(57)【要約】【課題】陰極配線上の電子源の有効範囲と制御電極の開孔とをセルフアライメント化させて表示画像の大画面化を容易に実現可能とするとともに、歩留まりを向上させて大画面の表示画像を生産性良く得る。【解決手段】セラミック基板１１に陰極配線２上の各電子源２ａと対向する領域に電子源２ａから放出される電子を前面基板の内面側に通過させる複数の開孔１１ａを形成し、さらにセラミック基板１１の上面に電子量を制御する金属膜１２を形成することにより、セラミック基板１１の各開孔１１ａと同軸上に各開孔１０ａを有する制御電極１０が形成される。このセラミック基板１１を、陰極配線２上に各電子源２ａを有する背面基板１上に、金属膜１２を前面基板５側に向けて配置することにより、制御電極１０の開孔１０ａと陰極配線２上の電子源２ａがアライメント化される。【選択図】        図１
2004227822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び蛍光体を内面に有する前面基板と、
複数の陰極配線と、前記陰極配線のそれぞれに形成された複数の電子源とを内面に有し、かつ前記前面基板と所定の間隔を有して対向配置する背面基板と、
表示領域内で前記背面基板と対向配置されて前記電子源から放射される電子放出量を制御する制御電極と、
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、
前記制御電極は、前記各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開孔が形成された絶縁性基板を有し、かつ当該絶縁性基板の前記前面基板の内面と対向する上面に金属膜が形成され、かつ前記背面基板上に設置されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記制御電極の各開孔は、前記前面基板と対向する面が孔径を大きく、かつ前記背面基板と対向する面が孔径を小さくして断面略錐体状に形成することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記制御電極の各開孔は、前記前面基板と対向する面が孔径を小さく、かつ前記背面基板と対向する面が孔径を大きくして断面略逆錐体状に形成することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記制御電極の各開孔は、内壁面に段差部を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
陽極及び蛍光体を内面に有する前面基板と、
複数の陰極配線と、前記陰極配線のそれぞれに形成された複数の電子源とを内面に有し、かつ前記前面基板と所定の間隔を有して対向配置する背面基板と、
表示領域内で前記背面基板と対向配置されて前記各電子源から放射される電子放出量を制御する制御電極と、
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、
前記制御電極は、前記各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開孔が形成された絶縁性基板を有し、かつ前記絶縁性基板の前記前面基板の内面と対向する上面に第１の金属膜が形成され、かつ前記絶縁性基板の下面に第２の金属膜が形成され、前記背面基板上に絶縁体を介して設置されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
前記制御電極の各開孔は、前記前面基板と対向する面が孔径を大きく、かつ前記背面基板と対向する面が孔径を小さくして断面略錐体状に形成することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記制御電極の各開孔は、前記前面基板と対向する面が孔径を小さく、かつ前記背面基板と対向する面が孔径を大きくして断面略逆錐体状に形成することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記制御電極の各開孔は、内壁面に段差部を有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記絶縁体を、絶縁膜とすることを特徴とする請求項５乃至請求項８の何れかに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記絶縁体をガラスビーズとすることを特徴とする請求項５乃至請求項８の何れかに記載の画像表示装置。
【請求項１１】
陽極及び蛍光体を内面に有する前面基板と、
複数の陰極配線と、前記陰極配線のそれぞれに形成された複数の電子源とを内面に有し、かつ前記前面基板と所定の間隔を有して対向配置する背面基板と、
表示領域内で前記背面基板と対向配置されて前記各電子源から放射される電子放出量を制御する制御電極と、
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、
前記制御電極は、前記各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開孔が形成された絶縁性基板を有し、かつ前記各開孔は前記前面基板と対向する面が孔径を大きく、かつ前記背面基板と対向する面が孔径を小さくして形成され、前記背面基板と対向する面の開孔が前記前面基板と対向する面の開孔より多く形成されていることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【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放出量を制御する制御電極を高精度に形成して安定した電子放出量の制御を可能として表示特性を向上させ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表示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】
この種のパネル型の表示装置のうち、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は、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特開２０００−２１３０５号公報参照）を有するもの、また、ダイアモンド膜，グラファイト膜またはカーボンナノチューブの有する電子放出現象を利用するもの等が知られている。
【０００５】
図７は、既知の電界放出型の画像表示装置の一構成例を説明する断面図である。図７において、電界放出型の表示装置は、内面に電界放出型の電子源と制御電極とを形成した背面パネル１００と、この背面パネル１００と対向する内面に陽極と蛍光体層とを備えた前面パネル２００とを内周縁部に封止枠３００を介挿して封止し、背面パネル１００と前面パネル２００と封止枠３００とで形成される内部を外界の気圧より低圧または真空状態に保持して構成される。
【０００６】
背面パネル１００は、ガラスまたはセラミックスなどを好適とする背面基板１の一面上に電子源２ａを有する複数の陰極配線２と、絶縁層３を介して陰極配線２に交差して設けた制御電極４とを有している。そして、陰極配線２と制御電極４との間の電位差で電子源からの電子の放出量（放出のオン・オフを含む）を制御する。
【０００７】
また、前面パネル２００は、ガラス等の光透過性の材料で形成された前面基板５の一面上に蛍光体６と陽極７とを有している。また、封止枠３００は、背面パネル１００と前面パネル２００との内周縁にフリットガラスなどの接着剤で固着される。背面パネル１００と前面パネル２００と封止枠３００とで形成される内部は、例えば１０−５〜１０−７Ｔｏｒｒの真空度に排気される。背面パネル１００と前面パネル２００との間の間隙は間隙保持部材９により所定の間隔に保持される。
【０００８】
図８は、図７に示した電界放出型の表示装置における１画素当りの電子放出源とその電子放出量を制御する制御電極との構成例を説明する図であり、図８（ａ）は側面図を、図８（ｂ）は平面図をそれぞれ示している。図８において、背面パネル１００の背面基板１に設けられた陰極配線２と、この陰極配線２と交差する制御電極４との間には、絶縁層３が介挿され、制御電極４の各交差部に開孔（グリッドホール）４ａを有している。一方、陰極配線２の上記交差部には電子源２ａを有し、制御電極４の開孔４ａに対応する部分では絶縁層３が除去されている。この開孔４ａは電子源２ａから放出される電子を陽極側に通過させる。
【０００９】
上記電子源２ａは、例えばカーボンナノチューブ（ＣＮＴ），ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）またはその他の電界放出カソードで構成される。なお、この電子源２ａとしては、ここではカーボンナノチューブ（以下ＣＮＴと称する）を用いたものとして示してある。また、この電子源２ａは図８に示したように制御電極４の開孔４ａの直下に設けられている。図８では電子源２ａが１画素あたり１個の場合を示しているが、これを複数個とすることもできる。
【００１０】
図９は、既知の電界放出型の画像表示装置の他の構成例を説明する模式断面図であり、１画素あたり１個の電子源と１個の開孔とを備えたものである。また、図１０は、図９のＡ部の要部拡大断面図である。図９において、参照符号１００は背面パネル、２００は前面パネル、３００は封止枠をそれぞれ示している。背面パネル１００は、背面基板１の内面に電子源２ａを有する陰極配線２と、この陰極配線２とは電気的に絶縁されて設けられた制御電極４とを有している。この例では制御電極４の保持は前述した絶縁層３を介在させない構成となっている。また、前面パネル２００を構成する前面基板５の内面には、前述と同様に蛍光体６と陽極７とが形成されている。
【００１１】
制御電極４は、陰極配線２上に配置する電子源２ａから電子放出（電子の引き出し）を制御する機能を有している。また、制御電極４に代えて或るいは追加して電子を蛍光体６に収束させる電位を印加する他の電極を設ける構成も可能である。なお、図９では、陽極７の上に蛍光体７を設けた構成としているが、蛍光体７を覆って陽極７を形成する構成もある。また、隣接する蛍光体６の相互間に遮光層（ブラックマトリクス）を設けることも行われている。背面パネル１００と前面パネル２００とは、封止枠３００により貼り合わせてそれらの間が真空封止される。
【００１２】
また、図１０に示したように背面基板１上に設ける陰極配線２上には電子源２ａが形成されている。この電子源２ａは、陰極配線２と制御電極４との間に印加される電界で電子を効率良く発生する電子放出材料で構成される。導電性の材料は、一般的に電界中に露出する外側エッジが先鋭な形状であるほど電子放出性能が高い。したがって、ファイバ状（棒状）の導電材料を用いることで高効率の電子放出を実現することができる。この電子放出材料の一つとして前述したＣＮＴがある。
【００１３】
ファイバ状の導電材料を電子源２ａとして用いる場合、陰極配線２上にこの導電性ファイバを固定する必要がある。ここでは、ファイバ状の導電材料としてＣＮＴを例として説明する。このＣＮＴは極めて細い針状の炭素化合物（厳密に言えば炭素原子が六角形状に並んだグラフェンと称される平面構造が円筒状に配置されて閉じており、直径がナノメートルスケールの中空物質）であり、これを陰極配線２上に配置して電子源２ａとして用いることで効率の良い電子放出を得ることができる。
【００１４】
ＣＮＴを陰極配線２上に設置する際には、ＣＮＴを銀またはニッケルなどの導電性フィラーとともに混練した電極ペーストを塗布して電子源層を形成し、これを焼成して陰極配線２上に固定する方法が知られている。なお、この種の表示装置に関する従来技術を開示したものとしては、例えば特開平１１−１４４６５２号公報及び特開２０００−３２３０７８号公報などを挙げることができる。
【００１５】
図１１は、電界放出型の画像表示装置の概略構成を説明する背面パネルの平面図であり、図示しない前面パネル側から見た模式図を示している。図１１において、背面基板１は、ガラスまたはアルミナ等を好適とする絶縁基板上に電子源を有する複数本の陰極配線２と複数本の帯状電極素子（メタルリボングリット：ＭＲＧ）からなる板部材の制御電極４を有する。陰極配線２は背面基板１上の一方向に延在し、この一方向に交差する他方向に多数本並設される。
【００１６】
この陰極配線２は、銀などを含む導電性ペーストの印刷などによりパターニングされ、その上面（前面基板側）に電子源が配置される。また、陰極配線２の延在した一端部は陰極配線引出し線２０として封止枠を構成する枠体９０の外側に引出され、他の一端部は枠体９０の内側でかつ表示領域ＡＲの外側の終端２２まで延在している。
【００１７】
一方、制御電極４は、別部材として製作され、背面基板１上に設置される。すなわち、電子源を有する陰極配線２の上方（前面基板側）に近接し、かつ当該陰極配線２に対して表示領域ＡＲの全域にわたって所定の間隔を有して対向して設置される。この制御電極４を構成する多数本の帯状電極素子４１は、上記他方に延在し、上記一方向に多数本並設されている。この帯状電極素子４１は、陰極配線２上の電子源との交差部に電子通過孔となる開孔を有し、この電子通過孔を陰極配線２の電子源から放出された電子が前面基板側（陽極側）に通過し、この交差部に画素が形成される。
【００１８】
この制御電極４は、例えばアルミニウム系または鉄系などの金属材料からなる例えば０．０５ｍｍ程度の薄板をフォトリソグラフィ法を用いたエッチング加工により多数のストライプ状の薄板に多数の電子通過孔を有するように形成するのが好適である。また、制御電極４は、表示領域ＡＲの外側に設けた固定部でガラス材などの絶縁体からなる保持部材６０などによって背面基板１上に固定されて配設される。
【００１９】
この固定部の近傍または枠体９０の近傍で制御電極４に引出し線（制御電極引出し線）４０が接続されて画像表示装置の外縁に引き出されている。なお、枠体９０に保持部材６０の機能を持たせることもできる。そして、陰極配線２と制御電極４との間の電位差で陰極配線２に有する電子源からの電子の放出量を制御する。
【００２０】
一方、図示しない前面基板は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁材料で形成され、その内面に陽極と蛍光体とを有している。蛍光体は陰極配線２と制御電極４との交差部に形成される画素に対応して配置される。なお、図中、ｘは制御電極４の延在方向、ｙは陰極配線２の延在方向、ｚは背面基板及び前面基板の基板面と直交する方向をそれぞれ示している。
【００２１】
このように構成される背面基板１と前面基板とが枠体９０を介して封止され、その封止された内部空間を排気孔１１から真空吸引し、例えば１０−５〜１０−７Ｔｏｒｒの真空度に排気して電界放出型の表示装置が形成される。また、上記電子源２ａは、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ），ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）またはその他の電界放出カソード物質などにより構成される。
【００２２】
なお、この種の画像表示装置に関する従来技術を開示したものとしては、例えば下記に示す特許文献１乃至特許文献５などを挙げることができる。
【００２３】
【特許文献１】
米国特許第３４５３４７８号明細書
【特許文献２】
特開２０００−２１３０５号公報
【特許文献３】
特開平１１−１４４６５２号公報
【特許文献４】
特開２０００−３２３０７８号公報
【特許文献５】
特開２００１−３３８５２８号公報
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成される画像表示装置は、電子源２ａから放出された電子が開孔４ａを通過して陽極７上の蛍光体６に射突し、この蛍光体６を励起させ、発光させて画像表示が行われ、高輝度，高精細の特性が得られるとともに、軽量，省スペース化の平板状ディスプレイを実現可能にしている。
【００２５】
しかしながら、このように構成される画像表示装置は、陰極配線２上に形成される各電子源２ａと、これらの電子源２ａに対応する制御電極４に形成される各開孔４ａとの同軸性が表示領域の全面にわたって高精度で得られないと、不必要な陰極電流が制御電極４へ流入し、陽極電流に対してゆう乱を発生させ、この結果、表示画面の表示効率が低下する。さらに、制御電極４が金属材料で形成された場合には表示効率の低下に加えて放熱の解決手段が必要となる。
【００２６】
一方、このような問題を解決する手段としては、陰極配線２上の電子源２ａと対応する制御電極４の開孔４ａとをセルフアライメント化すれば、電子源２ａと開孔４ａとを高精度で一致させることができる。このセルフアライメント化の手段としては、フォトエッチング法により背面基板１から制御電極４までを製作する手段がある。しかしながら、フォトエッチング法を用いる製作手段では、例えば画面対角が公称４２インチ型クラスの大画面化を実現させる制御電極の製作には適用できず、実用化が極めて困難であった。
【００２７】
また、大画面化に対しては、制御電極４を帯状電極素子（ＭＲＧ）構造で構成する手段では、制御電極４が極めて繊細なウエブ状に形成されることから、セルフアライメント化が困難であるため、背面基板１及びＭＲＧ構造の制御電極４を単品構造または組立て体構造に係わらず、それぞれサブミクロンオーダの公差で組立てる必要があり、現実的ではない。この種の問題は、大画面化の画像表示装置の実用化に対して十分ではなく、解決すべき大きな課題の一つとなっていた。
【００２８】
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、背面基板上に形成された各電子源の有効範囲と制御電極の各開孔とをセルフアライメント化させて同軸性を確保させ、表示画像の大画面化を容易に実現可能とする画像表示装置を提供することにある。
【００２９】
また、本発明の他の目的は、制御電極の単品構造または組立て体構造に係わらず、高精度の位置合わせを不要として部品単価を低減させるとともに、歩留まりを向上させて大画面の表示画像が生産性良く得られる画像表示装置を提供することにある。
【００３０】
【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、複数の陰極配線と、この陰極配線のそれぞれに形成された複数の電子源とを内面に有し、かつ前面基板と所定の間隔を有して対向配置する背面基板と、表示領域内で背面基板と対向配置されて電子源から放射される電子放出量を制御する制御電極と、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、制御電極は、各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開孔が形成された絶縁性基板を有し、かつ当該絶縁性基板の前面基板の内面と対向する上面に金属膜が形成され、かつ背面基板上に設置することにより、背面基板の陰極配線上に形成された各電子源と制御電極の各開孔とがセルフアライメント化される。
【００３１】
また、本発明による他の画像表示装置は、制御電極は、各電子源とそれぞれ対向する領域に各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開孔が形成された絶縁性基板を有し、かつ当該絶縁性基板の前面基板の内面と対向する上面に第１の金属膜が形成され、かつ当該絶縁性基板の下面に第２の金属膜が形成されて背面基板上に絶縁体を介在させて設置することにより、背面基板の陰極配線上に形成された各電子源と制御電極の各開孔とがセルフアライメント化される。
【００３２】
また、本発明による他の画像表示装置は、制御電極は、各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開孔が形成された絶縁性基板を有し、かつ各開孔は前面基板と対向する面が孔径を大きく、かつ背面基板と対向する面が孔径を小さくして形成され、かつ背面基板と対向する面の開孔が前面基板と対向する面の開孔より多く形成されることにより、背面基板の陰極配線上に形成された各電子源と制御電極の各開孔とがセルフアライメント化される。
【００３３】
また、本発明による他の画像表示装置は、上記各構成による制御電極が各開孔の孔径を前面基板側と背面基板側とで互いに異ならせて構成することにより、背面基板の陰極配線上に形成された各電子源とセルフアライメント化される。
【００３４】
【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（ａ）は、本発明による画像表示装置の一実施例を説明する要部断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ´線の平面図であり、前述した図と同一部分または同一機能を有する部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１（ａ），（ｂ）において、参照符号１は背面基板であり、この背面基板１は例えばガラスまたはアルミナなどを好適とする絶縁性基板から形成されている。
【００３５】
また、参照符号２は陰極配線であり、この陰極配線２は背面基板１上の一方向（Ｘ方向）に延在し、この一方向と交差する他方向（Ｙ方向）に複数本並設されている。この陰極配線２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２の交差部分の上面（前面基板５側）には電子源２ａが配置されている。この電子源２ａは、前述したように例えば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。
【００３６】
また、参照符号１０は制御電極であり、この制御電極１０は、絶縁性基板として例えばセラミックス材などを好適とする板厚約０．０５ｍｍ以上のセラミック基板１１を母体として有し、このセラミック基板１１には、陰極配線２上に形成される各電子源２ａとそれぞれ対向する領域に電子源２ａから放出される電子を前面基板の内面側に通過させる電子通過孔としての断面略円筒状の複数個の開孔１１ａが形成されている。なお、これらの開孔１１ａは、セラミック基板１１の成形時における同時開孔成形法またはセラミック基板１１の成形後におけるレーザ照射による加工法などにより孔径約０．０５ｍｍ程度大きさで穿設されて形成されている。
【００３７】
また、このセラミック基板１１に穿設された各開孔１１ａを除く上面（前面基板５側）には、各電子源２ａから放出されて各開孔１１ａ内を通過する電子量を制御させる電極としての金属膜１２が全面にわたって形成されている。これによってセラミック基板１１に形成された各開孔１１ａと同軸上に連通する各開孔１０ａを有する制御電極１０が形成されることになる。なお、この金属膜１２は、例えばニッケルなどの導電性金属材料を蒸着またはスパッタリング法などにより数１０μｍ程度の厚さで被着形成されている。
【００３８】
なお、セラミック基板１１上に形成される金属膜１２は、各開孔１１ａの内壁面内の全面に延在して形成することは除き、内壁面内の一部分に延在して回り込んで形成されても良く、また、この金属膜１２の形成時に各開孔１１ａ内をマスクして被着形成してもいずれの形成方法でも良い。
【００３９】
このように構成された制御電極１０は、陰極配線２及び電子源２ａが形成された背面基板１上にセラミック基板１１をその金属膜１２を上方（前面基板５側）に向けて当該陰極配線２に対して少なくとも表示領域の全域にわたって対向配置されている。この場合、この制御電極１０は、図２（ａ）に要部拡大断面図で示すようにセラミック基板１１に穿設された各開孔１１ａと、背面基板１上に形成された各電子源２ａの有効領域とを同軸上に一致させて背面基板１上に配置させる。なお、この制御電極１０は、蛍光体６が形成された前面基板５との間の間隔が数ｍｍ、例えば約３ｍｍ程度に設定されて配置される。
【００４０】
また、この制御電極１０は、図２（ｂ）に要部拡大断面図で示すように背面基板１の陰極配線２上に形成された各電子源２ａをセラミック基板１１に穿設された各開孔１１ａで完全に包囲させて同軸上に一致させて背面基板１上に設置させても良い。
【００４１】
このような構成において、セラミック基板１１の各開孔１１ａが陰極配線上の各電子源２ａと同軸上に一致するので、陰極配線２上の各電子源２ａと制御電極１０の各開孔１０ａとのセルフアライメント化が可能となり、背面基板１と制御電極１０との位置合わせ精度が高くなくても背面基板１上の各電子源２ａと制御電極１０の各開孔１０ａとが高精度で位置合わせされる。
【００４２】
このように構成される制御電極１０は、セラミック基板１１の各開孔１１ａ内に包囲される各電子源２ａのみから放出される電子を取り出すダイオード電子放出動作が可能となる。
【００４３】
このように構成される画像表示装置において、制御電極１０は、陰極配線２上の各電子源２ａのみから放出された電子がセラミック基板１１の各開孔１１ａ内を通過する際に約１００Ｖ程度の制御電圧が印加された制御電極１０の各開孔１０ａにより制御されて通過させ、数ＫＶ〜１０数ＫＶの陽極電圧が印加された陽極７上の蛍光体６に射突してこの蛍光体６を発光させ、所望の画像表示が行われる。
【００４４】
このような構成によれば、制御電極１０は、セラミック基板１１に形成された各開孔１１ａ内に包囲される各電子源２ａのみから放出される電子を制御でき、さらに、セラミック基板１１に形成された各開孔１１ａを、陰極配線２上の各電子源２ａの有効領域及び金属膜１２の各開孔１２ａに利用することにより、陰極配線２上に各電子源２ａを有する背面基板１とのセルフアライメント化が可能となるので、制御電極１０の電極構造及びその組立て構造の高精度化が不要となる。また、このセルフアライメント化がセラミック基板１１の各開孔１１ａにのみ依存するので、制御電極１０の製作が容易となり、歩留まりを向上させるとともに、表示画像の大画面化が容易に実現可能となる。
【００４５】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）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説明する制御電極の要部拡大断面図であり、前述した図と同一部分及び同一機能を有する部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図３（ａ）において、制御電極１０Ａは、セラミック基板１１に形成する各開孔１１ｂが前面基板と対向する上面が孔径を大きくして形成され、さらに背面基板と対向する下面が孔径を小さくして形成され、断面形状が錐体状に形成されて構成されている。
【００４６】
また、図３（ｂ）において、制御電極１０Ｂは、セラミック基板１１に形成する各開孔１１ｃが前面基板と対向する上面が孔径を小さくして形成され、さらに背面基板と対向する下面が孔径を大きくして形成され、断面形状が逆錐体状に形成されて構成されている。
【００４７】
また、図３（ｃ）において、制御電極１０Ｃは、セラミック基板１１に形成される各開孔１１ｄが前面基板と対向する上面が孔径を大きくして形成され、さらに背面基板と対向する下面が孔径を小さくして形成され、内壁面に段差部を有して断面形状が略錐体状に形成されて構成されている。
【００４８】
また、図３（ｄ）において、制御電極１０Ｄは、セラミック基板１１に形成される各開孔１１ｅが前面基板と対向する上面が孔径を小さくして形成され、さらに背面基板と対向する下面が孔径を大きくして形成され、内壁面に段差部を有して断面形状が略逆錐体状に形成されて構成されている。
【００４９】
なお、これらの各開孔１１ｂ〜１１ｅの形成は、セラミック基板１１の成形時における同時開孔成形法またはセラミック基板１１の成形後におけるレーザー照射による加工法などを用いて穿設する。また、各制御電極１０Ａ〜１０Ｄは、セラミック基板１１の上面に形成される各金属膜１２がその上面のみに形成した場合について示したが、各開孔１１ｂ〜１１ｅの内壁面内の一部分に延在して回り込んで形成しても良く、また、この金属膜１２の形成時に各開孔１１ｂ〜１１ｅ内をマスクして被着形成してもいずれの形成方法でも良い。
【００５０】
このように構成された各制御電極１０Ａ〜１０Ｄは、各開孔１１ｂ〜１１ｅの断面形状を各種変形させて構成することにより、前述した作用効果に加えて各開孔１１ｂ〜１１ｅの孔径及び電子源２ａの有効部の大きさをなど任意に制御することが可能となり、デザイン上の設計余裕が得られる。なお、上記各開孔１１ｂ〜１１ｅの断面形状は、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示した各種変形例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、各種の変更が可能であることは言うまでもない。
【００５１】
図４は、本発明による画像表示装置のさらに他の実施例による構成を説明する要部拡大断面図であり、前述した図１と同一部分及び同一機能を有する部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図４において、制御電極１０Ｅは、絶縁性基板として例えばセラミック材などを好適とするセラミック基板１１を母体として有し、その板厚は、例えば約０．０５ｍｍ以上の寸法を有して形成されている。
【００５２】
また、このセラミック基板１１には、陰極配線２上に形成される各電子源２ａとそれぞれ対向する領域には電子源２ａから放出される電子を前面基板５の内面側に通過させる電子通過孔としての断面略筒状の複数の開孔１１ａが形成されている。これらの開孔１１ａは、セラミック基板１１の成形時の同時成形法またはレーザ照射による加工法などにより孔径約０．０５ｍｍ程度大きさで穿設されて形成されている。
【００５３】
また、このセラミック基板１１に形成された各開孔１１ａを除くそれぞれ上面（前面基板５側）及び下面（背面基板１側）には、各電子源２ａから放出されて各開孔１１ａ内に通過させる電子量を制御する電極としての第１の金属膜１３及び第２の金属膜１４が全面にわたって形成されている。なお、これらの第１の金属膜１３及び第２の金属膜１４は、例えばニッケルなどの導電性金属材料を蒸着またはスパッタアリング法などにより数１０μｍ程度の厚さで被着形成されている。これによってセラミック基板１１に形成された各開孔１１ａと、第１の金属膜１３の各開孔１３ａと、第２の金属膜１４の各開孔１４ａとが同軸上に連通する開孔１０ａを有する制御電極１０Ｅが形成されることになる。
【００５４】
なお、セラミック基板１１の上面に形成される第１の金属膜１３は、各開孔１１ａの内壁面の全面に延在して形成することは除き、前面側の内壁面内の一部分に延在して回り込んで形成しても良く、また、この第１の金属膜１３の形成時に各開孔１１ａ内をマスクして被着形成してもいずれの形成方法でも良い。また、第２の金属膜１４は、セラミック基板１１の下面の全面のみに形成されることが好ましいが、各開孔１１ａの内壁面には第１の金属膜１３と電気的に接続されない範囲である程度回り込んで被着形成されても良い。
【００５５】
このように形成された制御電極１０Ｅは、セラミック基板１１の下面側に形成されている第２の金属膜１４上にセラミック基板１１の各開孔１１ａを除く全面に例えば二酸化シリコンなどからなる絶縁膜１５が被着形成されている。この絶縁膜１５は、電気的絶縁性が得られる程度の厚さであれば良く、その膜厚は数μｍ程度あれば良い。
【００５６】
このように構成される制御電極１０Ｅは、陰極配線２及び電子源２ａが形成された背面基板１上に第１の金属膜１３を上方（前面基板５側）に向け、さらに第２の金属膜１４上に形成されている絶縁膜１５を下方（背面基板１側）に向けて陰極配線２に対して少なくとも表示領域の全域にわたって対向配置されている。この場合、この制御電極１０Ｅは、セラミック基板１１に穿設された各開孔１１ａと背面基板１上に形成された各電子源２ａとを同軸上に位置合わせして背面基板１上に絶縁膜１５を接触させて配置する。
【００５７】
これによって、背面基板１上に形成された陰極配線２と第２の金属膜１４との間は絶縁膜１５の介在により電気的に絶縁されている。なお、この制御電極１０Ｅは、蛍光体６が形成された前面基板５との間の間隔が数ｍｍ、例えば３ｍｍ程度に設定されて配置される。
【００５８】
このような構成において、制御電極１０Ｅは、陰極配線２上の各電子源２ａから放出された電子がほぼ零Ｖに設定された第２の金属膜１４の開孔１４ａ内を通過する際に数１００Ｖ程度の制御電圧の印加された第１の金属膜１３の開孔１３ａで制御されて通過し、数ＫＶ〜１０数ＫＶの陽極電圧が印加された陽極７上の蛍光体６に射突してこの蛍光体６を発光させ、所望の画像表示が行われる。
【００５９】
このような構成によれば、制御電極１０Ｅは、セラミック基板１１に形成された各開孔１１ａ内に包囲される各電子源２ａのみから放出される電子を制御でき、さらに、セラミック基板１１の各開孔１１ａが第１の金属膜１３の開孔１３ａと第２の金属膜１４の開孔１４ａとが同軸上に一致して形成されるので、陰極配線２上に各電子源２ａを有する背面基板１とのセルフアライメント化が可能となり、背面基板１と制御電極１０Ｅとの位置合わせが高精度でなくても背面基板１上の各電子源２ａと、制御電極１０Ｅの各開孔１０ａとの位置合わせが高精度で実現できる。
【００６０】
したがって、制御電極１０Ｅの電極構造及びその組立て構造の高精度化が不要となる。また、このセルフアライメント化がセラミック基板１１の各開孔１１ａにのみ依存するので、制御電極１０Ｅの製作が容易となり、歩留まりを大幅に向上させるとともに、表示画像の大画面化が容易に実現できる。
【００６１】
また、このように構成される制御電極１０Ｅは、セラミック基板１１の上面に形成された第１の金属膜１３を加速電極とし、その下面に形成された第２の金属膜１４を制御電極として用い、陰極腺管用電子銃の三極構造と同様のトライオード電子放出動作が可能となる。
【００６２】
このトライオード動作時は、加速電極としての第１の金属膜１３からの陰極配線２への電界の浸透を、陰極配線２よりも低電位となる制御電極としての第２の金属膜１４により制御するため、構造的なセルフアライメント化に加えて電界による電子の取り出し自体も同時にセルフアライメント化される。これによってダイオード動作時と比較してセラミック基板１１の製作精度を緩くすることが可能となるので、部品単価を大幅に低減させることができる。
【００６３】
また、セラミック基板１１に形成する開孔１１ａの断面形状を、図３（ａ）〜図３（ｄ）説明したと同様に各種の形状で形成することにより、陽極７から陰極配線２への電界の浸透をコントロールできるのみならず、第１の金属膜１３と陽極７との間に形成される電子レンズの形状を制御できるので、電子放出とは独立して陽極７への電子の集束をコントロールできる。
【００６４】
図５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説明する制御電極の要部拡大断面図であり、前述した図と同一部分及び同一機能を有する部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図５において、図４と異なる点は、絶縁体として図４に示した絶縁膜１５に代えて背面基板１上にガラスビーズ１６を適宜分散させて配置させ、このガラスビーズ１６を介在させて制御電極１０Ｅを背面基板１上に配設させても良い。また、ガラスビーズ１６に代えて薄膜状に形成したセラミック板，ガラス板またはグラスファバーなどを用いても良い。
【００６５】
図６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説明する制御電極の図であり、図６（ａ）は要部拡大断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ´線から見た平面図をそれぞれ示し、前述した図と同一部分及び同一機能を有する部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図６（ａ），（ｂ）において、制御電極１０Ｆは、セラミック基板１１に形成される断面略円筒状の各開孔１１ｆが前面基板５と対向する面に孔径を大きくして形成され、さらに内壁面には段差部が形成され、背面基板１と対向する面には小開孔１１ｇが複数形成され、この小開孔１１ｇの孔径が前面基板５側の開孔１１ｆよりも小さくして形成されている。また、この各開孔１１ｆから小開孔１１ｇに至る内壁面には電極としての金属膜１３が被着形成されている。すなわち、段差部や小開孔１１ｇを繋ぐブリッジ部の上面には電極としての金属膜１３が被着形成されて構成されている。なお、この実施例による制御電極１０Ｆは、前述した各実施例と同様な方法で製作できる。
【００６６】
このように構成される制御電極１０Ｆは、陽極７から陰極配線２への電界の浸透をコントロールできるのみならず、金属膜１３と陽極７との間に形成される電子レンズの形状を制御できるので、電子放出とは独立して陽極７への電子の集束をコントロールできる。なお、この各開孔１１ｆの形状は、図６に示す断面形状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、各種変形例が可能であることは言うまでもない。
【００６７】
なお、前述した各実施例においては、各制御電極１０Ａ〜１０Ｆに形成された各開孔１０ａ〜１０ｆの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に形成しても良く、さらに上下方向で開孔の平面形状が互いに異なる異形状に形成しても、前述と全く同様の効果が得られる。
【００６８】
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。
【００６９】
【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、陰極配線上に各電子源を有する背面基板と、各電子源と対応する各開孔を有する制御電極とが容易にアライメント化でき、さらに、このセルフアライメント化がセラミック基板の各開孔にのみ依存するので、制御電極の電極構造及び組立て構造の高精度化が不要となり、その精度を緩く製作できるので、製作が容易となり、歩留まりを容易かつ大幅に向上でき、しかも部品単価を低減できるとともに、表示画像の大画面化が容易、かつ低コストで実現可能とな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による構成を示す図である。
【図２】図１に示す画像表示装置の構成を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明による画像表示装置の他の実施例による制御電極の構成を示す要部拡大断面図である。
【図４】本発明による画像表示装置の他の実施例による構成を示す要部断面図である。
【図５】本発明による画像表示装置の他の実施例による構成を示す要部拡大断面図である。
【図６】本発明による画像表示装置の他の実施例による構成を示す図である。
【図７】従来の画像表示装置の構成を示す要部断面図である。
【図８】図７に示す画像表示装置の制御電極の開孔と陰極配線上の電子源との位置関係を示す拡大図である。
【図９】従来の画像表示装置の構成を示す要部断面図である。
【図１０】図９のＡ部の構成を示す要部拡大断面図である。
【図１１】従来の電界放出型画像表示装置の概略構成を示す背面パネルの平面図である。
【符号の説明】
１  背面基板
２  陰極配線
２ａ  電子源
３  絶縁層
４  制御電極
４ａ  制御電極の開孔
５  前面基板
６  蛍光体
７  陽極
１０  制御電極
１０ａ  制御電極の開孔
１０Ａ  制御電極
１０Ｂ  制御電極
１０Ｃ  制御電極
１０Ｄ  制御電極
１０Ｅ  制御電極
１０Ｆ  制御電極
１１  セラミック基板
１１ａ  開孔
１１ｂ  開孔
１１ｃ  開孔
１１ｄ  開孔
１１ｅ  開孔
１１ｆ  開孔
１１ｇ  小開孔
１２  金属膜
１３  金属膜
１５  絶縁膜
１６  ガラスビーズ
１００  背面パネル
２００  前面パネル
３００  封止枠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004227822.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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