JPH01146236A - 電子線発生装置およびそれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は１表面伝導形放出素子を電子ビーム発生源とし
て用いた電子線発生装置の改良に関するものである。

［従来の技術］ 従来、簡単な構造で電子の放出か得られる素子として、
例えば、エム　アイ　エリンソン（Ｍ、　ｌ。

Ｅｌｉｎｓｏｎ）等によって発表された冷陰極素子が知
られている。［ラジオ　エンジニアリング　エレクトロ
ン　フィジックス（Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇ、　Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ。

Ｐｈｙｓ、）第１Ｏ巻、　１２９０〜１２９６頁、　　
１９６５年］これは、基板上に形成された小面積の薄膜
に、１面に平行に電流を流すことにより、電子放出か生
ずる現象を利用するもので、一般には表面伝導型放出素
子と呼ばれている。

この表面伝導型放出素子としては、前記エリンソン等に
より開発されたＳｎＯ□（ｓｂ）薄膜を用いたもの、Ａ
ｕ％ｌ膜によるもの［ジー・ディトマー“スイン　ソリ
ト　フィルムス″（Ｇ、　Ｄｉｔｔｍｅｒ：　　Ｔｈ１
ｎＳｏｌｉｄ　Ｆｉ１ｍｓ″）、９巻、３１７頁、　（
１９７２年）］、ＩＴＯｐｌ膜によるもの［エム　ハー
トウェル　アント　シー　ジー　）オンスタット“アイ
　イーイー　イー　トランス”　イー　デイ−コンク（
Ｍ、　ｌｌａｒｔｗｅｌｌ　ａｎｄ　Ｃ，Ｇ、　Ｆｏｎ
ｓｔａｄ：　　“　ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、　ＩミＤ　Ｃ
ｏｎｆ、　”　）　５１９頁、　（１９７５年）］、カ
ーボン薄膜によるもの［荒木久他：゛真空”。

第２６巻、第１号、２２頁、　（１９８：１年）］どが
報告されている。

これらの表面伝導形放出素子は、・ ｌ）高い電子放出効率か得られる ２）構造が簡単であるため、製造が容易である３）同一
基板上に多数の素子を配列形成てきる等の利点を有する
。

従って、たとえば大面積の基板上に微細なピッチて多数
の素子を配列した電子線発生装置や、これを用いた高精
細大画面の表示装置などへの応用か期待されるものであ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ この様な現状のものにおいて、上述の表面伝導形放出素
子を電子源として用いた電子線発生装置に関し、本発明
者らは、既に特願昭６２−１８６６５０号を出願し、多
数の表面伝導形放出素子を微細なピッチで配列し、しか
も効率的に駆動する方法に関する提案を行なった。この
提案中において、本発明者らは、表面伝導形放出素子の
電極間に印加する電圧の極性な一走査毎に反転させる駆
動法を開示した。

しかしながら、表面伝導形放出素子の中には、印加電圧
の向きによって電圧−放出電流特性が少なからず変化す
るものがある。たとえば、本発明者らが試作したＩＴＯ
薄膜（膜厚１０００人）を材料とする表面伝導形放出累
子に於ては、第４図に示すような非対称性かあられれた
。

このような非対称性が顕著な素子の場合、前述したよう
な極性反転をともなう駆動を行なうと、極性が反転する
たびに放出電流量が大巾に変わってしまい、電子線発生
装置として用いるには不都合な場合があった。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもの
であり、表面伝導形素子の２極間に電圧を印加する際に
印加電圧の極性を反転する手段を備えた電子線発生装置
に於て、極性の反転時に放出電流量の変化を補正する手
段を設けることにより、常に所望の電流値のビームを発
生させることを回部とした電子線発生装置を提供するこ
とを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 即ち、本発明は、電子ビーム発生源である表面伝導形放
出素子と、該表面伝導形放出素子の二極間に電圧を印加
する手段と、前記電圧の極性を適時反転させる手段とを
備えるとともに、印加する電圧の極性を反転させた際に
生ずる放出電流量の変化を補正する手段を設けてなるこ
とを特徴とする電子線発生装置に係わるものである。

［作用］ 本発明によれば、表面伝導形放出素子へ印加する電圧の
極性を反転するたびに、放出電流量の変化を補正する手
段を設けることにより、常に所望の出力電流を得ること
か可能となる。

前記補正手段として：ＪＳｌには、表面伝導形放出素子
に印加する電圧の絶対値を補正する方法が有効である。

また、第２の方法として、表面伝導形放出素子の上方に
設けた変調手段（たとえば引き出し電極）により出力電
流を補正する方法か有効である。

前記第１の補正手段、あるいは第２の補正手段、あるい
は第１と第２の補正手段の併用に於て、補正すべき補正
量は、たとえば半導体メモリのような記憶手段にあらか
じめ記憶しておいてもよいし、あるいは放出電流量を測
定する測定手段を設けておいて適時測定を行ない、補正
量を検知してもよい。

［実施例］ 実施例１ 第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図である。図
中に於て、ｌはガラス基板などの基板、２は例えば金属
や金属酸化物を材料とする薄膜。

３は前記薄膜２に従来公知のフォーミングと呼ばれる処
理を行なって形成した電子放出部、４及び５は前記薄膜
２に電圧を印加するために設けられた電極である。すな
わち、基板ｌの上に設けられた前記符号２〜５の各部分
によって構成される表面伝導形素子の断面が示されてい
る。

また、６は表面伝導形放出素子の駆動を制御するための
マイクロプロセッサで、７はメモリ、８はＤ／Ａ変換器
、９．１０．１１．１２はスイッチ用のトランジスタで
ある。

次に各部の動作を順を追って説明する。

マイクロプロセッサ６は１表面伝導形放出素子の電極４
と電極５の間に印加する電圧の極性およびその絶対値を
制御する役割を有する。

まず、印加電圧の極性については、次のようにして制御
される。表面伝導形放出素子の電極５は、トランジスタ
９とトランジスタ１０に電気的に接続しているが、これ
ら２つのトランジスタのうち、どちらか一方がＯＮ状態
になるようにマイクロプロセッサ６は信号Ｓ１と８２を
出力する。

トランジスタｌＯをＯＮとした場合には、電極５は接地
レベル（０ボルト）と接続され、また逆にトランジスタ
９をＯＮとした場合には、Ｄ／Ａ変換器８より出力され
る電圧レベルと接続される。

電極４についても同様に、マイクロプロセッサ６の出力
信号Ｓ３と８４により駆動されるトランジスタ１２と１
１により、接地レベルかまたはＤ／Ａ変換器８の出力レ
ベルのいずれかに接続される。

Ｄハ変換器８の出力電圧なＶＥ［ボルト１とすると（た
だしＶ６〉０とする）、マイクロプロセッサ６は、下記
の第１表に示すＡ、Ｂ、Ｃのうちいずれかの状態を選択
するように制御信号８１〜Ｓ４を発生する。

第１表 ここで、Ａの動作状態とは、表面伝導形放出素子の電極
４が正極、電極５が負極として動作する場合てあり、Ｂ
の動作状態は、これとは逆に電極５が正極、電極４が負
極として働く場合である。

また、Ｃの状態では画電極ともＯｖとなるため、電子ビ
ームは放出されない。

次に、本発明の目的である、印加電圧の極性によらず適
正な放出電流を得るという機能を実現するために１本実
施例の装置に於ては、印加電圧の極性（即ち、前記Ａと
Ｂのどちらの状態であるか）により、電圧の絶対値（即
ち、ｖ６の値）を補正する手段を備えている。

つまり、前記メモリ７には、前記第４図の印加電圧−放
出電流特性にもとづいて作られたルックアップチーツル
があらかじめ記憶されている。マイクロプロセッサ６は
、所望の放出電流量及び素子に印加する電圧の極性（Ａ
、Ｂのいずれか）にもとすき、前記ルックアップテーブ
ルを参照するためのアドレスをメモリ７に対して発生す
る。

メモリ７は、前記アドレスに記憶された内容、すなわち
指定された極性に於て、所望の放出電流を得るために印
加すべきｖ６の絶対値を、デジタル信号としてＤ／Ａ変
換器８に出力する。Ｄ／Ａ変換器８は、前記デジタル信
号にもとづき、電圧ｖＥを発生する。

以上説明したような一連の作用により、本装置に於ては
、表面伝導形放出素子に印加する電圧の極性によらず、
常に所望の放出電流を得ることか可能となった。

実施例２ 第２図は本発明の第２の実施例を示す構成図である。図
中符号１〜５は第１図で説明したものと同様な表面伝導
形放出素子を構成する各構成要素である。また、９　、
１０．１１．１２はトランジスタ、２１はマイクロプロ
セッサ、２２はメモリ、２３はＤ／Ａ変換器、２４は引
き出し電極、２５は電圧源を示す。

次に、各部の動作を説明する。まず、表面伝導形放出素
子の電極４及び５に印加する電圧は、前記実施例１の場
合と同様、マイクロプロセッサ２１の制御により、第１
表中のＡ、Ｂ、Ｃのうちいずれか１つが供給される。た
だし、実施例１の場合と異なり、極性にあわせて補正さ
れた電圧Ｖ８がＤ／Ａ変換器から供給されるのではなく
、常に一定した電圧が電圧源２５から供給される。

その代り、本実施例では表面伝導形放出素子の上方に、
引き出し電極２４が設けられており、該引き出し電極２
４に印加される電圧Ｖｏを変化させることにより、電子
ビーム■、の電流量を補正することか可能である。（引
き出し電極２４としては、たとえば薄板状の金属に電子
ビームを透過させるだめの透孔を設けたものや、金属メ
ツシュなどを用いれば良い。） そこで、引き出し電極２４に印加する電圧Ｖ。を適宜発
生されるために、メモリ２２及びＤ／Ａ変換器２３が設
けられている。メモリ２２には、前記第１表のＡとＢの
場合に於て、各々所望のビーム電流１、を得るためには
、ｖｏを何ボルトにすればよいかか、あらかじめ数値デ
ータとして記憶されている。

マイクロプロセッサ２１は、出力すべきビーム電流■８
の値と、極性がＡかＢかにもとづきメモリ２２をアクセ
スし、数値データをＤ／Ａ変換器２３に出力させる。Ｄ
／Ａ変換器は、該データにもとづき電圧を発生し、前記
引き出し電極２４に印加する。

以上、説明したような一連の作用により、本装置に於て
は、表面伝導形放出素子に印加する電圧の極性によらず
、常に所望の電流を得ることが可能となる。

実施例３ 以上に説明した実施例１と実施例２では異なる補正手段
を用いたが、その際には前記第４図に示した表面伝導形
放出素子の特性にもとづいた補正データを、あらかじめ
メモリに記憶して補正を行なった。しかしながら、表面
伝導形放出素子を長期にわたって使用したり、使用する
環境（温度。

真空度など）が変化したりすると、前記第４図の特性に
も変化が生ずる場合がある。その場合には、経年変化や
環境変化にあわせた複数の補正データをあらかじめ記憶
しておき、適宜選択して用いれば良い。あるいは、第３
図に示すような機構を設け、ビーム電流を適時実測し、
補正量を決めても良い。

第３図に於て、３１は偏向電極、３２はスイッチ、３３
はコレクタ電極、３４は電流計である。電子ビーム発生
装置として、通常動作させる際には、電子ビームを実線
矢印Ａ方向に飛翔させるが、ビーム電流を測定する際に
は、スイッチ３２をＯＮにし、電子ビームを点線矢印Ｂ
方向に偏向させる。コレクタ電極３３で捕集された電子
ビームを電流計３４で計測し、前記補正手段ヘフィート
バックすれば、表面伝導形放出素子の非対称特性が変化
しても、常に良好な補正を行なうことが可能である。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明は表面伝導形放出素子の印加
電圧の極性を反転する手段を備えた電子線発生装置に於
て、極性の反転時に放出電流量の変化を補正する手段を
設けることにより、常に所望の電流値のビームを発生さ
せることが可能となった。その結果、たとえば、　ＩＴ
Ｏ薄膜で形成した素子のように、電子放出効率が優れる
という長所を有しながらも、電圧−放出電流特性が非対
称な為に応用が限定されていたものを、広く電子源とし
て利用する事が可能となった。たとえば、特願昭６２−
１８６６５０号で開示した方式の電子線発生装置にも、
前記の電子放出効率の優れた素子を支障なく用いること
ができる様になり、装置の最大出力や消費電力が大巾に
向上した為、その応用範囲を一層ひろげることが可能と
なり、また例えば表示装置に応用した場合、表示画像の
品位を大巾に向上させることができる。

本発明の適用は、特定の材料の放出素子に限定されるも
のてはなく、表面伝導形放出素子に広く一般に応用する
ことかでき、その安定性を向上させることが可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す構成図、第３図は補正量を
検知するためのビーム電流測定手段を示す構成図および
第４図は表面伝導形放出素子の印加電圧−放出電流の非
対称性を示すグラフである。 ｌ・・・基板　　　　　　２・・・薄膜３・・・電子放
出部　　　４，５・・・電極６．２１・・・マイクロプ
ロセ・ンサ ７．２２・・・メモリ　　　８，２３・・・Ｄ／Ａ変換
器９　、１０．１１．１２・・・トランジスタ２４・・
・引き出し電極　　２５・・・電圧源３１・・・偏向電
極　　　　３２・・・スイッチ３３・・・コレクタ電極
　　３４・・・電流計第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子ビーム発生源である表面伝導形放出素子と、該表面
   伝導形放出素子の二極間に電圧を印加する手段と、前記
   電圧の極性を適時反転させる手段とを備えるとともに、
   印加する電圧の極性を反転させた際に生ずる放出電流量
   の変化を補正する手段を設けてなることを特徴とする電
   子線発生装置。