(57)【要約】【課題】  不要な電子の放出が発生する可能性が低い電子放出装置を提供すること。【解決手段】  電子放出装置１０は、下部電極１２と、誘電体からなるエミッタ部１３と、微細貫通孔を有する複数の上部電極１４と、からなる素子と、電源２１ｓと同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路とを含む駆動電圧付与回路２１とを備えている。そして、電源は、前記エミッタ部に蓄積されている電子を放出させるとき、第１電圧から第２電圧に向けて徐々に増大する電圧を発生し、同エミッタ部に電子を蓄積させるとき第２電圧から第１電圧に向けて徐々に減少する電圧を発生する。これにより、素子電圧の急変及び過大な素子電流が抑制され、不要な電子放出が回避される。【選択図】  図１
2006261087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体からなるエミッタ部と同エミッタ部の下部に形成された下部電極と同エミッタ部を挟んで同下部電極に対向するように同エ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てなる上部電極とを有する素子と、
電源と同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路とを含む駆動電圧付与手段と、
を備えた電子放出装置であって、
前記電源は、
前記下部電極の電位を基準としたときの同下部電極と同上部電極との間の電位差である素子電圧を負の所定電圧とするように第１電圧を発生して同上部電極から前記エミッタ部に電子を供給し同電子を同エミッタ部に蓄積させ、その後、同素子電圧を正の所定電圧とするように第２電圧に向けて徐々に増大する電圧を発生して同エミッタ部に蓄積されている電子を同エミッタ部から放出させる電子放出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子放出装置において、
前記電源は、
前記第１電圧を発生した後、前記素子電圧を前記エミッタ部に電子を更に蓄積させることなく且つ同エミッタ部から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように同第１電圧から第３電圧に向けて増大する電圧を発生し、その後、同第３電圧から前記第２電圧に向けて同第１電圧から同第３電圧に増大するときよりも緩やかに増大する電圧を発生するように構成された電子放出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電子放出装置において、
前記電源は、
前記第２電圧に向けて徐々に増大する前記電圧の発生を開始する電圧増大開始時点から同電圧が同第２電圧に到達する第２電圧到達時点までの期間の中で、同電圧増大開始時点から前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点までの期間において最も緩やかに増大する電圧を発生するように構成された電子放出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電子放出装置において、
前記電源は、
前記第２電圧に向けて徐々に増大する前記電圧の発生を開始する電圧増大開始時点から同電圧が同第２電圧に到達する第２電圧到達時点までの期間の中で、前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点から同第２電圧到達時点までの期間において最も緩やかに増大する電圧を発生するように構成された電子放出装置。
【請求項５】
誘電体からなるエミッタ部と同エミッタ部の下部に形成された下部電極と同エミッタ部を挟んで同下部電極に対向するように同エ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てなる上部電極とを有する素子と、
電源と同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路とを含む駆動電圧付与手段と、
を備えた電子放出装置であって、
前記電源は、
前記下部電極の電位を基準としたときの同下部電極と同上部電極との間の電位差である素子電圧を正の所定電圧とするように第２電圧を発生して同エミッタ部に蓄積されている電子を同エミッタ部から放出させ、その後、同素子電圧を負の所定電圧とするように第１電圧に向けて徐々に減少する電圧を発生して同上部電極から同エミッタ部に電子を供給し同電子を同エミッタ部に蓄積させる電子放出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電子放出装置において、
前記電源は、
前記第２電圧を発生した後、前記素子電圧を前記エミッタ部に電子を蓄積させず且つ同エミッタ部から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように同第２電圧から第３電圧に向けて減少する電圧を発生し、その後、同第３電圧から前記第１電圧に向けて同第２電圧から同第３電圧に減少するときよりも緩やかに減少する電圧を発生するように構成された電子放出装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の電子放出装置において、
前記電源は、
前記第１電圧に向けて徐々に減少する前記電圧の発生を開始する電圧減少開始時点から同電圧が同第１電圧に到達する第１電圧到達時点までの期間の中で、同電圧減少開始時点から前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点までの期間において最も緩やかに減少する電圧を発生するように構成された電子放出装置。
【請求項８】
請求項４に記載の電子放出装置において、
前記電源は、
前記第１電圧に向けて徐々に減少する前記電圧の発生を開始する電圧減少開始時点から同電圧が同第１電圧に到達する第１電圧到達時点までの期間の中で、前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点から同第１電圧到達時点までの期間において最も緩やかに減少する電圧を発生するように構成された電子放出装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の電子放出装置であって、
前記電源は、
前記第１電圧と前記第２電圧とを交互に繰り返し発生するように構成されるとともに、
前記駆動電圧付与手段は、
前記第１電圧に向けて減少する前記電圧の発生を開始する電圧減少開始時点から同電圧の減少中に前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点までの第１期間において前記回路に挿入される回路素子と、
同負側分極反転完了時点から同エミッタ部への電子の蓄積が完了する電子蓄積完了時点までの第２期間において同回路に挿入される回路素子と、
前記第２電圧に向けて増大する前記電圧の発生を開始する電圧増大開始時点から同電圧の増大中に同エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点までの第３期間において同回路に挿入される回路素子と、
同正側分極反転完了時点から同エミッタ部からの電子の放出が実質的に完了する電子放出完了時点までの第４期間において同回路に挿入される回路素子と、
のうち、少なくとも二つの回路素子が互いに異なる回路素子となるように回路素子を選択して同回路に挿入することにより同回路の回路定数を設定する回路定数設定手段を備えた電子放出装置。
【請求項１０】
誘電体からなるエミッタ部と同エミッタ部の下部に形成された下部電極と同エミッタ部を挟んで同下部電極に対向するように同エ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てなる上部電極とを有する素子と、
前記下部電極の電位を基準としたときの同下部電極と同上部電極との間の電位差である素子電圧を負の所定電圧とするように第１電圧を発生して同上部電極から前記エミッタ部に電子を供給し同電子を同エミッタ部に蓄積させ、その後、同素子電圧を正の所定電圧とするように第２電圧を発生して同エミッタ部に蓄積されている電子を同エミッタ部から放出させるように構成された電源及び同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路を含む駆動電圧付与手段と、
を備えた電子放出装置において、
前記電源は、
前記第１電圧と前記第２電圧とを交互に繰り返し発生するように構成されるとともに、
前記駆動電圧付与手段は、
前記第１電圧に向けて減少する電圧の発生を開始する電圧減少開始時点から同電圧の減少中に前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点までの第１期間において前記回路に挿入される回路素子と、
同負側分極反転完了時点から同エミッタ部への電子の蓄積が完了する電子蓄積完了時点までの第２期間において同回路に挿入される回路素子と、
前記第２電圧に向けて増大する電圧の発生を開始する電圧増大開始時点から同電圧の増大中に同エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点までの第３期間において同回路に挿入される回路素子と、
同正側分極反転完了時点から同エミッタ部からの電子の放出が実質的に完了する電子放出完了時点までの第４期間において同回路に挿入される回路素子と、
のうち、少なくとも二つの回路素子が互いに異なる回路素子となるように回路素子を選択して同回路に挿入することにより同回路の回路定数を設定する回路定数設定手段を備えた電子放出装置。
【請求項１１】
誘電体からなるエミッタ部と同エミッタ部の下部に形成された下部電極と同エミッタ部を挟んで同下部電極に対向するように同エ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てなる上部電極とを有する素子と、
電源と同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路とを含む駆動電圧付与手段と、
を備えた電子放出装置において、
前記電源は、
前記上部電極から前記エミッタ部に電子を供給し同電子を同エミッタ部に蓄積させるために、同エミッタ部において分極反転を発生させる負の電圧である第４電圧となり、その後、同分極反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点又は同負側分極反転完了時点より前の所定時点にて同第４電圧の大きさよりも大きさが小さい負の電圧である第５電圧となり、その後、同第５電圧の大きさよりも大きさが大きい負の電圧である第１電圧に向けて徐々に減少する電圧を発生するように構成された電子放出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体からなるエミッタ部と、前記エミッタ部の下部に形成された下部電極と、前記エミッタ部の上部に形成された上部電極とを備えた電子放出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、誘電体からなるエミッタ部と、エミッタ部の下面に形成された下部電極（下部電極層）と、エ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、を備え、上部電極と下部電極の間に高圧パルスを付与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、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特許第３１６０２１３号（請求項１、００１６〜００１９段落、図２及び図３）
【０００３】
このような装置はディスプレイに適用され得る。例えば、図４０に示したように、ディスプレイに適用された電子放出装置は、上部電極１４に対向する位置に、透明板１７、コレクタ電極１８及び蛍光体１９を備えている。そして、電子放出装置は、エミッタ部１３から上部電極１４に形成されている微細貫通孔（図示省略）を介して放出された電子を蛍光体１９に照射し、蛍光体１９から光を発生するようになっている。コレクタ電極１８は、放出された電子を加速するためのものである。電子放出装置は、コレクタ電極１８に常に一定の正の電圧Ｖｃを印加している。
【０００４】
この電子放出による発光のための制御は、例えば図４１に示したように実行される。即ち、電子放出装置は、時刻ｔ１０から時刻ｔ２０まで上部電極１４と下部電極１２との間に電圧を印加するために電源が発生する駆動電圧Ｖinを負の第１電圧Ｖｍにし、エミッタ部１３の双極子の向きを反転させる（分極反転させる）ことにより上部電極１４からエミッタ部１３に向けて電子を供給する。これにより、電子が主としてエミッタ部１３の上部近傍に蓄積される。次いで、電子放出装置は、時刻ｔ２０にて駆動電圧Ｖinを第１電圧Ｖｍから正の第２電圧Ｖｐへと直ちに変更してエミッタ部１３の分極を再び反転させ、これに伴うクーロンの反発力によりエミッタ部１３の上部近傍に蓄積していた電子を上方に放出させる。この結果、電子が蛍光体１９に照射され、蛍光体１９が発光する。
【０００５】
電子放出装置は、このような動作を繰り返す。即ち、電子放出装置は、時刻ｔ３０にて駆動電圧Ｖinを第２電圧Ｖｐから第１電圧Ｖｍに直ちに変更して電子の蓄積を再開し、時刻ｔ４０にて駆動電圧Ｖinを第１電圧Ｖｍから第２電圧Ｖｐに直ちに変更し、再び電子放出（発光）を行う。このように、電子放出装置は、矩形波状のパルスを下部電極と上部電極との間に付与して電子の蓄積及び放出を繰り返し行う。
【発明の開示】
【０００６】
ところが、発明者は、時刻ｔ３０（電子を蓄積するために駆動電圧Ｖinを負の第１電圧Ｖｍに変更した時点）の直後や時刻ｔ４０（電子を放出するために駆動電圧Ｖinを正の第２電圧Ｖｐに変更した時点）の直後等において、予定していないタイミングで電子が放出されたり、及び／又は、電子が過度に放出されることにより異常な大発光（極めて強い発光）が発生する等、不要な発光が生じる場合があることを見出した。
【０００７】
この理由は定かではないが、実験によれば、駆動電圧Ｖinを切換えた直後はエミッタ部に大きな突入電流が流れること、或いは、エミッタ部の分極反転が完了した後に上部電極と下部電極との間の実際の電位差（以下、「素子電圧」とも称呼する。）が急激に変化すること等によるものと推定される。また、異常な大発光は、上部電極１４とコレクタ電極１８との間にプラズマが発生して上部電極１４とコレクタ電極１８との間の絶縁が破壊されることによるものと考えられる。
【０００８】
この不要な電子の放出は、ディスプレイにより表示される画像の色純度やコントラストを悪化させるという問題を発生させる。また、異常な大発光は、上部電極１４を形成している物質を飛散させて上部電極１４を破壊し、或いは、エミッタ部１３に穴を開けてしまうことがあり、電子放出装置にダメージを与えるという問題も発生させる。
【０００９】
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、電源が発生する電圧（駆動電圧）や駆動電圧を付与するための回路の定数を適切に制御すること等により、不要な電子の放出を回避することを目的としている。
【００１０】
上記目的を達成するための本発明による電子放出装置は、
誘電体からなるエミッタ部と同エミッタ部の下部に形成された下部電極と同エミッタ部を挟んで同下部電極に対向するように同エ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てなる上部電極とを有する素子と、
電源と同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路とを含む駆動電圧付与手段と、
を備える装置である。
【００１１】
そして、前記電源は、
前記下部電極の電位を基準としたときの同下部電極と同上部電極との間の電位差である素子電圧を負の所定電圧とするように第１電圧を発生して同上部電極から前記エミッタ部に電子を供給し同電子を同エミッタ部に蓄積させ、その後、同素子電圧を正の所定電圧とするように第２電圧に向けて徐々に増大する電圧を発生して同エミッタ部に蓄積されている電子を同エミッタ部から放出させるようになっている。
【００１２】
これによれば、電子の放出を行うために素子電圧を正の所定電圧へと変更するとき、電源は徐々に増大する電圧を発生する。これにより、電源の発生する電圧が増大され始めた直後においてエミッタ部に流れる突入電流の大きさを小さくすることができるとともに、正側の分極反転完了後における素子電圧の変化率を小さくすることができる。この結果、突入電流に起因する電子の不要な放出（ディスプレイ装置のように上部電極に対向する蛍光体を備えている場合には不要な発光）や正側分極反転完了直後の素子電圧の急激な変化に起因する電子の不要な放出（不要な発光）が回避され得る。
【００１３】
更に、電源の発生する電圧（駆動電圧）を上記のように変化させることにより、駆動電圧と素子電圧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ので、素子及び素子近傍の抵抗成分での消費電力（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、エミッタ部の特性が加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、イオンボンバートメントによる素子の損傷を回避することもできる。
【００１４】
この場合、前記電源は、
前記第１電圧を発生した後、前記素子電圧を前記エミッタ部に電子を更に蓄積させることなく且つ同エミッタ部から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように同第１電圧から第３電圧に向けて増大する電圧を発生し、その後、同第３電圧から前記第２電圧に向けて同第１電圧から同第３電圧に増大するときよりも緩やかに増大する電圧を発生することが好適である。
【００１５】
素子電圧が前記中間電圧となっても、エミッタ部の分極が反転しないので、前記エミッタ部には電子が更に蓄積されることはなく且つ同エミッタ部から電子が放出されることはない。また、素子電圧を前記負の所定電圧から前記中間電圧に変更するとき、電源の発生する電圧を急変させても不要な電子放出は発生しない。従って、上記のように構成すれば、不要な電子放出を回避しながら電子の蓄積後から正規の電子放出までの時間を短縮することができる。
【００１６】
この場合、前記電源は、
前記第２電圧に向けて徐々に増大する前記電圧の発生を開始する電圧増大開始時点から同電圧が同第２電圧に到達する第２電圧到達時点までの期間の中で、同電圧増大開始時点から前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点までの期間において最も緩やかに増大する電圧を発生するように構成されることが好適である。
【００１７】
電源が（前記第１電圧又は前記第３電圧から）前記第２電圧に向けて徐々に増大する電圧の発生を開始する電圧増大開始時点からエミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点までの期間は、エミッタ部に流れる突入電流が非常に大きくなる期間である。従って、上記のように、この期間において電源の発生する電圧を最も緩やかに増大させれば、突入電流の大きさを効果的に小さくすることができる。この結果、突入電流に起因する電子の不要な放出を回避することができる。また、正側分極反転完了時点から電源が発生する電圧が第２電圧に到達する第２電圧到達時点までは比較的大きな電圧変化率で同電圧を徐々に増大させることができるので、電圧増大開始時点から第２電圧到達時点までの電圧増大期間（電子放出の動作を行うための期間）を短縮することもできる。
【００１８】
一方、前記電源は、
前記第２電圧に向けて徐々に増大する前記電圧の発生を開始する電圧増大開始時点から同電圧が同第２電圧に到達する第２電圧到達時点までの期間の中で、前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点から同第２電圧到達時点までの期間において最も緩やかに増大する電圧を発生するように構成されてもよい。
【００１９】
素子自体或いは他の対策がなされた素子によっては、正側分極反転完了後の素子電圧の急変に起因する不要な電子放出の方が、突入電流に起因する不要な電子放出よりも高い頻度で発生することがある。従って、上記のように、正側分極反転完了時点から第２電圧到達時点までの期間において電源の発生する電圧を最も緩やかに増大させることにより、不要な電子放出を効果的に回避することができる。また、電圧増大開始時点から正側分極反転完了時点までは電源の発生する電圧を比較的大きな電圧変化率で徐々に増大させることができるので、電圧増大開始時点から第２電圧到達時点までの電圧増大期間（電子放出の動作を行うための期間）を短縮することもできる。
【００２０】
本発明による他の電子放出装置は、
誘電体からなるエミッタ部と同エミッタ部の下部に形成された下部電極と同エミッタ部を挟んで同下部電極に対向するように同エ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てなる上部電極とを有する素子と、
電源と同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路とを含む駆動電圧付与手段と、
を備えた電子放出装置であって、
前記電源は、
前記下部電極の電位を基準としたときの同下部電極と同上部電極との間の電位差である素子電圧を正の所定電圧とするように第２電圧を発生して同エミッタ部に蓄積されている電子を同エミッタ部から放出させ、その後、同素子電圧を負の所定電圧とするように第１電圧に向けて徐々に減少する電圧を発生して同上部電極から同エミッタ部に電子を供給し同電子を同エミッタ部に蓄積させるように構成されている。
【００２１】
これによれば、電子の蓄積を行うために素子電圧を負の所定電圧へと変更するとき、電源は徐々に減少する電圧を発生する。これにより、電源の発生する電圧が減少され始めた直後においてエミッタ部に流れる突入電流の大きさを小さくすることができるとともに、負側の分極反転完了後における素子電圧の変化率を小さくすることができる。この結果、突入電流に起因する電子の不要な放出（ディスプレイ装置のように上部電極に対向する蛍光体を備えている場合には不要な発光）や負側分極反転完了直後の素子電圧の急激な変化に起因する電子の不要な放出（不要な発光）が回避され得る。
【００２２】
更に、電源の発生する電圧（駆動電圧）を上記のように変化させることにより、駆動電圧と素子電圧との差が小さい状態にて分極反転及び電子の蓄積が行われるので、素子及び素子近傍の抵抗成分での消費電力（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、エミッタ部の特性が加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、イオンボンバートメントによる素子の損傷を回避することもできる。
【００２３】
この場合、前記電源は、
前記第２電圧を発生した後、前記素子電圧を前記エミッタ部に電子を蓄積させず且つ同エミッタ部から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように同第２電圧から第３電圧に向けて減少する電圧を発生し、その後、同第３電圧から前記第１電圧に向けて同第２電圧から同第３電圧に減少するときよりも緩やかに減少する電圧を発生するように構成されることが好適である。
【００２４】
素子電圧が前記中間電圧となっても、前記エミッタ部には電子が蓄積されず且つ同エミッタ部から電子が放出されることはない。また、素子電圧を前記中間電圧に変更するときに電源の発生する電圧を急変させても不要な電子放出は発生しない。従って、上記のように構成すれば、電子の放出後から電子蓄積までの時間を短縮することができる。
【００２５】
この場合、前記電源は、
前記第１電圧に向けて徐々に減少する前記電圧の発生を開始する電圧減少開始時点から同電圧が同第１電圧に到達する第１電圧到達時点までの期間の中で、同電圧減少開始時点から前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点までの期間において最も緩やかに減少する電圧を発生するように構成されることが好適である。
【００２６】
電源が（前記第２電圧又は前記第３電圧から）前記第１電圧に向けて徐々に減少する電圧の発生を開始する電圧減少開始時点からエミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点までの期間は、エミッタ部を流れる突入電流が非常に大きくなる期間である。従って、上記のように、この期間において電源の発生する電圧を最も緩やかに減少させれば、突入電流の大きさを効果的に小さくすることができる。この結果、突入電流に起因する電子の不要な放出を回避することができる。また、負側分極反転完了時点から電源が発生する電圧が第１電圧に到達する第１電圧到達時点までは比較的大きな大きさの電圧変化率で同電圧を徐々に減少させることができるので、電圧減少開始時点から第１電圧到達時点までの電圧減少期間（電子蓄積の動作を行うための期間）を短縮することもできる。
【００２７】
一方、前記電源は、
前記第１電圧に向けて徐々に減少する前記電圧の発生を開始する電圧減少開始時点から同電圧が同第１電圧に到達する第１電圧到達時点までの期間の中で、前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点から同第１電圧到達時点までの期間において最も緩やかに減少する電圧を発生するように構成されてもよい。
【００２８】
素子自体或いは他の対策がなされた素子によっては、負側分極反転完了後の素子電圧の急変に起因する不要な電子放出の方が、突入電流に起因する不要な電子放出よりも高い頻度で発生することがある。従って、上記のように、負側分極反転完了時点から第１電圧到達時点までの期間において電源の発生する電圧を最も緩やかに減少させることにより、不要な電子放出を効果的に回避することができる。また、電圧減少開始時点から負側分極反転完了時点までは比較的大きな大きさの電圧変化率で同電圧を徐々に減少させることができるので、電圧減少開始時点から第１電圧到達時点までの電圧減少期間（電子蓄積の動作を行うための期間）を短縮することもできる。
【００２９】
ところで、ディスプレイ装置のように電子を繰り返し放出する必要がある場合、前記電源は、前記第１電圧と前記第２電圧とを交互に繰り返し発生するように構成される。
【００３０】
このとき、前記駆動電圧付与手段は、
前記第１電圧に向けて減少する前記電圧の発生を開始する電圧減少開始時点から同電圧の減少中に前記エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点までの第１期間において前記回路に挿入される回路素子と、
同負側分極反転完了時点から同エミッタ部への電子の蓄積が完了する電子蓄積完了時点までの第２期間において同回路に挿入される回路素子と、
前記第２電圧に向けて増大する前記電圧の発生を開始する電圧増大開始時点から同電圧の増大中に同エミッタ部の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点までの第３期間において同回路に挿入される回路素子と、
同正側分極反転完了時点から同エミッタ部からの電子の放出が実質的に完了する電子放出完了時点までの第４期間において同回路に挿入される回路素子と、
のうち、少なくとも二つの回路素子が互いに異なる回路素子となるように回路素子を選択して同回路に挿入することにより同回路の回路定数を設定する回路定数設定手段を備えることが好適である。
【００３１】
上記第１期間乃至第４期間は不要な電子が放出され得る期間である。一方、材質などに基づく素子自体の特性や他の不要な電子放出を回避する手段（例えば、コレクタ電極の制御）を追加すること等により、不要な電子放出が頻度高く発生する期間は装置により異なる。これに対し、電源、上部電極及び下部電極を接続するための回路の定数が一律に大きい値となるように回路素子を選択して同回路に挿入すれば、不要な電子放出を回避することはできる。
【００３２】
しかし、そのように構成すると、電子の蓄積に要する時間及び電子の放出に要する時間の総てが長くなり、所望の周波数（周期）で電子を放出することができなくなる。そこで、上記構成のように、素子の特性などに応じて不要な電子放出が頻度高く発生する期間の回路定数とその他の期間の回路定数とが相違するように、それぞれの期間において回路に挿入される回路素子（例えば、抵抗）を選択し・切り換える。この結果、所望の周波数で電子を放出することができるとともに、不要な電子放出を回避し得る電子放出装置が提供される。なお、この場合、上述した電源の発生する電圧を徐々に変更する制御を行ってもよく、行わなくてもよい。
【００３３】
本発明による他の電子放出装置は、
誘電体からなるエミッタ部と同エミッタ部の下部に形成された下部電極と同エミッタ部を挟んで同下部電極に対向するように同エ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てなる上部電極とを有する素子と、
電源と同電源が発生する電圧を前記下部電極と前記上部電極との間に付与する回路とを含む駆動電圧付与手段と、
を備えた電子放出装置において、
前記電源は、
前記上部電極から前記エミッタ部に電子を供給し同電子を同エミッタ部に蓄積させるために、同エミッタ部において分極反転を発生させる負の電圧である第４電圧となり、その後、同分極反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点又は同負側分極反転完了時点より前の所定時点にて同第４電圧の大きさよりも大きさが小さい負の電圧である第５電圧となり、その後、同第５電圧の大きさよりも大きさが大きい負の電圧である第１電圧に向けて徐々に減少する電圧を発生するように構成された電子放出装置である。
【００３４】
実験によれば、負側分極反転完了後において素子電圧は急峻に変化し、不要な電子放出が頻繁に行われる。そこで、上記構成のように、電源が、エミッタ部において分極反転を発生させる負の電圧である第４電圧となり、その後、同分極反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点又は同負側分極反転完了時点より前の所定時点にて同第４電圧の大きさよりも大きさが小さい負の電圧である第５電圧となり、その後、同第５電圧の大きさよりも大きさが大きい負の電圧である第１電圧に向けて徐々に減少する電圧を発生すれば、負側分極反転後の素子電圧と電源が発生している電圧との差が小さくなって、素子電圧は電源の発生する電圧とともに徐々に変化するようになる。この結果、不要な電子放出の頻度を低減することができる。また、負側分極反転が発生するまで電源の発生する電圧を第５電圧の大きさよりも大きい大きさを有する負の第４電圧とすることができるので、負側分極反転までの時間を短縮することもできる。なお、電圧の「大きさ」とは、電圧の絶対値のことを言う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明による電子放出装置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、電子照射線装置、光源及び電子部品製造装置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実施形態に係る電子放出装置１０は、基板１１、複数の下部電極（下部電極層）１２、エミッタ部１３、複数の上部電極（上部電極層）１４、絶縁層１５及び複数の集束電極（集束電極層）１６を備えている。なお、図１は電子放出装置１０の部分平面図である図３の１−１線に沿った平面にて電子放出装置１０を切断した断面図、図２は図３の２−２線に沿った平面にて電子放出装置１０を切断した断面図である。
【００３６】
基板１１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１１は、酸化ジルコニウムを主成分とした材料（例えば、ガラス又はセラミックス）からなっている。
【００３７】
下部電極１２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１１の上面の上に層状に形成されている。各下部電極１２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１２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１２−１、１２−２及び１２−３が付された下部電極１２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。
【００３８】
エミッタ部１３は、比誘電率が大きい誘電体（例えば、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、チタン酸鉛（ＰＴ）及びジルコン酸鉛（ＰＺ）の３成分系材料ＰＭＮ−ＰＴ−ＰＺ。材質については、後に詳述する。）からなり、基板１１の上面及び下部電極１２の上面の上に形成されている。エミッタ部１３は、基板１１と同様な薄板体である。エミッタ部１３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１３ａが形成されている。
【００３９】
上部電極１４のそれぞれは、導電性物質（ここでは、白金）からなり、エミッタ部１３の上面の上に層状に形成されている。各上部電極１４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１４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１４のそれぞれは、下部電極１２のそれぞれに対向し、平面視において下部電極１２のそれぞれに重なる位置に配設されている。
【００４０】
更に、上部電極１４のそれぞれには、図４及び上部電極１４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１４ａが形成されている。図１及び図３において、符合１４−１、１４−２及び１４−３が付された上部電極１４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１４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。
【００４１】
下部電極１２、エミッタ部１３及び白金レジネートペーストからなる上部電極１４は焼成処理によって一体化させられている。この一体化のための焼成処理により、上部電極１４となる膜が例えば厚み１０μｍから厚み０．１μｍに収縮する。このとき、上部電極１４には前述した複数の微細貫通孔１４ａが形成される。
【００４２】
以上に述べたように、平面視において上部電極１４と下部電極１２とが重なっ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１２−１、第１上部電極１４−１及び第１下部電極１２−１と第１上部電極１４−１とにより挟まれたエミッタ部１３は、第１の素子を構成している。また、第２下部電極１２−２、第２上部電極１４−２及び第２下部電極１２−２と第２上部電極１４−２とにより挟まれたエミッタ部１３は、第２の素子を構成している。更に、第３下部電極１２−３、第３上部電極１４−３及び第３下部電極１２−３と第３上部電極１４−３とにより挟まれたエミッタ部１３は、第３の素子を構成している。このように、電子放出装置１０は、複数の独立した電子放出素子を備えている。
【００４３】
絶縁層１５は、エミッタ部１３の上面の上に、複数の上部電極１４の間を埋めるように形成されている。絶縁層１５の厚み（Ｚ軸方向長さ）は、上部電極１４の厚み（Ｚ軸方向長さ）より僅かだけ大きくなっている。図１及び図２に示したように、各絶縁層１５のＸ軸及びＹ軸方向端部は、上部電極１４のＸ軸方向両端部及びＹ軸方向両端部の上に配置されている。
【００４４】
集束電極１６は、導電性物質（ここでは、銀）からなり、絶縁層１５の上に層状に形成されている。図３に示したように、各集束電極１６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。各集束電極１６は、平面視においてＸ軸方向にて互いに隣接する上部電極１４の間（Ｘ軸方向に互いに隣接している素子の各上部電極の間であって、各上部電極の斜め上方、即ち、電子放出方向に僅かに離間した位置）に形成されている。総ての集束電極１６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。
【００４５】
なお、図１及び図３において、符合１６−１、１６−２及び１６−３が付された集束電極１６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１６−２は第１の素子の第１上部電極１４−１と第２の素子の第２上部電極１４−２との間であって、第１上部電極１４−１及び第２上部電極１４−２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１６−３は第２の素子の第２上部電極１４−２と第３の素子の第３上部電極１４−３との間であって、第２上部電極１４−２及び第３上部電極１４−３の斜め上方に形成されていると言える。
【００４６】
この電子放出装置１０は、更に、透明板１７、コレクタ電極（コレクタ電極層）１８及び蛍光体１９を備えている。
【００４７】
透明板１７は、透明な材質（ここでは、ガラス又はアクリル製）からなっていて、上部電極１４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１７は、その上面及び下面がエミッタ部１３の上面及び上部電極１４の上面と平行（Ｘ−Ｙ平面内）となるように配設されている。
【００４８】
コレクタ電極１８は、導電性物質（ここでは、透明導電膜，ITO）からなっていて、透明板１７の下面全体に層状に形成されている。即ち、コレクタ電極１８は、各上部電極１４の上部において各上部電極１４に対向するように配設されている。
【００４９】
蛍光体１９のそれぞれは、電子の衝突により赤、緑及青色の何れかの光を発するようになっている。各蛍光体１９は、平面視において各上部電極１４と略同一の形状を備え、各上部電極１４と重なる位置に配設されている。図１において、符合１９Ｒ、１９Ｇ及び１９Ｂが付された蛍光体１９は、赤色、緑色及び青色をそれぞれ発光するようになっている。従って、本例においては、赤色蛍光体１９Ｒは第１上部電極１４−１の直上部（Ｚ軸正方向）に位置し、緑色蛍光体１９Ｇは第２上部電極１４−２の直上部に位置し、青色蛍光体１９Ｂは第３上部電極１４−３の直上部に位置している。なお、エミッタ部１３、上部電極１４、絶縁層１５、集束電極１６及び透明板１７（コレクタ電極１８）により囲まれた空間は略真空（１０２〜１０−６Ｐａが好ましく、より好ましくは１０−３〜１０−５Ｐａ）に維持されている。
【００５０】
換言すると、透明板１７及びコレクタ電極１８は、図示しない電子放出装置１０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１０の素子（少なくとも各素子のエミッタ部１３の上部と上部電極１４）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。
【００５１】
加えて、電子放出装置１０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）２１と、集束電極電位付与回路（集束電極電位差付与手段）２２と、コレクタ電圧付与回路（コレクタ電圧付与手段）２３と、を備えている。
【００５２】
駆動電圧付与回路２１は、駆動電圧Ｖin（後述）を発生する電源２１ｓを備えている。電源２１ｓは各上部電極１４及び各下部電極１２に接続されている。即ち、駆動電圧付与回路２１は、電源２１ｓと、同電源２１ｓ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２１は、信号制御回路１００及び電源回路１１０に接続されていていて、信号制御回路１００からの信号に基づいて互いに対向する上部電極１４と下部電極１２との間（素子）に駆動電圧Ｖinを付与するようになっている。
【００５３】
集束電極電位付与回路２２は、集束電極１６に接続されていて、集束電極１６に一定の負の電位（電圧）Ｖｓを常に付与するようになっている。
【００５４】
コレクタ電圧付与回路２３は、コレクタ電極１８に所定の電圧（コレクタ電圧）を付与するための回路であって、抵抗２３ａと、スイッチング素子２３ｂと、一定の電圧Ｖｃを発生する定電圧源２３ｃと、スイッチ制御回路２３ｄとを備えている。抵抗２３ａの一端はコレクタ電極１８に接続されている。抵抗２３ａの他端はスイッチング素子２３ｂの固定接続点に接続されている。スイッチング素子２３ｂは、ＭＯＳ−ＦＥＴなどの半導体素子であり、スイッチ制御回路２３ｄと接続されている。
【００５５】
スイッチング素子２３ｂは、前記固定接続点に加え、二つの切換点を備えている。スイッチング素子２３ｂは、スイッチ制御回路２３ｄからの指示信号に応じて二つの切換点の何れか一つと固定接続点とを選択的に接続するようになっている。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２３ｃの陽極と接続されている。定電圧源２３ｃの陰極は接地されている。スイッチ制御回路２３ｄは、信号制御回路１００と接続されていて、信号制御回路１００からの信号に基づいてスイッチング素子２３ｂの切換制御を行うようになっている。更に、スイッチ制御回路２３ｄは、後述する素子電圧測定回路、電子放出完了検出回路を内蔵している。
【００５６】
（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１０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。以下においては、説明を簡単にするため、電源２１ｓが発生する駆動電圧Ｖinは第１実施形態の駆動電圧Ｖinと相違する矩形波となっている。
【００５７】
先ず、図６に示したように、下部電極１２の電位を基準とした下部電極１２と上部電極１４の実際の電位差Ｖka（即ち、素子電圧Ｖka）が正の所定電圧Ｖｐに維持され、エミッタ部１３の電子が総て放出した直後であって、電子がエミッタ部１３に蓄積されていない状態から説明を開始する。このとき、エミッタ部１３の双極子の負極はエミッタ部１３の上面（Ｚ軸正方向、即ち、上部電極１４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ｐ１の状態である。図７のグラフは、横軸に素子電圧Ｖkaをとり、縦軸に上部電極１４近傍部分の電荷Ｑをとったエミッタ部１３の電圧−分極特性のグラフである。
【００５８】
この状態において、駆動電圧付与回路２１の電源２１ｓは、図８の時刻ｔ７に示したように、駆動電圧Ｖinを負の所定電圧である第１電圧Ｖｍに向けて減少させる。これにより、素子電圧Ｖkaは図７の点ｐ２を経由して点ｐ３に向けて減少する。そして、素子電圧Ｖkaが図７に示した負の抗電界電圧Ｖａの近傍の電圧になると、エミッタ部１３の双極子の向きが反転し始める。即ち、図９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、エミッタ部１３の上面と、上部電極１４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ョン）及び／又は微細貫通孔１４ａを形成している上部電極１４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１０に示したように、上部電極１４からエミッタ部１３に向けて電子が供給され始める。
【００５９】
この供給された電子は、主としてエミッタ部１３の上部であって上部電極１４の微細貫通孔１４ａから露呈している部分の近傍及び微細貫通孔１４ａを形成している上部電極１４の端部近傍（以下、単に「微細貫通孔１４ａ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図８の時刻ｔ９にて負側分極反転が完了すると、素子電圧Ｖkaは負の所定電圧（第１電圧）Ｖｍに向けて急激に変化し、時刻ｔ１０にて負の所定電圧Ｖｍとなる。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、図７の点ｐ４の状態である。
【００６０】
次に、駆動電圧付与回路２１は、図８に示した時刻ｔ１１にて、駆動電圧Ｖinを正の所定電圧である第２電圧Ｖｐに変更する。これにより、素子電圧Ｖkaは増大し始める。このとき、素子電圧Ｖkaが図７の点ｐ５に対応する正の抗電界電圧Ｖｄより僅かに小さい電圧Ｖｂ（点ｐ６）に到達するまでは、図１１に示したように、エミッタ部１３の帯電状態が維持される。その後、素子電圧Ｖkaは図８に示した時刻ｔ１３にて正の抗電界電圧Ｖｄの近傍の電圧に到達する。これにより、双極子の負極がエミッタ部１３の上面側に向き始める。即ち、図１２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。）。この状態が図７の点ｐ５近傍の状態である。
【００６１】
その後、図８の時刻ｔ１４にて正側分極反転が完了する時点の近傍の時点になると、負極がエミッタ部１３の上面側に反転した双極子の数が多くなる。この結果、図１３に示したように、クーロンの反発力により微細貫通孔１４ａの近傍に蓄積されていた電子が微細貫通孔１４ａを通って上方（Ｚ軸正方向）に放出され始める。
【００６２】
そして、図８の時刻ｔ１４にて正側分極反転が完了すると、素子電圧Ｖkaは急激に増大を開始し、電子が活発に放出される。次いで、時刻ｔ１６になると電子の放出は完了し、素子電圧Ｖkaは第２電圧Ｖｐに到達する。この結果、エミッタ部１３の状態は図６に示した当初の状態（図７の点ｐ１の状態）に復帰する。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。
【００６３】
なお、素子が複数存在する場合、駆動電圧付与回路２１は電子放出を行うべき素子の上部電極１４に対してのみ駆動電圧Ｖinを第１電圧Ｖｍ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１４に対しては駆動電圧Ｖinを「０」の値に維持し、その後、総ての上部電極１４に対して駆動電圧Ｖinを第２電圧Ｖｐに一斉に（同時に）変化させるようになっている。これにより、電子は、電子をエミッタ部１３に蓄積していた素子の上部電極１４（微細貫通孔１４ａ）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１４近傍のエミッタ部１３内では分極反転が発生しない。
【００６４】
ところで、電子が上部電極１４の微細貫通孔１４ａを通して放出されるとき、図１４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１４（例えば、第２上部電極１４−２）から放出された電子が、その上部電極１４の直上に存在する蛍光体（例えば、緑色蛍光体１９Ｇ）に到達するのみでなく、隣接する蛍光体（赤色蛍光体１９Ｒ及び青色蛍光体１９Ｂ）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。
【００６５】
これに対し、本実施形態に係る電子放出装置１０は負の電位が付与される集束電極１６を備えている。この集束電極１６は、隣接する上部電極１４の間（隣接する素子の各上部電極の間）であって、上部電極１４よりも若干だけ上方の位置に配設されている。従って、図１５に示したように、上部電極１４の微細貫通孔１４ａから放出された電子は、集束電極１６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。
【００６６】
この結果、第１上部電極１４−１から放出された電子は赤色蛍光体１９Ｒのみに到達し、第２上部電極１４−２から放出された電子は緑色蛍光体１９Ｇのみに到達し、第３上部電極１４−３から放出された電子は青色蛍光体１９Ｂ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。
【００６７】
（不要な電子放出及び推定理由）
上述したような作動を行う電子放出装置１０においては、図８に示したコレクタ電流（コレクタ電極に単位時間あたりに到達する電子の量）から理解されるように、時刻ｔ１４近傍にて電子放出が始まり、時刻ｔ１５にて単位時間あたりの電子放出量が最大となり、時刻ｔ１６にて電子放出が完了する。即ち、この期間において、正規の発光が行われる。しかしながら、発明者が実験したところ、以下に述べるように予定していない発光（不要な電子放出）が生じることが判明した。
【００６８】
（１）正常発光
先ず、駆動電圧Ｖinを矩形波状に変化させたときに正常な電子放出（発光）が行われた場合の駆動電圧Ｖin、素子電圧Ｖka、素子電流Ｉｋ及び光出力ＡＰＤの変化について、再度、図１６を参照しながら説明する。なお、素子電流Ｉｋは、下部電極１２と上部電極１４との間のエミッタ部１３を流れる電流である。光出力ＡＰＤは発せられた光を電流に変換した値であり、図においては負の値で表されている。
【００６９】
図１６に示したように、駆動電圧Ｖinが時刻ｔ１にて急峻に立ち上げられて、負の所定電圧である第１電圧Ｖｍから正の所定電圧である第２電圧Ｖｐへと変化すると、エミッタ部１３に大きな突入電流が流れる。従って、素子電流Ｉｋは時刻ｔ１直後にピークを迎え、その後、比較的速やかに０に到る。一方、時刻ｔ１直後の時刻ｔ２〜時刻ｔ３において正側分極反転が発生するから、素子電圧Ｖkaは時刻ｔ１から時刻ｔ２まで急激に増大した後、時刻ｔ３まで緩やかに増大する。そして、素子電圧Ｖkaは、時刻ｔ３にて正側分極反転が終了すると（正の抗電界電圧を超えると）時刻ｔ４までの期間において増大し、時刻ｔ４以降において駆動電圧Ｖinの第２電圧Ｖｐと一致する電圧となる。この場合、光出力ＡＰＤから理解されるように、電子の放出（発光）は時刻ｔ３近傍から開始して時刻ｔ４の直前にて最大となり、その後停止する。
【００７０】
次いで、駆動電圧Ｖinが時刻ｔ５にて急峻に立ち下げられて、正の所定電圧である第２電圧Ｖｐから負の所定電圧である第１電圧Ｖｍへと変化すると、エミッタ部１３に負の大きな突入電流が流れる。従って、素子電流Ｉｋは時刻ｔ５直後にピークを迎える。一方、時刻ｔ５直後の時刻ｔ６〜時刻ｔ７において負側分極反転が発生するから、素子電圧Ｖkaは時刻ｔ５から時刻ｔ６まで比較的急激に減少した後、時刻ｔ７まで略一定となる。そして、素子電圧Ｖkaは、時刻ｔ７にて負側分極反転が終了すると（負の抗電界電圧を超えると）時刻ｔ８までの期間において急激に減少し、時刻ｔ８以降において駆動電圧Ｖinの第２電圧Ｖｍと一致する電圧となる。また、素子電流Ｉｋは、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間に急激に０に近づき、その後、時刻ｔ７まで略一定の値となり、時刻ｔ７〜時刻ｔ８において再び急激に０に近づく。図１６から理解されるように、時刻ｔ５から時刻ｔ８の間に電子は放出されない。
【００７１】
（２）異常な発光（不要な時点での電子放出及び過度の電子放出）
次に、駆動電圧Ｖinを矩形波状に変化させたとき、どのような時点にて不要な電子放出（電子放出量が過大になる場合も含む。）が発生するかについて説明する。
【００７２】
このような不要な電子放出は、主として次に述べる４つの時点にて生じる。
（Ａ）駆動電圧Ｖinを負の所定電圧である第１電圧Ｖｍ（或いは、後述する素子の非選択中に印加される中間電圧と等しい第３電圧Ｖｎ）から正の所定電圧である第２電圧Ｖｐに変更した時点（即ち、電子放出を開始するために駆動電圧Ｖinを立ち上げた時点であり、図８の時刻ｔ１，ｔ１１及び図１６の時刻ｔ１）の直後に不要な電子放出が発生する（図１７の領域Ａ１を参照。）。これは、駆動電圧Ｖinが急変することに伴って、上部電極１４と下部電極１２との間（即ち、エミッタ部１３）に大きな突入電流が流れる（素子電流Ｉｋの大きさが過大になる）ことに起因すると推定される。
【００７３】
（Ｂ）駆動電圧Ｖinを正の所定電圧である第２電圧Ｖｐに変更したことに伴って正側分極反転が発生し、その正側分極反転が完了した時点（図８の時刻ｔ１４及び図１６の時刻ｔ３）の直後に不要な電子放出が発生する（図１７の領域Ａ２及び図１８を参照。）。これは、エミッタ部１３の正側分極反転が完了した時点（正の抗電界電圧を超える時点）の直後に素子電圧Ｖkaが急激に変化すること（素子電圧Ｖkaの時間的変化率（ｄＶka／ｄｔ）の大きさが過大になること）等によるものと推定される。
【００７４】
（Ｃ）駆動電圧Ｖinを正の所定電圧である第２電圧Ｖｐから負の所定電圧である第１電圧Ｖｍに変更した時点（即ち、電子放出開始のために駆動電圧Ｖinを立ち下げた時点であり、図８の時刻ｔ７，ｔ１７及び図１６の時刻ｔ５）の直後に不要な電子放出が発生する（図１７の領域Ａ３を参照。）。これは、駆動電圧Ｖinが急変することに伴って、大きな突入電流が流れる（素子電流Ｉｋが過大になる）ことに起因すると推定される。
【００７５】
（Ｄ）駆動電圧Ｖinを負の所定電圧である第１電圧Ｖｍに変更したことに伴って負側分極反転が発生し、その負側分極反転が完了した時点（図８の時刻ｔ９，ｔ１９及び図１６の時刻ｔ７）の直後に不要な電子放出が発生する（図１７の領域Ａ４及び図１９を参照。）。これは、エミッタ部１３の負側分極反転が完了した後に素子電圧Ｖkaが急激に変化すること（素子電圧Ｖkaの時間的変化率（ｄＶka／ｄｔ）の大きさが過大になること）等によるものと推定される。
【００７６】
（３）駆動電圧Ｖinの増大時の電圧変化率、素子電圧Ｖka及び素子電流Ｉｋの関係
発明者は、以上の知見に基づき、電子を放出させる際に駆動電圧Ｖinを矩形波状に変化させるのではなく徐々に増大させるとともに、その増大速度（電圧変化率＝時間変化率＝ｄＶin／ｄｔ）を種々の値とした場合の素子電圧Ｖkaと素子電流Ｉｋとを調べた。
【００７７】
図２０は、この実験の結果を示すタイムチャートである。図２０において、線Ｌ０は従来通り矩形波状に変化する駆動電圧Ｖinを示し、線Ｍ０及び線Ｎ０は、線Ｌ０に示した駆動電圧Ｖinを与えた場合の素子電圧Ｖka及び素子電流Ｉｋをそれぞれ示している。線Ｌ１は、所定の電圧変化率α１（＝ｄＶin／ｄｔ、即ち、傾き）にて徐々に増大する駆動電圧Ｖinを示し、線Ｍ１及び線Ｎ１は、線Ｌ１に示した駆動電圧Ｖinを与えた場合の素子電圧Ｖka及び素子電流Ｉｋをそれぞれ示している。
【００７８】
同様に、線Ｌ２は、所定の電圧変化率α２にて徐々に増大する駆動電圧Ｖinを示し、線Ｍ２及び線Ｎ２は、線Ｌ２に示した駆動電圧Ｖinを与えた場合の素子電圧Ｖka及び素子電流Ｉｋをそれぞれ示している。線Ｌ３は、所定の電圧変化率α３にて徐々に増大する駆動電圧Ｖinを示し、線Ｍ３及び線Ｎ３は、線Ｌ３に示した駆動電圧Ｖinを与えた場合の素子電圧Ｖka及び素子電流Ｉｋをそれぞれ示している。この場合、α１＞α２＞α３＞０である。
【００７９】
図２０によれば、電子放出を行うために駆動電圧Ｖinを増大させる際、駆動電圧Ｖinの電圧変化率を小さくするほど素子電流Ｉｋのピーク（最大値）が小さくなることが理解される（破線の円により囲んだ部分の素子電流Ｉｋを参照）。特に、線Ｌ３、Ｍ３及びＮ３から理解されるように、素子電圧Ｖkaの変化が駆動電圧Ｖinの変化に追従するように駆動電圧Ｖinの電圧変化率を設定すると、素子電流Ｉｋのピークが効果的に小さくなることが確認された。
【００８０】
（４）駆動電圧Ｖinの減少時の変化率、素子電圧Ｖka及び素子電流Ｉｋの関係
更に、発明者は、電子をエミッタ部１３に蓄積させる際に駆動電圧Ｖinを徐々に減少させるとともに、その減少速度（時間変化率の大きさ）を種々の値とした場合の素子電圧Ｖkaと素子電流Ｉｋとを調べた。
【００８１】
図２１は、この実験の結果を示すタイムチャートである。図２１において、線Ｒ０は従来通り立下り時において矩形波状に変化する駆動電圧Ｖinを示し、線Ｓ０及び線Ｔ０は、線Ｒ０に示した駆動電圧Ｖinを与えた場合の素子電圧Ｖka及び素子電流Ｉｋをそれぞれ示している。線Ｒ１は、所定の電圧変化率β１（＝｜ｄＶin／ｄｔ｜、即ち、傾きの大きさ）にて徐々に減少する駆動電圧Ｖinを示し、線Ｓ１及び線Ｔ１は、線Ｒ１に示した駆動電圧Ｖinを与えた場合の素子電圧Ｖka及び素子電流Ｉｋをそれぞれ示している。
【００８２】
同様に、線Ｒ２は、所定の電圧変化率β２（＝｜ｄＶin／ｄｔ｜）にて徐々に減少する駆動電圧Ｖinを示し、線Ｓ２及び線Ｔ２は、線Ｒ２に示した駆動電圧Ｖinを与えた場合の素子電圧Ｖka及び素子電流Ｉｋをそれぞれ示している。線Ｒ３は、所定の電圧変化率β３（＝｜ｄＶin／ｄｔ｜）にて徐々に減少する駆動電圧Ｖinを示し、線Ｓ３及び線Ｔ３は、線Ｒ３に示した駆動電圧Ｖinを与えた場合の素子電圧Ｖka及び素子電流Ｉｋをそれぞれ示している。この場合、β１＞β２＞β３＞０である。
【００８３】
この図２１によれば、電子の蓄積を行うために駆動電圧Ｖinを減少させる際においても、駆動電圧Ｖinの電圧変化率の大きさを小さくするほど素子電流Ｉｋのピーク（最大値）が小さくなることが理解される（破線の円により囲んだ部分の素子電流Ｉｋを参照。）。また、負の分極反転完了後における素子電圧Ｖkaの変化率の大きさも、駆動電圧Ｖinの電圧変化率の大きさを小さくするほど僅かではあるが小さくなることが理解される（一点鎖線の円により囲んだ部分の素子電圧Ｖkaを参照。）。
【００８４】
（駆動電圧の制御）
第１実施形態に係る駆動電圧付与回路２１は、上述の実験により得られた知見に基づいて、図２２に示したように変化する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。即ち、駆動電圧付与回路２１の電源２１ｓは、所定の時点（図２２に示した時刻ｔ１）にて駆動電圧Ｖinを負の所定電圧である第１電圧Ｖｍから増大させ始め、正側分極反転開始（時刻ｔ２）及び正側分極反転完了（即ち、正側の抗電界電圧を越える時刻ｔ３）より後の時刻ｔ４にて駆動電圧Ｖinが所定の正の電圧である第２電圧Ｖｐに到達するように同駆動電圧Ｖinを時間変化率（電圧変化率）の大きさα（α＝ｄＶin／ｄｔ＞０）にて徐々に増大させる。
【００８５】
これにより、駆動電圧Ｖinを増大させて電子を放出する際の突入電流（素子電流Ｉｋのピーク値）が小さくなり、且つ、正側分極反転完了後に生じる素子電圧Ｖkaの急激な変化が回避される。この結果、駆動電圧Ｖinを増大させる際の不要な電子放出を回避することができる。
【００８６】
更に、駆動電圧付与回路２１の電源２１ｓは、電子放出が完了した時点（時刻ｔ４）より後の所定の時点（時刻ｔ５）にて駆動電圧Ｖinを正の所定電圧である第２電圧Ｖｐから減少させ始め、負側分極反転開始時点（時刻ｔ６）及び負側分極反転完了時点（即ち、負側の抗電界電圧を越える時刻ｔ７）より後の時点にて駆動電圧Ｖinが所定の負の電圧である第１電圧Ｖｍに到達するように同駆動電圧Ｖinを時間変化率の大きさβにて徐々に減少させる。
【００８７】
これにより、駆動電圧Ｖinを減少させて電子を蓄積する際の突入電流（素子電流Ｉｋのピーク値）が小さくなり、且つ、負側分極反転完了後に生じる素子電圧Ｖkaの急激な変化が回避される。この結果、駆動電圧Ｖinを減少させる際の不要な電子放出を回避することができる。
【００８８】
（コレクタ電極の制御）
コレクタ電圧付与回路２３は、「駆動電圧Ｖinが正の所定電圧である第２電圧Ｖｐに向けて変更されたことにより微細貫通孔１４ａを介する電子の放出が実質的に完了する電子放出完了時点（図２２の時刻ｔ４直後）」から「駆動電圧Ｖinが正の所定電圧である第２電圧Ｖｐから減少させ始められる電圧減少開始時点（図２２の時刻ｔ５）」までの期間内の所定時点にて、コレクタ電圧が第１所定電圧から第１所定電圧より小さい第２所定電圧へと変化するように、コレクタ電極１８に第２コレクタ電圧Ｖ２を付与する。即ち、コレクタ電圧付与回路２３は、この所定時点にてスイッチング素子２３ｂの固定接続点の接続先を定電圧源２３ｃに接続されている切換点から接地されている切換点に切り換える。
【００８９】
なお、スイッチング素子２３ｂ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、スイッチング素子２３ｂが固定接続点の接続先を定電圧源２３ｃに接続されている切換点からフローティング点となっている切換点に切り換えることにより、コレクタ電極１８は、フローティング状態へと変化させられる。このように、コレクタ電極１８を接地することによりコレクタ電極１８に第２コレクタ電圧Ｖ２を付与するか、又は、コレクタ電極１８をフローティング状態とすることを、「コレクタ電極をオフする。」とも言う。
【００９０】
コレクタ電極１８をオフすると、コレクタ電極１８は放出された電子を引き寄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、不要な電子放出（不要な発光）が回避される。
【００９１】
その後、コレクタ電圧付与回路２３は、「駆動電圧Ｖinが負の所定電圧である第１電圧Ｖｍとされることにより電子の蓄積が実質的に完了する電子蓄積完了時点（図２２の時刻ｔ８近傍の時刻）」から「再び到来する電子放出完了時点より前」までの期間内の所定時点にて、スイッチング素子２３ｂの固定接続点の接続先を接地されている切換点から定電圧源２３ｃに接続されている切換点へ切り換える。即ち、コレクタ電圧付与回路２３は、この所定時点（便宜上、「コレクタ電極オン時点」と呼ぶ。）にてコレクタ電極１８に対する第１コレクタ電圧Ｖ１（＝Ｖｃ）の付与を再開する。
【００９２】
これにより、放出された電子は、コレクタ電極１８により形成される電界によって加速されながら（高いエネルギーが与えられ）上部電極１４の上方に進行する。従って、蛍光体１９に高いエネルギーをもった電子が照射されるので、大きな輝度が得られる。換言すると、第１コレクタ電圧Ｖ１が付与されたコレクタ電極１８は、放出された電子を引寄せるので、結果として、コレクタ電極１８の近傍に必要とされる量の電子が到達する。
【００９３】
このようにコレクタ電極１８を制御することにより、少なくとも電圧減少開始時点から電子蓄積完了時点までの間、コレクタ電圧が第２所定電圧（本例では、グランドの電位である０Ｖ）となるか、又は、コレクタ電極がフローティング状態に維持される。
【００９４】
従って、電子蓄積時にエミッタ部１３を流れる大きな突入電流に起因すると考えられる電子の不要な放出がより確実に回避され得る。更に、負側の分極反転が完了後に生じる「素子電圧Ｖkaの大きな電圧変化率」に起因すると考えられる電子の不要な放出もより確実に回避され得る。
【００９５】
なお、コレクタ電極オン時点は、以下に述べるように設定されることもできる。
（ａ）コレクタ電極オン時点を、「駆動電圧Ｖinが第１電圧Ｖｍから第２電圧Ｖｐに向けて増大され始める電圧増大開始時点（図２２の時刻ｔ１０）」とする。
【００９６】
これにより、電子蓄積期間（図２２の時刻ｔ５〜ｔ１０）での不要な電子放出を回避することができる。更に、電子を放出するために駆動電圧Ｖinが増大している期間全体に渡りコレクタ電極１８に第１コレクタ電圧が付与されるので、正規に放出される電子をコレクタ電極１８の近傍に導くことができる。加えて、駆動電圧Ｖinを増大し始める時点とコレクタ電極に第１コレクタ電圧を与える時点とが一致しているので、このような作動を行うための回路を簡素化することができる。
【００９７】
（ｂ）コレクタ電極オン時点を、「駆動電圧Ｖinが第２電圧Ｖｐに向けて増大されることによりエミッタ部１３に流れる突入電流がピークとなる時点の直後の時点」から「正側分極反転完了時点」までの期間内の所定時点に設定する。
【００９８】
これにより、電子蓄積期間（図２２の時刻ｔ５〜ｔ１０）での不要な電子放出と、駆動電圧Ｖinの増大時における大きな突入電流による不要な電子放出とを回避することができる。更に、正側分極反転完了時点以降においてはコレクタ電極に第１コレクタ電圧が付与される。従って、正側分極反転完了時点以降において正規に放出される電子をコレクタ電極側に導くことができる。
【００９９】
（ｃ）コレクタ電極オン時点を、「正側分極反転完了時点」から「電子放出が実質的に完了する時点」までの期間内の所定時点に設定する。
【０１００】
これにより、電子蓄積期間（図２２の時刻ｔ５〜ｔ１０）での不要な電子放出を回避することができる。更に、駆動電圧Ｖinが増大中であって正側分極反転が完了するまでの突入電流等による不要な電子放出を回避することができる。加えて、電子放出完了時点より前の時点にてコレクタ電極に第１コレクタ電圧が付与される。従って、正規に放出される電子をコレクタ電極側に導くことができる。また、実質的に予定された電子放出期間においてのみコレクタ電極に第１コレクタ電圧が付与されるので、過大な電子の放出を適切に抑制することができる。
【０１０１】
（ｄ）コレクタ電極オン時点を、「正側分極反転完了時点」から「エミッタ部からコレクタ電極に到達する単位時間あたりの電子の量（コレクタ電極に流れる電流）が最大となる時点」までの期間内の所定時点に設定する。
【０１０２】
これにより、電子蓄積期間（図２２の時刻ｔ５〜ｔ１０）での不要な電子放出を回避することができる。更に、駆動電圧Ｖinが増大中であって正側分極反転が完了するまでの突入電流等による不要な電子放出を回避することができる。加えて、コレクタ電極に流れる電流が最大となる時点以降においてはコレクタ電極に第１コレクタ電圧が付与される。この結果、正規に放出される電子のみをより確実にコレクタ電極側に導くことができる。換言すると、電子の過度の放出を回避しつつ、必要とされる電子放出量を確保することが可能となる。
【０１０３】
（ｅ）コレクタ電極オン時点を、「駆動電圧Ｖinが増大中であって実際の素子電圧Ｖkaが所定閾値電圧Ｖｔｈに到達した時点」に設定する。この場合、所定閾値電圧Ｖｔｈを、コレクタ電極オン時点が正側分極反転完了時点からコレクタに流れる電流が最大となる時点までの期間内の所定時点となるように選択しておくことが好ましい。
【０１０４】
これにより、電子蓄積期間（図２２の時刻ｔ５〜ｔ１０）での不要な電子放出を回避することができる。更に、駆動電圧Ｖinが増大を開始するときの突入電流等による不要な電子放出を回避することができる。また、素子電圧Ｖkaの変化の仕方は画像（放出するべき電子の量）に応じて変化するので、素子電圧が所定閾値電圧Ｖｔｈに到達した時点をコレクタ電極オン時点とすれば、素子電圧Ｖkaの変化の仕方に拘わらず常に適切なタイミング（不要な電子放出を抑制しつつ正規に放出された電子をできるだけ多くコレクタ電極に導くタイミング）にてコレクタ電極をオンとすることができる。
【０１０５】
（駆動電圧付与回路、集束電極電位付与回路及びコレクタ電圧付与回路の具体例）
次に、駆動電圧付与回路２１、集束電極電位付与回路２２及びコレクタ電圧付与回路２３の具体的構成及び作動について説明する。
【０１０６】
駆動電圧付与回路２１は、図２３に示したように、行選択回路２１ａ、パルス発生源２１ｂ及び信号供給回路２１ｃを備えている。図２３において、符合Ｄ１１、Ｄ１２、…Ｄ２２、Ｄ２３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１４と下部電極１２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１０は、行方向にｎ個、列方向にｍ個の素子を備えている。
【０１０７】
行選択回路２１ａは、信号制御回路１００の制御信号線１００ａと、電源回路１１０の正極ライン１１０ｐ及び負極ライン１１０ｍとに接続されている。行選択回路２１ａは、更に、複数の行選択線ＬＬと接続されている。行選択線ＬＬ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１２と接続されている。例えば、行選択線ＬＬ１は第１行の素子Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、…Ｄ１ｍの各下部電極１２と接続され、行選択線ＬＬ２は第２行の素子Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、…Ｄ２ｍの各下部電極１２と接続されている。
【０１０８】
行選択回路２１ａは、電子を各素子のエミッタ部１３に蓄積させる電荷蓄積期間Ｔｄにおいて、信号制御回路１００からの制御信号に応答して行選択線ＬＬの一つに対し一定の期間（行選択期間）Ｔｓだけ選択信号Ｓｓ（ここでは、５０Ｖの電圧信号）を出力し、残りの行選択線ＬＬに非選択信号Ｓｎ（ここでは、０Ｖの電圧信号）を出力するようになっている。行選択回路２１ａは、選択信号Ｓｓを出力する行選択線ＬＬを、一定の行選択期間Ｔｓ毎に順次変更して行くようになっている。
【０１０９】
パルス発生源２１ｂは、電荷蓄積期間Ｔｄにおいて基準電圧（ここでは、０Ｖ）を発生するとともに、発光期間（点灯期間、電子放出期間）Ｔｈにおいて所定の一定電圧（ここでは、−４００Ｖ）を発生するようになっている。パルス発生源２１ｂは、電源回路１１０の負極ライン１１０ｍとグランド（ＧＮＤ）との間に接続されている。
【０１１０】
信号供給回路２１ｃには、信号制御回路１００の制御信号線１００ｂと、電源回路１１０の正極ライン１１０ｐ及び負極ライン１１０ｍと、が接続されている。信号供給回路２１ｃは、内部に、パルス生成回路２１ｃ１と振幅変調回路２１ｃ２とを備えている。
【０１１１】
パルス生成回路２１ｃ１は、電荷蓄積期間Ｔｄにおいて一定のパルス周期で一定の振幅（ここでは、５０Ｖ）を有するパルス信号Ｓｐを出力するとともに、発光期間Ｔｈにおいて基準電圧（ここでは、０Ｖ）を出力するようになっている。
【０１１２】
振幅変調回路２１ｃ２は、パルス生成回路２１ｃ１からのパルス信号Ｓｐを入力するように、パルス生成回路２１ｃ１と接続されている。また、振幅変調回路２１ｃ２は、複数の画素信号線ＵＬと接続されている。画素信号線ＵＬ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１４と接続されている。例えば、画素信号線ＵＬ１は第１列の素子Ｄ１１、Ｄ２１、…Ｄｎ１の各上部電極１４と接続され、画素信号線ＵＬ２は第２列の素子Ｄ１２、Ｄ２２、…Ｄｎ２の各上部電極１４と接続され、画素信号線ＵＬ３は第３列の素子Ｄ１３、Ｄ２３、…Ｄｎ２の各上部電極と接続されている。
【０１１３】
振幅変調回路２１ｃ２は、電荷蓄積期間Ｔｄにおいてパルス信号Ｓｐ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、３０、５０Ｖの何れかの電圧信号）を画素信号Ｓｄとして複数の画素信号線ＵＬ（ＵＬ１、ＵＬ２、…ＵＬｍ）に出力するようになっている。更に、振幅変調回路２１ｃ２は、発光期間Ｔｈにおいて、パルス生成回路２１ｃ１が発生する基準電圧（０Ｖ）をそのまま出力するようになっている。
【０１１４】
信号制御回路１００は、映像信号Ｓｖ及び同期信号Ｓｃを入力し、これらの入力信号に基づいて行選択回路２１ａを制御する信号、信号供給回路２１ｃを制御する信号及びコレクタ電圧付与回路２３を制御する信号を、信号線１００ａ、信号線１００ｂ及び信号線１００ｃにそれぞれ出力するようになっている。
【０１１５】
電源回路１１０は、正極ライン１１０ｐの電位を負極ライン１１０ｍの電位よりも一定電圧（ここでは５０Ｖ）だけ高くするための電圧信号を正極ライン１１０ｐ及び負極ライン１１０ｍに出力するようになっている。
【０１１６】
集束電極電位付与回路２２は、総ての集束電極１６を接続する接続線ＳＬと接続されている。集束電極電位付与回路２２は、この接続線ＳＬにグランドに対する電位Ｖｓ（例えば−５０Ｖ）を付与するようになっている。
【０１１７】
コレクタ電圧付与回路２３は、コレクタ電極１８に接続された接続線ＣＬ及び信号制御回路１００の信号線１００ｃと接続されている。コレクタ電圧付与回路２３は、接続線ＣＬに正の第１電圧Ｖｃ（＝第１コレクタ電圧Ｖ１）及び第１電圧Ｖｃよりも小さい第２電圧（ここでは、グランドの電位である第２コレクタ電圧Ｖ２＝０（Ｖ））を信号制御回路１００からの信号に基づいて交互に付与するようになっている。
【０１１８】
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Ｔｄの開始時において、行選択回路２１ａは、信号制御回路１００からの制御信号に基づいて第１行の行選択線ＬＬ１に選択信号Ｓｓ（５０Ｖ）を出力し、他の行選択線ＬＬに非選択信号Ｓｎ（０Ｖ）を出力する。このとき、行選択回路２１ａは、行選択線ＬＬ１に与える選択信号Ｓｓの電圧変化率の大きさ（｜ｄＶ／ｄｔ｜）を所定値（所定電圧変化率）βとする。即ち、行選択回路２１ａは、電圧変化率の大きさβにて０Ｖから５０Ｖにまで徐々に増大し、その後、５０Ｖを維持する電圧を選択信号Ｓｓとして行選択線に付与する。これにより、第１行の素子Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、…Ｄ１ｍの各下部電極１２の電位が選択信号Ｓｓの電圧（５０Ｖ）となる。また、他の素子（例えば、第２行の素子Ｄ２１…Ｄ２ｍ、第３行の素子Ｄ３１…Ｄ３ｍ）の各下部電極１２の電位は非選択信号Ｓｎの電圧（０Ｖ）となる。
【０１１９】
このとき、信号供給回路２１ｃは、信号制御回路１００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Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、…Ｄ１ｍ）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Ｓｄ（ここでは、０、３０、５０Ｖの何れかの電圧信号）を複数の画素信号線ＵＬ（ＵＬ１、ＵＬ２、…ＵＬｍ）に出力する。この画素信号Ｓｄと選択信号Ｓｓとの電位差が駆動電圧Ｖinとなる。
【０１２０】
この場合、例えば、画素信号線ＵＬ１に０Ｖの画素信号Ｓｄが付与されたと仮定すると、素子Ｄ１１の上部電極１４と下部電極１２との電位差である素子電圧Ｖka（Ｄ１１）は、最終的に負の所定電圧Ｖｍである−５０Ｖ（＝０Ｖ−５０Ｖ）集束する。これにより、非常に多くの電子が素子Ｄ１１の上部電極１４近傍のエミッタ部１３に蓄積される。また、画素信号線ＵＬ２に３０Ｖの画素信号Ｓｄが付与されたと仮定すると、素子電圧Ｖka（Ｄ１２）は前述した負の所定電圧Ｖｍである−２０Ｖ（＝３０Ｖ−５０Ｖ）となる。これにより、素子Ｄ１１よりは少ない電子が素子Ｄ１２の上部電極１４の近傍のエミッタ部１３に蓄積される。
【０１２１】
なお、これらの素子に付与される駆動電圧Ｖinは、選択信号Ｓｓが０Ｖから５０Ｖへ電圧変化率βにて徐々に増大する電圧であることから、前述した負の所定電圧である第１電圧Ｖｍに向けて徐々に減少し、その後、第１電圧Ｖｍを維持する電圧となる。
【０１２２】
更に、画素信号線ＵＬ３に５０Ｖの画素信号Ｓｄが付与されたと仮定すると、素子Ｄ１３の素子電圧Ｖka（Ｄ１３）は０Ｖ（＝５０Ｖ−５０Ｖ）となる。従って、素子Ｄ１３のエミッタ部１３には電子が蓄積されない。つまり、素子Ｄ１３のエミッタ部１３には分極反転が発生しない。
【０１２３】
次いで、行選択期間Ｔｓ（選択された素子に電子を蓄積させるために十分な時間であり、例えば、図２２に示した時刻ｔ６〜時刻ｔ１０に相当する時間）が経過すると、行選択回路２１ａは、信号制御回路１００からの制御信号に基づいて第２行の行選択線ＬＬ２に選択信号Ｓｓ（０Ｖから５０Ｖへ電圧変化率βにて徐々に増大する電圧）を出力し、他の行選択線に非選択信号Ｓｎ（０Ｖ）を出力する。これにより、第２行の素子Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、…Ｄ２ｍの各下部電極１２の電位が選択信号Ｓｓの電圧（５０Ｖ）となる。また、他の素子（例えば、第１行の素子Ｄ１１…Ｄ１ｍ、第３行の素子Ｄ３１…Ｄ３ｍ）の各下部電極１２の電位は非選択信号Ｓｎの電圧（０Ｖ）となる。
【０１２４】
一方、信号供給回路２１ｃは、信号制御回路１００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Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、…Ｄ２ｍ）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Ｓｄ（０、３０、５０Ｖの何れかの電圧信号）を複数の画素信号線ＵＬ（ＵＬ１、ＵＬ２、…ＵＬｍ）に出力する。この結果、第２行の素子Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、…Ｄ２ｍの各エミッタ部に、画素信号Ｓｄに応じた量の電子が蓄積されて行く。
【０１２５】
なお、非選択信号Ｓｎの電圧（０Ｖ）が下部電極に付与されている素子の素子電圧Ｖkaは０Ｖ（この場合、上部電極の電位＝０Ｖ、下部電極の電位＝０Ｖ）、３０Ｖ（この場合、上部電極の電位＝３０Ｖ、下部電極の電位＝０Ｖ）又は５０Ｖ（この場合、上部電極の電位＝５０Ｖ、下部電極の電位＝０Ｖ）となるが、こ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。
【０１２６】
また、行選択線ＬＬ２に選択信号Ｓｓが出力され始める直前にて選択信号Ｓｓが与えられていた行選択線ＬＬ１に接続されている素子に対する駆動電圧Ｖinは−５０〜０Ｖの間の電圧であり、その素子に対する駆動電圧Ｖinは行選択線ＬＬ２に選択信号Ｓｓが出力され始めた時点において０〜５０Ｖとなる。このように、選択素子が非選択素子へと変化するとき、その素子に付与される駆動電圧Ｖinは比較的大きな電圧変化率（の大きさ）γにて増大する。
【０１２７】
更に、行選択期間Ｔｓが経過すると、行選択回路２１ａは、第３行の行選択線ＬＬ３（図示省略）に選択信号Ｓｓ（０Ｖから５０Ｖへ電圧変化率βにて徐々に増大する電圧）を出力するとともに、他の行選択線に非選択信号Ｓｎ（０Ｖ）を出力する。また、信号供給回路２１ｃは、選択されている第３行の素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素信号Ｓｄを複数の画素信号線ＵＬに出力する。このような動作が、行選択期間Ｔｓの経過毎に総ての行が選択されるまで繰り返される。この結果、所定の時点になると、すべての素子のエミッタ部１３に、各素子が構成する画素の輝度レベルに応じた量（「０」を含む量）の電子が蓄積される。以上が、電荷蓄積期間Ｔｄにおける作動である。
【０１２８】
次いで、行選択回路２１ａは、発光期間Ｔｈを開始するために、総ての行選択線ＬＬに対して大きな負の電圧（ここでは、電源回路１１０の発生する＋５０Ｖとパルス発生源２１ｂが発生する−４００Ｖの差である−３５０Ｖ）を印加する。このとき、行選択回路２１ａは、総ての行選択線ＬＬに対し電圧変化率の大きさαにて−３５０Ｖにまで徐々に減少する電圧を与える。これにより、総ての素子の下部電極１２の電位は大きな負の電圧（−３５０Ｖ）に向けて徐々に変化する。同時に、信号供給回路２１ｃは、振幅変調回路２１ｃ２を介してパルス生成回路２１ｃ１が発生する基準電圧（０Ｖ）をそのまま総ての画素信号線ＵＬに出力する。これにより、総ての素子の上部電極１４の電位は基準電圧（０Ｖ）となる。
【０１２９】
この結果、総ての素子に付与される駆動電圧Ｖinは、電圧変化率の大きさαにて正の所定電圧である第２電圧Ｖｐ（＝３５０Ｖ）へと徐々に変化する。これにより、分極が再び反転し、それぞれの素子のエミッタ部１３に蓄積されていた電子はクーロン反発力によって一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、電荷蓄積期間Ｔｄにおいて上下電極間電圧Ｖinが「０」とされることにより電子を蓄積していなかった素子のエミッタ部においては、分極反転が発生していないので、上下電極間電圧Ｖinが大きな正の電圧となったときも分極反転は発生しない。従って、例えば、あるタイミ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。
【０１３０】
このように、駆動電圧付与回路２１は、電荷蓄積期間Ｔｄにおいて、複数の素子の各々に対する駆動電圧Ｖinを順次連続的に負の所定電圧である第１電圧Ｖｍとして行く。その後、駆動電圧付与回路２１は、総ての素子に対する電子の蓄積動作が完了すると、総ての素子に対する駆動電圧Ｖinを同時に正の所定電圧である第２電圧Ｖｐとして同複数の総ての素子から一斉に電子を放出させ、発光期間Ｔｈを開始する。更に、その後、所定の発光期間Ｔｈが経過すると、駆動電圧付与回路２１は再び電荷蓄積期間Ｔｄを開始する。
【０１３１】
ところで、上述した電圧変化率の大きさα及びβは、何れも電圧変化率の大きさγより小さい値に設定されている。従って、前述した電子放出時の不要な（或いは、過大）な電子放出に伴う発光を回避することができ、且つ、前述した電子蓄積時の不要な（或いは、過大）な電子放出に伴う発光を回避することができる。
【０１３２】
なお、発光期間Ｔｈの終了後に電荷蓄積期間Ｔｄを再開するとき、総ての素子に対する駆動電圧Ｖinを、第２電圧Ｖｐから何れの素子においても電子の蓄積が発生しない程度の電圧（第１電圧Ｖｍと第２電圧Ｖｐとの間の第３電圧）Ｖｎに電圧変化率の大きさγにて急激に減少させ、その後所定時間だけ第３電圧Ｖｎを維持し、次いで電荷蓄積期間Ｔｄの動作を開始してもよい。
【０１３３】
また、この回路例においては、各集束電極に所定の電位（Ｖｓ）が与えられているから、各素子の上部電極１４から放射された電子は各上部電極１４の上部に存在する蛍光体のみに照射される。この結果、鮮明な画像が提供される。
【０１３４】
一方、コレクタ電圧付与回路２３は、「総ての素子の実質的な電子放出が完了した最初の時点」から「複数の素子のうち最も早く電子が蓄積される素子の駆動電圧Ｖinが第１電圧Ｖｍに向けて減少され始める時点」までの期間内の所定時点にてコレクタ電極１８をオフする。これにより、総ての素子の電荷蓄積期間Ｔｄの開始前までの時点にてコレクタ電極１８はオフされる。
【０１３５】
更に、コレクタ電圧付与回路２３は、一つの電荷蓄積期間Ｔｄ内において最も遅く駆動電圧Ｖinが第１電圧Ｖｍに変更される素子が電子の蓄積を完了した時点より後であって、その後再び到来する総ての素子の実質的な電子放出完了時点までの期間内の所定時点にてコレクタ電極１８をオンする。
【０１３６】
このように、電子放出装置１０においては、一つの素子が電子を放出しているときに、他の素子が電子を蓄積しているという状態は発生しない。従って、コレクタ電圧付与回路２３は、複数の素子を有する電子放出装置１０にあっても、コレクタ電極１８をオンする状態とオフする状態とを切り換えるだけで、不要な電子放出を抑制しつつ、正規に放出された電子にエネルギーを付与することができる。この結果、コレクタ電圧付与回路２３は、安価で簡素な回路となる。
【０１３７】
＜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装置について説明する。この第２実施形態は、駆動電圧（上下電極間電圧）Ｖinを上記第１実施形態の電子放出装置１０における駆動電圧Ｖin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１０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。
【０１３８】
第２実施形態の駆動電圧付与回路２１は、素子電圧測定回路、正側分極反転完了検出回路及び負側分極反転完了検出回路（何れも、図示省略）を内蔵している。素子電圧測定回路は素子電圧Ｖkaを測定するようになっている。
【０１３９】
正側分極反転完了検出回路は、素子電圧測定回路により測定された素子電圧Ｖkaの波形をモニターし、その素子電圧Ｖkaが正の抗電界電圧近傍の電圧となったときに同素子電圧Ｖkaの時間変化率（ｄＶka／ｄｔ）が所定値より小さくなり、その後、同素子電圧の時間変化率（ｄＶka／ｄｔ）が急激に大きくなり始める（同時間変化率が所定変化率を越える）時点を正側分極反転完了時点として検出するようになっている。
【０１４０】
同様に、負側分極反転完了検出回路は、素子電圧測定回路により測定された素子電圧Ｖkaの波形をモニターし、その素子電圧Ｖkaが負の抗電界電圧近傍の電圧となったときに同素子電圧Ｖkaの時間変化率（ｄＶka／ｄｔ）の絶対値が所定値より小さくなり、その後、同素子電圧の時間変化率（ｄＶka／ｄｔ）の絶対値が急激に大きくなり始める（同時間変化率の絶対値が正の所定値を越える）時点を負側分極反転完了時点として検出するようになっている。
【０１４１】
駆動電圧付与回路２１（電源２１ｓ）は、図２４に示した電圧増大開始時点（時刻ｔ１）から駆動電圧Ｖinが正の所定電圧である第２電圧Ｖｐに到達する正電圧到達時点（時刻ｔ４）までの期間（電圧増大期間）において、駆動電圧Ｖinを負の所定電圧である第１電圧Ｖｍから徐々に増大させる。このとき、電源２１ｓは電圧増大開始時点（時刻ｔ１）から電圧変化率（傾き）αS1にて徐々に増大する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。そして、電源２１ｓは、正側分極反転完了検出回路により正側の分極反転が完了する時点（時刻ｔ３）が検出されたとき、正電圧到達時点（時刻ｔ４）まで第２電圧Ｖｐに向けて電圧増大率αS1よりも大きい電圧増大率αL1にて徐々に増大する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。
【０１４２】
これにより、駆動電圧Ｖinの電圧増大期間（時刻ｔ１〜ｔ４）中、電圧増大開始時点（時刻ｔ１）から正側分極反転完了時点（時刻ｔ３）までの期間において、駆動電圧Ｖinが最も緩やかに増大せしめられる。
【０１４３】
駆動電圧Ｖinの電圧増大開始時点（時刻ｔ１）からエミッタ部１３の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点（時刻ｔ３）までの期間は、駆動電圧Ｖinの変更に伴う突入電流が最も大きくなる期間である。従って、この実施形態のように、電圧増大開始時点（時刻ｔ１）から正側の分極反転が終了する時点（時刻ｔ３）までの期間において、駆動電圧Ｖinを最も緩やかに増大させれば、エミッタ部１３に流れる突入電流の大きさを効果的に小さくすることができる。この結果、突入電流に起因する電子の不要な放出を回避することができる。また、正側分極反転完了時点（時刻ｔ３）から正電圧到達時点（時刻ｔ４）までは比較的大きな電圧変化率αL1で駆動電圧Ｖinを徐々に増大させることができるので、電圧増大期間（電子放出の動作を行うための期間）の全体の時間を短縮することもできる。
【０１４４】
更に、駆動電圧付与回路２１（電源２１ｓ）は、図２４に示した電圧減少開始時点（時刻ｔ５）から駆動電圧Ｖinが負の所定電圧である第１電圧Ｖｍに到達する負電圧到達時点（時刻ｔ８）までの期間（電圧減少期間）において、正の所定電圧である第２電圧Ｖｐから徐々に減少する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。このとき、電源２１ｓは電圧減少開始時点（時刻ｔ５）から電圧変化率（傾き）の大きさβS1（βS1＞０）にて徐々に減少する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。更に、電源２１ｓは、負側分極反転完了検出回路により負側の分極反転が完了する時点（時刻ｔ７）が検出されたとき、負電圧到達時点（時刻ｔ８）まで第１電圧Ｖｍに向けて電圧増大率の大きさβS1よりも大きい電圧増大率の大きさβL1（βL1＞０）にて徐々に減少する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。
【０１４５】
これにより、駆動電圧Ｖinの電圧減少期間（時刻ｔ５〜ｔ８）中、電圧減少開始時点（時刻ｔ５）から負側分極反転完了時点（時刻ｔ７）までの期間において、駆動電圧Ｖinが最も緩やかに減少せしめられる。
【０１４６】
駆動電圧Ｖinの電圧減少開始時点（時刻ｔ５）からエミッタ部１３の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点（時刻ｔ７）までの期間は、駆動電圧Ｖinの変更に伴う突入電流が最も大きくなる期間である。従って、この実施形態のように、電圧減少開始時点（時刻ｔ５）から負側分極反転完了時点（時刻ｔ７）までの期間において、駆動電圧Ｖinを最も緩やかに減少させれば、エミッタ部１３に流れる突入電流の大きさを効果的に小さくすることができる。この結果、突入電流に起因する電子の不要な放出を回避することができる。また、負側分極反転完了時点（時刻ｔ７）から負電圧到達時点（時刻ｔ８）までは比較的大きな電圧変化率の大きさβL1で駆動電圧Ｖinを徐々に減少させることができるので、電圧減少期間（電子蓄積の動作を行うための期間）の全体の時間を短縮することもできる。
【０１４７】
＜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（上下電極間電圧）Ｖinの変化の仕方が上記第２実施形態の電子放出装置における駆動電圧Ｖinの変化の仕方と異なる点のみにおいて同第２実施形態の電子放出装置と相違する。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
【０１４８】
第３実施形態において、駆動電圧付与回路２１の電源２１ｓは図２５に示した電圧を発生し、駆動電圧付与回路２１はこの電圧を駆動電圧Ｖinとして上部電極１４と下部電極１２とに間に付与するようになっている。
【０１４９】
具体的に説明すると、駆動電圧付与回路２１（電源２１ｓ）は、図２５に示した電圧増大開始時点（時刻ｔ１）から駆動電圧Ｖinが正の所定電圧である第２電圧Ｖｐに到達する正電圧到達時点（時刻ｔ４）までの期間（電圧増大期間）において、駆動電圧Ｖinを負の所定電圧である第１電圧Ｖｍから徐々に増大させる。このとき、電源２１ｓは電圧増大開始時点（時刻ｔ１）から電圧変化率（傾き）αL2にて徐々に増大する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。そして、電源２１ｓは、正側分極反転完了検出回路により正側の分極反転が完了する時点（時刻ｔ３）が検出されたとき、正電圧到達時点（時刻ｔ４）まで第２電圧Ｖｐに向けて電圧増大率αL2よりも小さい電圧増大率αS2にて徐々に増大する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。
【０１５０】
これにより、駆動電圧Ｖinの電圧増大期間（時刻ｔ１〜ｔ４）中、正側分極反転完了時点（時刻ｔ３）から正電圧到達時点（時刻ｔ４）までの期間において駆動電圧Ｖinが最も緩やかに増大せしめられる。
【０１５１】
素子自体（或いは他の対策がなされた素子）によっては、正側分極反転完了後の素子電圧Ｖkaの急変に起因する不要な電子放出の方が上下電極間電圧Ｖinを増大させ始めたときの突入電流に起因する不要な電子放出よりも高い頻度で発生することがある。従って、この実施形態のように、正側分極反転完了時点（時刻ｔ３）から正電圧到達時点（時刻ｔ４）までの期間において上下電極間電圧Ｖinを最も緩やかに増大させることにより、不要な電子放出を効果的に回避することができる。また、電圧増大開始時点（時刻ｔ１）から正側分極反転完了時点（時刻ｔ３）までは比較的大きな電圧変化率αL2で駆動電圧Ｖinを徐々に増大させることができるので、電圧増大期間（電子放出の動作を行うための期間）の全体の時間を短縮することもできる。
【０１５２】
更に、駆動電圧付与回路２１（電源２１ｓ）は、図２５に示した電圧減少開始時点（時刻ｔ５）から駆動電圧Ｖinが負の所定電圧である第１電圧Ｖｍに到達する負電圧到達時点（時刻ｔ８）までの期間（電圧減少期間）において、正の所定電圧である第２電圧Ｖｐから徐々に減少する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。このとき、電源２１ｓは電圧減少開始時点（時刻ｔ５）から電圧変化率（傾き）の大きさβL2（βL2＞０）にて徐々に減少する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。更に、電源２１ｓは、負側分極反転完了検出回路により負側の分極反転が完了する時点（時刻ｔ７）が検出されたとき、負電圧到達時点（時刻ｔ８）まで第１電圧Ｖｍに向けて電圧増大率の大きさβL2よりも小さい電圧増大率の大きさβS2（βS2＞０）にて徐々に減少する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。
【０１５３】
これにより、駆動電圧Ｖinの電圧減少期間（時刻ｔ５〜ｔ８）中、負側分極反転完了時点（時刻ｔ７）から負電圧到達時点（時刻ｔ８）までの期間において、駆動電圧Ｖinが最も緩やかに減少せしめられる。
【０１５４】
素子自体（或いは他の対策がなされた素子）によっては、負側分極反転完了後の素子電圧Ｖkaの急変に起因する不要な電子放出の方が上下電極間電圧Ｖinの減少時の突入電流に起因する不要な電子放出よりも高い頻度で発生することがある。従って、上記のように、負側分極反転完了時点（時刻ｔ７）から負電圧到達時点（時刻ｔ８）までの期間において駆動電圧Ｖinを最も緩やかに減少させることにより、不要な電子放出を効果的に回避することができる。また、電圧減少開始時点（時刻ｔ５）から負側分極反転完了時点（時刻ｔ７）までは比較的大きな電圧変化率の大きさβL2で駆動電圧Ｖinを徐々に減少させることができるので、電圧減少期間（電子蓄積の動作を行うための期間）の全体の長さを短縮することもできる。
【０１５５】
＜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について説明する。この第４実施形態は、駆動電圧Ｖinを上記第１実施形態の電子放出装置１０における駆動電圧Ｖin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１０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。
【０１５６】
第４実施形態において、駆動電圧付与回路２１の電源２１ｓは図２６に示した電圧を発生し、駆動電圧付与回路２１はこの電圧を駆動電圧Ｖinとして上部電極１４と下部電極１２とに間に付与するようになっている。
【０１５７】
具体的に説明すると、駆動電圧付与回路２１（電源２１ｓ）は、図２６に示した電圧急減時点（時刻ｔ１）にて第２電圧Ｖｐから第３電圧Ｖｎに電圧変化率（傾き）ｋ１の大きさで急激に減少する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。次いで、電源２１ｓは、電圧急減時点（時刻ｔ１）から予め定められた時間が経過した時点である電圧減少開始時点（時刻ｔ２）まで第３電圧Ｖｎを維持する。
【０１５８】
この第３電圧Ｖｎは、前述した負の所定電圧である第１電圧Ｖｍと前述した正の所定電圧である第２電圧Ｖｐとの間の中間電圧であり、素子電圧Ｖkaが第３電圧Ｖｎに一致したときエミッタ部１３に電子を蓄積させず（或いは、追加的に電子を蓄積させることがなく）且つ同エミッタ部１３から電子を放出させることがないような電圧である。
【０１５９】
その後、電源２１ｓは、電圧減少開始時点（時刻ｔ２）にて、第３電圧Ｖｎから電圧変化率の大きさｋ２で減少する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。更に、電圧減少開始時点（時刻ｔ２）から予め設定された別の所定時間が経過して負側分極反転完了時点であると考えられる時刻ｔ３となると、電源２１ｓは駆動電圧Ｖinが第１電圧Ｖｍに到達する負電圧到達時点（時刻ｔ４）まで、時刻ｔ３の駆動電圧Ｖinから電圧変化率の大きさｋ３にて減少する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。
【０１６０】
次いで、電源２１ｓは、負電圧到達時点（時刻ｔ４）から予め定められた別の時間が経過して電圧急増時点（時刻ｔ５）に到るまで駆動電圧Ｖinとして第１電圧Ｖｍを維持し、電圧急増時点（時刻ｔ５）にて第１電圧Ｖｍから第３電圧Ｖｎに電圧変化率（傾き）ｋ４の大きさで急激に増大する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。その後、電源２１ｓは、電圧急増時点（時刻ｔ５）から予め定められた別の時間が経過した時点である電圧増大開始時点（時刻ｔ６）まで第３電圧Ｖｎを維持する。
【０１６１】
次いで、電源２１ｓは、電圧増大開始時点（時刻ｔ６）にて第３電圧Ｖｎから電圧変化率の大きさｋ５にて増大する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。更に、電圧増大開始時点（時刻ｔ６）から予め設定された別の所定時間が経過して正側分極反転完了時点であると考えられる時刻ｔ７となると、電源２１ｓは駆動電圧Ｖinが第２電圧Ｖｐに到達する正電圧到達時点（時刻ｔ８）まで、時刻ｔ７での駆動電圧Ｖinから電圧変化率の大きさｋ６にて増大する電圧を駆動電圧Ｖinとして発生する。以降、電源２１ｓは、時刻ｔ１〜ｔ８の電圧を繰り返し発生する。
【０１６２】
この実施形態においては、ｋ３＜ｋ２＜ｋ１である。即ち、電源２１ｓは、第２電圧Ｖｐを発生した後、素子電圧Ｖkaをエミッタ部１３に電子を蓄積させず且つ同エミッタ部１３から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように時刻ｔ１にて第２電圧Ｖｐから第３電圧Ｖｎに向けて減少する電圧を発生し、その後、時刻ｔ２〜ｔ４にて第３電圧Ｖｎから第１電圧Ｖｍに向けて、第２電圧Ｖｐから第３電圧Ｖｎに減少するとき（時刻ｔ１）よりも緩やかに減少する電圧を発生するように構成されている。実験によれば、駆動電圧Ｖinが第２電圧Ｖｐから第３電圧Ｖｎに急激に変化しても不要な電子放出は発生しない。更に、この実施形態によれば、第３電圧Ｖｎから第１電圧Ｖｍへは緩やかに変化する駆動電圧Ｖinが素子に付与される。従って、不要な電子放出を回避しつつ電子放出後から電子蓄積に要する時間を短縮することができる。
【０１６３】
また、この実施形態においては、ｋ６＜ｋ５＜ｋ４となっている。即ち、電源２１ｓは、第１電圧Ｖｍを発生した後、素子電圧Ｖkaをエミッタ部１３に電子を更に蓄積させることなく且つ同エミッタ部１３から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように第１電圧Ｖｍから第３電圧Ｖｎに向けて増大する電圧を発生し、その後、第３電圧Ｖｎから第２電圧Ｖｐに向けて、第１電圧Ｖｍから第３電圧Ｖｎに増大するとき（時刻ｔ６）よりも緩やかに増大する電圧を発生するように構成されている。実験によれば、駆動電圧Ｖinが第１電圧Ｖｍから第３電圧Ｖｎに急激に変化しても不要な電子放出は発生しない。更に、この実施形態によれば、第３電圧Ｖｎから第２電圧Ｖｐへは緩やかに変化する駆動電圧Ｖinが素子に付与される。従って、不要な電子放出を回避しつつ電子蓄積後から電子放出に要する時間を短縮することができる。
【０１６４】
なお、ｋ２≦ｋ３＜ｋ１であってもよく、ｋ５≦ｋ６＜ｋ４であってもよい。つまり、素子の特性（どのような時点で不要な放出を行うか）によって、ｋ２とｋ３の大小関係は適宜定められ得、ｋ５とｋ６の大小関係は適宜定められ得る。
【０１６５】
また、前述した実施形態と同様に、素子電圧Ｖkaをモニターし、素子電圧Ｖkaが負の抗電界電圧に相当する電圧を下回ったときを負側分極完了時点ｔ３として検出し、及び／又は、素子電圧Ｖkaが正の抗電界電圧に相当する電圧を上回ったときを正側分極完了時点ｔ７として検出し、それぞれの時点にて駆動電圧Ｖinの変化率を上記のように切り替えてもよい。
【０１６６】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る電子放出装置について説明する。この第５実施形態は、上記第４実施形態の電子放出装置における駆動電圧Ｖinを階段状に変化させた点のみにおいて同第４実施形態の電子放出装置と相違する。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
【０１６７】
第５実施形態に係る電子放出装置３０は、図２７に示したように、素子Ｄと駆動電圧付与回路３１とを備えている。素子Ｄは、第１実施形態の素子と同様の素子であり、図面では透明板１７、コレクタ電極１８及び蛍光体１９が省略されている。素子Ｄの下部電極１２は接地されている。
【０１６８】
駆動電圧付与回路３１は、電圧制御回路３２、スイッチング回路３３、複数の抵抗３４ａ〜３４ｇ及び複数の定電圧源３５ａ〜３５ｇを備えている。
【０１６９】
電圧制御回路３２は、素子Ｄの下部電極１２、上部電極１４及びスイッチング回路３３と接続されている。電圧制御回路３２は、素子電圧Ｖkaを測定するとともに、測定した素子電圧kaに基づいてスイッチング回路３３に切換信号を送出するようになっている。
【０１７０】
スイッチング回路３３は、素子Ｄの上部電極１４に接続された一つの固定接続点ｋｓと複数（ここでは７個）の電圧付与用接続点３３ａ〜３３ｇを備えている。スイッチング回路３３は、電圧制御回路３２からの切換信号に応答して複数の電圧付与用接続点３３ａ〜３３ｇの一つを選択し、その選択した電圧付与用接続点と固定接続点ｋｓとを接続するようになっている。
【０１７１】
電圧付与用接続点３３ａは抵抗３４ａの一端に接続されている。抵抗３４ａの一端は電圧｜Ｖｍ｜（第１電圧Ｖｍと同じ大きさの電圧）を発生する定電圧源３５ａの陰極に接続されている。定電圧源３５ａの陽極は接地されている。電圧付与用接続点３３ｂは抵抗３４ｂの一端に接続されている。抵抗３４ｂの一端は電圧｜Ｖ１｜を発生する定電圧源３５ｂの陰極に接続されている。定電圧源３５ｂの陽極は接地されている。電圧付与用接続点３３ｃは抵抗３４ｃの一端に接続されている。抵抗３４ｃの一端は電圧｜Ｖ２｜を発生する定電圧源３５ｃの陰極に接続されている。定電圧源３５ｃの陽極は接地されている。ここで、｜Ｖ１｜＜｜Ｖ２｜＜｜Ｖｍ｜である。
【０１７２】
電圧付与用接続点３３ｄは抵抗３４ｄの一端に接続されている。抵抗３４ｄの一端は上記第３電圧Ｖｎを発生する定電圧源３５ｄの陽極に接続されている。定電圧源３５ｄの陰極は接地されている。電圧付与用接続点３３ｅは抵抗３４ｅの一端に接続されている。抵抗３４ｅの一端は電圧Ｖ３を発生する定電圧源３５ｅの陽極に接続されている。定電圧源３５ｅの陰極は接地されている。電圧付与用接続点３３ｆは抵抗３４ｆの一端に接続されている。抵抗３４ｆの一端は電圧Ｖ４を発生する定電圧源３５ｆの陽極に接続されている。定電圧源３５ｆの陰極は接地されている。電圧付与用接続点３３ｇは抵抗３４ｇの一端に接続されている。抵抗３４ｇの一端は上記第２電圧Ｖｐを発生する定電圧源３５ｇの陽極に接続されている。定電圧源３５ｇの陰極は接地されている。ここで、０＜Ｖｎ＜Ｖ３＜Ｖ４＜Ｖｐである。
【０１７３】
次に、このように構成された駆動電圧付与回路３１の作動について図２８を参照しながら説明する。いま、所定の時刻ｔ１以前において、スイッチング回路３３が固定接続点ｋｓを電圧付与用接続点３３ｇに接続していて素子Ｄに第２電圧Ｖｐ（Ｖｐ＞０）が印加されていると仮定する。このとき、時刻ｔ１になると、電圧制御回路３２はスイッチング回路３３に切換信号を送出し、この信号に応答してスイッチング回路３３は固定接続点ｋｓを電圧付与用接続点３３ｄに接続する。この結果、駆動電圧付与回路３１は、駆動電圧Ｖinとして第３電圧Ｖｎを発生する。即ち、駆動電圧Ｖinは時刻ｔ１にて比較的大きい電圧変化率の大きさで第２電圧Ｖｐから第３電圧Ｖｎへと減少する。
【０１７４】
時刻ｔ１から所定の時間が経過して時刻ｔ２になると、電圧制御回路３２はスイッチング回路３３に切換信号を送出し、この信号に応答してスイッチング回路３３は固定接続点ｋｓを電圧付与用接続点３３ｂに接続する。この結果、駆動電圧付与回路３１は、駆動電圧Ｖinとして電圧Ｖ１（Ｖ１＜０）を発生する。その後、電圧制御回路３２は素子電圧Ｖkaをモニターし、素子電圧Ｖkaが負側抗電界電圧を下回ったときに負側分極反転が完了したと判定してスイッチング回路３３に切換信号を送出する。スイッチング回路３３は、この信号に応答して固定接続点ｋｓを電圧付与用接続点３３ｃに接続する。この結果、駆動電圧付与回路３１は、時刻ｔ３にて駆動電圧Ｖinとして電圧Ｖ２（Ｖ２＜０）を発生する。
【０１７５】
時刻ｔ３から所定の時間が経過して時刻ｔ４になると、電圧制御回路３２はスイッチング回路３３に切換信号を送出し、この信号に応答してスイッチング回路３３は固定接続点ｋｓを電圧付与用接続点３３ａに接続する。この結果、駆動電圧付与回路３１は、駆動電圧Ｖinとして第１電圧Ｖｍ（Ｖｍ＜０）を発生する。その後、時刻ｔ４から所定の時間が経過して時刻ｔ５となるまで、駆動電圧付与回路３１は駆動電圧Ｖinとして第１電圧Ｖｍを発生し続ける。この結果、素子電圧Ｖkaは、時刻ｔ２から時刻ｔ５までの期間において負の所定電圧に到達する。即ち、この期間において電子のエミッタ部１３への蓄積が完了する。
【０１７６】
時刻ｔ５になると、電圧制御回路３２はスイッチング回路３３に切換信号を送出し、この信号に応答してスイッチング回路３３は固定接続点ｋｓを電圧付与用接続点３３ｄに接続する。この結果、駆動電圧付与回路３１は、駆動電圧Ｖinとして第３電圧Ｖｎ（Ｖｎ＞０）を発生する。即ち、駆動電圧Ｖinは時刻ｔ５にて比較的大きい電圧変化率の大きさで第１電圧Ｖｍから第３電圧Ｖｎへと増大する。
【０１７７】
時刻ｔ５から所定の時間が経過して時刻ｔ６になると、電圧制御回路３２はスイッチング回路３３に切換信号を送出し、この信号に応答してスイッチング回路３３は固定接続点ｋｓを電圧付与用接続点３３ｅに接続する。この結果、駆動電圧付与回路３１は、駆動電圧Ｖinとして電圧Ｖ３（Ｖ３＞０）を発生する。その後、電圧制御回路３２は素子電圧Ｖkaをモニターし、素子電圧Ｖkaが正側抗電界電圧を上回ったときに正側分極反転が完了したと判定してスイッチング回路３３に切換信号を送出する。スイッチング回路３３は、この信号に応答して固定接続点ｋｓを電圧付与用接続点３３ｆに接続する。この結果、駆動電圧付与回路３１は、時刻ｔ７にて駆動電圧Ｖinとして電圧Ｖ４（Ｖ４＞０）を発生する。
【０１７８】
時刻ｔ７から所定の時間が経過して時刻ｔ８になると、電圧制御回路３２はスイッチング回路３３に切換信号を送出し、この信号に応答してスイッチング回路３３は固定接続点ｋｓを電圧付与用接続点３３ｇに接続する。この結果、駆動電圧付与回路３１は、駆動電圧Ｖinとして第２電圧Ｖｐを再び発生する。以降、駆動電圧付与回路３１は、時刻ｔ１〜ｔ８の電圧を繰り返し発生する。
【０１７９】
この第５実施形態においては、定電圧源３５ａ〜３５ｇとスイッチング回路３３とが共同して一つの電源を構成していると見做すことができる。従って、第５実施形態の電源は、第４実施形態の電源２１ｓと同様、第２電圧Ｖｐを発生した後、素子電圧Ｖkaをエミッタ部１３に電子を蓄積させず且つ同エミッタ部１３から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように時刻ｔ１にて第２電圧Ｖｐから第３電圧Ｖｎに向けて減少する電圧を発生し、その後、電源は、時刻ｔ２〜ｔ４にて第３電圧Ｖｎから第１電圧Ｖｍに向けて、第２電圧Ｖｐから第３電圧Ｖｎに減少するとき（時刻ｔ１）よりも緩やかに減少する電圧（徐々に第１電圧Ｖｍまで減少する電圧）を発生するように構成されている。また、負側分極反転後にも駆動電圧Ｖinは緩やかに減少せしめられる。従って、第５実施形態の電子放出装置３０は、第４実施形態と同様、電子蓄積時における不要な電子放出を回避しつつ電子放出後から電子蓄積までに要する時間を短縮することができる。
【０１８０】
更に、この実施形態の電源は、第４実施形態の電源２１ｓと同様、第１電圧Ｖｍを発生した後、素子電圧Ｖkaをエミッタ部１３に電子を更に蓄積させることなく且つ同エミッタ部１３から電子を放出させることがない前記負の所定電圧と前記正の所定電圧との間の中間電圧とするように第１電圧Ｖｍから第３電圧Ｖｎに向けて増大する電圧を発生し、その後、電源は、時刻ｔ６〜ｔ８にて第３電圧Ｖｎから第２電圧Ｖｐに向けて、第１電圧Ｖｍから第３電圧Ｖｎに増大するとき（時刻ｔ５）よりも緩やかに増大する電圧（徐々に第２電圧Ｖｐまで増大する電圧）を発生するように構成されている。また、正側分極反転後にも駆動電圧Ｖinは緩やかに増大せしめられる。従って、第５実施形態の電子放出装置３０は、電子放出時における不要な電子放出を回避しつつ電子蓄積後から電子放出に要する時間を短縮することができる。
【０１８１】
また、このようにスイッチング回路３３を備えて接続する定電圧源を切り換えるという簡単な構成により、不要な電子放出を回避するための駆動電圧Ｖinを発生する電源を提供することができる。加えて、このように駆動電圧付与回路３１を構成すれば、素子の特性が変化することにより、或いは、複数の素子を備える電子放出装置において電子を放出するべき素子の数（電子放出素子数）が変動することにより、電子放出及び電子蓄積動作にとって適切な駆動電圧Ｖinの大きさが変化した場合であっても、簡単な構成にて同適切な駆動電圧Ｖinを発生することができる電源が提供される。更に、素子電圧Ｖkaをモニターし、素子電圧Ｖkaが負側抗電界電圧を下回ったとき、或いは、正側抗電界電圧を上回ったときに駆動電圧Ｖinの大きさを切り換えているので、素子特性や電子放出数が変化して素子電圧Ｖkaの変化の仕方が変化した場合であっても、適切な（適切なタイミングで且つ適切な大きさの）駆動電圧Ｖinを素子に印加することができる。
【０１８２】
なお、上記複数の抵抗３４ａ〜３４ｇのそれぞれは、互いに等しい値であってもよく、異なる値であってもよい。複数の抵抗３４ａ〜３４ｇの値が適切に設定されること（回路定数が変更されること）によりもたらされる利点については、後述の第７実施形態において説明する。更に、上記実施形態では、定電圧源を７個設けていたが、それ以上の数の定電圧源と抵抗との組を備えさせ、より小さい段差を有する階段状に駆動電圧Ｖinを発生させてもよい。
【０１８３】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る電子放出装置について説明する。この第６実施形態は、駆動電圧（上下電極間電圧）Ｖinを上記第１実施形態の電子放出装置１０における駆動電圧Ｖin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１０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。
【０１８４】
第６実施形態の駆動電圧付与回路は、第２実施形態の駆動電圧付与回路２１が備える素子電圧測定回路と負側分極反転完了検出回路（何れも、図示省略）を内蔵している。
【０１８５】
駆動電圧付与回路（電源）は、図２９に示したように、第１実施形態の駆動電圧付与回路２１と同様、電圧増大開始時点（時刻ｔ１）から駆動電圧Ｖinが正の所定電圧Ｖｐに到達する正電圧到達時点（時刻ｔ２）までの期間（電圧増大期間）において駆動電圧Ｖinを負の所定電圧である第１電圧Ｖｍから正の所定電圧である第２電圧Ｖｐまで徐々に増大させる電圧を発生する。更に、この駆動電圧付与回路は、電圧減少開始時点（時刻ｔ３）から駆動電圧Ｖinが第１電圧Ｖｍに到達する負電圧到達時点（時刻ｔ４）までの期間（電圧減少期間）において駆動電圧Ｖinを第２電圧Ｖｐから第１電圧Ｖｍまで徐々に減少させる電圧を発生する。なお、負電圧到達時点（時刻ｔ４）にて到達すべき駆動電圧Ｖinは、便宜上、「第４電圧」とも称呼される。）
【０１８６】
加えて、この駆動電圧付与回路は、負側分極反転完了検出回路が時刻ｔ４以降において負側の分極反転が完了する時点（時刻ｔ５）を検出すると、駆動電圧Ｖinの大きさを第１電圧（第４電圧）Ｖｍより大きさが小さい第５電圧へと第１電圧Ｖｍから急激に増大し（電圧変化率の大きさαで増大し）、その後、同第５電圧の大きさよりも大きさが大きい負の電圧である第１電圧Ｖｍに向けて徐々に減少する（電圧変化率の大きさαより小さい電圧変化率の大きさβで減少する）電圧を発生する。即ち、エミッタ部１３の負側の分極反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点にて、駆動電圧Ｖinをその時点の素子電圧Ｖkaに一旦近づける（駆動電圧Ｖinを負の抗電界電圧近傍の値とする。）。その後、駆動電圧付与回路２１は、所定時間後の時刻ｔ６にて駆動電圧Ｖinが再び第１電圧Ｖｍとなるように、駆動電圧Ｖinを第１電圧Ｖｍに向けて徐々に減少させる。この場合（時刻ｔ５〜ｔ６）の電圧変化率の大きさは、時刻ｔ３〜ｔ４又は時刻ｔ５における電圧変化率の大きさよりも小さい。更に、駆動電圧付与回路２１は、時刻ｔ６より後の時刻ｔ７にて、再び駆動電圧Ｖinを増大させる電圧を発生する。以降、駆動電圧付与回路は、時刻ｔ１〜ｔ７の電圧を繰り返し発生する。
【０１８７】
実験によれば、負側分極反転完了後において素子電圧Ｖkaは極めて急峻に変化し、不要な電子放出が頻繁に行われる。そこで、この第６実施形態のように、電源の発生する電圧を変化させれば、負側分極反転完了後の素子電圧Ｖkaの変化が緩慢となるので、不要な電子放出を効果的に回避することができる。更に、電源は、負側分極反転が完了するまでの期間において第１電圧Ｖｍを発生するので、電圧減少開始時点（時刻ｔ３）から負側分極反転完了時点（時刻ｔ５）までの時間をより一層短くすることができる。
【０１８８】
なお、この実施形態における負側分極反転完了後（時刻ｔ５〜ｔ６）の駆動電圧Ｖinの変化は、時刻ｔ１〜ｔ３にて駆動電圧Ｖinを第２電圧Ｖｐへと変化させてエミッタ部１３に蓄積されている電子を同エミッタ部から放出させ、その後、素子電圧Ｖkaを負の所定電圧とするように第１電圧Ｖｍに向けて徐々に減少する電圧を発生して上部電極１４からエミッタ部１３に電子を供給している動作であるということができる。
【０１８９】
また、上記実施形態において、上記負電圧到達時点（時刻ｔ４）にて到達する第４電圧は第１電圧Ｖｍに設定されているが、この電圧に限定されない。即ち、負電圧到達時点（時刻ｔ４）にて到達させるべき電圧は「エミッタ部において負側の分極反転を発生させることができる負の電圧である第４電圧」であればよい。
【０１９０】
加えて、上記実施形態において、電源は、負側分極反転完了時点（時刻ｔ５）にて第４電圧から第５電圧に変化し、その後、第１電圧に向けて徐々に変化する電圧を発生しているが、負電圧到達時点（時刻ｔ４）よりも後で負側分極反転完了時点（時刻ｔ５）より前の時点にて第４電圧から第５電圧に変化し、その後、第１電圧に向けて徐々に変化する電圧を発生してもよい。
【０１９１】
加えて、上記実施形態においては、負電圧到達時点（時刻ｔ４）から負側分極反転完了時点（時刻ｔ５）の間、電源は一定の第４電圧（第１電圧Ｖｍ）を発生しているが、第５電圧の大きさより大きさが大きい負の電圧範囲内において変化する電圧（例えば、第４電圧から第５電圧に向けて徐々に変化する電圧）を発生してもよい。
【０１９２】
更に、上記実施形態において、電源は、電圧減少開始時点（時刻ｔ３）から負電圧到達時点（時刻ｔ４）まで第４電圧（第１電圧）Ｖｍに向けて徐々に減少する電圧を発生しているが、電圧減少開始時点（時刻ｔ３）において直ちに第４電圧に変化する電圧を発生してもよい。
【０１９３】
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係る電子放出装置について説明する。この第７実施形態は、電源２１ｓと素子とを接続するための回路の回路定数を変更する点のみにおいて図２４を参照して説明した第２実施形態の電子放出装置と相違する。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
【０１９４】
図３０に示したように、第７実施形態に係る電子放出装置４０は、下部電極１２、エミッタ部１３及び上部電極１４からなる上述した素子Ｄと、駆動電圧付与回路４１とからなっている。素子Ｄは、第１実施形態の素子と同様の素子であり、図面では透明板１７、コレクタ電極１８及び蛍光体１９が省略されている。駆動電圧付与回路４１は、前述した駆動電圧付与回路２１を含むとともに、回路定数切換回路（回路定数切換手段）４２を備えている。
【０１９５】
回路定数切換回路４２は、駆動電圧付与回路２１に内蔵された電源２１ｓと素子Ｄとを接続するための回路中に直列に介装されている。回路定数切換回路４２は、スイッチング素子４２ａと、複数の回路素子（回路定数設定素子）４２ｂ１、４２ｂ２、４２ｂ３及び４２ｂ４を備えている。
【０１９６】
スイッチング素子４２ａは、駆動電圧付与回路２１から制御信号を受け、素子Ｄの上部電極１４に接続された固定接続点を回路素子４２ｂ１、４２ｂ２、４２ｂ３及び４２ｂ４にそれぞれ接続された接続点のうちの何れかに選択的に接続することにより、回路素子４２ｂ１、４２ｂ２、４２ｂ３及び４２ｂ４のうちの何れか一つを前記回路中に直列に介装・挿入するようになっている。回路素子４２ｂ１、４２ｂ２、４２ｂ３及び４２ｂ４は、互いに異なる抵抗値を有する抵抗である。
【０１９７】
次に、このように構成された電子放出装置４０の作動について説明する。前述したように、電子放出装置４０は第２実施形態に係る電子放出装置と同様に駆動電圧Ｖinを変更する。
【０１９８】
更に、電子放出装置４０は、図３１に示したように、正電圧到達時点（時刻ｔ４）と同時又はその直後に到来する電子の放出が実質的に完了する時点の直後の時点である放出完了後時点（時刻ｔｘ１）から負側分極反転完了時点（時刻ｔ７）までの期間ＴＡ１において、スイッチング素子４２ａにより回路素子４２ｂ１を前記回路に挿入する。
【０１９９】
次いで、電子放出装置４０は、負側分極反転完了時点（時刻ｔ７）から負電圧到達時点（時刻ｔ８）と同時又はその直後に到来する電子の蓄積が実質的に完了する時点の直後の時点である電子蓄積完了後時点（時刻ｔｙ２）までの期間ＴＡ２において、スイッチング素子４２ａにより回路素子４２ｂ２を前記回路に挿入する。
【０２００】
次いで、電子放出装置４０は、電子蓄積完了後時点（時刻ｔｙ２であるが、駆動電圧Ｖinの波形は繰り返されるので、図３１においては時刻ｔｙ１）から次の正側分極反転完了時点（時刻ｔ３）までの期間ＴＡ３において、スイッチング素子４２ａにより回路素子４２ｂ３を前記回路に挿入する。
【０２０１】
更に、電子放出装置４０は、正側分極反転完了時点（時刻ｔ３）から放出完了後時点（時刻ｔｘ１）までの期間ＴＡ４において、スイッチング素子４２ａにより回路素子４２ｂ４を前記回路に挿入する。電子放出装置４０は、このような回路素子の選択・挿入を繰り返し行う。
【０２０２】
これにより、
前記第１電圧Ｖｍに向けて減少する電圧（駆動電圧Ｖin）の発生を開始する電圧減少開始時点（時刻ｔ５）から同電圧の減少中にエミッタ部１３の分極の反転が実質的に完了する負側分極反転完了時点（時刻ｔ７）までの第１期間ＴＢ１において前記回路に挿入される回路素子と、
負側分極反転完了時点（時刻ｔ７）からエミッタ部１３への電子の蓄積が完了する電子蓄積完了時点（時刻ｔ８〜時刻ｔｙ２の時点）までの第２期間ＴＢ２において同回路に挿入される回路素子と、
第２電圧Ｖｐに向けて増大する前記電圧の発生を開始する電圧増大開始時点（時刻ｔ１）から同電圧の増大中にエミッタ部１３の分極の反転が実質的に完了する正側分極反転完了時点（時刻ｔ３）までの第３期間ＴＢ３において同回路に挿入される回路素子と、
同正側分極反転完了時点（時刻ｔ３）からエミッタ部１３からの電子の放出が実質的に完了する電子放出完了時点（時刻ｔ４〜時刻ｔｘ１の時点）までの第４期間ＴＢ４において同回路に挿入される回路素子と、
のうち、少なくとも二つの回路素子（本例では、４つの回路素子総て）が互いに異なる回路素子となる。
【０２０３】
即ち、この実施形態においては、素子Ｄのエミッタ部１３の特性などに応じて不要な電子放出が頻度高く発生する期間の回路定数とその他の期間の回路定数とが相違するように、それぞれの期間において回路に挿入される回路素子（例えば、抵抗）が選択される。この結果、回路定数を変更しない場合に比べ、不要な電子放出を回避しながら電子蓄積開始から電子放出完了までの時間を短くすることができる。
【０２０４】
なお、上記実施形態では駆動電圧Ｖinを徐々に変化させているが、図２６及び図２８に示したように、第１電圧Ｖｍから第２電圧Ｖｐに又はその逆に変化するときに所定時間だけ第３電圧Ｖｎに維持するような電圧を駆動電圧Ｖinとしてもよい。加えて、図４１に示したように、駆動電圧Ｖinを矩形波状に変化する電圧としてもよい。
【０２０５】
更に、上記実施形態においては、回路素子４２ｂ１、４２ｂ２、４２ｂ３及び４２ｂ４は、互いに異なる抵抗値を有する抵抗であったが、これらの回路素子のうち少なくとも二つが互いに異なる抵抗値を有していればよい。更に、回路素子は、抵抗の他、コイルやコンデンサを含んでいても良く、その場合、回路素子４２ｂ１、４２ｂ２、４２ｂ３及び４２ｂ４のうちの少なくとも二つが互いに異なるインピーダンスＺを備えればよい。
【０２０６】
＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態に係る電子放出装置５０について図３２を参照しながら説明する。電子放出装置５０は、電子放出装置１０のコレクタ電極１８及び蛍光体１９をコレクタ電極１８’及び蛍光体１９’に置換した点のみにおいて電子放出装置１０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。
【０２０７】
電子放出装置５０においては、透明板１７の裏面（上部電極１４と対向する面）に蛍光体１９’が形成され、蛍光体１９’を覆うようにコレクタ電極１８’が形成されている。コレクタ電極１８’は、エミッタ部１３から上部電極１４の微細貫通孔１４ａを通して放出された電子が貫通できる程度の厚さを有するように形成されている。この場合、コレクタ電極１８’の厚さは１００ｎｍ以下であることが望ましい。コレクタ電極１８’の厚さは、放出された電子の運動エネルギーが大きいほど大きくすることができる。
【０２０８】
係る構成は、ＣＲＴ等に採用される構成である。コレクタ電極１８’はメタルバックとして機能する。エミッタ部１３から上部電極１４の微細貫通孔１４ａを通して放出された電子はコレクタ電極１８’を貫通して蛍光体１９’に進入し、蛍光体１９’を励起し、発光を生ぜしめる。この電子放出装置５０は、以下の効果を奏することができる。
【０２０９】
（ａ）蛍光体１９’が導電性でない場合、蛍光体１９’が帯電（負に帯電）することを回避することができる。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）コレクタ電極１８’により蛍光体１９’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１７側（発光面側）に放出させることができる。
（ｃ）蛍光体１９’への過度の電子の衝突を防ぐことができるので、蛍光体１９’の劣化や蛍光体１９’からガスが発生することを回避することができる。
【０２１０】
＜各構成部材の材料例及び製法例＞
次に、上記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。
【０２１１】
（下部電極１２）
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。
【０２１２】
（１）高温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、イリジウム、パラジウム、ロジウム、モリブデン等の高融点貴金属
例）銀−パラジウム、銀−白金、白金−パラジウ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）白金とセラミック材料とのサーメット材料
（３）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合金との混合物
（４）カーボン系、又は、グラファイト系の材料
【０２１３】
これらのうち、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。なお、電極材料中にセラミック材料を添加する場合、その添加されるセラミック材料の割合は５〜３０体積％程度が好適である。また、後述する上部電極１４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２０μｍ以下であり、更に好ましくは５μｍ以下である。
【０２１４】
（エミッタ部１３）
エミ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１０００以上）の誘電体を採用することができる。以下、エミッタ部に好適な物質を列挙する。
【０２１５】
（１）チタン酸バリウム、ジルコン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、マグネシウムタンタル酸鉛、ニッケルタンタル酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛等
（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
【０２１６】
（３）上記（２）に記載のセラミックスに、更に、ランタン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニ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もの、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５０％以上有する物質
【０２１７】
なお、例えば、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）とチタン酸鉛（ＰＴ）との２成分系ｎＰＭＮ−ｍＰＴ（ｎ，ｍをモル数比とする。）については、ＰＭＮのモル数比を大きくすることにより、キューリー点が低下し且つ室温での比誘電率を大きくすることができる。特に、ｎ＝０．８５〜１．０及びｍ＝１．０−ｎとしたｎＰＭＮ−ｍＰＴは、比誘電率が３０００以上となるので、エミッタ部の材料として非常に好ましい。例えば、ｎ＝０．９１及びｍ＝０．０９のｎＰＭＮ−ｍＰＴの室温における比誘電率は１５０００となり、ｎ＝０．９５及びｍ＝０．０５のｎＰＭＮ−ｍＰＴの室温における比誘電率は２００００となる。
【０２１８】
また、例えば、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、チタン酸鉛（ＰＴ）及びジルコン酸鉛（ＰＺ）の３成分系ＰＭＮ−ＰＴ−ＰＺについては、ＰＭＮのモル数比を大きくすることにより比誘電率を大きくすることができる。更に、この３成分系においては、正方晶と擬立方晶又は正方晶と菱面体晶のモルフォトロピック相境界（ＭＰＢ：Morphotropic Phase Boundary）付近の組成とすることにより、比誘電率を大きくすることができる。
【０２１９】
例えば、ＰＭＮ：ＰＴ：ＰＺ＝０．３７５：０．３７５：０．２５とすると比誘電率は５５００、ＰＭＮ：ＰＴ：ＰＺ＝０．５：０．３７５：０．１２５とすると比誘電率は４５００となり、このような組成のＰＭＮ−ＰＴ−ＰＺはエミッタ部の材料として特に好ましい。
【０２２０】
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混入することにより、誘電率を向上させることが好ましい。この場合、例えば、誘電体に白金を重量比で２０％混入させるとよい。
【０２２１】
エミッタ部には、更に、圧電／電歪層や反強誘電体層等を用いることができる。エミッタ部に圧電／電歪層を用いる場合、その圧電／電歪層として、例えば、ジルコン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、マグネシウムタンタル酸鉛、ニッケルタンタル酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、マグネシウムタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛等、又はこれらのいずれかの組み合わせを含有するセラミックスを挙げることができる。
【０２２２】
当然、エミッタ部には、主成分が上記化合物を５０重量％以上含有するものを使用することができる。また、前記セラミックスのうち、ジルコン酸鉛を含有するセラミックスは、エミッタ部を構成する圧電／電歪層の構成材料として最も頻繁に使用される。
【０２２３】
また、圧電／電歪層をセラミックスにて構成する場合、前記セラミックスに、さらに、ランタン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリウム、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ＳｉＯ2、ＣｅＯ2、Ｐｂ5Ｇｅ3Ｏ11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、ＰＴ−ＰＺ−ＰＭＮ系圧電材料にＳｉＯ2を０．２ｗｔ％、もしくはＣｅＯ2を０．１ｗｔ％、もしくはＰｂ5Ｇｅ3Ｏ11を１〜２ｗｔ％添加した材料が好ましい。
【０２２４】
より具体的には、例えば、マグネシウムニオブ酸鉛とジルコン酸鉛及びチタン酸鉛とからなる成分を主成分とし、さらにランタンやストロンチウムを含有するセラミックスを用いることが好ましい。
【０２２５】
圧電／電歪層は、緻密であっても、多孔質であってもよい。多孔質の場合、その気孔率は４０％以下であることが好ましい。
【０２２６】
エミッタ部１３に反強誘電体層を用いる場合、その反強誘電体層としては、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タンを添加したもの、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。
【０２２７】
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３０％以下であることが望ましい。
【０２２８】
更に、タンタル酸ビスマス酸ストロンチウム（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）は、分極反転疲労が小さいので、エ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、（ＢｉＯ2）2+（Ａm-1ＢmＯ3m+1）2-という一般式で表される。ここで、金属Ａのイオンは、Ｃａ2+、Ｓｒ2+、Ｂａ2+、Ｐｂ2+、Ｂｉ3+、Ｌａ3+等であり、金属Ｂのイオンは、Ｔｉ4+、Ｔａ5+、Ｎｂ5+等である。更に、チタン酸バリウム系、ジルコン酸鉛系、ＰＺＴ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。この場合、エミッタ部１３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。
【０２２９】
また、圧電／電歪／反強誘電体セラミックスに、例えば鉛ホウケ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、エミッタ部１３の焼成温度を下げることができる。
【０２３０】
また、エミッタ部を圧電／電歪／反強誘電体セラミックスで構成する場合、エ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ことができる。
【０２３１】
また、エミッタ部に非鉛系の材料を使用すること等により、エミッタ部を融点もしくは蒸散温度の高い材料により形成すれば、電子もしくはイオンの衝突に対し損傷しにくいエミッタ部が得られる。
【０２３２】
なお、エミッタ部は、スクリーン印刷法、ディッピング法、塗布法、電気泳動法、エアロゾルデポジション法等の各種厚膜形成法や、イオンビーム法、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相成長法（ＣＶＤ）、めっ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、エミッタ部として形成し、これに低融点のガラスやゾル粒子を含浸させることにより、７００℃或いは６００℃以下といった低温で膜を形成することができる。
【０２３３】
（上部電極１４）
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（ＲｕＯ2）、酸化イリジウム（ＩｒＯ2）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ3）、Ｌａ1-xＳｒxＣｏＯ3（例えばｘ＝０．３や０．５）、Ｌａ1-xＣａxＭｎＯ3（例えばｘ＝０．２）、Ｌａ1-xＣａxＭｎ1-yＣｏyＯ3（例えばｘ＝０．２、ｙ＝０．０５）等を挙げることができる。
【０２３４】
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使用することが好適である。こ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、エミッタ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。
【０２３５】
上部電極は、上記材料を用い、スクリーン印刷、スプレー、コーティング、ディッピング、塗布、電気泳動法等の各種の厚膜形成法や、スパッタリング法、イオンビーム法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相成長法（ＣＶＤ）、めっき等の各種の薄膜形成法による通常の膜形成法により形成することができる。
【０２３６】
以上、説明したように、本発明による電子放出装置は、電源が発生する電圧（駆動電圧）や駆動電圧を付与するための回路の定数を適切に制御しているので、不要な電子の放出を回避することができる。
【０２３７】
また、電源の発生する電圧（駆動電圧Ｖin）を上記のように徐々に増大させたり、階段状に増大させたりすることにより、駆動電圧Ｖinと素子電圧Ｖka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。従って、素子、素子近傍の抵抗成分及び回路抵抗における消費電力（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、エミッタ部の特性が加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、イオンボンバートメントによる素子の損傷を回避することもできる。
【０２３８】
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をオフし、電子放出が必要な場合にコレクタ電極をオンとする。従って、この電子放出装置は、不要な電子放出を回避しながら、正規に放出された電子に十分なエネルギーを付与することができ、良好な画像を提供し得るディスプレイとなっている。また、仮に上部電極１４とコレクタ電極１８間がプラズマ状態となったとしても、コレクタ電極１８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きる。この結果、プラズマ状態が継続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きる。
【０２３９】
また、集束電極を採用することにより、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きる。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ことができる。更に、上部電極とコレクタ電極との間の絶縁破壊の可能性が低減するから、コレクタ電極１８をオンしている期間中においてコレクタ電極１８に付与する第１コレクタ電圧Ｖ１（Ｖｃ）を大きくすることができる。この結果、蛍光体に到達する電子に大きなエネルギーを付与することができるので、ディスプレイの輝度を向上することができる。
【０２４０】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、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、図３３に示したように、集束電極１６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１４の間のみだけでなく、Ｙ軸方向において互いに隣接する上部電極１４の間にも形成されていてもよい。
【０２４１】
これによれば、ある素子の上部電極１４から放出された電子はＸ軸方向において隣接する他の素子の上部電極１４の上方にある蛍光体に到達しない。従って、色純度を良好に維持することができる。更に、この例では、Ｙ軸方向において互いに隣接する二つの素子の各上部電極１４の間にも集束電極１６が形成されているので、ある上部電極１４から放出された電子はＹ軸方向において隣接する上部電極１４の上方にある蛍光体にも到達しない。この結果、画像パターンがにじむことを回避することができる。
【０２４２】
更に、図３４に示したように、電子放出装置は一つの略正方形の画素ＰＸ内に４つの素子（従って、４つの上部電極１４である第１上部電極１４−１，第２上部電極１４−２，第３上部電極１４−３，第４上部電極１４−４）と、集束電極１６とを備えていてもよい。この場合、例えば、第１上部電極１４−１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１４−２及び第４上部電極１４−４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１４−３の直上には図示しない青色蛍光体が配設される。集束電極１６は、各上部電極１４を取り囲むように各上部電極１４の周囲に形成されている。これによれば、ある素子の上部電極１４から放出された電子はその上部電極１４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ターンのにじみを回避することができる。
【０２４３】
更に、図３５及び図３６に示したように、本発明よる他の電子放出装置６０は、下部電極６２、エミッタ部６３及び上部電極６４を備えてなる完全に独立した素子を基板１１上に配列し、各素子の間を絶縁体６５で満たし、且つ、その絶縁体６５の上面であってＸ軸方向において互いに隣接する素子の各上部電極６４の間に集束電極６６を形成した構造を備えるものであってもよい。
【０２４４】
このように構成された電子放出装置６０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。従って、各素子の上部電極６４の上部に独立したコレクタ電極を設けておき、コレクタ電圧付与回路は、各コレクタ電極に対応する素子の状態に応じて同各コレクタ電極をオン又はオフとするように構成されてもよい。
【０２４５】
また、上述した集束電極１６（６６）に、時間経過とともに変化する電圧Ｖｓ（ｔ）を付与できるように構成してもよい。この場合、例えば、発光期間Ｔｈよりも電荷蓄積期間Ｔｄにおいて、大きさがより大きい負の電圧を集束電極１６に付与し、電荷蓄積期間Ｔｄにおける不要な電子放出をより確実に抑制してもよい。
【０２４６】
更に、電荷蓄積期間Ｔｄにおいて集束電極１６をフローティング状態に維持し、発光期間Ｔｈにおいて集束電極１６に所定の電位を付与してもよい。これによれば、集束電極１６と上部電極１４との間、或いは、集束電極１６と下部電極１２との間の容量結合によって生じる過渡的な電流の発生を回避できるので、無駄な電力消費を回避することができる。
【０２４７】
また、基板１１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。
【０２４８】
ところで、このような電子放出装置について種々の実験を行った結果、駆動電圧Ｖinの立ち上がり時間（駆動電圧Ｖinが、電子蓄積のための負の所定電圧である第１電圧Ｖｍから電子放出のための正の所定電圧である第２電圧Ｖｐまでに変化するのに必要な時間）Ｔriseを短くすることにより、電子放出素子から放出される電子量（放出電子量）が増大することが判明した。駆動電圧Ｖinの立ち上がり時間Ｔriseを短くするとは、駆動電圧Ｖinの変化速度（電圧変化率）α（α＝ｄＶin／ｄｔ、即ち、傾き）を大きくするということである。
【０２４９】
図３７は、駆動電圧Ｖinの立ち上がり時間Ｔriseと放出電子量との関係を調べるために使用した測定回路を模式的に示している。この測定回路においては、電子放出装置７０が使用されている。電子放出装置７０は、図３０に示した電子放出装置４０と同様、下部電極１２、エミッタ部１３及び上部電極１４からなる電子放出素子Ｄを備えている。素子Ｄの上部電極側には図３２に示した電子放出装置５０が備えるコレクタ電極１８’、蛍光体１９’及び透明板１７が上部電極１４に対向するように配置されている。
【０２５０】
下部電極１２は電源（駆動電圧付与回路）７１の一つの端子に第１抵抗Ｒ１を介して接続されるとともに、コレクタ電圧Ｖｃを付与するための定電圧源７２の負極に第１抵抗Ｒ１を介して接続されている。定電圧源７２の正極は第２抵抗Ｒ２を介してコレクタ電極１８’に接続されている。上部電極１４は、電源７１の他の端子に接続されている。透明板１７の上部には光出力測定装置（アバランシェ・フォト・ダイオード）ＡＰＤが配置されている。ＡＰＤは、蛍光体１９’の発生する光の出力の大きさに応じた電圧（ＡＰＤ出力電圧）Ｖapdを出力するようになっている。
【０２５１】
電源７１は、後述するように、パルス状の電圧を発生する。こにれより、発生素子Ｄの上部電極１４を介して電子が放出されると、図３７に示した向きのコレクタ電流Ｉｃが流れる。従って、コレクタ電流Ｉｃを電源７１が発生する一つのパルス期間に渡り時間積分することにより、一回の発光（電子放出）に伴う電子量（放出電子量）ＳＩｃが測定される。同様に、ＡＰＤ出力電圧Ｖapdを一つのパルス期間に渡り時間積分することにより、一回の発光に伴う光量に相当する値ＳＶapdが得られる。この値ＳＶapdは、放出電子量と略比例した値となる。従って、この値ＳＶapdと上記コレクタ電流Ｉｃを積分して得られた放出電子量ＳＩｃとを比較することにより、放出電子量ＳＩｃが正しく測定できたことを確認することができる。
【０２５２】
図３８は、駆動電圧Ｖinを種々に変化させたときのコレクタ電流Ｉｃ及びＡＰＤ出力電圧Ｖapdを測定した結果を示すタイムチャートである。この測定において、駆動電圧Ｖinは、負の所定電圧である第１電圧Ｖｍ（−５０Ｖ）に所定時間（約４ｍｓ）だけ維持される。この期間に、電子がエミッタ部１３の上部に蓄積される。次いで、駆動電圧Ｖinは、正の所定電圧である第２電圧Ｖｐ（２００Ｖ）まで、立ち上がり時間Ｔriseをかけて時間に比例しながら増大せしめられる。なお、第１抵抗Ｒ１の大きさは１ｋΩである。
【０２５３】
図３８において、線Ｌ１０は、駆動電圧Ｖinの立ち上がり時間Ｔriseを０（ｍｓ）としたときの駆動電圧Ｖinを示し、線Ｍ１０及び線Ｎ１０は、線Ｌ１０に示した駆動電圧Ｖinを素子Ｄに与えた場合のコレクタ電流Ｉｃ及びＡＰＤ出力電圧Ｖapdをそれぞれ示している。線Ｌ１１は、駆動電圧Ｖinの立ち上がり時間Ｔriseを１（ｍｓ）としたときの駆動電圧Ｖinを示し、線Ｍ１１及び線Ｎ１１は、線Ｌ１１に示した駆動電圧Ｖinを素子Ｄに与えた場合のコレクタ電流Ｉｃ及びＡＰＤ出力電圧Ｖapdをそれぞれ示している。同様に、線Ｌ１２は、駆動電圧Ｖinの立ち上がり時間Ｔriseを２（ｍｓ）としたときの駆動電圧Ｖinを示し、線Ｍ１２及び線Ｎ１２は、線Ｌ１２に示した駆動電圧Ｖinを与えた場合のコレクタ電流Ｉｃ及びＡＰＤ出力電圧Ｖapdをそれぞれ示している。
【０２５４】
以下同様に、線Ｌ１３は、駆動電圧Ｖinの立ち上がり時間Ｔriseを４（ｍｓ）としたときの駆動電圧Ｖinを示し、線Ｍ１３及び線Ｎ１３は、線Ｌ１３に示した駆動電圧Ｖinを素子Ｄに与えた場合のコレクタ電流Ｉｃ及びＡＰＤ出力電圧Ｖapdをそれぞれ示している。線Ｌ１４は、駆動電圧Ｖinの立ち上がり時間Ｔriseを６（ｍｓ）としたときの駆動電圧Ｖinを示し、線Ｍ１４及び線Ｎ１４は、線Ｌ１４に示した駆動電圧Ｖinを素子Ｄに与えた場合のコレクタ電流Ｉｃ及びＡＰＤ出力電圧Ｖapdをそれぞれ示している。
【０２５５】
図３９は、同じ測定における、駆動電圧Ｖinの立ち上がり時間Ｔriseに対する上記放出電子量ＳＩｃ及び値ＳＶapdとの関係を示したグラフである。
【０２５６】
図３８及び図３９から明らかなように、駆動電圧（点灯電圧）Ｖinの立ち上がり時間Ｔriseを短くするほど（即ち、駆動電圧Ｖinの電圧変化率αを大きくするほど）、放出電子量は増大する。この理由は、以下のように考えることができる。
【０２５７】
前述したように、負の所定電圧である第１電圧Ｖｍを素子Ｄに印加すると、エミッタ部１３の表面に電子が蓄積（帯電）する。その後、正の所定電圧である第２電圧Ｖｐ（点灯電圧、電子放出電圧）を素子Ｄに印加すると、エミッタ部１３の双極子が反転（分極反転）する。これに伴って、エミッタ部１３の表面の電子の一部はエミッタ部１３の上部（エミッタ部１３の表面抵抗が生じている部分）に沿って移動し、エミッタ部１３と上部電極１４とが接触している部分にて上部電極１４に回収される。残りの電子は、エミッタ部１３の上方へ放出される。その際、一部の電子は上部電極１４に回収され、残りの電子のみがコレクタ電極１８’に到達する。
【０２５８】
駆動電圧Ｖinの立ち上がり時間Ｔriseを短くすると、上述した分極反転の速度が大きくなる。そのため、エミッタ部１３の上部に蓄積されていた電子は、エミッタ部１３の上部を移動して上部電極１４に回収される前に、エミッタ部１３の上部において急速に分極反転した多くの双極子（の負極）から急激に増大する反発力を受け、エミッタ部１３の上方へ放出される。この結果、エミッタ部１３の上方へ放出される電子の量が増大する。
【０２５９】
更に、エミッタ部１３の上方へ放出される電子は、分極反転速度が大きいことにより、強い加速を受ける。従って、それらの電子の放出時における初速が大きくなる。その結果、エミッタ部１３の上方へ放出される電子のうち、上部電極１４に回収される電子の割合が減少し、上部電極１４の微細貫通孔を通して放出される電子の割合が増加する。
【０２６０】
このように、駆動電圧Ｖinの立ち上がり時間Ｔriseを短くするほど、エミッタ部１３の上部を移動して上部電極１４に回収される電子の割合が減少してエミッタ部１３の上方へ放出される電子の割合が増大し、且つ、エミッタ部１３の上方へ放出される電子のうち上部電極１４に回収される電子の割合が減少することにより、放出電子量は増大するものと推察される。なお、第１抵抗Ｒ１の大きさを上記のように１ｋΩとし、駆動電圧Ｖinの立ち上がり時間Ｔriseを０（ｍｓ）とした場合には、実際の立ち上がり時間（実立上り時間）は第１抵抗Ｒ１の影響を受けて０．１５（ｍｓ）となる。一方、第１抵抗Ｒ１の大きさを５００Ωとし、駆動電圧Ｖinの立ち上がり時間Ｔriseを０（ｍｓ）とした場合には、実際立上り時間は０．１（ｍｓ）となって、第１抵抗Ｒ１の大きさが１ｋΩである場合よりも短くなる。その結果、図３９にも示したように、駆動電圧Ｖinの立ち上がり時間Ｔriseを０（ｍｓ）に設定した場合、第１抵抗Ｒ１の大きさを５００Ωとしたときのほうが第１抵抗Ｒ１の大きさを１ｋΩとしたときよりも、実立上り時間が短くなるので、放出電子量ＳＩｃが増大するという上記の結論と矛盾のない結果が確認された。
【図面の簡単な説明】
【０２６１】
【図１】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】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ある。
【図３】図１に示した電子放出装置の部分平面図である。
【図４】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】図１に示した上部電極の拡大部分平面図である。
【図６】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】図１に示したエミッタ部の電圧−分極特性のグラフである。
【図８】図１に示した電子放出装置の作動原理を説明するためのタイムチャートである。
【図９】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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】集束電極を備えない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１５】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１６】従来の電子放出装置が正常な電子放出を行った場合の駆動電圧、素子電圧、素子電流及び光出力を示したタイムチャートである。
【図１７】従来の電子放出装置が不要（異常）な電子放出を行った場合の駆動電圧、素子電圧、素子電流及び光出力を示したタイムチャートである。
【図１８】従来の電子放出装置が不要（異常）な電子放出を行った場合の駆動電圧、素子電圧、素子電流及び光出力を示したタイムチャートである。
【図１９】従来の電子放出装置が不要（異常）な電子放出を行った場合の駆動電圧、素子電圧、素子電流及び光出力を示したタイムチャートである。
【図２０】駆動電圧波形を変更した場合の同駆動電圧、素子電圧及び素子電流を示したタイムチャートである。
【図２１】駆動電圧波形を変更した場合の同駆動電圧、素子電圧及び素子電流を示したタイムチャートである。
【図２２】図１に示した電子放出装置の駆動電圧、素子電圧、素子電流及び光出力を示したタイムチャートである。
【図２３】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コレクタ電圧付与回路の回路図である。
【図２４】本発明の第２実施形態に係る電子放出装置の駆動電圧及び素子電圧を示したタイムチャートである。
【図２５】本発明の第３実施形態に係る電子放出装置の駆動電圧及び素子電圧を示したタイムチャートである。
【図２６】本発明の第４実施形態に係る電子放出装置の駆動電圧及び素子電圧を示したタイムチャートである。
【図２７】本発明の第５実施形態に係る電子放出装置の回路図である。
【図２８】図２７に示した電子放出装置における駆動電圧を示したタイムチャートである。
【図２９】本発明の第６実施形態に係る電子放出装置の駆動電圧、素子電圧、素子電流及び光出力を示したタイムチャートである。
【図３０】本発明の第７実施形態に係る電子放出装置の回路図である。
【図３１】図３１に示した電子放出装置の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図３２】本発明の第８実施形態に係る電子放出装置の部分断面図である。
【図３３】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３４】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３５】本発明による電子放出装置の他の変形例の部分断面図である。
【図３６】図３５に示した電子放出装置の他の部分断面図である。
【図３７】駆動電圧の立ち上がり時間と放出電子量との関係を調べるために使用した測定回路の回路図である。
【図３８】駆動電圧を種々に変化させたときのコレクタ電流及び光出力測定装置の出力電圧の変化の様子を示すタイムチャートである。
【図３９】駆動電圧を種々に変化させたときの駆動電圧の立ち上がり時間に対する放出電子量及び光出力測定装置の出力に基づく光量を示す値との関係を示したグラフである。
【図４０】本発明が適用されていない電子放出装置の部分断面図である。
【図４１】図４０に示した電子放出装置における駆動電圧、コレクタ電圧及び光出力を示したタイムチャートである。
【符号の説明】
【０２６２】
１０…電子放出装置、１１…基板、１２…下部電極、１３…エミッタ部、１４…上部電極、１４ａ…微細貫通孔、１５…絶縁層、１６…集束電極、１７…透明板、１８…コレクタ電極、１９…蛍光体、１９Ｂ…青色蛍光体、１９Ｒ…赤色蛍光体、１９Ｇ…緑色蛍光体、２１…駆動電圧付与回路、２１ｓ…電源、２２…集束電極電位付与回路、２３…コレクタ電圧付与回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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