電子放出特性の解析システム及び解析方法
【課題】電子放出特性の解析システム及び解析方法において、形成遅れ時間と統計遅れ時間を高精度に分離し、並びに、一つまたは複数の電子放出源のエネルギー状態密度を同定することができる技術を提供する。
【解決手段】休止時間ｔｉ、温度Ｔに対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを入力する。計測データの累積数から放電確率頻度と既放電確率を算出する。プライミング電子の電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出する。電子放出源のエネルギー状態密度の関数を設定し、活性化エネルギーの平均値、分散値、実効数の探索範囲、探索幅を設定する。電子放出源のエネルギー状態密度とウインドウ関数の重なり積分によりプライミング電子の電子放出時定数ｔsth（ｔｉ，Ｔ）を算出する。ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）とｔｓ th（ｔｉ，Ｔ）の平均二乗誤差が最小となる活性化エネルギーの平均値、分散値、実効数を決定する。
【解決手段】休止時間ｔｉ、温度Ｔに対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを入力する。計測データの累積数から放電確率頻度と既放電確率を算出する。プライミング電子の電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出する。電子放出源のエネルギー状態密度の関数を設定し、活性化エネルギーの平均値、分散値、実効数の探索範囲、探索幅を設定する。電子放出源のエネルギー状態密度とウインドウ関数の重なり積分によりプライミング電子の電子放出時定数ｔsth（ｔｉ，Ｔ）を算出する。ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）とｔｓ th（ｔｉ，Ｔ）の平均二乗誤差が最小となる活性化エネルギーの平均値、分散値、実効数を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出特性の解析技術に関し、特に、プラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と称する）や不純物準位の計測装置における酸化膜材料（ＭｇＯ等）、イオン結晶材料、及び半導体材料等の電子放出源に対する電子放出特性の解析システム及び解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大画面薄型カラー表示装置として、ＰＤＰの開発が進められている。
【０００３】
例えば、図１８に示すように、３電極構造のＡＣ面放電型ＰＤＰが広く開発されている。ＡＣ面放電型ＰＤＰでは、２枚のガラス基板、即ち、前面基板１５０１および背面基板１５０８が対向配置され、それらの間隙が放電空間１５１３となる。放電空間１５１３には、放電ガスとなるＨｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ａｒ等の混合ガスが数百〜６百Тｏｒｒ以上の圧力で封入されている。表示面側になる前面基板１５０１の下面には、並置されたＸ電極１５０２とＹ電極１５０３からなる維持放電電極対が形成され、駆動電圧を繰り返し印加して継続的な発光を行うために用いられる。通常、Ｘ電極、Ｙ電極は、透明電極と透明電極の導電性を補う不透明電極から構成される。即ち、Ｘ電極は、Ｘ透明電極１５０２−１，１５０２−２……と、不透明なＸバス電極１５０４−１，１５０４−２……とから構成され、Ｙ電極は、Ｙ透明電極１５０３−１，１５０３−２……と、不透明なＹバス電極１５０５−１，１５０５−２……とから構成される。
【０００４】
これらの維持放電電極は、前面誘電体１５０６によって被覆され、誘電体表面には酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の保護膜１５０７が形成される。ＭｇＯは、二次電子放出係数が高いため、放電により発生したＨｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ａｒ等のイオンがＭｇＯに衝突すると電子が放出され、放電を強める働きがあり、放電開始電圧を低下させる。また、ＭｇＯは、耐スパッタ性に優れており、放電により発生したＨｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ａｒ等のイオンが前面誘電体１５０６に直接衝突してダメージを与えることから前面誘電体１５０６を保護する役割がある。
【０００５】
一方、背面基板１５０８の上面には、維持放電電極と直交方向に、アドレス放電のためのアドレス電極またはアドレス電極（以下、単に、「Ａ電極」と称する）１５０９が設けられている。このＡ電極１５０９は背面誘電体１５１０によって被覆され、この背面誘電体１５１０の上には隔壁１５１１がＡ電極１５０９を挟み込むように設けられている。さらに、隔壁１５１１の壁面と背面誘電体１５１０の上面によって形成される凹領域内には蛍光体１５１２が塗布されている。
【０００６】
これらの構成において、維持放電電極対とＡ電極との交差部が１つの放電セル空間に対応しており、この放電セルは二次元状に約２０００×２０００のマトリックス構造に配列されている。カラー表示の場合には、赤、緑、青色蛍光体が塗布された３種の放電セルを一組として１画素を構成する。
【０００７】
次に、ＰＤＰの動作について説明する。
【０００８】
ＰＤＰの発光の原理は、放電ガスからＸ、Ｙ電極間に印加する駆動電圧によって電子とイオンからなるプラズマを発生させて、その電子が基底状態にある放電ガスを励起状態に叩き上げ、その励起状態にある放電ガスから発生する紫外線を蛍光体によって可視光に変換するというものである。
【０００９】
図１９のブロック図に示すように、ＰＤＰ１６００は、プラズマディスプレイ装置１６０２に組み込まれる。映像源１６０３から駆動回路１６０１へ表示画面の信号を送り、駆動回路１６０１はその信号を受け取って駆動電圧に変換してＰＤＰ１６００の各電極に供給する。
【００１０】
図２０（Ａ）は、図１９に示したＰＤＰ１６００に１枚の画像を表示するのに要する１ТＶフィールド期間の駆動電圧のタイムチャートを示す図である。図中の（Ｉ）に示すように、１ТＶフィールド期間１７００は維持電圧パルスの印加回数が異なるサブフィールド１７０１〜１７０８に分割されている。各サブフィールド毎の維持電圧パルス印加回数、即ち、維持放電により生じる発光強度を調整して階調を表現する。２進法に基づく発光強度の重みをもった８個のサブフィールドを設けた場合、３原色表示用放電セルはそれぞれ２８（＝２５６）階調の輝度表示が得られ、約１６７８万色の色表示ができる。各サブフィールドは、図中（II）に示すように放電セルを初期状態に戻すリセット放電期間１７０９、発光する放電セルを選択するアドレス放電期間１７１０、発光表示を行う維持放電期間１７１１から構成される。
【００１１】
図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）に示したアドレス放電期間１７１０においてＡ電極１５０９、Ｘ電極、およびＹ電極に印加される電圧波形を示す図である。波形１７１２はアドレス放電期間１７１０における１本のＡ電極１５０９に印加する電圧波形、１７１３と１７１４はＹ電極のｉ番目と（ｉ＋１）番目に印加する電圧波形、波形１７１７はＸ電極に印加する電圧波形であり、それぞれの電圧はＶ０、Ｖ２１、Ｖ２１、およびＶ１である。図２０（Ｂ）に示すように、Ｙ電極のｉ行目にスキャンパルス１７１５が印加された時、電圧Ｖ０のＡ電極１５０９との交点に位置するセルではＹ電極とＡ電極の間で放電が発生し、その放電はＹ電極とＸ電極の間に移り変わりアドレス放電が起こる。Ｙ電極のｉ行目と電圧Ｖ０が印加されていないＡ電極１５０９との交点に位置するセルでは、アドレス放電は起こらない。Ｙ電極の（ｉ＋１）行目にスキャンパルス１７１６が印加された場合も同様である。アドレス放電が起こった放電セルでは、放電で生じた電荷が壁電荷としてＸ、Ｙ電極を覆う誘電体および保護膜１５０７の表面に形成され、Ｘ、Ｙ電極間に壁電圧Ｖｗが発生する。この壁電荷の有無が、次に続く維持放電期間１７１１での維持放電の有無を決める。
【００１２】
図２１は、アドレス放電期間１７１０において、Ｙ電極に印加する電圧波形１８０１とＡ電極１５０９に印加する電圧波形１８０２、及び、アドレス放電電流１８０３を示した図である。Ａ電極１５０９に電圧Ｖａを印加後に、アドレス放電電流がピークに至る時間をアドレス放電遅れ時間ｔｄとする。また、図２１に、維持放電期間１７１１において、維持放電電極であるＸ電極とＹ電極の間に一斉に印加される駆動電圧波形を示す。Ｙ電極には駆動電圧波形１８０４の矩形波型の駆動電圧が、Ｘ電極には矩形波型の駆動電圧波形１８０５の駆動電圧が繰り返し印加される。この矩形波型の駆動電圧がＹ電極とＸ電極に交互に印加される。この維持放電電圧Ｖｓｕｓの電圧値は、アドレス放電によるＹ電極とＸ電極の相対電位差である壁電圧Ｖｗの有無で維持放電の有無が決まるように設定される。アドレス放電が生じた放電セルでは、壁電圧Ｖｗと維持放電電圧Ｖｓｕｓの和が放電開始電圧を上回り、アドレス放電の生じていない放電セルでは、維持放電電圧Ｖｓｕｓが放電開始電圧を下回るように設定されている。維持放電駆動電圧の１周期が終わると、アドレス放電が生じた放電セルでは、Ｙ電極とＸ電極の相対電位は反転する。その維持電極間に維持放電駆動電圧の２周期目が印加されると、再び、壁電圧Ｖｗと維持放電電圧Ｖｓｕｓの和が放電開始電圧を上回り、放電が繰り返される。このように、アドレス放電を起こした放電セルでは、維持放電駆動電圧を印加した時間の発光が生じ、逆に、アドレス放電を起こさなかった放電セルでは発光は生じない。維持放電期間１７１１経過後、アドレス放電期間１７１０において、各Ａ電極１５０９に電圧印加するまでの時間を休止時間ｔｉとする。
【００１３】
なお、このようなＰＤＰに関する技術としては、例えば、特許文献１に記載される技術などが挙げられる。
【特許文献１】特開２００７−１０９５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、前記のようなＰＤＰの技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【００１５】
例えば、ＰＤＰでは、大画面フルハイビジョン化が進められており、１パネル内の放電セル数と、アドレス放電期間１７１０中にスキャンすべきＸ電極１５０２とＹ電極１５０３のライン数が増加傾向にある。したがって、一つの放電セルに印加するスキャンパルス１７１５や１７１６に対して、アドレス放電に要する時間、即ち、アドレス放電遅れ時間ｔｄを短縮し、高速動作を実現することが重要課題である。
【００１６】
アドレス放電遅れ時間ｔｄは、Ｙ電極、Ｘ電極とＡ電極の印加電圧とリセット放電後の残留壁電荷に依存する形成遅れ時間ｔｆ、並びに、放電の種火となる電子（プライミング電子）がＭｇＯから放出されるまでの統計遅れ時間ｔｓの和で構成される。リセット放電後の残留壁電荷量に揺らぎが存在するとすれば、形成遅れ時間ｔｆに揺らぎが生じる。
【００１７】
また、図２２に示すように、ＭｇＯでは、立方晶構造のＭｇ原子１９０１または酸素原子１９０２が抜けたＭｇ欠損や酸素欠損、または、酸素欠損にプロトンが捕獲された置換構造１９０３に電子を捕獲した電子放出源が存在する。この電子放出源からプライミング電子が放電セル空間に放出されることは、統計現象のため、統計遅れ時間に揺らぎが生じる。
【００１８】
図２３は、同一放電セルにおけるアドレス放電遅れ時間を繰り返し計測した計測データを、アドレス放電遅れ時間毎に累積数で表示した放電遅れ時間の頻度分布である。同一放電セルにもかかわらず、約５００ｎｓをピークに、放電時間が早い場合は４００ｎｓ、放電時間が遅い場合は１０００ｎｓ以上を示しており、左右非対称な形状を示している。
【００１９】
図２４は、従来の電子放出特性の解析システム及び解析方法として、アドレス放電遅れ時間の計測データｔｄを入力し、形成遅れ時間と統計遅れ時間を解析するシステムと方法を示した図であり、以下の手順で実行される。
【００２０】
（１）アドレス放電遅れ時間ｔｄと累積数の計測データを入力する。
【００２１】
（２）アドレス放電遅れ時間ｔｄに対する累積数を計算し、アドレス放電遅れ時間ｔｄに対する既放電確率を算出する。
【００２２】
（３）既放電確率が１％になる時間ｔ１％と９５％になる時間ｔ９５％を算出する。
【００２３】
（４）形成遅れ時間ｔｆ＝ｔ１％、統計遅れ時間ｔｓ＝ｔ９５％−ｔ１％を算出する。
【００２４】
しかし、以上の現象論的な解釈は、形成遅れ時間と統計遅れ時間を混同して算出しており、解析法として不適当である。アドレス放電の高速動作に対する設計指針を定める際に、形成遅れ時間と統計遅れ時間を高精度に分離することが困難である。また、統計遅れ時間の決定要因である電子放出源の電子放出特性、例えば、電子放出源のエネルギー状態密度を同定することが困難である。さらに、複数種の電子放出源が存在する場合に、各電子放出源に対するエネルギー状態密度を同定することが不可能である。
【００２５】
そこで、本発明の１つの目的は、電子放出特性の解析システム及び解析方法において、形成遅れ時間と統計遅れ時間を高精度に分離し、並びに、一つまたは複数の電子放出源のエネルギー状態密度を同定することができる技術を提供することにある。
【００２６】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本願において開示される実施例のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００２８】
すなわち、代表的な実施例による電子放出特性の解析システム及び解析方法は。下記の手順を用いて、一つまたは複数の電子放出源のエネルギー状態密度を解析するものである。
【００２９】
（１）サスティン電圧印加後からアドレス電圧印加までの休止時間ｔｉ、温度Ｔの計測条件に対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを入力する。
【００３０】
（２）各休止時間ｔｉと温度Ｔに対する計測データをもとに、アドレス放電遅れ時間毎の累積数を計算し、放電確率頻度と既放電確率を算出する。
【００３１】
（３）プライミング電子の電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出する。
【００３２】
（４）電子放出源のエネルギー状態密度の関数を設定し、エネルギー状態密度に対する活性化エネルギーの平均値、分散値と実効数の探索範囲と探索幅を設定する。
【００３３】
（５）電子放出源のエネルギー状態密度とウインドウ関数のエネルギーに対する重なり積分によりｔsth（ｔｉ，Ｔ）を算出する。
【００３４】
（６）休止時間ｔｉと温度Ｔの計測条件の総数に対して、計測データから求めたｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）と計算から求めたｔｓth（ｔｉ，Ｔ）の平均二乗誤差が最小となる活性化エネルギーの平均値、分散値と実効数を決定する。
【発明の効果】
【００３５】
代表的な実施例によれば、サスティン電圧印加後からアドレス電圧印加までの休止時間ｔｉと酸化膜（ＭｇＯ等）の温度Ｔに対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを用いて、一つまたは複数の電子放出源のエネルギー状態密度に対する活性化エネルギーの平均値、分散値と実効数を求めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その構成及び手順の一例を示すブロック図、図２はその解析システムのハードウエア構成の一例を示すブロック図である。
【００３８】
まず、図１及び図２により、本実施の形態１による電子放出特性の解析システムの構成を説明する。本実施の形態１の解析システムは、例えば、ＰＤＰにおける酸化膜材料（ＭｇＯ等）の電子放出源に対する電子放出特性の解析システムとされ、パーソナルコンピュータ２２００と、計算装置１０２などから構成されている。パーソナルコンピュータ２２００は、記憶装置を含む入力装置１０１と、画像処理装置を含む出力装置１０３などから構成される。計算装置１０２は、ＣＰＵ装置２２０１と、記憶装置２２０２などから構成され、ＣＰＵ装置２２０１と記憶装置２２０２は、データ転送用結合バス２２０４により接続されている。
【００３９】
なお、図２では、複数の計算装置１０２が、データ転送用結合バス２２０５によりマトリクス状に接続される構成となっているが、これに限定されず、計算装置１０２は１つであってもよく、また、パーソナルコンピュータ２２００内に設けてもよい。
【００４０】
次に、図１及び図２により、本実施の形態１による電子放出特性の解析システムについて、その動作例を説明する。計算装置１０２において、記憶装置２２０２には電子放出特性の解析プログラムが記憶（保持）されており、パーソナルコンピュータ２２００からの指示により、ＣＰＵ装置２２０１がそのプログラムを読み出して演算処理を行う。その演算処理の結果は、記憶装置２２０２に保存される。演算処理に必要なデータ類は、パーソナルコンピュータ２２００から、データ転送用結合バス２２０５を介して送信される。また、計算装置１０２における演算処理の結果は、データ転送用結合バス２２０５を介して、パーソナルコンピュータ２２００に送信される。また、パーソナルコンピュータ２２００において、演算処理に必要なデータは入力装置１０１から入力され、演算処理の結果は出力装置１０３で出力・表示される。
【００４１】
図１に示すように、計算装置１０２における演算処理は、以下の手順で実行される。
【００４２】
まず、ステップＳ１０２−１において、ＰＤＰパネルに対して計測した、サスティン電圧印加後からアドレス電圧印加までの休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔに対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを、入力装置１０１から計算装置１０２に入力する。
【００４３】
次に、ステップＳ１０２−２において、計算装置１０２では、各休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔに対する計測データをもとに、アドレス放電遅れ時間毎の累積数を計算し、放電確率頻度Ｐ（ｔ）を算出する。
【００４４】
図３に、放電確率頻度の最大値を１に規格化した放電確率頻度Ｐ（ｔ）２０１を示した。放電確率頻度Ｐ（ｔ）は、短時間側ではガウス関数型であるが、長時間側はテールを引いた非対称な形状である。この放電確率頻度Ｐ（ｔ）と式（１）を用いて、既放電確率Ｇ（ｔ）を算出する。図３には、既放電確率Ｇ（ｔ）２０２を示した。既放電確率Ｇ（ｔ）は、下に凸から上に凸の形状を示し、長時間側で傾きはなだらかになっている。
【００４５】
【数７】
【００４６】
ステップＳ１０２−３において、形成遅れ時間ｔｆの揺らぎを取り除き、プライミング電子の電子放出時定数ｔｓexpを求めるために、
【００４７】
【数８】
【００４８】
を満たす長時間領域における既放電確率Ｇ（ｔ）とその時刻ｔを用いる。ここで、ｔｆaveは形成遅れ時間ｔｆの平均値、σtfは形成遅れ時間ｔｆの分散値である。形成遅れ時間の平均値ｔｆaveと形成遅れ時間の分散値σtfは、アドレス電圧印加時にプライミング電子が存在するような短い休止時間ｔｉの計測データに対して、そのアドレス放電遅れ時間の平均値と分散値から求めることができる。図３に示すように、
【００４９】
【数９】
【００５０】
の長時間領域２０３を満たすｔa、ｔb、その既放電確率Ｇ（ｔa）とＧ（ｔb）、並びに、式（２）を用いて、プライミング電子の電子放出時定数ｔｓexpを算出する。
【００５１】
【数１０】
【００５２】
例えば、ｔｉ＝０．１ｍｓ、Ｔ＝２５℃の短い休止時間に対するアドレス放電遅れ時間の計測データでは、アドレス放電遅れ時間の平均値ｔｆave＝０．５９μｓ、分散値σtf＝０．０９μｓである。そして、解析対象の計測条件ｔｉ＝５０ｍｓ、Ｔ＝２５℃における既放電確率Ｇ（ｔ）が６３．２％と９５％となる時刻ｔ63.2とｔ95は夫々に０．８４μｓと１．４５μｓである。式（２）を用いて得られたｔｓexp（ｔｉ＝５０ｍｓ、Ｔ＝２５℃）は０．３１μｓである。よって、
【００５３】
【数１１】
【００５４】
は０．７１μｓになることから、
【００５５】
【数１２】
【００５６】
の長時間領域の条件を満たすことが分かる。
【００５７】
同様にして、図４には、ｔｉ＝１ｍｓ、１０ｍｓ、５０ｍｓとＴ＝−１０℃、１０℃、２５℃、６０℃の１２個の計測条件に対する計測データから求めたプライミング電子の電子放出時定数ｔｓexpをプロット３０１で示した。このようにして、休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔにおける電子放出時定数ｔｓexpを求めることができる。
【００５８】
次に、電子放出源の種類ｊのエネルギー状態密度Ｄｊ（Ｅ）を解析する方法を述べる。計算から求められるプライミング電子の電子放出時定数ｔｓｔｈは、次式（３）と（４）によりエネルギー状態密度Ｄｊ（Ｅ）と関係付けられる。
【００５９】
【数１３】
【００６０】
【数１４】
【００６１】
ここで、ｆｐｈは電子放出源のフォノン振動数、ｋＢはボルツマン定数である。また、Ｗｊ（Ｅ，ｔｉ，Ｔ）は、休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔの計測条件に対して、
【００６２】
【数１５】
【００６３】
を中心に最大値e-1ｔｉ-1とエネルギー幅±数ｋＢＴを有するウインドウ関数である。計測条件として、休止時間ｔｉを一定、ＭｇＯの温度Ｔを変化させた計測では、ウインドウ関数は、最大値e-1ｔｉ-1を一定としてエネルギーＥｍ（ｔｉ，Ｔ）が推移する。一方、ＭｇＯの温度Ｔを一定、休止時間ｔｉを変化させた計測では、Ｅｍ（ｔｉ，Ｔ）が推移しながら、最大値e-1ｔｉ-1も変化する。
【００６４】
図５に、休止時間ｔｉ＝０．０１ｍｓ、０．１ｍｓ、１ｍｓ、１０ｍｓ、１００ｍｓ、１０００ｍｓとＭｇＯの温度Ｔ＝−１０℃、０℃、１０℃、２０℃、３０℃、４０℃、６０℃におけるウインドウ関数が最大となるエネルギー
【００６５】
【数１６】
【００６６】
を示した。ここで、電子放出源のフォノン振動数ｆｐｈは３．１×１０１３Ｈｚとした。休止時間ｔｉ＝０．０１ｍｓとＭｇＯの温度Ｔ＝−１０℃では、ウインドウ関数が最大となるエネルギーは４４３ｍｅＶである。また、休止時間ｔｉ＝１０００ｍｓとＭｇＯの温度Ｔ＝６０℃では、ウインドウ関数が最大となるエネルギーは８９２ｍｅＶを表している。
【００６７】
図６に示すように、電子放出時定数ｔｓｔｈの逆数は、未知なる電子放出源のエネルギー状態密度Ｄj（Ｅ）４０１と計測条件で決定するウインドウ関数Ｗｊ（Ｅ，ｔｉ，Ｔ）４０２のエネルギーに対する重なり積分を計算し、全電子放出源の種類ｊについて和を取ることに等しいことが分かる。
【００６８】
ステップＳ１０２−４において、電子放出源のエネルギー状態密度Ｄj（Ｅ）として、式（５）のガウス関数を設定した場合において、図７の条件に従って、一つの電子放出源の種類ｊに対して、実効数Ｎｅｅ,j、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，j、活性化エネルギーの分散値σＥ，jを求める。このとき、これらパラメータ値を探索するために入力すべき探索範囲と探索幅、及び、個数について述べる。
【００６９】
【数１７】
【００７０】
計測条件ｔｉ＝１ｍｓ、１０ｍｓ、５０ｍｓ、Ｔ＝−１０℃、１０℃、２５℃、６０℃に対して、ウインドウ関数が最大となるエネルギーは５２６ｍｅＶ〜７７８ｍｅＶの範囲となる。ウインドウ関数のエネルギー幅の３ｋＢＴは約７５ｍｅＶなので、エネルギー領域は４５１ｍｅＶ〜８５３ｍｅＶとなる。そこで、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，jの探索範囲として、計測条件により決定するＥｍ（ｔｉ，Ｔ）の最小値−３ｋＢＴからＥｍ（ｔｉ，Ｔ）の最大値＋３ｋＢＴを包含する４００ｍｅＶ〜９００ｍｅＶとした。また、計測条件により決定するＥｍ（ｔｉ，Ｔ）のエネルギー間隔は、最小間隔は１０．１ｍｅＶ、最大間隔は５２．２ｍｅＶ、平均間隔は３１．５ｍｅＶなので、実験精度は高々３０ｍｅＶ程度である。そこで、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，jと活性化エネルギーの分散値σＥ，jのエネルギーの探索幅を、Ｅｍ（ｔｉ，Ｔ）のエネルギー間隔の平均値以下の１０ｍｅＶとした。さらに、実効数Ｎｅｅ,ｊは、計測条件ｔｉの時間オーダー幅が２桁程度なので、実効数の探索範囲はその時間オーダー幅である２桁として、１×１０５個/セル〜１×１０7個/セルとした。そこで、実効数Ｎｅｅ,ｊの探索点として、１×１０５個/セル、１.１×１０５個/セル、、２×１０５個/セル、２.１×１０５個/セル、、１×１０6個/セル、１.１×１０6個/セル、、２×１０6個/セル、２.１×１０6個/セル、、１×１０７個/セルの２０１個とした。以上より、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，ｊに対する探索範囲は４００ｍｅＶ〜９００ｍｅＶを１０ｍｅＶ幅で離散化した５１個の探索点、活性化エネルギーの分散値σＥ，ｊに対する探索範囲は５〜１００ｍｅＶを１０ｍｅＶ幅で離散化した１０個の探索点、実効数Ｎｅｅ,ｊに対する探索範囲は１×１０５個/セル〜１×１０7個/セルを離散化した２０１個の探索点から構成され、探索範囲と探索幅、及び、全ての組み合わせとして約１×１０５個のパラメータ値を入力する。
【００７１】
ステップＳ１０２−５において、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，ｊ、活性化エネルギーの分散値σＥ，ｊと実効数Ｎｅｅ,ｊの各パラメータ値を設定した式（５）を式（３）に代入し、電子放出源のエネルギー状態密度Ｄj（Ｅ）とウインドウ関数Ｗｊ（Ｅ，ｔｉ，Ｔ）のエネルギーに対する重なり積分を計算し、その逆数からｔｓth(ｔｉ，Ｔ)を求めることができる。ここで、一つの電子放出源の種類ｊのフォノン振動数を１.１９×１０１３Ｈｚとした。
【００７２】
ステップＳ１０２−６において、休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔの計測条件の総数Ｎ＝１２個に対して、式（６）で表された計測データから求めたｔｓexp（ｔｉ、Ｔ）と計算から求めたｔｓth(ｔｉ，Ｔ)の平均二乗誤差ＲＭＳＤが最小となる活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，ｊ、活性化エネルギーの分散値σＥ，ｊ、実効数Ｎｅｅ,ｊを求める。
【００７３】
ΣＮ＝１２ {ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）-ｔｓth（ｔｉ，Ｔ）}２ （６）
図８に、計測データから求めたｔｓexｐ（ｔｉ，Ｔ）をプロット３０１で、計算から求めたｔｓth（ｔｉ，Ｔ）を実線５０１で示した。両者は極めて良い一致を示している。結果的に、平均二乗誤差ＲＭＳＤは最小値１６５ｎｓであり、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，ｊ＝７６０ｍｅＶ、活性化エネルギーの分散値σＥ，ｊ＝５５ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ,ｊ＝１．３×１０６個/セルであることが求められた。
【００７４】
このようにして、図９に示すように、未知の電子放出源のエネルギー状態密度Ｄj（Ｅ）６０１として、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，ｊ＝７６０ｍｅＶ、活性化エネルギーの分散値σＥ，ｊ＝５５ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ,ｊ＝１．３×１０６個/セルを出力装置１０３から出力・表示する。
【００７５】
（実施の形態２）
図１０は本発明の実施の形態２による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その構成及び手順の一例を示すブロック図である。
【００７６】
本実施の形態２による電子放出特性の解析システムのハードウエア構成、及びその動作例は、前記実施の形態１と同じであるので、その説明を省略する。
【００７７】
図１０に示すように、本実施の形態２による計算装置１０２における演算処理は、以下の手順で実行される。
【００７８】
ステップＳ１０２−１〜Ｓ１０２−３は、前記実施の形態１と同じである。ステップＳ１０２−１において、ＰＤＰパネルに対して計測した、休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔに対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを入力装置１０１から計算装置１０２に入力する。ステップＳ１０２−２において、各休止時間ｔｉとＭｇＯ温度Ｔに対する計測データをもとに、アドレス放電遅れ時間毎の累積数を計算し、放電確率頻度Ｐ（ｔ）と既放電確率Ｇ（ｔ）を算出する。ステップＳ１０２−３において、
【００７９】
【数１８】
【００８０】
の長時間領域を満たすｔa、ｔb、その既放電確率Ｇ（ｔa）とＧ（ｔb）、並びに、式（２）を用いて、プライミング電子の電子放出時定数ｔｓexpを算出する。
【００８１】
図１１に、計測条件ｔｉ＝１ｍｓ、１０ｍｓ、５０ｍｓ、Ｔ＝−１０℃、０℃、１０℃、２５℃、４０℃、６０℃において、１８個の計測条件に対する計測データから求めたプライミング電子の電子放出時定数ｔｓexpをプロット８０１で示した。
【００８２】
ステップＳ１０２−４において、第１種の電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ１（Ｅ）として、次式（７）のガウス関数を設定した場合において、図７に従って、実効数Ｎｅｅ,１、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１、活性化エネルギーの分散値σＥ，１を求める。このとき、これらパラメータ値を探索するために入力すべき探索範囲と探索幅、及び、個数について述べる。
【００８３】
【数１９】
【００８４】
計測条件ｔｉ＝１ｍｓ、１０ｍｓ、５０ｍｓ、Ｔ＝−１０℃、０℃、１０℃、２５℃、４０℃、６０℃に対して、ウインドウ関数のエネルギー領域は４５１ｍｅＶ〜８５３ｍｅＶの範囲となる。前記実施の形態１と同様に、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，1の探索範囲として、４００ｍｅＶ〜９００ｍｅＶとした。また、計測条件により決定するＥｍ（ｔｉ，Ｔ）のエネルギー間隔は、最小間隔は０．５ｍｅＶ、最大間隔は４６．２ｍｅＶ、平均間隔は１４．８ｍｅＶなので、実験精度は高々１０ｍｅＶ程度である。そこで、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１と活性化エネルギーの分散値σＥ，１のエネルギーの探索幅を、Ｅｍ（ｔｉ，Ｔ）のエネルギー間隔の平均値以下の５ｍｅＶとした。
【００８５】
次に、実効数Ｎｅｅ,１は、計測条件の時間オーダー幅が２桁程度なので、実効数の探索範囲はその時間オーダー幅である２桁として、１×１０５個/セル〜１×１０7個/セルを離散化した２０１個とした。以上より、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１に対する探索範囲は４００ｍｅＶ〜９００ｍｅＶを５ｍｅＶ幅で離散化した１０１個の探索点、活性化エネルギーの分散値σＥ，１に対する探索範囲は５〜１００ｍｅＶを５ｍｅＶ幅で離散化した２０個の探索点、実効数Ｎｅｅ,１に対する探索範囲は１×１０５個／セル〜１×１０7個／セルを離散化した２０１個の探索点から構成され、探索範囲と探索幅、及び、全ての組み合わせとして約４．１×１０５個のパラメータ値を入力する。
【００８６】
ステップＳ１０２−５では、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１、活性化エネルギーの分散値σＥ，１と実効数Ｎｅｅ,１の各パラメータ値を設定した式（７）を式（３）に代入し、電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ１（Ｅ）とウインドウ関数Ｗ１（Ｅ，ｔｉ，Ｔ）のエネルギーに対する重なり積分を計算し、その逆数からｔ１,sth(ｔｉ，Ｔ)を求めることができる。ここで、第１種の電子放出源のフォノン振動数を１.１９×１０１３Ｈｚとした。
【００８７】
ステップＳ１０２−６において、休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔの計測条件の総数Ｎ＝１８に対して、式（８）で表された計測データから求めたｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）と計算から求めたｔ１,s th(ｔｉ，Ｔ)の平均二乗誤差ＲＭＳＤが最小となる活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１、活性化エネルギーの分散値σＥ，１、実効数Ｎｅｅ,１を求める。
【００８８】
ΣＮ＝１８ {ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）-ｔ１,s th（ｔｉ，Ｔ）}２ （８）
図１２に、計測データから求めたｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）をプロット８０１、計算から求めたｔ１,s th（ｔｉ，Ｔ）を実線９０１で示した。両者は比較的良い一致を示している。結果的に、平均二乗誤差ＲＭＳＤは最小値１１５ｎｓであり、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１＝７８０ｍｅＶ、活性化エネルギーの分散値σＥ，１＝９５ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ,１＝１．０×１０６個/セルであることが求められた。
【００８９】
このようにして、図１３に示すように、第１種の電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ１（Ｅ）の実線１００１に対して、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１＝７８０ｍｅＶ、活性化エネルギーの分散値σＥ，１＝９５ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ,１＝１．０×１０６個/セルを出力装置１０３から出力・表示する。
【００９０】
次に、新しい電子放出源が存在すると考えられる場合は、図１０に示したステップＳ１０２−７に従って、ステップＳ１０２−４に戻り、第２種の電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ２（Ｅ）として、次式（９）のガウス関数を設定した場合において、図７に従って、実効数Ｎｅｅ,２、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２、活性化エネルギーの分散値σＥ，２を求める。このとき、これらパラメータ値を探索するために入力すべき探索範囲と探索幅、及び、個数について述べる。
【００９１】
【数２０】
【００９２】
計測条件ｔｉ＝１ｍｓ、１０ｍｓ、５０ｍｓ、Ｔ＝−１０℃、０℃、１０℃、２５℃、４０℃、６０℃に対して、第１種の電子放出源に対して述べたと同様に、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２に対する探索範囲は４００ｍｅＶ〜９００ｍｅＶを５ｍｅＶ幅で離散化した１０１個の探索点、活性化エネルギーの分散値σＥ，２に対する探索範囲は５〜１００ｍｅＶを５ｍｅＶ幅で離散化した２０個の探索点、実効数Ｎｅｅ,２に対する探索範囲は１×１０５個/セル〜１×１０7個/セルを離散化した２０１個の探索点から構成され、探索範囲と探索幅、及び、全ての組み合わせとして約４．１×１０５個のパラメータ値を入力する。
【００９３】
ステップＳ１０２−５において、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２、活性化エネルギーの分散値σＥ，２と実効数Ｎｅｅ,２の各パラメータ値を設定した式（９）を式（３）に代入し、電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ２（Ｅ）とウインドウ関数Ｗ２（Ｅ，ｔｉ，Ｔ）のエネルギーに対する重なり積分を計算し、その逆数からｔ２,sth(ｔｉ，Ｔ)を求めることができる。ここで、第２種の電子放出源のフォノン振動数を３．１×１０１３Ｈｚとした。
【００９４】
ステップＳ１０２−６において、休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔの計測条件の総数Ｎ＝１８個に対して、式（１０）で表された計測データから求めたｔｓexp（ｔｉ、Ｔ）と計算から求めたｔ１,s th(ｔｉ，Ｔ)とｔ２,sth(ｔｉ，Ｔ)の和に対する平均二乗誤差ＲＭＳＤが最小となる活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２、活性化エネルギーの分散値σＥ，２、実効数Ｎｅｅ,２を求める。
【００９５】
ΣＮ＝１８ {ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）-ｔ１,s th（ｔｉ，Ｔ）-ｔ２,s th（ｔｉ，Ｔ）}２ （１０）
図１４に、計測データから求めたｔｓexｐ（ｔｉ，Ｔ）をプロット８０１、計算から求めたｔｓ th（ｔｉ，Ｔ）＝ｔ１,s th（ｔｉ，Ｔ）＋ｔ２,s th(ｔｉ，Ｔ)を実線１００１で示した。両者は極めて良い一致を示している。結果的に、平均二乗誤差ＲＭＳＤは最小値９５ｎｓに減少しており、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２＝５５０ｍｅＶ、活性化エネルギーの分散値σＥ，２＝２０ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ,２＝２．０×１０５個/セルであることが求められた。
【００９６】
このようにして、図１５に示すように第１種と第２種の電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ１（Ｅ）の実線１００１と、Ｄ２（Ｅ）の実線１２０１に対して、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１＝７８０ｍｅＶ、活性化エネルギーの分散値σＥ，１＝９５ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ,１＝１．０×１０６個/セル、並びに、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２＝５５０ｍｅＶ、活性化エネルギーの分散値σＥ，２＝２０ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ,２＝２．０×１０５個/セルを出力装置１０３から出力・表示する。
【００９７】
（実施の形態３）
図１６は本発明の実施の形態３による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その構成及び手順の一例を示すブロック図である。
【００９８】
本実施の形態３による電子放出特性の解析システムのハードウエア構成、及びその動作例は、前記実施の形態１と同じであるので、その説明を省略する。
【００９９】
図１６に示すように、本実施の形態３による計算装置１０２における演算処理は、以下の手順で実行される。
【０１００】
ステップＳ１０２−１〜Ｓ１０２−３は、前記実施の形態１と同じである。ステップＳ１０２−１において、ＰＤＰパネルに対して計測した、休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔに対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを入力装置１０１から計算装置１０２に入力する。ステップＳ１０２−２において、各休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔに対する計測データをもとに、アドレス放電遅れ時間毎の累積数を計算し、放電確率頻度Ｐ（ｔ）と既放電確率Ｇ（ｔ）を算出する。ステップＳ１０２−３において、
【０１０１】
【数２１】
【０１０２】
の長時間領域を満たすｔa、ｔb、その既放電確率Ｇ（ｔa）とＧ（ｔb）、並びに、式（２）を用いて、プライミング電子の電子放出時定数ｔｓexpを算出する。
【０１０３】
図１７に、計測条件ｔｉ＝１６ｍｓ、Ｔ＝−１０℃、−５℃、０℃、５℃、１０℃、２０℃において、６個の計測条件に対する計測データから求められたプライミング電子の電子放出時定数ｔｓexpをプロット１４０１で示した。
【０１０４】
ステップＳ１３０２−４において、第１種の電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ（Ｅ）として、式（１１）のδ関数を設定した場合において、実効数Ｎｅｅと活性化エネルギーの平均値ΔＥａを求める方法について述べる。
【０１０５】
【数２２】
【０１０６】
式（３）と式（１１）を用いて、次式（１２）が与えられる。
【０１０７】
【数２３】
【０１０８】
ステップＳ１３０２−５において、横軸１/ｋＢＴ、縦軸
【０１０９】
【数２４】
【０１１０】
を取る。ここで、電子放出源のフォノン振動数を３．１×１０１３Ｈｚとした。
【０１１１】
ステップＳ１３０２−６において、ある活性化エネルギーの平均値ΔＥａを仮定し得られた各温度Ｔに対する
【０１１２】
【数２５】
【０１１３】
の値を計算し、最小二乗誤差でフィットした直線１４０２の傾きはΔＥａである。そのΔＥａをもとに、再度、各温度Ｔに対する
【０１１４】
【数２６】
【０１１５】
の値を計算し、最小二乗誤差でフィットした直線１４０２の傾きΔＥａを求める。この反復計算に対する収束値から、傾きΔＥａと切片ｌｎ（ｆｐｈＮｅｅ）からＮｅｅを求めることができる。
【０１１６】
図１７に示したように、最小二乗フィットしたときの相関係数は約０．９６と極めて高い相関関係を得ており、活性化エネルギーの平均値ΔＥａは６６１ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅは６．２×１０５個/セルであることが求められた。このようにして、電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ（Ｅ）として、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ＝６６１ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ＝６．２×１０５個/セルを出力装置１０３から出力・表示する。
【０１１７】
（実施の形態１〜３の効果）
したがって、前記実施の形態１〜３による電子放出特性の解析システム及び解析方法によれば、サスティン電圧印加後からアドレス電圧印加までの休止時間ｔｉと酸化膜（ＭｇＯ等）の温度Ｔに対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを用いて、一つまたは複数の電子放出源のエネルギー状態密度に対する活性化エネルギーの平均値、分散値と実効数を求めることが可能になる。
【０１１８】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、前記実施の形態１〜３をそれぞれ適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、ＰＤＰや不純物準位の計測装置における酸化膜材料（ＭｇＯ等）、イオン結晶材料、及び半導体材料等の電子放出源に対する電子放出特性の解析に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その構成及び手順の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その解析システムのハードウエア構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、既放電確率を用いたプライミング電子の電子放出時定数解析の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、計測データから求めたプライミング電子の電子放出時定数を示すプロット図である。
【図５】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、休止時間ｔｉと温度Ｔに対するウインドウ関数が最大となるエネルギーを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、電子放出源のエネルギー状態密度とウインドウ関数のエネルギー重なり積分の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、活性化エネルギーの平均値、分散値と実効数の探索範囲と探索幅を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、電子放出源に対して計算（実線）から求めたプライミング電子の電子放出時定数と計測データ（プロット）から求めたプライミング電子の電子放出時定数の比較図である。
【図９】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、電子放出源のエネルギー状態密度を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その構成及び手順の一例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態２による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、計測データから求めたプライミング電子の電子放出時定数を示すプロット図である。
【図１２】本発明の実施の形態２による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、第１種の電子放出源に対して計算（実線）から求めたプライミング電子の電子放出時定数と計測データ（プロット）から求めたプライミング電子の電子放出時定数の比較図である。
【図１３】本発明の実施の形態２による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、第１種の電子放出源に対するエネルギー状態密度を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態２による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、第１種と第２種の電子放出源に対して計算（実線）から求めたプライミング電子の電子放出時定数と計測データ（プロット）から求めたプライミング電子の電子放出時定数の比較図である。
【図１５】本発明の実施の形態２による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、第１種と第２種の電子放出源に対するエネルギー状態密度を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態３による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その構成及び手順の一例を示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施の形態３による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、プライミング電子放出時定数の温度依存性を用いた電子放出源の活性化エネルギーと実効数の解析図である。
【図１８】本発明の前提として検討した３電極構造のＡＣ面放電型プラズマディスプレイパネルの一部の構造を示す斜視図である。
【図１９】本発明の前提として検討したプラズマディスプレイ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２０】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の前提として検討したプラズマディスプレイ装置において、プラズマディスプレイパネルに画像を表示する１ТＶフィールド期間の駆動回路の動作を説明するための図である。
【図２１】本発明の前提として検討したプラズマディスプレイ装置のプラズマディスプレイパネルの電圧シーケンスと放電電流波形を示す図である。
【図２２】本発明の前提として検討したＭｇＯと電子放出源の結晶構造を示す図である。
【図２３】本発明の前提として検討したアドレス放電遅れ時間の計測データに対する累積数、及び、既放電確率を用いた統計遅れ時間ｔｓと形成遅れ時間ｔfの解析方法を示す図である。
【図２４】本発明の前提として検討した電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その構成及び手順の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０１ 入力装置
１０２ 計算装置
１０３ 出力装置
２０１ 放電確率頻度
２０２ 既放電確率
２０３ 長時間領域
３０１，８０１，１４０１ プロット
５０１,９０１，１００１，１２０１ 実線
１４０２ 直線
４０１，６０１ 電子放出源のエネルギー状態密度
４０２ ウインドウ関数
１５０１ 前面基板
１５０２ Ｘ電極
１５０３ Ｙ電極
１５０４ Ｘバス電極
１５０５ Ｙバス電極
１５０６ 前面誘電体
１５０７ 保護膜
１５０８ 背面基板
１５０９ アドレス電極（Ａ電極）
１５１０ 背面誘電体
１５１１ 隔壁
１５１２ 蛍光体
１５１３ 放電空間
１６００ プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）
１６０１ 駆動回路
１６０２ プラズマディスプレイ装置
１６０３ 映像源
１７００ １ТＶフィールド期間
１７０１〜１７０８ サブフィールド
１７０９ リセット放電期間
１７１０ アドレス放電期間
１７１１ 維持放電期間
１８０１ Ｙ電極に印加する電圧波形
１８０２ Ａ電極に印加する電圧波形
１８０３ アドレス放電電流
１８０４，１８０５ 駆動電圧波形
１８０３ サスティン放電電流
１９０１ Ｍｇ原子
１９０２ 酸素（Ｏ）原子
１９０３ 置換構造
２２００ パーソナルコンピュータ
２２０１ ＣＰＵ装置
２２０２ 記憶装置
２２０４，２２０５ データ転送用結合バス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出特性の解析技術に関し、特に、プラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と称する）や不純物準位の計測装置における酸化膜材料（ＭｇＯ等）、イオン結晶材料、及び半導体材料等の電子放出源に対する電子放出特性の解析システム及び解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大画面薄型カラー表示装置として、ＰＤＰの開発が進められている。
【０００３】
例えば、図１８に示すように、３電極構造のＡＣ面放電型ＰＤＰが広く開発されている。ＡＣ面放電型ＰＤＰでは、２枚のガラス基板、即ち、前面基板１５０１および背面基板１５０８が対向配置され、それらの間隙が放電空間１５１３となる。放電空間１５１３には、放電ガスとなるＨｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ａｒ等の混合ガスが数百〜６百Тｏｒｒ以上の圧力で封入されている。表示面側になる前面基板１５０１の下面には、並置されたＸ電極１５０２とＹ電極１５０３からなる維持放電電極対が形成され、駆動電圧を繰り返し印加して継続的な発光を行うために用いられる。通常、Ｘ電極、Ｙ電極は、透明電極と透明電極の導電性を補う不透明電極から構成される。即ち、Ｘ電極は、Ｘ透明電極１５０２−１，１５０２−２……と、不透明なＸバス電極１５０４−１，１５０４−２……とから構成され、Ｙ電極は、Ｙ透明電極１５０３−１，１５０３−２……と、不透明なＹバス電極１５０５−１，１５０５−２……とから構成される。
【０００４】
これらの維持放電電極は、前面誘電体１５０６によって被覆され、誘電体表面には酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の保護膜１５０７が形成される。ＭｇＯは、二次電子放出係数が高いため、放電により発生したＨｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ａｒ等のイオンがＭｇＯに衝突すると電子が放出され、放電を強める働きがあり、放電開始電圧を低下させる。また、ＭｇＯは、耐スパッタ性に優れており、放電により発生したＨｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ａｒ等のイオンが前面誘電体１５０６に直接衝突してダメージを与えることから前面誘電体１５０６を保護する役割がある。
【０００５】
一方、背面基板１５０８の上面には、維持放電電極と直交方向に、アドレス放電のためのアドレス電極またはアドレス電極（以下、単に、「Ａ電極」と称する）１５０９が設けられている。このＡ電極１５０９は背面誘電体１５１０によって被覆され、この背面誘電体１５１０の上には隔壁１５１１がＡ電極１５０９を挟み込むように設けられている。さらに、隔壁１５１１の壁面と背面誘電体１５１０の上面によって形成される凹領域内には蛍光体１５１２が塗布されている。
【０００６】
これらの構成において、維持放電電極対とＡ電極との交差部が１つの放電セル空間に対応しており、この放電セルは二次元状に約２０００×２０００のマトリックス構造に配列されている。カラー表示の場合には、赤、緑、青色蛍光体が塗布された３種の放電セルを一組として１画素を構成する。
【０００７】
次に、ＰＤＰの動作について説明する。
【０００８】
ＰＤＰの発光の原理は、放電ガスからＸ、Ｙ電極間に印加する駆動電圧によって電子とイオンからなるプラズマを発生させて、その電子が基底状態にある放電ガスを励起状態に叩き上げ、その励起状態にある放電ガスから発生する紫外線を蛍光体によって可視光に変換するというものである。
【０００９】
図１９のブロック図に示すように、ＰＤＰ１６００は、プラズマディスプレイ装置１６０２に組み込まれる。映像源１６０３から駆動回路１６０１へ表示画面の信号を送り、駆動回路１６０１はその信号を受け取って駆動電圧に変換してＰＤＰ１６００の各電極に供給する。
【００１０】
図２０（Ａ）は、図１９に示したＰＤＰ１６００に１枚の画像を表示するのに要する１ТＶフィールド期間の駆動電圧のタイムチャートを示す図である。図中の（Ｉ）に示すように、１ТＶフィールド期間１７００は維持電圧パルスの印加回数が異なるサブフィールド１７０１〜１７０８に分割されている。各サブフィールド毎の維持電圧パルス印加回数、即ち、維持放電により生じる発光強度を調整して階調を表現する。２進法に基づく発光強度の重みをもった８個のサブフィールドを設けた場合、３原色表示用放電セルはそれぞれ２８（＝２５６）階調の輝度表示が得られ、約１６７８万色の色表示ができる。各サブフィールドは、図中（II）に示すように放電セルを初期状態に戻すリセット放電期間１７０９、発光する放電セルを選択するアドレス放電期間１７１０、発光表示を行う維持放電期間１７１１から構成される。
【００１１】
図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）に示したアドレス放電期間１７１０においてＡ電極１５０９、Ｘ電極、およびＹ電極に印加される電圧波形を示す図である。波形１７１２はアドレス放電期間１７１０における１本のＡ電極１５０９に印加する電圧波形、１７１３と１７１４はＹ電極のｉ番目と（ｉ＋１）番目に印加する電圧波形、波形１７１７はＸ電極に印加する電圧波形であり、それぞれの電圧はＶ０、Ｖ２１、Ｖ２１、およびＶ１である。図２０（Ｂ）に示すように、Ｙ電極のｉ行目にスキャンパルス１７１５が印加された時、電圧Ｖ０のＡ電極１５０９との交点に位置するセルではＹ電極とＡ電極の間で放電が発生し、その放電はＹ電極とＸ電極の間に移り変わりアドレス放電が起こる。Ｙ電極のｉ行目と電圧Ｖ０が印加されていないＡ電極１５０９との交点に位置するセルでは、アドレス放電は起こらない。Ｙ電極の（ｉ＋１）行目にスキャンパルス１７１６が印加された場合も同様である。アドレス放電が起こった放電セルでは、放電で生じた電荷が壁電荷としてＸ、Ｙ電極を覆う誘電体および保護膜１５０７の表面に形成され、Ｘ、Ｙ電極間に壁電圧Ｖｗが発生する。この壁電荷の有無が、次に続く維持放電期間１７１１での維持放電の有無を決める。
【００１２】
図２１は、アドレス放電期間１７１０において、Ｙ電極に印加する電圧波形１８０１とＡ電極１５０９に印加する電圧波形１８０２、及び、アドレス放電電流１８０３を示した図である。Ａ電極１５０９に電圧Ｖａを印加後に、アドレス放電電流がピークに至る時間をアドレス放電遅れ時間ｔｄとする。また、図２１に、維持放電期間１７１１において、維持放電電極であるＸ電極とＹ電極の間に一斉に印加される駆動電圧波形を示す。Ｙ電極には駆動電圧波形１８０４の矩形波型の駆動電圧が、Ｘ電極には矩形波型の駆動電圧波形１８０５の駆動電圧が繰り返し印加される。この矩形波型の駆動電圧がＹ電極とＸ電極に交互に印加される。この維持放電電圧Ｖｓｕｓの電圧値は、アドレス放電によるＹ電極とＸ電極の相対電位差である壁電圧Ｖｗの有無で維持放電の有無が決まるように設定される。アドレス放電が生じた放電セルでは、壁電圧Ｖｗと維持放電電圧Ｖｓｕｓの和が放電開始電圧を上回り、アドレス放電の生じていない放電セルでは、維持放電電圧Ｖｓｕｓが放電開始電圧を下回るように設定されている。維持放電駆動電圧の１周期が終わると、アドレス放電が生じた放電セルでは、Ｙ電極とＸ電極の相対電位は反転する。その維持電極間に維持放電駆動電圧の２周期目が印加されると、再び、壁電圧Ｖｗと維持放電電圧Ｖｓｕｓの和が放電開始電圧を上回り、放電が繰り返される。このように、アドレス放電を起こした放電セルでは、維持放電駆動電圧を印加した時間の発光が生じ、逆に、アドレス放電を起こさなかった放電セルでは発光は生じない。維持放電期間１７１１経過後、アドレス放電期間１７１０において、各Ａ電極１５０９に電圧印加するまでの時間を休止時間ｔｉとする。
【００１３】
なお、このようなＰＤＰに関する技術としては、例えば、特許文献１に記載される技術などが挙げられる。
【特許文献１】特開２００７−１０９５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、前記のようなＰＤＰの技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【００１５】
例えば、ＰＤＰでは、大画面フルハイビジョン化が進められており、１パネル内の放電セル数と、アドレス放電期間１７１０中にスキャンすべきＸ電極１５０２とＹ電極１５０３のライン数が増加傾向にある。したがって、一つの放電セルに印加するスキャンパルス１７１５や１７１６に対して、アドレス放電に要する時間、即ち、アドレス放電遅れ時間ｔｄを短縮し、高速動作を実現することが重要課題である。
【００１６】
アドレス放電遅れ時間ｔｄは、Ｙ電極、Ｘ電極とＡ電極の印加電圧とリセット放電後の残留壁電荷に依存する形成遅れ時間ｔｆ、並びに、放電の種火となる電子（プライミング電子）がＭｇＯから放出されるまでの統計遅れ時間ｔｓの和で構成される。リセット放電後の残留壁電荷量に揺らぎが存在するとすれば、形成遅れ時間ｔｆに揺らぎが生じる。
【００１７】
また、図２２に示すように、ＭｇＯでは、立方晶構造のＭｇ原子１９０１または酸素原子１９０２が抜けたＭｇ欠損や酸素欠損、または、酸素欠損にプロトンが捕獲された置換構造１９０３に電子を捕獲した電子放出源が存在する。この電子放出源からプライミング電子が放電セル空間に放出されることは、統計現象のため、統計遅れ時間に揺らぎが生じる。
【００１８】
図２３は、同一放電セルにおけるアドレス放電遅れ時間を繰り返し計測した計測データを、アドレス放電遅れ時間毎に累積数で表示した放電遅れ時間の頻度分布である。同一放電セルにもかかわらず、約５００ｎｓをピークに、放電時間が早い場合は４００ｎｓ、放電時間が遅い場合は１０００ｎｓ以上を示しており、左右非対称な形状を示している。
【００１９】
図２４は、従来の電子放出特性の解析システム及び解析方法として、アドレス放電遅れ時間の計測データｔｄを入力し、形成遅れ時間と統計遅れ時間を解析するシステムと方法を示した図であり、以下の手順で実行される。
【００２０】
（１）アドレス放電遅れ時間ｔｄと累積数の計測データを入力する。
【００２１】
（２）アドレス放電遅れ時間ｔｄに対する累積数を計算し、アドレス放電遅れ時間ｔｄに対する既放電確率を算出する。
【００２２】
（３）既放電確率が１％になる時間ｔ１％と９５％になる時間ｔ９５％を算出する。
【００２３】
（４）形成遅れ時間ｔｆ＝ｔ１％、統計遅れ時間ｔｓ＝ｔ９５％−ｔ１％を算出する。
【００２４】
しかし、以上の現象論的な解釈は、形成遅れ時間と統計遅れ時間を混同して算出しており、解析法として不適当である。アドレス放電の高速動作に対する設計指針を定める際に、形成遅れ時間と統計遅れ時間を高精度に分離することが困難である。また、統計遅れ時間の決定要因である電子放出源の電子放出特性、例えば、電子放出源のエネルギー状態密度を同定することが困難である。さらに、複数種の電子放出源が存在する場合に、各電子放出源に対するエネルギー状態密度を同定することが不可能である。
【００２５】
そこで、本発明の１つの目的は、電子放出特性の解析システム及び解析方法において、形成遅れ時間と統計遅れ時間を高精度に分離し、並びに、一つまたは複数の電子放出源のエネルギー状態密度を同定することができる技術を提供することにある。
【００２６】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本願において開示される実施例のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００２８】
すなわち、代表的な実施例による電子放出特性の解析システム及び解析方法は。下記の手順を用いて、一つまたは複数の電子放出源のエネルギー状態密度を解析するものである。
【００２９】
（１）サスティン電圧印加後からアドレス電圧印加までの休止時間ｔｉ、温度Ｔの計測条件に対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを入力する。
【００３０】
（２）各休止時間ｔｉと温度Ｔに対する計測データをもとに、アドレス放電遅れ時間毎の累積数を計算し、放電確率頻度と既放電確率を算出する。
【００３１】
（３）プライミング電子の電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出する。
【００３２】
（４）電子放出源のエネルギー状態密度の関数を設定し、エネルギー状態密度に対する活性化エネルギーの平均値、分散値と実効数の探索範囲と探索幅を設定する。
【００３３】
（５）電子放出源のエネルギー状態密度とウインドウ関数のエネルギーに対する重なり積分によりｔsth（ｔｉ，Ｔ）を算出する。
【００３４】
（６）休止時間ｔｉと温度Ｔの計測条件の総数に対して、計測データから求めたｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）と計算から求めたｔｓth（ｔｉ，Ｔ）の平均二乗誤差が最小となる活性化エネルギーの平均値、分散値と実効数を決定する。
【発明の効果】
【００３５】
代表的な実施例によれば、サスティン電圧印加後からアドレス電圧印加までの休止時間ｔｉと酸化膜（ＭｇＯ等）の温度Ｔに対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを用いて、一つまたは複数の電子放出源のエネルギー状態密度に対する活性化エネルギーの平均値、分散値と実効数を求めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その構成及び手順の一例を示すブロック図、図２はその解析システムのハードウエア構成の一例を示すブロック図である。
【００３８】
まず、図１及び図２により、本実施の形態１による電子放出特性の解析システムの構成を説明する。本実施の形態１の解析システムは、例えば、ＰＤＰにおける酸化膜材料（ＭｇＯ等）の電子放出源に対する電子放出特性の解析システムとされ、パーソナルコンピュータ２２００と、計算装置１０２などから構成されている。パーソナルコンピュータ２２００は、記憶装置を含む入力装置１０１と、画像処理装置を含む出力装置１０３などから構成される。計算装置１０２は、ＣＰＵ装置２２０１と、記憶装置２２０２などから構成され、ＣＰＵ装置２２０１と記憶装置２２０２は、データ転送用結合バス２２０４により接続されている。
【００３９】
なお、図２では、複数の計算装置１０２が、データ転送用結合バス２２０５によりマトリクス状に接続される構成となっているが、これに限定されず、計算装置１０２は１つであってもよく、また、パーソナルコンピュータ２２００内に設けてもよい。
【００４０】
次に、図１及び図２により、本実施の形態１による電子放出特性の解析システムについて、その動作例を説明する。計算装置１０２において、記憶装置２２０２には電子放出特性の解析プログラムが記憶（保持）されており、パーソナルコンピュータ２２００からの指示により、ＣＰＵ装置２２０１がそのプログラムを読み出して演算処理を行う。その演算処理の結果は、記憶装置２２０２に保存される。演算処理に必要なデータ類は、パーソナルコンピュータ２２００から、データ転送用結合バス２２０５を介して送信される。また、計算装置１０２における演算処理の結果は、データ転送用結合バス２２０５を介して、パーソナルコンピュータ２２００に送信される。また、パーソナルコンピュータ２２００において、演算処理に必要なデータは入力装置１０１から入力され、演算処理の結果は出力装置１０３で出力・表示される。
【００４１】
図１に示すように、計算装置１０２における演算処理は、以下の手順で実行される。
【００４２】
まず、ステップＳ１０２−１において、ＰＤＰパネルに対して計測した、サスティン電圧印加後からアドレス電圧印加までの休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔに対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを、入力装置１０１から計算装置１０２に入力する。
【００４３】
次に、ステップＳ１０２−２において、計算装置１０２では、各休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔに対する計測データをもとに、アドレス放電遅れ時間毎の累積数を計算し、放電確率頻度Ｐ（ｔ）を算出する。
【００４４】
図３に、放電確率頻度の最大値を１に規格化した放電確率頻度Ｐ（ｔ）２０１を示した。放電確率頻度Ｐ（ｔ）は、短時間側ではガウス関数型であるが、長時間側はテールを引いた非対称な形状である。この放電確率頻度Ｐ（ｔ）と式（１）を用いて、既放電確率Ｇ（ｔ）を算出する。図３には、既放電確率Ｇ（ｔ）２０２を示した。既放電確率Ｇ（ｔ）は、下に凸から上に凸の形状を示し、長時間側で傾きはなだらかになっている。
【００４５】
【数７】
【００４６】
ステップＳ１０２−３において、形成遅れ時間ｔｆの揺らぎを取り除き、プライミング電子の電子放出時定数ｔｓexpを求めるために、
【００４７】
【数８】
【００４８】
を満たす長時間領域における既放電確率Ｇ（ｔ）とその時刻ｔを用いる。ここで、ｔｆaveは形成遅れ時間ｔｆの平均値、σtfは形成遅れ時間ｔｆの分散値である。形成遅れ時間の平均値ｔｆaveと形成遅れ時間の分散値σtfは、アドレス電圧印加時にプライミング電子が存在するような短い休止時間ｔｉの計測データに対して、そのアドレス放電遅れ時間の平均値と分散値から求めることができる。図３に示すように、
【００４９】
【数９】
【００５０】
の長時間領域２０３を満たすｔa、ｔb、その既放電確率Ｇ（ｔa）とＧ（ｔb）、並びに、式（２）を用いて、プライミング電子の電子放出時定数ｔｓexpを算出する。
【００５１】
【数１０】
【００５２】
例えば、ｔｉ＝０．１ｍｓ、Ｔ＝２５℃の短い休止時間に対するアドレス放電遅れ時間の計測データでは、アドレス放電遅れ時間の平均値ｔｆave＝０．５９μｓ、分散値σtf＝０．０９μｓである。そして、解析対象の計測条件ｔｉ＝５０ｍｓ、Ｔ＝２５℃における既放電確率Ｇ（ｔ）が６３．２％と９５％となる時刻ｔ63.2とｔ95は夫々に０．８４μｓと１．４５μｓである。式（２）を用いて得られたｔｓexp（ｔｉ＝５０ｍｓ、Ｔ＝２５℃）は０．３１μｓである。よって、
【００５３】
【数１１】
【００５４】
は０．７１μｓになることから、
【００５５】
【数１２】
【００５６】
の長時間領域の条件を満たすことが分かる。
【００５７】
同様にして、図４には、ｔｉ＝１ｍｓ、１０ｍｓ、５０ｍｓとＴ＝−１０℃、１０℃、２５℃、６０℃の１２個の計測条件に対する計測データから求めたプライミング電子の電子放出時定数ｔｓexpをプロット３０１で示した。このようにして、休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔにおける電子放出時定数ｔｓexpを求めることができる。
【００５８】
次に、電子放出源の種類ｊのエネルギー状態密度Ｄｊ（Ｅ）を解析する方法を述べる。計算から求められるプライミング電子の電子放出時定数ｔｓｔｈは、次式（３）と（４）によりエネルギー状態密度Ｄｊ（Ｅ）と関係付けられる。
【００５９】
【数１３】
【００６０】
【数１４】
【００６１】
ここで、ｆｐｈは電子放出源のフォノン振動数、ｋＢはボルツマン定数である。また、Ｗｊ（Ｅ，ｔｉ，Ｔ）は、休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔの計測条件に対して、
【００６２】
【数１５】
【００６３】
を中心に最大値e-1ｔｉ-1とエネルギー幅±数ｋＢＴを有するウインドウ関数である。計測条件として、休止時間ｔｉを一定、ＭｇＯの温度Ｔを変化させた計測では、ウインドウ関数は、最大値e-1ｔｉ-1を一定としてエネルギーＥｍ（ｔｉ，Ｔ）が推移する。一方、ＭｇＯの温度Ｔを一定、休止時間ｔｉを変化させた計測では、Ｅｍ（ｔｉ，Ｔ）が推移しながら、最大値e-1ｔｉ-1も変化する。
【００６４】
図５に、休止時間ｔｉ＝０．０１ｍｓ、０．１ｍｓ、１ｍｓ、１０ｍｓ、１００ｍｓ、１０００ｍｓとＭｇＯの温度Ｔ＝−１０℃、０℃、１０℃、２０℃、３０℃、４０℃、６０℃におけるウインドウ関数が最大となるエネルギー
【００６５】
【数１６】
【００６６】
を示した。ここで、電子放出源のフォノン振動数ｆｐｈは３．１×１０１３Ｈｚとした。休止時間ｔｉ＝０．０１ｍｓとＭｇＯの温度Ｔ＝−１０℃では、ウインドウ関数が最大となるエネルギーは４４３ｍｅＶである。また、休止時間ｔｉ＝１０００ｍｓとＭｇＯの温度Ｔ＝６０℃では、ウインドウ関数が最大となるエネルギーは８９２ｍｅＶを表している。
【００６７】
図６に示すように、電子放出時定数ｔｓｔｈの逆数は、未知なる電子放出源のエネルギー状態密度Ｄj（Ｅ）４０１と計測条件で決定するウインドウ関数Ｗｊ（Ｅ，ｔｉ，Ｔ）４０２のエネルギーに対する重なり積分を計算し、全電子放出源の種類ｊについて和を取ることに等しいことが分かる。
【００６８】
ステップＳ１０２−４において、電子放出源のエネルギー状態密度Ｄj（Ｅ）として、式（５）のガウス関数を設定した場合において、図７の条件に従って、一つの電子放出源の種類ｊに対して、実効数Ｎｅｅ,j、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，j、活性化エネルギーの分散値σＥ，jを求める。このとき、これらパラメータ値を探索するために入力すべき探索範囲と探索幅、及び、個数について述べる。
【００６９】
【数１７】
【００７０】
計測条件ｔｉ＝１ｍｓ、１０ｍｓ、５０ｍｓ、Ｔ＝−１０℃、１０℃、２５℃、６０℃に対して、ウインドウ関数が最大となるエネルギーは５２６ｍｅＶ〜７７８ｍｅＶの範囲となる。ウインドウ関数のエネルギー幅の３ｋＢＴは約７５ｍｅＶなので、エネルギー領域は４５１ｍｅＶ〜８５３ｍｅＶとなる。そこで、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，jの探索範囲として、計測条件により決定するＥｍ（ｔｉ，Ｔ）の最小値−３ｋＢＴからＥｍ（ｔｉ，Ｔ）の最大値＋３ｋＢＴを包含する４００ｍｅＶ〜９００ｍｅＶとした。また、計測条件により決定するＥｍ（ｔｉ，Ｔ）のエネルギー間隔は、最小間隔は１０．１ｍｅＶ、最大間隔は５２．２ｍｅＶ、平均間隔は３１．５ｍｅＶなので、実験精度は高々３０ｍｅＶ程度である。そこで、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，jと活性化エネルギーの分散値σＥ，jのエネルギーの探索幅を、Ｅｍ（ｔｉ，Ｔ）のエネルギー間隔の平均値以下の１０ｍｅＶとした。さらに、実効数Ｎｅｅ,ｊは、計測条件ｔｉの時間オーダー幅が２桁程度なので、実効数の探索範囲はその時間オーダー幅である２桁として、１×１０５個/セル〜１×１０7個/セルとした。そこで、実効数Ｎｅｅ,ｊの探索点として、１×１０５個/セル、１.１×１０５個/セル、、２×１０５個/セル、２.１×１０５個/セル、、１×１０6個/セル、１.１×１０6個/セル、、２×１０6個/セル、２.１×１０6個/セル、、１×１０７個/セルの２０１個とした。以上より、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，ｊに対する探索範囲は４００ｍｅＶ〜９００ｍｅＶを１０ｍｅＶ幅で離散化した５１個の探索点、活性化エネルギーの分散値σＥ，ｊに対する探索範囲は５〜１００ｍｅＶを１０ｍｅＶ幅で離散化した１０個の探索点、実効数Ｎｅｅ,ｊに対する探索範囲は１×１０５個/セル〜１×１０7個/セルを離散化した２０１個の探索点から構成され、探索範囲と探索幅、及び、全ての組み合わせとして約１×１０５個のパラメータ値を入力する。
【００７１】
ステップＳ１０２−５において、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，ｊ、活性化エネルギーの分散値σＥ，ｊと実効数Ｎｅｅ,ｊの各パラメータ値を設定した式（５）を式（３）に代入し、電子放出源のエネルギー状態密度Ｄj（Ｅ）とウインドウ関数Ｗｊ（Ｅ，ｔｉ，Ｔ）のエネルギーに対する重なり積分を計算し、その逆数からｔｓth(ｔｉ，Ｔ)を求めることができる。ここで、一つの電子放出源の種類ｊのフォノン振動数を１.１９×１０１３Ｈｚとした。
【００７２】
ステップＳ１０２−６において、休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔの計測条件の総数Ｎ＝１２個に対して、式（６）で表された計測データから求めたｔｓexp（ｔｉ、Ｔ）と計算から求めたｔｓth(ｔｉ，Ｔ)の平均二乗誤差ＲＭＳＤが最小となる活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，ｊ、活性化エネルギーの分散値σＥ，ｊ、実効数Ｎｅｅ,ｊを求める。
【００７３】
ΣＮ＝１２ {ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）-ｔｓth（ｔｉ，Ｔ）}２ （６）
図８に、計測データから求めたｔｓexｐ（ｔｉ，Ｔ）をプロット３０１で、計算から求めたｔｓth（ｔｉ，Ｔ）を実線５０１で示した。両者は極めて良い一致を示している。結果的に、平均二乗誤差ＲＭＳＤは最小値１６５ｎｓであり、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，ｊ＝７６０ｍｅＶ、活性化エネルギーの分散値σＥ，ｊ＝５５ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ,ｊ＝１．３×１０６個/セルであることが求められた。
【００７４】
このようにして、図９に示すように、未知の電子放出源のエネルギー状態密度Ｄj（Ｅ）６０１として、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，ｊ＝７６０ｍｅＶ、活性化エネルギーの分散値σＥ，ｊ＝５５ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ,ｊ＝１．３×１０６個/セルを出力装置１０３から出力・表示する。
【００７５】
（実施の形態２）
図１０は本発明の実施の形態２による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その構成及び手順の一例を示すブロック図である。
【００７６】
本実施の形態２による電子放出特性の解析システムのハードウエア構成、及びその動作例は、前記実施の形態１と同じであるので、その説明を省略する。
【００７７】
図１０に示すように、本実施の形態２による計算装置１０２における演算処理は、以下の手順で実行される。
【００７８】
ステップＳ１０２−１〜Ｓ１０２−３は、前記実施の形態１と同じである。ステップＳ１０２−１において、ＰＤＰパネルに対して計測した、休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔに対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを入力装置１０１から計算装置１０２に入力する。ステップＳ１０２−２において、各休止時間ｔｉとＭｇＯ温度Ｔに対する計測データをもとに、アドレス放電遅れ時間毎の累積数を計算し、放電確率頻度Ｐ（ｔ）と既放電確率Ｇ（ｔ）を算出する。ステップＳ１０２−３において、
【００７９】
【数１８】
【００８０】
の長時間領域を満たすｔa、ｔb、その既放電確率Ｇ（ｔa）とＧ（ｔb）、並びに、式（２）を用いて、プライミング電子の電子放出時定数ｔｓexpを算出する。
【００８１】
図１１に、計測条件ｔｉ＝１ｍｓ、１０ｍｓ、５０ｍｓ、Ｔ＝−１０℃、０℃、１０℃、２５℃、４０℃、６０℃において、１８個の計測条件に対する計測データから求めたプライミング電子の電子放出時定数ｔｓexpをプロット８０１で示した。
【００８２】
ステップＳ１０２−４において、第１種の電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ１（Ｅ）として、次式（７）のガウス関数を設定した場合において、図７に従って、実効数Ｎｅｅ,１、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１、活性化エネルギーの分散値σＥ，１を求める。このとき、これらパラメータ値を探索するために入力すべき探索範囲と探索幅、及び、個数について述べる。
【００８３】
【数１９】
【００８４】
計測条件ｔｉ＝１ｍｓ、１０ｍｓ、５０ｍｓ、Ｔ＝−１０℃、０℃、１０℃、２５℃、４０℃、６０℃に対して、ウインドウ関数のエネルギー領域は４５１ｍｅＶ〜８５３ｍｅＶの範囲となる。前記実施の形態１と同様に、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，1の探索範囲として、４００ｍｅＶ〜９００ｍｅＶとした。また、計測条件により決定するＥｍ（ｔｉ，Ｔ）のエネルギー間隔は、最小間隔は０．５ｍｅＶ、最大間隔は４６．２ｍｅＶ、平均間隔は１４．８ｍｅＶなので、実験精度は高々１０ｍｅＶ程度である。そこで、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１と活性化エネルギーの分散値σＥ，１のエネルギーの探索幅を、Ｅｍ（ｔｉ，Ｔ）のエネルギー間隔の平均値以下の５ｍｅＶとした。
【００８５】
次に、実効数Ｎｅｅ,１は、計測条件の時間オーダー幅が２桁程度なので、実効数の探索範囲はその時間オーダー幅である２桁として、１×１０５個/セル〜１×１０7個/セルを離散化した２０１個とした。以上より、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１に対する探索範囲は４００ｍｅＶ〜９００ｍｅＶを５ｍｅＶ幅で離散化した１０１個の探索点、活性化エネルギーの分散値σＥ，１に対する探索範囲は５〜１００ｍｅＶを５ｍｅＶ幅で離散化した２０個の探索点、実効数Ｎｅｅ,１に対する探索範囲は１×１０５個／セル〜１×１０7個／セルを離散化した２０１個の探索点から構成され、探索範囲と探索幅、及び、全ての組み合わせとして約４．１×１０５個のパラメータ値を入力する。
【００８６】
ステップＳ１０２−５では、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１、活性化エネルギーの分散値σＥ，１と実効数Ｎｅｅ,１の各パラメータ値を設定した式（７）を式（３）に代入し、電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ１（Ｅ）とウインドウ関数Ｗ１（Ｅ，ｔｉ，Ｔ）のエネルギーに対する重なり積分を計算し、その逆数からｔ１,sth(ｔｉ，Ｔ)を求めることができる。ここで、第１種の電子放出源のフォノン振動数を１.１９×１０１３Ｈｚとした。
【００８７】
ステップＳ１０２−６において、休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔの計測条件の総数Ｎ＝１８に対して、式（８）で表された計測データから求めたｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）と計算から求めたｔ１,s th(ｔｉ，Ｔ)の平均二乗誤差ＲＭＳＤが最小となる活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１、活性化エネルギーの分散値σＥ，１、実効数Ｎｅｅ,１を求める。
【００８８】
ΣＮ＝１８ {ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）-ｔ１,s th（ｔｉ，Ｔ）}２ （８）
図１２に、計測データから求めたｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）をプロット８０１、計算から求めたｔ１,s th（ｔｉ，Ｔ）を実線９０１で示した。両者は比較的良い一致を示している。結果的に、平均二乗誤差ＲＭＳＤは最小値１１５ｎｓであり、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１＝７８０ｍｅＶ、活性化エネルギーの分散値σＥ，１＝９５ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ,１＝１．０×１０６個/セルであることが求められた。
【００８９】
このようにして、図１３に示すように、第１種の電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ１（Ｅ）の実線１００１に対して、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１＝７８０ｍｅＶ、活性化エネルギーの分散値σＥ，１＝９５ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ,１＝１．０×１０６個/セルを出力装置１０３から出力・表示する。
【００９０】
次に、新しい電子放出源が存在すると考えられる場合は、図１０に示したステップＳ１０２−７に従って、ステップＳ１０２−４に戻り、第２種の電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ２（Ｅ）として、次式（９）のガウス関数を設定した場合において、図７に従って、実効数Ｎｅｅ,２、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２、活性化エネルギーの分散値σＥ，２を求める。このとき、これらパラメータ値を探索するために入力すべき探索範囲と探索幅、及び、個数について述べる。
【００９１】
【数２０】
【００９２】
計測条件ｔｉ＝１ｍｓ、１０ｍｓ、５０ｍｓ、Ｔ＝−１０℃、０℃、１０℃、２５℃、４０℃、６０℃に対して、第１種の電子放出源に対して述べたと同様に、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２に対する探索範囲は４００ｍｅＶ〜９００ｍｅＶを５ｍｅＶ幅で離散化した１０１個の探索点、活性化エネルギーの分散値σＥ，２に対する探索範囲は５〜１００ｍｅＶを５ｍｅＶ幅で離散化した２０個の探索点、実効数Ｎｅｅ,２に対する探索範囲は１×１０５個/セル〜１×１０7個/セルを離散化した２０１個の探索点から構成され、探索範囲と探索幅、及び、全ての組み合わせとして約４．１×１０５個のパラメータ値を入力する。
【００９３】
ステップＳ１０２−５において、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２、活性化エネルギーの分散値σＥ，２と実効数Ｎｅｅ,２の各パラメータ値を設定した式（９）を式（３）に代入し、電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ２（Ｅ）とウインドウ関数Ｗ２（Ｅ，ｔｉ，Ｔ）のエネルギーに対する重なり積分を計算し、その逆数からｔ２,sth(ｔｉ，Ｔ)を求めることができる。ここで、第２種の電子放出源のフォノン振動数を３．１×１０１３Ｈｚとした。
【００９４】
ステップＳ１０２−６において、休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔの計測条件の総数Ｎ＝１８個に対して、式（１０）で表された計測データから求めたｔｓexp（ｔｉ、Ｔ）と計算から求めたｔ１,s th(ｔｉ，Ｔ)とｔ２,sth(ｔｉ，Ｔ)の和に対する平均二乗誤差ＲＭＳＤが最小となる活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２、活性化エネルギーの分散値σＥ，２、実効数Ｎｅｅ,２を求める。
【００９５】
ΣＮ＝１８ {ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）-ｔ１,s th（ｔｉ，Ｔ）-ｔ２,s th（ｔｉ，Ｔ）}２ （１０）
図１４に、計測データから求めたｔｓexｐ（ｔｉ，Ｔ）をプロット８０１、計算から求めたｔｓ th（ｔｉ，Ｔ）＝ｔ１,s th（ｔｉ，Ｔ）＋ｔ２,s th(ｔｉ，Ｔ)を実線１００１で示した。両者は極めて良い一致を示している。結果的に、平均二乗誤差ＲＭＳＤは最小値９５ｎｓに減少しており、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２＝５５０ｍｅＶ、活性化エネルギーの分散値σＥ，２＝２０ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ,２＝２．０×１０５個/セルであることが求められた。
【００９６】
このようにして、図１５に示すように第１種と第２種の電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ１（Ｅ）の実線１００１と、Ｄ２（Ｅ）の実線１２０１に対して、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１＝７８０ｍｅＶ、活性化エネルギーの分散値σＥ，１＝９５ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ,１＝１．０×１０６個/セル、並びに、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２＝５５０ｍｅＶ、活性化エネルギーの分散値σＥ，２＝２０ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ,２＝２．０×１０５個/セルを出力装置１０３から出力・表示する。
【００９７】
（実施の形態３）
図１６は本発明の実施の形態３による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その構成及び手順の一例を示すブロック図である。
【００９８】
本実施の形態３による電子放出特性の解析システムのハードウエア構成、及びその動作例は、前記実施の形態１と同じであるので、その説明を省略する。
【００９９】
図１６に示すように、本実施の形態３による計算装置１０２における演算処理は、以下の手順で実行される。
【０１００】
ステップＳ１０２−１〜Ｓ１０２−３は、前記実施の形態１と同じである。ステップＳ１０２−１において、ＰＤＰパネルに対して計測した、休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔに対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを入力装置１０１から計算装置１０２に入力する。ステップＳ１０２−２において、各休止時間ｔｉとＭｇＯの温度Ｔに対する計測データをもとに、アドレス放電遅れ時間毎の累積数を計算し、放電確率頻度Ｐ（ｔ）と既放電確率Ｇ（ｔ）を算出する。ステップＳ１０２−３において、
【０１０１】
【数２１】
【０１０２】
の長時間領域を満たすｔa、ｔb、その既放電確率Ｇ（ｔa）とＧ（ｔb）、並びに、式（２）を用いて、プライミング電子の電子放出時定数ｔｓexpを算出する。
【０１０３】
図１７に、計測条件ｔｉ＝１６ｍｓ、Ｔ＝−１０℃、−５℃、０℃、５℃、１０℃、２０℃において、６個の計測条件に対する計測データから求められたプライミング電子の電子放出時定数ｔｓexpをプロット１４０１で示した。
【０１０４】
ステップＳ１３０２−４において、第１種の電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ（Ｅ）として、式（１１）のδ関数を設定した場合において、実効数Ｎｅｅと活性化エネルギーの平均値ΔＥａを求める方法について述べる。
【０１０５】
【数２２】
【０１０６】
式（３）と式（１１）を用いて、次式（１２）が与えられる。
【０１０７】
【数２３】
【０１０８】
ステップＳ１３０２−５において、横軸１/ｋＢＴ、縦軸
【０１０９】
【数２４】
【０１１０】
を取る。ここで、電子放出源のフォノン振動数を３．１×１０１３Ｈｚとした。
【０１１１】
ステップＳ１３０２−６において、ある活性化エネルギーの平均値ΔＥａを仮定し得られた各温度Ｔに対する
【０１１２】
【数２５】
【０１１３】
の値を計算し、最小二乗誤差でフィットした直線１４０２の傾きはΔＥａである。そのΔＥａをもとに、再度、各温度Ｔに対する
【０１１４】
【数２６】
【０１１５】
の値を計算し、最小二乗誤差でフィットした直線１４０２の傾きΔＥａを求める。この反復計算に対する収束値から、傾きΔＥａと切片ｌｎ（ｆｐｈＮｅｅ）からＮｅｅを求めることができる。
【０１１６】
図１７に示したように、最小二乗フィットしたときの相関係数は約０．９６と極めて高い相関関係を得ており、活性化エネルギーの平均値ΔＥａは６６１ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅは６．２×１０５個/セルであることが求められた。このようにして、電子放出源のエネルギー状態密度Ｄ（Ｅ）として、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ＝６６１ｍｅＶ、実効数Ｎｅｅ＝６．２×１０５個/セルを出力装置１０３から出力・表示する。
【０１１７】
（実施の形態１〜３の効果）
したがって、前記実施の形態１〜３による電子放出特性の解析システム及び解析方法によれば、サスティン電圧印加後からアドレス電圧印加までの休止時間ｔｉと酸化膜（ＭｇＯ等）の温度Ｔに対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを用いて、一つまたは複数の電子放出源のエネルギー状態密度に対する活性化エネルギーの平均値、分散値と実効数を求めることが可能になる。
【０１１８】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、前記実施の形態１〜３をそれぞれ適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、ＰＤＰや不純物準位の計測装置における酸化膜材料（ＭｇＯ等）、イオン結晶材料、及び半導体材料等の電子放出源に対する電子放出特性の解析に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その構成及び手順の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その解析システムのハードウエア構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、既放電確率を用いたプライミング電子の電子放出時定数解析の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、計測データから求めたプライミング電子の電子放出時定数を示すプロット図である。
【図５】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、休止時間ｔｉと温度Ｔに対するウインドウ関数が最大となるエネルギーを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、電子放出源のエネルギー状態密度とウインドウ関数のエネルギー重なり積分の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、活性化エネルギーの平均値、分散値と実効数の探索範囲と探索幅を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、電子放出源に対して計算（実線）から求めたプライミング電子の電子放出時定数と計測データ（プロット）から求めたプライミング電子の電子放出時定数の比較図である。
【図９】本発明の実施の形態１による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、電子放出源のエネルギー状態密度を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その構成及び手順の一例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態２による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、計測データから求めたプライミング電子の電子放出時定数を示すプロット図である。
【図１２】本発明の実施の形態２による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、第１種の電子放出源に対して計算（実線）から求めたプライミング電子の電子放出時定数と計測データ（プロット）から求めたプライミング電子の電子放出時定数の比較図である。
【図１３】本発明の実施の形態２による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、第１種の電子放出源に対するエネルギー状態密度を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態２による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、第１種と第２種の電子放出源に対して計算（実線）から求めたプライミング電子の電子放出時定数と計測データ（プロット）から求めたプライミング電子の電子放出時定数の比較図である。
【図１５】本発明の実施の形態２による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、第１種と第２種の電子放出源に対するエネルギー状態密度を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態３による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その構成及び手順の一例を示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施の形態３による電子放出特性の解析システム及び解析方法において、プライミング電子放出時定数の温度依存性を用いた電子放出源の活性化エネルギーと実効数の解析図である。
【図１８】本発明の前提として検討した３電極構造のＡＣ面放電型プラズマディスプレイパネルの一部の構造を示す斜視図である。
【図１９】本発明の前提として検討したプラズマディスプレイ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２０】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の前提として検討したプラズマディスプレイ装置において、プラズマディスプレイパネルに画像を表示する１ТＶフィールド期間の駆動回路の動作を説明するための図である。
【図２１】本発明の前提として検討したプラズマディスプレイ装置のプラズマディスプレイパネルの電圧シーケンスと放電電流波形を示す図である。
【図２２】本発明の前提として検討したＭｇＯと電子放出源の結晶構造を示す図である。
【図２３】本発明の前提として検討したアドレス放電遅れ時間の計測データに対する累積数、及び、既放電確率を用いた統計遅れ時間ｔｓと形成遅れ時間ｔfの解析方法を示す図である。
【図２４】本発明の前提として検討した電子放出特性の解析システム及び解析方法において、その構成及び手順の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０１ 入力装置
１０２ 計算装置
１０３ 出力装置
２０１ 放電確率頻度
２０２ 既放電確率
２０３ 長時間領域
３０１，８０１，１４０１ プロット
５０１,９０１，１００１，１２０１ 実線
１４０２ 直線
４０１，６０１ 電子放出源のエネルギー状態密度
４０２ ウインドウ関数
１５０１ 前面基板
１５０２ Ｘ電極
１５０３ Ｙ電極
１５０４ Ｘバス電極
１５０５ Ｙバス電極
１５０６ 前面誘電体
１５０７ 保護膜
１５０８ 背面基板
１５０９ アドレス電極（Ａ電極）
１５１０ 背面誘電体
１５１１ 隔壁
１５１２ 蛍光体
１５１３ 放電空間
１６００ プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）
１６０１ 駆動回路
１６０２ プラズマディスプレイ装置
１６０３ 映像源
１７００ １ТＶフィールド期間
１７０１〜１７０８ サブフィールド
１７０９ リセット放電期間
１７１０ アドレス放電期間
１７１１ 維持放電期間
１８０１ Ｙ電極に印加する電圧波形
１８０２ Ａ電極に印加する電圧波形
１８０３ アドレス放電電流
１８０４，１８０５ 駆動電圧波形
１８０３ サスティン放電電流
１９０１ Ｍｇ原子
１９０２ 酸素（Ｏ）原子
１９０３ 置換構造
２２００ パーソナルコンピュータ
２２０１ ＣＰＵ装置
２２０２ 記憶装置
２２０４，２２０５ データ転送用結合バス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算処理を実行するＣＰＵと、前記ＣＰＵが実行するプログラム及びデータを保持する記憶装置と、前記ＣＰＵと前記記憶装置を結合するバスと、を有する計算装置と、
前記データを入力するための入力装置と、
前記計算装置における演算結果を出力するための出力装置と、を有し、
前記プログラムは、一つまたは複数の電子放出源のエネルギー状態密度を解析するプログラムであり、
サスティン電圧印加後からアドレス電圧印加までの休止時間ｔｉと温度Ｔとの計測条件に対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを入力する第１ステップと、
前記休止時間ｔｉと前記温度Ｔとに対する前記計測データをもとに、アドレス放電遅れ時間毎の累積数を計算し、放電確率頻度と既放電確率とを算出する第２ステップと、
前記既放電確率をもとに、プライミング電子の第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出する第３ステップと、
前記電子放出源のエネルギー状態密度の関数を設定し、エネルギー状態密度に対する活性化エネルギーの平均値と分散値と、実効数の探索範囲と探索幅とを設定する第４ステップと、
前記電子放出源のエネルギー状態密度とウインドウ関数とのエネルギーに対する重なり積分により、プライミング電子の第２電子放出時定数ｔsth（ｔｉ，Ｔ）を算出する第５ステップと、
前記休止時間ｔｉと前記温度Ｔとの計測条件の総数に対して、前記第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）と前記第２電子放出時定数ｔｓ th（ｔｉ，Ｔ）との平均二乗誤差が最小となる活性化エネルギーの平均値と分散値と実効数とを決定する第６ステップと、を有することを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項２】
請求項１記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
前記第３ステップにおいて、
【数１】
を満たす長時間領域における既放電確率Ｇ（ｔ）とその時刻ｔとを用いて、前記第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出し、
アドレス電圧印加時にプライミング電子が存在するような短い休止時間ｔｉの計測データに対して、ｔｆaveはアドレス放電遅れ時間の平均値、σtfはアドレス放電遅れ時間の分散値であることを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項３】
請求項２記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
前記第３ステップにおいて、
既放電確率Ｇ（ｔ）が６３．２％以上であるＧ（ｔ）とその時刻ｔを用いて、前記第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出することを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項４】
請求項１記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、一つの電子放出源の種類ｊに対して、実効数Ｎｅｅ,j、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，j、活性化エネルギーの分散値σＥ，jのパラメータ値を探索するときに、入力すべき探索範囲と探索幅を設定することを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項５】
請求項４記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，jの探索範囲として、計測条件により決定するＥｍ（ｔｉ，Ｔ）の最小値−３ｋＢＴからＥｍ（ｔｉ，Ｔ）の最大値＋３ｋＢＴを包含するエネルギー範囲を設定し、
【数２】
およびｆｐｈは電子放出源のフォノン振動数、ｋＢはボルツマン定数であることを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項６】
請求項４記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，jと活性化エネルギーの分散値σＥ，jのエネルギーの探索幅を、Ｅｍ（ｔｉ，Ｔ）のエネルギー間隔の平均値以下に設定することを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項７】
請求項４記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、実効数Ｎｅｅ,ｊの探索範囲として、前記休止時間ｔｉの時間オーダー幅を設定することを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項８】
請求項１記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
第１種の電子放出源のエネルギー状態密度に対するプライミング電子の第３電子放出時定数ｔ1,sth（ｔｉ，Ｔ）を算出し、実効数Ｎｅｅ,１、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１、活性化エネルギーの分散値σＥ，１を決定した後、前記第４ステップに戻り、第２種の電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、プライミング電子の第４電子放出時定数ｔ２,sth(ｔｉ，Ｔ)を算出し、前記休止時間ｔｉと前記温度Ｔの計測条件の総数に対して、前記第１電子放出時定数ｔｓexp(ｔｉ，Ｔ)と前記第３電子放出時定数ｔ１,sth（ｔｉ，Ｔ）＋前記第４電子放出時定数ｔ２,sth（ｔｉ，Ｔ）との平均二乗誤差が最小となる実効数Ｎｅｅ,２、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２、活性化エネルギーの分散値σＥ，２を決定することを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項９】
請求項４記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてδ関数を設定し、横軸に１/ｋＢＴ、縦軸に
【数３】
を取り、最小二乗誤差でフィットした直線の傾きΔＥａと切片ｌｎ（ｆｐｈＮｅｅ）とからＮｅｅを決定することを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項１０】
一つまたは複数の電子放出源のエネルギー状態密度を解析する電子放出特性の解析方法であって、
サスティン電圧印加後からアドレス電圧印加までの休止時間ｔｉと温度Ｔとの計測条件に対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを入力する第１ステップと、
前記休止時間ｔｉと前記温度Ｔとに対する前記計測データをもとに、アドレス放電遅れ時間毎の累積数を計算し、放電確率頻度と既放電確率とを算出する第２ステップと、
前記既放電確率をもとに、プライミング電子の第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出する第３ステップと、
前記電子放出源のエネルギー状態密度の関数を設定し、エネルギー状態密度に対する活性化エネルギーの平均値と分散値と、実効数の探索範囲と探索幅とを設定する第４ステップと、
前記電子放出源のエネルギー状態密度とウインドウ関数とのエネルギーに対する重なり積分により、プライミング電子の第２電子放出時定数ｔsth（ｔｉ，Ｔ）を算出する第５ステップと、
前記休止時間ｔｉと前記温度Ｔとの計測条件の総数に対して、前記第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）と前記第２電子放出時定数ｔｓth（ｔｉ，Ｔ）との平均二乗誤差が最小となる活性化エネルギーの平均値と分散値と実効数とを決定する第６ステップと、を有することを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の電子放出特性の解析方法において、
前記第３ステップにおいて、
【数４】
を満たす長時間領域における既放電確率Ｇ（ｔ）とその時刻ｔとを用いて、前記第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出し、
アドレス電圧印加時にプライミング電子が存在するような短い休止時間ｔｉの計測データに対して、ｔｆaveはアドレス放電遅れ時間の平均値、σtfはアドレス放電遅れ時間の分散値であることを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の電子放出特性の解析方法において、
前記第３ステップにおいて、
既放電確率Ｇ（ｔ）が６３．２％以上であるＧ（ｔ）とその時刻ｔを用いて、前記第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出することを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の電子放出特性の解析方法において、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、一つの電子放出源の種類ｊに対して、実効数Ｎｅｅ,j、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，j、活性化エネルギーの分散値σＥ，jのパラメータ値を探索するときに、入力すべき探索範囲と探索幅を設定することを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の電子放出特性の解析方法において、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，jの探索範囲として、計測条件により決定するＥｍ（ｔｉ，Ｔ）の最小値−３ｋＢＴからＥｍ（ｔｉ，Ｔ）の最大値＋３ｋＢＴを包含するエネルギー範囲を設定し、
【数５】
およびｆｐｈは電子放出源のフォノン振動数、ｋＢはボルツマン定数であることを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の電子放出特性の解析方法において、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，jと活性化エネルギーの分散値σＥ，jのエネルギーの探索幅を、Ｅｍ（ｔｉ，Ｔ）のエネルギー間隔の平均値以下に設定することを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１６】
請求項１３記載の電子放出特性の解析方法において、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、実効数Ｎｅｅ,ｊの探索範囲として、前記休止時間ｔｉの時間オーダー幅を設定することを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１７】
請求項１０記載の電子放出特性の解析方法において、
第１種の電子放出源のエネルギー状態密度に対するプライミング電子の第３電子放出時定数ｔ1,sth（ｔｉ，Ｔ）を算出し、実効数Ｎｅｅ,１、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１、活性化エネルギーの分散値σＥ，１を決定した後、前記第４ステップに戻り、第２種の電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、プライミング電子の第４電子放出時定数ｔ２,sth(ｔｉ，Ｔ)を算出し、前記休止時間ｔｉと前記温度Ｔの計測条件の総数に対して、前記第１電子放出時定数ｔｓexp(ｔｉ，Ｔ)と前記第３電子放出時定数ｔ１,sth（ｔｉ，Ｔ）＋前記第４電子放出時定数ｔ２,sth（ｔｉ，Ｔ）との平均二乗誤差が最小となる実効数Ｎｅｅ,２、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２、活性化エネルギーの分散値σＥ，２を決定することを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１８】
請求項１３記載の電子放出特性の解析方法において、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてδ関数を設定し、横軸に１/ｋＢＴ、縦軸に
【数６】
を取り、最小二乗誤差でフィットした直線の傾きΔＥａと切片ｌｎ（ｆｐｈＮｅｅ）とからＮｅｅを決定することを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１】
演算処理を実行するＣＰＵと、前記ＣＰＵが実行するプログラム及びデータを保持する記憶装置と、前記ＣＰＵと前記記憶装置を結合するバスと、を有する計算装置と、
前記データを入力するための入力装置と、
前記計算装置における演算結果を出力するための出力装置と、を有し、
前記プログラムは、一つまたは複数の電子放出源のエネルギー状態密度を解析するプログラムであり、
サスティン電圧印加後からアドレス電圧印加までの休止時間ｔｉと温度Ｔとの計測条件に対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを入力する第１ステップと、
前記休止時間ｔｉと前記温度Ｔとに対する前記計測データをもとに、アドレス放電遅れ時間毎の累積数を計算し、放電確率頻度と既放電確率とを算出する第２ステップと、
前記既放電確率をもとに、プライミング電子の第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出する第３ステップと、
前記電子放出源のエネルギー状態密度の関数を設定し、エネルギー状態密度に対する活性化エネルギーの平均値と分散値と、実効数の探索範囲と探索幅とを設定する第４ステップと、
前記電子放出源のエネルギー状態密度とウインドウ関数とのエネルギーに対する重なり積分により、プライミング電子の第２電子放出時定数ｔsth（ｔｉ，Ｔ）を算出する第５ステップと、
前記休止時間ｔｉと前記温度Ｔとの計測条件の総数に対して、前記第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）と前記第２電子放出時定数ｔｓ th（ｔｉ，Ｔ）との平均二乗誤差が最小となる活性化エネルギーの平均値と分散値と実効数とを決定する第６ステップと、を有することを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項２】
請求項１記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
前記第３ステップにおいて、
【数１】
を満たす長時間領域における既放電確率Ｇ（ｔ）とその時刻ｔとを用いて、前記第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出し、
アドレス電圧印加時にプライミング電子が存在するような短い休止時間ｔｉの計測データに対して、ｔｆaveはアドレス放電遅れ時間の平均値、σtfはアドレス放電遅れ時間の分散値であることを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項３】
請求項２記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
前記第３ステップにおいて、
既放電確率Ｇ（ｔ）が６３．２％以上であるＧ（ｔ）とその時刻ｔを用いて、前記第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出することを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項４】
請求項１記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、一つの電子放出源の種類ｊに対して、実効数Ｎｅｅ,j、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，j、活性化エネルギーの分散値σＥ，jのパラメータ値を探索するときに、入力すべき探索範囲と探索幅を設定することを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項５】
請求項４記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，jの探索範囲として、計測条件により決定するＥｍ（ｔｉ，Ｔ）の最小値−３ｋＢＴからＥｍ（ｔｉ，Ｔ）の最大値＋３ｋＢＴを包含するエネルギー範囲を設定し、
【数２】
およびｆｐｈは電子放出源のフォノン振動数、ｋＢはボルツマン定数であることを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項６】
請求項４記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，jと活性化エネルギーの分散値σＥ，jのエネルギーの探索幅を、Ｅｍ（ｔｉ，Ｔ）のエネルギー間隔の平均値以下に設定することを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項７】
請求項４記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、実効数Ｎｅｅ,ｊの探索範囲として、前記休止時間ｔｉの時間オーダー幅を設定することを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項８】
請求項１記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
第１種の電子放出源のエネルギー状態密度に対するプライミング電子の第３電子放出時定数ｔ1,sth（ｔｉ，Ｔ）を算出し、実効数Ｎｅｅ,１、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１、活性化エネルギーの分散値σＥ，１を決定した後、前記第４ステップに戻り、第２種の電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、プライミング電子の第４電子放出時定数ｔ２,sth(ｔｉ，Ｔ)を算出し、前記休止時間ｔｉと前記温度Ｔの計測条件の総数に対して、前記第１電子放出時定数ｔｓexp(ｔｉ，Ｔ)と前記第３電子放出時定数ｔ１,sth（ｔｉ，Ｔ）＋前記第４電子放出時定数ｔ２,sth（ｔｉ，Ｔ）との平均二乗誤差が最小となる実効数Ｎｅｅ,２、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２、活性化エネルギーの分散値σＥ，２を決定することを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項９】
請求項４記載の電子放出特性の解析システムにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてδ関数を設定し、横軸に１/ｋＢＴ、縦軸に
【数３】
を取り、最小二乗誤差でフィットした直線の傾きΔＥａと切片ｌｎ（ｆｐｈＮｅｅ）とからＮｅｅを決定することを特徴とする電子放出特性の解析システム。
【請求項１０】
一つまたは複数の電子放出源のエネルギー状態密度を解析する電子放出特性の解析方法であって、
サスティン電圧印加後からアドレス電圧印加までの休止時間ｔｉと温度Ｔとの計測条件に対するアドレス放電遅れ時間ｔｄの計測データを入力する第１ステップと、
前記休止時間ｔｉと前記温度Ｔとに対する前記計測データをもとに、アドレス放電遅れ時間毎の累積数を計算し、放電確率頻度と既放電確率とを算出する第２ステップと、
前記既放電確率をもとに、プライミング電子の第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出する第３ステップと、
前記電子放出源のエネルギー状態密度の関数を設定し、エネルギー状態密度に対する活性化エネルギーの平均値と分散値と、実効数の探索範囲と探索幅とを設定する第４ステップと、
前記電子放出源のエネルギー状態密度とウインドウ関数とのエネルギーに対する重なり積分により、プライミング電子の第２電子放出時定数ｔsth（ｔｉ，Ｔ）を算出する第５ステップと、
前記休止時間ｔｉと前記温度Ｔとの計測条件の総数に対して、前記第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）と前記第２電子放出時定数ｔｓth（ｔｉ，Ｔ）との平均二乗誤差が最小となる活性化エネルギーの平均値と分散値と実効数とを決定する第６ステップと、を有することを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の電子放出特性の解析方法において、
前記第３ステップにおいて、
【数４】
を満たす長時間領域における既放電確率Ｇ（ｔ）とその時刻ｔとを用いて、前記第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出し、
アドレス電圧印加時にプライミング電子が存在するような短い休止時間ｔｉの計測データに対して、ｔｆaveはアドレス放電遅れ時間の平均値、σtfはアドレス放電遅れ時間の分散値であることを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の電子放出特性の解析方法において、
前記第３ステップにおいて、
既放電確率Ｇ（ｔ）が６３．２％以上であるＧ（ｔ）とその時刻ｔを用いて、前記第１電子放出時定数ｔｓexp（ｔｉ，Ｔ）を算出することを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の電子放出特性の解析方法において、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、一つの電子放出源の種類ｊに対して、実効数Ｎｅｅ,j、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，j、活性化エネルギーの分散値σＥ，jのパラメータ値を探索するときに、入力すべき探索範囲と探索幅を設定することを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の電子放出特性の解析方法において、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，jの探索範囲として、計測条件により決定するＥｍ（ｔｉ，Ｔ）の最小値−３ｋＢＴからＥｍ（ｔｉ，Ｔ）の最大値＋３ｋＢＴを包含するエネルギー範囲を設定し、
【数５】
およびｆｐｈは電子放出源のフォノン振動数、ｋＢはボルツマン定数であることを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の電子放出特性の解析方法において、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，jと活性化エネルギーの分散値σＥ，jのエネルギーの探索幅を、Ｅｍ（ｔｉ，Ｔ）のエネルギー間隔の平均値以下に設定することを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１６】
請求項１３記載の電子放出特性の解析方法において、
前記第４ステップにおいて、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、実効数Ｎｅｅ,ｊの探索範囲として、前記休止時間ｔｉの時間オーダー幅を設定することを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１７】
請求項１０記載の電子放出特性の解析方法において、
第１種の電子放出源のエネルギー状態密度に対するプライミング電子の第３電子放出時定数ｔ1,sth（ｔｉ，Ｔ）を算出し、実効数Ｎｅｅ,１、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，１、活性化エネルギーの分散値σＥ，１を決定した後、前記第４ステップに戻り、第２種の電子放出源のエネルギー状態密度としてガウス関数を設定し、プライミング電子の第４電子放出時定数ｔ２,sth(ｔｉ，Ｔ)を算出し、前記休止時間ｔｉと前記温度Ｔの計測条件の総数に対して、前記第１電子放出時定数ｔｓexp(ｔｉ，Ｔ)と前記第３電子放出時定数ｔ１,sth（ｔｉ，Ｔ）＋前記第４電子放出時定数ｔ２,sth（ｔｉ，Ｔ）との平均二乗誤差が最小となる実効数Ｎｅｅ,２、活性化エネルギーの平均値ΔＥａ，２、活性化エネルギーの分散値σＥ，２を決定することを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【請求項１８】
請求項１３記載の電子放出特性の解析方法において、
前記電子放出源のエネルギー状態密度としてδ関数を設定し、横軸に１/ｋＢＴ、縦軸に
【数６】
を取り、最小二乗誤差でフィットした直線の傾きΔＥａと切片ｌｎ（ｆｐｈＮｅｅ）とからＮｅｅを決定することを特徴とする電子放出特性の解析方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００９−２３８６８０（Ｐ２００９−２３８６８０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８５８７１（Ｐ２００８−８５８７１）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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