JP3854794B2 - Manufacturing method of spacer for electron beam apparatus and manufacturing method of electron beam apparatus - Google Patents

Manufacturing method of spacer for electron beam apparatus and manufacturing method of electron beam apparatus Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線を用いた画像形成装置等の電子線装置に用いられるスペーサの製造方法およびスペーサを備えた電子線装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子放出素子を利用した画像形成装置として、冷陰極電子放出素子を多数形成した電子源基板と、透明電極および蛍光体を具備した陽極基板とを平行に対向させ、真空に排気した平面型の電子線表示パネルが知られている。このような画像形成装置において、電界放出型電子放出素子を用いたものは、例えば、Ｉ．Ｂｒｏｄｉｅ， ”Ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ： ｆｌａｔ ｃｏｌｄ−ｃａｔｈｏｄｅ ＣＲＴｓ” ， Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ， １／８９， １７（１９８９） に開示されたものがある。また、表面伝導型電子放出素子を用いたものは、例えば、ＵＳＰ５０６６８８３等に開示されている。平面型の電子線表示パネルは、現在広く用いられている陰極線管（ｃａｔｈｏｄｅ ｒａｙ ｔｕｂｅ ： ＣＲＴ）表示装置に比べ、軽量化、大画面化を図ることができ、また、液晶を利用した平面型表示パネルやプラズマ・ディスプレイ、エレクトロルミネッセント・ディスプレイ等の他の平面型表示パネルに比べて、より高輝度、高品質な画像を提供することができる。図５に電子放出素子を利用した画像形成装置の一例として、従来の平面型電子線表示パネルの一部を切り欠いた斜視図を示す。ここで、図５に示される電子線表示パネルの構成について詳述すると、図中、１０１５はリアプレート、１０１７はフェースプレート、１０１６は側壁であり、これらにより真空外囲器を構成している。また、１０１１は電子源基板、１０１２は電子放出素子であり、本例では、１つの電子放出素子に対して１つの蛍光体が対応している。また、１０１３（走査電極）および１０１４（信号電極）は配線電極であり、それぞれ、電子放出素子１０１２に接続されている。さらに、１０１９はメタルバック、１０１８は蛍光体である。また、１０２０はスペーサで、電子源基板１０１１とフェースプレート１０１７を所定間隔に保持するとともに、大気圧に対する支持部材として真空外囲器内部に配置されている。尚、フェースプレート１０１７、側壁１０１６、リアプレート１０１５、スペーサ１０２０の各接合部は低融点ガラスフリットにより封着されている。
【０００３】
この電子線表示パネルにおいて画像を形成するには、マトリクス状に配置された走査電極１０１３と信号電極１０１４に所定の電圧を順次印加することで、マトリクスの交点に位置する所定の電子放出素子１０１２を選択的に駆動し、放出された電子を蛍光体１０１８に照射して所定の位置に輝点を得る。なお、メタルバック１０１９は、放出電子を加速してより高い輝度の輝点を得るために、電子放出素子１０１２に対して正電位となるように高電圧が印加される。ここで、印加される電圧は、蛍光体１０１８の性能にもよるが、数百Ｖから数十ｋＶ程度の電圧である。従って、電子源基板１０１１とフェースプレート１０１７間の距離ｄは、この印加電圧によって真空の絶縁破壊（即ち放電）が生じないようにするため、数百μｍから数ｍｍ程度に設定されるのが一般的である。
【０００４】
この電子線表示パネルの表示面積が大きくなるに従い、真空外囲器内部の真空と外部の大気圧差によるプレート基板の変形を抑えるためには、リアプレート１０１５およびフェースプレート１０１７を厚くする必要がでてきた。プレート基板を厚くすることは表示パネルの重量を増加させるだけでなく、斜め方向から見たときに歪みを生じ、視野角の縮小ともなる。そこで、スペーサ１０２０を配置することにより、両プレート１０１５、１０１７の強度負担を軽減でき、軽量化、低コスト化、大画面化が可能となるので、平面型電子線表示パネルの利点を十分に発揮することができるようになる。
【０００５】
このスペーサ１０２０に使用される材質としては、（１）十分な耐大気圧強度（圧縮強度）を有すること、（２）製造工程および高真空形成工程における加熱工程に耐え得る耐熱性を有し、（３）表示パネルの基板、側壁等との熱膨張係数の整合が取れていること、（４）高電圧印加に耐え得る絶縁耐圧を有する高抵抗体であること、（５）高真空を維持するために、ガス放出レートが小さいこと、（６）寸法を精度良く加工でき、量産性に優れること、等が要求され、一般的にはガラス材料が用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような画像形成装置の表示パネルにおいては、以下のような問題点があった。
【０００７】
まず、スペーサの近傍から放出された電子の一部がスペーサに当たることにより、あるいは放出電子の作用でイオン化したイオンがスペーサに付着することにより、スペーサ帯電をひきおこす可能性がある。さらには、フェースプレートに到達した電子が一部反射、散乱され、その一部がスペーサに当たることによりスペーサ帯電をひきおこす可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、表面帯電を抑制できる表面構造を有するスペーサを簡単な工程にて、低価格に製造する方法を提供することを目的とする。また本発明は、そのようにして製造されるスペーサ、さらにこのような機能を有するスペーサを用いて、十分な表示輝度を有しながら低価格を実現する画像形成装置等の電子線装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意検討の結果、気密容器内に、電子源及びスペーサを備える電子線装置の前記スペーサ表面に凹凸構造を設けると、スペーサ表面が平滑である場合よりも実効的な二次電子放出係数を小さくすることができるため、スペーサ表面の帯電を効果的に抑えることができることを見出した。そして、このような凹凸表面を有するスペーサの製造方法で、スペーサの製造に費やされる工程時間の大幅な短縮が図れ、しかも再現性良くスペーサを製造し得る製造方法として、次のような方法を見出した。
【００１０】
即ち、本発明は、気密容器と、前記気密容器内に配置された、電子源及びスペーサとを備える電子線装置の前記スペーサの製造方法であって、前記スペーサの基材を加熱延伸する工程を有し、前記加熱延伸する工程において前記基材の表面に所望の凹凸を形成することを特徴とする電子線装置用スペーサの製造方法である。
【００１１】
また、上記のスペーサの製造方法は、更に、前記加熱延伸する工程を経て形成された前記スペーサの基体の表面に導電性膜を形成する工程を有することをも含むものである。
【００１８】
また、本発明は、気密容器と、前記気密容器内に配置された、電子源及びスペーサとを備える電子線装置の製造方法であって、前記スペーサが、以上述べたいずれかのスペーサの製造方法にて製造されることを特徴とする電子線装置の製造方法である。
【００１９】
また、本発明は、気密容器と、前記気密容器内に配置された、電子源、前記電子源からの電子の照射により画像を形成する画像形成部材、及び、スペーサとを備える画像形成装置の製造方法であって、前記スペーサが、上記の方法にて製造されることを特徴とする画像形成装置の製造方法である。
【００２０】
以上の本発明において、まず、スペーサの基材を加熱延伸する工程において基材の表面に所望の凹凸を形成することは、前記凹凸の形成が前記加熱延伸時の熱を利用することができ、さらには、基材からのスペーサ基体の成形工程と成形されたスペーサ基体への凹凸形成工程とを別個、設ける必要がなく、スペーサの製造に費やされる工程時間の大幅な短縮が図れる。
【００２３】
また、以上述べた本発明において、加熱延伸する工程を有することは、形成されたスペーサ基体の研磨工程を省け、また、１度の加熱にて複数を同時に並行処理できるので量産効果が大きい。
【００２４】
また、スペーサ基体の表面の凹凸の表面粗さが０．１μｍ以上１００μｍ以下となるようにすると表面に成形する導電性膜の連続性が良く、凸部における先鋭な形状による電界集中効果も抑制できるので好ましい。
【００２５】
さらに、電子線装置内に配置されるスペーサ表面のシート抵抗は、帯電防止および消費電力から１０7から１０14Ω／□であることが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態について以下に説明する。
【００２７】
まず、図１を用いて第１の実施形態について説明する。
【００２８】
▲１▼．作成しようとするスペーサ基体の断面と相似形状を有するスペーサの基材５０１を使用する。このとき所望のスペーサ基体の断面積をｓ１、スペーサ基材の断面積をｓ２とし、ｓ１、ｓ２はｓ１／ｓ２＜１を満たす。
【００２９】
▲２▼．スペーサ基材５０１の両端を固定し長手方向の一部を軟化点以上の温度にヒーター５０２で加熱するとともに、一方の端部を加熱部位方向に送り込みローラー５０４で速度ｖ２で送り込み、もう一方の端部をｖ２と同一方向に引き出しローラー５０３にて速度ｖ１で引き出す。このとき、これら速度ｖ１、ｖ２はｓ１ｖ１＝ｓ２ｖ２を満たす。また、加熱温度は基材５０１の種類、加工形状によるが通常５００℃以上とする。ここで、引き出しローラー５０３の表面には凹凸が形成されており、加熱延伸にともなって、引き出された基材の表面には順次凹凸が形成されていく。
【００３０】
▲３▼．冷却後、引き伸ばされた基材をブレード５０５にて所望の長さに切断して、スペーサ基体１を作製する。
【００３１】
以上のように、スペーサの基材を加熱延伸する工程時に、該基材の表面に所望の凹凸を形成することは、前記凹凸の形成が前記加熱延伸時の熱を利用することができ、さらには、基材からのスペーサ基体の成形工程と成形されたスペーサ基体への凹凸形成工程とを別個、設ける必要がなく、スペーサの製造に費やされる工程時間の大幅な短縮が図れる。
【００３２】
▲４▼．次に、以上のように作成したスペーサ基体の表面に導電性膜を形成する。この導電性膜とは、後述する高抵抗膜あるいは低抵抗膜であり、いずれもスパッタ法、真空蒸着法、印刷法、エアゾール法、あるいはディッピング法等を用いて形成される。
【００３３】
次に、図２を用いて参考形態について説明する。
【００３４】
▲１▼．作成しようとするスペーサ基体の断面と相似形状を有するスペーサの基材１６１を使用する。尚、このスペーサの基材の表面には予め凹凸が形成されている。また、所望のスペーサ基体の断面積をｓ１、スペーサの基材の断面積をｓ２とし、ｓ１、ｓ２はｓ１／ｓ２＜１を満たす。
【００３５】
▲２▼．スペーサ基材１６１の両端を固定し長手方向の一部を軟化点以上の温度にヒーター５０２で加熱するとともに、一方の端部を加熱部位方向に、不図示ではあるが前述の第１の実施形態と同様の送り込みローラーで速度ｖ２で送り込み、もう一方の端部をｖ２と同一方向に引き出しローラー１６３にて速度ｖ１で引き出す。このとき、これら速度ｖ１、ｖ２はｓ１ｖ１＝ｓ２ｖ２を満たす。また、加熱温度は基材の種類、加工形状によるが通常５００℃以上とする。加熱延伸にともなって、引き出された基材１６２の表面には所望の凹凸が形成されていく。
【００３６】
▲３▼．冷却後、引き伸ばされた基材を、不図示ではあるが前述の第１の実施形態と同様のブレードにて所望の長さに切断して、スペーサ基体を作製する。
【００３７】
以上のように、予めその表面に凹凸を有するスペーサ基材を加熱延伸し、かかる加熱延伸する工程時に、スペーサ基材の表面に、上記凹凸を所望の形状の凹凸となし形成することは、上述同様の工程時間の大幅な短縮に加え、予め基材表面に形成された凹凸に精度誤差があっても、その後の加熱延伸によりその精度誤差は問題のない程度まで大幅に縮小されるため、所望の凹凸を有するスペーサ基体を再現性良く作成することができる他、予め基材表面に形成される凹凸の形成の際の精度マージンが大きく取れ、歩留まりが向上する。
【００３８】
▲４▼．次に以上のように作成したスペーサ基体の表面に、前述の第１の実施形態にて述べた導電性膜を形成する。
【００３９】
また、上記導電性膜の形成は、図３に示すように、上記▲２▼の工程において、ヒーター５０２と引き出しローラー１６３との間に設けられた成膜手段（１７４，１７５）によって、上述のスペーサ基材１６１の加熱延伸工程時に行われても良い。尚、図３に示される成膜手段は、後述の高抵抗膜の成膜手段であり、高抵抗膜の形成材料を含有する液体を引き出されたスペーサ基材１６２に塗布するスプレーヘッド部１７４とスプレーヘッド１７４のコントローラ１７５から成る。
【００４０】
以上のように、スペーサの基材を加熱延伸する工程時に、基材の表面に所望の凹凸と導電性膜とを形成することは、前記凹凸の形成のみならず、導電性膜の形成も前記加熱延伸時の熱を利用することができ、さらには、導電性膜の形成工程をも別個、設ける必要がなく、スペーサの製造に費やされる工程時間の大幅な短縮が図れる。
【００４１】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、以上述べた実施形態にて得られるスペーサの一例を示す模式図であり、図４の（ｂ）は図４の（ａ）中の縦方向Ｂ−Ｂ’を含む断面であり、図４の（ｃ）は、図４の（ａ）中の横方向Ｃ−Ｃ’を含む断面の模式図である。１は、少なくとも表面に所望の凹凸が形成されたスペーサ基体、１１はスペーサ基体１の表面に形成された、帯電防止を目的とした高抵抗膜である。高抵抗膜１１は、前記スペーサ基体の表面凹凸にならい最終的な表面に凹凸を形成している。２１は電子線装置内の電極とスペーサとの間のオーミックなコンタクトを得るために、必要に応じて設けられた低抵抗膜である。
【００４２】
また、上記高抵抗膜付き凹凸基体をスペーサに用いた平面型の表示装置（電子線装置）の構造概略を、図５に示すように（詳細は後述）、複数の冷陰極素子１０１２を形成した基板１０１１と発光材料である蛍光膜１０１８を形成した透明なフェースプレート１０１７とをスペーサ１０２０を介して対向させた構造を有する表示装置であり、スペーサ１０２０がその表面に凹凸形状を有しており、その凹凸の平均的振幅値より大きくない膜厚で形成された帯電防止を目的とする高抵抗膜で被覆されていることを特徴とする表示装置である。
【００４３】
（凹凸の機能：二次電子放出帯電の入射角度依存性について）
以上述べた実施形態よって製造したスペーサ表面に形成した凹凸形状により下記のような効果を得ることができる。
【００４４】
第一の効果としては、帯電量に大きく寄与する高入射角度モードの入射電子の入射角度を減少させる効果である。この形状の工夫による効果によって、二次電子放出係数の入射角度増倍成分の減少効果は、平滑表面に対して１／３以下のレベルに抑制させることが可能となる。この効果は、特に、８０度以上の高入射角となる最近接の電子放出素子からの直接入射電子に対して特に有効である。
【００４５】
また、第二の効果として、凹凸形状の一形態として、深い凹凸を形成した場合には、微細なファラデーカップの集積体のように、二次電子を閉じ込める効果が得られる。
【００４６】
さらには、第三の効果として、多重放出二次電子の抑制効果が挙げられる。放出された二次電子は、加速電界によりエネルギーを受け加速しながら陽極方向に軌道をとるが、放出直後のエネルギーが比較的小さいので、局所的な帯電領域に引っ張られスペーサ上に再突入し正電荷を生成してしまう。このとき、平滑基板に対して粗面化処理を施すことにより、飛程距離を分断することが可能となり、正電荷の蓄積を抑制する効果を提供することができる。
【００４７】
第四の効果として、陽極輻射電子に対する入射角度抑制効果があげられる。
【００４８】
スペーサへの入射電子の飛来経路はさまざまに分布しており、特にフェースプレートからの反射電子の再入射（以降ＦＰ反射電子と記述）においては、その放出方向は、ほぼ同心円状の分布が存在しているため、反射電子は周囲の多方向に分布している。本発明者等の素子ごとのスペーサ帯電のスペーサ、放出素子間距離および陽極印加電圧依存検討の結果、陽極基板からの輻射電子は再近接のみならず第３、第４近接の電子素子からの放出電子であることがわかった。上記の飛程距離は、表示装置ごとに変調を受けその影響度は一様ではないが、一般に高輝度を得ようとする目的から、蛍光体からの発光の利用効率を上げるために設けられたアルミ電極などの部材の設置や加速電圧の高圧化でその影響は増倍し、帯電の原因の一つとなっている。この現象は、ＦＰ反射電子はスペーサからの距離に依存し、近い素子ほど再入射量が多いことを意味するだけではなく、発光点からのＦＰ反射のうちスペーサと近距離位置からのものであるほど、遠方への入射点への再入射時の入射角が増倍されていることを意味する。このような理由から、斜めモードの反射電子に対する二次電子放出抑制効果として、多方向に形成した凹凸形状が有効に機能する。
【００４９】
以上が、本実施形態における粗面化すなわち凹凸表面の帯電抑制に関する主たる機能である。
【００５０】
さらに別の効果としては、凹凸形状の作成機能を、帯電防止膜と分離したため、面内の場所による表面形状の制御などが簡便に行うことができるなどの効果が生まれる。
【００５１】
（凹凸の周期性）
以上述べた実施形態におけるスペーサの凹凸形状の配置は、前述の二次電子放出抑制効果を得るためには、必ずしも周期的な配置をとる必要はなく、ランダムな周期の配置であっても良い。どのような、配置構造をとるかは、たとえば作成工程の利便性等から決定して良い。特に周期的である場合は、二次電子や反射電子のエネルギー分布、入射角分布を考慮して、その繰返し周期として、複数の周期構造から構成される凹凸を形成していることが好ましい。
【００５２】
（凹凸のピッチ、振幅）
二次電子の放出係数の入射角度依存緩和効果の観点からは、凹凸の間隔や振幅は大きく影響しなく任意に選択されて良いが、多重放出二次電子が陽極陰極ギャップ間の電界からエネルギーを得て、正帯電領域の加速エネルギーを得る前にトラップする効果を考慮すると、加速電圧によるが１００μｍ程度の間隔もしくはピッチを持っていることが好ましい。さらに好ましくは、１０μｍ以下の間隔であることが好ましい。また、同様の理由から、凹凸形状の振幅値は、二次電子の入射角度依存抑制の観点からは、任意の値を選択できるが、多重放出二次電子の抑制効果を得る点では、表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以上の大きい値であることが好ましいが、表面に形成する膜の連続性と、凸部における先鋭な形状による電界集中効果を抑制するためには、上限として１００μｍ以下の平均粗さであることが好ましい。
【００５３】
（高抵抗膜）
スペーサ基体の材料として、ガラス等の絶縁材料を用いた場合は、帯電防止機能を高めるために、表面に帯電防止機能を有する高抵抗膜を設けることが好ましい。この高抵抗膜は、下層の凹凸形状をならい表面に凹凸を作成できればよく、基本的に種々の膜を使用することができる。
【００５４】
凹凸形状のレベリング性の高い高抵抗膜を形成するためには、基本的には、下層あるいは基板凹凸の所望の振幅値より、著しく大きな膜厚で形成しないことが重要であり、好ましくは下層の振幅値以下の膜厚となるように形成する。ただし極端に薄膜化すると、シート抵抗が増大し、また凹凸の曲率が大きい（曲がりのきつい）領域で、膜の連続が失われやすいため、スペーサに所望の導電性を付与できない場合には、少なくとも１００Å以上、好ましくは５００Å以上の膜厚にすることが好ましい。
【００５５】
高抵抗膜の作成手法としては、既存の帯電防止膜作成プロセスが適用できる。たとえば、スパッタ法、真空蒸着法、印刷法、エアゾール法、ディッピング法等を適用することができる。作成プロセスのローコスト化という観点からはディッピング法などの液相プロセスが好ましい。このとき、レベリング性を低くするために、膜厚と塗工液の粘度を小さい値に制御することが重要である。
【００５６】
さらには、高抵抗膜の二次電子放出係数は低い方が好ましく、平滑膜の二次電子放出係数として、３．５以下であることがより好ましい。さらには、膜の化学的安定性という観点から、表面層が膜内部に比較して高酸化状態にあることが好ましい。
【００５７】
また、前述した表示装置において、上記スペーサ１０２０の一方の辺は冷陰極素子を形成した基板１０１１上の配線に電気的に接続されている。また、その対向する辺は冷陰極素子より放出した電子を高いエネルギで発光材料（蛍光膜１０１８）に衝突させるための加速電極（メタルバック１０１９）に電気的接続される。すなわち、スペーサの表面に形成された帯電防止膜にはほぼ加速電圧を帯電防止膜の抵抗値で除した電流が流される。
【００５８】
そこで、スペーサの抵抗値Ｒｓは帯電防止および消費電力からその望ましい範囲に設定される。帯電防止の観点から表面抵抗Ｒ／□は１０13［Ω／□］以下であることが好ましい。十分な帯電防止効果を得るためには１０11［Ω／□］以下がさらに好ましい。シート抵抗の下限はスペーサ形状とスペーサ間に印加される電圧により左右されるが、１０5［Ω／□］以上であることが好ましい。
【００５９】
高抵抗膜の厚みｔは１０ｎｍ〜１μｍの範囲が望ましい。材料の表面エネルギーおよび基板との密着性や基板温度によっても異なるが、一般的に１０ｎｍ以下の薄膜は島状に形成され、抵抗が不安定で再現性に乏しい。一方膜厚ｔが１μｍ以上では膜応力が大きくなって膜はがれの危険性が高まり、かつ成膜時間が長くなるため生産性が悪い。従って、膜厚は５０〜５００ｎｍであることが望ましい。シート抵抗Ｒ／□はρ／ｔであり、以上に述べたＲ／□とｔの好ましい範囲から、高抵抗膜の比抵抗ρは０．１〜１０8Ωｃｍが好ましい。さらに表面抵抗と膜厚のより好ましい範囲を実現するためには、ρは１０2〜１０6Ωｃｍとするのが良い。スペーサは上述したようにその上に形成した高抵抗膜を電流が流れることにより、あるいはディスプレイ全体が動作中に発熱することによりその温度が上昇する。高抵抗膜の抵抗温度係数が大きな負の値であると温度が上昇した時に抵抗値が減少し、スペーサに流れる電流が増加し、さらに温度上昇をもたらす。そして電流は電源の限界を越えるまで増加しつづける。このような電流の暴走が発生する抵抗温度係数の値は経験的に負の値で絶対値が１％以上である。すなわち、高抵抗膜の抵抗温度係数は−１％より大きいこと（負の時は絶対値が１％未満であること）が望ましい。
【００６０】
高抵抗膜特性を有する材料として、金属酸化物が優れている。金属酸化物の中でも、クロム、ニッケル、銅の酸化物が好ましい材料である。その理由はこれらの酸化物は二次電子放出効率が比較的小さく、電子放出素子から放出された電子がスペーサに当たった場合においても帯電しにくいためと考えられる。金属酸化物以外にも炭素は二次電子放出効率が小さく好ましい材料である。特に、非晶質カーボンは高抵抗であるため、スペーサ抵抗を所望の値に制御しやすい。しかしながら、上記金属酸化物、あるいはカーボンはその抵抗値が高抵抗膜として望ましい比抵抗の範囲に調整することが難しかったり、雰囲気により抵抗が変化しやすいため、これらの材料のみでは抵抗の制御性が乏しい。アルミと遷移金属合金の窒化物は遷移金属の組成を調整することにより、良伝導体から絶縁体まで広い範囲に抵抗値を制御できる。さらには後述する表示装置作製の工程において抵抗値の変化が少なく安定な材料である。かつ、その抵抗温度係数が−１％より大きいので、実用的に使いやすい材料である。遷移金属元素としてはＴｉ，Ｃｒ，Ｔａ等があげられる。
【００６１】
スペーサ表面に設けられる高抵抗膜はアルミ遷移金属合金窒化膜（以下合金窒化膜と略す）表面にトップコート層の酸化金属膜あるいはカーボン膜を積層したものであってもよい。高抵抗膜全体の抵抗値は概ね合金窒化膜の抵抗値で規定され、トップコート層は帯電防止を抑える効果がある。トップコート層は前述したように抵抗値が雰囲気に左右されるため、トップコート層の抵抗値が高抵抗膜の抵抗値の１／２を越えるようにトップコート層の厚みを決定すべきである。トップコート層の比抵抗が高い場合、その表面に蓄積した電荷を速やかに逃がすことが難しくなるため、トップコート層の厚みが制限され、２０ｎｍを越えない値が好ましい。
【００６２】
合金窒化膜はスパッタ、窒素ガス雰囲気中での反応性スパッタ、電子ビーム蒸着、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着法等の薄膜形成手段によりスペーサ基板上に形成される。金属酸化膜も同様の薄膜形成法で作製することができるが、この場合窒素ガスに代えて酸素ガスを使用する。その他、ＣＶＤ法、アルコキシド塗布法でも金属酸化膜を形成できる。カーボン膜は蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法で作製され、特に非晶質カーボンを作製する場合には、成膜中の雰囲気に水素が含まれるようにするか、成膜ガスに炭化水素ガスを使用する。合金窒化膜とトップコート層は別の装置により作製しても良いが、連続的に積層することにより、トップコート層の密着性が強くなる。本実施形態の帯電防止膜を平面型の表示装置のスペーサ帯電防止に対して説明したが、これに限らず他の用途における高抵抗膜として使用できることができる。
【００６３】
また、前記高抵抗膜を設けたスペーサが上下基板との接触部に低抵抗膜を有することを特徴とすることにより、横方向の帯電電荷の分布を抑制することが可能となる。また、低抵抗膜の抵抗値は、上下基板との電気的接合が良好にする目的から、その面積抵抗として前記高抵抗膜の抵抗値の１／１０以下であり、かつ１０7［Ω／□］以下であることが望ましい。さらには、前記電子放出素子は、冷陰極素子であり、さらには、電極間に電子放出部を含む導電性膜を有する電子放出素子であり、さらに、表面伝導型電子放出素子であることを特徴とすることが素子の構造が簡単でかつ高輝度がえられることからより好ましい。
【００６４】
また、前記ターゲットに、入力信号に応じて前記電子放出素子から放出された電子を照射して画像を形成する画像形成装置として、本提案を適用した電子線装置を応用することができる。前記ターゲットとしては、画像記録という観点からさまざまな材料により、潜像を形成できるが、蛍光体から成ることにより安価に動画像を記録表示できる。
【００６５】
（画像形成装置概要）
次に、上述の実施形態により製造したスペーサを適用した画像形成装置の表示パネルの構成と製造法について、具体的な例を示して説明する。
【００６６】
図５は、この例に用いた表示パネルの斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。
【００６７】
図中、１０１５はリアプレート、１０１６は側壁、１０１７はフェースプレートであり、１０１５〜１０１７により表示パネルの内部を真空に維持するための気密容器を形成している。気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する必要があるが、たとえばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することにより封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方法については後述する。また、上記気密容器の内部は１０のマイナス６乗［Ｔｏｒｒ］程度の真空に保持されるので、大気圧や不意の衝撃などによる気密容器の破壊を防止する目的で、耐大気圧構造体として、スペーサ１０２０が設けられている。
【００６８】
リアプレート１０１５には、基板１０１１が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１０１２がｎ×ｍ個形成されている（ｎ、ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。たとえば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置においては、ｎ＝３０００、ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。）。前記ｎ×ｍ個の冷陰極素子は、ｍ本の行方向配線１０１３とｎ本の列方向配線１０１４により単純マトリクス配線されている。前記、１０１１〜１０１４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。
【００６９】
画像形成装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電子源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制限はない。したがって、たとえば表面伝導型放出素子やＦＥ型、あるいはＭＩＭ型などの冷陰極素子を用いることができる。
【００７０】
次に、冷陰極素子として表面伝導型放出素子（後述）を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
【００７１】
図６に示すのは、図５の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板１０１１上には、表面伝導型放出素子１０１２が配列され、これらの素子は行方向配線１０１３と列方向配線１０１４により単純マトリクス状に配線されている。行方向配線１０１３と列方向配線１０１４の交差する部分には、電極間に絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【００７２】
図６のＢ−Ｂ’に沿った断面を、図７に示す。
【００７３】
なお、このような構造のマルチ電子源は、あらかじめ基板上に行方向配線１０１３、列方向配線１０１４、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方向配線１０１３および列方向配線１０１４を介して各素子に給電して通電フォーミング処理（後述）と通電活性化処理（後述）を行うことにより製造した。
【００７４】
本例においては、気密容器のリアプレート１０１５にマルチ電子ビーム源の基板１０１１を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１０１１が十分な強度を有するものである場合には、気密容器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１０１１自体を用いてもよい。
【００７５】
また、フェースプレート１０１７の下面には、蛍光膜１０１８が形成されている。本例はカラー表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、青、の３原色の蛍光体が塗り分けられている。各色の蛍光体は、たとえば図８の（ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設けてある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生じないようにすることや、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光膜のチャージアップを防止することなどである。黒色の導電体１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良い。
【００７６】
また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記図８（ａ）に示したストライプ状の配列に限られるものではなく、たとえば図８（ｂ）に示すようなデルタ状配列や、それ以外の配列（例えば図８（ｃ））であってもよい。
【００７７】
なお、モノクロームの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１０１８に用いればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよい。
【００７８】
また、蛍光膜１０１８のリアプレート側の面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１０１９を設けてある。メタルバック１０１９を設けた目的は、蛍光膜１０１８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させることや、負イオンの衝突から蛍光膜１０１８を保護することや、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用させることや、蛍光膜１０１８を励起した電子の導電路として作用させることなどである。メタルバック１０１９は、蛍光膜１０１８をフェースプレート基板１０１７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により形成した。なお、蛍光膜１０１８に低電圧用の蛍光体材料を用いた場合には、メタルバック１０１９は用いない。また、本例では用いなかったが、加速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェースプレート基板１０１７と蛍光膜１０１８との間に、たとえばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。
【００７９】
図９は図５のＡーＡ’の断面模式図であり、各部の番号は図５に対応している。スペーサ１０２０はスペーサ基体１の表面に低抵抗部材による電子源基板に平行な電極１６を成膜し、さらにその上に帯電防止を目的とした高抵抗膜１１を成膜し、かつフェースプレート１０１７の内側（メタルバック１０１９等）および基板１０１１の表面（行方向配線１０１３または列方向配線１０１４）に面したスペーサの当接面３および接する側面部５に低抵抗膜２１を成膜した部材からなるもので、上記目的を達成するのに必要な数だけ、かつ必要な間隔をおいて配置され、フェースプレートの内側および基板１０１１の表面に接合材１０４１により固定される。また、高抵抗膜は、スペーサ基体１の表面のうち、少なくとも気密容器内の真空中に露出している面に成膜されており、スペーサ１０２０上の低抵抗膜２１および接合材１０４１を介して、フェースプレート１０１７の内側（メタルバック１０１９等）および基板１０１１の表面（行方向配線１０１３または列方向配線１０１４）に電気的に接続される。ここで説明される態様においては、スペーサ１０２０の形状は薄板状とし、行方向配線１０１３に平行に配置され、行方向配線１０１３に電気的に接続されている。
【００８０】
スペーサ１０２０としては、基板１０１１上の行方向配線１０１３および列方向配線１０１４とフェースプレート１０１７内面のメタルバック１０１９との間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、かつスペーサ１０２０の表面への帯電を防止する程度の導電性を有する必要がある。
【００８１】
スペーサ１０２０のスペーサ基体１としては、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少したガラス、ソーダライムガラス、アルミナ等のセラミックス部材等が挙げられる。なお、スペーサ基体１はその熱膨張率が気密容器および基板１０１１を成す部材と近いものが好ましい。
【００８２】
スペーサ１０２０を構成する低抵抗膜２１は、高抵抗膜１１を高電位側のフェースプレート１０１７（メタルバック１０１９等）および低電位側の基板１０１１（配線１０１３、１０１４等）と電気的に接続するために設けられたものであり、以下では、中間電極層（中間層）という名称も用いる。中間電極層（中間層）は以下に列挙する複数の機能を有することができる。
【００８３】
▲１▼．高抵抗膜１１をフェースプレート１０１７および基板１０１１と電気的に接続する。
【００８４】
既に記載したように、高抵抗膜１１はスペーサ１０２０表面での帯電を防止する目的で設けられたものであるが、高抵抗膜１１をフェースプレート１０１７（メタルバック１０１９等）および基板１０１１（配線１０１３、１０１４等）と直接あるいは当接材１０４１を介して接続した場合、接続部界面に大きな接触抵抗が発生し、スペーサ表面に発生した電荷を速やかに除去できなくなる可能性がある。これを避けるために、フェースプレート１０１７、基板１０１１および当接材１０４１と接触するスペーサ１０２０の当接面３あるいは当接面と共に当接面に近い側面部５に低抵抗の中間層を設けた。
【００８５】
▲２▼．高抵抗膜１１の電位分布を均一化する。
【００８６】
冷陰極素子１０１２より放出された電子は、フェースプレート１０１７と基板１０１１の間に形成された電位分布に従って電子軌道を成す。スペーサ１０２０の近傍で電子軌道に乱れが生じないようにするためには、高抵抗膜１１の電位分布を全域にわたって制御する必要がある。高抵抗膜１１をフェースプレート１０１７（メタルバック１０１９等）および基板１０１１（配線１０１３、１０１４等）と直接あるいは当接材１０４１を介して接続した場合、接続部界面の接触抵抗のために、接続状態のむらが発生し、高抵抗膜１１の電位分布が所望の値からずれてしまう可能性がある。これを避けるために、スペーサ１０２０がフェースプレート１０１７および基板１０１１と当接するスペーサ端部（当接面３あるいは側面部５）の全長域に低抵抗の中間層を設け、この中間層部に所望の電位を印加することによって、高抵抗膜１１全体の電位を制御可能とした。
【００８７】
▲３▼．放出電子の軌道を制御する。
【００８８】
冷陰極素子１０１２より放出された電子は、フェースプレート１０１７と基板１０１１の間に形成された電位分布に従って電子軌道を成す。スペーサ近傍の冷陰極素子から放出された電子に関しては、スペーサを設置することに伴う制約（配線、素子位置の変更等）が生じる場合がある。このような場合、歪みやむらの無い画像を形成するためには、放出された電子の軌道を制御してフェースプレート１０１７上の所望の位置に電子を照射する必要がある。フェースプレート１０１７および基板１０１１と当接する面の側面部５に低抵抗の中間層を設けることにより、スペーサ１０２０近傍の電位分布に所望の特性を持たせ、放出された電子の軌道を制御することができる。
【００８９】
低抵抗膜２１は、高抵抗膜１１に比べ十分に低い抵抗値を有する材料を選択すればよく、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属、あるいは合金、およびＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ2、Ｐｄ−Ａｇ等の金属や金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、あるいはＩｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2等の透明導体およびポリシリコン等の半導体材料等より適宜選択される。
【００９０】
接合材１０４１はスペーサ１０２０が行方向配線１０１３およびメタルバック１０１９と電気的に接続するように、導電性をもたせる必要がある。すなわち、導電性接着材や金属粒子や導電性フィラーを添加したフリットガラスが好適である。
【００９１】
また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜ＤｙｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。
【００９２】
Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線１０１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線１０１４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１０１９と電気的に接続している。
【００９３】
また、気密容器内部を真空に排気するには、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポンプとを接続し、気密容器内を１０-7［Ｔｏｒｒ］程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、たとえばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーターもしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１０-5〜１０-7［Ｔｏｒｒ］の真空度に維持される。
【００９４】
以上説明した表示パネルを用いた画像形成装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて各冷陰極素子１０１２に電圧を印加すると、各冷陰極素子１０１２から電子が放出される。それと同時にメタルバック１０１９に容器外端子Ｈｖを通じて数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記放出された電子を加速し、フェースプレート１０１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜１０１８をなす各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。
【００９５】
通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導型放出素子への１０１２への印加電圧は１２〜１６［Ｖ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１２との距離ｄは０．１［ｍｍ］から８［ｍｍ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１２間の電圧０．１［ｋＶ］から１０［ｋＶ］程度である。
【００９６】
以上、表示パネルの基本構成と製法、および画像形成装置の概要を説明した。
【００９７】
【実施例】
以下に述べる各実施例においては、マルチ電子ビーム源として、前述した電極間の導電性膜に電子放出部を有するタイプのｎ×ｍ個（ｎ＝３０７２、ｍ＝１０２４）の表面伝導型放出素子を、ｍ本の行方向配線とｎ本の列方向配線とによりマトリクス配線した電子ビーム源を用いた。
【００９８】
（実施例１）
本実施例において、スペーサは以下のようにして得た。図１を用いて説明する。スペーサの基材５０１としてＳ２＝１８ｍｍ2（９ｍｍ×２ｍｍ）をもつガラス母材をｖ２＝１ｍｍ／ｍｉｎの速度でローラー５０４を用い送り込み、ヒーター５０２で約７００℃で軟化させ、ヒーター付近に配置された引き出しローラー５０３にてｖ１＝１００ｍｍ／ｍｉｎとなるように引き出し、ブレード５０５にて長さが４０ｍｍになるように切断した。ここで引き出しローラー５０３の表面には、＃４０００のサンドペーパーにより凹凸面が形成されており、加熱延伸されると同時にガラスの基材表面に凹凸を付けスペーサ基体を得るような一貫プロセスとなっている。次に、以上のようにしてその表面に凹凸が形成されたスペーサ基体の表面に、帯電防止用の高抵抗膜として、ＣｒおよびＡｌのターゲットを高周波電源で同時スパッタすることにより、Ｃｒ−Ａｌ合金窒化膜を膜厚２００ｎｍ形成した。スパッタガスはＡｒ：Ｎ2が１：２の混合ガスで全圧力は１ｍＴｏｒｒである。上記条件で同時成膜した膜のシート抵抗はＲ／□＝２×１０10Ω／□であった。これに限らず本発明では種々の帯電防止膜を使用することができる。
【００９９】
更に、上下電極の接合部となる領域に下記の方法により低抵抗膜を形成した。接続部となる領域に、２００μｍの帯状に１０ｎｍ厚のＴｉ膜と２００ｎｍ厚のＰｔ膜をどちらもスパッタにより気相形成した。この際、Ｔｉ膜は、Ｐｔ膜の膜密着性を補強する下地層として必要であった。こうして低抵抗膜付きスペーサを得た。この時の低抵抗膜の膜厚は２１０ｎｍであり、シート抵抗は１０Ω／□であった。
【０１００】
得られたスペーサの表面には凹凸が形成されており、凹凸形成部の膜の被覆性、連続性共に良好であった。
【０１０１】
このようにして得られたスペーサを用いて前述した図５に示す表示パネルを作成した。以下、図５および図９を用いて記述する。まず、予め基板上に行方向配線電極１０１３、列方向配線電極１０１４、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した基板１０１１をリアプレート１０１５に固定した。次に、前記スペーサをスペーサ１０２０として基板１０１１の５ｍｍ上方に、内面に蛍光膜１０１８とメタルバック１０１９が付設されたフェースプレート１０１７を側壁１０１６を介し配置し、リアプレート１０１５、フェースプレート１０１７、側壁１０１６およびスペーサ１０２０の各接合部を固定した。基板１０１１とリアプレート１０１５の接合部、リアプレート１０１５と側壁１０１６の接合部、およびフェースプレート１０１７と側壁１０１６の接合部は、フリットガラス（不図示）を塗布し、大気中で４００℃乃至５００℃で１０分以上焼成することで封着した。また、スペーサ１０２０は、基板１０１１側では行方向配線１０１３上に、フェースプレート１０１７側ではメタルバック１０１９面上に、導電性のフィラーあるいは金属等の導電材を混合した導電性フリットガラス（不図示）を介して配置し、上記気密容器の封着と同時に、大気中で４００℃乃至５００℃で１０分以上焼成することで、接着し、かつ電気的な接続もおこなった。
【０１０２】
なお、本実施例においては、蛍光膜１０１８は、図１０に示すように、各色蛍光体３１ａが列方向（Ｙ方向）に延びるストライプ形状を採用し、黒色の導電体３１ｂは各色蛍光体（Ｒ，Ｇ、Ｂ）３１ａ間だけでなく、Ｙ方向の各画素間をも分離するように配置された蛍光膜が用いられ、スペーサ１０２０は、行方向（Ｘ方向）に平行な黒色の導電体３１ｂ領域に内にメタルバック１０１９を介して配置された。なお、前述の封着を行う際には、各色蛍光体２１ａと基板１０１１上に配置された各素子とを対応させなくてはいけないため、リアプレート１０１５、フェースプレート１０１７およびスペーサ１０２０は十分な位置合わせを行った。
【０１０３】
以上のようにして完成した気密容器内を排気管（不図示）を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄｘ１〜ＤｘｍとＤｙ１〜Ｄｙｎを通じ、行方向配線１０１３および列方向配線１０１４を介して各素子に給電して通電フォーミング処理と通電活性化処理を行うことによりマルチ電子ビーム源を製造した。次に１０-6Ｔｏｒｒ程度の真空度で、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器（気密容器）の封止を行った。最後に、封止後の真空度を維持するために、ゲッター処理を行った。
【０１０４】
以上のように完成した、図５および図９に示されるような表示パネルを用いた画像形成装置において、各冷陰極素子（表面伝導型放出素子）１０１２には、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通じ、走査信号および変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加することにより電子を放出させ、メタルバック１０１９には高圧端子Ｈｖを通じて高圧を印加することにより放出電子ビームを加速し、蛍光膜１０１８に電子を衝突させ、各色蛍光体３１ａを励起・発光させることで画像を表示した。なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは３〜１２ｋＶの範囲で徐々に放電が発生する限界電圧まで印加し、各配線１０１３、１０１４間への印加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。高圧端子Ｈｖへの８ｋＶ以上電圧を印加して連続駆動が１時間以上可能な場合に、耐電圧は良好と判断した。
【０１０５】
この実施例で作製した画像形成装置は、スペーサ近傍では耐電圧は良好と判断した。さらに、スペーサに近い位置にある冷陰極素子１０１２からの放出電子による発光スポットも含め、２次元状に等間隔の発光スポット列が形成され、鮮明で色再現性の良いカラー画像表示ができた。このことは、スペーサを設置しても電子軌道に影響を及ぼすような電界の乱れは発生しなかったことを示している。
【０１０６】
（実施例２）
本実施例ではスペーサ基体を得る方法として、加熱延伸後に再加熱を施す点以外は実施例１と同様にして、高抵抗膜付きスペーサを作製した。
【０１０７】
スペーサ基体は以下のようにして得た。図１１を用いて説明する。スペーサの基材５０１としては実施例１と同様であり、実施例１と異なるのは、引き出し側のローラー５０３の表面には実施例１で述べたような凹凸は形成されておらず、このローラー５０３の下方に補助加熱用ヒーター５０６とその表面に凹凸が形成された凹凸形成用ローラー５０７が設けられている点であるが、本実施例もまた一貫プロセスによってスペーサ基体を得ようとするものである。
【０１０８】
ローラー５０７表面には＃４０００のサンドペーパーにより凹凸面が形成されており、ローラー５０３と５０７は等速度で回転するものである。この時、実施例１と同様の加工によりローラー５０３によって引き出されてきたガラス板を、切断前に補助加熱用のヒーター５０６により、約６００℃に加熱し、凹凸形成用ローラー５０７で引き出しながら凹凸を転写する。その後、ブレード５０５により４０ｍｍになるように切断し、スペーサ基体を得た。
【０１０９】
その後、実施例１と同様の後工程によりスペーサを形成した。
【０１１０】
このようにして得られたスペーサを実施例１と同様に画像表示パネルに組み込み，性能としても実施例１と同等の結果が得られた。この場合、実施例１のように加熱延伸法の余熱のみを利用する構成に比べ、加熱延伸装置と凹凸形成装置の装置設計のマージンが広がる。
【０１１１】
（実施例３）
本実施例では、実施例１の引き出しローラー５０３を加熱したこと以外は実施例１と同様にスペーサ基体を作成した。本実施例においては、ローラー５０３を補足的に６００℃に加熱し、凹凸を転写した。
【０１１２】
この基体に実施例１と同様の後工程によりスペーサを形成した。
【０１１３】
このようにして得られたスペーサを実施例１と同様に画像表示パネルに組み込み、性能としても実施例１と同等の結果が得られた。この場合、加熱延伸の余熱だけを利用する構成よりも、装置の設計マージンが広がる。
【０１１４】
（実施例４）
本実施例におけるスペーサ基体は以下のようにして得た。図１２を用いて説明する。基材は実施例１と同様であり、実施例１と異なるのは、引き出し側のローラー５０３の表面には実施例１で述べたような凹凸は形成されておらず、このローラー５０３の後（下方）でサンドブラストによって凹凸を形成したことである。図１２において、５０８はブラストノズルで，それ以外は図１と同じである。ブラスト砥材は＃２０００のアルミナ粒子でエアー圧２００ｋＰａ（２．０ｋｇｆ／ｃｍ2）で２０ｍｍの位置からブラストしている。
【０１１５】
この系に実施例１と同様に基材５０１を送り込むことによってスペーサ基体を得た。得られた基板の平均粗さは１２００Åであった。
【０１１６】
この基板に実施例１と同様の後工程によりスペーサを形成した。
【０１１７】
このようにして得られたスペーサを実施例１と同様に画像表示パネルに組み込み、性能としても実施例１と同等の結果が得られた。
【０１１８】
（参考例１）
図２は、本参考例を説明する図であり、図２はスペーサ基体の形成方法の概要図を示す。
【０１１９】
図２において、１６１はスペーサの基材であるガラス母材、１６２は加熱延伸して引き出された基材、５０２はヒーター、Ｓ２は基材１６１の断面積、また、Ｓ１は基材１６２の断面積、Ｖ２は母材の送り速度、Ｖ１はスペーサの引き出し速度である。
【０１２０】
基材は１６１の断面Ｓ２は、形成されるスペーサ断面Ｓ１と相似形に形成される。本参考例においては、形成されるスペーサ断面サイズは、１．８ｍｍ×０．２ｍｍとし、基材は５０倍のサイズで行った。また、基材であるガラスにはＰＤ２００（旭硝子製）をもちい、炉の温度は約７６０℃とした。
【０１２１】
相似形の比率、温度、基材の送り速度Ｖ２、及び基材の引き出し速度Ｖ１はガラス材の種類、加工形状によるが、相似形比率は数倍から数百倍、温度はガラス母材の軟化点以上の温度であれば適用することが可能であるが、一般的に用いる範囲といては５００から８００℃である。また、基材の送り速度は、基材の引き出し速度より少なくとも小さいことが必要であるが、最適条件は任意に決められる。本参考例においては、Ｖ２は１ｍ／ｍｉｎ、Ｖ１は１０ｍ／ｍｉｎで行った。
【０１２２】
なお、本参考例において基材１６１は、予め金型を用いて溝を形成したものを用いた。
【０１２３】
本製法により、スペーサ基体の表面にも所望の溝を形成することが出来た。
【０１２４】
このようにして得られたスペーサを実施例１と同様に画像表示パネルに組み込み，性能としても実施例１と同等の結果が得られた。
【０１２５】
また、本参考例のように、スペーサの基材１６１に予め凹凸溝を形成した場合、加熱延伸により引き出された基材部分１６２には高精細な所望の凹凸溝が形成されるので好ましい。また、基材１６１での凹凸溝形成に若干の誤差が生じても、引き出された基材部分１６２の凹凸溝には問題ない程度まで誤差がキャンセルされているため、基材１６１に予め凹凸溝を形成する際の精度マージンが大きく取れ、歩留まり向上の効果が得られる。
【０１２６】
（参考例２）
図１３、図１４、及び、図１５は、本参考例を説明する図であり、図１３はスペーサ基体の形成方法の概要図を示す。図１４は高抵抗膜形成部の説明図、図１５は中間電極層（中間層：低抵抗膜）の説明図である。
【０１２７】
図１３において、１６１はガラスの基材、１６２はスペーサ形状に引き出されたガラス材、５０２は加熱装置、１７４はスプレーヘッド部、１７５はスプレーのコントローラ、１７６は転写ローラー、１７７は転写用塗布液、１６３は引き出しローラである。また、Ｓ２は母材１６１の断面積、また、Ｓ１はスペーサ１６２の断面積、Ｖ２は母材の送り速度、Ｖ１はスペーサの引き出し速度である。
【０１２８】
ガラス母材は１６１の断面Ｓ２は、スペーサ断面Ｓ１は相似形に形成される。本参考例においては、形成されるスペーサ断面サイズは、１．６ｍｍ×０．２ｍｍとし、母材は１２倍のサイズで行った。また、ガラスにはＰＤ２００（旭硝子製）をもちい、炉の温度は約７２０℃とした。
【０１２９】
本参考例においては、Ｖ２は０．５ｍ／ｍｉｎ、Ｖ１は６ｍ／ｍｉｎで行った。
【０１３０】
次に、図１４を用いて高抵抗膜の形成方法について説明する。
【０１３１】
図１４は図１３の１７４の一部の説明図であり、図中１８１はスプレーヘッド、１８２は塗布溶液供給ライン、１８３はガス供給ライン、１８４はスプレーにより霧状なった塗布溶液、１８５は形成された高抵抗膜を示す。
【０１３２】
本参考例においては、高抵抗膜原料としては、珪素と酸化すずのカルボン酸塩を金属の混合モル比率で２：１にオクタン溶媒に１０ｍｏｌ／リットルのカルボン酸濃度で溶解した塗布液を用いた。スプレーヘッド１７４より、スプレーのコントローラ１７５により制御された窒素ガスにより、スペーサ１６２の両面に塗付した。本実施例においては、重力の方向は引き出し方向と略一致させ、スプレーヘッド１８１はスペーサ１６２の塗布面に対し、約４０℃に傾けてスプレーを行った。なお、本参考例において、高抵抗膜形成部のスペーサの表面温度を測定したところ４００℃であった。
【０１３３】
なお、高抵抗膜原料としては、塗布が可能であり、且つ比抵抗１０5〜１０9Ωｃｍ程度の値を示す材料であれば、単一材料、複合材料とも各種材料を適用することができる。
【０１３４】
次に、図１５を用いて中間電極層の形成方法について説明する。この中間電極層は、図９において低抵抗膜２１として示したものである。図１５において、１９１は転写用塗布液１７７を転写ローラ１７６の表面に塗布するためのブレード、１９２は転写用塗布液１７７の容器の一部、１９３は中間電極層である。
【０１３５】
本参考例において、塗布液１７７には銀ペーストを用いた。また、転写ローラには１０μｍピッチで深さ４μｍのライン状溝を紙面と垂直方向に形成したものを用いた。なお、溝のピッチ及び転写ローラーの大きさ、回転速度は、転写塗布液の粘度や粒子等の特性、塗布厚さ、スペーサ基板の引っ張り速度Ｖ２により任意の値を適宜選択することが可能である。なお、本参考例において、中間電極層１９３を形成する高抵抗膜形成部のスペーサの表面温度を測定したところ３６０℃であった。
【０１３６】
また、中間電極層材料としては、塗布可能であり且つ１０5Ωｃｍ以下の比抵抗を示すのであれば各種材料を適宜選択して適用することが可能である。
【０１３７】
本参考例で、形成したスペーサを所定の長さに切断し、実施例１と同様にして画像形成装置に適用したところ、色ずれの少ない高品位の画像形成が実現された。
【０１３８】
本参考例のように、基板形成時の熱を高抵抗膜及び中間電極層（低抵抗膜）の形成に利用することにより、熱利用効率を高めることが可能となった。また、連続プロセスによりタクトタイムの低減が計られた。
【０１３９】
また、本参考例においては、高抵抗膜及び中間電極層の形成を基板成形時の熱を利用して行ったが、乾燥にのみ熱を利用することも可能である。例えば、酸化物の粒子を分散させた液を塗布して高抵抗膜を形成する様な場合などは、機能を得るために酸化物の結晶成長が必要になる場合がしばしば生じる。このような場合等は、乾燥のみ連続工程で行った後、別途焼成することにより形成させることも可能である。この場合にも、乾燥工程を連続して行うため、量産効率を上げることが可能である。
【０１４０】
さらに、本参考例では高抵抗膜を一層で形成したが、多層で形成する場合には、積層数にあわせて、スプレー塗布を行うことも可能である。
【０１４１】
なお、本参考例において基材１６２は予め切削加工により溝を形成したものを用いた。本製法により、スペーサ１６２の表面にも溝を形成することが出来た。
【０１４２】
また、高抵抗膜とスペーサ電極の形成順序を逆にすることも可能である。尚、以上のようにして得られたスペーサを実施例１と同様に画像表示パネルに組み込み、性能としても実施例１と同等の結果が得られた。
【０１４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表面帯電を抑制できる表面構造を有するスペーサを簡単な工程にて、低価格に製造する方法を提供することができる。また、製品ばらつきの無いスペーサを低コストで作製することができる。さらに、適当な高抵抗膜を成膜することにより帯電を抑制したスペーサを提供することができる。
【０１４４】
また、帯電による発光点の変位や沿面放電を抑制した優れた表示品位の優れた画像形成装置等の電子線装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスペーサの製造方法にかかる実施形態の例を説明する図である。
【図２】 スペーサの製造方法にかかる参考形態の例を説明する図である。
【図３】 スペーサの製造方法にかかる参考形態の別の例を説明する図である。
【図４】本発明のスペーサの製造方法により作成されるスペーサの例を示す概略図である。
【図５】本発明の製造方法により作成されるスペーサを備えた画像形成装置の例を示す図である。
【図６】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の平面図である。
【図７】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の一部断面図である。
【図８】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を例示した平面図である。
【図９】本発明の実施例である表示パネルのＡ−Ａ’断面図である。
【図１０】蛍光体の他の構成例を説明するための図である。
【図１１】本発明のスペーサの製造方法にかかる実施例を説明する図である。
【図１２】本発明のスペーサの製造方法にかかる別の実施例を説明する図である。
【図１３】 スペーサの製造方法にかかる参考例を説明する図である。
【図１４】高抵抗膜の形成方法について説明する図である。
【図１５】中間電極層（低抵抗膜）の形成方法について説明する図である。
【符号の説明】
１ スペーサ基体
３ 電子源基板に面したスペーサの当接面
５ 電子源基板に接するスペーサの側面
１１ 高抵抗膜
２１ 低抵抗膜
３１ａ 蛍光体
３１ｂ 黒色導電体
４０ 層間絶縁層
１６１ スペーサ基材
１６２ 引き出された基材
１６３ 引き出しローラー
１７４ 成膜手段のスプレーヘッド
１７５ コントローラー
５０１ スペーサ基材
５０２ ヒーター
５０３ 引き出しローラー
５０４ 送り込みローラー
５０５ ブレード
５０６ 補助加熱ヒーター
５０７ 凹凸形成用ローラー
１０１１ 基板（電子源基板）
１０１２ 冷陰極素子（電子放出素子、表面伝導型放出素子）
１０１３ 行方向配線（走査電極）
１０１４ 列方向配線（信号電極）
１０１５ リアプレート
１０１６ 側壁
１０１７ フェースプレート
１０１８ 蛍光体
１０１９ メタルバック
１０２０ スペーサ
１１０２、１１０３ 素子電極
１１０４ 導電性薄膜
１１０５ 電子放出部
１１１３ 薄膜
１０１０ 黒色導電材
１０４１ 接合材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a spacer used in an electron beam apparatus such as an image forming apparatus using an electron beam, and a method for manufacturing an electron beam apparatus including the spacer.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an image forming apparatus using an electron-emitting device, an electron source substrate on which a large number of cold-cathode electron-emitting devices are formed and an anode substrate provided with a transparent electrode and a phosphor are opposed in parallel and are evacuated to a vacuum. There are known electron beam display panels. In such an image forming apparatus, a device using a field emission type electron-emitting device is, for example, I.D. Brodie, “Advanced technology: flat cold-cathode CRTs”, Information Display, 1/89, 17 (1989). A device using a surface conduction electron-emitting device is disclosed in, for example, USP 5066883. The flat-type electron beam display panel can be lighter and have a larger screen than a cathode ray tube (CRT) display device which is widely used at present, and a flat-type display using liquid crystal. Compared with other flat display panels such as panels, plasma displays, and electroluminescent displays, it is possible to provide images with higher brightness and higher quality. FIG. 5 is a perspective view in which a part of a conventional flat-type electron beam display panel is cut out as an example of an image forming apparatus using electron-emitting devices. Here, the configuration of the electron beam display panel shown in FIG. 5 will be described in detail. In the drawing, 1015 is a rear plate, 1017 is a face plate, and 1016 is a side wall, and these constitute a vacuum envelope. Reference numeral 1011 denotes an electron source substrate, and 1012 denotes an electron-emitting device. In this example, one phosphor corresponds to one electron-emitting device. Reference numerals 1013 (scanning electrodes) and 1014 (signal electrodes) are wiring electrodes, and are connected to the electron-emitting devices 1012 respectively. Further, 1019 is a metal back and 1018 is a phosphor. Reference numeral 1020 denotes a spacer, which holds the electron source substrate 1011 and the face plate 1017 at a predetermined interval, and is disposed inside the vacuum envelope as a support member against atmospheric pressure. Note that each joint portion of the face plate 1017, the side wall 1016, the rear plate 1015, and the spacer 1020 is sealed with a low-melting glass frit.
[0003]
In order to form an image on this electron beam display panel, a predetermined voltage is sequentially applied to the scanning electrode 1013 and the signal electrode 1014 arranged in a matrix, thereby causing the predetermined electron-emitting device 1012 located at the intersection of the matrix to be formed. By selectively driving, the emitted electrons are irradiated to the phosphor 1018 to obtain a bright spot at a predetermined position. Note that a high voltage is applied to the metal back 1019 so as to have a positive potential with respect to the electron-emitting device 1012 in order to accelerate emitted electrons and obtain a bright spot with higher luminance. Here, the applied voltage is a voltage of about several hundred volts to several tens of kilovolts depending on the performance of the phosphor 1018. Accordingly, the distance d between the electron source substrate 1011 and the face plate 1017 is generally set to about several hundred μm to several mm so that vacuum breakdown (that is, discharge) does not occur due to this applied voltage. Is.
[0004]
As the display area of the electron beam display panel increases, it is necessary to increase the thickness of the rear plate 1015 and the face plate 1017 in order to suppress deformation of the plate substrate due to the difference between the vacuum inside the vacuum envelope and the external atmospheric pressure. I came. Increasing the thickness of the plate substrate not only increases the weight of the display panel, but also causes distortion when viewed from an oblique direction, and also reduces the viewing angle. Therefore, by arranging the spacer 1020, the strength burden of both plates 1015 and 1017 can be reduced, and the weight, cost, and screen size can be increased. Therefore, the advantages of the flat-type electron beam display panel can be fully exhibited. Will be able to.
[0005]
As a material used for this spacer 1020, (1) having sufficient atmospheric pressure strength (compressive strength), (2) having heat resistance capable of withstanding the heating process in the manufacturing process and the high vacuum forming process, (3) The thermal expansion coefficient of the display panel substrate, side walls, and the like are matched, (4) a high resistance body having a dielectric strength that can withstand high voltage application, and (5) maintaining a high vacuum. Therefore, it is required that the gas emission rate is small, (6) the dimensions can be processed with high accuracy, and the mass productivity is excellent. Generally, a glass material is used.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the display panel of the image forming apparatus as described above has the following problems.
[0007]
First, there is a possibility that spacer charging is caused when a part of electrons emitted from the vicinity of the spacer hits the spacer or ions ionized by the action of the emitted electrons adhere to the spacer. Furthermore, there is a possibility that the electrons reaching the face plate are partially reflected and scattered, and a part of the electrons hits the spacer to cause spacer charging.
[0008]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a spacer having a surface structure capable of suppressing surface charging at a low cost by a simple process. To do. The present invention also provides an electron beam apparatus such as an image forming apparatus that achieves a low price while having a sufficient display luminance by using the spacer manufactured as described above and a spacer having such a function. For the purpose.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventor has provided an uneven structure on the spacer surface of an electron beam apparatus provided with an electron source and a spacer in an airtight container, and more effective secondary electron emission than when the spacer surface is smooth. It has been found that since the coefficient can be reduced, charging of the spacer surface can be effectively suppressed. The following method has been found as a manufacturing method for manufacturing a spacer having such an uneven surface, which can greatly reduce the process time spent for manufacturing the spacer and can manufacture the spacer with good reproducibility. It was.
[0010]
That is, this invention is a manufacturing method of the said spacer of the electron beam apparatus provided with an airtight container and the electron source and spacer arrange | positioned in the said airtight container, Comprising: The process of carrying out heating extending | stretching the base material of the said spacer. And producing desired spacers on the surface of the substrate in the heating and stretching step.
[0011]
The spacer manufacturing method further includes a step of forming a conductive film on the surface of the spacer substrate formed through the heating and stretching step.
[0018]
The present invention also relates to a method for manufacturing an electron beam apparatus comprising an airtight container and an electron source and a spacer disposed in the airtight container, wherein the spacer is a method for manufacturing any of the spacers described above. The manufacturing method of the electron beam apparatus characterized by the above-mentioned.
[0019]
Also, The present invention An image forming apparatus comprising: an airtight container; an electron source disposed in the airtight container; an image forming member that forms an image by irradiation of electrons from the electron source; and a spacer. The method of manufacturing an image forming apparatus, wherein the spacer is manufactured by the method described above. It is.
[0020]
In the present invention described above, first, forming desired irregularities on the surface of the substrate in the step of heating and stretching the base material of the spacer, the formation of the irregularities can utilize the heat during the heating and stretching, Furthermore, it is not necessary to separately provide the step of forming the spacer base from the base material and the step of forming irregularities on the formed spacer base, and the process time spent for manufacturing the spacer can be greatly reduced.
[0023]
Further, in the present invention described above, having the step of heating and stretching eliminates the step of polishing the formed spacer substrate, and a large number of them can be processed in parallel at one time, so that mass production effect is great.
[0024]
In addition, when the surface roughness of the irregularities on the surface of the spacer base is 0.1 μm or more and 100 μm or less, the continuity of the conductive film formed on the surface is good, and the electric field concentration effect due to the sharp shape at the convex portion can be suppressed. Therefore, it is preferable.
[0025]
Further, the sheet resistance on the surface of the spacer disposed in the electron beam apparatus is 10 from the antistatic and power consumption. 7 To 10 14 It is preferable that it is Ω / □.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention are described below.
[0027]
First, a first embodiment will be described with reference to FIG.
[0028]
(1). A spacer base material 501 having a shape similar to the cross section of the spacer substrate to be produced is used. At this time, the cross-sectional area of the desired spacer substrate is s1, the cross-sectional area of the spacer base material is s2, and s1 and s2 satisfy s1 / s2 <1.
[0029]
(2). Both ends of the spacer base member 501 are fixed, and a part of the longitudinal direction is heated by the heater 502 to a temperature equal to or higher than the softening point, and one end is sent in the direction of the heating part and fed at a speed v2 by the roller 504. The part is pulled out at the speed v1 by the drawing roller 503 in the same direction as v2. At this time, these speeds v1 and v2 satisfy s1v1 = s2v2. The heating temperature is usually 500 ° C. or higher although it depends on the type of substrate 501 and the processed shape. Here, unevenness is formed on the surface of the drawing roller 503, and the unevenness is sequentially formed on the surface of the pulled-out base material with heating and stretching.
[0030]
(3). After cooling, the stretched base material is cut into a desired length with a blade 505 to produce the spacer base 1.
[0031]
As described above, in the step of heat-stretching the base material of the spacer, forming the desired unevenness on the surface of the base material can use the heat during the heat-stretching to form the unevenness. Therefore, it is not necessary to separately provide the step of forming the spacer base from the base material and the step of forming the irregularities on the formed spacer base, and the process time spent for manufacturing the spacer can be greatly reduced.
[0032]
(4). Next, a conductive film is formed on the surface of the spacer substrate prepared as described above. This conductive film is a high resistance film or a low resistance film, which will be described later, and each is formed using a sputtering method, a vacuum deposition method, a printing method, an aerosol method, a dipping method, or the like.
[0033]
Next, using FIG. Reference form Will be described.
[0034]
(1). A spacer base material 161 having a shape similar to that of the cross section of the spacer base to be produced is used. In addition, the unevenness | corrugation is previously formed in the surface of the base material of this spacer. Further, the cross-sectional area of the desired spacer base is s1, the cross-sectional area of the spacer base material is s2, and s1 and s2 satisfy s1 / s2 <1.
[0035]
(2). Both ends of the spacer base material 161 are fixed, and a part of the longitudinal direction is heated by the heater 502 to a temperature equal to or higher than the softening point, and one end is directed in the direction of the heating portion, although not shown, the first embodiment described above. Is fed at a speed v2 by the same feeding roller as in the above, and the other end is pulled out at a speed v1 by a drawing roller 163 in the same direction as v2. At this time, these speeds v1 and v2 satisfy s1v1 = s2v2. Moreover, although heating temperature is based on the kind of base material and a process shape, it shall be 500 degreeC or more normally. Along with the heating and stretching, desired irregularities are formed on the surface of the drawn substrate 162.
[0036]
(3). After cooling, the stretched base material is cut to a desired length with a blade similar to that of the first embodiment (not shown) to produce a spacer base.
[0037]
As described above, a spacer base material having irregularities on the surface thereof in advance is heated and stretched, and the above irregularities are formed as irregularities of a desired shape on the surface of the spacer base material during the heating and stretching step. In addition to a significant reduction in the process time, even if there is an accuracy error in the irregularities formed on the substrate surface in advance, the accuracy error is greatly reduced to a level that does not cause a problem by subsequent heating and stretching. In addition to being able to create a spacer substrate having the unevenness with high reproducibility, a large accuracy margin can be obtained when forming the unevenness formed in advance on the surface of the base material, thereby improving the yield.
[0038]
(4). Next, the conductive film described in the first embodiment is formed on the surface of the spacer base formed as described above.
[0039]
Further, as shown in FIG. 3, the conductive film is formed by the film forming means (174, 175) provided between the heater 502 and the drawing roller 163 in the step (2). It may be performed during the heating and stretching process of the spacer base material 161. The film forming means shown in FIG. 3 is a film forming means for a high resistance film, which will be described later, and a spray head unit 174 for applying a liquid containing a material for forming the high resistance film to the drawn spacer base material 162. It consists of a controller 175 for the spray head 174.
[0040]
As described above, forming the desired unevenness and the conductive film on the surface of the base material in the step of heating and stretching the base material of the spacer not only forms the unevenness but also forms the conductive film. The heat at the time of heating and drawing can be used, and further, it is not necessary to provide a separate process for forming the conductive film, and the process time spent for manufacturing the spacer can be greatly reduced.
[0041]
4 (a), 4 (b), and 4 (c) are schematic views showing an example of the spacer obtained in the embodiment described above, and FIG. 4 (b) is a vertical view in FIG. 4 (a). 4C is a cross-sectional view including the direction BB ′, and FIG. 4C is a schematic view of the cross-section including the horizontal direction CC ′ in FIG. Reference numeral 1 denotes a spacer base having desired irregularities formed on at least the surface thereof, and 11 denotes a high resistance film formed on the surface of the spacer base 1 for the purpose of preventing charging. The high resistance film 11 has unevenness on the final surface following the surface unevenness of the spacer substrate. Reference numeral 21 denotes a low resistance film provided as necessary to obtain an ohmic contact between the electrode and the spacer in the electron beam apparatus.
[0042]
Further, as shown in FIG. 5 (details will be described in detail later), a plurality of cold cathode elements 1012 are formed as shown in FIG. 5 (details will be described later) of a schematic structure of a flat display device (electron beam device) using the uneven substrate with a high resistance film as a spacer. The display device has a structure in which a substrate 1011 and a transparent face plate 1017 on which a fluorescent film 1018 that is a light emitting material is formed are opposed to each other with a spacer 1020 interposed therebetween. The spacer 1020 has an uneven shape on the surface thereof. The display device is characterized in that it is covered with a high-resistance film that is formed with a film thickness that is not larger than the average amplitude value of the irregularities for the purpose of preventing charging.
[0043]
(Function of irregularities: Incident angle dependence of secondary electron emission charging)
The following effects can be obtained by the uneven shape formed on the surface of the spacer manufactured according to the embodiment described above.
[0044]
The first effect is an effect of reducing the incident angle of incident electrons in the high incident angle mode that greatly contributes to the charge amount. Due to the effect of the shape, the reduction effect of the incident angle multiplication component of the secondary electron emission coefficient can be suppressed to a level of 1/3 or less with respect to the smooth surface. This effect is particularly effective for direct incident electrons from the nearest electron-emitting device having a high incident angle of 80 degrees or more.
[0045]
Further, as a second effect, when deep unevenness is formed as one form of the uneven shape, an effect of confining secondary electrons can be obtained as in a fine Faraday cup aggregate.
[0046]
Furthermore, as a third effect, there is an effect of suppressing multiple emission secondary electrons. The emitted secondary electrons take an orbit in the anode direction while receiving and accelerating energy by the accelerating electric field, but since the energy immediately after the emission is relatively small, the secondary electrons are pulled into the local charged region and re-enter the spacer to be positive. It generates a charge. At this time, by subjecting the smooth substrate to a surface roughening treatment, it becomes possible to divide the range and to provide an effect of suppressing the accumulation of positive charges.
[0047]
As a fourth effect, there is an effect of suppressing an incident angle with respect to anode radiation electrons.
[0048]
The incident electron flying path to the spacer is distributed in various ways. In particular, in the re-incidence of reflected electrons from the face plate (hereinafter referred to as FP reflected electrons), the emission direction has a substantially concentric distribution. Therefore, the reflected electrons are distributed in multiple surrounding directions. As a result of the inventors' investigation of spacer charging for each element, the distance between the emitting elements and the anode applied voltage, the radiated electrons from the anode substrate are emitted not only from re-adjacent but also from the third and fourth adjacent electronic elements. It turned out to be an electron. The above-mentioned range is modulated for each display device, and its influence is not uniform, but is generally provided in order to increase the use efficiency of light emission from the phosphor for the purpose of obtaining high luminance. The effect of this phenomenon has been increased by installing members such as aluminum electrodes and increasing the acceleration voltage, which is one of the causes of charging. This phenomenon does not only mean that the FP reflected electrons depend on the distance from the spacer, and the closer the element is, the greater the amount of re-incident, but also the FP reflection from the light emitting point is from a position close to the spacer. It means that the incident angle at the time of re-incident to the far incident point is multiplied. For these reasons, the concavo-convex shape formed in multiple directions functions effectively as a secondary electron emission suppressing effect on the reflected electrons in the oblique mode.
[0049]
The above is the main function regarding the roughening, that is, the charging suppression of the uneven surface in the present embodiment.
[0050]
As another effect, since the function of creating the concavo-convex shape is separated from the antistatic film, an effect such that the surface shape can be easily controlled depending on the in-plane location.
[0051]
(Periodicity of irregularities)
The arrangement of the concave and convex shapes of the spacers in the embodiment described above does not necessarily have to be a periodic arrangement in order to obtain the above-described secondary electron emission suppressing effect, and may be an arrangement with a random period. What kind of arrangement structure is taken may be determined from the convenience of the production process, for example. In particular, in the case of periodicity, in consideration of the energy distribution and incident angle distribution of secondary electrons and reflected electrons, it is preferable to form irregularities composed of a plurality of periodic structures as the repetition period.
[0052]
(Uneven pitch, amplitude)
From the viewpoint of the incident angle dependent relaxation effect of the emission coefficient of the secondary electrons, the interval and amplitude of the irregularities may be arbitrarily selected without greatly affecting, but the multiple emission secondary electrons can save energy from the electric field between the anode and the cathode gap. In view of the effect of trapping before obtaining the acceleration energy of the positively charged region, it is preferable to have an interval or pitch of about 100 μm depending on the acceleration voltage. More preferably, the interval is 10 μm or less. For the same reason, the amplitude value of the concavo-convex shape can be selected from the viewpoint of suppressing the dependency on the incident angle of the secondary electrons, but in terms of obtaining the effect of suppressing the secondary emission secondary electrons, the surface roughness can be selected. The thickness (Ra) is preferably a large value of 0.05 μm or more. However, in order to suppress the electric field concentration effect due to the continuity of the film formed on the surface and the sharp shape in the convex portion, the upper limit is 100 μm or less. The average roughness is preferably.
[0053]
(High resistance film)
When an insulating material such as glass is used as the spacer base material, it is preferable to provide a high resistance film having an antistatic function on the surface in order to enhance the antistatic function. The high resistance film only needs to be able to create unevenness on the surface following the uneven shape of the lower layer, and various films can basically be used.
[0054]
In order to form a high-resistance film with a high leveling property of the concavo-convex shape, basically, it is important not to form the film with a film thickness that is significantly larger than the desired amplitude value of the lower layer or the substrate undulations. It is formed so as to have a film thickness equal to or smaller than the amplitude value. However, if the film thickness is extremely reduced, the sheet resistance increases and the continuity of the film tends to be lost in a region where the curvature of the unevenness is large (tight), so if the desired conductivity cannot be imparted to the spacer, at least The film thickness is preferably 100 mm or more, preferably 500 mm or more.
[0055]
As a method for producing the high resistance film, an existing antistatic film production process can be applied. For example, a sputtering method, a vacuum deposition method, a printing method, an aerosol method, a dipping method, or the like can be applied. From the viewpoint of cost reduction of the production process, a liquid phase process such as a dipping method is preferable. At this time, in order to lower the leveling property, it is important to control the film thickness and the viscosity of the coating liquid to small values.
[0056]
Furthermore, the secondary electron emission coefficient of the high resistance film is preferably low, and the secondary electron emission coefficient of the smooth film is more preferably 3.5 or less. Furthermore, from the viewpoint of the chemical stability of the film, the surface layer is preferably in a highly oxidized state as compared to the inside of the film.
[0057]
In the display device described above, one side of the spacer 1020 is electrically connected to a wiring on the substrate 1011 on which a cold cathode element is formed. Further, the opposing sides are electrically connected to an acceleration electrode (metal back 1019) for causing electrons emitted from the cold cathode device to collide with the light emitting material (phosphor film 1018) with high energy. That is, a current obtained by dividing the acceleration voltage by the resistance value of the antistatic film flows through the antistatic film formed on the surface of the spacer.
[0058]
Therefore, the resistance value Rs of the spacer is set in a desirable range from antistatic and power consumption. Surface resistance R / □ is 10 from the viewpoint of antistatic 13 [Ω / □] or less is preferable. 10 to obtain sufficient antistatic effect 11 [Ω / □] or less is more preferable. The lower limit of the sheet resistance depends on the spacer shape and the voltage applied between the spacers. Five [Ω / □] or more is preferable.
[0059]
The thickness t of the high resistance film is desirably in the range of 10 nm to 1 μm. Although it varies depending on the surface energy of the material, adhesion to the substrate, and substrate temperature, a thin film of 10 nm or less is generally formed in an island shape, and its resistance is unstable and reproducibility is poor. On the other hand, when the film thickness t is 1 μm or more, the film stress increases, the risk of film peeling increases, and the film formation time becomes longer, resulting in poor productivity. Therefore, the film thickness is desirably 50 to 500 nm. The sheet resistance R / □ is ρ / t, and the specific resistance ρ of the high resistance film is 0.1 to 10 from the preferred range of R / □ and t described above. 8 Ωcm is preferred. Furthermore, in order to realize a more preferable range of surface resistance and film thickness, ρ is 10 2 -10 6 It is good to use Ωcm. As described above, the temperature of the spacer rises when a current flows through the high resistance film formed thereon or when the entire display generates heat during operation. If the resistance temperature coefficient of the high resistance film is a large negative value, the resistance value decreases when the temperature rises, the current flowing through the spacer increases, and the temperature rises. The current continues to increase until it exceeds the power supply limit. The value of the resistance temperature coefficient at which such a current runaway occurs is empirically a negative value and the absolute value is 1% or more. That is, it is desirable that the temperature coefficient of resistance of the high resistance film is greater than -1% (when it is negative, the absolute value is less than 1%).
[0060]
Metal oxide is excellent as a material having high resistance film characteristics. Among metal oxides, chromium, nickel, and copper oxides are preferable materials. The reason is considered that these oxides have a relatively low secondary electron emission efficiency and are not easily charged even when electrons emitted from the electron-emitting device hit the spacer. Besides metal oxides, carbon is a preferable material because it has a low secondary electron emission efficiency. In particular, since amorphous carbon has high resistance, it is easy to control the spacer resistance to a desired value. However, since the resistance value of the metal oxide or carbon is difficult to adjust to a desirable resistivity range as a high resistance film, and the resistance is easily changed depending on the atmosphere, resistance controllability is possible only with these materials. poor. By adjusting the composition of the transition metal, the resistance value of the nitride of aluminum and the transition metal alloy can be controlled in a wide range from a good conductor to an insulator. Furthermore, it is a stable material with little change in resistance in the process of manufacturing a display device described later. And since the resistance temperature coefficient is larger than -1%, it is a material which is practically easy to use. Examples of the transition metal element include Ti, Cr, Ta and the like.
[0061]
The high resistance film provided on the surface of the spacer may be formed by laminating a metal oxide film or a carbon film as a topcoat layer on the surface of an aluminum transition metal alloy nitride film (hereinafter referred to as alloy nitride film). The resistance value of the entire high resistance film is generally defined by the resistance value of the alloy nitride film, and the top coat layer has an effect of suppressing antistatic. Since the resistance value of the topcoat layer depends on the atmosphere as described above, the thickness of the topcoat layer should be determined so that the resistance value of the topcoat layer exceeds 1/2 of the resistance value of the high resistance film. . When the specific resistance of the topcoat layer is high, it is difficult to quickly release the charges accumulated on the surface. Therefore, the thickness of the topcoat layer is limited, and a value not exceeding 20 nm is preferable.
[0062]
The alloy nitride film is formed on the spacer substrate by thin film forming means such as sputtering, reactive sputtering in a nitrogen gas atmosphere, electron beam vapor deposition, ion plating, or ion assist vapor deposition. The metal oxide film can also be produced by a similar thin film formation method, but in this case, oxygen gas is used instead of nitrogen gas. In addition, a metal oxide film can be formed by a CVD method or an alkoxide coating method. The carbon film is produced by vapor deposition, sputtering, CVD, or plasma CVD. In particular, when producing amorphous carbon, the atmosphere during film formation should contain hydrogen or be used as a film formation gas. Use hydrocarbon gas. The alloy nitride film and the top coat layer may be produced by different apparatuses, but the adhesion of the top coat layer is enhanced by continuous lamination. Although the antistatic film of the present embodiment has been described for the spacer antistatic of a flat display device, the present invention is not limited to this and can be used as a high resistance film in other applications.
[0063]
In addition, since the spacer provided with the high resistance film has a low resistance film at the contact portion with the upper and lower substrates, it is possible to suppress the distribution of the charged charge in the lateral direction. In addition, the resistance value of the low resistance film is 1/10 or less of the resistance value of the high resistance film as the area resistance for the purpose of improving electrical connection with the upper and lower substrates, and 10 7 [Ω / □] or less is desirable. Furthermore, the electron-emitting device is a cold cathode device, further an electron-emitting device having a conductive film including an electron-emitting portion between electrodes, and further a surface conduction electron-emitting device. It is more preferable that the structure of the element is simple and high luminance can be obtained.
[0064]
In addition, an electron beam apparatus to which the present proposal is applied can be applied as an image forming apparatus that forms an image by irradiating the target with electrons emitted from the electron-emitting device in accordance with an input signal. As the target, a latent image can be formed from various materials from the viewpoint of image recording, but a moving image can be recorded and displayed at low cost by being made of a phosphor.
[0065]
(Image forming device overview)
Next, the configuration and manufacturing method of the display panel of the image forming apparatus to which the spacer manufactured according to the above-described embodiment is applied will be described with a specific example.
[0066]
FIG. 5 is a perspective view of the display panel used in this example, and a part of the panel is cut away to show the internal structure.
[0067]
In the figure, 1015 is a rear plate, 1016 is a side wall, 1017 is a face plate, and 1015 to 1017 form an airtight container for maintaining the inside of the display panel in a vacuum. When assembling an airtight container, it is necessary to seal the joints of each member in order to maintain sufficient strength and airtightness. For example, frit glass is applied to the joints, and in the air or in a nitrogen atmosphere, Celsius. Sealing was achieved by baking at 400 to 500 degrees for 10 minutes or more. A method for evacuating the inside of the hermetic container will be described later. In addition, since the inside of the airtight container is maintained in a vacuum of about 10 to the sixth power [Torr], for the purpose of preventing destruction of the airtight container due to atmospheric pressure or unexpected impact, as an atmospheric pressure resistant structure, A spacer 1020 is provided.
[0068]
A substrate 1011 is fixed to the rear plate 1015, and n × m cold cathode elements 1012 are formed on the substrate (n and m are positive integers of 2 or more and are intended) For example, in a display device for the purpose of displaying high-definition television, it is desirable to set n = 3000 and m = 1000 or more. The n × m cold cathode elements are simply matrix-wired by m row-directional wirings 1013 and n column-directional wirings 1014. The portion composed of 1011 to 1014 is called a multi-electron beam source.
[0069]
As long as the multi-electron beam source used in the image forming apparatus is an electron source in which cold cathode elements are wired in a simple matrix, the material, shape, or manufacturing method of the cold cathode elements are not limited. Therefore, for example, a cold cathode device such as a surface conduction electron-emitting device, FE type, or MIM type can be used.
[0070]
Next, the structure of a multi-electron beam source in which surface conduction electron-emitting devices (described later) are arranged as a cold cathode device on a substrate and wired in a simple matrix will be described.
[0071]
FIG. 6 is a plan view of the multi-electron beam source used in the display panel of FIG. On the substrate 1011, surface conduction electron-emitting devices 1012 are arranged, and these devices are wired in a simple matrix by row direction wirings 1013 and column direction wirings 1014. An insulating layer (not shown) is formed between the electrodes at a portion where the row direction wiring 1013 and the column direction wiring 1014 intersect, and electrical insulation is maintained.
[0072]
FIG. 7 shows a cross section taken along the line BB ′ in FIG.
[0073]
In the multi-electron source having such a structure, the row direction wiring 1013, the column direction wiring 1014, the interelectrode insulating layer (not shown), and the element electrode of the surface conduction electron-emitting device and the conductive thin film are formed on the substrate in advance. After that, each element was supplied with power through the row direction wiring 1013 and the column direction wiring 1014 to perform energization forming processing (described later) and energization activation processing (described later).
[0074]
In this example, the multi-electron beam source substrate 1011 is fixed to the rear plate 1015 of the hermetic container. However, if the multi-electron beam source substrate 1011 has sufficient strength, The substrate 1011 itself of the multi electron beam source may be used as the rear plate.
[0075]
A fluorescent film 1018 is formed on the lower surface of the face plate 1017. Since this example is a color display device, the phosphor film 1018 is coated with phosphors of three primary colors red, green, and blue used in the field of CRT. For example, as shown in FIG. 8A, the phosphors of the respective colors are separately applied in stripes, and a black conductor 1010 is provided between the stripes of the phosphors. The purpose of providing the black conductor 1010 is to prevent the display color from being shifted even if there is a slight shift in the irradiation position of the electron beam, or to prevent the reflection of external light and prevent a decrease in display contrast. In other words, it is possible to prevent the fluorescent film from being charged up by an electron beam. For the black conductor 1010, graphite is used as a main component, but other materials may be used as long as they are suitable for the above purpose.
[0076]
Further, the method of separately applying the phosphors of the three primary colors is not limited to the stripe arrangement shown in FIG. 8 (a). For example, a delta arrangement as shown in FIG. It may be an array (for example, FIG. 8C).
[0077]
Note that when a monochrome display panel is formed, a monochromatic phosphor material may be used for the phosphor film 1018, and a black conductive material is not necessarily used.
[0078]
Further, a metal back 1019 known in the field of CRT is provided on the surface of the fluorescent film 1018 on the rear plate side. The purpose of providing the metal back 1019 is to improve the light utilization by specularly reflecting a part of the light emitted from the fluorescent film 1018, to protect the fluorescent film 1018 from negative ion collision, For example, to act as an electrode for applying a voltage, or to act as a conductive path for excited electrons in the fluorescent film 1018. The metal back 1019 was formed by forming a fluorescent film 1018 on the face plate substrate 1017, smoothing the surface of the fluorescent film, and vacuum-depositing Al thereon. Note that when a low-voltage phosphor material is used for the fluorescent film 1018, the metal back 1019 is not used. Although not used in this example, a transparent electrode made of, for example, ITO is provided between the face plate substrate 1017 and the fluorescent film 1018 for the purpose of applying an acceleration voltage and improving the conductivity of the fluorescent film. Also good.
[0079]
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 5, and the numbers of the respective parts correspond to those in FIG. The spacer 1020 is formed by forming an electrode 16 parallel to the electron source substrate made of a low resistance member on the surface of the spacer base 1, and further forming a high resistance film 11 on the surface of the face plate 1017 for the purpose of preventing charging. Consists of a member in which a low resistance film 21 is formed on the contact surface 3 of the spacer facing the inner side (metal back 1019, etc.) and the surface of the substrate 1011 (row-direction wiring 1013 or column-direction wiring 1014) Thus, it is arranged in a necessary number and at a necessary interval to achieve the above object, and is fixed to the inside of the face plate and the surface of the substrate 1011 by the bonding material 1041. Further, the high resistance film is formed on at least the surface of the spacer substrate 1 exposed in the vacuum in the airtight container, and the low resistance film 21 on the spacer 1020 and the bonding material 1041 are interposed therebetween. And electrically connected to the inside of the face plate 1017 (metal back 1019 and the like) and the surface of the substrate 1011 (row-direction wiring 1013 or column-direction wiring 1014). In the embodiment described here, the spacer 1020 has a thin plate shape, is arranged in parallel to the row direction wiring 1013, and is electrically connected to the row direction wiring 1013.
[0080]
The spacer 1020 has an insulating property to withstand a high voltage applied between the row direction wiring 1013 and the column direction wiring 1014 on the substrate 1011 and the metal back 1019 on the inner surface of the face plate 1017, and the spacer 1020 It is necessary to have conductivity sufficient to prevent the surface from being charged.
[0081]
Examples of the spacer substrate 1 of the spacer 1020 include quartz glass, glass with a reduced impurity content such as Na, ceramic member such as soda lime glass, and alumina. The spacer base 1 preferably has a coefficient of thermal expansion close to that of the member forming the hermetic container and the substrate 1011.
[0082]
The low-resistance film 21 constituting the spacer 1020 electrically connects the high-resistance film 11 to the high-potential side face plate 1017 (metal back 1019 and the like) and the low-potential side substrate 1011 (wirings 1013 and 1014 and the like). In the following, the name of an intermediate electrode layer (intermediate layer) is also used. The intermediate electrode layer (intermediate layer) can have a plurality of functions listed below.
[0083]
(1). The high resistance film 11 is electrically connected to the face plate 1017 and the substrate 1011.
[0084]
As already described, the high resistance film 11 is provided for the purpose of preventing the charging on the surface of the spacer 1020. However, the high resistance film 11 is formed by using the face plate 1017 (metal back 1019 and the like) and the substrate 1011 (wiring 1013). 1014) directly or via the contact member 1041, a large contact resistance is generated at the interface of the connection portion, and there is a possibility that charges generated on the spacer surface cannot be quickly removed. In order to avoid this, a low resistance intermediate layer is provided on the contact surface 3 of the spacer 1020 that contacts the face plate 1017, the substrate 1011, and the contact material 1041 or the side surface portion 5 close to the contact surface together with the contact surface.
[0085]
(2). The potential distribution of the high resistance film 11 is made uniform.
[0086]
Electrons emitted from the cold cathode element 1012 form an electron trajectory according to a potential distribution formed between the face plate 1017 and the substrate 1011. In order to prevent disturbance of the electron trajectory in the vicinity of the spacer 1020, it is necessary to control the potential distribution of the high resistance film 11 over the entire area. When the high resistance film 11 is connected to the face plate 1017 (metal back 1019, etc.) and the substrate 1011 (wirings 1013, 1014, etc.) directly or via the contact material 1041, the connection state is caused due to the contact resistance at the interface of the connection portion. May occur, and the potential distribution of the high resistance film 11 may deviate from a desired value. In order to avoid this, a low-resistance intermediate layer is provided in the entire length region of the spacer end portion (contact surface 3 or side surface portion 5) where the spacer 1020 contacts the face plate 1017 and the substrate 1011. By applying a potential, the potential of the entire high resistance film 11 can be controlled.
[0087]
(3). Controls the orbit of emitted electrons.
[0088]
Electrons emitted from the cold cathode element 1012 form an electron trajectory according to a potential distribution formed between the face plate 1017 and the substrate 1011. With respect to electrons emitted from the cold cathode device in the vicinity of the spacer, restrictions (wiring, change of device position, etc.) associated with the installation of the spacer may occur. In such a case, in order to form an image without distortion or unevenness, it is necessary to control the trajectory of the emitted electrons to irradiate the desired position on the face plate 1017 with electrons. By providing a low resistance intermediate layer on the face plate 1017 and the side surface portion 5 of the surface in contact with the substrate 1011, the potential distribution in the vicinity of the spacer 1020 can have desired characteristics and the trajectory of emitted electrons can be controlled. it can.
[0089]
The low resistance film 21 may be selected from a material having a sufficiently low resistance compared to the high resistance film 11, and may be a metal such as Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, or Pd, or Alloys and Pd, Ag, Au, RuO 2 , Printed conductors composed of metals such as Pd-Ag and metal oxides and glass, or In 2 O Three -SnO 2 The material is appropriately selected from a transparent conductor such as polysilicon and a semiconductor material such as polysilicon.
[0090]
The bonding material 1041 needs to have conductivity so that the spacer 1020 is electrically connected to the row direction wiring 1013 and the metal back 1019. That is, a frit glass to which a conductive adhesive, metal particles, or a conductive filler is added is suitable.
[0091]
Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn and Hv are electrical connection terminals having an airtight structure provided for electrically connecting the display panel and an electric circuit (not shown).
[0092]
Dx1 to Dxm are electrically connected to the row-direction wiring 1013 of the multi-electron beam source, Dy1 to Dyn are electrically connected to the column-direction wiring 1014 of the multi-electron beam source, and Hv is electrically connected to the metal back 1019 of the face plate.
[0093]
Further, in order to evacuate the inside of the hermetic container, after assembling the hermetic container, an exhaust pipe (not shown) and a vacuum pump are connected, and the inside of the hermetic container is -7 The air is exhausted to a degree of vacuum of [Torr]. Thereafter, the exhaust pipe is sealed. In order to maintain the degree of vacuum in the hermetic container, a getter film (not shown) is formed at a predetermined position in the hermetic container immediately before or after sealing. A getter film is a film formed by, for example, heating and vapor-depositing a getter material mainly composed of Ba by a heater or high-frequency heating, and the inside of an airtight container is 10 by the adsorption action of the getter film. -Five -10 -7 The degree of vacuum is maintained at [Torr].
[0094]
In the image forming apparatus using the display panel described above, when a voltage is applied to each cold cathode element 1012 through the external terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn, electrons are emitted from each cold cathode element 1012. At the same time, a high voltage of several hundred [V] to several [kV] is applied to the metal back 1019 through the container outer terminal Hv to accelerate the emitted electrons and collide with the inner surface of the face plate 1017. Thereby, the phosphors of the respective colors forming the fluorescent film 1018 are excited to emit light, and an image is displayed.
[0095]
Usually, the voltage applied to 1012 to the surface conduction electron-emitting device of the present invention, which is a cold cathode device, is about 12 to 16 [V], and the distance d between the metal back 1019 and the cold cathode device 1012 is 0.1 [mm]. The voltage between the metal back 1019 and the cold cathode element 1012 is about 0.1 [kV] to about 10 [kV].
[0096]
The basic configuration and manufacturing method of the display panel and the outline of the image forming apparatus have been described above.
[0097]
【Example】
In each of the embodiments described below, as a multi-electron beam source, n × m (n = 3072, m = 1024) surface conduction electron-emitting devices having an electron emission portion in the conductive film between the electrodes described above. An electron beam source in which a matrix wiring is formed by m row-directional wirings and n column-directional wirings is used.
[0098]
Example 1
In this example, the spacer was obtained as follows. This will be described with reference to FIG. S2 = 18mm as the base material 501 of the spacer 2 A glass base material having (9 mm × 2 mm) is fed using a roller 504 at a speed of v2 = 1 mm / min, softened at about 700 ° C. with a heater 502, and v1 = 100 mm / with a drawing roller 503 disposed near the heater. It pulled out so that it might become min, and it cut | disconnected so that length might be set to 40 mm with the blade 505. FIG. Here, the surface of the drawing roller 503 has an uneven surface made of # 4000 sandpaper, and this is an integrated process in which an uneven surface is formed on the surface of the glass substrate at the same time as being heated and stretched to obtain a spacer substrate. Yes. Next, a Cr-Al alloy is formed by simultaneously sputtering a Cr and Al target as a high-resistance antistatic film on the surface of the spacer base having the irregularities formed on the surface as described above with a high-frequency power source. A nitride film was formed to a thickness of 200 nm. Sputtering gas is Ar: N 2 Is a 1: 2 gas mixture and the total pressure is 1 mTorr. The sheet resistance of the film formed simultaneously under the above conditions is R / □ = 2 × 10 Ten It was Ω / □. The present invention is not limited to this, and various antistatic films can be used in the present invention.
[0099]
Furthermore, a low resistance film was formed by the following method in a region to be a joint between the upper and lower electrodes. Both a 10 nm thick Ti film and a 200 nm thick Pt film were formed in a gas phase by sputtering in a 200 μm band in a region to be a connection portion. At this time, the Ti film was necessary as a base layer for reinforcing the film adhesion of the Pt film. Thus, a spacer with a low resistance film was obtained. The film thickness of the low resistance film at this time was 210 nm, and the sheet resistance was 10Ω / □.
[0100]
Concavities and convexities were formed on the surface of the obtained spacer, and both the coverage and continuity of the film of the concave and convex portions were good.
[0101]
The display panel shown in FIG. 5 described above was created using the spacers thus obtained. Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 5 and 9. First, a substrate 1011 on which a row direction wiring electrode 1013, a column direction wiring electrode 1014, an interelectrode insulating layer (not shown), and an element electrode of a surface conduction electron-emitting device and a conductive thin film are previously formed on a substrate is formed on a rear plate 1015. Fixed. Next, a face plate 1017 having a fluorescent film 1018 and a metal back 1019 on its inner surface is disposed via a side wall 1016 5 mm above the substrate 1011 with the spacer as a spacer 1020, and a rear plate 1015, a face plate 1017, and a side wall 1016. And each joint part of the spacer 1020 was fixed. The joint between the substrate 1011 and the rear plate 1015, the joint between the rear plate 1015 and the side wall 1016, and the joint between the face plate 1017 and the side wall 1016 are coated with frit glass (not shown), and 400 ° C. to 500 ° C. in the atmosphere. And sealed for 10 minutes or more. The spacer 1020 is a conductive frit glass (not shown) in which a conductive material such as a conductive filler or metal is mixed on the row direction wiring 1013 on the substrate 1011 side and on the metal back 1019 side on the face plate 1017 side. At the same time as the sealing of the above airtight container, it was bonded at 10 ° C. or more at 400 ° C. to 500 ° C. in the atmosphere for adhesion and electrical connection.
[0102]
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the fluorescent film 1018 adopts a stripe shape in which each color phosphor 31a extends in the column direction (Y direction), and the black conductor 31b is each color phosphor (R). , G, B) Fluorescent films arranged so as to separate not only the pixels in the Y direction but also the pixels in the Y direction are used, and the spacer 1020 is a black conductor 31b parallel to the row direction (X direction). In the region, a metal back 1019 was disposed. It should be noted that when performing the above-described sealing, each color phosphor 21a and each element disposed on the substrate 1011 must correspond to each other, so that the rear plate 1015, the face plate 1017, and the spacer 1020 have sufficient positions. Combined.
[0103]
The inside of the hermetic container completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient degree of vacuum, the row direction wiring 1013 is passed through the container external terminals Dx1 to Dxm and Dy1 to Dyn. A multi-electron beam source was manufactured by supplying power to each element through the column-direction wiring 1014 and performing energization forming processing and energization activation processing. Next 10 -6 The exhaust pipe (not shown) was welded by heating with a gas burner at a degree of vacuum of about Torr, and the envelope (airtight container) was sealed. Finally, a getter process was performed to maintain the degree of vacuum after sealing.
[0104]
In the image forming apparatus using the display panel as shown in FIG. 5 and FIG. 9 completed as described above, each cold cathode element (surface conduction type emitting element) 1012 has a container external terminal Dx1 to Dxm, Dy1. Electrons are emitted by applying a scanning signal and a modulation signal from signal generating means (not shown) through .about.Dyn, and a high voltage is applied to the metal back 1019 through a high voltage terminal Hv to accelerate the emitted electron beam, and fluorescence. An image was displayed by causing electrons to collide with the film 1018 and exciting and emitting each color phosphor 31a. The applied voltage Va to the high voltage terminal Hv was applied up to a limit voltage at which discharge gradually occurred in the range of 3 to 12 kV, and the applied voltage Vf between the wirings 1013 and 1014 was 14V. When a voltage of 8 kV or higher was applied to the high voltage terminal Hv and continuous driving was possible for 1 hour or longer, the withstand voltage was judged to be good.
[0105]
The image forming apparatus produced in this example was judged to have good withstand voltage in the vicinity of the spacer. Furthermore, two-dimensionally arranged light-emitting spot arrays including a light-emitting spot due to emitted electrons from the cold cathode element 1012 located near the spacer were formed, and a clear color image display with good color reproducibility was achieved. This indicates that even when the spacer is installed, the electric field disturbance that affects the electron trajectory does not occur.
[0106]
(Example 2)
In this example, as a method for obtaining a spacer substrate, a spacer with a high resistance film was produced in the same manner as in Example 1 except that reheating was performed after heat stretching.
[0107]
The spacer substrate was obtained as follows. This will be described with reference to FIG. The spacer base material 501 is the same as that of the first embodiment. The difference from the first embodiment is that the unevenness as described in the first embodiment is not formed on the surface of the roller 503 on the drawer side. An auxiliary heating heater 506 and an unevenness forming roller 507 having an unevenness formed on the surface thereof are provided below 503, but this embodiment also intends to obtain a spacer substrate by an integrated process. is there.
[0108]
An uneven surface is formed on the surface of the roller 507 by # 4000 sandpaper, and the rollers 503 and 507 rotate at a constant speed. At this time, the glass plate drawn by the roller 503 by the same processing as in Example 1 is heated to about 600 ° C. by the auxiliary heating heater 506 before cutting, and the unevenness is drawn while being drawn by the unevenness forming roller 507. Transcript. Then, it cut | disconnected so that it might become 40 mm with the blade 505, and obtained the spacer base | substrate.
[0109]
Thereafter, spacers were formed by the same post-process as in Example 1.
[0110]
The spacer thus obtained was incorporated into the image display panel in the same manner as in Example 1, and the same results as in Example 1 were obtained in terms of performance. In this case, as compared with the configuration in which only the residual heat of the heat stretching method is used as in the first embodiment, the device design margins of the heat stretching apparatus and the unevenness forming apparatus are widened.
[0111]
Example 3
In this example, a spacer base was prepared in the same manner as in Example 1 except that the drawing roller 503 of Example 1 was heated. In this example, the roller 503 was supplementarily heated to 600 ° C. to transfer the unevenness.
[0112]
Spacers were formed on this substrate by the same post-process as in Example 1.
[0113]
The spacer thus obtained was incorporated into the image display panel in the same manner as in Example 1, and the same results as in Example 1 were obtained in terms of performance. In this case, the design margin of the apparatus is wider than the configuration using only the residual heat of heating and stretching.
[0114]
Example 4
The spacer substrate in this example was obtained as follows. This will be described with reference to FIG. The base material is the same as that in Example 1, and the difference from Example 1 is that the unevenness as described in Example 1 is not formed on the surface of roller 503 on the drawer side. (Below) that irregularities were formed by sandblasting. In FIG. 12, reference numeral 508 denotes a blast nozzle, and the rest is the same as FIG. The blasting abrasive is # 2000 alumina particles with an air pressure of 200 kPa (2.0 kgf / cm 2 ) From the position of 20 mm.
[0115]
A substrate 501 was fed into this system in the same manner as in Example 1 to obtain a spacer substrate. The average roughness of the obtained substrate was 1200 mm.
[0116]
Spacers were formed on this substrate by the same post-process as in Example 1.
[0117]
The spacer thus obtained was incorporated into the image display panel in the same manner as in Example 1, and the same results as in Example 1 were obtained in terms of performance.
[0118]
( Reference example 1 )
Figure 2 shows the book Reference example FIG. 2 is a schematic view of a method for forming a spacer substrate.
[0119]
In FIG. 2, 161 is a glass base material that is a base material of the spacer, 162 is a base material drawn out by heating, 502 is a heater, S2 is a cross-sectional area of the base material 161, and S1 is a section of the base material 162. Area, V2 is the feed rate of the base material, and V1 is the pulling speed of the spacer.
[0120]
The cross section S2 of the substrate 161 is formed in a similar shape to the spacer cross section S1 to be formed. Book Reference example The cross-sectional size of the spacer to be formed was 1.8 mm × 0.2 mm, and the substrate was 50 times larger. Moreover, PD200 (made by Asahi Glass) was used for the glass which is a base material, and the furnace temperature was about 760 degreeC.
[0121]
The ratio of similar shape, temperature, base material feed speed V2, and base material drawing speed V1 depend on the type of glass material and processing shape, but the similar shape ratio is several to several hundred times, and the temperature is softening of the glass base material. Any temperature above the point can be applied, but a generally used range is 500 to 800 ° C. Further, the feed rate of the base material needs to be at least smaller than the drawing speed of the base material, but the optimum condition can be arbitrarily determined. Book Reference example In this example, V2 was 1 m / min and V1 was 10 m / min.
[0122]
Book Reference example The base material 161 used was formed with grooves in advance using a mold.
[0123]
By this manufacturing method, a desired groove could be formed on the surface of the spacer substrate.
[0124]
The spacer thus obtained was incorporated into the image display panel in the same manner as in Example 1, and the same results as in Example 1 were obtained in terms of performance.
[0125]
Also book Reference example As described above, when the concave and convex grooves are formed in advance on the base material 161 of the spacer, it is preferable because the desired concave and convex grooves with high definition are formed on the base material portion 162 drawn out by heating and stretching. Further, even if a slight error occurs in the formation of the concave / convex groove in the base material 161, the error is canceled to the extent that there is no problem in the concave / convex groove of the extracted base material portion 162. The accuracy margin when forming the film can be increased, and the effect of improving the yield can be obtained.
[0126]
( Reference example 2 )
13, 14 and 15 show the book Reference example FIG. 13 is a schematic view of a method for forming a spacer base. FIG. 14 is an explanatory view of a high resistance film forming portion, and FIG. 15 is an explanatory view of an intermediate electrode layer (intermediate layer: low resistance film).
[0127]
In FIG. 13, 161 is a glass substrate, 162 is a glass material drawn into a spacer shape, 502 is a heating device, 174 is a spray head unit, 175 is a spray controller, 176 is a transfer roller, and 177 is a transfer coating solution. , 163 are drawer rollers. S2 is the cross-sectional area of the base material 161, S1 is the cross-sectional area of the spacer 162, V2 is the feed speed of the base material, and V1 is the pull-out speed of the spacer.
[0128]
The cross section S2 of the glass base material 161 is formed in a similar shape to the spacer cross section S1. Book Reference example The spacer cross-sectional size to be formed was 1.6 mm × 0.2 mm, and the base material was 12 times larger. Moreover, PD200 (made by Asahi Glass) was used for the glass, and the furnace temperature was about 720 ° C.
[0129]
Book Reference example In this example, V2 was 0.5 m / min and V1 was 6 m / min.
[0130]
Next, a method for forming a high resistance film will be described with reference to FIG.
[0131]
FIG. 14 is an explanatory diagram of a part of 174 in FIG. 13, in which 181 is a spray head, 182 is a coating solution supply line, 183 is a gas supply line, 184 is a coating solution sprayed and 185 is formed. The high-resistance film | membrane made is shown.
[0132]
Book Reference example Used as a high resistance film material was a coating solution in which a carboxylate salt of silicon and tin oxide was dissolved in an octane solvent at a molar ratio of 10 mol / liter in an octane solvent in a molar ratio of 2: 1. From the spray head 174, it applied to both surfaces of the spacer 162 by the nitrogen gas controlled by the spray controller 175. In this embodiment, the direction of gravity is made substantially coincident with the drawing direction, and the spray head 181 is sprayed at an angle of about 40 ° C. with respect to the application surface of the spacer 162. Book Reference example The surface temperature of the spacer in the high resistance film forming portion was measured and found to be 400 ° C.
[0133]
The high resistance film material can be applied and has a specific resistance of 10 Five -10 9 As long as the material exhibits a value of about Ωcm, various materials can be applied to both a single material and a composite material.
[0134]
Next, a method for forming the intermediate electrode layer will be described with reference to FIG. This intermediate electrode layer is shown as the low resistance film 21 in FIG. In FIG. 15, 191 is a blade for applying the transfer coating solution 177 to the surface of the transfer roller 176, 192 is a part of the container of the transfer coating solution 177, and 193 is an intermediate electrode layer.
[0135]
Book Reference example In Example 1, a silver paste was used for the coating solution 177. The transfer roller used was a linear groove having a pitch of 10 μm and a depth of 4 μm formed in a direction perpendicular to the paper surface. The pitch of the grooves, the size of the transfer roller, and the rotation speed can be appropriately selected depending on the viscosity and particle characteristics of the transfer coating liquid, the coating thickness, and the pulling speed V2 of the spacer substrate. . Book Reference example The surface temperature of the spacer in the high resistance film forming portion forming the intermediate electrode layer 193 was measured and found to be 360 ° C.
[0136]
The intermediate electrode layer material can be applied and 10 Five Various materials can be appropriately selected and applied as long as they exhibit a specific resistance of Ωcm or less.
[0137]
Book Reference example Thus, when the formed spacer was cut to a predetermined length and applied to the image forming apparatus in the same manner as in Example 1, high-quality image formation with little color misregistration was realized.
[0138]
Book Reference example As described above, the heat utilization efficiency can be increased by utilizing the heat at the time of substrate formation for the formation of the high resistance film and the intermediate electrode layer (low resistance film). In addition, the tact time was reduced by the continuous process.
[0139]
Also book Reference example In, the high resistance film and the intermediate electrode layer are formed using the heat at the time of forming the substrate, but it is also possible to use the heat only for drying. For example, when a high resistance film is formed by applying a liquid in which oxide particles are dispersed, oxide crystal growth is often required to obtain a function. In such a case, it is also possible to form the film by performing baking alone and then firing it separately. In this case as well, the mass production efficiency can be increased because the drying process is continuously performed.
[0140]
In addition, book Reference example In this case, the high-resistance film is formed in a single layer. However, in the case where the high-resistance film is formed in multiple layers, spray coating can be performed in accordance with the number of stacked layers.
[0141]
Book Reference example The base material 162 was previously formed with grooves by cutting. By this manufacturing method, a groove could also be formed on the surface of the spacer 162.
[0142]
It is also possible to reverse the formation order of the high resistance film and the spacer electrode. The spacer obtained as described above was incorporated into the image display panel in the same manner as in Example 1, and the same results as in Example 1 were obtained in terms of performance.
[0143]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a spacer having a surface structure capable of suppressing surface charging at a low cost by a simple process. In addition, a spacer without product variation can be manufactured at low cost. Furthermore, it is possible to provide a spacer in which charging is suppressed by forming an appropriate high resistance film.
[0144]
Further, it is possible to provide an electron beam apparatus such as an image forming apparatus with excellent display quality that suppresses displacement of a light emitting point due to charging and creeping discharge.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an embodiment according to a spacer manufacturing method of the present invention.
[Figure 2] The It depends on the manufacturing method of pacer Reference form It is a figure explaining the example of.
[Fig. 3] The It depends on the manufacturing method of pacer Reference form It is a figure explaining another example of.
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a spacer prepared by the spacer manufacturing method of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an image forming apparatus including a spacer created by the manufacturing method of the present invention.
FIG. 6 is a plan view of a substrate of a multi-electron beam source used in Examples.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a substrate of a multi-electron beam source used in an example.
FIG. 8 is a plan view illustrating the phosphor array of the face plate of the display panel.
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the display panel according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram for explaining another configuration example of a phosphor.
FIG. 11 is a view for explaining an embodiment according to the manufacturing method of the spacer of the present invention.
FIG. 12 is a diagram for explaining another embodiment according to the spacer manufacturing method of the present invention.
FIG. 13 The It depends on the manufacturing method of pacer Reference example FIG.
FIG. 14 is a diagram illustrating a method for forming a high resistance film.
FIG. 15 is a diagram illustrating a method for forming an intermediate electrode layer (low resistance film).
[Explanation of symbols]
1 Spacer base
3 Contact surface of the spacer facing the electron source substrate
5 Side surface of spacer in contact with electron source substrate
11 High resistance film
21 Low resistance film
31a phosphor
31b Black conductor
40 Interlayer insulation layer
161 Spacer base material
162 Substrate pulled out
163 Drawer roller
174 Spray head of film forming means
175 controller
501 Spacer base material
502 Heater
503 Drawer roller
504 Feeding roller
505 blade
506 Auxiliary heater
507 Roller for forming irregularities
1011 substrate (electron source substrate)
1012 Cold cathode device (electron emitting device, surface conduction type emitting device)
1013 Row direction wiring (scanning electrode)
1014 Column direction wiring (signal electrode)
1015 Rear plate
1016 side wall
1017 Face plate
1018 phosphor
1019 Metal back
1020 Spacer
1102, 1103 Device electrode
1104 Conductive thin film
1105 Electron emission unit
1113 Thin film
1010 Black conductive material
1041 Bonding material

Claims (4)

気密容器と、前記気密容器内に配置された、電子源及びスペーサとを備える電子線装置の前記スペーサの製造方法であって、前記スペーサの基材を加熱延伸する工程を有し、前記加熱延伸する工程において前記基材の表面に所望の凹凸を形成することを特徴とする電子線装置用スペーサの製造方法。  A method of manufacturing the spacer of an electron beam apparatus comprising an airtight container and an electron source and a spacer disposed in the airtight container, the method comprising a step of heating and stretching a base material of the spacer, the heating stretching The manufacturing method of the spacer for electron beam apparatuses characterized by forming a desired unevenness | corrugation in the surface of the said base material in the process to do. 更に、前記加熱延伸する工程を経て形成された前記スペーサの基体の表面に導電性膜を形成する工程を有する請求項１に記載の電子線装置用スペーサの製造方法。  The method of manufacturing a spacer for an electron beam apparatus according to claim 1, further comprising a step of forming a conductive film on a surface of the spacer base formed through the heating and stretching step. 気密容器と、前記気密容器内に配置された、電子源及びスペーサとを備える電子線装置の製造方法であって、前記スペーサが、請求項１または２に記載の方法にて製造されることを特徴とする電子線装置の製造方法。A method for manufacturing an electron beam apparatus comprising an airtight container and an electron source and a spacer disposed in the airtight container, wherein the spacer is manufactured by the method according to claim 1 or 2. A method for manufacturing an electron beam apparatus. 気密容器と、前記気密容器内に配置された、電子源、前記電子源からの電子の照射により画像を形成する画像形成部材、及び、スペーサとを備える画像形成装置の製造方法であって、前記スペーサが、請求項１または２に記載の方法にて製造されることを特徴とする画像形成装置の製造方法。And airtight container, disposed in the airtight container, an electron source, an image forming member for forming an electron image by irradiation of from the electron source, and a manufacturing method of an image forming apparatus and a spacer, The method for manufacturing an image forming apparatus , wherein the spacer is manufactured by the method according to claim 1 .
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