專(zhuān)利名稱(chēng)：電子射出元件、電子射出裝置顯示器及光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在玻璃基板上形成的電子射出元件、具有多個(gè)該電子射出元件的電子射出裝置、使用該電子射出裝置的顯示器、和使用所述電子射出裝置的光源。
背景技術(shù)：
近來(lái)，電子射出裝置，具有陰極電極以及陽(yáng)極電極，應(yīng)用于場(chǎng)致發(fā)射顯示器(FED)或者后照光那樣的各種應(yīng)用中。在適用FED的場(chǎng)合，以二維方式排列多個(gè)電子射出元件，以規(guī)定間隔分別配置面對(duì)這些電子射出元件的多個(gè)熒光體。
作為該電子射出元件的現(xiàn)有例子，例如有專(zhuān)利文獻(xiàn)1～5，不過(guò)因?yàn)樗鼈冊(cè)诎l(fā)射極部都不使用電介質(zhì)，所以存在在相對(duì)的電極之間需要成型加工或者微細(xì)加工，為射出電子必須施加高電壓，另外，存在這樣的問(wèn)題面板制作工序復(fù)雜，制造成本高。
因此，考慮用電介質(zhì)構(gòu)成發(fā)射極，關(guān)于從電介質(zhì)進(jìn)行的電子射出，在下面的非專(zhuān)利文獻(xiàn)1～3中敘述了各種論點(diǎn)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)平1-311533號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2特開(kāi)平7-147131號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3特開(kāi)2000-285801號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4特公昭46-20944號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)5特公昭44-26125號(hào)公報(bào)非專(zhuān)利文獻(xiàn)1安崗、石井著“使用強(qiáng)電介質(zhì)陰極的脈沖電子源”應(yīng)用物理第68卷第5號(hào)，p546～550(1999)非專(zhuān)利文獻(xiàn)2V.F.Puchkarev，G.A.Mesyats，On the mechanism ofemission from the ferroelectric ceramic cathode，J.Appl.Phys.，vol.78，No.9，1November，1995，p.5633-5637
非專(zhuān)利文獻(xiàn)3H.Riege，Electron emission ferroelectrics-a view，Nucl.Instr.and Meth.A340，p.80-89(1994)發(fā)明內(nèi)容但是在現(xiàn)有的電子射出元件200中，如圖40所示，在發(fā)射極部202上形成上部電極204以及下部電極206的場(chǎng)合，特別是，上部電極204被貼緊形成在發(fā)射極部202上。電場(chǎng)集中點(diǎn)，是上部電極204/發(fā)射極部202/真空的三重點(diǎn)，但是在這一場(chǎng)合，相應(yīng)于上部電極204的邊緣部分。
但是，因?yàn)樯喜侩姌O204的邊緣部分被貼緊在發(fā)射極部202上，所以存在電場(chǎng)集中的程度小，射出電子所需要的能量小這樣的問(wèn)題。另外，因?yàn)樯涑鲭娮硬糠忠矁H限于上部電極204的邊緣部分，所以存在這樣的問(wèn)題，即在全部電子射出特性中產(chǎn)生散差，電子射出的控制困難，同時(shí)，電子射出效率低。
本發(fā)明是考慮這樣的問(wèn)題后而提出的，其目的是，提供一種電子射出元件以及電子射出裝置，它們能夠容易地發(fā)生高電場(chǎng)集中，而且能夠做成多個(gè)電子射出位置，能夠?qū)崿F(xiàn)電子射出的大輸出、高效率，也能用低電壓驅(qū)動(dòng)，而且有利于實(shí)現(xiàn)大面積板、降低產(chǎn)品成本。
本發(fā)明另外的目的是，提供一種高亮度以及低成本的顯示器以及光源，它們使用了能夠?qū)崿F(xiàn)電子射出的大輸出、高效率、也能用低電壓驅(qū)動(dòng)、而且有利于實(shí)現(xiàn)大面積板、降低產(chǎn)品成本的電子射出位置。
本發(fā)明的電子射出元件，其特征在于，具有在玻璃基板上形成的第一電極；在所述第一電極上形成的由電介質(zhì)膜組成的發(fā)射極部；和在所述發(fā)射極部上形成的第二電極；在所述第一電極和所述第二電極之間施加為射出電子的驅(qū)動(dòng)電壓，至少所述第二電極，具有露出所述發(fā)射極部的多個(gè)貫通部，在所述第二電極中，所述貫通部的邊緣部中和所述發(fā)射極部相對(duì)的面，從所述發(fā)射極部離開(kāi)。
另外，本發(fā)明的電子射出裝置，具有在玻璃基板上形成的多個(gè)電子射出元件，其特征在于，所述電子射出元件，具有在所述玻璃基板上形成的第一電極、在所述第一電極上形成的由電介質(zhì)膜組成的發(fā)射極部、和在所述發(fā)射極部上形成的第二電極，在所述第一電極和所述第二電極之間施加為射出電子的驅(qū)動(dòng)電壓，至少所述第二電極具有露出所述發(fā)射極部的多個(gè)貫通部，在所述第二電極中，所述貫通部的邊緣部中和所述發(fā)射極部相對(duì)的面，從所述發(fā)射極部離開(kāi)。
另外，本發(fā)明的顯示器，具有上述電子射出裝置；在玻璃基板中、和形成在所述電子射出裝置中的發(fā)射極部的面相對(duì)配置的透明板；在所述透明板中、和所述發(fā)射極部相對(duì)的面上，具有用于在和所述電子射出裝置中的電子射出元件間形成電場(chǎng)的電極、和在所述電極上形成的熒光體，使從所述電子射出元件射出的電子沖擊所述熒光體來(lái)激勵(lì)所述熒光體，使之發(fā)光。
另外，本發(fā)明的光源，具有上述電子射出裝置；在玻璃基板中、和在所述電子射出裝置中的形成發(fā)射極部的面相對(duì)配置的透明板；在所述透明板中、在和所述發(fā)射極部相對(duì)的面上，具有用于在所述電子射出裝置中在和電子射出元件間形成電場(chǎng)的電極、和在所述電極上形成的熒光體，使從所述電子射出元件射出的電子沖擊所述熒光體來(lái)激勵(lì)所述熒光體，使發(fā)之光。
首先，在第一電極和第二電極之間施加驅(qū)動(dòng)電壓。該驅(qū)動(dòng)電壓，例如如脈沖電壓或者交流電壓那樣，定義為伴隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)，從比基準(zhǔn)電壓(例如0V)高或低的電壓電平急劇地變化為比基準(zhǔn)電壓低或高的電壓電平的電壓。
另外，形成發(fā)射極部的第二電極的面和第二電極和該電子射出元件的周?chē)慕橘|(zhì)(例如真空)的接觸位置形成三重結(jié)。這里，所謂三重結(jié)定義為通過(guò)第二電極和發(fā)射極部和真空的接觸形成的電場(chǎng)集中部。此外，在所述三重結(jié)中也包含第二電極和發(fā)射極部和真空作為一個(gè)點(diǎn)存在的三重點(diǎn)。在本發(fā)明中，三重結(jié)，被形成在多個(gè)貫通部的邊緣部或者第二電極的邊緣部。因此，在第一電極和第二電極之間施加上述那樣的驅(qū)動(dòng)電壓的話，就在上述三重結(jié)中發(fā)生電場(chǎng)集中。
然后，在第一階段，在第一電極和第二電極之間施加比基準(zhǔn)電壓高或低的電壓，在上述三重結(jié)例如發(fā)生向一方向的電場(chǎng)集中，從第二電極向發(fā)射極部進(jìn)行電子射出，例如在發(fā)射極部中、在與第二電極的貫通部對(duì)應(yīng)的部分或者在第二電極的邊緣部附近的部分積蓄電子。亦即，發(fā)射極部變得帶電。此時(shí)，第二電極作為電子供給源工作。
在下面的第二階段，如驅(qū)動(dòng)電壓的電平急劇變化，而在第一電極和第二電極之間施加比基準(zhǔn)電壓低或高的電壓的話，則此次在與第二電極的貫通部對(duì)應(yīng)的部分或者在第二電極的邊緣部附近的帶電的電子，通過(guò)向反方向反轉(zhuǎn)極化的發(fā)射極部的偶極子(在發(fā)射極部的表面上顯現(xiàn)負(fù)極性)，從發(fā)射極部被驅(qū)出，在發(fā)射極部中、從所述電子積蓄的部分，通過(guò)貫通部射出電子。當(dāng)然，從第二電極的邊緣部附近也射出電子。此時(shí)，對(duì)應(yīng)所述第一階段中的所述發(fā)射極部的帶電量的電子，在第二階段從所述發(fā)射極部被射出。另外，所述第一階段中的所述發(fā)射極部的帶電量，被維持到進(jìn)行在所述第二階段的電子射出。
另外，在別的電子射出方式中，首先，在第一輸出期間，進(jìn)行為電子射出的準(zhǔn)備(例如作為發(fā)射極的物質(zhì)的向一方向的極化等)。在下面的第二輸出期間，如果驅(qū)動(dòng)電壓的電平急劇減小，則此次在上述三重結(jié)中發(fā)生電場(chǎng)集中，通過(guò)該電場(chǎng)集中從第二電極射出一次電子，沖擊作為發(fā)射極的物質(zhì)中、從貫通部露出的部分以及第二電極的邊緣部附近。由此，從一次電子沖擊的部分射出二次電子(含一次電子的反射電子)。亦即，在第二輸出期間的初始階段，從所述貫通部以及第二電極的邊緣部附近射出二次電子。
然后，在該電子射出元件中，首先，在第二電極上形成了多個(gè)貫通部，所以，從各貫通部以及第二電極的邊緣部附近均勻地射出電子，在減低整體電子射出特性的分散性、變得容易地進(jìn)行電子射出的控制的同時(shí)，提高電子射出效率。
另外，本發(fā)明，在與所述第二電極中、所述貫通部的邊緣部的所述發(fā)射極部對(duì)向的面和所述發(fā)射極部之間形成間隙的形狀，所以在施加了驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，在該間隙的部分中容易發(fā)生電場(chǎng)集中。這與電子射出的高效率化有關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓的低電壓化(在低的電壓電平下的電子射出)。
如上所述，本發(fā)明，在與所述第二電極中、在所述貫通部的邊緣部的所述發(fā)射極部對(duì)向的面和所述發(fā)射極部之間形成間隙，在第二電極中的貫通部的邊緣部形成檐狀(突緣狀)，所以輔以在間隙的部分的電場(chǎng)集中變大，從所述檐狀的部分(貫通部的邊緣部)變得容易射出電子。這與電子射出的大輸出、高效率有關(guān)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓的低電壓化。由此，例如可以實(shí)現(xiàn)排列多個(gè)電子射出元件構(gòu)成的、例如顯示器或光源的高亮度化。另外，無(wú)論是做成射出作為發(fā)射極的物質(zhì)中積蓄的電子的方式、或者使來(lái)自第二電極的一次電子沖擊作為發(fā)射極的物質(zhì)使其射出二次電子的方式的哪一種，第二電極中的貫通部的邊緣部都作為柵極電極(控制電極，聚焦電子透鏡等)起作用，所以能夠提高射出電子的直進(jìn)性。這點(diǎn)，在作為顯示器的電子源構(gòu)成的場(chǎng)合，在減低串?dāng)_方面是有利的。
這樣，在本發(fā)明中，能夠容易地發(fā)生高的電場(chǎng)集中，而且，能夠做成多個(gè)電子射出位置，可以實(shí)現(xiàn)電子射出的高輸出、高效率，也能夠低電壓驅(qū)動(dòng)(低消費(fèi)電力)。特別，因?yàn)槭褂貌ＡЩ澹钥梢越档彤a(chǎn)品成本。另外，能夠促進(jìn)電子射出元件的制造的處理溫度的低溫化，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的低成本化。作為玻璃基板也可以使用結(jié)晶化玻璃。在這種場(chǎng)合，作為處理溫度，與一般的玻璃不同，可以使用600～800℃的范圍，可以擴(kuò)寬材料選擇的自由度。通過(guò)使用玻璃基板，能夠廉價(jià)地得到對(duì)應(yīng)大畫(huà)面顯示器或者與大畫(huà)面的液晶顯示器的后照光的大板。另外，在制作真空密封電子射出元件的管的場(chǎng)合，用玻璃制造管壁以及基座或者形成熒光體的透明板，能夠把它們和形成電子射出元件的玻璃基板進(jìn)行玻璃料粘結(jié)。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果在玻璃以外的基板上進(jìn)行電子射出元件的形成的話，則因?yàn)楹推渌牟Ａе撇考约安ＡЯ系臒崤蛎浵禂?shù)不相吻合，管制作變難。
另外，在本發(fā)明中，在所述發(fā)射極部中，至少在形成所述第二電極的面上，形成由電介質(zhì)的粒子邊界引起的凹凸，所述第一電極，也可以在與由所述電介質(zhì)的粒子邊界引起的凹部對(duì)應(yīng)的部分上形成所述貫通部。此外，所述第一電極，也可以是包含具有鱗片狀的形狀的物質(zhì)的導(dǎo)電性物質(zhì)，或者，具有多個(gè)鱗片狀形狀的物質(zhì)的集合體。
由此，在所述第一電極中，所述貫通部的邊緣部中的與所述發(fā)射極部相對(duì)的面，可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)從所述發(fā)射極部離開(kāi)的結(jié)構(gòu)，亦即在所述貫通部的邊緣部的與所述發(fā)射極部相對(duì)的面和所述發(fā)射極部之間形成間隙的結(jié)構(gòu)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的電子射出元件以及電子射出裝置，可以容易地發(fā)生高的電場(chǎng)集中，而且能夠做成多個(gè)電子射出位置，能夠?qū)崿F(xiàn)電子射出的高輸出、高效率，也能夠低電壓驅(qū)動(dòng)(低消費(fèi)電力)，而且在制作大面積板、降低產(chǎn)品成本方面有利。
另外，根據(jù)本發(fā)明的顯示器以及光源，可以用大畫(huà)面或者大面積實(shí)現(xiàn)高亮度以及低成本。


圖1是部分省略地表示第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件的截面圖；圖2是部分省略地表示第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件的放大截面圖；圖3是放大表示第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件的重要部分的截面圖；圖4是表示在上部電極上形成的貫通部的形狀的一例的平面圖；圖5A是表示上部電極其他例子的截面圖，圖5B是放大表示重要部分的截面圖；圖6A是表示上部電極另一其他例子的截面圖，圖6B是放大表示重要部分的截面圖；圖7是表示第一電子射出方式中的驅(qū)動(dòng)電壓的電壓波形的圖；圖8是表示第一電子射出方式的第二輸出期間(第二階段)的電子射出的情況的說(shuō)明圖；圖9是表示第二電子射出方式中的驅(qū)動(dòng)電壓的電壓波形的圖；圖10是表示第二電子射出方式的第二輸出期間(第二階段)的電子射出的情況的說(shuō)明圖；圖11是表示上部電極的檐部的截面形狀的一例的圖；圖12是表示上部電極的檐部的截面形狀的其他例的圖；圖13是表示上部電極的檐部的截面形狀的另一其他例的圖；圖14是表示在上部電極和下部電極間連接的各種電容器的連接狀態(tài)的等價(jià)電路圖；圖15是用于說(shuō)明在上部電極和下部電極間連接的各種電容器的電容量計(jì)算的圖；圖16是部分省略地表示第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件的第一變形例的平面圖；圖17是部分省略地表示第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件的第二變形例的平面圖；圖18是部分省略地表示第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件的第三變形例的平面圖；圖19是表示第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件的電壓—電荷量特性(電壓—極化量特性)的圖；圖20A是表示在圖19的點(diǎn)p1的狀態(tài)的說(shuō)明圖，圖20B是表示在圖19的點(diǎn)p2的狀態(tài)的說(shuō)明圖，圖20C是表示在從圖19的點(diǎn)p2到點(diǎn)p3的狀態(tài)的說(shuō)明圖；圖21A是表示在從圖19的點(diǎn)p3到點(diǎn)p4的狀態(tài)的說(shuō)明圖，圖21B是表示在就要到圖19的點(diǎn)p4前的狀態(tài)的說(shuō)明圖，圖21C是表示在從圖19的點(diǎn)p4到點(diǎn)p6的狀態(tài)的說(shuō)明圖；圖22是表示使用第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件構(gòu)成的顯示器等發(fā)光顯示部和驅(qū)動(dòng)電路的框圖；圖23A～23C是表示使用振幅調(diào)制電路進(jìn)行的脈沖信號(hào)的振幅調(diào)制的圖；圖24是表示涉及變形例的信號(hào)供給電路的圖；圖25A～25C是表示使用脈沖寬度調(diào)制電路進(jìn)行的脈沖信號(hào)的脈沖寬度調(diào)制的圖；圖26A是表示圖23A或圖25A中的施加了電壓Vsl時(shí)的磁滯曲線的圖，圖26B是表示圖23B或圖25B中的施加了電壓Vsm時(shí)的磁滯曲線的圖，圖26C是表示圖23C或圖25C中的施加了電壓Vsh時(shí)的磁滯曲線的圖；圖27是表示在上部電極上配置集電極電極、熒光體以及透明板的一例的構(gòu)成圖；圖28是表示在上部電極上配置集電極電極、熒光體以及透明板的另一例的構(gòu)成圖；圖29A是表示在第一實(shí)驗(yàn)例(觀察電子射出元件的電子的射出狀態(tài)的實(shí)驗(yàn))中使用的寫(xiě)入脈沖和點(diǎn)亮脈沖的波形的圖，圖29B是在第一實(shí)驗(yàn)例中用光接收元件的檢測(cè)電壓波形表示從電子射出元件射出電子的狀態(tài)的圖；圖30是表示在第二到第四實(shí)驗(yàn)例中使用的寫(xiě)入脈沖和點(diǎn)亮脈沖的波形的圖；圖31是表示第二實(shí)驗(yàn)例(觀察電子射出元件的電子的射出量隨寫(xiě)入脈沖的振幅怎樣變化的實(shí)驗(yàn))的結(jié)果的特性圖；
圖32是表示第三實(shí)驗(yàn)例(觀察電子射出元件的電子的射出量隨點(diǎn)亮脈沖的振幅怎樣變化的實(shí)驗(yàn))的結(jié)果的特性圖；圖33是表示第四實(shí)驗(yàn)例(觀察電子射出元件的電子的射出量隨集電極電壓的電平怎樣變化的實(shí)驗(yàn))的結(jié)果的特性圖；圖34是表示顯示器等驅(qū)動(dòng)方法的一例的定時(shí)圖；圖35是表示在圖34所示的驅(qū)動(dòng)方法中的外加電壓關(guān)系的圖表；圖36是部分省略表示第二實(shí)施形態(tài)的電子射出元件的截面圖；圖37是部分省略地表示第二實(shí)施形態(tài)的電子射出元件的第一變形例的截面圖；圖38是部分省略地表示第二實(shí)施形態(tài)的電子射出元件的第二變形例的截面圖；圖39是部分省略地表示第二實(shí)施形態(tài)的電子射出元件的第三變形例的截面圖；圖40是部分省略地表示現(xiàn)有例子的電子射出元件的截面圖。
符號(hào)說(shuō)明10A、10Aa～10Ac、10B、10Ba～10Bc電子射出元件，12發(fā)射極部，14上部電極，16下部電極，20貫通部，22凹凸，24凹部，26檐部，28間隙，30凸部，32孔，44、46切口，48狹縫，50浮動(dòng)電極，100顯示器等具體實(shí)施方式
下面參照?qǐng)D1～圖40說(shuō)明本發(fā)明的電子射出元件的實(shí)施形態(tài)例。
首先，本實(shí)施形態(tài)的電子射出裝置，除作為顯示器的用途外，可適用于電子射線照射裝置、光源、代替LED使用、電子部件制造裝置、電子電路部件。
電子射線照射裝置中的電子射線，比之現(xiàn)在普及的紫外線照射裝置中的紫外線，在高能量下吸收性能優(yōu)良。作為使用例，在半導(dǎo)體裝置中，有在重合晶圓時(shí)固化絕緣膜的用途，在印刷干燥中有均勻硬化印刷墨水的用途，有把醫(yī)療器械裝入在包裝箱內(nèi)殺菌的用途等。
作為光源的用途，有液晶顯示器用后照光那樣的平面光源、和作為面向高亮度、高效率技術(shù)規(guī)格的、例如使用超高壓水銀燈等的投影器的光源用途等。在把本實(shí)施形態(tài)的電子射出裝置用于光源的場(chǎng)合，具有諸如小型化、長(zhǎng)壽命、高速點(diǎn)亮、由于無(wú)水銀而降低環(huán)境負(fù)荷這樣的特征。
作為代替LED的用途，有屋內(nèi)照明、汽車(chē)用燈、信號(hào)機(jī)等面光源用途或者面向芯片光源、信號(hào)機(jī)、便攜電話的小型液晶顯示器的后照光等。
作為電子部件制造裝置的用途，有電子束蒸鍍裝置等成膜裝置的電子束源、等離子體的CVD裝置中的等離子體生成用(氣體等活性化用)電子源、氣體分解用途的電子源等。另外，也有T(兆兆)Hz驅(qū)動(dòng)的高速開(kāi)關(guān)元件、大電流輸出元件這樣的真空微型器件用途。此外，作為打印機(jī)用部件，亦即通過(guò)和熒光體的組合使感光鼓感光的發(fā)光器件、或用于使電介質(zhì)帶電的電子源也十分理想。
作為電子電路部件，因?yàn)槟軌驅(qū)崿F(xiàn)大電流輸出、高放大率，所以有對(duì)于開(kāi)關(guān)、繼電器、二極管等數(shù)字元件、運(yùn)算放大器等模擬元件的用途。
首先，第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10A，如圖1所示，被形成在玻璃基板11上，而且，具有用電介質(zhì)構(gòu)成的板狀的發(fā)射極部12、在該發(fā)射極部12的第一面(例如下面)形成的第一電極(例如下部電極)16、在發(fā)射極部12的第二面(例如上面)形成的第二電極(例如上部電極)14、和在上部電極14和下部電極16之間施加驅(qū)動(dòng)電壓Va的脈沖發(fā)生源18。
上部電極14，如圖2所示，具有露出發(fā)射極部12的多個(gè)貫通部20。特別，發(fā)射極部12的表面，形成由電介質(zhì)的粒子邊界引起的凹凸22，上部電極14的貫通部20，在對(duì)應(yīng)在所述電介質(zhì)的粒子邊界中的凹部24的部分上形成。在圖2的例子中，表示出對(duì)應(yīng)一個(gè)凹部24形成一個(gè)貫通部20的情況，但是也有對(duì)應(yīng)多個(gè)凹部24形成一個(gè)貫通部20的情況。構(gòu)成發(fā)射極部12的電介質(zhì)的粒子直徑，希望是0.1μm～10μm，最好是2μm～7μm。在圖2的例子中，取電介質(zhì)的粒子直徑為3μm。
再有，在該第一實(shí)施形態(tài)中，如圖3所示，在上部電極14中，貫通部20的邊緣部26中的面對(duì)發(fā)射極部12的面26a，從發(fā)射極部12離開(kāi)。亦即在上部電極14中，在貫通部20的邊緣部26中的面對(duì)發(fā)射極部12的面26a和發(fā)射極部12之間形成間隙28，上部電極14中的貫通部20的邊緣部26被形成為檐狀(突緣狀)的形狀。因此，在以下的說(shuō)明中，把“上部電極14的貫通部20的邊緣部26”記述為“上部電極14的檐部26”。此外，在圖1、圖2、圖3、圖5A、圖5B、圖6A、圖6B、圖8、圖10、圖11～圖13、圖18的例子中，把電介質(zhì)的粒子邊界的凹凸22的凸部30的截面代表性地以半圓狀表示，但是不限于該形狀。
另外，在該第一實(shí)施形態(tài)中，上部電極14的厚度t取0.01μm≤t≤10μm，發(fā)射極部12的上面，亦即在電介質(zhì)的粒子邊界上的凸部30的表面(也是凹部24的內(nèi)壁面)，和上部電極14的檐部26的下表面26a成的角的最大角度θ取1°≤θ≤60°。另外，沿發(fā)射極部12的電介質(zhì)的粒子邊界上的凸部30的表面(凹部24的內(nèi)壁面)和上部電極14的檐部26的下表面26a之間的豎直方向的最大間隔d取0μm＜t≤10μm.
再有，在該第一實(shí)施形態(tài)中，貫通部20的形狀，特別如圖4所示，從上面看的形狀是孔32的形狀，例如圓形、橢圓形、環(huán)帶那樣的，包含曲線部分的形狀、或者如四邊形或者三角形那樣的多邊形的形狀。在圖4的例子中，作為孔32的形狀表示出圓形的場(chǎng)合。
在這一場(chǎng)合，孔32的平均直徑為大于等于0.1μm，小于等于10μm。該平均直徑，表示通過(guò)孔32的中心的分別不同的多條線的長(zhǎng)度的平均。
這里說(shuō)明各構(gòu)成部件的材料。構(gòu)成發(fā)射極部12的電介質(zhì)，合適的可以采用電容率比較高、例如大于等于1000的電介質(zhì)。作為這樣的電介質(zhì)，除鈦酸鋇以外，可以舉出鋯石酸鉛、鎂鈮酸鉛、鎳鈮酸鉛、鋅鈮酸鉛、錳鈮酸鉛、鎂鉭酸鉛、鎳鉭酸鉛、銻錫酸鉛、鈦酸鉛、鎂鎢酸鉛、鈷鈮酸鉛等，或者包含它們的任意組合的陶瓷、主成分含有這些化合物大于等于50％重量的物質(zhì)、或者對(duì)于所述陶瓷，進(jìn)一步適當(dāng)添加鑭、鈣、鍶、鉬、鎢、鋇、鈮、鋅、鎳、錳等的氧化物或者它們的任意的組合，或者適當(dāng)添加了其他的化合物的物質(zhì)。
例如，在鎂鈮酸鉛(PMN)和鈦酸鉛(PT)2成分系列nPMN-mPT(取n、m為克分子數(shù)比)中，如果使PMN的克分子數(shù)比變大，則居里點(diǎn)下降，可以使室溫下的電容率變大。
特別，在n＝0.85～1.0、m＝1.0-n時(shí)希望電容率為3000以上。例如，n＝0.91、m＝0.09時(shí)可得到室溫下的電容率15000，n＝0.95、m＝0.05時(shí)可得到室溫下的電容率20000。
接著，在鎂鈮酸鉛(PMN)、鈦酸鉛(PT)、鋯石酸鉛(PZ)3成分系列中，除增大PMN的克分子數(shù)比外，優(yōu)選通過(guò)做成正方晶體和擬立方晶體或者正方晶體和菱面晶體的變形性相邊界(MPBMorphotropic Phase Boundary)附近的組成增大電容率。例如PMN∶PT∶PZ＝0.37∶0.375∶0.25電容率為5500，PMN∶PT∶PZ＝0.5∶0.375∶0.125電容率為4500，特別理想。進(jìn)而，希望在能夠確保絕緣性的范圍內(nèi)在這些電介質(zhì)中混入白金那樣的金屬，來(lái)提高電容率。在這一場(chǎng)合，例如，可以在電介質(zhì)中以重量比20％混入白金。
另外，發(fā)射極部12，如上所述，可以使用壓電/電致伸縮層或反強(qiáng)電介質(zhì)層，但是在作為發(fā)射極部12使用壓電/電致伸縮層的場(chǎng)合，作為該壓電/電致伸縮層，例如可以舉出鋯石酸鉛、鎂鈮酸鉛、鎳鈮酸鉛、鋅鈮酸鉛、錳鈮酸鉛、鎂鉭酸鉛、鎳鉭酸鉛、銻錫酸鉛、鈦酸鉛、鈦酸鋇、鎂鎢酸鉛、鈷鈮酸鉛等，或者包含它們的任意的組合的陶瓷。
不用說(shuō)，主成分也可以是含有大于等于50％重量的這些化合物的物質(zhì)。另外，在所述陶瓷中，含有鋯石酸鉛的陶瓷，作為構(gòu)成發(fā)射極部12的壓電/電致伸縮層的構(gòu)成材料使用頻度最高。
另外，在用陶瓷構(gòu)成壓電/電致伸縮層的場(chǎng)合，在所述陶瓷中，進(jìn)而也可以使用適當(dāng)添加了鑭、鈣、鍶、鉬、鎢、鋇、鈮、鋅、鎳、錳等的氧化物，或者它們的任意組合，或其他的化合物的陶瓷。另外，也可以使用在所述陶瓷中添加SiO2、CeO2、Pb5Ce3O11或者它們的任何組合的陶瓷。具體說(shuō)，希望在PT-PZ-PMN系列壓電材料中添加0.2wt％的SiO2、或者0.1wt％的CeO2、或者1～2wt％的Pb5Ce3O11的材料。
例如，以由鎂鈮酸鉛和鋯石酸鉛以及鈦酸鉛組成的成分為主成分、進(jìn)而使用含有鑭或鍶的陶瓷是十分理想的。
壓電/電致伸縮層可以是致密的，也可以是多孔質(zhì)的，在多孔質(zhì)的場(chǎng)合，希望其氣孔率小于等于40％。
作為發(fā)射極部12在使用反強(qiáng)電介質(zhì)層的場(chǎng)合，作為該反強(qiáng)電介質(zhì)層，希望是以鋯石酸鉛為主成分的物質(zhì)、以由鋯石酸鉛和錫酸鉛組成的成分為主成分的物質(zhì)、再有在鋯石酸鉛中添加氧化鑭的物質(zhì)、或?qū)τ谟射喪徙U和錫酸鉛組成的成分添加鋯石酸鉛或鈮酸鉛的物質(zhì)。
另外，該反強(qiáng)電介質(zhì)層也可以是多孔質(zhì)的，在多孔質(zhì)的場(chǎng)合，希望其氣孔率小于等于30％。
再有，在發(fā)射極部12中使用鉭酸鉍酸鍶(SrBi2Ta2O9)的場(chǎng)合，希望極化反轉(zhuǎn)疲勞小。這樣的極化反轉(zhuǎn)疲勞小的材料，在層狀強(qiáng)電介質(zhì)化合物中，用(BiO2)2+(Am-1BmO3m+1)21這樣的一般式表示。這里，金屬A的離子，是Ca2+、Sr2+、Ba2+、Pb2+、Bi3+、La3+等，金屬B的離子，是Ti4+、Ta5+、Nb5+等。再有，也可以在鈦酸鋇系列、鋯石酸鉛、PTZ系列的壓電陶瓷中加上添加劑使之半導(dǎo)體化。在這一場(chǎng)合，使發(fā)射極部12中具有不均勻的電場(chǎng)分布，能夠進(jìn)行有助于電子射出的在與上部電極14的界面附近進(jìn)行電場(chǎng)集中。
另外，在壓電/電致伸縮/反強(qiáng)電介質(zhì)陶瓷中，例如通過(guò)混入鉛硼珪(ホウケイ)酸玻璃等陶瓷成分、或者其他低熔點(diǎn)化合物(例如氧化鉍等)，可以降低燒結(jié)溫度。
另外，在用壓電/電致伸縮/反強(qiáng)電介質(zhì)陶瓷構(gòu)成的場(chǎng)合，其形狀也可以是在板狀的成形體、板狀的疊層體、或者在其他支持用基板上疊層或者粘接它們。
例外，通過(guò)在發(fā)射極部12中使用非鉛系列的材料，通過(guò)把發(fā)射極部12做成熔點(diǎn)或者蒸發(fā)溫度高的材料，對(duì)于電子或者離子的沖擊難于受損。
然后，作為在玻璃基板11上形成發(fā)射極部12的方法，可以使用篩網(wǎng)印刷法、浸漬法、涂布法、電泳法、噴霧沉淀法等各種厚膜形成法，或者離子束法、濺射法、真空蒸鍍法、離子噴鍍法、化學(xué)氣相成長(zhǎng)法(CVD)、電鍍等各種薄膜形成法。
其中，使用篩網(wǎng)印刷法或浸漬法、涂布法、電泳法等的厚膜形成法，可以使用平均粒子直徑為0.01～5μm、最好能使用以0.05～3μm的壓電陶瓷的粒子為主成分的糊劑或釉漿、或者懸浮液、乳狀液、溶解膠形成，這樣能夠得到良好的壓電動(dòng)作特性。
特別是電泳法，主要是能夠以高密度而且高形狀精度形成膜，具有在“電化學(xué)及工業(yè)物理化學(xué)Vol.53，No.1(1985)，p63～68安齋和夫著”或者“基于第1次電泳法的陶瓷的高次成形法研究討論會(huì)征求意見(jiàn)稿集(1998)，p5～6，p23～24”等技術(shù)文獻(xiàn)中記載的那樣的特征。這樣，考慮要求精度或可靠性等，可以適宜地選擇方法使用。
另外，采用把壓電/電致伸縮材料粉末化的材料，作為發(fā)射極部12形成，而在其內(nèi)含浸低熔點(diǎn)的玻璃或溶解膠粒子的方法，十分理想。通過(guò)這樣的方法，因?yàn)槟軌蛟谛∮诘扔?00℃或者600℃的低溫下形成膜，所以如該第一實(shí)施形態(tài)，在玻璃基板11上形成發(fā)射極部12的場(chǎng)合很合適。另外，所述噴霧沉淀法也是能在低溫下形成膜的方法。
上部電極14，使用在燒結(jié)后能得到薄膜的有機(jī)金屬糊劑。例如，希望使用白金樹(shù)脂糊劑等材料。另外，抑制極化反轉(zhuǎn)疲勞的氧化物電極，例如氧化釕(RuO2)、氧化銥(IrO2)、釕酸鍶(SrRuO3)、La1-xSrxCoO3(例如x＝0.3或0.5)、La1-xCaxMnO3(例如x＝0.2)、La1-xCaxMn1-yCoyO3(例如x＝0.2、y＝0.05)或者把它們例如混入白金樹(shù)脂糊劑中的材料也十分理想。
另外，作為上部電極14，如圖5A及5B所示，也希望使用具有多個(gè)鱗片狀形狀的物質(zhì)15(例如石墨)的集合體17，或者如圖6A及圖6B所示包含具有鱗片狀形狀的物質(zhì)15的導(dǎo)電性的物質(zhì)19的集合體21。在這種場(chǎng)合，不是用所述集合體17或集合體21完全覆蓋發(fā)射極部12的表面，而是設(shè)置多個(gè)發(fā)射極部12部分露出的貫通部20，在發(fā)射極部12中，把面鄰貫通部20的部分作為電子射出區(qū)域。
上部電極14，使用上述材料，可以依照基于篩網(wǎng)印刷、噴射、涂敷、浸漬、涂布、電泳法等各種厚膜形成法，或者濺射法、離子束法、真空蒸鍍法、離子噴鍍法、化學(xué)氣相成長(zhǎng)法(CVD)、電鍍等各種薄膜形成法來(lái)形成，合適的是可以通過(guò)前者的厚膜形成法形成。
另一方面，下部電極16，使用具有導(dǎo)電性的物質(zhì)例如金屬，通過(guò)白金、鉬、鎢等構(gòu)成。另外，通過(guò)對(duì)于高溫氧化環(huán)境氣體有抵抗性的導(dǎo)體，例如金屬單體、合金、絕緣性陶瓷和金屬單體的化合物、絕緣性陶瓷和合金的化合物等構(gòu)成，適合的是通過(guò)白金、銥、鈀、銠等高熔點(diǎn)貴金屬、或銀-鈀、銀-白金、白金-粑等合金為主成分的物質(zhì)、或白金和陶瓷材料的金屬陶瓷材料構(gòu)成。更適合的是，通過(guò)僅用白金或者白金系列的合金為主成分的材料構(gòu)成。
另外，作為下部電極16，也可以使用碳、石墨系列材料。此外，在電極材料中添加的陶瓷材料的比例，5～30體積％的程度合適。當(dāng)然，也可以使用和上述上部電極相同的材料。
下部電極16合適的是通過(guò)上述厚膜形成法生成。下部電極16的厚度要小于等于20μm，更合適的是小于等于5μm。
作為電子射出元件10A的燒結(jié)處理，可以在玻璃基板11上順次疊層作為下部電極16的材料、作為發(fā)射極部12的材料以及作為上部電極14的材料，而后作為整體構(gòu)造燒結(jié)，也可以在每當(dāng)分別形成下部電極16、發(fā)射極部12、上部電極14時(shí)，進(jìn)行熱處理(燒結(jié)處理)后和玻璃基板11做成一體構(gòu)造。此外，通過(guò)上部電極14以及下部電極16的形成方法，也有不需要為一體化的熱處理的情況。
作為關(guān)于為使在玻璃基板上形成的發(fā)射極部12、上部電極14以及下部電極16一體化的燒結(jié)處理的溫度，考慮到玻璃基板11的玻璃軟化點(diǎn)，取500～1000℃℃，合適的是取600～800℃的范圍。再有，在熱處理膜狀發(fā)射極部12的場(chǎng)合，為不使在高溫時(shí)發(fā)射極部12的組成不穩(wěn)定，最好和發(fā)射極部12的蒸發(fā)源一起一邊進(jìn)行環(huán)境氣體控制，一邊進(jìn)行燒結(jié)處理。
作為向玻璃基板11的膜形成方法，選定玻璃基板11的軟化點(diǎn)以下的溫度的處理、材料，在玻璃基板11上順序形成下部電極16、發(fā)射極部12以及上部電極14。具體說(shuō)，是下述方法，即，作為下部電極16，由篩網(wǎng)印刷形成可進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)的銀糊，燒結(jié)后，使用上述噴霧沉淀法或者用在低熔點(diǎn)的玻璃或者溶解膠粒子中浸漬壓電/電致伸縮材料的粉末化了的物質(zhì)的方法等形成發(fā)射極部12，在其上，在可低溫?zé)Y(jié)的材料上使用篩網(wǎng)印刷等形成上部電極14，進(jìn)行燒結(jié)。
另外，作為別的方法，也可以把在玻璃基板11的軟化點(diǎn)以上的溫度下形成發(fā)射極部12的板粘結(jié)在玻璃基板11上。在這種方法中，因?yàn)椴幌拗瓢l(fā)射極部12的燒結(jié)溫度，所以具有容易得到電子射出所需要的特性的優(yōu)點(diǎn)。
通過(guò)進(jìn)行燒結(jié)處理，特別是，當(dāng)成為上部電極14的膜例如在從厚度10μm收縮到厚度0.1μm時(shí)同時(shí)形成多個(gè)孔等，如圖2所示，在上部電極14上形成多個(gè)貫通部20，成為將貫通部20的邊緣部26形成檐狀的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，對(duì)于成為上部電極14的膜，也可以在事前(燒結(jié)前)通過(guò)腐蝕(濕腐蝕，干腐蝕)或剝離(リフトオフ)等形成圖案后，進(jìn)行燒結(jié)。在這種場(chǎng)合，如后述，作為貫通部20，可以容易地形成切口形狀或狹縫狀。
此外，也可以采用通過(guò)適當(dāng)?shù)臉?gòu)件覆蓋發(fā)射極部12，而不使該發(fā)射極部12的表面直接露出在燒結(jié)環(huán)境氣體中來(lái)進(jìn)行燒結(jié)的方法。
下面說(shuō)明電子射出元件10A的電子射出原理。首先，在上部電極14和下部電極16之間施加驅(qū)動(dòng)電壓Va。該驅(qū)動(dòng)電壓Va，例如如脈沖電壓或者交流電壓那樣，定義為伴隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)，從比基準(zhǔn)電壓(例如0V)高或低的電壓電平急劇地變化為比基準(zhǔn)電壓低或高的電壓電平的電壓。
另外，在發(fā)射極部12的上表面和上部電極14和該電子射出元件10A的周?chē)慕橘|(zhì)(例如真空)的接觸位置形成三重結(jié)。這里，所謂三重結(jié)定義為通過(guò)上部電極14和發(fā)射極部12和真空接觸形成的電場(chǎng)集中部。此外，在所述三重結(jié)處也包含上部電極14和發(fā)射極部12和真空作為一個(gè)點(diǎn)存在的三重點(diǎn)。環(huán)境氣體中的真空度理想的是102～10-6Pa，更理想的是10-3～10-5Pa。
在第一實(shí)施形態(tài)中，三重結(jié)，被形成在上部電極14的檐部26或上部電極14的周?chē)?。因此，在上部電極14和下部電極16之間施加上述那樣的驅(qū)動(dòng)電壓Va的話，在上述三重結(jié)處發(fā)生電場(chǎng)集中。
首先，參照?qǐng)D7以及圖8說(shuō)明第一電子射出方式。在圖7的第一輸出期間T1(第一階段)，在上部電極14上施加比基準(zhǔn)電壓(在該場(chǎng)合為0V)低的電壓V2，在下部電極16上施加比基準(zhǔn)電壓高的電壓V1。在該第一輸出期間T1，在上述的三重結(jié)處發(fā)生電場(chǎng)集中，從上部電極14向發(fā)射極部12射出電子，例如在發(fā)射極部12中，在從上部電極14的貫通部20露出的部分或者上部電極14的邊緣部附近的部分積蓄電子。亦即，發(fā)射極部12變得帶電。此時(shí)，上部電極14作為電子供給源工作。
接著在第二輸出期間T2(第二階段)，驅(qū)動(dòng)電壓Va的電壓電平銳減地變化，亦即，如在上部電極14上施加比基準(zhǔn)電壓高的電壓V1，在下部電極16上施加比基準(zhǔn)電壓低的電壓V2的話，此次，在對(duì)應(yīng)上部電極14的貫通部20的部分或者上部電極14的邊緣部附近帶電的電子，由向反方向反轉(zhuǎn)極化的發(fā)射極部12的偶極子(發(fā)射極部12的表面上顯現(xiàn)負(fù)極性)從發(fā)射極部12被驅(qū)出。如圖8所示，在發(fā)射極部12中，從上述積蓄電子的部分，通過(guò)貫通部20射出電子。當(dāng)然，從上部電極14的邊緣部附近也射出電子。
接著說(shuō)明第二電子射出方式。首先，在圖9的第一輸出期間T1(第一階段)，在上部電極14上施加比基準(zhǔn)電壓高的電壓V3，在下部電極16上施加比基準(zhǔn)電壓低的電壓V4。在該第一輸出期間T1，進(jìn)行為射出電子的準(zhǔn)備(例如向發(fā)射極部12的一個(gè)方向的極化等)。接著在第二輸出期間T2(第二階段)，驅(qū)動(dòng)電壓Va的電壓電平銳減地變化，亦即在上部電極14上施加比基準(zhǔn)電壓低的電壓V4，在下部電極16上施加比基準(zhǔn)電壓高的電壓V3，此次，在上述的三重結(jié)處發(fā)生電場(chǎng)集中，由于該電場(chǎng)集中，從上部電極14射出一次電子，在發(fā)射極部12中，沖擊從貫通部20露出的部分以及上部電極14的邊緣部附近。由此，如圖10所示，從一次電子沖擊的部分射出二次電子(含一次電子的反射電子)。亦即，在第二輸出期間T2的初期階段，從所述貫通部20以及上部電極14的外邊緣部附近射出二次電子。
然后，在該第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10A中，因?yàn)樵谏喜侩姌O14上形成多個(gè)貫通部20，所以從各貫通部20以及上部電極14的外邊緣部附近均勻地射出電子，降低全體電子射出特性的分散性，電子射出控制變得容易，同時(shí)，電子射出效率提高。
另外，在第一實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)樵谏喜侩姌O14的檐部26和發(fā)射極部12間形成間隙28，所以在施加驅(qū)動(dòng)Va電壓時(shí)，在該間隙28的部分變得容易發(fā)生電場(chǎng)集中。這點(diǎn)，關(guān)系到電子射出的高效率化，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓的低電壓化(在低的電壓電平下射出電子)。
如上所述，在第一實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)樯喜侩姌O14，在貫通部20的邊緣部形成檐部26，所以輔以在上述間隙28的部分電場(chǎng)集中變大，從上部電極14的檐部26電子射出變得容易。這點(diǎn)，關(guān)系到電子射出的大輸出、高效率，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓Va的低電壓化。由此，例如可以謀求并列多個(gè)電子射出元件構(gòu)成的、例如顯示器或光源的高亮度化。另外，無(wú)論做成上述的第一電子射出方式(使發(fā)射極部12中積蓄的電子射出的方式)或者第二電子射出方式(讓從上部電極14來(lái)的一次電子沖擊貫通部12射出二次電子的方式)的哪一種，因?yàn)樯喜侩姌O14的檐部26都作為柵極電極(控制電極，聚焦電子透鏡等)作用，所以能夠提高射出電子的直進(jìn)性。這點(diǎn)，在作為顯示器的電子源構(gòu)成的場(chǎng)合，在降低串?dāng)_方面十分有利。
這樣，在第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10A中，可以容易地使發(fā)生高的電場(chǎng)集中，而且，可以做成多個(gè)電子射出位置，對(duì)于電子射出既能夠?qū)崿F(xiàn)大輸出、高效率，也能實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)(低消耗電力)。
特別，在第一實(shí)施形態(tài)中，至少發(fā)射極部12的上面，形成由電介質(zhì)的粒子邊界形成的凹凸22，上部電極14在對(duì)應(yīng)電介質(zhì)的粒子邊界處的凹部24的部分形成貫通部20，所以能夠簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)上部電極14的檐部26。
另外，因?yàn)槿“l(fā)射極部12的上面，亦即在電介質(zhì)的粒子邊界處的凸部30的表面(凹部24的內(nèi)壁面)和上部電極14的檐部26的下面26a成的角的最大角度θ為1°≤θ≤60°，沿發(fā)射極部12的電介質(zhì)的粒子邊界處的凸部30的表面(凹部24的內(nèi)壁面)和上部電極14的檐部26的下面26a間的豎直方向的最大間隔d為0μm＜d≤10μm，通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠使在間隙28的部分的電場(chǎng)集中的程度變得更大，能夠?qū)崿F(xiàn)電子射出的大輸出、高效率以及驅(qū)動(dòng)電壓的低電壓化。
另外，在該第一實(shí)施形態(tài)中，把貫通部20做成孔32的形狀。如圖3所示，在發(fā)射極部12中，根據(jù)在上部電極14和下部電極16(參照?qǐng)D2)之間施加的驅(qū)動(dòng)電壓Va極化反轉(zhuǎn)或者變化的部分，是在形成上部電極14的正下方的部分(第一部分)40、和對(duì)應(yīng)從貫通部20的內(nèi)周朝向貫通部20的內(nèi)方的區(qū)域的部分(第二部分)42，特別是，第二部分42，根據(jù)驅(qū)動(dòng)電壓Va的電平或者電場(chǎng)集中的程度而變化。因此，在該第一實(shí)施形態(tài)中，取孔32的平均直徑為大于等于0.1μm、小于等于10μm。如在該范圍內(nèi)，通過(guò)貫通部20射出的電子的射出分布中幾乎沒(méi)有分散，能夠更加高效地射出電子。
此外，在孔32的平均直徑不到0.1μm的場(chǎng)合，蓄積電子的區(qū)域變窄，射出的電子量變少。當(dāng)然，也可考慮設(shè)置多個(gè)孔32，但是伴隨著困難性，存在制造成本變高的可能。如果孔32的平均直徑超過(guò)10μm的話，則在從發(fā)射極部12的所述貫通部20露出的部分中，有助于電子射出的部分(第二部分)42的比例(占有率)變小，電子的射出效率降低。
作為上部電極14的檐部26的截面形狀，可以如圖3所示，取上面以及下面都水平延伸的形狀，也可以如圖11所示，檐部26的下面26a幾乎水平、檐部26的上端部向上方突起。另外，可以如圖12所示，檐部26的下面26a，隨朝向貫通部20的中心向上方傾斜，也可以如圖13所示，檐部26的下面26a，隨朝向貫通部20的中心向下方傾斜。圖11的例子，可以使作為柵極電極的功能提高，在圖13的例子中，因?yàn)殚g隙28的部分變窄，所以可以使電場(chǎng)集中變得更加容易，提高電子射出的大輸出、高效率。
另外，在該第一實(shí)施形態(tài)中，如圖14所示，在電氣動(dòng)作中，在上部電極14和下部電極16之間，成為形成由發(fā)射極部12引起的電容器C1和由各間隙28引起的多個(gè)電容器Ca的集合體的形狀。亦即，由各間隙28引起的多個(gè)電容器Ca作為互相并聯(lián)的一個(gè)電容器C2而構(gòu)成，在等價(jià)電路中，成為在由集合體引起的電容器C2上串聯(lián)由發(fā)射極部12引起的電容器C1的形狀。
實(shí)際上，不是在由集合體引起的電容器C2上原樣不變地串聯(lián)由發(fā)射極部12引起的電容器C1，而是根據(jù)向上部電極14的貫通部20的形成個(gè)數(shù)或者全體的形成面積等，串聯(lián)的電容器成分變化。
這里，如圖15所示，例如在由發(fā)射極部12引起的電容器C1中，設(shè)想為其25％是和由集合體引起的電容器C2串聯(lián)的場(chǎng)合，進(jìn)行容量計(jì)算。首先，間隙28的部分因?yàn)槭钦婵账噪娙萋蕿?。然后，把間隙28的最大間隔d取為0.1μm、一個(gè)間隙28的部分的面積取為S＝1μm×1μm，取間隙28的數(shù)目為10000個(gè)。另外，設(shè)發(fā)射極部12的電容率為2000、發(fā)射極部12的厚度為20μm、上部電極14和下部電極16的對(duì)向面積為200μm×200μm的話，則由集合體引起的電容器C2的容量值為0.885pF、由發(fā)射極部12引起的電容器C1的容量值為35.4pF。然后，在由發(fā)射極部12引起的電容器C1中，在和由集合體引起的電容器C2串聯(lián)的部分取為全體的25％時(shí)，該串聯(lián)的部分中電容值(包含由集合體引起的電容器C2的電容值的電容值)為0.805pF、剩余的電容值為26.6pF。
因?yàn)檫@些串聯(lián)的部分和剩余的部分并聯(lián)，所以全體電容值為27.5pF。該電容值，是由發(fā)射極部12引起的電容器C1的電容值35.4pF的78％。亦即全體電容值比由發(fā)射極部12引起的電容器C1的電容值小。
這樣，關(guān)于由多個(gè)間隙28引起的電容器Ca的集合體，由間隙28引起的電容器Ca的電容值相對(duì)變小，從和由發(fā)射極部12引起的電容器C1的分壓，外加電壓Va幾乎全部施加在間隙28上，在各間隙28中，可以實(shí)現(xiàn)電子射出的大輸出化。
另外，因?yàn)橛杉象w引起的電容器C2，成為與由發(fā)射極部12引起的電容器C1串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，所以全體電容值變得比由發(fā)射極部12引起的電容器C1的電容值小。因此，可以得到電子射出大輸出、整體消費(fèi)電力變小這樣理想的特性。
再有，在該第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10A中，因?yàn)槭褂貌ＡЩ?1，所以容易作為大面積的板，而且，能夠降低產(chǎn)品成本。另外，能夠促進(jìn)電子射出元件10A的制造的處理溫度的低溫化，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的低成本化。作為玻璃基板11也可以使用結(jié)晶化玻璃。在這種場(chǎng)合，作為處理溫度，和一般的玻璃不同，可以使用600～800℃的范圍，擴(kuò)展了材料選擇的自由度。
下面參照?qǐng)D16～圖18說(shuō)明上述第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10A的三個(gè)變形例。
首先，第一變形例的電子射出元件10Aa，如圖16所示，貫通部20的形狀，特別是從上面看的形狀是切口44的形狀，這點(diǎn)不同。作為切口44的形狀，如圖16所示，最好是連續(xù)形成多個(gè)切口44的梳齒狀的切口46。在這種場(chǎng)合，在降低通過(guò)貫通部20射出的電子的射出分布的分散性、高效射出電子方面十分有利。特別是，理想的是切口44的平均寬度取大于等于0.1μm、小于等于10μm。該平均寬度，表示正交切口44的中心線的各個(gè)不同的多個(gè)線段的長(zhǎng)度的平均。
第二變形例的電子射出元件10Ab，如圖17所示，貫通部20的形狀，特別是從上面看的形狀是狹縫48，這點(diǎn)不同。這里，所謂狹縫48指長(zhǎng)軸方向(縱向)的長(zhǎng)度是短軸方向(橫向)的長(zhǎng)度的10倍以上。因此，可以把長(zhǎng)軸方向(縱向)的長(zhǎng)度不到短軸方向(橫向)的長(zhǎng)度的10倍的定義為孔32(參照?qǐng)D4)的形狀。另外，作為狹縫也包含多個(gè)孔32連通聯(lián)系在一起。在這種場(chǎng)合，理想的是，狹縫48的寬度大于等于0.1μm、小于等于10μm。這是因?yàn)樵诮档屯ㄟ^(guò)貫通部20射出的電子的射出分布的分散性、高效射出電子方面十分有利。該平均寬度，表示正交狹縫48的中心線的各個(gè)不同的多個(gè)線段的長(zhǎng)度的平均。
第三變形例的電子射出元件10Ac，如圖18所示，在發(fā)射極部12的上表面中，在對(duì)應(yīng)貫通部20的部分、例如電介質(zhì)的粒子邊界的凹部24中存在浮動(dòng)電極50，這點(diǎn)不同。在該種場(chǎng)合，因?yàn)楦?dòng)電極50也成為電子供給源，所以在電子的射出階段(第二階段)中，能夠使多數(shù)電子通過(guò)貫通部20向外部射出。在這種場(chǎng)合，從浮動(dòng)電極50射出電子可以認(rèn)為是由浮動(dòng)電極50/電介質(zhì)/真空的三重結(jié)處電場(chǎng)集中引起的。
這里，說(shuō)明第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10A的特性，特別是電壓—電荷量特性(電壓—極化量特性)。
該第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10A，在真空中，如圖19所示，描繪出以基準(zhǔn)電壓＝0(V)為基準(zhǔn)的非對(duì)稱(chēng)的磁滯曲線。
現(xiàn)在說(shuō)明該特性，首先，在發(fā)射極部12中，在把射出電子的部分定義為電子射出部時(shí)，在施加基準(zhǔn)電壓的點(diǎn)p1(初始狀態(tài))，在所述電子射出部成為幾乎沒(méi)有積蓄電子的狀態(tài)。其后，如施加負(fù)電壓，則在所述電子射出部中，發(fā)射極部12反轉(zhuǎn)極化的偶極子的正電荷量增加，伴隨此，發(fā)生從第一階段中的上部電極14朝向電子射出部的電子射出，就開(kāi)始積蓄電子。當(dāng)使負(fù)電壓的電平在負(fù)方向上增大下去時(shí)，伴隨向所述電子射出部的電子積蓄，在某負(fù)電壓的點(diǎn)p2正電荷量和負(fù)電荷量成為平衡狀態(tài)，若使負(fù)電壓的電平在負(fù)方向上變大下去，電子的積蓄量進(jìn)一步增加，伴隨此，成為負(fù)電荷量比正電荷量多的狀態(tài)。在點(diǎn)p3成為電子的積蓄飽和狀態(tài)。這里的負(fù)電荷的量，是原樣積蓄的剩余的電子的量和發(fā)射極部12反轉(zhuǎn)極化的偶極子的負(fù)電荷量的合計(jì)。
其后，使負(fù)電壓的電平開(kāi)始變小，進(jìn)而，超過(guò)基準(zhǔn)電壓施加正電壓的話，在點(diǎn)p4，開(kāi)始第二階段中的電子的射出。如使該正電壓在正方向變大，則電子的射出量增加，在點(diǎn)p5，正電荷量和負(fù)電荷量成為平衡狀態(tài)。然后，在點(diǎn)p6，積蓄的電子幾乎全部射出，正電荷的量和負(fù)電荷的量的差變得大體和初始狀態(tài)相同。亦即，電子的積蓄幾乎消失，是只有發(fā)射極部12極化的偶極子的負(fù)電荷在電子射出部呈現(xiàn)的狀態(tài)。
于是，作為該特性的特征的部分，為以下幾點(diǎn)。
(1)在取正電荷量和負(fù)電荷量是平衡狀態(tài)的點(diǎn)p2處的負(fù)電壓為V1、點(diǎn)p5處的正電壓為V2時(shí)，|V1|＜|V2|。
(2)更詳細(xì)說(shuō)，是1.5×|V1|＜|V2|。
(3)在取點(diǎn)p2處的正電荷量和負(fù)電荷量的變化的比例為ΔQ1/ΔV1、點(diǎn)p5處的正電荷量和負(fù)電荷量的變化的比例為ΔQ2/ΔV2時(shí)，是(ΔQ1/ΔV1)＞(ΔQ2/ΔV2)。
(4)在取電子積蓄成為飽和狀態(tài)的電壓為V3、電子開(kāi)始射出的電壓為V4時(shí)，是1≤|V4|/|V3|≤1.5。
下面以電壓—極化量特性的立場(chǎng)說(shuō)明圖19的特性。設(shè)想在初始狀態(tài)，發(fā)射極部12在一個(gè)方向被極化，例如偶極子的負(fù)極成為朝向發(fā)射極部12的上面的狀態(tài)(參照?qǐng)D20A)的場(chǎng)合來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
首先，如圖19所示，在施加基準(zhǔn)電壓(例如0V)的點(diǎn)p1(初始狀態(tài))，如圖20A所示，因?yàn)槌蔀榕紭O子的負(fù)極朝向發(fā)射極部12的上面的狀態(tài)，所以在發(fā)射極部12的上面上成為電子幾乎不積蓄的狀態(tài)。
其后，如施加負(fù)電壓、并使該負(fù)電壓的電平在負(fù)方向變大，則從超過(guò)負(fù)的矯頑電壓的附近(參照?qǐng)D19的點(diǎn)p2)極化開(kāi)始反轉(zhuǎn)，在圖19的點(diǎn)p3成為全部極化反轉(zhuǎn)(參照?qǐng)D20B)。通過(guò)該極化反轉(zhuǎn)，在上述三重結(jié)處發(fā)生電場(chǎng)集中，發(fā)生從在第一階段中的上部電極14朝向發(fā)射極部12的電子射出，例如在發(fā)射極部12中，在從上部電極14的貫通部20露出的部分或上部電極14的邊緣部附近的部分積蓄電子(參照?qǐng)D20C)。特別是，成為從上部電極14，朝向發(fā)射極部12中、從上部電極14的貫通部20露出的部分射出電子(內(nèi)部射出)。然后，在圖19的點(diǎn)p3成為電子積蓄的飽和狀態(tài)。
其后，使負(fù)電壓的電平繼續(xù)變小，進(jìn)而，如超過(guò)基準(zhǔn)電壓施加正電壓的話，則到某電壓電平之前，一直維持發(fā)射極部12的上面的帶電狀態(tài)(參照?qǐng)D21A)。若使正電壓的電平進(jìn)一步變大，在圖19的點(diǎn)p4跟前，發(fā)生偶極子的負(fù)極開(kāi)始朝向發(fā)射極部12的上面的區(qū)域(參照?qǐng)D21B)，進(jìn)而，電平上升在圖19的點(diǎn)p4以后，通過(guò)由偶極子的負(fù)極引起的庫(kù)侖排斥力，開(kāi)始射出電子(參照?qǐng)D21C)。如使該正電壓在正方向上變大，則電子的射出量增加，從超過(guò)正的矯頑電壓的附近(點(diǎn)p5)極化再次反轉(zhuǎn)的區(qū)域擴(kuò)大，在點(diǎn)p6，積蓄的電子幾乎全部被射出，此時(shí)的極化量幾乎和初始狀態(tài)的極化量相同。
于是，作為該電子射出元件10A的特性的特征的部分，為以下幾點(diǎn)。
(A)取負(fù)的矯頑電壓為v1、正的矯頑電壓為v2時(shí)，是|v1|＜|v2|。
(B)更詳細(xì)說(shuō)，是1.5×|v1|＜|v2|。
(C)在取施加負(fù)的矯頑電壓v1時(shí)的極化的變化的比例為Δq1/Δv1、施加正的矯頑電壓v2時(shí)的極化的變化的比例為Δq2/Δv2時(shí)，是(Δq1/Δv1)＞(Δq2/Δv2)。
(D)在取電子積蓄成為飽和狀態(tài)的電壓為v3、電子開(kāi)始射出的電壓為v4時(shí)，1≤|v4|/|v3|≤1.5。
第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10A，因?yàn)榫哂猩鲜瞿菢拥奶匦?，所以可以?jiǎn)單地應(yīng)用于具有對(duì)應(yīng)多個(gè)像素排列的多個(gè)電子射出元件10A、通過(guò)由各電子射出元件10A的電子的射出使熒光體發(fā)光的光源或者進(jìn)行像素顯示的顯示器。
下面，說(shuō)明使用第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10A構(gòu)成的顯示器或光源(以下記為顯示器等100)。另外，在以下的說(shuō)明中，關(guān)于顯示器的單位元件記為“像素”，關(guān)于光源的單位元件記為“發(fā)光元件”。
該顯示器等100，如圖22所示，具有把多個(gè)電子射出元件10A對(duì)應(yīng)像素排列成矩陣狀或者Z字形狀的本實(shí)施形態(tài)的電子射出裝置(發(fā)光顯示部)102、和用于驅(qū)動(dòng)該發(fā)光顯示部102的驅(qū)動(dòng)電路104。在這一場(chǎng)合，可以給每一像素(發(fā)光元件)分配一個(gè)電子射出元件10A，也可以給每一像素(發(fā)光元件)分配多個(gè)電子射出元件10A。在該實(shí)施形態(tài)中，為說(shuō)明簡(jiǎn)單，設(shè)想給每一像素(發(fā)光元件)分配一個(gè)電子射出元件10A的情況來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
該驅(qū)動(dòng)電路104，對(duì)于發(fā)光顯示部102布設(shè)為選擇行的多個(gè)行選擇線106，同樣對(duì)于發(fā)光顯示部102布設(shè)為供給數(shù)據(jù)信號(hào)Sd的多條信號(hào)線108。
再有，該驅(qū)動(dòng)電路104，具有給行選擇線選擇性地供給選擇信號(hào)Ss、在一個(gè)行單位中順序選擇電子射出元件10A的行選擇電路110；向信號(hào)線108并行輸出數(shù)據(jù)信號(hào)Sd、對(duì)于由行選擇電路選擇的行(選擇行)分別供給數(shù)據(jù)信號(hào)Sd的信號(hào)供給電路112；和根據(jù)輸入的影像信號(hào)Sv以及同步信號(hào)Sc控制行選擇電路110以及信號(hào)供給電路112的信號(hào)控制電路114。
在行選擇電路110以及信號(hào)供給電路112上連接電源電路116(例如50V以及0V)，特別是，在行選擇電路110和電源電路116之間的負(fù)極線與GND(接地)間連接脈沖電源118。脈沖電源118輸出在后述的電荷積蓄期間Td取為基準(zhǔn)電壓(例如0V)、在發(fā)光期間Th取為電壓(例如-400V)的脈沖狀的電壓波形。
行選擇電路110，在電荷積蓄期間Td對(duì)于選擇行輸出選擇信號(hào)Ss，對(duì)于非選擇行輸出非選擇信號(hào)Sn。另外，行選擇電路110，在發(fā)光期間Th輸出來(lái)自電源電路116的電源電壓(例如50V)和來(lái)自脈沖電源118的電壓(例如-400V)相加的恒定電壓(例如-350V)。
信號(hào)供給電路112，具有脈沖生成電路120和振幅調(diào)制電路122。脈沖生成電路120，在電荷積蓄期間Td，生成并輸出以一定的脈沖周期具有一定的振幅(例如50V)的脈沖信號(hào)Sp，，在發(fā)光期間Th，輸出基準(zhǔn)電壓(例如0V)。
振幅調(diào)制電路122，在電荷積蓄期間Td，對(duì)應(yīng)關(guān)于各選擇行的像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)振幅調(diào)制來(lái)自脈沖生成電路120的脈沖信號(hào)Sp，作為關(guān)于各選擇行的像素(發(fā)光元件)的數(shù)據(jù)信號(hào)Sd輸出，在發(fā)光期間Th，原樣不變輸出來(lái)自脈沖生成電路120的基準(zhǔn)電壓。它們的定時(shí)控制以及向選擇的多個(gè)像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)的振幅調(diào)制電路122的供給，通過(guò)信號(hào)控制電路114進(jìn)行。
例如如在圖23A～圖23C中表示的三個(gè)例子，在亮度級(jí)低的場(chǎng)合，使脈沖信號(hào)Sp的振幅成為低電平Vsl(參照?qǐng)D23A)，在亮度級(jí)為中間的場(chǎng)合，使脈沖信號(hào)Sp的振幅成為中間電平Vsm(參照?qǐng)D23B)，亮度級(jí)高的場(chǎng)合，使脈沖信號(hào)Sp的振幅成為高電平Vsh(參照?qǐng)D23C)。在該例中，示出了分成為3個(gè)級(jí)別的例子，但是在應(yīng)用于顯示器等100的場(chǎng)合，對(duì)應(yīng)像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)，把脈沖信號(hào)Sp振幅調(diào)制為例如128等級(jí)或256等級(jí)。
這里，參照?qǐng)D24～25C說(shuō)明信號(hào)供給電路112的變形例。
該變形例的信號(hào)供給電路112，如圖24所示，具有脈沖生成電路124和脈沖寬度調(diào)制電路126。脈沖生成電路124，在電荷積蓄期間Td，在電子射出元件10A上施加的電壓波形(在圖25A～圖25C中用實(shí)線表示)中，上升部分的波形生成、輸出電平連續(xù)地變化的脈沖信號(hào)Spa(在圖25A～圖25C中用虛線表示)，在發(fā)光期間Th，輸出基準(zhǔn)電壓。然后，脈沖寬度調(diào)制電路126，在電荷積蓄期間Td中，對(duì)應(yīng)關(guān)于各選擇行的像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)調(diào)制來(lái)自脈沖生成電路124的脈沖信號(hào)Spa的脈沖寬度Wp(參照?qǐng)D25A～圖25C)，作為關(guān)于各選擇行的像素(發(fā)光元件)的數(shù)據(jù)信號(hào)Sd輸出。在發(fā)光期間Th原樣不變輸出來(lái)自脈沖生成電路124的基準(zhǔn)電壓。在該場(chǎng)合，它們的定時(shí)控制以及對(duì)于選擇的多個(gè)像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)的脈沖寬度調(diào)制電路126的供給，也通過(guò)信號(hào)控制電路114進(jìn)行。
例如，如在圖25A～圖25C中表示的三個(gè)例子，在亮度級(jí)低的場(chǎng)合，使脈沖信號(hào)Spa脈沖寬度Wp縮短，使實(shí)質(zhì)上的振幅為低電平Vsl(參照?qǐng)D25A)，在亮度級(jí)為中間的場(chǎng)合，使脈沖信號(hào)Spa的脈沖寬度Wp成為中間的長(zhǎng)度，使實(shí)質(zhì)上的振幅成為中間電平Vsm(參照?qǐng)D25B)，在亮度級(jí)高的場(chǎng)合，使脈沖信號(hào)Spa的脈沖寬度Wp變長(zhǎng)，使實(shí)質(zhì)上的振幅成為高電平Vsh(參照?qǐng)D25C)。這里，表示出3個(gè)例子，但是在應(yīng)用于顯示器等100的場(chǎng)合，對(duì)應(yīng)像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)，把脈沖信號(hào)Spa脈沖寬度調(diào)制為例如128級(jí)或256級(jí)。
這里，如以對(duì)于圖23A～圖23C所示的脈沖信號(hào)Sp的3個(gè)振幅調(diào)制的例子、和對(duì)于圖25A～圖25C所示的脈沖信號(hào)Spa的3個(gè)脈沖寬度調(diào)制的例子之間的關(guān)聯(lián)來(lái)觀察上述使涉及電子的積蓄的負(fù)電壓的電平變化的場(chǎng)合的特性圖的變化，則在圖23A以及圖25A中所示的負(fù)電壓的電平Vsl中，如圖26A所示，在電子射出元件10A中積蓄的電子的量少。在圖23B以及圖25B中所示的負(fù)電壓的電平Vsm中，如圖26B所示，積蓄的電子的量處于中間，在圖23C以及圖25C中所示的負(fù)電壓的電平Vsh中，如圖26C所示，積蓄的電子的量多，成為幾乎飽和的狀態(tài)。
但是，如這些圖26A～26C所示，開(kāi)始射出電子的點(diǎn)p4的電壓電平幾乎相同。亦即，顯然，在積蓄電子后，在到點(diǎn)p4所示的電壓電平前施加電壓即使變化，電子的積蓄量也幾乎沒(méi)有變化，發(fā)揮存儲(chǔ)的效果。
另外，在把第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10A作為顯示器等100的像素(發(fā)光元件)使用的場(chǎng)合，如圖27所示，在上部電極14的上方，例如，配置玻璃或丙烯酸玻璃制的透明板130，在該透明板130的里面(和上部電極14相對(duì)的面)配置例如由透明電極構(gòu)成的集電極電極132，在該集電極電極132上涂布熒光體134。此外，在集電極電極132上通過(guò)電阻連接偏置電壓源136(集電極電壓Vc)。另外，電子射出元件10A當(dāng)然，被配置在真空空間內(nèi)。環(huán)境氣體中的真空度，理想的是102～10-6Pa，更理想的是10-3～10-5Pa。
選擇這樣的范圍的理由，是因?yàn)樵诘驼婵罩校?1)因?yàn)榭臻g內(nèi)的氣體分子多，所以容易生成等離子體，如過(guò)量發(fā)生等離子體的話，則其正離子大量地沖擊上部電極14，有促進(jìn)損傷的危險(xiǎn)，或者(2)在射出電子到達(dá)集電極電極132之前沖擊了氣體分子，由用集電極電壓Vc加速的電子引起的熒光體134的激勵(lì)不能充分地被進(jìn)行的危險(xiǎn)。
另一方面，是因?yàn)樵诟哒婵罩校m然從電場(chǎng)集中的點(diǎn)容易射出電子，但卻存在構(gòu)造體的支持、以及真空的密封部分變大而不利于小型化的問(wèn)題。
在圖27的例子中，在透明板130的里面形成集電極電極132，在該集電極電極132的表面(與上部電極14相對(duì)的面)上形成熒光體134，但是，此外，也可以如圖28所示，在透明板130的里面形成熒光體134，使覆蓋該熒光體134那樣形成集電極電極132。
這是在CRT等中使用的結(jié)構(gòu)，集電極電極132作為金屬敷層作用。從發(fā)射極部12射出的電子貫通集電極電極132進(jìn)入熒光體134，激勵(lì)該熒光體134。因此，集電極電極132是電子能夠貫通程度的厚度，希望小于等于100nm。電子動(dòng)能越大，可以把集電極電極132做得越厚。
通過(guò)做成這樣的結(jié)構(gòu)，可以起到以下的效果。
(a)在熒光體134不是導(dǎo)電性的場(chǎng)合，能夠防止熒光體134的帶電，維持電子的加速電場(chǎng)。
(b)集電極電極132反射熒光體134的發(fā)光，能夠高效率地向透明板130側(cè)(發(fā)光面?zhèn)?射出熒光體134的發(fā)光。
(c)能夠防止向熒光體134的過(guò)度的電子沖擊，能夠防止熒光體134的惡化或者從熒光體134發(fā)生氣體。
下面表示關(guān)于該第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10A的4個(gè)實(shí)驗(yàn)例(第一到第四實(shí)驗(yàn)例)。
第一實(shí)驗(yàn)例，是觀察電子射出元件10A的電子的射出狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)例。亦即，如圖29所示，對(duì)于電子射出元件10A施加具有-70V的電壓的寫(xiě)入脈沖Pw，使電子射出元件10A積蓄電子，其后，施加具有280V的電壓的點(diǎn)亮脈沖Ph，使射出電子。電子的射出狀態(tài)，用光接收元件(光二極管)檢測(cè)熒光體134的發(fā)光來(lái)進(jìn)行測(cè)定。檢測(cè)波形在圖29B中表示。此外，取寫(xiě)入脈沖Pw和點(diǎn)亮脈沖Ph的占空比為50％。
從該第一實(shí)驗(yàn)例可知，從點(diǎn)亮脈沖Ph上升途中開(kāi)始發(fā)光，在該點(diǎn)亮脈沖Ph的初始階段發(fā)光結(jié)束。因此，可以認(rèn)為點(diǎn)亮脈沖Ph的期間即使更短也對(duì)發(fā)光沒(méi)有影響。這點(diǎn)，關(guān)系到縮短高電壓的施加期間，對(duì)于實(shí)現(xiàn)消費(fèi)電力的降低十分有利。
第二實(shí)驗(yàn)例，是觀察電子射出元件10A的電子的射出量，隨圖30所示的寫(xiě)入脈沖Pw的振幅如何變化的實(shí)驗(yàn)例。電子的射出量的變化，和第一實(shí)驗(yàn)例相同，用光接收元件(光二極管)檢測(cè)熒光體134的發(fā)光來(lái)進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果在圖31中表示。
在圖31中，實(shí)線A表示取點(diǎn)亮脈沖Ph的振幅為200V、使寫(xiě)入脈沖Pw的振幅從-10V變化為-80V的場(chǎng)合的特性，實(shí)線B表示取點(diǎn)亮脈沖Ph的振幅為350V、使寫(xiě)入脈沖Pw的振幅從-10V變化為-80V的場(chǎng)合的特性。
如該圖31所示，可知在使寫(xiě)入脈沖Pw從-20V變化為-40V的場(chǎng)合，發(fā)光亮度，幾乎成直線變化。特別是，若在點(diǎn)亮脈沖Ph的振幅為350V的場(chǎng)合和200V的場(chǎng)合下進(jìn)行比較的話，可知在350V的場(chǎng)合對(duì)于寫(xiě)入脈沖Pw的發(fā)光亮度變化的動(dòng)態(tài)范圍變寬，在實(shí)現(xiàn)圖像顯示中的亮度提高、對(duì)比度提高方面有利。這一傾向，可以認(rèn)為是對(duì)于點(diǎn)亮脈沖Ph的振幅設(shè)定在到發(fā)光亮度飽和之前的范圍內(nèi)，越提高點(diǎn)亮脈沖Ph的振幅越有利，但是由于和信號(hào)傳送系統(tǒng)的耐壓或者消費(fèi)電力的關(guān)系，希望設(shè)定為最合適的值。
第三實(shí)驗(yàn)例，是觀察電子射出元件10A的電子的射出量，隨圖30所示的點(diǎn)亮脈沖Ph的振幅如何變化的實(shí)驗(yàn)例。電子的射出量的變化和第一實(shí)驗(yàn)例相同，用光接收元件(光二極管)檢測(cè)熒光體134的發(fā)光來(lái)進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果在圖32中表示。
在圖32中，實(shí)線C，表示取寫(xiě)入脈沖Pw的振幅為-40V、使點(diǎn)亮脈沖Ph的振幅從50V變化為400V的場(chǎng)合的特性，實(shí)線D，表示取寫(xiě)入脈沖Pw的振幅為-70V、使點(diǎn)亮脈沖Ph的振幅從50V變化為400V的場(chǎng)合的特性。
如該圖32所示，可知在使點(diǎn)亮脈沖Ph從100V變化為300V的場(chǎng)合，發(fā)光亮度幾乎成直線變化。特別是，若在寫(xiě)入脈沖Pw的振幅為-40V的場(chǎng)合和-70V的場(chǎng)合下進(jìn)行比較，可知在-70V的場(chǎng)合對(duì)于點(diǎn)亮脈沖Ph的發(fā)光亮度變化的動(dòng)態(tài)范圍變寬，在實(shí)現(xiàn)圖像顯示中的亮度提高、對(duì)比度提高方面有利。這一傾向，可以認(rèn)為是對(duì)于寫(xiě)入脈沖Pw的振幅設(shè)定在到發(fā)光亮度飽和之前的范圍內(nèi)，越提高寫(xiě)入脈沖Pw的振幅(在該場(chǎng)合指絕對(duì)值)越有利，但是在該場(chǎng)合，由于和信號(hào)傳送系統(tǒng)的耐壓或者消費(fèi)電力的關(guān)系，也希望設(shè)定為最合適的值。
第四實(shí)驗(yàn)例，是觀察電子射出元件10A的電子的射出量，隨圖27或者圖28所示的集電極電壓Vc的電平如何變化的實(shí)驗(yàn)例。電子的射出量的變化和第一實(shí)驗(yàn)例相同，用光接收元件(光二極管)檢測(cè)熒光體134的發(fā)光進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果在圖33中表示。
在圖33中，實(shí)線E，表示取集電極電壓Vc的電平為3kV、使點(diǎn)亮脈沖Ph的振幅從80V變化為500V的場(chǎng)合的特性，實(shí)線F，表示取集電極電壓Vc的電平為7kV、使點(diǎn)亮脈沖Ph的振幅從80V變化為500V的場(chǎng)合的特性。
如該圖33所示，可知集電極電壓Vc取7kV的一方，要比3kV的場(chǎng)合對(duì)于點(diǎn)亮脈沖Ph的發(fā)光亮度變化的動(dòng)態(tài)范圍變寬，在實(shí)現(xiàn)圖像顯示中的亮度提高、對(duì)比度提高方面有利。該傾向，可認(rèn)為是越提高集電極電壓Vc的電平越有利，但是在該場(chǎng)合，由于和信號(hào)傳送系統(tǒng)的耐壓或者消費(fèi)電力的關(guān)系，也希望設(shè)定為最合適的值。
這里，參照?qǐng)D34以及圖35說(shuō)明上述的顯示器等100的一個(gè)驅(qū)動(dòng)方法。圖34代表性地表示一行一列、兩行一列以及n行一列的像素(發(fā)光元件)的動(dòng)作。此外，這里使用的電子射出元件10A，具有圖19的點(diǎn)p2處的矯頑電壓v1例如為-20V、點(diǎn)p5處的矯頑電壓v2為+70V、點(diǎn)p3處的電壓v3為-50V、點(diǎn)p4處的電壓v4為+50V的特性。
另外，如圖34所示，在取一張圖像的顯示期間為一幀時(shí)，在該一幀內(nèi)，包含有一個(gè)電荷積蓄期間Td和一個(gè)發(fā)光期間Th，在一個(gè)電荷積蓄期間Td內(nèi)，包含n個(gè)選擇期間Ts。因?yàn)楦鬟x擇期間Ts成為分別對(duì)應(yīng)的行的選擇期間，所以對(duì)于不對(duì)應(yīng)的n-1個(gè)行則成為非選擇期間Tn。
然后，該驅(qū)動(dòng)方法，在電荷積蓄期間Td中，掃描全體的電子射出元件10A，通過(guò)施加與像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)對(duì)應(yīng)的電壓，而該像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)分別對(duì)應(yīng)于與ON對(duì)象(發(fā)光對(duì)象)的像素(發(fā)光元件)對(duì)應(yīng)的多個(gè)電子射出元件10A，積蓄與像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)對(duì)應(yīng)的量的電荷(電子)，而該像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)分別對(duì)應(yīng)于與ON對(duì)象(發(fā)光對(duì)象)的像素(發(fā)光元件)對(duì)應(yīng)的多個(gè)電子射出元件10A，在下面的發(fā)光期間Th，給全部電子射出元件10A施加一定的電壓，使從對(duì)應(yīng)ON對(duì)象的像素(發(fā)光元件)的多個(gè)電子射出元件10A，分別射出與對(duì)應(yīng)的像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)對(duì)應(yīng)的量的電子，使ON對(duì)象的像素(發(fā)光元件)發(fā)光。
進(jìn)行具體地說(shuō)明，如圖35所示，首先，在第一行的選擇期間Ts中，在第一行的行選擇線106上，例如供給50V的選擇信號(hào)Ss，在其他行的行選擇線106上，例如供給0V的非選擇信號(hào)Sn。在第一列的像素(發(fā)光元件)中，給要置成ON(發(fā)光)的像素(發(fā)光元件)的信號(hào)線108供給的數(shù)據(jù)信號(hào)Sd的電壓，是大于等于0V、小于等于30V的范圍，而且成為與各自對(duì)應(yīng)的像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)對(duì)應(yīng)的電壓。如亮度級(jí)最大的話則成為0V。對(duì)應(yīng)該數(shù)據(jù)信號(hào)Sd的亮度級(jí)的調(diào)制，通過(guò)圖22所示振幅調(diào)制電路122或者圖24所示脈沖寬度調(diào)制電路126進(jìn)行。
由此，在分別對(duì)應(yīng)于第一行的要置成ON的各像素(發(fā)光元件)的電子射出元件10A的上部電極14和下部電極16間分別對(duì)應(yīng)亮度級(jí)施加大于等于-50V、小于等于-20V的電壓。其結(jié)果，在上述各電子射出元件10A上積蓄對(duì)應(yīng)施加的電壓的電子。例如與第一行第一列的像素(發(fā)光元件)對(duì)應(yīng)的電子射出元件，例如是最大亮度級(jí)，所以成為圖19的特性的點(diǎn)p3的狀態(tài)，在發(fā)射極部12中，在從上部電極14的貫通部20露出的部分，積蓄最大量的電子。
此外，供給與表示OFF(熄滅)的像素(發(fā)光元件)對(duì)應(yīng)的電子射出元件10A的數(shù)據(jù)信號(hào)Sd的電壓，例如是50V，由此，在與OFF對(duì)象的像素(發(fā)光元件)對(duì)應(yīng)的電子射出元件10A上，施加0V，這就成為圖19的特性的點(diǎn)p1的狀態(tài)，不進(jìn)行電子的積蓄。
在向第一行的數(shù)據(jù)信號(hào)Sd的供給結(jié)束后，在第二行的選擇期間Ts中，在第二行的行選擇線106供給50V的選擇信號(hào)Ss，在其他行的行選擇線106上供給0V的非選擇信號(hào)Sn。在這一場(chǎng)合，也在對(duì)應(yīng)要置成ON(發(fā)光)的像素(發(fā)光元件)的電子射出元件10A的上部電極14和下部電極16間，分別對(duì)應(yīng)亮度級(jí)施加大于等于-50V、小于等-20V的電壓。此時(shí)，在處于非選擇狀態(tài)的、例如與第一行的像素(發(fā)光元件)對(duì)應(yīng)的電子射出元件10A的上部電極14和下部電極16間施加大于等于0V、小于等于50V的電壓，但是，因?yàn)樵撾妷菏沁_(dá)不到圖19的特性的點(diǎn)p4的電平的電壓，所以在第一行中，不會(huì)從對(duì)應(yīng)要置成ON(發(fā)光)的像素(發(fā)光元件)的電子射出元件10A射出電子。亦即，非選擇狀態(tài)的第一行的像素(發(fā)光元件)，不會(huì)受給選擇狀態(tài)的第二行的像素(發(fā)光元件)供給的數(shù)據(jù)信號(hào)Sd的影響。
以下同樣，在第n行的選擇期間Ts中，給第n行的行選擇線106供給50V的選擇信號(hào)Ss，給其他行的行選擇線106供給0V的非選擇信號(hào)Sn。在該場(chǎng)合，也在對(duì)應(yīng)要置成ON(發(fā)光)的像素(發(fā)光元件)的電子射出元件10A的上部電極14和下部電極16間分別對(duì)應(yīng)亮度級(jí)施加大于等于-50V、小于等于-20V的電壓。此時(shí)，在對(duì)應(yīng)處于非選擇狀態(tài)的1行～(n-1)行的各像素(發(fā)光元件)的電子射出元件10A的上部電極14和下部電極16間施加大于等于0V、小于等于50V的電壓，但是，在這些非選擇狀態(tài)的各像素(發(fā)光元件)中，不會(huì)從對(duì)應(yīng)要置成ON(發(fā)光)的像素(發(fā)光元件)的電子射出元件10A射出電子。
在經(jīng)過(guò)了第n行的選擇期間Ts的階段，進(jìn)入發(fā)光期間Th。在該發(fā)光期間Th中，在全部電子射出元件10A的上部電極14上，通過(guò)信號(hào)供給電路112施加基準(zhǔn)電壓(例如0V)，在全部電子射出元件10A的下部電極16上，施加-350V的電壓(脈沖電源118的-400V+行選擇電路110的電源電壓50V)。由此，在全部電子射出元件10A的上部電極14和下部電極16之間施加高電壓(+350V)。全部電子射出元件10A，分別成為圖19的特性的點(diǎn)p6的狀態(tài)，如圖21所示，在發(fā)射極部12中，從所述積蓄了電子的部分通過(guò)貫通部20射出電子。當(dāng)然，從上部電極14的外邊緣部附近也射出電子。
亦即，從對(duì)應(yīng)要置成ON(發(fā)光)的像素(發(fā)光元件)的電子射出元件10A射出電子，射出的電子，被傳導(dǎo)到對(duì)應(yīng)這些電子射出元件10A的集電極電極132，激勵(lì)對(duì)應(yīng)的熒光體134，使之發(fā)光。由此，從透明板130的表面顯示圖像。
以后同樣，在幀單位中，在電荷積蓄期間Td，在對(duì)應(yīng)要置成ON(發(fā)光)的像素(發(fā)光元件)的電子射出元件10A上積蓄電子，在發(fā)光期間Th，通過(guò)射出積蓄的電子使熒光體發(fā)光，從透明板130的表面顯示運(yùn)動(dòng)圖像或者靜止圖像。
這樣，在第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件中，具有對(duì)應(yīng)多個(gè)像素(發(fā)光元件)排列的多個(gè)電子射出元件10A，容易地用于通過(guò)從各電子射出元件10A射出電子進(jìn)行圖像顯示的顯示器等100。
例如，如上所述，在一幀內(nèi)的電荷積蓄期間Td，掃描全部電子射出元件，施加與像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)對(duì)應(yīng)的電壓，而該像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)分別對(duì)應(yīng)于與ON對(duì)象(發(fā)光對(duì)象)的像素(發(fā)光元件)對(duì)應(yīng)的多個(gè)電子射出元件10A，由此，來(lái)積蓄與像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)對(duì)應(yīng)的量的電荷，而該像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)分別對(duì)應(yīng)于與ON對(duì)象(發(fā)光對(duì)象)的像素(發(fā)光元件)對(duì)應(yīng)的多個(gè)電子射出元件10A，在下面的發(fā)光期間Th中，在全部電子射出元件10A上施加一定的電壓，從對(duì)應(yīng)ON對(duì)象的像素(發(fā)光元件)的多個(gè)電子射出元件10A分別射出與對(duì)應(yīng)的像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)對(duì)應(yīng)的量的電子，能夠使ON對(duì)象的像素(發(fā)光元件)發(fā)光。
另外，在該第一實(shí)施形態(tài)中，例如電子積蓄成為飽和狀態(tài)的電壓V3，和電子開(kāi)始射出的電壓V4的關(guān)系，是1≤|V4|/|V3|≤1.5。
通常，例如，把電子射出元件10A排列成矩陣形狀，與水平掃描期間同步在一行單位中選擇電子射出元件10A，對(duì)于處于選擇狀態(tài)的電子射出元件10A分別供給與像素(發(fā)光元件)的亮度級(jí)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)Sd時(shí)，在非選擇狀態(tài)的像素(發(fā)光元件)中，也供給數(shù)據(jù)信號(hào)Sd。
非選擇狀態(tài)的電子射出元件10A受數(shù)據(jù)信號(hào)Sd的影響例如射出電子的話，則存在引起顯示圖像的圖像質(zhì)量惡化或者對(duì)比度降低的問(wèn)題。
但是，在該第一實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)榫哂猩鲜鎏匦?，所以把供給選擇狀態(tài)的電子射出元件10A的數(shù)據(jù)信號(hào)Sd的電壓電平，取為從基準(zhǔn)電壓到電壓V3的任意的電壓，對(duì)于非選擇狀態(tài)的電子射出元件10A，即使做成例如設(shè)定成供給數(shù)據(jù)信號(hào)Sd的反極性的信號(hào)這樣的簡(jiǎn)單的電壓關(guān)系，非選擇狀態(tài)的像素(發(fā)光元件)也不會(huì)受由對(duì)選擇狀態(tài)的像素(發(fā)光元件)的數(shù)據(jù)信號(hào)Sd引起的影響。亦即，在各像素(發(fā)光元件)的選擇期間Ts中積蓄的各像素(發(fā)光元件)的電子積蓄量(各電子射出元件10A中的發(fā)射極部12的帶電量)，被維持到在下一發(fā)光期間Th中執(zhí)行射出電子。其結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)各像素(發(fā)光元件)中的存儲(chǔ)效果，可以實(shí)現(xiàn)高亮度、高對(duì)比度化。
另一方面，在該顯示器等100中，在電荷積蓄期間Td中，在全部電子射出元件10A中積蓄必要的電荷，在其后的發(fā)光期間Th中，對(duì)于全部電子射出元件10A施加射出電子所必要的電壓，使電子從與ON對(duì)象的像素(發(fā)光元件)對(duì)應(yīng)的多個(gè)電子射出元件10A中射出，使ON對(duì)象的像素(發(fā)光元件)發(fā)光。
通常，在用電子射出元件10A構(gòu)成像素(發(fā)光元件)的場(chǎng)合，為使像素(發(fā)光元件)發(fā)光，需要在電子射出元件10A上施加高電壓。因此，在向像素(發(fā)光元件)掃描時(shí)積蓄電荷后進(jìn)而使發(fā)光的場(chǎng)合，在顯示一個(gè)圖像的期間(例如一幀)需要施加高電壓，存在消費(fèi)電力變大的問(wèn)題。另外，選擇各電子射出元件10A、供給數(shù)據(jù)信號(hào)Sd的電路也需要做成是對(duì)應(yīng)高電壓的電路。
但是，在該例中，是在全部電子射出元件10A上積蓄電荷后，在全部電子射出元件10A上施加電壓，來(lái)使對(duì)應(yīng)ON對(duì)象的電子射出元件10A像素(發(fā)光元件)發(fā)光的。
因此，在全部電子射出元件10A上施加為使電子射出的電壓(射出電壓)的期間Th，當(dāng)然比一幀短，而且，如從圖29A以及圖29B所示的第一實(shí)驗(yàn)例所知那樣，可以使射出電壓的施加期間縮短，因此，與在對(duì)像素(發(fā)光元件)掃描時(shí)進(jìn)行電荷的積蓄和發(fā)光的場(chǎng)合相比，可以大幅度減低消費(fèi)電力。
另外，因?yàn)榉蛛x了電子射出元件10A上積蓄電荷期間Td、和從與ON對(duì)象的像素(發(fā)光元件)對(duì)應(yīng)的多個(gè)電子射出元件10A中射出電子的期間Th，所以，可以實(shí)現(xiàn)為在各電子射出元件10A上分別施加對(duì)應(yīng)亮度級(jí)的電壓的電路的低電壓驅(qū)動(dòng)。
另外，對(duì)應(yīng)圖像的數(shù)據(jù)信號(hào)以及電荷積蓄期間Td的選擇信號(hào)Ss/非選擇信號(hào)Sn，需要按每行或每列驅(qū)動(dòng)，但是如在上述實(shí)施形態(tài)中所看到的，因?yàn)轵?qū)動(dòng)電壓可以是數(shù)十伏特，所以可以使用熒光顯示管等中使用的廉價(jià)的多輸出驅(qū)動(dòng)器。另一方面，在發(fā)光期間Th，使電子充分射出的電壓，有可能比所述驅(qū)動(dòng)電壓還大，但是因?yàn)榭梢詤R總?cè)縊N對(duì)象的像素(發(fā)光元件)來(lái)驅(qū)動(dòng)，所以不需要多輸出的電路部件。例如，因?yàn)橹灰怯媚透邏旱姆至⒉考?gòu)成的單輸出的驅(qū)動(dòng)電路就行，所以除在成本上能低廉地實(shí)現(xiàn)之外，還存在能用小規(guī)模電路實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。上述的驅(qū)動(dòng)電壓以及放電電壓，通過(guò)把發(fā)射極部12的膜厚做薄，可以實(shí)現(xiàn)低電壓化。因此，通過(guò)膜厚的設(shè)定，例如也可以將驅(qū)動(dòng)電壓做成數(shù)伏特。
再有，根據(jù)本驅(qū)動(dòng)方法，因?yàn)榉蛛x為進(jìn)行行掃描的第一階段后，不進(jìn)行行掃描的第二階段的電子射出全部像素(發(fā)光元件)一齊進(jìn)行，所以容易與分辨率、畫(huà)面尺寸無(wú)關(guān)地確保發(fā)光時(shí)間，能夠增大亮度。另外，因?yàn)樵诋?huà)面上一齊顯示影像，所以能夠顯示無(wú)偽輪廓或圖像模糊的運(yùn)動(dòng)圖像。
下面參照?qǐng)D36說(shuō)明第二實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10B。
該第二實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10B，如圖36所示，具有和上述第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10A幾乎同樣的結(jié)構(gòu)，但是具有下述幾點(diǎn)特征上部電極14的構(gòu)成材料和下部電極16相同；上部電極14的厚度t比10μm厚；和使用腐蝕(濕腐蝕，干腐蝕)或剝離、激光等人為地形成貫通部20。貫通部20的形狀，和上述第一實(shí)施形態(tài)相同，可以采用孔32的形狀、切口44的形狀、狹縫48的形狀。
再有，上部電極14中的貫通部20的邊緣部26的下面26a，朝向貫通部20的中心緩慢向上方傾斜。該形狀，例如通過(guò)使用剝離可以簡(jiǎn)單地形成。
在該第二實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10B中，和上述第一實(shí)施形態(tài)的電子射出元件10A同樣，能夠容易地發(fā)生高電場(chǎng)集中，而且能夠制做多個(gè)電子射出位置，能夠?qū)崿F(xiàn)電子射出的大輸出、高效率，也可以低電壓驅(qū)動(dòng)(低消費(fèi)電力)。在這種場(chǎng)合，因?yàn)槭褂貌ＡЩ?1，所以也容易做成大面積板，而且能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的低成本化。
另外，如圖37所示的第一變形例的電子射出元件10Ba那樣，也可以在發(fā)射極部12的上面中，在對(duì)應(yīng)貫通部20的部分存在浮動(dòng)電極50。
另外，如圖38所示的第二變形例的電子射出元件10Bb那樣，作為上部電極14，也可以形成截面形狀被做成接近T字狀的電極。
另外，如圖39所示的第三變形例的電子射出元件10Bc那樣，上部電極14的形狀，特別是，也可以做成上部電極14的貫通部20的邊緣部26向上翹起的形狀。這點(diǎn)，可以事先讓作為上部電極14的膜材料中，在燒結(jié)工序中包含氣化的材料即可。由此，在燒結(jié)工序中，所述材料氣化，作為其痕跡，在上部電極14上形成多個(gè)貫通部20的同時(shí)，形成貫通部20的邊緣部26向上翹起的形狀。
此外，本發(fā)明的電子射出元件，不言而喻，不限于上述實(shí)施形態(tài)，可以在不脫離本發(fā)明的宗旨的情況下，采用各種結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種電子射出元件，其特征在于，具有在玻璃基板(11)上形成的第一電極(16)；在所述第一電極(16)上形成的由電介質(zhì)膜組成的發(fā)射極部(12)；和在所述發(fā)射極部(12)上形成的第二電極(14)；在所述第一電極(16)和所述第二電極(14)之間施加為射出電子的驅(qū)動(dòng)電壓(Va)，至少所述第二電極(14)具有露出所述發(fā)射極部(12)的多個(gè)貫通部(20)，在所述第二電極(14)中、所述貫通部(20)的邊緣部(26)中的和所述發(fā)射極部(12)相對(duì)的面(26a)從所述發(fā)射極部(12)離開(kāi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子射出元件，其特征在于，在所述發(fā)射極部(12)中、在至少形成所述第二電極(14)的面上，形成由電介質(zhì)的粒子邊界引起的凹凸(22)，所述第二電極(14)，在對(duì)應(yīng)所述電介質(zhì)的粒子邊界中的凹部(24)的部分形成所述貫通部(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子射出元件，其特征在于，所述第二電極(14)，是具有多個(gè)鱗片狀的形狀的物質(zhì)(15)的集合體(17)，或者是包含具有鱗片狀的形狀的物質(zhì)(15)的導(dǎo)電性物質(zhì)(19)的集合體(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的電子射出元件，其特征在于，所述第一電極(16)、所述發(fā)射極部(12)和所述第二電極(14)，在所述玻璃基板(11)的軟化點(diǎn)以下的溫度，在所述玻璃基板(11)上直接進(jìn)行膜形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的電子射出元件，其特征在于，所述發(fā)射極部(12)，通過(guò)把在所述玻璃基板(11)的軟化點(diǎn)以上的溫度形成的板粘結(jié)在所述玻璃基板(11)上構(gòu)成。
6.一種電子射出裝置，其具有在玻璃基板(11)上形成的多個(gè)電子射出元件(10A)，其特征在于，所述電子射出元件(10A)，具有在所述玻璃基板(11)上形成的第一電極(16)；在所述第一電極(16)上形成的由電介質(zhì)膜組成的發(fā)射極部(12)；和在所述發(fā)射極部(12)上形成的第二電極(14)；在所述第一電極(16)和所述第二電極(14)之間施加為射出電子的驅(qū)動(dòng)電壓(Va)，至少所述第二電極(14)具有露出所述發(fā)射極部(12)的多個(gè)貫通部(20)，在所述第二電極(14)中、所述貫通部(20)的邊緣部(26)中的和所述發(fā)射極部(12)相對(duì)的面(26a)從所述發(fā)射極部(12)離開(kāi)。
7.一種顯示器，其特征在于，具有權(quán)利要求6所述的電子射出裝置；在玻璃基板(11)中、和在所述電子射出裝置中的形成了發(fā)射極部(12)的面相對(duì)配置的透明板(130)；在所述透明板(130)中、在和所述發(fā)射極部(12)相對(duì)的面上，用于在和所述電子射出裝置中的電子射出元件(10A)之間形成電場(chǎng)的電極(132)；和在所述電極(132)上形成的熒光體(134)；使從所述電子射出元件(10A)射出的電子沖擊所述熒光體(134)激勵(lì)所述熒光體(134)，使之發(fā)光。
8.一種光源，其特征在于，具有權(quán)利要求6所述的電子射出裝置；在玻璃基板(11)中、和在所述電子射出裝置中的形成發(fā)射極部(12)的面相對(duì)配置的透明板(130)；在所述透明板(130)中、在和所述發(fā)射極部(12)相對(duì)的面上，用于在和所述電子射出裝置中的電子射出元件(10A)之間形成電場(chǎng)的電極(132)；和在所述電極(132)上形成的熒光體(134)；使從所述電子射出元件(10A)射出的電子沖擊所述熒光體(134)激勵(lì)所述熒光體(134)，使之發(fā)光。
全文摘要
電子射出元件(10A)，具有在玻璃基板(11)上形成的下部電極(16)；在該下部電極(16)上形成的由電介質(zhì)膜組成的發(fā)射極部(12)；和在該發(fā)射極部(12)上形成的上部電極(14)。在上部電極(14)和下部電極(16)之間施加為射出電子的驅(qū)動(dòng)電壓(Va)。至少上部電極(14)，具有露出發(fā)射極部(12)的多個(gè)貫通部(20)，在上部電極(14)中，貫通部(20)的邊緣部(26)中的和發(fā)射極部(12)相對(duì)的面(26a)從發(fā)射極部(12)離開(kāi)。
文檔編號(hào)H01J63/02GK1871683SQ200480023469
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者武內(nèi)幸久, 七瀧努, 大和田巖 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社