(57)【要約】【課題】帯電防止効果に優れ、さらに電子ビームの温度依存性が少ないスペーサを備えた画像表示装置並びにそれに使用されるスペーサを提供する。【解決手段】画像表示装置のスペーサを、ガラス基材の表面に電子伝導性を示す酸化物薄膜を有するものとし、その酸化物薄膜を金属的な電気伝導性を示す酸化物とその酸化物よりも高抵抗の酸化物との固溶体により形成する。金属的な電気伝導性を示す酸化物としては酸化ルテニウムがあり、それよりも高抵抗の酸化物としては酸化チタン、酸化イリジウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウムなどがある。【選択図】図１
2008192489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子源を備えたカソード基板と、前記電子源から放出された電子を受けて発光する蛍光体を備えたアノード基板と、前記カソード基板と前記アノード基板の間に配置され両基板を支持するスペーサを具備する画像表示装置において、前記スペーサが、ガラスを基材とし、その表面に金属的な電気伝導性を示す酸化物薄膜を有するものからなり、前記酸化物薄膜が金属的な電気伝導性を示す酸化物と、前記酸化物よりも高抵抗の酸化物からなる固溶体により形成されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記金属的な電気伝導性を示す酸化物をＡＯｙとし、それよりも高抵抗の酸化物をＢＯｙとしたときに、前記固溶体がＡｘＢ（１−ｘ）Ｏｙよりなることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記金属的な電気伝導性を示す酸化物を構成する金属元素と、その酸化物よりも高抵抗の酸化物を構成する金属元素の価数が等しいことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記金属的な電気伝導性を示す酸化物を構成する金属元素のイオン半径をＲＡとし、その酸化物よりも高抵抗の酸化物を構成する金属元素のイオン半径をＲＢとしたときに、０．８８＜ＲＡ／ＲＢ≦１．３３ＲＢの関係を有することを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記金属的な電気伝導性を示す酸化物が酸化ルテニウムであり、それよりも高抵抗の酸化物が酸化チタン、酸化イリジウム、酸化ハフニウムおよび酸化ジルコニウムから選ばれた少なくとも１種よりなることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記酸化物薄膜が、スパッタ法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法のいずれかの方法により被覆されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項７】
画像表示装置の背面パネルと前面パネルの間に配置されるスペーサであって、ガラス基材の表面に金属的な電気伝導性を示す酸化物薄膜を有し、前記酸化物薄膜が金属的な電気伝導性を示す酸化物と、前記酸化物よりも高抵抗の酸化物からなる固溶体により形成されていることを特徴とする画像表示装置用スペーサ。
【請求項８】
前記金属的な電気伝導性を示す酸化物をＡＯｙとし、それよりも高抵抗の酸化物をＢＯｙとしたときに、前記固溶体がＡｘＢ（１−ｘ）Ｏｙよりなることを特徴とする請求項７記載の画像表示装置用スペーサ。
【請求項９】
前記金属的な電気伝導性を示す酸化物を構成する金属元素と、その酸化物よりも高抵抗の酸化物を構成する金属元素の価数が等しいことを特徴とする請求項７記載の画像表示装置用スペーサ。
【請求項１０】
前記金属的な電気伝導性を示す酸化物を構成する金属元素のイオン半径をＲＡとし、その酸化物よりも高抵抗の酸化物を構成する金属元素のイオン半径をＲＢとしたときに、０．８８＜ＲＡ／ＲＢ≦１．３３ＲＢの関係を有することを特徴とする請求項９記載の画像表示装置用スペーサ。
【請求項１１】
前記金属的な電気伝導性を示す酸化物が酸化ルテニウムであり、それよりも高抵抗の酸化物が酸化チタン、酸化イリジウム、酸化ハフニウムおよび酸化ジルコニウムから選ばれた少なくとも１種よりなることを特徴とする請求項７記載の画像表示装置用スペーサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自発光型の画像表示装置とそれに使用されるスペーサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報処理装置或いはテレビジョン放送の高画質化に伴い、高輝度、高精細の特性を有すると共に軽量、省スペース化が図れることから、平面型画像表示装置（ＦＰＤ：Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）への関心が高まっている。この平面型画像表示装置の代表的なものが液晶表示装置やプラズマ表示装置であり、また、最近注目されているフィールドエミッションディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ、以下、ＦＥＤと称する）である。
【０００３】
ＦＥＤは、冷陰極素子の電子放出素子をマトリックス状に配置した電子源を有する自発光型の画像形成装置である。電子放出素子としては、表面伝導型放出素子（ＳＥＤ型）、電界放出型素子（ＦＥ型）、金属／絶縁膜／金属型放出素子（ＭＩＭ型）などが知られている。また、ＦＥ型では、モリブデン等の金属やシリコン等の半導体物質で作られたスピント型や、カーボンナノチューブを電子源とするＣＮＴ型などが知られている。
【０００４】
ＦＥＤでは、電子源が形成された背面側のカソードパネルと、電子源から放出された電子によって励起されて発光する蛍光体が形成された前面側のアノードパネルとの間に空間を設けて、この空間を真空雰囲気に保つ必要がある。真空に保たれた空間部が大気圧に耐えられるようにするために、通常、２つのパネル間にスペーサと呼ばれる支持部材が配置される。
【０００５】
ＦＥＤでは、通常、電子源とアノードとの間の電位差が数〜数十ｋＶ程度となるように、アノードに電圧が印加される。この印加電圧が高いほど、パネルの高輝度化と長寿命化が図れるが、一方でスペーサが帯電しやすくなる。スペーサが帯電すると、カソードからアノードに飛行する電子ビームがスペーサ側に引き寄せられる、或いは、反発してスペーサから遠ざかるという現象が起こる。この結果、明るさが変わり、スペーサの影が画面に表示されるようになって、画質が悪くなるという問題が生じる。また、放電が起こりやすくなり、カソードや他の構造部品が破壊されるという問題が生じやすくなる。
【０００６】
スペーサの帯電を防止するために、スペーサ表面に凹凸を形成することが特許文献１に記載されている。この特許文献１には、帯電防止性の向上のために、凹凸面の上に酸化クロム膜などの高抵抗膜を形成すること、アノード基板やカソード基板と接続される面を含む近傍にさらにＡｕ膜、ＲｕＯ２膜などの低抵抗膜を形成することが記載されている。
【０００７】
また、安定性が高く、再現性がよい帯電防止膜を設けたスペーサを提供することを目的として、スペーサ表面に酸化ルテニウムなどの遷移金属酸化物からなる第１層を設け、更にその上に、遷移金属、ゲルマニウム、ビスマスなどの酸化物又はそれらの混合物からなる第２層を設けることが特許文献２に記載されている。
【０００８】
自発光型の画像表示装置では、スペーサの帯電防止に加えて、電子ビーム偏向の温度依存性を少なくすることが要求される。電子ビーム偏向は、カソード基板とアノード基板の温度差に起因して生ずるものであり、スペーサの抵抗温度係数が大きい場合、或いは、スペーサの熱伝導率が小さい場合に生じ易いことがわかった。
【０００９】
従って、電子ビーム偏向の温度依存性を小さくするためには、スペーサの抵抗温度係数を小さくするか、或いは、スペーサの熱伝導率を大きくしてアノード基板とカソード基板の温度差を小さくする方法を用いれば良い。しかし、スペーサとしてガラスを用いる場合には、その熱伝導率を大幅に改良することは困難である。そこで、表面に抵抗温度係数の小さい金属的な電子伝導性を示す薄膜を形成することが試みられている。特許文献３には、貴金属やＣｒなどの金属粒子をＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの絶縁体マトリックス中に分散させたいわゆるサーメット膜を用いることが記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２５１７０７号公報（要約、特許請求の範囲）
【特許文献２】特開２０００−８２４２９号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】特許３７４５０７８号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、金属的な電気伝導性を示す酸化ルテニウム薄膜の抵抗が低すぎ、電流が流れすぎて熱が発生し、スペーサが溶断することが懸念される。また、特許文献３に示される方法では、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３の絶縁体マトリックス部分に電子が帯電するため、この部分に電子ビームが大きく吸引されることが懸念される。
【００１２】
本発明の目的は、帯電防止効果に優れ、しかも電子ビームの温度依存性が少ないスペーサを備えた画像表示装置並びにそれに使用されるスペーサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の画像表示装置は、電子源を備えたカソード基板と、前記電子源から放出された電子を受けて発光する蛍光体を備えたアノード基板と、前記カソード基板と前記アノード基板の間に配置され両基板を支持するスペーサを具備する画像表示装置において、前記スペーサが、ガラスを基材とし、その表面に金属的な電気伝導性を示す酸化物薄膜を有するものからなり、前記酸化物薄膜が金属的な電気伝導性を示す酸化物と、前記酸化物よりも高抵抗の酸化物からなる固溶体により形成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の画像表示装置用スペーサは、ガラス基材の表面に金属的な電気伝導性を示す酸化物薄膜を有し、前記酸化物薄膜が金属的な電気伝導性を示す酸化物と、前記酸化物よりも高抵抗の酸化物からなる固溶体により形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の画像表示装置は、電子ビーム偏向の温度依存性が少なく、また、スペーサの帯電防止性に優れているので、高輝度、高精細の画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の画像表示装置はスペーサに特徴を有しており、ガラス基材の表面に、金属的な電気伝導性を示す酸化物とそれよりも高抵抗の酸化物からなる固溶体で形成された酸化物薄膜を有する。金属的な電気伝導性を示す酸化物をＡＯｙとし、それよりも高抵抗の酸化物をＢＯｙとしたときに、両者はＡｘＢ（１−ｘ）Ｏｙよりなる固溶体を形成していることが好ましい。
【００１７】
また、スペーサ表面に形成される酸化物薄膜において、金属的な電気伝導性を示す酸化物を構成する金属元素と、その酸化物よりも高抵抗の酸化物を構成する金属元素の価数は等しいことが好ましい。さらに、金属的な電気伝導性を示す酸化物を構成する金属元素のイオン半径をＲＡとし、その酸化物よりも高抵抗の酸化物を構成する金属元素のイオン半径をＲＢとしたときに、０．８８＜ＲＡ／ＲＢ≦１．３３ＲＢの関係を有することが好ましい。
【００１８】
前記の金属的な電気伝導性を示す酸化物は酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）よりなり、前記の高抵抗酸化物は酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）から選ばれた少なくとも１種よりなることが好ましい。
【００１９】
また、酸化物薄膜はスパッタ法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法のいずれかの方法により被覆されることが好ましい。
【００２０】
以下、本発明のスペーサをＭＩＭ型ＦＥＤに適用した場合について説明するが、本発明はＭＩＭ型に限定されるものではない。
【実施例】
【００２１】
図１に本発明に係るスペーサの断面の模式図を示す。図２にＭＩＭ型ＦＥＤの斜視図を示し、図３に図２のＡ−Ａ線方向における断面の一部を示す。
【００２２】
ＭＩＭ型ＦＥＤにおいて、前面パネル２１０は、パネルの基材であるアノード基板２１１の内面側に遮光膜であるブラックマトリックス２１２と蛍光体層２１３を有している。また、背面パネル２２０は、パネルの基材であるカソード基板２２１の内面側に電極２２２とエミッタである電子源２２３を有している。
【００２３】
前面パネル２１０に形成されたブラックマトリックス２１２と、背面パネル２２０に形成された電極２２２との間には、多数のスペーサ１１０が配置されている。これらのスペーサは、前面パネルに接着用フリット１１４を介して接着され、背面パネルに接着用フリット１１５を介して接着されている。接着用フリットには、スペーサに微小電流が流れることから、導電性のものが用いられる。なお、本実施例では、スペーサ端面金属膜４０３を形成して、スペーサから基板側へ微小電流が流れ易いようにしている。
【００２４】
アノード基板２１１とカソード基板２２１の内周縁部には封止枠２３０が設けられている。この封止枠２３０はアノード基板及びカソード基板に接着剤により接着され、これによって、背面パネルと前面パネルの間に空間部分が形成されて、この空間部分が表示領域２４０となる。前面パネルと背面パネルとの間隔は通常、３〜５ｍｍ程度であり、また、空間部分は通常、１０−５〜１０−７Ｔｏｒｒの圧力の真空雰囲気に保持される。
【００２５】
このように構成されたＦＥＤにおいて、背面パネル２２０と前面パネル２１０の間に数〜数十ｋＶ程度の加速電圧が印加されると、エミッタである電子源から電子が出射され、加速電圧によって蛍光体層２１３に衝突し、これを励起して所定周波数の光が前面パネル２１０の外部に出射される。これにより、画像が表示される。
【００２６】
スペーサ１１０は、ガラス基材４０１の表面に金属的な電気伝導性を示す酸化物薄膜４１０を有する。この酸化物薄膜４１０は、金属的な電気伝導性を示す酸化物と、その酸化物よりも高抵抗の酸化物からなる固溶体により形成される。
【００２７】
バナジウムとタングステンとバリウムとリンを含むＶ−Ｗ−Ｂａ−Ｐ系電子伝導性ガラスを基材とし、その表面にスパッタ法により金属的な電気伝導性を示す酸化物薄膜を形成したスペーサを試作し、図２、図３に示す構造のＭＩＭ型ＦＥＤを製作して評価を行った。
【００２８】
本実施例では酸化物薄膜をスパッタリング法にて成膜した例について述べるが、成膜の方法はスプレー法、ディップ法、ゾルゲル法、ダイス法、スピンコート法などのように溶液を介した塗布焼成方法を用いても良い。
【００２９】
本実施例で行ったスパッタリングによる成膜の方法を、ＡｕとＳｉＯ２よりなる複合金属酸化物薄膜を一層形成したものを例にとって説明する。Ａｕの１０ｍｍ角のチップを１５２．４ｍｍφ×５ｍｍｔのＳｉＯ２ターゲットのエロージョン領域上に所望の薄膜組成となるように搭載して成膜を行った。成膜ガスには純度９９．９９９９％の高純度Ａｒガスを用いた。電源にはｒｆマグネトロン電源を用い、前記ターゲットに対して７００Ｗ程度の高電圧を印加した。成膜前の成膜室内の真空圧力は４．０×１０５Ｐａとした。
【００３０】
成膜後の組成を分析するために、ポリイミドフィルム上に薄膜を約２００ｎｍの厚さに形成し、ＩＣＰ分光分析法を用いて組成分析を行った。この組成分析結果を薄膜組成として記載した。なお、組成はモル％で記載している。
【００３１】
Ｖ−Ｗ−Ｍｏ−Ｐ−Ｂａ−Ｏ系電子伝導性ガラス基材に、薄膜材料を上記のスパッタリング条件で５０ｎｍの厚さに形成した。基材のサイズは１１０ｍｍ×３ｍｍ×０．１５ｍｍとし、１１０ｍｍ×３ｍｍの部分に成膜を行った。薄膜のスパッタレートは組成によって異なるので、各組成ごとにレートを計算しながら成膜した。片面の成膜終了後に一旦、試料を大気中に取り出し、上下面を入れ替えた後に裏面の成膜を行った。このようにしてスペーサの両面に同条件の成膜を行った。
【００３２】
なお、「金属的な電気伝導性を示す」物質とは、電気伝導機構が電子伝導によるものであり、温度の上昇に伴って抵抗値が上昇する傾向にあるものを指す。すなわち、金属では自由電子による電子伝導のため、温度上昇に伴って結晶格子の格子振動が大きくなり、それによって電子伝導が阻害されるために移動度が低下する。従って、温度上昇とともに電気伝導率が低下し、抵抗が上昇する。
【００３３】
一方、「半導体的な電子伝導を示す」物質とは、温度上昇に伴って価電子帯から導電帯に励起される電子（キャリア）の濃度が指数関数的に増加し、温度上昇に伴って低抵抗化するものを指す。
【００３４】
本発明では、この金属的な電気伝導性を示す酸化物ＡｘＢ（１−ｘ）ＯｙとしてＲｕｘＭ（１−ｘ）Ｏ２系薄膜に着目し、検討を行った。ここでＭは、４価の陽イオンである。以下に、本材料系に着目した理由を述べる。電子ビームのビーム偏向を除去し、さらにその温度依存性をなくすためには、スペーサ表面に金属的な電子伝導性を示す物質を形成することが有効である。しかしながら、一般に金属的な電子伝導性を示す薄膜はその抵抗値が低すぎるため、過電流が流れ、それによる発熱のため、スペーサが溶断することが懸念される。従って、金属的な電気伝導性を保持したまま、抵抗値を高めることが必要となる。
【００３５】
このように、高抵抗かつ金属的な電子伝導性を示す材料の一つとして、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇなどの耐酸化性の貴金属微粒子をＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの絶縁体マトリックス中に分散させた、いわゆるサーメット膜が挙げられる。しかしながら、これらの膜では、絶縁体マトリックス上に電子ビームや反射電子が照射されると、これによって二次電子が放出されるため、この絶縁体部にホールが形成される。これが絶縁体マトリックス中では接地されないために表面が正に帯電し、結果として電子ビームが吸引されるため、好ましくない。
【００３６】
一方、金属的な電気伝導性を示す薄膜として酸化ルテニウムなどの薄膜も提案されているが、これらの膜も抵抗値が低く、スペーサ用材料として適当とは言いがたい。
【００３７】
本発明者らは、酸化ルテニウムに絶縁性イオンを固溶させることにより、分子オーダーで抵抗値を高めることができることを見出した。すなわち、酸化ルテニウムの電子伝導性を発現するＲｕイオンの代わりに電子伝導性を発現しない別なイオンに置換することによって、高抵抗化するものである。固溶体を形成せずに混合物を形成する場合には、混合させた材料は高抵抗であることから、サーメット膜と同様に正に帯電するため好ましくない。
【００３８】
このような系を実現するためには、Ｒｕと同じ価数（４価）であり、かつイオン半径がＲｕと同等で、かつ電気抵抗が高い材料であれば、Ｒｕイオンに置換することが可能であり、さらに電気抵抗を高めることが可能である。
【００３９】
そこで、まず、このような特性を有するイオンを検討するため、４価の陽イオンを含有する酸化物（ＭＯ２）と酸化ルテニウムとの混合物の薄膜を形成し、このような条件を満たす材料の検討を行った。表１に、検討した４価の酸化物の陽イオンと、薄膜組成、Ｓｈａｎｏｎｎによるイオン半径表から抜粋したイオン半径、並びにＲｕイオンとのイオン半径比（ｒＲｕ／ｒＭ）、並びに析出相、固溶体形成の有無、並びに体積抵抗率（Ωｃｍ）を示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
本検討では、ｍｏｌ比で４０ＲｕＯ２−６０ＭＯ２（Ｍ：添加元素）の薄膜における固溶体の形成の有無を、まず薄膜Ｘ線回折により析出相を同定し、ＲｕＯ２のピークのみが観測された場合には、さらに透過型電子顕微鏡を用いて平面のナノ構造を評価することで確認し、添加相の偏析が見られない場合を○、薄膜Ｘ線回折ならびに透過型電子顕微鏡のいずれかの分析方法で添加元素の偏析が見られた場合を×で示した。
【００４２】
表１より、４価の陽イオンＭとしてＴｉ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒの酸化物を添加した場合には、これらの成分の偏析は見られず、ＲｕＯ２とこれらの酸化物が固溶体を形成していることが分かった。また、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｗ、Ｆｅの酸化物を添加した場合には、これらの添加元素の偏析が確認され、固溶体を形成していないことが分かった。Ｒｕと添加元素Ｍのイオン半径比（ｒＲｕ／ｒＭ）に着目すると、０．８８を超え、１．１３以下のときに固溶体の形成が可能であった。
【００４３】
しかしながら、比較例５、６に示すように、添加元素としてＷやＦｅの酸化物を選択した場合には、これらの元素の酸化物はＷの場合には６価のＷＯ３が安定であり、Ｆｅの場合には３価のＦｅ２Ｏ３が安定であったため、ＲｕＯ２中に固溶することなく、これらの酸化物の偏析が見られた。
【００４４】
以上より、ＲｕＯ２のように金属的な電気伝導性を示す酸化物をＡＯｙとし、それに添加され、固溶体を形成するＡＯｙよりも高抵抗の酸化物をＢＯｙとしたとき、ＡＯｙのイオン半径ＲＡとＢＯｙのイオン半径ＲＢの比ＲＡ／ＲＢが０．８８を超え、１．１３以下であれば固溶体を形成して良好な特性を得ることができた。また、酸化物ＡＯｙとＢＯｙを構成する金属元素Ａと金属元素Ｂの両者の価数が等しいことが好ましかった。
【００４５】
次に体積抵抗率に着目すると、固溶体形成が可能であったＴｉ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｚｒの酸化物の中でも、Ｍｏ、Ｓｎを添加した場合には比較例７に示すＲｕＯ２の体積抵抗率に比べてそれほど高抵抗化が図れていないことが分かった。これは、これらの酸化物自身の半導体的性質が強いために、高抵抗化が困難であることに起因すると考えられる。以上より、ＲｕＯ２に添加することにより固溶体を形成でき、かつ高抵抗化が可能な酸化物として、Ｔｉ、Ｉｒ、Ｈｆ、Ｚｒが有効であることが分かった。
【００４６】
次に、表１で良好な結果の得られた酸化物のうち、Ｔｉ、Ｉｒ、Ｈｆ、Ｚｒの酸化物を用いて体積抵抗率の組成依存性を検討した。また、図２、図３に示すＭＩＭ型ＦＥＤパネルを作製し、スペーサ周辺のエミッタから放出される電子ビームのビーム偏向量、消費電力を評価した。表２に、作製した薄膜の組成、膜厚、電気抵抗値、並びに室温から４０℃までの抵抗温度係数を示す。抵抗温度係数（α（％／℃））は、下記の式１を用いて計算した。
【００４７】
【数１】
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【００４８】
式１において、Ｒは温度Ｔにおける体積抵抗率、Ｒ０は室温（Ｔ０）における体積抵抗率である。本測定では室温Ｔ０は２５℃、Ｔは４０℃とした。本検討で用いたＶ−Ｗ−Ｂａ−Ｐ系電子伝導性ガラス基材の抵抗温度係数は−３．３％／℃であった。
【００４９】
【表２】
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【００５０】
本検討では、アノード−カソード間の電圧を７ｋＶで一定とした。表２において、消費電力は１７インチパネルに１１０ｍｍのスペーサを１８本搭載したときのパネルトータルの消費電力を示した。１７インチパネルに６行分のスペーサが形成され、各行に長さ１１０ｍｍのスペーサが約１５ｍｍのギャップを設けて３本形成されている。従って、パネル一枚あたりのスペーサ搭載数は１８本になる。この消費電力が２０Ｗ以上の場合には一枚のパネルで消費する電力が大きくなるので好ましくない。消費電力は２０Ｗ未満であることが好ましい。
【００５１】
また、ビーム偏向量は、エミッタから放出された電子ビームがアノード上の蛍光体塗料上に照射されたときのずれ量を、拡大鏡を用いて定量的に評価し、ずれ量の数値を記載した。このときのカソードとアノードの温度はそれぞれ２４℃、２６℃で一定条件とした。ビームがスペーサ側に吸引しているときを＋、反発しているときを−として表記した。ビーム偏向が±２０μｍ以下の場合には、人間の目には、ずれによる黒い帯は観測されないので好ましい。スペーサが形成されたゲート電極の直近にある一行目に配列したエミッタにおけるビーム偏向量を評価した。
【００５２】
ビーム偏向は、スペーサの電気抵抗値が高く、かつ二次電子放出係数が１より大きい場合或いは小さい場合に、正電荷や負電荷がスペーサ表面に蓄積され、この表面に蓄積された電荷にエミッション電流が例えば正電荷の場合には吸引され、負電荷の場合には反発されて、エミッタの直上に形成されたアノード基板上の蛍光体の中心からずれた位置に電子線が照射されて生じる現象である。ビーム偏向が生じると、蛍光体が発光しない領域が生成するため、スペーサに沿ってライン状の黒い帯が観測されるようになるので好ましくない。
【００５３】
実施例７〜９は、ＲｕＯ２にＴｉＯ２を含有させた薄膜を形成したものである。スペーサ全体の体積抵抗率は１０６〜１０８Ωｃｍオーダで、消費電力、偏向量とも良好で、抵抗温度係数もガラス基材そのものに比べて１％／℃ほど良好になっていた。しかしながら、比較例８〜１１に示すように、ＴｉＯ２の含有量が少なすぎる場合も多すぎる場合も、消費電力、ビーム偏向量が良好でなくなるため好ましくなかった。すなわち、比較例８、９に示すように、ＴｉＯ２含有量が５０ｍｏｌ％未満では、体積抵抗率が１０−６〜１０−１Ωｃｍと非常に小さいため、消費電力が大きくなりすぎ、また、偏向量も大きく反発し、好ましくなかった。
【００５４】
一方、比較例１０、１１に示すように、ＴｉＯ２含有量が９０ｍｏｌ％以上になると、スペーサ抵抗が１０９Ωｃｍ台まで上昇し、消費電力は抑えられるものの正に帯電するためビームが吸引側に大きくシフトし、好ましくなかった。また、抵抗温度係数の絶対値が大きくなり、スペーサ基材とほぼ同等となってしまうため、抵抗温度係数を改善することが難しくなった。
【００５５】
さらに、表２に示すように、膜組成をｍｏｌ％で表記した場合、添加元素をＩｒ、Ｈｆ、Ｚｒとした場合でも、Ｔｉを添加した場合と同様に添加する酸化物の含有量が６０〜８０ｍｏｌ％では体積抵抗率が適切で、抵抗温度係数を改善することができ、かつ消費電力、偏向量の適切なスペーサが得られた。
【００５６】
しかしながら、添加する酸化物の含有量が５０ｍｏｌ％以下では体積抵抗率が低下しすぎ、消費電力が上昇し、かつビーム偏向量が大きく反発するため好ましくない。また、添加する酸化物の含有量が８０ｍｏｌ％を超えると、スペーサの体積抵抗率が大きくなりすぎ、抵抗温度係数の改善効果が見られなくなり、かつビームが大きく吸引するため好ましくない。
【００５７】
本検討では、金属的な電気伝導性を示す酸化物ＡＯｙとしてＲｕＯ２に着目し、それに固溶するＡＯｙよりも高抵抗の酸化物ＢＯｙとして酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を用いた固溶体薄膜ＡｘＢ（１−ｘ）Ｏｙ系酸化物に着目して検討を行ったが、金属的な電子伝導性を示す酸化物にそれよりも高抵抗の酸化物を添加することによって固溶体を形成する材料であれば、いかなる材料であっても上記のような効果を得ることが可能である。
【００５８】
また、本実施例ではスパッタリング法にて成膜した例について記載したが、成膜の方法はスプレー法、ディップ法、ゾルゲル法、ダイス法、スピンコート法などのように溶液を介した塗布焼成方法を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施例によるスペーサの断面図である。
【図２】ＭＩＭ型ＦＥＤの外観を示した斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線方向の一部分を示した断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１１０…スペーサ、１１４…接着用フリット、１１５…接着用フリット、２１０…前面パネル、２１１…アノード基板、２１２…ブラックマトリックス、２１３…蛍光体層、２２０…背面パネル、２２１…カソード基板、２２２…電極、２２３…電子源、２３０…封止枠、２４０…表示領域、４０１…ガラス基材、４０３…スペーサ端面金属膜、４１０…酸化物薄膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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