(57)【要約】【課題】  アノード電極の外側にガード電極を配置し、該アノード電極とガード電極とに低抵抗膜を介してスペーサが電気的に接続される平面型の画像形成装置において、該スペーサと上記電極との位置ずれを許容範囲内に抑えてアライメントしうる製造方法を提供する。【解決手段】  ガード電極１２の内側端部間隔よりも低抵抗膜３１の内側端部間隔が広くなるようにスペーサ１０に低抵抗膜３１，２４を形成し、該スペーサ１０をカソード基板であるリアプレート５に対してアライメントする。【選択図】      図５
2006236733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子放出素子と該素子に接続されたカソード電極とを有するリアプレートと、
上記電子放出素子から放出された電子の照射によって発光する発光部材とアノード電極と該アノード電極の外側であって該アノード電極を挟むように対称に配置されたガード電極とを有し、上記リアプレートに対向配置されるフェースプレートと、
上記アノード基板とカソード基板の周縁部に介在して該両基板と共に真空容器を形成する側壁と、
上記アノード電極及びガード電極とカソード電極との間に介在して上記フェースプレートとリアプレートとの距離を規定するスペーサであって、上記アノード電極及びガード電極との接続部にそれぞれ低抵抗膜を有するスペーサと、
を備えた画像形成装置において、
上記アノード電極を挟んで対峙するガード電極に接続する低抵抗膜の内側端部間隔が、ガード電極の内側端部間隔よりも広くなるように上記低抵抗膜をスペーサ表面に形成し、該スペーサを上記フェースプレート或いはリアプレートに対してアライメントして真空容器の封着工程を行うことを特徴とする画像形成装置の製造方法。
【請求項２】
上記アノード電極に接続する低抵抗膜を、アノード電極よりも狭く形成する請求項１に記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項３】
複数の電子放出素子と該素子に接続されたカソード電極とを有するリアプレートと、
上記電子放出素子から放出された電子の照射によって発光する発光部材とアノード電極と該アノード電極の外側であって該アノード電極を挟むように対称に配置されたガード電極とを有し、上記リアプレートに対向配置されるフェースプレートと、
上記アノード基板とカソード基板の周縁部に介在して該両基板と共に真空容器を形成する側壁と、
上記アノード電極及びガード電極とカソード電極との間に介在して上記フェースプレートとリアプレートとの距離を規定するスペーサであって、上記アノード電極及びガード電極との接続部にそれぞれ低抵抗膜を有するスペーサと、
を備えた画像形成装置において、
上記アノード電極を挟んで対峙するガード電極に接続する低抵抗膜の内側端部間隔が、ガード電極の内側端部間隔よりも広いことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子を有するリアプレートと、発光部材を有するフェースプレートとをスペーサを介在させて対向配置してなる平面型の画像形成装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＲＴを始めとする画像表示装置は、より一層の大画面化が求められ、大画面化に伴う装置の薄型化・軽量化が重要な課題となっている。このような薄型化・軽量化が可能な画像表示装置として、本出願人は表面伝導型電子放出素子を用いた平面型の画像表示装置を提案している。このような電子放出素子を用いた画像表示装置は、複数の電子放出素子と該素子に電圧を印加するためのマトリクス配線とを備えたリアプレート（電子源基板、カソード基板）と、該電子放出素子から放出された電子ビームの照射によって発光する発光部材（例えば蛍光体）とアノード電極とを備えたフェースプレート（アノード基板）とを対向配置させ、周縁部に枠材を介して封止することにより、真空容器（表示パネル）を形成してなる。このような画像形成装置においては、真空容器内部と外部との気圧差による基板の変形や破損を防止するため、スペーサと呼ばれる耐大気圧構造体を上記プレート間に介在させている。スペーサは通常、矩形薄板状であり、表面がプレートの法線方向に平行になるように、端部を両プレートに接して配置される。
【０００３】
上記電子放出素子を用いてなる画像形成装置においては、表示輝度が加速電位に依存するため、高輝度を得るためには加速電位を高くする必要がある。また、装置の薄型化のためには、リアプレートとフェースプレートとの基板間距離を小さくしなければならない。そのため、基板間にはかなり高い電界が生じることになり、高電圧を印加されたアノード電極と他の部材との間で放電を生じる場合があった。
【０００４】
特許文献１には、フェースプレート表面のアノード電極の外側に電位規定電極を配置し、該電位規定電極をアノード電極よりも低電位に設定して、アノード電極と他の部材との間で生じる沿面放電を防止した構成が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３７２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、スペーサのアノード電極及び電位規定電極との接続部にそれぞれアノード電極及び電位規定電極と等電位になる電極を形成し、該電極端部とアノード電極端部及び電位規定電極の内側端部との位置ずれ量の許容範囲をそれぞれ、アノード電極と電位規定電極との間隔の１０％以下になるように規定している。
【０００７】
しかしながら、特許文献１には上記位置ずれ量を上記許容範囲内に抑えて製造するための技術については開示されていない。
【０００８】
本発明の課題は、上記したアノード電極の外側に電位規定電極を配置してなる画像形成装置において、これら電極との接続部を設けたスペーサとこれら電極との位置ずれを許容範囲内に抑えてアライメントしうる画像形成装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の画像形成装置の製造方法は、複数の電子放出素子と該素子に接続されたカソード電極とを有するリアプレートと、
上記電子放出素子から放出された電子の照射によって発光する発光部材とアノード電極と該アノード電極の外側であって該アノード電極を挟むように対称に配置されたガード電極とを有し、上記リアプレートに対向配置されるフェースプレートと、
上記アノード基板とカソード基板の周縁部に介在して該両基板と共に真空容器を形成する側壁と、
上記アノード電極及びガード電極とカソード電極との間に介在して上記フェースプレートとリアプレートとの距離を規定するスペーサであって、上記アノード電極及びガード電極との接続部にそれぞれ低抵抗膜を有するスペーサと、
を備えた画像形成装置において、
上記アノード電極を挟んで対峙するガード電極に接続する低抵抗膜の内側端部間隔が、ガード電極の内側端部間隔よりも広くなるように上記低抵抗膜をスペーサ表面に形成し、該スペーサを上記フェースプレート或いはリアプレートに対してアライメントして真空容器の封着工程を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の画像形成装置は、複数の電子放出素子と該素子に接続されたカソード電極とを有するリアプレートと、
上記電子放出素子から放出された電子の照射によって発光する発光部材とアノード電極と該アノード電極の外側であって該アノード電極を挟むように対称に配置されたガード電極とを有し、上記リアプレートに対向配置されるフェースプレートと、
上記アノード基板とカソード基板の周縁部に介在して該両基板と共に真空容器を形成する側壁と、
上記アノード電極及びガード電極とカソード電極との間に介在して上記フェースプレートとリアプレートとの距離を規定するスペーサであって、上記アノード電極及びガード電極との接続部にそれぞれ低抵抗膜を有するスペーサと、
を備えた画像形成装置において、
上記アノード電極を挟んで対峙するガード電極に接続する低抵抗膜の内側端部間隔が、ガード電極の内側端部間隔よりも広いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、アノード電極を挟んで対峙するガード電極に接続される低抵抗膜の内側端部間隔がガード電極の内側端部間隔よりも広くなるように形成するため、該低抵抗膜を形成したスペーサとフェースプレートまたはリアプレートとのアライメントマージンが広く、且つ、該低抵抗膜がアノード電極とガード電極との間隙に露出しにくいため、露出した低抵抗膜への電界集中による放電も防止される。また、アノード電極に接続する低抵抗膜をアノード電極よりも狭く形成することにより、スペーサとフェースプレートまたはリアプレートとのアライメントマージンがさらに広がり、効率よく画像形成装置を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に本発明の画像形成装置の一例の表示パネルの概略構成を示す。図１は内部構造を示すために一部を切り欠いて示した斜視図である。図中、２は電子放出素子、３はＸ方向配線（カソード電極）、４はＹ方向配線、５はリアプレート、６は側壁、７はフェースプレート、８は蛍光膜、９はメタルバック（アノード電極）、１０はスペーサ、１２はガード電極、１５はスペーサ固定部材である。
【００１３】
図２に、図１の表示パネルのＹ方向部分断面模式図を示す。図中、２１は絶縁性基材、２２は高抵抗膜、２３は層間絶縁層、２４は低抵抗膜、２５は黒色導電体（ブラックマトリクス）、２６は蛍光体である。
【００１４】
また、図３に、図１の表示パネルの側壁６近傍のＸ方向部分断面模式図を示す。図中、３１は低抵抗膜、３２は抵抗膜である。
【００１５】
図１において、リアプレート５とフェースプレート７と側壁６とで表示パネルの内部を真空にするための真空容器が形成されている。当該真空容器内は１０-4Ｐａ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容器の破壊を防止するため、耐大気圧構造体としてスペーサ１０が設けられており、該スペーサ１０は画像表示領域の外側で固定部材１５により固定されている。
【００１６】
リアプレート５には、電子放出素子２がｎ×ｍ個（ｎ，ｍは２以上の正の整数であり、目的とする画素数に応じて適宜設定される。）形成されている。これらの素子２はｍ本のＸ方向配線（カソード電極）３とｎ本のＹ方向配線４により単純マトリクス配置されている。尚、Ｘ方向配線３とＹ方向配線４の交差部は不図示の絶縁層にて絶縁されている。
【００１７】
本例では表面伝導型の電子放出素子を単純マトリクス配置した構成を示すが、本発明がこれに限定されるものではなく、電子放出素子としてはＦＥ型やＭＩＭ型の素子においても適用でき、また、配線形態も単純マトリクス配置に限られるものではない。
【００１８】
また、蛍光膜８はＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、青の３原色の蛍光体２６に塗り分けられ、例えば各色の蛍光体２６はストライプ状に塗り分けられ、各色の蛍光体間には黒色の導電体（ブラックストライプ）２５が設けられている。但し、蛍光体２６の配置はストライプの配列に限られるものではなく、電子放出素子２の配列に応じて、例えばデルタ状配列なども適用される。
【００１９】
さらに、蛍光膜８の内側（リアプレート５側）の面には、アノード電極としてＣＲＴの分野では公知のメタルバック９が設けられている。
【００２０】
本発明の画像形成装置においては、フェースプレート７上において、メタルバック９の外側に、該メタルバック９を挟むようにガード電極１２が設けられている。ガード電極１２は図３に示すように抵抗膜３２を介してメタルバック９に電気的に接続され、ＧＮＤ電位もしくはアノード電位よりも十分に低い電位が与えられ、メタルバック９にはアノード電位が与えられる。ガード電極１２は、アノード電位をより高くした場合や、電子放出素子の周辺部をより狭くした場合に、周辺部の電位の持ち上がりを防ぐために有効である。この時、抵抗膜３２は沿面放電を防止するために有効である。
【００２１】
通常、スペーサ１０は図１に示すように薄板状でカソード電極上に配置される。該スペーサ１０は一般的に絶縁性基材２１の表面に帯電防止を目的とした高抵抗膜２２を成膜してなり、耐大気圧構造体として必要な数を必要な間隔を置いて配置される。スペーサ１０を構成する絶縁性基材２１としては、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少させたガラス、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、熱膨張率が真空容器をなす部材と近いものが好ましい。
【００２２】
図３に示すように、本発明の画像形成装置においてはスペーサ１０はアノード電極であるメタルバック９及びガード電極１２とカソード電極であるＸ方向配線３の間に配置され、ガード電極１２及びメタルバック９との接続部にはそれぞれ低抵抗膜３１，２４が形成されている。
【００２３】
スペーサ１０に形成される低抵抗膜１２の内側（アノード電極側）端部がガード電極１２の内側端部よりも外側に位置する。本来、低抵抗膜３１の端部とガード電極１２の端部とは同位置にそろっている方が放電耐圧上好ましいが、１本のスペーサ１０にはガード電極１２と接続する部位が両端の２箇所にあり、製造上のマージンを鑑みると２箇所を誤差無くアライメントするのは非常に困難である。また、低抵抗膜３１がガード電極１２よりも内側にはみ出した場合には、ガード電極１２にある程度の厚みがあるため、はみ出した低抵抗膜３１の端部で電界集中してしまい、放電が生じやすくなってしまう。一方、低抵抗膜３１の端部がガード電極１２の端部よりも外側、即ちガード電極１２の直下に引っ込む形態では、スペーサ１０とガード電極１２が接触していれば放電耐圧上好ましくないような電界集中は生じない。図４にこの違いを示す。図４（ａ−１）、（ｂ−１）、（ｃ−１）はスペーサ１０の一部をフェースプレート７側から見た平面模式図、（ａ−２）、（ｂ−２）、（ｃ−２）は（ａ−１）、（ｂ−１）、（ｃ−１）の側面模式図である。図中、４１は等電位線である。（ａ−１）、（ａ−２）はガード電極１２の内側端と低抵抗膜３１の内側端部が同じ位置である場合、（ｂ−１）、（ｂ−２）は低抵抗膜３１の内側端部がガード電極１２の内側端部より内側にはみ出している場合、（ｃ−１）、（ｃ−２）は低抵抗膜３１の内側端部がガード電極１２の直下に引っ込んでいる場合の電界の様子を等電位線４１にて示す。尚、当該関係はメタルバック９と低抵抗膜２４でも同様であり、低抵抗膜２４の端部がメタルバック９の端部よりも外側にはみ出している場合には、はみ出した低抵抗膜２４の端部に電界集中が生じて放電を起こしやすいが、低抵抗膜２４の端部がメタルバック９の端部よりも内側に引っ込んでいる場合には電界集中を起こさず、放電耐圧上好ましい。
【００２４】
上記した画像形成装置を例に、本発明の製造方法について説明する。
【００２５】
図５は本発明の画像形成装置の製造方法の特徴的な工程を示す図であり、図１の表示パネルのＸ方向断面模式図である。
【００２６】
工程Ｉ：スペーサ１０のフェースプレート７側に低抵抗膜２４，３１を形成する。この時、低抵抗膜３１の内側端部間隔がガード電極１２の内側端部間隔よりも広くなるように形成する。好ましくは、低抵抗膜２４がメタルバック９よりも狭くなるように形成する。このように低抵抗膜２４，３１を形成することによって、次の工程ＩＩにおけるアライメントマージンを稼ぐことができる。
【００２７】
工程ＩＩ：低抵抗膜２４，３１を形成したスペーサ１０を、低抵抗膜２４の内側端部がフェースプレート７のガード電極１２の内側端部よりも外側に位置するように配置、アライメントする。
【００２８】
工程ＩＩＩ：側壁６をフェースプレート７、リアプレート６に固定し、真空容器を封着する。
【００２９】
尚、図１の表示パネルにおいて、Ｄｘ１〜ＤｘｍはＸ方向配線３と、Ｄｙ１〜ＤｙｎはＹ方向配線４と、Ｈｖはフェースプレート７のメタルバック９と電気的に接続されている。このような構成の表示パネルにおいては、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎを通じて電子放出素子２に電圧を印加すると、該当する素子２から電子が放出され、同時にメタルバック９に容器外端子Ｈｖを通じて数ｋＶの高圧を印加し、上記放出電子を加速し、フェースプレート７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜８を構成する蛍光体２６が励起されて発光し、画像が表示される。
【００３０】
通常、表面伝導型電子放出素子を用いた画像形成装置では、電子放出素子２への印加電圧Ｖｆが１２〜１６Ｖ程度、メタルバック９と電子放出素子２との距離が０．１〜８．０ｍｍ程度、メタルバック９と電子放出素子２との間の電圧Ｖａは１〜１５ｋＶ程度である。
【実施例】
【００３１】
以下に具体的な実施例を挙げるが、本発明がこれら実施例に限定されるものではない。
【００３２】
（実施例１）
図６に本例におけるスペーサ１０の製造工程を模式的に示す。図中、６１は成膜トレイ、６３はマスク、６４はダミースペーサである。
【００３３】
長さ８００ｍｍ、高さ２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの薄板状ガラスを絶縁性基材２１として用意し、図６（ａ）に示すように、成膜トレイ６１上に８００ｍｍ×２ｍｍの面を上に向けて並べ、スパッタ成膜法によって高抵抗膜２２としてＷＧｅＮをＡｒ−Ｎ2雰囲気中にておよそ１００ｎｍ成膜した。高抵抗膜２２は両面に成膜した。この時、２ｍｍ×０．２ｍｍ及び８００ｍｍ×０．２ｍｍの面にも回り込みによって高抵抗膜が成膜されている。続いて、図６（ｂ）に示すように、複数枚のスペーサ１０を８００ｍｍ×２ｍｍの面を重ね合わせて束ねた上、両側をダミースペーサ６４で挟み込み、マスク６３を配置してスパッタ成膜法により低抵抗膜２５，３１としてＷをおよそ５０ｎｍ成膜した。低抵抗膜３１はスペーサ１０の端部から４．５ｍｍまで、低抵抗膜３１と２４との間隔は６ｍｍとした。
【００３４】
一方、本例で用いたフェースプレート７のメタルバック９は７８０ｍｍ×４００ｍｍで、スペーサ１０は７８０ｍｍの辺に平行に配置した。また、ガード電極１２とメタルバック９との間隔は５ｍｍであった。よって、スペーサ１０の低抵抗膜３１の内側端部間隔は７９１ｍｍであり、ガード電極１２の内側端部間隔７９０ｍｍよりも広い。また、低抵抗膜２４の長さは７７９ｍｍであり、メタルバック９の長さの７８０ｍｍよりも狭い。
【００３５】
大気中にて上記スペーサ１０の端部を図７の平面模式図に示すように、リアプレート５のスペーサ用アライメントマーク７２に対してアライメントする。アライメントマーク７２は不図示のＸ方向配線またはＹ方向配線の印刷時に同時に形成しておく。アライメント終了後、不図示の固定部材１５によってスペーサ１０をリアプレート５に固定する。
【００３６】
図８に、側壁６を介して上記リアプレート５にフェースプレート７を重ねた状態の平面模式図を示す。図中、８１はフェースプレート７に形成したパネル用アライメントマークである。
【００３７】
図８に示すように、真空中にてリアプレート５のアライメントマーク７１に対してフェースプレート７のアライメントマーク８１をアライメントすることによって、スペーサ１０の低抵抗膜３１の内側端部がガード電極１２の内側端部よりはみ出さないようにアライメントされる。
【００３８】
さらに、常時アライメントマーク７１，８１を確認しながら固定されるまで補正をかけて、真空中にて側壁６とフェースプレート７及びリアプレート５を封着し、真空容器（表示パネル）を完成させる。
【００３９】
以上の方法にて得られた画像形成装置をフェースプレート７側から光学顕微鏡で観察したところ、スペーサ１０の低抵抗膜３１及び２４がそれぞれガード電極１２及びメタルバック９からはみ出しているようなことはなかった。
【００４０】
本例の画像形成装置において、メタルバック９に１０ｋＶを印加して駆動したところ、スペーサ１０のガード電極１２周辺で放電が生じるようなことはなかった。
【００４１】
（実施例２）
スペーサ１０を先にフェースプレート７に固定した以外は実施例１と同様にして画像形成装置を作製した。具体的には、スペーサ１０表面の高抵抗膜２２の透過率が高く、スペーサ１０のリアプレート５側の側面（８００ｍｍ×０．２ｍｍの面）から低抵抗膜３１の端部を見ることができるため、この端部をアライメントマークとしてガード電極１２に対して内側端部が該ガード電極１２の内側端部からはみ出さないようにアライメントし、固定部材でスペーサ１０を固定した。
【００４２】
本例の画像形成装置において、メタルバック９に１０ｋＶを印加して駆動したところ、スペーサ１０のガード電極１２周辺で放電が生じるようなことはなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の画像形成装置の一例の表示パネルの構成を示す斜視図である。
【図２】図１の表示パネルのＹ方向部分断面模式図である。
【図３】図１の表示パネルの側壁近傍のＸ方向部分断面模式図である。
【図４】ガード電極と低抵抗膜との位置ずれにより発生する電界集中の説明図である。
【図５】本発明の製造方法の工程図である。
【図６】本発明の実施例におけるスペーサの製造工程の模式図である。
【図７】本発明の実施例におけるスペーサのリアプレートに対するアライメント工程を示す平面模式図である。
【図８】本発明の実施例におけるスペーサのフェースプレートに対するアライメント工程を示す平面模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
２  電子放出素子
３  Ｘ方向配線（カソード電極）
４  Ｙ方向配線
５  リアプレート
６  側壁
７  フェースプレート
８  蛍光膜
９  メタルバック（アノード電極）
１０  スペーサ
１２  ガード電極
１５  スペーサ固定部材
２１  絶縁性基材
２２  高抵抗膜
２３  層間絶縁層
２４  低抵抗膜
２５  黒色導電体（ブラックマトリクス）
２６  蛍光体
３１  低抵抗膜
３２  抵抗膜
４１  等電位線
６１  成膜用トレイ
６３  マスク
６４  ダミースペーサ
７１，８１  パネル用アライメントマーク
７２  スペーサ用アライメントマーク
【図１】
2006236733.tif 000003
【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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