JP2005285474A - 画像表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサの帯電に起因する放電の発生を抑制し、信頼性の向上した画像表示装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】第１基板１０、およびこの第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板１２を有した外囲器と、外囲器内に設けられた複数の画素と、を備えている。外囲器内で第１基板および第２基板の間には、第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数の柱状のスペーサ３０が立設されている。各スペーサは、絶縁材料で形成されているとともに、スペーサの立設方向に並んだ複数の段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅを有している。スペーサ表面には、断続的に形成され電気的に分断された被膜４５が設けられている。
【選択図】図３

Description

この発明は、対向配置された基板と、基板間に配設されたスペーサとを備えた画像表示装置およびその製造方法に関する。

近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、平面表示装置として機能するフィールド・エミッション・デバイス（以下、ＦＥＤと称する）の一種として、表面伝導型電子放出装置（以下、ＳＥＤと称する）の開発が進められている。

このＳＥＤは、所定の間隔をおいて対向配置された第１基板および第２基板を備え、これらの基板は矩形状の側壁を介して周辺部を互いに接合することにより真空外囲器を構成している。第１基板の内面には３色の蛍光体層が形成され、第２基板の内面には、蛍光体を励起する電子源として、各画素に対応する多数の電子放出素子が配列されている。各電子放出素子は、電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の電極等で構成されている。

前記ＳＥＤにおいて、第１基板および第２基板間の空間、すなわち真空外囲器内は、高い真空度に維持されることが重要となる。真空度が低い場合、電子放出素子の寿命、ひいては、装置の寿命が低下してしまう。また、第１基板および第２基板間に作用する大気圧荷重を支持し基板間の隙間を維持するため、両基板間には、多数の板状あるいは柱状のスペーサが配置されている（例えば、特許文献１）。ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、蛍光体層にアノード電圧が印加され、電子放出素子から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体層へ衝突させることにより、蛍光体が発光して画像を表示する。実用的な表示特性を得るためには、通常の陰極線管と同様の蛍光体を用い、アノード電圧を数ｋＶ以上望ましくは５ｋＶ以上に設定することが必要となる。
特開２００１−２７２９２６号公報

上記構成のＳＥＤにおいて、高い加速電圧を持った電子が蛍光面に衝突した際、蛍光面で２次電子および反射電子が発生する。第１基板と第２基板との間の空間が狭い場合、蛍光面で発生した２次電子および反射電子が、基板間に配設されたスペーサに衝突し、その結果、スペーサが帯電する。そのため、スペーサ付近では放電が発生し易い。スペーサの帯電を防止するため、スペーサ表面に金属膜、金属酸化膜等の被膜を形成することも考えられるが、スペーサ全面に被膜を形成した場合、スペーサを通して電流リークが生じるとともに、蛍光体層にアノード電圧を印加することが困難となる。また、前述したＳＥＤは、真空外囲器の内面に形成されたゲッター膜を含んでいるが、このゲッター膜形成時、スペーサ表面にもゲッター膜が成膜される可能性がある。そして、スペーサ全面にゲッター膜が形成された場合、上記と同様に、電流リークが発生するとともに、蛍光体層にアノード電圧を印加することが困難となる。

この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、スペーサの帯電に起因する放電の発生を抑制し、信頼性の向上した画像表示装置およびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の態様に係る画像表示装置は、第１基板、およびこの第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板を有した外囲器と、前記外囲器内に設けられた複数の画素と、それぞれ絶縁材料で形成されているとともに前記外囲器内で前記第１基板および第２基板の間に立設され、前記第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数の柱状のスペーサと、を備え、各スペーサは、その立設方向に並んだ複数の段部と、スペーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜と、を有している。

また、この発明の他の態様に係る画像表示装置の製造方法は、第１基板、およびこの第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板を有した外囲器と、前記外囲器内に設けられた複数の画素と、それぞれ絶縁材料で形成されているとともに前記外囲器内で前記第１基板および第２基板の間に立設され、前記第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数の柱状のスペーサと、を備え、各スペーサは、その立設方向に並んだ複数の段部と、スペーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜と、を有している画像表示装置の製造方法において、
絶縁材料により立設方向に並んだ複数の段部を有した複数の柱状のスペーサを形成し、
真空雰囲気中で、前記スペーサに向けて成膜材料を飛散させて、前記スペーサ表面に前記被膜を形成し、その際、ガイド部材により成膜材料の飛散方向を所定の１方向に規制して成膜分布を制御し、スペーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜を形成することを特徴としている。

本発明によれば、スペーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜を形成することにより、スペーサの帯電に起因する放電の発生を抑制し、信頼性の向上した画像表示装置およびその製造方法を提供することができる。

以下図面を参照しながら、この発明を、平面型の画像表示装置としてＦＥＤの一種であるＳＥＤに適用した実施形態について詳細に説明する。
図１ないし図３に示すように、ＳＥＤは、それぞれ矩形状のガラス板からなる第１基板１０および第２基板１２を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて対向配置されている。第１基板１０および第２基板１２は、ガラスからなる矩形枠状の側壁１４を介して周縁部同士が接合され、内部が真空に維持された扁平な真空外囲器１５を構成している。接合部材として機能する側壁１４は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材２０により、第１基板１０の周縁部および第２基板１２の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。

第１基板１０の内面には画像表示面として機能する蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、赤、緑、青に発光する蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および遮光層１１を並べて構成され、これらの蛍光体層はストライプ状、ドット状、あるいは矩形状に形成されている。蛍光体スクリーン１６上には、アルミニウム等からなるメタルバック１７およびゲッター膜１９が順に形成されている。

第２基板１２の内面には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを励起する電子源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。第２基板１２の内面上には、電子放出素子１８に電位を供給する多数本の配線２１がマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１５の外部に引出されている。

第１基板１０および第２基板１２の間にはスペーサ構体２２が配設されている。スペーサ構体２２は、矩形状の金属板からなる支持基板２４と、支持基板の一方の表面に一体的に立設された多数の柱状のスペーサ３０と、を有している。支持基板２４は第１基板１０の内面と対向した第１表面２４ａおよび第２基板１２の内面と対向した第２表面２４ｂを有し、これらの基板と平行に配置されている。支持基板２４には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔２６が形成されている。電子ビーム通過孔２６は、それぞれ電子放出素子１８と対向して配列され、電子放出素子から放出された電子ビームを透過する。

支持基板２４の第１および第２表面２４ａ、２４ｂ、各電子ビーム通過孔２６の内壁面は、絶縁層として、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁性物質、例えば、Ｌｉ系のアルカリホウ珪酸ガラスからなる高抵抗膜４３により被覆されている。そして、支持基板２４は、その第１表面２４ａが、ゲッター膜１９、メタルバック１７、蛍光体スクリーン１６を介して、第１基板１０の内面に面接触した状態で設けられている。支持基板２４に設けられた電子ビーム通過孔２６は、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および第２基板１２上の電子放出素子１８と対向している。これにより、各電子放出素子１８は、電子ビーム通過孔２６を通して、対応する蛍光体層と対向している。また、支持基板２４の第２表面２４ｂには、二次電子放出係数が０．４〜２．０の材料を含有した酸化クロム、酸化銅、酸化鉄等の金属酸化物かなる被膜４４が所望の厚さに形成されている。

支持基板２４の第２表面２４ｂ上には複数のスペーサ３０が一体的に立設されている。各スペーサ３０の延出端は、第２基板１２の内面、ここでは、第２基板１２の内面上に設けられた配線２１上に当接している。全体として支持基板２４側から延出端に向かって径が小さくなった先細形状に形成されている。

各スペーサ３０は、支持基板２４側の基端から延出端に向かって積層された複数の段部を有し、表面が凹凸のスペーサとして形成されている。本実施形態において、各スペーサ３０は、基端側から第１、第２、第３、第４、第５の５つの段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｄを有し、その高さは、例えば、１．４ｍｍに形成されている。スペーサ３０の隣合う段部は、スペーサの基端側の段部がスペーサ先端側の段部よりも大径に形成され、各段部の横断面は例えば楕円形に形成されている。

スペーサ３０の第１ないし第４段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、それぞれスペーサの基端側から先端側に向かって径が増大した先太のテーパ状に形成され、隣合う段部の内、先端側段部の基端側径は基端側段部の先端側径よりも小さく形成されている。第１ないし第４段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、それぞれ第２基板１２とほぼ平行に対向した環状の対向面を有している。スペーサ３０の先端に位置した第５段部５０ｄは、基端側から先端側に向かって先細のテーパ状に形成されている。第１ないし第５段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅは、それぞれスペーサの立設方向、つまり、支持基板２４と垂直な方向に対して傾斜した外周面を有している。

このように複数の段部を有したスペーサ３０において、先端に位置した第５段部５０ｅの表面、および他の各段部の先端側表面、ここでは、各段部の対向面には、二次電子放出係数が０．４〜２．０の材料を含有した酸化クロム、酸化銅、酸化鉄等の金属酸化物かなる被膜４５が所望の厚さに形成されている。第１ないし第４段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの外周面には被膜４５が形成されていない。従って、スペーサ３０の表面に形成された被膜４５は、スペーサの延出方向に対して断続的に形成され電気的に分断されている。

上記のように構成されたスペーサ構体２２は、支持基板２４が第１基板１０に面接触し、スペーサ３０の延出端が第２基板１２の内面に当接することにより、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持している。

ＳＥＤは、支持基板２４および第１基板１０のメタルバック１７に電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。この電圧供給部は、支持基板２４およびメタルバック１７にそれぞれ接続されている。そして、ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７にアノード電圧が印加され、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーン１６へ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層が励起されて発光し、画像を表示する。

次に、以上のように構成されたＳＥＤの製造方法について説明する。始めに、スペーサ構体２２の製造方法について説明する。
図５に示すように、まず、所定寸法の支持基板２４、この支持基板とほぼ同一の寸法を有した矩形板状の成形型３６を用意する。この場合、Ｆｅ−５０％Ｎｉからなる板厚０．１５ｍｍの金属板を脱脂、洗浄、乾燥した後、エッチングにより電子ビーム通過孔２６を形成し支持基板２４とする。また、支持基板２４全体を酸化処理した後、電子ビーム通過孔２６の内面を含め支持基板表面に絶縁膜を形成する。更に、絶縁膜の上に、ガラスを主成分としたコート液を塗布し、乾燥した後、焼成することにより、高抵抗膜４３を形成する。

図５に示すように、成形型３６は、ステンレス、ポリエチレンテレフタレート等により矩形板状に形成された型本体５２を備え、この型本体には、スペーサ３０と対応する位置に多数の透孔５４が形成されている。各透孔５４は、スペーサ形成孔よりも大きな径に形成されている。各透孔５４には、弾性変形可能な紫外線透過材料として、例えば、シリコーンからなる孔形成部５６が設けられている。この孔形成部５６に、スペーサ３０に対応した形状を有する有底のスペーサ形成孔４０が形成されている。これにより、スペーサ形成孔４０の周囲は、シリコーンによって囲まれている。なお、孔形成部に用いる弾性変形可能な紫外透過材料としては、シリコーンに限定されることなく、ポリカーボネイト、アクリル等を使用することもできる。

上記のように構成された成形型３６を用いてスペーサ構体を作成する場合、成形型３６のスペーサ形成孔４０にスペーサ形成材料４６を充填する。スペーサ形成材料４６としては、少なくとも紫外線硬化型のバインダ（有機成分）およびガラスフィラーを含有したガラスペーストを用いる。ガラスペーストの比重、粘度は適宜選択する。

続いて、図６に示すように、スペーサ形成材料４６の充填されたスペーサ形成孔４０が電子ビーム通過孔２６間に位置するように、成形型３６を支持基板２４に対して位置決めし支持基板２４の第２表面２４ｂに密着させる。この状態で、充填されたスペーサ形成材料４６に対し、例えば、紫外線ランプ等を用いて成形型３６の外面側から紫外線（ＵＶ）を照射し、スペーサ形成材料をＵＶ硬化させる。その際、スペーサ形成材料４６が充填されているスペーサ形成孔４０の周囲は、紫外線透過材料としてのシリコーンで形成された孔形成部５６によって囲まれている。そのため、紫外線は、スペーサ形成材料４６に直接、および孔形成部５６を透過して照射される。従って、充填されたスペーサ形成材料４６をその内部まで確実に硬化させることができる。

その後、図７に示すように、硬化したスペーサ形成材料４６を支持基板２４上に残すように、成形型３６を支持基板２４から離型する。ここで、硬化したスペーサ形成材料４６、つまり、スペーサ３０は、それぞれ第１ないし第５段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅを有した凹凸状に形成されている。また、スペーサ形成孔４０を規定している孔形成部５６は弾性変形可能なシリコーンによって形成されている。そのため、成形型３６の離型時、孔形成部５６は硬化したスペーサ３０の凹凸に沿って弾性変形する。従って、スペーサ３０が複数の段部を有した凹凸に形成されている場合でも、これらのスペーサを損傷することなく、成形型３６を容易に離型することができる。

次に、スペーサ形成材料４６が設けられた支持基板２４を加熱炉内で熱処理し、スペーサ形成材料内からバインダを飛ばした後、約５００〜５５０℃で３０分〜１時間、スペーサ形成材料を本焼成しガラス化する。これにより、支持基板２４上にスペーサ３０が作り込まれたスペーサ構体２２が得られる。

続いて、成膜装置によりスペーサ構体２２の支持基板２４およびスペーサ３０に金属酸化膜、例えば、酸化クロムの被膜を形成する。図８および図９に示すように、成膜装置は、真空処理槽により構成された真空チャンバ６１と、この真空チャンバ内を真空排気する真空ポンプ６２とを備えている。真空チャンバ６１内には、スペーサ構体２２を支持および搬送する第１搬送機構６４が配設され、この第１搬送機構によりスペーサ構体２２の支持基板２４が支持されている。真空チャンバ６１内には、酸化クロムからなる成膜源６５を所定位置に搬送する第２搬送機構６６が設けられている。この第２搬送機構６６により支持治具６８が移動可能に、かつ、高さ調整可能に支持されている。

支持治具６８上には複数個の成膜源６５が保持され、スペーサ構体２２と対向している。各成膜源６５は、例えば細長い棒状に形成され、スペーサ構体２２の長手方向と平行に配設され、互いに所定の間隔を置いて配列されている。支持治具６８の下面側には、成膜源６５を加熱する加熱ユニット７０が設けられている。加熱ユニット７０は、例えば、成膜源６５を非接触で加熱可能な高周波加熱方式として構成され、高周波コイルおよびこの高周波コイルに高周波を印加する図示しない高周波発生器を備えている。そして、加熱ユニット７０は、支持治具６８の下面側からこの支持治具を介して成膜源６５を加熱する。なお、支持治具６８は、高周波加熱に影響を受けないセラミックまたは硝子等の非誘電材料で形成されている。

支持治具６８上には、ガイド部材として機能するグリッド７２が設けられている。図８および図９に示すように、グリッド７２は、板材により、スペーサ構体２２の支持基板２４とほぼ等しい平面寸法を有した角筒状に形成されている。また、グリッド７２は、互いに平行に延びた複数の透孔７４と、各透孔の周縁を規定しているとともに互いに平行に延びた複数のガイド壁７５とを有している。そして、グリッド７２は、成膜源６５の上方に配置され、第１搬送機構６４に支持されたスペーサ構体２２全体および成膜源６５と対向している。グリッド７２の各透孔７４は、それぞれ鉛直方向に延び、スペーサ構体２２の支持基板２４表面に対して垂直に延びている。

次に、以上のように構成された成膜装置を用いてスペーサ構体２２の支持基板２４およびスペーサ３０に酸化クロムの被膜を形成する工程について説明する。

まず、スペーサ構体２２を真空チャンバ６１内に搬入し、第１搬送機構６４により支持する。この際、支持基板２４がほぼ水平に位置し、スペーサ３０が下方に向かって延びるようにスペーサ構体２２を支持する。

続いて、成膜源６５を支持治具６８の上面に所定の配列で複数個設置するとともに、これらの成膜源と対向してグリッド７２を配置する。この支持治具６８を真空チャンバ６１内に搬入し、スペーサ構体２２と対向する所定の成膜位置に位置決めする。なお、真空チャンバ６１内は予め真空ポンプ６２により１０^−５Ｐａ程度の高真空に維持しておく。また、各成膜源６５は、予め成膜源の蒸発温度よりも低い所定の温度に加熱し、予め脱ガス処理をしておく。

複数個の成膜源６５を蒸着位置に位置決めした後、加熱ユニット７０の高周波コイルにより成膜源６５である酸化クロムをその蒸発温度以上の温度まで加熱し、スペーサ構体２２に向かって蒸発および飛散させる。飛散した酸化クロムは、グリッド７２の透孔７４を通り、成膜対象としてのスペーサ３０外面および支持基板２４の第２表面２４ｂに順次真空蒸着される。この際、酸化クロムの飛散方向は、グリッド７２により所定の１方向、ここでは、支持基板２４の第２表面２４ｂに垂直な方向、つまり、各スペーサ３０の立設方向に規定される。また、各スペーサ３０は複数の段部を有した形状に形成されている。そのため、スペーサ３０においては、先端に位置した第５段部５０ｅの表面、および他の各段部の対向面に酸化クロムの被膜が選択的に成膜され、酸化クロムの飛散方向に対して影となる第１ないし第４段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの外周面には被膜が形成されない。従って、スペーサ３０の表面に形成された被膜４５は、スペーサの延出方向に対して断続的に形成される。以上の工程により、支持基板２４の第２表面２４ｂおよび各スペーサ３０外面の所望位置に酸化クロムの被膜４３、４５がそれぞれ成膜される。

ＳＥＤの製造においては、予め、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７の設けられた第１基板１０と、電子放出素子１８および配線２１が設けられているとともに側壁１４が接合された第２基板１２と、を用意しておく。
続いて、上記のようにして得られたスペーサ構体２２を、支持基板２４の第１表面２４ａが第１基板１０の内面に接触した状態で、第１基板に仮固定する。この状態で、第１基板１０、第２基板１２、およびスペーサ構体２２を真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、側壁１４を介して第１基板を第２基板に接合する。これにより、スペーサ構体２２を備えたＳＥＤが製造される。

以上のように構成されたＳＥＤによれば、各スペーサ３０は、その立設方向に並んだ複数の段部と、スペーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜４５と、を有し、各被膜は二次電子放出係数の低い材料、例えば、酸化クロムを含む材料により形成されている。これにより、スペーサ表面における二次電子放出および帯電を防止し、放電を抑制することができる。従って、ＳＥＤの耐圧性が上がり、信頼性および表示品位を向上することが可能となる。また、被膜４５は断続的に形成され電気的に分断されていることから、スペーサを通して第１基板および第２基板が電気的に導通することがなく、第１基盤に所望のアノード電圧を印加することができる。同時に、スペーサを通した電流リークを抑制し、ＳＥＤの消費電力低減を図ることが可能となる。
更に、前述した製造方法によれば、成膜材料の飛散方向をグリッドによって所定の１方向に規制することにより、この１方向に対して影になる領域の成膜を制限し、容易にスペーサ表面に成膜分布を持たせることができる。

各スペーサ３０は、成膜源の飛散方向に対して影となる部分を有した形状、あるいは、飛散方向に対して角度分布を有した形状であればよく、上述した実施形態に限らず、他の形状としてもよい。図１０に示す第２の実施形態によれば、各スペーサ３０は、基端側から第１、第２、第３、第４、第５の５つの段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｄを有し、その高さは、例えば、１．４ｍｍに形成されている。スペーサ３０の隣合う段部は、スペーサの基端側の段部がスペーサ先端側の段部よりも大径に形成され、各段部の横断面は例えば楕円形に形成されている。

スペーサ３０の第１ないし第５段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅは、それぞれスペーサの基端側から先端側に向かって径が減少した先細のテーパ状に形成され、隣合う段部の内、先端側段部の基端側径は基端側段部の先端側径よりも大きく形成されている。これにより、第１ないし第５段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅは、それぞれスペーサの立設方向、つまり、支持基板２４と垂直な方向に対して傾斜した外周面を有している。

スペーサ３０において、先端に位置した第５段部５０ｅの外面、および他の第１ないし第４段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの基端側周面には、二次電子放出係数が０．４〜２．０の材料を含有した酸化クロム、酸化銅、酸化鉄等の金属酸化物かなる被膜４５が所望の厚さに形成されている。また、第１ないし第４段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの各々において、スペーサの延出方向に対して、先端側の段部基端によって影となる部分、つまり、各段部の先端側周面には被膜４５が形成されていない。従って、スペーサ３０の表面に形成された被膜４５は、スペーサの延出方向に対して断続的に形成され電気的に分断されている。

第２の実施形態において、他の構成は前述した実施形態と同一であり同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。また、第２実施形態に係るＳＥＤは、前述した実施形態と同様の製造方法によって製造される。そして、このように構成された第２の実施形態においても、前述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施形態では、スペーサ３０および支持基板２４表面の被膜として酸化金属の膜を形成したが、ゲッター膜等の金属膜を形成してもよい。この場合、前述した実施形態と同様の工程によりスペーサ構体を形成した後、このスペーサ構体を、支持基板２４の第１表面が第１基板１０の内面に接触した状態で、第１基板に仮固定する。続いて、この第１基板１０を成膜装置の真空チャンバ６１内に搬入し、第１搬送機構６４によって所定位置に支持する。この際、第１基板１０をほぼ水平に配置し、スペーサ構体２２のスペーサ３０が下方に延出した状態とする。

一方、真空チャンバ６１内の支持治具６８に、成膜源６５としのゲッター材およびグリッド７２を装填する。ゲッター材としては、例えば、ＢａＡｌ_４粉末とＮｉ粉末との熱反応でＢａを真空蒸着する反応型ゲッターを用いることができる。真空チャンバ６１内は予め真空ポンプ６２により１０^−５Ｐａ程度の高真空に維持しておく。また、ゲッター材は、予め蒸発温度よりも低い所定の温度に加熱し、予め脱ガス処理をしておく。

続いて、加熱ユニット７０によりゲッター材をその蒸発温度以上の温度まで加熱し、スペーサ構体２２に向かって蒸発および飛散させる。飛散したゲッター材は、グリッド７２の透孔７４を通り、スペーサ３０外面および支持基板２４の第２表面２４ｂに順次真空蒸着される。この際、グリッド７２によりゲッター材の飛散方向を支持基板２４の第２表面２４ｂに垂直な方向、つまり、各スペーサ３０の立設方向に規定する。これにより、支持基板２４の第２表面２４ｂ全体および各スペーサ３０外面の所望位置にゲッター膜がそれぞれ成膜される。
成膜後、第１基板１０およびスペーサ構体２２は、大気に晒されることなく他の真空チャンバに搬送され、真空雰囲気中で第２基板１２と封着される。これにより、ＳＥＤが得られる。このように構成されたＳＥＤにおいても、前述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

前述した実施形態において、スペーサ３０は、支持基板２４の一方の表面に一体的に立設された構成としたが、第１基板あるいは第２基板の内面に立設する構成としてもよい。また、図１１に示す第３の実施形態のように、スペーサ構体２２は、支持基板２４と支持基板の両面にそれぞれ一体的に立設された第１および第２スペーサとを備えた構成としてもよい。すなわち、スペーサ構体２２は、第１基板１０および第２基板１２の間に配設されている。支持基板２４は第１基板１０の内面と対向した第１表面２４ａおよび第２基板１２の内面と対向した第２表面２４ｂを有し、これらの基板と平行に配置されている。支持基板２４には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔２６が形成されている。電子ビーム通過孔２６は、それぞれ電子放出素子１８と対向して配列され、電子放出素子から放出された電子ビームを透過する。

支持基板２４は、例えば鉄−ニッケル系の金属板により厚さ０．１〜０．３ｍｍに形成されている。支持基板２４の表面は、金属板を構成する元素からなる酸化膜、例えば、Ｆｅ_３Ｏ_４、ＮｉＦｅ_２Ｏ_４からなる酸化膜によって被覆されている。また、支持基板２４の表面２４ａ、２４ｂ、並びに、各電子ビーム通過孔２６の壁面は、放電電流制限効果を有する高抵抗膜により被覆されている。この高抵抗膜は、ガラスを主成分とする高抵抗物質で形成されている。

支持基板２４の第１表面２４ａ上には、第１スペーサ３０ａが一体的に立設され、隣合う電子ビーム通過孔２６間に位置している。第１スペーサ３０ａの先端は、ゲッタ膜１９、メタルバック１７、および蛍光体スクリーン１６の遮光層１１を介して第１基板１０の内面に当接している。支持基板２４の第２表面２４ｂ上には、第２スペーサ３０ｂが一体的に立設され、隣合う電子ビーム通過孔２６間に位置している。第２スペーサ３０ｂの先端は第２基板１２の内面に当接している。ここで、各第２スペーサ３０ｂの先端は、第２基板１２の内面上に設けられた配線２１上に位置している。各第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは互いに整列して位置し、支持基板２４を両面から挟み込んだ状態で支持基板２４と一体に形成されている。

各第１スペーサ３０ａは、支持基板２４側から延出端に向かって径が小さくなった先細に形成されている。各スペーサ３０は、支持基板２４側の基端から延出端に向かって積層された複数の段部を有し、表面が凹凸のスペーサとして形成されている。本実施形態において、各第１スペーサ３０ａは、基端側から第１、第２、第３の３つの段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃを有し、その高さは、例えば、０．７５ｍｍに形成されている。第１スペーサ３０ａの隣合う段部は、スペーサの基端側の段部がスペーサ先端側の段部よりも大径に形成され、各段部の横断面は例えば楕円形に形成されている。

第１スペーサ３０ａの第１および第２段部５０ａ、５０ｂは、それぞれスペーサの基端側から先端側に向かって径が増大した先太のテーパ状に形成され、隣合う段部の内、先端側段部の基端側径は基端側段部の先端側径よりも小さく形成されている。また、第１および第２段部５０ａ、５０ｂは、それぞれ第１基板１０とほぼ平行に対向した環状の対向面を有している。第１スペーサ３０ａの先端に位置した第３段部５０ｃは、基端側から先端側に向かって先細のテーパ状に形成されている。第１、第２、第３段部５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、それぞれスペーサの立設方向、つまり、支持基板２４と垂直な方向に対して傾斜した外周面を有している。

このように複数の段部を有した第１スペーサ３０ａにおいて、先端に位置した第３段部５０ｃの表面、および第１、第２段部の先端側表面、ここでは、各段部の対向面には、二次電子放出係数が０．４〜２．０の材料を含有した酸化クロム、酸化銅、酸化鉄等の金属酸化物かなる被膜４５が所望の厚さに形成されている。第１および第２段部５０ａ、５０ｂの外周面には被膜４５が形成されていない。従って、第１スペーサ３０ａの表面に形成された被膜４５は、スペーサの延出方向に対して断続的に形成され電気的に分断されている。
各第２スペーサ３０ｂも第１スペーサと同様に形成され、第１ないし第３段部、および被膜４５を有している。

上記のように構成されたスペーサ構体２２は第１基板１０および第２基板１２間に配設されている。第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、第１基板１０および第２基板１２の内面に当接することにより、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持している。

第３の実施形態において、他の構成は前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。第３の実施形態に係るＳＥＤおよびそのスペーサ構体２２は前述した第１の実施形態に係る製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。そして、第３の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

上述した実施形態において、スペーサは支持基板上に形成する構成としたが、この支持基板を省略し、第１基板の内面上に直接スペーサを設ける構成としてもよい。スペーサの径、高さ、段数、その他の構成要素の寸法、材質等は上述した実施の形態に限定されることなく、必要に応じて適宜選択可能である。上述した実施形態では、成膜方法として真空蒸着を用いたが、スパッタリング等の他の方法を用いてもよい。この発明は、電子源として表面伝導型電子放出素子を用いたものに限らず、電界放出型、カーボンナノチューブ等の他の電子源を用いた画像表示装置にも適用可能である。

この発明の第１の実施形態に係るＳＥＤを示す斜視図。 図１の線Ａ−Ａに沿って破断した前記ＳＥＤの斜視図。 前記ＳＥＤを拡大して示す断面図。 前記ＳＥＤにおけるスペーサ構体の一部を拡大して示す斜視図。 前記スペーサ構体の製造に用いる成形型および支持基板を示す断面図。 前記成形型および支持基板を密着させた状態を示す断面図。 前記成形型を離型した状態を示す断面図。 前記ＳＥＤの製造に用いる成膜装置を示す断面図。 前記成膜装置におけるグリッドを示す斜視図。 この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤの断面図。 この発明の第３の実施の形態に係るＳＥＤの断面図。

符号の説明

１０…第１基板、 １２…第２基板、 １４…側壁、 １５…真空外囲器、
１６…蛍光体スクリーン、 １８…電子放出素子、 ２２…スペーサ構体、
２４…支持基板、 ２６…電子ビーム通過孔、 ３０…スペーサ、
３０ａ…第１スペーサ、 ３０ｂ…第２スペーサ、 ４２，４５…被膜、
６５…成膜源、 ７２…グリッド、 ７４…透孔、 ７５…ガイド壁、

Claims (17)

1. 第１基板、およびこの第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板を有した外囲器と、
   前記外囲器内に設けられた複数の画素と、
   それぞれ絶縁材料で形成されているとともに前記外囲器内で前記第１基板および第２基板の間に立設され、前記第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数の柱状のスペーサと、を備え、
   各スペーサは、その立設方向に並んだ複数の段部と、スペーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜と、を有している画像表示装置。
2. 前記スペーサの被膜は、二次電子放出係数が０．４〜２．０の材料を含有した金属酸化膜により形成されている請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記各スペーサは、基端および先端を有し、前記スペーサの隣合う段部は、前記基端側の段部が先端側の段部よりも大径に形成されている請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記各スペーサの各段部は、先端に位置した段部を除き、スペーサの基端側から先端側に向かって径が増大し、隣合う段部の内、先端側段部の基端側径は基端側段部の先端側径よりも小さい請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記被膜は、前記スペーサの先端に位置した段部の外面、および他の段部の先端側表面に形成されている請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記各スペーサの各段部は、スペーサの基端側から先端側に向かって径が減少し、隣合う段部の内、先端側段部の基端側径は基端側段部の先端側径よりも大きい請求項３に記載の画像表示装置。
7. 前記被膜は、前記スペーサの先端に位置した段部の外面、および他の段部の基端側表面に形成されている請求項６に記載の画像表示装置。
8. 前記第１および第２基板に対向しているとともに、それぞれ前記電子放出源に対向した複数の電子ビーム通過孔を有した支持基板を備え、前記複数のスペーサは、前記支持基板の少なくとも一方の表面上に立設されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
9. 前記支持基板は、前記第１基板に当接した第１表面と、前記第２基板に対向した第２表面とを有し、前記複数のスペーサは、前記第２表面上に立設されている請求項８に記載の画像表示装置。
10. 前記第１基板および第２基板間に配設され、前記第１基板に対向した第１表面と、前記第２基板に対向した第２表面と、を有した支持基板を備え、
    前記スペーサは、前記第１表面上に立設された複数の第１スペーサと、前記第２表面上に立設された複数の第２スペーサと、を含み、前記第１および第２スペーサの少なくとも一方は、前記複数の段部と、スペーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された前記被膜と、を有している請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
11. 第１基板、およびこの第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板を有した外囲器と、前記外囲器内に設けられた複数の画素と、それぞれ絶縁材料で形成されているとともに前記外囲器内で前記第１基板および第２基板の間に立設され、前記第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数の柱状のスペーサと、を備え、各スペーサは、その立設方向に並んだ複数の段部と、スペーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜と、を有している画像表示装置の製造方法において、
    絶縁材料により立設方向に並んだ複数の段部を有した複数の柱状のスペーサを形成し、
    真空雰囲気中で、前記スペーサに向けて成膜材料を飛散させて、前記スペーサ表面に前記被膜を形成し、その際、ガイド部材により成膜材料の飛散方向を所定の１方向に規制して成膜分布を制御し、スペーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜を形成する画像表示装置の製造方法。
12. 前記所定の１方向を、前記スペーサの立設方向と平行な方向に規制する請求項１１に記載の画像表示装置の製造方法。
13. 複数のビーム通過孔が形成された支持基板を用意し、
    前記支持基板の表面上に前記複数のスペーサを形成した後、
    前記支持基板の表面および各スペーサに向けて成膜材料を飛散し、支持基板の表面に被膜を形成するとともに前記各スペーサ表面に被膜を形成する請求項１１又は１２に記載の画像表示装置の製造方法。
14. 二次電子放出係数が０．４〜２．０の材料を含有した金属を飛散させて前記被膜を形成する請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。
15. 複数のスペーサ形成孔と、各スペーサ形成孔の周囲に位置し前記スペーサに対応した第１および第２段部を有したスペーサ形成孔を規定しているとともに弾性変形可能な紫外線透過材料で形成された複数の孔形成部と、を備えた成形型を用意し、
    前記成形型の各スペーサ形成孔に紫外線硬化性を有したスペーサ形成材料を充填し、
    前記成形型を通して前記スペーサ形成材料に紫外線を照射し、前記スペーサ形成材料を硬化させ、
    前記孔形成部を弾性変形させながら前記成形型を離型し、前記スペーサを形成する請求項１１ないし１４のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。
16. 前記スペーサ形成材料として、少なくとも紫外線硬化型のバインダおよびガラスフィラーを含有したガラスペーストを用いることを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置の製造方法。
17. 前記ガイド部材として、成膜材料が通過する複数の透孔と、各透孔の周縁を規定しているとともに前記所定の１方向に延出した複数のガイド壁とを有したグリッドを用いることを特徴とする請求項１１ないし１６のいずれか１項に記載の画像表示装置の製造方法。

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