(57)【要約】【課題】低電圧駆動で高い電流密度を得ることのできる電界放出型画像表示装置を実現する。【解決手段】前面基板ＰＮ１に形成される表示領域の対角画面サイズをＤ（ｍｍ）、ｘ方向に配置される画素の数をＮｈ、ｙ方向に配置される画素の数をＮｖ、制御電極を構成する帯状電極素子ＭＲＧに有する電子通過孔ＥＨＬ間の間隔をｄｂ、電子源Ｋと帯状電極素子ＭＲＧの間の間隔をＬｋｇ、電子通過孔ＥＨＬの孔径をφＧ（ｍｍ）としたとき、φＧ（ｍｍ）を、【数４５】2004158326.tif 000048のとき、【数４６】2004158326.tif 000049とした。【選択図】        図１
2004158326.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して一方向とこの一方向に直交する他方向にそれぞれ平行する各二辺を持つ表示領域を形成する矩形状の前面基板と、
前記一方向に延在し前記他方向に並設され、かつ電子源を有する複数の陰極配線と、少なくとも前記表示領域内で前記陰極配線と非接触で交差し、かつ前記他方向に延在し前記一方向に並設されて前記陰極配線との交叉部に画素を形成して前記電子源からの電子を前記前面基板側に通過させる円形の電子通過孔を１または複数個有する互いに独立した複数の帯状電極素子を平行配列した制御電極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配置した背面基板と、
前記表示領域を周回して前記前面基板と前記背面基板の間に介挿され、前記所定の間隙を保持するための封止枠を有し、
前記前面基板に形成される前記表示領域の対角画面サイズをＤ（ｍｍ）、前記一方向に配置される前記画素の数をＮｈ、前記他方向に配置される前記画素の数をＮｖ、前記制御電極を構成する帯状電極素子に有する前記電子通過孔の間隔をｄｂ、前記電子源と前記帯状電極素子の間の間隔をＬｋｇ、前記電子通過孔の孔径をφＧ（ｍｍ）としたとき、
前記φＧ（ｍｍ）が、
【数１】
2004158326.tif 000039
のとき、
【数２】
2004158326.tif 000040
であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
陽極及び蛍光体を内面に有して一方向とこの一方向に直交する他方向にそれぞれ平行する各二辺を持つ表示領域を形成する矩形状の前面基板と、
前記一方向に延在し前記他方向に並設され、かつ電子源を有する複数の陰極配線と、少なくとも前記表示領域内で前記陰極配線と非接触で交差し、かつ前記他方向に延在し前記一方向に並設されて前記陰極配線との交叉部に画素を形成して前記電子源からの電子を前記前面基板側に通過させる円形の電子通過孔を１または複数個有する互いに独立した複数の帯状電極素子を平行配列した制御電極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配置した背面基板と、
前記表示領域を周回して前記前面基板と前記背面基板の間に介挿され、前記所定の間隙を保持するための封止枠を有し、
前記前面基板に形成される前記表示領域の対角画面サイズをＤ（ｍｍ）、前記一方向に配置される前記画素の数をＮｈ、前記他方向に配置される前記画素の数をＮｖ、前記制御電極を構成する帯状電極素子に有する前記電子通過孔の間隔をｄｂ（ｍｍ）、前記電子源と前記帯状電極素子の間の間隔をＬｋｇ（ｍｍ）、前記電子通過孔の孔径をφＧ（ｍｍ）としたとき、
前記φＧ（ｍｍ）が、
【数３】
2004158326.tif 000041
のとき、
【数４】
2004158326.tif 000042
であり、
かつ、前記φＧｍｉｎが
【数５】
2004158326.tif 000043
もしくは
【数６】
2004158326.tif 000044
の何れかであることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
陽極及び蛍光体を内面に有して一方向とこの一方向に直交する他方向にそれぞれ平行する各二辺を持つ表示領域を形成する矩形状の前面基板と、
前記一方向に延在し前記他方向に並設され、かつ電子源を有する複数の陰極配線と、少なくとも前記表示領域内で前記陰極配線と非接触で交差し、かつ前記他方向に延在し前記一方向に並設されて前記陰極配線との交叉部に画素を形成して前記電子源からの電子を前記前面基板側に通過させるスリット形の電子通過孔を１または複数個有する互いに独立した複数の帯状電極素子を平行配列した制御電極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配置した背面基板と、前記表示領域を周回して前記前面基板と前記背面基板の間に介挿され、前記所定の間隙を保持するための封止枠を有し、
前記前面基板に形成される前記表示領域の対角画面サイズをＤ（ｍｍ）、前記一方向に配置される前記画素の数をＮｈ、前記他方向に配置される前記画素の数をＮｖ、前記制御電極を構成する帯状電極素子に有する前記電子通過孔の間隔をｄｂ、前記電子源と前記帯状電極素子の間の間隔をＬｋｇ、前記電子通過孔の長径をＤｌ（ｍｍ）、短径をＤｓ（ｍｍ）としたとき、
前記Ｄｌ（ｍｍ）が、
【数７】
2004158326.tif 000045
短径Ｄｓ（ｍｍ）が、
【数８】
2004158326.tif 000046
かつ、
【数９】
2004158326.tif 000047
であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
前記電子源がカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記制御電極を構成する前記帯状電極素子が板部材制御電極であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記板部材制御電極の前記背面基板側に突出する脚部を有し、前記脚部が前記電子通過孔と共にエッチング加工で形成されたものであ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】
前記脚部は、前記画素の複数毎に有することを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記脚部の前記背面基板側の突出量で前記電子源と前記帯状電極素子の間の間隔が規定されていることを特徴とする請求項６または７に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二枚の基板間に形成される真空中への電子放出を利用した表示装置に係り、特に、電子源から低電圧で高密度の電流を引き出すことで、低消費電力で高品質の画像表示を実現した画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高輝度、高精細に優れたディスプレイデバイス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、高精細の特性をもつと共に軽量、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】
その典型例として液晶表示装置、プラズマ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、電子源から真空への電子放出を利用した表示装置（電子放出型表示装置、または電界放出型表示装置と呼ばれる。以下、ＦＥＤと称する）や、低消費電力を特徴とする有機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される傾向にある。
【０００４】
このようなパネル型の表示装置のうち、特にＦＥＤとして、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらにより発案された電子放出構造をもつもの、メタル−インシュレータ−メタル（ＭＩＭ）型の電子放出構造をもつもの、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呼ばれる）をもつもの、さらには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】
ＦＥＤ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を形成した前面基板を有し、両者の内周縁に封止枠を介挿して貼り合わせ、その内部を真空にして構成される。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、当該背面パネルと前面パネルの間に間隔保持部材を設けているものもある。なお、この種の従来技術に関しては、特許文献１、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】
ＦＥＤでは、背面基板の陰極配線に設けた電子源と前面基板の陽極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で電子源から電子を引き出し、これを電子通過孔を通して陽極側に指向させる。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内縁と陰極配線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たりの電流密度を大きくすることができない。
【０００８】
一方、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、小径化には限界がある。従来、このような観点から電子通過孔の孔径について考慮がなされたものは知られていない。本発明の目的は、制御電極を構成する帯状電極素子に設ける電子通過孔の孔径と電流密度との関係を規定することによって、電子通過孔の孔径を可能な限り小径とし、かつ低電圧駆動で高い電流密度を得ることを実現した画像表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、陽極及び蛍光体を内面に有して一方向とこの一方向に直交する他方向にそれぞれ平行する各二辺を持つ表示領域を形成する矩形状の前面基板と、
前記一方向に延在し前記他方向に並設され、かつ電子源を有する複数の陰極配線と、少なくとも前記表示領域内で前記陰極配線と非接触で交差し、かつ前記他方向に延在し前記一方向に並設されて前記陰極配線との交叉部に画素を形成して前記電子源からの電子を前記前面基板側に通過させる複数の電子通過孔を有する互いに独立した複数の帯状電極素子を平行配列した制御電極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配置した背面基板と、
前記表示領域を周回して前記前面基板と前記背面基板の間に介挿され、前記所定の間隙を保持するための封止枠を有し、
前記前面基板に形成される前記表示領域の対角画面サイズをＤ（ｍｍ）、前記一方向に配置される前記画素の数をＮｈ、前記他方向に配置される前記画素の数をＮｖ、前記制御電極を構成する帯状電極素子に有する前記電子通過孔の間隔をｄｂ、前記電子源と前記帯状電極素子の間の間隔をＬｋｇ、前記電子通過孔の孔径をφＧ（ｍｍ）としたとき、
前記φＧ（ｍｍ）を、
【００１０】
【数１０】
2004158326.tif 000003
のとき、
【００１１】
【数１１】
2004158326.tif 000004
とした。
【００１２】
また、本発明は、前記φＧ（ｍｍ）が、
【００１３】
【数１２】
2004158326.tif 000005
のとき、
【００１４】
【数１３】
2004158326.tif 000006
であり、
かつ、前記φＧｍｉｎが
【００１５】
【数１４】
2004158326.tif 000007
もしくは
【００１６】
【数１５】
2004158326.tif 000008
の何れかとした。
【００１７】
また、前記電子通過孔が長径と短径を有するスリット形（長円形あるいは長矩形）である場合、
当該スリット形の電子通過孔の長径Ｄｌ（ｍｍ）を、
【００１８】
【数１６】
2004158326.tif 000009
短径Ｄｓ（ｍｍ）を、
【００１９】
【数１７】
2004158326.tif 000010
かつ、
【００２０】
【数１８】
2004158326.tif 000011
とした。
【００２１】
上記の電子源としては、ＭＩＭ、表面伝導型電子源、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などが採用できるが、特にカーボンナノチューブであるが望ましい。また、制御電極を構成する帯状電極素子を板部材制御電極とし、さらに板部材制御電極の背面基板側に電子通過孔と共にエッチング加工で形成された突出する脚部を設けて、この脚部が画素の複数毎に配置することができる。そして、脚部の背面基板側の突出量で電子源と帯状電極素子の間の間隔Ｌｋｇ（ｍｍ）を規定するのが望ましい。
【００２２】
上記に記述した本発明の各構成により、電子通過孔の孔径または短径を可能な限り小とすることができ、低電圧駆動で高い電流密度を得ることができる画像表示装置を得ることができる。
【００２３】
なお、本発明は、上記の構成および後述する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。
【００２４】
【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付近の構成図である。図中、ＳＵＢ１はガラス等を好適とする絶縁基板からなる背面パネルＰＮ１を構成する背面基板であり、その内面に一方向ｘ（ここでは、水平方向）に延在し他方向（ここでは、垂直方向）ｙに並設され、かつ電子源Ｋを有する複数の陰極配線ＣＬを有する。また、この背面パネルＰＮ１には、陰極配線ＣＬと非接触で交差し、かつｙ方向に延在しｘ方向に並設されて陰極配線ＣＬとの交叉部に画素を形成して電子源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帯状電極素子ＭＲＧを平行配列した制御電極を有している。
【００２５】
一方、背面パネルＰＮ１に対してＺ方向に所定の間隔をもって前面パネルＰＮ２が貼り合わされている。前面パネルＰＮ２はガラス等の透明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を有する。背面パネルＰＮ１と前面パネルＰＮ２の間は真空に封止される。陰極配線ＣＬと帯状電極素子ＭＲＧおよび陽極ＡＤＥの間には所定の電位差が与えられ、陰極配線ＣＬに設けた電子源Ｋからの電子Ｅは制御電極を構成する帯状電極素子ＭＲＧに有する円形の電子通過孔ＥＨＬを通って陽極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。
【００２６】
図１において、前面基板ＰＮ２に形成される表示領域の対角サイズをＤ（ｍｍ）、ｘ方向に配置される画素の数をＮｈ、ｙ方向に配置される画素の数をＮｖ、帯状電極素子ＭＲＧに有する円形の電子通過孔ＥＨＬの間隔をｄｂ、電子源Ｋと帯状電極素子ＭＲＧの間の間隔をＬｋｇ、電子通過孔ＥＨＬの孔径をφＧ（ｍｍ）とする。なお、Ｌａｇは陽極ＡＤＥと帯状電極素子ＭＲＧの間隔である。
【００２７】
図２は図１に示した画像表示装置の一画素付近の構成の具体的ば説明図であり、背面基板の構成のみを示す。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。第１基板ＳＵＢ１に設置される陰極配線ＣＬは、ここでは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に相当するＣＬ−Ｒ，ＣＬ−Ｇ，ＣＬ−Ｂで構成されている。図１に示した一画素は図２ではカラー画素の一副画素に相当する。単に画素と表記する場合は、特に画素と副画素の区別を要しない場合である。これらの陰極配線と交差する帯状電極素子ＭＲＧは、陰極配線ＣＬ−Ｒ，ＣＬ−Ｇ，ＣＬ−Ｂに対して共通であり、各陰極配線ＣＬ−Ｒ，ＣＬ−Ｇ，ＣＬ−Ｂに有する電子源Ｋに対応して１または複数の電子通過孔ＥＨＬがｘ方向に形成されている。ここでは各４個として説明する。図２では、電子源Ｋが帯状電極素子ＭＲＧの電子通過孔ＥＨＬに対応して個別に配置されているが、これに限らずに各陰極配線ごとに対応する帯状電極素子ＭＲＧの電子通過孔ＥＨＬに共通に配置される場合もある。
【００２８】
帯状電極素子ＭＲＧは鉄系の薄板からなるウエブであり、電子通過孔ＥＨＬと共に脚部ＬＥＧがエッチング加工で形成されている。この脚部ＬＥＧは背面基板ＳＵＢ１側に突出し、当該背面基板ＳＵＢ１に接着剤ＦＸで固定されている。なお、接着剤ＦＸを用いずに直接背面基板ＳＵＢ１に当接させてもよい。この場合は、帯状電極素子ＭＲＧと前面基板の間に介挿する間隔保持部材（図示せず）で背面基板ＳＵＢ１に押圧されて所定の位置に保持される。接着剤ＦＸを用いた場合も同様に、間隔保持部材で背面基板ＳＵＢ１に押圧される。図２中に示した各部分の寸法は図１に示したものに対応する。なお、Ｌは一カラー画素のｙ方向寸法で、副画素のｙ方向寸法はＬ／３である。
【００２９】
このような配置において、前面基板ＳＵＢ２に形成される表示領域の対角画面サイズをＤ（ｍｍ）、ｘ方向に配置される画素（この場合、副画素）の数をＮｈ、ｙ方向に配置される画素（同）の数をＮｖ、制御電極を構成する帯状電極素子ＭＲＧに有する電子通過孔ＥＨＬの間隔をｄｂ、電子源Ｋと帯状電極素子ＭＲＧの間の間隔をＬｋｇ、電子通過孔ＥＨＬの孔径をφＧ（ｍｍ）としたとき、
電子通過孔ＥＨＬの孔径φＧ（ｍｍ）を、
【００３０】
【数１９】
2004158326.tif 000012
のとき、
【００３１】
【数２０】
2004158326.tif 000013
とした。
【００３２】
このように構成したことにより、一画素（副画素）当たりの電流量が増大し、相対的に駆動電圧の低減を図ることが可能となる。したがって、高輝度の画像表示が得られ、駆動電圧の低減は駆動回路の構成を容易とし、コスト低下と信頼性向上をもたらす。
【００３３】
また、本発明の他の実施例として、帯状電極素子ＭＲＧの電子通過孔ＥＨＬの孔径φＧ（ｍｍ）を、
【００３４】
【数２１】
2004158326.tif 000014
のとき、
【００３５】
【数２２】
2004158326.tif 000015
とし、
かつ、前記φＧｍｉｎを
【００３６】
【数２３】
2004158326.tif 000016
もしくは
【００３７】
【数２４】
2004158326.tif 000017
の何れかとした。
【００３８】
この構成によっても、一画素（副画素）当たりの電流量が増大し、相対的に駆動電圧の低減を図ることが可能となる。したがって、高輝度の画像表示が得られ、駆動電圧の低減は駆動回路の構成を容易とし、コスト低下と信頼性向上をもたらす。
【００３９】
次に、本発明の画像表示装置の駆動について説明する。駆動方式としては、帯状電極素子ＭＲＧ側に走査パルスを入力し、陰極配線ＣＬ側に表示用の信号を供給するのが一般的である。このときの前提として、駆動回路の特性、価格等から、走査パルス電圧および信号電圧の最大値は極力小さいもとが望ましい。この前提を満たすため、例えば走査パルス電圧および信号電圧の最大値を４０Ｖ（帯状電極素子ＭＲＧと陰極配線ＣＬ（ＣＬ−Ｒ，ＣＬ−Ｇ，ＣＬ−Ｂ）との最大電圧差が８０Ｖ）の条件下で、帯状電極素子ＭＲＧの電子通過孔径（制御電極孔径）φＧに対する最大電流密度を電子ビーム軌道シミュレータを用いて解析した結果を図３に示す。
【００４０】
電子通過孔径φＧ以外の解析条件は、陽極ＡＤＥと帯状電極素子ＭＲＧの間の間隔Ｌａｇが、Ｌａｇ＝３．０ｍｍ、電子源Ｋと帯状電極素子ＭＲＧの間の間隔Ｌｋｇが、Ｌｋｇ＝０．０３ｍｍ、陽極電圧１０ｋＶ、帯状電極素子ＭＲＧの印加電圧が８０Ｖとなる。図３から、電子通過孔の孔径が小さい程、電流密度が増大する。このため、駆動電圧を低減し電流量を増大するためには、従来は帯状電極素子ＭＲＧの電子通過孔の孔径の縮小が必要であると考えられていた。
【００４１】
図４は帯状電極素子の電子通過孔間の間隔を０．０５ｍｍとしたときの当該電子通過孔に対する帯状電極素子の開口率（制御電極開口率）の関係の説明図である。図４に示されたように、制御電極開口率は電子通過孔の孔径の増大に伴って増大する。また、これにより、画面の対角サイズおよび画素数が決定されると、画素当たりの帯状電極素子の電子通過孔数を決定することができる。駆動時の隣接画素間の耐電圧特性を考慮し、隣接画素間には０．１ｍｍの間隔を設けたときの画面対角が公称４２インチのＷＶＧＡ（カラー一画素の大きさ１．０８ｍｍ×１．０８ｍｍ、一副画素（図ではサブピクセルと表記）のサイズ１．０８×０．３６ｍｍ）における副画素当たりの電子通過孔数を図５に示す。
【００４２】
以上の説明から、制御電極を構成する帯状電極素子ＭＲＧの電子源Ｋに対する間隔Ｌｋｇ毎に、帯状電極素子ＭＲＧの電子通過孔間の間隔ｄｂをパラメータとして当該電子通過孔の孔径φＧに対する一副画素（図ではサブピクセルと表記）当たりの電流値（相対値）を求めたものを図６〜図９に示す。図６はＬｋｇ＝０．０３、図７はＬｋｇ＝０．０２、図８はＬｋｇ＝０．０１、図９はＬｋｇ＝０．００５とした場合で、各図中の曲線ａ〜Ｆは、ａがｄｂ＝０．００５ｍｍ、ｂがｄｂ＝０．０１０ｍｍ、ｃがｄｂ＝０．０２５ｍｍ、ｄがｄｂ＝０．０５０ｍｍ、ｅがｄｂ＝０．０７５ｍｍ、ｆがｄｂ＝０．１００ｍｍの場合を示す。
【００４３】
図６〜図９から、帯状電極素子ＭＲＧの電子通過孔間の間隔ｄｂをパラメータにして帯状電極素子ＭＲＧの電子源Ｋに対する間隔Ｌｋｇに対して最大電流が得られる最適孔径と、最適孔径の７５％以上の電流が得られる最小および最大孔径をプロットしたものを図１０に示す。「最適孔径の７５％以上の電流が得られる範囲」とはＬｋｇに対して構造的に最大電流が得られる範囲である。図１０の曲線ａ〜ｋは、ａがｄｂ＝０．００５ｍｍ（最小孔径）、ｂがｄｂ＝０．００５ｍｍ（最適孔径）、ｃがｄｂ＝０．００５ｍｍ（最大孔径）である。また、ｄがｄｂ＝０．０１０ｍｍ（最小孔径）、ｅがｄｂ＝０．０１０ｍｍ（最適孔径）、ｆがｄｂ＝０．０１０ｍｍ（最大孔径である。同様に、ｇがｄｂ＝０．０２５ｍｍ（最小孔径）、ｈがｄｂ＝０．０２５ｍｍ（最適孔径）、ｉがｄｂ＝０．０２５ｍｍ（最大孔径）、ｊがｄｂ＝０．０５０ｍｍ（最小孔径）、ｋがｄｂ＝０．０５０ｍｍ（最適孔径）を示す。
【００４４】
図１０に示した各曲線は、何れも単調増加関数であるので、線形関数として扱い、最小二乗法を適用すると、
φＧ＝Ｃ１  ・Ｌｋｇ＋Ｃ２  
のように表すことができる。Ｃ１  ，Ｃ２  をｄｂに対してプロットすると図１１、図１２に示したようになる。グラフ形状から対数関数による最小二乗法を用いた。図１１はＣ１  に、図１２はＣ２  に対応する。
【００４５】
以上から、最大電流が得られる帯状電極素子に形成する電子通過孔の最適孔径、および最大電流値の７５％以上が得られる最小および最大孔径は、
2004158326.tif 000018
となる。
【００４６】
一方、対角画面サイズをＤｍｍ、Ｘ方向画素数をＮｈ、Ｙ方向画素数をＮｖとすると、単一画素の一辺の寸法Ｌは、「数２５」で与えられる。
【００４７】
【数２５】
2004158326.tif 000019
【００４８】
副画素の短辺（ｙ方向）寸法ＬｐはＬの１／３であるから、寸法Ｌｐは「数２６」となる。
【００４９】
【数２６】
2004158326.tif 000020
【００５０】
このとき、帯状電極素子ＭＲＧの電子通過孔の孔径の最大値φＧｍａｘは、副画素の短辺寸法Ｌｐと電子通過孔間のブリッジすなわち間隔ｄｂにより規定される。少なくとも電子通過孔の両側にブリッジが必要であるから、φＧｍａｘは「数２７」で表されるものとなる。
【００５１】
【数２７】
2004158326.tif 000021
【００５２】
孔径φＧｍａｘ≦最適孔径の範囲では孔径φＧｍａｘ時が得られる最大電流となる。よって、φＧｍａｘは「数２８」で表される範囲となる。
【００５３】
【数２８】
2004158326.tif 000022
【００５４】
したがって、このときφＧの上限は、「数２９」により与えられる。
【００５５】
【数２９】
2004158326.tif 000023
【００５６】
また、図６〜図９より、孔径が最適値より小さい範囲における電流値の変化は、曲線が上に凸となっているので、
【００５７】
【数３０】
2004158326.tif 000024
であれば、必ず最大値の７５％以上の電流値が得られる。
【００５８】
故に、最小値は、
【００５９】
【数３１】
2004158326.tif 000025
もしくは、
【００６０】
【数３２】
2004158326.tif 000026
の何れか小さい方となる。
【００６１】
以上をまとめると、最大電流値の７５％以上を選ぶには、対角画面サイズをＤｍｍ、ｘ方向画素数をＮｈ、ｙ方向画素数をＮｖ、制御電極を構成する帯状電極素子ＭＲＧ間の間隔をｄｂ、電子通過孔の孔径をφＧｍｍとしたとき、
【００６２】
【数３３】
2004158326.tif 000027
であれば、
【００６３】
【数３４】
2004158326.tif 000028
となり、
【００６４】
【数３５】
2004158326.tif 000029
のとき、
【００６５】
【数３６】
2004158326.tif 000030
でり、かつφＧｍｉｎは、
【００６６】
【数３７】
2004158326.tif 000031
もしくは
【００６７】
【数３８】
2004158326.tif 000032
の何れか小さい方となる。
【００６８】
図１３は本発明による画像表示装置のさらに他の実施例を模式的に説明する一画素付近の平面図である。本実施例の画像表示装置は、制御電極である帯状電極素子ＭＲＧに有する電子通過孔の形状を除いて前記実施例と同様の構成を有する。したがって、以下では前記実施例と重複する説明は出来るだけ省略する。本実施例における帯状電極素子ＭＲＧにはスリット形の電子通過孔ＥＨＬを有する。
ここでは、各陰極配線ＣＬ−Ｒ，ＣＬ−Ｇ，ＣＬ−Ｂのそれぞれに各一個の場合で説明するが長径方向（ｘ方向）に不連続とした複数のスリット形の電子通過孔、あるいはｘ方向に１または複数で短径方向（ｙ方向）に複数配置する場合も同様でる。
【００６９】
前記の円形の電子通過孔を有する実施例での説明により、最大電流を得るには帯状電極素子ＭＲＧの開口率と電流密度の２つの要素をバランスさせる必要があることが明らかとなった。このことは、電子通過孔をスリット形（長円形、矩形の場合も同様）であっても同様である。
【００７０】
このスリット形の電子通過孔を用いた場合の駆動も、制御電極である帯状電極素子ＭＲＧに走査パルスを入力し、陰極配線ＣＬ（ＣＬ−Ｒ，ＣＬ−Ｇ，ＣＬ−Ｂ）に表示用の信号を供給する。既に説明したが、駆動回路の信頼性、価格等から、走査パルス電圧および信号電圧の最大値は極力小さいことが望ましい。
これを満たすため、走査パルス電圧および信号電圧の最大値（４０Ｖ、制御電極と陰極との最大電圧差８０Ｖ）の条件下で、短径Ｄｓ、長径Ｄｌに対する一画素当たりの電流値を電子ビーム軌道シミュレータニヨリ解析した結果を図１４に示す。横軸は長径Ｄｌ、パラメータがＬｋｇ及び短径Ｄｓである。短径Ｄｓ、長径Ｄｌ以外の解析条件は、陽極−制御電極間隔Ｌａｇ＝３．０ｍｍ、陰極−制御電極間隔Ｌｋｇ＝０．０３ｍｍ、陽極電圧が１０ｋＶ、制御電極電圧が８０Ｖである。
【００７１】
図１４から、陰極−制御電極間隔Ｌｋｇ、短径Ｄｓを固定すると、長径Ｄｌが大きいほど大電流が得られることが分かる。よって、長径Ｄｌは画素サイズに対して確保できる最大サイズが望ましい。
【００７２】
図１５は図１４のシミュレーションを行った範囲で長径Ｄｌの最大値となるＤｌ＝０．５５０のときに短径Ｄｓに対する最大電流値の説明図である。また、図１６は陰極−制御電極間隔Ｌｋｇに対するピーク値電流の７５％以上を確保できる短径Ｄｓの範囲の説明図である。図１６より得られた特性に最小二乗法を適用すると、最大電流が得られる最適短径、および最大電流値の７５％以上が得られる最小および最大短径は、「数３９」となる。
【００７３】
【数３９】
2004158326.tif 000033
【００７４】
一方、対角我縁サイズをＤ（ｍｍ）、ｘ方向画素数をＮｈ、垂直方向画素数をＮｖとすると、単一画素の一辺の寸法Ｌは「数４０」で与えられる。
【００７５】
【数４０】
2004158326.tif 000034
【００７６】
副画素のｘ方向短辺寸法Ｌｐはカラー一画素のｙ方向一辺の寸法Ｌの１／３となり、「数４１」に示したものとなる。
【００７７】
【数４１】
2004158326.tif 000035
【００７８】
長径Ｄｌは大きいほど有利であるので、長径Ｄｌをカラー一画素の一辺の寸法Ｌの方向にとるのが有利である。よって、長径Ｄｌは一カラー画素の一辺の寸法と制御電極（帯状電極素子ＭＲＧの）の電子通過孔間の間隔ｄｂ、短径Ｄｓは副画素の短辺寸法Ｌｐと電子通過孔の間隔（ブリッジ）ｄｂより規定される。また、少なくとも、電子通過孔の両側にブリッジｄｂ部が必要となる。
【００７９】
以上から、長径Ｄｌ、短径Ｄｓは「数４２」「数４３」「数４４」で示される３式となる。この３式を満たすとき、最適な設計が得られる。
【００８０】
【数４２】
2004158326.tif 000036
【００８１】
【数４３】
2004158326.tif 000037
【００８２】
【数４４】
2004158326.tif 000038
【００８３】
図１７は本発明による画像表示装置の全体構成の一例を説明する展開斜視図である。また、図１８は図１３のＢ−Ｂ’線の沿った断面図である。図１７および図１８中、参照符号ＰＮ１は背面パネル、ＰＮ２は前面パネル、ＳＵＢ１は背面基板、ＳＵＢ２は前面基板、ＣＬは陰極配線、ＣＬ−Ｔは陰極配線引出し線、ＭＧは制御電極、ＭＲＧは制御電極ＭＧを構成する帯状電極素子、ＭＲＧ−Ｔは制御電極引出し線、ＭＦＬは封止枠、ＥＸＣは排気管を示す。
【００８４】
図１７および図１８において、背面パネルＰＮ１を構成する背面基板ＳＵＢ１の内面には、一方向（ｘ方向）に延在し前記一方向に交差する他方向（ｙ方向）に並設され、かつ電子源（ここでは、カーボンナノチューブ、図示せず）を有する多数の陰極配線ＣＬが銀ペースト等の導電性材料の印刷等で形成されている。
陰極配線ＣＬの上方、かつ陰極配線ＣＬと非接触で交差し、かつｙ方向に延在しｘ方向に並設されて陰極配線ＣＬに有する図示しない電子源からの電子を前面パネルＰＮ２を構成する前面基板ＳＵＢ２側に通過させる電子通過孔（図示せず）を有する多数の帯状電極素子ＭＲＧを平行配列した制御電極ＭＧが設置されている。陰極配線ＣＬと帯状電極素子ＭＲＧが交差する部分に画素が配置される。一方、前面パネルＰＮ２の内面には、背面パネルＰＮ１の画素の対応して蛍光体ＰＨＳが塗布され、かつ陽極ＡＤＥが成膜されている。前面パネルＰＮ２の蛍光体と陽極が形成された領域に表示領域が形成される。
【００８５】
本実施例の制御電極ＭＧは鉄系ステンレス材、あるいは鉄材の薄板で形成され、その板厚は、例えば０．０２５ｍｍ〜０．１５０ｍｍ程度である。この薄板をフォトリソグラフィー法等で加工して平行する多数の帯状電極素子ＭＲＧが形成される。各帯状電極素子ＭＲＧの前記電子源と対峙する部分には複数の電子通過孔（図示せず）が形成されている。帯状電極素子ＭＲＧで構成された制御電極ＭＧの端部は封止材ＭＦＬあるいは別の固定部材で背面基板ＳＵＢ１に固定されている。本例では、陰極配線引出し線ＣＬ−Ｔと、制御電極引出し線ＭＲＧ−Ｔを背面基板ＳＵＢ１の各一辺に引き出しているが、これらの一方または双方を対向する各２辺に引き出す構成としてもよい。
【００８６】
そして、陰極配線ＣＬ、制御電極ＭＧ（帯状電極素子ＭＲＧ）などの構成部材を設置した背面パネルＰＮ１に封止枠ＭＦＬを介して前面パネルＰＮ２を重ねて固定する。背面パネルＰＮ１、封止枠ＭＦＬ、前面パネルＰＮ２の接合部位にはフリットガラスなどの接着剤を介挿するのが望ましい。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、前面基板に形成される表示領域の対角画面サイズ、一方向（長辺方向、例えばｘ方向：水平方向）に配置される画素の数、他方向（短辺方向、例えばｙ方向：垂直方向）に配置される画素の数、制御電極を構成する帯状電極素子に有する電子通過孔の間隔、電子源と帯状電極素子の間の間隔、電子通過孔の孔径（円形孔の場合）または長径と短径（スリット孔の場合）との間に所定の関係を規定することにより、電子通過孔の孔径を可能な限り小径とし、またはスリットを可能な限り狭くし、制御電極の機械的強度を確保し、かつ低電圧駆動で高い電流密度を実現した高品質の画像表示装置を提供することができる。
【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付近の構成図である。
【図２】図１に示した画像表示装置の一画素付近の構成の具体的ば説明図である。
【図３】走査パルス電圧および信号電圧の最大値を４０Ｖ（帯状電極素子と陰極配線との最大電圧差が８０Ｖ）の条件下で、帯状電極素子の電子通過孔径に対する最大電流密度を電子ビーム軌道シミュレータを用いて解析した結果の説明図である。
【図４】帯状電極素子の電子通過孔間の間隔を０．０５ｍｍとしたときの当該電子通過孔に対する帯状電極素子の開口率（制御電極開口率）の関係の説明図である。
【図５】隣接画素間に０．１ｍｍの間隔を設けたときの画面対角が公称４２インチのＷＶＧＡ（カラー一画素の大きさ１．０８ｍｍ×１．０８ｍｍ、一副画素（サブピクセル）のサイズ１．０８×０．３６ｍｍ）における副画素当たりの電子通過孔数の説明図である。
【図６】制御電極を構成する帯状電極素子の電子源に対する間隔が０．０３ｍｍの場合の一副画素（サブピクセル）当たりの電流値（相対値）を求めた結果の説明図である。
【図７】制御電極を構成する帯状電極素子の電子源に対する間隔が０．０２ｍｍの場合の一副画素（サブピクセル）当たりの電流値（相対値）を求めた結果の説明図である。
【図８】制御電極を構成する帯状電極素子の電子源に対する間隔が０．０１ｍｍの場合の一副画素（サブピクセル）当たりの電流値（相対値）を求めた結果の説明図である。
【図９】制御電極を構成する帯状電極素子の電子源に対する間隔が０．００５ｍｍの場合の一副画素（サブピクセル）当たりの電流値（相対値）を求めた結果の説明図である。
【図１０】帯状電極素子の電子通過孔間の間隔をパラメータにして帯状電極素子の電子源に対する間隔に対して最大電流が得られる最適孔径と、最適孔径の７５％以上の電流が得られる最小および最大孔径をプロットした説明図である。
【図１１】図１０に示した各曲線に最小二乗法を適用したときの電子通過孔の孔径を規定する最小、最適、最大孔径の説明図である。
【図１２】図１０に示した各曲線に最小二乗法を適用したときの電子通過孔の孔径を規定する最小、最適、最大孔径の他の説明図である。
【図１３】本発明による画像表示装置のさらに他の実施例を模式的に説明する一画素付近の平面図である。
【図１４】走査パルス電圧および信号電圧の最大値（４０Ｖ、制御電極と陰極との最大電圧差８０Ｖ）の条件下で、短径Ｄｓ、長径Ｄｌに対する一画素当たりの電流値を電子ビーム軌道シミュレータニヨリ解析した結果の説明図である。
【図１５】図１４のシミュレーションを行った範囲で長径Ｄｌの最大値となるＤｌ＝０．５５０のときに短径Ｄｓに対する最大電流値の説明図である。
【図１６】陰極−制御電極間隔Ｌｋｇに対するピーク値電流の７５％以上を確保できる短径Ｄｓの範囲の説明図である。
【図１７】本発明による画像表示装置の全体構成の一例を説明する展開斜視図である。
【図１８】図１７のＢ−Ｂ’線の沿った断面図である。
【符号の説明】
ＰＮ１・・・・背面パネル、ＰＮ２・・・・前面パネル、ＳＵＢ１・・・・背面基板、ＳＵＢ２・・・・前面基板、ＣＬ・・・・陰極配線、ＣＬ−Ｔ・・・・陰極配線引出し線、ＭＧ・・・・制御電極、ＭＲＧ・・・・制御電極を構成する帯状電極素子、ＭＲＧ−Ｔ・・・・制御電極引出し線、ＭＦＬ・・・・封止枠、ＥＸＣ・・・・排気管、ＣＬ−Ｒ，ＣＬ−Ｇ，ＣＬ−Ｂ・・・・陰極素子、ＣＮＴ・・・・電子源、ＥＨＬ・・・・電子通過孔、ＬＥＧ・・・・脚部。
【図１】
2004158326.tif 000050
【図２】
2004158326.tif 000051
【図３】
2004158326.tif 000052
【図４】
2004158326.tif 000053
【図５】
2004158326.tif 000054
【図６】
2004158326.tif 000055
【図７】
2004158326.tif 000056
【図８】
2004158326.tif 000057
【図９】
2004158326.tif 000058
【図１０】
2004158326.tif 000059
【図１１】
2004158326.tif 000060
【図１２】
2004158326.tif 000061
【図１３】
2004158326.tif 000062
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004158326.tif 000065
【図１７】
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【図１８】
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