(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エミッタから放出される電子をコリメートする抽出グリッド導体であって：実質的に平面状の第１抽出グリッド導体ストリップ（２６）であって、当該第１抽出グリッド導体ストリップの長さ方向に沿った主軸（３６）を有する、前記第１抽出グリッド導体ストリップ（２６）；前記第１抽出グリッド導体ストリップの延長上にあり、前記第１抽出グリッド導体ストリップの平面内にある、実質的に平面状の第２抽出グリッド導体ストリップ（２４）であって、前記第１抽出グリッド導体ストリップ（２６）と前記第２抽出グリッド導体ストリップ（２４）とは、第１のスペース（３７）によって隔てられており；前記第１のスペース（３７）内にあり前記第１抽出グリッド導体ストリップ（２６）の延長上にある、実質的に円形の抽出グリッド部（１７）であって、放出開口（１５）を有し、前記第１抽出グリッド導体ストリップ（２６）から第２のスペース（３８）によって隔てられており、更に前記第２抽出グリッド導体ストリップ（２４）から第３のスペース（３９）によって隔てられている、前記抽出グリッド部（１７）；前記抽出グリッド部（１７）と前記第１抽出グリッド導体ストリップ（２６）との間で、前記第２のスペース（３８）内に配置された、抽出グリッド部（１７）を実質的に囲むべく、主軸（３６）を跨り実質的に弓型の第１コリメータ（２９）；および前記抽出グリッド部（１７）と前記第２抽出グリッド導体ストリップ（２４）との間で、前記第３のスペース（３９）内に配置された、抽出グリッド部（１７）を実質的に囲むべく、主軸（３６）を跨り、実質的に弓型の第２コリメータ（３１）；から成ることを特徴とするコリメート抽出グリッド導体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的に電子放出素子に関し、更に特定すれば、新規な電子源用抽出グリッド(extraction grid)に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フィールド放出素子（ＦＥＤ）は当技術では公知であり、画像表示装置を含む広範囲の用途に一般的に用いられている。ＦＥＤの一例は、１９９２年８月２５日にRobert C. Kaneに発行された米国特許第5,142,184号に記載されている。ＦＥＤは典型的に、密接配置された複数の電子放出チップ即ちエミッタを有し、これらを用いて蛍光体画面上の画素を照明する。エミッタと画面との間には、通常放出ゲート即ち抽出グリッドが配置され、エミッタからの電子放出を刺激するために用いられる。抽出グリッドは各エミッタ上に孔を有しているので、電子がエミッタから画面に移動することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電子が抽出グリッドから画面までの距離を移動する際、電子が発散し、その結果得られる画像は、抽出グリッドの面積よりも広い面積を有することになる。この発散が画素を合焦し鮮明な画像を得るのを困難にしている。
【０００４】
したがって、電子源の抽出グリッドを通過する電子ビームの発散を減少させる電子源抽出グリッドを有することが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、抽出グリッド導体を用いて、電子源から放出される電子ビームの合焦を補助する。抽出グリッド導体は平行化導体を有し、抽出グリッド導体の抽出グリッド部を、導体ストリップから分離する。導体ストリップは、抽出グリッド部を外部電圧源に電気的に接続する。平行化導体が発生する電界によって、放出電子が導体ストリップに引き付けられるのを防止し、放出電子ビームをほぼ列形状に維持する。
【０００６】
抽出グリッド導体の抽出グリッド部の周囲近くに電界を形成することにより、抽出グリッド導体の導通部分から電子が反発されるので、電子は列形状を維持し、発散が最少に抑えられる。コリメータ導体を導通ストリップと抽出グリッド導体の抽出グリッド部との間に配置することにより、抽出グリッド部周囲に容易に電界を形成することができる。
【０００７】
【実施例】
図１は電界放出表示素子１０の一部を示す拡大断面図である。電界放出表示素子１０は、電子ビームの発散を最少に抑える新規な平行化抽出グリッド導体(collimating extraction grid conductor)を備えた電子源を有する。素子１０は基板１１を含み、その上に素子の他の部分が形成される。基板１１は、典型的に、例えば誘電体層またはガラスを有するシリコンのような、絶縁性または半絶縁性物質である。好適実施例では、基板１１はガラスである。素子１０の電子源は抵抗層１２を含み、これは一般的に基板１１上に形成される。電子源の電子放出チップ即ちエミッタ１３が層１２上に形成され、列(column)導体１４はエミッタ１３と外部電圧源（図示せず）との間に電気接点を備えるために利用される。また、電子源は誘電体層１６上に配置された抽出グリッド部１７を含む。層１６は、基板１１、導体１４、および層１２上に位置し、抽出グリッド部１７を基板１１、層１２、および導体１４から電気的に絶縁する。以下の説明で理解されようが、抽出グリッド部１７は、新規な平行化抽出グリッド導体、即ち、第１抽出グリッド導体２０の一部である。抽出グリッド部１７は、エミッタ１３のほぼ中央に位置付けられた放出開口１５を有する。導体２０が導体１４上に位置する領域およびエミッタ１３は、通常素子１０の画素領域と呼ばれている。また、素子１０は陽極１８も含み、電子が陽極１８に衝突すると表示が得られるように、エミッタ１３に面する表面には蛍光体被膜を有する。
【０００８】
図２は、第１抽出グリッド導体２０の一部を含む、複数の平行化抽出グリッド導体２０の一部を示す拡大平面図である。図２において図１と同一要素には、同一参照番号が付されている。導体２０は第１抽出グリッド導体ストリップ２６と、このストリップ２６の延長上にある(coextensive)第２抽出グリッド導体ストリップ２４とを含む。ストリップ２４，２６は抽出グリッド部１７と同一面内にあり、矢線で示された第１スペース(space)によって分離されている。抽出グリッド部１７はストリップ２４，２６間のスペース３７内にある。図１の断面図に示されているように、抽出グリッド部１７は、複数のエミッタ（図示せず）上に複数の放出開口１５を有する。抽出グリッド部１７はストリップ２４からは第２スペース３９によって分離され、ストリップ２６からは第３スペース３８によって分離されている。スペース３８，３９は矢線で示されている。ストリップ２４，２６の主軸３６はストリップ２４，２６の長さ方向に伸びている。
【０００９】
導体２０は、第１平行化導体即ち第１コリメータ(collimator)２９と、第２平行化導体即ち第２コリメータ３１とを含み、開口１５を通過する電子を列形状(column-like)にまとめるのを補助する。第１コリメータ２９は抽出グリッド部１７およびストリップ２６，２８と同一平面にある導体であり、少なくともコリメータ２９の一部がスペース３８に入るように配置される。同様に、コリメータ３１はストリップ２４，２６と同一平面にある導体であり、少なくともコリメータ３１の一部が抽出グリッド部１７とストリップ２４との間のスペース内に入るように配置される。コリメータ２９，３１は抽出グリッド部１７の周囲近くに形成され、抽出グリッド部１７にできるだけ近い位置に電界を形成する。これについては以下で説明する。コリメータ２９は軸３６を二分し(bisect)、軸３６の各側では、少なくともストリップ２６の幅の半分に等しい長さを有し、ストリップに印加される電位によって発生される電界の影響を最少に抑える構造となっている。これについても以下で説明する。同様に、コリメータ３１はストリップ２４の主軸を二分し、軸３６の各側では、少なくともストリップ２４の幅の半分の長さを有する。好適実施例では、抽出グリッド部１７とコリメータ２９，３１には鋭角を形成せず、かかる角度によって発生される密度の高い電界の影響を最少に抑える。また、本好適実施例では、抽出グリッド部１７はほぼ円形であり、各コリメータ２９，３１はほぼ弓形であり、ストリップ２４，２６によって発生される電界の影響を最少に抑えるために、抽出グリッド部１７周囲を約６０度にわたって覆っている。コリメータ２９は、第２抽出グリッド導体４０の一部である導体ストリップ３２に電気的に接続されている。第２抽出グリッド導体４０は導体２０と同様であり、導体２０に並置されている。同様に、コリメータ３１は第３抽出グリッド導体４１の一部である導体ストリップ３３に電気的に接続されている。第３抽出グリッド導体４１も導体２０と同様であり、導体２０に並置されている。以下で説明するが、コリメータ２９，３１を導体４０，４１にそれぞれ電気的接続することによって、放出される電子ビームをほぼ列形状に維持するのを容易にし、発散を最少に抑える。導体４０，４１は、それぞれ抽出グリッド部２１，２２も含む。これらは抽出グリッド部１７と同様である。相互接続ストリップ２７がストリップ２６からコリメータ２９付近およびコリメータ２９を通過して延び、抽出グリッド部１７に電気的に接続されている。同様に、相互接続ストリップ２８がストリップ２４からコリメータ３１付近およびコリメータ３１を通過して延び、抽出グリッド部１７をストリップ２４に電気的に接続する。
【００１０】
動作において、導体２０に電圧が印加され、エミッタ１３（図１）から電子を抽出し、陽極１８（図１）に向けてそれらを加速する。導体４０，４１はより低い電位に保持され、抽出グリッド部分２１，２２の下にあるエミッタから電子を抽出するのを防止する。コリメータ２９は導体４０に電気的に接続され、コリメータ３１は導体４１に電気的に接続されているので、コリメータ２９，３１はストリップ２４，２６よりもかなり低い電位となる。結果的に、電圧が低いために、抽出グリッド部１７の周囲近くに生じる電界が電子を反発(repel)することによって、電子がストリップ２４，２６に印加された大きな正電位に引き付けられるのを防止する。好適実施例では、少なくとも１０ボルトの電位がストリップ２４，２６に印加され、接地未満の電位がコリメータ２９，３１に印加される。コリメータを有していない従来技術の抽出グリッドでは、抽出グリッドの導体部分近くの放出開口を通過する電子は、導体部分に引き付けられる傾向があり、そのために電子が陽極に遷移する際に発散してしまう。しかしながら、導体ストリップ２４，２６を抽出グリッド部１７から分離し、抽出グリッド部１７の近くに電界を発生させ、導体ストリップによって発生される電界よりも強度が低い電界としたことにより、抽出グリッド部１７を通過する電子を列形状に維持することができる。尚、コリメータ２９およびコリメータ３１は、導体２０よりも低い電位を有する他の導体に接続してもよいことを注記しておく。例えば、別個の合焦用導体(tocusing conductor)を導体２０と導体４０との間に配置し、コリメータ２９に電気的に接続してもよく、この場合、導体４０に印加される電位より低い電位が、当該別個の合焦用導体に印加される。
【００１１】
以上の説明から、電子源用の新規な抽出グリッド導体が提供されたことが認められよう。抽出グリッド導体の抽出グリッド部の周囲近くに電界を形成することにより、抽出グリッド導体の導通部分から電子が反発されるので、電子は列形状を維持し、発散が最少に抑えられる。コリメータ導体を導通ストリップと抽出グリッド導体の抽出グリッド部との間に配置することにより、抽出グリッド部周囲に容易に電界を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電界放出表示素子の一部を示す拡大断面図。
【図２】本発明による複数の抽出グリッドを概略的に示す平面図。
【符号の説明】
１０  電界放出表示素子
１１  基板
１２  抵抗層
１３  エミッタ
１４  列導体
１５  放出開口
１６  誘電体層
１７  抽出グリッド部
１８  陽極
２０  第１抽出グリッド導体
２４  第２抽出グリッド導体ストリップ
２６  第１抽出グリッド導体ストリップ
２７  相互接続ストリップ
２８  相互接続ストリップ
２９  第１コリメータ
３１  第２コリメータ
３３  導体ストリップ
３６  主軸
４０  第２抽出グリッド導体
４１  第３抽出グリッド導体
【図１】
0003913282.tif 000002
【図２】
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