WO2011077508A1 - 電子放出素子を有する画像表示装置 - Google Patents

電子放出素子を有する画像表示装置 Download PDF

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WO2011077508A1
WO2011077508A1 PCT/JP2009/071243 JP2009071243W WO2011077508A1 WO 2011077508 A1 WO2011077508 A1 WO 2011077508A1 JP 2009071243 W JP2009071243 W JP 2009071243W WO 2011077508 A1 WO2011077508 A1 WO 2011077508A1
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electron
connection
connection portion
resistance value
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PCT/JP2009/071243
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English (en)
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Inventor
廣池　太郎
Original Assignee
キヤノン株式会社
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/316—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode having an electric field parallel to the surface, e.g. thin film cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J29/46—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/467—Control electrodes for flat display tubes, e.g. of the type covered by group H01J31/123
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H01J31/123—Flat display tubes
    • H01J31/125—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
    • H01J31/127—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using large area or array sources, i.e. essentially a source for each pixel group
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2329/00—Electron emission display panels, e.g. field emission display panels
    • H01J2329/46—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the electron beams
    • H01J2329/4604—Control electrodes
    • H01J2329/4608—Gate electrodes
    • H01J2329/4634—Relative position to the emitters, cathodes or substrates

Definitions

  • the present invention relates to an image display device having an electron-emitting device.
  • Patent Document 1 discloses a wiring electrode having a protrusion that sandwiches an electron-emitting device.
  • Patent Document 1 requires a wiring electrode protrusion for each individual electron-emitting device, which complicates the configuration of the display device and installs it according to the number of wiring electrode protrusions. Space is required and there is a concern about an increase in the size of the display device.
  • An object of the present invention is to provide an image display apparatus capable of focusing an electron beam with a simple configuration.
  • the present invention that solves the above-described problems includes a plurality of electron emission portions arranged in a line, a cathode connection member that connects the plurality of electron emission portions, and each of the electron emission portions is located beside each of the plurality of electron emission portions.
  • a plurality of row wirings that connect the cathode connection members of the electron-emitting devices to each other, and a plurality of columns that connect the gate connection members of the electron-emitting devices arranged in the same column among the plurality of electron-emitting devices.
  • An image display device comprising: Each of the plurality of gates is located on one side in the arrangement direction of the plurality of electron emission portions with respect to the electron emission portions located beside the respective gates, and the arrangement direction of the gate connection members And the column connected to the gate located at the other end of which the resistance value between the connection between the gate located at the one end and the connection between the column wiring is opposite to the one and the column
  • the resistance value between the connection portion with the row wiring and the connection portion with the electron emission portion located at the one end of the cathode connection member is larger than the resistance value between the connection portion with the wiring or the cathode connection member
  • the image display device is characterized in that a value is larger than a resistance value between a connection portion with the electron emission portion located at the other end and a connection portion
  • an image display device capable of focusing an electron beam with a simple configuration can be provided.
  • the perspective view showing the image display device of an embodiment The top view and sectional drawing showing an example of the electron-emitting element of embodiment Sectional drawing showing the image display apparatus of embodiment
  • the figure showing the trajectory and the amount of electrons emitted from the electron-emitting device of the embodiment The top view showing an example of the electron-emitting element of other embodiment
  • the top view showing an example of the electron-emitting element of other embodiment The figure showing the manufacturing process of the electron-emitting device of embodiment
  • FIG. 1 is a perspective view of the image display apparatus according to the present embodiment, which is partially cut away to show the internal configuration.
  • 2A is a partially enlarged view of one of the electron-emitting devices 34 of the image display device of FIG. 1, and
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. FIG.
  • the image display device 47 is formed by joining a face plate 46 and a rear plate 35 via a frame 42.
  • the face plate 46 includes a front substrate 43, a plurality of light emitting members 44 disposed on the front substrate 43, and an anode 45.
  • the light emitting member 44 emits light upon receiving irradiation of electrons emitted from an electron emitting element 34 described later.
  • the rear plate 35 includes a back substrate 31, a plurality of electron-emitting devices 34 arranged in a matrix on the back substrate 31, a plurality of row wirings 32, and a plurality of column wirings 33. As shown in FIG.
  • each of the plurality of electron emission elements 34 includes a plurality of electron emission portions 5a to 5d, a cathode connection member 15 that connects the plurality of electron emission portions, and a plurality of gates 4a to 4a. 4d and a gate connection member 11 for connecting a plurality of gates.
  • the cathode connection member 15 includes connection portions 15a to 15d, and the connection portions 15a to 15d are connected to the plurality of electron emission portions 5a to 5d, respectively.
  • the gate connection member 11 has connection portions 11a to 11d, and the connection portions 11a to 11d are connected to the plurality of gates 4a to 4d, respectively.
  • the electron emission portions 5a to 5d are arranged in a line, and in this embodiment, they are arranged in parallel with the X axis. Further, the respective gates 4a to 4d are located beside the respective electron emission portions 5a to 5d.
  • Each of the plurality of row wirings 32 connects the cathode connection members 15 of the electron emission elements 34 arranged in the same row among the plurality of electron emission elements 34 arranged in a matrix.
  • Each of the plurality of column wirings 33 connects the gate connection members 11 of the electron-emitting devices 34 arranged in the same column among the plurality of electron-emitting devices 34 arranged in a matrix.
  • Each of the plurality of gates 4a to 4d is located on one side in the arrangement direction of the plurality of electron emission portions with respect to the electron emission portions 5a to 5d located beside each gate.
  • the electron emission portions are located on the positive direction side (right side) in the X-axis direction. That is, each of the plurality of gates 4a to 4d is located on the same side with respect to the electron emission portions 5a to 5d located beside each gate.
  • connection part 11d with the gate 4d located in the end of the positive direction of the X-axis which is one side in the arrangement direction of the plurality of electron emission parts of the gate connection member 11 and the connection part with the column wiring 33
  • the resistance value of the gate connection member 11 is larger than the resistance value between the connection portion 11a to the gate 4a located at the other end opposite to the gate connection member 11 and the connection portion to the column wiring 33.
  • the resistance value between the P point and the Q point of the gate connection member 11 in FIG. 2 is larger than the resistance value between the P point and the R point of the gate connection member 11, and FIG. In the embodiment shown in FIG.
  • the width (length in the X direction) of the connection portion 11d with the gate 4d of the gate connection member 11 is made smaller than the width (length in the X direction) of the connection portion 11a with the gate 4a.
  • This resistance value relationship is realized.
  • the width of the gate connecting member in the connecting portion with the gate located beside the electron emitting portion located at one end of the plurality of electron emitting portions arranged in a line is the other. It can be said that it is narrower than the width of the gate connection member in the connection part with the gate located beside the electron emission part located at the end.
  • the electron emission portion and the gate may be described simply as the electron emission portion 5 and the gate 4, which means a generic name of the above-described electron emission portions 5a to 5d and gates 4a to 4d.
  • the present invention is not limited to a vertical electron-emitting device.
  • FIG. 3 is a view showing an electron beam emitted from one electron emission portion 5
  • FIG. 4A is a partially enlarged view showing an electron trajectory and potential distribution in the vicinity of the electron emission portion in FIG. is there.
  • a solid line 100 and a broken line 101 are lines schematically showing the trajectory of electrons emitted from the electron emission portion
  • a solid line 100 shows an average trajectory of emitted electrons
  • a broken line 101 is emitted. It is a line indicating the range of trajectories through which electrons that deviate from the average trajectory pass.
  • the portion where the solid line 100 intersects with the face plate 46 indicates the position of the center of gravity of the electron beam reaching the face plate, which will be described in detail later with reference to FIG. 4B, and the portion where the two broken lines 101 intersect with the face plate 46. Indicates the position of the outline in the X direction of the electron beam reaching the face plate.
  • the gate located on the side of the electron emitting portion is biased to the positive side of the X axis, which is one side. Therefore, when a voltage is applied between the electron emission portion and the gate, a distorted potential distribution is formed in the vicinity of the electron emission portion as shown in FIG. 4A, and as a result, the electron emission portion is emitted from the electron emission portion.
  • the electrons fly while being deflected in the positive direction in the direction in which the X axis extends in the drawing, which is one direction.
  • the amount of deflection of electrons is proportional to the magnitude of the distortion of the potential distribution, and the larger the distortion, the larger the deflection of the electrons.
  • the distortion of the potential distribution depends on the magnitude of the voltage applied between the electron emission portion and the gate, and the potential distribution is distorted as the applied voltage increases.
  • the voltage applied between the electron emission portion and the gate depends on the resistance value between the row wiring 32 and the column wiring 33 connected to the power source to the electron emission portion 5 and the gate 4. As shown in FIG. 3, when a voltage is applied between the electron emission portion 5 and the gate 4 via the row wiring 32 and the column wiring 33 and a current If is passed through the electron emission portion 5, a part of the voltage is emitted. It reaches the anode as electrons (Ie). At this time, the voltage actually applied between the electron emission portion 5 and the gate 4 is set to If in the resistance between the row wiring 32 and the electron emission portion 5 rather than the output voltage (Vg ⁇ Vc) of the power source.
  • the value is reduced by the value obtained by multiplying the multiplied value and the resistance between the column wiring 33 and the gate 4 by If-Ie.
  • Voltage becomes smaller. That is, the deflection amount of the electrons emitted from the electron emission portion 5 can be controlled by the resistance value between the row wiring 32 and the electron emission portion 5 or the resistance value between the column wiring 33 and the gate 4. The larger the value, the smaller the amount of electron deflection.
  • the center of gravity of the electron beam is shifted from the electron emission portion in the positive direction of the X axis as shown in FIG.
  • the deflection amount and the center of gravity of the electron beam will be described.
  • FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the arrival position of the electron beam emitted from one electron emitting portion 5 on the face plate 46 in the positive direction of the X axis and the amount of electrons.
  • the origin of the horizontal axis indicates the position of the face plate directly above the electron emission portion 5.
  • the electrons emitted from one electron emitting portion diverge while being deflected in the positive direction of the X axis, and spread and reach the face plate 46.
  • the amount of arrival of electrons is also distributed so as to form one knob in the positive direction of the X axis.
  • the center of gravity of the electron beam is the position where the amount of electrons reached is the largest.
  • the distance between the position of the center of gravity and the position of the face plate immediately above the electron emission portion is the deflection amount.
  • the location where the solid line 100 in FIG. 3 intersects the face plate indicates the position of the center of gravity based on this idea, and the distance between the location where the two broken lines 101 intersect with the face plate 46 is It is the same as the beam size shown in FIG.
  • the focusing of the electron beam in the electron-emitting device 34 in which the electron-emitting portions where the emitted electrons are deflected in this manner will be described next.
  • FIG. 5 shows the relationship between the trajectory of the electron beam in one electron-emitting device 34 in which a plurality of electron-emitting portions described above are arranged and arranged in a line, the position reached on the face plate 46, and the amount of electrons reached.
  • FIG. 5A is a diagram showing the trajectory of the electron beam emitted from the electron-emitting device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2A
  • FIG. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the arrival position of electrons emitted from the electron-emitting device shown in FIG. 5A on the face plate and the amount of electrons reached, and adding the electron beams emitted from the individual electron emission portions; Shown together. As shown in FIG.
  • the center of gravity (deflection) of the electron beam is formed.
  • (Quantity) is determined by a weighted average of electron beams emitted from individual electron emission portions.
  • FIG. 5C is a diagram showing the trajectory of the electron beam emitted from the electron-emitting device shown in FIG. 9 that does not fall under the present invention
  • FIG. 5D is the electron emission shown in FIG. 5C.
  • FIG. 9 is a figure which shows the relationship between the arrival position on the faceplate of the electron discharge
  • the electron-emitting device shown in FIG. 9 is the same as the electron-emitting device shown in FIG. 2A except that the width of the gate connection member 11 is the same in any connection portion with any gate.
  • the resistance values of the gate connection members between the column wiring 33 and any gate are all the same.
  • the resistance value of the gate connection member between the column wiring 33 and the connection part 11d with the gate 4d located at one end (FIG. 2 ( The resistance value of the gate connection member between the column wiring 33 and the connection portion 11a with the gate 4a located at the other end is a resistance value between the P point and the Q point of the gate connection member in a). (Resistance value between point P and point R of the gate connection member in FIG. 2A). Therefore, in the case of the electron-emitting device shown in FIG. 2A, the voltage applied between the electron-emitting portion 5d located at one end and the gate 4d is changed to the electron-emitting portion 5a located at the other end.
  • the electrons emitted from the electron emitting portion 5d located at one end are more positive in the X-axis than the electrons emitted from the electron emitting portion 5a located at the other end. Is not deflected in the direction of. In other words, the electrons emitted from the electron emission portion 5a located at the other end are deflected to be larger in the positive direction of the X axis than the electrons emitted from the electron emission portion 5d located at the one end. . That is, in the electron-emitting device shown in FIG. 2A, the electron beam shifts in the positive direction of the X axis and is deflected so as to converge at one place.
  • the beam size is smaller than the beam size shown in FIG. That is, the electron beam is focused.
  • the electron beam can be focused with a simple configuration without separately providing a complicated structure for focusing the electron beam around the electron-emitting device.
  • the method for controlling the voltage is not limited to the method for controlling the resistance value of the gate connection member 11 as described above.
  • the resistance value of the cathode connection member 15 may be controlled by controlling the shape of the connection portions 15a to 15d of the cathode connection member 15 with the electron emission portions 5a to 5d. Good.
  • the width of the cathode connection member at the connection portion with the electron emission portion located at one end of the plurality of electron emission portions arranged in a line is set to a plurality of electron emission arranged in a line shape.
  • control of the resistance value of the gate connection member 11 and the cathode connection member 15 is not limited to the control of the width of the member, and the resistance value may be adjusted by controlling the thickness.
  • the thickness of the cathode connection member in the connection portion with the electron emission portion located at one end of the plurality of electron emission portions arranged in a line is set to the electron emission portion located at the other end. You may make it thinner than the thickness of the cathode connection member in a connection part.
  • the thickness of the gate connection member in the connection portion with the gate located beside the electron emission portion located at one end of the plurality of electron emission portions arranged in a line is the electron located at the other end.
  • the applied voltage may be differentiated by using a non-linear element such as a diode or a transistor instead of a simple resistance material. However, it is preferable not to change the material but to adjust the magnitude of the resistance value by the difference in shape such as width and thickness in that the resistance value can be controlled more easily.
  • the portion for controlling the resistance value in each connecting member is not limited to the connecting portion with the gate 4 of the gate connecting member 11 or the connecting portion with the electron emitting portion 5 of the cathode connecting member 15.
  • the gate connection member 11 is formed of a resistor, and the connection portion of the gate connection member 11 to the gate 4d located beside the electron emission portion 5d located at one end.
  • the connection between the gate wiring member 33 and the column wiring 33 is connected to the gate wiring member 33 connected to the gate 4 a located beside the electron emission portion 5 a located at the other end of the gate connection member 11. It is possible to adjust the resistance value of the entire gate connection member 11 by making it larger than the length between the two. Specifically, as shown in FIG.
  • connection portion of the gate connection member 11 with the column wiring 33 is the other end in the arrangement direction of the plurality of electron emission portions arranged in a line. May be.
  • the resistance value between the connection portion of the gate connection member 11 with the gate 4d located at one end and the connection portion with the column wiring 33 is set at the other end of the gate connection member 11.
  • the resistance value between the connection portion with the gate 4a to be connected and the connection portion with the column wiring 33 may be larger.
  • the voltage is applied between the electron emission portion 5d located at one end in the arrangement direction of the plurality of electron emission portions arranged in a line and the gate 4d located therebeside.
  • the voltage to be applied can be made smaller than the voltage applied between the electron emission portion 5a located at the other end and the gate 4a located beside it. Therefore, the electron beam can be focused as in the other configurations described above.
  • the adjustment of the resistance value of the entire gate connection member 11 is not limited to the case where the gate connection member 11 is formed of a resistor, but the gate connection member 11 is formed of a conductor as shown in FIG. Then, the overall resistance value may be adjusted by adjusting the width and thickness from the other end toward the one end. 7 (a) and 7 (b), the connection location of the gate connection member 11 to the column wiring 33 has been described, but the connection location of the cathode connection member 15 to the row wiring 32 is the other end. Also good.
  • the gate 4 and the gate connection member 11 may be constituted by separate members, or may be constituted by the same member.
  • the electron emission part 5 and the cathode connection member 15 may also be comprised by a separate member, and may be comprised by the same member.
  • the electron emission portion 5 needs to satisfy various conditions such as a low work function and excellent heat resistance, it is preferable that the electron emission portion 5 is composed of a member separate from the cathode connection member 15.
  • the voltage applied between the electron emitter located at one end and the gate located beside it is between the electron emitter located at the other end and the gate located beside it.
  • the smaller the voltage applied to the the greater the above-mentioned focusing effect, which is preferable.
  • the value is preferably set to 30 k ⁇ or less.
  • the resistance value of the gate connection member 11 from the column wiring 33 to the gate located at one end, and the other from the column wiring 33 The difference from the resistance value of the gate connecting member 11 up to the gate located at the end of the gate is 2 k ⁇ or more and 20 k ⁇ or less, more preferably 5 k ⁇ or more and 10 k ⁇ or less.
  • the difference from the resistance value is preferably in the above range.
  • the back substrate 31 has strength for mechanically supporting the electron-emitting devices 34, the row wirings 32, the column wirings 33, etc., and has resistance to alkalis and acids used as dry etching, wet etching, developer, and the like. It is desirable. From this, as the back substrate 31, quartz glass, glass with reduced impurity content such as Na, blue plate glass, blue plate glass, a laminate of SiO 2 laminated on the Si substrate, etc. by sputtering or the like, alumina, etc. Ceramics or the like can be used, and in this embodiment, high strain prevention glass such as PD200 is preferably used.
  • the insulating layers 2 and 3 are preferably made of a material that can withstand a high electric field.
  • a material that can withstand a high electric field For example, an oxide such as SiO 2 or a nitride such as Si 3 N 4 can be used. It can be formed by a CVD method, a vacuum deposition method, or the like.
  • the gate 4 is preferably made of a material having high thermal conductivity and high melting point in addition to good conductivity.
  • metals or alloy materials such as Be, Mg, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Al, Cu, Ni, Cr, Au, Pt, and Pd can be used.
  • carbides such as TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC, and WC, are mentioned.
  • HfB 2, ZrB 2, CeB 6, YB 4, GbB boride such as 4, TaN, TiN, ZrN, nitrides such as HfN, Si, also a semiconductor such as Ge may be used.
  • organic polymer materials amorphous carbon, graphite, diamond-like carbon, carbon in which diamond is dispersed, a carbon compound, and the like can also be used.
  • a general vacuum film forming technique such as a vapor deposition method or a sputtering method can be used.
  • the electron emission portion 5 may be any material that emits electric field in addition to good conductivity. Generally, it is a work function material having a high melting point of 2000 ° C. or higher and 5 eV or lower, and a chemical reaction such as an oxide. Materials that are difficult to form layers are preferred. As such a material, metal or alloy materials such as Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Au, Pt, and Pd can be used. Further, TiC, ZrC, HfC, TaC , SiC, and WC, etc., HfB 2, ZrB 2, CeB 6, YB 4, GdB borides such as 4, TiN, ZrN, HfN, nitride such as TaN can also be used It is.
  • metal or alloy materials such as Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, Au, Pt, and Pd can be used.
  • amorphous carbon, graphite, diamond-like carbon, carbon in which diamond is dispersed, a carbon compound, and the like can also be used.
  • a general vacuum film forming technique such as a vapor deposition method or a sputtering method can be used.
  • the auxiliary electrode 51 is a conductive member positioned between the electron emission portion 5 and the back substrate 31 in order to ensure electrical connection between the electron emission portion 5 and the cathode connection member 15, and the gate 4 described above.
  • the same material can be used.
  • the gate connection member 11 and the cathode connection member 15 are preferably conductors and resistors, and excellent in workability.
  • a general vacuum film forming technique such as a vapor deposition method and a sputtering method similar to those of the gate 4, a printing method, a coating method using a dispenser, or the like can be used.
  • the row wiring 32 and the column wiring 33 are not particularly limited as long as they are conductive materials such as metal, and the forming method can be a printing method or a coating method using a dispenser.
  • a member that transmits visible light such as glass
  • high distortion prevention glass such as PD200 is preferably used.
  • a phosphor crystal that emits light by electron beam excitation can be used.
  • a specific material of the phosphor for example, a phosphor material used in a conventional CRT or the like described in “Phosphor Handbook” edited by Phosphors Association (issued by Ohm) can be used.
  • anode 45 a metal back made of Al or the like known for CRT or the like can be used.
  • an evaporation method through a mask, an etching method, or the like can be used.
  • the thickness of the anode 45 needs to pass through the anode 45 and allow electrons to reach the light emitting member 44. Therefore, considering the energy loss of electrons, the set acceleration voltage (anode voltage) and the light reflection efficiency. Set as appropriate.
  • FIG. 1 it has the light shielding member 48 between the light emitting members 44 adjacent as a preferable form.
  • the light shielding member 48 a known black matrix structure such as CRT can be adopted, and it is generally composed of black metal, black metal oxide, carbon, or the like.
  • the black metal oxide include ruthenium oxide, chromium oxide, iron oxide, nickel oxide, molybdenum oxide, cobalt oxide, and copper oxide.
  • the image display device 47 is formed by joining the peripheral portions of the face plate 46 and the rear plate 35 described above via the frame member 42.
  • an acceleration voltage Va is applied through the high voltage terminal HV, and the column wiring 33 is connected to the row wiring 32 and the column wiring 33 through the terminals Dx and Dy.
  • the potential is supplied so as to be higher than the potential of the row wiring 32, the drive voltage Vf is applied to the electron-emitting device 34, and electrons are emitted from the arbitrary electron-emitting device 34.
  • the electrons emitted from the electron-emitting device are accelerated and collide with the light emitting member 44. Thereby, the light emitting member 44 is selectively excited to emit light, and an image is displayed.
  • Example 1 The first embodiment of the present invention will be described below.
  • an image display device was produced using the rear plate 35 provided with the electron-emitting devices shown in FIG. Since the entire configuration of the face plate and the image display apparatus has been described in the above-described embodiment, only the characteristic part of this embodiment will be described.
  • FIGS. 8 (a) to 8 (g) are diagrams showing the steps of creating the rear plate of the present embodiment, where the upper stage is a plan view and the lower stage is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of the plan view. . This will be described below in order.
  • a soda-lime glass was prepared as the substrate 31 and washed sufficiently, and then a 300 nm thick Si 3 N 4 film was deposited as the insulating layer 21 by sputtering.
  • SiO 2 having a thickness of 20 nm was deposited as the insulating layer 22 by sputtering.
  • 30 nm of TaN was deposited as the conductive layer 23 (FIG. 8A).
  • a positive photoresist was coated on the entire surface by spin coating, and then exposed and developed to form a resist pattern corresponding to the gate and the gate connecting member. Thereafter, using the patterned photoresist as a mask, the conductive layer 23, the insulating layer 22, and the insulating layer 21 are dry-etched using CF 4 gas to form a stacked layer including the insulating layers 2, 3 and the gate 4, and the gate connection member 11. Formed body.
  • the gate width was 10 ⁇ m, and the distance between adjacent gates was 25 ⁇ m.
  • the width (length in the X direction) is directed from one end (the right end in the drawing) to the other end (the left end in the drawing).
  • the thickness was set to 3 ⁇ m, 12 ⁇ m, 21 ⁇ m, and 30 ⁇ m, respectively ((c) in FIG. 8).
  • an interlayer insulating layer 34 made of SiO 2 is formed with a thickness of 1 ⁇ m so as to cover a part of the column wiring 33, and Cu is formed thereon with a thickness of 5 ⁇ m by plating. 32 was formed [(d) of FIG. 8].
  • the interlayer insulating layer 34 in a region surrounded by the adjacent row wirings 32 and the adjacent column wirings 33 is wet-etched using an etching solution made of buffer hydrofluoric acid (BHF) (manufactured by LAL100 / Stella Chemifa). It was removed by the method to expose the pattern of the laminate composed of the insulating layers 2 and 3 and the gate 4. At the same time, the insulating layer 3 was also selectively etched to form a recess 8 on the side surface of the insulating layer 3 (FIG. 10E).
  • BHF buffer hydrofluoric acid
  • Mo having a thickness of 50 nm was formed by a sputtering method and patterned by a photolithography method to form the auxiliary electrode 51 and the cathode connection member 15 ((f) in FIG. 8).
  • Mo having a thickness of 10 nm was deposited on the side surface of the insulating layer 2 from an upper side of 45 ° obliquely by EB oblique vapor deposition.
  • a resist pattern was formed by photolithography, and Mo was dry-etched using CF 4 gas to pattern Mo to form the electron emission portion 5 ((g) in FIG. 8).
  • connection part of the gate connection member 11 with the column wiring 33 and the connection part 11a to 11d with each of the gates 4a to 4d was measured with an impedance analyzer (Agilent 4294A), They were 3000 ⁇ , 750 ⁇ , 430 ⁇ , and 300 ⁇ .
  • Example 2 an image display device was manufactured using a rear plate provided with an electron-emitting device having the structure shown in FIG.
  • the electron-emitting device of this comparative example has the same configuration as that of Example 1 except that all the widths of the connection portions 11a to 11d with the gates 4a to 4d of the gate connection member 11 are the same. Since this is the same as 1, the description is omitted.
  • an impedance analyzer Agilent 4294A
  • Example 2 As a second embodiment of the present invention, an electron-emitting device having the configuration shown in FIG.
  • Example 1 The difference from Example 1 is that, as shown in FIG. 7A, the shape of the gate connection member 11 is rectangular, and the width (length in the Y direction) is sufficiently thin as 3 ⁇ m, and the thickness Is made sufficiently thin as 10 nm, and the gate connection member 11 functions as a resistor. And the length between the connection part of the gate connection member 11 connected to the gate 4d located beside the electron emission part 5d located at one end and the connection part of the column wiring 33 is The gate connection member 11 and the column wiring 33 are longer than the length between the connection portion with the gate 4a located beside the electron emission portion 5a located at the other end and the connection portion with the column wiring 33.
  • the resistance value of the gate connection member 11 between the connection portion with the column wiring 33 and the connection portion with the gate 4a (resistance value between the P point and the R point of the gate connection member 11) is 600 ⁇
  • the resistance value between the connection portion of the gate connection member 11 and the column wiring 33 and the connection portion of the gate 4d (resistance value between the point P and Q of the gate connection member 11) was 5.6 k ⁇ .
  • the resistance measurement method is the same as in Example 1.
  • the length of the gate connection member 11 between the connection portion with the gate 4d and the connection portion with the column wiring 33 is the gate connection member. 11 is connected to the gate connection member 11 so that the length of the connection portion between the gate connection member 11 and the column wiring 33 is less than the length between the connection portion with the gate 4a and the connection portion with the column wiring 33.
  • This is the point (Comparative Example 2-2: (b) in FIG. 10) at one end (end in the positive direction of the X axis) in the arrangement direction of the electron emission portions 5a to 5d.
  • connection portion of the gate connection member 11 and the column wiring 33 and the connection portion of the gate 4d is 600 ⁇ , and the connection portion of the gate connection member 11 to the column wiring 33 and the gate 4a.
  • the resistance value between this and the connection portion was 5.6 k ⁇ .
  • Each comparative example has the same configuration as that of the second embodiment with respect to other points.
  • the manufactured image display device was driven under the same conditions as in the first embodiment, and the obtained electron beam deflection amount and electron beam size were compared.
  • the deflection amount of the electron beam in the second embodiment was 97 ⁇ m.
  • the beam size was 117 um.
  • the beam deflection amount in Comparative Example 2-1 was 103 ⁇ m
  • the deflection amount in Comparative Example 2-2 was 113 ⁇ m.
  • the beam size was 122 ⁇ m in Comparative Example 2-1, and 135 ⁇ m in Comparative Example 2-2.
  • a focused electron beam was obtained by the configuration of this example.

Landscapes

  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Abstract

　簡易な構成で電子ビームの形状及び到達位置を制御可能な画像表示装置を提供することを目的とする。　ライン状に配列された複数の電子放出部と、電子放出部の傍らに位置する複数のゲートと、該複数のゲートを接続するゲート接続部材とを備え行列状に配列された複数の電子放出素子と、同じ行に配列された電子放出素子の電子放出部を互いに接続する行配線と、同じ列に配列された電子放出素子のゲート接続部材を互いに接続する列配線とを有し、複数のゲートのそれぞれは、電子放出部に対して、複数の電子放出部の配列方向における一方の側に位置し、配列方向における一方の端に位置するゲートと列配線との間のゲート接続部材の抵抗値が、他方の端に位置するゲートと列配線との間のゲート接続部材の抵抗値よりも大きい。

Description

電子放出素子を有する画像表示装置
　本発明は、電子放出素子を有する画像表示装置に関する。
　電子放出素子から放出された電子を発光部材に照射して画像を表示するタイプの画像表示装置が知られている。このタイプの画像表示装置において、表示画像の高精細化等の目的から発光形状を制御する場合、発光部材を照射する電子ビームの形状を制御する必要がある。電子ビームの形状を制御する技術に関して特許文献１には、電子放出素子を挟む突起部を有する配線電極が開示されている。
特開平０４－１３７４２８号公報
　しかし特許文献１に開示の技術においては、個々の電子放出素子ごとに配線電極の突起部が必要なため、表示装置の構成が複雑になると共に、配線電極の突起部の数に応じてその設置スペースが必要となり表示装置の大型化が懸念される。
　本発明は、簡易な構成で電子ビームを集束可能な画像表示装置を提供すること目的とする。
　上記課題を解決する本発明は、ライン状に配列された複数の電子放出部と、該複数の電子放出部を接続するカソード接続部材と、それぞれが前記複数の電子放出部のそれぞれの傍らに位置する複数のゲートと、該複数のゲートを接続するゲート接続部材とをそれぞれが備え、行列状に配列された複数の電子放出素子と、それぞれが前記複数の電子放出素子のうち同じ行に配列された電子放出素子の前記カソード接続部材を互いに接続する複数の行配線と、それぞれが前記複数の電子放出素子のうち同じ列に配列された電子放出素子の前記ゲート接続部材を互いに接続する複数の列配線とを有するリアプレートと、
　前記複数の電子放出素子から放出された電子を加速するアノードと、該電子の照射を受けて発光する発光部材とを有するフェースプレートと、
を有する画像表示装置であって、
　前記複数のゲートのそれぞれは、該それぞれのゲートの傍らに位置する電子放出部に対して、前記複数の電子放出部の配列方向における一方の側に位置し、前記ゲート接続部材の、前記配列方向における前記一方の端に位置するゲートとの接続部と前記列配線との接続部との間の抵抗値が、前記一方とは反対である他方の端に位置するゲートとの接続部と前記列配線との接続部との間の抵抗値よりも大きい、または、前記カソード接続部材の、前記一方の端に位置する電子放出部との接続部と前記行配線との接続部との間の抵抗値が、前記他方の端に位置する電子放出部との接続部と前記行配線との接続部との間の抵抗値よりも大きいことを特徴とする画像表示装置である。
　本発明によれば、簡易な構成で電子ビームを集束可能な画像表示装置を提供しえる。
実施の形態の画像表示装置を表す斜視図 実施の形態の電子放出素子の一例を表す平面図及び断面図 実施の形態の画像表示装置を表す断面図 実施の形態の電子放出部の一例を表す部分拡大図及び電子ビームの到達位置と量を表す図 実施の形態の電子放出素子から放出された電子の軌道と到達量を表す図 他の実施の形態の電子放出素子の一例を表す平面図 他の実施の形態の電子放出素子の一例を表す平面図 実施形態の電子放出素子の製造工程を表す図 比較例の電子放出素子を表す平面図 他の比較例の電子放出素子を表す平面図
　以下に本発明の好ましい実施の形態を、図面を用いて説明する。
　図１は本実施形態の画像表示装置の斜視図であり、内部構成を示すために一部を切り欠いて示している。図２の（ａ）は図１の画像表示装置の電子放出素子３４の１つを拡大した部分拡大図であり、図２の（ｂ）は、図２の（ａ）のＡ－Ａ’線における断面図である。
　図１に示すように、画像表示装置４７は、フェースプレート４６とリアプレート３５とを枠４２を介して接合して形成されている。フェースプレート４６は、フロント基板４３とフロント基板４３上に配置された複数の発光部材４４とアノード４５を有している。発光部材４４は、後述の電子放出素子３４から放出された電子の照射を受けて発光する。リアプレート３５は、バック基板３１と、バック基板３１上に行列状に配置された複数の電子放出素子３４と、複数の行配線３２と、複数の列配線３３とを有している。複数の電子放出素子３４のそれぞれは、図２の（ａ）に示すように、複数の電子放出部５ａ～５ｄと、複数の電子放出部を接続するカソード接続部材１５と、複数のゲート４ａ～４ｄと、複数のゲートを接続するゲート接続部材１１とを備えている。尚、カソード接続部材１５は、接続部１５ａ～１５ｄを有しており、この接続部１５ａ～１５ｄでそれぞれ複数の電子放出部５ａ～５ｄと接続している。また同様に、ゲート接続部材１１は、接続部１１ａ～１１ｄを有しており、この接続部１１ａ～１１ｄでそれぞれ複数のゲート４ａ～４ｄと接続している。尚、電子放出部５ａ～５ｄはライン状に配列されており、本実施の形態ではＸ軸と平行に配列されている。また、それぞれのゲート４ａ～４ｄは、それぞれの電子放出部５ａ～５ｄの傍らに位置している。複数の行配線３２のそれぞれは、行列状に配列された複数の電子放出素子３４のうち、同じ行に配列された電子放出素子３４のカソード接続部材１５を互いに接続している。また、複数の列配線３３のそれぞれは、行列状に配列された複数の電子放出素子３４のうち、同じ列に配列された電子放出素子３４のゲート接続部材１１を互いに接続している。
　そして、複数のゲート４ａ～４ｄのそれぞれは、それぞれのゲートの傍らに位置する電子放出部５ａ～５ｄに対して、複数の電子放出部の配列方向における一方の側に位置しており、図２に示す形態においては、それぞれの電子放出部に対して、Ｘ軸方向のうちの正の方向の側（右側）に位置している。即ち、複数のゲート４ａ～４ｄのそれぞれは、それぞれのゲートの傍らに位置する電子放出部５ａ～５ｄに対して同じ側に位置している。そして、ゲート接続部材１１の、複数の電子放出部の配列方向における一方である、Ｘ軸の正の方向の端に位置するゲート４ｄとの接続部１１ｄと列配線３３との接続部との間の抵抗値が、ゲート接続部材１１の、一方とは反対である他方の端に位置するゲート４ａとの接続部１１ａと列配線３３との接続部との間の抵抗値よりも大きくなっている。具体的には、図２における、ゲート接続部材１１のＰ点とＱ点との間の抵抗値は、ゲート接続部材１１のＰ点とＲ点との抵抗値よりも大きくなっており、図２に示す形態では、ゲート接続部材１１の、ゲート４ｄとの接続部１１ｄの幅（Ｘ方向の長さ）をゲート４ａとの接続部１１ａの幅（Ｘ方向の長さ）よりも狭くすることで、この抵抗値の関係を実現している。尚、これを換言すると、ライン状に配列された複数の電子放出部のうちの一方の端に位置する電子放出部の傍らに位置するゲートとの接続部におけるゲート接続部材の幅が、他方の端に位置する電子放出部の傍らに位置するゲートとの接続部におけるゲート接続部材の幅よりも狭いともいえる。
　これによって、ライン状に配列された複数の電子放出部の、配列方向の一方の端に位置する電子放出部５ｄから放出された電子は、他方の端に位置する電子放出部５ａから放出された電子に比べて偏向量が小さくなる。この結果、電子放出素子３４から放出された電子ビームは集束され、高精細な画像表示が実現できる。これについて、図３～５を用いて詳述する。尚、以下の説明においては、電子放出部及びゲートについて、単に電子放出部５、ゲート４として説明する場合があるが、これは上述の電子放出部５ａ～５ｄ、ゲート４ａ～４ｄの総称を意味し、特段の断りが無ければ、上述の電子放出部５ａ～５ｄ、ゲート４ａ～４ｄのうちの任意の電子放出部、ゲートを意味する。尚、図２を始め、以下に示す図３～５、また後述の図６～８に示す電子放出素子は、バック基板３１上に絶縁層２，３を積層し、その側面に電子放出部、上面にゲートを形成した所謂、垂直型の電子放出素子であるが、本発明は垂直型の電子放出素子に限定されるものではない。
　図３は、１つの電子放出部５から放出された電子ビームを表す図であり、図４の（ａ）は図３の電子放出部近傍での電子軌道と電位分布を示した部分拡大図である。図３中、実線１００及び破線１０１は電子放出部から放出された電子の軌道を模式的に示す線であり、実線１００は放出された電子の平均的な軌道を示し、破線１０１は放出された電子のうち平均的な軌道からはずれて飛翔した電子が通る軌道の範囲を示す線である。尚、実線１００がフェースプレート４６と交わる箇所は、後述の図４（ｂ）で詳述する、フェースプレートに到達した電子ビームの重心位置を示し、２本の破線１０１がフェースプレート４６と交わる箇所は、フェースプレートに到達した電子ビームのＸ方向における外郭の位置を示している。
　図３及び図４の（ａ）に示す構成においては、電子放出部に対してその傍らに位置するゲートが一方の側であるＸ軸の正の側に偏って位置している。このため、電子放出部とゲートとの間に電圧を印加すると、図４の（ａ）に示すように電子放出部近傍において歪んだ電位分布が形成され、この結果、電子放出部から放出された電子は、一方の方向である図中Ｘ軸の延びる方向における正の方向に偏向しながら飛翔する。ここで電子の偏向量は、電位分布の歪みの大きさに比例し、歪みが大きいほど電子も大きく偏向する。尚、電位分布の歪みは、電子放出部とゲートとの間に印加される電圧の大きさに依存し、印加電圧が大きいほど電位分布も大きく歪む。
　一方、電子放出部とゲートとの間に印加される電圧は、電源に繋がっている行配線３２、列配線３３から電子放出部５、ゲート４までの間の抵抗値に依存する。図３に示すように、電子放出部５とゲート４との間に行配線３２と列配線３３とを介して電圧を印加し、電子放出部５に電流Ｉｆを流すと、その一部は放出電子（Ｉｅ）としてアノードに到達する。このとき、実際に電子放出部５とゲート４との間に印加される電圧は、電源の出力電圧（Ｖｇ－Ｖｃ）よりも、行配線３２から電子放出部５までの間の抵抗にＩｆを掛けた値と列配線３３からゲート４までの間の抵抗にＩｆ―Ｉｅを掛けた値の分だけ小さくなる。このように、行配線３２から電子放出部５までの間の抵抗値、列配線３３からゲート４までの間の抵抗値が大きいほど、電子放出部５とゲート４との間に実際に印加される電圧は小さくなる。つまり、電子放出部５から放出された電子の偏向量は、行配線３２から電子放出部５までの間の抵抗値または列配線３３からゲート４までの間の抵抗値で制御でき、抵抗値が大きいほど、電子の偏向量は小さくなる。
　このようにして、電子放出部から放出された電子は偏向されるため、図３に示すように電子ビームの重心が、電子放出部からＸ軸の正の方向にずれる。ここで偏向量と電子ビームの重心について説明する。
　図４の（ｂ）は、１つの電子放出部５から放出された電子ビームの、フェースプレート４６上でのＸ軸の正の方向における到達位置とその電子量の関係を示した図であり、横軸の原点は、電子放出部５の直上のフェースプレートの位置を示している。図４の（ｂ）に示すように、１つの電子放出部から放出された電子は、Ｘ軸の正の方向に偏向されながら発散し、フェースプレート４６上に広がって到達する。また図４の（ｂ）に示すように、電子の到達量も、Ｘ軸の正の方向に１つの瘤を作るように分布している。このように電子ビームがある広がりをもち、また到達電子量に１箇所のピークが発生するように分布が生じている場合には、電子ビームの重心位置とは、到達電子量の最も多い位置であり、そして、重心位置と電子放出部の直上におけるフェースプレートの位置との間の距離が偏向量である。尚、先に説明のとおり、図３における実線１００がフェースプレートと交わる箇所は、この考えに基づく重心位置を示しており、また２本の破線１０１がフェースプレート４６と交わる箇所間の距離は、図４の（ｂ）に示されるビームサイズと同じである。そして、このように放出された電子が偏向する電子放出部を、ライン状に配列した電子放出素子３４における電子ビームの集束について、次に説明する。
　図５は上記で説明した電子放出部を複数用意し、これをライン状に配列した１つの電子放出素子３４における電子ビームの軌道と、フェースプレート４６上への到達位置と到達電子量との関係を示す図である。具体的には、図５の（ａ）は図２の（ａ）に示す本発明の実施の形態の電子放出素子から放出された電子ビームの軌道を示す図、図５の（ｂ）は、図５の（ａ）に示す電子放出素子から放出された電子のフェースプレート上への到達位置と到達電子量との関係を示す図であり、個々の電子放出部から放出された電子ビームを足し合わせて示している。尚、図５の（ｂ）のように、個々の電子放出部から放出された電子ビームが足し合わさって１つの電子放出素子から放出された電子ビームが形成される場合、電子ビームの重心（偏向量）は、個々の電子放出部から放出された電子ビームの加重平均によって決まる。図５の（ｂ）や後述の図５の（ｄ）のように、電子到達量のピークが複数ある場合は、中央部に位置するピークの位置が重心位置であり、図５の（ｂ）、（ｄ）の場合は、Ｘ軸の正の方向の端から２つ目のピーク（図の右から２つめのピーク）が重心位置である。尚、ピークを持たない場合は、ビームの中心がビーム重心となる。
　また図５の（ｃ）は本発明に該当しない図９に示す電子放出素子から放出された電子ビームの軌道を示す図、図５の（ｄ）は、図５の（ｃ）に示す電子放出素子から放出された電子のフェースプレート上への到達位置と到達電子量との関係を示す図であり、図５の（ｂ）同様、個々の電子放出部から放出された電子ビームを足し合わせて示している。ここで図９に示す電子放出素子は、どのゲートとの接続部においてもゲート接続部材１１の幅が同じである点を除いて、図２の（ａ）に示す電子放出素子と同じであり、列配線３３からどのゲートまでの間のゲート接続部材の抵抗値も皆同じである。つまり、電子放出部の配列方向における一方の端に位置する電子放出部５ｄの傍らに位置するゲート４ｄとの接続部１１ｄにおけるゲート接続部材１１の幅と、他方の端に位置する電子放出部５ａの傍らに位置するゲート４ａとの接続部１１ａにおけるゲート接続部材１１の幅が等しい電子放出素子である。よって、図５の（ｃ）に示すように、図９に示す電子放出素子の場合、全ての電子放出部とゲートとの間に同じ電圧が印加されるため、どの電子放出部から放出された電子も一様な偏向量で偏向される。このため、図５の（ｄ）に示すように、電子ビームはＸ軸の正の方向に全体的にシフトするだけで、電子ビームは集束されない。
　一方、図２の（ａ）に示す本実施形態の電子放出素子は、列配線３３から一方の端に位置するゲート４ｄとの接続部１１ｄまでの間のゲート接続部材の抵抗値（図２（ａ）中の、ゲート接続部材のＰ点とＱ点との間の抵抗値）が、列配線３３から他方の端に位置するゲート４ａとの接続部１１ａまでの間のゲート接続部材の抵抗値（図２（ａ）中の、ゲート接続部材のＰ点とＲ点との間の抵抗値）よりも大きい。したがって、図２の（ａ）に示す電子放出素子の場合、一方の端に位置する電子放出部５ｄとゲート４ｄとの間に印加される電圧が、他方の端に位置する電子放出部５ａとゲート４ａとの間に印加される電圧よりも小さい。よって図５の（ａ）に示すように、一方の端に位置する電子放出部５ｄから放出された電子は、他方の端に位置する電子放出部５ａから放出された電子ほどはＸ軸の正の方向に偏向されない。また換言すれば、他方の端に位置する電子放出部５ａから放出された電子は、一方の端に位置する電子放出部５ｄから放出された電子よりもＸ軸の正の方向に大きく偏向される。つまり、図２の（ａ）に示す電子放出素子では、電子ビームがＸ軸の正の方向にシフトすると共に、１箇所に集まるように偏向している。
　このため、図５の（ｂ）に示すようにビームサイズが、図５の（ｄ）に示すビームサイズよりも小さくなる。つまり、電子ビームが集束される。このように、本実施の形態の電子放出素子においては、電子ビームを集束するための複雑な構造を電子放出素子周辺に別途設けることなく、簡易な構成で、電子ビームの集束が可能となる。
　また、一方の端に位置する電子放出部とその傍らに位置するゲートとの間に印加される電圧と、他方の端に位置する電子放出部とその傍らに位置するゲートとの間に印加される電圧とを制御する方法は、上述のようにゲート接続部材１１の抵抗値を制御する方法に限らない。例えば、図６の（ａ）に示すように、カソード接続部材１５の、電子放出部５ａ～５ｄとの接続箇所１５ａ～１５ｄの形状を制御してカソード接続部材１５の抵抗値を制御してもよい。具体的には、ライン状に配列された複数の電子放出部のうちの一方の端に位置する電子放出部との接続部におけるカソード接続部材の幅を、ライン状に配列された複数の電子放出部のうちの他方の端に位置する電子放出部との接続部におけるカソード接続部材の幅よりも狭くしてもよい。また、図６の（ｂ）に示すように、ゲート接続部材１１とカソード接続部材１５の両者の抵抗値を制御してもよい。
　また、ゲート接続部材１１やカソード接続部材１５の抵抗値の制御は、部材の幅の制御に限らず、厚みを制御して抵抗値を調整しても良い。具体的には、ライン状に配列された複数の電子放出部のうちの一方の端に位置する電子放出部との接続部におけるカソード接続部材の厚さを、他方の端に位置する電子放出部との接続部におけるカソード接続部材の厚さよりも薄くしても良い。また、ライン状に配列された複数の電子放出部のうちの一方の端に位置する電子放出部の傍らに位置するゲートとの接続部におけるゲート接続部材の厚さを他方の端に位置する電子放出部の傍らに位置するゲートとの接続部におけるゲート接続部材の厚さよりも薄くしてもよい。また、幅や厚さに限らず、それぞれの接続箇所で材料を変えても良い。尚、単なる抵抗材料ではなく、ダイオードやトランジスタ等の非線形素子を用いて、印加電圧に差をつけても良い。しかし、より簡易に抵抗値が制御できるという点で、材料を変えるのではなく、幅や厚み等の形状の差異で抵抗値の大きさを調整するのが好ましい。
　また、各接続部材における抵抗値を制御する箇所は、ゲート接続部材１１のゲート４との接続部やカソード接続部材１５の電子放出部５との接続部に限らない。図７の（ａ）に示すように、ゲート接続部材１１を抵抗体で形成し、このゲート接続部材１１の、一方の端に位置する電子放出部５ｄの傍らに位置するゲート４ｄとの接続部と列配線３３との接続部との間の長さを、ゲート接続部材１１の、他方の端に位置する電子放出部５ａの傍らに位置するゲート４ａとの接続部と列配線３３との接続部との間の長さよりも大きくして、ゲート接続部材１１全体で抵抗値の調整をしてもよい。具体的には、図７の（ａ）に示すように、ゲート接続部材１１の、列配線３３との接続箇所を、ライン状に配列された複数の電子放出部の配列方向における他方の端にしてもよい。このようにして、ゲート接続部材１１の、一方の端に位置するゲート４ｄとの接続部と列配線３３との接続部との間の抵抗値を、ゲート接続部材１１の、他方の端に位置するゲート４ａとの接続部と列配線３３との接続部との間の抵抗値よりも大きくしても良い。その結果、上述の他の構成と同様に、ライン状に配列された複数の電子放出部の配列方向における一方の端に位置する電子放出部５ｄとその傍らに位置するゲート４ｄとの間に印加される電圧を、他方の端に位置する電子放出部５ａとその傍らに位置するゲート４ａとの間に印加される電圧よりも小さく出来る。よって上述の他の構成と同様に、電子ビームを集束できる。尚、ゲート接続部材１１全体の抵抗値の調整は、ゲート接続部材１１を抵抗体で形成する場合に限るものではなく、図７の（ｂ）に示すようにゲート接続部材１１を導電体で形成し、他方の端から一方の端に向けて幅や厚みを調整して、全体の抵抗値を調整しても良い。また、図７の（ａ）、（ｂ）においては、ゲート接続部材１１の列配線３３との接続箇所について説明したが、カソード接続部材１５の行配線３２との接続箇所を他方の端にしてもよい。
　尚、ゲート４とゲート接続部材１１とは別々の部材で構成しても良いし、同一の部材で構成しても構わない。また電子放出部５とカソード接続部材１５も別々の部材で構成しても良いし、同一の部材で構成してもよい。ただし、電子放出部５は低仕事関数であることや耐熱性に優れることなどの様々な条件を満たす必要があるので、カソード接続部材１５とは別々の部材で構成するのが好ましい。
　また何れの場合も、一方の端に位置する電子放出部とその傍らに位置するゲートとの間に印加する電圧が、他方の端に位置する電子放出部とその傍らに位置するゲートとの間に印加される電圧よりも小さいほど上述の集束効果は大きくなり好ましい。しかし一方の端に位置する電子放出部とその傍らに位置するゲートとの間に印加する電圧が小さすぎると放出される電子の量が減少しすぎて、表示画像の輝度低下やコントラスト低下を招く恐れがある。このため、列配線３３から一方の端に位置するゲートまでの間のゲート接続部材１１の抵抗値、または行配線３２から一方の端に位置する電子放出部までの間のカソード接続部材１５の抵抗値は、３０ｋΩ以下に設定するのが好ましい。また、ビーム形状を大きく歪ませること無く、十分な集束効果を得るためには、列配線３３から一方の端に位置するゲートまでの間のゲート接続部材１１の抵抗値と、列配線３３から他方の端に位置するゲートまでの間のゲート接続部材１１の抵抗値との差は、２ｋΩ以上且つ２０ｋΩ以下、より好ましくは、５ｋΩ以上且つ１０ｋΩ以下にするのが良い。尚、行配線３２から一方の端に位置する電子放出部までの間のカソード接続部材１５の抵抗値と、行配線３２から他方の端に位置する電子放出部までの間のカソード接続部材１５の抵抗値との差も、同様に上記範囲が好ましい。
　次に、本実施の形態における各構成部材について説明する。尚、上述のとおり、本実施の形態では、電子放出特性に優れた、所謂、垂直型の電子放出素子を用いた画像表示装置について説明するが、これに限定されるものではない。先ずリアプレート３５の構成部材から説明する。
　バック基板３１としては、電子放出素子３４や行配線３２，列配線３３等を機械的に支えるための強度を有すること、ドライエッチング、ウェットエッチング、現像液等として用いられるアルカリや酸に対する耐性があることが望ましい。このことから、バック基板３１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青板ガラス及びＳｉ基板等にスパッタ法等によりＳｉＯ２を積層した積層体、アルミナ等のセラミックス等が使用でき、本実施の形態では、ＰＤ２００等の高歪み防止ガラスが好適に用いられる。
　絶縁層２，３としては、高電界に耐えられる材料が好ましく、例えばＳｉＯ２などの酸化物、Ｓｉ３Ｎ４などの窒化物等が使用でき、スパッタ法等の一般的な真空成膜法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等で形成することができる。
　ゲート４としては、良好な導電性に加えて高い熱伝導性があり、融点が高い材料で構成するのが望ましい。このような材料としては、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ等の金属または合金材料が使用できる。また、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物が挙げられる。また、ＨｆＢ２，ＺｒＢ２，ＣｅＢ６，ＹＢ４，ＧｂＢ４等の硼化物、ＴａＮ，ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体も使用できる。また、有機高分子材料、アモルファスカーボン、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンドを分散した炭素及び炭素化合物等も使用可能である。また、形成方法としては、蒸着法、スパッタ法等の一般的真空成膜技術が使用可能である。
　電子放出部５としては、良好な導電性に加えて、電界放出する材料であればよく、一般的には２０００℃以上の高融点、５ｅＶ以下の仕事関数材料であり、酸化物等の化学反応層を形成しづらい材料が好ましい。このような材料をしては、Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ等の金属または合金材料が使用可能である。また、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＨｆＢ２，ＺｒＢ２，ＣｅＢ６，ＹＢ４，ＧｄＢ４等の硼化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ、ＴａＮ等の窒化物も使用可能である。またさらには、アモルファスカーボン、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンドを分散した炭素及び炭素化合物等も使用可能である。また、形成方法としては、蒸着法、スパッタ法等の一般的真空成膜技術が使用可能である。
　補助電極５１は、電子放出部５とカソード接続部材１５との電気的接続を確実に行うために電子放出部５とバック基板３１との間に位置する導電性の部材であり、上述のゲート４と同様の材料が使用可能である。
　ゲート接続部材１１及びカソード接続部材１５としては、導電体や抵抗体で、加工性に優れるものが望ましく、上述のゲート４と同様の材料や、酸化ルテニウム、酸化チタン、酸化スズ、ＩＴＯ、ＡＴＯ等の抵抗体が使用可能である。また、形成方法も、ゲート４と同様の蒸着法、スパッタ法等の一般的真空成膜技術や、印刷法やディスペンサによる塗布法などが使用可能である。
　行配線３２及び列配線３３としては、金属等の導電物であれば特に限定はなく、形成方法も印刷法やディスペンサによる塗布法などが使用可能である。
　次に、フェースプレート４６の構成部材を説明する。
　フロント基板４３としては、ガラス等の可視光を透過する部材が使用でき、本実施の形態においては、ＰＤ２００等の高歪み防止ガラスが好適に用いられる。
　発光部材４４としては、電子線励起により発光する蛍光体結晶を使用することができる。蛍光体の具体的な材料としては、例えば「蛍光体ハンドブック」蛍光体同学会編（オーム社発行）に記載された、従来のＣＲＴなどに用いられている蛍光体材料などを用いることができる。
　アノード４５としては、ＣＲＴ等で知られているＡｌ等からなるメタルバックが使用できる。アノード４５のパターニングには、マスクを介した蒸着法や，エッチング法などが使用可能である。またアノード４５の厚みは、アノード４５を通過して発光部材４４に電子を到達させる必要があるので、電子のエネルギー損失、設定されている加速電圧（アノード電圧）と光の反射効率を考慮して適宜設定される。
　尚、本実施の形態においては、図１に示すように、好ましい形態として、隣り合う発光部材４４の間に遮光部材４８を有している。
　遮光部材４８としては、ＣＲＴ等で公知のブラックマトリクス構造を採用でき、一般に、黒色の金属、黒色の金属酸化物、又は、カーボンなどで構成される。黒色の金属酸化物としては、たとえば酸化ルテニウム、酸化クロム、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化モリブデン、酸化コバルト、酸化銅などが挙げられる。
　以上説明したフェースプレート４６とリアプレート３５との周縁部分を枠部材４２を介して接合することで、画像表示装置４７を形成する。
　このように形成した画像表示装置４７に画像を表示する場合、高圧端子ＨＶを介して加速電圧Ｖａを印加するとともに、端子Ｄｘ、Ｄｙを介して、行配線３２と列配線３３とに列配線３３の電位が行配線３２の電位よりも高くなるように電位を供給して、電子放出素子３４に駆動電圧Ｖｆを与え、任意の電子放出素子３４から電子を放出させる。電子放出素子から放出された電子は、加速されて発光部材４４に衝突する。これにより、発光部材４４が選択的に励起されて発光し、画像が表示される。
　（実施例１）
　以下、本発明における第一の実施例について説明する。本実施例においては、図２に示した電子放出素子を備えたリアプレート３５を用いて画像表示装置を作成した。尚、フェースプレート及び画像表示装置の全体構成については、上述の実施形態にて説明しているので、本実施例の特徴部分のみを説明する。
　図８の（ａ）～（ｇ）は、本実施例のリアプレートの作成工程を示す図であり、それぞれ上段が平面図、下段が平面図のＣ－Ｃ’線に沿った断面図である。以下に順を追って説明する。
　まず、基板３１として青板ガラスを用意し、十分に洗浄した後、スパッタ法によって絶縁層２１として厚さ３００ｎｍのＳｉ３Ｎ４膜を堆積した。次に、スパッタ法によって絶縁層２２として厚さ２０ｎｍのＳｉＯ２を堆積した。その後、導電層２３として３０ｎｍのＴａＮを堆積した〔図８の（ａ）〕。
　次にスパッタ法によって、Ｃｕを１ｕｍの厚さになるように成膜し、これをフォトリソグラフィ工程でパターニングすることにより、列配線３３を形成した〔図８の（ｂ）〕。
　次にポジ型フォトレジストをスピンコーティング法にて全面にコートした後、露光、現像して、ゲートおよびゲート接続部材に対応したレジストパターンを形成した。その後パターニングしたフォトレジストをマスクとして、導電層２３、絶縁層２２、絶縁層２１を、ＣＦ４ガスを用いてドライエッチングして、絶縁層２、３、およびゲート４、ゲート接続部材１１からなる積層体を形成した。尚、ゲートの幅は１０ｕｍ、隣り合うゲートの間隔は２５ｕｍとした。また、ゲート接続部材１１のゲート４との接続部から３０ｕｍの長さの領域においては、その幅（Ｘ方向の長さ）を一方の端（図面右端）から他方の端（図面左端）に向けて、それぞれ３μｍ、１２μｍ、２１μｍ、３０μｍとした〔図８の（ｃ）〕。
　次に、列配線３３の一部を覆うようにＳｉＯ２からなる層間絶縁層３４を１ｕｍの厚さで形成し、その上にメッキ法によってＣｕを５ｕｍの厚さとなるように形成して、行配線３２を形成した〔図８の（ｄ）〕。
　その後、隣り合う行配線３２と、隣り合う列配線３３とによって囲まれた領域の層間絶縁層３４を、バッファーフッ酸（ＢＨＦ）（ＬＡＬ１００／ステラケミファ社製）からなるエッチング液を用いてウェットエッチング法によって除去し、絶縁層２、３、およびゲート４からなる積層体のパターンを露出させた。このとき同時に絶縁層３も選択的にエッチングされることにより、絶縁層３の側面に凹部８を形成した〔図１０の（ｅ）〕。
　次に、スパッタ法によって、厚さ５０ｎｍのＭｏを形成し、フォトリソグラフィ法によってパターニングし、補助電極５１及びカソード接続部材１５とを形成した〔図８の（ｆ）〕。
　つぎにＥＢ斜方蒸着法によって、絶縁層２の側面に斜め４５°上方から厚さ１０ｎｍのＭｏを堆積させた。つぎにフォトリソグラフィ法によってレジストパターンを形成し、ＣＦ４ガスを用いてＭｏをドライエッチングすることによって、Ｍｏをパターンニングして電子放出部５を形成した〔図８の（ｇ）〕。
　上記によって作成した図２に示すリアプレート３５を用いて、図１に示す画像表示装置４７を作成した。尚、リアプレート３５とフェースプレート４６との間隔は２ｍｍとした。尚、ゲート接続部材１１の、列配線３３との接続部とゲート４ａ～４ｄのそれぞれとの接続部１１ａ～１１ｄとの間の抵抗値をインピーダンスアナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ製４２９４Ａ）によって測定したところ、それぞれ、３０００Ω、７５０Ω、４３０Ω、３００Ωであった。
　（比較例）
　次に比較例として、図９に示す構造の電子放出素子を備えたリアプレートを用いて画像表示装置を作製した。本比較例の電子放出素子は、ゲート接続部材１１のゲート４ａ～４ｄとの接続部１１ａ～１１ｄの全ての幅が等しいこと以外は、実施例１と同様の構成であり、作製方法も実施例１と同様であるため、説明を省略する。尚、ゲート接続部材１１の、列配線３３との接続部とゲート４ａ～４ｄのそれぞれとの接続部１１ａ～１１ｄとの間の抵抗値をインピーダンスアナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ製４２９４Ａ）によって測定したところ、全て３００Ωであった。
　（評価結果）
　以上のようにして作製した画像表示装置において、カソード５とゲート４との間に、各配線を通じて電圧を印加した。具体的には、列配線３３に＋１０Ｖの電位を、また行配線３２には－１０Ｖのパルス電位を供給した。また同時にフェースプレート４６のメタルバック４５には、１２ｋＶの直流高電圧を印加した。この駆動条件で画像表示装置を駆動したところ、本実施例の電子ビームの偏向量は９５ｕｍであった。またビームサイズ（ｘ方向のビーム幅）は１１５ｕｍであった。これに対して比較例の電子ビームの偏向量は１０２ｕｍであり、またビームサイズは１２１ｕｍであった。このように本実施例の構成により、集束した電子ビームが得られた。
　（実施例２）
　本発明の第二の実施例として、図７の（ａ）に示した構成の電子放出素子を作製した。
　実施例１との違いは、図７の（ａ）に示すように、ゲート接続部材１１の形状を矩形にし、その幅（Ｙ方向の長さ）を３μｍと十分に細くしたことと、厚さを１０ｎｍと十分に薄くして、ゲート接続部材１１を抵抗体として機能させたことである。そして、ゲート接続部材１１の、一方の端に位置する電子放出部５ｄの傍らに位置するゲート４ｄとの接続部と列配線３３との接続部との間の長さが、ゲート接続部材１１の、他方の端に位置する電子放出部５ａの傍らに位置するゲート４ａとの接続部と列配線３３との接続部との間の長さよりも長くなるように、ゲート接続部材１１と列配線３３との接続箇所を、ゲート接続部材１１の他方の端（Ｘ軸の正の方向と反対の方向（負の方向）の端）とした。それ以外は、実施例１と同様の構成とした。尚、ゲート接続部材１１の、列配線３３との接続部とゲート４ａとの接続部との間の抵抗値（ゲート接続部材１１のＰ点とＲ点との間の抵抗値）は６００Ω、また、ゲート接続部材１１の、列配線３３との接続部とゲート４ｄとの接続部との間の抵抗値（ゲート接続部材１１のＰ点とＱとの間の抵抗値）は５．６ｋΩとした。尚、抵抗の測定方法は実施例１と同様の方法である。
　（比較例２）
　第二の実施例の比較例として、図１０の（ａ）、（ｂ）に示した構成の電子放出素子を作製した。図１０の（ａ）の構成の第二の実施例との違いは、ゲート接続部材１１の、ゲート４ｄとの接続部と列配線３３との接続部との間の長さが、ゲート接続部材１１の、ゲート４ａとの接続部と列配線３３との接続部との間の長さと同じになるようにした（比較例２－１：図１０の（ａ））点である。尚、ゲート接続部材１１の、列配線３３との接続部とゲート４ａ、４ｄのそれぞれとの接続部との間の抵抗値は、共に２．２ｋΩであった。また図１０（ｂ）の構成の第二の実施例との違いは、ゲート接続部材１１の、ゲート４ｄとの接続部と列配線３３との接続部との間の長さが、ゲート接続部材１１の、ゲート４ａとの接続部と列配線３３との接続部との間の長さよりも短くなるように、ゲート接続部材１１と列配線３３との接続箇所を、ゲート接続部材１１の、偏向方向である電子放出部５ａ～５ｄの配列方向における一方の端（Ｘ軸の正の方向の端）にした（比較例２－２：図１０の（ｂ））点である。そして、ゲート接続部材１１の、列配線３３との接続部とゲート４ｄとの接続部との間の抵抗値は６００Ω、また、ゲート接続部材１１の、列配線３３との接続部とゲート４ａとの接続部との間の抵抗値は５．６ｋΩとした。尚、いずれの比較例も、これ以外の点については第二の実施例と同様の構成である。
　（評価結果）
　作製した画像表示装置において、第一の実施例と同様の条件で駆動を行い、得られた電子ビームの偏向量および電子ビームのサイズを比較した。その結果、第二の実施例の電子ビームの偏向量は９７ｕｍであった。またビームサイズは１１７ｕｍであった。これに対して比較例２－１におけるビーム偏向量は１０３ｕｍであり、比較例２－２における偏向量は１１３ｕｍとなった。またビームサイズは比較例２－１においては１２２ｕｍ、比較例２－２においては１３５ｕｍとなった。このように、本実施例の構成によって、集束した電子ビームが得られた。
　４　ゲート
　５　電子放出部
　１１　ゲート接続部材
　１５　カソード接続部材
　３２　行配線
　３３　列配線
　３４　電子放出素子
　３５　リアプレート
　４４　発光部材
　４５　アノード
　４６　フェースプレート
　４７　画像表示装置

Claims (8)

  1. 　ライン状に配列された複数の電子放出部と、該複数の電子放出部を接続するカソード接続部材と、それぞれが前記複数の電子放出部のそれぞれの傍らに位置する複数のゲートと、該複数のゲートを接続するゲート接続部材とをそれぞれが備え、行列状に配列された複数の電子放出素子と、それぞれが前記複数の電子放出素子のうち同じ行に配列された電子放出素子の前記カソード接続部材を互いに接続する複数の行配線と、それぞれが前記複数の電子放出素子のうち同じ列に配列された電子放出素子の前記ゲート接続部材を互いに接続する複数の列配線とを有するリアプレートと、
    　前記複数の電子放出素子から放出された電子を加速するアノードと、該電子の照射を受けて発光する発光部材とを有するフェースプレートと、
    を有する画像表示装置であって、
    　前記複数のゲートのそれぞれは、該それぞれのゲートの傍らに位置する電子放出部に対して、前記複数の電子放出部の配列方向における一方の側に位置し、前記ゲート接続部材の、前記配列方向における前記一方の端に位置するゲートとの接続部と前記列配線との接続部との間の抵抗値が、前記ゲート接続部材の、前記一方とは反対である他方の端に位置するゲートとの接続部と前記列配線との接続部との間の抵抗値よりも大きい、または、前記カソード接続部材の、前記一方の端に位置する電子放出部との接続部と前記行配線との接続部との間の抵抗値が、前記カソード接続部材の、前記他方の端に位置する電子放出部との接続部と前記行配線との接続部との間の抵抗値よりも大きいことを特徴とする画像表示装置。
  2. 　前記ゲート接続部材の、前記一方の端に位置するゲートとの接続部と前記列配線との接続部との間の抵抗値が、前記ゲート接続部材の、前記他方の端に位置するゲートとの接続部と前記列配線との接続部との間の抵抗値よりも大きく、前記ゲート接続部材の前記一方の端に位置するゲートとの接続部の幅が、前記ゲート接続部材の前記他方の端に位置するゲートとの接続部の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
  3. 　前記カソード接続部材の、前記一方の端に位置する電子放出部との接続部と前記行配線との接続部との間の抵抗値が、前記カソード接続部材の、前記他方の端に位置する電子放出部との接続部と前記行配線との接続部との間の抵抗値よりも大きく、前記カソード接続部材の前記一方の端に位置する電子放出部との接続部の幅が、前記カソード接続部材の前記他方の端に位置する電子放出部との接続部の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
  4. 　前記ゲート接続部材の、前記一方の端に位置するゲートとの接続部と前記列配線との接続部との間の抵抗値が、前記ゲート接続部材の、前記他方の端に位置するゲートとの接続部と前記列配線との接続部との間の抵抗値よりも大きく、前記ゲート接続部材の前記一方の端に位置するゲートとの接続部の厚さが、前記ゲート接続部材の前記他方の端に位置するゲートとの接続部の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
  5. 　前記カソード接続部材の、前記一方の端に位置する電子放出部との接続部と前記行配線との接続部との間の抵抗値が、前記他方の端に位置する電子放出部との接続部と前記行配線との接続部との間の抵抗値よりも大きく、前記カソード接続部材の前記一方の端に位置する電子放出部との接続部の厚さが、前記カソード接続部材の前記他方の端に位置する電子放出部との接続部の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
  6. 　前記ゲート接続部材が抵抗体であり、前記ゲート接続部材の、前記一方の端に位置するゲートとの接続部と前記列配線との接続部との間の抵抗値が、前記他方の端に位置するゲートとの接続部と前記列配線との接続部との間の抵抗値よりも大きく、前記ゲート接続部材の、前記一方の端に位置するゲートとの接続部と前記列配線との接続部との間の長さが、前記ゲート接続部材の、前記他方の端に位置するゲートとの接続部と前記列配線との接続部との間の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
  7. 　前記カソード接続部材が抵抗体であり、前記カソード接続部材の、前記一方の端に位置する電子放出部との接続部と前記行配線との接続部との間の抵抗値が、前記他方の端に位置する電子放出部との接続部と前記行配線との接続部との間の抵抗値よりも大きく、前記カソード接続部材の、前記一方の端に位置する電子放出部との接続部と前記行配線との接続部との間の長さが、前記カソード接続部材の、前記他方の端に位置する電子放出部との接続部と前記行配線との接続部との間の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
  8. 　ライン状に配列された複数の電子放出部と、該複数の電子放出部を接続するカソード接続部材と、それぞれが前記複数の電子放出部のそれぞれの傍らに位置する複数のゲートと、該複数のゲートを接続するゲート接続部材とをそれぞれが備え、行列状に配列された複数の電子放出素子と、それぞれが前記複数の電子放出素子のうち同じ行に配列された電子放出素子の前記カソード接続部材を互いに接続する複数の行配線と、それぞれが前記複数の電子放出素子のうち同じ列に配列された電子放出素子の前記ゲート接続部材を互いに接続する複数の列配線とを有するリアプレートと、
    　前記複数の電子放出素子から放出された電子を加速するアノードと、該電子の照射を受けて発光する発光部材とを有するフェースプレートと、
    を有する画像表示装置であって、
    　前記複数のゲートのそれぞれは、該それぞれのゲートの傍らに位置する電子放出部に対して、前記複数の電子放出部の配列方向における一方の側に位置し、前記ライン状に配列された複数の電子放出部の配列方向における一方の端に位置する電子放出部とその傍らに位置するゲートとの間に印加される電圧が、前記一方とは反対である他方の端に位置する電子放出部とその傍らに位置するゲートとの間に印加される電圧よりも小さいことを特徴とする画像表示装置。
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