(57)【要約】【課題】電子放出素子から放出される電子ビームの軌道のずれを抑えて高品位の画像を形成する。【解決手段】電子放出素子１２を有するプレート１１と、プレート１１に対向して配置されたプレート１７と、両プレート間に配置され、電子放出素子より放出された電子を通過させる開口を有するグリッド１５と、両プレート間に配置されたスペーサとを有する電子線装置において、グリッドのスペーサに近接する開口とスペーサとの間の部分とプレート１７との距離をＤ１、グリッドのスペーサに近接する開口とスペーサに近接しない開口との間の部分とプレート１７の距離をＤ２とすると、Ｄ１＜Ｄ２の関係をみたす。【選択図】　　　図１
2004146153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出素子を有する電子源と、
前記電子源と対向して配置され、前記電子放出素子より放出された電子が照射される電子線照射部材と、
前記電子源と前記電子線照射部材と間に配置され、前記電子放出素子より放出された電子を通過させる開口を有する電位規定板と、
前記電子線照射部材と前記電位規定板との間に配置されたスペーサとを有する電子線装置において、
前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサとの間の部分と前記電子線照射部材との距離をＤ１、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサに近接しない開口との間の部分と前記電子線照射部材との距離をＤ２とすると、Ｄ１＜Ｄ２の関係をみたすことを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
電子放出素子を有する電子源と、
前記電子源と対向して配置され、前記電子放出素子より放出された電子が照射される電子線照射部材と、
前記電子源と前記電子線照射部材と間に配置され、前記電子放出素子より放出された電子を通過させる開口を有する電位規定板と、
前記電子源と前記電位規定板との間に配置されたスペーサとを有する電子線装置において、
前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサとの間の部分と前記電子放出素子との距離をＤ３、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサに近接しない開口との間の部分と前記電子放出素子との距離をＤ４とすると、Ｄ３＞Ｄ４の関係をみたすことを特徴とする電子線装置。
【請求項３】
前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサとの間の部分の厚さが、他の部分の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電子線装置。
【請求項４】
前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサに近接しない開口との間の部分の厚さが、他の部分の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の電子線装置。
【請求項５】
前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサとの間の部分であって、前記電子線照射部材に対向する面に、前記電子線照射部材側に突出する突出部を有することを特徴とする請求項１に記載の電子線装置。
【請求項６】
前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサに近接しない開口との間の部分であって、前記電子放出素子に対向する面に、前記電子放出素子側に突出する突出部を有することを特徴とする請求項２に記載の電子線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置等の画像形成装置に代表される電子線装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子放出素子としては熱電子源と冷陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源には電界放出型素子（以下ＦＥ型素子と略す）、金属／絶縁層／金属型素子（以下ＭＩＭ素子と略す）、表面伝導型電子放出素子（以下ＳＣＥ素子と略す）等がある。
【０００３】
発明者らは上記電子放出素子を多数配列した電子源の応用として、平板型画像表示装置についての研究を行ってきた。このような薄型の外囲器を用いる画像表示装置においては、耐大気圧支持構造体としてスペーサを用いる場合がある。スペーサは外囲器の板厚を薄くでき、特に大型の装置においては、装置の重量低減や原材料費低減に有効である。これらのスペーサとしては、電子放出素子の駆動電位と加速電極の高電位を電気的に分離するために絶縁部材が用いられている。
【０００４】
スペーサを用いた平板型の画像表示装置としては、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−３３４８３４号公報
【特許文献２】
特開平０８−３１５７２３号公報
【特許文献３】
特開平０２−２９９１４０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スペーサを有する電子放出素子を配列した画像表示装置では、絶縁部材で構成されるスペーサが帯電して、スペーサ近傍の電子軌道に影響を及ぼして発光位置ずれを生じるという問題を生じていた。これは、例えば画像表示装置の場合、スペーサ近傍画素の発光輝度低下や色滲みなどの画像劣化原因となる。
【０００７】
帯電の原因として考えられるのは、電子線被照射部であるフェースプレートで反射された電子である。絶縁性のスペーサでは、二次電子放出により、スペーサの表面が正帯電することが電子軌道計算や実験結果から推測されている。電子源近傍では、電子の運動エネルギーが小さいため、電場により、その軌道が大きくゆがめられる。電子を蛍光体の所望の位置に到達させるためには、スペーサの特に電子源近傍での帯電を防ぐ必要がある。
【０００８】
帯電を緩和するため、スペーサ表面に高抵抗膜を設ける等の工夫が、例えば、上述の特許文献１に記載されている。
【０００９】
しかしながら、表示装置の高精細化を目的として、電子放出素子ピッチを細かくしていった場合、効果が十分ではなく、従来は問題にならなかったような僅かなビームずれが表示画像品位を落とす場合が出てきた。
【００１０】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を改善するものであり、電子放出素子から放出される電子ビームの軌道のずれを抑えて、高輝度で高品位な画像を形成できる画像形成装置等の電子線装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記スペーサの課題を解決するものであり、本願第一の発明は、電子放出素子を有する電子源と、前記電子源と対向して配置され、前記電子放出素子より放出された電子が照射される電子線照射部材と、前記電子源と前記電子線照射部材と間に配置され、前記電子放出素子より放出された電子を通過させる開口を有する電位規定板と、前記電子線照射部材と前記電位規定板との間に配置されたスペーサとを有する電子線装置において、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサとの間の部分と前記電子線照射部材との距離をＤ１、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサに近接しない開口との間の部分と前記電子線照射部材との距離をＤ２とすると、Ｄ１＜Ｄ２の関係をみたすことを特徴とする。
【００１２】
また、本願第二の発明は、電子放出素子を有する電子源と、前記電子源と対向して配置され、前記電子放出素子より放出された電子が照射される電子線照射部材と、前記電子源と前記電子線照射部材と間に配置され、前記電子放出素子より放出された電子を通過させる開口を有する電位規定板と、前記電子源と前記電位規定板との間に配置されたスペーサとを有する電子線装置において、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサとの間の部分と前記電子放出素子との距離をＤ３、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサに近接しない開口との間の部分と前記電子放出素子との距離をＤ４とすると、Ｄ３＞Ｄ４の関係をみたすことを特徴とする。
【００１３】
特に、上述の第一の発明においては、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサとの間の部分の厚さが、他の部分の厚さよりも大きいこと、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサとの間の部分であって、前記電子線照射部材に対向する面に、前記電子線照射部材側に突出する突出部を有すること、がその好ましい形態である。
【００１４】
また、上述第二の発明においては、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサに近接しない開口との間の部分の厚さが、他の部分の厚さよりも大きいこと、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサに近接しない開口との間の部分であって、前記電子放出素子に対向する面に、前記電子放出素子側に突出する突出部を有すること、がその好ましい形態である。
【００１５】
本発明においては、スペーサとの位置関係に対応した電位規定板の開口部形態により、更には電位規定板の電位を適当に規定することにより、スペーサによる電子ビームずれを抑えて、高輝度かつ高品位画像を形成できる画像形成装置等の電子線装置を提供することができる。
【００１６】
本発明の電子線装置は代表的には画像形成装置の形態をとることができるが、以下のような形態を有するものであってもよい。
【００１７】
（１）　画像形成装置は、入力信号に応じて電子放出素子から放出された電子を画像形成部材に照射して画像を形成するものである。特に、前記画像形成部材が蛍光体である画像表示装置を構成することができる。
【００１８】
（２）　前記電子放出素子は、複数の行方向配線と複数の列方向配線とでマトリクス配線された複数の冷陰極素子を有する単純マトリクス状配置をとることができる。
【００１９】
（３）　また、本発明の思想によれば、画像表示装置に限るものでなく、感光性ドラムと発光ダイオード等で構成された光プリンタの発光ダイオード等の代替の発光源として用いることもできる。またこの際、上述のｍ本の行方向配線とｎ本の列方向配線を、適宜選択することで、ライン状発光源だけでなく、２次元状の発光源としても応用できる。この場合、画像形成部材としては、以下の実施例で用いる蛍光体のような直接発光する物質に限るものではなく、電子の帯電による潜像画像が形成されるような部材を用いることもできる。
【００２０】
また、本発明の思想によれば、例えば電子顕微鏡のように、電子源からの放出電子の電子線照射部材が、蛍光体等の画像形成部材以外のものである場合についても、本発明は適用できる。従って、本発明は電子線照射部材を画像形成部材に特定しない一般的電子線装置としての形態もとりうる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
以下に述べる各実施例においては、マルチ電子ビーム源として、前述したＳＣＥ素子のうち、電極間の導電性微粒子膜に電子放出部を有するタイプのＮ×Ｍ個（Ｎ＝３０７２、Ｍ＝１０２４）の表面伝導型電子放出素子を、Ｍ本の行方向配線とＮ本の列方向配線とによりマトリクス配線（図９参照）したマルチ電子ビーム源を用いた。なお、電子放出素子としては熱電子源と冷陰極電子源のいずれでもよく。冷陰極電子源にはＳＣＥ素子の他に、既に述べたように電界放出型素子（以下ＦＥ型素子と略す）、金属／絶縁層／金属型素子（以下ＭＩＭ素子と略す）、またはカーボンナノチューブを電子放出部に用いた素子等を用いることができる。
【００２３】
（実施例１）
本実施例の画像表示装置の断面を図１に、電位規定板（以下グリッドと記述）を図２に示す。図１および図２においては、１１は電子放出素子がマトリクス上に配置されたリアプレート、１２は電子放出素子の電子放出部、１５はグリッド、１６は絶縁性のスペーサ、１７は不図示の蛍光体及びメタルバックが設けられたフェースプレート、２０は電子ビーム軌道、２１は電子通過口である。なお、図２のグリッド１５については、分かりやすいよう厚み方向の大きさを誇張している。スペーサ１６はフェースプレート側スペーサとリアプレート側スペーサの２つで構成され、上部スペーサと下部スペーサとの間にグリッド１５を挟む構成となっている。
【００２４】
本実施例では用いなかったが、スペーサ表面に帯電防止膜（高抵抗膜）や、スペーサと各プレートとの当接部に電極膜（低抵抗膜）を設けることもある。この場合、スペーサは、ガラス板，セラミック板等の絶縁牲の基材の表面に帯電防止を目的とした高抵抗膜が成膜され、フェースプレートの内側（メタルバック）およびリアプレートの表面（行方向配線または列方向配線）との当接面およびこれに接する側面部に低抵抗膜（導電性膜）が成膜して構成することができる。高抵抗膜としては、帯電防止効果の維持およびリーク電流による消費電力抑制を考慮して、そのシート抵抗（面積抵抗率）が１０５［Ω／□］から１０１２［Ω／□］の範囲のものであることが好ましい。また、低抵抗膜は、高抵抗膜に比べ十分に低い抵抗値を有していればよく、その材料は、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属、あるいは合金、およびＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ２，Ｐｄ−Ａｇ等の金属や金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、あるいはＩｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２等の透明導体およびポリシリコン等の半導体材料等より適宜選択される。
【００２５】
フェースプレート１７上のメタルバックに対しては、加速電圧Ｖａを、グリッドに対してはグリッド電圧Ｖｇ（＝Ｖａ×ｄ／ｈ）を、それぞれ不図示の外部電源より印加した。
【００２６】
尚、このグリッド電圧Ｖｇ（＝Ｖａ×ｄ／ｈ）は、フェースプレートとリアプレート間の空間距離で決まる電位とほぼ等しい。
【００２７】
そして、フェースプレート１７とリアプレート１１の間隔ｄ＝１．６ｍｍに対して、グリッド１５のスペーサ近傍を除く部分での厚さ中心（厚み方向での中心位置）がリアプレート１１から０．８ｍｍの位置（ｈ）になるよう設けた。グリッドの厚さは、スペーサ近傍を除く部分を０．１ｍｍとし、スペーサが配置される部分はフェースプレート側に０．１ｍｍ突出するように厚くした。これによって、グリッド（電位規定板）のスペーサに近接する開口とスペーサとの間の部分と、蛍光体またはメタルバック（電子線照射部材）との距離（Ｄ１）を、グリッドのスペーサに近接する開口とスペーサに近接しない開口との間の部分と、蛍光体またはメタルバックとの距離（Ｄ２）より小さくした（Ｄ１＜Ｄ２）。グリッドはスペーサに近接する開口の周囲の厚さについて、スペーサ側の厚さ（ｄ１）がスペーサ側でない反対側の厚さ（ｄ２）よりも、メタルバック（電子線照射部材）側に厚くなっている（ｄ１＞ｄ２）。
【００２８】
そして、電子を電子放出部から放出させ、メタルバックに加速電圧Ｖａを印加すると電子は上方に引き出され、蛍光体に衝突し、蛍光体を発光させる。このとき、フェースプレートに衝突した電子の一部は反射され、スペーサに衝突し、帯電する。グリッド１５は、スペーサ１６のグリッド１５よりもリアプレートに近い部分（以下スペーサ下部という場合もある）への反射電子の入射を防止し、スペーサ下部の帯電を抑制して、スペーサ１６近傍の素子からの電子軌道のずれを減少させる効果がある。
【００２９】
グリッド１５により、グリッド１５とリアプレート１１の間の領域に関しては反射電子がかなり遮蔽されるが、フェースプレート１７との間の領域は帯電する。電子の運動エネルギーが小さいリアプレート１１近傍での帯電が減少することにより、電子軌道のずれは大幅に減少するが、スペーサのフェースプレート１７側（スペーサ上部）の帯電により、僅かながら電子軌道のずれが生じる。これを緩和するために、図１のように、グリッド１５のスペーサ１６近傍の開口部の電界をゆがませる（等電位線を破線で示す）。具体的には、グリッド１５のうちスペーサ当接部の厚みを０．１ｍｍフェースプレート側に突出するように厚くする。
【００３０】
図１を参照して、このときの電子ビーム軌道の様子を説明する。
【００３１】
まず電子源から出た電子は、開口部にほぼ垂直上方に入射する。次に開口部出口近傍では、グリッド１５の厚みの違いにより生じた電界分布により、電子はスペーサから遠ざかるように飛翔する。その後フェースプレートまでは、スペーサ上部の帯電の影響でスペーサに近づくようなコースをたどり、結果、所望の位置に到達する。
【００３２】
グリッドとしては、真空中で安定に存在し、電気抵抗が低く、線膨張係数が外囲器構成材とほぼ等しいこと、電子照射に対して比較的安定であることが望まれる。グリッドの材料としては、銅、Ｎｉなどの金属材料及び合金などが望ましい。また、絶縁体表面を良導体でコーティングした部材を用いることも可能である。本実施例では、グリッド材料として厚さ０．１ｍｍのＦｅの５０％Ｎｉ合金を用いた。
【００３３】
また、電子通過口２１の形状及びサイズは、図２に示したように、スペーサの長手方向に平行な方向に０．４ｍｍ幅のスリットを設け、フェースプレート側のスペーサ当接位置にフェースプレート側に突出形状となるように厚さ０．１ｍｍの厚み部分を設けた。
【００３４】
これらの値は、本実施例の場合に好適な値であり、電子放出素子および画像形成装置の形態にあわせて適宜変更される。
【００３５】
次に本実施例で用いるスペーサ１６およびグリッド１５を用いた電子線装置の製造方法を示す。
【００３６】
スペーサ１６は板状形状を採用し、板状のスペーサの側面（主面でない２つの側面）をリアプレート、フェースプレート及びグリッドと当接させる。スペーサの材料として、ガラス，セラミック等の絶縁牲の材料（この上に高抵抗膜を形成して帯電防止機能を有するスペーサとしてもよい）を用い、外形寸法は長手方向の長さを、蛍光体、メタルバックの形成領域である画像領域幅より若干長くし、グリッドの上下部（スペーサ上部、スペーサ下部）でそれぞれ、高さ方向（図１のｚ方向）０．６５ｍｍ、板厚（図１のＹ方向）０．２ｍｍのものと、高さ方向０．７５ｍｍ、板厚０．２ｍｍのものを用意した。
【００３７】
次にグリッド１５として画像表示領域と一致する大きさのＦｅの５０％Ｎｉ合金板に電子放出素子のピッチと同じピッチで０．４ｍｍ幅のスリットを通常のパターニングとエッチングにて形成し、フェースプレート側のスペーサ当接位置に厚さ０．１ｍｍのＦｅの５０％Ｎｉ合金を張り合わせることで厚さ０．１ｍｍの厚み部分を設けた。スリット形成後のグリッド１５の上下に図１のようにスペーサ１６を固定する。
【００３８】
スペーサ１６（下部スペーサ）の固定は、特開２０００−３１１６３３号公報の開示内容と同様に、画像領域外にブロック状の支持部材を用いて行った。これにより、電子の運動エネルギーが小さく、電子軌道が電場の影響を受けやすい電子源近傍の電場の乱れを小さくすることができた。
【００３９】
表面伝導型電子放出素子の構成及び製造方法、特性については、例えば特開平２−５６８２２号公報に開示されており、本実施例でもその構成および製造方法を用いることができる。ここでは表面伝導型電子放出素子の構成及び製造方法、特性の概要を述べるに留める。
【００４０】
図１０は、本発明に係る典型的な表面伝導型電子放出素子の構成を示す図である。図１０において、３１は絶縁性基板、３２と３３は素子電極、３４は素子電極３２、３３が両端にそれぞれ接続される電子放出部形成用薄膜、３５は電子放出部形成用薄膜３４に形成された電子放出部である。
【００４１】
本実施例における、電子放出部３５を含む電子放出部形成用薄膜３４のうち電子放出部３５としては、粒径が数ｎｍの電気伝導性粒子からなり、電子放出部３５を含む電子放出部形成用薄膜３４のうち電子放出部３５以外の部分は、微粒子膜よりなる。なお、ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々に分散した状態のみならず、微粒子が互いに隣接あるいは重なり合った状態（島状も含む）の膜を指す。
【００４２】
電子放出部を含む電子放出部形成用薄膜３４の構成原子又は分子の具体例としては、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｓｂ２Ｏ３等の酸化物、ＨｆＢ２、ＺｒＢ２、ＬａＢ６、ＣｅＢ６、ＹＢ４、ＧｄＢ４等のホウ化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、さらにはカーボン、ＡｇＭｇ、ＮｉＣｕ、ＰｂＳｎ等である。
【００４３】
また、電子放出部形成用薄膜３４の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法、分散塗布法、ディッピング法、スピナー法等がある。
【００４４】
図１０に示した表面伝導型電子放出素子の形成方法としては、様々な手法があるが、その一例を図１１に示す。
【００４５】
以下、素子の形成方法を説明する。なお、以下の説明は単一の素子の形成方法を説明したものであるが、本発明の実施例による電子源基板の製造方法にも適用されるものである。
（１）絶縁性基板３１を洗剤、純水および有機溶剤により十分に洗浄後、真空蒸着技術、フォトリソグラフィー技術により該絶縁性基板３１の面上に素子電極３２，３３を形成する（図１１（ａ））。素子電極３２、３３の材料としては電気伝導性を有するものであれば、どのようなものであっても構わないが、例えばニッケル金属が挙げられる。素子電極３２、３３の寸法については、例えば、素子電極間隔Ｌは１０μｍ、素子電極長さＷは３００μｍ、膜厚ｄ１は１００ｎｍである。素子電極３２、３３の形成方法として、厚膜印刷法を用いても良い。印刷法の材料としては有機金属ペースト（ＭＯＤ）等がある。
（２）絶縁性基板３１上に設けられた素子電極３２と３３との間に、有機金属溶液を塗布して放置することにより、有機金属薄膜を形成する。なお、有機金属溶液とは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属を主元素とする有機化合物の溶液である。この後、有機金属薄膜を加熱焼成してリフトオフ、エッチング等によりパターンニングし、電子放出部形成用薄膜３４を形成する（図１１（ｂ））。
（３）続いて、フォーミングと呼ばれる通電処理により素子電極３２、３３間に電圧を印加することにより、電子放出部形成用薄膜３４の部分に構造的変化を生じた電子放出部３５が形成される（図１１（ｃ））。この通電処理により電子放出部形成用薄膜３４を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、構造の変化した部位を電子放出部３５と呼ぶ。先に説明したように電子放出部３５は金属微粒子で構成されていることが観察された。
【００４６】
フォーミング処理中の電圧波形を図１２に示す。図１２中、Ｔ１およびＴ２はそれぞれ電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１マイクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１００ミリ秒、三角波の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は４Ｖから１０Ｖ程度とし、フォーミング処理は真空雰囲気下で数十秒間で適時設定した。
【００４７】
以上、説明した電子放出部を形成する際に、素子電極間の三角波パルスを印加してフォーミング処理を行っているが、素子電極間に印加する波形は三角波に限定することなく、矩形波など所望の波形を用いても良く、その波高値およびパルス幅、パルス間隔等についても上述の値に限るものではなく、電子放出部を良好に形成されれば所望の値を選択することが出来る。
【００４８】
本実施例では、グリッド及びスペーサ以外の部分については、特開平１０−３３４８３４号公報と同様の方法で作成した表示パネル（図９に示す。ただし全体構造の理解のため、グリッド及びスペーサを省略した概略図である）にグリッド１５及びスペーサ１６を配置した。この手順概要を以下に記す。
【００４９】
まず、あらかじめ基板上に行方向配線電極１０８、列方向配線電極１０９、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した基板１００を、リアプレート（ガラス基板）１０１に固定した。次に、前述のように作成したスペーサ（リアプレート側スペーサ）を基板１００の行方向配線１０８上に等間隔で、行方向配線１０８と平行に固定し、その後グリッドを接着した。その後、内面に蛍光体１０４とメタルバック１０５が付設されたフェースプレート１０２にスペーサ（フェースプレート側スペーサ）を接着し、基板１００の１．６ｍｍ上方に、フェースプレート１０２を側壁１０６を介し配置し、リアプレー卜１０１、フェースプレート１０２、側壁１０６およびスペーサの各接合部を固定した。基板１００とリアプレート１０１の接合部、リアプレート１０１と側壁１０６の接合部、およびフェースプレート１０２と側壁１０６の接合部は、フリットガラス（不図示）を塗布し、大気中で４００℃乃至５００℃で１０分以上焼成することで封着した。
【００５０】
完成した、画像表示装置において、各冷陰極素子（表面伝導型電子放出素子）１０７には、容器外端子を通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加することにより電子を放出させ、メタルバック１０５には、高圧端子Ｈｖを通じて高圧を印加することにより放出電子ビームを加速し、蛍光膜１０４に電子を衝突させ、各色蛍光体を励起・発光させることで画像を表示した。なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは１０［ｋＶ］、各配線１０８、１０９間への印加電圧Ｖｆは１４［Ｖ］とした。
【００５１】
このとき、スペーサに近い位置にある冷陰極素子１０７からの放出電子による発光スポットも含め、２次元状に等間隔の発光スポット列が形成され、鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができた。このことは、スペーサを設置しても電子軌道に影響を及ぼすような電界の乱れは発生しなかったことを示している。
【００５２】
（実施例２）
本実施例の画像表示装置の断面を図３に、グリッドを図４に示す。実施例１との違いは、グリッドの厚さ方向における構成である。ただし、製造方法としては実施例１と同様の方法を用いることが出来る。
【００５３】
具体的構成としては、図３，図４のように、グリッド１５のうちスペーサに最近接の開口部のスペーサに遠い側（グリッドのスペーサに近接する開口とスペーサに近接しない開口との間の部分）の一部の厚みを、０．１ｍｍリアプレート方向に突出するように厚くすることで、グリッドのスペーサに近接する開口とスペーサとの間の部分と電子放出素子との距離（Ｄ３）を、グリッドのスペーサに近接する開口とスペーサに近接しない開口との間の部分と電子放出素子との距離（Ｄ４）より大きくし（Ｄ３＞Ｄ４）、グリッド１５のスペーサ１６近傍（開口部）の電界をゆがませる（等電位線を破線で示す）。グリッドはスペーサに近接する開口の周囲の厚さについて、スペーサ側でない反対側の厚さ（ｄ４）がスペーサ側の厚さ（ｄ３）よりも、電子源（電子放出素子）側に厚くなっている（ｄ４＞ｄ３）。なお、図４のグリッド１５については、分かりやすいよう厚み方向の大きさを誇張している。また、グリッドの電位は、実施例１と同様に、Ｖｇ＝Ｖａ×（ｈ／ｄ）とした。
【００５４】
このときの電子ビーム軌道の様子を説明する。
【００５５】
まず電子源から出た電子は、垂直上方に開口部へ向かう。
【００５６】
次に開口部入り口近傍では、グリッド１５の厚みの違いにより生じた電界分布により、スペーサから遠ざかるように飛翔する。その後フェースプレートまでは、スペーサ帯電の影響でスペーサに近づくようなコースをたどり、結果、所望の位置に到達する。
【００５７】
この実施例においても実施例１と同様に、スペーサに近い位置にある冷陰極素子１０７からの放出電子による発光スポットも含め、２次元状に等間隔の発光スポット列が形成され、鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができた。
【００５８】
（実施例３）
本実施例の画像表示装置の断面を図５に示す。本実施例のグリッドは、実施例１と実施例２を組み合わせた構成であり、実施例１及び実施例２と同様の方法で製造することができる。
【００５９】
具体的には、図５のように、グリッド１５のうちスペーサ当接部の厚みを０．０５ｍｍフェースプレート方向に突出するように厚くし、かつグリッド１５のうちスペーサに最近接の開口（スリット）のスペーサに遠い側（グリッドのスペーサに近接する開口とスペーサに近接しない開口との間の部分）の一部の厚みを、０．０５ｍｍリアプレート方向に突出するように厚くすることで、グリッドのスペーサに近接する開口とスペーサとの間の部分と、蛍光体との距離（Ｄ１）を、グリッドのスペーサに近接する開口とスペーサに近接しない開口との間の部分と、蛍光体との距離（Ｄ２）よりも小さくし（Ｄ１＜Ｄ２）、かつ、グリッドのスペーサに近接する開口とスペーサとの間の部分と、電子放出素子との距離（Ｄ３）を、グリッドのスペーサに近接する開口とスペーサに近接しない開口との間の部分と、電子放出素子との距離（Ｄ４）よりも大きくした（Ｄ３＞Ｄ４）。グリッドのスペーサに近接する開口の周囲の厚さが、スペーサに近接しない開口の周囲の厚さ（ｄ５）に比べて、スペーサ側の厚さ（ｄ１）が電子線照射部材（蛍光体）側に厚くなっているとともに（ｄ１＞ｄ５）、スペーサ側でない反対側の厚さ（ｄ４）が電子線源（電子放出素子）側に厚くなっている（ｄ４＞ｄ５）。これによって、グリッド１５のスペーサ１６近傍（開口部）の電界をゆがませる（等電位線を破線で示す）。
【００６０】
このときの電子ビーム軌道の様子を説明する。
【００６１】
まず電子源から出た電子は、垂直上方に開口部へ向かう。
【００６２】
次に開口部入り口近傍では、グリッド１５の厚みの違い（上述Ｄ３＞Ｄ４）により生じた電界分布により、スペーサから遠ざかるように飛翔する。更に開口部出口近傍では、グリッド１５の厚みの違い（上述Ｄ１＜Ｄ２）により生じた電界分布により、そのままスペーサから遠ざかるように飛翔する。
【００６３】
その後フェースプレートまでは、スペーサ帯電の影響でスペーサに近づくようなコースをたどり、結果、所望の位置に到達する。
【００６４】
本実施例では、グリッド１５の部分的な厚み変化をより小さく出来、グリッド厚増大に伴う空間電界強度の増大を抑えることで、放電に対するマージンを大きく取ることができるメリットがある。
【００６５】
この実施例においても実施例１と同様に、スペーサに近い位置にある冷陰極素子１０７からの放出電子による発光スポットも含め、２次元状に等間隔の発光スポット列が形成され、鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができた。
【００６６】
（実施例４）
本実施例の画像表示装置の断面を図６に示す。断面構成は実施例２と同じだが、実施例２との違いは、グリッド１５を、不図示の外部電源により実施例２とは異なる値（フェースプレート、リアプレート間の距離で決まる空間電位にほぼ等しい値とは異なる値）の電位に規定している点であり、グリッド自体は、実施例１と同様の方法で製造することができる。
【００６７】
具体的には、Ｖｇを、Ｖａ×（ｈ／ｄ）よりも大きくすることで、いわゆる電子レンズの作用で電界をゆがませる（図６中、破線で等電位面を示す）。
【００６８】
より具体的には、図６のように、（１）グリッド１５のうちスペーサに最近接の開口部のスペーサに遠い側の一部の厚みを、０．０５ｍｍリアプレート方向に突出するように厚くし、（２）ｄ＝１．６ｍｍ、ｈ＝０．８ｍｍ、Ｖａ＝１０ＫＶに対し、Ｖｇを６ＫＶにすることで、グリッド１５のスペーサ１６近傍（開口部）の電界をゆがませる。
【００６９】
このときの電子ビーム軌道の様子を説明する。
【００７０】
まず電子源から出た電子は、垂直上方に開口部へ向かう。
【００７１】
次に開口部入り口近傍では、グリッド１５の厚みの違いと、電子レンズによる作用で生じた電界分布により、スペーサから遠ざかるように飛翔する。その後フェースプレートまでは、スペーサ帯電の影響でスペーサに近づくようなコースをたどり、結果、所望の位置に到達する。
【００７２】
本実施例では、グリッド１５の最大厚みをより小さくすることで、空間電界をより小さくできる。このことは、電界増大に伴う放電に対するマージンを大きく取ることができるメリットがある。
【００７３】
この実施例においても実施例１と同様に、スペーサに近い位置にある冷陰極素子１０７からの放出電子による発光スポットも含め、２次元状に等間隔の発光スポット列が形成され、鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができた。
【００７４】
（実施例５）
本実施例の画像表示装置の断面を図７に示す（等電位線を破線で示す）。実施例１との違いは、グリッドの構成であり、実施例１とほぼ同様の方法で製造することができる。
【００７５】
具体的には、実施例１でグリッドの厚さを変えた構成にしたのに対し、本実施例では、厚さは換えずに、グリッドのスペーサに近接する開口とスペーサ当接部との間の部分をフェースプレート側に突出するように、形状を変える、より詳細には、グリッドを部分的に屈折（折り曲げ）させ、フェースプレート側に突き出た構造にすることにより電界を制御している。
【００７６】
より具体的には、０．１ｍｍ厚のグリッドの、スペーサ当接部近傍を他の部分よりもフェースプレート方向に突出するように屈折させ、フェースプレート方向に０．１ｍｍ突起した形状に形成した。
【００７７】
グリッドは、突出部を除いては実施例１と同様に１枚板のグリッドをスリット加工し、突出部分は、プレス加工で形成した。
【００７８】
この構成でも、実施例１と同じ効果を得ることが出来た。
【００７９】
本実施例では、グリッド１５の厚み方向の加工が不要であり、コストをより抑えることができる。
【００８０】
また、本実施例の突起グリッド構成は、実施例２〜４のそれぞれの厚みを換えた部分に置き換えて構成に適用することが可能であり、その場合も、実施例２から４と同様の効果を得ることが出来る。また、本実施例のような突出構造を、実施例１〜４と組み合わせて実施することも可能であり、その場合は実施例１〜４と同等の効果を得つつ、厚み、屈折（折り曲げ）量、をそれぞれ小さくでき、加工が容易となるという利点がある。
【００８１】
（実施例６）
本実施例は、スペーサが円柱スペーサである以外は実施例１と同じであり、実施例１と同様の方法で製造することができる。
【００８２】
本実施例の画像表示装置のグリッド構成を図８に示す。ＸＺ断面は、実施例１の図１と同様であり、スペーサとしてφ０．２ｍｍの円柱ガラスを用いた。図８のように、本実施例では、円柱スペーサに対応して、グリッド当接部の厚み部分も円柱形状となる。
【００８３】
本実施例でも、実施例１と同様に開口部近傍の電場が帯電による電子軌道の乱れを補正し、所望の位置にビームを形成することができた。
【００８４】
また、本実施例の円柱スペーサは、実施例２〜５のそれぞれに対応して適用でき、それぞれ同じ効果を得ることが出来た。
【００８５】
更に上記実施例１〜６においては、グリッドとして、スリット開口部を持つ例を示したが、各電子放出素子に対応した個別開口部であっても良い。
【００８６】
以上実施例をあげながら本発明を詳細に説明してきたが、本発明の本質は、「スペーサ壁との位置関係に対応したグリッド開口部形態により、（更にはグリッド電位を適当に規定することにより）スペーサによる電子ビームずれを補正すること」である。
【００８７】
そのために本実施例においては、スペーサ帯電量の計測と電界シミュレーション、及びビーム位置実測によって各種パラメータを決定した。
【００８８】
従って、上記グリッド開口部形態、及び規定電位はあくまで一例であり、表示装置の構成によって適宜変更されるのは言うまでも無い。
【００８９】
例えば、実施例１において、スペーサ表面が負帯電するような構成では、グリッド開口部の補正方向は反対となり、スペーサ配置部分はリアプレート側に厚くする必要がある。
【００９０】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明の好適な実施態様について説明すると、本発明の画像形成装置による第１の実施の態様は、電子放出素子を有する電子源と、前記電子源と対向して配置され、前記電子放出素子より放出された電子が照射される電子線照射部材と、前記電子源と前記電子線照射部材と間に配置され、前記電子放出素子より放出された電子を通過させる開口を有する電位規定板と、前記電子線照射部材と前記電位規定板との間に配置されたスペーサとを有する電子線装置において、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサとの間の部分と前記電子線照射部材との距離をＤ１、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサに近接しない開口との間の部分と前記電子線照射部材との距離をＤ２とすると、Ｄ１＜Ｄ２の関係をみたすことを特徴とする電子線装置である。
【００９１】
また本発明の第２の実施の態様は、電子放出素子を有する電子源と、前記電子源と対向して配置され、前記電子放出素子より放出された電子が照射される電子線照射部材と、前記電子源と前記電子線照射部材と間に配置され、前記電子放出素子より放出された電子を通過させる開口を有する電位規定板と、前記電子源と前記電位規定板との間に配置されたスペーサとを有する電子線装置において、　前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサとの間の部分と前記電子放出素子との距離をＤ３、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサに近接しない開口との間の部分と前記電子放出素子との距離をＤ４とすると、Ｄ３＞Ｄ４の関係をみたすことを特徴とする電子線装置である。
【００９２】
また本発明の第３の実施の態様は、上記第１の実施の態様において、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサとの間の部分の厚さが、他の部分の厚さよりも大きいことを特徴とする電子線装置である。
【００９３】
また本発明の第４の実施の態様は、上記第２の実施の態様において、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサに近接しない開口との間の部分の厚さが、他の部分の厚さよりも大きいことを特徴とする電子線装置である。
【００９４】
また本発明の第５の実施の態様は、上記第１の実施の態様において、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサとの間の部分であって、前記電子線照射部材に対向する面に、前記電子線照射部材側に突出する突出部を有することを特徴とする電子線装置である。
【００９５】
また本発明の第６の実施の態様は、上記第２の実施の態様において、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口と前記スペーサに近接しない開口との間の部分であって、前記電子放出素子に対向する面に、前記電子放出素子側に突出する突出部を有することを特徴とする電子線装置である。
【００９６】
また本発明の第７の実施の態様は、上記第１から６のいずれかの実施の態様において、前記スペーサは、平板状であることを特徴とする電子線装置である。
【００９７】
また本発明の第８の実施の態様は、上記第１から６のいずれかの実施の態様において、前記スペーサは、円柱状であることを特徴とする電子線装置である。
【００９８】
また本発明の第９の実施の態様は、上記第１から８のいずれかの実施の態様において、前記電子放出素子は、電子放出部を含む導電性膜を一対の電極間に有する冷陰極素子であることを特徴とする電子線装置である。
【００９９】
また本発明の第１０の実施の態様は、上記第９の実施の態様において、前記冷陰極素子は、表面伝導型電子放出素子であることを特徴とする電子線装置である。
【０１００】
また本発明の第１１の実施の態様は、上記第１から１０のいずれかの実施の態様において、前記スペーサは、表面に帯電防止膜を有することを特徴とする電子線装置である。
【０１０１】
また本発明の第１２の実施の態様は、電子放出素子を有する電子源と、前記電子源と対向して配置され、前記電子放出素子より放出された電子が照射される電子線照射部材と、前記電子源と前記電子線照射部材と間に配置され、前記電子放出素子より放出された電子を通過させる開口を有する電位規定板と、前記電子線照射部材と前記電位規定板との間に配置されたスペーサとを有する電子線装置に用いられる電位規定板において、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口の周囲の厚さが、スペーサ側がスペーサ側でない反対側よりも、電子線照射部材側に厚くなっていることを特徴とする電位規定板である。
【０１０２】
また本発明の第１３の実施の態様は、電子放出素子を有する電子源と、前記電子源と対向して配置され、前記電子放出素子より放出された電子が照射される電子線照射部材と、前記電子源と前記電子線照射部材と間に配置され、前記電子放出素子より放出された電子を通過させる開口を有する電位規定板と、前記電子源と前記電位規定板との間に配置されたスペーサとを有する電子線装置に用いられる電位規定板において、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口の周囲の厚さが、スペーサ側でない反対側がスペーサ側よりも、電子線源側に厚くなっていることを特徴とする電位規定板である。
【０１０３】
また本発明の第１４の実施の態様は、電子放出素子を有する電子源と、前記電子源と対向して配置され、前記電子放出素子より放出された電子が照射される電子線照射部材と、前記電子源と前記電子線照射部材と間に配置され、前記電子放出素子より放出された電子を通過させる開口を有する電位規定板と、前記電子源と前記電位規定板との間及び前記電子線照射部材と前記電位規定板との間に配置されたスペーサとを有する電子線装置に用いられる電位規定板において、前記電位規定板の前記スペーサに近接する前記開口の周囲の厚さが、前記スペーサに近接しない前記開口の周囲の厚さに比べて、スペーサ側が電子線照射部材側に厚くなっているとともに、スペーサ側でない反対側が電子線源側に厚くなっていることを特徴とする電位規定板である。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子放出素子から放出される電子ビームの軌道のずれを抑えて高品位の画像を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子線装置の実施例１を示す断面図である。
【図２】本発明による実施例１のグリッドの例を示す図である。
【図３】本発明による電子線装置の実施例２を示す断面図である。
【図４】本発明による実施例２のグリッドの例を示す図である。
【図５】本発明による電子線装置の実施例３を示す断面図である。
【図６】本発明による電子線装置の実施例４を示す断面図である。
【図７】本発明による電子線装置の実施例５を示す断面図である。
【図８】本発明による実施例６のグリッドの例を示す図である。
【図９】本発明に用いる画像形成装置の一例を示す断面図である。
【図１０】表面伝導型電子放出素子の典型的な構成を示す図である。
【図１１】表面伝導型電子放出素子の作製方法のプロセス工程を示す図である。
【図１２】フォーミング処理に用いる典型的な波形を示す図である。
【符号の説明】
１１　リアプレート
１２　電子放出部
１５　グリッド
１６　スペーサ
１７　フェースプレート
２０　電子ビーム軌道
２１　電子通過口
１００　電子源基板
１０１　ガラス基板
１０２　フェースプレート
１０３　ガラス基板
１０４　蛍光膜
１０５　メタルバック
１０６　支持枠
１０７　電子放出素子
１０８　Ｘ配線
１０９　Ｙ配線
１１０　外囲器
１１１　基板
１１２　素子電極
１１３　素子電極
１１４　導電性薄膜
１１５　電子放出部
【図１】
2004146153.tif 000003
【図２】
2004146153.tif 000004
【図３】
2004146153.tif 000005
【図４】
2004146153.tif 000006
【図５】
2004146153.tif 000007
【図６】
2004146153.tif 000008
【図７】
2004146153.tif 000009
【図８】
2004146153.tif 000010
【図９】
2004146153.tif 000011
【図１０】
2004146153.tif 000012
【図１１】
2004146153.tif 000013
【図１２】
2004146153.tif 000014