(57)【要約】【課題】簡易な構造で大型化可能なＦＥＤセンサを提供する。【解決手段】カソード基板１０と、カソード基板上に配置された電子放出源部１４と、カソード基板に対向して配置されるアノード基板１２と、アノード基板上に配置され、電子放出源部に対向して配置される光電変換膜２２と、光電変換膜と電子放出源部との間に配置され、電子放出源部から光電変換膜に向けて放出される電子電流を制御するメッシュグリッド１６と、電子放出源部と光電変換膜との周辺部において、メッシュグリッドを保持するとともに、カソード基板とアノード基板に接触する高さを有するメッシュ支持体１９ａ，１９ｂと、メッシュ支持体の外周部に配置され、カソード基板とアノード基板間を真空に保持する外部支持体２０とを備え、メッシュ支持体は、カソード基板からアノード基板に向けてテ−パ形状を有することを特徴とするＦＥＤセンサ。【選択図】図７
2009259704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード基板と、
前記カソード基板上に配置された電子放出源部と、
前記カソード基板に対向して配置されるアノード基板と、
前記アノード基板上に配置され、前記電子放出源部に対向して配置される光電変換膜と、
光電変換膜と前記電子放出源部との間に配置され、前記電子放出源部から前記光電変換膜に向けて放出される電子電流を制御するメッシュグリッドと、
前記電子放出源部と前記光電変換膜との周辺部において、前記メッシュグリッドを保持するとともに、前記カソード基板と前記アノード基板に接触する高さを有するメッシュ支持体と、
前記メッシュ支持体の外周部に配置され、前記カソード基板と前記アノード基板間を真空に保持する外部支持体と
を備えることを特徴とするＦＥＤセンサ。
【請求項２】
前記アノード基板側から照射された光によって前記光電変換膜中において発生される電子―正孔対の内、過剰正孔を前記電子放出源部から注入される電子によって再結合電流として検出することを特徴とする請求項１に記載のＦＥＤセンサ。
【請求項３】
前記メッシュ支持体は、前記カソード基板から前記アノード基板に向けてテ−パ形状を有することを特徴とする請求項１に記載のＦＥＤセンサ。
【請求項４】
前記メッシュ支持体は、円形形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＦＥＤセンサ。
【請求項５】
前記メッシュ支持体は、分割矩形形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＦＥＤセンサ。
【請求項６】
前記外部支持体と前記メッシュ支持体との間の前記カソード基板上にゲッター金属層を配置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＦＥＤセンサ。
【請求項７】
前記電子放出源部は、カーボンナノファイバ、グラファイトナノファイバ、スピント型、ＢＳＤ型、ＳＥＤ型、ＭＩＭ型のいずれかを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のＦＥＤセンサ。
【請求項８】
前記光電変換膜は、ａ−Ｓｅ，ａ−Ｓｉ，ＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ，ＣｄＳｅ，ＨｇＩ2，ＰｂＩ2，ＰｂＯ，ＴｌＢｒ，カルコゲナイド，カルコパイライトのいずれか１種であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＦＥＤセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＥＤセンサに関し、特に、大型化可能なＦＥＤセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフィールドエミッションデバイス（ＦＥＤ：Field Emission Device）をセンサに適用するＦＥＤセンサにおいては、メッシュ構造は、真空セルの内部に配置するか、真空セルに配置される。
【０００３】
しかしながら、ＦＥＤセンサを大型化すると、メッシュを内部に配置する場合、固定部材が必要になる、メッシュ支持体の外側しかスペーサを立てることができない、メッシュ構造に撓みが生じるなどの問題点がある。
【０００４】
また、ＦＥＤセンサを大型化すると、メッシュを真空セルに配置する場合、電子放出部以外のスペースをゲッター室などに使用できなくなってしまうなどの問題点がある。
【０００５】
一方、画像表示面を有する第１基板と、第１基板に対向して配置され、画像表示面を励起する電子源が設けられた第２基板とを備え、第１および第２基板間には、板状のグリッドおよび基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサが設けられ、グリッドの少なくとも一方の表面は、高抵抗被膜によって被覆され、放電に対する耐電圧性に優れ、画像品位の向上した画像表示装置については、既に開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２１４１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、簡易な構造で大型化可能なＦＥＤセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、カソード基板と、前記カソード基板上に配置された電子放出源部と、前記カソード基板に対向して配置されるアノード基板と、前記アノード基板上に配置され、前記電子放出源部に対向して配置される光電変換膜と、光電変換膜と前記電子放出源部との間に配置され、前記電子放出源部から前記光電変換膜に向けて放出される電子電流を制御するメッシュグリッドと、前記電子放出源部と前記光電変換膜との周辺部において、前記メッシュグリッドを保持するとともに、前記カソード基板と前記アノード基板に接触する高さを有するメッシュ支持体と、前記メッシュ支持体の外周部に配置され、前記カソード基板と前記アノード基板間を真空に保持する外部支持体とを備えることを特徴とするＦＥＤセンサが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡易な構造で大型化可能なＦＥＤセンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１０】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１１】
[第１の実施の形態]
本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサは、図１に示すように、カソード基板１０と、カソード基板１０上に配置された電子放出源部１４と、カソード基板１０に対向して配置されるアノード基板１２と、アノード基板１２上に配置され、電子放出源部１４に対向して配置される光電変換膜２２と、光電変換膜２２と電子放出源部１４との間に配置され、電子放出源部１４から光電変換膜２２に向けて放出される電子電流を制御するメッシュグリッド１６と、電子放出源部１４と光電変換膜２２との周辺部において、メッシュグリッド１６を保持するとともに、カソード基板１０とアノード基板１２に接触する高さを有するメッシュ支持体１８（１８ａ，１８ｂ）と、メッシュ支持体１８の外周部に配置され、カソード基板１０とアノード基板１２間を真空に保持する外部支持体２０とを備える。
【００１２】
カソード基板１０およびアノード基板１２は、例えば、ガラス基板によって構成される。また、アノード基板１２は、ＦＥＤセンサによって検出する光・電磁波の波長を十分透過可能な材質の材料基板によって形成される。
【００１３】
メッシュ支持体１８（１８ａ，１８ｂ）は、メッシュ上部支持体１８ａとメッシュ下部支持体１８ｂから構成され、メッシュグリッド１６を周辺部において挟む構成を有する。メッシュ支持体１８（１８ａ，１８ｂ）は、例えば、ステンレス、Ｃｕ−Ｎｉ合金などによって形成可能である。通常、大型化されたＦＥＤセンサにおいては、大気圧Ｐａによって、アノード基板１２およびカソード基板１０は内側に撓む構造となり易い。ステンレス、Ｃｕ−Ｎｉ合金などによって形成されたメッシュ支持体１８（１８ａ，１８ｂ）は、、大気圧Ｐａによって、内側に撓む構造となり易いアノード基板１２およびカソード基板１０をフラットに保持する上で、有効な材料となる。
【００１４】
メッシュグリッド１６は、図１に示すように、電子放出源部１４から光電変換膜２２に向けて放出される電子電流を制御するためにメッシュ構造を備える。メッシュグリッド１６は、例えば、Ｎｉ，Ｃｕ−Ｎｉなどで形成可能である。
【００１５】
電子放出源部１４は、カーボンナノファイバ、グラファイトナノファイバのいずれかを備えている。具体的には、電子放出源部１４は、複数のストライプ状に形成されたカソード電極と、複数のストライプ状に形成されたゲート電極の交差部に形成された複数の開口部内に配置されたカーボンナノファイバ電子源或いはグラファイトナノファイバ電子源によって形成される。その他の電子放出源部１４の構成としては、スピント型電子源、ＢＳＤ（Ballistic electron Surface-emitting Device）型電子源、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）型電子源、ＳＣＥ（Surface Conduction Emitter）型電子源、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型電子源を適用することができる。
【００１６】
カソード基板１０とアノード基板１２間において、メッシュ支持体１８（１８ａ，１８ｂ）によって囲まれる内部真空領域２６と、メッシュ支持体１８と外部支持体２０によって囲まれる外部真空領域２４とは、真空度は同程度であり、例えば、１０-4Ｔｏｒｒ程度の値を有する真空度を有するように、メッシュ支持体１８（１８ａ，１８ｂ）の一部分において開口部を備える。
【００１７】
外部支持体２０は、基本的には、カソード基板１０と同じ材料であり、ガラス基板の場合には、ガラスを適用している。なおステンレス、Ｃｕ−Ｎｉ合金などによっても形成可能である。
【００１８】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの詳細な断面構造は、図２に示すように表される。図２の例では、外部支持体２０は、ガラスによって形成される。メッシュグリッド１６とメッシュ支持体１８（１８ａ，１８ｂ）は電気的に導通され、かつ引き出し電極２８によって、外部に電極配線が引き出されている。また、外部支持体２０は、低融点金属層３０によって、アノード基板１２に接続されている。低融点金属層３０としては、例えば、Ｉｎなどを適用可能である。また、低融点金属層３０の代わりに、ガラスフリットを適用してもよい。
【００１９】
また、光電変換膜２２としては、例えば、ａ−Ｓｅ，ａ−Ｓｉ，ＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ，ＣｄＳｅ，ＨｇＩ2，ＰｂＩ2，ＰｂＯ，ＴｌＢｒ，カルコゲナイド、カルコパイライトのいずれかを適用することができる。
【００２０】
光電変換膜２２としては、例えば、カルコパイライト構造をもつ化合物半導体薄膜として、ＣＩＧＳ薄膜（Ｃｕ（ＩｎX,Ｇａ1-X）Ｓｅ2(０≦X≦１)）を用いることもできる。また、ＣＩＧＳ薄膜としては、Ｃｕ（ＩｎX,Ｇａ1-X）(ＳｅY, Ｓ1-Y) (０≦X≦１,０≦Y≦１)という組成のものも知られており、このような組成をもつＣＩＧＳ薄膜も利用可能である。
【００２１】
カルコパイライト構造の化合物半導体薄膜としては、この他、ＣｕＡｌＳ2,ＣｕＡｌＳｅ2,ＣｕＡｌＴｅ2,ＣｕＧａＳ2,ＣｕＧａＳｅ2, ＣｕＧａＴｅ2, ＣｕＩｎＳ2, ＣｕＩｎＳｅ2, ＣｕＩｎＴｅ2, ＡｇＡｌＳ2, ＡｇＡｌＳｅ2, ＡｇＡｌＴｅ2, ＡｇＧａＳ2, ＡｇＧａＳｅ2, ＡｇＧａＴｅ2, ＡｇＩｎＳ2, ＡｇＩｎＳｅ2, ＡｇＩｎＴｅ2なども適用可能である。
【００２２】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの動作原理は、図３を用いて説明することができる。図１乃至図２においては図示を省略しているが、光電変換膜２２にはアノード電極１が接続され、アノード電極１には、アノード引き出し電極３が接続されている。アノード引き出し電極３には、アノード端子Ａ（＋）が接続される。電子放出源部１４のカソード電極（図示省略）には、カソード端子Ｋ（−）が接続される。メッシュグリッド１６にはグリッド端子Ｇ（＋）が接続される。
【００２３】
（カーボンナノファイバ電子源）
図４は、本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの電子放出源部１４の詳細な模式的断面構造図であり、カーボンナノファイバ電子源の例を示す。
【００２４】
本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの電子放出源部１４は、図４に示すように、カソード基板１０上に配置されたカソード電極５と、カソード電極５上に配置された絶縁膜７と、絶縁膜７上に配置されたゲート電極６と、絶縁膜７中にカソード電極５表面まで形成されたホール１１の底面に形成された触媒微結晶核８と、触媒微結晶核８上に形成されたカーボンナノチューブ２とを備える。なお、カーボンナノチューブ２の代わりに、前述の通り、グラファイトナノファイバを形成することもできる。また、グラファイトナノファイバの構造としては単層構造に限ることはなく、多層構造のものも適用可能である。
【００２５】
アノード電極１とカソード電極５間には、アノード電極１を正電位、カソード電極５を負電位とするアノード電源が印加され、アノード電極１とカソード電極５間には電子の加速電圧が与えられている。また、ゲート電極６とカソード電極５間には、ゲート電極６を正電位、カソード電極５を負電位とするゲート電源Ｖgが印加され、ゲート電極６とカソード電極５間には、カーボンナノチューブ２からの電子の引出し電圧が与えられている。ゲート電極６とカソード電極５間に印加されたゲート電源Ｖgによってカーボンナノチューブ２から引き出された（出射された）電子は、アノード電極１とカソード電極５間の加速電圧によって、アノード電極１側の光電変換膜２２に到達する。
【００２６】
ここで、図３に示すように、アノード端子Ａ（＋）とカソード端子Ｋ（−）間に、数ｋＶ〜数１０ｋＶの高電圧が印加された状態で、アノード基板１２を透過して光・電磁波（ｈν）が光電変換膜２２に照射されると、光電変換膜２２中において電子―正孔対が発生される。この電子―正孔対の内、過剰正孔を電子放出源部１４から注入される電子によって再結合電流として検出することができる。この再結合電流は、アノード端子Ａ（＋）を通して外部において検出可能である。特に、アノード端子Ａ（＋）とカソード端子Ｋ（−）間に印加する数ｋＶ〜数１０ｋＶの高電圧によって、電子放出源部１４から放出される電子は加速され、高速度で光電変換膜２２中に注入されるため、光応答特性は極めて高速動作が可能となる。
【００２７】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいて、メッシュ支持体１８（１８ａ，１８ｂ）を円形構造とした場合の模式的断面構造は、図５（ａ）に示すように表される。また、図５（ａ）のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図５（ｂ）に示すように表される。図５（ｂ）は、メッシュグリッド１６を微細に形成した例であり、図５（ａ）には、正確には対応していないが、図５（ａ）のメッシュグリッド１６を微細に形成することによって、図５（ｂ）と同様に、微細化形成可能である。メッシュ支持体１８（１８ａ，１８ｂ）が円形形状に形成されており、このように円形に形成されたメッシュ上部支持体１８ａとメッシュ下部支持体１８ｂによって、メッシュグリッド１６の周辺部が挟まれている。なお、メッシュ支持体１８（１８ａ，１８ｂ）の一部分において開口部（図示省略）を備えることは上述の通りである。
【００２８】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいて、メッシュ支持体１８（１８ａ，１８ｂ）を分割矩形構造とした場合の模式的断面構造は、図６（ａ）に示すように表される。また、図６（ａ）のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図６（ｂ）に示すように表される。メッシュ支持体１８（１８ａ，１８ｂ）が分割された矩形形状に形成されており、このように分割矩形形状に形成されたメッシュ上部支持体１８ａとメッシュ下部支持体１８ｂによって、メッシュグリッド１６の周辺部が挟まれている。このように、メッシュ支持体１８（１８ａ，１８ｂ）が分割された矩形形状に形成されることから、カソード基板１０とアノード基板１２間において、メッシュ支持体１８（１８ａ，１８ｂ）によって囲まれる内部真空領域２６と、メッシュ支持体１８と外部支持体２０によって囲まれる外部真空領域２４とは、真空度は同一となる。
【００２９】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、大型ＦＥＤセンサにおいて、真空セル内にメッシュグリッド１６とそのメッシュ支持体１８を設置し、メッシュ支持体１８をアノード基板１２とカソード基板１０に接触する高さとして、スペーサ兼メッシュ固定部材として使用する。
【００３０】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、メッシュ支持体１８がスペーサの役割を果たすので、より内側にスペーサを配置することができる。
【００３１】
本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、アノード基板１２、カソード基板１０に加わる圧力により、メッシュ支持体１８が押される（押圧される）ため、固定材がなくてもメッシュグリッド１６を固定することができる。
【００３２】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、電子放出源部１４以外の横のスペースが空くため、ゲッター室などに利用することができ、薄型化することができる。したがって、本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいて、外部支持体２０とメッシュ支持体１８との間のカソード基板１０上にゲッター金属層を配置しても良い。
【００３３】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサによれば、簡易な構造で大型化可能なＦＥＤセンサを提供することができる。
【００３４】
[第２の実施の形態]
本発明の第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサは、図７に示すように、カソード基板１０と、カソード基板１０上に配置された電子放出源部１４と、カソード基板１０に対向して配置されるアノード基板１２と、アノード基板１２上に配置され、電子放出源部１４に対向して配置される光電変換膜２２と、光電変換膜２２と電子放出源部１４との間に配置され、電子放出源部１４から光電変換膜２２に向けて放出される電子電流を制御するメッシュグリッド１６と、電子放出源部１４と光電変換膜２２との周辺部において、メッシュグリッド１６を保持するとともに、カソード基板１０とアノード基板１２に接触する高さを有するメッシュ支持体１９（１９ａ，１９ｂ）と、メッシュ支持体１９の外周部に配置され、カソード基板１０とアノード基板１２間を真空に保持する外部支持体２０とを備える。
【００３５】
メッシュ支持体１９（１９ａ，１９ｂ）は、メッシュ上部支持体１９ａとメッシュ下部支持体１９ｂから構成され、メッシュグリッド１６を周辺部において挟むとともに、カソード基板１０からアノード基板１２に向けてテ−パ形状を有する。
【００３６】
各部の構成材料および動作原理は、第１の実施の形態と同様であるため、重複した説明は省略する。
【００３７】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの詳細な断面構造は、図８に示すように表される。図８の例では、外部支持体２０は、基本的には、カソード基板１０と同じ材料であり、ガラス基板の場合には、ガラスを適用している。なおステンレス、Ｃｕ−Ｎｉ合金などによっても形成可能である。
【００３８】
光電変換膜２２には、アノード電極１が接続されている。アノード電極１は、アノード基板１２上をメッシュ支持体１９を横断し、一部の外部支持体２０まで引き出された配線構造を有する。
【００３９】
外部支持体２０は、低融点金属層３０によって、アノード基板１２に接続されている。また、外部支持体２０は、低融点金属層３０によって、一部分において、アノード電極１に接続されている。低融点金属層３０としては、例えば、Ｉｎなどを適用可能である。また、低融点金属層３０の代わりに、ガラスフリットを適用してもよい。
【００４０】
また、外部支持体２０は、ガラスフリット３２によって、カソード基板１０と接続されている。
【００４１】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいて、外部支持体２０とメッシュ支持体１８との間のカソード基板１０上にゲッター金属層３４を配置しても良い。
【００４２】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいて、メッシュ下部支持体１９ｂと電子放出源部１４との間に、支柱ストッパ３６を配置し、アノード基板１２とカソード基板１０間に印加される大気圧Ｐａによる押圧を有効にメッシュグリッド１６の横方向の引っ張り強度として伝達可能な構造を実現しても良い。
【００４３】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいて、外部支持体２０の内側の寸法Ｗ１がセンサの内径となる。一方、光・電磁波を吸収するセンサ有効領域は、光電変換膜２２の横方向の寸法Ｗ２となる。メッシュ支持体１９（１９ａ，１９ｂ）がテーパ形状を有することから、本発明の第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいて、外部支持体２０の内側の寸法Ｗ１であるセンサの内径は、第１の実施の形態に比べ大きくなる。しかしながら、アノード基板１２とカソード基板１０の間隔は、数ｍｍ程度であるため、実質的なセンサの内径寸法の増大は、顕著なものとはならない。
【００４４】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいて、メッシュ支持体１９（１９ａ，１９ｂ）を円形構造とした場合の模式的断面構造は、図９（ａ）に示すように表される。また、図９（ａ）のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図９（ｂ）に示すように表される。図９（ｂ）は、メッシュグリッド１６を微細に形成した例であり、図９（ａ）には、正確には対応していないが、図９（ａ）のメッシュグリッド１６を微細に形成することによって、図９（ｂ）と同様に、微細化形成可能である。メッシュ支持体１９（１９ａ，１９ｂ）が円形形状に形成されており、このように円形に形成されたメッシュ上部支持体１９ａとメッシュ下部支持体１９ｂによって、メッシュグリッド１６の周辺部が挟まれている。なお、メッシュ支持体１９（１９ａ，１９ｂ）の一部分において開口部（図示省略）を備えることは上述の通りである。
【００４５】
さらに、第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、メッシュ支持体１９（１９ａ，１９ｂ）がテ−パ形状を備えることから、アノード基板１２とカソード基板１０間に印加される大気圧Ｐａによる押圧を有効にメッシュグリッド１６の横方向の引っ張り強度として伝達可能な構造を実現している。すなわち、図９（ａ）に示すように、アノード基板１２とカソード基板１０間に印加される大気圧Ｐａによる押圧によって、メッシュグリッド１６周辺部において、Ｓ２方向の垂直方向の圧力と、Ｓ１方向の水平方向の圧力が加わる。
【００４６】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいて、メッシュ支持体１９（１９ａ，１９ｂ）を分割矩形構造とした場合の模式的平面構造は、図１０に示すように表される。
【００４７】
カソード基板１０上には、複数のカソード電極５と、複数のゲート電極６からなる交差部に電子源を有するドットマトリックス４が配置されている。これらのドットマトリックス４上の、アノード基板１２には、光電変換膜２２が配置されている。分割矩形構造のメッシュ支持体１９（１９ａ，１９ｂ）の周辺部には、周囲を取り囲んで外部支持体２０が配置されている。
【００４８】
（セル作製時のガラス変形量）
図１１は、真空セル作製時のガラス変形量の見積もりのための模式図であって、図１１（ａ）は、等分布荷重を受ける円板の平面図、図１１（ｂ）は、等分布荷重を受ける円板の周辺固定の場合の断面図を示す。
【００４９】
中心部における最大歪Ｚは、（１）式で表される。
【００５０】
Ｚ＝Ｗ０×ａ4／６４×Ｄ                                            …（１）
ここで、Ｗ０は荷重であり、大気圧と仮定する。
【００５１】
また、周辺部における最大応力σは、（２）式で表される。
【００５２】
σ＝３×Ｗ０×ａ2／４×ｈ2                                          …（２）
ここで、ａは、円板の半径、ｈは、円板の厚さである。
【００５３】
また、（１）式において、Ｄは、（３）式で表される。
【００５４】
Ｄ＝Ｅ×ｈ3／１２×（１−ν2）                                      …（３）
ここで、Ｅは、縦弾性係数、νはポアソン比を表す。
【００５５】
ガラスの場合、Ｅ＝７．０×１０3（ｋｇ／ｍｍ2）,ν＝０．２２である。Ｗ０を大気圧と仮定すると、Ｗ０＝１．０３×１０-2（ｋｇ／ｍｍ2）となる。板ガラスの平均破壊応力は、約４９ＭＰａ（約５ｋｇｆ／ｍｍ2）程度である。
【００５６】
図１２は、中心部の最大変形量とガラス厚との関係を表す。
【００５７】
図１３は、アノードガラス基板のへこみ量ΔＲ、メッシュ支持体１９の角度θ、およびメッシュグリッド１６中央部のメッシュ引張り量ΔＭの説明図を示す。
【００５８】
図１４は、アノードガラス基板のへこみ量ΔＲ、メッシュ支持体の角度θ、およびメッシュグリッド中央部のメッシュ引張り量ΔＭの数値データをそれぞれ表している。
【００５９】
カソード基板１０の表面Ｋ０は一定の状態で、カソード基板１０の表面Ｋ０からの距離Ｌのアノード基板１２の表面がＡ１からＡ２に約ΔＲだけ凹み、メッシュ支持体１９が縦方向および横方向に圧力を受け、Ｍ１からＭ２に傾きの角度θがシフトした場合、メッシュ支持体１９の中央部におけるメッシュ引張り量ΔＭは、図１４に示すように表される。
【００６０】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、大型ＦＥＤセンサにおいて、真空セル内にメッシュグリッド１６とそのメッシュ支持体１９を設置し、メッシュ支持体１９をアノード基板１２とカソード基板１０に接触する高さとして、スペーサ兼メッシュ固定部材として使用する。
【００６１】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、メッシュ支持体１９がスペーサの役割を果たすので、より内側にスペーサを配置することができる。
【００６２】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、アノード基板１２、カソード基板１０に加わる圧力により、メッシュ支持体１９が押される（押圧される）ため、固定材がなくてもメッシュグリッド１６を固定することができる。
【００６３】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、電子放出源部１４以外の横のスペースが空くため、ゲッター室などに利用することができ、薄型化することができる。したがって、第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいて、外部支持体２０とメッシュ支持体１９との間のカソード基板１０上にゲッター金属層を配置しても良い。
【００６４】
また、第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、メッシュ支持体１９を斜めにして、アノード基板１２、カソード基板１０を構成するガラスに大気圧Ｐａが印加されたとき、メッシュグリッド１６に引っ張りの力が加わるようにして、メッシュグリッド１６の撓みを防止することができる。
【００６５】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサによれば、簡易な構造で大型化可能なＦＥＤセンサを提供することができる。
【００６６】
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１乃至第２の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００６７】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明のＦＥＤセンサは、２インチ以上の大型のＦＥＤセンサ、Ｘ線センサ、赤外線センサなどに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの詳細な断面構造図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの動作原理を説明するための模式的断面構造図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの電子放出源部の詳細な模式的断面構造図。
【図５】（ａ）本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいて、円形メッシュ支持体構造の模式的断面構造図、（ｂ）（ａ）のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面図。
【図６】（ａ）本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいて、分割メッシュ支持体構造の模式的断面構造図、（ｂ）（ａ）のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの詳細な断面構造図。
【図９】（ａ）本発明の第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいて、円形メッシュ支持体構造の模式的断面構造図、（ｂ）（ａ）の模式的平面図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいて、分割メッシュ支持体構造のＦＥＤセンサの模式的平面構造図。
【図１１】真空セル作製時のガラス変形量の見積もりのための模式図であって、（ａ）等分布荷重を受ける円板の平面図、（ｂ）等分布荷重を受ける円板の周辺固定の場合の断面図。
【図１２】中心部の最大変形量とガラス厚との関係。
【図１３】アノードガラス基板のへこみ量ΔＲ、メッシュ支柱の角度θ、およびメッシュ中央部のメッシュ引張り量ΔＭの説明図。
【図１４】アノードガラス基板のへこみ量ΔＲ、メッシュ支柱の角度θ、およびメッシュ中央部のメッシュ引張り量ΔＭの数値データ。
【符号の説明】
【００７０】
１…アノード電極
２…カーボンナノチューブ
３…アノード引き出し電極
４…ドットマトリックス
５…カソード電極
６…ゲート電極
７…絶縁膜
８…触媒微結晶核
９…ゲート電源Ｖg
１０…カソード基板
１１…ホール
１２…アノード基板
１４…電子放出源部
１６…メッシュグリッド
１８，１９…メッシュ支持体
１８ａ，１９ａ…メッシュ上部支持体
１８ｂ，１９ｂ…メッシュ下部支持体
２０…外部支持体
２２…光電変換膜
２４…外部真空領域
２６…内部真空領域
２８…引き出し電極
３０…低融点金属層
３２…ガラスフリット
３４…ゲッター金属層
３６…支柱ストッパ
【図１】
2009259704.tif 000003
【図２】
2009259704.tif 000004
【図３】
2009259704.tif 000005
【図４】
2009259704.tif 000006
【図５】
2009259704.tif 000007
【図６】
2009259704.tif 000008
【図７】
2009259704.tif 000009
【図８】
2009259704.tif 000010
【図９】
2009259704.tif 000011
【図１０】
2009259704.tif 000012
【図１１】
2009259704.tif 000013
【図１２】
2009259704.tif 000014
【図１３】
2009259704.tif 000015
【図１４】
2009259704.tif 000016