JP3776314B2 - 側方に分割された表面電極を含むスペーサを有するフラットパネル型ディスプレイの構造及び製造 - Google Patents
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Description
【０００１】
技術分野
本発明は、特に陰極線管（CRT）タイプのフラットパネル型ディスプレイに関連するものであり、詳述するとフラットパネル型ディスプレイに利用されるスペーサ装置の構造に係るものである。
【０００２】
発明の背景
フラットパネル型CRTディスプレイは、発光材料に衝当する電子に応じてディスプレイの表示面上に画像を表示する薄く平坦なディスプレイである。電子は電界放出や熱電子放出のような機構によって生じさせることが可能である。通常フラットパネル型CRTディスプレイには、フェースプレート（即ち、表面プレート）構造体とバックプレート（即ち、ベースプレート）構造体が含まれ、それらは環状の外壁によって連結されている。結果として生じる密閉容器は、高真空に保持される。例えば大気圧などの外力によるディスプレイの圧壊を防止するために、通常は1以上のスペーサを外壁の中のプレート構造体の間に配置する。
【０００３】
図１及び図２は互いに垂直な図であり、Schmidらの米国特許第5,675,212号に開示のような従来型のフラットパネル型CRTディスプレイの一部を示す。この従来型ディスプレイの構成部品には、バックプレート構造体２０、フェースプレート構造体２２、及びディスプレイに作用する外力に対抗するためのプレート構造体２０、２２の間に位置するスペーサの集まりが含まれる。バックプレート構造体２０には、選択的に電子を放出する領域が含まれる。フェースプレート構造体２２には、電子放出領域２６から放出された電子の衝当によって光を放出する素子２８が含まれる。発光素子２８の各々は、対応する1つの電子放出素子２６の向かい側に配置される。
【０００４】
図１及び図２において複数のフ複数スペーサ２４の中の1つが符号を付されており、それには、主要部をなすスペーサ壁３０、端部電極３２、３４、一対の表面電極３６、別の一対の表面電極３８が含まれる。端部電極３２、３４は、プレート構造体２０、２２と各々接触するようにスペーサ壁３０の対向する端部に配置される。表面電極３６は、端部電極３２と共に連続的なU字型の電極を形成する。表面電極３８は、端部電極３４と共に連続的なU字型の電極を形成する。
【０００５】
フラットパネル型CRTディスプレイにおけるスペーサは、スペーサの存在しないディスプレイのフェースプレート構造体において電子が衝当するであろう位置から大きく異なる位置に電子が衝当するような電気的な作用を生じさせないことが望ましい。スペーサに起因する電子の横向きの正味の偏向量は、ゼロに近づけるべきである。この目標を達成することは、図１及び図２の従来型ディスプレイにおいて連続的な壁形状をなすスペーサ間の間隔が2つの電子放出領域以上であるときに特に必要とされる。スペーサ２４が正味の電子の偏向の原因となる場合、最も近接するスペーサ２４からの距離が異なる位置の領域２６から放出された電子の正味の偏向は通常異なる。これは、ディスプレイの表示面に現れる望ましくない形状のような画像の劣化の誘因となる。
【０００６】
領域２６から素子２８まで移動する電子の軌跡への正味の影響を低減するために、表面電極３６、３８がスペーサ２４に沿って存在する電位場の制御に用いられる。しかし、Schmidらが述べているように、シート上に形成された電極３６、３８の2倍幅のストリップを有する壁の材料の大きなシートが電極３６、３８の中心線に沿って機械的に切断されるプロセスによって通常スペーサ２４は形成される。切断工程の実施における機械的な制限のために、表面電極３６又は３８の各々の幅はその長さに応じて変化し得る。
【０００７】
更に、表面電極の幅の変動は、スペーサ２４によって電子の軌道がスペーサ長さに沿って変化する電気的作用を引き起こす。従って、スペーサ２４に起因する正味の電子の偏向は、それらの長さに沿って変化する。例えばスペーサの長手方向に沿った1つの位置における正味の電子の偏向が概ねゼロであっても、スペーサの長手方向に沿った別の位置における正味の電子の偏向は著しい画像の劣化の原因となり得る。端部電極に接触する表面電極の幅の変動から生じる画像の劣化を防止することが望ましい。
【０００８】
発明の開示
本発明によれば、分割された表面電極が、フラットパネル型ディスプレイの対をなすプレート構造体の間に配置されたスペーサの主部の表面上に重なる。分割された表面電極は、そのうちの1つがディスプレイの画像を生じさせる2つのプレート構造体から離隔され、またプレート構造体と接触する何れのスペーサの端部電極からも離隔される。表面電極は側方に離隔されている。つまり、何れかのプレート構造体に概ね垂直な方向から見ると、表面電極は互いに離隔された複数の電極セグメントに分割されている。
【０００９】
一般にフラットパネル型ディスプレイは、別のプレート構造体から放出された電子に応じて画像を生成するプレート構造体が光を放出するフラットパネル型CRTディスプレイである。電子を放出するプレート構造体から光を放出するプレート構造体まで電子が移動する際に、通常は側方に離隔された表面電極のセグメントによって、スペーサによって生じた別の電子の偏向を補償（矯正）するように電子が偏向される。電極セグメントの位置及びサイズを適切に選択することによって、スペーサによって生じる正味の電子の偏向を非常に小さくすることが可能である。
【００１０】
表面電極のセグメントは、通常はスペーサの抵抗特性によって概ね決定された電位に達する。スペーサに沿って存在する電位は、電子放出プレート構造体から発光プレート構造体までの間に増大するが、各電極セグメントに沿って存在する電位は概ね一定である。この一定の電位の効果によって、補償的な電子の偏向が生じる。
【００１１】
表面電極を側方に離隔された複数のセグメントに分割することによって、スペーサのアクティブ領域長さ全体に沿って適切な電子の偏向の補償が容易となる。スペーサの長さは、通常はプレート構造体に概ね平行に側方に測定される。特に、概してスペーサの抵抗特性によってセグメント電位がプレート構造体からの距離と共に変化するように、必要な量の補償的電子の偏向を生じさせるために到達することが必要な各電極セグメントの電位の値は、プレート構造体からの距離に伴い変化する。一旦プレート構造体からの或る距離に対して望ましいセグメント電位が確立されると、プレート構造体に対する各セグメントからの距離は、補償的な電子の偏向の量に大きく影響することなく幾分変化し得る。
【００１２】
対照的に、（ａ）分割されていない表面電極がここでの分割された表面電極の代わりに用いられた場合、また（ｂ）分割されていない表面電極が、スペーサ主部上の分割された表面電極と概ね同様の位置に配置された場合、何が起こり得るかを考えて欲しい。分割されていない表面電極全体は、概ね単一の電位である。幾つかの理由（例えば製造におけるミスアライメント）によって、分割されていない表面電極が、プレート構造体に対して傾斜している場合、分割されていない表面電極を通る垂直方向の1つの断面が概ね正しい電位であり得る。しかしながら、分割されていない表面電極を通る他の任意の垂直方向の断面は、通常は不適切な電位である可能性があり、それによって不適切な量の補償的な電子の偏向を招く。本発明のフラットパネル型ディスプレイにおける表面電極の分割により、電極セグメントの位置決めにおける許容差が得られ、スペーサの概ね全てのアクティブ領域の長さを横切り望ましい電子の偏向の補償を達成し、従って分割されていない表面電極で起こるであろう位置決め許容差の欠如を克服する。
【００１３】
本発明の表面電極の各セグメントによる補償的な電子の偏向の量は、セグメントの幅に依存する。従って、一般に電極セグメントの幅は十分調整することが必要である。
【００１４】
特にCRTタイプの1つのフラットパネル型ディスプレイの製造において本発明の教示を適用するにあたり、通常はマスキング過程が表面電極のセグメントの幅を画定するのに用いられる。一般に、特にマスキング工程を実施するのに通常用いられるようなフォトリソグラフィーマスキングは、表面電極の幅を画定するためのSchmidらの米国特許第5,675,212号において従来用いられたような機械的な切断操作に比べて、マスキング工程においてより良好な寸法調整が可能である。従ってSchmidらと比較して、スペーサの存在により生じる正味の電子の偏向は、本発明においてはより一様にゼロに近付き得る。本発明は、先行技術において生じていた関連する画像の劣化を概ね解消する。
【００１５】
好適実施例の説明
以下の記載における特定のタイプの薄いコーティングに関する説明に限り、用語「電気的に抵抗性」は、一般に1010−1013Ω／□のシート抵抗を有するスペーサ主部又はプレートのような対象物に対して適用するものである。一般に1013Ω／□よりも大きなシート抵抗を有する対象物は、「電気的に絶縁性」（または「誘電性」）と特徴づけられる。一般に1010Ω／□よりも小さなシート抵抗を有する対象物は、「導電性」と特徴づけられる。
【００１６】
本明細書において、電気的に抵抗性のスペーサ主部に形成された薄いコーティング（ブランケットコーティング又はパターン形成されたコーティング）は、コーティングのシート抵抗とスペーサ主部のシート抵抗との関係に基づき「電気的に抵抗性」、「電気的に絶縁性」、又は「導電性」と特徴づけられる。コーティングのシート抵抗が、下に重なるスペーサ主部のシート抵抗の10%から10倍までの場合は、コーティングは「電気的に抵抗性」である。コーティングのシート抵抗が、スペーサ主部のシート抵抗の10倍を超える場合は、コーティングは「電気的に絶縁性」である。コーティングのシート抵抗が、スペーサ主部のシート抵抗の10%未満の場合は、コーティングは「導電性」である。
【００１７】
用語「電気的に非絶縁性」は、電気的に抵抗性または導電性の薄いコーティングを含む対象物に適用する。例えば、1010Ω／□以下のシート抵抗を有する対象物は、一般に「電気的に非絶縁性」と特徴づけられる。同様に、用語「非導電性」は、電気的に抵抗性または電気的に絶縁性の対象物に適用される。少なくとも1010Ω／□のシート抵抗を有する対象物は、ここでは一般に「非導電性」と特徴づけられる。これらのカテゴリーは10V/μm未満の電界強度に限定される。
【００１８】
以下で述べるように、通常フラットパネル型CRTディスプレイのバックプレート構造体とフェースプレート構造体との間に位置するスペーサは、（ａ）スペーサ主部、（ｂ）各々がバックプレート構造体およびフェースプレート構造体と接触する対をなすエッジ電極（縁部電極）、及び（ｃ）1以上の表面電極からなる。端部電極は、スペーサ主部の対向する端部（即ち、端部の表面）に沿って延在する。スペーサ主部のこれらの対向する2つの端部が、スペーサ主部が壁のように形成された場合に生じるようなエッジ部であるとき、端部電極はエッジ電極と呼ばれることもある。各表面電極は、スペーサ主部の表面（即ち、使用面）に沿って延在し、また通常は両方の端部電極から離隔される。
【００１９】
ここで、一般にスペーサはバックプレート側およびフェースプレート側の電気的末端部(electrical ends)と称される2つの電気的末端部を有し、その付近で端部電極の各々がバックプレート構造体およびフェースプレート構造体と接触する。2つの端部電極におけるスペーサの物理的末端部に対するスペーサの2つの電気的末端部の位置は、各表面電極が両方の端部電極から離隔された場合については以下のような方法で決定する。
【００２０】
第1に端部電極が概ねスペーサ主部の端部全体に沿って延在する場合、スペーサの対応する電気的末端部は端部電極において生じ、従ってスペーサの対応する物理的末端部に一致する。第2に端部電極が、スペーサ主部の端部の一部のみに沿って延在する場合、スペーサの対応する電気的末端部は、抵抗的に決定された量だけスペーサの物理的末端部を越えて移動する。特に、そのスペーサ（両方の端部および表面電極を含む）の抵抗率は、当のスペーサの端部全体に沿って延在する端部電極を有するより長いスペーサの抵抗率と概ね等しい。2つのスペーサ（即ち、一方は短縮された端部電極を有し、より長いもう一方は完全な端部電極を有する）間の物理的長さの差は、短縮された端部電極を有する表示されたスペーサの電気的末端部がその物理的末端部を超えて移動する距離である。
【００２１】
本発明によるフラットパネル型CRTディスプレイの幾つかの実施例においては、表面電極は端部電極に接触し得る。この場合、スペーサの対応する電気的末端部は、抵抗的に決定された量だけ別の端部電極の方向にスペーサの上の方へ移される。表面電極が、スペーサ主部の端部の一部のみに沿って延在する端部電極と接触する場合、スペーサの対応する電気的末端部は、種々の因子に依存する抵抗的に決定された量だけ別の端部電極の方向にスペーサの上の方へ移動するか、或いはスペーサを越えて移動する。これらの2つのケースにおけるスペーサの電気的末端部及び物理的末端部の異なる距離は、前述の技術に従って決定される。
【００２２】
図３及び図４は互いに垂直な図であり、本発明によるスペーサ装置を有するフラットパネル型CRTディスプレイのアクティブ領域部分を示す。図３及び図４のフラットパネル型CRTディスプレイは、フラットパネル型テレビ、並びにパーソナルコンピュータ、ラップトップ型コンピュータ、又はワークステーションに適するフラットパネル型ビデオモニタとして役立ち得る。本フラットパネル型ディスプレイの電気的容量の議論において、一般に電位は電圧源の電位よりも寧ろ仕事関数を含む表面電位である。
【００２３】
図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイには、バックプレート構造体４０、フェースプレート構造体４２、及びプレート構造体４０及び４２の間に位置するスペーサ装置が含まれる。スペーサ装置は、側方に離隔されたスペーサ４４の集まりからなる。図３及び図４の例において、各スペーサ４４は概ね壁のような形状をなす。
【００２４】
また、図３及び図４のディスプレイには、中にスペーサ４４が配置される密封容器を形成するためにプレート構造体４０及び４２の間に配置された環状の外壁（図示せず）が含まれる。密封容器は低圧（一般に１０-7torr未満）に保持される。複数のスペーサ４４からなるスペーサ装置は、大気圧のようなディスプレイに作用する外力に対抗してプレート構造体４０及び４２の間隔を比較的一定に維持する。
【００２５】
バックプレート構造体４０には、適切な制御信号に応じて選択的に電子を放出する側方に離隔された領域４６の行および列のアレイが含まれる。各電子放出領域４６は、一般に多数の電子放出素子からなる。領域４６は、平坦な電気的に絶縁性のバックプレート（個別には図示せず）の上に重なる。電子放出素子４６の典型的な具現化の更なる知見については、Spindtらによる国際特許出願PCT/US99/01026（1999年1月15日出願）に示されており、それらの内容についてはここで言及することにより本明細書の一部とする。
【００２６】
またバックプレート構造体４０には、電子放出領域４６よりも高い位置に配置された主要な構造体４８が含まれる。つまり、主要な構造体４８は、領域４６に比べてバックプレート構造体４０の外側表面から更に離隔されて延在する。一般に構造体４８は、蜂の巣模様のように側方に形成される。領域４６は、構造体４８の開口部５２を通して露出される。
【００２７】
主要な構造体４８は、通常は電子放出領域４６から放出された電子を集束するシステムである。このため、電子集束システム４８は非導電性のベース集束構造体５２と、そのベース集束構造体５２の頂部に位置してその側壁に延在する導電性の集束コーティング４８とからなる。図３及び図４の例において、集束コーティング４８は集束構造体５２の側壁において下方に途中までのみ延在し、従って電子放出領域４６から離隔されている。或いは、集束コーティング５４が領域４６から離隔されていれば、集束コーティング５４は構造体５２の側壁において下方に完全に延在し得る。どちらの場合においても、ディスプレイ動作の際に集束コーティング５４には低い電子集束電位VL（通常は一定）が印加される。
【００２８】
フェースプレート構造体４２には、各々が電子放出領域４６に対応する側方に離隔された発光素子５６の行および列のアレイが含まれる。発光素子５６（一般に蛍光体）は、透明な電気的に絶縁性のフェースプレート（個別には図示せず）の上に重なる。電子放出領域４６から選択的に放出された電子の衝当によって、発光領域５６が光を放出してフェースプレート構造体４２の外側表面に画像を生成する。
【００２９】
図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイは、白黒ディスプレイ又はカラーディスプレイでも良い。白黒ディスプレイの場合、各発光領域５６及び対応する電子放出領域４６が画素（ピクセル）を形成する。カラーディスプレイの場合、各発光素子５６及び対応する電子放出領域４６がサブピクセルを形成する。カラーピクセルは、赤、緑、及び青の3つの隣接するサブピクセルからなる。ディスプレイは側方に広がるピクセルによって確定されるアクティブ領域を有する。
【００３０】
更にフェースプレート構造体４２には、導電性のアノード層５８が含まれる。図３及び図４の例において、アノード層５８は、発光素子５６の頂部に位置して素子５６を側方に離隔する概ね蜂の巣模様の領域に延在する光反射体である。通常このフェースプレート構造体４２の蜂の巣模様の領域には、アノード層５８の下に重なる「ブラック」マトリクスが含まれる。ディスプレイ動作において、アノード層５８は後方に向けられた光を或る程度反射して画像の輝度を増大させる。或いは、光反射性のアノード層５８を、発光素子５６の下に重なる透過性の導電性の層で代替することができる。どちらの場合においても、アノード層はディスプレイ動作においては高いアノード電位VH（通常は一定）を印加される。アノード電位VHは通常4〜10kVであり、集束電位VLよりも概ね大きな値である。
【００３１】
壁形状をなすスペーサ４４は、行方向に側方に延在する（即ち、電子放出領域４６又は発光素子５６の行に沿って延在する）。行方向は図３の平面に延在し、また図４の水平方向に延在する。各スペーサ４４の長さは、行方向において測定されたものである。各スペーサ４４の幅（即ち、高さ）は、図３及び図４の鉛直方向に測定したものである（即ち、バックプレート構造体４０からフェースプレート構造体４２までを測定したものか、或いはその逆に測定したものである）。図３に示すように、スペーサ４４は領域４６（又は素子５６）の2行分よりも大きく側方に離隔されている。典型的な実施例においては、３０行の領域４６が連続するスペーサ４４を離隔している。
【００３２】
各スペーサ４４は、電気的に抵抗性のスペーサ主部６０、導電性のバックプレート側の端部電極６２、導電性のフェースプレート側の端部電極６４、及び側方に分割された導電性の表面電極６６からなる。スペーサ主部６０は、通常は壁のように形成され、それは少なくともディスプレイのアクティブ領域を横切り延在する。主要部をなすスペーサ壁６０の鉛直方向に測定した幅（即ち、高さ）は、0.3〜2.0mm（標準的には1.25mm）である。主要部をなす壁６０の厚みは、40〜100μm（標準的には50〜60μm）である。主要部をなす壁６０は電気的に抵抗性の材料からなり、また場合によっては電気的に絶縁性の材料が壁６０の中に分散されているので、壁６０の全体的な性質は上端から下端まで電気的に抵抗性である。
【００３３】
主要部をなす壁６０の各々は、種々の方法で内部に形成され得る。主要部をなす壁６０は、一層として或いは薄層からなる一群として形成され得る。好適実施例において、壁６０は、主として例えば標準温度（0℃）のような所定の温度においてシート抵抗が比較的一定である電気的に抵抗性の材料で形成された壁形状の基板からなる。或いは、壁６０は、所定の温度においてシート抵抗が比較的一定である電気的に抵抗性のコーティングで両方の基板表面を被覆された電気的に絶縁性の壁形状の基板として形成され得る。抵抗性のコーティングの厚みは通常約0.1μmである。どちらの場合においても、壁６０の抵抗性の材料は、壁６０の全幅に沿って連続的に延在する。
【００３４】
また、主要部をなす壁６０の抵抗性の材料は、一般に電子の二次的放出を抑制する非導電性の薄いコーティングで両方の表面を覆われている。二次的な放出を抑制するコーティングは、通常は電気的に抵抗性の材料からなる。主要部をなす壁１６の構成要素の具体例は、Schmidらの米国特許第5,675,212号（前出）、Spindtらの米国特許第5,614,781号、Spindtらの米国特許第5,532,548号、及びSpindtらの国際特許出願PCT/US98/13141（1998年6月23日出願）に示されている。
【００３５】
各スペーサ４４の端部電極６２及び６４は、主要部をなすスペーサ壁６０の両端に位置し、通常これらの2つの壁の端部の全体に沿って延在する。バックプレート側の端部電極６２は、集束システム４８の頂部に沿って、特に集束コーティング５４の頂部表面に沿ってバックプレート構造体４０と接触する。フェースプレート側の端部電極６４は、発光素子５６の間の蜂の巣模様の凹部におけるアノード層５８に沿ってフェースプレート構造体４２と接触する。端部電極６２及び６４の厚みは、50nm〜1μm（標準的には100nm）である。一般に端部電極６２及び６４は、例えばアルミニウム、クロム、ニッケル、又はニッケル−バナジウム合金のような金属からなる。
【００３６】
各スペーサ４４の主要部をなすスペーサ壁６０は、対向する2つの表面を有する。表面電極６６は、端部電極６２及び６４から離隔されたこれらの表面の1つに位置する。従って、表面電極６６は、両方のプレート構造体４０及び４２から物理的及び電気的に離隔されている。表面電極６６は、主要部をなす壁６０の長手方向に沿って側方に延在する。表面電極６６は、フェースプレート構造体４２からバックプレート構造体４０までの距離の少なくとも約4分の1にある。つまり、電極６６をフェースプレート構造体４２と電気的に接触させることなしに、バックプレート構造体４０から電極６６までの最小距離は、プレート構造体４０と４２との間の距離の約4分の1である。通常、電極６６は構造体４０よりも構造体４２に幾分接近している。電極６６の厚みは50nm〜1μm（標準的には100nm）である。一般に電極６６は、例えばアルミニウム、クロム、ニッケル、又はニッケル−バナジウム合金のような金属からなる。
【００３７】
集束システム４８は、スペーサ４４がバックプレート構造体４０に接触するのに非常に都合の良い位置を与える。しかしながら、後述する理由によって、電子放出領域４６、特にスペーサ４４に近接する領域４６から放出された電子は、プレート構造体４０及び４２（特にバックプレート構造体４０）に対するスペーサ４４の配置方法によって、最も近接するスペーサ４４から離れる方向に偏向される。表面電極６６の存在により、電子は偏向されて最も近接するスペーサ４４の方向に戻され、最も近接するスペーサ４４から離れる方向の偏向が補償される。よって、正味の電子の偏向はゼロに近付く。
【００３８】
電子の偏向の補償を正確に行なうために、各スペーサの表面電極４４は、N個の電極セグメント６６1、６６2、〜６６Nに分割される。図４には7個の電極セグメント６６1〜６６7が示してあり、そのためNは少なくとも7である。電極セグメント６６1〜６６Nは互いに側方に離隔されている。つまり、主要部をなすスペーサ壁６０に対して垂直の方向に側方に見た場合、即ちバックプレート構造体４０からフェースプレート構造体４２へ（又はその逆）の方向に対して垂直に見た場合、電極セグメント６６1〜６６Nは側方に離隔されている。一般にセグメント６６1〜６６Nは、バックプレート構造体４０の外側表面に対して平行に、行方向に一列に延在するように配置されている。電極セグメント６６1〜６６Nは、壁６０の概ね全てのアクティブ領域長さを横切り延在する。
【００３９】
各スペーサ４４の電極セグメント６６1〜６６Nは、典型的には概ね全て同一サイズ及び同一形状である。図３の例においては、セグメント６６1〜６６Nは同一サイズの長方形で示されている。長方形の場合、各セグメント６６iは、鉛直方向に測定した50〜500μm（標準的には70μm）の幅WFiを有する（ここで、iは1〜Nまで変化する整数）。長方形の場合の各セグメント６６iは、100μm〜2mm（標準的には300μm）の行方向に側方に測定した長さを有する。セグメント６６1〜６６Nの中の連続したセグメントの側方の間隔は、5〜50μm（標準的には25μm）である。セグメント６６1〜６６Nは、例えば楕円形（円形を含む）、ダイアモンド形、台形等の他の種々の形状をとり得る。セグメント６６1〜６６Nのサイズ及び形状の各々は、各スペーサ４４のセグメント６６iからセグメント６６iまでにおいて変化し得る。
【００４０】
電極セグメント６６1〜６６Nは電気的に「浮動（自由に変動）」している。言い換えれば、セグメント６６1〜６６Nは、外部の電圧源に直接には接続されていない。各セグメント６６iは、スペーサ４４の抵抗特性、特に主要部をなすスペーサ壁６０の抵抗特性によって決定された電位VFiに到達する。図４におけるセグメント６６1〜６６Nは、バックプレート構造体４０の外側表面に対して平行に、概ね一列に延在するように配置されているが、その列は厳密に直線でなくても良い。またセグメント６６1〜６６Nの列は、バックプレートの外側の表面に対して若干傾斜していてもよい。結果として、1つのセグメント６６iで到達する電位VFiは、別のセグメント６６iで到達する電位VFiとは異なり得る。
【００４１】
各スペーサ４４の各電極セグメント６６iの電位VFiは、表面電極６６を有する主要部をなす壁６０の表面と反対側の表面の鏡像位置まで主要部をなすスペーサ壁６０を通常は貫く。特に、壁６０の全体が電気的に抵抗性の材料からなる場合、セグメント電位VFiは、壁６０を概ね貫く。壁６０を電位が貫くために、通常は電極６６に対応する位置の反対側の壁表面に分割した表面電極を設ける必要はない。それにも関わらず、そのような付加的な分割した表面電極を反対側の壁表面に設けることは可能である。また、介在する任意の電気的に絶縁性の材料が十分に厚く、壁６０を電位が貫くことを著しく阻害する場合、通常は電極６６に概ね相当する付加的な分割された表面電極が、電極６６を有する壁表面の反対側に配置される。
【００４２】
分割された表面電極６６による補償的な電子の偏向の作用の理解には、次のような電気的な考察が含まれる。図３において、領域４６における電子放出素子は、バックプレート構造体４０の外側表面に対して概ね平行に延在する放出部位平面(emission-site plane)７０から通常は電子を放出する。放出部位平面７０は、電子放出領域４６の上側表面よりも若干下側に位置する。
【００４３】
バックプレート構造体４０は、放出部位平面７０に対して平行に延在する放出部位平面７０から距離dLのバックプレート構造体の電気的末端平面７２に位置する電気的末端部を有する。バックプレート構造体４０の電気的末端部は、概ね平坦に位置しており、そこで構造体４０の内側表面は、距離を置いて眺めると、電気的境界をなすように見える。構造体４０の内側表面の形状における局所的な差異は、その電気的末端部の決定において電気的に平均化される。以下に述べるように、バックプレート構造体の電気的末端平面７２の位置は、ディスプレイ動作において電子放出領域４６に印加される電圧によって上下に若干移動する。
【００４４】
集束コーティング５４の頂部は、放出部位平面７０の上方の距離dSに位置する。距離dSは、通常20〜70μm（標準的には40〜50μm）である。バックプレート構造体の電気的末端平面７２までの距離dLは、通常は距離dSよりも小さい。図３の例における距離dLの値は正であり、ここで電気的末端平面７２は放出部位平面７０の上に重なる。幾つかの実施例においては、距離dLの値が負であり、電気的末端平面７２が放出部位平面７０の下方に位置し得る。
【００４５】
スペーサ４４は、放出部位平面７０に対して平行に延在するバックプレート側のスペーサの電気的末端平面７４に位置するバックプレート側の電気的末端部を有する。バックプレート側の端部電極６２は、主要部をなすスペーサ壁６０のバックプレート側のエッジ部を完全に覆っているので、スペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部は、端部電極６２においてそれらのバックプレート側の物理的末端部と一致する。よって、バックプレート側のスペーサの電気的末端平面７４は、放出部位平面７０上方の距離dSに概ね位置する。距離dLは距離dSよりも小さいので、各スペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部は、バックプレート構造体の電気的末端部が位置する電気的末端平面７２よりも上方に位置する。このバックプレート構造体の電気的末端平面７２と各スペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部との離隔により、電子放出領域４６付近から放出された電子が隣接するスペーサ４４から離れる方向に最初に偏向されるように、バックプレート構造体４０の付近のスペーサ４４に沿って存在する電位場が影響を受ける。
【００４６】
同様に、フェースプレート構造体４２は、放出部位平面７０に対して平行に延在する平面７０上方の距離dHにおけるフェースプレート構造体の電気的末端平面７６に位置する電気的末端部を有する。フェースプレート構造体４２の電気的末端部は、概ね平坦に位置し、そこでアノード層５８に沿った構造体４２の内側表面は、距離を置いて眺めた場合に、電気的境界をなすように見える。
【００４７】
スペーサ４４は、放出部位平面７０に対して平行に延在する平面７０上方の距離dTにおけるフェースプレート側のスペーサの電気的末端平面７８に位置するフェースプレート側の電気的末端部を有する。フェースプレート側の端部電極６４が主要部をなすスペーサ壁６０のフェースプレート側のエッジ部を完全に覆っている場合には、スペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部は、端部電極６４においてそれらのフェースプレート側の物理的末端部と一致する。スペーサ４４は、発光素子５６の間の蜂の巣模様の凹部の中に延在するので、各スペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部は、フェースプレート構造体の電気的末端平面７６から離隔される。
【００４８】
詳述すると、バックプレート構造体４０に関し、スペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部は、フェースプレート構造体の電気的末端平面７６の上方に位置する。この幾何学的配置の効果により、領域４６から放出された電子は、最も近接するスペーサ４４から離れる方向に偏向される。表面電極６６は、ベースプレート構造体の電気的末端平面７２の上方に位置するスペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部に起因する最も近接するスペーサ４４から離れる方向の電子の偏向だけでなく、フェースプレート構造体の電気的末端平面７６の上方に位置するスペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部に起因する最も近接するスペーサ４４から離れる方向の電子の偏向を補償するように、スペーサ４４に沿って存在する電位場を混乱させる。
【００４９】
或いは、バックプレート構造体４０に関し、スペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部は、フェースプレート構造体の電気的末端平面７６の下側に位置し得る。そのような構成によって領域４６から放出された電子が最も近接するスペーサ４４の方向に偏向され、従って表面電極６６が生じさせることを必要とする補償的な電子の偏向の量を低減することができる。
【００５０】
図５は、図３のフラットパネル型ディスプレイの種々の位置における電位場の定性的なグラフである。このグラフは、分割された表面電極６６を含むスペーサ４４が、バックプレート構造体４０からフェースプレート構造体４２までの電子の移動にどのように作用するかを理解するのに役立つ。また図５のグラフは、距離dL及びdHがどのように決定されるか、従ってプレート構造体４０及び４２の電気的末端部がどのように決定されるかを理解するのに役立つ。
【００５１】
詳述すると、図５は、図３における鉛直方向の線８０、８２、及び８４に沿った距離に対して電位がどのように変化するかを示す。図５において、鉛直方向の距離は放出部位平面７０でゼロである。図５の曲線８０*、８２*、及び８４*の各々は、線８０、８２、及び８４に沿った電位をそれぞれ示す。後述するように、電位曲線８０*及び８４*は、プレート構造体４０と４２との間の空間において一本に集中している。この集中は、図５の共通の電位曲線８６で表される。
【００５２】
図３に示すように、鉛直方向の線８０は、領域４６の少なくとも1行分だけ最も近接するスペーサから離隔された電子放出領域４６で放出部位平面７０に沿って生じている。線８０は、対応する発光素子５６の上に重なるアノード層５８の一部において終結している。従って、線８０は鉛直方向の距離ゼロから距離dHまで延在する。
【００５３】
鉛直方向の線８２は、図３における左側のスペーサのスペーサ主部６０の一方の表面に沿って、集束コーティング５４の頂部から発光素子５６の間の凹部に位置するアノード層の一部まで延在する。図３の例において、線８２は左側のスペーサ４４の表面電極セグメント６６3を通過している。或いは、線８２は、左側のスペーサ４４のスペーサ主部６０の反対側の表面に沿って延在し得る。この場合、後述するように表面電極セグメント６６3に対応する平坦な領域が左下方及び右上方に曲がることを除けば、対応する電位曲線８２*は図５に示すものと基本的に同様であると考えられる。
【００５４】
鉛直方向の線８４は、電子放出領域４６の少なくとも1行分だけ最も近接するスペーサから離隔された集束コーティング５４の頂部から始まり、発光素子５６の間の凹部に位置するアノード層５８の一部において終結する。横方向に関しては、線８２及び線８４は、下に重なる集束コーティング５４の一部のエッジ部から概ね等しく側方に離隔された位置から始まる。線８２及び線８４の各々は鉛直方向の距離dSから距離dTまで延在する。
【００５５】
電気的末端平面７２におけるバックプレート構造体４０の電気的末端部は、電位VLの等電位表面に関連して規定され、低い集束電圧が集束コーティング５４に対して印加される。バックプレート構造体４０の電気的末端部の位置の決定における例示を目的として、領域４６が電子を放出する平面７０に沿って存在する電位は図５において値VLをとる。従って、図５の例における電位VLの等電位表面は、集束コーティング５４を通り、また電子放出領域４６における平面７０の一部を通り延在する。
【００５６】
前述の事項を考慮して、鉛直方向の線８０に沿った電位８０*は、鉛直方向の距離ゼロにおける低い集束電位の値VLから鉛直方向の距離dHとdTとの間における高いアノード電位の値VHまで増大する。鉛直方向の線８４に沿って存在する電位８４*は、距離dSにおける低い値VLから距離dTのおける高い値VHまで増大する。図５における符号８８及び９０の各々は、鉛直方向の距離dS及び距離dTにおける電位曲線８４*の端点を示す。プレート構造体４０及び４２からの距離が増大するにつれ、電位８０*及び８４*は、垂直方向の距離の増大に伴い線形に変化する電位８６（即ち、曲線８６は直線である）に集束する。
【００５７】
図５の破線で示す直線８６Ｌは、直線８６を横軸における低い電位VLまで外挿したものである。直線８６Ｌは、距離dLのおいてVLに到達し、従ってバックプレート構造体４０の電気的末端部を規定する。本質的に、距離dLはバックプレート側の等電位表面までの、ここでは低い電位VLの主要な集束コーティング５４までの電気的に平均的な距離である。ディスプレイ動作において、電子放出領域４６に位置する電位VLの等電位表面の部分は、各領域４６に印加された電位に応じて上下に移動する。この電位VLの等電位表面の移動により、バックプレート構造体４０の電気的末端部はディスプレイ動作において上下に若干移動する（標準的には1μm未満）。ここでバックプレート構造体４０の電気的末端部の移動がそのように小さい第1の理由は、連続した領域４６の間の列方向の間隔に対する距離dLの割合が、図３及び図４のディスプレイにおいては（比較的）大きいためである。
【００５８】
同様に、図５の破線で示す直線８６Ｈは、直線８６の高い電位VHまでの上側への外挿である。直線８６Ｈは、距離dHのおいてVHに到達し、従ってフェースプレート構造体４２の電気的末端部を規定する。距離dHは、高い電位VHのフェースプレート側の等電位表面（アノード層５８）までの電気的に平均的な距離である。フェースプレート構造体４２の電気的末端部は、ディスプレイ動作においては概ね固定されている。
【００５９】
各表面電極セグメント６６iは、放出部位平面７０上方の鉛直方向の平均的距離dFiに位置している。換言すれば、距離dFiは、セグメント６６iの幅WFiの半分までの鉛直方向の距離である。図３にはセグメント６６3の幅WF3及び距離dF3が示されている。dFBi及びdFTiは、平面７０からセグメント６６iの底部及び頂部までの垂直方向の距離をそれぞれ表すものとする。底部までの距離dFBiは、dFDi−WFi/2に等しい。頂部までの距離dFTiは、dFi＋WFi/2に等しい。
【００６０】
前述のように、鉛直方向の線８２は、左側のスペーサ４４の表面電極セグメント６６3を通過する。しかし、線８２は同様にスペーサ４４の別の任意の表面電極セグメント６６iを通過する鉛直方向の線であり得る。一般化のために、以下では線８２の電位８２*は、左側のスペーサ４４の任意の電極セグメント６６iを通過する鉛直方向の線上の電位として取り扱う。
【００６１】
電位曲線８２*は、点８８において電位曲線８４*と同様の開始条件で始まる（即ち、距離dSにおける低い値VLで始まる）。バックプレート構造体４０及び表面電極セグメント６６i付近を除いて、電位８２*は、鉛直方向の距離の関数として開始条件から距離dFBiにおける表面電極電位VFiまで概ね線形に増加する。電位８２*が距離dSからdFBiに関して概ね線形に変化するのは、スペーサ主部６０のシート抵抗が、所定の温度においてスペーサ主部６０の幅（即ち、高さ）dT−dSに沿って概ね一定であることによる。低い値VLから表面電極電位VFiまでの変化において、曲線８２*は、点９２において曲線８０*及び曲線８４*の共通部分８６と交差する。
【００６２】
電位曲線８２*は、距離dFBiからdFTiまでの電極セグメントの幅WFiを横切るときには概ね一定の電位VFiのままである。従って、曲線８２*は点９４において曲線８０*及び曲線８４*の共通部分８６と再び交差する。図５に示すように、点９４はセグメントの幅WFiの概ね半分の距離dFiにある。
【００６３】
表面電極セグメント６６i及びフェース構造体４２付近を除いて、電位８２*は、距離dFTiにおける表面電極電位VFiから距離dTにおける高い値VHまで概ね線形に増加し、従っての点９０において電位８４*と同様の終了条件で終結する。垂直方向の距離dFTiからdTまでに関する電位８２*の概ね線形の変化は、スペーサ主部６０のシート抵抗が、所定の温度においてその幅に沿って概ね一定であることによる。電極セグメント６６i及びプレート構造体４０及び４２付近を除いて、距離dFTi−dT領域を横切る曲線８２*の傾きは、距離dS−dFBi領域を横切る曲線８２*の傾きに接近する。
【００６４】
例えば任意のスペーサ４４のようなフラットパネル型CRTディスプレイにおけるスペーサの電気的末端部の各々が、ディスプレイのバックプレート構造体及びフェースプレート構造体の電気的末端部と一致しない場合、スペーサの少なくとも表面の一部に沿って存在する電位は、バックプレート構造体とフェースプレート構造体の間の自由空間（即ち、スペーサのない空間）に存在するであろう電位場とは常に異なる。スペーサの近傍におけるバックプレート構造体からフェースプレート構造体までの電子の移動の軌跡は、スペーサに沿って存在するそのように変更された電位場によって、2つのプレート構造体の間の自由空間において同じ位置に存在するであろう電位場によるものとは違う作用を受ける。従って、スペーサは電子の軌跡に影響を及ぼす。
【００６５】
分割された表面電極６６を含むスペーサ４４は、スペーサ４４の電気的末端部がプレート構造体４０及び４２の電気的末端部から離隔されることによって生じる望ましくない電子の偏向を補償することにより、スペーサ４４付近の電子放出領域から放出された電子の軌道に作用する。特に、スペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部は、距離dSにおける電気的末端平面７４に位置し、従って距離dLにおけるバックプレート構造体４０の電気的末端部の上方に位置する。バックプレート構造体４０の電気的末端部とスペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部との不一致により、構造体４０付近のスペーサ４４に沿って存在する電位場は、スペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部がバックプレート構造体の電気的末端平面７２に位置する場合、従って構造体４０の電気的末端部に一致する場合に生じる電位よりも通常はより負の（より低い）値となる。結果として、スペーサ４４近傍の電子放出領域４６から放出された電子は、最初に最も近接するスペーサ４４から離れる方向に偏向される。表面電極６６は、電子を最も近接するスペーサ４４の方向に偏向して戻すことによって、これらの初期の望ましくない電子の偏向を補償する。
【００６６】
同様に、バックプレート構造体４０に関し、スペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部は、距離dTにおける電気的末端平面７８に位置し、従って距離dHにおけるフェースプレート構造体の電気的末端平面７６の上方に位置する。フェースプレート構造体４２の電気的末端部とスペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部との不一致により、構造体４２付近のスペーサ４４に沿って存在する電位場は、スペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部が平面７６に位置する場合、従って構造体４２の電気的末端部に一致する場合に生じる電位よりもより負の値となる。これにより領域４６から放出された電子は、最も近接するスペーサ４４から離れる方向に偏向される。また、表面電極６６は、最も近接するスペーサ４４の方向に電子を偏向して戻すことにより、この望ましくない電子の偏向を補償する。
【００６７】
各スペーサ４４の表面電極６６は、次のような方法により偏向の補償を行う。前述のように、電位曲線８２*及び電位曲線８４*は、点８８において同様の条件から始まり、点９０において同様の条件で終結する。これは、鉛直方向の線８２及び線８４が集束コーティング５４の頂部に関する対応する位置で始まるからである。要するに、曲線８４*はプレート構造体４０及び４２の間の自由空間（即ち、スペーサ４４の存在しない空間）において線８２に沿って存在し得るであろう電位を表す。
【００６８】
アノード電位VHが 放出部位平面７０に沿って存在する電位よりも大きい場合、電子放出領域４６から放出された電子は、バックプレート構造体４０からフェースプレート構造体４２までの移動の際に加速される。従って、放出された電子はフェースプレート構造体４２付近においてはバックプレート構造体４０付近よりもより速く移動する。より低速で移動する電子は、スペーサ４４付近の電位場に応じて、より高速で移動する電子に比べてより引寄せられるか、或いはより反発される。
【００６９】
スペーサ４４に表面電極６６が存在しない場合には、図３においてそのように変更された左側のスペーサ４４付近の鉛直方向の線８２に沿って結果として生じる電位は、図５の破線で表した直線９６が示すように、鉛直方向の距離の増加に伴い点８８から点９０まで概ね線形に変化し得る。図において、電位９６は電位８４*よりも常に負の値をとる（端点８８及び端点９０を除く）。表面電極６６が存在しない場合、そのように変更された左側のスペーサ４４の表面における電位により、電子放出領域４６、特に左側のスペーサ４４に最も近接する2つの領域４６付近から放出された電子はそのスペーサ４４から離れる方向に偏向される。これは、曲線９６が左側のスペーサ４４の高さの約4分の1（又はそれ以上）の点に対応する鉛直方向の距離において曲線８４*と交差するように、ディスプレイのフェースプレート側が改変されたとしても生じ得る。
【００７０】
表面電極６６が存在する場合には、曲線８２*は点９２及び点９４において曲線８４*と交差する。点８８と点９２の間においては、電位８２*は電位８４*に比べてより負の値である。従って、電子放出領域４６、特に左側のスペーサ４４に最も近接する2つの領域４６付近から放出された電子は、垂直方向の点８８から点９２までの移動において受ける電位場によって、スペーサ４４から離れる方向に偏向される。電位８２*は電位８４*に比べより負であるが、電位８２*は電位８４*に比較的接近している。点８８及び点９２によって画定された下側の領域における電位場による左側のスペーサ４４から離れる方向の電子の偏向は、比較的小さいものである。
【００７１】
点９２と点９４の間においては、電位８２*は、共通電位８６で表されている電位８４*に比べてより正の（より高い）値である。電子放出領域４６付近から放出された電子は、垂直方向の点９２から点９４までの距離の移動において受ける電位場によって、左側のスペーサ４４の方向への矯正的な電子の偏向を受ける。図５で示すように、点８８及び点９２によって画定された中間領域における曲線８２*及び曲線８４*の間の領域は、点８８及び点９２によって画定された下側の領域における曲線８４*と８２との間の領域よりも非常に大きい。中間領域における電子の移動が下側の領域に比べてより高速であるとしても、中間領域における電位場による左側のスペーサ４４の方向への電子の偏向は、下側の領域における電位場によるスペーサ４４から離れる方向への電子の偏向に比べて非常に大きい。中間領域における曲線８２*と曲線８４*との間の領域の大きさは、従って左側のスペーサ４４の方向への矯正的な電子の偏向の大きさは、スペーサ４４の各表面電極セグメント６６iの幅WLiによって決定される。
【００７２】
点９４と点９０の間において、再び電位８２*は電位８４*に比べてより負の値をとる。従って、電子放出領域４６付近から放出される電子は、垂直方向の点９４から点９０まで距離の移動において受ける電位場によって、左側のスペーサ４４から離れる方向に偏向される。電子は、点９４及び点９０で画定された上側の領域において最大の速度に達し、従って上側の領域における電位８２*の単位変化(unit changes)は、点９２及び点９４によって画定された中間領域における電位８２*の単位変化よりも影響は小さい。表面電極セグメントの幅WFiの平均値が、或る規定された最小値を超え、また各表面電極セグメント６６iが、バックプレート構造体４０からフェースプレート構造体４２までの距離の少なくとも約4分の1に位置する場合、最終的には電子放出領域４６付近から放出された電子は表面電極６６によって左側のスペーサ４４の方向に偏向される結果となる。
【００７３】
セグメント幅WFiの平均値及び平均セグメント距離dFiを適切に選択することによって、スペーサ４４方向への電子の偏向により、スペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部がバックプレート構造体の電気的末端部の上方に位置することによる、またスペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部がフェースプレート構造体４２の電気的末端部の上方に位置することによるスペーサ４４から離れる方向への電子の望ましくない偏向が矯正される。図３におけるカーブした破線９８は、左側のスペーサ４４に最も近接する電子放出領域の1つから放出された電子の典型的な軌道を示す。電子の軌道９８が示すように、左側のスペーサ４４から離れる方向の初期及び最終的な電子の偏向は、スペーサ４４方向の中間の電子の偏向によって補償され、正味の電子の偏向はゼロに近付く。
【００７４】
各表面電極セグメント６６iによる補償的な電子の偏向の大きさは、セグメント幅WFi及びセグメント電位VFiに依存する。各電極セグメント６６iが適正な量の補償的な電子の偏向を達成するために必要とする特定のVFi値の大きさは、通常はセグメント距離dFiの増加と共に増大する。
【００７５】
前述のように、表面電極セグメント電位VFiはスペーサ４４の抵抗特性によって決定される。特に、各スペーサ４４のセグメント電位VFiの大きさは、セグメント距離dFiの増加に伴い増大する。重要なことは、各スペーサ４４の抵抗特性によってそのVFiの大きさが鉛直方向の距離の増加に伴い増大する割合が、正確な量の補償的な電子の偏向を達成するために必要とするVFiの大きさが鉛直方向の距離に伴い増加する割合と概ね同様であることである。望ましい電子の偏向の補償を達成するために必要とされるVFiの大きさが、距離dFiの1つの選択された値に対して決定された場合、電極セグメント６６iに起因する補償的な電子の偏向量は、距離dFiが選択された値dFiから上下に変動するに伴い比較的緩やかに変化する。
【００７６】
特定の補償的な電子の偏向を達成するために必要とされるセグメント電位VFiの値は、電極セグメント６６iが傾いている場合には、横方向に測定した電極セグメント６６iの長さに沿って変化し得る。そのような傾斜は、傾斜したセグメント６６iの長さに沿って補償誤差を招く可能性があるが、電極セグメント６６iを適切に短くすることによって補償誤差をかなり小さくすることができる。
【００７７】
重要なことは、セグメント距離dFiに対する偏向の補償の相対的な鈍感性が、表面電極６６の長さに沿った電子の補償の大きさに著しい影響を与えることなしに、電極セグメント６６1から６６Nの異なる1つが異なるdFiの値をとり得ることを示すことである。通常セグメント６６1から６６Nが直線的に配置される一方で、各表面電極６６は種々の方法によって傾斜させるか或いは湾曲させることができる。
【００７８】
図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイは以下のような方法で製造する。プレート構造体４０及び４２と、スペーサ４４を側方に外囲してプレート構造体４０及び４２と接触する外壁（図示せず）とは個別に製造する。また、スペーサ４４も個別に製造する。構成部品４０、４２、及び４４並びに外壁は、密封されたディスプレイの中の圧力が高真空（通常は10-7torr以下）となるように組立てる。ディスプレイの組立において、各スペーサ４４のバックプレート側及びフェースプレート側の端部の各々が、望ましい位置で集束コーティング５４及びアノード層５８と接触するように、スペーサをプレート構造体４０と４２との間に挿入する。
【００７９】
一般にスペーサ４４は、分割された表面電極６６の形状を確定するのにマスキング操作を用いるプロセスによって製造される。マスキング操作によってセグメント６６iからセグメント６６iまでのセグメント幅WFiを非常に一様にすることが可能となる。一般にスペーサ４４の製造には、電極６６を形成するための材料のブランケット層を被着する過程と、その後の不要な材料を除去する領域を画定するためにマスクを用いるブランケット層の不要な部位を選択的に除去する過程とを必要とする。マスクは電極６６を形成する電極材料を被覆することが可能であり、またブランケット電極材料層の下側に設けられ不要な電極材料を剥離するために取り除かれる剥離層(lift-off layer)の形状を画定するために用いられ得る。或いは、電極材料が他の場所に堆積するのを防止するためのマスク（一般にシャドーマスクと称する）を用いて電極６６を選択的に被着することができる。
【００８０】
図６ａ〜図６ｂ（まとめて「図６」とする）は、必要とする電極材料をマスクで被覆するブランケット被着／選択的除去技術を用いてどのようにスペーサ４４を製造するかを示す。図６のプロセスの出発点は、スペーサ材料の概ね平坦なシート１００である（図６ａ参照）。スペーサ主部６０に分割されていないことを除けば、シート１００には、厚みに関してスペーサ主部と同様に準備されたスペーサ主部６０の材料が含まれている。
【００８１】
図６ｂに示すように、表面電極６６を形成する材料のブランケット層１０２をシート１００上に被着する。ブランケット電極層１０２は、電極６６と概ね同一の厚みである。少なくとも1つの電極６６（通常は多数の電極６６）の形状に横方向に構成されたフォトレジストマスク１０４が、電極層１０２の頂部に形成される。図６ｂは、フォトレジストマスク１０４が複数の電極６６の形状をなす典型的な状況を示すものである。電極層１０２の露出された部分は、適切なエッチング剤で除去される。次にフォトレジストマスク１０４が除去される。図６ｃは、結果として得られた電極層１０２の残存部分が複数の表面電極６６（その内の2つを図示）を形成する構造体を示す。
【００８２】
ここでシート１００は、端部電極６２及び６４が各スペーサ主部６０のバックプレート側及びフェースプレート側の端部に形成されるプロセスによって、スペーサ主部６０に分割される（図６ｄ参照）。ここでスペーサ４４の製造が完了する。続いてスペーサ４４は、ディスプレイの組立工程においてプレート構造体４０と４２との間に挿入される。
【００８３】
表面電極６６の形成に剥離処理を用いる場合、出発点は図６ａの構造体である。ブランケット剥離層をシート１００の頂部に被着する。剥離層は、適切なフォトレジストマスクを剥離層上に形成し、適切なエッチング剤で被覆されていない剥離材料を除去し、そこでマスクを除去することによって電極６６の逆の形状にパターン形成される。表面電極材料のブランケット層が、パターン形成された残りの剥離層及びシート１００の被覆されていない材料上に被着される。次に剥離層が適切なエッチング剤によって除去され、従って上に重なる電極材料も除去される。電極材料の残存部が表面電極６６を形成する。
【００８４】
分割された表面電極６６の形状がシャドーマスクによって画定される場合も製造プロセスは図６ａの構造体から始まる。シャドーマスクはシート１００の上方に位置し、電極６６の予定した位置に開口部を有する。表面電極材料がシャドーマスク上に被着され、また開口部の中に被着され、図６ｃの構造体を形成する。シート１００の切断し、更に端部電極６２及び６４の形成して図６ｄに示すようなスペーサ４４を作り出す。
【００８５】
図７及び図８は互いに垂直な図であり、本発明による図３及び図４のフラットパネル型CRTディスプレイの変更例を示すものである。スペーサ４４のスペーサ主部６０上に形成された表面電極の構成を除いては、図７及び図８のフラットパネル型ディスプレイは、図３及び図４のものと同様に形成されている。異なる表面電極を形成するための説明に必要なマスキングの変更を除けば、図７及び図８のディスプレイは、図３及び図４のディスプレイと同様の方法で製造される。
【００８６】
図７及び図８のフラットパネル型ディスプレイにおいて、ディスプレイのアクティブ領域を横切り側方に延在する側方に分割された多数の導電性の表面電極が、各スペーサ部４４のスペーサ主部６０の1つの表面に配置される。図７及び図８は、各スペーサが3つに分割された導電性の表面電極１１０、１１２、及び１１４を含む実施例である。表面電極１１０、１１２、及び１１４の各々は、バックプレート構造体４０からフェースプレート構造体４２までの距離の少なくとも約4分の1に位置し、表面電極１１０はフェースプレート構造体４２に最も接近し、表面電極１１４はフェースプレート構造体４２から最も遠くに位置する。電極１１０、１１２、及び１１４は、通常はバックプレート構造体４０よりもフェースプレート構造体４２に幾分接近している。電極１１０、１１２、及び１１４は、電極６６と同様の材料からなる。電極１１０、１１２、及び１１４の厚みは、通常は電極６６と同様である。
【００８７】
表面電極１１０の各々は、N個の側方に離隔されたセグメント１１０1、１１０2、〜１１０Nに分割される。同様に表面電極１１２の各々は、N個の側方に離隔されたセグメント１１２1、１１２2、〜１１２Nに分割される。同様に電極１１４の各々はN個の側方に離隔されたセグメント１１４1、１１４2、〜１１４Nに分割される。図８は電極１１０、１１２、及び１１４の各々の7つのセグメントを示し、従ってNは少なくとも7である。電極セグメント１１０1〜１１０Nの間、電極セグメント１１２1〜１１２Nの間、並びに電極セグメント１１４1〜１１４Nの間の側方の間隔は、通常は電極セグメント６６1〜６６Nの間の側方の間隔と同様である。
【００８８】
セグメント１１０1〜１１０Nは、通常は全て同じサイズ及び同じ形状である。セグメント１１２1〜１１２N及びセグメント１１４1〜１１４Nについても同様である。しかし、セグメントの集合１１０1〜１１０N、１１２1〜１１２N、及び１１４1〜１１４Nにおけるセグメントのサイズ及び形状は、それらセグメントの集合の何れか一方或いは両方と異なる電極のサイズ及び形状であり得る。図８においてセグメント１１０1〜１１０N、１１２1〜１１２N、及び１１４1〜１１４Nは長方形として示されているが、電極セグメント６６1〜６６Nに関して先に述べたように他の任意の形状も可能である。
【００８９】
電極セグメント１１０iの各々は、通常は電極セグメント１１２Iに対して完全に上方に位置する。また電極セグメント１１２iの各々は、電極セグメント１１４iに対して完全に上方に位置する。長方形の場合、セグメント１１０i、１１２i、及び１１４iの複合的な幅は、一般に幅WFiよりも若干大きい。
【００９０】
図３及び図４のディスプレイと同様に、図７及び図８のディスプレイにおいては、プレート構造体４０及び４２の電気的末端部とスペーサ４４の電気的末端部との不一致、特にバックプレート構造体４０の電気的末端部とスペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部との不一致が、隣接するスペーサ４４から離れる方向の望ましくない電子の偏向を招く。電極セグメント１１０i、１１２i及び１１４iの各々のセットは、通常は電極セグメント６６iと同様に作用し、電子放出領域４６、特に最も近接した領域４６付近から放出された電子を最も近接したスペーサ４４の方向に偏向させる。これにより、最も近接するスペーサ４４から離れる方向の望ましくない電子の偏向は補償される。
【００９１】
電極セグメント１１０i、１１２i、又は１１４iの各々の幅は、セグメント１１０i、１１２i、又は１１４iの目標とする（望ましい）幅とは常に若干異なる。図７及び図８の表面電極の構成は、互いに関連しない（即ち、概ね無作為な）誤差が電極セグメント１１０i、１１２i、及び１１４iに存在する場合に特に有効である。多数のセグメント１１０i、１１２i、及び１１４iを有することによって、3つのセグメント１１０i、１１２i、及び１１４iの各々の集合の実際の複合的な幅が、それらのセグメントの集合の目標とする複合的な幅に比較的近付くように、互いに関連しない誤差は平均化される傾向にある。
【００９２】
表面電極６６の製造に関して先に述べたブランケット被着／選択的除去プロセスのようなフォトリソグラフィーのマスキング処理によって形成された形状の幅における誤差の各々は、互いに相関を有する傾向にある。つまり、その形状の1つの実際の幅が、その形状の目標とする幅よりも大きいか或いは小さい場合、別の形状の各々の実際の幅は、概ね同じ量だけ別の形状の対応する目標の幅よりも大きいか或いは小さい。
【００９３】
図７及び図８のフラットパネル型CRTディスプレイの変更例においては、分割された表面電極１１０、１１２、及び１１４の中の2つのみが存在する。例えば、分割された電極１１０及び１１４のみが存在する場合を考えて欲しい。図７及び図８のディスプレイと同様に、この変更例における上側の分割された電極１１０は、バックプレート構造体４０からフェースプレート構造体４０までの距離の少なくとも約4分の1にあり、通常はバックプレート構造体４０よりもフェースプレート構造体４２に接近している。一方で、その変更例における下側の分割された電極１１４は、フェースプレート構造体４０からバックプレート構造体４０までの距離の約4分の1未満にある。下側の電極１１４のこの配置によって、電子は最も近接するスペーサ４４から離れる方向に偏向される。従って、上側の電極１１０は付加的な役割を担う。プレート構造体４０及び４２に対する各スペーサ４４の電気的末端部の不一致の補償のために、最も近接するスペーサ４４の方向に電子を偏向することに加えて、上側の電極１１０は、下側の電極１１４の配置による最も近接するスペーサ４４から離れる電子の偏向の補償を行う。
【００９４】
下側の表面電極１１４の配置による最も近接するスペーサ４４から離れる方向の電子の偏向の大きさは、上側の表面電極１１０による最も近接するスペーサ４４の方向への電子の偏向に比べて比較的小さい。この偏向の大きさの差は、電極１１０と１１４の目標幅の適切な調整によって得られる。重要なことは、電極１１０及び１１４の幅において互いに関連する誤差が存在する場合、各上側の電極セグメント１１０iの幅における誤差が、下側の電極セグメント１１４iの幅における誤差と概ね等しいことである。これらの誤差は概ね相殺されて、上側のセグメント１１０iの実際の幅と下側のセグメント１１４iの実際の幅との差が、上側のセグメント１１０iの目標幅と下側のセグメント１１４iの目標幅との差と非常に接近する。言い換えれば、セグメント１１０i及びセグメント１１４iの両方の幅に誤差が生じた場合にも、表面電極セグメントの幅における実際の差は、その目標とする差に非常に接近する。この変更例において電極１１０及び１１４の位置及び目標幅を適切に選択することによって、電子の偏向の良好な補償が得られる。
【００９５】
本発明のフラットパネル型ディスプレイは、通常は次のように作動する。各々が電位VL及びVHである集束コーティング５４及びアノード層５８に関し、選択された電子放出領域４６の1つに適切な電位差を印加し領域４６に電子を放出させる。アノード層５８が、放出された電子をフェースプレート構造体４２の方向に引寄せ、集束コーティング５４が、電子を対応する発光領域５６の1つに集束する。分割された電極６６のような表面電極が、前述のような方法で電子の軌跡を制御する。電子がフェースプレート構造体４２に到達すると、それらはアノード層５８を通過して対応する発光領域５６に衝当し、それによって構造体の外側表面上に可視光を放出する。同様に別の発光素子５６も選択的に活性化される。
【００９６】
本発明の説明において用いた「上側」及び「頂部」のような方向を表す用語は、本発明の様々な構成要素がどのように組み合わされているかを読者が容易に理解出来るようにするための基準となる枠組みの設定のために用いられている。実際には、フラットパネル型CRTディスプレイの構成要素は、ここで用いる用語の示す方向とは異なる向きに配置されていることもある。説明を容易にするために方向を表す用語を便宜上用いるが、本発明は、ここで用いた方向を示す用語によって厳密に取り扱われているものとは異なる方向を有する実施形態も包含している。
【００９７】
本発明について特定の実施例を引用して説明してきたが、この説明は単に例示の目的でなされたものであり、本発明の請求の範囲を限定するものと解釈してはならない。例えばスペーサ主部は、柱状として、或いは壁の組合せとして形成することができる。柱状のスペーサの断面は、柱の長手方向に沿って見た場合に、例えば円形、楕円形、又は長方形のような種々の形状をとり得る。壁の組合せにより形成されたスペーサ主部の長手方向に沿ってみた場合に、スペーサ主部は、「T」字型、「H」字型、或いは十字型の形状をとり得る。これらの変更例において、スペーサ主部に形成された側方に分割された表面電極の各々は、セグメント電位がスペーサ主部を側方に貫く範囲のような因子次第で、スペーサ主部に完全に又は周囲に部分的に延在してもよい（例えば、全体ではなく半分或いはそれ以上に周囲に延在してもよい）。
【００９８】
スペーサのバックプレート側及びフェースプレート側の電気的末端部の各々がバックプレート及びフェースプレート構造体の電気的末端部の上方に位置する以外のメカニズムによって、スペーサから離れる方向の望ましくない電子の偏向が生じる場合において、フラットパネル型CRTディスプレイにおける電子放出領域付近から放出された電子をスペーサの方向に偏向するために、分割された表面電極６６をスペーサ４４と同様に構成されたスペーサの一部として形成し得る。各フェースプレート電極６６が、依然としてバックプレート構造体よりもフェースプレート構造体に概ね接近している場合、前述の表面電極６６に関する原理に従い、最も近接するスペーサの方向への補償的な電子の偏向が生じる。この点に関しては、表面電極１１０、１１２、及び１１４のような2以上の側方に分割された表面電極を各表面電極６６の代わりに用いることができる。
【００９９】
一方で、図７及び図８のディスプレイの前述の変更例のように、別のメカニズムによってスペーサ方向への望ましくない電子の偏向が生じた場合に、表面電極６６に概ね類似の側方に分割された表面電極を用いて、スペーサを含むフラットパネル型CRTディスプレイの電子放出領域によって放出された電子を最も近接するスペーサから離れる方向に偏向することができる。最も近接するスペーサから離れる方向の望ましくない電子の偏向は、例えばスペーサのバックプレート側の電気的末端部がバックプレート構造体の電気的末端部の下方に位置するような種々の原因によって生じ得る。この場合、通常は分割された表面電極がバックプレート構造体からフェースプレート構造体までの距離の約4分の1未満に配置される。最も近接するスペーサの方向への補償的な電子の偏向は、表面電極６６に適応した原理の逆の原理によって生じる。そのような分割された電極の各々の代わりに、2以上の側方に分割された表面電極を用いることができる。
【０１００】
スペーサ４４に沿って存在する電位場を制御するための別のメカニズムを、分割された表面電極６６に関して用いることができる。スペーサ４４を通る熱エネルギーの流れ（熱流）によって生じる電子の偏向は、Spindtの国際特許出願PCT/US99/03792（1999年2月22日出願）に開示の設計原理によって非常に低いレベルに低減することができる。場合によっては、外部で発生する電位を、一定の或いは全ての電極セグメント６６1〜６６Nに印加し得る。或いは、端部電極６２又は／及び端部電極６４に接触する表面電極を、スペーサ主部６０に設けることができる。
【０１０１】
逆に、場合によっては端部電極６２又は／及び端部電極６４を消去し得る。そのような場合には、各表面電極６６は、スペーサ主部６０の物理的末端部から依然として離隔され、従ってプレート構造体４０及び４２から離隔されている。表面電極１１０、１１２、及び１１４についても同様である。
【０１０２】
電界放出には、一般に表面放出と称される現象が含まれる。本発明のフラットパネル型CRTディスプレイにおけるバックプレート構造体４０は、熱電子放出又は光電子放出によって作動する電子放出バックプレート構造体で代替し得る。制御電極が電子放出素子から選択的に電子を抜き出すのに用いられる一方で、バックプレート構造体は、ディスプレイ動作において連続的に電子を放出する電子放出素子からの電子を選択的に集束する電極を具備することができる。従って当業者は、本明細書の請求の範囲で画定されるような発明の厳密な目的及び精神から逸脱することなく種々の変更及び応用を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図２の平面１−１に沿って切った従来型のフラットパネル型CRTディスプレイの一部の断面図である。
【図２】 図１の平面２−２に沿って切った従来型のフラットパネル型CRTディスプレイの一部の断面図である。
【図３】 図４の平面３−３に沿って切った本発明によるフラットパネル型CRTディスプレイの一部の断面図である。
【図４】 図３の平面４−４に沿って切った本発明によるフラットパネル型CRTディスプレイの一部の断面図である。
【図５】 図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイの種々の位置における垂直方向の距離を関数とした電位のグラフである。
【図６ａ】 図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイに適するスペーサの製造プロセスの一工程を示す断面図である。
【図６ｂ】 図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイに適するスペーサの製造プロセスの一工程を示す断面図である。
【図６ｃ】 図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイに適するスペーサの製造プロセスの一工程を示す断面図である。
【図６ｄ】 図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイに適するスペーサの製造プロセスの一工程を示す断面図である。
【図７】 図８の平面７−７に沿って切った本発明による別のフラットパネル型CRTディスプレイの一部の断面図である。
【図８】 図７の平面８−８に沿って切った本発明による別のフラットパネル型CRTディスプレイの一部の断面図である。
図面および好適実施例の説明において、同一又は非常に類似した要素を表すために同様の参照符号を用いる。
技術分野
本発明は、特に陰極線管（CRT）タイプのフラットパネル型ディスプレイに関連するものであり、詳述するとフラットパネル型ディスプレイに利用されるスペーサ装置の構造に係るものである。
【０００２】
発明の背景
フラットパネル型CRTディスプレイは、発光材料に衝当する電子に応じてディスプレイの表示面上に画像を表示する薄く平坦なディスプレイである。電子は電界放出や熱電子放出のような機構によって生じさせることが可能である。通常フラットパネル型CRTディスプレイには、フェースプレート（即ち、表面プレート）構造体とバックプレート（即ち、ベースプレート）構造体が含まれ、それらは環状の外壁によって連結されている。結果として生じる密閉容器は、高真空に保持される。例えば大気圧などの外力によるディスプレイの圧壊を防止するために、通常は1以上のスペーサを外壁の中のプレート構造体の間に配置する。
【０００３】
図１及び図２は互いに垂直な図であり、Schmidらの米国特許第5,675,212号に開示のような従来型のフラットパネル型CRTディスプレイの一部を示す。この従来型ディスプレイの構成部品には、バックプレート構造体２０、フェースプレート構造体２２、及びディスプレイに作用する外力に対抗するためのプレート構造体２０、２２の間に位置するスペーサの集まりが含まれる。バックプレート構造体２０には、選択的に電子を放出する領域が含まれる。フェースプレート構造体２２には、電子放出領域２６から放出された電子の衝当によって光を放出する素子２８が含まれる。発光素子２８の各々は、対応する1つの電子放出素子２６の向かい側に配置される。
【０００４】
図１及び図２において複数のフ複数スペーサ２４の中の1つが符号を付されており、それには、主要部をなすスペーサ壁３０、端部電極３２、３４、一対の表面電極３６、別の一対の表面電極３８が含まれる。端部電極３２、３４は、プレート構造体２０、２２と各々接触するようにスペーサ壁３０の対向する端部に配置される。表面電極３６は、端部電極３２と共に連続的なU字型の電極を形成する。表面電極３８は、端部電極３４と共に連続的なU字型の電極を形成する。
【０００５】
フラットパネル型CRTディスプレイにおけるスペーサは、スペーサの存在しないディスプレイのフェースプレート構造体において電子が衝当するであろう位置から大きく異なる位置に電子が衝当するような電気的な作用を生じさせないことが望ましい。スペーサに起因する電子の横向きの正味の偏向量は、ゼロに近づけるべきである。この目標を達成することは、図１及び図２の従来型ディスプレイにおいて連続的な壁形状をなすスペーサ間の間隔が2つの電子放出領域以上であるときに特に必要とされる。スペーサ２４が正味の電子の偏向の原因となる場合、最も近接するスペーサ２４からの距離が異なる位置の領域２６から放出された電子の正味の偏向は通常異なる。これは、ディスプレイの表示面に現れる望ましくない形状のような画像の劣化の誘因となる。
【０００６】
領域２６から素子２８まで移動する電子の軌跡への正味の影響を低減するために、表面電極３６、３８がスペーサ２４に沿って存在する電位場の制御に用いられる。しかし、Schmidらが述べているように、シート上に形成された電極３６、３８の2倍幅のストリップを有する壁の材料の大きなシートが電極３６、３８の中心線に沿って機械的に切断されるプロセスによって通常スペーサ２４は形成される。切断工程の実施における機械的な制限のために、表面電極３６又は３８の各々の幅はその長さに応じて変化し得る。
【０００７】
更に、表面電極の幅の変動は、スペーサ２４によって電子の軌道がスペーサ長さに沿って変化する電気的作用を引き起こす。従って、スペーサ２４に起因する正味の電子の偏向は、それらの長さに沿って変化する。例えばスペーサの長手方向に沿った1つの位置における正味の電子の偏向が概ねゼロであっても、スペーサの長手方向に沿った別の位置における正味の電子の偏向は著しい画像の劣化の原因となり得る。端部電極に接触する表面電極の幅の変動から生じる画像の劣化を防止することが望ましい。
【０００８】
発明の開示
本発明によれば、分割された表面電極が、フラットパネル型ディスプレイの対をなすプレート構造体の間に配置されたスペーサの主部の表面上に重なる。分割された表面電極は、そのうちの1つがディスプレイの画像を生じさせる2つのプレート構造体から離隔され、またプレート構造体と接触する何れのスペーサの端部電極からも離隔される。表面電極は側方に離隔されている。つまり、何れかのプレート構造体に概ね垂直な方向から見ると、表面電極は互いに離隔された複数の電極セグメントに分割されている。
【０００９】
一般にフラットパネル型ディスプレイは、別のプレート構造体から放出された電子に応じて画像を生成するプレート構造体が光を放出するフラットパネル型CRTディスプレイである。電子を放出するプレート構造体から光を放出するプレート構造体まで電子が移動する際に、通常は側方に離隔された表面電極のセグメントによって、スペーサによって生じた別の電子の偏向を補償（矯正）するように電子が偏向される。電極セグメントの位置及びサイズを適切に選択することによって、スペーサによって生じる正味の電子の偏向を非常に小さくすることが可能である。
【００１０】
表面電極のセグメントは、通常はスペーサの抵抗特性によって概ね決定された電位に達する。スペーサに沿って存在する電位は、電子放出プレート構造体から発光プレート構造体までの間に増大するが、各電極セグメントに沿って存在する電位は概ね一定である。この一定の電位の効果によって、補償的な電子の偏向が生じる。
【００１１】
表面電極を側方に離隔された複数のセグメントに分割することによって、スペーサのアクティブ領域長さ全体に沿って適切な電子の偏向の補償が容易となる。スペーサの長さは、通常はプレート構造体に概ね平行に側方に測定される。特に、概してスペーサの抵抗特性によってセグメント電位がプレート構造体からの距離と共に変化するように、必要な量の補償的電子の偏向を生じさせるために到達することが必要な各電極セグメントの電位の値は、プレート構造体からの距離に伴い変化する。一旦プレート構造体からの或る距離に対して望ましいセグメント電位が確立されると、プレート構造体に対する各セグメントからの距離は、補償的な電子の偏向の量に大きく影響することなく幾分変化し得る。
【００１２】
対照的に、（ａ）分割されていない表面電極がここでの分割された表面電極の代わりに用いられた場合、また（ｂ）分割されていない表面電極が、スペーサ主部上の分割された表面電極と概ね同様の位置に配置された場合、何が起こり得るかを考えて欲しい。分割されていない表面電極全体は、概ね単一の電位である。幾つかの理由（例えば製造におけるミスアライメント）によって、分割されていない表面電極が、プレート構造体に対して傾斜している場合、分割されていない表面電極を通る垂直方向の1つの断面が概ね正しい電位であり得る。しかしながら、分割されていない表面電極を通る他の任意の垂直方向の断面は、通常は不適切な電位である可能性があり、それによって不適切な量の補償的な電子の偏向を招く。本発明のフラットパネル型ディスプレイにおける表面電極の分割により、電極セグメントの位置決めにおける許容差が得られ、スペーサの概ね全てのアクティブ領域の長さを横切り望ましい電子の偏向の補償を達成し、従って分割されていない表面電極で起こるであろう位置決め許容差の欠如を克服する。
【００１３】
本発明の表面電極の各セグメントによる補償的な電子の偏向の量は、セグメントの幅に依存する。従って、一般に電極セグメントの幅は十分調整することが必要である。
【００１４】
特にCRTタイプの1つのフラットパネル型ディスプレイの製造において本発明の教示を適用するにあたり、通常はマスキング過程が表面電極のセグメントの幅を画定するのに用いられる。一般に、特にマスキング工程を実施するのに通常用いられるようなフォトリソグラフィーマスキングは、表面電極の幅を画定するためのSchmidらの米国特許第5,675,212号において従来用いられたような機械的な切断操作に比べて、マスキング工程においてより良好な寸法調整が可能である。従ってSchmidらと比較して、スペーサの存在により生じる正味の電子の偏向は、本発明においてはより一様にゼロに近付き得る。本発明は、先行技術において生じていた関連する画像の劣化を概ね解消する。
【００１５】
好適実施例の説明
以下の記載における特定のタイプの薄いコーティングに関する説明に限り、用語「電気的に抵抗性」は、一般に1010−1013Ω／□のシート抵抗を有するスペーサ主部又はプレートのような対象物に対して適用するものである。一般に1013Ω／□よりも大きなシート抵抗を有する対象物は、「電気的に絶縁性」（または「誘電性」）と特徴づけられる。一般に1010Ω／□よりも小さなシート抵抗を有する対象物は、「導電性」と特徴づけられる。
【００１６】
本明細書において、電気的に抵抗性のスペーサ主部に形成された薄いコーティング（ブランケットコーティング又はパターン形成されたコーティング）は、コーティングのシート抵抗とスペーサ主部のシート抵抗との関係に基づき「電気的に抵抗性」、「電気的に絶縁性」、又は「導電性」と特徴づけられる。コーティングのシート抵抗が、下に重なるスペーサ主部のシート抵抗の10%から10倍までの場合は、コーティングは「電気的に抵抗性」である。コーティングのシート抵抗が、スペーサ主部のシート抵抗の10倍を超える場合は、コーティングは「電気的に絶縁性」である。コーティングのシート抵抗が、スペーサ主部のシート抵抗の10%未満の場合は、コーティングは「導電性」である。
【００１７】
用語「電気的に非絶縁性」は、電気的に抵抗性または導電性の薄いコーティングを含む対象物に適用する。例えば、1010Ω／□以下のシート抵抗を有する対象物は、一般に「電気的に非絶縁性」と特徴づけられる。同様に、用語「非導電性」は、電気的に抵抗性または電気的に絶縁性の対象物に適用される。少なくとも1010Ω／□のシート抵抗を有する対象物は、ここでは一般に「非導電性」と特徴づけられる。これらのカテゴリーは10V/μm未満の電界強度に限定される。
【００１８】
以下で述べるように、通常フラットパネル型CRTディスプレイのバックプレート構造体とフェースプレート構造体との間に位置するスペーサは、（ａ）スペーサ主部、（ｂ）各々がバックプレート構造体およびフェースプレート構造体と接触する対をなすエッジ電極（縁部電極）、及び（ｃ）1以上の表面電極からなる。端部電極は、スペーサ主部の対向する端部（即ち、端部の表面）に沿って延在する。スペーサ主部のこれらの対向する2つの端部が、スペーサ主部が壁のように形成された場合に生じるようなエッジ部であるとき、端部電極はエッジ電極と呼ばれることもある。各表面電極は、スペーサ主部の表面（即ち、使用面）に沿って延在し、また通常は両方の端部電極から離隔される。
【００１９】
ここで、一般にスペーサはバックプレート側およびフェースプレート側の電気的末端部(electrical ends)と称される2つの電気的末端部を有し、その付近で端部電極の各々がバックプレート構造体およびフェースプレート構造体と接触する。2つの端部電極におけるスペーサの物理的末端部に対するスペーサの2つの電気的末端部の位置は、各表面電極が両方の端部電極から離隔された場合については以下のような方法で決定する。
【００２０】
第1に端部電極が概ねスペーサ主部の端部全体に沿って延在する場合、スペーサの対応する電気的末端部は端部電極において生じ、従ってスペーサの対応する物理的末端部に一致する。第2に端部電極が、スペーサ主部の端部の一部のみに沿って延在する場合、スペーサの対応する電気的末端部は、抵抗的に決定された量だけスペーサの物理的末端部を越えて移動する。特に、そのスペーサ（両方の端部および表面電極を含む）の抵抗率は、当のスペーサの端部全体に沿って延在する端部電極を有するより長いスペーサの抵抗率と概ね等しい。2つのスペーサ（即ち、一方は短縮された端部電極を有し、より長いもう一方は完全な端部電極を有する）間の物理的長さの差は、短縮された端部電極を有する表示されたスペーサの電気的末端部がその物理的末端部を超えて移動する距離である。
【００２１】
本発明によるフラットパネル型CRTディスプレイの幾つかの実施例においては、表面電極は端部電極に接触し得る。この場合、スペーサの対応する電気的末端部は、抵抗的に決定された量だけ別の端部電極の方向にスペーサの上の方へ移される。表面電極が、スペーサ主部の端部の一部のみに沿って延在する端部電極と接触する場合、スペーサの対応する電気的末端部は、種々の因子に依存する抵抗的に決定された量だけ別の端部電極の方向にスペーサの上の方へ移動するか、或いはスペーサを越えて移動する。これらの2つのケースにおけるスペーサの電気的末端部及び物理的末端部の異なる距離は、前述の技術に従って決定される。
【００２２】
図３及び図４は互いに垂直な図であり、本発明によるスペーサ装置を有するフラットパネル型CRTディスプレイのアクティブ領域部分を示す。図３及び図４のフラットパネル型CRTディスプレイは、フラットパネル型テレビ、並びにパーソナルコンピュータ、ラップトップ型コンピュータ、又はワークステーションに適するフラットパネル型ビデオモニタとして役立ち得る。本フラットパネル型ディスプレイの電気的容量の議論において、一般に電位は電圧源の電位よりも寧ろ仕事関数を含む表面電位である。
【００２３】
図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイには、バックプレート構造体４０、フェースプレート構造体４２、及びプレート構造体４０及び４２の間に位置するスペーサ装置が含まれる。スペーサ装置は、側方に離隔されたスペーサ４４の集まりからなる。図３及び図４の例において、各スペーサ４４は概ね壁のような形状をなす。
【００２４】
また、図３及び図４のディスプレイには、中にスペーサ４４が配置される密封容器を形成するためにプレート構造体４０及び４２の間に配置された環状の外壁（図示せず）が含まれる。密封容器は低圧（一般に１０-7torr未満）に保持される。複数のスペーサ４４からなるスペーサ装置は、大気圧のようなディスプレイに作用する外力に対抗してプレート構造体４０及び４２の間隔を比較的一定に維持する。
【００２５】
バックプレート構造体４０には、適切な制御信号に応じて選択的に電子を放出する側方に離隔された領域４６の行および列のアレイが含まれる。各電子放出領域４６は、一般に多数の電子放出素子からなる。領域４６は、平坦な電気的に絶縁性のバックプレート（個別には図示せず）の上に重なる。電子放出素子４６の典型的な具現化の更なる知見については、Spindtらによる国際特許出願PCT/US99/01026（1999年1月15日出願）に示されており、それらの内容についてはここで言及することにより本明細書の一部とする。
【００２６】
またバックプレート構造体４０には、電子放出領域４６よりも高い位置に配置された主要な構造体４８が含まれる。つまり、主要な構造体４８は、領域４６に比べてバックプレート構造体４０の外側表面から更に離隔されて延在する。一般に構造体４８は、蜂の巣模様のように側方に形成される。領域４６は、構造体４８の開口部５２を通して露出される。
【００２７】
主要な構造体４８は、通常は電子放出領域４６から放出された電子を集束するシステムである。このため、電子集束システム４８は非導電性のベース集束構造体５２と、そのベース集束構造体５２の頂部に位置してその側壁に延在する導電性の集束コーティング４８とからなる。図３及び図４の例において、集束コーティング４８は集束構造体５２の側壁において下方に途中までのみ延在し、従って電子放出領域４６から離隔されている。或いは、集束コーティング５４が領域４６から離隔されていれば、集束コーティング５４は構造体５２の側壁において下方に完全に延在し得る。どちらの場合においても、ディスプレイ動作の際に集束コーティング５４には低い電子集束電位VL（通常は一定）が印加される。
【００２８】
フェースプレート構造体４２には、各々が電子放出領域４６に対応する側方に離隔された発光素子５６の行および列のアレイが含まれる。発光素子５６（一般に蛍光体）は、透明な電気的に絶縁性のフェースプレート（個別には図示せず）の上に重なる。電子放出領域４６から選択的に放出された電子の衝当によって、発光領域５６が光を放出してフェースプレート構造体４２の外側表面に画像を生成する。
【００２９】
図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイは、白黒ディスプレイ又はカラーディスプレイでも良い。白黒ディスプレイの場合、各発光領域５６及び対応する電子放出領域４６が画素（ピクセル）を形成する。カラーディスプレイの場合、各発光素子５６及び対応する電子放出領域４６がサブピクセルを形成する。カラーピクセルは、赤、緑、及び青の3つの隣接するサブピクセルからなる。ディスプレイは側方に広がるピクセルによって確定されるアクティブ領域を有する。
【００３０】
更にフェースプレート構造体４２には、導電性のアノード層５８が含まれる。図３及び図４の例において、アノード層５８は、発光素子５６の頂部に位置して素子５６を側方に離隔する概ね蜂の巣模様の領域に延在する光反射体である。通常このフェースプレート構造体４２の蜂の巣模様の領域には、アノード層５８の下に重なる「ブラック」マトリクスが含まれる。ディスプレイ動作において、アノード層５８は後方に向けられた光を或る程度反射して画像の輝度を増大させる。或いは、光反射性のアノード層５８を、発光素子５６の下に重なる透過性の導電性の層で代替することができる。どちらの場合においても、アノード層はディスプレイ動作においては高いアノード電位VH（通常は一定）を印加される。アノード電位VHは通常4〜10kVであり、集束電位VLよりも概ね大きな値である。
【００３１】
壁形状をなすスペーサ４４は、行方向に側方に延在する（即ち、電子放出領域４６又は発光素子５６の行に沿って延在する）。行方向は図３の平面に延在し、また図４の水平方向に延在する。各スペーサ４４の長さは、行方向において測定されたものである。各スペーサ４４の幅（即ち、高さ）は、図３及び図４の鉛直方向に測定したものである（即ち、バックプレート構造体４０からフェースプレート構造体４２までを測定したものか、或いはその逆に測定したものである）。図３に示すように、スペーサ４４は領域４６（又は素子５６）の2行分よりも大きく側方に離隔されている。典型的な実施例においては、３０行の領域４６が連続するスペーサ４４を離隔している。
【００３２】
各スペーサ４４は、電気的に抵抗性のスペーサ主部６０、導電性のバックプレート側の端部電極６２、導電性のフェースプレート側の端部電極６４、及び側方に分割された導電性の表面電極６６からなる。スペーサ主部６０は、通常は壁のように形成され、それは少なくともディスプレイのアクティブ領域を横切り延在する。主要部をなすスペーサ壁６０の鉛直方向に測定した幅（即ち、高さ）は、0.3〜2.0mm（標準的には1.25mm）である。主要部をなす壁６０の厚みは、40〜100μm（標準的には50〜60μm）である。主要部をなす壁６０は電気的に抵抗性の材料からなり、また場合によっては電気的に絶縁性の材料が壁６０の中に分散されているので、壁６０の全体的な性質は上端から下端まで電気的に抵抗性である。
【００３３】
主要部をなす壁６０の各々は、種々の方法で内部に形成され得る。主要部をなす壁６０は、一層として或いは薄層からなる一群として形成され得る。好適実施例において、壁６０は、主として例えば標準温度（0℃）のような所定の温度においてシート抵抗が比較的一定である電気的に抵抗性の材料で形成された壁形状の基板からなる。或いは、壁６０は、所定の温度においてシート抵抗が比較的一定である電気的に抵抗性のコーティングで両方の基板表面を被覆された電気的に絶縁性の壁形状の基板として形成され得る。抵抗性のコーティングの厚みは通常約0.1μmである。どちらの場合においても、壁６０の抵抗性の材料は、壁６０の全幅に沿って連続的に延在する。
【００３４】
また、主要部をなす壁６０の抵抗性の材料は、一般に電子の二次的放出を抑制する非導電性の薄いコーティングで両方の表面を覆われている。二次的な放出を抑制するコーティングは、通常は電気的に抵抗性の材料からなる。主要部をなす壁１６の構成要素の具体例は、Schmidらの米国特許第5,675,212号（前出）、Spindtらの米国特許第5,614,781号、Spindtらの米国特許第5,532,548号、及びSpindtらの国際特許出願PCT/US98/13141（1998年6月23日出願）に示されている。
【００３５】
各スペーサ４４の端部電極６２及び６４は、主要部をなすスペーサ壁６０の両端に位置し、通常これらの2つの壁の端部の全体に沿って延在する。バックプレート側の端部電極６２は、集束システム４８の頂部に沿って、特に集束コーティング５４の頂部表面に沿ってバックプレート構造体４０と接触する。フェースプレート側の端部電極６４は、発光素子５６の間の蜂の巣模様の凹部におけるアノード層５８に沿ってフェースプレート構造体４２と接触する。端部電極６２及び６４の厚みは、50nm〜1μm（標準的には100nm）である。一般に端部電極６２及び６４は、例えばアルミニウム、クロム、ニッケル、又はニッケル−バナジウム合金のような金属からなる。
【００３６】
各スペーサ４４の主要部をなすスペーサ壁６０は、対向する2つの表面を有する。表面電極６６は、端部電極６２及び６４から離隔されたこれらの表面の1つに位置する。従って、表面電極６６は、両方のプレート構造体４０及び４２から物理的及び電気的に離隔されている。表面電極６６は、主要部をなす壁６０の長手方向に沿って側方に延在する。表面電極６６は、フェースプレート構造体４２からバックプレート構造体４０までの距離の少なくとも約4分の1にある。つまり、電極６６をフェースプレート構造体４２と電気的に接触させることなしに、バックプレート構造体４０から電極６６までの最小距離は、プレート構造体４０と４２との間の距離の約4分の1である。通常、電極６６は構造体４０よりも構造体４２に幾分接近している。電極６６の厚みは50nm〜1μm（標準的には100nm）である。一般に電極６６は、例えばアルミニウム、クロム、ニッケル、又はニッケル−バナジウム合金のような金属からなる。
【００３７】
集束システム４８は、スペーサ４４がバックプレート構造体４０に接触するのに非常に都合の良い位置を与える。しかしながら、後述する理由によって、電子放出領域４６、特にスペーサ４４に近接する領域４６から放出された電子は、プレート構造体４０及び４２（特にバックプレート構造体４０）に対するスペーサ４４の配置方法によって、最も近接するスペーサ４４から離れる方向に偏向される。表面電極６６の存在により、電子は偏向されて最も近接するスペーサ４４の方向に戻され、最も近接するスペーサ４４から離れる方向の偏向が補償される。よって、正味の電子の偏向はゼロに近付く。
【００３８】
電子の偏向の補償を正確に行なうために、各スペーサの表面電極４４は、N個の電極セグメント６６1、６６2、〜６６Nに分割される。図４には7個の電極セグメント６６1〜６６7が示してあり、そのためNは少なくとも7である。電極セグメント６６1〜６６Nは互いに側方に離隔されている。つまり、主要部をなすスペーサ壁６０に対して垂直の方向に側方に見た場合、即ちバックプレート構造体４０からフェースプレート構造体４２へ（又はその逆）の方向に対して垂直に見た場合、電極セグメント６６1〜６６Nは側方に離隔されている。一般にセグメント６６1〜６６Nは、バックプレート構造体４０の外側表面に対して平行に、行方向に一列に延在するように配置されている。電極セグメント６６1〜６６Nは、壁６０の概ね全てのアクティブ領域長さを横切り延在する。
【００３９】
各スペーサ４４の電極セグメント６６1〜６６Nは、典型的には概ね全て同一サイズ及び同一形状である。図３の例においては、セグメント６６1〜６６Nは同一サイズの長方形で示されている。長方形の場合、各セグメント６６iは、鉛直方向に測定した50〜500μm（標準的には70μm）の幅WFiを有する（ここで、iは1〜Nまで変化する整数）。長方形の場合の各セグメント６６iは、100μm〜2mm（標準的には300μm）の行方向に側方に測定した長さを有する。セグメント６６1〜６６Nの中の連続したセグメントの側方の間隔は、5〜50μm（標準的には25μm）である。セグメント６６1〜６６Nは、例えば楕円形（円形を含む）、ダイアモンド形、台形等の他の種々の形状をとり得る。セグメント６６1〜６６Nのサイズ及び形状の各々は、各スペーサ４４のセグメント６６iからセグメント６６iまでにおいて変化し得る。
【００４０】
電極セグメント６６1〜６６Nは電気的に「浮動（自由に変動）」している。言い換えれば、セグメント６６1〜６６Nは、外部の電圧源に直接には接続されていない。各セグメント６６iは、スペーサ４４の抵抗特性、特に主要部をなすスペーサ壁６０の抵抗特性によって決定された電位VFiに到達する。図４におけるセグメント６６1〜６６Nは、バックプレート構造体４０の外側表面に対して平行に、概ね一列に延在するように配置されているが、その列は厳密に直線でなくても良い。またセグメント６６1〜６６Nの列は、バックプレートの外側の表面に対して若干傾斜していてもよい。結果として、1つのセグメント６６iで到達する電位VFiは、別のセグメント６６iで到達する電位VFiとは異なり得る。
【００４１】
各スペーサ４４の各電極セグメント６６iの電位VFiは、表面電極６６を有する主要部をなす壁６０の表面と反対側の表面の鏡像位置まで主要部をなすスペーサ壁６０を通常は貫く。特に、壁６０の全体が電気的に抵抗性の材料からなる場合、セグメント電位VFiは、壁６０を概ね貫く。壁６０を電位が貫くために、通常は電極６６に対応する位置の反対側の壁表面に分割した表面電極を設ける必要はない。それにも関わらず、そのような付加的な分割した表面電極を反対側の壁表面に設けることは可能である。また、介在する任意の電気的に絶縁性の材料が十分に厚く、壁６０を電位が貫くことを著しく阻害する場合、通常は電極６６に概ね相当する付加的な分割された表面電極が、電極６６を有する壁表面の反対側に配置される。
【００４２】
分割された表面電極６６による補償的な電子の偏向の作用の理解には、次のような電気的な考察が含まれる。図３において、領域４６における電子放出素子は、バックプレート構造体４０の外側表面に対して概ね平行に延在する放出部位平面(emission-site plane)７０から通常は電子を放出する。放出部位平面７０は、電子放出領域４６の上側表面よりも若干下側に位置する。
【００４３】
バックプレート構造体４０は、放出部位平面７０に対して平行に延在する放出部位平面７０から距離dLのバックプレート構造体の電気的末端平面７２に位置する電気的末端部を有する。バックプレート構造体４０の電気的末端部は、概ね平坦に位置しており、そこで構造体４０の内側表面は、距離を置いて眺めると、電気的境界をなすように見える。構造体４０の内側表面の形状における局所的な差異は、その電気的末端部の決定において電気的に平均化される。以下に述べるように、バックプレート構造体の電気的末端平面７２の位置は、ディスプレイ動作において電子放出領域４６に印加される電圧によって上下に若干移動する。
【００４４】
集束コーティング５４の頂部は、放出部位平面７０の上方の距離dSに位置する。距離dSは、通常20〜70μm（標準的には40〜50μm）である。バックプレート構造体の電気的末端平面７２までの距離dLは、通常は距離dSよりも小さい。図３の例における距離dLの値は正であり、ここで電気的末端平面７２は放出部位平面７０の上に重なる。幾つかの実施例においては、距離dLの値が負であり、電気的末端平面７２が放出部位平面７０の下方に位置し得る。
【００４５】
スペーサ４４は、放出部位平面７０に対して平行に延在するバックプレート側のスペーサの電気的末端平面７４に位置するバックプレート側の電気的末端部を有する。バックプレート側の端部電極６２は、主要部をなすスペーサ壁６０のバックプレート側のエッジ部を完全に覆っているので、スペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部は、端部電極６２においてそれらのバックプレート側の物理的末端部と一致する。よって、バックプレート側のスペーサの電気的末端平面７４は、放出部位平面７０上方の距離dSに概ね位置する。距離dLは距離dSよりも小さいので、各スペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部は、バックプレート構造体の電気的末端部が位置する電気的末端平面７２よりも上方に位置する。このバックプレート構造体の電気的末端平面７２と各スペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部との離隔により、電子放出領域４６付近から放出された電子が隣接するスペーサ４４から離れる方向に最初に偏向されるように、バックプレート構造体４０の付近のスペーサ４４に沿って存在する電位場が影響を受ける。
【００４６】
同様に、フェースプレート構造体４２は、放出部位平面７０に対して平行に延在する平面７０上方の距離dHにおけるフェースプレート構造体の電気的末端平面７６に位置する電気的末端部を有する。フェースプレート構造体４２の電気的末端部は、概ね平坦に位置し、そこでアノード層５８に沿った構造体４２の内側表面は、距離を置いて眺めた場合に、電気的境界をなすように見える。
【００４７】
スペーサ４４は、放出部位平面７０に対して平行に延在する平面７０上方の距離dTにおけるフェースプレート側のスペーサの電気的末端平面７８に位置するフェースプレート側の電気的末端部を有する。フェースプレート側の端部電極６４が主要部をなすスペーサ壁６０のフェースプレート側のエッジ部を完全に覆っている場合には、スペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部は、端部電極６４においてそれらのフェースプレート側の物理的末端部と一致する。スペーサ４４は、発光素子５６の間の蜂の巣模様の凹部の中に延在するので、各スペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部は、フェースプレート構造体の電気的末端平面７６から離隔される。
【００４８】
詳述すると、バックプレート構造体４０に関し、スペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部は、フェースプレート構造体の電気的末端平面７６の上方に位置する。この幾何学的配置の効果により、領域４６から放出された電子は、最も近接するスペーサ４４から離れる方向に偏向される。表面電極６６は、ベースプレート構造体の電気的末端平面７２の上方に位置するスペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部に起因する最も近接するスペーサ４４から離れる方向の電子の偏向だけでなく、フェースプレート構造体の電気的末端平面７６の上方に位置するスペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部に起因する最も近接するスペーサ４４から離れる方向の電子の偏向を補償するように、スペーサ４４に沿って存在する電位場を混乱させる。
【００４９】
或いは、バックプレート構造体４０に関し、スペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部は、フェースプレート構造体の電気的末端平面７６の下側に位置し得る。そのような構成によって領域４６から放出された電子が最も近接するスペーサ４４の方向に偏向され、従って表面電極６６が生じさせることを必要とする補償的な電子の偏向の量を低減することができる。
【００５０】
図５は、図３のフラットパネル型ディスプレイの種々の位置における電位場の定性的なグラフである。このグラフは、分割された表面電極６６を含むスペーサ４４が、バックプレート構造体４０からフェースプレート構造体４２までの電子の移動にどのように作用するかを理解するのに役立つ。また図５のグラフは、距離dL及びdHがどのように決定されるか、従ってプレート構造体４０及び４２の電気的末端部がどのように決定されるかを理解するのに役立つ。
【００５１】
詳述すると、図５は、図３における鉛直方向の線８０、８２、及び８４に沿った距離に対して電位がどのように変化するかを示す。図５において、鉛直方向の距離は放出部位平面７０でゼロである。図５の曲線８０*、８２*、及び８４*の各々は、線８０、８２、及び８４に沿った電位をそれぞれ示す。後述するように、電位曲線８０*及び８４*は、プレート構造体４０と４２との間の空間において一本に集中している。この集中は、図５の共通の電位曲線８６で表される。
【００５２】
図３に示すように、鉛直方向の線８０は、領域４６の少なくとも1行分だけ最も近接するスペーサから離隔された電子放出領域４６で放出部位平面７０に沿って生じている。線８０は、対応する発光素子５６の上に重なるアノード層５８の一部において終結している。従って、線８０は鉛直方向の距離ゼロから距離dHまで延在する。
【００５３】
鉛直方向の線８２は、図３における左側のスペーサのスペーサ主部６０の一方の表面に沿って、集束コーティング５４の頂部から発光素子５６の間の凹部に位置するアノード層の一部まで延在する。図３の例において、線８２は左側のスペーサ４４の表面電極セグメント６６3を通過している。或いは、線８２は、左側のスペーサ４４のスペーサ主部６０の反対側の表面に沿って延在し得る。この場合、後述するように表面電極セグメント６６3に対応する平坦な領域が左下方及び右上方に曲がることを除けば、対応する電位曲線８２*は図５に示すものと基本的に同様であると考えられる。
【００５４】
鉛直方向の線８４は、電子放出領域４６の少なくとも1行分だけ最も近接するスペーサから離隔された集束コーティング５４の頂部から始まり、発光素子５６の間の凹部に位置するアノード層５８の一部において終結する。横方向に関しては、線８２及び線８４は、下に重なる集束コーティング５４の一部のエッジ部から概ね等しく側方に離隔された位置から始まる。線８２及び線８４の各々は鉛直方向の距離dSから距離dTまで延在する。
【００５５】
電気的末端平面７２におけるバックプレート構造体４０の電気的末端部は、電位VLの等電位表面に関連して規定され、低い集束電圧が集束コーティング５４に対して印加される。バックプレート構造体４０の電気的末端部の位置の決定における例示を目的として、領域４６が電子を放出する平面７０に沿って存在する電位は図５において値VLをとる。従って、図５の例における電位VLの等電位表面は、集束コーティング５４を通り、また電子放出領域４６における平面７０の一部を通り延在する。
【００５６】
前述の事項を考慮して、鉛直方向の線８０に沿った電位８０*は、鉛直方向の距離ゼロにおける低い集束電位の値VLから鉛直方向の距離dHとdTとの間における高いアノード電位の値VHまで増大する。鉛直方向の線８４に沿って存在する電位８４*は、距離dSにおける低い値VLから距離dTのおける高い値VHまで増大する。図５における符号８８及び９０の各々は、鉛直方向の距離dS及び距離dTにおける電位曲線８４*の端点を示す。プレート構造体４０及び４２からの距離が増大するにつれ、電位８０*及び８４*は、垂直方向の距離の増大に伴い線形に変化する電位８６（即ち、曲線８６は直線である）に集束する。
【００５７】
図５の破線で示す直線８６Ｌは、直線８６を横軸における低い電位VLまで外挿したものである。直線８６Ｌは、距離dLのおいてVLに到達し、従ってバックプレート構造体４０の電気的末端部を規定する。本質的に、距離dLはバックプレート側の等電位表面までの、ここでは低い電位VLの主要な集束コーティング５４までの電気的に平均的な距離である。ディスプレイ動作において、電子放出領域４６に位置する電位VLの等電位表面の部分は、各領域４６に印加された電位に応じて上下に移動する。この電位VLの等電位表面の移動により、バックプレート構造体４０の電気的末端部はディスプレイ動作において上下に若干移動する（標準的には1μm未満）。ここでバックプレート構造体４０の電気的末端部の移動がそのように小さい第1の理由は、連続した領域４６の間の列方向の間隔に対する距離dLの割合が、図３及び図４のディスプレイにおいては（比較的）大きいためである。
【００５８】
同様に、図５の破線で示す直線８６Ｈは、直線８６の高い電位VHまでの上側への外挿である。直線８６Ｈは、距離dHのおいてVHに到達し、従ってフェースプレート構造体４２の電気的末端部を規定する。距離dHは、高い電位VHのフェースプレート側の等電位表面（アノード層５８）までの電気的に平均的な距離である。フェースプレート構造体４２の電気的末端部は、ディスプレイ動作においては概ね固定されている。
【００５９】
各表面電極セグメント６６iは、放出部位平面７０上方の鉛直方向の平均的距離dFiに位置している。換言すれば、距離dFiは、セグメント６６iの幅WFiの半分までの鉛直方向の距離である。図３にはセグメント６６3の幅WF3及び距離dF3が示されている。dFBi及びdFTiは、平面７０からセグメント６６iの底部及び頂部までの垂直方向の距離をそれぞれ表すものとする。底部までの距離dFBiは、dFDi−WFi/2に等しい。頂部までの距離dFTiは、dFi＋WFi/2に等しい。
【００６０】
前述のように、鉛直方向の線８２は、左側のスペーサ４４の表面電極セグメント６６3を通過する。しかし、線８２は同様にスペーサ４４の別の任意の表面電極セグメント６６iを通過する鉛直方向の線であり得る。一般化のために、以下では線８２の電位８２*は、左側のスペーサ４４の任意の電極セグメント６６iを通過する鉛直方向の線上の電位として取り扱う。
【００６１】
電位曲線８２*は、点８８において電位曲線８４*と同様の開始条件で始まる（即ち、距離dSにおける低い値VLで始まる）。バックプレート構造体４０及び表面電極セグメント６６i付近を除いて、電位８２*は、鉛直方向の距離の関数として開始条件から距離dFBiにおける表面電極電位VFiまで概ね線形に増加する。電位８２*が距離dSからdFBiに関して概ね線形に変化するのは、スペーサ主部６０のシート抵抗が、所定の温度においてスペーサ主部６０の幅（即ち、高さ）dT−dSに沿って概ね一定であることによる。低い値VLから表面電極電位VFiまでの変化において、曲線８２*は、点９２において曲線８０*及び曲線８４*の共通部分８６と交差する。
【００６２】
電位曲線８２*は、距離dFBiからdFTiまでの電極セグメントの幅WFiを横切るときには概ね一定の電位VFiのままである。従って、曲線８２*は点９４において曲線８０*及び曲線８４*の共通部分８６と再び交差する。図５に示すように、点９４はセグメントの幅WFiの概ね半分の距離dFiにある。
【００６３】
表面電極セグメント６６i及びフェース構造体４２付近を除いて、電位８２*は、距離dFTiにおける表面電極電位VFiから距離dTにおける高い値VHまで概ね線形に増加し、従っての点９０において電位８４*と同様の終了条件で終結する。垂直方向の距離dFTiからdTまでに関する電位８２*の概ね線形の変化は、スペーサ主部６０のシート抵抗が、所定の温度においてその幅に沿って概ね一定であることによる。電極セグメント６６i及びプレート構造体４０及び４２付近を除いて、距離dFTi−dT領域を横切る曲線８２*の傾きは、距離dS−dFBi領域を横切る曲線８２*の傾きに接近する。
【００６４】
例えば任意のスペーサ４４のようなフラットパネル型CRTディスプレイにおけるスペーサの電気的末端部の各々が、ディスプレイのバックプレート構造体及びフェースプレート構造体の電気的末端部と一致しない場合、スペーサの少なくとも表面の一部に沿って存在する電位は、バックプレート構造体とフェースプレート構造体の間の自由空間（即ち、スペーサのない空間）に存在するであろう電位場とは常に異なる。スペーサの近傍におけるバックプレート構造体からフェースプレート構造体までの電子の移動の軌跡は、スペーサに沿って存在するそのように変更された電位場によって、2つのプレート構造体の間の自由空間において同じ位置に存在するであろう電位場によるものとは違う作用を受ける。従って、スペーサは電子の軌跡に影響を及ぼす。
【００６５】
分割された表面電極６６を含むスペーサ４４は、スペーサ４４の電気的末端部がプレート構造体４０及び４２の電気的末端部から離隔されることによって生じる望ましくない電子の偏向を補償することにより、スペーサ４４付近の電子放出領域から放出された電子の軌道に作用する。特に、スペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部は、距離dSにおける電気的末端平面７４に位置し、従って距離dLにおけるバックプレート構造体４０の電気的末端部の上方に位置する。バックプレート構造体４０の電気的末端部とスペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部との不一致により、構造体４０付近のスペーサ４４に沿って存在する電位場は、スペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部がバックプレート構造体の電気的末端平面７２に位置する場合、従って構造体４０の電気的末端部に一致する場合に生じる電位よりも通常はより負の（より低い）値となる。結果として、スペーサ４４近傍の電子放出領域４６から放出された電子は、最初に最も近接するスペーサ４４から離れる方向に偏向される。表面電極６６は、電子を最も近接するスペーサ４４の方向に偏向して戻すことによって、これらの初期の望ましくない電子の偏向を補償する。
【００６６】
同様に、バックプレート構造体４０に関し、スペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部は、距離dTにおける電気的末端平面７８に位置し、従って距離dHにおけるフェースプレート構造体の電気的末端平面７６の上方に位置する。フェースプレート構造体４２の電気的末端部とスペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部との不一致により、構造体４２付近のスペーサ４４に沿って存在する電位場は、スペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部が平面７６に位置する場合、従って構造体４２の電気的末端部に一致する場合に生じる電位よりもより負の値となる。これにより領域４６から放出された電子は、最も近接するスペーサ４４から離れる方向に偏向される。また、表面電極６６は、最も近接するスペーサ４４の方向に電子を偏向して戻すことにより、この望ましくない電子の偏向を補償する。
【００６７】
各スペーサ４４の表面電極６６は、次のような方法により偏向の補償を行う。前述のように、電位曲線８２*及び電位曲線８４*は、点８８において同様の条件から始まり、点９０において同様の条件で終結する。これは、鉛直方向の線８２及び線８４が集束コーティング５４の頂部に関する対応する位置で始まるからである。要するに、曲線８４*はプレート構造体４０及び４２の間の自由空間（即ち、スペーサ４４の存在しない空間）において線８２に沿って存在し得るであろう電位を表す。
【００６８】
アノード電位VHが 放出部位平面７０に沿って存在する電位よりも大きい場合、電子放出領域４６から放出された電子は、バックプレート構造体４０からフェースプレート構造体４２までの移動の際に加速される。従って、放出された電子はフェースプレート構造体４２付近においてはバックプレート構造体４０付近よりもより速く移動する。より低速で移動する電子は、スペーサ４４付近の電位場に応じて、より高速で移動する電子に比べてより引寄せられるか、或いはより反発される。
【００６９】
スペーサ４４に表面電極６６が存在しない場合には、図３においてそのように変更された左側のスペーサ４４付近の鉛直方向の線８２に沿って結果として生じる電位は、図５の破線で表した直線９６が示すように、鉛直方向の距離の増加に伴い点８８から点９０まで概ね線形に変化し得る。図において、電位９６は電位８４*よりも常に負の値をとる（端点８８及び端点９０を除く）。表面電極６６が存在しない場合、そのように変更された左側のスペーサ４４の表面における電位により、電子放出領域４６、特に左側のスペーサ４４に最も近接する2つの領域４６付近から放出された電子はそのスペーサ４４から離れる方向に偏向される。これは、曲線９６が左側のスペーサ４４の高さの約4分の1（又はそれ以上）の点に対応する鉛直方向の距離において曲線８４*と交差するように、ディスプレイのフェースプレート側が改変されたとしても生じ得る。
【００７０】
表面電極６６が存在する場合には、曲線８２*は点９２及び点９４において曲線８４*と交差する。点８８と点９２の間においては、電位８２*は電位８４*に比べてより負の値である。従って、電子放出領域４６、特に左側のスペーサ４４に最も近接する2つの領域４６付近から放出された電子は、垂直方向の点８８から点９２までの移動において受ける電位場によって、スペーサ４４から離れる方向に偏向される。電位８２*は電位８４*に比べより負であるが、電位８２*は電位８４*に比較的接近している。点８８及び点９２によって画定された下側の領域における電位場による左側のスペーサ４４から離れる方向の電子の偏向は、比較的小さいものである。
【００７１】
点９２と点９４の間においては、電位８２*は、共通電位８６で表されている電位８４*に比べてより正の（より高い）値である。電子放出領域４６付近から放出された電子は、垂直方向の点９２から点９４までの距離の移動において受ける電位場によって、左側のスペーサ４４の方向への矯正的な電子の偏向を受ける。図５で示すように、点８８及び点９２によって画定された中間領域における曲線８２*及び曲線８４*の間の領域は、点８８及び点９２によって画定された下側の領域における曲線８４*と８２との間の領域よりも非常に大きい。中間領域における電子の移動が下側の領域に比べてより高速であるとしても、中間領域における電位場による左側のスペーサ４４の方向への電子の偏向は、下側の領域における電位場によるスペーサ４４から離れる方向への電子の偏向に比べて非常に大きい。中間領域における曲線８２*と曲線８４*との間の領域の大きさは、従って左側のスペーサ４４の方向への矯正的な電子の偏向の大きさは、スペーサ４４の各表面電極セグメント６６iの幅WLiによって決定される。
【００７２】
点９４と点９０の間において、再び電位８２*は電位８４*に比べてより負の値をとる。従って、電子放出領域４６付近から放出される電子は、垂直方向の点９４から点９０まで距離の移動において受ける電位場によって、左側のスペーサ４４から離れる方向に偏向される。電子は、点９４及び点９０で画定された上側の領域において最大の速度に達し、従って上側の領域における電位８２*の単位変化(unit changes)は、点９２及び点９４によって画定された中間領域における電位８２*の単位変化よりも影響は小さい。表面電極セグメントの幅WFiの平均値が、或る規定された最小値を超え、また各表面電極セグメント６６iが、バックプレート構造体４０からフェースプレート構造体４２までの距離の少なくとも約4分の1に位置する場合、最終的には電子放出領域４６付近から放出された電子は表面電極６６によって左側のスペーサ４４の方向に偏向される結果となる。
【００７３】
セグメント幅WFiの平均値及び平均セグメント距離dFiを適切に選択することによって、スペーサ４４方向への電子の偏向により、スペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部がバックプレート構造体の電気的末端部の上方に位置することによる、またスペーサ４４のフェースプレート側の電気的末端部がフェースプレート構造体４２の電気的末端部の上方に位置することによるスペーサ４４から離れる方向への電子の望ましくない偏向が矯正される。図３におけるカーブした破線９８は、左側のスペーサ４４に最も近接する電子放出領域の1つから放出された電子の典型的な軌道を示す。電子の軌道９８が示すように、左側のスペーサ４４から離れる方向の初期及び最終的な電子の偏向は、スペーサ４４方向の中間の電子の偏向によって補償され、正味の電子の偏向はゼロに近付く。
【００７４】
各表面電極セグメント６６iによる補償的な電子の偏向の大きさは、セグメント幅WFi及びセグメント電位VFiに依存する。各電極セグメント６６iが適正な量の補償的な電子の偏向を達成するために必要とする特定のVFi値の大きさは、通常はセグメント距離dFiの増加と共に増大する。
【００７５】
前述のように、表面電極セグメント電位VFiはスペーサ４４の抵抗特性によって決定される。特に、各スペーサ４４のセグメント電位VFiの大きさは、セグメント距離dFiの増加に伴い増大する。重要なことは、各スペーサ４４の抵抗特性によってそのVFiの大きさが鉛直方向の距離の増加に伴い増大する割合が、正確な量の補償的な電子の偏向を達成するために必要とするVFiの大きさが鉛直方向の距離に伴い増加する割合と概ね同様であることである。望ましい電子の偏向の補償を達成するために必要とされるVFiの大きさが、距離dFiの1つの選択された値に対して決定された場合、電極セグメント６６iに起因する補償的な電子の偏向量は、距離dFiが選択された値dFiから上下に変動するに伴い比較的緩やかに変化する。
【００７６】
特定の補償的な電子の偏向を達成するために必要とされるセグメント電位VFiの値は、電極セグメント６６iが傾いている場合には、横方向に測定した電極セグメント６６iの長さに沿って変化し得る。そのような傾斜は、傾斜したセグメント６６iの長さに沿って補償誤差を招く可能性があるが、電極セグメント６６iを適切に短くすることによって補償誤差をかなり小さくすることができる。
【００７７】
重要なことは、セグメント距離dFiに対する偏向の補償の相対的な鈍感性が、表面電極６６の長さに沿った電子の補償の大きさに著しい影響を与えることなしに、電極セグメント６６1から６６Nの異なる1つが異なるdFiの値をとり得ることを示すことである。通常セグメント６６1から６６Nが直線的に配置される一方で、各表面電極６６は種々の方法によって傾斜させるか或いは湾曲させることができる。
【００７８】
図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイは以下のような方法で製造する。プレート構造体４０及び４２と、スペーサ４４を側方に外囲してプレート構造体４０及び４２と接触する外壁（図示せず）とは個別に製造する。また、スペーサ４４も個別に製造する。構成部品４０、４２、及び４４並びに外壁は、密封されたディスプレイの中の圧力が高真空（通常は10-7torr以下）となるように組立てる。ディスプレイの組立において、各スペーサ４４のバックプレート側及びフェースプレート側の端部の各々が、望ましい位置で集束コーティング５４及びアノード層５８と接触するように、スペーサをプレート構造体４０と４２との間に挿入する。
【００７９】
一般にスペーサ４４は、分割された表面電極６６の形状を確定するのにマスキング操作を用いるプロセスによって製造される。マスキング操作によってセグメント６６iからセグメント６６iまでのセグメント幅WFiを非常に一様にすることが可能となる。一般にスペーサ４４の製造には、電極６６を形成するための材料のブランケット層を被着する過程と、その後の不要な材料を除去する領域を画定するためにマスクを用いるブランケット層の不要な部位を選択的に除去する過程とを必要とする。マスクは電極６６を形成する電極材料を被覆することが可能であり、またブランケット電極材料層の下側に設けられ不要な電極材料を剥離するために取り除かれる剥離層(lift-off layer)の形状を画定するために用いられ得る。或いは、電極材料が他の場所に堆積するのを防止するためのマスク（一般にシャドーマスクと称する）を用いて電極６６を選択的に被着することができる。
【００８０】
図６ａ〜図６ｂ（まとめて「図６」とする）は、必要とする電極材料をマスクで被覆するブランケット被着／選択的除去技術を用いてどのようにスペーサ４４を製造するかを示す。図６のプロセスの出発点は、スペーサ材料の概ね平坦なシート１００である（図６ａ参照）。スペーサ主部６０に分割されていないことを除けば、シート１００には、厚みに関してスペーサ主部と同様に準備されたスペーサ主部６０の材料が含まれている。
【００８１】
図６ｂに示すように、表面電極６６を形成する材料のブランケット層１０２をシート１００上に被着する。ブランケット電極層１０２は、電極６６と概ね同一の厚みである。少なくとも1つの電極６６（通常は多数の電極６６）の形状に横方向に構成されたフォトレジストマスク１０４が、電極層１０２の頂部に形成される。図６ｂは、フォトレジストマスク１０４が複数の電極６６の形状をなす典型的な状況を示すものである。電極層１０２の露出された部分は、適切なエッチング剤で除去される。次にフォトレジストマスク１０４が除去される。図６ｃは、結果として得られた電極層１０２の残存部分が複数の表面電極６６（その内の2つを図示）を形成する構造体を示す。
【００８２】
ここでシート１００は、端部電極６２及び６４が各スペーサ主部６０のバックプレート側及びフェースプレート側の端部に形成されるプロセスによって、スペーサ主部６０に分割される（図６ｄ参照）。ここでスペーサ４４の製造が完了する。続いてスペーサ４４は、ディスプレイの組立工程においてプレート構造体４０と４２との間に挿入される。
【００８３】
表面電極６６の形成に剥離処理を用いる場合、出発点は図６ａの構造体である。ブランケット剥離層をシート１００の頂部に被着する。剥離層は、適切なフォトレジストマスクを剥離層上に形成し、適切なエッチング剤で被覆されていない剥離材料を除去し、そこでマスクを除去することによって電極６６の逆の形状にパターン形成される。表面電極材料のブランケット層が、パターン形成された残りの剥離層及びシート１００の被覆されていない材料上に被着される。次に剥離層が適切なエッチング剤によって除去され、従って上に重なる電極材料も除去される。電極材料の残存部が表面電極６６を形成する。
【００８４】
分割された表面電極６６の形状がシャドーマスクによって画定される場合も製造プロセスは図６ａの構造体から始まる。シャドーマスクはシート１００の上方に位置し、電極６６の予定した位置に開口部を有する。表面電極材料がシャドーマスク上に被着され、また開口部の中に被着され、図６ｃの構造体を形成する。シート１００の切断し、更に端部電極６２及び６４の形成して図６ｄに示すようなスペーサ４４を作り出す。
【００８５】
図７及び図８は互いに垂直な図であり、本発明による図３及び図４のフラットパネル型CRTディスプレイの変更例を示すものである。スペーサ４４のスペーサ主部６０上に形成された表面電極の構成を除いては、図７及び図８のフラットパネル型ディスプレイは、図３及び図４のものと同様に形成されている。異なる表面電極を形成するための説明に必要なマスキングの変更を除けば、図７及び図８のディスプレイは、図３及び図４のディスプレイと同様の方法で製造される。
【００８６】
図７及び図８のフラットパネル型ディスプレイにおいて、ディスプレイのアクティブ領域を横切り側方に延在する側方に分割された多数の導電性の表面電極が、各スペーサ部４４のスペーサ主部６０の1つの表面に配置される。図７及び図８は、各スペーサが3つに分割された導電性の表面電極１１０、１１２、及び１１４を含む実施例である。表面電極１１０、１１２、及び１１４の各々は、バックプレート構造体４０からフェースプレート構造体４２までの距離の少なくとも約4分の1に位置し、表面電極１１０はフェースプレート構造体４２に最も接近し、表面電極１１４はフェースプレート構造体４２から最も遠くに位置する。電極１１０、１１２、及び１１４は、通常はバックプレート構造体４０よりもフェースプレート構造体４２に幾分接近している。電極１１０、１１２、及び１１４は、電極６６と同様の材料からなる。電極１１０、１１２、及び１１４の厚みは、通常は電極６６と同様である。
【００８７】
表面電極１１０の各々は、N個の側方に離隔されたセグメント１１０1、１１０2、〜１１０Nに分割される。同様に表面電極１１２の各々は、N個の側方に離隔されたセグメント１１２1、１１２2、〜１１２Nに分割される。同様に電極１１４の各々はN個の側方に離隔されたセグメント１１４1、１１４2、〜１１４Nに分割される。図８は電極１１０、１１２、及び１１４の各々の7つのセグメントを示し、従ってNは少なくとも7である。電極セグメント１１０1〜１１０Nの間、電極セグメント１１２1〜１１２Nの間、並びに電極セグメント１１４1〜１１４Nの間の側方の間隔は、通常は電極セグメント６６1〜６６Nの間の側方の間隔と同様である。
【００８８】
セグメント１１０1〜１１０Nは、通常は全て同じサイズ及び同じ形状である。セグメント１１２1〜１１２N及びセグメント１１４1〜１１４Nについても同様である。しかし、セグメントの集合１１０1〜１１０N、１１２1〜１１２N、及び１１４1〜１１４Nにおけるセグメントのサイズ及び形状は、それらセグメントの集合の何れか一方或いは両方と異なる電極のサイズ及び形状であり得る。図８においてセグメント１１０1〜１１０N、１１２1〜１１２N、及び１１４1〜１１４Nは長方形として示されているが、電極セグメント６６1〜６６Nに関して先に述べたように他の任意の形状も可能である。
【００８９】
電極セグメント１１０iの各々は、通常は電極セグメント１１２Iに対して完全に上方に位置する。また電極セグメント１１２iの各々は、電極セグメント１１４iに対して完全に上方に位置する。長方形の場合、セグメント１１０i、１１２i、及び１１４iの複合的な幅は、一般に幅WFiよりも若干大きい。
【００９０】
図３及び図４のディスプレイと同様に、図７及び図８のディスプレイにおいては、プレート構造体４０及び４２の電気的末端部とスペーサ４４の電気的末端部との不一致、特にバックプレート構造体４０の電気的末端部とスペーサ４４のバックプレート側の電気的末端部との不一致が、隣接するスペーサ４４から離れる方向の望ましくない電子の偏向を招く。電極セグメント１１０i、１１２i及び１１４iの各々のセットは、通常は電極セグメント６６iと同様に作用し、電子放出領域４６、特に最も近接した領域４６付近から放出された電子を最も近接したスペーサ４４の方向に偏向させる。これにより、最も近接するスペーサ４４から離れる方向の望ましくない電子の偏向は補償される。
【００９１】
電極セグメント１１０i、１１２i、又は１１４iの各々の幅は、セグメント１１０i、１１２i、又は１１４iの目標とする（望ましい）幅とは常に若干異なる。図７及び図８の表面電極の構成は、互いに関連しない（即ち、概ね無作為な）誤差が電極セグメント１１０i、１１２i、及び１１４iに存在する場合に特に有効である。多数のセグメント１１０i、１１２i、及び１１４iを有することによって、3つのセグメント１１０i、１１２i、及び１１４iの各々の集合の実際の複合的な幅が、それらのセグメントの集合の目標とする複合的な幅に比較的近付くように、互いに関連しない誤差は平均化される傾向にある。
【００９２】
表面電極６６の製造に関して先に述べたブランケット被着／選択的除去プロセスのようなフォトリソグラフィーのマスキング処理によって形成された形状の幅における誤差の各々は、互いに相関を有する傾向にある。つまり、その形状の1つの実際の幅が、その形状の目標とする幅よりも大きいか或いは小さい場合、別の形状の各々の実際の幅は、概ね同じ量だけ別の形状の対応する目標の幅よりも大きいか或いは小さい。
【００９３】
図７及び図８のフラットパネル型CRTディスプレイの変更例においては、分割された表面電極１１０、１１２、及び１１４の中の2つのみが存在する。例えば、分割された電極１１０及び１１４のみが存在する場合を考えて欲しい。図７及び図８のディスプレイと同様に、この変更例における上側の分割された電極１１０は、バックプレート構造体４０からフェースプレート構造体４０までの距離の少なくとも約4分の1にあり、通常はバックプレート構造体４０よりもフェースプレート構造体４２に接近している。一方で、その変更例における下側の分割された電極１１４は、フェースプレート構造体４０からバックプレート構造体４０までの距離の約4分の1未満にある。下側の電極１１４のこの配置によって、電子は最も近接するスペーサ４４から離れる方向に偏向される。従って、上側の電極１１０は付加的な役割を担う。プレート構造体４０及び４２に対する各スペーサ４４の電気的末端部の不一致の補償のために、最も近接するスペーサ４４の方向に電子を偏向することに加えて、上側の電極１１０は、下側の電極１１４の配置による最も近接するスペーサ４４から離れる電子の偏向の補償を行う。
【００９４】
下側の表面電極１１４の配置による最も近接するスペーサ４４から離れる方向の電子の偏向の大きさは、上側の表面電極１１０による最も近接するスペーサ４４の方向への電子の偏向に比べて比較的小さい。この偏向の大きさの差は、電極１１０と１１４の目標幅の適切な調整によって得られる。重要なことは、電極１１０及び１１４の幅において互いに関連する誤差が存在する場合、各上側の電極セグメント１１０iの幅における誤差が、下側の電極セグメント１１４iの幅における誤差と概ね等しいことである。これらの誤差は概ね相殺されて、上側のセグメント１１０iの実際の幅と下側のセグメント１１４iの実際の幅との差が、上側のセグメント１１０iの目標幅と下側のセグメント１１４iの目標幅との差と非常に接近する。言い換えれば、セグメント１１０i及びセグメント１１４iの両方の幅に誤差が生じた場合にも、表面電極セグメントの幅における実際の差は、その目標とする差に非常に接近する。この変更例において電極１１０及び１１４の位置及び目標幅を適切に選択することによって、電子の偏向の良好な補償が得られる。
【００９５】
本発明のフラットパネル型ディスプレイは、通常は次のように作動する。各々が電位VL及びVHである集束コーティング５４及びアノード層５８に関し、選択された電子放出領域４６の1つに適切な電位差を印加し領域４６に電子を放出させる。アノード層５８が、放出された電子をフェースプレート構造体４２の方向に引寄せ、集束コーティング５４が、電子を対応する発光領域５６の1つに集束する。分割された電極６６のような表面電極が、前述のような方法で電子の軌跡を制御する。電子がフェースプレート構造体４２に到達すると、それらはアノード層５８を通過して対応する発光領域５６に衝当し、それによって構造体の外側表面上に可視光を放出する。同様に別の発光素子５６も選択的に活性化される。
【００９６】
本発明の説明において用いた「上側」及び「頂部」のような方向を表す用語は、本発明の様々な構成要素がどのように組み合わされているかを読者が容易に理解出来るようにするための基準となる枠組みの設定のために用いられている。実際には、フラットパネル型CRTディスプレイの構成要素は、ここで用いる用語の示す方向とは異なる向きに配置されていることもある。説明を容易にするために方向を表す用語を便宜上用いるが、本発明は、ここで用いた方向を示す用語によって厳密に取り扱われているものとは異なる方向を有する実施形態も包含している。
【００９７】
本発明について特定の実施例を引用して説明してきたが、この説明は単に例示の目的でなされたものであり、本発明の請求の範囲を限定するものと解釈してはならない。例えばスペーサ主部は、柱状として、或いは壁の組合せとして形成することができる。柱状のスペーサの断面は、柱の長手方向に沿って見た場合に、例えば円形、楕円形、又は長方形のような種々の形状をとり得る。壁の組合せにより形成されたスペーサ主部の長手方向に沿ってみた場合に、スペーサ主部は、「T」字型、「H」字型、或いは十字型の形状をとり得る。これらの変更例において、スペーサ主部に形成された側方に分割された表面電極の各々は、セグメント電位がスペーサ主部を側方に貫く範囲のような因子次第で、スペーサ主部に完全に又は周囲に部分的に延在してもよい（例えば、全体ではなく半分或いはそれ以上に周囲に延在してもよい）。
【００９８】
スペーサのバックプレート側及びフェースプレート側の電気的末端部の各々がバックプレート及びフェースプレート構造体の電気的末端部の上方に位置する以外のメカニズムによって、スペーサから離れる方向の望ましくない電子の偏向が生じる場合において、フラットパネル型CRTディスプレイにおける電子放出領域付近から放出された電子をスペーサの方向に偏向するために、分割された表面電極６６をスペーサ４４と同様に構成されたスペーサの一部として形成し得る。各フェースプレート電極６６が、依然としてバックプレート構造体よりもフェースプレート構造体に概ね接近している場合、前述の表面電極６６に関する原理に従い、最も近接するスペーサの方向への補償的な電子の偏向が生じる。この点に関しては、表面電極１１０、１１２、及び１１４のような2以上の側方に分割された表面電極を各表面電極６６の代わりに用いることができる。
【００９９】
一方で、図７及び図８のディスプレイの前述の変更例のように、別のメカニズムによってスペーサ方向への望ましくない電子の偏向が生じた場合に、表面電極６６に概ね類似の側方に分割された表面電極を用いて、スペーサを含むフラットパネル型CRTディスプレイの電子放出領域によって放出された電子を最も近接するスペーサから離れる方向に偏向することができる。最も近接するスペーサから離れる方向の望ましくない電子の偏向は、例えばスペーサのバックプレート側の電気的末端部がバックプレート構造体の電気的末端部の下方に位置するような種々の原因によって生じ得る。この場合、通常は分割された表面電極がバックプレート構造体からフェースプレート構造体までの距離の約4分の1未満に配置される。最も近接するスペーサの方向への補償的な電子の偏向は、表面電極６６に適応した原理の逆の原理によって生じる。そのような分割された電極の各々の代わりに、2以上の側方に分割された表面電極を用いることができる。
【０１００】
スペーサ４４に沿って存在する電位場を制御するための別のメカニズムを、分割された表面電極６６に関して用いることができる。スペーサ４４を通る熱エネルギーの流れ（熱流）によって生じる電子の偏向は、Spindtの国際特許出願PCT/US99/03792（1999年2月22日出願）に開示の設計原理によって非常に低いレベルに低減することができる。場合によっては、外部で発生する電位を、一定の或いは全ての電極セグメント６６1〜６６Nに印加し得る。或いは、端部電極６２又は／及び端部電極６４に接触する表面電極を、スペーサ主部６０に設けることができる。
【０１０１】
逆に、場合によっては端部電極６２又は／及び端部電極６４を消去し得る。そのような場合には、各表面電極６６は、スペーサ主部６０の物理的末端部から依然として離隔され、従ってプレート構造体４０及び４２から離隔されている。表面電極１１０、１１２、及び１１４についても同様である。
【０１０２】
電界放出には、一般に表面放出と称される現象が含まれる。本発明のフラットパネル型CRTディスプレイにおけるバックプレート構造体４０は、熱電子放出又は光電子放出によって作動する電子放出バックプレート構造体で代替し得る。制御電極が電子放出素子から選択的に電子を抜き出すのに用いられる一方で、バックプレート構造体は、ディスプレイ動作において連続的に電子を放出する電子放出素子からの電子を選択的に集束する電極を具備することができる。従って当業者は、本明細書の請求の範囲で画定されるような発明の厳密な目的及び精神から逸脱することなく種々の変更及び応用を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図２の平面１−１に沿って切った従来型のフラットパネル型CRTディスプレイの一部の断面図である。
【図２】 図１の平面２−２に沿って切った従来型のフラットパネル型CRTディスプレイの一部の断面図である。
【図３】 図４の平面３−３に沿って切った本発明によるフラットパネル型CRTディスプレイの一部の断面図である。
【図４】 図３の平面４−４に沿って切った本発明によるフラットパネル型CRTディスプレイの一部の断面図である。
【図５】 図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイの種々の位置における垂直方向の距離を関数とした電位のグラフである。
【図６ａ】 図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイに適するスペーサの製造プロセスの一工程を示す断面図である。
【図６ｂ】 図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイに適するスペーサの製造プロセスの一工程を示す断面図である。
【図６ｃ】 図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイに適するスペーサの製造プロセスの一工程を示す断面図である。
【図６ｄ】 図３及び図４のフラットパネル型ディスプレイに適するスペーサの製造プロセスの一工程を示す断面図である。
【図７】 図８の平面７−７に沿って切った本発明による別のフラットパネル型CRTディスプレイの一部の断面図である。
【図８】 図７の平面８−８に沿って切った本発明による別のフラットパネル型CRTディスプレイの一部の断面図である。
図面および好適実施例の説明において、同一又は非常に類似した要素を表すために同様の参照符号を用いる。
Claims (18)
- フラットパネル型ディスプレイであって、
第１のプレート構造体と、
前記第１の構造体と共に連結されて気密容器を形成する、画像を生成するための第２のプレート構造体と、
前記ディスプレイに作用する外力に対抗するために前記気密容器内に配置された、スペーサ主部及び該スペーサ主部の表面上に位置する分割された表面電極を有するスペーサであって、前記表面電極が両方の前記プレート構造体から離隔された複数の電極セグメントを含み、各々のスペーサ主部の表面に対して概ね垂直な方向から見た場合に前記電極セグメントが互いに各プレート構造体の面の延在する方向に平行な方向に離隔されており、各電極セグメントが前記スペーサの抵抗特性によって概ね決定されるセグメント電位に到達する前記スペーサとを有することを特徴とするフラットパネル型ディスプレイ。 - 前記第２のプレート構造体が、前記第１のプレート構造体から放出された電子に応じて光を放出して画像を生成することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
- 前記スペーサが、
前記スペーサ主部の第１の端部の上に重なり、前記第１のプレート構造体に接触し、また前記表面電極から離隔された第１の端部電極と、
前記スペーサ主部の第１の端部とは反対側の第２の端部上に重なり、前記第２のプレート構造体と接触し、また前記表面電極から離隔された第２の端部電極とを更に含むことを特徴とする請求項１若しくは２に記載のディスプレイ。 - 前記スペーサ主部が１０１０−１０１３Ω／□のシート抵抗を有し、
前記表面電極が１０１０Ω／□よりも小さいシート抵抗を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のディスプレイ。 - 前記スペーサ主部が、
所定の基板と、
電子の二次的放出を抑制するために前記基板上に重なるコーティングとを有することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のディスプレイ。 - 前記スペーサが、前記スペーサ主部の表面上に重なる少なくとも１つの付加的な表面電極を更に含み、各々のスペーサ主部の表面に対して概ね垂直な方向から見た場合に、各表面電極が別の表面電極に対して各プレート構造体の面の延在する方向に垂直な方向に離隔されていること特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のディスプレイ。
- フラットパネル型ディスプレイ構造を形成する方法であって、
スペーサ主部及び該スペーサ主部の表面上に位置する表面電極を有するようにスペーサを形成する過程であって、前記表面電極が、（ａ）前記スペーサの対向する第１及び第２の端部から離隔され、且つ（ｂ）前記スペーサの表面に対して概ね垂直な方向から見た場合に前記スペーサの前記第１及び第２の端部の面の延在する方向に平行な方向に互いに離隔されている複数の電極セグメントに分割される、前記スペーサの形成過程と、
前記スペーサの第１及び第２の端部が第１及び第２のプレート構造体と各々接触し、且つディスプレイ動作において各電極セグメントが前記スペーサの抵抗特性によって概ね決定される所定のセグメント電位に到達するように、フラットパネル型ディスプレイの前記第１のプレート構造体と前記第２のプレート構造体との間に前記スペーサを挿入する過程であって、ディスプレイ動作において所定の画像が前記第２のプレート構造体上に生じる、前記スペーサの挿入過程とを含むことを特徴とする方法。 - 前記第２のプレート構造体が、前記第１のプレート構造体から放出された電子に応じて光を放出して画像を生成することを特徴とする請求項７に記載の方法。
- 前記形成過程が、
シート状のスペーサ材料の上に電極層を被着する過程と、
前記電極材料の残存部から前記電極セグメントを概ね形成するために、前記電極層の一部を選択的に除去する過程とを含むことを特徴とする請求項７若しくは８に記載の方法。 - 前記除去過程が、前記電極層の一部を選択的に除去する場合にマスクを用いて操作する過程を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
- 前記除去過程が、
前記電極層上に前記マスクを形成する過程と、
前記マスクで被覆されていない前記電極層の材料を除去する過程とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 前記除去過程及び被着過程が、
前記シート状のスペーサ材料の上に剥離層を形成する過程と、
前記剥離層上に前記マスクを形成する過程と、
前記マスクで被覆されていない前記剥離層の材料を除去する過程と、
前記マスクを除去する過程と、
前記剥離層の残存材料及び前記シート状のスペーサ材料の被覆されていない材料の上に前記電極層を被着する過程と、
上に重なる前記電極層の材料を除去するために、前記剥離層の残存材料を除去する過程とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 前記形成過程が、前記電極セグメントを概ね形成するために、シート状のスペーサ材料の上に電極材料を選択的に被着する過程を含むことを特徴とする請求項７若しくは８に記載の方法。
- 前記被着過程が、前記電極層の一部を選択的に被着する場合にマスクを用いて操作する過程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
- フラットパネル型ディスプレイであって、
（ａ）電子を放出するための手段及び（ｂ）放出された電子を集束するための手段を含む第１のプレート構造体であって、前記電子集束手段が、非導電性のベース構造体及び該ベース構造体の上に重なる導電性の集束コーティングを含む前記第１のプレート構造体と、
前記第１の構造体と共に連結されて気密容器を形成する画像を生成するための第２のプレート構造体と、
前記ディスプレイに作用する外力に対抗するために前記気密容器内に配置された、スペーサ主部及び該スペーサ主部の表面上に位置する分割された表面電極を有するスペーサであって、前記表面電極が両方の前記プレート構造体から離隔された複数の電極セグメントを含み、各々のスペーサ主部の表面に対して概ね垂直な方向から見た場合に前記電極セグメントが互いに各プレート構造体の面の延在する方向に平行な方向に離隔されており、各電極セグメントが前記スペーサの抵抗特性によって概ね決定されるセグメント電位に到達する前記スペーサとを有することを特徴とするフラットパネル型ディスプレイ。 - 前記第２のプレート構造体が、前記電子放出手段から放出された電子に応じて光を放出して画像を生成することを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ。
- フラットパネル型ディスプレイ構造を形成する方法であって、
スペーサ主部及び該スペーサ主部の表面上に位置する表面電極を有するようにスペーサを形成する過程であって、前記表面電極が、（ａ）前記スペーサの対向する第１及び第２の端部から離隔され、且つ（ｂ）前記スペーサの表面に対して概ね垂直な方向から見た場合に前記スペーサの前記第１及び第２の端部の面の延在する方向に平行な方向に互いに離隔されている複数の電極セグメントに分割される、前記スペーサの形成過程と、
前記スペーサの第１及び第２の端部が第１及び第２のプレート構造体と各々接触し、且つ前記第１のプレート構造体が（ａ）電子を放出するための手段及び（ｂ）そのように放出された電子を集束するための手段を含むように、かつディスプレイ動作において各電極セグメントが前記スペーサの抵抗特性によって概ね決定されるセグメント電位に到達するように、フラットパネル型ディスプレイの前記第１のプレート構造体と前記第２のプレート構造体との間に前記スペーサを挿入する過程であって、前記電子集束手段が、非導電性のベース構造体及び該ベース構造体の上に重なる導電性の集束コーティングを含み、ディスプレイ動作において所定の画像が前記第２のプレート構造体上に生じる、前記スペーサの挿入過程とを含むことを特徴とする方法。 - 前記第２のプレート構造体が、前記電子放出手段から放出された後に前記電子集束手段における開口部を通過する電子に応じて光を放出して画像を生成することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
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