WO2006040919A1 - 電子放出装置及び電子放出方法 - Google Patents

Abstract

電子放出装置は、下部電極と、誘電体からなるエミッタ部と、微細貫通孔を有する複数の上部電極と、からなる電子放出素子と、前記下部電極と前記上部電極との間に駆動電圧Vinを付与する回路とを含む駆動電圧付与回路とを備えている。そして、駆動電圧付与回路は、電子をエミッタ部に蓄積させるために電荷蓄積期間Tdにおいて前記下部電極の電位に対する前記上部電極の電位である素子電圧Vkaを負の電圧に設定し、電子をエミッタ部から放出させるために電子放出期間Thにおいて同素子電圧Vkaを正の所定電圧に設定する駆動電圧を、下部電極と上部電極との間に印加する。更に、駆動電圧付与回路は、電子放出期間Thにおける前記正の電圧を階段状に増大させ、エミッタ部に蓄積されている電子を複数回に亘って分割して放出させる。

Description

明 細 書

電子放出装置及び電子放出方法 技 術 分 野

本発明は、 誘電体からなるェミ ッタ部と、 前記ェミ ッタ部の下部 に形成された下部電極と、 前記ェミ ッタ部の上部に形成された上部 電極と、 を有する素子を備えた電子放出装置及び同素子を用いた電 子放出方法に関する。 背 景 技 術

従来から、 誘電体からなるェ ッ夕部と 、 ェミ ツ夕部の下面に形 成された下部電極 (下部電極層 ) と 、 ェミ ッタ部の上面に形成され 多数の微細貫通孔を有する上部電極 (上部電極層） と、 を有する電 子放出素子を備え 、 上部電極と下部 極の間に駆動電圧を印加して 誘電体の分極を反転動作させる ことによ り上部電極の微細貫通孔か ら電子を放出する電子放出装置が知られている （例えば 、 特開 2 0

0 5 - 1 8 3 3 6 1号公報を参照。 )

この電子放出素子においては、 下部電極の電位に対する上部電極 の電位 (下部電極の電位を基準としたとさの下部電極と上部電極と の電位差であり、 以下 、 単に 「素子電圧 J とも称呼する。 ) が所定 の大きさ以上の大きさを有する負の電圧に設定されたとき 、 電子が 上部電極からエミ ッ夕部に供給されて ェミ ッタ部に蓄積さ る。 更に、 ェミ ッタ部に電子が蓄積されている状態において素子電圧が 所定の大きさ以上の大きさを有する正の電圧に設定されたとき、 ェ ミ ッタ部に蓄積されている電子が微細貫通孔を通って上部 極の上 方へと放出させられる

より具体的に述ベると、 図 2 4 に示したように 、 上部電極と下部 との間 （上下 極間） に印加される駆動電圧 V i nは、 m荷蓄積 期間 T dにおいて -?子電圧を前記負の電圧 V m 1 に設定する し 4 し によ り、 ェミ ッタ部に電子が蓄積される。 次いで 、 馬区 S¾ 圧 V i nは

、 子放出期間 τ hにおいて素子電圧を前記正の键圧 V p 1 に Sx疋 する 。 これにより 、 図 2 4 において放出電子電流 P hにて示したよ うに 、 ェミ ッタ部に蓄積されている電子が上部雷極の上方へと放出 させられる。 明 の

このような電子放出装置は 、 例えば イ スプレィ 、 液晶の八ッ クライ 卜、 或いは、 種々の電子放出 と して使用される のため

、 所定の期間内 Tにおける電子放出 (例えば、 図 2 4 に いて斜 線を付した部分の面積 S より表される ) は大きいこと 望まし い。

所定の期間内 T る電子放出量を 大するためには 例えば

、 図 2 5 に した 、 電荷蓄積期間 T d及び電子放出期間 T h を短くすることによ り所定の期間 τ ける電子放出回数 増大す ることが考えられる。 しかしながら の方法に よると、 子放出 素子の分極反転回数が増大する と

るので、 電子放出 子の寿 命が短くなる可可能性がある

これに対し、 2 6 に示したよう に 記負の電圧を V m から

V m 2 ( 1 V mm 2 I > I V m 1 1 ) へと変力 更して一回の電子の 量を増大するととともに、 刖記正の電圧を V p 1 から V p 2 ( V p

2 1 > 1 V P 1 へと 更して一回の電子放出量 （図 2 6 におい て斜線を付したた部分の面禾貝 S 2 によ り表される） を増大する とが 考えられる 。 ししかしながら の方法によると、 2 6 示した放 出電子 流のピピ —ク値 P k 2が図 2 4に示したピ ク 一に P k 1 よ り も大きくなる とから理解されるように 短時間内に そおが回の 卞 放出動作中 ) 多多くく のの電電子が放出される このため 子放出素子 に局所的に大きな電流が流れて大きな熱 発生し それにより 子が劣化する可能性がある。

本発明は 上記課題に対処するためになされたものであって、 そ の目的の は、 長寿命であって且つ電子放出量の大 な電子放出 装置、 及び 電子放出素子の寿命低下を回避しながら 子放出量を 増大する ことができる電子放出方法を提供することに る。

上記目的を達成するための本発明による電子放出 は、 誘電体からなるェミ ッタ部と、 同ェ ッ夕部の下 形成された 下部電極と 同ェミ ッタ部を挟んで同下部電極に対向するよう に同 ェミ 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 且つ同微細貫通孔の周部であって同エミ ッ夕部と対向する面が同ェ ッ夕部から離間しているよう に形成されてなる上部電極と、 を有 する素子 （ 子放出素子） を備える。

の素子は、 下部電極の電位に対する上部電極の電位である素子 電圧が所 の大きさ以上の大きさを有する負の 圧とな たとき、 上部 からエミ ッ夕部に電子を供給するとともに 、 その電子を 1口 J ェミ ッ従部でタピ 2

部に蓄積する。 更に、 この素子は、 ェ ッ夕部に電子が ¾されている状態において素子電圧が所定の大ささ以上の大きさを 有する正の電圧となったとき、 エミ ッ夕部に されている電子を m

上部 の微細貫通孔を通して放出させる。

、

に、 本発明による電子放出装置は、 前記 子電圧を刖記負の電 圧に設定し、 その後、 同素子電圧を前記正の 圧に設 する駆動電 圧を、 下部電極と上部電極との間に印加する 圧付与手段を備 え、 その 動電圧付与手段は、 前記正の電圧を 状に増大させる よう に構成されている （例えば 、 図 1 5 照

れにより、 前記素子電圧が前記負の電圧に されたとき、 ェ

^ ッ夕部に電子が蓄積される。 そして、 その蓄 された電子は、 素 子電圧が 1¾段状に増大される毎に徐々に放出さ る

換 すると、 一度の電子蓄積動作によ りェ 夕部に蓄積された 電子 複数回に分けて上部電極の微細 孔積設階。れをッし通つて放出させら れる て、 前記負の電圧の大きさを大 < て多く の電子をェ ミ ッ夕 蓄積させた場合 （例えば、 負の 圧を V m 2 に B 疋した 場 'ノ つても、 一回の電子放出動作【； いて放出される電子の 量は に示した従来の場合よ り も小さ

なる (即ち 放出電子 電流の ーク値 P k 3 <放出電子電流のピ一ク値 P k 2 となる

の 果、 電子放出素子に局所的に大きな電流が流れる とがな いために発熱による素子の劣化が回避され 且つ 所定の期間 Tに おける電子放出量を増大することができる 更に ェ ッタ部内の

)ケ

双極子は、 一度の電子蓄積動作から、 の 子蓄 作 よつて蓄 積された電子の放出を完了するまでの

間 いて 回 するの みである。 従つて、 分極反転動作の回数が増加しないので 素子の 劣化を抑制することができる。

の場合、 前記駆動電圧付与手段は

m記正の電圧を第 1電圧か（ 同第 1 ft圧よ り も大さい第 2電圧へ と階段状に増大させるとき、 記 子 圧を 、 同第 1 圧よ り ち小 さ <且つ前記素子が前記エミ 夕部への刖 電子の蓄積を行わない 電圧に一時的に設定するよう ί 成されることが好適である (例え ば、 図 1 7 を参照。 ） 。

れによれば、 連続する二回の電子放出の間に電子が放出されな い期間を確実に口又けることがでさる の結果、 子放出装置が適 用されるデイスプレイ等の要求に応じた夕ィ ミ ングにて電子を放出 する ことが可能となる。 即ち 電子放出の周波数を実質的に上昇す る こ とができる

なお、 刖 正の電圧を階段状に変化させる + A口 その段数に特段 の制限はない。 従つて、 例えば 素子電圧を 、 刖記第 1 電圧から前 記第 2電圧へと増大させ、 次いで 、 同第 2 圧から同第 2電圧より も大きい第 3電圧へと増大させた後、 m記負の電圧へと変更しても よい。

本発明による電子放出方法は 上述した電子放出素子を用いた電 子放出方法であ て、

前記下部電極の電位に対する前記上部電極の電位である素子電圧 を負の電圧に設定して同上部電極から同ェ ッ夕部に電子を供給す るとともに同電子を同エミ ッタ部に蓄積し その後 、 同素子電圧を 正の第 1 電圧にまで増大して Xミ ッタ部に蓄積されている電子を 同微細貫通孔を通して放出させ その後 同素子 圧を同第 1電圧 よ り大きい正の第 2電圧にまで増大して 1口 Jェミ ッ夕部に残存してい る電子を同微細貫通孔を通して放出させる方法である。

これによれば、 本発明による上述した電子放出装置と同様、 一度 の電子蓄積動作によってェミ ッタ部に蓄積された電子が、 複数回に 分けて放出させられる。 従って、 上記と同様の理由により、 発熱や 分極反転回数の増大等に伴う素子の劣化を回避しながら所定の期間

Tにおける電子放出 を増大する ことができる

また の但 A

α においても、

前記素子電圧を刖記第 1 電圧から刖記第 2電圧へと増大させると さ、 同 子 圧を、 同第 1電圧よ り も小さく且つ刖 ΡΠ素子が刖記ェ

¾ ッタ部への前記電子の蓄積を行わない電圧に 時的に設定する とが好適である。

これによれば、 連続する二回の電子放出の間に電子が放出されな い期間を確実に設けることができるので、 種々の要求に応じたタイ ミ ングにて電子を放出する こ とが可能となる。

更に、 本発明による電子放出装置、 或いは、 電子放出方法が用い る電子放出素子は、 前記上部電極の上部側において同上部電極に対 向するよう に配設され、 電子の衝突により発光する蛍光体を更に備 えることが望ましい。 一般に、 蛍光体に過大な量の電子を衝突させた場 、 電子のェネ ルギ一は熱に変化してしまい、 蛍光体の発光量は増大しない。 一方

、 蛍光体は、 電子の衝突が終了した後、 時間経過とともに^ t 里が低 下する残光を発する。 従って、 蛍光体は、 電子のェネルギ一が熱に 変化することが少ない適当な量の電子が衝突させられ 、 その後 、 m 子の衝突が停止させられ、 残光の発光量が小さくなる適切な時期に 再び電子が衝突させられる場合に 、 高い効率を持つて光を発生する 従って、 本発明の電子放出装置又は電子放出方法のよう に、 一回 の電子放出量を抑制しながら複数回に亘って且つ短い周期で電子を 繰り返し放出させ、 その電子を蛍光体に衝突させる うにすれば、 よ り小さい消費電力で大きい発光里を得ることがでさる 。 この結果

、 低消費電力、 且つ、 明瞭な画像を提供するデイ スプレィ装置或い は大光量の発光装置を提供する とができる。

この場合、 電子放出装置、 或いは 、 電子放出方法が用いる電子放 出素子は、

前記蛍光体の近傍に配置された レク夕電極と、

前記コ レクタ電極が前記放出された電子を同コ レク夕電極側に引 き寄せる電界を形成するように同 Π レクタ電極に電圧を付与するコ レクタ電圧付与手段と、

を更に備える ことが望ましい

これによれば、 コ レクタ電極の形成する電界によ て 、 ェミ ッ夕 部から上部電極の微細貫通孔を通 て放出された電子を蛍光体に確 実に衝突させることができる。 更に 、 コ レクタ電極の形成する電界 によ り、 放出された電子にエネルギ ―を与えて電子を加速する こと ができるので、 蛍光体の発光量を高める ことができる 図 面 の 簡 単 な 説 明

図 1 は、 本発明の第 1実施形態に係る電子放出装置の部分断面図 である

図 2 は、 図 1 に示し'た電子放出装置を異なる平面にて切断した部 分断面図でめる

図 3 は、 図 1 に示した電子放出装置の部分平面図である

図 4は、 図 1 に示した電子.放出装置の拡大部分断面図である 図 5 は、 図 1 に示した上部電極の拡大部分平面図である 図 6 は、 図 1 に示した電子放出装置の一つの状態を示した図であ る。

図 7 は、 図 1 に示したエミ ッタ部の電圧一分極特性のグラフであ る。

図 8は、 図 1 に示した電子放出装置の他の状態を示した図である 図 9は、 図 1 に示した電子放出装置の他の状態を示した図である 図 1 0 は、 図 1 に示した電子放出装置の他の状態を示した図であ る。

図 1 1 は、 図 1 に示した電子放出装置の他の状態を示した図であ る。

図 1 2 は、 図 1 に示した電子放出装置の他の状態を示した図であ る。

図 1 3 は、 集束電極を備 ない電子放出装置によ り放出された電 子の様子 示した図である

図 1 4は、 図 1 に示した電子放出装置によ り放出された電子の様 子を示した図である。

'図 1 5 は、 図 1 に示した駆動電圧付与回路によ り上下電極間に印 加される駆励 ¾圧及び放出される電子の量を表す放出電子電流を示 した夕ィムチヤー トである

図 1 6 は、 図 1 に示した駆動電圧付与回路 、 集束電極電位付与回 路及び 3 レクタ電圧付与回路の回路図である

図 1 7 ( A ) は、 本発明の第 2実施形態に係る電子放出装置の駆 動電圧付与回路によ り上下電極間に印加される駆動電圧及び放出さ れる電子の量を表す放出電子電流を示したタィムチャー トである。

図 1 7 ( B ) は、 ェミ ツ夕部の電圧一分極特性のグラフである。 図 1 8 は、 本発明の第 3 施形態に係る電子放出装置の駆動電圧 付与回路によ り上下電極間に印加される駆動電圧及び放出される電 子の量を表す放出電子電流を示したタイムチヤ一トである。

図 1 9 は、 本発明の第 4実施形態に係る電子放出装置の部分断面 図である。

図 2 0 は、 本発明による電子放出装置の変形例の部分平面図であ る。

図 2 1 は、 本発明による電子放出装置の他の変形例の部分平面図 である。

図 2 2 は、 本発明による 子放出装置の他の変形例の部分断面図 である

図 2 3 は、 図 2 2 に示した電子放出装置の他の部分断面図である 図 2 4は、 従来の電子放出装置において上下電極間に印加される 駆動 圧及び放出される電子の量を表す放出電子電流を示した夕ィ ムチャ — 卜である。

図 2 5 は、 従来の電子放出装置において上下電極間に印加される 他の駆動電圧及び放出される電子の量を表す放出電子電流を示した 夕ィムチヤ一 卜である

図 2 6 は、 従来の電子放出装置において上下電極間に印加される 他の駆動電圧及び放出される電子の量を表す放出電子電流を示した 夕ィムチヤ一 卜である 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明による電子放出装置及び電子放出方法の各実施形態 について図面を参照しながら説明する。 この電子放出装置は 、 電子 線照射装置、 液晶画面のノ ックライ ト等の光源及び電子部 Π製造装 置の電子放出源等の種々の装置に適用する ことができるが 、 以下の 説明においてはディ スプレイに適用されている。

<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 実施形能に係る電子 放出装置 1 0 は 、 基板 1 1 、 複数の下部電極 (下部電極層 ) 1 2、 ェミ ッタ部 1 3 、 複数の上部電極 （上部電極層） 1 4 、 絶縁層 1 5 及び複数の集束電極 (集束電極層） 1 6 を備えている なお 、 図 1 は電子放出装置 1 0 の部分平面図である図 3 の 1 一 1線に沿ゥた平 面にて電子放出 1 0 を切断した靳面図、 図 2 は図 3 の 2 ― 2線 に沿つた平面にて電子放出装置 1 0 を切断した断面図である

基板 1 1 は、 互いに直交する X軸及び Y軸によ り形成される平面

( X - Y平面） に平行な上面及び下面を有し 、 X軸及び Y軸のそれ ぞれに直交する Z軸方向に厚み方向を有する薄板体である 基板 1

1 は、 例えば、 刀ラス又はセラミ ックス （好ましく は 、 酸化ンルコ ニゥムを主成分とした材料） からなつている 下部電極 1 2 のそれぞれは、 導電性物質 （こ こでは、 銀又は白金

) からなり、 基板 1 1 の上面の上に層状に形成されている。 各下部 電極 1 2 の平面視における形状は Y軸方向に長手方向を有する帯状 である。 図 1 に示したよう に、 互いに隣接する二つの下部電極 1 2 は、 X軸方向において所定の距離だけ離れた位置に形成されている

。 図 1 において、 符合 1 2 一 1 、 1 2 — 2及び 1 2 — 3が付された 下部電極 1 2 は、 便宜上 、 第 1 下部電極、 第 2下部電極及び第 3下 部電極とそれぞれ称呼される

ェミ ツ夕部 1 3 は、 比口 電率が大きい誘電体 （例えば、 マグネシ ゥムニ才ブ酸鉛 （ P M N ) 、 チタン酸鉛 （ P T ) 及びジルコン酸鉛

( P Z ) の 3成分系材料 P M N ― P T— P Z。 材質については、 後 に詳述する。 ） からなり 基板 1 1 の上面及び下部電極 1 2 の上面 の上に形成されている。 X ミ ッタ部 1 3 は、 基板 1 1 と同様な薄板 体である 。 ェミ ッタ部 1 3 の上面には、 図 4 に拡大して示したよう に、 誘電体の粒界による凹凸 1 3 aが形成されている。

上部電極 1 4 のそれぞれは、 導電性物質 （こ こでは、 白金） から なり、 ェミ ッタ部 1 3 の上面の上に層状に形成されている。 各上部 電極 1 4 の平面視における形状は、 図 3 に示したよう に、 X軸方向 及び Y軸方向にそれぞれ沿った短辺及び長辺を有する長方形である 。 複数の上部電極 1 4は互いに離間し、 マ ト リ クス状に配列されて いる。 上部電極 1 4 のそれぞれは、 下部電極 1 2 のそれぞれに対向 し、 平面視において下部電極 1 2 のそれぞれに重なる位置に配設さ れている。

更に、 上部電極 1 4 のそれぞれには、 図 4及び上部電極 1 4 の部 分拡大平面図である図 5 に示したように、 複数の微細な貫通孔 1 4 aが形成されている。 図 1 及び図 3 において、 符合 1 4 一 1、 1 4 一 2及び 1 4 一 3が付された上部電極 1 4は、 便宜上、 第 1上部電 極、 第 2上部電極及び第 3上部電極とそれぞれ称呼される。 また、 X軸方向に配列された複数の上部電極 1 4同士は図示しない導体か らなる層によ り接続され、 同電位に維持されるよう になっている。 上部電極 1 4のうち、 微細貫通孔 1 4 a の周部におけるェミ ッタ部 1 3 と対向する面は、 図 4 に符号 1 4 b にて示したよう に、 ェミ ツ タ部 1 3 (ェミ ッタ部 1 3 の上面） から離間している。

下部電極 1 2 、 エミ ッタ部 1 3及び白金レジネー 卜べ一ス 卜から なる上部電極 1 4 は焼成処理によって一体化させられてレ る。 この 一体化のための焼成処理に り、 上部電極 1 4 となる腠が例えば厚 み 1 0 mから厚み 0 . 1 mに収縮する。 このとき 上部電極 1

4 には前述した複数の微細貫通孔 1 4 aが形成される なお 、 微細 貫通孔 1 4 a の平均径は、 0 . 0 1 /2 m以上且つ 1 0 m以下程度 であればよい

一方、 図 6 に示したよう に JL p|5 ^極 1 4の厚み t は 0 . 0 1 m以上且つ 1 0 a m以下であ り、 好ましく は、 0 0 5 m以上 且つ 1 m以下である た 、 貫通孔 1 4 aの周部 (貫通孔の縁部

) であってェ 、 ッタ部 1 3 と対向する面とエミ ッタ部 1 3 (ェミ ツ 夕部 1 3 の上面 ) との距離の最大値 dは 0 mよ Ό大さ <且つ 1 0 m以下であ り 、 好ましく は 0 . 0 1 / m以上且つ 1 L m以下で める。

以上に述べたよう に 、 平面視において上部電極 1 4 と下部電極 1

2 とが重なつた部分は一つの電子放出のための素子を形成している ことになる。 例えば 第 1 下部電極 1 2 - 1 、 第 1 上部電極 1 -

1 及び第 1下部電極 1 2 一 1 と第 1 上部電極 1 4 ― 1 とにより挟ま れたエミ ッタ部 1 3 は 、 第 1 の素子を構成している また 第 2下 部電極 1 2 - 2 、 第 2上部 m極 1 4 — 2及び第 2下部電極 1 2 - 2 と第 2上部電極 1 4 ― 2 とによ り挟まれたエミ ッタ部 1 3 は 、 第 2 の素子を構成している 。 更に 、 第 3下部電極 1 2 ― 3 第 3上部電 極 1 4 一 3及び第 3下部電極 1 2 - 3 と第 3上部電極 1 4 一 3 とに よ り挟まれたェ ^ ッ夕部 1 3 は、 第 3 の素子を構成している 。 この よう に、 電子放出装置 1 0 は 、 複数の独立した電子放出素子を備え ている。

絶縁層 1 5 は、 ェミ ッタ部 1 3 の上面の上に、 複数の上部電極 1

4 の間を埋めるよう に形成されている 。 絶縁層 1 5 の厚み ( ζ軸方 向長さ ) は、 上部電極 1 4 の厚み ( Z軸方向長さ） よ り僅かだけ大 きく なつている。 図 1 及び図 2 に示したよ Ό に、 各絶縁層 1 5 の X 軸及び Y軸方向端部は 、 上部電極 1 4 の X軸方向両端部及び Υ軸方 向両端部の上に配置されている。

集束電極 1 6 は 、 導電性物質 （ では 銀） からなり 絶縁層

1 5 の上に層状に形成されている 図 3 に示したよう に、 各集 極 1 6 の平面視における形状は Y軸方向に長手方向を有する帯状で める。 各集束電極 1 6 は、 平面視に いて X軸方向にて互いに隣接 する上部電極 1 4の間に形成されている ネ公ϋての集束電極 1 6 は、 図示しない導体からなる層によ り互いに接続され、 同電位に維持さ れるよう になっている。

なお、 図 1 及び図 3 において、 符合 1 6 — 1 、 1 6 — 2及び 1 6 — 3が付された集束電極 1 6 は、 便宜上、 第 1集束電極、 第 2集束 電極及び第 3集束電極とそれぞれ称呼される。 この称呼方法を利用 すると、 第 2集束電極 1 6 — 2 は第 1 の素子の第 1 上部電極 1 4 一 1 と第 2 の素子の第 2上部電極 1 4 一 2 との間であって、 第 1 上部 電極 1 4 一 1及び第 2上部電極 1 4 一 2 の斜め上方に形成されてい ると言える。 同様に、 第 3集束電極 1 6 — 3 は第 2 の素子の第 2上 部電極 1 4 一 2 と第 3 の素子の第 3 上部電極 1 4 _ 3 との間であつ て、 第 2上部電極 1 4 一 2及び第 3 上部電極 1 4 一 3 の斜め上方に 形成されている と言える。

この電子放出装置 1 0 は、 更に 、 透明板 1 7 、 3 レク夕電極 （コ レクタ電極層） 1 8及び蛍光体 1 9 を備えている

透明板 1 7 は、 透明な材質 （こ こでは、 ガラス又はァク リル製） からなつていて、 上部電極 1 4の上方 ( Z軸正方向 ) に所定の距離 だけ離れた位置に形成されている 透明板 1 7 は 、 その上面及び下 面がェミ ッタ部 1 3 の上面及び上部電極 1 4 の上面と平行 （ X - Y 平面内） となるよう に配設されている

コ レクタ電極 1 8 は、 導電性物質 （こ こでは、 透明導電膜， I T0

) からなつていて、 透明板 1 7 の下卤全体に層状に形成されている

。 即ち、 コ レクタ電極 1 8 は、 各上部電極 1 4の上部において各上 部電極 1 4 に対向するよう に、 上部電極 1 4から所定距離だけ離間 した位置に配設されている

蛍光体 1 9 のそれぞれは 、 子が衝突すると、 その電子によ り励 起状態となり、 その励起状態から基底状態へと遷移するときに赤、 緑及青色の何れかの光を発するよう になつている 各蛍光体 1 9 は

、 平面視において各上部電極 1 4 と略同一の形状を備え、 各上部電 極 1 4 と重なる位置に配設されている 。 図 1 に ^ίθいて 、 符合 1 9 R

、 1 9 G及び 1 9 Bが付された蛍光体 1 9 は 、 赤色 、 緑色及び青色 をそれぞれ発光するようになつている 従つて、 本例においては、 赤色蛍光体 1 9 Rは第 1上部電極 1 4 一 1 の直上部 ( Ζ軸正方向） に位置し、 緑色蛍光体 1 9 Gは第 2 上部電極 1 4 ― 2 の直上部に位 置し、 青色蛍光体 1 9 Bは第 3上部電極 1 4 一 3 の直上部に位置し ている。 なお、 例えば、 赤色蛍光体は Y ₂ O ₂ S ： E u、 緑色蛍光体は Z n S ： C u , A 1 、 青色蛍光体は Z n S : A g , C 1 から形成する こ とができる。 更に、 蛍光体 1 9 を Y ₂〇 ₂ S ： T bから形成すれ ば、 白色光を発する白色蛍光体を得る ことができる。 或いは、 白色 蛍光体は、 赤色蛍光体 （例えば、 Y ₂〇 ₂ S ： E u ) 、 緑色蛍光体 (例えば、 Z n S ： C u , A 1 ) 及び青色蛍光体 （例えば、 Z n S ： A g , C I ) の蛍光体を混ぜ合わせる ことによ り作製することも できる。

また、 エミ ッ夕部 1 3 、 上部電極 1 4、 絶縁層 1 5 、 集束電極 1 6及び透明板 1 7 (コ レクタ電極 1 8 ) によ り囲まれた空間は略真 空 （ 1 0 ² 〜 1 0 — ⁶ P aが好ま し く 、 よ り好ま し く は 1 0 — ³ 〜 1 0一 ⁵ P a ) に維持されている。 換言する と、 透明板 1 7 及びコ レ クタ電極 1 8 は、 図示しない電子放出装置 1 0 の側壁部とともに密 閉空間を形成する空間形成部材を構成している。 そして、 この密閉 空間は略真空に維持されている。 従って、 電子放出装置 1 0 の素子

(少なく とも各素子のエミ ッ夕部 1 3 の上部と上部電極 1 4 ) は、 空間形成部材によ り略真空状態に維持されている密閉空間内に配置 されていることになる。

加えて、 電子放出装置 1 0 は、 図 1 に示したよう に、 駆動電圧付 与回路 （駆動電圧付与手段、 電位差付与手段） 2 1 と、 集束電極電 位付与回路 （集束電極電位差付与手段） 2 2 と、 コ レクタ電圧付与 回路 （ レクタ電圧付与手段） 2 3 と、 を備えている。

駆動電圧付与回路 2 1 は、 駆動 圧 V i n (後述） を発生する電源

2 1 s を備えている。 電源 2 1 s は各上部電極 1 4及び各下部電極

1 2 に接続されている。 即ち、 駆動電圧付与回路 2 1 は、 電源 2 1 s と、 電源 2 1 s と各素子とを接続するための回路と、 を含んで いる。 更に、 駆動電圧付与回路 2 1 は、 信号制御回路 1 0 0及び電 源回路 1 1 0 に接続されていていて 、 信号制御回路 1 0 0からの信 号に基づいて互いに対向する上部電極 1 4 と下部電極 1 2 との間 （ 素子） に駆動電圧 V i nを印加するよう になつている

集束電極電位付与回路 2 2 は 、 集束電極 1 6 に接続されていて、 集^" ¾極 1 6 に一定の負の電位 ( 圧） V s を常に付与するょラ に なっている

3レク夕電圧付与回路 2 3 は 、 レクタ電極 1 8 に所定の電圧 （

：: レク夕電圧） を付与するための回路であって、 抵抗 2 3 a と、 ス イ ッチング素子 2 3 b と、 一定の電圧 V c ¾発生する定電圧源 2 3 c と、 スィ ッチ制御回路 2 3 d とを備えている。 抵抗 2 3 aの一端 はコ レク夕電極 1 8 に接 されている 抵抗 2 3 aの他端はスイ ツ チング素子 2 3 bの固定接 ハ占、ヽに接 feeされている。 スイ ッチング素 子 2 3 bは、 M 〇 S ― F E Tなどの半導体素子であ り、 スィ ッチ制 御回路 2 3 d と接糸冗されている

スィ チング素子 2 3 bは 、 前記固定接続点に加え、 二つの切換 点を備えている スィ Vチング ヾ子 2 3 bは 、 スィ ッチ制御回路 2

3 dからの指示信号に応じて つの切換点の何れか一つと固定接続 点とを選択的に接糸冗するよ にな ている この二つの切換点の一 つは接地され 、 他の一つは定電圧源 2 3 c の陽極と接続されている 圧源 2 3 C の陰極は接地されている スィ ッチ制御回路 2 3 dは、 信号制御回路 1 0 0 と接続されていて 、 信号制御回路 1 0 0 からの信口に 1 基づいてスィ ヅチング素子 2 3 bの切換制御を行うよ う にな ている

(電子放出の原理及び作動）

次に、 上記のよう に構成された電子放出装置 1 0 の電子放出に関 する作動原理について一つの素子に着目 して説明する。 なお、 以下 において、 原理説明を簡単にするため、 駆動電圧 V i nは第 1実施形 態の駆動電圧 V i nと相違する単純な矩形波形とした。

先ず、 図 6 に示したよう に、 下部電極 1 2 の電位に対する上部電 極 1 4の電位 （下部電極 1 2 の電位を基準とした下部電極 1 2 と上 部電極 1 4の実際の電位差である素子電圧 V ka) が正の所定電圧 （ 第 2電圧） V p 2 に維持され、 ェ ッタ部 1 3 の電子が総て放出し た直後であって、 電子がェミ ッタ部 1 3 に 積されていない状態か ら説明を開始する。 このとき、 ェ ッタ部 1 3 の双極子の負極はェ ミ ツ夕部 1 3 の上面 （ Z軸正方向 、 即ち 、 上部電極 1 4側 ) に向い た状態となっている。 この状態は 、 図 7 に示したグラフ上の点 P 1 の状態である。 図 7 のグラフは、 横軸に 子電圧 V kaをと り、 縦軸 に素子 1 0 に蓄積される電荷 Qをとつた X ッタ部 1 3 の電圧一分 極特性のグラフである。

この状態において、 素子電圧 V kaが負の所定電圧 V m 2 となるよ う に駆動電圧 V i nが負の所定電圧 V m 2 に設定されると、 素子電圧 V kaは図 7 の点 ρ 2 を経由して点 p 3 に向けて減少する。 そして、 素子電圧 V k aが図 7 に示した負の抗電界電圧 V aの近傍の電圧にな る と、 エミ ッ夕部 1 3 の双極子の向きが反転し始める。 即ち、 図 8 に示したよう に、 分極反転 （負側分極反転） が開始する。 この分極 反転により、 エミ ッ夕部 1 3 の上面と、 上部電極 1 4 と、 これらの 周囲の媒質 （この場合、 真空） との接触箇所 （ ト リ プルジャンクシ ヨ ン） 及び/又は微細貫通孔 1 4 a を形成している上部電極 1 4の 先端部分において電界が大きくなり （電界集中が発生し） 、 図 9 に 示したよう に、 上部電極 1 4からェミ ッタ部 1 3 に向けて電子が供 給され始める。

この供給された電子は、 主としてェミ ッタ部 1 3 の上部であって 上部電極 1 4の微細貫通孔 1 4 aから露呈している部分の近傍及び 微細貫通孔 1 4 a を形成している上部電極 1 4の端部近傍 （以下、 単に 「エミ ッ夕部 1 3 の微細貫通孔 1 4 a近傍」 とも言う。 ） に蓄 積される。 その後、 所定の時間が経過して負側分極反転が完了する と、 素子電圧 V kaは負の所定電圧 V m 2 に向けて急激に変化する。 この結果、 電子の蓄積が完了する （電子の蓄積飽和状態に至る） 。 この状態が、 面 7 の点 p 4の状態である。

この において、 素子電圧 V k aが正の所定電圧 (第 2 m圧） V p 2 となるよう に、 駆動電圧 V i nが正の所定電圧 V p 2 に設定され ると、 素子電圧 V kaは増大し始める。 のとさ 素子電圧 V ka力 S図

7 の点 P 5 に対応する正の抗電界電圧 V dよ り僅かに小さい電圧 V b (点 P 6 ) に到達するまでは、 図 1 0 不したよう に、 ェミ ッタ 部 1 3 の 電状態が維持される。 その後 、 素子 圧 V kaは正の抗電 界電圧 V d の近傍の電圧に到達する。 れにより 双極子の負極が ェミ ツ夕部 1 3 の上面側に向き始める 即ち、 図 1 1 に示したよう に、 分極が再び反転する （正側分極反転が開始する ソ の状態 が図 7 の占 P 5近傍の状態である。

その後 正側分極反転が進行すると 負極がェ ッ夕部 1 3 の上 面側に反転した双極子の数が多く なる この結果 図 1 2 に示した よ に ク ロ ンの反発力によ りエミ ッ夕部 1 3 の微細貫通孔 1 4 aの近傍に蓄積されていた電子が微細 通孔 1 4 a を isつて上方 （

Z軸正方向） に放出され始める。

その後、 正側分極反転が完了する。 その結果、 素子電圧 V kaは急 激に増大し、 素子電圧 V k aは正の所定電圧 V p 2 に到達する （図 7 の点 P i の状態） 。 この間においても.、 電子は放出され続け、 やが て総ての電子が放出される。 次いで、 素子電圧 V kaが負の所定電圧 V m 2 となるよう に駆動電圧 V i nが負の所定電圧 V m 2 に再び設定 されると、 素子電圧 V k aは図 7 の点 p 2 を経由して点 p 3 に向けて 減少する。 以上が、 電子の蓄積 （消灯） 及び放出 （点灯 · 発光） に 係る一連の作動原理である。

なお、 素子が複数存在する場合、 駆動電圧付与回路 2 1 は電子放 出を行うべき素子の上部電極 1 4 (上下電極間） に対してのみ駆動 電圧 V i nを負の所定電圧 V m 2 として電子の蓄積を行い、 電子放出 を行う必要のない上部電極 1 4 に対しては駆動電圧 V i nを 「 0 ( V ) 」 の値に維持し、 その後、 総ての上部電極 1 4 に対して駆動電圧 V i nを正の所定電圧 V p 2 に一斉に （同時に） 変化させるよう にな つている。 これによ り、 電子は、 電子をエミ ッ夕部 1 3 に蓄積して いた素子の上部電極 1 4 (微細貫通孔 1 4 a ) のみから放出させら れる。 従って、 電子放出を行う必要のない上部電極 1 4近傍のエミ ッタ部 1 3 内では分極反転が発生しない。

と ころで、 電子が上部電極 1 4の微細貫通孔 1 4 a を通して放出 されるとき、 図 1 3 に示したよう に、 電子は次第に広がりながら （ コーン状に） Z軸正方向に進行する。 この結果、 従来の装置におい ては、 一つの上部電極 1 4 (例えば、 第 2上部電極 1 4 一 2 ) から 放出された電子が、 その上部電極 1 4の直上に存在する蛍光体 （例 えば、 緑色蛍光体 1 9 G ) に到達するのみでなく、 隣接する蛍光体 (赤色蛍光体 1 9 R及び青色蛍光体 1 9 B ) にも到達してしまう場 合があった。 このような状態が発生すると、 色純度が低下して画像 の鮮明さが低下する。

これに対し、 本実施形態に係る電子放出装置 1 0 は負の電位が付 与される集束電極 1 6 を備えている。 この集束電極 1 6 は、 隣接す る上部電極 1 4の間 （隣接する素子の各上部電極の間） であって、 上部電極 1 4よ り も若干だけ上方の位置に配設されている。 従って 、 図 1 4 に示したよう に、 上部電極 1 4の微細貫通孔 1 4 aから放 出された電子は、 集束電極 1 6 によ り もたらされる電界によって広 がることなく実質的に直上方向に放出される。

この結果、 第 1 上部電極 1 4 一 1 から放出された電子は赤色蛍光 体 1 9 Rのみに到達し、 第 2上部電極 1 4 一 2から放出された電子 は緑色蛍光体 1 9 Gのみに到達し、 第 3上部電極 1 4 — 3 から放出 された電子は青色蛍光体 1 9 Bのみに到達する。 従って、 ディ スプ レイの色純度が低下する ことなく、 よ り鮮明な画像を得る ことがで きる。

(駆動電圧 V i ηの制御）

次に、 駆動電圧付与回路 2 1 による駆動電圧 V i nの制御について 説明する なお、 本明細書において 、 駆動電圧 V inが正の電圧であ るとは、 駆動電圧 V inが 「下 R ·¾極 1 2 の電位に対する上部電極 1

4 の電位 ( 子電圧 Vka) を正の 圧とする電圧」 である とを意 味する。 従 て、 駆動電圧 V i nカ 負の電圧であるとは 、 駆動電圧 V i n力 S 「素子電圧 V kaを負の 圧とする電圧」 である ことを 味する 先ず、 駆動電圧付与回路 2 1 の電源 2 1 s は 、 図 1 5 に示したよ う に所定の時点である時刻 t 1 にて駆動電圧 V i nを負の所定電圧 V m 2 (例えば 、 - 7 0 V ) に B又 する。 これによ り、 子 圧 V ka は負の所定電圧 V m 2 に向かつて 化する。 従つて、 ェ ッ夕部 1

3 において負側分極反転が発生し 、 電子が上部電極 1 4からェミ ツ 夕部 1 3へと供給されてェ ッ夕部 1 3 の微細賞通孔 1 4 a近傍に 蓄積される

時刻 t 1 から電荷蓄積期間 T dが経過して時刻 t 2 になると、 駆 動電圧付与回路 2 1 の電源 2 1 s は、 駆動電圧 V inを正の所定電圧

V 1 (例えば、 + 2 0 0 V) に設定する。 この結果、 素子電圧 V kaは正の所定電圧 V p 1 に向かって変化する。 正の所定電圧 V p 1 は、 前述した正の抗電界電圧 V d よ り も大きく、 素子 1 0 が電子を 蓄積した状態にあるときに電子放出を開始するために必要な最小の 電圧 （電子放出閾値電圧 V t h ) 以上の電圧である。 これによ り、 正側分極反転が開始し、 微細貫通孔 1 4 aの近傍に蓄積されていた 電子が微細貫通孔 1 4 a を通って上方に放出される。 なお、 正の所 定電圧 V p l を、 便宜上 「第 1電圧」 とも称呼する。 .

時刻 t 2から所定時間が経過すると最初 （ 1 回目） の電子放出が 終了する。 その後、 時刻 t 3 になる と、 駆動電圧付与回路 2 1 の電 源 2 1 s は、 駆動電圧 V i nを正の所定電圧 V p 2 (例えば + 3 0 0

V ) に設定する。 この正の所定電圧 V p 2 は、 正の所定電圧 V p l よ り も大きさが大きい。 従って、 素子電圧 Vkaは、 前述した電子放 出閾値電圧 V t hよ り も大きく且つ第 1電圧 V p 1 よ り も大きい電 圧 V p 2 に向かって変化する。 なお、 正の所定電圧 V p 2 を、 便宜 上 「第 2電圧」 とも称呼する。

この結果、 時刻 t 2〜時刻 t 3 の期間 （第 1電子放出期間） にお いて、 その負極がエミ ッ夕部 1 3 の上面側に反転していなか た ( 正側分極反転していなかった） 双極子が 、 時刻 t 3以降において正 側分極反転を開始する。 従って、 クー Pンの反発力が再び発生して

、 ェミ ッタ部 1 3 の微細貫通孔 1 4 a の近傍に残存していた電子が 微細貫通孔 1 4 a を通って上方に放出される 即ち 、 時刻 t 3 の直 後において 2 回目の電子放出が行われる 。 時刻 t 3 〜時刻 t 4の期 間は、 第 2電子放出期間とも称呼される

その後、 所定の時間が経過して時刻 t 4 になると (即ち 時刻 t

1から電子放出期間 T hが経過する と ) 、 駆動電圧付与回路 2 1 の 電源 2 1 s は、 駆動電圧 V i nを再び負の所定電圧 V m 2 に PX定する

。 しれによ り、 ェミ ッタ部 1 3 への電子の蓄禾貝が再開する o 駆動電 圧付与回路 2 1 (電源 2 1 s ) は、 以降において 上述した時刻 t

1 〜時刻 t 4 の動作を繰り返し行う。

(コ レクタ電極の制御）

次に、 コ レクタ電圧付与回路 2 3 による Π レク夕電極の制御に いて説明する コ レクタ電圧付与回路 2 3 は、 「駆 電圧 V i nが正 の所定電圧である第 1 電圧 V Ρ 1 に変更された時点 (時刻 t 2 ) 」 から、 「 2 回巨の電子放出が re了した後であつて再び電子のエミ ッ 夕部 1 3への蓄 開始するために駆動電圧 V i nが の所定電圧 V P mに変更され 占 (時刻 4 ) の直前の時点」 でのコ レクタ 電圧付与期間に て レク夕 極 1 8 に電圧 V c を付与するよう になつている レク夕 圧付与回路 2 3 は コ レクタ電圧 付与期間において、 スィ ッチング素子 2 3 bの固定 続点を定電圧 源 2 3 c の に する ο

しれによ り ク夕電極 8 は放出された電子を引き寄せる電 界を形成する 。 この結果、 エミ V夕部 1 3から微細貫通孔 1 4 a を kつて放出された電子は、 コ レク夕電極 1 8 によ り形成される電界 によつて加速されながら （高い Xネルギーが与えられながら） 上部 電極 1 4の上方に進行する。 従つて、 蛍光体 1 9 に高いェネルギー をもつた電子が照射されるので 大きな輝度が得られる。

更に、 コ レクタ電圧付与回路 2 3 は、 3 レクタ電圧付与期間以外 の期間 （コ レク夕電圧非付与期間） において、 コ レクタ電極 1 8 に 電圧 V c よ り も小さい電圧 （例えば、 0 V ) を付与するようになつ ている。 即ち、 コ レクタ電圧付与回路 2 3 は、 コ レクタ電圧非付,与 期間において、 スイ ッチング素子 2 3 b の固定接続点を接地されて いる切換点に接続する。 コ レク夕電圧非付与期間は、 荷蓄積期間

T d に一致している。

これによ り 、 コ レクタ電極 1 8 は放出された電子を引さ口 ΐせる電 界を形成しないか或いはそのような電界の強度を小さ くする 。 この 結果、 仮に電荷蓄積期間 T dにおいて、 素子 1 0 に大きな突入電流 が流れ、 或いは、 負側分極反転後の素子電圧の変化速度 (電圧変化 率） が過大となる ことに起因して不要な電子放出が発生したとして も、 そのような電子のうち蛍光体 1 9 に到達する電子の数を減少す ることができる。 従って、 不要な発光が回避される

なお、 スィ ッチング素子 2 3 bは、 上記接地されている切換点を どこにも接続していないフローティ ング点となるよう に構成され得 る。 この場合、 コ レクタ電圧非付与期間において 、 3 レク夕電極 1

8 の状態をフローティ ング状態とするこ とができる 。 3 レク夕電極

1 8 の状態がフ口一ティ ング状態となれば、 放出された電子を引き 寄せる電界を形成しないから、 上述した理由と同一の理由によ り不 要な発光が回避され得る。

(駆動電圧付与回路、 集束電極電位付与回路及び Π レク夕 圧付与 回路の具体例）

次に、 駆動電圧付与回路 2 1 、 集束電極電位付与回路 2 2及びコ レクタ電圧付与回路 2 3 の具体的構成及び作動について説明する。 駆動電圧付与回路 2 1 は、 図 1 6 に示したよう に、 行選択回路 2 1 a、 パルス発生源 2 1 b及び信号供給回路 2 1 c を備えている。 図 1 6 において、 符合 D 1 1 、 D 1 2 、 … D 2 2 、 D 2 3 などが付 されたものは、 それぞれ、 前述した一つの素子 （上部電極 1 4 と下 部電極 1 2 とが重なった部分によ り構成される電子放出素子） を示 している。 また、 この例における電子放出装置 1 0 は、 行方向に n 個、 列方向に m個の素子を備えている。

行選択回路 2 1 aは、 信号制御回路 1 0 0 の制御信号線 1 0 0 a と、 電源回路 1 1 0 の正極ライ ン 1 1 O p及び負極ライ ン 1 1 0 m とに接続されている。 行選択回路 2 1 aは、 更に、 複数の行選択線 L L と接続されている。 行選択線 L Lのそれぞれは一群をなす複数 の素子 （同一行上の素子） の下部電極 1 2 と接続されている。 例え ば、 行選択線 L L 1 は第 1行の素子 D 1 1 、 D 1 2 、 D 1 3 、 … D l mの各下部電極 1 2 と接続され、 行選択線 L L 2 は第 2行の素子 D 2 1 、 D 2 2 、 D 2 3 、 D 2 mの各下部電極 1 2 と接続されて いる。

行選択回路 2 1 aは、 電子を各素子のェミ ッタ部 1 3 に蓄積させ る電荷蓄積期間 T d において、 信号制御回路 1 0 0からの制御信号 に応答して行選択線 L Lの一つに対し一定の期間 （行選択期間） T s だけ選択信号 S s (こ こでは、 7 0 Vの電圧信号） を出力し、 残 り の行選択線 L Lに非選択信号 S n (こ こでは、 0 Vの電圧信号） を出力するよう になっている。 行選択回路 2 1 aは、 選択信号 S s を出力する行選択線 L L を、 一定の行選択期間 T s 毎に順次変更し て行く ようになつている。

パルス発生源 2 1 bは、 電荷蓄積期間 T d において基準電圧 （こ こでは、 0 V ) を発生する とともに、 発光期間 （点灯期間、 電子放 出期間） T hの前半期間である第 1 電子放出期間 （図 1 5 の時刻 t 2〜時刻 t 3 に相当する期間） において第 1 の一定電圧 （こ こでは 、 - 2 5 0 V ) を発生し、 続く発光期間 T h の後半期間である第 2 電子放出期間 （図 1 5 の時刻 t 3〜時刻 t 4 に相当する期間） にお いて第 2 の一定電圧 （こ こでは、 — 3 5 0 V ) を発生するよう にな つている。 パルス発生源 2 l bは、 電源回路 1 1 0 の負極ライ ン 1 1 0 mとグラン ド （ G N D ) との間に接続されている。

信号供給回路 2 1 c には、 信号制御回路 1 0 0 の制御信号線 1 0 O b と、 電源回路 1 1 0 の正極ライ ン 1 1 O p及び負極ライ ン 1 1 0 mと、 が接続されている。 信号供給回路 2 1 c は、 内部に、 パル ス生成回路 2 1 c 1 と振幅変調回路 2 1 c 2 とを備えている。

パルス生成回路 2 1 c 1 は、 電荷蓄積期間 T d において一定のパ ルス周期で一定の振幅 （こ こでは、 7 0 V ) を有するパルス信号 S P を出力するとともに、 発光期間 T hにおいて基準電圧 （こ こでは 、 0 V ) を出力するよう になっている。

振幅変調回路 2 1 c 2 は、 パルス生成回路 2 1 c 1 からのパルス 信号 S p を入力するよう に、 パルス生成回路 2 1 c 1 と接続されて いる。 また、 振幅変調回路 2 1 c 2 は、 複数の画素信号線 U L と接 続されている。 画素信号線 U Lのそれぞれは一群をなす複数の素子 (同一列上の素子） の上部電極 1 4 と接続されている。 例えば、 画 素信号線 U L 1 は第 1 列の素子 D 1 1 、 D 2 1 、 … D n 1 の各上部 電極 1 4 と接続され、 画素信号線 U L 2 は第 2列の素子 D 1 2、 D 2 2 、 〜 D n 2 の各上部電極 1 4 と接続され、 画素信号線 U L 3 は 第 3列の素子 D 1 3 、 D 2 3 、 一 D n 2 の各上部電極と接続されて いる。

振幅変調回路 2 1 c 2 は、 電荷蓄積期間 T d においてパルス信号 S p を選択されている行の画素の輝度レベルに応じて振幅変調し、 その振幅変調した信号 （こ こでは、 0 3 5 7 0 Vの何れかの電 圧信号） を画素信号 S d と して複数の画素信号線 U L (U L 1 U L 2 U L m ) に出力するようになっている。 更に、 振幅変調回 路 2 1 c 2 は、 発光期間 T h において、 パルス生成回路 2 1 c 1 が 発生する基準電圧 （ 0 V) をそのまま出力するよう になっている。

信号制御回路 1 0 0 は、 映像信号 S V及び同期信号 S c を入力し 、 これらの入力信号に基づいて行選択回路 2 1 a を制御する信号、 信号供給回路 2 1 c を制御する信号及びコレクタ電圧付与回路 2 3 を制御する信号を、 信号線 1 0 0 a 信号線 1 0 0 b及び信号線 1

0 0 c にそれぞれ出力する う にな ている。

電源回路 1 1 0 は、 正極ラィ ン 1 1 0 Pの電位を負極ライ ン 1 1

0 mの電位よ り も一定電圧 ( 1— では 5 0 V ) だけ高 <するための 電圧信号を正極ライ ン 1 1 0 P及び負極ライ ン 1 1 0 mに出力する よう になつている。

集束 極電位付与回路 2 2 は、 ,|iCi>ての集束電極 1 6 を接続する接 続線 S L と接続されている o 集束電極電位付与回路 2 2は 、 この接 糸冗線 S Lにグラン ドに対する電位 V s を付与するよ Ό になつている

□

コ レク夕電圧付与回路 2 3 は、 3 レク夕電極 1 8 に接 された接 続線 C L及び信号制御回路 1 0 0 の信号線 1 0 0 c と接 eされてい る。 コ レクタ電圧付与回路 2 3 は 接続線 C Lに正の第 1 電圧 V c

(=第 1 コ レク夕電圧 V 1 ) 及び第 1電圧 V c よ り も小さい第 2電 圧 （こ では、 グラン ドの電位である第 2 コ レク夕電圧 V 2 = 0 (

V) ) を信号制御回路 1 0 0からの信号に基づいて交互に付与する よう になつている。

次に、 このよう に構成された回路の作動について説明する。 先ず

、 ある時点にて始まる電荷蓄積期間 T dの開始時において、 行選択 回路 2 1 aは、 信号制御回路 1 0 0からの制御信号に基づいて第 1 行の行選択線 L L 1 に選択信号 S s ( 7 0 V ) を出力し、 他の行選 択線 L Lに非選択信号 S n ( 0 V) を出力する。

これによ り、 第 1行の素子 D l l D 1 2 D 1 3 D l mの 各下部電極 1 2 の電位が選択信号 S s の電圧 （ 7 0 V) となる。 ま た、 他の素子 （例えば、 第 2行の素子 D 2 1 … D 2 m、 第 3行の素 子 D 3 1 〜 D 3 m) の各下部電極 1 2 の電位は非選択信号 S nの電 圧 （ 0 V ) となる。

このとき、 信号供給回路 2 1 c は、 信号制御回路 1 0 0からの制 御信号に基づいて、 選択されている行の素子 （即ち、 第 1行の素子

D l l 、 D 1 2 、 D 1 3 、 ··· D 1 m) のそれぞれによ り構成される 各画素の輝度レベルに応じた画素信号 S d (こ こでは、 0 、 3 5 、 7 0 Vの何れかの電圧信号） を複数の画素信号線 U L ( U L 1 、 U

L 2 、 - U L m) に出力する。 この画素信号 S d と選択信号 S s と の電位差が駆動電圧 V i nとなる。

この場合 、 例えば 、 画素信号線 U L 1 に 0 Vの画素信号 S dが付 与されたと仮定すると、 素子 D 1 1 の上部電極 1 4 と下部電極 1 2 との電位差でめる 3 子電圧 Vka ( D 1 1 ) は 、 最終的に負の所定電 圧 V mである - 7 0 V ( = 0 V - 7 0 V、 負の第 1 所定電圧） に収 束する。 これによ り 、 非常に多く の電子が素子 D 1 1 のェミ ッタ部

1 3 の微細貝通孔 1 4 a近傍に蓄積される また 、 画素信号線 U L

2 に 3 5 Vの画素信号 S dが付与されたと仮定すると、 素子電圧 V ka ( D 1 2 ) は J述した負の所定電圧 V mでめる - 3 5 V ( = 3 5

V - 7 0 V =負の第 2所定電圧） と /よる。 れによ り、 素子 D 1 1 よ り は少ない電子が素子 D 1 2 のェミ ッタ部 1 3 の微細貫通孔 1 4 a近傍に蓄 される

更に 、 画素信号線 U L 3 に 7 0 Vの画素信号 S dが付与されたと 仮定すると、 素子 D 1 3 の素子電圧 V ka ( D 1 3 ) は 0 V ( = 7 0

V - 7 0 V ) となる 従つて 、 子 D 1 3 のェへ ッタ部 1 3 には分 極反転が発生せず、 素子 D 1 3 のェミ ッタ部 1 3 には電子が蓄積さ れない

次いで、 行選択期間 T s (選択された素子に電子を蓄積させるた めに十分な時間） が経過すると、 行選択回路 2 1 aは、 信号制御回 路 1 0 0からの制御信号に基づぃて第 2行の行選択線 L L 2 に選択 信号 S s ( 7 0 V ) を出力し 、 他の行選択線に非選択信号 S n ( 0

V ) を出力する。 これによ り 、 第 2行の素子 D 2 1 、 D 2 2 、 D 2

3 、 … D 2 mの各下部電極 1 2 の 位が選択信号 S s の電圧 ( 7 0

V ) となる。 まに、 他の素子 (例 X.ば、 第 1行の素子 D 1 1 … D 1 m、 第 3行の素子 D 3 1 … D 3 m ) の各下部電極 1 2 の電位は非選 択信号 S n の電圧 （ 0 V) となる 一方、 信号供給回路 2 1 c は 信号制御回路 1 0 0 からの制御信 号に基づいて 、 選択されている行の素子 (即ち 第 2行の素子 D 2

1 D 2 2 D 2 3 - D 2 m ) のそれぞれによ り構成される各画 素の輝度レべルに応じた画素信号 S d ( 0 3 5 7 0 Vの何れか の電圧信号） を複数の画素信号線 U L ( U L 1 U L 2 U L m

) に出力する 0 ' ~の結果、 第 2行の素子 D 2 1 D 2 2 D 2 3 D 2 mの各ェミ ッ夕部に 画素信号 S d に応じた里の電子が蓄積 されて行く。

なお、 非選択信号 S nの 圧 ( 0 V ) が下部電極に付与されてい る素子の素子電圧 V k aは 0 V ( の士 •¾县 A

3 口 、 上部電極の電位 = 0 V 下部電極の電位 = 0 V ) 3 5 V (この -¾7口、 上部電極の電位 = 3

5 V、 下部電極の電位 = 0 V ) 又は 7 0 V (この場 α 、 上部電極の 電位 = 7 0 V 、 下部電極の m位 = 0 V ) となるが の程度の電圧 では既に電子が蓄積されている素子の分極反転が発生せず同素子か ら電子が放出されることはない o 即ち素子電圧 V kaは 子放出閾 値電圧 V t h を越えない。

更に、 行選択期間 T s が経過する と、 行選択回路 2 1 a は、 第 3 行の行選択線 L L 3 (図示省略） に選択信号 S s ( 7 0 V ) を出力 するとともに 他の行選択線に非選択信号 S η ( 0 V ) を出力する o よ し 信号供給回路 2 1 c は、 選択されている第 3行の 子のそ れぞれによ り構成される各画素の輝度レベルに応じた画表信号 S d を複数の画素信号線 U Lに出力する のような動作が 行選択期 間 T s の経過毎に総ての行が 八 れるまで繰り返される ο この結 果、 所定の時占になると、 すベての素子のェミ ツ夕部 1 3 に 、 各素 子が構成する画素の輝度レベルに応じた量 （ 「 0 J を含む ) の電 子が蓄積される 。 以上が、 電荷蓄積期間 T dにおける作動である。

次いで 、 行選択回路 2 1 aは、 発光期間 T h (実際には 第 1電 子放出期間） を開始するために、 総ての行選択線 L Lに対して大き な負の m圧 （ こでは、 電源回路 1 1 0 の発生する + 5 0 Vとパル ス発生源 2 1 bが発生する ― 2 5 0 Vの差である ― 2 0 0 V ) を印 加する 0 同時に 、 信号供給回路 2 1 c は 、 振幅変調回路 2 1 c 2 を 介してパルス生成回路 2 1 c 1 が発生する基準電圧 ( 0 V ) をその よ ての画素信号線 U L に出力する ο これによ り ネ公ての素子の 上部電極 1 4の電位は基準電圧 （ 0 V ) となる。

この 果、 ての素子に付与される駆動電圧 V i nは、 第 1 電圧 V P 1 ( = 2 0 0 V ) に P 疋され■0 従つて、 正側分極反転が発生し それぞれの素子のェミ ツ夕部 1 3 に蓄禾貝 2れていた電子の一部は ク Uン反発力によつて 斉に放出させられる 。 この結果、 各素子 の上部に位置する蛍光体が発光し、 画像が表示される。 なお 、 %ィ可 積期間 τ d において上下電極間電圧 V i n力 S Γ 0」 とされることに よ り電子を蓄積していなかつた素子のェミ ッタ部においては 、 負側 分極反転が発生していないので 、 上下電極間 圧 V i nが大きな正の 電圧となつたとさも正側分極反転は発生しない 。 従って、 例えば、 めるタィ S ングにおいて画像の関係から電子を放出する必要の無い 素子は 、 分極反転に伴う無駄な電力を消費する ことがない。

次いで、 行選択回路 2 1 aは 1 子放出期間が終了する と、

？ 1¾ ての行選択線 L Lに対して大きな負の電圧 ( こ こでは、 電源回路

1 1 0 の発生する + 5 0 Vとパルス発生源 2 1 bが発生する - 3 5

0 Vの差である - 3 0 0 V ) を印加する o α^.た 、 信号供給回路 2 1 c は、 振幅変調回路 2 1 c 2 を介してパルス生成回路 2 1 c 1 が発 生する基準電圧 ( 0 V ) をそのまま総ての画素信号線 U Lに出力す る れによ り ての素子の上部電極 1 4 の電位は基準電圧 （ 0

V ) となる。

この結果、 総ての素子に付与される馬区動電圧 V i nは、 第 2電圧 V p 2 ( = 3 0 0 V ) に S又疋さ 1る 従つて、 第 1 電子放出期間にお いて正側分極反転が完了していなかつた双極子が正側分極反転し ェミ ッタ部 1 3 に残存していた ¾子の残り はクーロン反発力によ て一斉に放出させられる。 この 果 、 各素子の上部に位置する蛍光 体が発光し、 画像が表示される o

こ のよ う に 駆動電圧付与回路 2 1 は 、 電荷蓄積期間 τ d に い て、 複数の素子の各々に対する駆動電圧 V i nを順次連続的に負の所 定電圧に設定として行く。 その後 駆動電圧付与回路 2 1 は 将て の素子に対する電子の蓄積動作が兀了すると、 総ての素子に対する 駆動電圧 V i nを 時に正の所定電圧である第 1電圧 V p 1 として同 複数の総ての 子から一斉に電子を放出させ、 続いて、 総ての素子 に対する駆動 圧 V i nを同時に正の所定電圧である第 2電圧 V ρ 2 として同複数の ての素子から 斉に電子を放出させる。 その後 所定の発光期間 τ hが経過すると 駆動電圧付与回路 2 1 は再び f 荷蓄積期間 T d を開始する。

以上、 説明したように、 本発明の第 1 実施形態に係る電子放出衣 置 1 0 は、 下部電極 1 2 の電位に対する上部電極 1 4 の電位である 子電圧 V kaを負の電圧 V m 2 ( V m ) に設定し その後、 素子電 圧 V k aを正の電圧に X ¾ する駆動電圧 V i nを、 下部電極 1 2 と上部 電極 1 4 との間に印加する駆動電圧付与回路 2 1 を備え、 その駆動 電圧付与回路 2 1 は 刖記正の 圧を階段状 （第 1 電子放出期間に おいて第 1 電圧 V P 1 く 第 2電子放出期間において第 1 電圧

V P 1 より大きい第 2電圧 V Ρ 2 ) に増大させる う に構成されて いる。

れによ り 、 前記素子電圧 V ka力 S前記負の電圧に設定されたとき

Xミ ッ夕部に電子が蓄積される 。 そして、 その蓄積された電子は 素子電圧 V kaが階段状に増大される毎に放出される

換言すると 、 一度の電子蓄積動作に り （一回の键子 恨期間 T d において ) ェミ ッタ部 1 3 に蓄積された電子が、 複数回に分けて 上部電極 1 4の微細貫通孔 1 4 a を通 て放出させられる 従って 電 禾貝期間 T d において素子電圧 V kaに印加するの負の電圧の 大ささを大きく して多く の電子をェミ タ部に蓄積させても 、 一回 の電子放出動作において放出される電子の量は従来の場 trより も小 さ < なる の結果、 電子放出素子 1 0 に局所的に大きな電流が流 れることがないために発熱による素子の劣化が回避され 、 且つ、 所 定の期間 Τにおける電子放出里を増大することがでさる 。 更に、 ェ ッ夕部 1 3 内の双極子は、 度の電子蓄積動作から その電子蓄 禾貝動作によ て蓄積された電子の放出を完了するまでの期間におい て 一回転する （ 2 回の反転をする） のみである。 従つて、 分極反 転 作の回 が増加しないので 素子の劣化を抑制することができ る

更に m. 、 蛍光体 1 9 に過大な量の電子を衝突させた 電子のェネルギ ―は熱に変化してしまい 、 蛍光体 1 9 の発光量は増 大しない 。 一方 、 蛍光体 1 9 は、 電子の衝突が終了した後、 時間経 過とと に光量が低下する残光を発する 。 従つて、 蛍光体 1 9 は、 ¾j子のェネルギ一が熱に変化する ことが少ない適当な量の電子が 衝突させられ、 その後、 電子の衝突が停止させられ 残光の発光量 が小さ <なる； ι 切な時期に再び電子が衝突させられる場合に 、 高い 効率を持つて光を発生する

従 て _t BL実施形態に係る電子放出装置のように 一回の電子 放出 を抑制しながら複数回に亘つて且つ短い周期で ¾子を繰り返 し放出させ、 その電子を蛍光体に衝突させるよ にすれば、 電子の エネルギ を熱に変化させてしまう ことな < 且つ 、 蛍光体の残光 を利用することができるので、 よ り小さい消費電力で大きい発光 を得ることがでさる。 この結果、 低消費電力 且 、 明瞭な画像を 提供するデイ スプレイ装置或いは大光量の発光装置を提供する こと ができる

更に、 第 1 実施形態においては、 各集束 m極に所定の電位 （ V S

) が与えられている力、ら 、 各素子の上部電極 1 4から放射された 子は各上部電極 1 4 の上部に存在する蛍光体のみに照射される。 の結果、 鮮明な画像が提供される。

一方、 コ レク夕電圧付与回路 2 3 は、 コ レクタ電圧付与期間にお いてコ レク夕電極 1 8 に電圧 V c を付与し レク夕電圧非付与期

Γ 5レ"¹てコ レクタ電極 1 8 に電圧 V c よ り も小さい電圧 （例えば 0 V ) を付与する。 これによ り、 電子放出期間 T h において、 Π レクタ電極の形成する電界によ り、 ェミ ツタ部 1 3 から上部電極 1

4の微細貫通孔 1 4 a を通って放出された電子を蛍光体 1 9 に確実 に衝突させるこ とができる。 更に、 コ レク夕電極 1 8 の形成する 界によ り 、 放出された電子にエネルギーを与えて電子を加速する とができるので 、 蛍光体 1 9 の発光量を高める とができる。 加え て、 電子放出期間 T hにおいて放出された電子のみを蛍光体 1 9 に 確実に導 < ことができ、 電子蓄積期間 T d に放出された電子が蛍光 体 1 9 に到達する ことを回避することがでさる

<第 2実施形態 >

次に、 本発明の第 2実施形態に係る電子放出衣置について説明す る。 この第 2実施形態は 、 駆動電圧 V i nを上記第 1 実施形態の電子 放出装置 1 0 における駆動電圧 V i nと異なるよ に変化させる点の みにおいて同電子放出装置 1 0 と相違する 従 て 、 以下、 この相 違点を中心として説明する。

第 2実施形態の駆動電圧付与回路 2 1 は 図 1 7 の （ A ) に示し たよう に 、 第 1 実施形態の駆動電圧付与回路 2 1 と同様、 時刻 t 1 から始まる電子蓄積期間 T d において素子電圧 V k aを負の電圧 V m

2 に設定する駆動電圧 V i nを下部電極 1 2 と上部電極 1 4 との間 ( 上下電極間） に印加する 。 これによ り、 ェ ッ夕部 1 3 の微細貫通 孔 1 4 a の近傍に電子が ■^- ¾ 2れる。

更に、 第 2実施形態の駆動電圧付与回路 2 1 は 電子蓄積期間 T dが経過して時刻 t 2 となる と、 素子 正の所定電圧 (第 1電圧） V p 1 とする駆動電圧 V i n ( 所疋 %圧 V p 1 ) を上下電極間に印加する。 れによ り 転が発生し、 最初

( 1 回目 ) の電子放出がなされる

次いで、 時刻 t 2から所定時間 (第 1電子放出期間） が して 最初の電子放出が略完了する時刻 t 2 1 になると、 そ 圧付 与回路 2 1 は、 素子電圧 V k aを第 3電圧 V p 3 とする 圧 V i n

(即ち、 第 3電圧 V p 3 ) を上下電極間に印加する の 3電圧 V p 3 は、 第 1電圧 V p 1 よ り ち小さく且つ素子 1 ェ ッ夕部 1 3へ電子の蓄積を行わないような電庄である。

1 ¾子放出期間の終了直前 （時刻 t 2 1 ) において、 素子電圧 V k a力 S第 1電圧 V p 1 に設定される し とによ り正側分極反転する予 定の双極子の大部分は、 その正側分極反転を終了している しかし ながら、 そのような双極子の一部は、 正側分極反転を終了していな いか、 或いは、 正側分極反転の途中にある。

このため、 時刻 t 2 1又はその直後の時刻 t 3 において、 素子電 圧 V kaを第 1電圧 V p 1 よ り大きい電圧に直ちに変更すると、 電子 o

放出が途切れる ことなく次の電子放出 ( 2 回目の電子放力つ区出） が開始

ゝ、 、

されてしまう。 このよ う に電子放出が途切れる こ となく継続する こ とは、 例えば、 ディ スプレィ装置等の定められたタイ ミ ングにおい てのみ電子を放出する こ とが必要な装置にとつて好ましく ない。

れに対し、 第 2実施形態の駆動電圧付与回路 2 1 は、 第 1 電子 放出期間の終了後に直ちに 子電圧 V k aを増大させるのではなく 、 素子電圧 V k a 一時的に第 3電圧 V p 3 に維持する こ とによ り、 分 極反転動作を一時的に停止させ、 電子の放出を一旦完全に終了させ る。 即ち 、 図 1 7 の （ B ) のェミ ッタ部 1 3 の電圧一分極特性のグ ラフに示したよう に、 駆動 圧付与回路 2 1 は、 時刻 t 2 1 におい て、 素子の状態を点 P 7から点 P 8 に変化させる このグラフから も理解でさるように、 ハ占、ヽ P 7 においてェミ ツ夕部 1 3 が保持できる 電 虽 (電子量 ) と点 P 8 においてェミ ッタ部 1 3が保持できる電 荷量 （電子量） とは変化しない。 換曰するとゝ 子の状態を点 P 7 から点 P 8 に変化させても 、 電子はェミ ッ タ部 1 3 にそのまま保持 され、 放出されることはない。

その後、 時刻 t 2 1 から僅かな時間が経過して時刻 t 3 になると 、 駆動電圧付与回路 2 1 は、 素子電圧 V kaを第 1電圧 V p l よ り も 大きい第 2電圧 V p 2 とする駆動電圧 V i n (即ち、 第 2電圧 V p 2 ) を上下電極間に印加する。 この結果、 正側分極反転を完了してい ない双極子が正側分極反転を開始するので、 ェミ ッタ部 1 3 の微細 貫通孔 1 4 a近傍に残存していた電子が微細貫通孔 1 4 a を通って 放出される。 即ち、 2 回目の電子放出が行われる。

以上、 説明したよつ に、 第 2実施形態の電子放出装置においては

、 馬区 ¾圧付与回路 2 2 1 が 、 ^¾子放出のために下部電極 1 2 の電 位に対する上部電極 1 4の電位 （素子電圧 V ka) を正の電圧である 第 1 電圧 V p 1 から同第 1 圧 V P 1 よ り も大きい第 2電圧 V p 2 へと増大させるとさ 、 素子電圧 V kaを、 第 1電圧 V P 1 よ り も小さ く且つ素子 1 0がェ ッ夕部 1 3 への電子の蓄積を行わない電圧 （ 第 3電圧 ) V p 3 に一時的に HX疋するよう に構成されている。

これによれば、 連糸冗する 回の電子放出の間に电子が放出されな い期間を確 κ¾けることができる。 この結果、 電子放出装置 1 0 が適用されるディ スプレイ等の要求に応じたタイ ングにて電子を 放出する ことが可能となる 即ち 、 電子放出の周波数を実質的に上 昇することができる

<第 3実施形態 >

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、 駆動電圧 V i nを上記第 1 実施形態の電子 放出装置 1 0 における駆動電圧 V i nと異なるよう に変化させる点の みにおいて同電子放出装置 1 0 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。

第 3実施形態の駆動電圧付与回路 2 1 は、 図 1 8 に示したよう に 、 第 1実施形態の駆動電圧付与回路 2 1 と同様、 時刻 t 1 から始ま る電子蓄積期間 T d において素子電圧 V kaを負の電圧 V m 2 に設定 する駆動電圧 V i nを下部電極 1 2 と上部電極 1 4 との間 （上下電極 間） に印加する。 これによ り、 ェミ ッタ部 1 3 の微細貫通孔 1 4 a の近傍に電子が蓄積される。

更に、 第 3実施形態の駆動電圧付与回路 2 1 は、 電子蓄積期間 T dが経過して時刻 t 2 となると、 駆動電圧 V i n (従って、 素子電圧 V k a) を所定時間の経過毎に階段状に徐々に増大させて行く。 具体 的には、 駆動電圧付与回路 2 1 は、 電子蓄積期間 T dが経過して時 刻 t 2 となると、 所定期間だけ駆動電圧 V i nを正の第 4電圧 V p 4 に維持し、 次いで所定期間だけ正の第 5電圧 V p 5 ( V p 1 > V p 5 > V p 4 ) に維持する。 この場合、 第 4電圧 V p 4及び第 5電圧 V p 5 は、 正側分極反転が発生しない程度の値、 即ち、 電子放出閾 値電圧 V t hよ り も小さい電圧に設定されている。 従って、 素子電 圧 Vkaが第 4電圧 V p 4及び第 5電圧 V p 5 となったとき、 電子は 放出されない。 その後、 駆動電圧付与回路 2 1 は、 駆動電圧 V i nを 第 1期間に亘つて第 1 電圧 V p 1 に設定し、 続いて、 第 2期間に亘 つて第 2電圧 V p 2 に設定する。 これによ り、 第 1期間において 1 回目の電子放出が行われ、 第 2期間において 2回目の電子放出が行 われる。

以上 、 説明したよう に、 第 3実施形態に係る m子放出装置は、 電 子蓄積後、 素子電圧 V kaが電子放出を開始するのに必要な電圧に到 達する前においても、 素子電圧 V kaを階段状に増大するための駆動 電圧 V i n 上下電極間に印加する。

これによ り 、 第 1 及び第 2実施形態と同様、 一度に蓄積された電 子を複数回に分割して放出する ことができるので 子 1 0 の寿命 を短くする ことなく、 電子放出量を増大する ことがでさる。 更に 、 駆動電圧 V inが階段状ではあるが、 徐々に増大させられるので、 素 子電圧 V kaが駆動電圧 V inに追従する ことができる。 従つて、 駆動 電圧 V i nと素子電圧 V kaとの差が小さい状態にて分極反転及び電子 放出が行われる。 その結果、 素子、 素子近傍の抵抗成分及び回路抵 抗における消 力 （ジュール熱） が低減される

この結果、 素子が加熱されないので、 ェミ ツ夕部の特性が熱によ り変化してしまう ことを回避する ことができる 更に 、 素子温度が 高く ならないので 、 素子に吸着する物質のガス化を回避することが できる 。 この結果 、 プラズマの発生が回避されるので 、 電子が過度 に放出される こと (大発光の発生） や、 イオンポンバ一卜メン 卜に よる 子の損傷を回避する こともできる。

<第 4実施形態 >

次に 、 本発明の第 4実施形態に係る電子放出装置 3 0 について図

1 9 を参照しながら説明する。 電子放出装置 3 0 は、 電子放出装置 1 0 のコ レクタ電極 1 8及び蛍光体 1 9 をコ レクタ電極 1 8 ' 及び 蛍光体 1 9 ' に置換した点のみにおいて電子放出装置 1 0 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。

電子放出装置 3 0 においては、 透明板 1 7 の裏面 （上部電極 1 4 と対向する面） に蛍光体 1 9 ' が形成され、 蛍光体 1 9 ' を覆うよ う にコ レクタ ¾極 1 8 ' が形成されている。 Π レク夕電極 1 8 ' は Xミ ッタ部 1 3から上部電極 1 4の微細貫通孔 1 4 aを通して放 出された電子が貫通できる程度の厚さを ¾ るよう に形成されてい この場合 3 レクタ電極 1 8 ' の厚さは 1 0 0 n m以下である ことが望ましい コ レク夕電極 1 8 ' の厚さは、 放出された電子の 運動エネルギ が大きいほど大きくする ことができる □

係る構成は C R T等に採用される構成である 3 レクタ電極 1

8 はメタルバック として機能する。 ェミ ツ夕部 1 3 から上部電極

1 4の微細貫通孔 1 4 a を通して放出された電子はコ レクタ電極 1

8 を貫通して蛍光体 1 9 ' に進入し 、 蛍光体 1 9 を励起し、 発 光を生ぜしめる この電子放出装置 3 0 は、 以下の効果を奏する こ とができる。

( a ) 蛍光体 1 9 ' が導電性でない場 n、 虽光体 1 9 ' が帯電 （負 に帯電） する とを回避することがでさる。 この結果 、 電子を加速 させる電界を維持することができる。

( b ) 3 レク夕電極 1 8 ' によ り蛍光体 1 9 ， 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 1 7側 (発光面側） に放出さ せる ことがでさる

( c ) 蛍光体 1 9 ' への過度の電子の衝突を防ぐことができるので

、 蛍光体 1 9 の劣化や蛍光体 1 9 ' からガスが発生することを回 避することがでさ 0

<各構成部材の材料例及び製法例 >

次に、 _h en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 1 2 )

下部電極には 上述したよう に導電性を有する物質が使用される

。 以下、 下部電極に好適な物質を列挙する。

( 1 ノ 向 ¾πι酸化雰囲気に対して耐性を有する導体 (例えば、 金属単 体又は合金）

例） 白金、 ィ ジゥム、 パラジウム、 ロジゥム、 モリ ブデン等の高 融点貴金属

例） 銀一パランゥム、 銀一白金、 白金一パラジゥム等の合金を主成 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 ック材料とのサーメ ッ ト材料

( 3 ) ^ "/B ¾

问 inn R_化雰囲気に対して耐性を有する絶縁性セラミ ックスと A

Π ¾との混合物

( 4 ) カーボン系 、 又は、 グラフアイ ト系の材料

れらのうち 、 白金のみ又は白金系の合金を主成分とする材料が 非常に好ましい o なお 、 電極材料中にセラミ ック材料を添加する場 □ ゝ その添加されるセラミ ック材料の割合は 5 〜 3 0体積％程度が 好適である。 また 、 後述する上部電極 1 4の材料と同様な材料を用 いてもよい。 下部電極は、 厚膜形成法によ り形成されることが好適 である 。 下部電極の厚さは、 好ましく は 2 0 m以下であ り、 更に 好ましく は 5 m以下である。

(ェ ッタ部 1 3 )

ェ 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 1 0 0 0以上） の誘電体を採用 する とができる 。 以下、 ェミ ッタ部に好適な物質を列挙する。

( 1 ) チタン酸バリ ゥム、 ジルコン酸鉛、 マグネシゥムニオブ酸鉛

、 一ッケルニォブ 、 亜鉛ニオブ酸鉛、 マンガンニォブ酸鉛、 マ グネシゥムタン夕ル酸鉛、 ニッケルタンタル酸鉛 、 ァンチモンスズ 酸鉛 、 チタン酸鉛 、 マグネシゥムタンダステン酸鉛、 コバルトニォ ブ酸鉛等

( 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

( 3 ) 上記 （ 2 ) に記載のセフ ックスに 、 更に 、 ランタン 、 力ル シゥム 、 ス 卜 口ンチウム、 モ フ ァ ノ 、 夕ンダステン、 バ クム 、 ニオブ 、 亜鉛 、 ^ ッケル及びマンガン等の酸化物を添加したもの 、 上記 （ 2 ) に記載のセラミ ックスにこれらの酸化物の任意の物質を 組み合わせたものを添加した の、 又は 、 更に他の化合物を適切に 添加したもの

( 4 ) 主成分が上記 （ 1 ) に記載の物質を 5 0 %以上有する物質 なお 、 例えば、 マグネシゥムニオブ酸鉛 ( P M N ) とチ夕ン酸鉛

( P T ) との 2成分系 n P M N一 m P T ( n , mをモル数比とする

。 ） については、 P M Nのモル数比を大さ <する と に Ό 、 キュ 一リー点が低下し且つ室温での Jト-ト统 n¾璧 ¾率を大さくする ことができる

。 特に 、 n = 0 . 8 5 〜 1 0及び m 1 0 一 n とした n P M N 一 m P Tは、

電率が 3 0 0 0以上となるので 、 ェ ¾ ッ夕部の材 料と して非常に好ましい 例 ば、 n 0• 9 1 及び m = 0 . 0 9 の n P M N一 m P Tの室 、 Ϊ皿曰における比口乃 ¾率は 1 5 0 0 0 となり 、 n ： 0 . 9 5及び m = 0 • 0 5 の n P M N ― m P Tの室温における 比 電率は 2 0 0 0 0 となる

また、 例えば、 マグネシゥム一ォブ酸 ( P M N ) 、 チタン酸鉛

( P T) 及びジルコン酸鉛 ( P Z ) の 3成分系 P M N ― P T一 Ρ Ζ については、 P M Nのモル数比を大さ <する しとによ り し pyf電率を 大さくすることがでさる 更に 、 の 3成分系においては、 正方晶 と擬立方晶又は正方晶と夢面体晶のモルフ才 卜 Πピック相境界 （ Μ

Ρ Β ： Morphotropic Phase Boundary) 付近の組成とする ことによ り、 比誘電處を大きくする とができる

例えば 、 P M N ： P T ： P Z 0 • 3 7 5 ： 0 . 3 7 5 ： 0 . 2

5 とすると比誘電率は 5 5 0 0 、 P M N ： P T ： P Z = 0 . 5 ： 0

. 3 7 5 • 0 . 1 2 5 とすると比 率は 4 5 0 0 となり、 このよ うな組成の P M N— P T一 P Zは工 ッタ部の材料として特に好ま しい。

更に、 絶縁性が確保できる範囲内でこれらの誘電体に白金のよう な金属を 7比入する ことによ 、 n乃 率を向上させる t―とが好ましい

。 この場 1=1 、 例えば、 an ¾体に白金を重量比で 2 0 To混入させると よい。

ェミ ツタ部には、 更に、 圧電 / 歪層、 強誘電体層 、 反強誘電体 層等を用いる ことがでさる X ッタ部に圧電 Z電歪層を用いる場 合、 その圧電 Z電歪層として 、 例えば 、 ジルコン酸鉛 、 マグネシゥ ムニオブ酸鉛 、 ニッケルニォブ酸鉛 、 亜鉛二ォブ酸鉛 、 マンガン二 ォブ酸鉛 、 グネシゥム夕ン夕ル酸鋭 、 二ッケルタンタル酸鉛、 ァ ンチモンスズ酸鉛、 チ夕ン酸鉛 、 チ夕ン酸バリ ウム 、 マグネシゥム タンダステン酸鉛、 コバル 卜 ォブ酸 a &、 又はこれらのいずれか の組み合わせを含有するセラ Vクスを挙げる ことができる

当然、 ェ ッタ部には、 主成分が上記化合物を 5 0重量％以上含 有するものを使用することがでさる また、 前記セラミ ックスの 5 ち、 ジル ン酸鉛を含有するセラ ックスは 、 ェミ ッタ部を構成す る圧電 Z 歪層の構成材料として最も頻繁に使用される

よノし ゝ 圧 mノ ^ A をセラ ックスにて構成する場合、 育 U記セラ ミ ックスに 、 さ らに、 ラン夕ン 、 力ルシゥム 、 ス 卜 ンチウム、 モ リ ブデン 、 夕ンダステン、 バ Uゥム 、 ニオブ 、 亜鉛 、 ニッケル、 マ ンガン等の酸化物、 もしく はこれらのいずれかの組み合わせ、 又は 他の化合物を、 適宜、 添加したセラミ ックスを用いてもよい。 また

、 前記セラミ ッ クスに S i Oい C e 〇 ₂ P b ^G e sO Hも し く は これらのいずれかの組み合わせを添加したセラミ ックスを用いても よい。 具体的には、 P T — P Z — P M N系圧電材料に S i 〇 ₂を 0 • 2 w t % , もしく は C e 〇 ₂を 0 . l w t %、 もしく は P b ₅G e

₃Ο _πを 1 2 w t %添加した材料が好ましい。

よ り具体的には、 例えば、 マグネシゥムニォブ酸鉛とジル ン酸 鉛及びチ夕ン酸鉛とからなる成分を主成分と し 、 さ らにラン夕ンや ス 卜ロンチゥムを含有するセラミ ックスを用いる Lとが好ましい。

圧電 ζ電歪層は、 緻密であっても、 多孔 ^でめつてもよい 多孔 質の場合 その気孔率は 4 0 %以下である こ とが好ましい

ェミ ツ夕部 1 3 に反強誘電体層を用いる場合 、 その反強 P 電体層 としては ジルコン酸鉛を主成分とするもの、 ジルコ ン酸鉛とスズ 酸鉛とからなる成分を主成分とするもの 更には、 ジルコ ン酸鉛に 酸化ラン夕ンを添加したもの、 ジルコン酸鉛とスズ酸鉛とからなる 成分に対してジルコン酸鉛やニオブ酸鉛を添加したものが望ましい 反強誘電体層は、 多孔質であってもよい 。 多孔質の場合 その気 孔率は 3 0 %以下であることが望ましい

更に、 夕ン夕ル酸ビスマス酸ス ト ロンチウム , ( S r B i ₂τ a ₂0

₉) は、 分極反転疲労が小さいので、 ェミ ッタ部に適している。 こ のような分極反転疲労が小さい材料は、 層状強誘電体化合物で、 （

B i 0₂) ²⁺ ( A^.B .O s,,！) ² という一般式で表される で、 金属 Aのィオンは、 C a ^{2 +} S r ^{2 +} B a " P b ^{2 +} B i 3 + L a ³

+等であ り、 金属 Bのイオンは、 T i ⁴⁺ T a ⁵ N b 5 +等であ ■0 o 更に、 チタン酸バリウム系、 ジルコ ン酸鉛系、 P Z T系の圧電セラ ミ ックスに添加剤を加えて半導体化させることも可能である この 士县 A

■¾g 丫 ッ夕部 1 3 内で不均一な電界分布をもたせられるので、 電子放出に寄与する上部電極との界面近傍に電界を集中させる こと ができる。

また、 圧電 Z電歪/強誘電体 Z反強誘電体セラミ ックスに、 例え ば鉛ホウゲイ酸ガラス等のガラス成分や、 他の低融点化合物 （例え ば酸化ビスマス等） を混ぜることによって、 エミ ッ夕部 1 3 の焼成 温度を下げる ことができる。 また、 ェミ ッタ部を圧電ノ電歪/強誘電体 Z反強誘電体セラミ ツ クスで構成する場合、 ェミ ッタ部はシー ト状の成形体、 シー ト状の 積層体、 又は、 これらを他の支持用基板に積層又は接着したものか ら作成する とができる。

また 、 ェ V夕部に非鉛系の材料を使用すること等によ り、 エミ ッタ部を融占もしく は蒸散温度の高い材料によ り形成すれば、 電子 ちし < はィォンの衝突に対し損傷しにく いェ S ッ夕部が得られる。 なお X ッ夕部は、 スク リーン印刷法、 ディ ッ ビング法、 塗布 法、 電気泳動法 エアロゾ レアポジシヨ ン法等の各種厚膜形成法や

、 ィォンビ ム法 、 スパッ夕リ ング法、 真空蒸着法 、 イオンプレー ティ ング法 化学 相成長法 （ C V D ) 、 めつき等の各種薄膜形成 法によ り形成することができる。 特に、 圧電 /電歪材料を粉末化し たものを、 X ッ夕部として形成し 、 しれに低融占のガラスゃゾル 粒子を含浸させる し とに 0 , 7 0 0 °C或いは 6 0 0 °c以下といつ た低温で膜を形成することができる

(上部電極 1 4 )

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 （ R u 0₂) 、 酸化イ リ ジウム （ I r O ₂) 、 ルテニウム酸ス ト ロンチウム （ S r R u〇 ₃) L a ,._x S r _xC o 0₃ (例えば x = 0 . 3や 0 . 5 ) 、 L a ^_xC a _xM n 〇₃ (例えば x = 0 . 2 ) L a 卜 _x C a _x M n卜 _y C o _y〇 ₃ (例えば x = 0 . 2 y = 0 . 0 5 ) 等を挙げる ことができる。

また、 上部電極 1 4の微細貫通孔 1 4 aの平均径は、 ェミ ッタ部 1 3 の誘電体の粒径よ り も小さいこ とが望ましい。 更に、 上部電極 1 4 は、 金属を含み、 微細貫通孔 1 4 aはその金属の金属結晶粒に よ り形成された気孔である ことが望ましい。 上部電極 1 4 の製法及 び材質についてよ り具体的に述べる。

上部電極 1 4は、 銀 （A g ) , 金 （A u ) ， イ リ ジウム （ I r ) ， ロジウム （ R h ) , ルテニウム （ R u ) , 白金 （ P t ) , パラジ ゥム （ P d ) , アルミニウム （A 1 ) ， 銅 （ C u ) , ニッケル （N i ) , ク ロム （ C r ) , モリ ブデン （M o ) ， タングステン （W) 及びチタン （ T i ) 等の金属の中の 「二種類以上の金属を含む有機 金属化合物」 をエミ ッ夕部 1 3 となる物質の上部に膜状に延在させ てから所定の温度にて焼成することよ り形成される。

ここで、 「二種類以上の金属を含む有機金属化合物」 は、 一種類 の金属のみを含む有機金属化合物を二種類以上混合したもの、 二種 類以上の金属を含む一種類の有機金属化合物、 及び、 二種類以上の 金属を含む一種類の有機金属化合物に他の有機金属化合物を混合し たものの何れであってもよい。 また、 「二種類以上の金属を含む有 機金属化合物」 は、 少なく とも貴金属を含んでいる ことが好適であ る。 更に、 この貴金属として、 白金 （ P t ) 、 金 （A u ) 、 イ リ ジ ゥム （ I r ) を用いることが好適である。

(例 1 )

例えば 、 P t を一種類だけ含む有機金属化合物と 、 P t よ り も融 点の高い I r を一種類だけ含む有機金属化合物とを で、 P t ： I r = 9 7 • 3 となるように混合する。 そして 、 その混合した ペース 卜状の有機金属化合物 （混合有機金属化合物 ) をスク リーン 印刷によ りェ ッ夕部 1 3 となる物質の上面に印刷して膜状に延在 させ、 その後 、 1 0 0 °Cで乾燥する。 更に、 7 0 0 °cまで昇 ¾m. J¾ を 4 7 °Cノ分 (毎分 4 7 °C ) として加熱 · 昇温し、 その状態にて 3

0分間保持して上 Bl5有機金属化合物を焼成 （熱処理 ) する。 以上に よって、 上部 ¾極 1 4 を製造する。 なお、 P t と I r とを重量％で

P t ： I r = 9 7 • 3 として混合 · 攙拌したものを 、 エミ ッ夕部 1

3 となる物質の上に印刷し 、 1 0 0 °Cにて乾燥後、 昇温速度 1 4 0

0。C Z分で 7 0 0 。Cまで昇温し、 その状態にて 3 0分間保持して製 造 （焼成 ) してもよい。

(例 2 )

また、 P t を一種類だけ含む有機金属化合物と、 P U も融点 の低い A uを一種類だけ含む有機金属化合物とを、 重量％で 、 P t

： A u = 9 5 • 5 となるよう に混合する。 そして、 その混合したべ 一ス ト状の有機金属化合物 (混合有機金属化合物） をスク リ —ン印 刷によ りェミ ッタ部 1 3 となる物質の上面に印刷して膜状に延在さ せ、 その後、 1 0 0 °Cで乾燥する。 更に、 6 5 0 °Cまで昇温速度を 4 3 °C /分 （毎分 4 3 °C ) として加熱 · 昇温し、 その状態にて 3 0 分間保持して上記有機金属化合物を焼成 （熱処理） する。 以上によ つても、 好適な上部電極 1 4 を製造する ことができる。 (例 3 )

上部電極 1 4は、 三種類の有機金属化合物を用いても製造するこ とができる。 例えば、 母材となる P t を一種類だけ含む有機金属化 合物と、 P t よ り も融点の低い A u を一種類だけ含む有機金属化合 物と、 P t よ り も融点の高い金属 I r を一種類だけ含む有機金属化 合物とを、 重量％で、 P t ： A u ： I r = 9 3 ： 4. 5 ： 2 . 5 と なるように混合する。 そして、 その混合したペース ト状の有機金属 化合物 （混合有機金属化合物） をスク リーン印刷によ りエミ ッ夕部 1 3 となる物質の上面に印刷して膜状に延在させ、 その後、 1 0 0 °Cで乾燥する。 更に、 7 0 0 °Cまで昇温速度を 4 7 °C /分 （毎分 4 7 °C) として加熱 ， 昇温し、 その状態にて 3 0分間保持して上記有 機金属化合物を焼成 （熱処理） する。 以上によっても、 好適な上部 電極 1 4を製造する ことができる。

(例 4 )

上部電極 1 4は 、 上記例 2 にて示した P t A u及び I rからな る有機金属化合物 (混合有機金属化合物） をスク U ン印刷によ り ェミ ッタ部 1 3 となる物質の上面に印刷して膜状に延在させ 、 その 後、 1 0 0 °Cで乾燥し、 7 0 0 °cまで昇温 度を 2 3 °C Z秒 (毎秒

2 3 °C、 即ち 1 4 0 0 °c z分 ) として加熱 • 昇 し 、 その状態にて

3 0分間保持して上記有機金属化合物を焼成 (埶処理） する方法に よつても製造する ことができる

(例 5 )

上部電極 1 4 は 、 一種類の金属のみからでも次のよう にして製造 することができる 。 例えば 、 上述した所定の金属 ( では P t

) を 種類だけ含むペース ト状の有機金属化合物をスク U一ン印刷 によ りエミ ッ夕部 1 3 となる物質の上面に印刷して膜状に延在させ

、 その後、 1 0 0 °cで乾燥 9る。 次いで 6 0 0 cまで昇皿速度を

2 0 °C z秒 （毎秒 2 0 °C 即ち、 1 2 0 0 °C Z分 ) として加熱 · 昇

？皿 その状態にて 3 0分間保持して上記有機金属化合物を焼成 （ 熱処理） する。

このよう に製造された上部電極 1 4は、 微細貫通孔 1 4 aの平均 径が 1 0 n m以上且つ 1 0 0 n m未満であって、 電子放出量を大き くすることができる。 なお、 上述したよう に、 微細貫通孔 1 4 aの 平均径は、 0 . O l ^ m以上且つ 1 0 ^ m以下程度であればよい。

また、 上部電極に、 鱗片状の物質 （例えば黒鉛等） の集合体や、 鱗片状の物質を含んだ導電性の物質の集合体を 15£用す こともでき る しのような物質の集合体は 元来、 鱗片と鱗片とが離間してい る部分を有しているので、 焼成などの熱処理を経なく ても 、 その部 分を上部電極の上記微細貫通孔として使用するこ とができる 更に

、 ェミ 夕部上に有機樹脂と金属薄膜とをこの順に層状に形成した 後で焼成し 、 有機樹脂を燃焼させる ことによ り金属薄膜に微細貫通 孔を形成し 、 上部電極としてもよい

上部電極は、 上記材料を用い スク リーン印刷、 スプレ

ティ ング ディ ッ ピング、 塗布 気泳動法等の各種の厚膜形成法 や、 スパッタ リ ング法、 イオンビ ―ム法、 真空蒸着法、 ィォンプレ ティ ング法、 化学気相成長法 ( C V D ) めつ き等の各種の薄膜 形成法による通常の膜形成法に り形成する ことができる

以上 説明したよう に、 本発明による電子放出装置は、 駆動電圧 を階段状に増大させる ことによ Ό ~ " B の 子蓄積動作によつて X ミ ッタ部 1 3 に蓄積された電子を 複数回に分けて放出する ことが できる 従つて 、 電子放出素子に局所的に大きな電流が流れる と がないために発熱による素子の劣化が回避され、 且つ、 亀子放出 を増大する ことができる。

更に 上記各電子放出装置は 、 不要な電子の放出が発生する可能 性があるときにコ レクタ電極 1 8 を接地し、 電子放出が必要な場合 に n レクタ電極 1 8 に 3 レクタ電圧 V C を印加する。 従つて、 の 電子放出装置は 、 不要な 子放出を回避しながら、 正規に放出され た電子に十分な ルギ を付与する とがで 良好な画像を 供し得るデイスプレイ となつている また 、 仮に上部電極 1 4 と π レク夕電極 1 8 間がプラズマ状態とな たとしても、 コ レク夕 極

1 8 を間欠的にオフとするので、 プラズマ状態を消滅させることが でさる し の結果、 プラズマ状態が継 ί冗してしまう ことによる大発 光の連続的発生を回避する ことがでさる

また 、 集束電極を採用することによ Ό 電子が上部電極から実質 的に直上方向に放出されるから、 上部電極とコ レクタ電極との距離 を大きくすることがでさる 。 この結果 上部電極とコ レクタ電極と の間の絶縁破壊を低減或いは回避する とができる。 更に 、 上部 極と 3 レクタ電極との間の絶縁破壌の可能性が低減するから、 レ ク夕 m極 1 8 に付与する雷圧 V c を大き <することができる の 結果 蛍光体に到達する 子に大きな Xネルギーを付与することが できるので、 ディ スプレィの輝度を向上する ことがでさる。

本発明は上記各実施形 に限定されるこ とはな 本発明の範囲 内において種々の変形例を採用する ことができる 例えば、 上記実 施形態の電子放出装置は 複数の電子放出素子を備えていたが i 子放出素子を一つだけ備える であってもよい 更に 、 例えば、 図 2 0 に示したよう に、 集束電極 1 6 は、 平面視において互いに X 軸方向において隣接する上部電極 1 4の間のみだけでな Y軸方 向において互いに隣接する上 極 1 4の間にも形成されていても よい。

加えて、 蛍光体が、 上部電極 1 4 に対して Xミ ッタ部 1 3 と反対 側の面に同上部電極 1 4 に接するよう に形成されてもよい しれに よ り、 上部電極 1 4の微細貫通孔 1 4 a ¾r通つて放出させられた電 子が上部電極 1 4 の直上部に存在する蛍光体に衝突し 蛍光体を励 起して光を発生させる発光素子が形成される なお、 のような蛍 光体及び上 夹施形態において説明した蛍光体 1 9 ， 1 9 の何れ も、 「上部電極 1 4の上部側において同上部電極 1 4 に対向するよ う に配設され、 電子の衝突によ り発光する蛍光体」 である

更に、 図 2 1 に示したよう に、 電子放出装置は一つの略正方形の 画素 P X内に 4つの素子 （従つて、 4つの上部電極 1 4でめる第 1 上部電極 1 4 一 1 ， 第 2上部電極 1 4 一 2 ？ 第 3上部 m極 1 4 一 3

， 第 4上部電極 1 4 - 4 ) と 、 集束電極 1 6 とを備えていても い し の "^口' 、 例えば、 第 1 上部電極 1 4 一 1 の直上には図示しない 緑色蛍光体が配設され 、 第 2上部電極 1 4 ― 2及び第 4上部電極 1

4 — 4の直上には図示しない赤色蛍光体が配設され、 第 3上部電極

1 4 — 3 の直上には図 しない青色蛍光体が配設される 集束電極

1 6 は、 各上部電極 1 4 を取り 囲むよう に各上部電極 1 4 の周囲に 形成されている ¹ によれは、 める素子の上部電極 1 4から放出 された電子はその上部電極 1 4 の直上に配置された蛍光体のみに到 達するから 、 色純度を良好に維持するとともに画像パ夕 ンのにじ みを回避することがでさる。

更に、 図 2 2及び図 2 3 に示したよう に 本発明よる他の電子放 出装置 6 0 は、 下部電極 6 2 、 ェミ ッ夕部 6 3及び上部電極 6 4 を 備えてなる完全に独立した素子を基板 1 1 上に配列し 各素子の間 を絶縁体 6 5で満 7こし 、 且つ 、 その絶縁体 6 5 の上面であつて X軸 方向において互いに隣接する素子の各上部 m極 6 4の間に集束電極 6 6 を形成した構造を備えるものであってもよい。 このよう に構成 された電子放出装置 6 0 は、 各素子から独立したタイ ミ ングにて或 いは同時に電子を放出する ことができる。

また、 基板 1 1 は、 酸化アルミニウムを主成分とする材料、 或い は、 酸化アルミニウム及び酸化ジルコニウムとの混合物を主成分と する材料から構成されていてもよい。

Claims

求 の 範

1 . 誘電体からなるェミ ッタ部と、 1口 Jェ ッ夕部の下部に形成され た下部電極と 、 同ェミ ッタ部を挟んで同下部電極に対向するよ に 同ェミ 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 れ且つ同微細貫通孔の周部であって 1口 J X ッタ咅 βと対向する面が同 ェミ ッ夕部から離間しているよう に形成されてなる上部電極と、 を 有し 、 同下部電極の電位に対する同上部電極の電位である素子電圧 が所定の大きさ以上の大きさを有する負の電圧となつたとさ同上部 電極から同ェミ ッタ部に電子を供給するとともに同電子を同ェミ ツ タ部に蓄積し 、 同ェミ ツ夕部に同電子が 積されている状態におい て同素子電圧が所定の大きさ以上の大ささを有する正の電圧となつ たとき同エミ ッタ部に蓄積されている電子を同微細貫通孔を通して 放出させる素子と、

前 圧を前記負の電圧に設定し その後、 同素子電圧を目 ed正の電圧に設定する駆動電圧を、 同下部電極と同上部電極との間 に印加する駆動電圧付与手段と、

を備えた電子放出装置において、

L馬区動 ¾圧付与手段は、

前記正の電圧を階段状に増大させる Ό に構成された電子放出装

2 . 請求の範囲 1 に記載の電子放出装置において、

刖 pL馬区 ¾f ¾圧付与手段は、

刖記正の電圧を第 1 電圧から同第 1 電圧よ Ό も大きい第 2電圧 と増大させるとき、 前記素子電圧を 、 同第 1 圧よ り 小さ <且 t

m B己素子が前記ェミ ツ夕部への前記電子の蓄積を行わない電圧に 時的に設定するよう に構成された電子放出装置

3 . 請求の範囲 1 に記載の電子放出装置であって、

前記上部電極の上部側において同上部電極に対向するよう に配設 され、 電子の衝突によ り発光する蛍光体を更に備えた電子放出装置

4 . 請求の範囲 3 に記載の電子放出装置であって、 前記蛍光体の近傍に配置された 3 レク夕電極と、

記コ レクタ電極が前記放出された電子を 1口 J レクタ電極側に引 き寄せる電界を形成するよう に同 3 レクタ電極に電圧を付与する n レク夕電圧付与手段と、

を に備えた電子放出 ¾ ¾¾： IS- o

5 . n乃電体からなるエミ ッタ部と 、 同ェ Vタ部の下部に形成され た下部電極と、 同ェミ ツタ部を挟んで 下部電極に対向するよう に 同ェミ 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 れ且つ同微細貫通孔の周部であって同エミ ッタ部と対向する面が同 ェミ ッタ部から離間しているよう に形成されてなる上部電極と、 を 有する電子放出素子を用いた電子放出方法であって、

前記下部電極の電位に対する i記上部電極の 位である素子電圧 を負の電圧に設定して 上部電極力、ら前記ェ ッ夕部に電子を供給 するとともに同電子を同ェミ ツ夕部に蓄禾貝し 、 その後、 同素子電圧 を正の第 1電圧にまで増大して ェミ ツ夕部に蓄積されている電子 を前記微細貫通孔を通して放出させ、 その後 、 同素子電圧を同第 1 電圧よ り大さい正の第 2電圧にまで増大して同ェミ ツ夕部に残存し ている電子を同微細貫通孔を通して放出させる電子放出方法

6 =±

- B冃求の範囲 5 に記載の電子放出方法において 、

前記素子電圧を前記第 1 電圧から刖 0Π第 2 圧へと増大させると き 、 同素子 圧を、 1口 j第 1電圧よ り も小さ <且 iu記素子が 記ェ ッ夕部への前記電子の 積を行わない 圧に一時的に設定する電 子放出方法。