
流値の変化を示す図である。
【図３】図１に示した電界放出型冷陰極素子の駆動装置
においてゲート電源からゲート電極に対して７０Ｖの正
電圧のみを印加した場合のエミッション電流値の変化を
示す図である。
においてゲート電源からゲート電極に対して７０Ｖの正
電圧のみを印加した場合のエミッション電流値の変化を
示す図である。
【図４】図１に示した電界放出型冷陰極素子の駆動装置
においてゲート電源からゲート電極に対して７０Ｖの正
電圧を５０μｓ、７０Ｖの負電圧を１０μｓそれぞれ交
互に印加した場合のエミッション電流値の変化を示す図
である。
においてゲート電源からゲート電極に対して７０Ｖの正
電圧を５０μｓ、７０Ｖの負電圧を１０μｓそれぞれ交
互に印加した場合のエミッション電流値の変化を示す図
である。
【図５】図１に示した電界放出型冷陰極素子の駆動装置
においてゲート電源からゲート電極に対して７０Ｖの正
電圧を２０分間、５Ｖの負電圧を１分間それぞれ交互に
印加した場合のエミッション電流値の変化を示す図であ
る。
においてゲート電源からゲート電極に対して７０Ｖの正
電圧を２０分間、５Ｖの負電圧を１分間それぞれ交互に
印加した場合のエミッション電流値の変化を示す図であ
る。
【図６】本発明の電界放出型冷陰極素子の駆動方法の実
施の一形態として、エミッション電流をモニタしながら
ゲート電極に印加する負電圧の絶対値及び印加時間を制
御した場合のエミッション電流値の変化を示す図であ
る。
施の一形態として、エミッション電流をモニタしながら
ゲート電極に印加する負電圧の絶対値及び印加時間を制
御した場合のエミッション電流値の変化を示す図であ
る。
【図７】図６に示した、電界放出型冷陰極素子の駆動方
法が適用された電界放出型冷陰極電子銃の実施の一形態
を示す図である。
法が適用された電界放出型冷陰極電子銃の実施の一形態
を示す図である。
【図８】従来の電界放出型冷陰極素子の駆動方法の一例
が適用された駆動装置の構成を示す図である。
が適用された駆動装置の構成を示す図である。
【図９】図８に示した電界放出型冷陰極素子の駆動装置
におけるエミッション電流値を示す図であり、（ａ）は
ゲート電極に印加されるゲート電圧値を示す図、（ｂ）
は（ａ）に示したゲート電圧に対するエミッション電流
値を示す図である。
におけるエミッション電流値を示す図であり、（ａ）は
ゲート電極に印加されるゲート電圧値を示す図、（ｂ）
は（ａ）に示したゲート電圧に対するエミッション電流
値を示す図である。
１ エミッタ ２ 基板 ３ ゲート電極 ４ ゲート電源 ５ アノード電極 ６ アノード電源 ７ 電流モニタ ８ 基準電圧制御回路 ９ 基準電流 １０ ゲート電圧制御回路
Claims (11)
- 【請求項１】 複数のエミッタと該エミッタの近傍に設
けられたゲート電極とを有する電界放出型冷陰極素子の
前記ゲート電極に正電圧を印加することにより、前記エ
ミッタから電子を放出させる電界放出型冷陰極素子の駆
動方法において、 予め決められたタイミングにおいて、前記ゲート電極に
対して正電圧を印加せずに負電圧を印加することを特徴
とする電界放出型冷陰極素子の駆動方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の電界放出型冷陰極素子
の駆動方法において、 前記正電圧と前記負電圧とは、交互に前記ゲート電極に
印加されることを特徴とする電界放出型冷陰極素子の駆
動方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の電界放出型冷陰極素子
の駆動方法において、 前記負電圧は、前記正電圧の絶対値をＶf、前記負電圧
の絶対値をＶrとしたとき、 Ｖf＜Ｖr を満たすように電圧値が設定されることを特徴とする電
界放出型冷陰極素子の駆動方法。 - 【請求項４】 請求項２に記載の電界放出型冷陰極素子
の駆動方法において、 前記負電圧は、前記正電圧の印加時間をｔf、前記負電
圧の印加時間をｔrとしたとき、 ｔf＞ｔr を満たすように印加時間が設定されることを特徴とする
電界放出型冷陰極素子の駆動方法。 - 【請求項５】 請求項３に記載の電界放出型冷陰極素子
の駆動方法において、 前記負電圧は、前記正電圧の印加時間をｔf、前記負電
圧の印加時間をｔrとしたとき、 ｔf＞ｔr を満たすように印加時間が設定されることを特徴とする
電界放出型冷陰極素子の駆動方法。 - 【請求項６】 請求項２に記載の電界放出型冷陰極素子
の駆動方法において、 前記負電圧は、前記正電圧の絶対値をＶf、前記負電圧
の絶対値をＶr、前記正電圧の印加時間をｔf、前記負電
圧の印加時間をｔrとしたとき、 Ｖf・ｔf≦０．１・Ｖr・ｔr を満たすように電圧値及び印加時間が設定されることを
特徴とする電界放出型冷陰極素子の駆動方法。 - 【請求項７】 請求項３に記載の電界放出型冷陰極素子
の駆動方法において、 前記負電圧は、前記正電圧の印加時間をｔf、前記負電
圧の印加時間をｔrとしたとき、 Ｖf・ｔf≦０．１・Ｖr・ｔr を満たすように電圧値及び印加時間が設定されることを
特徴とする電界放出型冷陰極素子の駆動方法。 - 【請求項８】 請求項４に記載の電界放出型冷陰極素子
の駆動方法において、 前記負電圧は、前記正電圧の絶対値をＶf、前記負電圧
の絶対値をＶrとしたとき、 Ｖf・ｔf≦０．１・Ｖr・ｔr を満たすように電圧値及び印加時間が設定されることを
特徴とする電界放出型冷陰極素子の駆動方法。 - 【請求項９】 請求項５に記載の電界放出型冷陰極素子
の駆動方法において、 前記負電圧は、 Ｖf・ｔf≦０．１・Ｖr・ｔr を満たすように電圧値及び印加時間が設定されることを
特徴とする電界放出型冷陰極素子の駆動方法。 - 【請求項１０】 請求項２に記載の電界放出型冷陰極素
子の駆動方法において、 前記負電圧は、前記正電圧の印加時のエミッション電流
が、予め決められた設定値と等しくなるように、電圧値
及び印加時間が設定されることを特徴とする電界放出型
冷陰極素子の駆動方法。 - 【請求項１１】 複数のエミッタと該エミッタの近傍に
設けられたゲート電極とを具備する電界放出型冷陰極素
子と、 前記ゲート電極に対して正電圧及び負電圧を交互に印加
するゲート電源とを有し、 該ゲート電源から前記ゲート電極に正電圧を印加するこ
とにより、前記エミッタから電子を放出させる電界放出
型冷陰極電子銃であって、 前記ゲート電極に正電圧が印加された時のエミッション
電流を検出する電流検出手段と、 該電流検出手段において検出されたエミッション電流
と、予め決められた設定値とを比較し、比較結果を出力
する比較手段と、 該比較手段から出力された比較結果に基づいて、前記ゲ
ート電源から前記ゲート電極に印加する負電圧の電圧値
及び印加時間を制御する電圧制御手段とを有することを
特徴とする電界放出型冷陰極電子銃。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1392397A JP2950274B2 (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 電界放出型冷陰極素子の駆動方法及び電界放出型冷陰極電子銃 |
| US09/014,577 US6040973A (en) | 1997-01-28 | 1998-01-28 | Method of driving a field emission cold cathode device and a field emission cold cathode electron gun |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1392397A JP2950274B2 (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 電界放出型冷陰極素子の駆動方法及び電界放出型冷陰極電子銃 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10207416A true JPH10207416A (ja) | 1998-08-07 |
| JP2950274B2 JP2950274B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=11846713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1392397A Expired - Fee Related JP2950274B2 (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 電界放出型冷陰極素子の駆動方法及び電界放出型冷陰極電子銃 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6040973A (ja) |
| JP (1) | JP2950274B2 (ja) |
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| WO2001022391A1 (fr) * | 1999-09-17 | 2001-03-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif afficheur d'images |
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