[發明專利]電子發射裝置及其驅動方法

有效

• 申請號: 201110367517.0
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102479483A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 平川弘幸
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: G09G3/22
• 分類號: G09G3/22
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 戚傳江;穆德駿

技術領域

本發明涉及電子發射裝置及其驅動方法。

背景技術

作為從固體內部向外部發射電子的機構，典型地已知熱電子發射、光電子發射、場電子發射、次級電子發射等。

在這些機制中，具有場電子發射機構的電子發射裝置，即，MIM(金屬絕緣體金屬)電子發射裝置和MIS(金屬絕緣體半導體)電子發射裝置是已知的。這些電子發射裝置是表面發射型電子發射裝置，其每個使用在該電子發射裝置內部的量子尺寸效應和強電場來加速電子，并且從其平板狀的裝置表面發射電子。由于在設備內部的電子加速層中被加速的電子被發射到外部，所以這些電子發射裝置不需要裝置外的強電場。

相反，在Spindt型電子發射裝置和CNT型電子發射裝置中，其使用設備外的強電場，由于氣態分子的離子化的濺射，裝置本身可能發生故障，使得在低真空中處理是麻煩的。因此，MIM電子發射裝置和MIS電子發射裝置已經得到關注，它們不僅能夠在低壓中發射電子，而且能夠在大氣壓中發射電子，從而推進了它們的技術發展。

例如，已經報告的是，被稱為彈道電子表面發射裝置(BSD)的電子源在低真空中具有卓越特征(參見Vac.Sci.Technol.B?232336-2339(2005)，“Operation?of?nanocrystalline?silicon?ballistic?emitter?in?low?vacuum?and?atmospheric?pressures.(在低真空和大氣壓中的納米晶體硅彈道發射器的操作)”)。

此外，較之傳統MIM電子發射裝置和MIS電子發射裝置，改善了在大氣壓中穩定性的電子發射裝置已經被開發。例如，已知一種電子發射裝置，其中，電子加速層包括由電導體構成的導電微粒，并且具有較強抗氧化作用，并且將大于導電微粒的絕緣物質提供在具有下電極的基板和由導體薄膜構成的上電極之間。已知的是，電子發射裝置能夠在大氣壓中穩定地發射電子(參見日本未審查專利公開No.2009-146891)。

在彈道電子表面發射裝置中，納米級硅微晶以及覆蓋微晶的二氧化硅膜持續并交替地提供不受電子散射影響的電子渡越空間，以及局部強電場的電子加速場，從而發射電子。

然而，當電子源在大氣壓力中被驅動時，具體而言，在包括氧氣和水蒸氣的室內空氣中，硅微晶與空氣中的氧氣結合，結果全部微晶被變成氧化的硅。因此，生成彈道電子的結構本身被消耗。

因此，在大氣壓中，具體而言，在包含氧氣的室內空氣中，難以幾小時或幾百小時的長時間來驅動電子源，從而需要能夠在空氣中被長時間驅動的裝置。

另一方面，其中電子加速層包括導電微粒和絕緣物質的電子發射裝置相對于彈道電子表面發射裝置，通過難以被氧化的材料構成，從而具有在大氣壓(室內空氣)中的卓越特征。

然而，在這種電子發射裝置中，由于電子加速層包括作為主要成分的絕緣物質，電子可能被捕獲到電子加速層中(電子充電可能會出現)。當電子被捕獲時，被捕獲的電子導致在電子加速層中的加速電場的局部釋放，使得電子加速不足，從而劣化了電子發射裝置的電子發射。當加速電壓被施加時，電子捕獲連續發生，結果，當直流電壓被連續施加時，隨著電壓施加時間(驅動時間)的流逝，電子發射量被降低，雖然裝置在物理上沒有故障。這種電子發射量的降低可以通過提高加速電壓來應對，但是，當電子捕獲再次發生時，最終會導致電子發射量被降低(因此，即使當加速電壓被提高直到電子加速層出現電故障時，也無法保持穩定地電子發射量)。

以這種方式，電子發射裝置難以在大氣壓中，尤其是在含有氧氣的室內空氣中，穩定地長時間地發射電子，從而需要能夠在空氣中長時間穩定發射電子的裝置。

在電子發射裝置中，當在大氣壓中(尤其是，在含有水蒸氣的室內空氣中)連續施加直流電壓時，基板金屬的電遷移能夠發生，從而在物理上損壞電子加速層。因此，需要能夠在空氣中被長時間驅動的裝置。

發明內容

考慮到這些情況，做出本發明，并且本發明提供能夠在空氣中長時間穩定發射電子的裝置及其控制方法。此外，本發明提供能夠在空氣中被長時間驅動的裝置及其控制方法。

本發明提供一種電子發射裝置的驅動方法，該電子發射裝置包括：第一電極，形成在該第一電極上并且包括絕緣微粒的微粒層，以及形成在微粒層上的第二電極；并且在第一電極和第二電極之間施加電壓，以在微粒層中加速從第一電極發射的電子，并且經由第二電極發射電子，其中，第一頻率的脈沖以低于第一頻率的第二頻率被震蕩，并且脈沖被施加在第一電極和第二電極之間。