(57)【要約】【課題】大気圧に抗してアノード基板とカソード基板の間隔を維持するためのスペーサの電気抵抗を安定化させる。【解決手段】スペーサ４はガラスで形成され、僅かな導電性を持っている。スペーサ４の抵抗を安定化させるために、スペーサ４の表面に導電性の粒子１００をコーティングし、スペーサ４の表面に均一な凹凸を形成する。均一な凹凸を形成するためには均一な粒子をコーティングする必要がある。均一な粒子を形成するために、微粒子をサイクロン捕集機によって均一な径の２次粒子にした後、該２次粒子をアルコール等の溶媒に分散させてゾルを形成し、これをスペーサ４にコーティングする。本発明によれば均一な粒子をスペーサ表面にコーティングするので、スペーサ４の抵抗が安定化するとともに、スペーサ４からの２次電子放出の抑制とスペーサ４からの熱放散が促進される。【選択図】図５
2009134882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、前記電子源と対応する場所に蛍光体が形成されて有効画面を形成したアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板との間には前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定する導電性を有するスペーサが設置され、前記カソード基板と前記アノード基板の周辺部には封着部が形成されて内部が真空に保持される表示装置であって、
前記スペーサには導電性と絶縁性の粒子がコーティングされ、前記スペーサの表面には前記粒子による凹凸が形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記スペーサは導電性ガラスで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記粒子は正の抵抗温度係数を有する粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記正の抵抗温度係数を有する粒子はチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、またはＰＺＴであることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項５】
前記絶縁性微粒子は酸化鉄、酸化クロム、酸化チタンのいずれかを含むものであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
電子源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、前記電子源と対応する場所に蛍光体が形成されて有効画面を形成したアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板との間には前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定する導電性を有するスペーサが設置され、前記カソード基板と前記アノード基板の周辺部には封着部が形成されて内部が真空に保持される表示装置であって、
前記スペーサには複数の１次粒子を結着した２次粒子がコーティングされ、前記スペーサの表面には前記粒子による凹凸が形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
前記２次粒子は導電性の１次粒子と絶縁性の１次粒子を含むものであることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記１次粒子の径は１μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項９】
前記２次粒子の径は１０μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記２次粒子の径は５μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記スペーサの材料は導電性のガラスであることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部を真空にし、背面基板に電子放出源をマトリクス状に配置し、前面基板に対応する蛍光体を配置したフラット型表示装置に係り、この表示装置の内部に設置されるスペーサの帯電防止技術に関連する。
【背景技術】
【０００２】
フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）は２枚のガラス基板に挟まれた内部を真空にして、一方の基板上に電子放出源をマトリクス状に配置し、対向基板に蛍光体を配置した表示装置である。ＦＥＤは電子放出源からの電子が蛍光体に射突して発光することによって画像を形成するもので、明るさ、コントラスト、動画特性等でブラウン管並の優れた性能を得ることが出来るので、将来のＴＶ用ディスプレイとして期待されている。
【０００３】
しかし、ＦＥＤは陽極に約１０ＫＶ程度の高電圧を印加することによって、電子を加速して蛍光体を光らせる必要がある。蛍光面が形成されるアノード基板と電子源が形成されるカソード基板との間に約１０ＫＶ程度の高電圧が印加されるため、表示装置の内部にはかなりな高電界が形成される。したがって、アノード基板とカソード基板との間でスパークが生じ易い。
【０００４】
アノード基板とカソード基板の間には大気圧に耐えるためのスペーサが設置されている。このスペーサが絶縁物であると表面に電子が帯電し、電子源からの電子ビームの軌道に影響を与える。また、スペーサが帯電するとアノード基板とカソード基板との間でスパークが生じ易い。これを防止するために、スペーサ自体にある程度の導電性を持たせる、あるいはスペーサの表面に導電物質を塗布する等の技術が知られている。
【０００５】
絶縁性のスペーサの表面に導電性のポリマーを塗布してスペーサの帯電を防止する技術が「特許文献１」に開示されている。また、「特許文献２」には導電性のスペーサの表面に導電性の結晶化ガラスをコーティングして表面に凹凸を形成し、スペーサからの熱伝導の向上と帯電防止効果の向上を図る技術が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１００３５６号公報
【特許文献２】特願２００６−１８４５３１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
「特許文献１」に記載の技術は絶縁性のスペーサに導電性のポリマーをコーティングしてスペーサの帯電を防止するものである。スペーサの抵抗が小さすぎるとスペーサを流れる電流が多くなり、消費電力が増大する。また、スペーサの抵抗が大きすぎると帯電防止の効果が十分に得られない。ＦＥＤはカソード基板とアノード基板の封止および排気等の工程において、高温でベーキングされる。ポリマーのような有機物はベーキング中に変質し、抵抗率等が変化することがある。したがって、ポリマーのコーティングではスペーサの抵抗のコントロールが難しい。
【０００８】
「特許文献２」に記載のように、スペーサの表面に導電性の結晶化ガラスを塗布すると、ガラスが結晶化する時にガラスの表面に凹凸が形成される。表面に凹凸が形成されるとスペーサからの放熱効果の向上と帯電防止効果の向上を図ることが出来る。しかし、結晶化ガラスで必要な凹凸を形成しようとすると、ガラスを厚く塗布する必要がある。導電性結晶化ガラスを厚く塗布するとスペーサの抵抗が小さく成りすぎて、スペーサを流れる電流によって消費電力が増大する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前述した従来の課題を解決するためになされたもので、スペーサの表面に比較的均一な粒子をコーティングすることによって、スペーサの表面に凹凸を形成するものである。比較的均一な粒子は、粒径の小さい１次粒子を結着剤を用いてサイクロン捕集機内で２次粒子とすることによって形成することが出来る。具体的な手段は次のとおりである。
【００１０】
（１）電子源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、前記電子源と対応する場所に蛍光体が形成されて有効画面を形成したアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板との間には前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定する導電性を有するスペーサが設置され、前記カソード基板と前記アノード基板の周辺部には封着部が形成されて内部が真空に保持される表示装置であって、前記スペーサには導電性と絶縁性の粒子がコーティングされ、前記スペーサの表面には前記粒子による凹凸が形成されていることを特徴とする表示装置。
【００１１】
（２）前記スペーサは導電性ガラスで形成されていることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００１２】
（３）前記粒子は正の抵抗温度係数を有する粒子を含むことを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００１３】
（４）前記正の抵抗温度係数を有する粒子はチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、またはＰＺＴであることを特徴とする（４）に記載の表示装置。
【００１４】
（５）前記絶縁性微粒子は酸化鉄、酸化クロム、酸化チタンのいずれかを含むものであることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００１５】
（６）電子源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、前記電子源と対応する場所に蛍光体が形成されて有効画面を形成したアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板との間には前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定する導電性を有するスペーサが設置され、前記カソード基板と前記アノード基板の周辺部には封着部が形成されて内部が真空に保持される表示装置であって、前記スペーサには複数の１次粒子を結着した２次粒子がコーティングされ、前記スペーサの表面には前記粒子による凹凸が形成されていることを特徴とする表示装置。
【００１６】
（７）前記２次粒子は導電性の１次粒子と絶縁性の１次粒子を含むものであることを特徴とする（６）に記載の表示装置。
【００１７】
（８）前記１次粒子の径は１μｍ以下であることを特徴とする（６）に記載の表示装置。
【００１８】
（９）前記２次粒子の径は１０μｍ以下であることを特徴とする（６）に記載の表示装置。
【００１９】
（１０）前記２次粒子の径は５μｍ以下であることを特徴とする（６）に記載の表示装置。
【００２０】
（１１）前記スペーサの材料は導電性のガラスであることを特徴とする（６）に記載の表示装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、比較的均一な２次粒子をスペーサにコーティングするので、スペーサの表面に形成される凹凸は比較的均一なものにすることが出来る。また、粒子によってスペーサの表面に凹凸を形成するのでコーティング膜を厚くする必要が無く、スペーサの抵抗と表面凹凸を各々適正に設定することが出来る。
【００２２】
微粒子である１次粒子を結着剤を介してサイクロン捕集機内で２次粒子を形成するので、均一な２次粒子を形成することができ、その結果スペーサの表面の凹凸を容易に制御することが出来る。
【００２３】
スペーサ基材上に導電性の粒子によって均一な凹凸を形成できるので、スペーサに対する適正な抵抗値を確保できるとともに、凹凸によって、スペーサからの２次電子の放出を抑制することが出来る。したがって、２次電子によるスペーサの帯電を防止することが出来る。また、スペーサ表面に凹凸を形成することによって、スペーサからの放熱効果を上げることが出来る。
【００２４】
また、２次粒子として熱的に安定した材料を用いることによって、ＦＥＤ製造プロセス中におけるスペーサの抵抗値の変化を抑制することができ、スペーサの抵抗を適切に制御することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の最良の形態を実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明の第１の実施例を示す平面図である。図１において、カソード基板１の上には封着部３を介してアノード基板２が設置されている。カソード基板１上には横方向には走査線が、縦方向にはデータ信号が延在している。走査線、データ信号線には端子５を介して外部から信号が供給される。走査線と信号線の交差部付近には電子放出源が配置されている。したがって、多数の電子放出源がマトリクス状に配列されている。電子放出源としては、いわゆるＭＩＭ方式、ＳＥＤ方式、Ｓｐｉｎｄｔ方式、カーボンナノチューブ等種々のもが開発されているが、いずれの電子放出源の場合も本発明を適用可能である。
【００２７】
カソード基板１とアノード基板２と周辺を囲む封着部３の内部は真空に保たれる。したがって、大気圧によってアノード基板２、カソード基板１が撓み、カソード基板１とアノード基板２の間隔が確保できなくなる。あるいは、カソード基板１あるいはアノード基板２が破壊してしまう。これを避けるために、カソード基板１とアノード基板２との間にスペーサ４が設置される。このスペーサ４はセラミックまたはガラスで形成され、画像形成の妨げにならないように一般的には走査線上に設置される。
【００２８】
スペーサ４はこの有効画面領域の走査線上に設置される。アノード基板２上には電子ビームの射突によって光を発する赤、緑、青の蛍光体２１が電子放出源に対応して形成されている。蛍光体２１の周囲にはブラックマトリクス（ＢＭ２２）が形成されており、画像のコントラスを向上させる。ブラックマトリクスを覆ってＡｌによるメタルバック２３が形成されている。メタルバック２３には高電圧が印加され、カソードから出射する電子ビームを加速して蛍光体２１に射突させる。
【００２９】
電子ビームによって蛍光体２１から光を発生させるためには電子ビームはある程度のエネルギーをもっていなければならないので、アノード基板２のメタルバック２３には８ＫＶから１０ＫＶの高電圧が印加される。本実施例では外部から高電圧を供給する高電圧導入端子６０はカソード基板１側に設けられ、コンタクトスプリングを介してアノード基板２に高電圧が供給される。表示装置の内部は真空に保たなければならないので、図１における表示装置の裏側に排気孔８１および排気管８が設けられている。
【００３０】
図２は図１をＤ方向から見た側面図である。図２において、カソード基板１とアノード基板２は封着部３を介して所定の距離を持って対向している。カソード基板１のほうが端子５等が設置される分大きく形成されている。カソード基板１の下には、排気管８及び高電圧導入端子等を取り付けるための排気基板６が取り付けられている。排気基板６は排気基板封着部を介してカソード基板１に取り付けられている。図２では排気基板６には表示装置の内部を真空にするための排気管８がチップオフされた状態で描かれている。
【００３１】
図３は図１のＡ−Ａ断面図である。図３において、データ信号線１２が紙面と垂直方向に延在している。本実施例ではこのデータ信号線１２の上に電子放出源１４が形成されている。絶縁膜１３を介して走査線１１がデータ信号線１２と直角方向に形成されている。図３において、走査線１１は封着部３の外部に延在している。走査線１１の上にはカソード基板１とアノード基板２との距離を保つためのスペーサ４が設置されている。スペーサ４はアノード基板２側ではフリットガラス４１によってメタルバック２３に、カソード基板１側ではフリットガラス４２によって走査線上に固着されている。
【００３２】
スペーサ基材は後に述べる導電性ガラスが用いられている。スペーサ基材は導電性ではあるが、抵抗値を安定化するためと２次電子抑制のために、後で詳細に述べるように、スペーサ４の側面に導電性粒子がコーティングされている。また、スペーサ基材は絶縁性のガラスを用いることも出来る。この場合、スペーサ４の導電性は表面にコーティングされた導電性微粒子で得ることが出来る。このスペーサ４には導電性粒子がコーティングされた状態で、１０７から１０１１Ω・ｃｍ、好ましくは１０８から１０９Ω・ｃｍ程度の導電性が与えられる。
【００３３】
表示装置の内部を真空に保つために、封着材３２によってアノード基板２と封止枠３１が、また、封着材３３によってカソード基板１と封止枠３１がシールされている。本実施例では封着材３２と封着材３３とは異なる種類、異なる接着温度のフリットガラスが使用されている。
【００３４】
アノード基板２側では、電子放出源１４に対応する場所には、赤、緑、青等の蛍光体２１が配置され、この蛍光体２１は電子ビームに射突されることによって発光し、画像が形成される。蛍光体２１の間はＢＭ２２で充填され、画像のコントラストの向上に寄与する。ＢＭ２２は例えば、クロムおよび酸化クロムの２層構造になっている。蛍光体２１およびＢＭ２２を覆ってＡｌによるメタルバック２３が形成されている。メタルバック２３には約８ＫＶから１０ＫＶ程度の高電圧が印加され、電子ビームを加速する。加速された電子ビームはメタルバック２３を突き抜けて蛍光体２１に射突し、蛍光体２１を発光させる。
【００３５】
図３において、アノード基板２とカソード基板１が封止枠３１とフリットガラスを介してシールされた後、排気管を通してＦＥＤ内部が真空に排気される。カソード基板１の厚さおよびアノード基板２の厚さは３ｍｍ程度である。また、カソード基板１とアノード基板２との距離は約２．８ｍｍ程度である。この狭い間隔に８ＫＶから１０ＫＶの高電圧を印加するために、表示装置の内部には高電界が形成されており、スパークの危険が存在する。スパークを防止するために、スペーサ４およびスペーサ４を固着するフリットガラスには導電性が与えられ、スペーサ４が帯電することを防止している。
【００３６】
図４は図１のＢ‐Ｂ断面図である。図４において、カソード基板１には通孔１０が形成されており、この通孔１０を通して表示装置の排気あるいは高電圧の供給が行なわれる。カソード基板１の通孔１０を覆って排気基板６が排気基板用封着部７を介して設置され、表示装置の内部を真空に保つ。排気基板用封着部７はカソード基板１とアノード基板２の封着部３と基本的な構成は同じである。すなわち、排気基板用枠体７１がフリットガラス３２を介して封着され、排気基板用枠体７１はフリットガラス３３を介してカソード基板１と封着されている。本実施例においては、フリットガラス３２のほうが、フリットガラス３３よりも接着温度が高い。本実施例ではアノード基板２とカソード基板１を封着する枠体３１とカソード基板１と排気基板６を封着する枠体とは同じ厚さとしているが、必要に応じて枠体の厚さは自由に設定可能である。
【００３７】
高電圧導入端子６０が外部との気密を保ちながら排気基板６を貫通している。高電圧導入端子６０はフリットガラス３２によって排気基板６と封着される。
高電圧導入端子６０にはＦｅ−Ｎｉ合金が使用されるが、ＦｅとＮｉの比率は排気基板６の熱膨張を考慮して決める。本実施例ではＮｉが４８％である。排気基板６には排気孔８１が形成され、この排気孔８１には排気管８がフリットガラス３２を介して封着されている。排気管８を通して表示装置の内部が真空排気され、その後、排気管８はチップオフされて表示装置の内部は真空に保持される。図４は排気管８がチップオフされた状態を示している。
【００３８】
フリットガラス３２はフリットガラス３３よりも接着温度が高く、その分、排気管および高電圧導入端子の封着の信頼性を上げている。すなわち、排気管および高電圧導入端子の封着は、電子源が形成されたカソード端子のベーキングとは関係なく行われるので、接着温度の高いフリットガラスを使用することによって封着の信頼性を上げている。
【００３９】
アノード基板２にはコンタクトスプリング５０と接触するためのアノード端子２４が形成されている。アノード端子２４には比較的大きな電流が流れるために、信頼性が重要である。本実施例ではアノード端子２４付近の構造は次のようになっている。アノード基板２上にはクロムと酸化クロムのＢＭ２２が形成され、これを覆ってＡｌによるメタルバック２３が形成されている。これは画面の有効画面と同じ構成である。本実施例ではメタルバック２３の上に、アノード端子２４としての導電膜が厚さ１０μｍ程度で形成される。
【００４０】
本実施例ではアノード端子２４は銀ペーストを印刷によって塗布し、その後、焼成することによって形成される。このアノード端子２４の焼成は特別なプロセスを設ける必要は無く、例えば、スペーサ４を固着するときの焼成プロセスと同時に行なえばよい。
【００４１】
銀ペーストは直径1ミクロンから数μｍの銀粒子を粘度の高い有機溶媒に分散させたものである。焼成後、銀粒子同士がつながることによって導電性を持つことになる。導電膜はある程度の抵抗を持ったほうが良い場合もある。このような場合は通常の銀ペーストにさらにフリットガラス用のペーストを混合して抵抗を調整することができる。なお、導電膜の材料としては、銀ペーストに限る必要は無く、Ｎｉ粒子を分散させたＮｉペースト、Ａｌ粒子を分散させたＡｌペースト等を用いることもできる。また、バインダによって結合した黒鉛膜を用いることも出来る。この場合の黒鉛はグラファイトが好適である。黒鉛膜の抵抗は、例えば、黒鉛にベンガラ（酸化鉄）を混合することによって調整することができる。
【００４２】
図５は図１のＣ−Ｃ断面を示す模式図である。図５において、カソード基板１上には横方向にデータ信号線１２が延在している。データ信号線１２と直角に走査線１１が紙面の法線方向に延在している。走査線と走査線の間のデータ信号線１２の上には電子源１４が配置されている。電子源１４はデータ信号線１２が下部電極となり、トンネル絶縁膜を介して走査線１１と電気的に接続する上部電極によって構成される。本実施例では電子源１４としてＭＩＭ電子源を使用しているが、本発明はＭＩＭ電子源に限らず、他の電子源についても適用できる。
【００４３】
アノード基板２には蛍光体２１が形成され、蛍光体と蛍光体の間はＢＭ２２によって覆われている。蛍光体２１およびＢＭ２２を覆ってＡｌをスパッタリングすることによって、メタルバック２３が形成される。メタルバック２３には約８ＫＶから１０ＫＶの高電圧であるアノード電圧が印加されている。このアノード電圧によって電子源１４から放出された電子ビームは加速される。電子源１４から放出された電子ビームはメタルバック２３を突き抜けて蛍光体２１に射突することによって蛍光体２１を光らせ、カラー画像が形成される。電子ビームは電子源１４から放出されると広がるが、蛍光面上では、各蛍光体よりも若干大きくなるように設計されている。
【００４４】
アノード基板２とカソード基板１の距離を保つために、図３で説明したように、スペーサ４が設置される。スペーサ４はカソード基板１上の走査線１１とアノード基板２上のメタルバック２３の間に設置される。この位置であれば、スペーサ４が画像形成の妨げにならない。
【００４５】
スペーサ４の基材は導電性ガラスを用いている。導電性ガラスは遷移金属を含むもので、特に遷移金属酸化物としてバナジウム酸化物、タングステン酸化物、モリブデン酸化物から選ばれた少なくとも一種を含む。この他に、バリウム酸化物やアンチモン酸化物などを含むことが出来る。これらの酸化物の中ではバナジウム酸化物が最も導電性が優れている。一方、酸化タングステンにはガラスの耐熱性を向上する効果、酸化モリブデンにはガラスの２次電子を低減する効果がある。
【００４６】
スペーサ４の材料には、以上述べた遷移金属酸化物のほかに、ガラス化するための酸化物としてリン酸化物が使用されている。また、リン酸化物とともに、酸化バリウムを含むことも可能である。また、酸化バリウムはその含有量によってガラスの熱膨張係数を制御することが出来る。
【００４７】
本実施例ではスペーサ４の基材としてタングステン酸化物とバナジウム酸化物を含み、ガラス成分としてリン酸化物を含むＷ−Ｖ−Ｐ−Ｏ系ガラスを用いる。この他に、更にモリブデン酸化物を含むＷ−Ｖ−Ｍｏ−Ｐ−Ｏ系ガラスを用いることも出来る。
【００４８】
ＦＥＤは内部を真空に保つため、製造工程において、カソード基板１とアノード基板２の封止、ＦＥＤ内部の排気等を行なうが、封止および排気工程で、４００℃前後の高温でベーキングされる。このような高温にさらされると、上記の導電性ガラスの抵抗が変化する。スペーサ４に流れる電流は、スペーサ４の消費電力、スペーサ４の帯電防止の観点から適正に設定しなければならない。すなわち、スペーサ４の抵抗は適正に制御しなければならない。しかし、ＦＥＤの製造工程においてスペーサ４の抵抗が変化するとスペーサ４に流れる電流を制御することができなくなり、問題である。
【００４９】
本発明は、スペーサ４の表面に導電性の微粒子をコーティングすることによって、スペーサ基材を酸化性雰囲気から保護し、スペーサ４の抵抗を適正に制御することが出来る。すなわち、本発明では、図６に示す１次粒子１１０を結着させて比較的粒子径が均一な２次粒子１００を形成し、２次粒子１００をスペーサ４にコーティングすることによってスペーサ基材の表面を保護するものである。
【００５０】
本発明によれば、２次粒子１００をスペーサ４の表面にコーティングするので、コーティング面には凹凸が形成されている。スペーサ４の表面に凹凸が形成されると次のような利点がある。第１にスペーサ４の表面積が増大するために、スペーサ４からの熱放散効果を上げることが出来る。スペーサ４の温度が上がると、一般には導電率が上昇するために、スペーサ４を流れる電流が増大し、さらにスペーサ４の温度を上げ、このサイクルが繰り返されて、スペーサ４部分の温度と電流が暴走してしまうことがある。本発明によれば、スペーサ４の温度上昇を抑えることが出来るのでこのような暴走を抑えることが出来る。
【００５１】
第２はスペーサからの２次電子の抑制効果である。電子がスペーサ４に射突すると、スペーサ４から２次電子が放出される。１次電子によってどの程度の２次電子が放出されるかは予測が困難である。ところが、２次電子の放出量によって、スペーサ４の電位が変化する。２次電子放出量によってスペーサ４の電位が変化すると、電子ビームの軌道が影響を受ける。したがって、電子ビームの軌道を一定に保つためには、２次電子放出量は小さいほど良い。表面に凹凸が形成されていると２次電子の放出を抑えることが出来る。これは、特に凹凸の凹部からの２次電子が外部に放出される前にトラップされてしまうからと考えられる。
【００５２】
スペーサ４の熱放散を安定化するため、および、２次電子を安定して抑制するためには、スペーサ４の表面に形成された凹凸は均一であることが望ましい。本発明では、後に述べる方法によって均一な粒子をコーティングすることが出来るので、スペーサ４の動作を安定化させることが出来る。
【００５３】
スペーサ４の表面の凹凸を均一にするためにはコーティングする粒子の径を均一にする必要がある。スペーサ４への粒子のコーティングは粒子をアルコール等の溶媒に分散させ、この分散液をスペーサ４に吹き付ける。微粒子を溶媒に分散させた場合は、微粒子が凝集し、凝集した微粒子の径は非常に不均一なものとなる。このような不均一な粒子をコーティングしてもスペーサ４の表面には均一な凹凸を形成することは困難である。
【００５４】
本発明ではコーティング液を作成する前に、微粒子である１次粒子１１０を結着剤を用いて必要な径を持つ２次粒子１００を形成する。図６は１次粒子１１０が結着して２次粒子１００が形成された例を示す。図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）は２次粒子１００の形状の例である。図６（a）、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すような２次粒子１００は図７に示すサイクロン捕集機ＳＤにおける２次粒子１００の製造条件によって設定することが出来る。ここで、１次粒子１１０は０．１μｍ程度から１μｍ程度以下である。この１次粒子１１０を結着して１０μｍ以下好ましくは５μｍ以下の２次粒子１００を形成する。２次粒子１００はすでに１次粒子１１０が結着したものであるから、アルコール等の溶媒に分散させてもさらなる凝集は生じにくい。
【００５５】
図７は２次粒子１００の製造方法を示すサイクロン捕集機ＳＤの模式図である。図７において、１次粒子１１０と結着剤を混合してゾル状になったものをサイクロン捕集機ＳＤに形成されたスプレイノズルＳＰから、サイクロン捕集機ＳＤ内にスプレイ状に噴射する。結着剤としては例えば、シランＳｉＨ４、あるいはシランカップリング剤を含む材料を使用することができる。結着剤としては他に、ゾルーゲル反応によってガラス化する化合物でもよい。
【００５６】
図７において、サイクロン捕集機ＳＤの左下部にある熱風の導入ノズルＨＷから１００℃〜２５０℃の熱風がサイクロン捕集機ＳＤ内に導入される。熱風はサイクロン捕集機ＳＤ内を円筒に沿って回転する。スプレイノズルＳＰから噴射された１次粒子１１０と結着剤を混合したゾルは熱風によって反応し、２次粒子１００が形成される。形成された２次粒子１００は熱風に巻き込まれながら徐々に下降し、サイクロン捕集機ＳＤの下部に形成された捕集孔ＧＴから捕集される。熱風はサイクロン捕集機ＳＤの上部に形成された排気ノズルＥＸから回収され、再び利用される。
【００５７】
サイクロン捕集機ＳＤ内において、２次粒子１００は熱風に巻き込まれながら徐々に下降するが、重量の大きい粒子程早く沈降する。したがって、スプレイノズルＳＰから１次粒子１１０と結着剤を混合したゾルを噴射するタイミングと２次粒子１００を捕集するタイミングを選択することによって、捕集する２次粒子１００の径をさらに正確に制御することが出来る。
【００５８】
一方、２次粒子１００の径はスプレイノズルＳＰからサイクロン捕集機ＳＤ内部に噴射されるゾルの圧力、すなわちゾルの流量、および、熱風の温度と風量によって変化する。１次粒子１１０と結着剤を混合したゾルの乾燥が遅ければ２次粒子１００は大きくなる。このように、スペーサ４に形成する凹凸に応じて２次粒子１００の粒径を設計することが可能である。
【００５９】
このようにして形成された２次粒子１００をケトンあるいはアルコール溶媒に分散させたものをスペーサ４にスプレイによってコーティングする。その後、１００℃〜２５０℃で予備焼成を行なう。コーティングされたものは３５０℃〜５００℃で３０分から１２０分程度かけて本焼成を行なって強固な膜にする必要がある。本焼成に必要なベーキング条件は、ＦＥＤの製造工程における、封止、または排気工程に存在しているので、この工程を利用すればよい。
【００６０】
以上が一般的な２次粒子１００の製造方法である。本発明においては、スペーサ４へコーティングされたものは、適切な抵抗を有する導電体でなければならない。コーティングされたものが適切な抵抗を有するためにはコーティングする微粒子は絶縁性のものと導電性のものを適切に混合したものである必要がある。
【００６１】
絶縁性の粒子としては、酸化鉄、酸化クロム等を用いることが出来る。また、酸化チタンも非常に抵抗が高く、絶縁性の粒子として使用することが出来る。一方、導電性の粒子としてはＡＴＯあるいはＩＴＯ等の酸化物金属系、金、銀、Ｎｉ等の金属系、ＴｉＣ、ＳｉＣ等の高抵抗炭化物系のものを用いることが出来る。さらに、導電性微粒子として、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient  正の抵抗温度係数）の性質を示すチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、ＰＺＴ（Pb(Tix,Zr1-x)O3を使用することが出来る。ＰＴＣの性質を有する微粒子はスペーサ４の温度が上がると抵抗が大きくなるために、熱暴走を防止することが出来る。
【００６２】
サイクロン捕集機ＳＤによる２次粒子１００の形成方法は絶縁性粒子の場合も導電性粒子の場合も同様である。実際は絶縁性粒子と導電性粒子の１次粒子１１０を混合したものを結着剤と混合してゾル状としてサイクロン捕集機ＳＤに導入して２次粒子１００を製造する。出来上がった２次粒子１００には絶縁性粒子と導電性の粒子が含まれている。スペーサ４にコーティングされた膜としての導電率は、絶縁性の１次粒子１１０と導電性の１次粒子１１０の混合時の割合に異存する。すなわち、抵抗値を導電性粒子と絶縁性粒子の割合によって設計することが出来る。
【００６３】
以上の説明では２次粒子１００をスペーサ４にコーティングする方法としてスプレイによる例をあげた。しかし、２次粒子１００のスペーサ４へのコーティングはスプレイに限らず、ディッピング、ダイス（転写）等によっても行なうことが出来る。すなわち、２次粒子１００を含むゾルーゲルコート液を作成し、上記ディッピング等を行なえばよい。
【００６４】
コーティング微粒子はスペーサ基材に比してベーキングによる抵抗変化が小さい。したがって、スペーサ４の抵抗をより正確に制御することが出来、したがって、スペーサ４に流れる電流を安定化することが出来る。以上はスペーサ４の基材が導電性のガラスであるとして説明したが、絶縁性のガラスであっても本発明を適用することが出来る。また、スペーサ４の基材はガラスとして説明したが、スペーサ４の基材がセラミックで形成されている場合にも本発明を適用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明のＦＥＤの平面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】本発明の２次粒子の例である。
【図７】２次粒子を製造するサイクロン捕集機の模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・カソード基板、２・・・アノード基板、３・・・封着部、４・・・スペーサ、５・・・端子、６・・・排気基板、８・・・排気管、１０・・・通孔、１１・・・走査線、１２・・・データ信号線、１３・・・絶縁膜、１４・・・電子源、２１・・・蛍光体、２２・・・ブラックマトリクス、２３・・・メタルバック、２４・・・アノード端子、３１・・・封止枠、３２、３３、４１、４２・・・フリットガラス、５０・・・コンタクトスプリング、１００・・・２次粒子、１１０・・・１次粒子、ＳＤ・・・サイクロン捕集機。
【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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