JP3768803B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子源から放出される電子の照射により表示部材上に画像を表示する画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極素子では、例えば表面伝導型電子放出素子や、電界放出型素子（以下、ＦＥ型と記す。）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下、ＭＩＭ型と記す。）などが知られており、これらの素子の応用については、例えば画像表示装置、画像記録装置などの画像形成装置や、荷電ビーム源等が研究されている。
【０００３】
特に、表面伝導型放出素子の画像表示装置への応用としては、例えば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特開平２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７号公報において開示されているように、表面伝導型電子放出素子と電子ビームの照射により発光する蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置が研究されている。表面伝導型電子放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れた特性が期待されている。例えば、近年普及してきた液晶表示装置と比較しても、自発光型であるためバックライトを必要としない点や、視野角が広い点が優れていると言える。
【０００４】
また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方法は、例えば本出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９５に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応用した例として、例えばＲ．Ｍｅｙｅｒらにより報告された平板型表示装置が知られている［Ｒ．Ｍｅｙｅｒ：”Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｔｉｐｓ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｔ ＬＥＴＩ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ ４ｔｈ Ｉｎｔ． Ｖａｃｕｕｍ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｃｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６〜９（１９９１）］。
【０００５】
上記のような電子放出素子を用いた画像形成装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置は省スペースかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置に置き換わるものとして注目されている。
【０００６】
図１７は平面型の画像表示装置をなす表示パネル部の一例を示す斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。
【０００７】
図中、３１１５はリアプレート、３１１６は側壁、３１１７はフェースプレートであり、リアプレート３１１５、側壁３１１６およびフュースプレート３１１７により、表示パネルの内部を真空に維持するための外囲器（気密容器）を形成している。
【０００８】
リアプレート３１１５には基板３１１１が固定されているが、この基板３１１１上には冷陰極素子３１１２が、Ｎ×Ｍ個形成されている（Ｎ、Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。）。また、前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子３１１２は、図１７に示すとおり、Ｍ本の行方向配線３１１３とＮ本の列方向配線３１１４により配線されている。これら基板３１１１、冷陰極素子３１１２、行方向配線３１１３および列方向配線３１１４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線３１１３と列方向配線３１１４の少なくとも交差する部分には、両配線間に絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【０００９】
フェースプレート３１１７の下面には、蛍光体からなる蛍光膜３１１８が形成されており、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体（不図示）が塗り分けられている。その一例を図１４に示す。ここで、点線で囲まれる部分を絵素、実線で囲まれる部分を画素と称し、１つの画素はＲＧＢからなる３絵素から構成される。また、蛍光膜３１１８をなす上記各色蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けてあり、さらに蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５側の面には、Ａｌ等からなるメタルバック３１１９が形成されている。
【００１０】
Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜ＤｙｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線３１１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線３１１４と、Ｈｖはメタルバック３１１９と各々電気的に接続している。
【００１１】
また、上記気密容器の内部は１３３×１０-6Ｐａ（１０のマイナス６乗Ｔｏｒｒ）程度の真空に保持される。
【００１２】
図１８に表面伝導型電子放出素子から放出された電子線がフェースプレート３１１７上の蛍光体（不図示）に衝突した際の電子ビームスポット形状と電子ビーム量の模式図を示す。
【００１３】
以上説明した表示パネルを用いた画像表示装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて各冷陰極素子３１１２に電圧を印加すると、各冷陰極素子３１１２から電子が放出される。それと同時にメタルバック３１１９に容器外端子Ｈｖを通じて数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記放出された電子を加速し、フェースプレート３１１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜３１１８をなす各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した画像表示装置の表示パネルには、次のような問題点があることを見出した。
【００１５】
薄型画像表示装置では、リアプレートとフェースプレートとの間に印可できる高電圧には上限がある。そのため、所望の発光輝度を得るために電子放出素子からの電流量を増加させることが必要不可欠であるが、これによって蛍光体のクーロン劣化が問題となる。特に、図１８に示す表面伝導型電子放出素子のように、放出電子が電子放出素子からフェースプレートに向かう方向以外の方向に初速度をもつような電子放出素子の場合では、電流密度分布に偏りがあるため、蛍光体劣化がより深刻な課題である（図１９の横型ＦＥ（基板表面上にエミッターとゲートが併設されたＦＥ）も同様の問題を抱える素子である。）。つまり、所望の輝度を得るために１絵素に投入する電子量が１絵素内の一部に集中するため、その部分の蛍光体の劣化は急速に進み、その結果、蛍光体の寿命が短くなってしまう。
【００１６】
そこで、我々はこの電流密度分布の偏りを改善し、その結果、蛍光体の部分的劣化の進行を改善するためには、１絵素を構成する電子放出素子（１ユニット）の電子放出部を複数箇所に分散配置することが効果的であることを発見した。放出部を２つにすると、輝度を等価とする条件下では、１つの放出部からの電流量は半分にすることが可能となり、電流密度の集中は約１／２に改善されるため、蛍光体の寿命を従来の２倍に改善することが可能となる。このような構成によって、我々は、蛍光体の劣化を防止することが可能となることを新たに見出した。
【００１７】
ところで、このような構造は電子放出部を複数箇所に分散配置しない構造と比較して、電子ビームスポットの大きさやその到達位置が問題となる。この電子ビームスポットの大きさやその到達位置への対策としては、特開平３−２６３７４２号公報のようにビーム整形用の電極を別途設けたり、特開平７−２３５２５６号公報のように複数の放出部間の距離でビームの重なり具合を制御することで改善することが試みられていた。しかし、これらの公報に開示された技術の場合、例えば特開平３−２６３７４２号公報では、ビーム整形用の電極を設けることで表示装置の構造が複雑になり、製造が困難となる点や、特開平７−２３５２５６号公報では、所望の放出部間隔を得るため、リアプレート上で電子放出素子を設ける十分なスペースが必要となり、高精細化が不十分である点等、実用的にはこれら問題点の解決が望まれる。
【００１８】
また、これらの公報では、ビームスポットの大きさの改善を重要視するあまり、電子ビームの収束が過ぎたり、複数の電子ビームの重なりが過ぎれば、電流密度の偏りがより顕著となる場合もあり、蛍光体劣化の問題がより深刻となる場合もある。
【００１９】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、蛍光体劣化の改善と高精細化を簡易な構成で両立することができる画像表示装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明の画像表示装置は、電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、前記電子源は、基板上に配置された高電位側電極と、該高電位側電極を介してその両側に並設された低電位側電極と、該低電位側電極の各々と前記高電位側電極との間に位置する電子放出領域とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側電極は、前記電子放出領域側からその高さが漸増または急増する表面を有するものである。
【００２３】
そして、本発明の画像表示装置は、電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、
前記電子源は、基板上に配置された高電位側電極と、該高電位側電極を介してその両側に並設された低電位側電極と、該低電位側電極の各々と前記高電位側電極との間に位置する電子放出領域とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側電極は、前記電子放出領域側からその高さが漸増または急増する表面を有し、前記低電位側電極よりも高い部分を有するものである。
【００２４】
また、前記画像表示装置において、高電位側電極が、低電位側電極よりも高い部分を有する場合には、前記高電位側電極の前記低電位側電極面からの高さｈ（μｍ）が、前記基板と前記表示部材に設けられたアノード電極との間隔をｄ（μｍ）、前記高電位側電極と前記低電位側電極との電位差をＶｆ（Ｖ）、前記アノード電極と前記低電位側電極との電位差をＶａ（Ｖ）、１ユニットの高電位側電極及び低電位側電極方向のピッチ幅をＰｘ（μｍ）、電子放出部と１ユニット端からの距離をΔＰｘ（μｍ）としたとき、以下の関係式を満足することが好ましい。さらに、本発明の他の画像表示装置は、電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、前記電子源は、基板上に配置された高電位側電極と、該高電位側電極を介してその両側に並設された低電位側電極と、該低電位側電極の各々と前記高電位側電極との間に位置する電子放出領域とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側電極は、前記低電位側電極よりも高い部分を有する一方、前記高電位側電極の前記低電位側電極面からの高さｈ（μｍ）が、前記基板と前記表示部材に設けられたアノード電極との間隔をｄ（μｍ）、前記高電位側電極と前記低電位側電極との電位差をＶｆ（Ｖ）、前記アノード電極と前記低電位側電極との電位差をＶａ（Ｖ）、１ユニットの高電位側電極及び低電位側電極方向のピッチ幅をＰｘ（μｍ）、電子放出部と１ユニット端からの距離をΔＰｘ（μｍ）としたとき、以下の関係式を満足するものである。
（Ｖａ／ｄ）×βｈ＞Ｖｆ…（１）
ｈ＜（Ａ＋（Ｂ×ｌｎ（２Ｌｏ／（Ｐｘ−２ΔＰｘ）））0.5）／β…（２）
ここに、Ａは高電位側電極の低電位側電極面よりも高い部分の幅Ｗ（μｍ）をパラメータとして次式で表される。
Ａ＝−０．５αＷ＋２６．２
Ｌｏ（μｍ）は電子ビームの曲進量であり、次式で表される。
Ｌｏ＝２Ｋｄ（Ｖｆ／Ｖａ）0.5
Ｋ、Ｂは定数であり、α、βは高電位側電極の形状に依存する補正係数である。
【００２５】
前記α及び前記βがともに０．８〜１．０の範囲であることが好ましい。
【００２６】
また、前記複数のユニットがマトリクス配線されていることが好ましい。
【００２７】
さらに、前記表示部材は、異色の複数絵素からなる画素を複数有し、前記複数のユニットの各々は、前記絵素ごとに配置されていることが好ましい。
【００２９】
また、本発明の画像表示装置は、電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、
前記電子源は、基板上に配置された高電位側の素子電極と、該高電位側の素子電極を介してその両側に並設された低電位側の素子電極と、該低電位側の素子電極の各々と前記高電位側の素子電極との間に位置する電子放出領域と、前記高電位側の素子電極に接続されてその上に配置された配線電極とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記配線電極は、前記低電位側の素子電極よりも高い部分を有するものである。
【００３０】
さらに、本発明の画像表示装置は、電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、
前記電子源は、基板上に配置された高電位側の素子電極と、該高電位側の素子電極を介してその両側に並設された低電位側の素子電極と、該低電位側の素子電極の各々と前記高電位側の素子電極との間に位置する電子放出領域と、前記高電位側の素子電極に接続されてその上に配置された配線電極とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側の素子電極と前記配線電極とで段差が形成されているものである。
【００３１】
そして、本発明の画像表示装置は、電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、
前記電子源は、基板上に配置された高電位側の素子電極と、該高電位側の素子電極を介してその両側に並設された低電位側の素子電極と、該低電位側の素子電極の各々と前記高電位側の素子電極との間に位置する電子放出領域と、前記高電位側の素子電極に接続されてその上に配置された配線電極とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側の素子電極と前記配線電極とで段差が形成されており、前記配線電極は、前記低電位側の素子電極よりも高い部分を有するものである。
【００３２】
また、前記画像表示装置において、配線電極が、低電位側の素子電極よりも高い部分を有する場合には、前記配線電極前記低電位側の素子電極面からの高さｈ（μｍ）が、前記基板と前記表示部材に設けられたアノード電極との間隔をｄ（μｍ）、前記高電位側の素子電極と前記低電位側の素子電極との電位差をＶｆ（Ｖ）、前記アノード電極と前記低電位側の素子電極との電位差をＶａ（Ｖ）、１ユニットの高電位側の素子電極及び低電位側の素子電極方向のピッチ幅をＰｘ（μｍ）、電子放出部と１ユニット端からの距離をΔＰｘ（μｍ）としたとき、以下の関係式を満足することが好ましい。
（Ｖａ／ｄ）×βｈ＞Ｖｆ…（１）
ｈ＜（Ａ＋（Ｂ×ｌｎ（２Ｌｏ／（Ｐｘ−２ΔＰｘ）））0.5）／β…（２）
ここに、Ａは配線位電極の低電位側電極面よりも高い部分の幅Ｗ（μｍ）をパラメータとして次式で表される。
Ａ＝−０．５αＷ＋２６．２
Ｌｏ（μｍ）は電子ビームの曲進量であり、次式で表される。
Ｌｏ＝２Ｋｄ（Ｖｆ／Ｖａ）0.5
Ｋ、Ｂは定数であり、α、βは配線電極の形状に依存する補正係数である。
【００３３】
前記α及び前記βがともに０．８〜１．０の範囲であることが好ましい。
【００３４】
また、前記低電位側の素子電極は行方向配線に接続されており、前記配線電極は列方向配線を構成しており、前記行方向配線の複数と前記列方向配線の複数とにより前記複数のユニットがマトリクス配線されていることが好ましい。
【００３５】
さらに、前記表示部材は、異色の複数絵素からなる画素を複数有し、前記複数のユニットの各々は、前記絵素ごとに配置されていることが好ましい。
【００３６】
そして、前記電子放出領域は、前記高電位側の素子電極と前記低電位側の素子電極との間に配置され、該両素子電極に接続された導電性膜であることが好ましい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の画像形成装置の好適な実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００３８】
本発明は、蛍光体の劣化改善を図るとともに、簡易な構成で電子ビームを収束させ高精細な画像形成装置を実現するため、１絵素に電子を照射する電子放出素子の１ユニットが複数の電子放出部を有し、素子１ユニットが高電位側電極、電子放出部、低電位側電極をリアプレート表面上に併設させ、且つ高電位側電極を電子放出素子１ユニットの中央に配置し、リアプレートとフェースプレートとの間に形成される等電位面が高電位側電極上で前フェースプレート側に突出した領域を有するように工夫した点、具体的には高さ方向（リアプレートからフェースプレートに向かう方向）における高電位側電極の形状を工夫した点に特徴がある。
【００３９】
以下、本発明の構成における技術的特徴を具体的に説明する。
【００４０】
まず、電子放出部を複数分散配置することで、電流密度の集中を緩和し、蛍光体劣化を改善する。その際、高電位側電極、電子放出部、低電位側電極を併設させ（以下、この素子構成を平面型素子という。）、且つ高電位側電極を電子放出素子１ユニットの中央に配置することが、電子ビームの収束の点で好ましいことに我々は着目した。つまり、素子構成を特開平７−２３５２５６号公報のような垂直型素子ではなく、平面型素子とし、電子放出素子の１ユニットの構成を高電位側電極が中央になるように配置することで、電子ビームが一旦素子の中央に集められるような軌道をとるため（後述する図１のように、電位ビームが交差する軌道をとるため）、電子の放出時点で電子ビームが電子放出部から外側（電子放出素子１ユニットの中央から離れていく側）に向かって放出する素子に比べて、電子ビームの広がりが抑えられる。
【００４１】
そしてその際、基板と表示部材との間に形成される等電位面が高電位側電極上又は高電位側の配線電極上で表示部材側に突出した領域を有するように高電位側電極を形成する。具体的には、中央に位置する高電位側電極の高さ方向における形状を▲１▼低電位側電極よりも高い部分を有するようにする、好ましくは高電位側の配線電極が低電位側電極よりも高い部分を有するようにする、及び／又は▲２▼電子放出領域側からその高さが漸増または急増する表面を有するようにする、好ましくは、高電位側の素子電極と配線電極とで段差が形成されるようにすることによって、特開平３−２６３７４２号公報のように別途電子ビーム整形用の電極を有することなく、また放出部の間隔を大きくとることなく、非常に簡易な構造で放出電子を電子放出部側に押し戻すことができるため、電子ビームが収束される。ここで、上記▲１▼、▲２▼の構造が放出電子を電子放出部側に押し戻すことについて、図２〜図５を用いて更に詳しく説明する。
【００４２】
図２、図３はそれぞれ▲１▼、▲２▼の場合の電子放出素子近傍の等電位面（線）を表している。また、比較として図４は一般的な平面型素子、つまり▲１▼、▲２▼の構造をもたない（放出電子を放出部側に押し戻す電界を形成する構造をもたない）場合の等電位面（線）を表している。ここで、Ｌｏ（μｍ）は電子ビームの曲進量を示している。図４の場合、放出電子が放出の際に有するフェースプレートに向かう方向以外の初速度（図１８参照）を維持しながらフェースプレートに達するため、１ユニットの各々の放出部から放出された電子による電子ビームスポットは比較的大きな間隔を有してしまうが、図２、図３の場合、放出電子を放出部側に押し戻す電界を形成するため、１ユニットの各々の電子ビームスポットを近づける（収束させる）ことができる。簡易な構成で、高精細な画像表示装置を得るには、本発明の構造は極めて好ましいといえる。
【００４３】
尚、ここで、高電位側電極、低電位側電極とは、１ユニット内で電子放出部が設けられた領域をＶｆ印加方向に伸ばした領域（図８の１０２６の領域）内に存在する高電位、低電位の印加される電極のことを意味し、具体的には、その領域内に存在する素子電極、配線電極、及びそれらの組み合わせを意味する。また、高電位側電極、低電位側電極の高さＨとは電極の上面と電子源基板上面との間の距離とし、高電位側電極の低電位側電極よりも高い部分の高さｈとは低電位側電極の上面と高電位側電極の上面との間の距離とする（図５参照）。
【００４４】
以下、本発明の画像形成装置の概要を図に基づいて説明する。図１、図６及び図８は、本発明の実施形態を示す図である。
【００４５】
図６において、１０１５は電子源基板（リアプレート）であり、側壁１０１６とフェースプレート１０１７により真空容器を形成している。電子源基板１０１５上には、真空容器外から電子放出素子１０１２に給電するための行方向配線１０１３と列方向配線１０１４があり、表面伝導型電子放出素子１０１２に電気的に接続している。表面伝導型電子放出素子１０１２から射出した電子ビームは、高電圧が印可された電極兼発光反射薄膜であるメタルバック１０１９を透過して、蛍光体１０１８を発光させ画像を表示する。
【００４６】
次に、本発明の特徴部分である電子線の衝撃により発光する蛍光体を有するフェースプレート上の１絵素と対応する複数の放出部を有する表面伝導型電子放出素子の構成とその収束作用について説明する。なお、１絵素とは、図１４に示す電子線衝撃により、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に発光する蛍光体のいずれか一つを指し（点線で囲まれる部分）、ＲＧＢ蛍光体をまとめて１画素という（実線で囲まれる部分）ものとする。
【００４７】
図１は、図６中のｘ０−ｘ１断面図の一部であり、図６と同部材には同一の符号を付してある。フェースプレート１０１７上の１絵素１０１８ａには、１０１２に示す二ヶ所の電子放出部１１０５を有する電子放出素子が対応しており、図７（ａ）に模式的に示す発光パターンが得られる。
【００４８】
従来は一ヶ所のみの発光であったものが、図７（ａ）に示す複数の電子ビームスポットの発光部にて１絵素を構成しているので、所望の輝度を得る条件下で比較すると、蛍光体の寿命を大幅に改善することができ、且つ蛍光体の電流密度飽和を緩和して輝度向上を測ることが可能となる。なお、本実施態様ではｘ方向にのみ複数の電子ビームスポットを作成したが、図７（ｂ）に示す通り、ｙ方向或いはｘ−ｙ斜め方向への応用も可能である。
【００４９】
次に、本実施形態中の電子源である表面伝導型電子放出素子の構成について、図８を参照して説明する。図８は電子源基板１０１５の上面図であり、行方向配線１０１３と列方向配線１０１４のそれぞれに給電することにより、電子放出部１１０５から電子ビームを引き出すことが出来る。電子放出部１１０５は微粒子薄膜１１０４に後述するフォーミング、活性化等の電子源プロセスを経ることにより作成される。１絵素に対応する複数の電子放出素子部を有する１素子（１ユニット）は破線１０２６で示す部分である。
【００５０】
次に、本発明を適用した画像表示装置の表示パネルの構成と製造法について、具体的な例を示して説明する。
【００５１】
図６は、本実施形態に用いた表示パネルの斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。
【００５２】
図中、１０１５はリアプレート、１０１６は側壁、１０１７はフェースプレートであり、１０１５〜１０１７により表示パネルの内部を真空に維持するための気密容器を形成している。気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する必要があるが、例えばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することにより封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方法については後述する。また、上記気密容器の内部は１３３×１０-6Ｐａ（１０のマイナス６乗Ｔｏｒｒ）程度の真空に保持される。
【００５３】
次に、本発明の画像形成装置に用いることができる電子放出素子基板について説明する。
【００５４】
本発明の画像形成装置に用いられる電子源基板は、複数の冷陰極素子を基板上に配列することにより形成される。
【００５５】
冷陰極素子の配列の方式は、例えば、冷陰極素子における一対の素子電極のそれぞれＸ方向配線、Ｙ方向配線を接続した単純マトリクス配置（以下、マトリクス型配置電子源基板と称する。）が挙げられる。
【００５６】
リアプレート１０１５には、冷陰極素子１０１２がＮ×Ｍ個形成されている基板（不図示）が固定される場合もある（Ｎ，Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。）。前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子は、Ｍ本の行方向配線１０１３とＮ本の列方向配線１０１４により単純マトリクス配線されている。前記１０１２〜１０１４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。
【００５７】
行方向配線１０１３と列方向配線１０１４と不図示の層間絶縁層の作製方法としては、スクリーン印刷法や感光性厚膜ペーストを露光・現像する方法、アディティブ法、サンドブラスト法やウェットエッチング法などが一般に知られている。本実施形態では、列方向配線１０１４を収束電極（放出電子を電子放出部側に押し戻す電極）として利用するため比較的寸法精度の得られる感光性厚膜ペーストを露光・現像後、焼成する手法を用いている。なお、作製方法は本実施形態に限定されること無く、先に述べた方法や他の手法でも良い。
【００５８】
まず、素子電極（高電位側の素子電極１１０２，低電位側の素子電極１１０３）がすでに作製されている電子源基板１０１５上にスクリーン印刷にて厚膜感光性銀ペーストを塗布厚１０μｍで全面に形成し、所定のパターンのフォトマスクをアライメントの後、被せて３００ｍｊ／ｃｍ2の条件で紫外線露光した。その後、水現像を行い、４８０℃１０分の焼成にて列方向配線１０１４パターンを得た。なお、列方向配線１０１４の高さは、上記プロセスを数回繰り返すことにより得ることが出来る。
【００５９】
絶縁層についても、厚膜感光性絶縁ペーストを塗布厚２０μｍでスクリーン印刷にて全面に形成し、フォトマスクによる露光後、水現像、焼成を行った。露光、焼成条件は列方向配線１０１４と同様であり、これを数回繰り返す。
【００６０】
最後に、行方向配線１０１３を感光性銀ペーストにて塗布厚１０μｍでスクリーン印刷により全面に作製し、所定のパターンのフォトマスクをアライメント後、被せて３００ｍｊ／ｃｍ2の条件で紫外線露光した。その後、水現像を行い、４８０℃で１０分の焼成にて行方向配線１０１３パターンを得た。なお、行方向配線１０１３の寸法精度は、列方向配線１０１４に比較して緩いため、行方向配線１０１３をスクリーン印刷で所定のパターンニングを行っても問題ない。
【００６１】
次に、冷陰極素子として表面伝導型電子放出素子１０１２を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子ビ−ム源の構造について述べる。
【００６２】
図８に示すのは、図６の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板１０１５上には、複数の素子が行方向配線１０１３と列方向配線１０１４により単純マトリクス状に配線されている。行方向配線１０１３と列方向配線１０１４の交差する部分には、電極間に絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【００６３】
なお、このような構造のマルチ電子源は、あらかじめ基板上に行方向配線１０１３、列方向配線１０１４、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型電子放出素子の素子電極（高電位側の素子電極１１０２，低電位側の素子電極１１０３）と導電性薄膜１１０４を形成した後、行方向配線１０１３および列方向配線１０１４を介して各素子に給電して、通電フォーミング処理と通電活性化処理を行うことにより製造した。
【００６４】
また、フェースプレート１０１７の下面には、蛍光膜１０１８が形成されている。本実施形態はカラー表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体が塗り分けられている。各色の蛍光体は、例えば図１５（ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設けてある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜のチャージアップを防止する事などである。黒色の導電体１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良い。
【００６５】
また、３原色の蛍光体の塗り分け方は、前記図１５（ａ）に示したストライプ状の配列に限られるものではなく、例えば図１５（ｂ）に示すようなデルタ状配列や、それ以外の配列であってもよい。
【００６６】
なお、モノクロームの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１０１８に用いればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよい。
【００６７】
また、蛍光膜１０１８のリアプレート側の面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１０１９を設けてある。メタルバック１０１９を設けた目的は、蛍光膜１０１８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１０１８を保護する事や、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用させる事や、蛍光膜１０１８を励起した電子の導電路として作用させる事などである。メタルバック１０１９は、蛍光膜１０１８をフェースプレート基板１０１７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により形成した。なお、蛍光膜１０１８に低電圧用の蛍光体材料を用いた場合には、メタルバック１０１９は用いない。
【００６８】
また、本実施形態では用いなかったが、加速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェースプレート基板１０１７と蛍光膜１０１８との間に、例えばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。
【００６９】
また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜ＤｙｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線１０１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線１０１４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１０１９と電気的に接続している。
【００７０】
また、気密容器内部を真空に排気するには、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポンプとを接続し、気密容器内を１３３×１０-7Ｐａ（１０のマイナス７乗Ｔｏｒｒ）程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、例えばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーターもしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１３３×１０-5Ｐａないしは１３３×１０-7Ｐａ（１×１０のマイナス５乗ないしは１×１０のマイナス７乗Ｔｏｒｒ）の真空度に維持される。
【００７１】
以上説明した表示パネルを用いた画像表示装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて各冷陰極素子１０１２に電圧を印加すると、各冷陰極素子１０１２から電子が放出される。それと同時にメタルバック１０１９に容器外端子Ｈｖを通じて数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記放出された電子を加速し、フェースプレート１０１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜１０１８を成す各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。
【００７２】
通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導型電子放出素子への１０１２への印加電圧は１２〜１６［Ｖ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１２との距離ｄは０．１〜８［ｍｍ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１２間の電圧は０．１〜１０［ｋＶ］程度である。
【００７３】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでない。
【００７４】
以下に述べる各実施例においては、マルチ電子ビーム源として、前述した電極間の導電性微粒子膜に電子放出部を有するタイプのＮ×Ｍ個（Ｎ＝３０７２、Ｍ＝１０２４）の表面伝導型電子放出素子を、Ｍ本の行方向配線とＮ本の列方向配線とによりマトリクス配線（図６参照）したマルチ電子ビーム源を用いた。
【００７５】
〔実施例１〕
以下、本発明の実施例１を図に基づいて説明する。図６に示す画像表示装置は、上記実施形態に記述した方法を用いて作成されたものであり、その部分拡大図を図１２に示す。尚、本発明の特徴部である高電位側電極（高電位側の素子電極１１０２、列方向配線１０１４）は、まず高電位側の素子電極１１０２を真空蒸着により成膜後、フォトリソグラフィー、エッチングにより形成し、その後、列方向配線１０１４を厚膜感光性ペーストのスクリーン印刷により形成し、露光、現像、焼成を数回繰り返すことで所望の高さに作成した。
【００７６】
このように作成した高電位側電極は、図１２に示すとおり、低電位側電極（低電位側の素子電極１１０３）に比べて高電位側電極を高く形成した。具体的には、低電位側電極（低電位側の素子電極１１０３）の高さを０．２（μｍ）、高電位側電極（高電位側の素子電極１１０２＋列方向配線１０１４）の高さＨを１６（μｍ）とした。
【００７７】
これによって、放出電子は電子放出部１１０５側に押し戻されるため、電子ビームが収束し、高精細で蛍光体劣化を抑えた輝点形状が得られた。
【００７８】
〔実施例２〕
本実施例は高電位側の素子電極１１０２と列方向配線１０１４とで段差が形成されており、高電位側電極（高電位側の素子電極１１０２と列方向配線１０１４）の高さと低電位側電極（低電位側の素子電極１１０３）の高さを同一にしたこと以外は、実施例１と同様に表示装置を作成した。その部分拡大図を図１３に示す。
【００７９】
本実施例では、高電位側電極、低電位側電極の高さＨを１６μｍとした。これは、蒸着法で０．２μｍの素子電極（高電位側の素子電極１１０２，低電位側の素子電極１１０３）を形成後、スクリーン印刷にて厚膜感光性銀ペーストを塗布厚１６μｍで形成、露光することで、列方向配線１０１４と低電位側の素子電極１１０３上部の電極１１０６を形成した。その後、上記実施形態のとおり、絶縁層、行配線電極を形成した。
【００８０】
これによって、放出電子は電子放出部１１０５側に押し戻されるため、電子ビームが収束し、高精細で蛍光体劣化を抑えた輝点形状が得られた。
【００８１】
〔実施例３〕
本実施例は高電位側電極（高電位側の素子電極１１０２と列方向配線１０１４）を低電位側電極（低電位側の素子電極１１０３）よりも高くするとともに、高電位側の素子電極１１０２と列方向配線１０１４とで段差を形成したこと以外は、実施例１と同様に表示装置を作成した。具体的には、実施例１の列方向配線１０１４幅を高電位側の素子電極１１０２幅より狭くすることで、本実施例の形状を得た。その部分拡大図を図１６に示す。
【００８２】
これによって、放出電子は電子放出部１１０５側に押し戻されるため、電子ビームが収束し、高精細で蛍光体劣化を抑えた輝点形状が得られた。
【００８３】
〔実施例４〕
本実施例では、図１に示す様に、高電位側電極（高電位側の素子電極１１０２と列方向配線１０１４）が、低電位側電極（低電位側の素子電極１１０３）よりも高い部分を有する場合において、高電位側電極の形状として、より好ましい形態を説明する。
【００８４】
実施例１と同様に、図６に示す表示パネルを用いた画像表示装置において、各冷陰極素子（表面伝導型電子放出素子）１０１２には、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加することにより電子を放出させ、メタルバック１０１９には、高圧端子Ｈｖ（不図示）を通じて高圧を印加することにより放出電子ビームを加速し、蛍光膜１０１８に電子を衝突させ、各色蛍光体を励起・発光させることで画像を表示した。なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは３［ｋＶ］乃至１０［ｋＶ］、各配線１０１３、１０１４間への印加電圧Ｖｆは０［Ｖ］、１４［Ｖ］とした。
【００８５】
本実施例の画像形成装置の発光模様を図７（ａ）に示す。図７（ａ）は高電位側電極の低電位側電極面よりも高い部分の幅（列方向配線１０１４の幅）Ｗ＝６０μｍ、高電位側電極の低電位側電極面からの高さ（列方向配線１０１４の高さ）ｈ＝１６μｍの場合であり、アノード電極と低電位側電極との電位差（フェースプレートの印可電圧）Ｖａ＝１０ｋＶである。１絵素が２つの電子ビームパターンからなっていることを確認することができ、輝度についても従来の１絵素が１つの電子ビームパターンから構成されるものに比較して、２倍程度の輝度が得られている。すなわち、従来と同一の輝度を得る場合には、１絵素に投入される電荷密度は半分になり、蛍光体のクーロン劣化が大幅に低減され、本発明の効果を確認することができた。
【００８６】
列方向配線１０１４の幅Ｗと高さｈを変化させ、電子ビームによる発光パターンを観察した結果、幅Ｗと高さｈが増加すると共に、図９に示すように電子ビームが列方向配線１０１４の上面（フェースプレート側の面）側に進むにしたがって反発される（ｘ方向において電子放出部側に押し戻す力が働く）ため、電子ビームが収束する方向へ作用することが確認された。すなわち、図１０に示す通り、列方向配線１０１４の幅Ｗと高さｈが小さ過ぎる場合には、電子ビームが広がって所望の蛍光体に衝突することが出来ない、一方、幅Ｗと高さｈが大き過ぎる場合には、電子ビームが部分的に重なってしまい、蛍光体劣化と輝度飽和の改善効果が減少してしまうことが分かった（図１０に示すとおり、個々の電子放出部から放出された電子ビームスポット形状は、完全に重なることはない。よって、１放出部からなる電子放出素子の蛍光体劣化領域に比べて劣化領域が小さいため、蛍光体劣化による画像への影響は小さいが、好ましくは電子ビームが重ならない方がよい）。電子ビームが収束するのは高精細化に向くので、一概に悪い方向とはいえないが、電流密度分布の偏りが過ぎれば蛍光体劣化の面では好ましくない。また、更に高くしていくと逆に電子ビームスポットが広がってしまう。
【００８７】
種々の検討の結果、列方向配線１０１４に電子ビームの収束作用をもたせる際には、高電位側電極の低電位側電極面からの高さ（列方向配線１０１４の高さ）ｈ（μｍ）は、基板と表示部材に設けられたアノード電極との間隔をｄ（μｍ）、高電位側電極と低電位側電極との電位差（電子放出部間に印加する電位差）をＶｆ（Ｖ）、アノード電極と低電位側電極との電位差（アノード電極に印加する加速電圧）をＶａ（Ｖ）としたとき、以下の式を満たすことがより好ましい。
（Ｖａ／ｄ）×βｈ＞Ｖｆ…（１）
過収束となって２つの電子ビームが同一箇所に重なり合うと、蛍光体劣化の防止効果が減少し、好ましくない。その場合の条件式は、１ユニットの高電位側電極及び低電位側電極方向（ｘ方向）のピッチ幅（１ユニット幅）をＰｘ（μｍ）、電子放出部と１ユニット端からの距離をΔＰｘ（μｍ）としたとき、以下であることが明らかになった。
ｈ＜（Ａ＋（Ｂ×ｌｎ（２Ｌｏ／（Ｐｘ−２ΔＰｘ）））0.5）／β…（２）
【００８８】
ここに、Ａは高電位側電極の低電位側電極面よりも高い部分の幅（列方向配線１０１４の幅）Ｗ（μｍ）をパラメータとして次式で表される。
Ａ＝−０．５αＷ＋２６．２
Ｌｏ（μｍ）は、図４に示した一般的な平面型素子の電子ビームの曲進量であり、次式で表される。
Ｌｏ＝２Ｋｄ（Ｖｆ／Ｖａ）0.5
【００８９】
Ｋは０．８〜１．２程度の定数であり、フォーミングにより作成される電子放出部の位置に依存する。また、Ｂは９００程度の定数である。
【００９０】
また、α、βは高電位側電極の形状に依存する補正係数であり、本実施例では、電極形状が略矩形のため、α、βともに１である。
【００９１】
関係式（２）は、図１に示す電流密度が大きなところの間隔Ｄ（μｍ）＞０という意味であり、Ｄは次式で表される。
Ｄ＝２Ｌ−（Ｐｘ−２ΔＰｘ）
Ｌ＝ＬｏＥｘｐ（−（βｈ−Ａ）2／Ｂ）
【００９２】
Ｄ＞０というのは、電流密度の大きなところが重なりあわないという条件であり、これにより蛍光体の劣化を防ぐことが可能となる。
【００９３】
尚、本実施例では、Ｖａ＝１０ｋＶ、Ｖｆ＝１５Ｖ、ｄ＝２０００μｍ、Ｐｘ＝２０５μｍ、ΔＰｘ＝３５μｍとした。
【００９４】
これによって、蛍光体劣化を抑えながら、電子ビームを収束させることが簡易な構成で実現可能となるとともに、高密度で高精細な表示装置を提供できる。つまり、別途収束電極を設けることなく、また、電子ビームを重ね合わせるための特別な電子放出部間隔（スペース）等を設けることなく、電子ビームの収束を達成する。
【００９５】
〔実施例５〕
本実施例は、実施例４と同様、高電位側電極（高電位側の素子電極１１０２と列方向配線１０１４）が、低電位側電極（低電位側の素子電極１１０３）よりも高い部分を有する例であるが、図１１に示す様に、高電位側電極の低電位側電極よりも高い部分（列方向配線１０１４）が、実施例４のように矩形ではない場合の例である。
【００９６】
本実施例で用いる図６に示す画像表示装置を以下のように作成した。
【００９７】
実施形態に示した通り、青板ガラス基板上に素子電極を真空蒸着により成膜後、フォトリソグラフィー、エッチングにより所望のパターンニングを行った。次に、列方向配線１０１４、層間絶縁層（不図示）、行方向配線１０１３の順に作成した。
【００９８】
実施例４との違いは列方向配線１０１４と層間絶縁層を厚膜銀ペーストのスクリーン印刷で作製したことである。列方向配線１０１４は図１１中の実線で示すような断面形状を有している。なお、列方向配線１０１４の幅Ｗと高さｈは種々のものについて行った。ここで、列方向配線１０１４の幅Ｗと高さｈは、図１１に示す通り、配線のエッジ部すなわち配線を内包する長方形（破線）の寸法で定義するものとする。
【００９９】
表面伝導型電子放出素子１０１２はＰｄＯの微粒子膜を塗布し、所定のパターンニングを行い作製した。
【０１００】
上記の通り作製した画像形成装置の発光模様を図７（ａ）に示す。図７（ａ）は列方向配線１０１４の幅Ｗ＝４５μｍ、高さｈ＝１６μｍの場合であり、アノード電極と低電位側電極との電位差（フェースプレートの印可電圧）Ｖａ＝１０ｋＶである。１絵素が２つの電子ビームパターンからなっていることを確認することができ、輝度についても従来の１絵素が１つの電子ビームパターンから構成されるものに比較して、１絵素に投入される電荷量が同等の場合には数％から十数％の輝度向上が確認された。すなわち、従来と同一の輝度を得る場合には１絵素に投入される電荷密度は半分以下になり、蛍光体のクーロン劣化が大幅に低減され、本発明の効果を確認することができた。
【０１０１】
ここで、本実施例の高電位側電極の形状について詳述する。
【０１０２】
種々の検討の結果、列方向配線１０１４に電子ビームの収束作用をもたせる際には、列方向配線１０１４の高さｈ（μｍ）は、実施例４に示した関係式（１）を満たすことが好ましいことが明らかとなった。但し、βは列方向配線１０１４の高さ方向の断面形状補正パラメータであり、形状にも依存するが０．８〜１．０の値であり、本実施例では０．９とする。
【０１０３】
過収束となって２つの電子ビームが同一個所で重なり合うと、蛍光体劣化を加速してしまうため好ましくない。その場合の条件式は実施例４に示した関係式（１）であることが明らかとなった。但し、αは列方向配線１０１４の幅方向の断面形状補正パラメータであり、形状にも依存するが０．８〜１．０の値であり、本実施例では、０．９とする。
【０１０４】
実施例４と同様、関係式（２）は、図１１に示す電流密度が大きなところの間隔Ｄ［μｍ］＞０という意味であり、Ｄは次式で表されるものである。
Ｄ＝２Ｌ−（Ｐｘ−２ΔＰｘ）
Ｌ＝ＬｏＥｘｐ（−（βｈ−ａ）2／ｂ）
【０１０５】
Ｄ＞０というのは、電流密度の大きなところが重なり合わないという条件であり、これにより蛍光体の劣化を防ぐことが可能となる。
【０１０６】
これによって、蛍光体劣化を抑えながら、電子ビームを収束させることが簡易な構成で実現可能となるとともに、高密度で高精細な表示装置を提供できる。つまり、別途収束電極を設けることなく、また、電子ビームを重ね合わせるための特別な電子放出部間隔（スペース）等を設けることなく、電子ビームの収束を達成する。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成で高精細な表示装置を提供することができるとともに、従来は電子線が照射されていなかった蛍光体部分にも電子線が照射され発光に寄与するため、蛍光体のクーロン劣化を大幅に低減することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様を示す表示パネルのｘ方向概略断面図である。
【図２】基板と表示部材との間に形成される等電位面が高電位側電極上で表示部材側に突出した領域を有する構造の説明図である。
【図３】基板と表示部材との間に形成される等電位面が高電位側電極上で表示部材側に突出した領域を有する構造の説明図である。
【図４】基板と表示部材との間に形成される等電位面が高電位側電極上で表示部材側に突出した領域を有さない構造の説明図である。
【図５】高電位側電極のバリエーションを示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態及び実施例１を示す表示パネルの斜視図である。
【図７】（ａ）は発明の実施例を示す電子ビームによる発光模様を示す図であり、（ｂ）は本発明によるその他の電子放出素子の構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態において、電子放出素子を示す上面図である。
【図９】本発明の実施形態において、配線による収束状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態において、配線による発光模様を示す図である。
【図１１】実施例５の説明図である。
【図１２】実施例１の説明図である。
【図１３】実施例２の説明図である。
【図１４】実施例で用いた表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を示した平面図である。
【図１５】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を例示した平面図である。
【図１６】実施例３の説明図である。
【図１７】従来パネルの概要図である。
【図１８】従来の画像表示装置の発光模様を示す概略斜視図である。
【図１９】従来から知られたＦＥ型素子の一例（横型ＦＥ）を示す図である。
【符号の説明】
１０１０ 導電体
１０１２ 電子放出素子
１０１３ 行方向配線
１０１４ 列方向配線
１０１５ 電子源基板（リアプレート）
１０１６ 側壁
１０１７ フェースプレート
１０１８ 蛍光体
１０１８ａ １絵素
１０１９ メタルバック
１０２６ 電子放出部が設けられた領域をＶｆ印加方向に伸ばした領域
１１０２ 高電位側の素子電極
１１０３ 低電位側の素子電極
１１０４ 微粒子薄膜
１１０５ 電子放出部
１１０６ 低電位側の素子電極上部の電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子源から放出される電子の照射により表示部材上に画像を表示する画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極素子では、例えば表面伝導型電子放出素子や、電界放出型素子（以下、ＦＥ型と記す。）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下、ＭＩＭ型と記す。）などが知られており、これらの素子の応用については、例えば画像表示装置、画像記録装置などの画像形成装置や、荷電ビーム源等が研究されている。
【０００３】
特に、表面伝導型放出素子の画像表示装置への応用としては、例えば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特開平２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７号公報において開示されているように、表面伝導型電子放出素子と電子ビームの照射により発光する蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置が研究されている。表面伝導型電子放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れた特性が期待されている。例えば、近年普及してきた液晶表示装置と比較しても、自発光型であるためバックライトを必要としない点や、視野角が広い点が優れていると言える。
【０００４】
また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方法は、例えば本出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９５に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応用した例として、例えばＲ．Ｍｅｙｅｒらにより報告された平板型表示装置が知られている［Ｒ．Ｍｅｙｅｒ：”Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｔｉｐｓ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｔ ＬＥＴＩ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ ４ｔｈ Ｉｎｔ． Ｖａｃｕｕｍ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｃｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６〜９（１９９１）］。
【０００５】
上記のような電子放出素子を用いた画像形成装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置は省スペースかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置に置き換わるものとして注目されている。
【０００６】
図１７は平面型の画像表示装置をなす表示パネル部の一例を示す斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。
【０００７】
図中、３１１５はリアプレート、３１１６は側壁、３１１７はフェースプレートであり、リアプレート３１１５、側壁３１１６およびフュースプレート３１１７により、表示パネルの内部を真空に維持するための外囲器（気密容器）を形成している。
【０００８】
リアプレート３１１５には基板３１１１が固定されているが、この基板３１１１上には冷陰極素子３１１２が、Ｎ×Ｍ個形成されている（Ｎ、Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。）。また、前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子３１１２は、図１７に示すとおり、Ｍ本の行方向配線３１１３とＮ本の列方向配線３１１４により配線されている。これら基板３１１１、冷陰極素子３１１２、行方向配線３１１３および列方向配線３１１４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線３１１３と列方向配線３１１４の少なくとも交差する部分には、両配線間に絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【０００９】
フェースプレート３１１７の下面には、蛍光体からなる蛍光膜３１１８が形成されており、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体（不図示）が塗り分けられている。その一例を図１４に示す。ここで、点線で囲まれる部分を絵素、実線で囲まれる部分を画素と称し、１つの画素はＲＧＢからなる３絵素から構成される。また、蛍光膜３１１８をなす上記各色蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けてあり、さらに蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５側の面には、Ａｌ等からなるメタルバック３１１９が形成されている。
【００１０】
Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜ＤｙｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線３１１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線３１１４と、Ｈｖはメタルバック３１１９と各々電気的に接続している。
【００１１】
また、上記気密容器の内部は１３３×１０-6Ｐａ（１０のマイナス６乗Ｔｏｒｒ）程度の真空に保持される。
【００１２】
図１８に表面伝導型電子放出素子から放出された電子線がフェースプレート３１１７上の蛍光体（不図示）に衝突した際の電子ビームスポット形状と電子ビーム量の模式図を示す。
【００１３】
以上説明した表示パネルを用いた画像表示装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて各冷陰極素子３１１２に電圧を印加すると、各冷陰極素子３１１２から電子が放出される。それと同時にメタルバック３１１９に容器外端子Ｈｖを通じて数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記放出された電子を加速し、フェースプレート３１１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜３１１８をなす各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した画像表示装置の表示パネルには、次のような問題点があることを見出した。
【００１５】
薄型画像表示装置では、リアプレートとフェースプレートとの間に印可できる高電圧には上限がある。そのため、所望の発光輝度を得るために電子放出素子からの電流量を増加させることが必要不可欠であるが、これによって蛍光体のクーロン劣化が問題となる。特に、図１８に示す表面伝導型電子放出素子のように、放出電子が電子放出素子からフェースプレートに向かう方向以外の方向に初速度をもつような電子放出素子の場合では、電流密度分布に偏りがあるため、蛍光体劣化がより深刻な課題である（図１９の横型ＦＥ（基板表面上にエミッターとゲートが併設されたＦＥ）も同様の問題を抱える素子である。）。つまり、所望の輝度を得るために１絵素に投入する電子量が１絵素内の一部に集中するため、その部分の蛍光体の劣化は急速に進み、その結果、蛍光体の寿命が短くなってしまう。
【００１６】
そこで、我々はこの電流密度分布の偏りを改善し、その結果、蛍光体の部分的劣化の進行を改善するためには、１絵素を構成する電子放出素子（１ユニット）の電子放出部を複数箇所に分散配置することが効果的であることを発見した。放出部を２つにすると、輝度を等価とする条件下では、１つの放出部からの電流量は半分にすることが可能となり、電流密度の集中は約１／２に改善されるため、蛍光体の寿命を従来の２倍に改善することが可能となる。このような構成によって、我々は、蛍光体の劣化を防止することが可能となることを新たに見出した。
【００１７】
ところで、このような構造は電子放出部を複数箇所に分散配置しない構造と比較して、電子ビームスポットの大きさやその到達位置が問題となる。この電子ビームスポットの大きさやその到達位置への対策としては、特開平３−２６３７４２号公報のようにビーム整形用の電極を別途設けたり、特開平７−２３５２５６号公報のように複数の放出部間の距離でビームの重なり具合を制御することで改善することが試みられていた。しかし、これらの公報に開示された技術の場合、例えば特開平３−２６３７４２号公報では、ビーム整形用の電極を設けることで表示装置の構造が複雑になり、製造が困難となる点や、特開平７−２３５２５６号公報では、所望の放出部間隔を得るため、リアプレート上で電子放出素子を設ける十分なスペースが必要となり、高精細化が不十分である点等、実用的にはこれら問題点の解決が望まれる。
【００１８】
また、これらの公報では、ビームスポットの大きさの改善を重要視するあまり、電子ビームの収束が過ぎたり、複数の電子ビームの重なりが過ぎれば、電流密度の偏りがより顕著となる場合もあり、蛍光体劣化の問題がより深刻となる場合もある。
【００１９】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、蛍光体劣化の改善と高精細化を簡易な構成で両立することができる画像表示装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明の画像表示装置は、電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、前記電子源は、基板上に配置された高電位側電極と、該高電位側電極を介してその両側に並設された低電位側電極と、該低電位側電極の各々と前記高電位側電極との間に位置する電子放出領域とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側電極は、前記電子放出領域側からその高さが漸増または急増する表面を有するものである。
【００２３】
そして、本発明の画像表示装置は、電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、
前記電子源は、基板上に配置された高電位側電極と、該高電位側電極を介してその両側に並設された低電位側電極と、該低電位側電極の各々と前記高電位側電極との間に位置する電子放出領域とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側電極は、前記電子放出領域側からその高さが漸増または急増する表面を有し、前記低電位側電極よりも高い部分を有するものである。
【００２４】
また、前記画像表示装置において、高電位側電極が、低電位側電極よりも高い部分を有する場合には、前記高電位側電極の前記低電位側電極面からの高さｈ（μｍ）が、前記基板と前記表示部材に設けられたアノード電極との間隔をｄ（μｍ）、前記高電位側電極と前記低電位側電極との電位差をＶｆ（Ｖ）、前記アノード電極と前記低電位側電極との電位差をＶａ（Ｖ）、１ユニットの高電位側電極及び低電位側電極方向のピッチ幅をＰｘ（μｍ）、電子放出部と１ユニット端からの距離をΔＰｘ（μｍ）としたとき、以下の関係式を満足することが好ましい。さらに、本発明の他の画像表示装置は、電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、前記電子源は、基板上に配置された高電位側電極と、該高電位側電極を介してその両側に並設された低電位側電極と、該低電位側電極の各々と前記高電位側電極との間に位置する電子放出領域とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側電極は、前記低電位側電極よりも高い部分を有する一方、前記高電位側電極の前記低電位側電極面からの高さｈ（μｍ）が、前記基板と前記表示部材に設けられたアノード電極との間隔をｄ（μｍ）、前記高電位側電極と前記低電位側電極との電位差をＶｆ（Ｖ）、前記アノード電極と前記低電位側電極との電位差をＶａ（Ｖ）、１ユニットの高電位側電極及び低電位側電極方向のピッチ幅をＰｘ（μｍ）、電子放出部と１ユニット端からの距離をΔＰｘ（μｍ）としたとき、以下の関係式を満足するものである。
（Ｖａ／ｄ）×βｈ＞Ｖｆ…（１）
ｈ＜（Ａ＋（Ｂ×ｌｎ（２Ｌｏ／（Ｐｘ−２ΔＰｘ）））0.5）／β…（２）
ここに、Ａは高電位側電極の低電位側電極面よりも高い部分の幅Ｗ（μｍ）をパラメータとして次式で表される。
Ａ＝−０．５αＷ＋２６．２
Ｌｏ（μｍ）は電子ビームの曲進量であり、次式で表される。
Ｌｏ＝２Ｋｄ（Ｖｆ／Ｖａ）0.5
Ｋ、Ｂは定数であり、α、βは高電位側電極の形状に依存する補正係数である。
【００２５】
前記α及び前記βがともに０．８〜１．０の範囲であることが好ましい。
【００２６】
また、前記複数のユニットがマトリクス配線されていることが好ましい。
【００２７】
さらに、前記表示部材は、異色の複数絵素からなる画素を複数有し、前記複数のユニットの各々は、前記絵素ごとに配置されていることが好ましい。
【００２９】
また、本発明の画像表示装置は、電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、
前記電子源は、基板上に配置された高電位側の素子電極と、該高電位側の素子電極を介してその両側に並設された低電位側の素子電極と、該低電位側の素子電極の各々と前記高電位側の素子電極との間に位置する電子放出領域と、前記高電位側の素子電極に接続されてその上に配置された配線電極とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記配線電極は、前記低電位側の素子電極よりも高い部分を有するものである。
【００３０】
さらに、本発明の画像表示装置は、電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、
前記電子源は、基板上に配置された高電位側の素子電極と、該高電位側の素子電極を介してその両側に並設された低電位側の素子電極と、該低電位側の素子電極の各々と前記高電位側の素子電極との間に位置する電子放出領域と、前記高電位側の素子電極に接続されてその上に配置された配線電極とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側の素子電極と前記配線電極とで段差が形成されているものである。
【００３１】
そして、本発明の画像表示装置は、電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、
前記電子源は、基板上に配置された高電位側の素子電極と、該高電位側の素子電極を介してその両側に並設された低電位側の素子電極と、該低電位側の素子電極の各々と前記高電位側の素子電極との間に位置する電子放出領域と、前記高電位側の素子電極に接続されてその上に配置された配線電極とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側の素子電極と前記配線電極とで段差が形成されており、前記配線電極は、前記低電位側の素子電極よりも高い部分を有するものである。
【００３２】
また、前記画像表示装置において、配線電極が、低電位側の素子電極よりも高い部分を有する場合には、前記配線電極前記低電位側の素子電極面からの高さｈ（μｍ）が、前記基板と前記表示部材に設けられたアノード電極との間隔をｄ（μｍ）、前記高電位側の素子電極と前記低電位側の素子電極との電位差をＶｆ（Ｖ）、前記アノード電極と前記低電位側の素子電極との電位差をＶａ（Ｖ）、１ユニットの高電位側の素子電極及び低電位側の素子電極方向のピッチ幅をＰｘ（μｍ）、電子放出部と１ユニット端からの距離をΔＰｘ（μｍ）としたとき、以下の関係式を満足することが好ましい。
（Ｖａ／ｄ）×βｈ＞Ｖｆ…（１）
ｈ＜（Ａ＋（Ｂ×ｌｎ（２Ｌｏ／（Ｐｘ−２ΔＰｘ）））0.5）／β…（２）
ここに、Ａは配線位電極の低電位側電極面よりも高い部分の幅Ｗ（μｍ）をパラメータとして次式で表される。
Ａ＝−０．５αＷ＋２６．２
Ｌｏ（μｍ）は電子ビームの曲進量であり、次式で表される。
Ｌｏ＝２Ｋｄ（Ｖｆ／Ｖａ）0.5
Ｋ、Ｂは定数であり、α、βは配線電極の形状に依存する補正係数である。
【００３３】
前記α及び前記βがともに０．８〜１．０の範囲であることが好ましい。
【００３４】
また、前記低電位側の素子電極は行方向配線に接続されており、前記配線電極は列方向配線を構成しており、前記行方向配線の複数と前記列方向配線の複数とにより前記複数のユニットがマトリクス配線されていることが好ましい。
【００３５】
さらに、前記表示部材は、異色の複数絵素からなる画素を複数有し、前記複数のユニットの各々は、前記絵素ごとに配置されていることが好ましい。
【００３６】
そして、前記電子放出領域は、前記高電位側の素子電極と前記低電位側の素子電極との間に配置され、該両素子電極に接続された導電性膜であることが好ましい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の画像形成装置の好適な実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００３８】
本発明は、蛍光体の劣化改善を図るとともに、簡易な構成で電子ビームを収束させ高精細な画像形成装置を実現するため、１絵素に電子を照射する電子放出素子の１ユニットが複数の電子放出部を有し、素子１ユニットが高電位側電極、電子放出部、低電位側電極をリアプレート表面上に併設させ、且つ高電位側電極を電子放出素子１ユニットの中央に配置し、リアプレートとフェースプレートとの間に形成される等電位面が高電位側電極上で前フェースプレート側に突出した領域を有するように工夫した点、具体的には高さ方向（リアプレートからフェースプレートに向かう方向）における高電位側電極の形状を工夫した点に特徴がある。
【００３９】
以下、本発明の構成における技術的特徴を具体的に説明する。
【００４０】
まず、電子放出部を複数分散配置することで、電流密度の集中を緩和し、蛍光体劣化を改善する。その際、高電位側電極、電子放出部、低電位側電極を併設させ（以下、この素子構成を平面型素子という。）、且つ高電位側電極を電子放出素子１ユニットの中央に配置することが、電子ビームの収束の点で好ましいことに我々は着目した。つまり、素子構成を特開平７−２３５２５６号公報のような垂直型素子ではなく、平面型素子とし、電子放出素子の１ユニットの構成を高電位側電極が中央になるように配置することで、電子ビームが一旦素子の中央に集められるような軌道をとるため（後述する図１のように、電位ビームが交差する軌道をとるため）、電子の放出時点で電子ビームが電子放出部から外側（電子放出素子１ユニットの中央から離れていく側）に向かって放出する素子に比べて、電子ビームの広がりが抑えられる。
【００４１】
そしてその際、基板と表示部材との間に形成される等電位面が高電位側電極上又は高電位側の配線電極上で表示部材側に突出した領域を有するように高電位側電極を形成する。具体的には、中央に位置する高電位側電極の高さ方向における形状を▲１▼低電位側電極よりも高い部分を有するようにする、好ましくは高電位側の配線電極が低電位側電極よりも高い部分を有するようにする、及び／又は▲２▼電子放出領域側からその高さが漸増または急増する表面を有するようにする、好ましくは、高電位側の素子電極と配線電極とで段差が形成されるようにすることによって、特開平３−２６３７４２号公報のように別途電子ビーム整形用の電極を有することなく、また放出部の間隔を大きくとることなく、非常に簡易な構造で放出電子を電子放出部側に押し戻すことができるため、電子ビームが収束される。ここで、上記▲１▼、▲２▼の構造が放出電子を電子放出部側に押し戻すことについて、図２〜図５を用いて更に詳しく説明する。
【００４２】
図２、図３はそれぞれ▲１▼、▲２▼の場合の電子放出素子近傍の等電位面（線）を表している。また、比較として図４は一般的な平面型素子、つまり▲１▼、▲２▼の構造をもたない（放出電子を放出部側に押し戻す電界を形成する構造をもたない）場合の等電位面（線）を表している。ここで、Ｌｏ（μｍ）は電子ビームの曲進量を示している。図４の場合、放出電子が放出の際に有するフェースプレートに向かう方向以外の初速度（図１８参照）を維持しながらフェースプレートに達するため、１ユニットの各々の放出部から放出された電子による電子ビームスポットは比較的大きな間隔を有してしまうが、図２、図３の場合、放出電子を放出部側に押し戻す電界を形成するため、１ユニットの各々の電子ビームスポットを近づける（収束させる）ことができる。簡易な構成で、高精細な画像表示装置を得るには、本発明の構造は極めて好ましいといえる。
【００４３】
尚、ここで、高電位側電極、低電位側電極とは、１ユニット内で電子放出部が設けられた領域をＶｆ印加方向に伸ばした領域（図８の１０２６の領域）内に存在する高電位、低電位の印加される電極のことを意味し、具体的には、その領域内に存在する素子電極、配線電極、及びそれらの組み合わせを意味する。また、高電位側電極、低電位側電極の高さＨとは電極の上面と電子源基板上面との間の距離とし、高電位側電極の低電位側電極よりも高い部分の高さｈとは低電位側電極の上面と高電位側電極の上面との間の距離とする（図５参照）。
【００４４】
以下、本発明の画像形成装置の概要を図に基づいて説明する。図１、図６及び図８は、本発明の実施形態を示す図である。
【００４５】
図６において、１０１５は電子源基板（リアプレート）であり、側壁１０１６とフェースプレート１０１７により真空容器を形成している。電子源基板１０１５上には、真空容器外から電子放出素子１０１２に給電するための行方向配線１０１３と列方向配線１０１４があり、表面伝導型電子放出素子１０１２に電気的に接続している。表面伝導型電子放出素子１０１２から射出した電子ビームは、高電圧が印可された電極兼発光反射薄膜であるメタルバック１０１９を透過して、蛍光体１０１８を発光させ画像を表示する。
【００４６】
次に、本発明の特徴部分である電子線の衝撃により発光する蛍光体を有するフェースプレート上の１絵素と対応する複数の放出部を有する表面伝導型電子放出素子の構成とその収束作用について説明する。なお、１絵素とは、図１４に示す電子線衝撃により、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に発光する蛍光体のいずれか一つを指し（点線で囲まれる部分）、ＲＧＢ蛍光体をまとめて１画素という（実線で囲まれる部分）ものとする。
【００４７】
図１は、図６中のｘ０−ｘ１断面図の一部であり、図６と同部材には同一の符号を付してある。フェースプレート１０１７上の１絵素１０１８ａには、１０１２に示す二ヶ所の電子放出部１１０５を有する電子放出素子が対応しており、図７（ａ）に模式的に示す発光パターンが得られる。
【００４８】
従来は一ヶ所のみの発光であったものが、図７（ａ）に示す複数の電子ビームスポットの発光部にて１絵素を構成しているので、所望の輝度を得る条件下で比較すると、蛍光体の寿命を大幅に改善することができ、且つ蛍光体の電流密度飽和を緩和して輝度向上を測ることが可能となる。なお、本実施態様ではｘ方向にのみ複数の電子ビームスポットを作成したが、図７（ｂ）に示す通り、ｙ方向或いはｘ−ｙ斜め方向への応用も可能である。
【００４９】
次に、本実施形態中の電子源である表面伝導型電子放出素子の構成について、図８を参照して説明する。図８は電子源基板１０１５の上面図であり、行方向配線１０１３と列方向配線１０１４のそれぞれに給電することにより、電子放出部１１０５から電子ビームを引き出すことが出来る。電子放出部１１０５は微粒子薄膜１１０４に後述するフォーミング、活性化等の電子源プロセスを経ることにより作成される。１絵素に対応する複数の電子放出素子部を有する１素子（１ユニット）は破線１０２６で示す部分である。
【００５０】
次に、本発明を適用した画像表示装置の表示パネルの構成と製造法について、具体的な例を示して説明する。
【００５１】
図６は、本実施形態に用いた表示パネルの斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。
【００５２】
図中、１０１５はリアプレート、１０１６は側壁、１０１７はフェースプレートであり、１０１５〜１０１７により表示パネルの内部を真空に維持するための気密容器を形成している。気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する必要があるが、例えばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することにより封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方法については後述する。また、上記気密容器の内部は１３３×１０-6Ｐａ（１０のマイナス６乗Ｔｏｒｒ）程度の真空に保持される。
【００５３】
次に、本発明の画像形成装置に用いることができる電子放出素子基板について説明する。
【００５４】
本発明の画像形成装置に用いられる電子源基板は、複数の冷陰極素子を基板上に配列することにより形成される。
【００５５】
冷陰極素子の配列の方式は、例えば、冷陰極素子における一対の素子電極のそれぞれＸ方向配線、Ｙ方向配線を接続した単純マトリクス配置（以下、マトリクス型配置電子源基板と称する。）が挙げられる。
【００５６】
リアプレート１０１５には、冷陰極素子１０１２がＮ×Ｍ個形成されている基板（不図示）が固定される場合もある（Ｎ，Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。）。前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子は、Ｍ本の行方向配線１０１３とＮ本の列方向配線１０１４により単純マトリクス配線されている。前記１０１２〜１０１４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。
【００５７】
行方向配線１０１３と列方向配線１０１４と不図示の層間絶縁層の作製方法としては、スクリーン印刷法や感光性厚膜ペーストを露光・現像する方法、アディティブ法、サンドブラスト法やウェットエッチング法などが一般に知られている。本実施形態では、列方向配線１０１４を収束電極（放出電子を電子放出部側に押し戻す電極）として利用するため比較的寸法精度の得られる感光性厚膜ペーストを露光・現像後、焼成する手法を用いている。なお、作製方法は本実施形態に限定されること無く、先に述べた方法や他の手法でも良い。
【００５８】
まず、素子電極（高電位側の素子電極１１０２，低電位側の素子電極１１０３）がすでに作製されている電子源基板１０１５上にスクリーン印刷にて厚膜感光性銀ペーストを塗布厚１０μｍで全面に形成し、所定のパターンのフォトマスクをアライメントの後、被せて３００ｍｊ／ｃｍ2の条件で紫外線露光した。その後、水現像を行い、４８０℃１０分の焼成にて列方向配線１０１４パターンを得た。なお、列方向配線１０１４の高さは、上記プロセスを数回繰り返すことにより得ることが出来る。
【００５９】
絶縁層についても、厚膜感光性絶縁ペーストを塗布厚２０μｍでスクリーン印刷にて全面に形成し、フォトマスクによる露光後、水現像、焼成を行った。露光、焼成条件は列方向配線１０１４と同様であり、これを数回繰り返す。
【００６０】
最後に、行方向配線１０１３を感光性銀ペーストにて塗布厚１０μｍでスクリーン印刷により全面に作製し、所定のパターンのフォトマスクをアライメント後、被せて３００ｍｊ／ｃｍ2の条件で紫外線露光した。その後、水現像を行い、４８０℃で１０分の焼成にて行方向配線１０１３パターンを得た。なお、行方向配線１０１３の寸法精度は、列方向配線１０１４に比較して緩いため、行方向配線１０１３をスクリーン印刷で所定のパターンニングを行っても問題ない。
【００６１】
次に、冷陰極素子として表面伝導型電子放出素子１０１２を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子ビ−ム源の構造について述べる。
【００６２】
図８に示すのは、図６の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板１０１５上には、複数の素子が行方向配線１０１３と列方向配線１０１４により単純マトリクス状に配線されている。行方向配線１０１３と列方向配線１０１４の交差する部分には、電極間に絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【００６３】
なお、このような構造のマルチ電子源は、あらかじめ基板上に行方向配線１０１３、列方向配線１０１４、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型電子放出素子の素子電極（高電位側の素子電極１１０２，低電位側の素子電極１１０３）と導電性薄膜１１０４を形成した後、行方向配線１０１３および列方向配線１０１４を介して各素子に給電して、通電フォーミング処理と通電活性化処理を行うことにより製造した。
【００６４】
また、フェースプレート１０１７の下面には、蛍光膜１０１８が形成されている。本実施形態はカラー表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体が塗り分けられている。各色の蛍光体は、例えば図１５（ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設けてある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜のチャージアップを防止する事などである。黒色の導電体１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良い。
【００６５】
また、３原色の蛍光体の塗り分け方は、前記図１５（ａ）に示したストライプ状の配列に限られるものではなく、例えば図１５（ｂ）に示すようなデルタ状配列や、それ以外の配列であってもよい。
【００６６】
なお、モノクロームの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１０１８に用いればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよい。
【００６７】
また、蛍光膜１０１８のリアプレート側の面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１０１９を設けてある。メタルバック１０１９を設けた目的は、蛍光膜１０１８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１０１８を保護する事や、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用させる事や、蛍光膜１０１８を励起した電子の導電路として作用させる事などである。メタルバック１０１９は、蛍光膜１０１８をフェースプレート基板１０１７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により形成した。なお、蛍光膜１０１８に低電圧用の蛍光体材料を用いた場合には、メタルバック１０１９は用いない。
【００６８】
また、本実施形態では用いなかったが、加速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェースプレート基板１０１７と蛍光膜１０１８との間に、例えばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。
【００６９】
また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜ＤｙｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線１０１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線１０１４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１０１９と電気的に接続している。
【００７０】
また、気密容器内部を真空に排気するには、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポンプとを接続し、気密容器内を１３３×１０-7Ｐａ（１０のマイナス７乗Ｔｏｒｒ）程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、例えばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーターもしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１３３×１０-5Ｐａないしは１３３×１０-7Ｐａ（１×１０のマイナス５乗ないしは１×１０のマイナス７乗Ｔｏｒｒ）の真空度に維持される。
【００７１】
以上説明した表示パネルを用いた画像表示装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて各冷陰極素子１０１２に電圧を印加すると、各冷陰極素子１０１２から電子が放出される。それと同時にメタルバック１０１９に容器外端子Ｈｖを通じて数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記放出された電子を加速し、フェースプレート１０１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜１０１８を成す各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。
【００７２】
通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導型電子放出素子への１０１２への印加電圧は１２〜１６［Ｖ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１２との距離ｄは０．１〜８［ｍｍ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１２間の電圧は０．１〜１０［ｋＶ］程度である。
【００７３】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでない。
【００７４】
以下に述べる各実施例においては、マルチ電子ビーム源として、前述した電極間の導電性微粒子膜に電子放出部を有するタイプのＮ×Ｍ個（Ｎ＝３０７２、Ｍ＝１０２４）の表面伝導型電子放出素子を、Ｍ本の行方向配線とＮ本の列方向配線とによりマトリクス配線（図６参照）したマルチ電子ビーム源を用いた。
【００７５】
〔実施例１〕
以下、本発明の実施例１を図に基づいて説明する。図６に示す画像表示装置は、上記実施形態に記述した方法を用いて作成されたものであり、その部分拡大図を図１２に示す。尚、本発明の特徴部である高電位側電極（高電位側の素子電極１１０２、列方向配線１０１４）は、まず高電位側の素子電極１１０２を真空蒸着により成膜後、フォトリソグラフィー、エッチングにより形成し、その後、列方向配線１０１４を厚膜感光性ペーストのスクリーン印刷により形成し、露光、現像、焼成を数回繰り返すことで所望の高さに作成した。
【００７６】
このように作成した高電位側電極は、図１２に示すとおり、低電位側電極（低電位側の素子電極１１０３）に比べて高電位側電極を高く形成した。具体的には、低電位側電極（低電位側の素子電極１１０３）の高さを０．２（μｍ）、高電位側電極（高電位側の素子電極１１０２＋列方向配線１０１４）の高さＨを１６（μｍ）とした。
【００７７】
これによって、放出電子は電子放出部１１０５側に押し戻されるため、電子ビームが収束し、高精細で蛍光体劣化を抑えた輝点形状が得られた。
【００７８】
〔実施例２〕
本実施例は高電位側の素子電極１１０２と列方向配線１０１４とで段差が形成されており、高電位側電極（高電位側の素子電極１１０２と列方向配線１０１４）の高さと低電位側電極（低電位側の素子電極１１０３）の高さを同一にしたこと以外は、実施例１と同様に表示装置を作成した。その部分拡大図を図１３に示す。
【００７９】
本実施例では、高電位側電極、低電位側電極の高さＨを１６μｍとした。これは、蒸着法で０．２μｍの素子電極（高電位側の素子電極１１０２，低電位側の素子電極１１０３）を形成後、スクリーン印刷にて厚膜感光性銀ペーストを塗布厚１６μｍで形成、露光することで、列方向配線１０１４と低電位側の素子電極１１０３上部の電極１１０６を形成した。その後、上記実施形態のとおり、絶縁層、行配線電極を形成した。
【００８０】
これによって、放出電子は電子放出部１１０５側に押し戻されるため、電子ビームが収束し、高精細で蛍光体劣化を抑えた輝点形状が得られた。
【００８１】
〔実施例３〕
本実施例は高電位側電極（高電位側の素子電極１１０２と列方向配線１０１４）を低電位側電極（低電位側の素子電極１１０３）よりも高くするとともに、高電位側の素子電極１１０２と列方向配線１０１４とで段差を形成したこと以外は、実施例１と同様に表示装置を作成した。具体的には、実施例１の列方向配線１０１４幅を高電位側の素子電極１１０２幅より狭くすることで、本実施例の形状を得た。その部分拡大図を図１６に示す。
【００８２】
これによって、放出電子は電子放出部１１０５側に押し戻されるため、電子ビームが収束し、高精細で蛍光体劣化を抑えた輝点形状が得られた。
【００８３】
〔実施例４〕
本実施例では、図１に示す様に、高電位側電極（高電位側の素子電極１１０２と列方向配線１０１４）が、低電位側電極（低電位側の素子電極１１０３）よりも高い部分を有する場合において、高電位側電極の形状として、より好ましい形態を説明する。
【００８４】
実施例１と同様に、図６に示す表示パネルを用いた画像表示装置において、各冷陰極素子（表面伝導型電子放出素子）１０１２には、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加することにより電子を放出させ、メタルバック１０１９には、高圧端子Ｈｖ（不図示）を通じて高圧を印加することにより放出電子ビームを加速し、蛍光膜１０１８に電子を衝突させ、各色蛍光体を励起・発光させることで画像を表示した。なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは３［ｋＶ］乃至１０［ｋＶ］、各配線１０１３、１０１４間への印加電圧Ｖｆは０［Ｖ］、１４［Ｖ］とした。
【００８５】
本実施例の画像形成装置の発光模様を図７（ａ）に示す。図７（ａ）は高電位側電極の低電位側電極面よりも高い部分の幅（列方向配線１０１４の幅）Ｗ＝６０μｍ、高電位側電極の低電位側電極面からの高さ（列方向配線１０１４の高さ）ｈ＝１６μｍの場合であり、アノード電極と低電位側電極との電位差（フェースプレートの印可電圧）Ｖａ＝１０ｋＶである。１絵素が２つの電子ビームパターンからなっていることを確認することができ、輝度についても従来の１絵素が１つの電子ビームパターンから構成されるものに比較して、２倍程度の輝度が得られている。すなわち、従来と同一の輝度を得る場合には、１絵素に投入される電荷密度は半分になり、蛍光体のクーロン劣化が大幅に低減され、本発明の効果を確認することができた。
【００８６】
列方向配線１０１４の幅Ｗと高さｈを変化させ、電子ビームによる発光パターンを観察した結果、幅Ｗと高さｈが増加すると共に、図９に示すように電子ビームが列方向配線１０１４の上面（フェースプレート側の面）側に進むにしたがって反発される（ｘ方向において電子放出部側に押し戻す力が働く）ため、電子ビームが収束する方向へ作用することが確認された。すなわち、図１０に示す通り、列方向配線１０１４の幅Ｗと高さｈが小さ過ぎる場合には、電子ビームが広がって所望の蛍光体に衝突することが出来ない、一方、幅Ｗと高さｈが大き過ぎる場合には、電子ビームが部分的に重なってしまい、蛍光体劣化と輝度飽和の改善効果が減少してしまうことが分かった（図１０に示すとおり、個々の電子放出部から放出された電子ビームスポット形状は、完全に重なることはない。よって、１放出部からなる電子放出素子の蛍光体劣化領域に比べて劣化領域が小さいため、蛍光体劣化による画像への影響は小さいが、好ましくは電子ビームが重ならない方がよい）。電子ビームが収束するのは高精細化に向くので、一概に悪い方向とはいえないが、電流密度分布の偏りが過ぎれば蛍光体劣化の面では好ましくない。また、更に高くしていくと逆に電子ビームスポットが広がってしまう。
【００８７】
種々の検討の結果、列方向配線１０１４に電子ビームの収束作用をもたせる際には、高電位側電極の低電位側電極面からの高さ（列方向配線１０１４の高さ）ｈ（μｍ）は、基板と表示部材に設けられたアノード電極との間隔をｄ（μｍ）、高電位側電極と低電位側電極との電位差（電子放出部間に印加する電位差）をＶｆ（Ｖ）、アノード電極と低電位側電極との電位差（アノード電極に印加する加速電圧）をＶａ（Ｖ）としたとき、以下の式を満たすことがより好ましい。
（Ｖａ／ｄ）×βｈ＞Ｖｆ…（１）
過収束となって２つの電子ビームが同一箇所に重なり合うと、蛍光体劣化の防止効果が減少し、好ましくない。その場合の条件式は、１ユニットの高電位側電極及び低電位側電極方向（ｘ方向）のピッチ幅（１ユニット幅）をＰｘ（μｍ）、電子放出部と１ユニット端からの距離をΔＰｘ（μｍ）としたとき、以下であることが明らかになった。
ｈ＜（Ａ＋（Ｂ×ｌｎ（２Ｌｏ／（Ｐｘ−２ΔＰｘ）））0.5）／β…（２）
【００８８】
ここに、Ａは高電位側電極の低電位側電極面よりも高い部分の幅（列方向配線１０１４の幅）Ｗ（μｍ）をパラメータとして次式で表される。
Ａ＝−０．５αＷ＋２６．２
Ｌｏ（μｍ）は、図４に示した一般的な平面型素子の電子ビームの曲進量であり、次式で表される。
Ｌｏ＝２Ｋｄ（Ｖｆ／Ｖａ）0.5
【００８９】
Ｋは０．８〜１．２程度の定数であり、フォーミングにより作成される電子放出部の位置に依存する。また、Ｂは９００程度の定数である。
【００９０】
また、α、βは高電位側電極の形状に依存する補正係数であり、本実施例では、電極形状が略矩形のため、α、βともに１である。
【００９１】
関係式（２）は、図１に示す電流密度が大きなところの間隔Ｄ（μｍ）＞０という意味であり、Ｄは次式で表される。
Ｄ＝２Ｌ−（Ｐｘ−２ΔＰｘ）
Ｌ＝ＬｏＥｘｐ（−（βｈ−Ａ）2／Ｂ）
【００９２】
Ｄ＞０というのは、電流密度の大きなところが重なりあわないという条件であり、これにより蛍光体の劣化を防ぐことが可能となる。
【００９３】
尚、本実施例では、Ｖａ＝１０ｋＶ、Ｖｆ＝１５Ｖ、ｄ＝２０００μｍ、Ｐｘ＝２０５μｍ、ΔＰｘ＝３５μｍとした。
【００９４】
これによって、蛍光体劣化を抑えながら、電子ビームを収束させることが簡易な構成で実現可能となるとともに、高密度で高精細な表示装置を提供できる。つまり、別途収束電極を設けることなく、また、電子ビームを重ね合わせるための特別な電子放出部間隔（スペース）等を設けることなく、電子ビームの収束を達成する。
【００９５】
〔実施例５〕
本実施例は、実施例４と同様、高電位側電極（高電位側の素子電極１１０２と列方向配線１０１４）が、低電位側電極（低電位側の素子電極１１０３）よりも高い部分を有する例であるが、図１１に示す様に、高電位側電極の低電位側電極よりも高い部分（列方向配線１０１４）が、実施例４のように矩形ではない場合の例である。
【００９６】
本実施例で用いる図６に示す画像表示装置を以下のように作成した。
【００９７】
実施形態に示した通り、青板ガラス基板上に素子電極を真空蒸着により成膜後、フォトリソグラフィー、エッチングにより所望のパターンニングを行った。次に、列方向配線１０１４、層間絶縁層（不図示）、行方向配線１０１３の順に作成した。
【００９８】
実施例４との違いは列方向配線１０１４と層間絶縁層を厚膜銀ペーストのスクリーン印刷で作製したことである。列方向配線１０１４は図１１中の実線で示すような断面形状を有している。なお、列方向配線１０１４の幅Ｗと高さｈは種々のものについて行った。ここで、列方向配線１０１４の幅Ｗと高さｈは、図１１に示す通り、配線のエッジ部すなわち配線を内包する長方形（破線）の寸法で定義するものとする。
【００９９】
表面伝導型電子放出素子１０１２はＰｄＯの微粒子膜を塗布し、所定のパターンニングを行い作製した。
【０１００】
上記の通り作製した画像形成装置の発光模様を図７（ａ）に示す。図７（ａ）は列方向配線１０１４の幅Ｗ＝４５μｍ、高さｈ＝１６μｍの場合であり、アノード電極と低電位側電極との電位差（フェースプレートの印可電圧）Ｖａ＝１０ｋＶである。１絵素が２つの電子ビームパターンからなっていることを確認することができ、輝度についても従来の１絵素が１つの電子ビームパターンから構成されるものに比較して、１絵素に投入される電荷量が同等の場合には数％から十数％の輝度向上が確認された。すなわち、従来と同一の輝度を得る場合には１絵素に投入される電荷密度は半分以下になり、蛍光体のクーロン劣化が大幅に低減され、本発明の効果を確認することができた。
【０１０１】
ここで、本実施例の高電位側電極の形状について詳述する。
【０１０２】
種々の検討の結果、列方向配線１０１４に電子ビームの収束作用をもたせる際には、列方向配線１０１４の高さｈ（μｍ）は、実施例４に示した関係式（１）を満たすことが好ましいことが明らかとなった。但し、βは列方向配線１０１４の高さ方向の断面形状補正パラメータであり、形状にも依存するが０．８〜１．０の値であり、本実施例では０．９とする。
【０１０３】
過収束となって２つの電子ビームが同一個所で重なり合うと、蛍光体劣化を加速してしまうため好ましくない。その場合の条件式は実施例４に示した関係式（１）であることが明らかとなった。但し、αは列方向配線１０１４の幅方向の断面形状補正パラメータであり、形状にも依存するが０．８〜１．０の値であり、本実施例では、０．９とする。
【０１０４】
実施例４と同様、関係式（２）は、図１１に示す電流密度が大きなところの間隔Ｄ［μｍ］＞０という意味であり、Ｄは次式で表されるものである。
Ｄ＝２Ｌ−（Ｐｘ−２ΔＰｘ）
Ｌ＝ＬｏＥｘｐ（−（βｈ−ａ）2／ｂ）
【０１０５】
Ｄ＞０というのは、電流密度の大きなところが重なり合わないという条件であり、これにより蛍光体の劣化を防ぐことが可能となる。
【０１０６】
これによって、蛍光体劣化を抑えながら、電子ビームを収束させることが簡易な構成で実現可能となるとともに、高密度で高精細な表示装置を提供できる。つまり、別途収束電極を設けることなく、また、電子ビームを重ね合わせるための特別な電子放出部間隔（スペース）等を設けることなく、電子ビームの収束を達成する。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成で高精細な表示装置を提供することができるとともに、従来は電子線が照射されていなかった蛍光体部分にも電子線が照射され発光に寄与するため、蛍光体のクーロン劣化を大幅に低減することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様を示す表示パネルのｘ方向概略断面図である。
【図２】基板と表示部材との間に形成される等電位面が高電位側電極上で表示部材側に突出した領域を有する構造の説明図である。
【図３】基板と表示部材との間に形成される等電位面が高電位側電極上で表示部材側に突出した領域を有する構造の説明図である。
【図４】基板と表示部材との間に形成される等電位面が高電位側電極上で表示部材側に突出した領域を有さない構造の説明図である。
【図５】高電位側電極のバリエーションを示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態及び実施例１を示す表示パネルの斜視図である。
【図７】（ａ）は発明の実施例を示す電子ビームによる発光模様を示す図であり、（ｂ）は本発明によるその他の電子放出素子の構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態において、電子放出素子を示す上面図である。
【図９】本発明の実施形態において、配線による収束状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態において、配線による発光模様を示す図である。
【図１１】実施例５の説明図である。
【図１２】実施例１の説明図である。
【図１３】実施例２の説明図である。
【図１４】実施例で用いた表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を示した平面図である。
【図１５】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を例示した平面図である。
【図１６】実施例３の説明図である。
【図１７】従来パネルの概要図である。
【図１８】従来の画像表示装置の発光模様を示す概略斜視図である。
【図１９】従来から知られたＦＥ型素子の一例（横型ＦＥ）を示す図である。
【符号の説明】
１０１０ 導電体
１０１２ 電子放出素子
１０１３ 行方向配線
１０１４ 列方向配線
１０１５ 電子源基板（リアプレート）
１０１６ 側壁
１０１７ フェースプレート
１０１８ 蛍光体
１０１８ａ １絵素
１０１９ メタルバック
１０２６ 電子放出部が設けられた領域をＶｆ印加方向に伸ばした領域
１１０２ 高電位側の素子電極
１１０３ 低電位側の素子電極
１１０４ 微粒子薄膜
１１０５ 電子放出部
１１０６ 低電位側の素子電極上部の電極
Claims (15)
- 電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、
前記電子源は、基板上に配置された高電位側電極と、該高電位側電極を介してその両側に並設された低電位側電極と、該低電位側電極の各々と前記高電位側電極との間に位置する電子放出領域とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側電極は、前記電子放出領域側からその高さが漸増または急増する表面を有することを特徴とする画像表示装置。 - 電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、
前記電子源は、基板上に配置された高電位側電極と、該高電位側電極を介してその両側に並設された低電位側電極と、該低電位側電極の各々と前記高電位側電極との間に位置する電子放出領域とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側電極は、前記電子放出領域側からその高さが漸増または急増する表面を有し、前記低電位側電極よりも高い部分を有することを特徴とする画像表示装置。 - 前記高電位側電極の前記低電位側電極面からの高さｈ（μｍ）が、前記基板と前記表示部材に設けられたアノード電極との間隔をｄ（μｍ）、前記高電位側電極と前記低電位側電極との電位差をＶｆ（Ｖ）、前記アノード電極と前記低電位側電極との電位差をＶａ（Ｖ）、１ユニットの高電位側電極及び低電位側電極方向のピッチ幅をＰｘ（μｍ）、電子放出部と１ユニット端からの距離をΔＰｘ（μｍ）としたとき、以下の関係式を満足することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
（Ｖａ／ｄ）×βｈ＞Ｖｆ…（１）
ｈ＜（Ａ＋（Ｂ×ｌｎ（２Ｌｏ／（Ｐｘ−２ΔＰｘ）））0.5）／β…（２）
ここに、Ａは高電位側電極の低電位側電極面よりも高い部分の幅Ｗ（μｍ）をパラメータとして次式で表される。
Ａ＝−０．５αＷ＋２６．２
Ｌｏ（μｍ）は電子ビームの曲進量であり、次式で表される。
Ｌｏ＝２Ｋｄ（Ｖｆ／Ｖａ）0.5
Ｋ、Ｂは定数であり、α、βは高電位側電極の形状に依存する補正係数である。 - 電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、
前記電子源は、基板上に配置された高電位側電極と、該高電位側電極を介してその両側に並設された低電位側電極と、該低電位側電極の各々と前記高電位側電極との間に位置する電子放出領域とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側電極は、前記低電位側電極よりも高い部分を有する一方、
前記高電位側電極の前記低電位側電極面からの高さｈ（μｍ）が、前記基板と前記表示部材に設けられたアノード電極との間隔をｄ（μｍ）、前記高電位側電極と前記低電位側電極との電位差をＶｆ（Ｖ）、前記アノード電極と前記低電位側電極との電位差をＶａ（Ｖ）、１ユニットの高電位側電極及び低電位側電極方向のピッチ幅をＰｘ（μｍ）、電子放出部と１ユニット端からの距離をΔＰｘ（μｍ）としたとき、以下の関係式を満足することを特徴とする画像表示装置。
（Ｖａ／ｄ）×βｈ＞Ｖｆ…（１）
ｈ＜（Ａ＋（Ｂ×ｌｎ（２Ｌｏ／（Ｐｘ−２ΔＰｘ））） 0.5 ）／β…（２）
ここに、Ａは高電位側電極の低電位側電極面よりも高い部分の幅Ｗ（μｍ）をパラメータとして次式で表される。
Ａ＝−０．５αＷ＋２６．２
Ｌｏ（μｍ）は電子ビームの曲進量であり、次式で表される。
Ｌｏ＝２Ｋｄ（Ｖｆ／Ｖａ） 0.5
Ｋ、Ｂは定数であり、α、βは高電位側電極の形状に依存する補正係数である。 - 前記α及び前記βがともに０．８以上１．０以下の範囲である請求項３または４に記載の画像表示装置。
- 前記複数のユニットがマトリクス配線されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
- 前記表示部材は、異色の複数絵素からなる画素を複数有し、前記複数のユニットの各々は、前記絵素ごとに配置されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
- 電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、
前記電子源は、基板上に配置された高電位側の素子電極と、該高電位側の素子電極を介してその両側に並設された低電位側の素子電極と、該低電位側の素子電極の各々と前記高電位側の素子電極との間に位置する電子放出領域と、前記高電位側の素子電極に接続されてその上に配置された配線電極とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記配線電極は、前記低電位側の素子電極よりも高い部分を有することを特徴とする画像表示装置。 - 電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、
前記電子源は、基板上に配置された高電位側の素子電極と、該高電位側の素子電極を介してその両側に並設された低電位側の素子電極と、該低電位側の素子電極の各々と前記高電位側の素子電極との間に位置する電子放出領域と、前記高電位側の素子電極に接続されてその上に配置された配線電極とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側の素子電極と前記配線電極とで段差が形成されていることを特徴とする画像表示装置。 - 電子源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を表示する表示部材とを備える画像表示装置において、
前記電子源は、基板上に配置された高電位側の素子電極と、該高電位側の素子電極を介してその両側に並設された低電位側の素子電極と、該低電位側の素子電極の各々と前記高電位側の素子電極との間に位置する電子放出領域と、前記高電位側の素子電極に接続されてその上に配置された配線電極とを備える複数のユニットを有し、各ユニットの夫々において前記電子放出領域の各々から放出される電子線は互いに交差するものであって、前記高電位側の素子電極と前記配線電極とで段差が形成されており、前記配線電極は、前記低電位側の素子電極よりも高い部分を有することを特徴とする画像表示装置。 - 前記配線電極の前記低電位側の素子電極面からの高さｈ（μｍ）が、前記基板と前記表示部材に設けられたアノード電極との間隔をｄ（μｍ）、前記高電位側の素子電極と前記低電位側の素子電極との電位差をＶｆ（Ｖ）、前記アノード電極と前記低電位側の素子電極との電位差をＶａ（Ｖ）、１ユニットの高電位側の素子電極及び低電位側の素子電極方向のピッチ幅をＰｘ（μｍ）、電子放出部と１ユニット端からの距離をΔＰｘ（μｍ）としたとき、以下の関係式を満足することを特徴とする請求項８または１０に記載の画像表示装置。
（Ｖａ／ｄ）×βｈ＞Ｖｆ…（１）
ｈ＜（Ａ＋（Ｂ×ｌｎ（２Ｌｏ／（Ｐｘ−２ΔＰｘ）））0.5）／β…（２）
ここに、Ａは配線電極の低電位側電極面よりも高い部分の幅Ｗ（μｍ）をパラメータとして次式で表される。
Ａ＝−０．５αＷ＋２６．２
Ｌｏ（μｍ）は電子ビームの曲進量であり、次式で表される。
Ｌｏ＝２Ｋｄ（Ｖｆ／Ｖａ）0.5
Ｋ、Ｂは定数であり、α、βは配線電極の形状に依存する補正係数である。 - 前記α及び前記βがともに０．８以上１．０以下の範囲である請求項１１に記載の画像表示装置。
- 前記低電位側の素子電極は行方向配線に接続されており、前記配線電極は列方向配線を構成しており、前記行方向配線の複数と前記列方向配線の複数とにより前記複数のユニットがマトリクス配線されている請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
- 前記表示部材は、異色の複数絵素からなる画素を複数有し、前記複数のユニットの各々は、前記絵素ごとに配置されている請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
- 前記電子放出領域は、前記高電位側の素子電極と前記低電位側の素子電極との間に配置され、該両素子電極に接続された導電性膜である請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
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