WO2005093778A1

WO2005093778A1 - 画像表示装置およびその製造方法

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Publication number: WO2005093778A1
Application number: PCT/JP2005/005763
Authority: WO
Inventors: Daiji Hirosawa
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2005-10-06
Also published as: JP2005285474A; US20070018176A1; EP1734556A1; TW200605123A

Description

明細書

画像表示装置およびその製造方法

技術分野

[0001] この発明は、対向配置された基板と、基板間に配設されたスぺーサとを備えた画像表示装置およびその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 近年、陰極線管（以下、 CRTと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、平面表示装置として機能するフィールド'ェミッション 'デバイス（以下、 FEDと称する）の一種として、表面伝導型電子放出装置（以下、 SEDと称する）の開発が進められている。

[0003] この SEDは、所定の間隔をおいて対向配置された第 1基板および第 2基板を備え、これらの基板は矩形状の側壁を介して周辺部を互いに接合することにより真空外囲器を構成している。第 1基板の内面には 3色の蛍光体層が形成され、第 2基板の内面には、蛍光体を励起する電子源として、各画素に対応する多数の電子放出素子が配列されている。各電子放出素子は、電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の電極等で構成されて!、る。

[0004] 前記 SEDにおいて、第 1基板および第 2基板間の空間、すなわち真空外囲器内は、高い真空度に維持されることが重要となる。真空度が低い場合、電子放出素子の寿命、ひいては、装置の寿命が低下してしまう。例えば、特開 2001— 272926号公報に開示された表示装置によれば、第 1基板および第 2基板間に作用する大気圧荷重を支持し基板間の隙間を維持するため、両基板間には、多数の板状あるいは柱状のスぺーサが配置されている。 SEDにおいて、画像を表示する場合、蛍光体層にァノード電圧が印加され、電子放出素子力放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体層へ衝突させることにより、蛍光体が発光して画像を表示する。実用的な表示特性を得るためには、通常の陰極線管と同様の蛍光体を用い、アノード電圧を数 kV以上望ましくは 5kV以上に設定することが必要となる。

[0005] 上記構成の SEDにおいて、高い加速電圧を持った電子が蛍光面に衝突した際、蛍光面で 2次電子および反射電子が発生する。第 1基板と第 2基板との間の空間が狭い場合、蛍光面で発生した 2次電子および反射電子が、基板間に配設されたスぺーサに衝突し、その結果、スぺーサが帯電する。そのため、スぺーサ付近では放電が発生し易い。スぺーサの帯電を防止するため、スぺーサ表面に金属膜、金属酸ィ匕膜等の被膜を形成することも考えられる。しかし、スぺーサ全面に被膜を形成した場合、スぺーサを通して電流リークが生じるとともに、蛍光体層にアノード電圧を印加することが困難となる。

[0006] 前述した SEDは、真空外囲器の内面に形成されたゲッター膜を含んでいる力このゲッター膜形成時、スぺーサ表面にもゲッター膜が成膜される可能性がある。スぺーサ全面にゲッター膜が形成された場合、上記と同様に、電流リークが発生するとともに、蛍光体層にアノード電圧を印加することが困難となる。

発明の開示

[0007] この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、スぺーサの帯電に起因する放電の発生を抑制し、信頼性の向上した画像表示装置およびその製造方法を提供することにある。

[0008] 上記目的を達成するため、この発明の態様に係る画像表示装置は、第 1基板、およびこの第 1基板に隙間を置いて対向配置された第 2基板を有した外囲器と、前記外囲器内に設けられた複数の画素と、それぞれ絶縁材料で形成されているとともに前記外囲器内で前記第 1基板および第 2基板の間に立設され、前記第 1および第 2基板に作用する大気圧荷重を支持する複数の柱状のスぺーサと、を備え、各スぺーサは、その立設方向に並んだ複数の段部と、スぺーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜と、を有している。

[0009] この発明の他の態様に係る画像表示装置の製造方法は、第 1基板、およびこの第 1基板に隙間を置いて対向配置された第 2基板を有した外囲器と、前記外囲器内に設けられた複数の画素と、それぞれ絶縁材料で形成されているとともに前記外囲器内で前記第 1基板および第 2基板の間に立設され、前記第 1および第 2基板に作用する大気圧荷重を支持する複数の柱状のスぺーサと、を備え、各スぺーサは、その立設方向に並んだ複数の段部と、スぺーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜と、を有してヽる画像表示装置の製造方法であって、

それぞれ立設方向に並んだ複数の段部を有した複数の柱状のスぺーサを絶縁材料により形成し、

真空雰囲気中で、前記スぺーサに向けて成膜材料を飛散させて、前記スぺーサ表面に前記被膜を形成し、その際、ガイド部材により成膜材料の飛散方向を所定の 1方向に規制して成膜分布を制御し、スぺーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜を形成する。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]図 1は、この発明の第 1の実施形態に係る SEDを示す斜視図。

[図 2]図 2は、図 1の線 II IIに沿って破断した前記 SEDの斜視図。

[図 3]図 3は、前記 SEDを拡大して示す断面図。

[図 4]図 4は、前記 SEDにおけるスぺーサ構体の一部を拡大して示す斜視図。

[図 5]図 5は、前記スぺーサ構体の製造に用いる成形型および支持基板を示す断面図。

[図 6]図 6は、前記成形型および支持基板を密着させた状態を示す断面図。

[図 7]図 7は、前記成形型を離型した状態を示す断面図。

[図 8]図 8は、前記 SEDの製造に用いる成膜装置を示す断面図。

[図 9]図 9は、前記成膜装置におけるグリッドを示す斜視図。

[図 10]図 10は、この発明の第 2の実施形態に係る SEDを示す断面図。

[図 11]図 11は、この発明の第 3の実施の形態に係る SEDを示す断面図。

発明を実施するための最良の形態

[0011] 以下図面を参照しながら、この発明を、平面型の画像表示装置として SEDに適用した実施形態について詳細に説明する。

図 1ないし図 3に示すように、 SEDは、それぞれ矩形状のガラス板からなる第 1基板 10および第 2基板 12を備え、これらの基板は約 1. 0〜2. Ommの隙間をおいて対向配置されている。第 1基板 10および第 2基板 12は、ガラスからなる矩形枠状の側壁 1 4を介して周縁部同士が接合され、内部が真空に維持された扁平な真空外囲器 15 を構成している。接合部材として機能する側壁 14は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材 20により、第 1基板 10の周縁部および第 2基板 12の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。

[0012] 第 1基板 10の内面には画像表示面として機能する蛍光体スクリーン 16が形成されている。この蛍光体スクリーン 16は、赤、緑、青に発光する蛍光体層 R、 G、 B、および遮光層 11を並べて構成され、これらの蛍光体層はストライプ状、ドット状、あるいは矩形状に形成されている。蛍光体スクリーン 16上には、アルミニウム等力もなるメタルノック 17およびゲッター膜 19が順に形成されている。

[0013] 第 2基板 12の内面には、蛍光体スクリーン 16の蛍光体層 R、 G、 Bを励起する電子源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子 18が設けられている。これらの電子放出素子 18は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子 18は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等を備えている。第 2基板 12の内面上には、電子放出素子 18に電位を供給する多数本の配線 21がマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器 15の外部に弓 I出されて、る。

[0014] 第 1基板 10および第 2基板 12の間にはスぺーサ構体 22が配設されている。スぺーサ構体 22は、矩形状の金属板からなる支持基板 24と、支持基板の一方の表面に一体的に立設された多数の柱状のスぺーサ 30と、を有している。支持基板 24は第 1基板 10の内面と対向した第 1表面 24aおよび第 2基板 12の内面と対向した第 2表面 24 bを有し、これらの基板と平行に配置されている。支持基板 24には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔 26が形成されている。電子ビーム通過孔 26は、それぞれ電子放出素子 18と対向して配列され、電子放出素子から放出された電子ビームを透過する。

[0015] 支持基板 24の第 1および第 2表面 24a、 24b、各電子ビーム通過孔 26の内壁面は、絶縁層として、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁性物質、例えば、 Li系のアルカリホウ珪酸ガラス力もなる高抵抗膜 43により被覆されている。支持基板 24は、その第 1表面 24aが、ゲッター膜 19、メタルバック 17、蛍光体スクリーン 16を介して、第 1 基板 10の内面に面接触した状態で設けられている。支持基板 24に設けられた電子ビーム通過孔 26は、蛍光体スクリーン 16の蛍光体層 R、 G、 B、および第 2基板 12上の電子放出素子 18と対向している。これにより、各電子放出素子 18は、電子ビーム通過孔 26を通して、対応する蛍光体層と対向している。支持基板 24の第 2表面 24b には、二次電子放出係数が 0. 4〜2. 0の材料を含有した酸化クロム、酸化銅、酸ィ匕鉄等の金属酸化物からなる被膜 44が所望の厚さに形成されて!ヽる。

[0016] 支持基板 24の第 2表面 24b上には複数のスぺーサ 30がー体的に立設されている。各スぺーサ 30の延出端は、第 2基板 12の内面、ここでは、第 2基板 12の内面上に設けられた配線 21上に当接している。各スぺーサ 30は、全体として支持基板 24側力延出端に向かって径が小さくなつた先細形状に形成されている。

[0017] 各スぺーサ 30は、支持基板 24側の基端カも延出端に向力つて積層された複数の段部を有し、表面が凹凸のスぺーサとして形成されている。本実施形態において、各スぺーサ 30は、基端側から第 1、第 2、第 3、第 4、第 5の 5つの段部 50a、 50b、 50c 、 50d、 50dを有し、その高さ ίま、 f列え ίま、 1. 4mm【こ形成されて!ヽる。スぺーサ 30の隣合う段部は、スぺーサの基端側の段部カ^ペーサ先端側の段部よりも大径に形成され、また、各段部の横断面は例えば楕円形に形成されている。

[0018] スぺーサ 30の第 1ないし第 4段部 50a、 50b、 50c、 50dは、それぞれスぺーサの基端側から先端側に向かって径が増大した先太のテーパ状に形成され、隣合う段部の内、先端側段部の基端側径は基端側段部の先端側径よりも小さく形成されて!ヽる。第 1ないし第 4段部 50a、 50b、 50c、 50dは、それぞれ第 2基板 12とほぼ平行に対向した環状の対向面を有して、る。スぺーサ 30の先端に位置した第 5段部 50dは、基端側から先端側に向かって先細のテーパ状に形成されている。第 1ないし第 5段部 50a、 50b、 50c、 50d、 50eは、それぞれスぺーサの立設方向、つまり、支持基板 24と垂直な方向に対して傾斜した外周面を有してヽる。

[0019] このように複数の段部を有したスぺーサ 30にお、て、先端に位置した第 5段部 50e の表面、および他の各段部の先端側表面、ここでは、各段部の対向面には、二次電子放出係数が 0. 4〜2. 0の材料を含有した酸化クロム、酸化銅、酸化鉄等の金属酸化物かなる被膜 45が所望の厚さに形成されている。理解を容易にするため、図 4において、被膜 45は斜線を付して示されている。第 1ないし第 4段部 50a、 50b、 50c、 50dの外周面には被膜 45が形成されていない。従って、スぺーサ 30の表面に形成された被膜 45は、スぺーサの延出方向に対して断続的に形成され電気的に分断されている。

[0020] 上記のように構成されたスぺーサ構体 22は、支持基板 24が第 1基板 10に面接触し、スぺーサ 30の延出端が第 2基板 12の内面に当接することにより、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持している。

[0021] SEDは、支持基板 24および第 1基板 10のメタルバック 17に電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。この電圧供給部は、支持基板 24およびメタルバック 1 7にそれぞれ接続されている。 SEDにおいて、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン 16およびメタルバック 17にアノード電圧が印加され、電子放出素子 18から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーン 16へ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン 16の蛍光体層が励起されて発光し、画像を表示する。

[0022] 次に、以上のように構成された SEDの製造方法にっ、て説明する。始めに、スぺ一サ構体 22の製造方法にっ、て説明する。

図 5に示すように、まず、所定寸法の支持基板 24、この支持基板とほぼ同一の寸法を有した矩形板状の成形型 36を用意する。この場合、 Fe— 50%N ゝらなる板厚 0. 15mmの金属板を脱脂、洗浄、乾燥した後、エッチングにより電子ビーム通過孔 26 を形成し支持基板 24とする。また、支持基板 24全体を酸化処理した後、電子ビーム通過孔 26の内面を含め支持基板表面に絶縁膜を形成する。更に、絶縁膜の上に、ガラスを主成分としたコート液を塗布し、乾燥した後、焼成することにより、高抵抗膜 4 3を形成する。

[0023] 成形型 36は、ステンレス、ポリエチレンテレフタレート等により矩形板状に形成された型本体 52を備え、この型本体には、スぺーサ 30と対応する位置に多数の透孔 54 が形成されている。各透孔 54は、スぺーサ形成孔よりも大きな径に形成されている。各透孔 54には、弾性変形可能な紫外線透過材料として、例えば、シリコーンからなる孔形成部 56が設けられている。この孔形成部 56に、スぺーサ 30に対応した形状を有する有底のスぺーサ形成孔 40が形成されている。これにより、スぺーサ形成孔 40 の周囲は、シリコーンによって囲まれている。なお、孔形成部に用いる弾性変形可能な紫外透過材料としては、シリコーンに限定されることなぐポリカーボネイト、アタリノレ等を使用することもできる。

[0024] 上記のように構成された成形型 36を用いてスぺーサ構体を作成する場合、成形型 36のスぺーサ形成孔 40にスぺーサ形成材料 46を充填する。スぺーサ形成材料 46 としては、少なくとも紫外線硬化型のバインダ (有機成分)およびガラスフィラーを含有したガラスペーストを用いる。ガラスペーストの比重、粘度は適宜選択する。

[0025] 続いて、図 6に示すように、スぺーサ形成材料 46の充填されたスぺーサ形成孔 40 が電子ビーム通過孔 26間に位置するように、成形型 36を支持基板 24に対して位置決めし支持基板 24の第 2表面 24bに密着させる。この状態で、充填されたスぺーサ形成材料 46に対し、例えば、紫外線ランプ等を用いて成形型 36の外面側力も紫外線 (UV)を照射し、スぺーサ形成材料を UV硬化させる。その際、スぺーサ形成材料 46が充填されているスぺーサ形成孔 40の周囲は、紫外線透過材料としてのシリコーンで形成された孔形成部 56によって囲まれている。そのため、紫外線は、スぺーサ形成材料 46に直接、および孔形成部 56を透過して照射される。従って、充填されたスぺーサ形成材料 46をその内部まで確実に硬化させることができる。

[0026] その後、図 7に示すように、硬化したスぺーサ形成材料 46を支持基板 24上に残すように、成形型 36を支持基板 24から離型する。ここで、硬化したスぺーサ形成材料 4 6、つまり、スぺーサ 30は、それぞれ第 1ないし第 5段部 50a、 50b, 50c, 50d、 50e を有した凹凸状に形成されて!ヽる。スぺーサ形成孔 40を規定してヽる孔形成部 56 は弾性変形可能なシリコーンによって形成されている。そのため、成形型 36の離型時、孔形成部 56は硬化したスぺーサ 30の凹凸に沿って弾性変形する。従って、スぺーサ 30が複数の段部を有した凹凸に形成されている場合でも、これらのスぺーサを損傷することなぐ成形型 36を容易に離型することができる。

[0027] 次に、スぺーサ形成材料 46が設けられた支持基板 24を加熱炉内で熱処理し、スぺーサ形成材料内力バインダを飛ばした後、約 500〜550°Cで 30分〜 1時間、スぺーサ形成材料を本焼成しガラス化する。これにより、支持基板 24上にスぺーサ 30 が作り込まれたスぺーサ構体 22が得られる。

[0028] 続いて、成膜装置によりスぺーサ構体 22の支持基板 24およびスぺーサ 30に金属酸化膜、例えば、酸化クロムの被膜を形成する。図 8および図 9に示すように、成膜装置は、真空処理槽により構成された真空チャンバ 61と、この真空チャンバ内を真空排気する真空ポンプ 62とを備えている。真空チャンバ 61内には、スぺーサ構体 22を支持および搬送する第 1搬送機構 64が配設され、この第 1搬送機構によりスぺーサ構体 22の支持基板 24が支持されている。真空チャンバ 61内には、酸化クロムからなる成膜源 65を所定位置に搬送する第 2搬送機構 66が設けられている。この第 2搬送機構 66により支持治具 68が移動可能に、かつ、高さ調整可能に支持されている。

[0029] 支持治具 68上には複数個の成膜源 65が保持され、スぺーサ構体 22と対向している。各成膜源 65は、例えば細長い棒状に形成され、スぺーサ構体 22の長手方向と平行に配設され、互いに所定の間隔を置いて配列されている。支持治具 68の下面側には、成膜源 65を加熱する加熱ユニット 70が設けられている。加熱ユニット 70は、例えば、成膜源 65を非接触で加熱可能な高周波加熱方式として構成され、高周波コイルおよびこの高周波コイルに高周波を印加する図示しない高周波発生器を備えている。加熱ユニット 70は、支持治具 68の下面側からこの支持治具を介して成膜源 65を加熱する。なお、支持治具 68は、高周波加熱に影響を受けないセラミックまたは硝子等の非誘電材料で形成されてヽる。

[0030] 支持治具 68上には、ガイド部材として機能するグリッド 72が設けられている。図 8および図 9に示すように、グリッド 72は、板材により、スぺーサ構体 22の支持基板 24とほぼ等しい平面寸法を有した角筒状に形成されている。グリッド 72は、互いに平行に延びた複数の透孔 74と、各透孔の周縁を規定しているとともに互いに平行に延びた複数のガイド壁 75とを有している。グリッド 72は、成膜源 65の上方に配置され、第 1 搬送機構 64に支持されたスぺーサ構体 22全体および成膜源 65と対向している。グリツド 72の各透孔 74は、それぞれ鉛直方向に延び、スぺーサ構体 22の支持基板 24 表面に対して垂直に延びて、る。

[0031] 次に、以上のように構成された成膜装置を用いてスぺーサ構体 22の支持基板 24 およびスぺーサ 30に酸ィ匕クロムの被膜を形成する工程について説明する。

[0032] まず、スぺーサ構体 22を真空チャンバ 61内に搬入し、第 1搬送機構 64により支持する。この際、支持基板 24がほぼ水平に位置し、スぺーサ 30が下方に向力つて延びるようにスぺーサ構体 22を支持する。 [0033] 続いて、成膜源 65を支持治具 68の上面に所定の配列で複数個設置するとともに、これらの成膜源と対向してグリッド 72を配置する。この支持治具 68を真空チャンバ 61 内に搬入し、スぺーサ構体 22と対向する所定の成膜位置に位置決めする。なお、真空チャンバ 61内は予め真空ポンプ 62により 10^_5Pa程度の高真空に維持しておく。また、各成膜源 65は、予め成膜源の蒸発温度よりも低い所定の温度に加熱し、予め脱ガス処理をしておく。

[0034] 複数個の成膜源 65を蒸着位置に位置決めした後、加熱ユニット 70の高周波コイルにより成膜源 65である酸化クロムをその蒸発温度以上の温度まで加熱し、スぺーサ構体 22に向力つて蒸発および飛散させる。飛散した酸ィ匕クロムは、グリッド 72の透孔 74を通り、成膜対象としてのスぺーサ 30外面および支持基板 24の第 2表面 24bに順次真空蒸着される。この際、酸化クロムの飛散方向は、グリッド 72により所定の 1方向、ここでは、支持基板 24の第 2表面 24bに垂直な方向、つまり、各スぺーサ 30の立設方向に規定される。各スぺーサ 30は複数の段部を有した形状に形成されて、る。そのため、スぺーサ 30においては、先端に位置した第 5段部 50eの表面、および他の各段部の対向面に酸化クロムの被膜が選択的に成膜され、酸化クロムの飛散方向に対して影となる第 1ないし第 4段部 50a、 50b、 50c、 50dの外周面には被膜が形成されない。従って、スぺーサ 30の表面に形成された被膜 45は、スぺーサの延出方向に対して断続的に形成される。以上の工程により、支持基板 24の第 2表面 24bおよび各スぺーサ ₃₀外面の所望位置に酸ィ匕クロムの被膜 43、 45がそれぞれ成膜される

[0035] SEDの製造においては、予め、蛍光体スクリーン 16およびメタルバック 17の設けられた第 1基板 10と、電子放出素子 18および配線 21が設けられているとともに側壁 1 4が接合された第 2基板 12と、を用意しておく。

続いて、上記のようにして得られたスぺーサ構体 22を、支持基板 24の第 1表面 24a が第 1基板 10の内面に接触した状態で、第 1基板に仮固定する。この状態で、第 1基板 10、第 2基板 12、およびスぺーサ構体 22を真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、側壁 14を介して第 1基板を第 2基板に接合する。これにより、スぺーサ構体 22を備えた SEDが製造される。 [0036] 以上のように構成された SEDによれば、各スぺーサ 30は、その立設方向に並んだ複数の段部と、スぺーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜 45と、を有し、各被膜は二次電子放出係数の低い材料、例えば、酸ィ匕クロムを含む材料により形成されている。これにより、スぺーサ表面における二次電子放出および帯電を防止し、放電を抑制することができる。従って、 SEDの耐圧性が上がり、信頼性および表示品位を向上することが可能となる。被膜 45は断続的に形成され電気的に分断されていることから、スぺーサ 30を通して第 1基板 10および第 2基板 12が電気的に導通することがなぐ第 1基板に所望のアノード電圧を印加することができる。同時に、スぺーサ 30を通した電流リークを抑制し、 SEDの消費電力低減を図ることが可能となる。

更に、前述した製造方法によれば、成膜材料の飛散方向をグリッドによって所定の 1方向に規制することにより、この 1方向に対して影になる領域の成膜を制限し、容易にスぺーサ表面に成膜分布を持たせることができる。

[0037] 各スぺーサ 30は、成膜源の飛散方向に対して影となる部分を有した形状、ある、は、飛散方向に対して角度分布を有した形状であればよぐ上述した実施形態に限らず、他の形状としてもよい。図 10に示す第 2の実施形態によれば、各スぺーサ 30 は、基端側から第 1、第 2、第 3、第 4、第 5の 5つの段部 50a、 50b、 50c、 50d、 50d を有し、その高さは、例えば、 1. 4mmに形成されている。スぺーサ 30の隣合う段部は、スぺーサの基端側の段部がスぺーサ先端側の段部よりも大径に形成され、各段部の横断面は例えば楕円形に形成されている。

[0038] スぺーサ 30の第 1ないし第 5段部 50a、 50b、 50c、 50d、 50eは、それぞれスぺーサの基端側カゝら先端側に向カゝつて径が減少した先細のテーパ状に形成され、隣合う段部の内、先端側段部の基端側径は基端側段部の先端側径よりも大きく形成されてヽる。これ【こより、第 1な!ヽし第 5段咅 50a、 50b、 50c、 50d、 50eiま、それぞれスぺーサの立設方向、つまり、支持基板 24と垂直な方向に対して傾斜した外周面を有している。

[0039] スぺーサ 30において、先端に位置した第 5段部 50eの外面、および他の第 1ないし第 4段部 50a、 50b、 50c、 50dの基端側周面には、二次電子放出係数が 0. 4〜2. 0の材料を含有した酸化クロム、酸化銅、酸化鉄等の金属酸化物かなる被膜 45が所望の厚さに形成されている。第 1ないし第 4段部 50a、 50b、 50c、 50dの各々において、スぺーサの延出方向に対して、先端側の段部基端によって影となる部分、つまり、各段部の先端側周面には被膜 45が形成されていない。従って、スぺーサ 30の表面に形成された被膜 45は、スぺーサの延出方向に対して断続的に形成され電気的に分断されている。

[0040] 第 2の実施形態において、他の構成は前述した実施形態と同一であり同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。また、第 2実施形態に係る SEDは、前述した実施形態と同様の製造方法によって製造される。第 2の実施形態においても、前述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

[0041] 上述した実施形態では、スぺーサ 30および支持基板 24表面の被膜として酸化金属の膜を形成したが、ゲッター膜等の金属膜を形成してもよい。この場合、前述した実施形態と同様の工程によりスぺーサ構体を形成した後、このスぺーサ構体を、支持基板 24の第 1表面が第 1基板 10の内面に接触した状態で、第 1基板に仮固定する。続いて、この第 1基板 10を成膜装置の真空チャンバ 61内に搬入し、第 1搬送機構 64によって所定位置に支持する。この際、第 1基板 10をほぼ水平に配置し、スぺ一サ構体 22のスぺーサ 30が下方に延出した状態とする。

[0042] 一方、真空チャンバ 61内の支持治具 68に、成膜源 65としのゲッター材およびダリッド 72を装填する。ゲッター材としては、例えば、 BaAl粉末と Ni粉末との熱反応で B

4

aを真空蒸着する反応型ゲッターを用いることができる。真空チャンバ 61内は予め真空ポンプ 62により 10^_5Pa程度の高真空に維持しておく。ゲッター材は、予め蒸発温度よりも低い所定の温度に加熱し、予め脱ガス処理をしておく。

[0043] 続いて、加熱ユニット 70によりゲッター材をその蒸発温度以上の温度まで加熱し、スぺーサ構体 22に向力つて蒸発および飛散させる。飛散したゲッター材は、グリッド 72の透孔 74を通り、スぺーサ 30外面および支持基板 24の第 2表面 24bに順次真空蒸着される。この際、グリッド 72によりゲッター材の飛散方向を支持基板 24の第 2 表面 24bに垂直な方向、つまり、各スぺーサ 30の立設方向に規定する。これにより、支持基板 24の第 2表面 24b全体および各スぺーサ 30外面の所望位置にゲッター膜がそれぞれ成膜される。

成膜後、第 1基板 10およびスぺーサ構体 22は、大気に晒されることなく他の真空チャンバに搬送され、真空雰囲気中で第 2基板 12と封着される。これにより、 SEDが得られる。このように構成された SEDにおいても、前述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

[0044] 前述した実施形態において、スぺーサ 30は、支持基板 24の一方の表面に一体的に立設された構成としたが、第 1基板あるいは第 2基板の内面に立設する構成としてもよい。また、図 11に示す第 3の実施形態のように、スぺーサ構体 22は、支持基板 2 4と支持基板の両面にそれぞれ一体的に立設された第 1および第 2スぺーサとを備えた構成としてもよい。すなわち、スぺーサ構体 22は、第 1基板 10および第 2基板 12 の間に配設されている。支持基板 24は第 1基板 10の内面と対向した第 1表面 24aおよび第 2基板 12の内面と対向した第 2表面 24bを有し、これらの基板と平行に配置されている。支持基板 24には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔 26が形成されている。電子ビーム通過孔 26は、それぞれ電子放出素子 18と対向して配列され、電子放出素子から放出された電子ビームを透過する。

[0045] 支持基板 24は、例えば鉄—ニッケル系の金属板により厚さ 0. 1〜0. 3mmに形成されている。支持基板 24の表面は、金属板を構成する元素からなる酸化膜、例えば、 Fe O、 NiFe O力もなる酸ィ匕膜によって被覆されている。支持基板 24の表面 24a

3 4 2 4

、 24b、並びに、各電子ビーム通過孔 26の壁面は、放電電流制限効果を有する高抵抗膜により被覆されている。この高抵抗膜は、ガラスを主成分とする高抵抗物質で形成されている。

[0046] 支持基板 24の第 1表面 24a上には、第 1スぺーサ 30aがー体的に立設され、隣合う電子ビーム通過孔 26間に位置している。第 1スぺーサ 30aの先端は、ゲッター膜 19 、メタルバック 17、および蛍光体スクリーン 16の遮光層 11を介して第 1基板 10の内面に当接している。支持基板 24の第 2表面 24b上には、第 2スぺーサ 30bがー体的に立設され、隣合う電子ビーム通過孔 26間に位置している。第 2スぺーサ 30bの先端は第 2基板 12の内面に当接している。ここで、各第 2スぺーサ 30bの先端は、第 2 基板 12の内面上に設けられた配線 21上に位置している。各第 1および第 2スぺーサ 30a、 30bは互いに整列して位置し、支持基板 24を両面から挟み込んだ状態で支持基板 24と一体に形成されて、る。

[0047] 各第 1スぺーサ 30aは、支持基板 24側カも延出端に向力つて径カ S小さくなつた先細に形成されている。各スぺーサ 30は、支持基板 24側の基端力ゝら延出端に向かつて積層された複数の段部を有し、表面が凹凸のスぺーサとして形成されている。本実施形態において、各第 1スぺーサ 30aは、基端側から第 1、第 2、第 3の 3つの段部 50 a、 50b、 50cを有し、その高さは、例えば、 0. 75mmに形成されている。第 1スぺーサ 30aの隣合う段部は、スぺーサの基端側の段部がスぺーサ先端側の段部よりも大径に形成され、各段部の横断面は例えば楕円形に形成されている。

[0048] 第 1スぺーサ 30aの第 1および第 2段部 50a、 50bは、それぞれスぺーサの基端側力先端側に向かって径が増大した先太のテーパ状に形成され、隣合う段部の内、先端側段部の基端側径は基端側段部の先端側径よりも小さく形成されて!ヽる。第 1 および第 2段部 50a、 50bは、それぞれ第 1基板 10とほぼ平行に対向した環状の対向面を有している。第 1スぺーサ 30aの先端に位置した第 3段部 50cは、基端側から先端側に向力つて先細のテーパ状に形成されている。第 1、第 2、第 3段部 50a、 50b 、 50cは、それぞれスぺーサの立設方向、つまり、支持基板 24と垂直な方向に対して傾斜した外周面を有して!/、る。

[0049] このように複数の段部を有した第 1スぺーサ 30aにおいて、先端に位置した第 3段部 50cの表面、および第 1、第 2段部の先端側表面、ここでは、各段部の対向面には、二次電子放出係数が 0. 4〜2. 0の材料を含有した酸化クロム、酸化銅、酸化鉄等の金属酸ィ匕物カゝなる被膜 45が所望の厚さに形成されている。第 1および第 2段部 50 a、 50bの外周面には被膜 45が形成されていない。従って、第 1スぺーサ 30aの表面に形成された被膜 45は、スぺーサの延出方向に対して断続的に形成され電気的に分断されている。

各第 2スぺーサ 30bも第 1スぺーサと同様に形成され、第 1ないし第 3段部、および被膜 45を有している。

[0050] 上記のように構成されたスぺーサ構体 22は第 1基板 10および第 2基板 12間に配設されている。第 1および第 2スぺーサ 30a、 30bは、第 1基板 10および第 2基板 12 の内面に当接することにより、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持して、る。

[0051] 第 3の実施形態において、他の構成は前述した第 1の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。第 3の実施形態に係る SEDおよびそのスぺーサ構体 22は前述した第 1の実施形態に係る製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。そして、第 3の実施形態においても、前述した第 1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

[0052] 本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなぐ実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体ィ匕できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素カゝら幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

[0053] 上述した実施形態において、スぺーサは支持基板上に形成する構成としたが、この支持基板を省略し、第 1基板の内面上に直接スぺーサを設ける構成としてもよい。スぺーサの径、高さ、段数、その他の構成要素の寸法、材質等は上述した実施の形態に限定されることなぐ必要に応じて適宜選択可能である。上述した実施形態では、成膜方法として真空蒸着を用いたが、スパッタリング等の他の方法を用いてもよい。この発明は、電子源として表面伝導型電子放出素子を用いたものに限らず、電界放出型、カーボンナノチューブ等の他の電子源を用いた画像表示装置にも適用可能である。

産業上の利用可能性

[0054] 本発明によれば、スぺーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜を形成することにより、スぺーサの帯電に起因する放電の発生を抑制し、信頼性の向上した画像表示装置およびその製造方法を提供することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1基板、およびこの第 1基板に隙間を置いて対向配置された第 2基板を有した外囲器と、

前記外囲器内に設けられた複数の画素と、

それぞれ絶縁材料で形成されているとともに前記外囲器内で前記第 1基板および第 2基板の間に立設され、前記第 1および第 2基板に作用する大気圧荷重を支持する複数の柱状のスぺーサと、を備え、

各スぺーサは、その立設方向に並んだ複数の段部と、スぺーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜と、を有している画像表示装置。

[2] 前記スぺーサの被膜は、二次電子放出係数が 0. 4〜2. 0の材料を含有した金属酸ィ匕膜により形成されてヽる請求項 1に記載の画像表示装置。

[3] 前記各スぺーサは、基端および先端を有し、前記スぺーサの隣合う段部は、前記基端側の段部が先端側の段部よりも大径に形成されている請求項 1に記載の画像表示装置。

[4] 前記各スぺーサの各段部は、先端に位置した段部を除き、スぺーサの基端側から先端側に向カゝつて径が増大し、隣合う段部の内、先端側段部の基端側径は基端側段部の先端側径よりも小さい請求項 3に記載の画像表示装置。

[5] 前記被膜は、前記スぺーサの先端に位置した段部の外面、および他の段部の先端側表面に形成されている請求項 4に記載の画像表示装置。

[6] 前記各スぺーサの各段部は、スぺーサの基端側力も先端側に向力つて径が減少し、隣合う段部の内、先端側段部の基端側径は基端側段部の先端側径よりも大きい請求項 3に記載の画像表示装置。

[7] 前記被膜は、前記スぺーサの先端に位置した段部の外面、および他の段部の基端側表面に形成されている請求項 6に記載の画像表示装置。

[8] 前記第 1および第 2基板に対向しているとともに、それぞれ前記電子放出源に対向した複数の電子ビーム通過孔を有した支持基板を備え、前記複数のスぺーサは、前記支持基板の少なくとも一方の表面上に立設されて、る請求項 1な、し 7の、ずれか 1項に記載の画像表示装置。

[9] 前記支持基板は、前記第 1基板に当接した第 1表面と、前記第 2基板に対向した第 2表面とを有し、前記複数のスぺーサは、前記第 2表面上に立設されている請求項 8 に記載の画像表示装置。

[10] 前記第 1基板および第 2基板間に配設され、前記第 1基板に対向した第 1表面と、前記第 2基板に対向した第 2表面と、を有した支持基板を備え、

前記スぺーサは、前記第 1表面上に立設された複数の第 1スぺーサと、前記第 2表面上に立設された複数の第 2スぺーサと、を含み、前記第 1および第 2スぺーサの少なくとも一方は、前記複数の段部と、スぺーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された前記被膜と、を有して!/、る請求項 1な、し 7の、ずれか 1項に記載の画像表示装置。

[11] 第 1基板、およびこの第 1基板に隙間を置いて対向配置された第 2基板を有した外囲器と、前記外囲器内に設けられた複数の画素と、それぞれ絶縁材料で形成されているとともに前記外囲器内で前記第 1基板および第 2基板の間に立設され、前記第 1 および第 2基板に作用する大気圧荷重を支持する複数の柱状のスぺーサと、を備え、各スぺーサは、その立設方向に並んだ複数の段部と、スぺーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜と、を有している画像表示装置の製造方法であって絶縁材料により立設方向に並んだ複数の段部を有した複数の柱状のスぺーサを形成し、

真空雰囲気中で、前記スぺーサに向けて成膜材料を飛散させて、前記スぺーサ表面に前記被膜を形成し、その際、ガイド部材により成膜材料の飛散方向を所定の 1方向に規制して成膜分布を制御し、スぺーサ表面に断続的に形成され電気的に分断された被膜を形成する画像表示装置の製造方法。

[12] 前記所定の 1方向を、前記スぺーサの立設方向と平行な方向に規制する請求項 1

1に記載の画像表示装置の製造方法。

[13] 複数のビーム通過孔が形成された支持基板を用意し、

前記支持基板の表面上に前記複数のスぺーサを形成した後、

前記支持基板の表面および各スぺーサに向けて成膜材料を飛散し、支持基板の表面に被膜を形成するとともに前記各スぺーサ表面に被膜を形成する請求項 11に記載の画像表示装置の製造方法。

[14] 二次電子放出係数が 0. 4〜2. 0の材料を含有した金属を飛散させて前記被膜を形成する請求項 11な、し 13の、ずれか 1項に記載の画像表示装置の製造方法。

[15] 複数のスぺーサ形成孔と、各スぺーサ形成孔の周囲に位置し前記スぺーサに対応した第 1および第 2段部を有したスぺーサ形成孔を規定しているとともに弾性変形可能な紫外線透過材料で形成された複数の孔形成部と、を備えた成形型を用意し、前記成形型の各スぺーサ形成孔に紫外線硬化性を有したスぺーサ形成材料を充填し、

前記成形型を通して前記スぺーサ形成材料に紫外線を照射し、前記スぺーサ形成材料を硬化させ、

前記孔形成部を弾性変形させながら前記成形型を離型し、前記スぺーサを形成する請求項 11に記載の画像表示装置の製造方法。

[16] 前記スぺーサ形成材料として、少なくとも紫外線硬化型のノインダおよびガラスフィラーを含有したガラスペーストを用いることを特徴とする請求項 15に記載の画像表示装置の製造方法。

[17] 前記ガイド部材として、成膜材料が通過する複数の透孔と、各透孔の周縁を規定して、るとともに前記所定の 1方向に延出した複数のガイド壁とを有したグリッドを用いることを特徴とする請求項 11に記載の画像表示装置の製造方法。