JP2004259662A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光コントロールの簡易化及び電子源と制御電極のセルフアライメント化による製造コスト及び裕度を向上させる。
【解決手段】加速電極Ｇ２は、電子源Ｋと制御電極Ｇ１との間隔をＬｋｇ、制御電極Ｇ１と加速電極Ｇ２との間の間隔をＬ１２、制御電極Ｇ１の開孔ＥＨＬの厚さをＴｇ１、制御電極Ｇ１の開孔ＥＨＬの短径をＦＧ１としたとき、（Ｌｋｇ＋Ｔｇ１＋Ｌ１２／２）／ＦＧ１≧０．２５であり、加速電極Ｇ２の開孔ＡＨＬの厚さをＴｇ２、加速電極Ｇ２の開孔ＡＨＬの短径をＦＧ２としたとき、Ｔｇ２ｍｉｎ≦Ｔｇ２≦Ｔｇ２ｍａｘであり、かつＴｇ２ｍｉｎ＝２．９８ＦＧ２−０．０４であり、ＦＧ２＜０．１０９のとき、Ｔｇ２ｍａｘ＝０．０２／（０．１１５−ＦＧ２）−０．０８であり、ＦＧ２≧０．１０９のとき、Ｔｇ２ｍａｘ＝０．０３／（ＦＧ２−０．１）＋０．０４５とするものである。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空中への電子放出を利用した画像表示装置に係わり、特に電子源から放出される電子の電子放出特性及び電子ビームの集束特性を向上させて高輝度で再現性に優れた画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高輝度，高精細に優れた画像表示装置として従来からカラー陰極線管が広く用いられている。しかし、近年の情報処理装置やテレビ放送の高画質化に伴い、高輝度，高精細の特性を有するとともに、軽量，省スペースの平板状ディスプレイ（パネルディスプレイ）の要求が高まっている。
【０００３】
その典型的な例として液晶表示装置，プラズマディスプレイ装置などが実用化されている。また、特に高輝度化が可能なものとしては、電子源から真空中への電子放出を利用した表示装置（以下、電子放出型表示装置または電界放出型表示装置と称される）や低消費電力化を特徴とする有機ＥＬディスプレイなど種々の型式のパネル型表示装置が実用化されている。
【０００４】
この種のパネル型表示装置のうち、前述した電界放出型表示装置には、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらにより発案された電子放出構造を有するもの（例えば米国特許第３４５３４７８号明細書、特開２０００−２１３０５号公報参照）、また、メタル−インシュレータ−メタル（ＭＩＭ）型の電子放出構造を有するもの、さらに、量子論的トンネル効果による電子放出現象を利用する電子放出構造（表面伝導型電子源とも称される、例えば特開２０００−２１３０５号公報参照）を有するもの、また、ダイアモンド膜やグラファイト膜、カーボンナノチューブによる電子放出現象を利用するもの等が知られている。
【０００５】
前述した電界放出型表示装置は、内面に電界放出型の電子源を有する陰極配線と制御電極とを形成した背面基板と、この背面基板と対向する内面に陽極と蛍光体層とを形成した前面基板とを有し、両者の内周縁部に封止枠を介挿して貼り合わせ、その内部を真空状態にして構成される。また、背面基板と前面基板との間の間隔を所定値に保持するために当該背面基板と前面基板との間に間隔保持部材を設けている構造もある。なお、この種の従来技術に関しては、例えば下記特許文献１及び特許文献２などを挙げることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１３４７０１号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０６５０８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成される電界放出型表示装置は、背面基板上の陰極配線に設けた電子源と前面基板上に設けた陽極との間に電子通過孔を有する制御電極を設け、制御電極に陰極配線に対して所定の電位差を与えることにより、電子源から電子を引き出し、この電子を制御電極の電子通過孔を通過させ、陽極側の蛍光体に射突させることにより画像表示が行われる。
【０００８】
しかしながら、このように構成される画像表示装置において、制御電極は、平行する多数の帯状電極素子で構成され、電子源に近接させて配置される。電子源から引き出される電子の電流密度は、制御電極を構成する帯状電極素子に形成した電子通過孔と陰極配線との間に形成される電界に依存する。すなわち、電子通過孔の数を増やしたり、あるいは電子通過孔の孔径を大きくし、高電圧を印加しても電流密度が高くなるとは限らない。また、陰極配線に流す電流を単純に増加させても、画素当りの電流密度を大きくすることができない。
【０００９】
また、制御電極を構成する帯状電極素子は極めて繊細なウエブ状であり、その機械的強度の観点から電子通過孔の孔径は可能な限り小径であることが望まれる。しかし、電子通過孔の孔径を小さくし過ぎても取り出される電子の絶対量が制限されるため、径小化には限度がある。
【００１０】
さらに、制御電極を構成する帯状電極素子（ＭＲＧ）は、厚さが約０．０５ｍｍ程度の金属材料からなる薄膜又は薄板で極めて繊細なウエブ状に形成されるので、制御電極と陽極との間に形成される電界と、制御電極と陰極配線との間に形成される電界とが相互に影響し合い、電子放出特性及び電子ビーム集束特性の最適設計が困難となるという問題があった。
【００１１】
また、背面基板の陰極配線上に形成される多数個の電子源と、これらの各電子源に対応する制御電極の各開孔との同軸性を表示領域の全面にわたって高精度で確保することが極めて困難であり、電子源から放出される電子が制御電極に流入してしまい、表示効率を低下させ、さらに陽極電流に対してゆう乱を発生させ、表示効率を低下させるという問題があった。
【００１２】
また、製造工程中における加熱処理により電子源を構成するＣＮＴ（カーボンナノチューブ）が変質して消失し、発光開始電圧の変動（バラツキ）が生じ、十分な電子放出量を得られないことから、駆動電圧を大幅に上昇させることが必要となり、均一な電子放出が得られる電子源を構成することが困難となるという問題があった。
【００１３】
したがって、本発明は、前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、加速電極と制御電極との間の寸法と、制御電極と陰極配線との間の寸法と、制御電極及び加速電極の電子通過孔の短径，厚さとの関係を規定することによって、各電極相互間の電界による影響を軽減させ、低電圧駆動で高い電流密度が得られる画像表示装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、電子放出特性及び電子ビーム集束特性の低下を軽減させて高性能及び高信頼性が得られる画像表示装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明による画像表示装置は、陽極及び蛍光体を内面に有する前面基板と、一方向に延在しこの一方向に交差する他方向に並設され、かつ電子源を有する複数の陰極配線とこの陰極配線と非接触で対向し、かつ電子源とそれぞれ対向する領域に電子源から放出する電子を前面基板の内面側に通過させる複数の電子通過孔を有し、電子源から放出された電子放出量を制御する制御電極とこの制御電極と非接触で対向し、かつ制御電極の各電子通過孔とそれぞれ対向する領域に制御電極の電子通過孔を通過した電子を通過させる複数の電子通過孔を有し、当該電子通過孔を通過する電子を前面基板の内面側に加速させる加速電極とを内面に有して前面基板と所定の間隔をもって対向する背面基板と、前面基板と背面基板との間で表示領域を周回して介挿され、所定の間隔を保持する枠体とを備え、当該加速電極は、電子源と制御電極との間隔をＬｋｇ、制御電極と加速電極との間の間隔をＬ１２、制御電極の電子通過孔の厚さをＴｇ１、制御電極の電子通過孔の短径をＦＧ１としたとき、
（Ｌｋｇ＋Ｔｇ１＋Ｌ１２／２）／ＦＧ１≧０．２５
加速電極の電子通過孔の厚さをＴｇ２、加速電極の電子通過孔の短径をＦＧ２としたとき、
Ｔｇ２ｍｉｎ≦Ｔｇ２≦Ｔｇ２ｍａｘ
であり、かつ
Ｔｇ２ｍｉｎ＝２．９８ＦＧ２−０．０４
ＦＧ２＜０．１０９のとき、
Ｔｇ２ｍａｘ＝０．０２／（０．１１５−ＦＧ２）−０．０８
ＦＧ２≧０．１０９のとき、
Ｔｇ２ｍａｘ＝０．０３／（ＦＧ２−０．１）＋０．０４５
とするものである。
【００１６】
また、本発明による他の画像表示装置は、陽極及び蛍光体を内面に有する前面基板と、一方向に延在しこの一方向に交差する他方向に並設され、かつ電子源を有する複数の陰極配線とこの陰極配線と非接触で対向し、かつ電子源とそれぞれ対向する領域に電子源から放出する電子を前面基板の内面側に通過させる複数の電子通過孔を有し、電子源から放出された電子放出量を制御する制御電極とこの制御電極と非接触で対向し、かつこの制御電極の各電子通過孔とそれぞれ対向する領域に制御電極の電子通過孔を通過した電子を通過させる複数の電子通過孔を有し、当該電子通過孔が前面基板方向に向かって開孔径が順次大きくなるＮ段構造を有して形成され、当該電子通過孔を通過する電子を前面基板の内面側に加速させる加速電極とを内面に有して前面基板と所定の間隔をもって対向する背面基板と、前面基板と背面基板との間で表示領域を周回して介挿され、所定の間隔を保持する枠体とを備え、当該加速電極は、電子源と制御電極との間隔をＬｋｇ、制御電極と加速電極との間の間隔をＬ１２、制御電極の電子通過孔の厚さをＴｇ１、制御電極の電子通過孔の短径をＦＧ１としたとき、
（Ｌｋｇ＋Ｔｇ１＋Ｌ１２／２）／ＦＧ１≧０．２５
加速電極の電子通過孔の１段目の開孔の厚さをＴｇ２−１、Ｎ段目の開孔の厚さ（深さ）をＴｇ２−Ｎ、加速電極の電子通過孔の１段目の開孔の短径をＦＧ２−１、Ｎ段目の開孔の短径をＦＧ２−Ｎとし、Ｎ段目の開孔の厚さ（深さ）の最小値をＴｇ２ｍｉｎ−Ｎ、Ｎ段目の開孔の厚さ（深さ）の最大値をＴｇ２ｍａｘ−Ｎとしたとき、
ＦＧ１＝ＦＧ２−１＜ＦＧ２−２＜…＜ＦＧ２−Ｎ
であり、少なくとも１つのＴｇ２−Ｎに対して
Ｔｇ２−Ｎ≧Ｔｇ２ｍｉｎ−Ｎ
また、全てのＴｇ２−Ｎに対して
Ｔｇ２−Ｎ≦Ｔｇ２ｍａｘ−Ｎ
とするものである。
【００１７】
さらに、本発明による他の画像表示装置は、陽極及び蛍光体を内面に有する前面基板と、表示領域に電子源を形成する陰極とこの陰極と非接触で対向し、かつ電子源とそれぞれ対向する領域に電子源から放出する電子を前面基板の内面側に通過させる複数の電子通過孔を有し、電子源から放出された電子放出量を制御する制御電極とこの制御電極と非接触で対向し、かつ制御電極の各電子通過孔とそれぞれ対向する領域に制御電極の電子通過孔を通過した電子を通過させる複数の電子通過孔を有し、当該電子通過孔を通過する電子を前面基板の内面側に加速させる加速電極とを内面に有して前記前面基板と所定の間隔をもって対向する背面基板と、前面基板と前記背面基板との間で表示領域を周回して介挿され、所定の間隔を保持する枠体とを備え、当該加速電極は、電子源と制御電極との間隔をＬｋｇ、制御電極と加速電極との間の間隔をＬ１２、制御電極の電子通過孔の厚さをＴｇ１、制御電極の電子通過孔の短径をＦＧ１としたとき、
（Ｌｋｇ＋Ｔｇ１＋Ｌ１２／２）／ＦＧ１≧０．２５
加速電極の電子通過孔の厚さをＴｇ２、加速電極の電子通過孔の短径をＦＧ２としたとき、
Ｔｇ２ｍｉｎ≦Ｔｇ２≦Ｔｇ２ｍａｘ
であり、かつ
Ｔｇ２ｍｉｎ＝２．９８ＦＧ２−０．０４
ＦＧ２＜０．１０９のとき、
Ｔｇ２ｍａｘ＝０．０２／（０．１１５−ＦＧ２）−０．０８
ＦＧ２≧０．１０９のとき、
Ｔｇ２ｍａｘ＝０．０３／（ＦＧ２−０．１）＋０．０４５
として制御電極と加速電極とでマトリクス駆動を行うようにするものである。
【００１８】
また、本発明による他の画像表示装置は、上記制御電極及び加速電極として導電性金属板部材からなる電極構造であることが望ましい。さらに、上記電子源及びカソードとしてカーボンナノチューブであることが望ましい。また、制御電極及び加速電極を導電性金属膜で形成した積層膜電極構造，絶縁性基板の両面に導電性金属膜を成膜した積層電極構造または絶縁性基板の陰極配線側に帯状電極素子が形成され、その陽極側に導電性金属膜が形成された積層電極構造の何れを用いても良い。
【００１９】
上述した本発明の各構成により、電子源と制御電極と加速電極との間の各間隔，制御電極及び加速電極の厚さ，電子通過孔の開孔径を規定し、トライオード電子放出を行うことにより、低電圧駆動にて高い電流密度が得られる。
【００２０】
また、本発明による他の画像表示装置によれば、カソードを単一電極で形成し、トライオード電子放出を行うことにより、カソードの電子源と制御電極の電子通過孔とがセルフアライメント化され、電界のセルフアライメント化により制御電極への流入電流が零とすることが可能となる。
【００２１】
なお、本発明は、上記構成及び後述する各実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明による画像表示装置の一実施例を模式的に説明する一画素近傍の拡大断面図である。図１において、ＳＵＢ１はガラスなどを好適とする絶縁性基板からなる背面パネルＰＮ１を構成する背面基板であり、この背面基板ＳＵＢ１の内面には、一方向ｘ（ここでは、水平方向）に延在し、他方向ｙ（ここでは、垂直方向）に並設され、かつ電子源Ｋを有する複数の陰極配線ＣＬが形成されている。
【００２３】
また、この背面パネルＰＮ１上には、陰極配線ＣＬと非接触状態で交差し、かつｙ方向に延在し、ｘ方向に並設される陰極配線ＣＬとの交差部に画素を形成して電子源Ｋから放出する電子Ｅを前面パネルＰＮ２側に通過させる複数の電子通過孔ＥＨＬを有する制御電極Ｇ１が非接触状態で対向配置されている。さらに、この制御電極Ｇ１上には、制御電極Ｇ１の各電子通過孔ＥＨＬと対向する領域に電子通過孔ＡＨＬを有する加速電極Ｇ２が非接触状態で対向配置されている。
【００２４】
なお、この陰極配線ＣＬは、例えば銀などを含む導電性ペーストを印刷などによりパターニングし、焼成して形成されている。また、これらの陰極配線ＣＬの交差部分の上面（前面基板ＳＵＢ２側）に配置される電子源Ｋは、例えばＣＮＴ（カーボンナノチューブ）が用いられており、一例としてＡｇ−Ｂ−ＣＮＴペーストを印刷などによりパターニングさせ、焼成して形成されている。また、制御電極Ｇ１及び加速電極Ｇ２は、例えばニッケルなどの導電性金属板材などにより形成され、これらの電子通過孔ＥＨＬ及び電子通過孔ＥＨＬは、エッチングまたはプレス成形加工などにより穿設されている。
【００２５】
一方、背面パネルＰＮ１に対してｚ方向に図示しない枠体により所定の間隔を有して前面パネルＰＮ２が貼り合わされている。この前面パネルＰＮ２は、ガラスなどの透光性絶縁基板からなる前面基板ＳＵＢ２の内面にブラックマトリクスＢＭで区画された蛍光体ＰＨＳと陽極ＡＤＥとを有し、背面パネルＰＮ１と前面パネルＰＮ２との間は真空封止されている。
【００２６】
このような構成において、制御電極Ｇ１を電子源Ｋに対して低電位とし、加速電極Ｇ２の電位によって電子源Ｋから電子Ｅを放出させるトライオード動作を行う。これによって電子源Ｋから放出された電子Ｅは、制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬによりその電子量が制御されて通過し、さらに加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬを通過するとともに、この電子通過孔ＡＨＬにより加速され、電子ビームＥＢとして陽極ＡＤＥに指向され、蛍光体ＰＨＳを励起して所定の波長で発光させる。この画素を二次元配置して前面パネルＰＮ２に表示領域が形成されて画像が表示される。
【００２７】
電子放出特性をトライオード動作とダイオード動作とで比較すると、図２に示すようになる。図２において、横軸は電子源Ｋの開口径を、縦軸は電流密度をそれぞれ示し、図中、Ｔはトライオード動作特性を、Ｄはダイオード動作特性をそれぞれ示している。ダイオード動作では、電子源Ｋの直上の制御電極Ｇ１が電子源Ｋに対して正の電位を有し、電子源Ｋから直接電子Ｅを引き出すので、電流密度は電子通過孔ＥＨＬよりも制御電極Ｇ１の近傍または直下にて高くなる。なお、制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬに対する電子源Ｋの範囲を制御しない場合には陰極電流には多量の制御電極Ｇ１への流入電流が含まれる。一方で、電子源Ｋの開口径及びその位置を制御し、制御電極Ｇ１の制御電流を零にしようとすると、制御電極Ｇ１の近傍の高電流密度域が活用できないので、電流量が低下する。
【００２８】
一方、トライオード動作では、電子源Ｋの直上の制御電極Ｇ１が電子源Ｋに対して負の電位を有し、電子源Ｋへの電界の浸透を抑える機能を有する。この結果、電子放出特性が制御電極Ｇ１に対してセルフアライメント化され、電子通過孔ＥＨＬの中心部で最も大きな電流密度となり、制御電極Ｇ１の近傍では電流密度が零となる。これによって、電子源Ｋの開口径及びその位置の高精度での制御を行わなくても、制御電流が零となり、構造的に最大電流を得ることが可能となる。
【００２９】
図３は、電子源Ｋに電子放出材料としてＣＮＴ（カーボンナノチューブ）を用いた場合の電子源Ｋの電子放出特性を示す図である。図３において、ダイオード動作では、電界放出に必要とされる電界を、電子源Ｋの電位Ｅｋと直上の制御電極Ｇの電位Ｅｃとの電位差で与える必要がある。この結果、ＣＮＴの電子放出特性によっては、電子源Ｋと直上の制御電極Ｇ１との駆動電圧が増大する。
【００３０】
一方、トライオード動作では、電界放出に必要とされる電界を、電子源Ｋの電位Ｅｋと制御電極Ｇ１の電位Ｅｃ１と加速電極Ｇ２の電位Ｅｃ２との電位差により与える。このため、電子放出が開始されるまでのバイアス分を直流電圧として加速電極Ｇ２に供給することにより、ＣＮＴ特性が劣化した場合でも駆動電圧を増大させずに所望の電流を得ることができる。
【００３１】
図４は、トライオード動作時の駆動状態とその動作点を示す図であり、横軸は加速電極Ｇ２の電位Ｅｃ２と制御電極Ｇ１の電位Ｅｃ１との間の電位差を示し、縦軸は電子源Ｋの電位Ｅｋｃｏと制御電極Ｇ１の電位Ｅｃ１との間の電位差を示している。また、図中、ＣＵＴＯＦＦはカットオフ特性を示し、矢印Ａで示す点は画素選択時の動作点を、点Ｂは画素非選択時の動作点をそれぞれ示し、Ｅｄは陰極信号の最大振幅を示している。さらに、Ｃは画素が発光しない領域を、Ｄは画素が発光する領域をそれぞれ示している。
【００３２】
図４に示すように画素選択時の制御電極Ｇ１の電位Ｅｃ１は０Ｖとなる。このとき、電子源Ｋのカットオフ電圧Ｅｋｃｏが駆動回路に対して最適となるように加速電極Ｇ２に印加される直流電圧Ｅｃ２が調整される。画像信号はカットオフ電圧Ｅｋｃｏを基準点に負極性で入力される。画素非選択時は制御電極Ｇ１の電位Ｅｃ１が０Ｖよりも低くなる。図４に示すように電子源Ｋの動作点Ｂは、制御電極Ｇ１の電位Ｅｃ１を基準に与えられるので、画素発光しない方向にオフセットされる。また、電子源Ｋに印加される信号の最大振幅Ｅｄは、画素選択時の動作点Ａに対して画素発光を生じない最大電圧で定義される。
【００３３】
したがって、トライオード動作に図５に示すように上記条件で加速電極Ｇ２に直流電圧Ｅｃ２を印加し、さらに陰極配線ＣＬには電位Ｅｋｃｏの駆動パルスを、制御電極Ｇ１には電位Ｅｃ１の駆動パルスをそれぞれ印加させてマトリクス駆動させることにより、トライオード動作が可能となる。
【００３４】
次にトライオード化時の電極ディメンジョンについて説明する。電極ディメンジョンのうち、電子源Ｋからの電子Ｅの放出に対して影響を与えるのは、図１に示すように制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬ及び加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬの制御電極Ｇ１側の開孔形状と、電子源Ｋと制御電極Ｇ１との間の間隔Ｌｋｇと、制御電極Ｇ１と加速電極Ｇ２との間の間隔Ｌ１２と、制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬの厚さＴｇ１とがある。
【００３５】
一般にマトリクスディスプレイの画素配列は、平行配列である。このために画素の基本形状は正方形もしくは矩形状となる。このため、各電子通過孔ＥＨＬ，ＡＨＬも矩形，長円もしくは円形状などの単純な形状が望ましい。また、加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬの制御電極Ｇ１側の孔形状が制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬの孔形状よりも孔径が小さいと、制御電極Ｇ１の本来の制御機能を低下させてしまい、また、加速電極Ｇ２への流入電流が生じ易くなるため、望ましくない。
【００３６】
ここで、加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬの孔形状が長円形に対して例えばカットオフ電圧Ｅｋｃｏ＝４０Ｖとなる加速電極Ｇ２の電位Ｅｃ２の変化を図６に示す。図６（ａ）は短径に対する加速電極Ｇ２の電位Ｅｃ２の変化を、図６（ｂ）は長径に対する加速電極Ｇ２の電位Ｅｃ２の変化をそれぞれ示している。図６（ａ）は、電子源Ｋと制御電極Ｇ１との間の間隔Ｌｋｇ＝０．０２ｍｍ，制御電極Ｇ１と加速電極Ｇ２との間の間隔Ｌ１２＝０．１ｍｍ，制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬの厚さＴｇ１＝０．００１ｍｍ，加速電極Ｇ２の長径を０．５２ｍｍとしたときに短径に対する加速電極Ｇ２の電位Ｅｃ２の変化を示したものであり、図６（ｂ）は、電子源Ｋと制御電極Ｇ１との間の間隔Ｌｋｇ＝０．０２ｍｍ，制御電極Ｇ１と加速電極Ｇ２との間の間隔Ｌ１２＝０．１ｍｍ，制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬの厚さＴｇ１＝０．００１ｍｍ，加速電極Ｇ２の長径Ｄ１を０．０７ｍｍと長径Ｄ２を０．１ｍｍとしたときに長径Ｄ１，Ｄ２に対する加速電極Ｇ２の電位Ｅｃ２の変化を示したものである。
【００３７】
図６に示すように加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬの短径Ｄ１，Ｄ２の変化は、長径の変化と比較して加速電極Ｇ２の電位Ｅｃ２に対して強い影響力を及ぼす。このためにトライオード化時の電極デメンジョンは、図１に示す制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬの短径ＦＧ１＝加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬの短径ＦＧ２と、電子源Ｋと制御電極Ｇ１との間の間隔Ｌｋｇと、制御電極Ｇ１と加速電極Ｇ２との間の間隔Ｌ１２と、制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬの厚さＴｇ１とによって決定される。
【００３８】
また、電子源Ｋと制御電極Ｇ１と加速電極Ｇ２との構成により、トライオード動作が行われるが、制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬの短径ＦＧ１及び加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬの短径ＦＧ２に比較して電子源Ｋと制御電極Ｇ１との間の間隔Ｌｋｇ，制御電極Ｇ１と加速電極Ｇ２との間の間隔Ｌ１２及び制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬの厚さＴｇ１が小さいと、制御電極Ｇ１の制御作用が小さくなり、電子放出がダイオード特性に近づいてしまう。
【００３９】
図７は、上記（Ｌｋｇ＋Ｔｇ１＋Ｌ１２／２）／ＦＧ１に占める割合を横軸に、電子源Ｋにおける電流密度のピークが孔径に対してどの位置に存在するかをプロットしたものを示したものである。このとき、制御電極Ｇ１と加速電極Ｇ２との間の間隔Ｌ１２のみが１／２倍されているのは、このＬ１２は電子源Ｋに対する影響度が上記Ｌｋｇ，Ｔｇ１に比較して小さく、１／２程度となるためである（陰極線管電子銃における経験値）。
【００４０】
図７に示すように（Ｌｋｇ＋Ｔｇ１＋Ｌ１２／２）／ＦＧ１が小さくなると、電流密度のピークは制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬの近傍となり、ダイオード特性に近くなる。電流密度のピーク値が孔径の５０％よりも内側に入り、トライオードとしての特性が強くなるのは（Ｌｋｇ＋Ｔｇ１＋Ｌ１２／２）／ＦＧ１≧０．２５の範囲である。また、電流密度のピーク値が制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬの中央部となり、完全なトライオード特性となるのは（Ｌｋｇ＋Ｔｇ１＋Ｌ１２／２）／ＦＧ１≧０．５０の範囲となる。
【００４１】
次に加速電極Ｇ２のトライオード特性の最適化について説明する。加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬの厚さＴｇ２が大きくなると、電子源Ｋ，制御電極Ｇ１及び加速電極Ｇ２により構成される電子レンズと、加速電極Ｇ２及び陽極ＡＤＥにより構成される電子レンズとが完全に分離されるため、電子放出特性と電子ビーム集束特性とを独立させて設計可能となる。しかしながら、加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬの厚さＴｇ２が大きくなり過ぎると、制御電極Ｇ１により一旦集束した電子ビームが発散するため、加速電極Ｇ２への流入電流が生じてしまう。このために加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬの厚さＴｇ２には最適値が存在する。
【００４２】
ここで、ダイオード動作を考慮すると、制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬの厚さＴｇ１を大きくすることにより、電子放出特性と電子ビーム集束特性とを独立させることができるが、放出電子を集束させる集束作用がないため、制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬの厚さＴｇ１を大きくするほど、制御電極Ｇ１への流入電流が増大してしまい、陽極ＡＤＥの到達する電子量が減少してしまう。ここで、制御電極Ｇ１への流入電流を減少させるために制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬの厚さＴｇ１を小さくすると、電子放出特性と電子ビーム集束特性とが分離できないため、設計が極めて困難となり、ダイオード動作では最適化設計が不可能となる。
【００４３】
加速電極Ｇ２を１段構成とし、その電子通過孔ＡＨＬの短径をＦＧ２としたとき、電子源Ｋと制御電極Ｇ１と加速電極Ｇ２とにより構成される電子レンズと、加速電極Ｇ２と陽極ＡＤＥとにより構成される電子レンズとを分離できる加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬの最小厚さＴｇ２ｍｉｎを３次元電子ビーム軌道解析により求めた。また、同様に加速電極Ｇ２に電子ビームが衝突する加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬの最大厚さＴｇ２ｍａｘを３次元電子ビーム軌道解析により求めた。この結果を図８に示す。
【００４４】
図８より、加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬの厚さをＴｇ２とし、その電子通過孔ＡＨＬの短径をＦＧ２としたとき、この電子通過孔ＡＨＬの厚さＴｇ２は、Ｔｇ２ｍｉｎ≦Ｔｇ２≦Ｔｇ２ｍａｘであり、かつ電子通過孔ＡＨＬの最小厚さＴｇ２ｍｉｎは、Ｔｇ２ｍｉｎ＝２．９８ＦＧ２−０．０４とし、電子通過孔ＡＨＬの短径ＦＧ２＜０．１０９のとき、その最大厚さＴｇ２ｍａｘは、Ｔｇ２ｍａｘ＝０．０２／（０．１１５−ＦＧ２）−０．０８であり、さらにこの電子通過孔ＡＨＬの短径ＦＧ２≧０．１０９のとき、その最大厚さＴｇ２ｍａｘは、Ｔｇ２ｍａｘ＝０．０３／（ＦＧ２−０．１）＋０．０４５のときが最適値となる。
【００４５】
また、図８において、加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬの最大厚さＴｇ２ｍａｘがその短径ＦＧ２＝０．１０９を境界として２つの異なる関数となっているのは、制御電極Ｇ１の制御作用によって形成される電子ビームの集束点であるクロスオーバが短径ＦＧ２の拡大に伴ない、電子源Ｋから遠くなっていき、短径ＦＧ２＝０．１０９の近傍で加速電極Ｇ２の領域外となるためである。また、短径ＦＧ２＞０．１０９の領域では、制御電極Ｇ１の制御作用により集束した電子ビームは、クロスオーバを形成する前に加速電極Ｇ２の電界により発散方向に転じる。
【００４６】
なお、図８において、加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬの短径ＦＧ２とその厚さＴｇ２との関係は、図中、中央部分でほぼ三角形状に囲まれる範囲Ｇが最適な領域を示し、その他のＢ１及びＢ２に示す範囲は電子Ｅが加速電極Ｇ２に当る領域をそれぞれ示し、Ｂ３で示す範囲は陰極電界と陽極電界との分離が不可能な領域を示している。
【００４７】
図９は、本発明による画像表示装置の他の実施例よる加速電極の構成を説明する要部拡大断面図である。図９において、図１と異なる点は、加速電極Ｇ２に形成する各電子通過孔ＡＨＬ´はその短径ＦＧ２が制御電極Ｇ１から陽極ＡＤＥの方向に向かって順次段階的に拡大する多段（Ｎ段）構造を有して形成されている。この電子通過孔ＡＨＬ´の多段構造は、短径ＦＧ２が電子源Ｋから陽極ＡＤＥの方向に向かって短径ＦＧ２−１，ＦＧ２−２…ＦＧ２−Ｎと順次大きくなる寸法を有し、かつ厚さ（深さ）Ｔｇが各短径に対応してその厚さＴｇ２−１，Ｔｇ２−２…Ｔｇ２−Ｎを有して形成されている。
【００４８】
このような構成において、加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬ´の最小厚さＴｇ２ｍｉｎは、電子通過孔ＡＨＬ´の内部に無電界領域が確保できる最短長を意味する。無電界領域においては、電子が直進するので、短径ＦＧ２−１，ＦＧ２−２…ＦＧ２−Ｎを電子源Ｋ側から順次拡大することによって各段毎の孔径に対応する無電界長さが最小厚さＴｇ２ｍｉｎ及び最大厚さＴｇ２ｍａｘを満たせば良いことになる。
【００４９】
このため、電子源Ｋ側からＮ段目の開孔短径と開孔厚さとをそれぞれＦＧ２−Ｎ，Ｔｇ２−Ｎとし、前述した式に短径ＦＧ２にＦＧ２−Ｎを代入した値をＴｇ２ｍｉｎ−Ｎ，Ｔｇ２ｍａｘ−Ｎとしたとき、ＦＧ１＝ＦＧ２−１＜ＦＧ２−２＜…＜ＦＧ２−Ｎであり、また少なくとも一つのＴｇ２−Ｎに対し、Ｔｇ２−Ｎ≧Ｔｇ２ｍｉｎ−Ｎが成立し、また、全てのＴｇ２−Ｎに対してＴｇ２−Ｎ≦Ｔｇ２ｍａｘ−Ｎであれば良い。
【００５０】
このような構成によれば、トライオード化により、ＣＮＴの品質による発光開始電圧のバラツキ（変動）を駆動電圧の上昇ではなく、加速電極Ｇ２の直流バイアス電圧に転化できるので、駆動電圧の低減を図ることができる。また、トライオード化により、電子源Ｋの電子放出部と制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬとのセルフアライメント化が可能となる。さらに、トライオード化により、電界のセルフアライメントで制御電極Ｇ１に与える制御電流を零とすることができる。
【００５１】
また、このような構成によれば、電子源Ｋの有効領域とその位置との位置合わせ裕度及び制御電流裕度により、電子源Ｋの有効領域が制限されないため、構造的に最大電流を得ることが可能となる。さらに、陽極ＡＤＥと加速電極Ｇ２との間に形成される電界と、制御電極Ｇ１と電子源Ｋとの間に形成される電界とを分離できるので、電子放出特性及び電子ビーム集束特性のそれぞれを独立に最適化させることができる。
【００５２】
また、このような構成によれば、陽極ＡＤＥと加速電極Ｇ２との間に形成される電界と、電子源Ｋと制御電極Ｇ１との間に形成される電界とを分離できるので、各構成電極間を所定間隔に保持するスペーサ及び前面パネルＰＮ２と背面パネルＰＮ１との間を所定間隔に保持する枠体などの構造部品の寸法及び組立て精度を全面的に緩和することができる。
【００５３】
図１０は、本発明による画像表示装置の他の実施例による構成を模式的に説明する一画素近傍の拡大断面図であり、前述した図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１０において、前述した図１と異なる点は、背面基板ＳＵＢ１の内面には全面的に陰極Ｃが形成され、この陰極Ｃの上面には全面的に電子を放出する電子源Ｋが形成されている。
【００５４】
なお、陰極Ｃ上に全面に形成される電子源Ｋは、例えばＣＮＴ（カーボンナノチューブ）が用いられており、一例としてＡｇ−Ｂ−ＣＮＴペーストを印刷法などにより塗布させ、焼成して形成される。
【００５５】
また、この陰極Ｃより前面パネルＰＮ２側には、電子源Ｋからの電子Ｅを前面パネルＰＮ２側に通過させる複数の電子通過孔ＥＨＬを有する互いに独立した複数の制御電極Ｇ１及び複数の電子通過孔ＡＨＬを有する互いに独立した複数の加速電極Ｇ２がそれぞれ同軸上に電子通過孔ＥＨＬ及び電子通過孔ＡＨＬを一致させて各電極間が所定の間隔を有して平行配列される構成となっている。
【００５６】
このような構成においては、制御電極Ｇ１を陰極Ｃに対して低電位とし、加速電極Ｇ２の電位によって電子源Ｋから電子Ｅを放出させるトライオード動作を行う。これによって陰極Ｃに形成された電子源Ｋから放出された電子Ｅは、制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬによりその電子量が制御されて通過し、さらに加速電極Ｇ２の電子通過孔ＡＨＬを通過するとともに、この電子通過孔ＡＨＬにより加速され、電子ビームＥＢとして陽極ＡＤＥに指向され、蛍光体ＰＨＳを励起させ、所定の波長で発光させる。この画素を二次元配置して前面パネルＰＮ２に表示領域が形成されて画像が表示される。
【００５７】
このようなトライオード動作では、図１１に示すように陰極Ｃを画面内全域で単一電位の電極として直流電圧Ｅｋ＝０Ｖを印加する。制御電極Ｇ１には制御電位Ｅｃ１（オフ時）＜Ｅｃ１´（オン時）＜Ｅｋとなるパルス電圧を、加速電極Ｇ２にはオフ時に０Ｖ，オン時に加速電位Ｅｃ２のパルス電圧をそれぞれ印加させて行う。
【００５８】
図１２は、図１１に示す駆動回路によるマトリクス駆動時の陰極Ｃの電位と、制御電極Ｇ１の電位と、加速電極Ｇ２の電位と、発光との関係を示す図であり、Ｌ１は発光する領域を、Ｌ２は非発光領域を、ＣＵＴＯＦＦはカットオフ特性をそれぞれ示している。また、そのマトリクス駆動は下記表１に示すタイミングで行われる。
【００５９】
【表１】

【００６０】
なお、前述した図１１において、加速電極Ｇ２側をゲート線とし、制御電極Ｇ１側を信号線として用いたが、制御電極Ｇ１側をゲート線とし、加速電極Ｇ２側を信号線として用いても良いことは言うまでもない。
【００６１】
このような構成によれば、トライオード化により、陰極Ｃの電子源Ｋと制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬとのセルフアライメントが可能となるとともに、電界のセルフアライメントで制御電極Ｇ１への流入電流を零とすることができる。また、位置合わせ裕度及び制御電流裕度により、陰極Ｃの電子源Ｋの有効径が制限されないので、構造的な最大電流を得ることができる。
【００６２】
また、このような構成によれば、単一の陰極Ｃでマトリクス駆動が可能となる。また、トライオード電子放出構造となるので、陰極Ｃの電子源Ｋの位置は制御電極Ｇ１と加速電極Ｇ２との位置によるセルフアライメントとなり、電子源Ｋのパターン化を一切不要とすることができる。
【００６３】
なお、前述した実施例においては、制御電極Ｇ１及び加速電極を導電性金属板材で形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、制御電極Ｇ１及び加速電極Ｇ２を導電性金属膜により形成される積層膜電極構造で構成しても良く、また、制御電極Ｇ１は絶縁性基板の陰極配線ＣＬ側に導電性金属膜により形成され、加速電極Ｇ２はこの絶縁性基板の陽極ＡＤＥ側に導電性金属膜により形成される積層電極構造で構成しても良く、さらには制御電極は絶縁性基板の陰極配線ＣＬ側に帯状電極素子（ＭＲＧ）により形成され、この絶縁性基板の陽極側に導電性金属膜により形成される積層電極構造で構成しても前述した効果と全く同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００６４】
また、前述した各実施例においては、制御電極Ｇ１及び加速電極Ｇ２の各電子通過孔の開孔形状を円形状とした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、長円形状または矩形状または各種の形状に形成しても、前述と全く同様の効果が得られる。
【００６５】
なお、前述した実施例においては、画像表示装置としてフィールドエミッションパネルに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フィールドエミッションパネルを用いたディスプレイ，受像機などに適用しても前述と全く同様に効果が得られることは勿論である。
【００６６】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明による画像表示装置によれば、電子源と、制御電極と、加速電極との間の間隔及び各電極厚さ並びに各電子通過孔の孔径を規定し、加速電極に直流電位を付与し、陰極配線と制御電極とによるマトリクス駆動を行い、トライオード電子放出を行うことにより、低電圧駆動にて高い電流密度が得られるので、電子源のＣＮＴ特性が劣化した場合でも駆動電圧を増大させずに所望の電流が得られ、より高輝度で再現性に優れたディスプレイを実現可能とすることができる。また、駆動電圧に低減により、駆動回路のコストを大幅に削減することができるとともに、信頼性も大幅に向上させることができる。さらに、ダイオード動作と比較して全ての裕度が拡大できるので、歩留りを大幅に向上させることができるとともに、構成部品の精度を緩和できるので、構成部品単価を大幅に低減させることができるなどの極めて優れた効果が得られる。
【００６７】
また、本発明による画像表示装置によれば、電子源と、制御電極と、加速電極との間の間隔及び各電極厚さ並びに各電子通過孔の孔径を規定することにより、陽極と加速電極との間に形成される電界と、制御電極と電子源との間に形成される電界とが完全に分離され、電界相互間の影響が全くなくなるので、電子放出特性及び電子ビーム集束特性をそれぞれ独立させて最適化設計が可能となるという極めて優れた効果が得られる。
【００６８】
また、本発明による他の画像表示装置によれば、陰極を単一電極で形成して直流電位を付与し、制御電極と加速電極とによるマトリクス駆動を行い、トライオード電子放出を行うことにより、電子源と制御電極の電子通過孔との位置合わせ裕度及び制御電極の電流裕度が向上し、構造的に最大電流が得られるので、電子源の有効径が制限されなくなり、電子源のパターン作製が一切不要となるとともに、配線パターンも不要となるので、構造が単純化され、パネルコストを大幅に低減することができるとともに、部品及び組立て精度を必要としないので、歩留まりを大幅に向上させることができるなどの極めて優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像表示装置の一実施例を模式的に説明する一画素近傍の拡大断面図である。
【図２】図１に示す画像表示装置のトライオード動作とダイオード動作とで比較したときの電子放出特性を示す図である。
【図３】図１に示す画像表示装置の電子源にカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を用いたときの電子放出特性を示す図である。
【図４】図１に示す画像表示装置のトライオード動作時の駆動状態と動作点との関係を示す図である。
【図５】図１に示す画像表示装置をトライオード動作させる時の各電極に印加する駆動パルスのタイミング図である。
【図６】加速電極の電子通過孔の孔径に対する加速電極の電位の変化の関係を示す図である。
【図７】制御電極の電子通過孔の孔径に対する電子源における電流密度のピークの関係を示す図である。
【図８】加速電極の電子通過孔の最短径に対する加速電極の厚さの関係を示す図である。
【図９】本発明による画像表示装置の他の実施例を説明する加速電極の電子通過孔の構成を示す拡大断面図である。
【図１０】本発明による画像表示装置の他の実施例による構成を模式的に説明する一画素近傍の拡大断面図である。
【図１１】図１０に示す画像表示装置をトライオード動作させる時の各電極に印加する駆動パルスのタイミング図である。
【図１２】カソード電位，制御電極電位，加速電極電位と発光との関係を示す図である。
【符号の説明】
ＳＵＢ１ 背面基板
ＰＮ１ 背面パネル
ＣＬ 陰極配線
Ｃ 陰極
Ｋ 電子源
Ｅ 電子
Ｇ１ 制御電極
ＥＨＬ 電子通過孔
Ｇ２ 加速電極
ＡＨＬ 電子通過孔
ＡＨＬ´ 電子通過孔
ＥＢ 電子ビーム
ＡＤＥ 陽極
ＢＭ ブラックマトリクス
ＰＨＳ 蛍光体
ＳＵＢ 前面基板
ＰＮ２ 前面パネル

Claims (8)

1. 陽極及び蛍光体を内面に有する前面基板と、
   一方向に延在し前記一方向に交差する他方向に並設され、かつ電子源を有する複数の陰極配線と、前記陰極配線と非接触で対向し、かつ前記電子源とそれぞれ対向する領域に前記電子源から放出する電子を前記前面基板の内面側に通過させる複数の電子通過孔を有し、前記電子源から放出された電子放出量を制御する制御電極と、前記制御電極と非接触で対向し、かつ前記制御電極の各電子通過孔とそれぞれ対向する領域に前記制御電極の電子通過孔を通過した電子を通過させる複数の電子通過孔を有し、当該電子通過孔を通過する電子を前記前面基板の内面側に加速させる加速電極とを内面に有して前記前面基板と所定の間隔をもって対向する背面基板と、
   前記前面基板と前記背面基板との間で表示領域を周回して介挿され、前記所定の間隔を保持する枠体と、
   を備え、
   前記加速電極は、前記電子源と前記制御電極との間隔をＬｋｇ、前記制御電極と前記加速電極との間の間隔をＬ１２、前記制御電極の電子通過孔の厚さをＴｇ１、前記制御電極の電子通過孔の短径をＦＧ１としたとき、
   （Ｌｋｇ＋Ｔｇ１＋Ｌ１２／２）／ＦＧ１≧０．２５
   前記加速電極の電子通過孔の厚さをＴｇ２、前記加速電極の電子通過孔の短径をＦＧ２としたとき、
   Ｔｇ２ｍｉｎ≦Ｔｇ２≦Ｔｇ２ｍａｘ
   であり、かつ
   Ｔｇ２ｍｉｎ＝２．９８ＦＧ２−０．０４
   ＦＧ２＜０．１０９のとき、
   Ｔｇ２ｍａｘ＝０．０２／（０．１１５−ＦＧ２）−０．０８
   ＦＧ２≧０．１０９のとき、
   Ｔｇ２ｍａｘ＝０．０３／（ＦＧ２−０．１）＋０．０４５
   であることを特徴とする画像表示装置。
2. 陽極及び蛍光体を内面に有する前面基板と、
   一方向に延在し前記一方向に交差する他方向に並設され、かつ電子源を有する複数の陰極配線と、前記陰極配線と非接触で対向し、かつ前記電子源とそれぞれ対向する領域に前記電子源から放出する電子を前記前面基板の内面側に通過させる複数の電子通過孔を有し、前記電子源から放出された電子放出量を制御する制御電極と、前記制御電極と非接触で対向し、かつ前記制御電極の各電子通過孔とそれぞれ対向する領域に前記制御電極の電子通過孔を通過した電子を通過させる複数の電子通過孔を有し、当該電子通過孔が前記前面基板方向に向かって開孔径を順次大きくなるＮ段構造を有して形成され、当該電子通過孔を通過する電子を前記前面基板の内面側に加速させる加速電極とを内面に有して前記前面基板と所定の間隔をもって対向する背面基板と、
   前記前面基板と前記背面基板との間で表示領域を周回して介挿され、前記所定の間隔を保持する枠体と、
   を備え、
   前記加速電極は、前記電子源と前記制御電極との間隔をＬｋｇ、前記制御電極と前記加速電極との間の間隔をＬ１２、前記制御電極の電子通過孔の厚さをＴｇ１、前記制御電極の電子通過孔の短径をＦＧ１としたとき、
   （Ｌｋｇ＋Ｔｇ１＋Ｌ１２／２）／ＦＧ１≧０．２５
   前記加速電極の電子通過孔の１段目の開孔の厚さをＴｇ２−１、前記Ｎ段目の開孔の厚さをＴｇ−Ｎとし、前記加速電極の電子通過孔の１段目の開孔の短径をＦＧ２−１、前記Ｎ段目の開孔の短径をＦＧ２−Ｎとし、前記Ｎ段目の開孔の厚さの最小値をＴｇ２ｍｉｎ−Ｎ、前記Ｎ段目の開孔の厚さの最大値をＴｇ２ｍａｘ−Ｎとしたとき、
   ＦＧ１＝ＦＧ２−１＜ＦＧ２−２＜…＜ＦＧ２−Ｎ
   であり、少なくとも１つのＴｇ２−Ｎに対して
   Ｔｇ２−Ｎ≧Ｔｇ２ｍｉｎ−Ｎ
   また、全てのＴｇ２−Ｎに対して
   Ｔｇ２−Ｎ≦Ｔｇ２ｍａｘ−Ｎ
   であることを特徴とする画像表示装置。
3. 前記電子源はカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
4. 陽極及び蛍光体を内面に有する前面基板と、
   表示領域に電子源を形成する陰極と、前記陰極と非接触で対向し、かつ前記電子源とそれぞれ対向する領域に前記電子源から放出する電子を前記前面基板の内面側に通過させる複数の電子通過孔を有し、前記電子源から放出された電子放出量を制御する制御電極と、前記制御電極と非接触で対向し、かつ前記制御電極の各電子通過孔とそれぞれ対向する領域に前記制御電極の電子通過孔を通過した電子を通過させる複数の電子通過孔を有し、当該電子通過孔を通過する電子を前記前面基板の内面側に加速させる加速電極とを内面に有して前記前面基板と所定の間隔をもって対向する背面基板と、
   前記前面基板と前記背面基板との間で前記表示領域を周回して介挿され、前記所定の間隔を保持する枠体と、
   を備え、
   前記加速電極は、前記電子源と前記制御電極との間隔をＬｋｇ、前記制御電極と前記加速電極との間の間隔をＬ１２、前記制御電極の電子通過孔の厚さをＴｇ１、前記制御電極の電子通過孔の短径をＦＧ１としたとき、
   （Ｌｋｇ＋Ｔｇ１＋Ｌ１２／２）／ＦＧ１≧０．２５
   前記加速電極の電子通過孔の厚さをＴｇ２、前記加速電極の電子通過孔の短径をＦＧ２としたとき、
   Ｔｇ２ｍｉｎ≦Ｔｇ２≦Ｔｇ２ｍａｘ
   であり、かつ
   Ｔｇ２ｍｉｎ＝２．９８ＦＧ２−０．０４
   ＦＧ２＜０．１０９のとき、
   Ｔｇ２ｍａｘ＝０．０２／（０．１１５−ＦＧ２）−０．０８
   ＦＧ２≧０．１０９のとき、
   Ｔｇ２ｍａｘ＝０．０３／（ＦＧ２−０．１）＋０．０４５
   であり、前記制御電極と前記加速電極とによりマトリクス駆動が行われることを特徴とする画像表示装置。
5. 前記カソードはカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記制御電極は第１の導電性金属膜で形成され、前記加速電極は第２の導電性金属膜で形成される積層膜電極構造であることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の画像表示装置。
7. 前記制御電極は絶縁性基板の前記陰極配線側に第１の導電性金属膜で形成され、前記加速電極は当該絶縁性基板の前記陽極側に第２の導電性金属膜で形成される積層電極構造であることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の画像表示装置。
8. 前記制御電極は絶縁性基板の前記陰極配線側に帯状電極素子で形成され、前記加速電極は当該絶縁性基板の前記陽極側に導電性金属膜で形成される積層電極構造であることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の画像表示装置。

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