(57)【要約】【課題】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およびその製造方法を提供する。【解決手段】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、外囲器内に設けられた複数の画素と、を有している。外囲器内で第１基板および第２基板の間には、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スペーサ３０ａ、３０ｂが設けられている。スペーサの表面全体に渡り、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸５０が形成されている。【選択図】      図４
2005243273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記外囲器内で前記第１基板および第２基板の間に設けられ、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スペーサと、を備え、
前記各スペーサの表面にＲａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸が形成されている画像表示装置。
【請求項２】
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、
前記外囲器内で前記第１基板および第２基板の間に設けられ、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スペーサ構体と、を備え、
前記スペーサ構体は、前記第１および第２基板に対向して設けられた支持基板と、前記支持基板の少なくとも一方の表面上に立設された複数のスペーサと、を有し、
前記各スペーサの表面および前記支持基板の表面の少なくとも一方に、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸が形成されている画像表示装置。
【請求項３】
前記支持基板は、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、前記スペーサは、それぞれ前記第１表面上に立設されているとともに前記第１基板に当接した延出端を有した複数の第１スペーサと、それぞれ前記第２表面上に立設されているとともに前記第２基板に当接した延出端を有した複数の第２スペーサと、を含んでいる請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
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基板と隙間を置いて対向した第２表面と、を有し、前記スペーサは、前記第２表面上に立設されているとともに前記第２基板に当接した延出端を有している請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記支持基板の表面は絶縁層により被覆され、前記凹凸は前記絶縁層の全面に渡って形成され、前記スペーサは前記凹凸の形成された絶縁層に重ねて立設されている請求項２ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記支持基板の表面は絶縁層により被覆され、前記スペーサは前記絶縁層に重ねて立設され、前記凹凸は前記スペーサが立設された領域を除いて、前記絶縁層の全面に渡り形成されている請求項２ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
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、前記外囲器内で前記第１基板および第２基板の間に設けられ、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スペーサと、を備え、前記各スペーサの表面にＲａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸が形成されている画像表示装置の製造方法において、
複数のスペーサ形成孔を有した成形型を用意し、
前記成形型の各スペーサ形成孔にスペーサ形成材料を充填し、
前記成形型のスペーサ形成孔に充填されたスペーサ形成材料を硬化させた後、前記成形型から離型し、
前記離型されたスペーサ材料を焼成してスペーサを形成し、
前記形成されたスペーサの表面を酸系の液体により部分的に溶解させ、スペーサの表面全体に渡り、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸を形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項８】
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、前記外囲器内で前記第１基板および第２基板の間に設けられ、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スペーサ構体と、を備え、前記スペーサ構体は、前記第１および第２基板に対向して設けられた支持基板と、前記支持基板の少なくとも一方の表面上に立設された複数のスペーサと、を有し、前記各スペーサの表面および前記支持基板の表面の少なくとも一方に、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸が形成されている画像表示装置の製造方法において、
複数のスペーサ形成孔を有した成形型、および支持基板を用意し、
前記支持基板の表面を絶縁層により被覆し、
前記成形型の各スペーサ形成孔にスペーサ形成材料を充填し、
前記スペーサ形成材料が充填された成形型を前記絶縁層が形成された支持基板の表面に密着させた後、前記スペーサ形成材料を硬化させ、
前記成形型を離型して前記硬化されたスペーサ形成材料を前記支持基板の表面上に転写し、
前記離型されたスペーサ材料および絶縁層を焼成してスペーサを形成し、
前記形成されたスペーサおよび絶縁層の表面を酸系の液体により部分的に溶解させ、スペーサの表面および絶縁層の表面に、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸を形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項９】
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、前記外囲器内で前記第１基板および第２基板の間に設けられ、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スペーサ構体と、を備え、前記スペーサ構体は、前記第１および第２基板に対向して設けられた支持基板と、前記支持基板の少なくとも一方の表面上に立設された複数のスペーサと、を有し、前記各スペーサの表面および前記支持基板の表面の少なくとも一方に、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸が形成されている画像表示装置の製造方法において、
複数のスペーサ形成孔を有した成形型、および支持基板を用意し、
前記支持基板の表面を絶縁層により被覆し、
前記絶縁層の表面を酸系の液体により部分的に溶解させ、絶縁層の表面にＲａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸を形成し、
前記成形型の各スペーサ形成孔にスペーサ形成材料を充填し、
前記スペーサ形成材料が充填された成形型を、前記支持基板の凹凸が形成された絶縁層に密着させた後、前記スペーサ形成材料を硬化させ、
前記成形型を離型して前記硬化されたスペーサ形成材料を前記支持基板の表面上に転写し、
前記離型されたスペーサ材料および絶縁層を焼成してスペーサを形成し、
前記形成されたスペーサの表面を酸系の液体により部分的に溶解させ、スペーサの表面にＲａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸を形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【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・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いる。
【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。また、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ペーサが配置されている（例えば、特許文献１）。ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、蛍光体層にアノード電圧が印加され、電子放出素子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。
【特許文献１】特開２００１−２７２９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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ペーサに衝突し、その結果、スペーサが帯電する。そのため、スペーサ付近では放電が発生し易い。特に、電子ビームの移動量を制御する目的で、スペーサ表面に低抵抗の膜をコーディングした場合などは、スペーサからの放電がより発生し易くなる。この場合、ＳＥＤの耐電圧特性が劣化する虞がある。
【０００６】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、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およ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】
【０００７】
前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、前記外囲器内で前記第１基板および第２基板の間に設けられ、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スペーサと、を備え、前記各スペーサの表面にＲａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸が形成されていることを特徴としている。
【０００８】
この発明の他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、前記外囲器内で前記第１基板および第２基板の間に設けられ、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スペーサ構体と、を備え、前記スペーサ構体は、前記第１および第２基板に対向して設けられた支持基板と、前記支持基板の少なくとも一方の表面上に立設された複数のスペーサと、を有し、前記各スペーサの表面および前記支持基板の表面の少なくとも一方に、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
この発明の形態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、前記外囲器内で前記第１基板および第２基板の間に設けられ、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スペーサと、を備え、前記各スペーサの表面全体に渡り、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸が形成されている画像表示装置の製造方法において、  
複数の有底のスペーサ形成孔を有した成形型を用意し、前記成形型の各スペーサ形成孔にスペーサ形成材料を充填し、前記成形型のスペーサ形成孔に充填されたスペーサ形成材料を硬化させた後、前記成形型から離型し、前記離型されたスペーサ材料を焼成してスペーサを形成し、前記形成されたスペーサの表面を酸系の液体により部分的に溶解させ、スペーサの表面全体に渡り、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸を形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、スペーサの表面にＲａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜
０．３ｍｍの凹凸を設けることにより、スペーサの表面積を大きくし、沿面距離を延ばすことができる。これにより、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およびその製造方法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】
【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の隙間をおいて対応配置されている。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偏平な真空外囲器１５を構成している。
【００１２】
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、アルミニウム等からなるメタルバック１７およびゲッタ膜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、対応する蛍光体層とともに画素を形成している。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に電位を供給する多数本の配線２１がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１５の外部に引出されている。
【００１４】
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２ないし図４に示すように、ＳＥＤは、第１基板１０および第２基板１２の間に配設されたスペーサ構体２２を備えている。本実施形態において、スペーサ構体２２は、第１および第２基板１０、１２間に配設された矩形状の支持基板２４と、支持基板の両面に一体的に立設された多数の柱状のスペーサと、で構成されている。
【００１６】
詳細に述べると、支持基板として機能する支持基板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、複数列および複数行に配列され、電子放出素子から放出された電子ビームを透過する。真空外囲器１５の長手方向をＸ、これと直交する幅方向をＹとした場合、電子ビーム通過孔２６は、長手方向Ｘおよび幅方向Ｙに所定のピッチで並んでいる。ここでは、幅方向Ｙのピッチが長手方向Ｘのピッチよりも大きく設定されている。
【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０．１〜０．３ｍｍに形成されている。支持基板２４の表面には、金属板を構成する元素からなる酸化膜、例えば、Ｆｅ３Ｏ４、ＮｉＦｅ２Ｏ４からなる酸化膜が形成されている。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絶縁層２５により被覆されている。この絶縁層２５は、ガラスを主成分とする高抵抗物質で形成されている。
【００１８】
支持基板２４の第１表面２４ａ上には複数の第１スペーサ３０ａが一体的に立設され、それぞ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。
【００１９】
支持基板２４の第２表面２４ｂ上には複数の第２スペーサ３０ｂが一体的に立設され、それぞ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。ここでは、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。第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、長手方向Ｘおよび幅方向Ｙにおいて、電子ビーム通過孔２６よりも数倍大きなピッチで配列されている。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。
【００２０】
図４および図５に示すように、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの各々は、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。例えば、各第１スペーサ３０ａは細長い長円状の横断面形状を有し、支持基板２４側に位置した基端の長手方向Ｘに沿った長さが約１ｍｍ、幅方向Ｙに沿った幅が約３００μｍ、また、延出方向に沿った高さが約０．６ｍｍに形成されている。各第２スペーサ３０ｂは細長い長円状の横断面形状を有し、支持基板２４側に位置した基端の長手方向Ｘに沿った長さが約１ｍｍ、幅方向Ｙに沿った幅が約３００μｍ、また、延出方向に沿った高さが約０．８ｍｍに形成されている。第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、その長手方向が長手方向Ｘと一致した状態で支持基板２４上に設けられている。
【００２１】
図４に示すように、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの表面全体に渡り、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの微細な凹凸５０が形成されている。また、支持基板２４の表面に形成された絶縁層２５には、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが立設されている領域を除いて、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの微細な凹凸５２が全域に渡って形成されている。
【００２２】
ここで、Ｒａは、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さｌだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均した値であり、算術平均粗さを示している。また、Ｓｍは、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さｌだけ抜き取り、１つの山およびそれに隣合う１つの谷に対応する平均線の長和の和を求め、平均値をミリメートルで表したものであり、凹凸の平均間隔を示している。
【００２３】
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。そして、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。
【００２４】
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、例えば、支持基板２４に１２ｋＶ、メタルバック１７に１０ｋＶの電圧を印加する。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。
【００２５】
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、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上型３６ａおよび下型３６ｂを用意する。この場合、Ｆｅ−５０％Ｎｉからなる板厚０．１２ｍｍ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を形成する。金属板全体を黒化処理した後、電子ビーム通過孔２６の内面を含め支持基板表面に、ガラス粒子を含んだ溶液をスプレーにより塗布し、乾燥した。これにより、絶縁層２５の形成された支持基板２４を得る。
【００２６】
成形型としての上型３６ａおよび下型３６ｂは、紫外線を透過する透明な材料、例えば、透明シリコン、透明ポリエチレンテレフタレート等により平坦な板状に形成されている。上型３６ａは、支持基板２４に当接される平坦な当接面４１ａと、第１スペーサ３０ａを成形するための多数の有底のスペーサ形成孔４０ａと、を有している。スペーサ形成孔４０ａはそれぞれ上型３６ａの当接面４１ａに開口しているとともに、所定の間隔を置いて配列されている。同様に、下型３６ｂは、平坦な当接面４１ｂと、第２スペーサ３０ｂを成形するための多数の有底のスペーサ形成孔４０ｂと、を有している。スペーサ形成孔４０ｂはそれぞれ下型３６ｂの当接面４１ｂに開口しているとともに、所定の間隔を置いて配列されている。
【００２７】
上型３６ａおよび下型３６ｂは以下の工程により作成する。ここでは、上型３６ａの作成方法を代表して説明する。まず、図６に示すように、上型を形成するためのマスタ雄型７０を切削により形成する。この場合、例えば、真鍮により形成されたベース板７１を用意し、このベース板の一方の表面を切削することにより、第１スペーサ３０ａに対応する複数の長円柱７２を形成する。これによりマスタ雄型７０が得られる。次いで、図７に示すように、マスタ雄型７０に透明なシリコンを充填して上型３６ａを成形した後、離型することにより、上型が得られる。なお、下型３６ｂも同様の工程により作成する。
【００２８】
次に、図８に示すように、上型３６ａのスペーサ形成孔４０ａおよび下型２６ｂのスペーサ形成孔４０ｂ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。
【００２９】
スペーサ形成材料４６の充填されたスペーサ形成孔４０ａがそれぞれ電子ビーム通過孔２６間の所定領域と対向するように、上型３６ａを位置決めし当接面４１ａを支持基板２４の第１表面２４ａに密着させる。同様に、下型３６ｂを、各スペーサ形成孔４０ｂが電子ビーム通過孔２６間の所定領域と対向するように位置決めし、当接面４１ｂを支持基板２４の第２表面２４ｂに密着させる。なお、支持基板２４のスペーサ立設位置には、ディスペンサあるいは印刷により、予め接着剤を塗布しておいてもよい。これにより、支持基板２４、上型３６ａおよび下型３６ｂからなる組立体４２を構成する。組立体４２において、上型３６ａのスペーサ形成孔４０ａと下型３６ｂのスペーサ形成孔４０ｂとは、支持基板２４を挟んで対向して配列されている。
【００３０】
上型３６ａおよび下型３６ｂを支持基板２４に密着させた状態で、上型および下型の外側からスペーサ形成材料に向けて紫外線（ＵＶ）を照射する。上型３６ａおよび下型３６ｂはそれぞれ紫外線透過材料で形成されているため、照射された紫外線は、上型３６ａおよび下型３６ｂを透過し、充填されたスペーサ形成材料４６に照射される。これにより、スペーサ形成材料４６が紫外線硬化される。続いて、図９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、上型３６ａおよび下型３６ｂを支持基板２４から離型する。以上の工程により、所定形状に成形されたスペーサ形成材料４６が支持基板２４の表面上に転写される。
【００３１】
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、スペーサ形成材料および支持基板２４上に形成された絶縁層２５を焼成する。焼成により、スペーサ形成材料４６および絶縁層２５がガラス化され、支持基板２４上に第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが作り込まれたスペーサ構体２２が得られる。
【００３２】
続いて、ガラス焼成後の支持基板２４および第１、第２スペーサ３０ａ、３０ｂを、０．１〜１０重量％の塩酸溶液に浸漬し、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの表面、並びに、支持基板２４の絶縁層２５表面を部分的に溶解させる。これにより、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの表面、並びに、支持基板２４の絶縁層２５表面に不均一で微細な凹凸５０、５２を形成する。凹凸５０、５２は、溶液の塩酸濃度、温度、浸漬時間を調整することにより、あるいは、攪拌等によって溶液の流動性を調整することにより、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍとなるように調整した。
【００３３】
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、前記のようにして得られたスペーサ構体２２を第２基板１２上に位置決め配置する。この状態で、第１基板１０、第２基板１２、およびスペーサ構体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、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの表面に微細な凹凸５０を設けることにより、スペーサの表面積が増大し、沿面距離を延ばすことができる。その結果、スペーサの帯電を抑制でき、放電の発生を抑制し、耐圧性の向上を図ることができる。従って、信頼性および表示品位の向上したＳＥＤが得られる。また、支持基板２４の表面に微細な凹凸５２を設けることにより、電子ビームの移動量を制御する目的で、スペーサ表面に低抵抗の膜をコーディングした場合でも、低抵抗膜は凹凸により分断され、より高い抵抗の膜とすることができる。これにより、放電を抑制することができる。
【００３５】
本発明者等は、スペーサに形成した凹凸５０のＲａ値およびＳｍ値と、耐電圧、およびスペーサ強度との関係を確認した。その結果を以下の表１に示す。ここでは、スペーサ５０ｍｍ角サンプルの耐電圧を測定するとともに、スペーサ１本当たりの強度を測定した。また、スペーサの表面に凹凸を形成しない時の耐電圧を１００、スペーサ強度を１００とした。塩酸溶液への浸漬時間を３０秒として、Ｒａが０．２５μｍ、Ｓｍが０．２５ｍｍの凹凸を形成した場合、耐電圧は１２０、スペーサ強度は９０であった。また、塩酸溶液への浸漬時間を９０秒として、Ｒａが０．３０μｍ、Ｓｍが０．０５ｍｍの凹凸を形成した場合、耐電圧は１４０、スペーサ強度は８５であった。
【表１】
2005243273.tif 000003
【００３６】
このように、ＲａおよびＳｍを大きくすると耐電圧が向上するが、スペーサ強度が低下する。そのため、耐電圧向上およびスペーサ強度維持を考慮し、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの凹凸を形成することが望ましい。
【００３７】
また、上述した実施形態によれば、離型後にスペーサ表面に微細な凹凸５０を形成する構成とすることにより、凹凸が形成された成形型を用いてスペーサ表面に微細な凹凸を形成する場合と比較して、微細な凹凸を容易にかつ安価に加工をすることができる。
【００３８】
前述した第１の実施形態では、支持基板２４の絶縁層２５において、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが立設されている領域を除いて微細な凹凸５２を設ける構成としたが、図１０に示す第２の実施形態のように、絶縁層２５の全面に渡ってＲａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの微細な凹凸５２を形成し、この凹凸が形成された領域に第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂを立設した構成としてもよい。なお、第２の実施形態において、他の構成は第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を省略する。
【００３９】
上記構成のＳＥＤを製造する場合、支持基板として、例えば、Ｆｅ−５０％Ｎｉからなる板厚０．１２ｍｍ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を形成する。金属板全体を黒化処理した後、電子ビーム通過孔２６の内面を含め支持基板表面に、ガラス粒子を含んだ溶液をスプレーにより塗布し、乾燥することにより絶縁層２５を形成する。続いて、絶縁層２５を焼成してガラス化する。その後、支持基板２４を０．１〜１０重量％の塩酸溶液に浸漬し、絶縁層２５の表面全体を部分的に溶解させる。これにより、絶縁層２５の表面全体にＲａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの微細な凹凸５２を形成する。
【００４０】
次いで、前述した第１の実施形態と同様の方法により、支持基板２４の絶縁層２５上に第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂを形成する。第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂを焼成してガラス化した後、これらのスペーサを、０．１〜１０重量％の塩酸溶液に浸漬し、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの表面を一部溶解させる。これにより、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの表面にＲａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの微細な凹凸５０を形成する。凹凸５０、５２の深さは、溶液の塩酸濃度、温度、浸漬時間を調整することにより、あるいは、攪拌等によって溶液の流動性を変えて調整することができる。  
上記の構成によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、各スペーサと支持基板２４との密着力が向上し、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの強度向上を図ることができる。
【００４１】
前述した実施形態において、スペーサ構体２２は、第１および第２スペーサおよび支持基板２４を一体的に備えた構成としたが、第２スペーサ３０ｂは第２基板１２上に形成する構成としてもよい。また、スペーサ構体は、支持基板および第２スペーサのみを備え、支持基板が第１基板に接触した構成としてもよい。
【００４２】
図１１に示すように、この発明の第３の実施形態に係るＳＥＤによれば、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のみ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。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。
【００４３】
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２５として、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁性物質からなる高抵抗膜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、ゲッタ膜、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。
【００４４】
支持基板２４の第２表面２４ｂ上には複数のスペーサ３０が一体的に立設されている。各スペーサ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の各々は、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。各スペーサ３０は、支持基板２４表面と平行な方向に沿った断面が細長い長円状に形成されている。スペーサ３０の支持基板２４側に位置した基端の長手方向Ｘに沿った長さは約１ｍｍ、幅方向Ｙに沿った幅が約３００μｍ、また、延出方向に沿った高さが約１．４ｍｍに形成されている。スペーサ３０は、その長手方向が真空外囲器の長手方向Ｘと一致した状態で支持基板２４上に設けられている。
【００４５】
図１２に示すように、スペーサ３０の表面全体に渡り、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの微細な凹凸５０が形成されている。また、支持基板２４の第２表面に形成された絶縁層２５には、スペーサ３０が立設されている領域を除いて、Ｒａが０．２〜０．６μｍ、Ｓｍが０．０２〜０．３ｍｍの微細な凹凸５２が全域に渡って形成されている。なお、第２の実施形態と同様に、絶縁層２５の全面に凹凸５２を形成し、この凹凸が形成された領域にスペーサ３０を立設してもよい。また、支持基板２４の第１表面２４ａに形成された絶縁層２５には、微細な凹凸５２を形成しない構成としてもよい。
【００４６】
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。
【００４７】
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２の実施形態に係るＳＥＤおよびそのスペーサ構体は前述した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。
【００４８】
なお、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、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。
【００４９】
本発明において、スペーサは支持基板上に設ける構成としたが、この支持基板を省略し、スペーサを第１および第２基板間に直接設ける構成としてもよい。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。スペーサは前述した柱状のスペーサに限らず、板状のスペーサを用いてもよい。スペーサ形成材料の充填条件は必要に応じて種々選択可能である。また、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】
【００５０】
【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】前記スペーサ構体の一部を拡大して示す断面図。
【図５】前記スペーサ構体の製造に用いる支持基板および成形型を示す断面図。
【図６】前記成形型の作成に用いるマスタ雄型を示す側面図。
【図７】前記マスタ雄型を用いた成形型の作成工程を示す断面図。
【図８】成形型および支持基板を密着させた組立体を示す断面図。
【図９】前記成形型を開放した状態を示す断面図。
【図１０】この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤにおけるスペーサ構体を拡大して示す断面図断面図。
【図１１】この発明の第３の実施形態に係るＳＥＤの一部を拡大して示す断面図。
【図１２】前記第３の実施形態に係るＳＥＤのスペーサ構体を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
【００５１】
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、  ２５…絶縁層、  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、５０、５２…凹凸
【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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