(57)【要約】【課題】スペーサの組付けを容易に行うことができ、スペーサの設置に伴う製造コストを低減した画像表示装置を提供する。【解決手段】第１の基板１０１１と第２の基板１０１７とが真空容器内にて対向配置されている。少なくとも１つのスペーサ１０２０は、長手方向の両端に支持部材１０３０が固定されている。支持部材１０３０が第１または第２の基板１０１１，１０１７のいずれか一方に固定されることにより、スペーサ１０２０が、長手方向が第１および第２の基板１０１１，１０１７と垂直となるように設置され、第１の基板１０１１と第２の基板１０１７の間に挟まれている。支持部材１０３０は、第１の基板１０１１の電子放出素子１０１２が設けられている領域の外、または第２の基板１０１７の電子が照射される領域の外に固定されている。支持部材１０３０は、接合部材１０５３により第１または第２の基板１０１１，１０１７に接着されている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子放出素子を備えた第１の基板と前記電子放出素子から放出された電子が照射される第２の基板とが真空容器内にて対向配置され、長手方向の両端に支持部材が固定された少なくとも１つのスペーサが、長手方向が前記第１の基板および前記第２の基板と垂直となるように前記第１の基板または前記第２の基板に設置されて前記第１の基板と前記第２の基板の間に挟まれている画像表示装置において、
前記支持部材が前記第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方に固定されることにより前記スペーサが設置されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記支持部材が、前記第１の基板の電子放出素子が設けられている領域の外、または前記第２の基板の電子が照射される領域の外に固定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３】
前記支持部材が、接合部材により前記第１の基板または前記第２の基板に接着されていることを特徴とする、請求項１または２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記支持部材が穴部を有し、前記接合部材が該穴部に配置されてい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】
前記スペーサの熱膨張率と、前記スペーサの設置された基板の熱膨張率との差が５％以内であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記支持部材の熱膨張率と、前記スペーサの設置された基板の熱膨張率との差が５％以内であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記支持部材が前記スペーサのはまる溝を有し、前記スペーサが前記溝にはまって固定されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記スペーサが前記第１の基板と前記第２の基板とに直接挟まれている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記スペーサが、前記第１の基板と前記第２の基板との間に、中間部材を介して間接的に挟まれている、請求項１〜７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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子放出素子を備えた第１の基板と、電子放出素子から放出された電子が照射される第２の基板とが対抗配置され、第１の基板と第２の基板との間にスペーサを有する画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極素子では、例えば、表面伝導型放出素子や、電界放出型素子（以下、ＦＥ型と称す）、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下、ＭＩＭ型と称す）などが知られている。
【０００３】
表面伝導型放出素子としては、例えば、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｐｈｙｓ．，１２９０，（１９６５）（非特許文献１）に記載されたものが知られている。表面伝導型放出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、その膜面に対して平行に電流を流すことにより電子が放出される現象を利用したものである。また、表面伝導型放出素子としては、上述した非特許文献１に記載されたものの他、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｅｒ：“Ｔｈｉｎ　Ｓｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］（非特許文献２）や、Ｉｎ２Ｏ３／ＳｎＯ２薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎｄ　Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　ＥＤ　Ｃｏｎｆ．”，５１９（１９７５）］（非特許文献３）、カーボン薄膜によるもの［荒木久　他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］（非特許文献４）などが報告されている。
【０００４】
表面伝導型放出素子は、冷陰極素子のなかでも、特に、構造が単純で製造も容易なことから、大面積にわたり多数の素子を形成できるという利点がある。そこで、例えば、本出願人による特開昭６４−３１３３２号公報（特許文献１）において開示されているように、多数の素子を配列して駆動するための方法が研究されている。
【０００５】
また、表面伝導型放出素子の応用として、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画像形成装置や、荷電ビーム源などの電子線装置が研究されている。
【０００６】
特に、表面伝導型放出素子の画像表示装置への応用として、例えば本出願人による米国特許第５，０６６，８８３号明細書（特許文献２）や、特開平２−２５７５５１号公報（特許文献３）、特開平４−２８１３７号公報（特許文献４）に開示されているように、表面伝導型放出素子と電子ビームの照射により発光する蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置が研究されている。表面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れた特性が期待されている。例えば、近年普及してきた液晶表示装置と比較しても、自発光型であるためバックライトを必要としない点や、視野角が広い点が優れているといえる。
【０００７】
また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方法は、例えば、本出願人による米国特許第４，９０４，８９５号明細書（特許文献５）に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応用した例として、例えば、Ｒ．Ｍｅｙｅｒ等により報告された平板型表示装置が知られている（非特許文献５参照）。
【０００８】
また、ＭＩＭ型を多数個ならべて画像表示装置に用いた応用例は、例えば、本出願人による特開平３−５５７３８号公報（特許文献６）に開示されている。
【０００９】
上述したような電子放出素子を用いた画像形成装置のうち、奥行きの小さい平面型画像表示装置は省スペースかつ軽量であることから、ブラウン管型の画像表示装置に置き換わるものとして注目されている。
【００１０】
図１２は、平面型の画像表示装置をなす表示パネルの一例を示す斜視図である。内部構造を示すために表示パネルの一部が切り欠かれている。リアプレート３１１５、側壁３１１６およびフェースプレート３１１７により、表示パネルの内部を真空に維持するための外囲器（気密容器）が形成されている。
【００１１】
リアプレート３１１５には基板３１１１が固定されている。基板３１１１上には、Ｎ×Ｍ個（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）の冷陰極素子３１１２が形成されている。Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子３１１２は、Ｍ本の行方向配線３１１３とＮ本の列方向配線３１１４によって配線されている。これら基板３１１１、冷陰極素子３１１２、行方向配線３１１３、列方向配線３１１４によって構成されている部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線３１１３と列方向配線３１１４の少なくとも交差する部分には、両配線間に絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【００１２】
フェースプレート３１１７の下面には、蛍光体からなる蛍光膜３１１８が形成されている。蛍光膜３１１８には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体（不図示）が塗り分けられている。また、蛍光膜３１１８の各色の蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けられており、さらに蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５側の面には、Ａｌなどからなるメタルバック３１１９が形成されている。
【００１３】
図中の容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、容器外端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎおよび容器外端子Ｈｖは、この表示パネルを電気回路（不図示）に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。容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線３１１３と接続されている。容器外端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線３１１４と接続されている。容器外端子Ｈｖはメタルバック３１１９と接続されている。
【００１４】
また、上述された気密容器の内部は１．３×１０−３［Ｐａ］（１０−６［Ｔｏｒｒ］）程度の真空に保持されており、画像表示装置の表示面積が大きくなるに従って、気密容器内部と外部の気圧差によるリアプレート３１１５およびフェースプレート３１１７の変形あるいは破壊を防止する必要が生じる。変形や破壊を防止するために、リアプレート３１１５やフェースプレート３１１７を厚くすることが考えられるが、そうすると画像表示装置の重量が増加するのみならず、斜め方向から見たときに画像のゆがみや視差が生じる。
【００１５】
これに対して、図１２では、比較的薄いガラス板からなり、大気圧を支えるためのスペーサ３１２０が設けられている。このようにして、マルチビーム電子源が形成された基板３１１１と蛍光膜３１１８が形成されたフェースプレート３１１７間は、通常、サブミリ〜数ミリに保たれ、気密容器内部が、上述したような高真空に保たれる。
【００１６】
以上説明した表示パネルからなる画像表示装置は、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ，Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通じて各冷陰極素子３１１２に電圧を印加すると、各冷陰極素子３１１２から電子が放出される。それと同時にメタルバック３１１９に容器外端子Ｈｖを通じて数百［Ｖ］〜数［ｋＶ］の高電圧を印加して、冷陰極素子３１１２から放出された電子を加速し、フェースプレート３１１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜３１１８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。
【００１７】
スペーサ３１２０は、構造的に必要な本数だけ必要な位置に配置される。スペーサ３１２０は、画像領域よりも短い長さに形成されて画像領域内に配置されるとき、リアプレート３１１５とフェースプレート３１１７のいずれかまたは双方の画像領域内に、接合部材を用いて、固定される。また、スペーサ３１２０が画像領域よりも長い長さに形成されて画像領域とその周辺部の双方にまたがって配置されるとき、周辺部に固定手段を施すことも可能である。画像領域よりも長いスペーサ３１２０は、両端を固定されるだけで耐大気圧構造をとることができる。リアプレート３１１５やフェースプレート３１１７、表示パネルを構成する他の部材などに固定され、スペーサの入る幅の溝が設けられたブロック等に、スペーサ３１２０を固定することができる。
【００１８】
【特許文献１】
特開昭６４−３１３３２号公報
【００１９】
【特許文献２】
米国特許第５，０６６，８８３号明細書
【００２０】
【特許文献３】
特開平２−２５７５５１号公報
【００２１】
【特許文献４】
特開平４−２８１３７号公報
【００２２】
【特許文献５】
米国特許第４，９０４，８９５号明細書
【００２３】
【特許文献６】
特開平３−５５７３８号公報
【００２４】
【非特許文献１】
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇ．　ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１２９０，（１９６５）
【００２５】
【非特許文献２】
Ｇ．Ｄｉｔｔｅｒ：“Ｔｈｉｎ　Ｓｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）
【００２６】
【非特許文献３】
Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ　ａｎｄ　Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．ＥＤ　Ｃｏｎｆ．”，５１９（１９７５）
【００２７】
【非特許文献４】
荒木久　他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）
【００２８】
【非特許文献５】
Ｒ．Ｍｅｙｅｒ：“Ｒｅｃｅｎｔ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｍｉｃｒｏ−ｔｉｐｓ　Ｄｉｓｐｌａｙ　ａｔ　ＬＥＴＩ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ　４ｔｈ　Ｉｎｔ．　Ｖａｃｕｕｍ　Ｍｉｃｒｏ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｃｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６−９（１９９１）
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した画像表示装置をなす表示パネルにおいては、表示面積や、リアプレートおよびフェースプレートの厚みに応じて、複数のスペーサが配置される。一般に、表示面積が大きくなるにつれてスペーサの数も増える。スペーサの数に伴って、表示パネルの組立工程におけるスペーサの設置工数も増え、製造コストが増大する要因となっている。
【００３０】
特にスペーサが長尺の場合には、リアプレートとフェースプレートの対向方向へのスペーサの反りも無視できなくなる。このような反りが生じていると、リアプレートとフェースプレートとでスペーサを挟むときにスペーサに大きな応力が加わり、スペーサが破損することがある。このように、表示パネルの組み立てにおいて、スペーサの歩留まりが表示パネルの歩留まりに対して影響する程度が高まり、製造コストアップの要因となる。
【００３１】
一方、表示パネルの外囲器を形成する際、フェースプレート、側壁およびリアプレートをフリットガラスを用いて封着するのが一般的である。このとき、外囲器が４００〜５００℃程度まで加熱され、フリットガラスが焼成される。このとき、スペーサが熱によりフェースプレートやリアプレートに対して相対的に膨張し、変形や位置ずれを生じることもある。
【００３２】
また、スペーサの表面には、帯電防止用の膜や、その帯電防止用の膜を電子ビーム源やフェースプレートと電気的に良好に接続するための膜が形成されることがある。表示パネルの面積が大きくなり、スペーサが長尺化してくると、これらの膜の所望の厚さや位置の精度が得られ難くなり、所望の帯電防止効果が得られない恐れがある。
【００３３】
さらに、上述されたようなスペーサ表面に複数種類の膜を形成することとすれば、成膜工程が増えて製造コストが増大する。また、良好な電気的導通が得られるように、膜間に酸化膜などを生じさせずに成膜する必要がある。
【００３４】
本発明の第１の目的は、スペーサの組付けを簡易に行うことができ、スペーサの設置に伴う製造コストを低減した画像表示装置を提供することである。
【００３５】
本発明の第２の目的は、リアプレートとフェースプレートでスペーサを挟むときの、スペーサの破損を防止した画像表示装置を提供することである。
【００３６】
本発明の第３の目的は、真空容器を形成するとき、熱に起因するスペーサの変形や位置ずれが生じない画像表示装置を提供することである。
【００３７】
本発明の第４の目的は、スペーサ表面に帯電防止などのために膜を形成するとき、スペーサが長尺であっても所望の膜を得ることができる画像表示装置を提供することである。
【００３８】
本発明の第５の目的は、スペーサ表面に複数種類の膜を形成するとき、膜間の電気的導通を確保し、かつ工程の増加を最小限に抑えた画像表示装置を提供することである。
【００３９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の画像表示装置は、複数の電子放出素子を備えた第１の基板と電子放出素子から放出された電子が照射される第２の基板とが真空容器内にて対向配置され、長手方向の両端に支持部材が固定された少なくとも１つのスペーサが、長手方向が第１の基板および第２の基板と垂直となるように第１の基板または第２の基板に設置されて第１の基板と第２の基板の間に挟まれている画像表示装置において、支持部材が第１の基板または第２の基板のいずれか一方に固定されることによりスペーサが設置されている。
【００４０】
したがって、スペーサが一方の基板にのみ固定されるため、収縮や膨張によるスペーサと基板との固定位置のずれによる影響が低減される。スペーサの長手方向の両端にある支持部材が基板に固定されているため、収縮や膨張による応力がスペーサの長手方向に生じる。予め所望の形状等に製作しておいたスペーサを位置ずれや破壊されることなく所望の位置に設置できる。
【００４１】
また、支持部材が、第１の基板の電子放出素子が設けられている領域の外、または第２の基板の電子が照射される領域の外に固定されていてもよい。
【００４２】
また、支持部材が、接合部材により第１の基板または第２の基板に接着されていてもよい。
【００４３】
また、支持部材が穴部を有し、接合部材がその穴部に配置されていてもよい。
【００４４】
したがって、接合部材を配置するための穴部が設けられているため、スペーサを２等分する線上に容易に接合部材を配置することができ、長手方向の応力をスペーサの中心に生じさせることができる。
【００４５】
また、スペーサの熱膨張率と、スペーサの設置された基板の熱膨張率との差が５％以内であってもよい。また、支持部材の熱膨張率と、スペーサの設置された基板の熱膨張率との差が５％以内であってもよい。
【００４６】
したがって、スペーサ、支持部材、基板の熱膨張率の差が小さいので、温度変化による力が加わり難く、破壊されにくい。
【００４７】
本発明の一態様によれば、、支持部材がスペーサのはまる溝を有し、スペーサが溝にはまって固定されている。
【００４８】
本発明の一態様によれば、スペーサが第１の基板と第２の基板とに直接挟まれている。
【００４９】
本発明の一態様によれば、スペーサが、第１の基板と第２の基板との間に、中間部材を介して間接的に挟まれている。
【００５０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００５１】
図１は、本発明の一実施形態による、画像表示装置をなす表示パネルの斜視図である。図１では、内部構造を示すために表示パネルの一部が切り欠かれている。図１において、リアプレート１０１５、側壁１０１６およびフェースプレート１０１７によって、表示パネルの内部を真空に維持するための気密容器（外囲器）が形成されている。
【００５２】
また、気密容器の内部は１．３×１０−３［Ｐａ］（１０−６［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、構造支持体としてスペーサ１０２０が設けられている。
【００５３】
リアプレート１０１５には、基板１０１１が固定されている。この基板１０１１上には、Ｎ×Ｍ個（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）の冷陰極素子１０１２が形成されている。
【００５４】
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。
【００５５】
蛍光膜１０１８のリアプレート１０１５側の面には、ＣＲＴの分野において公知のメタルバック１０１９が設けられている。
【００５６】
薄板状のスペーサ１０２０は行方向（Ｘ方向）に沿って配置され、画像表示領域（メタルバック１０１９形成領域）から外側まで延長されている。
【００５７】
スペーサ１０２０の両端には、支持部材１０３０が固定されており、支持部材１０３０とリアプレート１０１５またはフェースプレート１０１７のいずれか一方の基板との接着はスペーサの長手方向の線１０５４上に、線１０５４に対して対称に配置した接合部材１０５３によってなされる。
【００５８】
スペーサ１０２０の両端に設けられている支持部材１０３０にはスペーサ１０２０の入る溝が設けてあり、その溝にスペーサ１０２０が差し込まれている。そして、支持部材１０３０は接合部材１０５３によってスペーサ１０２０の両端に接着されている。
【００５９】
次に、フェースプレート１０１７とリアプレート１０１５の固定について説明する。これらの固定は、図１に示したように、フェースプレート１０１７とリアプレート１０１５の間にスペーサ１０２０および側壁１０１６を挟むことで行われる。スペーサ１０２０は側壁１０１６と同じか、あるいはそれより低い高さとする。そのため、フェースプレート１０１７とリアプレート１０１５の間隔はスペーサ１０２０の高さにより規定される。
【００６０】
図２〜図５に基づき、スペーサ１０２０、支持部材１０３０およびリアプレート１０１５の構成例について説明する。
【００６１】
図２は、図１に示されたスペーサと支持部材を説明するためのＹ方向の平面図である。図３は、図１に示された支持部材を説明するための斜視図である。図２および図３を参照すると、スペーサ１０２０の両端にある支持部材１０３０にはスペーサ１０２０の入る溝が設けられ、その溝にスペーサ１０２０が差し込まれている。そして、支持部材１０３０は接合部材１０５２によってスペーサ１０２０の両端に接着されている。
【００６２】
図４は、図１に示されたリアプレートを説明するためのＢ−Ｂ上面図である。図５は、図１に示されたリアプレート、スペーサおよび支持部材の位置関係を示す図である。図４を参照すると、線１０５４は、スペーサ１０２０を２等分するようにスペーサ１０２０の長手方向に延びている。図４および図５を参照すると、支持部材１０３０が接着されたスペーサ１０２０は、線１０５４に対して対称に線１０５４上に配された接合部材１０５３によって、フェースプレート１０１７またはリアプレート１０１５のいずれか一方の基板上に固定されている。それによって、接合部材１０５３の硬化収縮や硬化膨張によって生じるスペーサ１０２０とスペーサ１０２０を固定する基板との固定位置のずれによる影響が低減され、設計どおりの信頼性が得られる。また、このように接合部材１０５３を配置することで接合部材１０５３の収縮や膨張によるスペーサ１０２０への応力はスペーサ１０２０の長手方向に生じる。スペーサ１０２０は、構造上、短手方向（線１０５５４に垂直方向）の応力に対して弱いが、長手方向の応力に対してはそれに比べて強い。したがって長手方向に応力を生じさせることによりスペーサ１０２０の破壊を防止することができる。
【００６３】
さらに、スペーサ１０２０の位置ずれで、スペーサ１０２０が配線近傍の電子放出素子からの電子軌道に干渉したり、素子近傍の電場を乱すことによって、電子軌道が歪んで画像表示に影響を与えることを防止できる。
【００６４】
また、スペーサ１０２０が画像形成領域の外側で基板に固定されるので、フリットガラスなど接着剤を局所的に塗布するのみでよく、加熱を施す場合も局所的でよい。なお、加熱の必要でない接着材では、従来実施していた熱工程が省略できる。
【００６５】
さらに、従来、スペーサとリアプレートの間にフリットが介在していたため、スペーサの固定高さに誤差が生じていたが、本発明によれば、スペーサ１０２０とリアプレート１０１５が直接接触するため、スペーサ１０２０の固定高さに誤差が生じない。
【００６６】
図６〜図８に基づき、支持部材の他の構成例について説明する。
【００６７】
図６は、支持部材の他の構成例を示す斜視図である。図７は、図６の支持部材を用いた場合のＢ−Ｂ上面図である。
【００６８】
図６を参照すると、支持部材１０３０は、溝１０３１とつながった穴部１０５５を有している。穴部１０５５は、線１０５４に対して対称となるように線１０５４上に設けられている。図７を参照すると、線１０５４は、スペーサ１０２０を２等分するようにスペーサ１０２０の長手方向に伸びている。支持部材１０３０は、穴部１０５５に接合部材１０５３を配することにより基板に固定されている。この構成によれば、穴部１０５５に接合部材１０５３を充填することにより、接合部材１０５３を、容易に、線１０５４上に線１０５４に対して対称に配置することができる。接合部材１０５３が線１０５４上に対称に配置されていれば、応力がスペーサのちょうど長手方向に生じるので、スペーサが破壊されにくい。
【００６９】
図８は、支持部材のさらに他の構成例を示す斜視図である。図８を参照すると、支持部材１０３０に設けられた穴部１０５５は溝１０３１とつながっていない。図８に示された支持部材によっても図６に示された支持部材と同様の作用および効果を得ることができる。
【００７０】
また、穴部１０５５の形状は丸型に限定さるものではなく、線１０５４上に線１０５４に対して対称に配されれば、穴部１０５５はどのような形状であってもよい。例えば、穴部１０５５は三角形や四角形であってもよい。
【００７１】
なお、本実施形態に示したような支持部材を用いてスペーサを固定した構成は、本実施形態に示した表示パネルの構成に限定されるものではなく、表面伝導型放出素子以外の冷陰極型電子放出素子を用いた表示パネルに広く適用可能である。例えば、本構成は、本出願人による特開昭６３−２７４０４７号公報に記載されたような、対向する一対の電極を、電子源をなす基板面に沿って構成した電界放出型の電子放出素子を用いた画像表示装置に適用可能である。
【００７２】
また、本実施形態に示したような支持部材を用いてスペーサを固定した構成は、単純マトリクス型以外の電子源を用いた画像表示装置にも適用可能である。例えば、本構成は、本出願人による特開平２−２５７５５１号公報などに記載されたような制御電極を用いて選択を行う画像表示装置において、電子源と制御電極の間に支持部材を設ける場合にも適用可能である。
【００７３】
本実施形態の表示パネルの構成および製造方法について具体的に説明する。
【００７４】
図１に示した表示パネルでは、基板上に冷陰極素子１０１２がＮ×Ｍ個形成されている。なお、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。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的とした画像表示装置では、Ｎ＝３０００以上、Ｍ＝１０００以上とすることが好ましい。
【００７５】
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。なお、基板１０１１、冷陰極素子１０１２、行方向配線１０１３および列方向配線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。
【００７６】
本実施形態の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、形状あるいは製造方法に制限はない。したがって、例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が用いられてもよい。
【００７７】
冷陰極素子として表面伝導型放出素子を基板上に配列し、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説明する。
【００７８】
図９は、図１に示した表示パネルに用いられている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が配列されており、交差する行方向配線１０１３と列方向配線１０１４に配線されている。そして、行方向配線１０１３と列方向配線１０１４の交差する部分では電極間に絶縁層（不図示）が形成されており、行方向配線１０１３と列方向配線１０１４とは電気的に絶縁されている。
【００７９】
図１０は、図９のＣ−Ｃ′に沿った断面図である。このような構造のマルチ電子ビーム源は、予め基板１０１１上に行方向配線電極１１０３、列方向配線電極１１０２、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１１０４と導電性薄膜を形成した後、行方向配線電極１１０３および列方向配線電極１１０２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製造される。
【００８０】
なお、本実施形態においては、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、これに限定されるものではない。マルチ電子ビーム源の基板１０１１が十分な強度を有していれば、基板１０１１自体を気密容器のリアプレート１０１５として用いてもよい。
【００８１】
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。本実施形態の画像表示装置はカラー表示装置であり、蛍光膜１０１８はＣＲＴの分野で用いられている赤、緑、青の３原色の蛍光体により塗り分けられている。
【００８２】
また、蛍光膜１０１８のリアプレート１０１５側の面には、ＣＲＴの分野で公知のメタルバック１０１９が設けられている。メタルバック１０１９を設けた目的の１つは、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である。また、他の目的は、負イオンの衝突から蛍光膜１０１８を保護することである。また、他の目的は、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である。また、他の目的は、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される。なお、蛍光膜１０１８に低電圧用の蛍光体材料を用いた場合、メタルバック１０１９は用いられない。
【００８３】
また、本実施形態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の間に、例えば、ＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。
【００８４】
図１１は、図４のＡ−Ａ′に沿った断面模式図である。図１１を参照すると、スペーサ１０２０は、絶縁性部材１の表面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など）および基板１０１１の表面（行方向配線１０１３または列方向配線１０１４）に面した当接面３、およびこれに接する側面部５に低抵抗膜２１を成膜した部材からなる。スペーサ１０２０は、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る。
【００８５】
また、高抵抗膜１１は、支持部材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、低抵抗膜２１を介して、フェースプレート１０１７の内側（メタルバック１０１９など）および基板１０１１の表面（行方向配線１０１３および列方向配線１０１４）の電極１０４１に電気的に接続される。スペーサ１０２０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絶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。
【００８６】
スペーサ１０２０は、基板に固定する前に、予め所望の形状および構造で作製されている。そのため、長尺のスペーサや表面に所望の膜が形成されていても、正確かつかつ確実に設置することができ、また表示パネル製作における膜形成の工程を少なくすることができる。
【００８７】
スペーサ１０２０の支持部材１としては、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物の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などが挙げられる。なお、支持部材１はその熱膨張率が気密容器および基板１０１１をなす部材と近いことが好ましく、特に、支持部材１と基板１０１１の熱膨張率の差が５％以内であることが好ましい。熱膨張率の差が小さければ、スペーサや接合部材、支持部材などに温度変化による力が加わり難く、破壊されにくい。また、図１１には示されていないが、支持部材１０３０と基板１０１１の熱膨張率も近いことが好ましく、特にその差が５％以内であることが好ましい。また、高抵抗膜１１は、帯電防止効果の維持、およびリーク電流による消費電力抑制を考慮して、その表面抵抗値が１０５［Ω／□］〜１０１２［Ω／□］の範囲であることが好ましい。また、低抵抗膜２１は、高抵抗膜１１に比べ十分に低い抵抗値を選択すればよく、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などより適宜選択される。
【００８８】
図１に示された容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ，Ｄｙ１〜Ｄｙｎ，Ｈｖは、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。容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線１０１３と電気的に接続されている。容器外端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線１０１４と電気的に接続されている。容器外端子Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１０１９と電気的に接続されている。
【００８９】
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１．３×１０−４［Ｐａ］（１０−７［Ｔｏｒｒ］）程度の真空まで排気する。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、例えば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た膜であり、ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１．３×１０−２〜１．３×１０−４［Ｐａ］（１０−５〜１０−７［Ｔｏｒｒ］）の真空度に維持される。
【００９０】
以上説明した、本実施形態の表示パネルからなる画像表示装置は、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ，Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通じて各冷陰極素子１０１２に電圧が印加されると、各冷陰極素子１０１２から電子を放出する。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］〜数［ｋＶ］の高電圧が印加されると、冷陰極素子１０１２から放出された電子が加速され、フェースプレート１０１７の内面に衝突する。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。
【００９１】
通常、冷陰極素子である表面伝導型放出素子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］〜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］〜１０［ｋＶ］程度が好ましい。
【００９２】
次に、本発明の具体的な実施例およびその作製工程について説明する。
（第１の実施例）
第１の実施例は、図３に示した支持部材１０３０によってスペーサを固定した表示パネルからなる画像形成装置の例である。
【００９３】
「電子源作製」
まず、図１に示したように、予め基板１０１１上に行方向配線１０１３、列方向配線１０１４、電極間絶縁層（不図示）および表面伝導型電子放出素子１０１２の素子間電極と導電性薄膜を形成した。
【００９４】
「スペーサ基板の作製」
次に、表示パネルの耐大気圧の構造支持体であるスペーサ１０２０（図１参照）をソーダライムガラスからなう絶縁性部材（３００ｍｍ×２ｍｍｍ×０．２ｍｍ）を用いて作製した。その際、加熱延伸法によって断面が２ｍｍ×０．２ｍｍの長い部材を形成し、必要に応じて切断することによりスペーサ基板を作製した。
【００９５】
「スペーサの高抵抗膜と電極の成膜」
まず、スペーサ表面のうち、気密容器の画像形成領域内にかかる４面（３００ｍｍ×２ｍｍ、３００ｍｍ×０．２ｍｍの各表裏面）に高抵抗膜を成膜した。次に、フェースプレートまたはリアプレートに当接する２面（３００×０．２ｍｍの２面）、および３００ｍｍ×２ｍｍの面のフェースプレートまたはリアプレートに接する辺から０．１ｍｍの高さまでの領域に導電性膜を形成した。
【００９６】
その際、高抵抗膜としては、ＣｒおよびＡｌをターゲットとして同時に高周波電源でスパッタリングすることにより形成されたＣｒ−Ａｌ窒化膜（２００ｎｍ厚、約１０９［Ω／□］）を用いた。
【００９７】
導電性膜は、スペーサに成膜された高抵抗膜とフェースプレートの電気的接続、および高抵抗膜とリアプレートの電気的接続を確保する目的の他に、スペーサ周辺の電場を抑制し電子放出素子からの電子線の軌道制御を行う目的がある。
【００９８】
「支持部材」
スペーサ１０２０の両端に固定される支持部材１０３０は、図３に示した様に、長さおよび幅が５ｍｍで高さが０．５ｍｍであり、中央部にスペーサ１０２０が入る溝１０３１（幅０．２５ｍｍ、長さ２ｍｍ）となっている。
【００９９】
「接合部材」
接合部材１０５２，１０５３は、ともに、アルミナを母材とする無機接着剤を使用した。接合部材１０５２と接合部材１０５３の違いは母材であるアルミナの粒子径にある。スペーサ１０２０と支持部材１０３０の固定に許される接着面積は比較的小さいので、接合部材１０５２は粒子径が約φ５０μｍのアルミナを使用した。それに対して、支持部材１０３０とリアプレート１０１５の接着面積は大きいので、粒子径が約φ１００μｍのアルミナを使用した。
【０１００】
「スペーサと支持部材の組み立て」
図２に示した様に、スペーサ１０２０の両端部に図３に示した支持部材１０３０の中央部に設けられた溝（幅０．２５ｍｍ、長さ２ｍｍ）をはめ込み、接合部材１０５２により固定する。
【０１０１】
「スペーサ組み立て」
次に、図４に示した様に、リアプレート１０１５の電子線放出領域内の行方向配線１０１３の中央上にほぼ垂直になるようにスペーサ１０２０を位置合わせし、支持部材１０３０とリアプレート１０１５とを接合部材１０５３により接着固定した。このとき、スペーサ１０２０の長手方向に延び、スペーサ１０２０を２等分する線１０５４の延長線上に、延長線に対して対象となるように接合部材１０５３を配置して接着した。
【０１０２】
「リアプレートとフェースプレートの封着」
次に、図１に示したように、リアプレート１０１５上に側壁１０１６をフリットガラス（不図示）を介して設置した。次に、側壁１０１６のフェースプレート１０１７と接する部分にフリットガラスを塗布した。フェースプレート１０１７は、列方向（Ｙ方向）に延びるストライプ形状の各色蛍光体からなる蛍光膜１０１８とメタルバック１０１９が内面に付設されている。
【０１０３】
次に、フェースプレート１０１７の平面とリアプレート１０１５の平面を平行にして近づけ、側壁１０１６とフェースプレート１０１７とリアプレート１０１５を接合して４００〜５００℃で１０分間以上焼成することで封着した。
【０１０４】
「電源プロセスおよび封止」
以上のように作製した気密容器内を排気管を通じて真空ポンプにて排気して十分な真空度にした。次に、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ，Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通じて行方向配線１０１３および列方向配線１０１４を介して各素子に給電し、通電フォーミング処理と通電活性化処理をしてマルチ電子ビーム源を製造した。次に、１．３×１０−３［Ｐａ］（１０−６［Ｔｏｒｒ］）程度の真空度で、不図示の排気管をガスバーナーで熱して溶着し、外囲器を封着した。最後に、封止後の真空度を維持するｔ目に、ゲッター処理を行った。
【０１０５】
「画像形成」
以上のように完成させた表示パネルからなる画像形成装置によって画像を形成した。その際、不図示の信号発生手段から容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ，Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通じて、各冷陰極素子（表面伝導型電子放出素子）１０１２に操作信号および変調信号をそれぞれ印加して、各冷陰極素子１０１２から電子を放出させた。また、高圧端子Ｈｖからメタルバック１０１９に高電圧を印加することにより、冷陰極素子から放出された電子を加速して蛍光膜１０１８に衝突させ、各色蛍光体を励起・発光させて画像を表示した。なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは、３［ｋＶ］〜１０［ｋＶ］程度、各配線１０１３，１０１４巻への印加電圧Ｖｆは１４［ｋＶ］とした。
【０１０６】
このとき、スペーサ１０２０に近い位置にある冷陰極素子１０１２から放出された電子による発光スポットも含めて、２次元上に等間隔に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を表示することができた。
（第２の実施例）
第２の実施例は、図６の支持部材１０３０によってスペーサを固定した表示パネルからなる画像形成装置の例である。
【０１０７】
第２の実施例は、支持部材１０３０に関する部分以外は上述した第１の実施例と同じである。ここでは、第１の実施例との違いに着目して説明する。
【０１０８】
「支持部材」
スペーサ１０２０の両端に固定される支持部材１０３０は、図６に示したように、長さ及び幅が５ｍｍで、高さが０．５ｍｍである。支持部材１０３０のの中央部には、幅が０．２５ｍｍで長さが２ｍｍの溝１０３１と、溝１０３１を２等分する線１０５４上に穴部１０５５（φ２ｍｍ）が形成されている。そして、溝１０３１と穴部１０５５とはつながっている。
【０１０９】
「スペーサと支持部材の組み立て」
図７に示したように、スペーサ１０２０の両端部に図６に示した支持部材１０３０の溝１０３１をはめ込み、接合部材１０５２により固定した。
「スペーサの組み立て」
リアプレート１０１５の電子線放出領域内の行方向配線１０１３の中央にほぼ垂直になる様にスペーサ１０２０を位置合わせし、支持部材１０３０とリアプレート１０１５とを接合部材１０５３により接着固定した。このとき、スペーサ１０２０を長手方向に２等分する線１０５４上で線１０５４に対して対称な位置にある穴部１０５５に接合部材１０５３を配置することにより支持部材１０３０とリアプレート１０１５とを接着した。
【０１１０】
以下、第１の実施例と同様に、「リアプレートとフェースプレートの封着」および「電子源プロセスおよび封止」を行った。さらに、第１の実施例と同様に、「画像形成」を行ったところ、鮮明で色再現性の良いカラー画像が表示された。（第３の実施例）
第３の実施例は、図８の支持部材１０３０によってスペーサを固定した表示パネルからなる画像形成装置の例である。
【０１１１】
第３の実施例は、支持部材１０３０に関する部分以外は上述の第１の実施例と同じである。ここでは、第１の実施例との違いに着目して説明する。
【０１１２】
「支持部材」
スペーサ１０２０の両端に固定される支持部材１０３０は、図８に示した様に、長さ及び幅が５ｍｍで、高さが０．５ｍｍである。支持部材１０３０の中央部には、幅が０．２５ｍｍで長さが２ｍｍの溝１０３１と、溝１０３１を２等分する線１０５４上に穴部１０５５（φ２ｍｍ）が形成されている。第２の実施例との違いは、第３の実施例では、溝１０３１と穴部１０５５とがつながっていない点である。
【０１１３】
「スペーサと支持部材の組み立て」
スペーサ１０２０の両端部に図８に示した支持部材１０３０の溝１０３１をはめ込み、接合部材１０５２により固定した。
【０１１４】
「スペーサの組み立て」
第２の実施例と同様に、リアプレート１０１５の電子線放出領域内の行方向配線１０１３の中央にほぼ垂直になる様にスペーサ１０２０を位置合わせし、支持部材１０３０とリアプレート１０１５とを接合部材１０５３により接着固定した。このとき、スペーサ１０２０を長手方向に２等分する線１０５４上で線１０５４に対して対称な位置にある穴部１０５５に接合部材１０５３を配置することにより支持部材１０３０とリアプレート１０１５とを接着した。
【０１１５】
以下、第１の実施例と同様に、「リアプレートとフェースプレートの封着」および「電子源プロセスおよび封止」を行った。さらに、第１の実施例と同様に、「画像形成」を行ったところ、洗面で色再現性の良いカラー画像が表示された。
【０１１６】
【発明の効果】
本発明によれば、スペーサが一方の基板にのみ固定されるため、収縮や膨張によるスペーサと基板との固定位置のずれによる影響が低減されるので、設計どおりの信頼性で画像表示装置を製造することができる。スペーサの長手方向の両端にある支持部材が基板に固定されているため、収縮や膨張による応力がスペーサの長手方向に生じるので、スペーサの破壊が防止される。予め所望の形状等に製作しておいたスペーサを位置ずれや破壊されることなく所望の位置に設置できるので、長尺のスペーサや表面に所望の膜が形成されたスペーサであっても正確かつ確実に設置することができ、膜形成の工程を少なくすることができる。
【０１１７】
また、接合部材を配置するための穴部が設けられているため、スペーサを２等分する線上に容易に接合部材を配置することができ、長手方向の応力をスペーサの中心に生じさせ、スペーサの破壊を容易に防止できる。
【０１１８】
また、スペーサ、支持部材、基板の熱膨張率の差が小さいので、温度変化による力が加わり難く、破壊されにくい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による、画像表示装置をなす表示パネルの斜視図である。
【図２】図１に示されたスペーサと支持部材を説明するためのＹ方向の平面図である。
【図３】図１に示された支持部材を説明するための斜視図である。
【図４】図１に示されたリアプレートを説明するための表示パネルの上面図である。
【図５】図１に示されたリアプレート、スペーサおよび支持部材の位置関係を示す図である。
【図６】支持部材の他の構成例を示す斜視図である。
【図７】図６の支持部材を用いた場合の表示パネルの上面図である。
【図８】支持部材のさらに他の構成例を示す斜視図である。
【図９】表示パネルに用いられているマルチ電子ビーム源の平面図である。
【図１０】マルチ電子ビーム源の断面図である。
【図１１】表示パネルの断面図である。
【図１２】従来の平面型の画像表示装置をなす表示パネルの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０１１　　基板
１０１２　　冷陰極素子
１０１３　　行方向配線
１０１４　　列方向配線
１０１５　　リアプレート
１０１６　　側壁
１０１７　　フェースプレート
１０１８　　蛍光膜
１０１９　　メタルバック
１０２０　　スペーサ
１０３０　　支持部材
１０３１　　溝
１０４１　　電極
１０５２，１０５３　　接合部材
１０５４　　線
１０５５　　穴部
１１０２　　列方向配線電極
１１０３　　行方向配線電極
１１０４　　素子電極
Ｄｘ１〜Ｄｘｍ，Ｄｙ１〜Ｄｙｎ，Ｈｖ　　容器外端子
【図１】
2004079417.tif 000003
【図２】
2004079417.tif 000004
【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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