(57)【要約】【課題】  スペーサと基板との隙間に起因する放電の発生を抑制し、信頼性および表示品位の向上した画像表示装置を提供することにある。【解決手段】  蛍光面１６が形成された第１基板１０と、複数の電子放出源１８が設けられた第２基板１２との間に、複数の柱状のスペーサ３０が立設され、第１および第２基板に作用する大気圧を支持している。スペーサは、第１および第２基板の間に位置しているとともにスペーサの全周に渡って露出した絶縁部３１を有している。スペーサの少なくとも１つは、第１基板あるいは第２基板と隙間Ｇを置いて対向している【選択図】      図５
2006073274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光面が形成された第１基板、および前記第１基板と隙間を置いて対向配置されているとともに、前記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出源が配置された第２基板を有した外囲器と、
前記第１基板と第２基板との間に立設され、第１および第２基板に作用する大気圧を支持した複数の柱状のスペーサと、を備え、
前記スペーサは、前記第１および第２基板の間に位置しているとともに前記スペーサの全周に渡って露出した絶縁部を有し、
前記スペーサの少なくとも１つは、前記第１基板あるいは第２基板と隙間を置いて対向している画像表示装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つのスペーサは、前記第２基板に対して、２０μｍ以下の隙間を置いて対向している請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記スペーサは、前記第１基板の内面上に立設されている請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
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、前記第２基板と対向した第２表面、および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、
前記スペーサは、前記支持基板の第２表面上に立設されている請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記支持基板は、前記第１表面が前記第１基板の内面に接触して設けられている請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのスペーサは、前記第１基板に対して、５０μｍ以下の隙間を置いて対向している請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記スペーサは、前記第１基板の内面上に立設されている請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
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、前記第２基板と対向した第２表面、および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、
前記スペーサは、前記支持基板の第２表面上に立設されている請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記複数のスペーサは、前記第２基板の面方向に２ｍｍ以下のピッチで配列されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記第２基板の面方向において、第１方向およびこの第１方向と直行する第２方向に並んで設けられた複数の画素を備え、
前記複数のスペーサは、前記第２基板の面方向に３画素分以下のピッチで配列されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記スペーサの表面は、前記絶縁部を除いて、金属酸化物あるいは金属窒化物の被膜により被覆されている請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【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ペーサとを備えた画像表示装置に関する。
【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・エミッション・デバイス（以下、ＦＥＤと称する）の一種として、表面伝導型電子放出装置（以下、ＳＥＤと称する）の開発が進められている。
【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色の蛍光体層およびメタルバックが形成され、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。
【０００４】
前記のようなＳＥＤにおいて、第１基板および第２基板間の空間、すなわち真空外囲器内は、高い真空度に維持されることが重要となる。真空度が低い場合、電子放出素子の寿命、ひいては、装置の寿命が低下してしまう。また、第１基板と第２基板間は真空であるため、第１基板、第２基板に対し大気圧が作用する。そこで、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持し基板間の隙間を維持するため、両基板間には、多数の板状あるいは柱状のスペーサが配置されている。
【０００５】
スペーサを第１基板および第２基板の全面に渡って配置するためには、第１基板の蛍光体、第２基板の電子放出素子に接触しないように、極めて薄い板状、あるいは極めて細い柱状のスペーサが必要となる。第１基板および第２基板の薄板化を検討した場合、一層多くのスペーサが必要となる。例えば、特許文献１には、支持基板上に多数の柱状スペーサを立設してスペーサ構体を構成し、このスペーサ構体を第１および第２基板間に配置した装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２７２９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記のように構成されたＳＥＤにおいて、第１および第２基板間に多数のスペーサを設ける場合、全てのスペーサを同一の高さで形成することは難しく、スペーサの高さにバラツキが生じる可能性がある。スペーサの高さにバラツキがある場合、高さの低いスペーサの先端と基板との間に隙間が形成される。このような隙間には、強電界が発生し、電子ビームの軌道変化を生じさせる虞がある。また、上記の隙間で放電が起こり易く、耐圧性の低下を招く。
【０００７】
一方、第１基板と第２基板との間に設けられたスペーサに起因して電子ビームの軌道変化が生じた場合、この軌道変化が表示画面に影となって現われる場合が考えられる。この際、多数のスペーサが一定のピッチで並んで設けられていると、視覚上、スペーサの影が目立ち易く、筋となって見える場合も考えられ、画像の表示品位を低下させる虞がある。
【０００８】
スペーサの設置数を減らして配列ピッチを大きくすることにより、スペーサに起因した影の発生を目立たなくすることも可能であるが、この場合、真空外囲器の強度が低下し、第１および第２基板に作用する大気圧荷重を充分に支持することが困難となる。逆に、スペーサの設置数を一層多くすることにより、スペーサに起因した影を目立なくすることが可能であると考えられる。しかしながら、この場合、スペーサの高さバラツキを無くすことが一層困難となり、前述したスペーサと基板との隙間発生が問題となる。
【０００９】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、スペーサと基板との隙間に起因する放電の発生を抑制し、信頼性および表示品位の向上した画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、蛍光面が形成された第１基板、および前記第１基板と隙間を置いて対向配置されているとともに、前記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出源が配置された第２基板を有した外囲器と、前記第１基板と第２基板との間に立設され、第１および第２基板に作用する大気圧を支持した複数の柱状のスペーサと、を備えている。前記スペーサは、前記第１および第２基板の間に位置しているとともに前記スペーサの全周に渡って露出した絶縁部を有し、前記スペーサの少なくとも１つは、前記第１基板あるいは第２基板と隙間を置いて対向している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スペーサと基板との間に隙間が生じた場合でも、この隙間に起因する放電の発生を抑制し信頼性の向上を図ることができる。そのため、スペーサの設置数を増加することが可能となり、スペーサに起因する影を目立たなくし、表示品位の向上した画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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に適用した第１の実施形態について詳細に説明する。  
図１ないし図３に示すように、ＳＥＤは、それぞれ矩形状のガラス板からなる第１基板１０および第２基板１２を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて対向配置されている。第１基板１０および第２基板１２は、ガラスからなる矩形状の側壁１４を介して周縁部同士が接合され、内部が真空に維持された扁平な矩形状の真空外囲器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。
【００１３】
第１基板１０の内面には蛍光面として機能する蛍光体スクリーン１６が第１基板のほぼ全面に渡って形成されている。蛍光体スクリーン１６は、後述するように、赤、緑、青に発光する蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂとマトリックス状の遮光層１１とを有している。蛍光体スクリーン１６上には、例えば、アルミニウムを主成分とするメタルバック１７が形成され、更に、メタルバックに重ねてゲッター膜１９が形成されている。
【００１４】
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を励起する電子放出源として、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、複数列および複数行に配列され、それぞれ画素を構成している。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。第２基板１２の内面上には、電子放出素子１８を駆動する多数本の配線２１がマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１５の外部に引出されている。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。
【００１５】
図３および図４に示すように、第１基板１０の内面に設けられた蛍光体スクリーン１６において、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ矩形状に形成されている。第１基板１０の長手方向を第１方向Ｘ、これと直交する幅方向を第２方向Ｙとした場合、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、第１方向Ｘに所定の隙間をおいて交互に配列され、第２方向に同一色の蛍光体層が所定の隙間をおいて配列されている。蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ対応する電子放出素子１８と対向して位置している。蛍光体スクリーン１６は黒色の遮光層１１を有し、この遮光層は、第１基板１０の周縁部に沿って延びた矩形枠部、および矩形枠部の内側で蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂの間をマトリックス状に延びたマトリックス部を有している。
【００１６】
図２および図３に示すように、第１基板１０および第２基板１２の間にはスペーサ構体２２が配設されている。スペーサ構体２２は、矩形状の金属板からなる支持基板２４と、支持基板の一方の表面に一体的に立設された多数の柱状のスペーサ３０と、を有している。支持基板２４は第１基板１０の内面と対向した第１表面２４ａおよび第２基板１２の内面と対向した第２表面２４ｂを有し、これらの基板と平行に配置されている。
【００１７】
支持基板２４は、例えば鉄−ニッケル系の金属板により厚さ０．１〜０．２５ｍｍ、例えば、０．１２ｍｍに形成されている。支持基板２４には、エッチング等により複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、例えば、０．１５〜０．２５ｍｍ×０．１５〜０．２５ｍｍの矩形状に形成されている。電子ビーム通過孔２６は、第１方向Ｘに沿って所定のピッチで配列され、第２方向Ｙについては、第１方向Ｘのピッチよりも大きなピッチで配列されている。第１基板１０に形成された蛍光体スクリーン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は、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙについてそれぞれ電子ビーム通過孔２６と同一のピッチで配列され、それぞれ電子ビーム通過孔と対向している。
【００１８】
支持基板２４の第１および第２表面２４ａ、２４ｂ、各電子ビーム通過孔２６の内壁面は、絶縁層として、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁性物質、例えば、Ｌｉ系のアルカリホウ珪酸ガラスからなる高抵抗膜４３により被覆されている。そして、支持基板２４は、その第１表面２４ａが、ゲッター膜１９、メタルバック１７、蛍光体スクリーン１６を介して、第１基板１０の内面に面接触した状態で設けられている。支持基板２４に設けられた電子ビーム通過孔２６は、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および第２基板１２上の電子放出素子１８と対向している。これにより、各電子放出素子１８は、電子ビーム通過孔２６を通して、対応する蛍光体層と対向している。支持基板２４の第２表面２４ｂには、二次電子放出係数が０．４〜２．０の材料を含有した酸化クロム、酸化銅、酸化鉄等の金属酸化物、および、窒化アルミニウム、窒化チタン等の金属窒化物からなる被膜４４が所望の厚さに形成されている。
【００１９】
図２ないし図５に示すように、支持基板２４の第２表面２４ｂ上には多数のスペーサ３０が一体的に立設されている。スペーサ３０の延出端は、第２基板１２の内面、ここでは、第２基板１２の内面上に設けられた配線２１上に当接している。スペーサ３０は、それぞれ第２方向Ｙに並んだ電子ビーム通過孔２６間に位置している。複数のスペーサ３０は、第２方向Ｙに所定のピッチＰｙで並んで設けられているとともに、第１方向Ｘに所定のピッチＰｘで並んで設けられている。ピッチＰｙ、Ｐｘは、それぞれ３画素分のピッチよりも小さく設定され、本実施形態では、例えば、２ｍｍ以下に設定されている。
【００２０】
スペーサ３０の各々は、全体として、支持基板２４側、つまり、第１基板１０側の基端から第２基板１２側の延出端に向かって径が小さくなった先細テーパ状に形成されている。各スペーサ３０は、支持基板２４から延出端に向かって交互に積層された大径の第１段部５０ａおよび第１段部５０ａよりも径の小さな第２段部５０ｂを有し、表面が凹凸のスペーサとして形成されている。本実施形態において、各スペーサ３０は、３つの第１段部５０ａと３つの第２段部とを有し６段に形成され、その高さは、例えば、０．７５ｍｍに形成されている。凸部となる第１段部５０ａはほぼ楕円状の横断面形状を有し、その径は、１．４ｍｍ×０．３５ｍｍに形成されている。凹部となる第２段部５０ｂはほぼ楕円状の横断面形状を有し、その径は、１．３５ｍｍ×０．３ｍｍに形成されている。スペーサ３０の径方向において、第２段部５０ｂに対する第１段部５０ａの最大突出量は１００μｍ程度に形成されている。
【００２１】
このように形成された各スペーサ３０において、表面の凹凸はスペーサの立設方向に並んでいる。各スペーサ３０の内、各第１段部５０ａの外周面、および支持基板２４側から６段目に位置した第２段部５０ｂ、すなわち、スペーサの延出端を形成した第２段部５０ｂの外周面は、スペーサの形成材料とは異なる物質、例えば、酸化クロム、酸化銅、酸化鉄等の金属酸化物、および、窒化アルミニウム、窒化チタン等の金属窒化物が被着され、被膜５５を形成している。各スペーサ３０の内、２段目および４段目に位置した第２段部５０ｂの外周面は被膜により被覆されておらず、スペーサ形成材料としての絶縁材料がスペーサ３０の全周に渡って外部に露出している。２段目および４段目に位置した第２段部５０ｂはそれぞれ絶縁部３１を構成し、第１基板１０と第２基板１２と間に位置している。
【００２２】
上記のように構成されたスペーサ構体２２は、支持基板２４が第１基板１０に面接触し、スペーサ３０の延出端が第２基板１２の内面に当接することにより、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持している。図５に示すように、多数のスペーサ３０の内、少なくとも１つは、その延出端と第１基板１２との間に隙間Ｇを置いて対向している。第１基板１２に対する隙間Ｇは、２０μｍ以下に設定されている。
【００２３】
ＳＥＤは、支持基板２４および第１基板１０のメタルバック１７に電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。この電圧供給部は、支持基板２４およびメタルバック１７にそれぞれ接続されている。そして、ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７にアノード電圧が印加され、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーン１６へ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層が励起されて発光し、画像を表示する。
【００２４】
次に、以上のように構成されたＳＥＤの製造方法について説明する。始めに、スペーサ構体２２の製造方法について説明する。  
図６に示すように、まず、所定寸法の支持基板２４、この支持基板とほぼ同一の寸法を有した矩形板状の成形型３６を用意する。この場合、Ｆｅ−５０％Ｎｉからなる板厚０．１５ｍｍの金属板を脱脂、洗浄、乾燥した後、エッチングにより電子ビーム通過孔２６を形成し支持基板２４とする。支持基板２４全体を酸化処理した後、電子ビーム通過孔２６の内面を含め支持基板表面に絶縁膜を形成する。更に、絶縁膜の上に、ガラスを主成分としたコート液を塗布し、乾燥した後、焼成することにより、高抵抗膜４３を形成する。
【００２５】
図６に示すように、成形型３６は、ステンレス、ポリエチレンテレフタレート等により矩形板状に形成された型本体５２を備え、この型本体には、スペーサ３０と対応する位置に多数の透孔５４が形成されている。各透孔５４は、スペーサ形成孔よりも大きな径に形成されている。各透孔５４には、弾性変形可能な紫外線透過材料として、例えば、シリコーンからなる孔形成部５６が設けられている。この孔形成部５６に、スペーサ３０に対応した形状を有する有底のスペーサ形成孔４０が形成されている。これにより、スペーサ形成孔４０の周囲は、シリコーンによって囲まれている。なお、孔形成部に用いる弾性変形可能な紫外透過材料としては、シリコーンに限定されることなく、ポリカーボネイト、アクリル等を使用することもできる。
【００２６】
上記のように構成された成形型３６を用いてスペーサ構体を作成する場合、成形型３６のスペーサ形成孔４０にスペーサ形成材料４６を充填する。スペーサ形成材料４６としては、少なくとも紫外線硬化型のバインダ（有機成分）およびガラスフィラーを含有したガラスペーストを用いる。ガラスペーストの比重、粘度は適宜選択する。
【００２７】
続いて、図７に示すように、スペーサ形成材料４６の充填されたスペーサ形成孔４０が電子ビーム通過孔２６間に位置するように、成形型３６を支持基板２４に対して位置決めし支持基板２４の第２表面２４ｂに密着させる。この状態で、充填されたスペーサ形成材料４６に対し、例えば、紫外線ランプ等を用いて成形型３６の外面側から紫外線（ＵＶ）を照射し、スペーサ形成材料をＵＶ硬化させる。その際、スペーサ形成材料４６が充填されているスペーサ形成孔４０の周囲は、紫外線透過材料としてのシリコーンで形成された孔形成部５６によって囲まれている。そのため、紫外線は、スペーサ形成材料４６に直接、および孔形成部５６を透過して照射される。従って、充填されたスペーサ形成材料４６をその内部まで確実に硬化させることができる。
【００２８】
その後、図８に示すように、硬化したスペーサ形成材料４６を支持基板２４上に残すように、成形型３６を支持基板２４から離型する。ここで、硬化したスペーサ形成材料４６、つまり、スペーサ３０は、それぞれ複数の第１および第２段部５０ａ、５０ｂを有した凹凸状に形成されている。また、スペーサ形成孔４０を規定している孔形成部５６は弾性変形可能なシリコーンによって形成されている。そのため、成形型３６の離型時、孔形成部５６は硬化したスペーサ３０の凹凸に沿って弾性変形する。従って、スペーサ３０が複数の段部を有した凹凸に形成されている場合でも、これらのスペーサを損傷することなく、成形型３６を容易に離型することができる。
【００２９】
次に、スペーサ形成材料４６が設けられた支持基板２４を加熱炉内で熱処理し、スペーサ形成材料内からバインダを飛ばした後、約５００〜５５０℃で３０分〜１時間、スペーサ形成材料を本焼成しガラス化する。これにより、支持基板２４上にスペーサ３０が作り込まれたスペーサ構体２２が得られる。
【００３０】
続いて、蒸着によりスペーサ構体２２の支持基板２４およびスペーサ３０に金属酸化物、例えば、酸化クロムを被着し被膜４４、５５を形成する。この場合、図９に示すように、スペーサ構体２２を成膜装置の真空チャンバ内に搬入し、支持基板２４がほぼ水平に位置し、スペーサ３０が下方に向かって延びるようにスペーサ構体２２を支持する。真空チャンバ内は予め１０−５Ｐａ程度の高真空に維持しておく。次いで、スペーサ３０の下方に配置された成膜源である酸化クロムをその蒸発温度以上の温度まで加熱し、スペーサ構体２２に向かって蒸発および飛散させる。飛散した酸化クロムは、支持基板２４の透孔７４を通り、成膜対象としてのスペーサ３０外面および支持基板２４の第２表面２４ｂに順次真空蒸着される。
【００３１】
この際、酸化クロムの飛散方向は、支持基板２４の第２表面２４ｂに垂直な方向、つまり、各スペーサ３０の立設方向となる。また、各スペーサ３０は複数の段部５０ａ、５０ｂを有した形状に形成されている。そのため、スペーサ３０においては、各第１段部５０ａの外周面および６段目に位置した第２段部５０ｂの外周面に、それぞれ酸化クロムが蒸着され被膜５５が形成される。スペーサ３０において、酸化クロムの飛散方向に対して影となる２段目および４段目の第２段部５０ｂの外周面は酸化クロムが被着されず、ほぼ全域に渡りスペーサ形成材料が露出している。これにより、立設方向の少なくとも一部に絶縁部３１を有したスペーサ３０が得られる。
【００３２】
一方、ＳＥＤの製造においては、予め、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７の設けられた第１基板１０と、電子放出素子１８および配線２１が設けられているとともに側壁１４が接合された第２基板１２と、を用意しておく。続いて、上記のようにして得られたスペーサ構体２２を第２基板１２上に位置決めした後、支持基板２４の４隅を第２基板の４つのコーナー部に立設された金属製の支柱に溶接する。これにより、スペーサ構体２２を第２基板１２に固定する。なお、支持基板２４の固定箇所は、少なくとも２箇所あればよい。
【００３３】
その後、第１基板１０と、スペーサ構体２２が固定された第２基板１２と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、第１基板のメタルバック１７上にゲッター膜１９を形成する。続いて、側壁１４を介して第１基板を第２基板に接合するとともに、これらの基板間にスペーサ構体２２を挟み込む。これにより、スペーサ構体２２を備えたＳＥＤが製造される。
【００３４】
以上のように構成されたＳＥＤによれば、スペーサ３０は２ｍｍ以下のピッチで並んで設けられているため、スペーサに起因して発生する影を目立たなくし、表示品位向上を図ることができる。本発明者等は、スペーサの配列ピッチを種々変更して、外囲器の大気圧強度およびスペーサに起因して発生する影の視認性について調査した。その結果、配列ピッチを１５ｍｍ以上に設定することにより、影は見え難くなる反面、外囲器の大気圧強度が大幅に低下する。また、スペーサの配列ピッチを２ｍｍより大きく１５ｍｍ以下に設定した場合、スペーサに起因して発生する影が目立ち易いことが判った。上記のように、スペーサの配列ピッチを２ｍｍ以下、あるいは、３画素分以下のピッチとすることにより、外囲器の充分な大気圧高度を維持することができるとともに影を見え難くし、表示品位向上を図ることができた。
【００３５】
上記のようにスペーサの設置数を多くし、配列ピッチを小さくした場合、全てのスペーサを同一の高さで形成することは難しく、スペーサの高さにバラツキが生じる可能性がある。スペーサの高さにバラツキがある場合、高さの低いスペーサの先端と基板との間に隙間が形成される。本実施形態によれば、スペーサ３０の先端と第２基板１２との隙間Ｇは、２０μｍ以下に設定されている。そのため、この隙間Ｇに電界が発生した場合でも、電子ビームに与える影響を最小限として、電子ビームの軌道ずれを防止すことが可能となる。
【００３６】
更に、スペーサ３０の立設方向の少なくとも一部には絶縁部３１が設けられている。そのため、スペーサ３０と第２基板１２との間に隙間Ｇが生じた場合でも、短時間で隙間Ｇに強電界が生じることがなく、また、長時間保持して放電が生じた場合でも、大規模な放電電流はながれず、その結果、放電の規模を小さくし基板側へのダメージを防止することができる。例えば、放電の規模を１ｍＡ以下に抑制することが可能となる。  
以上のことから、本実施形態によれば、放電の発生を抑制し信頼性の向上を図ることができるとともに、スペーサに起因する影を目立たなくし、表示品位の向上したＳＥＤが得られる。
【００３７】
第１の実施形態において、スペーサ３０の絶縁部３１は被膜５５が被着されておらず、全域に渡り絶縁材料が露出している。通常、二次電子による帯電を抑制するためには二次電子放出係数の低い被膜を被覆することにより対策できるが、酸化クロムや窒化アルミのように二次電子放出係数が約１の物質を全体に被覆するとマイナスに帯電しやすくなる。本実施形態のように積極的にプラスに帯電する領域を設けることで、マイナス帯電とプラス帯電とを相殺することが可能となる。従って、スペーサの帯電に起因する電子ビームの軌道ずれを抑制し、表示品位の向上したＳＥＤを提供することができる。また、被膜５５はスペーサ３０の立設方向に対して断続的に形成されていることから、スペーサを通した電流リークを抑制し、ＳＥＤの消費電力低減を図ることが可能となる。
【００３８】
前述した第１の実施形態において、スペーサ３０は、支持基板２４の一方の表面に一体的に立設された構成としたが、図１０および図１１に示す第２の実施形態のように、スペーサ構体２２は、支持基板２４と支持基板の両面にそれぞれ一体的に立設された第１および第２スペーサとを備えた構成としてもよい。すなわち、スペーサ構体２２は、第１基板１０および第２基板１２の間に配設されている。支持基板２４は第１基板１０の内面と対向した第１表面２４ａおよび第２基板１２の内面と対向した第２表面２４ｂを有し、これらの基板と平行に配置されている。支持基板２４には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔２６が形成されている。電子ビーム通過孔２６は、それぞれ電子放出素子１８と対向して配列され、電子放出素子から放出された電子ビームを透過する。
【００３９】
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、Ｆｅ３Ｏ４、ＮｉＦｅ２Ｏ４からなる酸化膜によって被覆されている。また、支持基板２４の表面２４ａ、２４ｂ、並びに、各電子ビーム通過孔２６の壁面は、放電電流制限効果を有する高抵抗膜により被覆されている。この高抵抗膜は、ガラスを主成分とする高抵抗物質で形成されている。
【００４０】
支持基板２４の第１表面２４ａ上には、第１スペーサ３０ａが一体的に立設され、隣合う電子ビーム通過孔２６間に位置している。第１スペーサ３０ａの先端は、ゲッター膜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スペーサ３０ｂが一体的に立設され、隣合う電子ビーム通過孔２６間に位置している。第２スペーサ３０ｂの先端は第２基板１２の内面に当接している。ここで、各第２スペーサ３０ｂの先端は、第２基板１２の内面上に設けられた配線２１上に位置している。各第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは互いに整列して位置し、支持基板２４を両面から挟み込んだ状態で支持基板２４と一体に形成されている。
【００４１】
各第１スペーサ３０ａは、支持基板２４側から延出端に向かって径が小さくなった先細テーパ状に形成されている。各第１スペーサ３０ａは、支持基板２４から延出端に向かって交互に積層された大径の第１段部５０ａおよび第１段部５０ａよりも径の小さな第２段部５０ｂを有し、表面が凹凸のスペーサとして形成されている。ここでは、各第１スペーサ３０ａは、２つの第１段部５０ａと１つの第２段部とを有し３段に形成され、その高さは、例えば、０．７５ｍｍに形成されている。凸部となる第１段部５０ａおよび凹部となる第２段部５０ｂはほぼ楕円状の横断面形状を有している。
【００４２】
各第２スペーサ３０ｂは、支持基板２４側から延出端に向かって径が小さくなった先細テーパ状に形成されている。各第２スペーサ３０ｂは、支持基板２４から延出端に向かって交互に積層された大径の第１段部５０ａおよび第１段部５０ａよりも径の小さな第２段部５０ｂを有し、表面が凹凸のスペーサとして形成されている。ここでは、各第２スペーサ３０ｂは、２つの第１段部５０ａと２つの第２段部５０ｂとを有し４段に形成され、その高さは、例えば、１．０ｍｍに形成されている。凸部となる第１段部５０ａおよび凹部となる第２段部５０ｂはほぼ楕円状の横断面形状を有している。
【００４３】
第１スペーサ３０ａおよび第２スペーサ３０ｂの少なくとも一方、本実施形態では、第２スペーサ３０ｂの表面には、スペーサの形成材料とは異なる物質、例えば、酸化クロム、酸化銅、酸化鉄等の金属酸化物、および窒化アルミニウム、窒化チタン等の金属窒化物が被着され、被膜５５を形成している。各第２スペーサ３０ｂの表面の内、第１段部５０ａの外周面および３段目に位置した第２段部５０ｂの外周面には、金属酸化物として酸化クロムが被着され、被膜５５を形成している。第２スペーサ３０ｂの２段目の第２段部５０ｂは、酸化クロムが被着されておらず、全域に渡り絶縁材料が露出している。これにより、２段目の第２段部５０ｂは、絶縁部３１を構成している。
【００４４】
上記のように構成されたスペーサ構体２２は第１基板１０および第２基板１２間に配設されている。第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、第１基板１０および第２基板１２の内面に当接することにより、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持している。
【００４５】
第２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２の実施形態に係るＳＥＤおよびそのスペーサ構体２２は前述した第１の実施形態に係る製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。そして、第２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。
【００４６】
上述した第１の実施形態において、スペーサ３０は第１基板１０側を基端として、第１基板側から第２基板１２に向かって延出した構成としたが、逆に、スペーサ３０を第２基板１２側に立設した構成としてもよい。図１２に示す第３の実施形態によれば、支持基板２４は、その第２表面２４ｂが第２基板１２の内面に接触して設けられ、スペーサ３０は、支持基板２４の第１表面２４ａ上に立設されている。これにより、各スペーサ３０は第２基板１２側を基端として、第１基板１０側に向かって延出している。スペーサ３０の延出端は、ゲッター膜１９、メタルバック１７を介して蛍光体スクリーン１６の遮光層１１に当接している。
【００４７】
スペーサ３０の少なくとも１つは、第１基板１０と隙間Ｇを置いて対向している。この隙間Ｇは、５０μｍ以下に設定されている。スペーサと基板との隙間Ｇに発生する電界が電子ビームに与える影響は、第１基板１０側よりも第２基板１２側の方が大きい。そのため、第１基板１０とスペーサ３０との隙間Ｇは、第２基板１２とスペーサ３０との隙間よりも大きくすることが可能であるが、５０μｍ以下に設定されていることが望ましい。
【００４８】
第３の実施形態において、他の構成は前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。第３の実施形態に係るＳＥＤおよびそのスペーサ構体２２は前述した第１の実施形態に係る製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。そして、第３の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４９】
上述した実施形態によれば、スペーサ３０は支持基板２４上に立設する構成としたが、支持基板２４を省略し、第１基板１０あるいは第２基板１２上に直接スペーサを立設する構成としてもよい。また、各スペーサは、段付形状に限らず、平坦な外面を有した形状としてもよい。
【００５０】
図１３に示す第４の実施形態によれば、複数のスペーサ３０は第１基板１０の蛍光体スクリーン１６上に立設され、スペーサの延出端は第２基板１２上の配線２１に当接している。少なくとも１つのスペーサ３０は、第２基板１２と隙間を置いて対向している。各スペーサ３０は、第１基板１０側の基端から第２基板１２側の延出端に向かって径が小さくなった先細テーパ状に形成されている。各スペーサ３０は、段部を持たず、平坦な外面を有している。各スペーサ３０の基端部外周面には、スペーサの形成材料とは異なる物質、例えば、酸化クロム、酸化銅、酸化鉄等の金属酸化物、および、窒化アルミニウム、窒化チタン等の金属窒化物が被着され、被膜５５を形成している。各スペーサ３０の延出端部の外面は被膜により被覆されておらず、スペーサ形成材料としての絶縁材料がスペーサ３０の全周に渡って外部に露出している。この延出端部は絶縁部３１を構成し、第１基板１０と第２基板１２と間に位置している。
【００５１】
第４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４の実施形態に係るＳＥＤ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４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】
本発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前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、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００５３】
スペーサの径や高さ、その他の構成要素の寸法、材質等は上述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて適宜選択可能である。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。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】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１の線Ａ−Ａに沿って破断した前記ＳＥＤの斜視図。
【図３】前記ＳＥＤを拡大して示す断面図。
【図４】前記ＳＥＤにおける第１基板およびスペーサの配置を示す平面図。
【図５】前記ＳＥＤを拡大して示す断面図。
【図６】前記スペーサ構体の製造に用いる成形型および支持基板を示す断面図。
【図７】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８】前記成形型を離型した状態を示す断面図。
【図９】前記スペーサ構体に被膜を真空蒸着する工程を示す断面図。
【図１０】この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤの断面図。
【図１１】前記第２の実施形態におけるスペーサ構体を拡大して示す断面図。
【図１２】この発明の第３の実施形態に係るＳＥＤを示す断面図。
【図１３】この発明の第４の実施形態に係るＳＥＤを示す断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１０…第１基板、  １２…第２基板、  １４…側壁、  １５…真空外囲器、
１６…蛍光体スクリーン、  １８…電子放出素子、  ２２…スペーサ構体、
２４…支持基板、  ２６…電子ビーム通過孔、  ３０…スペーサ、
３０ａ…第１スペーサ、  ３０ｂ…第２スペーサ、  ３１…絶縁部
５５…被膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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