(57)【要約】【課題】ターゲット基板の支持強度を向上させる。【解決手段】真空容器内にターゲット基板１０３が収納されている。電界放出型電子源アレイ１００から放出された電子ビームはターゲット基板上のターゲット１２０に到達する。ターゲット基板はスペーサ１０５により支持されている。真空容器のターゲット基板に対向する内壁面とターゲット基板との間に配置されたバネ性支持固定部材１０２はターゲット基板をスペーサに押し付ける方向の付勢力をターゲット基板に印加している。【選択図】  図１
2007234546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電界放出型陰極を備えた電界放出型電子源アレイと、
前記電界放出型電子源アレイに対向し且つ前記電界放出型電子源アレイから放出された複数の電子ビームが到達するターゲットを備えたターゲット基板と、
前記ターゲット基板をその内部に収納し、前記電界放出型電子源アレイと前記ターゲットとの間の空間を真空に保持する真空容器と
を有する電界放出型電子源装置であって、
前記ターゲットを前記電界放出型電子源アレイに対して離間させて、前記ターゲット基板を支持するスペーサと、
前記真空容器の前記ターゲット基板に対向する内壁面と前記ターゲット基板との間に配置され、前記ターゲット基板を前記スペーサに押し付ける方向の付勢力を前記ターゲット基板に印加するバネ性支持固定部材と
を更に有することを特徴とする電界放出型電子源装置。
【請求項２】
複数の電界放出型陰極を備えた電界放出型電子源アレイと、
前記電界放出型電子源アレイに対向し且つ前記電界放出型電子源アレイから放出された複数の電子ビームが到達するターゲットを備えたターゲット基板と、
前記ターゲット基板をその内部に収納し、前記電界放出型電子源アレイと前記ターゲットとの間の空間を真空に保持する真空容器と
を有する電界放出型電子源装置であって、
前記ターゲットを前記電界放出型電子源アレイに対して離間させて、前記ターゲット基板を支持するスペーサを更に有し、
前記スペーサは、前記電界放出型電子源アレイと前記ターゲット基板との間の距離を規制するスペーサ部と、前記ターゲット基板の前記電界放出型電子源アレイに対向する面と平行な方向における前記ターゲット基板の位置を規制する枠部とを備えることを特徴とする電界放出型電子源装置。
【請求項３】
前記真空容器の前記ターゲット基板に対向する内壁面と前記ターゲット基板との間に配置され、前記ターゲット基板を前記スペーサに押し付ける方向の付勢力を前記ターゲット基板に印加するバネ性支持固定部材を更に有する請求項２に記載の電界放出型電子源装置。
【請求項４】
前記ターゲット基板は前記スペーサの前記枠部に嵌合することで前記スペーサに固定されており、
前記電界放出型電子源アレイと前記ターゲット基板と前記スペーサ部とで囲まれた第１空間が、前記真空容器内の前記第１空間外の空間と通ずるための切り欠き又は孔が前記ターゲット基板に形成されている請求項２に記載の電界放出型電子源装置。
【請求項５】
前記電界放出型電子源アレイは、基板と、相互に電気的に独立し且つ前記基板上にマトリックス状に配置された複数のセルとを備え、
前記複数のセルのそれぞれは複数の電界放出型電子源からなり、
前記複数の電界放出型電子源のそれぞれは、前記基板上に形成された前記電界放出型陰極と、前記基板上に形成され且つ前記電界放出型陰極の位置に開口が形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された引き出し電極とを備え、
前記複数のセルに一対一に対応し且つ前記複数のセルをそれぞれ取り囲むように複数の孔が形成された電極構造体が前記スペーサに一体化されている請求項２に記載の電界放出型電子源装置。
【請求項６】
前記ターゲットと前記真空容器外とが、前記バネ性支持固定部材を介して電気的に接続されている請求項１又は３に記載の電界放出型電子源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電界放出型電子源を用いた電界放出型電子源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体微細加工技術の進展により、半導体などの基板にミクロンオーダーの微細な冷陰極構造を多数集積化する真空マイクロエレクトロニクス技術が注目を集めている。これらの技術によって得られる微小冷陰極構造を備えた電界放出型電子源アレイは、平面型の電子放出特性や高い電流密度が期待できること、熱陰極とは異なりヒーター等の熱源を必要としないこと等から、低消費電力型の次世代フラットディスプレイ用電子源、センサ、平面型撮像装置用電子源として期待が集まっている。
【０００３】
このような電界放出型電子源アレイを用いた真空装置としては特許文献１、特許文献２に示される電界放出型電子源表示装置や、特許文献３等に示される電界放出型電子源撮像装置等が知られている。
【０００４】
一般的にこのような電界放出型電子源アレイを用いた電界放出型電子源装置は、図１４に示す様に、前面パネル１、背面パネル５、及び側面外周器４がフリットガラスやインジウム等の封着材料９により固着固定され、その内部が真空に保持された真空装置を備えている。
【０００５】
前面パネル１の内面には、例えば外部からの入射光を透過する陽極電極２が形成され、その表面にターゲット３が形成されている。一般にターゲット３は、電界放出型電子源表示装置として使用される場合には３色に塗り分けられた蛍光体であり、電界放出型電子源撮像装置として使用される場合には入射光を信号電荷に変換する光電変換膜である。
【０００６】
背面パネル５の内面には、複数の冷陰極素子（エミッタ）７と、各冷陰極素子７の周辺に形成された絶縁層及び冷陰極素子７から電子を取り出す為の電圧を印加するゲート電極等からなる周辺素子８とが集積一体化された電界放出型電子源アレイが形成された半導体基板６が設置されている。冷陰極素子７から放出された電子ビームをターゲット３にランディングさせることにより、電界放出型電子源表示装置では蛍光体を発光させて画像を映し出し、電界放出型電子源撮像装置では光電変換膜上に入射光として結像した画像を読み取ることができる。
【０００７】
電界放出型電子源としては、一般的に、半導体基板上に、先端が先鋭な冷陰極素子を形成し、その周りに絶縁層及びこの絶縁層上にゲート電極を形成して、冷陰極素子とゲート電極との間に電圧を印加して冷陰極素子の先端から電子放出を行なうスピント（Spindt）型を代表例として挙げることができる。その他には、カソード電極とゲート電極との間に絶縁層を形成し、絶縁層に電圧を印加してトンネル効果により電子放出を行なうＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型、カソード電極とエミッタ電極との間に微小ギャップを設け、これら電極間に電圧を印加して微小ギャップから電子放出を行なうＳＣＥ（Surface Conduction Emitter）型、あるいはエミッタ源にＤＬＣ（Diamond Like Carbon）やＣＮＴ（Curbon Nanotube）等の炭素系材料を用いた電界放出型電子源を例として挙げることができる。
【０００８】
このような冷陰極を含む電界放出型電子源では、個々の冷陰極素子からの電子放出量が微量であることから、電界放出型電子源表示装置として使用する場合や、電界放出型電子源撮像装置として使用する場合には、複数の電界放出型電子源を一単位とするセル（電子源セル）を形成することで、所定の動作を行うのに必要な電流量を確保している。
【０００９】
このセルは平面上に、例えばマトリクス状に配置される。詳細には、縦方向に延びた複数のエミッタラインが横方向に等ピッチで配置され、横方向に延びた複数のゲートラインが縦方向に等ピッチで配置され、これら複数のエミッタラインと複数のゲートラインとが交差する各位置にセルが配置される。電界放出型電子源装置の駆動時には、エミッタライン及びゲートラインを順次選択していくことにより、選択されたエミッタラインとゲートラインとが交差する位置のセルから電子ビームが順次放出される。本明細書では、このようにして電子ビームを放出するセルを、以下「指定セル」と呼ぶ。以上により、電界放出型電子源表示装置においては画像を映し出すことができ、電界放出型電子源撮像装置においては結像された画像を読み出すことができる。
【００１０】
電界放出型電子源では、冷陰極素子とゲート電極との間に形成される強電界により電子を電界放出するので、個々の冷陰極素子は電子を所定の広がり（この広がり角度を「発散角」といい、例えば３０度程度である）をもって放出する。
【００１１】
このような電界放出型電子源を用いる真空装置においては、図１４で示した様に、電界放出型電子源アレイを真空装置の背面パネル５上に設置し、電界放出型電子源アレイからの電子ビームをランディングさせて所定の動作を行なうターゲット３を前面パネル１上に形成するのが一般的である。ここで、電界放出型電子源アレイからターゲット３までの距離は、それらが設けられた背面パネル５から前面パネル１までの距離によって一意的に決定される。
【００１２】
即ち、このような従来の電界放出型電子源装置においては、背面パネル５上に設置された電界放出型電子源アレイから前面パネル１上に形成されたターゲット３までの距離は、前面パネル１及び背面パネル５と側面外周器４との接合部分の精度によって、理想的な設計距離に対して大きく変化する。
【００１３】
例えば、前面パネル１及び背面パネル５と側面外周器４との接合がフリットガラスを介在させて行われる場合には、フリットガラスの供給量のバラツキや、フリットガラスを４００℃程度で焼成し溶着させる過程で発生するシュリンクなどが、背面パネル５上に設置された電界放出型電子源アレイから前面パネル１上に形成されたターゲット３までの距離にバラツキを生じさせる。
【００１４】
また、前面パネル１及び背面パネル５と側面外周器４との接合がインジウムのような柔らかい金属を介在させて低温封着にて行なわれる場合には、封着の際にインジウムを前面パネル１と側面外周器４との間、及び側面外周器４と背面パネル５との間で潰すために、インジウムの供給量やつぶし量のバラツキが、背面パネル５上に設置された電界放出型電子源アレイから前面パネル１上に形成されたターゲット３までの距離にバラツキを生じさせる。
【００１５】
以上のような電界放出型電子源アレイからターゲット３までの距離のバラツキは数百ミクロン〜数ミリ程度になる。
【００１６】
このように、従来の電界放出型電子源装置においては、背面パネル５上に設置された電界放出型電子源アレイと前面パネル１上に形成されたターゲット３との間の距離を高精度に管理することは困難である。そして、個々の冷陰極素子からはある発散角で電子が放出される。従って、電界放出型電子源アレイとターゲット３との間の距離のバラツキは、電子ビームがターゲット３上に形成する電子ビームスポットの拡がり具合（即ち、スポット径）のバラツキを生じさせる。即ち、電界放出型電子源アレイとターゲット３との間の距離が大きくなるとターゲット３上での電子ビームのスポット径が拡大し、該距離が小さくなるとターゲット３上での電子ビームのスポット径が縮小する。これは均一な画像が求められる電界放出型電子源表示装置及び電界放出型電子源撮像装置にとって非常に不都合な問題である。
【００１７】
また、高精細な電界放出型電子源表示装置や高精細な電界放出型電子源撮像装置を実現するためには、電界放出型電子源アレイ上のセルのサイズを十分小さくする必要がある。この場合には、電界放出型電子源アレイとターゲット３との間の距離も十分に小さくする必要があり、更にその誤差を例えば数十ミクロン程度以下に管理する必要がある。ところが、従来の電界放出型電子源装置では、電界放出型電子源アレイとターゲット３との間の距離に数百ミクロン〜数ミリ程度のバラツキを有する可能性があるから、高精細な電界放出型電子源表示装置や高精細な電界放出型電子源撮像装置を実現することは困難である。
【００１８】
また、従来の電界放出型電子源装置においては、真空容器内を真空にした場合、前面パネル１が外気圧によって加圧されて凹状に湾曲する。前面パネル１の内面にはターゲット３が形成されているので、前面パネル１の湾曲により、電界放出型電子源アレイとターゲット３との間の距離がターゲット３の中央部と周辺部とで異なることになる。即ち、電界放出型電子源アレイとターゲット３との間の距離は、ターゲット３の中央部で短くなり、周辺部で長くなる。これにより、ターゲット３上に形成される電子ビームスポット径がターゲット３の中央部と周辺部とで異なることになる。
【００１９】
この結果、電界放出型電子源表示装置として使用する場合には画面中央と画面周辺とで表示される画質の差が発生し、電界放出型電子源撮像装置として使用する場合には画面中央と画面周辺とで撮像される画質に差が発生する。
【００２０】
以上の問題を解決する電界放出型電子源装置が特許文献４に開示されている。これを図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）を用いて説明する。この電界放出型電子源装置は、前面パネル３２、背面パネル部１０、及び側面外周器部３１がフリットガラス３４で接合されてなる真空容器を備えている。陽電極２１、光導電膜２２、及び電子ビームランディング層２３からなるターゲット２５は、前面パネル３２と背面パネル１０との間に設けられた透光性基板２０の背面パネル１０側の面に形成されている。背面パネル１０は、スペーサ３０を介して背面パネル１０上に保持されている。背面パネル１０の内面には、エミッタ電極１２、エミッタ電極１２上に形成された冷陰極素子１１、冷陰極素子１１の周囲に形成された絶縁層１３、絶縁層１３上に形成されたゲート電極１４からなる電界放出型電子源アレイ１５が設けられている。
【００２１】
図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）の電界放出型電子源装置によれば、図１４の電界放出型電子源装置に比べて、電界放出型電子源アレイとターゲットとを近接させて、且つ両者間の距離を高精度に管理することができる。これを以下に説明する。
【００２２】
図１４の電界放出型電子源装置では、ターゲット３は前面パネル１の内面に形成されていた。従って、電界放出型電子源アレイとターゲット３との間の距離は、前面パネル１と背面パネル５との間の側面外周器４の寸法精度、前面パネル１及び背面パネル５と側面外周器４との接合に使用される封着材料に依存する。封着材料としてフリットガラスが使用される場合には、フリットガラスの供給量のバラツキや、フリットガラスを焼成し溶着させる過程で発生するシュリンクが、上記距離にバラツキを生じさせる。また、封着材料としてインジウムを使用する場合には、インジウムの供給量やつぶし量のバラツキが、上記距離にバラツキを生じさせる。従って、図１４の電界放出型電子源装置では、電界放出型電子源アレイとターゲット３とを近接させて、且つ両者間の距離を高精度に管理することが困難であった。
【００２３】
これに対して、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）の電界放出型電子源装置では、ターゲット２５は、前面パネル３２ではなく、透光性基板２０に形成されている。従って、電界放出型電子源アレイ１５とターゲット２５との間の距離は、スペーサ３０に依存する。スペーサ３０と透光性基板２０との接合、及びスペーサ３０と背面パネル１０との接合は、図１４における封着部１０のような真空容器内の真空を保持するための強固な接着である必要はないので、背面パネル１０と透光性基板２０との間の距離を高精度に管理できるような接合方法を採用することができる。例えば、フリットガラスを、透光性基板２０及び背面パネル１０とスペーサ３０との間に介在させるのではなく、スペーサ３０の周囲に塗布して高温で焼成すれば良い。あるいは、真空度に影響を与えない程度の微量の接着剤などを用いて、透光性基板２０及び背面パネル１０とスペーサ３０とを、距離バラツキが生じないように接着しても良い。
【００２４】
従って、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）の電界放出型電子源装置では、電界放出型電子源アレイ１５とターゲット２５とを近接させて、且つ両者間の距離を高精度に管理することができる。これにより、ターゲット２５上での電子ビームのスポット径を小さくすることができる。その結果、高精細な画像表示が可能な電界放出型電子源表示装置や、高精細な画像撮影が可能な電界放出型電子源撮像装置を実現することができる。
【００２５】
また、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）の電界放出型電子源装置では、ターゲット２５は、前面パネル３２ではなく、透光性基板２０に形成されている。従って、真空容器内を真空にすることにより、前面パネル３２が外気圧によって加圧されて湾曲しても、電界放出型電子源アレイ１５とターゲット２５との間の距離は変化しない。これにより、ターゲット２５上の全領域に均一径の電子ビームスポットを形成することができる。その結果、画面全域において均一画質の画像表示が可能な電界放出型電子源表示装置や、画面全域において均一画質の画像撮影が可能な電界放出型電子源撮像装置を実現することができる。
【特許文献１】特開平９−６９３４７号公報
【特許文献２】特開平６−１１１７３５号公報
【特許文献３】特開２０００−４８７４３号公報
【特許文献４】特開平８−１０６８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
しかしながら、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）の電界放出型電子源装置は、実用上、以下の問題を有している。
【００２７】
第１の問題は、真空容器内を真空にすることにより、外気圧によって前面パネル３２が凹状に湾曲することに起因する。
【００２８】
例えば電界放出型電子源表示装置として使用される場合には、ターゲット２５に形成された蛍光体が電界放出型電子源アレイ１５からの電子ビームを受けて発光した光が凹状に湾曲した前面パネル３２を通過する際に屈折されるので、画像が歪んで見えるという問題が生じる。
【００２９】
また、電界放出型電子源撮像装置として使用される場合には、被写体からの光が凹状に湾曲した前面パネル３２を通過する際に屈折されるので、ターゲット２５上に結像される被写体像が歪んでしまい、歪んだ画像が撮像されてしまうという問題が生じる。
【００３０】
第２の問題は、ターゲット２５が形成された透光性基板２０が、その四隅に設けられた４つのスペーサ３０のみで支持されていることに起因する。
【００３１】
透光性基板２０を４つのスペーサ３０で支持することにより、電界放出型電子源アレイ１５とターゲット２５との間の空間と、これ以外の真空容器内の空間とを繋げることができる。従って、真空容器内を真空にすれば、電界放出型電子源アレイ１５とターゲット２５との間の空間も真空にすることができる。よって、４つのスペーサ３０による透光性基板２０の支持構造は、電界放出型電子源アレイ１５とターゲット２５との間の空間を真空にするためには合理的な構造である。
【００３２】
しかし、このような支持構造は、ターゲット２５及び透光性基板２０を含む構造体の重量を考慮すると、機械的強度の観点からは不十分である。
【００３３】
透光性基板２０は、電界放出型電子源装置に組み込まれる前に、陽電極２１、光導電膜２２、及び電子ビームランディング層２３からなるターゲット２５が形成される。従って、透光性基板２０は、これらの形成工程において要求されるハンドリング容易性、熱的強度、物理的強度などを満足する必要がある。更に、透光性を有し、真空中でガス放出が無いことが必要である。これらを考慮して、一般的には、透光性基板２０として例えば１〜３ｍｍ程度の厚みを有するガラス板が用いられる。このようなガラス板はある程度の重量を有するので、その四隅に設けられた４つの極小のスペーサ３０のみでは支持強度が不足してしまう。
【００３４】
例えば電界放出型電子源表示装置として据え置き型ＴＶ装置に組み込まれて使用される場合には、透光性基板２０は鉛直方向とほぼ平行になるように設置されるので、ターゲット２５及び透光性基板２０の自重によって、透光性基板２０がスペーサ３０から外れてしまうという問題が生じる可能性がある。
【００３５】
また、電界放出型電子源表示装置としてモバイル型画像表示装置に組み込まれて使用される場合には、衝撃などによって大きな加速度が加えられることでターゲット２５及び透光性基板２０に発生する慣性力により、透光性基板２０がスペーサ３０から外れてしまうという問題が生じる可能性がある。
【００３６】
あるいは、電界放出型電子源撮像装置として機動性を有するモバイル型カメラに組み込まれて使用される場合には、上記のモバイル型画像表示装置の場合と同様に、衝撃などによって大きな加速度が加えられることでターゲット２５及び透光性基板２０に発生する慣性力により、透光性基板２０がスペーサ３０から外れてしまうという問題が生じる可能性がある。
【００３７】
第３の問題は、電界放出型電子源アレイ１５とターゲット２５との間の距離を極めて小さくした場合に発生する。この場合、極薄のスペーサ３０を用いる必要があり、電界放出型電子源装置を組み立てる際に、スペーサ３０の位置決めや接着などの作業におけるスペーサ３０のハンドリング性が著しく低下し、組み立てが困難になってしまうという問題が生じる。
【００３８】
本発明は上記の従来の電界放出型電子源装置が有する問題を解決することを目的とする。
【００３９】
即ち、本発明は、前面パネルの歪みに起因する画像歪みが生じない電界放出型電子源装置を提供することを目的とする。
【００４０】
また、本発明は、ターゲットが形成された基板の支持強度が向上した電界放出型電子源装置を提供することを目的とする。
【００４１】
また、本発明は、組み立てが容易な電界放出型電子源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
本発明の電界放出型電子源装置は、複数の電界放出型陰極を備えた電界放出型電子源アレイと、前記電界放出型電子源アレイに対向し且つ前記電界放出型電子源アレイから放出された複数の電子ビームが到達するターゲットを備えたターゲット基板と、前記ターゲット基板をその内部に収納し、前記電界放出型電子源アレイと前記ターゲットとの間の空間を真空に保持する真空容器とを有する。
【００４３】
本発明の第１の電界放出型電子源装置は、前記ターゲットを前記電界放出型電子源アレイに対して離間させて、前記ターゲット基板を支持するスペーサと、前記真空容器の前記ターゲット基板に対向する内壁面と前記ターゲット基板との間に配置され、前記ターゲット基板を前記スペーサに押し付ける方向の付勢力を前記ターゲット基板に印加するバネ性支持固定部材とを更に有することを特徴とする。
【００４４】
本発明の第２の電界放出型電子源装置は、前記ターゲットを前記電界放出型電子源アレイに対して離間させて、前記ターゲット基板を支持するスペーサを更に有する。前記スペーサは、前記電界放出型電子源アレイと前記ターゲット基板との間の距離を規制するスペーサ部と、前記ターゲット基板の前記電界放出型電子源アレイに対向する面と平行な方向における前記ターゲット基板の位置を規制する枠部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の第１の電界放出型電子源装置によれば、前面パネルの歪みに起因する画像歪みが生じることがなく、且つ、ターゲット基板の支持強度が向上する。
【００４６】
本発明の第２の電界放出型電子源装置によれば、ターゲット基板の支持強度が向上し、且つ、スペーサのハンドリング性が向上することにより組み立てが容易である。また、電界放出型電子源アレイとターゲットとの間の距離を小さくすることができるので、高精細な電界放出型電子源装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
上記の本発明の第２の電界放出型電子源装置が、前記真空容器の前記ターゲット基板に対向する内壁面と前記ターゲット基板との間に配置され、前記ターゲット基板を前記スペーサに押し付ける方向の付勢力を前記ターゲット基板に印加するバネ性支持固定部材を更に有することが好ましい。
【００４８】
これにより、本発明の第２の電界放出型電子源装置による効果に加えて、上記の本発明の第１の電界放出型電子源装置による効果を併せ持つ電界放出型電子源装置を実現できる。
【００４９】
更に、この好ましい電界放出型電子源装置によれば、ターゲット基板とスペーサとを接着剤を用いて固定する必要がない。これにより、電界放出型電子源装置の低コスト化が可能となる。また、接着剤によって電界放出型電子源アレイのエミッション特性が低下するのを防止できる。更に、接着剤の付着量のバラツキによって電界放出型電子源アレイとターゲットとの間の距離がばらつくという問題の発生が解消されるので、電界放出型電子源アレイとターゲットとの間の距離を、電気的絶縁を確保できる限界まで小さくすることができる。この結果、高精細な電界放出型電子源装置を実現できる。
【００５０】
上記の本発明の第２の電界放出型電子源装置において、前記ターゲット基板は前記スペーサの前記枠部に嵌合することで前記スペーサに固定されていることが好ましい。この場合において、前記電界放出型電子源アレイと前記ターゲット基板と前記スペーサ部とで囲まれた第１空間が、前記真空容器内の前記第１空間外の空間と通ずるための切り欠き又は孔が前記ターゲット基板に形成されていることが好ましい。
【００５１】
これにより、第１空間内の真空度を高め且つ維持することができるので、電界放出型電子源装置の長寿命化、動作の安定化を可能にし、高性能な電界放出型電子源装置を得ることができる。
【００５２】
上記の本発明の第２の電界放出型電子源装置において、前記電界放出型電子源アレイは、基板と、相互に電気的に独立し且つ前記基板上にマトリックス状に配置された複数のセルとを備えることが好ましい。前記複数のセルのそれぞれは複数の電界放出型電子源からなり、前記複数の電界放出型電子源のそれぞれは、前記基板上に形成された前記電界放出型陰極と、前記基板上に形成され且つ前記電界放出型陰極の位置に開口が形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された引き出し電極とを備える。前記複数のセルに一対一に対応し且つ前記複数のセルをそれぞれ取り囲むように複数の孔が形成された電極構造体が前記スペーサに一体化されていることが好ましい。
【００５３】
これにより、電界放出型電子源アレイのセルから所定の広がり（発散角）を有して放出された電子ビームを電極構造体で適度に集束することで、高精細な電界放出型電子源装置を実現できる。
【００５４】
また、電極構造体が前記スペーサに一体化されていることにより、薄く且つ多数の微細な孔を有する格子状の電極構造体の単体でのハンドリング性が向上するので、組み立て精度が向上する。従って全表示領域内において高精細で均一な画像を表示することができる電界放出型電子源表示装置や、全撮像領域内おいて高精細で均一な画像を撮像することができる電界放出型電子源撮像装置を実現できる。
【００５５】
上記の本発明の第１の電界放出型電子源装置において、前記ターゲットと前記真空容器外とが、前記バネ性支持固定部材を介して電気的に接続されていることが好ましい。
【００５６】
これにより、バネ性支持固定部材に、ターゲット基板を固定する機能とターゲットに給電する機能とを具備させることができ、部品点数及び組み立て工数を削減して安価な電界放出型電子源装置を実現できる。
【００５７】
以下、本発明を、実施の形態を示しながら詳細に説明する。
【００５８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１にかかる電界放出型電子源装置の断面図、図２は本発明の実施の形態１にかかる電界放出型電子源装置の主要部の拡大断面図である。図３は本発明の実施の形態１にかかる電界放出型電子源装置の分解斜視図である。
【００５９】
本実施の形態１にかかる電界放出型電子源装置は、光透過性のガラス部材からなる前面パネル１０１と、背面パネル１０７と、これらの間に配された環状の側面外周器１０４とからなる真空容器を備えている。１０８，１０９はこれらを封着するための封着部である。
【００６０】
背面パネル１０７の前面パネル１０１に対向する側の面には、電界放出型電子源アレイ１００が形成された半導体基板１０６が設置されている。半導体基板１０６に対して平行に且つ離間して矩形状のターゲット基板１０３が設けられている。ターゲット基板１０３の電界放出型電子源アレイ１００に対向する側の面にはターゲット１２０が形成されている。ターゲット基板１０３は、４つの柱状のスペーサ１０５を介して半導体基板１０６に支持されている。４つのスペーサ１０５の一方の端面は、矩形状の電界放出型電子源アレイ１００の四隅の近傍の半導体基板１０６上に接着固定され、他方の端面は、ターゲット基板１０３の四隅に接着固定されている。
【００６１】
以下の説明の便宜のために、図示したように、前面パネル１０１及び背面パネル１０７の法線方向軸をＺ軸と呼ぶ。Ｚ軸の正の向きは電界放出型電子源アレイ１００からターゲット１２０に向かう電子ビームの進行方向に一致する。
【００６２】
ターゲット１２０の前面パネル１０１に対向する側の面にはバネ性支持固定部材１０２が取り付けられている。図４に示すように、バネ性支持固定部材１０２は、ターゲット基板１０３に嵌合して固定される矩形枠状の固定枠部１０２ｂと、固定枠部１０２ｂの四隅に取り付けられた片持ち支持構造のスプリング部１０２ａとを備える。各スプリング部１０２ａは、その自由端が前面パネル１０１のターゲット基板１０３に対向する側の面に当接することで弾性変形する。ターゲット基板１０３がスペーサ１０５に押し付けられるように、バネ性支持固定部材１０２は、スプリング部１０２ａの弾性変形により発生した付勢力をターゲット基板１０３に印加する。
【００６３】
ターゲット基板１０３は、図５に示すように、矩形板形状を有し、光透過性を有するガラス等の材料からなる。ターゲット基板１０３の電界放出型電子源アレイ１００に対向する側の面にはターゲット１２０が形成されている。ターゲット１２０に電位を供給するための電極部１０３ｂが、ターゲット基板１０３を貫通している。ターゲット基板１０３の電界放出型電子源アレイ１００に対向する側の面の四隅には、ターゲット基板１０３を半導体基板１０６に対して離間させ且つ固定するための４つのスペーサ１０５が接着固定されている。電界放出型電子源装置を電界放出型電子源表示装置として使用する場合には、ターゲット１２０は、例えば、ターゲット基板１０３上に設けられ且つ電極部１０３ｂを介して所定の電位が与えられる酸化インジウムを主成分とする光透過性の導電膜１１０と、導電膜１１０上に設けられ且つ電界放出型電子源アレイ１００から放出された電子ビームを受けて発光する蛍光体層１１１とからなる。
【００６４】
前面パネル１０１は、図３に示すように、略円板形状を有し、光透過性を有するガラス等の材料からなる。前面パネル１０１には、これを貫通する電極部１０１ａと、電極部１０１ａのターゲット基板１０３側端に取り付けられたスプリング部１０１ｂとを備える。スプリング部１０１ｂの先端はターゲット基板１０３に設けられた電極部１０３ｂと接触する。これにより、電極部１０１ａ、スプリング部１０１ｂ、電極部１０３ｂを介して、真空容器外からターゲット１２０の導電膜１１０に所定の電位を印加することができる。
【００６５】
本実施の形態の電界放出型電子源装置の組み立て方法の一例を簡単に説明する。
【００６６】
まず、背面パネル１０７と側面外周器１０４との間にフリットガラス１０９を介在させて約４００℃程度の高温で焼成することで、背面パネル１０７と側面外周器１０４とを接合する。
【００６７】
次いで、背面パネル１０７上の側面外周器１０４で囲まれた部分に、電界放出型電子源アレイ１００を形成した半導体基板１０６をダイボンディングする。そして、背面パネル１０７上に形成された給電用の配線パターンと半導体基板１０６上に形成された給電用電極とがワイヤーボンディングにより接続されて、電気的な回路が形成される。
【００６８】
このようにして得た背面パネル１０７と側面外周器１０４と半導体基板１０６とからなる背面パネル構造体を真空装置内で約１２０℃〜３５０℃程度の温度で空焼きして、ガス出しを行う。
【００６９】
次いで、真空内にて、図３に示すように、背面パネル構造体にターゲット基板１０３、バネ性支持固定部材１０２を組み付け、更に、側面外周器１０４と前面パネル１０１とをフリットガラス又はインジウムなどを用いて接合し封着して内部が真空である真空容器を形成することにより、電界放出型電子源装置が完成する。
【００７０】
半導体基板１０６上に形成される電界放出型電子源アレイ１００は、図２に示されるように、基板上に形成された先端が先鋭化された冷陰極素子（電界放出型陰極、エミッタ）１１２と、冷陰極素子１１２の位置に開口が形成され、冷陰極素子１１２の周辺に設けられた絶縁層１１４と、絶縁層１１４上に設けられ、冷陰極素子１１２を取り囲む開口が形成された引き出し電極（ゲート電極）１１３等を備える。
【００７１】
１つの冷陰極素子１１２と、この冷陰極素子１１２に対応する開口が形成された絶縁層１１４と、この冷陰極素子１１２に対応する開口が形成された引き出し電極１１３とで１つの電界放出型電子源が構成される。
【００７２】
複数の電界放出型電子源が、例えば縦横寸法がいずれも２０μｍ程度の領域内に近接配置されて１つのセルが構成される。電界放出型電子源アレイ１００は、このような複数のセルが縦横方向にマトリックス状に配置されている。例えば、ＶＧＡ対応の装置であれば、水平方向に６４０個、垂直方向に４８０個のマトリックス状にセルが配置される。このとき、各セルは個別に駆動可能なように、相互に電気的に独立している。
【００７３】
同一セル内の複数の冷陰極素子１１２には例えば３０Ｖの基準電位から低位の０Ｖに低下するパルス状のエミッタ電位が印加され、引き出し電極１１３には例えば３０Ｖの基準電位から中位の５０Ｖに上昇するパルス状のゲート電位が印加される。冷陰極素子１１２と引き出し電極１１３との間に形成される電位差により、冷陰極素子１１２の先端から電子が放出される。冷陰極素子１１２に印加されるエミッタ電位及び引き出し電極１１３に印加されるゲート電位は、真空容器外より背面パネル１０７上に形成された配線パターンを介して供給される。
【００７４】
ターゲット基板１０３の電界放出型電子源アレイ１００側の面に設けられた導電膜１１０には例えば１００Ｖ〜数１００Ｖ程度の高位の電圧が印加されている。
【００７５】
電界放出型電子源アレイ１００の各セルには、映像信号に基づいて所定のエミッタ電圧及びゲート電圧が印加され、これにより形成される冷陰極素子１１２と引き出し電極１１３との間の電位差に応じて電子ビームが放出される。電子ビームは、導電膜１１０に印加された高位の電圧に引き寄せられてターゲット１２０に到達し、蛍光体１１１を発光させる。このようにして、ターゲット基板１０３上に映像が形成される。
【００７６】
前面パネル１０１、背面パネル１０７、及び側面外周器１０４からなる真空容器内の、電界放出型電子源アレイ１００が形成された半導体基板１０６とターゲット基板１０３とで挟まれた、電子ビームが通過する空間以外の空間内に、ゲッターポンプ１１５が設置されている。ゲッターポンプ１１５は、余分なガスを吸着除去することにより、真空容器内を高真空に保持する。
【００７７】
以上の本発明の実施の形態１にかかる電界放出型電子源装置によれば、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示した従来の電界放出型電子源装置が有していた、前面パネル３２が凹状に湾曲することによる画像の歪み、及び、ターゲット２５が形成された透光性基板２０の支持強度不足という問題を解消することができる。これを以下に説明する。
【００７８】
本実施の形態では、前面パネル１０１とターゲット基板１０３との間に配置されたバネ性支持固定部材１０２が、前面パネル１０１及びターゲット基板１０３に、両者が互いに離れる方向の付勢力を印加している。
【００７９】
バネ性支持固定部材１０２が真空容器の内側から外側に向かう付勢力を前面パネル１０１に印加することにより、大気圧によって発生した前面パネル１０１の凹状の湾曲が補正される。
【００８０】
また、バネ性支持固定部材１０２がターゲット基板１０３にターゲット基板１０３をスペーサ１０５に押し付ける方向の付勢力を印加することにより、この付勢力が印加されない場合に比べて、ターゲット基板１０３の支持強度が増大する。従って、例えば電界放出型電子源表示装置としてモバイル型画像表示装置に組み込んで使用した場合や、電界放出型電子源撮像装置としてカメラに組み込んで使用した場合に、大きな加速度が加えられることでターゲット基板１０３に大きな慣性力が発生しても、ターゲット基板１０３がスペーサ１０５から外れて破壊されてしまうという問題が生じにくくなる。
【００８１】
図１〜図５には、バネ性支持固定部材１０２が弾性を有する金属材料からなる場合を示したが、バネ性支持固定部材１０２の材料はこれに限定されず、変形性を有する金属材料でも良く、又は、同様の機能を有する金属以外の材料であっても良い。また、バネ性支持固定部材１０２の形状も図１〜図５に示した形状に限定されない。
【００８２】
また、上述の実施の形態では、側面外周器１０４及び前面パネル１０１の平面視形状は略円形形状としたが、これに限らず、例えば略矩形形状としても何ら問題はない。
【００８３】
更に、上述の実施の形態では、電界放出型電子源装置をターゲット１２０に蛍光体を備えた電界放出型電子源表示装置として使用する例を示したが、ターゲット１２０に光電変換膜を備えた電界放出型電子源撮像装置として使用することもできる。
【００８４】
電界放出型電子源撮像装置として使用する場合、光電変換膜とターゲット基板１０３との間にＩＴＯ等の光透過性電極を設け、この光透過性電極と電極部１０３ｂとの間をアルミニウム薄膜等の光を透過しない導電性の部材で結線することが望ましい。なぜなら、例えば光透過性電極と電極部１０３ｂとをＩＴＯ等の光透過性材料で結線すると、その部分からも映像信号が生成されてしまい、撮像画像にノイズが発生する可能性があるからである。
【００８５】
更には、ＩＴＯ等の光透過性電極が形成された撮像領域の周囲を非光透過性の導電膜で囲い、映像信号発生時以外の時間に電界放出型電子源アレイ１００からの電子ビームをこの非光透過性の導電膜部分に照射することが好ましい。これにより、光透過性電極膜が形成された撮像領域のみに映像信号を生成させることができ、且つ、撮像領域の周囲の領域での光電変換膜の電位上昇などによるノイズ発生や画像の歪みといった問題の発生を防止することができる。
【００８６】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２にかかる電界放出型電子源装置の断面図である。図７は本発明の実施の形態２にかかる電界放出型電子源装置の分解斜視図である。
【００８７】
本実施の形態２にかかる電界放出型電子源装置は、光透過性のガラス部材からなる前面パネル１０１と、背面パネル１０７と、これらの間に配された環状の側面外周器１０４とからなる真空容器を備えている。
【００８８】
背面パネル１０７の前面パネル１０１に対向する側の面には、電界放出型電子源アレイ１００が形成された半導体基板１０６が設置されている。半導体基板１０６に対して平行に且つ離間して矩形状のターゲット基板１１７が設けられている。ターゲット基板１１７の電界放出型電子源アレイ１００に対向する側の面にはターゲット１２０が形成されている。ターゲット基板１１７はスペーサ１１６を介して半導体基板１０６に支持されている。
【００８９】
本実施の形態２は、実施の形態１のバネ性支持固定部材１０２が設けられていない点と、ターゲット基板１１７及びスペーサ１１６の構成とにおいて、実施の形態１と異なる。実施の形態１と同じ部材には同一の符号を付してそれらについての説明を省略する。以下に、実施の形態１と異なる点を中心に本実施の形態２を説明する。
【００９０】
本実施の形態２にかかる電界放出型電子源装置は、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示した従来の電界放出型電子源装置が有していた、ターゲット２５が形成された透光性基板２０の支持強度不足、及び、電界放出型電子源装置を組み立てる際の極薄のスペーサ３０のハンドリングが著しく困難であるという問題を解消することができる。これを以下に説明する。
【００９１】
本実施の形態のスペーサ１１６は、図８に示すように、全体として矩形枠形状を有し、電界放出型電子源アレイ１００とターゲット基板１１７との間の距離を高精度に規制し維持するスペーサ部１１６ａと、ターゲット基板１１７の電界放出型電子源アレイ１００に対向する面と平行な方向におけるターゲット基板１１７の位置を規制する枠部１１６ｂとを備える。スペーサ部１１６ａのＺ軸方向寸法より、これより外側の枠部１１６ｂのＺ軸方向寸法が大きい。この寸法差によって生じるスペーサ部１１６ａと枠部１１６ｂとの間の段差とターゲット基板１１７とが嵌合する。
【００９２】
本実施の形態では、電界放出型電子源アレイ１００とターゲット１２０との間の距離を極めて小さくする場合、枠部１１６ｂのＺ軸方向寸法を変更することなく、スペーサ部１１６ａのＺ軸方向寸法のみを小さくすれば良い。従って、スペーサ部１１６ａの厚みを薄くしても、スペーサ１１６のハンドリングに必要な厚みと強度を枠部１１６ｂで確保することができる。この結果、電界放出型電子源アレイ１００とターゲット１２０との間の距離にかかわらず、電界放出型電子源装置の組み立て工程においてスペーサ１１６単体のハンドリング性は良好で、電界放出型電子源装置の組み立て作業が容易になる。
【００９３】
また、スペーサ部１１６ａは枠部１１６ｂと一体化されているので、スペーサ部１１６ａの厚みを薄くすることが容易である。従って、電界放出型電子源アレイ１００とターゲット１２０との間の距離を従来よりも小さくすることができる。電界放出型電子源アレイ１００から電子ビームは所定の広がり（発散角）を有して放出される。従って、電子ビームがターゲット１２０上に形成するスポットの大きさは、電界放出型電子源アレイ１００とターゲット１２０との間の距離が大きいほど大きくなる。本実施の形態では、電界放出型電子源アレイ１００とターゲット１２０との間の距離を従来よりも小さくすることができるので、ターゲット１２０上の電子ビームのスポット径を小さくすることができる。この結果、ターゲット１２０に蛍光体を備えた電界放出型電子源表示装置においては高精細な画像を表示することができ、ターゲット１２０に光電変換膜を備えた電界放出型電子源撮像装置においては高精細な画像を撮像することができる。
【００９４】
更に、ターゲット基板１１７は、その外周端がスペーサ１１６の段差に嵌合することでスペーサ１１６に保持される。従って、ターゲット基板１１７の支持強度が向上する。
【００９５】
ターゲット基板１１７は、図９に示す様に、矩形板形状を有し、光透過性を有するガラス等の材料からなる。ターゲット基板１１７の電界放出型電子源アレイ１００に対向する側の面にはターゲット１２０が形成されている。ターゲット１２０に電位を供給するための電極部１０３ｂが、ターゲット基板１１７を貫通している。
【００９６】
スペーサ１１６が嵌合するターゲット基板１１７の外周端には切り欠き１１７ｃが形成されている。切り欠き１１７ｃは、ターゲット基板１１７をスペーサ１１６に嵌合して半導体基板１０６上に設置した状態において、半導体基板１０６とターゲット基板１１７とスペーサ１１５とで囲まれた第１空間１３１（図６参照）と、真空容器内の第１空間１３１の外の第２空間１３２とを連通させる通気孔として機能する。これにより、電界放出型電子源アレイ１００から放出された電子ビームが第１空間１３１を形成する壁面に衝突することでガスが発生しても、切り欠き１１７ｃを介して第２空間１３２に導き、ゲッターポンプ１１５に吸着させることができる。また、電界放出型電子源装置の組み立てにおいて、半導体基板１０６上にスペーサ１１６を介してターゲット基板１１７を設置した後、真空雰囲気下で前面パネル１０１を取り付けて真空容器を封着する際に、切り欠き１１７ｃを介して第１空間１３１内をガス放出して真空にすることができる。即ち、本実施の形態のように、ターゲット基板１１７の外周を取り囲むように連続した矩形枠状のスペーサ１１６を用いても、電界放出型電子源アレイ１００からターゲット１２０に向かって電子ビームが放出される第１空間１３１内の真空度を高め且つ維持することができる。その結果、電界放出型電子源装置の長寿命化、動作の安定化を可能にし、高性能な電界放出型電子源装置を得ることができる。
【００９７】
上述の実施の形態では、電界放出型電子源装置をターゲット１２０に蛍光体を備えた電界放出型電子源表示装置として使用する例を示したが、実施の形態１で説明したのと同様に、ターゲット１２０に光電変換膜を備えた電界放出型電子源撮像装置として使用することもできる。
【００９８】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３にかかる電界放出型電子源装置の断面図である。図１１は、本発明の実施の形態３にかかる電界放出型電子源装置の分解斜視図である。本実施の形態３は、実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせた構成を有している。
【００９９】
即ち、本実施の形態３にかかる電界放出型電子源装置は、実施の形態２と同様にスペーサ１１６で支持されたターゲット基板１１７の前面パネル１０１に対向する側の面に、実施の形態１と同様にバネ性支持固定部材１０２が取り付けられている。実施の形態１，２と同じ部材には同一の符号を付してそれらについての説明を省略する。
【０１００】
バネ性支持固定部材１０２は、実施の形態１で説明したのと同様に、図４に示すように、ターゲット基板１１７に嵌合して固定される矩形枠状の固定枠部１０２ｂと、固定枠部１０２ｂの四隅に取り付けられた片持ち支持構造のスプリング部１０２ａとを備える。バネ性支持固定部材１０２は、前面パネル１０１及びターゲット基板１１７に、両者が互いに離れる方向の付勢力を印加している。
【０１０１】
本実施の形態では、実施の形態１で説明したバネ性支持固定部材１０２を備えることにより、実施の形態１で説明したのと同様の効果を得ることができる。また、実施の形態２で説明したターゲット基板１１７及びスペーサ１１６を備えることにより、実施の形態２で説明したのと同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
更に、本実施の形態では以下の効果を得ることができる。
【０１０３】
即ち、ターゲット基板１１７は、Ｚ軸方向には、バネ性支持固定部材１０２の付勢力によりスペーサ１１６に押し付けられることで移動が制限されており、Ｚ軸と直交する方向には、スペーサ１１６の枠部１１６ｂと嵌合することにより移動が制限されている。従って、ターゲット基板１１７とスペーサ１１６とを接着剤を用いて固定する必要がない。
【０１０４】
これにより、電界放出型電子源装置の低コスト化が可能となり、また接着剤によって電界放出型電子源アレイのエミッション特性が低下するのを防止できる。
【０１０５】
更に、ターゲット基板１１７とスペーサ１１６との間に接着剤を付与する必要がないので、接着剤の付着量のバラツキによって電界放出型電子源アレイ１００とターゲット１２０との間の距離がばらつくという問題の発生が解消され、電界放出型電子源アレイ１００とターゲット１２０との間の距離精度を向上させることができる。これにより、電界放出型電子源アレイ１００とターゲット１２０との間の距離を、電気的絶縁を確保できる限界まで小さくすることができる。この結果、ターゲット１２０上の電子ビームのスポット径を更に小さくすることができるので、ターゲット１２０に蛍光体を備えた電界放出型電子源表示装置においては更に高精細な画像を表示することができ、ターゲット１２０に光電変換膜を備えた電界放出型電子源撮像装置においては更に高精細な画像を撮像することができる。
【０１０６】
本実施の形態３においても、実施の形態１で説明したように、バネ性支持固定部材１０２の材料は、弾性を有する金属材料に限定されず、変形性を有する金属材料でも良く、又は、同様の機能を有する金属以外の材料であっても良い。また、バネ性支持固定部材１０２の形状も上記の形状に限定されない。
【０１０７】
また、上述の実施の形態では、電界放出型電子源装置をターゲット１２０に蛍光体を備えた電界放出型電子源表示装置として使用する例を示したが、実施の形態１で説明したのと同様に、ターゲット１２０に光電変換膜を備えた電界放出型電子源撮像装置として使用することもできる。
【０１０８】
実施の形態２，３では、ターゲット基板１１７の電界放出型電子源アレイ１００に対向する側の面の外周端の一部のみを除去して切り欠き１１７ｃを形成したが、半導体基板１０６とターゲット基板１１７とスペーサ１１５とで囲まれた第１空間１３１と、これより外の第２空間１３２との間でガスの移動を可能にする形状であれば図９の切り欠き１１７ｃに限定されない。例えば、図１２に示すように、電界放出型電子源アレイ１００に対向する側の面から前面パネル１０１に対向する側の面にまで達するように、ターゲット基板１１７の外周端の一部を除去した溝状の切り欠き１１７ｄであっても良い。あるいは、図１３に示すように、ターゲット基板１１７をＺ軸方向に貫通する孔１１７ｅであっても良い。
【０１０９】
実施の形態１，３において、ターゲット１２０の導電膜１１０と真空容器外とがバネ性支持固定部材１０２を介して電気的に接続されていても良い。これにより、例えば前面パネル１０１に設けられたスプリング部１０１ｂを省略することができる。このように、バネ性支持固定部材１０２がターゲット基板１０３，１１７を固定する機能とターゲット１２０に給電する機能とを併せ持つことにより、部品点数及び組み立て工数を削減して安価な電界放出型電子源装置を実現できる。
【０１１０】
実施の形態２，３において、スペーサ１１６のスペーサ部１１６ａと、ターゲット基板１１７上のターゲット１２０の形成領域との関係は特に制限はないが、ターゲット１２０の厚みが電界放出型電子源アレイ１００とターゲット１２０との間の距離に対して無視し得ないほど厚い場合には、ターゲット基板１１７の周囲のスペーサ部１１６ａが当接する領域にはターゲット１２０は形成されていないことが好ましい。ターゲット基板１１７をスペーサ１１６に嵌合した状態において、ターゲット基板１１７とスペーサ部１１６ａとの間に厚いターゲット１２０が介在していると、ターゲット１２０の厚みバラツキによって電界放出型電子源アレイ１００とターゲット１２０との間の距離精度が低下するからである。
【０１１１】
実施の形態２，３において、スペーサ１１６の枠部１１６ｂのターゲット基板１１７が嵌合する内側壁面は、その内寸法が、Ｚ軸方向において前面パネル１０１側で大きく、背面パネル１０７側で小さくなるように傾斜していることが好ましい。このように枠部１１６ｂの内側壁面をテーパ面とすることにより、スペーサ１１６にターゲット基板１１７を嵌合する作業が容易になる。
【０１１２】
即ち、スペーサ１１６にターゲット基板１１７を嵌合する際に、ターゲット基板１１７がスペーサ１１６に対して僅かにずれていても、ターゲット基板１１７がその自重により落下する過程で、ターゲット基板１１７のスペーサ１１６に対するズレは、ターゲット基板１１７が枠部１１６ｂのテーパ面に案内されることで修正される。そして、ターゲット基板１１７がスペーサ部１１６ａの上面に着地した状態では、ターゲット基板１１７のスペーサ１１６に対するズレは自動的に解消される。従って、ターゲット基板１１７とスペーサ１１６との組立精度及び組立作業性が格段に向上する。
【０１１３】
実施の形態１〜３において、電界放出型電子源アレイ１００とターゲット１２０との間に、電界放出型電子源アレイ１００の各セルに一対一に対応し且つ各セルを取り囲むように複数の貫通孔が形成された格子状のフォーカス電極を設けても良い。このフォーカス電極にはターゲット１２０に印加される電圧よりも低い電圧が供給される。電界放出型電子源アレイ１００のセルから所定の広がり（発散角）を有して放出された電子ビームは、フォーカス電極の貫通孔内に形成された電界により適度に集束される。これにより、フォーカス電極を出射する電子ビームの発散角は、フォーカス電極を備えない場合に比べて小さくなる。このために、ターゲット１２０上の電子ビームのスポット径を小さくすることができる。この結果、ターゲット１２０に蛍光体を備えた電界放出型電子源表示装置においては高精細な画像を表示することができ、ターゲット１２０に光電変換膜を備えた電界放出型電子源撮像装置においては高精細な画像を撮像することができる。
【０１１４】
実施の形態２，３においてこのようなフォーカス電極を設ける場合、スペーサ１１６の半導体基板１０６側端にフォーカス電極を一体に形成することが好ましい。このフォーカス電極が一体化されたスペーサは、シリコンを含む半導体ウエハを用いて半導体微細加工技術により形成することができる。
【０１１５】
半導体微細加工技術を用いることにより、例えば厚みが０．０１ｍｍ〜０．０４ｍｍ程度の極薄で、貫通孔の配置ピッチが０．０２ｍｍという微細な格子構造体からなるフォーカス電極を容易に作成することができる。また、このようなフォーカス電極が厚く且つ強度を有するスペーサと一体化されていることにより、フォーカス電極のハンドリング等が容易である。従って、電界放出型電子源装置を組み立てる際に、フォーカス電極の貫通孔と電界放出型電子源アレイ１００のセルとの位置合わせを容易且つ高精度に行うことができる。また、フォーカス電極とスペーサ１１６とを別々に作成した場合に比べて、フォーカス電極とスペーサ１１６との組み立て作業が不要になり、また、フォーカス電極とスペーサ１１６の枠部１１６ｂとの相対的位置関係をミクロンオーダーに高精度化することができる。更に、フォーカス電極及びスペーサ１１６のスペーサ部１１６ａのＺ軸方向の寸法もミクロンオーダーに高精度化することができる。これらにより、電界放出型電子源アレイ１００とターゲット１２０とのＺ軸方向及びこれに直交する方向における相対的位置精度が向上する。この結果、ターゲット１２０に蛍光体を備えた電界放出型電子源表示装置においては全表示領域内において高精細で均一な画像を表示することができ、ターゲット１２０に光電変換膜を備えた電界放出型電子源撮像装置においては全撮像領域内おいて高精細で均一な画像を撮像することができる。また、フォーカス電極とターゲット１２０とのＺ軸と直交する方向における相対的位置精度が向上するので、例えばターゲット１２０に３色の蛍光体を備えたカラー表示装置においては、高精細なカラー画像を表示することができる。
【０１１６】
実施の形態１〜３において、ターゲット基板１０３，１１７の前面パネル１０１と対向する側の面に、透明な電極層を設けることが好ましい。これにより、電界放出型電子源装置の組立の際に、ターゲット基板１０３，１１７の搬送を静電チャックを用いてターゲット基板１０３，１１７を保持して行うことが出来る。従って、ターゲット基板１０３，１１７の搬送が容易になり、電界放出型電子源装置の組立を容易且つ高精度に行うことができる。また、ターゲット基板１０３，１１７に保持のための溝や爪を形成する必要がない。また、この透明な電極層は、ターゲット１２０に蛍光体を備えた場合にターゲット１２０が発する光を遮らないので、電界放出型電子源表示装置の機能を損なうことはなく、また、ターゲット１２０に光電変換膜を備えた場合にターゲット１２０へ入射する光を遮らないので、電界放出型電子源撮像装置の機能を損なうこともない。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明の利用分野は特に制限はなく、例えば電界放出型電子源表示装置及び電界放出型電子源撮像装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる電界放出型電子源装置の断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１にかかる電界放出型電子源装置の主要部の拡大断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１にかかる電界放出型電子源装置の分解斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかる電界放出型電子源装置に使用されるバネ性支持固定部材の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１にかかる電界放出型電子源装置に使用されるターゲット基板の斜視図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２にかかる電界放出型電子源装置の断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２にかかる電界放出型電子源装置の分解斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２にかかる電界放出型電子源装置に使用されるスペーサの斜視図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２にかかる電界放出型電子源装置に使用されるターゲット基板の斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３にかかる電界放出型電子源装置の断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態３にかかる電界放出型電子源装置の分解斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態２，３にかかる電界放出型電子源装置に使用される別のターゲット基板の斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態２，３にかかる電界放出型電子源装置に使用される更に別のターゲット基板の斜視図である。
【図１４】図１４は従来の電界放出型電子源装置の概略構成を示した断面図である。
【図１５】図１５（Ａ）は従来の別の電界放出型電子源装置の概略構成を示した平面図、図１５（Ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１００  電界放出型電子源アレイ
１０１      前面パネル
１０１ａ    電極部
１０１ｂ    スプリング部
１０２      バネ性支持固定部材
１０２ａ    スプリング部
１０２ｂ    固定枠部
１０３    ターゲット基板
１０３ｂ    電極部
１０４      側面外周器
１０５    スペーサー
１０６      半導体基板
１０７      背面パネル
１０８，１０９    封着部
１１０      導電膜
１１１      蛍光体層
１１２      冷陰極素子（電界放出型陰極、エミッタ）
１１３      引き出し電極（ゲート電極）
１１４      絶縁層
１１５      ゲッターポンプ
１１６    スペーサー
１１６ａ    スペーサー部
１１６ｂ    枠部
１１７    ターゲット基板
１１７ｃ，１１７ｄ    切り欠き
１１７ｅ  孔
１２０  ターゲット
【図１】
2007234546.tif 000003
【図２】
2007234546.tif 000004
【図３】
2007234546.tif 000005
【図４】
2007234546.tif 000006
【図５】
2007234546.tif 000007
【図６】
2007234546.tif 000008
【図７】
2007234546.tif 000009
【図８】
2007234546.tif 000010
【図９】
2007234546.tif 000011
【図１０】
2007234546.tif 000012
【図１１】
2007234546.tif 000013
【図１２】
2007234546.tif 000014
【図１３】
2007234546.tif 000015
【図１４】
2007234546.tif 000016
【図１５】
2007234546.tif 000017