(57)【要約】【課題】  画像表示装置において耐大気圧構造体として用いられるスペーサにおいて、製造工程に煩雑な工程を加えることなく、帯電防止及び放電防止を図る。【解決手段】  絶縁性基体３１の側面２１’及び端面２２’にそれぞれ、ピッチ或いは深さのことなる凹凸を形成し、その上に高抵抗膜３２の構成材料を含む液体を付与して焼成し、平均膜厚がスペーサの側面２１と端面２２で異なる高抵抗膜３２を形成する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出素子を複数個有する電子源が形成された第１基板と、前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を備えた第２基板とを、絶縁性基体の表面に高抵抗膜を形成してなるスペーサを介して対向させてなる画像表示装置における上記スペーサであって、該スペーサの上記第１基板及び第２基板表面に直交する面を側面、第１基板及び第２基板表面に接する面を端面とした時、端面のシート抵抗Ｒ１と側面のシート抵抗Ｒ２が、Ｒ１＜Ｒ２であるスペーサの製造方法であって、
上記スペーサの側面及び端面に対応する側面及び端面がそれぞれ互いに異なる凹凸を有する絶縁性基体を形成し、
上記絶縁性基体の少なくとも端面及び側面に高抵抗膜構成材料を含む液体を付与し、焼成して高抵抗膜を形成することを特徴とするスペーサの製造方法。
【請求項２】
前記絶縁性基体の側面及び端面にそれぞれ形成された凹凸が、ピッチ、深さ、形状、表面処理の少なくともいずれかにおいて互いに異なっている請求項１に記載のスペーサの製造方法。
【請求項３】
電子放出素子を複数個有する電子源が形成された第１基板と、前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を備えた第２基板とを、絶縁性基体の表面に高抵抗膜を形成してなるスペーサを介して対向させてなる画像表示装置の製造方法であって、上記スペーサを請求項１または２に記載のスペーサの製造方法により製造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】
本発明は、電子放出素子を用いて構成される、平板型の画像表示装置において基板間に介在するスペーサ及び該スペーサを用いた画像表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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種類が知られており、そのうち冷陰極素子には、表面伝導型電子放出素子や電界放出型（ＦＥ型）電子放出素子、金属／絶縁層／金属型（ＭＩＭ型）電子放出素子などが知られている。
【０００３】
このような電子放出素子を基板上に多数形成した電子源を構成し、該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を備えた基板を上記電子源に対向させて配置することにより、平板型の画像表示装置（いわゆるフラットパネルディスプレイ）を構成することができる。
【０００４】
上記平板型の画像表示装置においては、電子源基板と発光部材を備えた基板とをスペーサを介して対向配置させることにより、両基板間の距離を一定に維持し、且つ内部が真空雰囲気となるパネルの耐圧を維持している。
【０００５】
しかしながら、上記スペーサ近傍から放出された電子の一部が該スペーサに衝突、或いは放出電子の作用で生じたイオンが該スペーサに付着することにより、スペーサの帯電を引き起こし、その結果放出電子がその軌道を曲げられて発光部材の正規の位置とは異なる位置に衝突することから、スペーサ近傍で表示画像がゆがむという問題があった。
【０００６】
この問題を解決するために、特許文献１には、スペーサ表面に高抵抗膜を被覆し、微少電流が流れるようにして帯電を除去する方法が開示されている。
【０００７】
また、スペーサは基板と接するため、数ｋＶに及ぶ動作電圧を印加した場合に放電を生じる場合があり、特許文献２には、スペーサが基板に接する面（端面）を金属被覆することで、この放電減少の防止を図る技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５７６０５３８号明細書
【特許文献２】米国特許第５６１４７８１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように、スペーサの基板に接する端面の抵抗が、スペーサの基板に直交する側面の抵抗以下であると、動作電圧の印加時の放電防止を図ることができ、上記スペーサの端面の抵抗が低いほど、放電防止効果は高い。
【００１０】
しかしながら、ディッピングやスプレー等、高抵抗膜構成材料を含む液体を塗布して高抵抗膜を形成する、いわゆる液相プロセスでは、上記液体を塗布してから乾燥するまでの間に、塗布した液体が移動してしまうという問題がある。そのため、スペーサの端面と側面とで抵抗差を設けるようなパターニング、即ち局所的な塗り分けが難しい。液体塗布による方法としてフォトレジストやインクジェット等を用いる方法もあるが、パターニングが困難であったり、製造工程が煩雑化するなどコスト増加を招く恐れがある。
【００１１】
本発明の課題は、雑煩な工程を加えることなく、安価に実施可能な液相プロセスを用いて高抵抗膜を形成し、所望の抵抗差を備えたスペーサを製造し、より安価に信頼性の高い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】
【００１２】
本発明の第１は、電子放出素子を複数個有する電子源が形成された第１基板と、前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を備えた第２基板とを、絶縁性基体の表面に高抵抗膜を形成してなるスペーサを介して対向させてなる画像表示装置における上記スペーサであって、該スペーサの上記第１基板及び第２基板表面に直交する面を側面、第１基板及び第２基板表面に接する面を端面とした時、端面のシート抵抗Ｒ１と側面のシート抵抗Ｒ２が、Ｒ１＜Ｒ２であるスペーサの製造方法であって、
上記スペーサの側面及び端面に対応する側面及び端面がそれぞれ互いに異なる凹凸を有する絶縁性基体を形成し、
上記絶縁性基体の少なくとも端面及び側面に高抵抗膜構成材料を含む液体を付与し、焼成して高抵抗膜を形成することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２は、電子放出素子を複数個有する電子源が形成された第１基板と、前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を備えた第２基板とを、絶縁性基体の表面に高抵抗膜を形成してなるスペーサを介して対向させてなる画像表示装置の製造方法であって、上記スペーサを上記本発明第１のスペーサの製造方法により製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、絶縁性基体の表面凹凸の設計により所望の平均膜厚の高抵抗膜をスペーサの所望の面に選択的に形成することができ、所望の抵抗差を有するスペーサを安価に提供することができる。よって、本発明によるスペーサを用いた画像表示装置においては、スペーサの帯電が防止されると同時に、スペーサに起因する表示画像のゆがみ、放電による損傷が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、絶縁性基体の表面に帯電防止用の高抵抗膜を液相プロセスにより被覆してなるスペーサの製造方法であって、絶縁性基体の表面に予め凹凸を形成し、該凹凸のピッチ、深さ、形状、表面処理等を制御することにより、形成される高抵抗膜の平均膜厚を制御してスペーサの端面と側面とでシート抵抗差を形成することに特徴を有する。
【００１６】
即ち、表面に凹凸を形成した絶縁性基体に液体を付与した場合、該液体は凹部にとどまるが、該凹部のピッチや深さ、形状、表面処理の有無などによってとどまる液体の量が異なる。従って、スペーサの端面と側面とで形成する凹部のピッチや深さ、形状、表面処理等を異ならせることにより、形成される高抵抗膜の平均膜厚を異ならせ、シート抵抗差を形成することができる。
【００１７】
図１に、本発明によるスペーサが用いられる画像表示装置の表示パネルの一例の構成を概略的に示す。図１は、該表示パネルの一部を切り欠いて示す斜視図である。図中、１は電子源基板、２は列方向配線、３は行方向配線、４は表面伝導型の電子放出素子、５はフェースプレート（本発明の第１基板に相当）、６はガラス基板、７は蛍光体、８はメタルバック、９は側壁、１０はリアプレート（本発明の第２基板に相当）、１１はスペーサである。
【００１８】
図１の表示パネルにおいて、フェースプレート５はガラス基板６の内面に発光部材である蛍光体７とメタルバック８を備えており、リアプレート１０には複数の電子放出素子４を形成した電子源基板１が搭載されている。そして、フェースプレート５とリアプレート１０と側壁９とがフリットガラス等を介して封着され、気密容器を形成している。気密容器内は１×１０-4Ｐａ程度の真空に保持され、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、耐大気圧構造体としてのスペーサ１１が配置されている。
【００１９】
尚、図１においては電子放出素子４として表面伝導型の電子放出素子を用いた例を挙げたが、本発明によるスペーサは、ＭＩＭ型やＦＥ型などの電子放出素子を用いた画像表示装置にも好ましく適用される。
【００２０】
図１においては、平板状のスペーサ１１を示したが、本発明において特に当該形状に限定されるものではなく、リアプレート１０の表面に平行な方向において十字形やＬ字形、或いは円柱状や多角柱状でも良い。以下、平板状のスペーサを例に本発明を説明する。
【００２１】
図２に、図１に示したスペーサ１１の拡大図を示す。本発明において、スペーサの基板（フェースプレート５とリアプレート１０）と接する面２２を端面、基板に直交する面２１，２３を側面と呼ぶ。尚、図２に示す平板状のスペーサにおいて、平板の表面及び裏面に相当する面２１を長さ方向の側面、厚さに相当する面２３を厚さ方向の側面と呼ぶ。よって、基板及び平板の表面に平行な方向の長さＬをスペーサの長さ、基板に直交する方向の長さであり、基板間距離に相当する長さＨをスペーサの高さ、平板の厚みＤをスペーサの厚さと呼ぶ。
【００２２】
図３に、図２のスペーサの断面模式図を示す。図３は、図２のスペーサの側面２３に平行な断面模式図であり、図中、３１は絶縁性基体、３２は高抵抗膜である。また、スペーサ１１の側面２１，２３及び端面２２にそれぞれ対応する絶縁性基体３１の面をそれぞれ、絶縁性基体３１の側面２１’，２３’及び端面２２’とする。当該スペーサは、絶縁性基体３１の側面２１’，２３’，端面２２’にそれぞれ断面がＶ字形の溝（凹部）が形成されており、側面２１’，２３’に形成した溝と端面２２’に形成した溝とは深さ及び形状は同じであるが、端面２２’に形成した溝のピッチの方が側面２１’，２３’に形成した溝のピッチよりも小さくなるように形成されている。そのため、絶縁性基体３１に液体を付与した場合、毛細管現象により溝のピッチの小さい端面２２’の方が側面２１’よりも保持される液体量が多く、よって、平均膜厚の厚い高抵抗膜３２が形成され、結果としてスペーサ１１の端面２２のシート抵抗Ｒ１が側面２１のシート抵抗Ｒ２よりも小さくなる。尚、本発明における高抵抗膜３２の平均膜厚とは、端面２２，側面２１，２３のそれぞれにおける高抵抗膜３２の体積を、それぞれの面の面積で除した値である。
【００２３】
本発明にかかる凹凸の表面処理としては、ＵＶアッシング処理や低エネルギーの電子線照射、プラズマ処理などが好ましく用いられる。
【００２４】
図３においては、断面がＶ字形の溝をスペーサ１１の長さ方向に平行に形成した例を示したが、本発明にかかる凹凸の形状はこれに限定されるものではなく、例えば凹部の断面形状が、逆台形、矩形、半円形或いは楕円形などの曲面でも良く、また、左右非対称の形状でも構わない。また、凸部の断面形状も、台形、矩形、三角形や、半円、楕円などの曲面でも良い。また、ブラスト面のようなランダムな表面形状であってもよい。本発明においては、凹凸のピッチ、深さ、形状、表面処理のいずれか、或いは２つ以上を異ならせることで、その上に形成される高抵抗膜３２の平均膜厚を調整し、所望のシート抵抗値、シート抵抗差に設定できればよい。
【００２５】
尚、絶縁性基体３１表面に形成される高抵抗膜３２の膜厚は、凹凸のピッチ、深さ、形状、表面処理の他、絶縁性基体３１と液体との接触角、液体の密度、液体の表面張力、プロセス条件（液体の塗布時間）などにより変化する。従って、使用する材料やプロセスに応じて最適な凹凸を決める必要がある。
【００２６】
本発明においてスペーサ１１の構成に用いられる絶縁性基体３１としては、セラミックやガラスが用いられ、その表面に所望の凹凸を設ける方法としては、特開２０００−３１１６０８号公報に開示されているような加熱延伸法、研削等ブラスト、エッチング、リフトオフなどを用いることができる。また、所定の断面形状を有する絶縁部材を複数積層する方法（特開２００１−２６６７７５号公報参照）や所定の断面形状の母材ガラスを所定温度で加熱しつつ延伸し、低温で徐冷処理する方法（特開２００３−３１７６５３号公報参照）なども用いることができる。また、必要に応じて光学的なパターニングや機械的なマスクを用いて形状制御することも可能である。尚、本発明においては液相プロセスで高抵抗膜を成膜する上で、凹凸の角部が鋭角であると膜厚が極端に薄くなる場合があるため、該凹凸が滑らかに繰り返されることが好ましく、このような観点から上記した加熱延伸法が好ましく適用される。当該加熱延伸法においては、所定の凹凸形状を形成した母材を加熱しつつ延伸し、所定の長さで切断して切断面に凹凸を形成して絶縁性基体３１を得る。
【００２７】
本発明において、上記の如く所定の凹凸形状を形成した絶縁性基体３１に、高抵抗膜構成材料を含む液体を付与し、加熱焼成して高抵抗膜３２を形成する。
【００２８】
本発明において、高抵抗膜３２の構成材料を含む液体としては、例えば酸化錫、ＡＴＯ、ＰＴＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＷＮ、ＳｉＮなどの酸化物、炭化物、窒化物の微粒子の分散液、或いは、錫、クロムなどの金属アルコキシド、有機酸金属塩、及びそれらの誘導体などのゾル溶液を所望の抵抗値に対応して混合したものが用いられる。これらの液体を絶縁性基体３１に塗布し、乾燥後、２００〜１０００℃で焼成する。
【００２９】
本発明において、上記高抵抗膜構成材料を含む液体を絶縁性基体３１に付与する手段としては、湿式印刷、スプレー法、ディッピング法などが好ましく用いられる。
【００３０】
本発明において、高抵抗膜３２は必ずしも同一材料で構成する必要はなく、異なる材料からなる多層膜であっても良い。さらに、絶縁性基体３１に含まれるイオンを膜に熱拡散、膜の表面から膜中に拡散、大気中での高温アニールによる膜表面の酸化などのプロセスを用い、表面から絶縁性基体界面までの組成比が連続的に変化する構成でもかまわない。
【００３１】
本発明において形成される高抵抗膜３２は、絶縁性基体３１表面に蓄積した電荷を除去するものであり、通常、スペーサの表面抵抗（シート抵抗Ｒｓ）が１×１０12Ω以下であることが必要である。さらに、十分な帯電防止効果を得るためには抵抗値が低い方が好ましく、１×１０11Ω以下であれば徐電効果が向上する。
【００３２】
また、スペーサのシート抵抗Ｒｓの下限は、スペーサにおける消費電力により制限される。シート抵抗Ｒｓが低いほどスペーサに蓄積する電荷を速やかに除去することが可能となるが、スペーサで消費される電力が大きくなる。
【００３３】
従って、高抵抗膜３２としては比抵抗ρが小さい金属膜では膜厚を極めて薄くしなければならないため、膜厚制御が容易な半導電性の材料の方が好ましい。具体的には、主成分がＰＴＯ、ＡＴＯなどの微粒子や、前述の微粒子にシリカバインダーを混合したものなどが好ましく用いられる。高抵抗膜３２の平均膜厚は、数１０ｎｍ以上が好ましいが、膜厚が厚くなりすぎると膜応力が大きくなって膜剥が起きたり、クラックが発生する危険性が高くなるため、最大でも２μｍであることが望ましい。また、最小膜厚は０．０２μｍ以上が好ましい。
【００３４】
本発明にかかる高抵抗膜３２の比抵抗ρ（シート抵抗Ｒｓ×膜厚ｔ）は、１×１０-5×Ｖａ2〜１×１０7Ω・ｃｍが好ましい。さらに、比抵抗ρとシート抵抗Ｒｓとのより好ましい範囲から、比抵抗ρは２×１０-5×Ｖａ2〜５×１０6Ω・ｃｍが好ましい。尚、画像表示装置における電子の加速電圧Ｖａ（図１中のＨｖ）は１００Ｖ以上であり、十分な輝度を得るためには１ｋＶ以上の電圧を要する。Ｖａ＝１ｋＶの条件においては、高抵抗膜３２の比抵抗ρは１×１０〜１×１０7Ω・ｃｍが好ましい。
【００３５】
本発明においては、上記シート抵抗、比抵抗の好ましい範囲において、端面２２のシート抵抗Ｒ１が側面２１，２３のシート抵抗Ｒ２よりも小さくなるように設定される。具体的には、Ｒ１がＲ２の０．１倍以下であることが好ましい。図４にその測定方法を示す。図中の４１，４２は電極であり、（ａ）は側面２１のシート抵抗Ｒ２を、（ｂ）は端面２２のシート抵抗Ｒ１をそれぞれ測定する際の電極４１，４２の位置を示す。尚、電極４１，４２とスペーサ１１の間には電気的接続を良くするためにインジウムシートを介在させ、測定はパネル内と同程度の真空度で行う。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
断面形状が短形の凹凸形状であり、側面には開口部の幅＝１５μｍ、ピッチ＝３０μｍ、深さ＝８μｍ、端面には開口部の幅＝８μｍ、ピッチ＝１０μｍ、深さ＝４μｍで滑らかな面に形成された、高さＨ＝３ｍｍ、厚みＤ＝０．２ｍｍ、長さＬ＝４０ｍｍの高歪み点ガラスからなる絶縁性基体を作製した。該絶縁性基体の凹部から凸部にかけては、曲率半径４μｍになるように滑らかにつながっている。
【００３７】
高抵抗膜材料を含む液体として、（株）高純度化学研究所製シリカコート材「ＳＹＭ−ＳＩ０５」と酸化錫コート材「ＳＹＭ−ＳＮ０５」とを重量比８：２で混合し、希釈材にて２倍に薄めたものを用意し、ディッピング（引き上げ速度＝１．２ｍｍ／ｓｅｃ）により上記絶縁性基体に該液体を塗布した。塗布後、速やかに１２０℃で乾燥し、５００℃でアニールを行った。
【００３８】
アニール後、得られたスペーサの側面と端面のシート抵抗比を測定したところ、５：１であった。このスペーサを用いて、図１に示した構成の画像表示装置を作製し、Ｈｖ＝１２ｋＶで表示を行い、当該スペーサにおいて放電を生じないことが確認された。
【００３９】
（実施例２）
絶縁性基体の側面の溝の開口部の幅＝１０μｍ、ピッチ＝２０μｍ、深さ＝５μｍ、端面の溝の開口部の幅＝１０μｍ、ピッチ＝２０μｍ、深さ＝８μｍに変更し、高抵抗膜材料を含む液体を希釈材で希釈せずに用いて引き上げ速度＝０．８ｍｍ／ｓｅｃにてディッピングした以外は実施例１と同様にしてスペーサを形成した。
【００４０】
得られたスペーサの側面と端面のシート抵抗比を測定したところ、２：１であった。このスペーサを用いて、図１に示した構成の画像表示装置を作製し、Ｈｖ＝１２ｋＶで表示を行い、当該スペーサにおいて放電を生じないことが確認された。
【００４１】
（実施例３）
絶縁性基体の側面の溝の開口部の幅＝１０μｍ、ピッチ＝２０μｍ、深さ＝５μｍ、端面の溝の開口部の幅＝１０μｍ、ピッチ＝１０μｍ、深さ＝５μｍに変更し、引き上げ速度＝２．０ｍｍ／ｓｅｃにてディッピングした以外は実施例１と同様にしてスペーサを形成した。
【００４２】
得られたスペーサの側面と端面のシート抵抗比を測定したところ、３：１であった。このスペーサを用いて、図１に示した構成の画像表示装置を作製し、Ｈｖ＝１２ｋＶで表示を行い、当該スペーサにおいて放電を生じないことが確認された。
【００４３】
（実施例４）
高歪み点ガラスからなる絶縁性基体の端面及び側面のいずれにも、断面形状が短形で、開口部の幅＝１５μｍ、ピッチ＝３０μｍ、深さ＝４μｍの溝を形成し、端面にのみ選択的にＵＶアッシング処理を施した。
【００４４】
高抵抗膜構成材料を含む液体としては、（株）高純度化学研究所製、コート材「ＳＹＭ−ＣＲ０１５」と「ＳＹＭ−Ａ１０４」とを重量比７：３で混合したものを用意し、ディッピング（引き上げ速度＝１．５ｍｍ／ｓｅｃ）により上記絶縁性基体に該液体を塗布した。塗布後、速やかに８０℃で乾燥し、５００℃でアニールを行った。
【００４５】
アニール後、得られたスペーサの側面と端面のシート抵抗比を測定したところ、１．２：１であった。このスペーサを用いて、図１に示した構成の画像表示装置を作製し、Ｈｖ＝１２ｋＶで表示を行い、当該スペーサにおいて放電を生じないことが確認された。
【００４６】
（比較例１）
絶縁性基体の側面の溝の開口部の幅＝１０μｍ、ピッチ＝２０μｍ、深さ＝５μｍ、端面の溝の開口部の幅＝１５μｍ、ピッチ＝３０μｍ、深さ＝５μｍに変更し、引き上げ速度＝１．５ｍｍ／ｓｅｃにてディッピングした以外は実施例１と同様にしてスペーサを形成した。
【００４７】
得られたスペーサの側面と端面のシート抵抗比を測定したところ、１：２であった。このスペーサを用いて、図１に示した構成の画像表示装置を作製し、Ｈｖ＝３ｋＶで表示を行い、当該スペーサにおいて放電を生じることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明によるスペーサを用いて構成される画像表示装置の表示パネルの構成を示す概略図である。
【図２】図１の画像表示装置に用いたスペーサの拡大図である。
【図３】本発明によるスペーサの一例の断面模式図である。
【図４】本発明によるスペーサの一例のシート抵抗の測定方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  電子源基板
２  列方向配線
３  行方向配線
４  電子放出素子
５  フェースプレート
６  ガラス基板
７  蛍光体
８  メタルバック
９  側壁
１０  リアプレート
１１  スペーサ
２１，２１’  側面
２２，２３，２２’，２３’  端面
３１  絶縁性基体
３２  高抵抗膜
４１，４２  電極
【図１】
2005317246.tif 000003
【図２】
2005317246.tif 000004
【図３】
2005317246.tif 000005
【図４】
2005317246.tif 000006