JPH1173897A - 画像形成装置及びその装置とそのスペーサの製造方法 - Google Patents

画像形成装置及びその装置とそのスペーサの製造方法

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JPH1173897A
JPH1173897A JP9360956A JP36095697A JPH1173897A JP H1173897 A JPH1173897 A JP H1173897A JP 9360956 A JP9360956 A JP 9360956A JP 36095697 A JP36095697 A JP 36095697A JP H1173897 A JPH1173897 A JP H1173897A
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    • H01J2329/00Electron emission display panels, e.g. field emission display panels
    • H01J2329/86Vessels
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  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
  • Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置などのように、電子放出素子を
内包する容器を備えた装置であって、その容器内に配置
されるスペーサとして、高電圧を印加し得る高アスペク
ト比を有するスペーサを提供することにある。 【解決手段】 電子放出素子が配置されたリアプレート
と、画像形成部材を有し該リアプレートに対向して配置
されたフェースプレートと、該フェースプレートとリア
プレートとの間に配されたスペーサと、を有する画像形
成装置において、該スペーサがスペーサ基材を有機樹脂
と炭素とで被覆され、かつ、該スペーサの表面に該炭素
を有することを特徴とする。また、上記炭素が炭素粉末
として上記有機樹脂に分散されていることを特徴とす
る。前記炭素粉末が前記スペーサ基材を被覆する前記有
機樹脂の表面上に配置されていることを特徴とする。前
記炭素粉末の一部が前記スペーサ基材を被覆する前記有
機樹脂の表面に露出していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子を内
包する容器内に配置されるスペーサ、及び、容器内に、
電子放出素子と画像形成部材とスペーサとを備える画像
形成装置、更には、それらの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子放出素子を利用した画像形成
装置として、冷陰極電子放出素子を多数形成した電子源
基板と、透明電極および蛍光体を具備した陽極基板とを
平行に対向させ、真空に排気した平面型の電子線表示パ
ネルが知られている。
【0003】このような画像形成装置において、電界放
出型電子放出素子を用いたものは、例えば、I.Brodie,
“Advanced technology:flat cold-cathode CRTs",Info
rmation Display,1/89,17(1989)に開示されたものがあ
る。また、表面伝導型電子放出素子を用いたものは、例
えば、特開平7−45221号公報等に開示されてい
る。
【0004】平面型の電子線表示パネルは、現在広く用
いられている陰極線管(cathode ray tube:CRT)表
示装置に比べ、薄型化、軽量化、大画面化を図ることが
でき、また、液晶を利用した平面型表示パネルや、プラ
ズマ・ディスプレイ・パネル、エレクトロルミネッセン
ト・ディスプレイ・パネル等の他の平面型表示パネルに
比べて、より高輝度、高品質な画像を提供することがで
きる。
【0005】図14、図15に、電子放出素子を利用し
た画像形成装置の一例として、従来の平面型電子線表示
パネルの概略構成図を示す。ここで、図15は、図14
におけるA−A’断面図である。
【0006】図14,図15に示される従来の平面型電
子線表示パネルの構成について詳述すると、図中、14
1は電子源基板144が配置されたリアプレート、14
2はリアプレート141に平行に対向した陽極(アノー
ド)基板であるフェースプレート、143は側面外周を
囲む支持枠の外枠であり、これらの接合部をフリットガ
ラス等で接合することにより真空外囲器を構成してい
る。145は電子放出素子である。146a(走査電
極)及び146b(信号電極)はX方向及びY方向の電
極配線であり、それぞれ、電子放出素子145に接続さ
れている。148はフェースプレート142の基体であ
るガラス基板、149は蛍光体、150はメタルバック
である。151はスペーサで、X方向電極配線146a
に沿って配置され、リアプレート141とフェースプレ
ート142を所定間隔に保持するとともに、大気圧に対
する支持部材として配置されている。
【0007】この電子線表示パネルにおいて画像を形成
するには、マトリックス状に配置された走査配線電極1
46aと信号配線電極146bに所定の電圧を順次印加
することで、マトリックスの交点に位置する所定の電子
放出素子145を選択的に駆動し、放出された電子を蛍
光体149に照射して所定の位置に輝点を得る。なお、
メタルバック(アノード)150は、放出電子を加速し
てより高い輝度の輝点を得るために、電子放出素子14
5に対して電子を吸引する正電位となるように高電圧が
印加される。
【0008】上記構成の画像形成装置においては、特
に、現行のCRTディスプレイに使用されている安価で
発光効率の高い蛍光体を用い、数kVから数十kVの加
速電圧を印加し、高輝度かつ色表現を向上しているが、
真空の絶縁破壊(すなわち放電)を考慮するとリアプレ
ート141とフェースプレート142間の距離dは1m
m程度以上とする必要がある。
【0009】一方、前記電子放出素子として、電界放出
素子を用いた場合は、電子ビームの収束性の問題に対応
して、収束電極を配設したり、収束電極を配設せず、リ
アプレート141とフェースプレート142間の距離d
を小さくし、画像を形成するが、ここで、印加される電
圧は、蛍光体の性能やメタルバックの有無、フェースプ
レートとリアプレート間距離などにもよるが、数百Vか
ら数kV程度の電圧である。従って、リアプレート14
1とフェースプレート142間の距離(正確には配線1
46aとメタルバック149との距離)dは、この印加
電圧によって真空の絶縁破壊(すなわち放電)が生じな
いようにするため、百μmから数mm程度に設定される
のが一般的である。
【0010】また、表示パネルの表示面積が大きくなる
に従い、外囲器内部の真空と外部の大気圧差による基板
の変形を抑えるためには、リアプレート基板141およ
びフェースプレート基板148を厚くする必要がでてき
た。基板を厚くすることは表示パネルの重量を増加させ
るだけでなく、斜め方向から見た時に歪みを生じ、視野
角を悪化する。そこで、スペーサ151を配置すること
により、基板141、148の強度負担を軽減でき、軽
量化、低コスト化、大画面化が可能となるので、平面型
電子線表示パネルの利点を十分に発揮することができる
様になる。
【0011】このスペーサ151に使用される材質とし
ては、十分な耐大気圧強度(圧縮強度)を有し、画像形
成装置に配置出来るように、高アスペクト比(スペーサ
の高さと断面積の比)が取れること、すなわち、圧縮に
よる破壊、歪み、座屈に対して強いことが求められ、製
造工程及び高真空形成工程における加熱工程に耐えうる
耐熱性を有し、表示パネルの基板、外枠等との熱膨張係
数の整合が取れていることが要求され、高電圧印加に耐
えうる絶縁耐圧を有する高抵抗体或いは絶縁体であるこ
とが求められ、高真空を維持するために、ガス放出レー
トが小さいことや寸法の精度良く加工でき、量産性に優
れること等が要求され、一般的にはガラス材料が用いら
れる。
【0012】一般的なガラス材料は、機械強度、熱物
性、放出ガス特性については比較的良好な材料である。
また、加工性、量産性もよいので、スペーサ材料として
一般に用いられる。
【0013】一方、電子放出素子から放出された電子の
一部が、スペーサの表面に入射する場合がある。その結
果、スペーサ表面が帯電し、沿面放電耐圧を著しく減少
させたり、表面の電位が変動してその近傍の電界が歪
み、電子源からの放出電子の軌道に影響を与え色ズレな
どの画像の品位が低下する現象が生じる場合がある。
【0014】このような帯電によって生じる色ズレなど
の画像の品位の低下を避ける方法としては、例えば特公
平7−99679号公報に開示された、スペーサを微小
電流が流れる高抵抗の導電体で形成する方法がある。こ
こで開示された装置は、フェースプレートと電子源との
間に電極群を具備するもので、これらの電極は、電子線
のフォーカシング、或いは偏向を目的とする集束電極や
偏向電極などで、それぞれの目的に応じて電位を付与さ
れるものである。
【0015】また、このような電極群を有しない画像形
成装置での一例として、本出願人による特開平5−26
6807号公報に開示されている。この出願において
は、複数の電子放出素子を配置した電子源基板上の電極
や配線と、アノード電極に、導電性を有するスペーサ部
材を接続して帯電を防止するものである。
【0016】一方、ガラス等の無機材料以外に、ポリイ
ミドなどの樹脂類によるスペーサが知られている。その
例として、『Advanced technology:flat cold-cathode
CRTs』(Information Display 1/89の17〜19頁)やUS
P5,063,327において、Ivor Brodie氏は、ポ
リイミドを用いたスペーサを開示している。これは、感
光性のポリイミドをスピン法で基板に塗布し、前ベーク
した後、フォトリソグラフィ(マスク露光、現像、洗
浄)の工程を経て真空ベークを行う手法であり、最終的
に陰極基板表面に100μmの高さのポリイミドスペー
サを作っている。更に感光性のポリイミドを利用した例
としてUSP5,371,433等も挙げることができ
る。このUSP5,371,433には、やはりフォト
リソグラフィ(マスク露光、現像、洗浄)の工程を経て
形成された500μm高さのポリイミドを2段に重ねて
1mm程度のスペーサ高さを実現している。
【0017】また、特開平6−162968号公報に
は、多数のダクト内に発生させた2次電子をアドレスシ
ステムにより引き出し、蛍光スクリーンに衝突させるフ
ラットパネル型画像形成装置において、アドレスシステ
ムと蛍光スクリーン間に配置されたスペーサプレートの
内壁からの電子放出を避けるために、ポリイミド等の低
2次電子放出材料を被覆する例が開示されている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の従来
技術に鑑みなされた発明であって、その目的は、画像形
成装置などのように、電子放出素子を内包する容器を備
えた装置であって、その容器内に配置されるスペーサと
して、高電圧を印加し得る高アスペクト比を有するスペ
ーサを提供することにある。
【0019】また、本発明は、沿面耐圧の高い、上記ス
ペーサを提供することにある。
【0020】また、本発明は、帯電現象の抑制がなされ
た、上記スペーサを提供することにある。
【0021】また、本発明は、高輝度、色純度の良い高
品位の画像を形成し得る画像形成装置を提供することに
ある。
【0022】また、本発明は、放電の発生し難い安定な
画像形成装置を提供することにある。
【0023】また、本発明は、上記スペーサが配置され
た画像形成装置を提供することにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】本発明は、即ち、電子放
出素子が配置されたリアプレートと、画像形成部材を有
し、該リアプレートに対向して配置されたフェースプレ
ートと、該フェースプレートとリアプレートとの間に配
されたスペーサとを有する画像形成装置において、該ス
ペーサが、スペーサ基材を有機樹脂と炭素とで被覆する
ことで構成され、かつ、該スペーサの表面に該炭素を有
することを特徴とする画像形成装置である。
【0025】以下に詳述されるスペーサは、電子放出素
子を用いた画像形成装置のスペーサとして用いられるの
が本発明において好ましい態様であるが、上述同様の目
的を達成しようとする場合においては、該画像形成装置
と同様に、容器内に電子放出素子を内包する装置に適用
することで、同様の効果を得ることができる。
【0026】まず、上述の従来技術に関し、本発明者ら
が鋭意検討した結果、とりわけ、従来のスペーサ材料や
スペーサを配置した画像形成装置において、以下に述べ
るような知見を得た。 (1)ガラスで形成したスペーサを有する画像形成装置
においては、沿面放電耐圧が不足し、蛍光体に高圧を印
加するには、スペーサの高さを大きくせざるをえない。
【0027】前述した様に、ガラスで形成されたスペー
サは、十分な耐大気圧強度(圧縮強度)を有し、 (i)画像形成装置に配置出来るように、高アスペクト
比(スペーサの高さと断面積の比)が取れること、すな
わち、圧縮による破壊、歪み、座屈に対して強いこと; (ii)製造工程及び高真空形成工程における加熱工程に
耐えうる耐熱性を有し、表示パネルの基板、支持枠等と
の熱膨張係数の整合が取れていること; (iii)高真空を維持するために、ガス放出レートが小
さいこと; (iv)寸法の精度良く加工でき、量産性に優れること;
という要件を満足するが、絶縁耐圧については、ガラス
材料の沿面耐圧値が高々3kV/mm程度であるため、
あまり大きな電界を印加することはできない。
【0028】したがって、例えば、CRT用の蛍光体を
用いて10kVの加速電圧で使用する場合、沿面放電耐
圧に対するマージンを考慮すると、一般的ガラス材料を
用いる場合は、4mm以上のスペーサ高さが必要であ
る。前述した様に、前記電子放出素子として、電界放出
素子を用いた場合は、リアプレート141とフェースプ
レート142間の距離dを大きくした場合、電子ビーム
の収束性が悪くなり、高精細な画像を形成することが困
難となる。 (2)有機樹脂で形成したスペーサを用いた画像形成装
置では、機械的強度が不足し、十分な高圧を蛍光体に印
加することが困難である。
【0029】すなわち、ポリイミドなどの樹脂を用いた
場合において、スペーサのアスペクト比(スペーサの高
さと断面積の比)は、せいぜい5〜10倍程度であり、
100μmΦ程度の断面積とすると最大でも、スペーサ
の高さは1mm程度であり、蛍光体には、最大でも、5
kVの印加電圧である。
【0030】前述のUSP5,063,327に開示さ
れた、ポリイミドを用いたスペーサをフォトリソグラフ
ィ技術で形成する技術によると、リアプレートないしフ
ェースプレートに一括して多数のスペーサを形成できる
ので、上記製造工程が煩雑になることの問題は低減され
る。しかしながら、形成できるスペーサの高さは、せい
ぜい数十〜百ミクロン程度であり、フェースプレートに
印加できる電圧は制限されてしまう。より高いスペーサ
高さを得るために、何回も工程を繰り返すことも考えら
れるが、やはり工程が煩雑となってしまう。従って、現
行のCRTで用いられている性能の高い高加速蛍光体を
用い、加速電圧として、数kV〜数十kVを印加するの
は困難であり、輝度、色純度等の性能の劣る低加速蛍光
体を用いなければならなく、高輝度、色純度の高い画像
形成装置ではなかった。
【0031】また、USP5,371,433では、や
はりフォトリソグラフィ(マスク露光、現像、洗浄)の
工程を経て形成された500μm高さのポリイミドを2
段に重ねて1mm程度のスペーサ高さを実現している
が、重ねあわせによる位置合わせの難しさに加え、上記
スペーサ高さが大きくなることによる座屈強度の低下は
避けられず、一画素毎にスペーサを配置する必要があっ
た。 (3)有機樹脂で形成したスペーサをも用いた画像形成
装置では、画像形成装置の作成温度が高く、スペーサの
配置面積が必要である。
【0032】耐大気圧支持をするために必要なスペーサ
の個数は、用いた材料の圧縮強度によって決まる。特
に、電子放出素子を用いた画像形成装置では、真空外囲
器内の圧力をできるだけ低くするため、通常200℃〜
300℃で数時間以上の加熱排気を行う必要がある。言
うまでもなく、スペーサには加熱排気中にも大気圧がか
かるので、200℃〜300℃の温度領域に置いても十
分な耐大気圧強度、すなわち圧縮強度を持たなければな
らない。
【0033】大気圧0.01kgf/mm2 に対し、一
般的なガラス材料の300℃における圧縮強度(破壊限
界)は、約10kgf/mm2 であるので、少なくとも
支持すべき面積の0.1%のスペーサ面積を必要とす
る。一方、通常のポリイミド樹脂の300℃における圧
縮強度(歪み限界)は、2〜5kgf/mm2 程度であ
り、ガラススペーサに比べ2倍から5倍のスペーサ面積
を必要とする。更に、画像形成装置内の表示エリア内で
は、画素間の僅かな隙間にスペーサを形成しなければな
らないため、個々のスペーサの幅は小さくせざるを得な
い。そのため、スペーサのアスペクト比、すなわち、ス
ペーサ高さ/スペーサ幅は大きくなるため、座屈(折れ
曲がり)が生じ易くなり、特に剛性の小さい樹脂では、
歪み限界以下の圧縮応力で座屈してしまうことがあっ
た。従って、更に多くのスペーサを配置する必要があっ
た。
【0034】必要なスペーサの個数が増えるとそれだけ
製造工程が煩雑になり、歩留まりの低下につながってい
た。
【0035】更に、フォトリソグラフィを用いたスペー
サ形成工程は、リアプレートまたはフェースプレート上
で行われるために、ポリイミドの残渣がリアプレートま
たはフェースプレート上に残ったり、該工程中に、電子
放出素子にダメージを与えてしまうといった心配もあっ
た。 (4)有機樹脂を用いたスペーサは、スペーサ表面が、
絶縁体で構成されたスペーサで、帯電防止のため機能が
なく、特に、蛍光体に高電圧を印加する画像形成装置で
は、スペーサ表面が帯電し、電子ビームに影響し、放電
等を起こす問題がある。
【0036】ポリイミドなどの樹脂類は、優れた絶縁耐
圧を有し、沿面放電耐圧が高いが、以下の問題がある。
すなわち、冷陰極電子放出素子から放出された電子は、
図15を参照して、フェースプレート142に向かって
広がるため、近接して置かれたスペーサの表面に電子の
一部が直接照射したり、加速電圧が高い場合、フェース
プレート142上のメタルバック(不図示)によって、
照射した電子の一部が反射され、スペーサ表面に入射す
る場合がある。仮に、有機樹脂で形成されたスペーサを
用いたとすると、その結果、スペーサ表面から2次電子
が放出され、その部分が帯電することになる。外部から
の電子衝突によるスペーサ表面の帯電は、沿面放電耐圧
を著しく減少させたり、表面の電位が変動してその近傍
の電界が歪み、電子源からの放出電子の軌道に影響を与
える。
【0037】放出電子の軌道が曲げられた場合、電子源
から放出された電子の飛行距離、すなわちリアプレート
141とフェースプレート142間の距離dが大きいほ
ど、フェースプレート142上の電子の到達位置のズレ
が大きくなる。したがって、高さの高いスペーサを用い
た場合、フェースプレート142上の所望の位置に到達
しなくなり、3色の蛍光体を用いていたらの色ズレなど
の画像の品位が低下する現象が生じる。 (5)導電性を付与したスペーサにおいても、帯電現象
が発生する問題があった。また、導電性の付与の際、真
空製膜法が主体であり、安価でなかった。また、特に導
電性材料として、金属、金属酸化物を用いた時、導電性
の制御が問題であった。
【0038】上述した様なスペーサに電子が入射した場
合、帯電現象を発生するのは、導電性材料の2次電子放
出係数も重要となるが、金属酸化物、金属においても、
2次電子放出係数は、1と比べ大きい場合もあり、1に
近い材料が必要である。また、金属、金属酸化物は、導
電率が高く、高抵抗な表面抵抗の制御が困難であった。
【0039】本発明は、以上の知見に基づきなされたも
のである。以下に、本発明の好ましい態様を例に挙げ、
本発明について詳述する。
【0040】すなわち、(AA)本発明の画像形成装置
は、電子放出素子が配置されたリアプレートと、画像形
成部材を有し、該リアプレートに対向して配置されたフ
ェースプレートと、該フェースプレートとリアプレート
との間に配されたスペーサとを有する画像形成装置にお
いて、該スペーサが、スペーサ基材を有機樹脂と炭素と
で被覆することで構成され、かつ、該スペーサの表面に
該炭素を有することを特徴とする画像形成装置である。
【0041】(A)上記本発明の画像形成装置の第1の
構成例は、上記炭素が炭素粉末として分散された有機樹
脂層が、スペーサ基材を被覆したスペーサを有する画像
形成装置である。
【0042】前記炭素粉末が前記スペーサ基材を被覆す
る前記有機樹脂の表面上に配置されているか、前記炭素
粉末の一部が前記スペーサ基材を被覆する前記有機樹脂
の表面に露出している形態がとられ、カーボンブラッ
ク、グラファイト、或いはそれらの混合物からなる前記
炭素粉末が前記有機樹脂に対して数wt%以上数十wt
%以下含有されていることが、好ましい。また、前記ス
ペーサのシート抵抗が109 Ω/□以上1012Ω/□以
下である。
【0043】(B)上記本発明の画像形成装置の第2の
構成例は、前記炭素が炭素層として、前記スペーサ基材
を被覆する有機樹脂表面を被覆したスペーサを有する画
像形成装置である。
【0044】前記炭素層が前記有機樹脂の熱分解ポリマ
ー層或いは、前記有機樹脂表面上に形成された点状凹部
に配置されたグラファイト、アモルファスカーボン、或
いはそれらの混合物からなる炭素微粒子を有する層であ
る。
【0045】また、別な構造例としては、前記炭素層が
前記スペーサ基材を被覆する有機樹脂表面の一部を被覆
した構造や前記炭素と有機樹脂とがそれぞれ帯状に前記
スペーサ基材を被覆した構造であり、好ましくは、前記
炭素層が帯状に複数形成された構造である。前記帯状の
炭素層と前記有機樹脂は凹凸を形成した構造であり、前
記有機樹脂の凸部間のピッチをPとし、前記炭素層の帯
の前記プレート平面に対して略垂直方向の幅を1とする
時、1≧P/2に示される関係式を満たし、前記スペー
サ基材を被覆する有機樹脂の凹部の深さtがt≧0.2
1に示される関係式を満たし、凹部に形成される炭素層
の厚みが、100nm以上であることが、更に好まし
い。
【0046】前記炭素層はNi,Fe,Coの鉄族等の
触媒性金属を含んでも良い。
【0047】更に、前記スペーサ基材を被覆する有機樹
脂の凸部表面上にグラファイト、アモルファスカーボ
ン、或いはそれらの混合物からなる炭素微粒子を有する
のが、更に、好ましい形態である。また、前記スペーサ
表面のシート抵抗が109 Ω/□以上1012Ω/□以下
である。
【0048】(C)上記本発明の画像形成装置の第1、
第2の構成例においては、前記有機樹脂は、ポリイミド
樹脂或いはポリベンゾイミダゾール樹脂のいずれかであ
ることが好ましく、前記ポリイミド樹脂は、全芳香族ポ
リイミドであることが更に好ましく用いられる。また、 (D)前記スペーサ基材は、ガラスからなる部材やポリ
イミド樹脂或いはポリベンゾイミダゾール樹脂等の有機
樹脂にガラス、アルミナ、ボロン、炭素、セラミック系
ウイスカーの少なくとも一つ以上の繊維状フィラーを分
散したもので、前記フィラーが前記有機樹脂に対して1
wt%以上50wt%以下含有したものが好ましくは用
いられる。
【0049】(E)本発明の画像形成装置においては、
前記スペーサの前記フェースプレートおよび/または前
記リアプレート側の当接部にコンタクト層が配されてお
り、前記コンタクト層が前記炭素であり、前記コンタク
ト層がスペーサ側面に形成された前記炭素層と電気的に
接続していることが更に好ましい。
【0050】前記スペーサが前記フェースプレートに形
成されたアノード及び/或いは前記リアプレートに形成
された駆動配線に接合してなることが好ましく、前記接
合が炭素粉末を混合した樹脂で構成される接着部材によ
り行われることが好ましい。
【0051】(F)本発明の画像形成装置においては、
前記電子放出素子が電界放出素子或いは表面伝導型電子
放出素子等の冷陰極である。
【0052】(BB)本発明の画像形成装置の第3の構
成例は、電子放出素子が配置されたリアプレートと、画
像形成部材を有し、該リアプレートに対向して配置され
たフェースプレートと、該フェースプレートとリアプレ
ートとの間に配されたスペーサとを有する画像形成装置
において、該スペーサが、スペーサ基材を有機樹脂で被
覆することで構成され、かつ、前記スペーサ基材は有機
樹脂にガラス、アルミナ、ボロン、炭素、セラミック系
ウイスカーの少なくとも一つ以上の繊維状フィラーを分
散してなることを特徴とする画像形成装置である。
【0053】前記フィラーは、前記有機樹脂に対して1
wt%以上50wt%以下含有されており、前記有機樹
脂がポリイミド樹脂或いはポリベンゾイミダゾール樹脂
のいずれか好ましく用いられ、更に、前記ポリイミド樹
脂が全芳香族ポリイミドであることが好ましく用いられ
る。
【0054】別な構成例としては、該スペーサが、スペ
ーサ基材を有機樹脂で被覆することで構成され、かつ、
前記有機樹脂は、ポリベンゾイミダゾール樹脂であるこ
とを特徴とする画像形成装置である。
【0055】(CC)本発明の画像形成装置のスペーサ
の製造方法は、前記スペーサ基材に有機樹脂を塗布する
工程を有することを特徴とする画像形成装置のスペーサ
の製造方法である。
【0056】前記有機樹脂を塗布する工程は、前記スペ
ーサ基体を、前記有機樹脂を含む溶液に、浸せき後、引
き上げによって塗布される工程であることが好ましく用
いられる。
【0057】前記有機樹脂を塗布する工程は、炭素粉末
を有する有機樹脂塗布する工程である。また、前記スペ
ーサ基材に有機樹脂を塗布する工程と、前記有機樹脂を
炭素化する工程を有することを特徴とする画像形成装置
のスペーサの製造方法である。
【0058】前記有機樹脂を炭素化する工程は、前記有
機樹脂に電子線を照射する工程や、前記スペーサ基材に
塗布された有機樹脂を加熱する工程や、光照射によって
加熱する工程であり、特には、前記有機樹脂に前記プレ
ートに対し略平行になるように帯状に電子線や光を照射
することで行われる工程である。
【0059】また、好ましくは、前記有機樹脂を炭素化
する工程の前に、前記スペーサ基材或いは、ないしスペ
ーサ基材に塗布された有機樹脂上に、部分的に触媒性金
属層を形成する工程を有し、更に好ましくは、触媒性金
属層を形成する工程で、前記触媒性金属が、前記プレー
トに対し略平行になるように帯状に形成される。
【0060】触媒性金属層を形成する工程は、前記触媒
性金属の有機金属化合物溶液を、前記スペーサ基材或い
は、ないしスペーサ基材に塗布された有機樹脂上に、付
与することで形成され、インクジェット法で付与され
る。
【0061】前記スペーサのフェイスプレート及び/ま
たはリアプレート側の当接部の有機樹脂に電子線或いは
光照射する工程を有する画像形成装置のスペーサの製造
方法でもある。
【0062】(DD)本発明の画像形成装置の製造方法
は、前記本発明の画像形成装置のスペーサの製造方法で
形成されたスペーサを前記フェースプレートに形成され
たアノード及び/或いは前記リアプレートに形成された
駆動配線に接合する工程を有する画像形成装置の製造方
法である。
【0063】[作用・効果]以上述べた本発明の各態様
においては、以下に述べる様な作用効果を奏する。
【0064】(a)電子放出素子が配置されたリアプレ
ートと、画像形成部材を有し、該リアプレートに対向し
て配置されたフェースプレートと、該フェースプレート
とリアプレートとの間に配されたスペーサとを有する画
像形成装置において、該スペーサが、スペーサ基材を有
機樹脂と炭素とで被覆することで構成され、かつ、該ス
ペーサの表面に該炭素を有する本発明の画像形成装置に
よれば、前記スペーサは、樹脂の優れた沿面耐圧特性
と、炭素の2次電子放出係数が1に近い特性をあわせも
ち、更に、スペーサ基材の高い機械強度をあわせもつの
で、その結果、スペーサの個数を増加させることなく、
1mm以上のリアプレートとフェースプレート間距離が
実現できるので、高性能かつ安価なCRT用の蛍光体を
高い加速電圧で用いることができ、その結果高輝度かつ
色純度の優れた画像形成装置が提供できる。
【0065】上記炭素が炭素粉末として分散された有機
樹脂層が、スペーサ基材を被覆したスペーサを有する上
記本発明の画像形成装置の第1の構成例によれば、カー
ボンブラック、グラファイト、或いはそれらの混合物か
らなる前記炭素粉末の前記有機樹脂に対して含有量に応
じて、画像形成装置に最適な高抵抗のスペーサの電気特
性が達成されるので、電子線がスペーサに入射しても帯
電の抑制ができ、消費電力も抑制され、更に、高い加速
電圧が、蛍光体に印加でき、その結果更に、高輝度かつ
色純度の優れた画像形成装置が提供できる。
【0066】(b)前記炭素が炭素層として、前記スペ
ーサ基材を被覆する有機樹脂表面を被覆したスペーサを
有する本発明の画像形成装置の第2の構成例によれば、
前記炭素層が前記有機樹脂の熱分解ポリマー層或いは、
前記有機樹脂表面上に形成された点状凹部に配置された
グラファイト、アモルファスカーボン、或いはそれらの
混合物からなる炭素微粒子を有する層であるので、画像
形成装置に最適な高抵抗のスペーサの電気特性が達成さ
れ、電子線がスペーサに入射しても帯電の抑制ができ、
消費電力も抑制され、更に、高い加速電圧が、蛍光体に
印加でき、その結果更に、高輝度かつ色純度の優れた画
像形成装置が提供できる。
【0067】また、前記炭素層が前記スペーサ基材を被
覆する有機樹脂表面の一部を被覆した構造や前記炭素と
有機樹脂とがそれぞれ帯状に前記スペーサ基材を被覆し
た構造で、前記帯状の炭素層と前記有機樹脂は凹凸を形
成した別な構造例によれば、炭素層と有機樹脂で凹凸を
形成しているために、凹凸の形状による沿面距離の増加
と、凹部に入射した電子の2次電子の再捕獲により、帯
電の抑制がなされ、更に、沿面耐圧が増加する。帯電の
防止、円面放電耐圧の向上がなされるので、好ましく
は、有機樹脂の凸面に点状凹部の形態や熱分解ポリマー
の高抵抗層を形成される。また、凹部を構成する炭素層
は、高い導電性であるので、等電位に保たれ、スペーサ
の表面電位にばらつきを抑制する。その結果更に、高輝
度かつ色純度の優れた画像形成装置が提供できる。
【0068】(c)前記有機樹脂が、ポリイミド樹脂或
いはポリベンゾイミダゾール樹脂である上記本発明の画
像形成装置の第1、第2の構成例によれば、画像形成装
置を構成する容器内の高真空の雰囲気も実現でき、か
つ、上述の高い沿面耐圧を提供できる。また、 (d)前記スペーサ基材が、ポリイミド樹脂或いはポリ
ベンゾイミダゾール樹脂等の有機樹脂にガラス、アルミ
ナ、ボロン、炭素、セラミック系ウイスカーの少なくと
も一つ以上の繊維状フィラーを分散した前記本発明の画
像形成装置の第1、第2の構成例によれば、種々の形態
で、機械強度に優れた高アスペクト比のスペーサを有す
る画像形成装置を提供できるので、スペースの個数も減
少でき、安価で、高輝度かつ色純度の優れた画像形成装
置が提供できる。
【0069】(e)前記スペーサの前記フェースプレー
トおよび/または前記リアプレート側の当接部に炭素材
料からなるコンタクト層が配されて、更に、好ましい形
態として、前記コンタクト層がスペーサ側面に形成され
た前記炭素層と電気的に接続している本発明の画像形成
装置によれば、スペーサの高抵抗膜とリアプレート及び
フェイスプレートの電極或いは配線等と低抵抗のオーミ
ックコンタクトを形成するために、コンタクト層での電
位降下が少ないために、電子放出素子から放出された電
子ビームに影響を与えることがないので、蛍光体面での
電子ビームの位置ずれの抑制された高品位な画像を提供
する。前記スペーサとリアプレート、フェイスプレート
間の接合及び接続を、炭素粉末を混合した樹脂で構成さ
れる接着部材によれば、スペーサのコンタクト層同一材
料の炭素で行われるので、更に、低抵抗のオーミックコ
ンタクトが実現される。
【0070】(f)前記電子放出素子が電界放出素子或
いは表面伝導型電子放出素子等の冷陰極である本発明の
画像形成装置においては、冷陰極電子放出素子の高速応
答性や広い動作温度範囲によって、高品位で信頼性の高
い画像形成装置が提供できる。
【0071】(g)電子放出素子が配置されたリアプレ
ートと、画像形成部材を有し、該リアプレートに対向し
て配置されたフェースプレートと、該フェースプレート
とリアプレートとの間に配されたスペーサとを有する画
像形成装置において、該スペーサが、スペーサ基材を有
機樹脂で被覆することで構成され、かつ、前記スペーサ
基材が、ポリイミド樹脂或いはポリベンゾイミダゾール
樹脂等の有機樹脂に、ガラス、アルミナ、ボロン、炭
素、セラミック系ウイスカーの少なくとも一つ以上の繊
維状フィラーを分散してなるスペーサを有する本発明の
画像形成装置の第3の構成例によれば、種々の形態で、
機械強度に優れた高アスペクト比のスペーサを有する画
像形成装置を提供できるので、安価で、画像形成装置を
構成する容器内の高真空の雰囲気も実現でき、高精細な
画像形成装置が提供できる。
【0072】(h)該スペーサが、スペーサ基材を有機
樹脂で被覆することで構成され、かつ、前記有機樹脂
は、ポリベンゾイミダゾール樹脂である別な構成例によ
れば、画像形成装置を構成する容器内の高真空の雰囲気
も実現できる。
【0073】(i)本発明の画像形成装置のスペーサの
製造方法によれば、前記スペーサ基材に有機樹脂を塗布
する工程を有するこの画像形成装置のスペーサの製造方
法であるので、容易に、有機樹脂層の膜厚を調整でき、
更に、前記有機樹脂を塗布する工程が、前記スペーサ基
体を、前記有機樹脂を含む溶液に、浸せき後、引き上げ
によって塗布される工程であるので、膜厚の調整がで
き、更に、複数回行うことで、更に、沿面距離を調整す
るのに最適な大きな膜厚が形成できる。また、スペーサ
基材のスペーサのフェイスプレート及び/またはリアプ
レート側の当接部にも容易に有機樹脂が塗布できるため
に、後述するコンタクト層の形成にも有利である。
【0074】前記有機樹脂を塗布する工程は、炭素粉末
を有する有機樹脂を塗布する工程であるので、絶縁性の
有機樹脂に導電性の炭素粉末の含有量によって、画像形
成装置に最適な高抵抗のスペーサが形成できる。
【0075】また、前記スペーサ基材に有機樹脂を塗布
する工程と前記有機樹脂を炭素化する工程を有すること
を特徴とする画像形成装置のスペーサの製造方法である
ので、あらたに、真空製膜等によって、高抵抗膜を形成
するものではないので、安価に画像形成装置に最適な高
抵抗のスペーサが形成できる。
【0076】前記有機樹脂を炭素化する工程は、前記有
機樹脂に電子線を照射する工程であるので、電子線の照
射密度、時間で炭素層の抵抗率が自在に制御できる。前
記スペーサ基材に塗布された有機樹脂を加熱する工程や
光照射によって加熱する工程であるので、加熱時間、温
度、光量等で、炭素層の抵抗率が自在に制御できる。ま
た、特には、前記有機樹脂に前記プレートに対し略平行
になるように帯状に電子線や光を照射することで行われ
る工程であるので、有機樹脂層を選択的に導電性が制御
できる。
【0077】また、好ましくは、前記有機樹脂を炭素化
する工程の前に、前記スペーサ基材或いは/乃至スペー
サ基材に塗布された有機樹脂上に、部分的に触媒性金属
層を形成する工程を有しているので、前記炭素化工程の
温度が低温化されたり、触媒の金属の配置された形状
で、選択的炭素化を行うことができる。更に好ましく
は、触媒性金属層を形成する工程が、前記触媒性金属
が、前記プレートに対し略平行になるように帯状に形成
されるので、帯状の炭素層と有機層からなるスペーサが
形成でき、沿面距離が増加するために、沿面放電耐圧が
増加する。
【0078】触媒性金属層を形成する工程は、前記触媒
性金属の有機金属化合物溶液を、前記スペーサ基材或い
は、ないしスペーサ基材に塗布された有機樹脂上に、付
与することで形成されるので、真空製膜法によらず、塗
布法で行われるために、安価に形成できる。とりわけ、
インクジェット法で付与された場合には、上記炭素層を
任意の形態で制御性よく形成できる。
【0079】前記スペーサのフェイスプレート及び/ま
たはリアプレート側の当接部の有機樹脂に電子線或いは
光照射する工程を有する画像形成装置のスペーサの製造
方法でもあるので、金属層等のコンタクト層を新たに形
成せずとも、安価でコンタクト抵抗の低いコンタクト層
が形成できる。
【0080】本発明の画像形成装置の製造方法は、前記
本発明の画像形成装置のスペーサの製造方法で形成され
たスペーサを前記フェースプレートに形成されたアノー
ド及び/或いは前記リアプレートに形成された駆動配線
に接合する工程を有する画像形成装置の製造方法である
ので、高輝度で高品位な画像形成装置を、安価に提供で
きる。
【0081】
【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施形態
を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0082】図1、図2は、本発明のスペーサを利用し
た画像形成装置の構成を示す模式図であり、図2は、図
1におけるA−A′断面図である。尚、簡略化のため2
行2列の素子をマトリクス配置した。
【0083】図1、図2において、1は電子源基板であ
るリアプレート、2は陽極基板であるフェースプレー
ト、3は支持枠(フェースプレートおよびリアプレート
とで気密容器を構成する)、4はリアプレート1の基体
である基板、5は電子放出素子、6aおよび6bは電子
放出素子5に電圧を印加するための電極、7a(信号電
極)及び7b(走査電極)はそれぞれ電極6a,6bに
接続されている電極配線、8はフェースプレート2の基
体である透明基板、9は透明電極、10は蛍光体、11
はスペーサである。
【0084】スペーサ11は、有機樹脂と無機材料との
複合した材質からなる。
【0085】本発明のスペーサ11の構成を、図3、図
4、図5、図6を用いて説明する。
【0086】図3は、本発明に好適な第1の構成のスペ
ーサ11の水平断面図である。ここで、31はスペーサ
基材、32は表面コート層である。なお、表面コート層
32とは、本発明において、該スペーサが、スペーサ基
材を有機樹脂と炭素とで被覆することで構成され、か
つ、該スペーサの表面に該炭素を有する層の略称であ
る。スペーサ基材31は、主に、耐大気圧支持を目的と
し、表面コート層32は、主に、スペーサ基材31の低
い沿面耐圧値を改善するために沿面耐圧の向上を目的と
して構成されている。詳しくは後述するが、表面コート
層32として導電性を付与した樹脂を用いると、更に表
面電位を安定化することができる。
【0087】好適なスペーサ基材31の材質の一例とし
ては、従来技術で述べたガラス材料が挙げられる。
【0088】スペーサ基材31のサイズ、形状は、言う
までもなく、ほぼスペーサ11のサイズ、形状である。
【0089】スペーサ基材31の高さは、前述したCR
T用高加速蛍光体を使用する場合、印加電圧Va=数k
Vから数10kVに対して、数百μmから数mm程度に
設定する。より好ましくは、1mmから4mm程度であ
る。
【0090】なお、前述の低加速蛍光体を用いる場合
は、例えばVa=500Vに対して100μm程度とし
て用いることもできる。
【0091】スペーサ基材31の底面のサイズ、形状
は、特に表示部での設置可能場所、すなわち、画素配列
や素子ピッチによって決まる画素間領域の大きさ、形
状、更にはパネル内の真空排気時のコンダクタンス等の
設計要項に応じて適宜決定される。
【0092】即ち、図1、図2、図3に示した平板状の
スペーサ形状の他にも、円柱、四角柱、円柱を積層した
構造のものや井桁状等の形状のスペーサを複数配置した
構造を用いることができる。
【0093】好適なスペーサ基材31の材質の別の一例
としては、樹脂にガラス等の無機の繊維状フィラーを分
散させた材質を用いることができる。母材となる樹脂と
しては、耐熱性に優れたものが好適である。
【0094】樹脂材料は一般に、加工性、量産性に優
れ、安価であることが好ましい。しかしながら、室温か
ら300℃程度以上までの温度範囲で高い機械強度を有
するものは得にくい。
【0095】そこで本発明においては、耐熱性の高く真
空デバイスの動作雰囲気を低下させないポリベンゾイミ
ダゾール樹脂或いはポリイミド樹脂に、無機の繊維状フ
ィラーを分散させて、複合体の機械的特性を大幅に向上
させたものを用いる。
【0096】一般的な繊維状フィラーの充填効果とし
て、引張り強度の増大、弾性率の増大、曲げ強さ
の増大、寸法安定性の向上、クリープ特性の向上、
反りの改善、耐摩耗性、耐熱性(熱硬化、熱変
形、線膨張係数など)の向上、耐衝撃性の向上などが
あるが、本発明におけるスペーサ基材としての用途にお
いては、曲げ強さの増大、寸法安定性の向上、耐
熱性(熱硬化、熱変形、線膨張係数など)の向上が目的
である。
【0097】フィラーの種類には、汎用:ガラス繊
維、超高強度:炭素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊
維、セラミックス系ウィスカー(単結晶針状化学物
質):炭化ケイ素、窒化ケイ素等、その他(鉱物系繊
維状フィラー):β−ウォラストナイト(無水ケイ酸カ
ルシウム)、ゾノトライト等があげられるが、本発明に
おけるスペーサ基材としての用途においては、特にスペ
ーサ基材としての樹脂の強度向上と、樹脂とフェースプ
レート、リアプレート、支持枠を構成するガラス材料と
の熱膨張係数をあわせるのが好ましいため、ガラス繊
維、炭素繊維、炭化ケイ素ウィスカーが特に好ましい。
【0098】なお、フィラーの繊維長は数μm〜数十μ
mのものが好ましい。また、フィラー含有率は、補強効
率の飽和する50wt%を上限として、強度、熱膨張係
数により10wt%から50wt%、好ましくは20w
t%から40wt%として用いる。
【0099】これら針状フィラーをポリイミドまたはポ
リベンゾイミダゾール樹脂に分散させたものから作成さ
れたスペーサは、高耐熱性で高強度のものとなり、ガス
放出を抑えるために必要な300℃、10時間程度の真
空ベーキングでも耐え得る十分な強度を保持することが
できる。
【0100】また、本構成のスペーサ基材は樹脂を主成
分とするため、射出成型法、圧縮成型法、注型法等のモ
ールド法を用いて成型することもできるので、図1,図
2,図3に示した平板上のスペーサ形状の他にも、円
柱、四角柱、円柱を積層したものや井桁上の形状のスペ
ーサを複数配した構造を用いることができる。図13
(a)〜(b)に示すような自立型スペーサを容易に構
成することができる。ここで自立型スペーサとは、板
状、棒状を一次元と考えた場合、平面方向に2次元状の
形態で、固定等を行わなくとも、それ自身で配設できる
スペーサの形態を意味する。また、図13(a)(b)
のように基板上の電子放出素子及び電子ビームにスペー
サが影響しないように、ジグザクに曲げた形状でもよ
く、前述した表示部での画素間領域の大きさ、形状等に
よって設計することができる。むろん、本発明は、これ
らの構造に限られるものではない。
【0101】表1に、射出成型可能なポリイミド樹脂、
ポリベンゾイミダゾール樹脂、単独と、本発明に好適な
フィラー入りポリイミド樹脂、フィラー入りポリベンゾ
イミダゾール樹脂、の熱変形温度と熱膨張率を比較した
例を示す。表中、繊維状フィラーの含有率は全て30w
t%である。
【0102】
【表1】 表面コート層32の材料は、沿面耐圧が高く、コーティ
ングし易い等の製造上の利点があることから有機樹脂が
用いられる。特に、大気中、および真空中での熱工程に
耐えられ、ガス放出の少ないことから、ポリベンゾイミ
ダゾール樹脂或いはポリイミド樹脂が選ばれる。ポリイ
ミド樹脂については、全芳香族ポリイミドが耐熱性に優
れるため好ましく用いられる。
【0103】なお、表面コート層自体には、特に機械的
な強度は必要とされないので、本発明における耐熱性は
熱変形温度、ガラス転移点等では規定されず、大気中で
の燃焼温度、或いは真空中での分解温度で規定する。上
記のポリベンゾイミダゾール樹脂及び全芳香族ポリイミ
ド樹脂は燃焼温度、分解温度が共に500℃を超えるた
め、好ましく用いることができる。
【0104】また、上記樹脂は、十分な真空ベーキン
グ、例えば、300℃で10時間程度のベーキングを行
うことができるため、表面コート層からのガス放出はで
きるだけ少なくすることができる。これにより、真空容
器内の圧力を低いまま保持できるとともに、表面へのガ
ス分子の吸着に起因した沿面放電を避けることができ、
沿面耐圧値を真空中の火花放電電圧と同程度とすること
ができる。
【0105】表2に、これらの樹脂の特性の一例を示し
た。なお、表面コート層材料としてガス透過性の小さい
ものを選択すれば、スペーサ基材としてガス放出の比較
的多い材質も用いることができるが、ポリベンゾイミダ
ゾールは、ガス透過性が極めて小さいため、ガス放出の
比較的多いスペーサ基材、たとえば、セラミック焼結基
体を用いることもできる。
【0106】ポリベンゾイミダゾールコート層は、ワニ
スを用いて容易にコーティングできる。ポリイミドコー
ト層を形成するためのワニスは安価で、取り扱いも簡便
であるため、本発明に好適に用いることができる。
【0107】また、表面コート層としてコーティングす
る樹脂の好適な膜厚としては、数nm以上の厚さがあれ
ば、本発明の効果が得られる。ただし、コート法にもよ
るが、膜厚の均一性を考慮して10nm以上であるのが
望ましい。また、膜厚が10μm程度以上になると、コ
ートした樹脂膜と基体との熱膨張係数差によるクラッキ
ングが生じたり、膜応力によるはがれが生じたりするこ
とがある。従って、樹脂の膜厚は10nm〜10μm程
度であるのが好ましく、より好ましくは膜厚の制御を考
慮すると0.1μm〜10μmである。
【0108】
【表2】 次に、本発明に好適な第2の構成のスペーサを説明す
る。基本的には図3に示したスペーサ11の構成を有す
る。
【0109】第2の構成のスペーサで用いる表面コート
層32には、スペーサ表面の2次電子放出係数を1に近
くすると同時に、スペーサ表面に帯電が生じないように
適度な導電性を有するように、炭素フィラーを含有させ
た樹脂をコートして用いる。
【0110】炭素材料は、前述したように、2次電子放
出効率が1に近い導電体であるため、本発明において好
適に用いることができる。
【0111】表面コート層32の母材としては、上記ポ
リベンゾイミダゾール樹脂或いはポリイミド樹脂が好適
に用いられ、含有させる炭素フィラーとしては、ファー
ネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラッ
ク、サーマルブラック、ランプブラック、天然グラファ
イト粉末(粒径100nm程度まで粉砕、分級したも
の)等を用いることができる。
【0112】前述したように、スペーサ表面に電子が入
射するなどの要因によりスペーサ表面の電位が不均一、
不安定であると、スペーサ11の近傍の電子放出素子5
からの放出電子の軌道が曲がったり、揺らいだりするこ
とがある。スペーサ表面の電位の不均一化、不安定化
は、電子衝突による2次電子放出とそれによる帯電によ
って生じるため、スペーサ表面の2次電子放出係数を1
に近くしておくこと、及び帯電の生じないように適度な
導電性をスペーサ表面に付与することで回避できる。こ
の効果を得るためには、表面抵抗(シート抵抗Rs=ρ
/w:ここでρは導電性を付与した表面コート層の比抵
抗、wは膜厚)が1012Ω/□程度以下であるのが望ま
しい。しかしながら、導電性を付与した表面コート層の
抵抗が低すぎると発熱が生じ、熱暴走電流による表面コ
ート層の破壊、消費電力の増加等の原因となる。
【0113】ここで、抵抗の下限は、フェースプレート
に印加する電圧等によって異なるが、10kVを印加す
る場合、Rs=109 Ω/□以上の抵抗が必要である。
従って、本発明の効果を得るためには導電性を付与した
樹脂コート層の抵抗Rsを109 Ω/□以上1012Ω/
□以下に設定し、表面コート層の膜厚と、比抵抗を調整
して用いる。
【0114】樹脂に炭素フィラーを含有させる場合の表
面コート層の比抵抗調整は、樹脂中の炭素フィラーの濃
度を変化させることで実現でき、用いる樹脂、炭素粉末
の種類や粒径等によっても異なるが、樹脂中の炭素含有
比率を数重量%〜数十重量%まで変えることで、1〜1
8 Ωcm程度の範囲で変化させることができる。例え
ば、平均粒径29nmのファーネスブラックを全芳香族
ポリイミド樹脂に18wt%混入させることで3×10
4 Ωcm程度の比抵抗となる。これを0.1μmの厚さ
で形成すれば、3×109 Ω/□程度のシート抵抗の表
面コート層が得られる。
【0115】なお、炭素フィラーを樹脂に含有させたと
きの、表面コート層の表面の形状を、図4に模式的に示
す。この図4で、31はスペーサ基材、32は表面コー
ト層であり、そのうち41は分散して含有されている炭
素フィラー、42は有機樹脂である。図4に示すよう
に、炭素フィラー41の一部は表面コート層32の表面
に露出しており、表面での2次電子放出効率を1に近づ
けるとともに、表面での帯電を防止する役割を果たして
いる。
【0116】或いは、有機樹脂特には、ポリベンゾイミ
ダゾール樹脂、ポリイミド樹脂からなる表面コート層の
少なくとも一部を炭素化させて炭素層を形成することも
できる。
【0117】本発明の第3の構成は、表面コート層32
の少なくとも一部を炭素化させて炭素層を形成する場合
は、以下に述べる構成である。
【0118】図5は、表面コート層32が樹脂層51と
炭素層52からなる、本発明に好適なスペーサ構成の部
分断面図の一例を示している。図5(a)は断面図であ
り、図5(b)は、後述する点状凹部を形成した場合の
拡大図である。51は樹脂層、52は炭素層であり、5
3は不図示のリアプレート、フェースプレートの配線等
との電気的接続を行うコンタクト層、54は点状凹部、
55はグラファイトである。
【0119】樹脂層51は、好ましくは、上述のポリベ
ンゾイミダゾール、ポリイミド樹脂が用いられるが、こ
れに限るわけでない。
【0120】図5(a),(b)に示したスペーサ構成
において、前述した表面コート層32の抵抗調整は、炭
素層52の構成する材料及び形態を調整して行う。炭素
層52を構成する炭素の結晶性や形態について説明す
る。ここで、炭素とは、グラファイト(いわゆるHOP
G,PG,GCを包含する、HOPGはほぼ完全なグラ
ファイトの結晶構造、PGは結晶粒が20nm程度で結
晶構造がやや乱れたもの、GCは結晶粒が2nm程度に
なり結晶構造の乱れが更に大きくなったものを指す。)
や、非晶質カーボン(アモルファスカーボン及び、アモ
ルファスカーボンと前記グラファイトの微結晶の混合物
を指す)や、樹脂が熱分解することで形成される導電性
の熱分解ポリマの状態をも包含する。形態とは、特に、
導電率が10S/cm〜10-4S/cmの導電性の高い
グラファイトで構成される場合には、前記樹脂或いは、
前記熱分解ポリマーの主表面に前記樹脂或いは、前記熱
分解ポリマーが炭化されて形成されるために、図5
(b)に例示すように、炭化された部分54が体積縮小
に伴い凹部55となり、微粒子状で分散した形態とな
り、前記炭素を有する点状凹部となる。一方、図5
(a)に例示すように、導電率が低く、高抵抗の熱分解
ポリマーでは、膜状の構成である。ここでシート抵抗は
第2の構成と同様109 Ω/□〜1012Ω/□が好まし
い範囲である。以下、これらの形態を高抵抗層と呼ぶ。
【0121】また、コンタクト層53は、フェイスプレ
ートおよびリアプレートの配線、電極とオーミックコン
タクトを行う層で、ここで、オーミックコンタクトでな
かったり、コンタクト抵抗が大きいとコンタクト層で電
位降下が起こり、電子放出素子から放出された電子ビー
ムに大きな影響を与えるために必要である。このコンタ
クト層は、炭素層からなることが、新たに金属等のコン
タクト層を形成する必要がなく、また、表面コート層と
同一材料であるのでオーミックコンタクトとなるために
好ましい。しかしながら、新たに、金属等のコンタクト
層を形成しても良い。
【0122】図6は、表面コート層が樹脂層と炭素層か
らなる本発明第4の構成のスペーサ11の部分拡大図で
ある。図6(a)は、断面図であり、図6(b)は、横
方向からみた平面図である。図6(a)は、沿面距離を
増加するために、表面コート層31に凹凸を帯状に形成
し、更に、凸面上に高抵抗層を形成した場合を示してい
る。図6(a)において、Pは、帯状の凹凸面の繰り返
しピッチ、qは帯状の凹面の底部の幅、tは凹面での凸
面との厚みの差、t0 は凸面の厚みである。尚、帯状の
凹面の底部の幅qは、凹面の傾斜部分の中点間の長さと
定義する。
【0123】図6において、スペーサ11は、樹脂層5
1の凸面と樹脂層51上に炭素層52の凹面を有してお
り、凹凸面により沿面距離が増加している。また、凹面
の形状は、図6に示される様に、電子放出素子の電子ビ
ームが入射した場合、発生した2次電子は凹面内の炭素
層に再び入射する形状であること、及び2次電子放出係
数が1に近い材料である炭素を用いている。このため
に、実質的に、2次電子放出係数は1に近似される。帯
状の凹凸面のピッチPと凸面の底部の長さ(凹面の底部
の幅)qについては、本図においては、Pは約2qであ
るが、これに限られるわけでなく、発生した2次電子の
再捕獲を考慮すると、q≧P/2が好ましく用いられ
る。
【0124】凹面の深さt及び形状については、沿面距
離および2次電子の捕獲に影響を考慮し設計され、t≧
0.2×qが好ましく、樹脂の炭素化に伴う重量ロス、
体積縮小等により決定され、材料にもよるが、炭素化に
より樹脂層の厚みは、最大で30%程度に減少するの
で、炭素層の基体側の位置より樹脂層の表面側までを樹
脂層厚みt0 とおいたとき、t≦0.7×t0 の厚みで
ある。また、後述する様に、凹面に、電子線、光等を照
射することで、炭素を部分的に除去することで、凹面で
の凸面との厚みの差tは、前記t≦0.7×t0 の範囲
だけでなく、t<t0 の範囲も可能である。尚、前記凹
凸面の形状は、電界集中し、電子放出したりすることの
ないように、鋭角がなく、なめらかな曲線的形状が好ま
しい。以上の様にして、凹凸面は、印加されるアノード
電圧Vaと電界強度に応じて沿面距離が設計され、凹凸
面の形状パラメーターP,q,tが適宜設定される。ま
た、帯状の凹凸面の形状パラメーターP,q,tは、同
一のスペーサ内で、異なってもよいし、部分的に形成さ
れても良い。
【0125】更に、この構成では、凸面樹脂層の表面に
も炭素層52を形成することで高抵抗層を形成しても良
い。また、高抵抗層は、前述の図5(a)及び(b)の
形態をとる。また、凹面の炭素層は高導電性であるの
で、凸面樹脂層の表面の炭素層52の部分的な抵抗値の
ばらつきにより発生するスペーサ表面の電位ばらつきを
抑制し、安定な等電位をスペーサ全体に供給する役割も
同時に果たすことができる。この場合、炭素層が、上記
材料中、高導電性のグラファイト、非晶質カーボンで1
00nm以上の膜厚であれば、炭素層での電位降下は、
10V以下で抑制され、実施例で述べる板状スペーサの
場合、10V以下の電位降下に抑制され、炭素層で等電
位の効果が発揮できる。従って、上記の炭素層の膜厚の
下限は、100nmとなる。また、オーミックコンタク
ト層53はスペーサ基材に設けられた帯状炭素層と接続
されることがコンタクト抵抗の形態から好ましい。
【0126】図7は本発明第4の構成の別の構成例であ
る。
【0127】図7(a)は、図6のスペーサ11の有機
樹脂の多い凸面51に凹面の底部の炭素層52を形成し
ていない場合である。アノード電圧が極端に高くなく、
沿面耐圧が凹凸面による沿面距離の増加と2次電子の再
捕獲で十分に確保できる場合や、q>>1/2Pの場合
は、必ずしも、凸面に炭素層52を形成する必要はなく
なる。
【0128】図7(b)は、図6のスペーサ11の凹面
の底部とスペーサ基材31の間に、樹脂層51を配置し
ていない場合である。スペーサ基材31から表面への不
純物移動、例えば、スペーサ基材にソーダライムガラス
を用いた場合のナトリウムイオン移動等が懸念される場
合、炭素層52とスペーサ基材31表面が直接接してい
るのは好ましくない場合がある。このような場合、図
6,図7(a)に示したように、樹脂層51をスペーサ
11の凹面の底部の炭素層52とスペーサ基材31の間
に配置することにより、例えば、ナトリウムイオン拡散
により炭素層52の抵抗が設計値から大きく変動してし
まう等の問題を回避することができる。しかしながら、
スペーサ基材31として上述のような懸念の無い場合、
例えば、無アルカリガラス、カリウム置換ガラス、等を
用いる場合、スペーサ11の凹面とスペーサ基材31の
間に樹脂層51は特に必要とはならない。
【0129】図7(c)は、図7(b)の炭素層52の
凹面の底部の表面に、触媒金属を含む炭素層54を形成
した場合である。触媒金属層54は、Ni,Co,Fe
等の鉄族やPd,Ptの白金族の金属材料が用いられ
る。また、特に鉄族の金属が低温化の上で好ましい。こ
れら、触媒金属は、樹脂層51を炭素化するときに、よ
り低温で炭素化するので、炭素化工程の簡素化や炭素層
54の選択的な部分形成の機能を果たす。尚、触媒性金
属は、凹面となる有機樹脂層上に予め形成し炭素化を行
うのみならず、凸面とスペーサ基材31の間に配置した
り、有機樹脂層に混合する等可能である。
【0130】次に、本発明のスペーサの製造方法につい
て、図5、図6のスペーサを例にして説明する。本発明
のスペーサの製造方法は、従来技術の様に真空製膜法を
用いず、しかも、簡単なプロセスを用いることができる
ので、低コストで、かつ放電耐圧が高く帯電しにくいス
ペーサを提供するものである。
【0131】本発明のスペーサの製造方法は、以下の工
程を有することに特徴がある。
【0132】工程−a)板状に切断されたスペーサ基材
31を有機樹脂溶液51を塗布する工程、工程−b)工
程−a)で塗布された有機樹脂51を硬化する工程、工
程−c)工程−b)で硬化した有機樹脂51を炭素化す
る工程、工程−a)における板状に切断されたスペーサ
基材31を樹脂溶液、或いは樹脂の前駆体溶液を塗布す
る工程は、スピンナーによりスペーサ基材に塗布するこ
とができるが、特には、スペーサ基材31を、樹脂或い
は樹脂の前駆体を含む溶液に、浸せき後、引き上げによ
って塗布される工程とすることで、切断されたスペーサ
基材31の端面等も含め、全体に塗布されるので好まし
い。また、この工程−)aを繰り返すことや、工程−
b)を終えた後、工程−)a、工程−b)を繰り返すこ
とで、有機樹脂層51は、所望の厚みを得ることができ
る。
【0133】工程−b)における工程−a)で塗布され
た樹脂を硬化する工程は、前記樹脂溶液中の有機溶媒を
蒸発により取り除き、スペーサ基材31に樹脂を硬化す
る工程、或いは、前記樹脂の前駆体を含む溶液中の有機
溶媒を蒸発により取り除くとともに、架橋、縮合等の化
学反応を経てスペーサ基材31に樹脂を硬化する工程で
ある。
【0134】なお、本発明の適応可能なスペーサ構成の
一部は、工程−b)までの工程において形成できる。以
後、表面コート層32として炭素層52と樹脂層51か
らなるスペーサ構成の製造方法について説明する。
【0135】工程−c)における工程−b)で硬化した
樹脂を炭素化する工程は、電子線或いは光照射或いは、
真空中或いは不活性ガス中での加熱による。
【0136】真空中或いは不活性ガス中で樹脂を加熱す
ると樹脂は熱分解し、炭素化される。炭素化に伴いその
体積は、前述したように数十%以上減少する。また、こ
の際、樹脂の炭素化を低温化する効果のある触媒性金属
を予めスペーサ基材上に形成しておくか、樹脂溶媒中に
混合しておくと、触媒性金属を樹脂上に形成しておくこ
とで触媒性金属の作用により金属の周辺に選択的な炭素
化がおこる。
【0137】また、真空中或いは不活性ガス中で樹脂を
光照射により加熱すると樹脂は熱分解し、炭素化され
る。光源として、赤外光や可視光をランプにより照射す
るか、レーザー光を照射する。
【0138】真空中で電子線を樹脂層51に照射するこ
とでも、樹脂は炭素化される。電子線の照射条件は、主
に、熱的条件によって決定されるので、電子線の電子線
密度により決定される。電子線の電子線密度が低い場合
は、樹脂が分解し、熱分解ポリマーやアモルファスカー
ボンとなり、更に電子線密度を増加すると、グラファイ
トを形成する。
【0139】図6、図7に示したスペーサの様に、部分
的かつ選択的に樹脂層51の炭素化を行う場合には、ス
ペーサ基材上や有機樹脂上予め、炭素化する形状に触媒
性金属を形成しておけば、触媒金属層54を配設した部
分に、選択的に炭素化がおこる。また、有機樹脂に触媒
性金属を予め混合しておけば、低温で炭素化が行われ
る。
【0140】触媒性金属の塗布方法は、プリンターで用
いられるインクジェット法が、好適に用いられる。すな
わち、インクジェットノズルより有機金属含有溶液を吐
出させ、所望のパターンに有機金属溶液をスペーサ基材
に付与させた後、熱分解により、触媒性金属の所望パタ
ーンを得ることができる。ここで、有機金属溶液とは、
有機金属錯体を溶媒に溶解したものが好適に用いられ
る。また、用いられるインクジェット法は、圧電素子を
用いたピエゾジェット法や熱的エネルギーを用いたバブ
ルジェット法が好適に用いられる。
【0141】また、電子線の照射による場合や光照射に
よる場合は、炭素化するパターンに従い、電子線照射や
光照射を行えば良い。更に、電子線や光を凹面に照射を
行えば、凹面内の炭素が減少し、凹面と凸面の厚みの差
tを増加し、更に、沿面距離が増加することができる。
また、炭素化を凹面の底部だけでなく、凸面の表面層の
有機樹脂を行う場合には、凹面と凸面に照射する電子
量、時間を設定することで行える。
【0142】上記炭素化工程は、スペーサ基材の端面に
形成された有機樹脂を炭素化することでオーミックコン
タクト層の形成にも用いられる。
【0143】上述した本発明の製造方法は、単独で行っ
ても良く、また、組み合わせることができる。
【0144】図1に示すように、リアプレート1は、多
数の電子放出素子が基板4上に配列された電子源基板で
ある。基板4としては、石英ガラス、青板ガラス、Na
等の不純物含有量を軽減したガラス、青板ガラスにSi
2 を積層したガラス基板、アルミナ等のセラミック
ス、及びSi基板等を用いることができるが、特に大画
面表示パネルを構成する場合、青板ガラス、カリウムガ
ラス、青板ガラスに液相成長法、ゾル−ゲル法、スパッ
タ法等によりSiO2 を積層したガラス基板等が、比較
的低コストであり、好ましく用いることができる。
【0145】電子放出素子5として、ここでは、表面伝
導型電子放出素子を用いている。
【0146】本発明は、表面伝導型電子放出素子以外に
も、電界放出型電子放出素子や金属/絶縁体/金属型電
子放出素子、ダイアモンド型電子放出素子等にも好適に
用いることができる。
【0147】図8は、図1、図2の画像形成装置中で用
いられる表面伝導型電子放出素子を拡大して示した概略
図である。図8において、図1、図2に示した部位と同
じ部位には図1、図2に付した符合と同一の符合を付
し、重複する説明を省略する。図8において、81は導
電性薄膜、82は電子放出部、83は配線電極7aと配
線電極7bとを電気的に分離するための層間絶縁層であ
る。導電性薄膜81には、たとえば、1nmより50n
mの範囲の膜厚の導電性微粒子で構成された微粒子膜が
好ましく用いられる。
【0148】導電性薄膜81を構成する材料として、種
々の導電体、ないし半導体を用いることができるが、特
にPd,Pt,Ag,Au等の貴金属元素を含む有機化
合物を加熱焼成して得られるPd,Pt,Ag,Au,
PdO等が好ましく用いられる。
【0149】電子放出部82は、導電性薄膜81の一部
に形成された高抵抗の亀裂により構成され、その内部に
は、導電性薄膜81を構成する材料の元素、および炭
素、炭素化合物を含有する0.1nmの数倍から数百倍
の範囲の粒径の導電性微粒子が存在する場合もある。
【0150】電極6a,6bとしては、一般的な導体材
料を用いることができる。これは例えばNi,Cr,A
u,Mo,W,Pt,Ti,Al,Cu,Pd等の金属
或いは合金及びPd,Ag,Au,RuO2 ,Pd−A
g等の金属或いは金属酸化物とガラス等から構成される
印刷導体、In2 3 −SnO2 等の透明導電体及びポ
リシリコン等の半導体・導体材料等から適宜選択するこ
とができる。
【0151】電子放出素子5の配列については、種々の
ものが採用できる。ここで説明しているのは、例えば図
9に示すように、単純マトリクス配置と称される配列
で、電子放出素子5をX方向及びY方向に行列状に複数
個配し、同じ行に配された複数の電子放出素子5の電極
の一方6aを、X方向の配線7aに共通に接続し、同じ
列に配された複数の電子放出素子5の電極の他方6b
を、Y方向の配線7bに共通に接続したものである。X
方向配線電極7a、Y方向配線電極7b共に真空蒸着
法、印刷法、スパッタ法等を用いて形成された導電性金
属等で構成することができる。配線の材料、膜厚、巾
は、適宜設計される。また、層間絶縁層83は、ガラ
ス、セラミック等を真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等
を用いて形成された絶縁体層である。
【0152】例えば、X方向配線7aを形成した基板4
の全面或いは一部に所望の形状で形成され、特に、X方
向配線7aとY方向配線7bの交差部の電位差に耐え得
るように、膜厚、材料、製法が、適宜設定される。Y方
向配線7aには、X方向に配列した電子放出素子5の行
を選択するための走査信号を印加する、不図示の走査信
号印加手段が接続される。
【0153】一方、Y方向配線7bには、Y方向に配列
した電子放出素子5の各列を入力信号に応じて、変調す
るための不図示の変調信号発生手段が接続される。各電
子放出素子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加さ
れる走査信号と変調信号の差電圧として供給される。
【0154】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。
【0155】このほかに、並列に配置した多数の電子放
出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を多数
個配し(行方向と呼ぶ)、この配線と直交する方向(列
方向と呼ぶ)で、該電子放出素子5の上方に配した制御
電極(グリッドとも呼ぶ)により、電子放出素子5から
の電子を制御駆動するはしご状配置のもの等があるが、
本発明は、特にこれらの配置によって限定されるもので
はない。
【0156】フェースプレート2は、透明基板8の表面
に透明電極9と蛍光体膜10等を形成した陽極基板であ
る。基板8としては、透明であることは言うまでもない
が、リアプレート用基板4と同様の機械強度、熱物性を
有するものが好ましく、大画面表示パネルを構成する場
合、青板ガラス、カリウムガラス、青板ガラスに液相成
長法、ゾル−ゲル法、スパッタ法等によりSiO2 を積
層したガラス基板等が、好ましく用いることができる。
【0157】透明電極9には不図示の外部電源から正の
高電圧Vaが印加される。これにより、電子放出素子5
より放出された電子はフェースプレート2へ引きつけら
れ、加速されて蛍光体膜10に照射される。このとき、
入射電子が、蛍光体膜10を発光させるのに十分なエネ
ルギーをもっていれば、そこに輝点を得ることができ
る。
【0158】一般に、カラーTV用CRTに用いられて
いる蛍光体では、数kVから数10kVの加速電圧で電
子を加速して照射して良好な輝度と発色を得ている。C
RT用の蛍光体は、比較的安価でありながら非常に高い
性能を有するため、本発明においても好ましく用いるこ
とができる。
【0159】また、一般的な技術として、蛍光体膜10
の表面に、不図示のメタルバックとよばれる薄いアルミ
ニウム膜を形成することがある。メタルバックを設ける
目的は、蛍光体の発光のうちリアプレート1側への光を
フェースプレート2側へ鏡面反射させることにより輝度
を向上させること、外囲器内で発生した負イオンの衝突
によるダメージから蛍光体を保護すること等であるが、
電子線加速電圧を印加するための電極として作用させる
こともでき、この場合、透明電極9は特に必要とならな
い場合がある。本発明は、いずれの場合でも用いること
ができる。
【0160】支持枠3は、リアプレート1及びフェース
プレート2と接続されており、外囲器を形成している。
支持枠3とリアプレート1及びフェースプレート2との
接続は、リアプレート1、フェースプレート2、支持枠
3を構成する材質にもよるが、一例としてガラスを用い
た場合、ガラスフリットを用いて融着することができ
る。
【0161】また、スペーサ11とフェースプレート
2、リアプレート1への固定は、樹脂により行うことも
できる。
【0162】
【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳し
く説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要素
の置換や設計変更がなされたものをも包含する。
【0163】[実施例1]本発明に係わる基本的な画像
形成装置の構成は、図1、図2と同様であり、全体の概
観図を図9に示した。図9中、図1、図2、図8に示し
た部位と同じ部位には同じ符合を付している。図中、9
1はメタルバックである。
【0164】本発明に係わる画像形成装置の製造法は、
図10、図11に示している。以下、図9、図10、図
11を用いて、本発明に係わる画像形成装置の基本的な
構成及び製造法を説明する。
【0165】図10、図11は簡便のため、一個の電子
放出素子近傍の製造工程を拡大して示しているが、本実
施例は、多数の表面伝導電子放出素子を単純マトリクス
配置した画像形成装置の例である。
【0166】(工程−a)清浄化した青板ガラス上に厚
さ500nmのSiO2 膜をスパッタ法で形成した基板
4上に、真空蒸着により厚さ5nmのCr、厚さ600
nmのAuを順次積層した後、ホトレジスト(AZ13
70、ヘキスト社製)をスピンナーにより回転塗布、ベ
ークした後、ホトマスク像を露光、現像して、電極配線
(下配線)7aのレジストパターンを形成し、Au/C
r堆積膜をウェットエッチングして、所望の形状の下配
線7aを形成する(図10(a))。
【0167】(工程−b)次に厚さ1.0μmのSiO
2 膜からなる層間絶縁層83をRFスパッタ法により堆
積する(図10(b))。
【0168】(工程−c)工程bで堆積したSiO2
にコンタクトホール101を形成するためのホトレジス
トパターンを作り、これをマスクとして層間絶縁層83
をエッチングしてコンタクトホール101を形成する。
エッチングはCF4 とH2 ガスを用いたRIE(Reacti
ve Ion Etching)法によった(図10(c))。
【0169】(工程−d)その後、電極6a,6bのパ
ターンをホトレジスト(RD−2000N−41日立化
成社製)形成し、真空蒸着法により、厚さ5nmのT
i、厚さ100nmのNiを順次堆積する。ホトレジス
トパターンを有機溶剤で溶解し、Ni/Ti堆積膜をリ
フトオフし、電極6a,6bを形成する(図10
(d))。
【0170】以下図11に示す。
【0171】(工程−e)電極6a,6bの上に電極配
線(上配線)7bのホトレジストパターンを形成した
後、厚さ5nmのTi、厚さ500nmのAuを順次真
空蒸着により堆積し、リフトオフにより不要の部分を除
去して、所望の形状の上配線7bを形成する(図11
(e))。
【0172】(工程−f)本工程に関わる電子放出素子
の導電性薄膜81のマスクは、電極6a,6bにまたが
って開口を有するマスクであり、このマスクにより膜厚
100nmのCr膜111を真空蒸着により堆積・パタ
ーニングし、そのうえに有機Pd(ccp4230、奥
野製薬(株)社製)をスピンナーにより回転塗布、30
0℃で10分間の加熱焼成処理をする。また、こうして
形成された主元素としてPdよりなる微粒子からなる導
電性薄膜81の膜厚は10nm、シート抵抗値は5×1
4Ω/□であった(図11(f))。
【0173】(工程−g)Cr膜111及び焼成後の導
電性薄膜81を酸エッチャントによりエッチングして所
望のパターンを形成する(図11(g))。
【0174】(工程−h)コンタクトホール101部分
以外にレジストを塗布するようなパターンを形成し、真
空蒸着により厚さ5nmのTi、厚さ500nmのAu
を順次堆積する。リフトオフにより不要の部分を除去す
ることにより、コンタクトホール101を埋め込む(図
11(h))。
【0175】以上の工程によりリアプレート1を形成す
る。
【0176】次に、本実施例におけるスペーサ11の製
造について説明する。
【0177】(工程−i)1mm(高さ)×40mm
(長さ)×0.2mm(幅)に切削・研磨したガラスの
小片を清浄に洗浄した後、ポリベンゾイミダゾールワニ
ス:PBI MRSolution(東レ社製)を、
N,N−ジメチルアセトアミドで2倍に希釈したものを
スピンコーティングする。スピンコーティングは、まず
片面(1mm×40mmの面)にスピンコートし、ホッ
トプレート上で100℃、10分間のプリベークを行
い、更にもう一方の面にスピンコートした後、再度ホッ
トプレート上で100℃、10分間のプリベークを行
う。
【0178】これを、クリーンオーブン中に入れて、室
温から200℃まで昇温し、200℃で30分保持した
後、更に300℃に昇温し、1時間保持して、キュアを
行う。こうして得られたポリベンゾイミダゾール樹脂の
膜厚は約1μmであった。
【0179】(工程−j)リアプレート1の上配線7b
上のスペーサを配置する位置に、PBI MRSolu
tionをディスペンサーを用いて塗布し、そこに、
(工程−i)により作製されたスペーサ11を仮固定す
る。このとき、不図示の治具を用い、スペーサ11が略
垂直に保持できるようにした。スペーサを仮固定したま
ま、ホットプレート上で100℃、10分間のプリベー
クを行い、スペーサ保持治具を撤去した後、クリーンオ
ーブン中で、室温から200℃まで昇温し、200℃で
30分保持した後、更に300℃に昇温し、1時間保持
して、キュアを行う。これにより、リアプレート1上の
所望の位置にスペーサ11を固定することができる。
【0180】なお、フェースプレート2上に、接着剤な
どによって、スペーサを配置、固定することも考えられ
る。
【0181】(工程−k)以上のようにして、多数のス
ペーサ11を固定したリアプレート1に、支持枠3を配
置する。このとき、リアプレート1と支持枠3の接合部
にはあらかじめフリットガラスを塗布してある。フェー
スプレート2(ガラス基板8の内面に蛍光膜10とメタ
ルバック91が形成されて構成される)は、支持枠3及
びスペーサ11を介して配置するが、フェースプレート
2と支持枠3の接合部、及びスペーサ11との接合部に
は、あらかじめフリットガラス、PBI MR Sol
utionをそれぞれ塗布しておく。
【0182】リアプレート1、支持枠3、フェースプレ
ート2を張り合わせたものを、はじめ、大気中で100
℃で10分間保持し、200℃まで昇温し、200℃で
30分保持した後、更に300℃に昇温し、1時間保持
して、更に、400℃まで昇温し、10分間焼成するこ
とで封着する(図9)。
【0183】なお、蛍光体膜10は、モノクロームの場
合は蛍光体のみから成るが、本実施例では蛍光体はスト
ライプ形状を採用し、先にブラックストライプを形成
し、その間隙部に各色蛍光体を塗布したものを用いる。
ブラックストライプの材料としては通常良く用いられて
いる黒鉛を主成分とする材料を用いている。ガラス基板
8に蛍光体を塗布する方法はスラリー法を用いた。
【0184】また、蛍光体膜10の内面側のメタルバッ
ク91は、蛍光体膜10の作製後、蛍光体膜10の内面
側表面の平滑化処理(通常、フィルミングと呼ばれる)
を行い、その後、Alを真空蒸着することで作製してい
る。
【0185】フェースプレート2には、更に蛍光体膜1
0の導伝性を高めるため、蛍光体膜10の外面側に透明
電極が設けられる場合もあるが、本実施例では、メタル
バック91のみで十分な導電性が得られたので省略し
た。
【0186】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行った。
【0187】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管(図示せず)を通じ真空ポンプにて排気
し、十分な真空度に達した後、容器外端子Dxol ないし
Doxm と、Dyl ないしDoyn を通じ電子放出素子5の
電極6a,6b間に電圧を印加し、導電性薄膜81をフ
ォーミング処理することにより亀裂を形成する。更に、
パネルの排気管よりトルエンをスローリークバルブを通
してパネル内に導入し、1.0×10-5torrの雰囲
気下で全ての電子放出素子5を駆動し、活性化処理を行
う。ここで、活性化処理とは、前記亀裂に炭素を形成
し、著しく放出電流(電子)が増加させる工程であり、
これにより電子放出部82が形成される。
【0188】次に10-8torr程度の真空度まで排気
し、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着
し、外囲器の封止を行う。
【0189】最後に封止後の真空度を維持するために、
高周波加熱法でゲッター処理を行う。
【0190】以上のように完成した本実施例の画像表示
装置において、各電子放出素子5には、容器外端子Dx1
ないしDxm,DylないしDynを通じ、走査信号及び変調
信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加すること
により電子放出させ、高圧端子Hvを通じてメタルバッ
ク91に高電圧Vaを印加し、電子ビームを加速し、蛍
光体膜10に衝突させ、励起・発光させることで画像を
表示することができる。
【0191】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを7kVまで上げたが、放電やリーク電流等は観
測されず、高輝度で色表現の良い画像が安定に得られ
た。また、本実施例の画像形成装置においては、スペー
サ製造工程が簡略であり、比較的低コストで画像形成装
置を構成することができた。
【0192】[実施例2]本実施例では、(工程−h)
まで、第1の実施例と同様の工程を行った。
【0193】(工程−i)本実施例では、1mm(高
さ)×40mm(長さ)×0.2mm(幅)に切削・研
磨したガラスの小片を清浄に洗浄した後、全芳香族ポリ
イミドワニス:トレニース#3000(東レ社製)を、
N−メチル−2−ピロリドンで2倍に希釈したものをス
ピンコーティングする。スピンコーティングは、まず片
面(1mm×40mmの面)にスピンコートし、ホット
プレート上で100℃、10分間のプリベークを行い、
更にもう一方の面にスピンコートした後、再度ホットプ
レート上で100℃、10分間のプリベークを行う。こ
れを、クリーンオーブン中に入れて、室温から300℃
まで昇温し、300℃で1時間保持して、キュアを行
う。こうして得られたポリイミド樹脂の膜厚は約1μm
であった。
【0194】(工程−j)リアプレート1の上配線7b
上のスペーサを配置する位置に、トレニース#3000
をディスペンサーを用いて塗布し、そこに、(工程−
i)により作製されたスペーサ11を仮固定する。この
とき、不図示の治具を用い、スペーサ11が略垂直に保
持できるようにした。スペーサを仮固定したまま、ホッ
トプレート上で100℃、10分間のプリベークを行
い、スペーサ保持治具を撤去した後、クリーンオーブン
中で、室温から300℃まで昇温し、300℃で1時間
保持してキュアを行う。
【0195】これにより、リアプレート1上の所望の位
置にスペーサ11を固定することができる。
【0196】(工程−k)以上のようにして多数のスペ
ーサ11を固定したリアプレート1に、支持枠3を配置
する。このとき、リアプレート1と支持枠3の接合部に
はあらかじめフリットガラスを塗布してある。フェース
プレート2(ガラス基板8の内面に蛍光体膜10とメタ
ルバック91が形成されて構成される)は、支持枠3及
びスペーサ11を介して配置するが、フェースプレート
2と支持枠3の接合部、及びスペーサ11との接合部に
は、あらかじめフリットガラス、トレニース#3000
をそれぞれ塗布しておく。
【0197】リアプレート1、支持枠3、フェースプレ
ート2を張り合わせたものを、はじめ、大気中で100
℃で10分間保持し、その後、300℃まで昇温し、3
00℃で1時間保持して、更に400℃まで昇温し、1
0分間焼成することで封着する。封着を行う際、カラー
の場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなくて
はいけないため、十分な位置合わせを行った。
【0198】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、実施例1と同様の手法でフォーミング
処理、活性化処理を行う。
【0199】次に排気、封止した後、高周波加熱法でゲ
ッター処理を行う。
【0200】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、実施例1と同様、電子ビームを蛍光膜に衝
突させ、励起・発光させることで画像を表示することが
できる。
【0201】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを7kVまで上げたが、放電やリーク電流等は観
測されず、高輝度で色表現の良い画像が安定に得られ
た。また、本実施例の画像形成装置においては、スペー
サ製造工程が簡略であり、より低コストで画像形成装置
を構成することができた。
【0202】[比較例1]本比較例では、(工程−h)
まで、第1の実施例と同様の工程を行った。
【0203】(工程−i)リアプレート1の上配線7b
上のスペーサを配置する位置に、フリットガラスをディ
スペンサーを用いて塗布し、そこに、1mm(高さ)×
40mm(長さ)×0.2mm(幅)に切削・研磨した
ガラススペーサ11(スペーサ基材そのもので、樹脂コ
ートなし)を仮固定する。このとき、不図示の治具を用
い、スペーサ11が略垂直に保持できるようにした。ス
ペーサを仮固定したまま、大気中で400℃で10分間
焼成した。
【0204】(工程j)多数のスペーサ11を固定した
リアプレート1に、支持枠3を配置する。このとき、リ
アプレート1と支持枠3の接合部にはあらかじめフリッ
トガラスを塗布してある。フェースプレート2(ガラス
基板8の内面に蛍光体膜10とメタルバック91が形成
されて構成される)は、支持枠3及びスペーサ11を介
して配置するが、フェースプレート2と支持枠3の接合
部、及びスペーサ11との接合部には、あらかじめフリ
ットガラスを塗布しておく。
【0205】リアプレート1、支持枠3、フェースプレ
ート2を張り合わせたものを、大気中で400℃で10
分間焼成することで封着する。封着を行う際、カラーの
場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなくては
いけないため、十分な位置合わせを行った。
【0206】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、実施例1と同様の手法でフォーミング
処理、活性化処理を行う。
【0207】次に排気、封止を行った後、高周波加熱法
でゲッター処理を行う。
【0208】以上のように完成した画像表示装置におい
て、実施例1と同様、電子ビームを蛍光体膜10に衝突
させ、励起・発光させることで画像を表示させた。
【0209】本比較例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを2.2kVまで上げたところ、スペーサ11近
傍で放電が観測されたので、高電圧Vaを2kVまで下
げて画像を評価したところ、輝度が低く、色表現も十分
ではなかった。
【0210】[実施例3]本実施例では、(工程−h)
まで、第1の実施例と同様の工程を行った。
【0211】(工程−i)本実施例では、清浄に洗浄し
た0.2mmφ直径の円柱状ガラスロッドを全芳香族ポ
リイミドワニス:トレニース#3000(東レ社製)を
N−メチル−2−ピロリドンで5倍に希釈した溶液中に
浸し、引き上げることでディップコーティングする。引
き上げたガラスロッドをクリーンオーブン中で100
℃、10分間のプリベークを行い、その後、クリーンオ
ーブン中に入れて、室温から300℃まで昇温し、30
0℃で1時間保持して、キュアを行う。こうして得られ
たポリイミド樹脂の膜厚は約1μmであった。
【0212】こうして表面にポリイミド樹脂をコートし
たガラスロッドを1mmの長さに切断し、多数の円柱状
のスペーサ11を作製した。
【0213】(工程−j)リアプレート1の上配線7b
上のスペーサを配置する位置に、トレニース#3000
をディスペンサーを用いて塗布し、そこに、(工程−
i)により作製されたスペーサ11を仮固定する。この
とき、不図示の治具を用い、スペーサ11が略垂直に保
持できるようにした。スペーサを仮固定したまま、ホッ
トプレート上で100℃、10分間のプリベークを行
い、スペーサ保持治具を撤去した後、クリーンオーブン
中で、室温から300℃まで昇温し、300℃で1時間
保持して、キュアを行う。
【0214】これにより、リアプレート1上の所望の位
置にスペーサ11を固定することができる。
【0215】(工程−k)以上のようにして多数のスペ
ーサ11を固定したリアプレート1に、支持枠3を配置
する。このとき、リアプレート1と支持枠3の接合部に
はあらかじめフリットガラスを塗布してある。フェース
プレート2(ガラス基板8の内面に蛍光体膜10とメタ
ルバック91が形成されて構成される)は支持枠3及び
スペーサ11を介して配置するが、フェースプレート2
と支持枠3の接合部、及びスペーサ11との接合部に
は、あらかじめフリットガラス、トレニース#3000
をそれぞれ塗布しておく。
【0216】リアプレート1、支持枠3、フェースプレ
ート2を張り合わせたものを、はじめ、大気中で100
℃で10分間保持し、その後、300℃まで昇温し、3
00℃で1時間保持して、更に400℃まで昇温し、1
0分間焼成することで封着する。封着を行う際、カラー
の場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなくて
はいけないため、十分な位置合わせを行った。
【0217】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、実施例1と同様の手法でフォーミング
処理、活性化処理を行う。
【0218】次に排気、封止した後、高周波加熱法でゲ
ッター処理を行う。
【0219】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、実施例1と同様、電子ビームを蛍光体膜1
0に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示する
ことができる。
【0220】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを7kVまで上げたが、放電やリーク電流等は観
測されず、高輝度で色表現の良い画像が安定に得られ
た。また、本実施例の画像形成装置においては、スペー
サ製造工程が簡略であり、より低コストで画像形成装置
を構成することができた。
【0221】[実施例4]本実施例では、(工程−h)
まで、第1の実施例と同様の工程を行った。
【0222】(工程−i)4mm(高さ)×40mm
(長さ)×0.2mm(幅)に切削・研磨したガラスの
小片を清浄に洗浄した後、全芳香族ポリイミドワニス:
トレニース#3000(東レ社製)を、N−メチル−2
−ピロリドンで20倍に希釈したものに、平均粒度29
nmのカーボンブラック(ファーネスブラック)をトレ
ニース#3000の樹脂濃度に対し18wt%混入させ
たものをスピンコーティングする。スピンコーティング
は、まず片面(4mm×40mmの面)にスピンコート
し、ホットプレート上で100℃、10分間のプリベー
クを行い、更にもう一方の面にスピンコートした後、再
度ホットプレート上で100℃、10分間のプリベーク
を行う。これを、クリーンオーブン中に入れて、室温か
ら300℃まで昇温し、300℃で1時間保持して、キ
ュアを行う。こうして得られたカーボン含有ポリイミド
樹脂の膜厚は約0.1μmであった。また、スペーサ表
面のシート抵抗Rsを測定したところ、3×109 Ωで
あった。
【0223】(工程−j)リアプレート1の上配線7b
上のスペーサを配置する位置に、粒度29nmのカーボ
ン粉(ファーネスブラック)をトレニース#3000の
樹脂濃度に対し30wt%混入させたものをディスペン
サーを用いて塗布し、そこに、工程−iにより作製され
たスペーサ11を仮固定する。このとき、不図示の治具
を用い、スペーサ11が略垂直に保持できるようにし
た。スペーサを仮固定したまま、ホットプレート上で1
00℃、10分間のプリベークを行い、スペーサ保持治
具を撤去した後、クリーンオーブン中で、室温から30
0℃まで昇温し、300℃で1時間保持して、キュアを
行う。これにより、リアプレート1上の所望の位置にス
ペーサ11を固定することができる。
【0224】(工程−k)以上のようにして多数のスペ
ーサ11を固定したリアプレート1に、支持枠3を配置
する。このとき、リアプレート1と支持枠3の接合部に
はあらかじめフリットガラスを塗布してある。フェース
プレート2(ガラス基板8の内面に蛍光膜10とメタル
バック91が形成されて構成される)は、支持枠3及び
スペーサ11を介して配置するが、フェースプレート2
と支持枠3の接合部、及びスペーサ11との接合部に
は、あらかじめフリットガラス、粒度29nmのカーボ
ン粉(ファーネスブラック)をトレニース#3000の
樹脂濃度に対し30wt%混入させたものをそれぞれ塗
布しておく。リアプレート1、支持枠3、フェースプレ
ート2を張り合わせたものを、はじめ、大気中で100
℃で10分間保持し、その後、300℃まで昇温し、3
00℃で1時間保持して、更に400℃まで昇温し、1
0分間焼成することで封着する。封着を行う際、カラー
の場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなくて
はいけないため、十分な位置合わせを行った。
【0225】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、実施例1と同様の手法でフォーミング
処理、活性化処理を行う。
【0226】次に排気、封止した後、高周波加熱法でゲ
ッター処理を行う。
【0227】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、実施例1と同様、電子ビームを蛍光体膜1
0に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示する
ことができる。
【0228】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを15kVまで上げたが、放電やリーク電流等は
観測されず、極めて高輝度で色表現の良い画像が安定に
得られた。また、本実施例の画像形成装置においては、
スペーサ製造工程が簡略であり、比較的低コストで画像
形成装置を構成することができた。
【0229】[実施例5]本実施例では、(工程−h)
まで、第1の実施例と同様の工程を行った。
【0230】(工程−i)本実施例では、4mm(高
さ)×40mm(長さ)×0.2mm(幅)に切削・研
磨したガラスの小片を清浄に洗浄した後、ポリベンゾイ
ミダゾールワニス:PBI MR Solution
(東レ社製)を、N,N−ジメチルアセトアミドで2倍
に希釈したものに、粒度100nmの天然グラファイト
粉末をPBIMR Solutionの樹脂濃度に対し
20wt%混入させたものをスピンコーティングする。
スピンコーティングは、まず片面(4mm×40mmの
面)にスピンコートし、ホットプレート上で100℃、
10分間のプリベークを行い、更にもう一方の面にスピ
ンコートした後、再度ホットプレート上で100℃、1
0分間のプリベークを行う。これを、クリーンオーブン
中に入れて、室温から200℃まで昇温し、200℃で
30分保持した後、更に300℃に昇温し、1時間保持
して、キュアを行う。こうして得られたグラファイト含
有ポリベンゾイミダゾール樹脂の膜厚は約1μmであ
り、スペーサ表面のシート抵抗Rsを測定したところ、
1×1010Ωであった。
【0231】(工程−j)リアプレート1の上配線7b
上のスペーサを配置する位置に、粒度100nmの天然
グラファイト粉末をPBI MR Solutionの
樹脂濃度に対し30wt%混入させたものをディスペン
サーを用いて塗布し、そこに、工程−iにより作製され
たスペーサ11を仮固定する。このとき、不図示の治具
を用い、スペーサ11が略垂直に保持できるようにし
た。スペーサを仮固定したまま、ホットプレート上で1
00℃、10分間のプリベークを行い、スペーサ保持治
具を撤去した後、クリーンオーブン中で、室温から20
0℃まで昇温し、200℃で30分保持した後、更に3
00℃に昇温し、1時間保持して、キュアを行う。これ
により、リアプレート1上の所望の位置にスペーサ11
を固定することができる。
【0232】(工程−k)以上のようにして多数のスペ
ーサ11を固定したリアプレート1に、支持枠3を配置
する。このとき、リアプレート1と支持枠3の接合部に
はあらかじめフリットガラスを塗布してある。フェース
プレート2(ガラス基板8の内面に蛍光膜10とメタル
バック91が形成されて構成される)は支持枠3及びス
ペーサ11を介して配置するが、フェースプレート2と
支持枠3の接合部、及びスペーサ11との接合部には、
あらかじめフリットガラス、粒度100nmの天然グラ
ファイト粉末をPBI MR Solutionの樹脂
濃度に対し30wt%混入させたものをそれぞれ塗布し
ておく。リアプレート1、支持枠3、フェースプレート
2を張り合わせたものを、はじめ、大気中で100℃で
10分間保持し、200℃まで昇温し、200℃で30
分間保持した後、更に300℃に昇温し、1時間保持し
て、更に、400℃まで昇温し、10分間焼成すること
で封着する。封着を行う際、カラーの場合は各色蛍光体
と電子放出素子とを対応させなくてはいけないため、十
分な位置合わせを行った。
【0233】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、実施例1と同様の手法でフォーミング
処理、活性化処理を行う。
【0234】次に排気、封止を行った後、高周波加熱法
でゲッター処理を行う。
【0235】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、実施例1と同様、電子ビームを蛍光体膜1
0に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示する
ことができる。
【0236】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを20kVまで上げたが、放電やリーク電流等は
観測されず、極めて高輝度で色表現の良い画像が安定に
得られた。また、本実施例の画像形成装置においては、
スペーサ製造工程が簡略であり、比較的低コストで画像
形成装置を構成することができた。
【0237】[比較例2]本比較例では、(工程−h)
まで、第1の実施例と同様の工程を行った。
【0238】(工程−i)リアプレート1の上配線7b
上のスペーサを配置する位置に、フリットガラスをディ
スペンサーを用いて塗布し、そこに、4mm(高さ)×
40mm(長さ)×0.2mm(幅)に切削・研磨した
ガラススペーサ11(スペーサ基材そのもので、樹脂コ
ートなし)を仮固定する。このとき、不図示の治具を用
い、スペーサ11が略垂直に保持できるようにした。ス
ペーサを仮固定したまま、大気中で400℃で10分間
焼成した。
【0239】(工程j)多数のスペーサ11を固定した
リアプレート1に、支持枠3を配置する。このとき、リ
アプレート1と支持枠3の接合部にはあらかじめフリッ
トガラスを塗布してある。フェースプレート2(ガラス
基板8の内面に蛍光膜10とメタルパック91が形成さ
れて構成される)は支持枠3及びスペーサ11を介して
配置するが、フェースプレート2と支持枠3の接合部、
及びスペーサ11との接合部には、あらかじめフリット
ガラスを塗布しておく。
【0240】リアプレート1、支持枠3、フェースプレ
ート2を張り合わせたものを、大気中で400℃で10
分間焼成することで封着する。封着を行う際、カラーの
場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなくては
いけないため、十分な位置合わせを行った。
【0241】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、実施例1と同様の手法でフォーミング
処理、活性化処理を行う。
【0242】次に排気、封止を行った後、高周波加熱法
でゲッター処理を行う。
【0243】以上のように完成した画像表示装置におい
て、実施例1と同様、電子ビームを蛍光膜に衝突させ、
励起・発光させることで画像を表示させた。
【0244】本比較例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを8kVまで上げたところ、放電やリーク電流等
は観測されず、高輝度で色表現の良い画像が得られた。
しかしながら、数分のうちにスペーサ近傍の画像が乱
れ、安定した表示は行えなかった。
【0245】また、高電圧Vaを徐々に上げていったと
ころ、12kV程度で放電が観測され、スペーサ近傍の
画像が突然暗くなった。
【0246】[実施例6]本実施例では、(工程−h)
まで、第1の実施例と同様の工程を行った。
【0247】(工程−i)次に、ガラス繊維強化ポリイ
ミド樹脂(商品名:AURUM JGN3030、三井
東圧化学製)を、射出成型法により、1mm(高さ)×
40mm(長さ)×0.2mm(幅)に加工したものを
スペーサ11とし、クリーンオーブン中に入れ、300
℃で1時間加熱して脱ガス処理を行った。
【0248】(工程−j)リアプレート1の上配線7b
上のスペーサ11を配置する位置に、全芳香族ポリイミ
ドワニス(トレニース#3000、東レ社製)をディス
ペンサを用いて塗布し、そこに(工程−i)により作製
されたスペーサ11を仮固定する。この時、不図示の治
具を用い、スペーサ11が略垂直に保持できるようにし
た。スペーサ11を仮固定したまま、ホットプレート上
で100℃、10分間のプリベークを行い、スペーサ保
持治具を撤去した後、クリーンオーブン中で、室温から
300℃まで昇温し、300℃で1時間保持して、脱ガ
ス処理を行った。これにより、リアプレート1上の所望
の位置にスペーサ11を固定することができた。
【0249】(工程−k)以上のようにして多数のスペ
ーサ11を固定したリアプレート1に、支持枠3を配置
した。この時、リアプレート1と支持枠3の接合部には
あらかじめフリットガラスを塗布してある。フェースプ
レート2(ガラス基板8の内面に蛍光膜10とメタルバ
ック91が形成されて構成される)は、支持枠3及びス
ペーサ11を介して配置するが、フェースプレート2と
支持枠3の接合部、及びスペーサ11との接合部には、
あらかじめフリットガラスを塗布しておく。リアプレー
ト1、支持枠3、フェースプレート2を張り合わせたも
のを、初め大気中で100℃で10分間保持し、その後
300℃まで昇温し、300℃で1時間保持して、更に
400℃まで昇温し、10分間焼成することで封着し
た。封着を行う際、カラーの場合は各色蛍光体と電子放
出素子とを対応させなくてはいけないため、十分な位置
合わせを行った。
【0250】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、実施例1と同様の手法でフォーミング
処理、活性化処理を行う。
【0251】次に排気、封止を行った後、高周波加熱法
でゲッター処理を行う。
【0252】以上のように完成した画像表示装置におい
て、実施例1と同様、電子ビームを蛍光体膜10に衝突
させ、励起・発光させることで画像を表示させた。
【0253】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを7kVまで上げたが、放電やリーク電流等は観
測されず、高輝度で色表現の良い画像が安定に得られ
た。
【0254】また、本実施例の画像形成装置において
は、スペーサ製造工程が簡略であり、低コストで画像形
成装置を構成することができた。
【0255】[実施例7]本実施例では、(工程−h)
まで、第1の実施例と同様の工程を行った。
【0256】(工程−i)本実施例では、スペーサ材料
として、炭素繊維強化ポリイミド樹脂(商品名:AUR
UM JCN3030、三井東圧化学製)を用い、これ
を射出成型法により、4mm(高さ)×40mm(長
さ)×0.2mm(幅)に加工したものをスペーサ11
とした。これを実施例1と同様に、クリーンオーブン中
に入れ、300℃で1時間加熱して、脱ガス処理を行っ
た。
【0257】(工程−j)次に、このようにして作製し
たスペーサ11を、実施例と同様にして、リアプレート
1上に固定した。
【0258】(工程−k)以上のようにして多数のスペ
ーサ11を固定したリアプレート1に、支持枠3を配置
した。この時、リアプレート1と支持枠3の接合部には
あらかじめフリットガラスを塗布してある。フェースプ
レート2(ガラス基板8の内面に蛍光膜10とメタルバ
ック41が形成されて構成される)は、支持枠3及びス
ペーサ11を介して配置するが、フェースプレート2と
支持枠3の接合部、及びスペーサ11との接合部には、
あらかじめフリットガラス、トレニース#3000をそ
れぞれ塗布しておく。リアプレート1、支持枠3、フェ
ースプレート2を張り合わせたものを、初め、大気中で
100℃で10分間保持し、200℃まで昇温し、20
0℃で30分保持した後、更に300℃まで昇温し、1
時間保持して、更に400℃まで昇温し、10分間焼成
することで封着した。封着を行う際、カラーの場合は各
色蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけない
ため、十分な位置合わせを行った。
【0259】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、実施例1と同様の手法でフォーミング
処理、活性化処理を行った。
【0260】次に、排気、封止した後、高周波加熱法で
ゲッター処理を行った。
【0261】以上のように完成した本発明の画像形成装
置において、実施例1と同様、電子ビームを蛍光体膜1
0に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示する
ことができる。
【0262】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを15kVまで上げたが、放電やリーク電流等は
観測されず、高輝度で色表現の良い画像が安定に得られ
た。
【0263】また、本実施例の画像形成装置において
は、スペーサ製造工程が簡略であり、低コストで画像形
成装置を構成することができた。
【0264】[実施例8]本実施例では、(工程−h)
まで、第1の実施例と同様の工程を行った。
【0265】(工程−i)次に、ガラス繊維強化ポリイ
ミド樹脂(商品名:AURUM JGN3030、三井
東圧化学製)を、射出成型法により、4mm(高さ)×
40mm(長さ)×0.2mm(幅)に加工したものを
スペーサ11とし、クリーンオーブン中に入れ、300
℃で1時間加熱して脱ガス処理を行った。その後、全芳
香族ポリイミドワニス:トレニース#3000(東レ社
製)を、N−メチル−2−ピロリドンで20倍に希釈し
たものに、平均粒度29nmのカーボンブラック(ファ
ーネスブラック)をトレニース#3000の樹脂濃度に
対し18wt%混入させたものをスピンコーティングす
る。スピンコーティングは、まず片面(4mm×4mm
の面)にスピンコートし、ホットプレート上で100
℃、10分間のプリベークを行い、更にもう一方の面に
スピンコートした後、再度ホットプレート上で100
℃、10分間のプリベークを行う。これを、クリーンオ
ーブン中に入れて、室温から300℃まで昇温し、30
0℃で1時間保持して、キュアを行う。こうして得られ
たカーボン含有ポリイミド樹脂の膜厚は約0.1μmで
あった。また、スペーサ表面のシート抵抗Rsを測定し
たところ、3×109 Ωであった。
【0266】(工程−j)リアプレート1の上配線7b
のスペーサを配置する位置に、粒度29nmのカーボン
粉(ファーネスブラック)をトレニース#3000の樹
脂濃度に対し30wt%混入させたものをディスペンサ
ーを用いて塗布し、そこに、工程−iにより作製された
スペーサ11を仮固定する。この時、不図示の治具を用
い、スペーサ11が略垂直に保持できるようにした。ス
ペーサを仮固定したまま、ホットプレート上で100
℃、10分間のプリベークを行い、スペーサ保持治具を
撤去した後、クリーンオーブン中で、室温から300℃
まで昇温し、300℃で1時間保持して、キュアを行
う。これにより、リアプレート1上の所望の位置にスペ
ーサ11を固定することができる。
【0267】(工程−k)以上のようにして多数のスペ
ーサ11を固定したリアプレート1に、支持枠3を配置
した。この時、リアプレート1と支持枠3の接合部には
あらかじめフリットガラスを塗布してある。フェースプ
レート2(ガラス基板8の内面に蛍光膜10とメタルバ
ック91が形成されて構成される)は、支持枠3及びス
ペーサ11を介して配置するが、フェースプレート2と
支持枠3の接合部、及びスペーサ11との接合部には、
あらかじめフリットガラス、粒度29nmのカーボン粉
(ファーネスブラック)をトレニース#3000の樹脂
濃度に対し30wt%混入させたものをそれぞれ塗布し
ておく。リアプレート1、支持枠3、フェースプレート
2を張り合わせたものを、はじめ、大気中で100℃で
10分間保持し、その後、300℃まで昇温し、300
℃で1時間保持して、更にに400℃まで昇温し、10
分間焼成することで封着する。封着を行う際、カラーの
場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなくては
いけないため、十分な位置合わせを行った。
【0268】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、実施例1と同様の手法でフォーミング
処理、活性化処理を行う。
【0269】次に排気、封止を行った後、高周波加熱法
でゲッター処理を行う。
【0270】以上のように完成した画像表示装置におい
て、実施例1と同様、電子ビームを蛍光体膜11に衝突
させ、励起・発光させることで画像を表示させた。
【0271】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを15kVまで上げたが、放電やリーク電流等は
観測されず、極めて高輝度で色表現の良い画像が安定に
得られた。また、本実施例の画像形成装置においては、
スペーサ製造工程が簡略であり、比較的低コストで画像
形成装置を構成することができた。
【0272】[実施例9]本実施例は、図5の構造のス
ペーサを形成した例である。
【0273】本実施例では、(工程−h)まで、第1の
実施例と同様の工程を行った。
【0274】(工程−i)本実施例では、4mm(高
さ)×40mm(長さ)×0.2mm(幅)に切削・研
磨したガラスの小片を清浄に洗浄した後、こうして作製
されたスペーサを全芳香族ポリイミドワニス:トレニー
ス#3000(東レ社製)をN−メチル−2−ピロリド
ンで5倍に希釈したものに浸せきした後、引き上げた。
更に、100℃、10分間のプリベークを行い、これ
を、クリーンオーブン中に入れて、室温から300℃ま
で昇温し、300℃で1時間保持して、キュアを行う。
更に、520℃で30分保持した。こして得られたスペ
ーサ11はスペーサ基材上に有機樹脂が、炭素化されて
いた。最後に、スペーサ表面のシート抵抗Rsを測定し
たところ、5×109 Ω/□であった。また、本工程を
終えたスペーサ11を真空チャンバーよりとりだし、そ
の断面形状を観察したところ、図5(a)に示される様
に、炭素層とポリイミド樹脂層が積層されたものであっ
た。ここで、炭素層の厚さは、約270nmで、ポリイ
ミド樹脂層の厚さは、300nmであった。尚、ポリイ
ミド樹脂の初期膜厚は、600nmであった。これよ
り、ポリイミド樹脂の炭化に伴う膜厚の減少量は、10
%であることがわかった。また、ラザフォード後方散乱
分光法で、炭素層に含まれる酸素、窒素を測定すると、
それぞれ12%、5%であり、原材料と大幅な減少がな
く、また、ESCAでの観察より、原材料の熱分解ポリ
マーであることがわかった。また、フェイスプレート及
びリアプレートと接続されるスペーサ11の両端面は、
レーザー照射により更に、有機樹脂の炭化を行い、電気
的コンタクト層とした。
【0275】(工程−j)リアプレート1の上配線7b
上のスペーサを配置する位置に、粒度100nmの天然
グラファイト粉末をPBI MR Solutionの
樹脂濃度に対し30wt%混入させたものをディスペン
サーを用いて塗布し、そこに、工程−iにより作製され
たスペーサ11を仮固定する。このとき、不図示の治具
を用い、スペーサ11が略垂直に保持できるようにし
た。スペーサ11を仮固定したまま、ホットプレート上
で100℃、10分間のプリベークを行い、スペーサ保
持治具を撤去した後、クリーンオーブン中で、室温から
200℃まで昇温し、200℃で30分保持した後、更
に300℃に昇温し、1時間保持して、キュアを行う。
これにより、リアプレート1上の所望の位置にスペーサ
11を固定することができる。
【0276】(工程−k)以上のようにして多数のスペ
ーサ11を固定したリアプレート1に、支持枠3を配置
する。このとき、リアプレート1と支持枠3の接合部に
はあらかじめフリットガラスを塗布してある。フェース
プレート2(ガラス基板8の内面に蛍光体膜10とメタ
ルバック91が形成されて構成される)は、支持枠3及
びスペーサ11を介して配置するが、フェースプレート
2と支持枠3の接合部、及びスペーサ11との接合部に
は、あらかじめフリットガラス、粒度100nmの天然
グラファイト粉末をPBI MR Solutionの
樹脂濃度に対し30wt%混入させたものをそれぞれ塗
布しておく。リアプレート1、支持枠3、フェースプレ
ート2を張り合わせたものを、はじめ、大気中で100
℃で10分間保持し、200℃まで昇温し、200℃で
30分保持した後、更に300℃まで昇温し、1時間保
持して、更に、400℃まで昇温し、10分間焼成する
ことで封着する。封着を行う際、カラーの場合は各色蛍
光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行った。
【0277】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、実施例1と同様の手法でフォーミング
処理、活性化処理を行う。
【0278】次に排気、封止を行った後、高周波加熱法
でゲッター処理を行う。
【0279】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、実施例1と同様、電子ビームを蛍光体膜1
0に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示する
ことができる。
【0280】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを17kVまで上げたが、放電やスペーサの抵抗
値とアノード電圧に伴う電流値以外のリーク電流等は観
測されず、極めて高輝度で色表現の良い画像が安定に得
られた。これは、2次電子放出効率が小さい炭素を用い
たために、放電耐圧が増加及び帯電が抑制されたものと
推定される。また、本実施例の画像形成装置において
は、スペーサ製造工程が簡略であり、比較的低コストで
画像形成装置を構成することができた。
【0281】[実施例10]本実施例では、(工程−
h)まで、第1の実施例と同様の工程を行った。
【0282】次に、本実施例におけるスペーサ11の製
造について説明する。スペーサの構造は、図5(b)に
示されたスペーサ基材31上に、炭素層52と樹脂層5
1を積層したスペーサ11である。但し、スペーサ基材
31には、ガラス繊維強化ポリイミド樹脂(商品名:A
URUM JGM3030、三井東圧化学製)を、射出
成型法により、4mm(高さ)×40mm(長さ)×
0.2mm(幅)に加工したものを用いた。
【0283】(工程−i)ガラス繊維強化ポリイミド樹
脂(商品名:AURUM JGM3030、三井東圧化
学製)を、射出成型法により、4mm(高さ)×40m
m(長さ)×0.2mm(幅)に加工したものに、全芳
香族ポリイミドワニス:トレニース#3000(東レ社
製)をN−メチル−2−ピロリドンで2倍に希釈したも
のをスピンコーティングする。スピンコーティングは、
まず片面(4mm×40mmの面)にスピンコートし、
ホットプレート上で100℃、10分間のプリベークを
行い、更にもう一方の面にスピンコートした後、再度ホ
ットプレート上で100℃、10分間のプリベークを行
う。これを、クリーンオーブン中に入れて、室温から3
00℃まで昇温し、300℃で1時間保持して、キュア
を行う。こうして得られたポリイミド樹脂の膜厚は約1
μmであった。更に、真空チャンバー中に、スペーサ1
1を設置し、電子銃により、電子密度1015electrons
/cm2 で50Vに加速した電子線をスペーサ11上に
積層されたポリイミド樹脂にまんべんなく照射した。最
後に、スペーサ表面のシート抵抗Rsを測定したとこ
ろ、1010Ωであった。
【0284】また、本工程を終えたスペーサ11を真空
チャンバーよりとりだし、その断面形状を観察したとこ
ろ、図5(b)に示される様に、スペーサ基材31にポ
リイミド樹脂層51とそれと炭素層52とが積層された
ものであった。ここでの炭素層52は、ポリイミド樹脂
51の表面に、部分的に点状の凹部54が形成され、グ
ラファイトの微粒子55が分散している状態であった。
ここで、上記電子線の照射条件に先立ち、予備試験とし
て、電子線の密度、加速エネルギーをパラメータとし
て、ポリイミド樹脂の炭素化への影響を検討した。
【0285】それによると、電子線の加速エネルギーや
電流密度をかえると炭素層の厚みも変化することがわか
った。すなわち、電子線の加速エネルギーや電子密度を
増加すると炭素層の厚みが増加し、逆の場合は、減少し
た。ここで、高抵抗の表面抵抗を得るために、電子密度
を減少し、最表面層に導電性の炭素微粒子を形成する上
記の条件として製作した。
【0286】また、フェイスプレート及びリアレートと
接続されるスペーサの両端面は、レーザー照射により更
に、有機樹脂の炭化を行い、電気的コンタクト層とし
た。
【0287】(工程j)以降の工程を実施例9と同様に
行い、画像形成装置を完成した。
【0288】以上のように完成した画像表示装置におい
て、実施例1と同様、電子ビームを蛍光体膜10に衝突
させ、励起・発光させることで画像を表示させた。
【0289】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを17kVまで上げたが、放電やスペーサ11の
抵抗値とアノード電圧に伴う電流値以外のリーク電流等
は観測されず、極めて高輝度で色表現の良い画像が安定
に得られた。
【0290】[実施例11]本実施例は、触媒性金属を
所望のパターンに形成し、選択的かつ部分的に炭素層を
形成した図7(c)の構造のスペーサを形成した例であ
る。
【0291】本実施例では、(工程−h)まで、第1の
実施例と同様の工程を行った。
【0292】(工程−i)本実施例では、4mm(高
さ)×40mm(長さ)×0.2mm(幅)に切削・研
磨したガラスの小片を清浄に洗浄した後、こうして作製
されたスペーサ基材をポリベンゾイミダゾールワニス:
PBI MR Solution(東レ社製)をN,N
−ジメチルアセトアミドで2倍に希釈したものに浸せき
した後、引き上げた。更に、加熱炉中で、100℃、2
0分間のプリキュアを行い溶媒を取り除いた。この工程
を繰り返した。これを、窒素雰囲気のクリーンオーブン
中に入れて、室温から200℃まで昇温し、200℃で
30分保持した後、300℃に昇温し、1時間保持して
キュアを行った。
【0293】こうして作製されたスペーサ11の有機樹
脂上に、ギ酸ニッケル溶液を図18に示すインクジェッ
トのヘッドを用いるインクジェット法で、図6のピッチ
P=70μm、凹面の底面の幅q=50μmに対応する
様に、幅50μmで帯状に付与し、更に、窒素ガス中で
350℃、30分間焼成し、ギ酸ニッケルを分解して帯
状のニッケル金属微粒子層をスペーサ基材31の両面に
形成した。
【0294】ここで、インクジェットのヘッドの例を図
18を参照して説明する。図において、21はヘッド本
体であり、22は外部配線により信号電流を印加するヒ
ーター又はピエゾ素子、23はその流路にヒータ又はピ
エゾ素子22で瞬時に暖められるインク流路、24はス
ペーサ11の有機樹脂上に、ギ酸ニッケル溶液を吐出す
るノズル、25は上部にインクタンク有して溶液を供給
されるインク供給管である。ノズル数は限定されない
が、スペーサ11に細かな帯状の溶液を吐出すること
で、精緻な形態を形成できる。
【0295】更に、赤外線加熱炉で470℃で30分間
保持した。こうして得られたスペーサ11は、ギ酸ニッ
ケルを付与したところが炭素化されており、帯状の炭素
層52とポリベンゾイミダゾール樹脂層51が、それぞ
れ50μm、20μmに交互に繰り返された構成となっ
た。なお、ポリベンゾイミダゾール樹脂層の膜厚は約1
0μm、炭素層の厚みは、8μmであった。また、炭素
層とスペーサ基材間には、ポリベンゾイミダゾール樹脂
がわずかに残留した。炭素層を顕微ラマン分光法で観測
すると、主として、グラファイトのピークが検出され
た。
【0296】(工程−j)以降の工程を実施例9と同様
に行い、画像形成装置を完成した。
【0297】以上のように完成した画像表示装置におい
て、実施例1と同様、電子ビームを蛍光体膜10に衝突
させ、励起・発光させることで画像を表示させた。
【0298】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを21kVまで上げたが、放電やリーク電流等は
観測されず、極めて高輝度で色表現の良い画像が安定に
得られた。これは、凹凸層の形成により沿面距離が増加
したことに加え、凹面が炭素層となったために、2次電
子放出効率が実質的に1に近づき、放電耐圧が増加した
ものと推定される。また、q>P/2で、P<200μ
mであるので、帯電によるビーム軌道のずれも抑制され
た。また、本実施例の画像形成装置においては、スペー
サ製造工程が簡略であり、比較的低コストで画像形成装
置を構成することができた。
【0299】[実施例12]本実施例は、触媒性金属を
所望のパターンに形成し、選択的かつ部分的に炭素層を
形成した図7(b)の構造のスペーサを形成した例であ
る。
【0300】本実施例では、(工程−h)まで、第1の
実施例と同様の工程を行った。
【0301】(工程−i)本実施例では、4mm(高
さ)×40mm(長さ)×0.2mm(幅)に切削・研
磨したガラスの小片を清浄に洗浄した後、こうして作製
されたスペーサの基体上に、ギ酸ニッケル溶液を図18
に示すインクジェットのヘッドを用いるインクジェット
法で図6のピッチP=70μm、凹面の底面の幅q=5
0μmに対応する様に、幅50μmで帯状に付与した
後、350℃で窒素雰囲気中で焼成した。次に、ポリベ
ンゾイミダゾールワニス:PBI MR Soluti
on(東レ社製)をN,N−ジメチルアセトアミドで2
倍に希釈したものに浸せきした後、引き上げた。更に、
加熱炉中で、100℃、20分間のプリキュアを行い溶
媒を取り除いた。この工程を繰り返した。これを、窒素
雰囲気のクリーンオーブン中に入れて、室温から200
℃まで昇温し、200℃で30分保持した後、300℃
に昇温し、1時間保持してキュアを行った。こうして作
製されたスペーサの有機樹脂上に、ギ酸ニッケル溶液を
スペーサの基体上に、付与したニッケル金属微粒子に対
応する様に、幅50μmで帯状に付与し、更に、窒素ガ
ス中で350℃、30分間焼成し、ギ酸ニッケルを分解
して帯状のニッケル金属微粒子層をスペーサ基材31の
両面に形成した。更に赤外線加熱炉で470℃で30分
間保持した。こうして得られたスペーサ11は、ギ酸ニ
ッケルを付与したところが炭素化されており、帯状の炭
素層52とポリベンゾイミダゾール樹脂層51が、それ
ぞれ、50μm,20μmに交互に繰り返された構成と
なった。なお、ポリベンゾイミダゾール樹脂層の膜厚は
約10μm、炭素層の厚みは、7μmであった。また、
炭素層52とスペーサ基材31間には、ポリベンゾイミ
ダゾール樹脂はなかった。
【0302】(工程−j)以降の工程を実施例10と同
様に行い、画像形成装置を完成した。
【0303】以上のように完成した画像表示装置におい
て、実施例1と同様、電子ビームを蛍光体膜10に衝突
させ、励起・発光させることで画像を表示させた。
【0304】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを21kVまで上げたが、放電やリーク電流等は
観測されず、極めて高輝度で色表現の良い画像が安定に
得られた。これは凹凸層の形成により沿面距離が増加し
たことに加え、凹面が炭素層となったために、2次電子
放出効率が実質的に1に近づき、放電耐圧が増加したも
のと推定される。
【0305】[実施例13]本実施例は、触媒性金属を
所望のパターンに形成し、選択的かつ部分的に炭素層を
形成し、更に、樹脂層の凸面上にも炭素層を形成した図
6の構成のスペーサを形成した例である。
【0306】本実施例では、工程−iを除き、第11の
実施例と同様の工程を行った。工程−iについて詳細に
説明する。
【0307】(工程−i)本実施例では、4mm(高
さ)×40mm(長さ)×0.2mm(幅)に切削・研
磨したガラスの小片を清浄に洗浄した後、ギ酸ニッケル
水溶液を図18に示すインクジェットのヘッドを用いる
インクジェット法で図6のピッチP=180μm、凹面
の底面の幅q=150μmに対応する様に、幅100μ
mで帯状に付与し、更に、窒素ガス中で350℃、30
分間焼成し、ギ酸ニッケルを分解して帯状のニッケル金
属微粒子層をスペーサ基材の両面に形成した。こうして
作製されたスペーサをポリベンゾイミダゾールワニス:
PBI MR Solution(東レ社製)をN,N
−ジメチルアセトアミドで2倍に希釈したものに浸せき
した後、引き上げた。更に、加熱炉中で、100℃、2
0分間のプリキュアを行い溶媒を取り除いた。この工程
を繰り返した。これを、窒素雰囲気のクリーンオーブン
中に入れて、室温から200℃まで昇温し、200℃で
30分保持した後、300℃に昇温し、1時間保持して
キュアを行い、更に、470℃で30分保持した。こう
して得られた、帯状の炭素層52とポリベンゾイミダゾ
ール樹脂層51が、それぞれ、交互に繰り返されたスペ
ーサを実施例10と同様に、真空チャンバー中に設置
し、電子銃により電子線密度1015electrons
/cm 2 、加速エネルギー40Vでスペーサ全面を照射
したところ、凸面のポリベンゾイミダゾール樹脂層51
の表面も薄く炭素化が起こった。また、フェイスプレー
ト及びリアプレートと接続されるスペーサの両端面は、
Pt金属を形成し、電気的コンタクト層とした。
【0308】こうして得られた帯状の炭素層52とポリ
ベンゾイミダゾール樹脂層51が、それぞれ、80μ
m、100μmに交互に繰り返されたスペーサは、ポリ
ベンゾイミダゾール樹脂層の膜厚は約10μm、炭素層
の厚みは、8μmであり、実施例12とほぼ同様であっ
た。また、スペーサ表面のシート抵抗Rsを測定したと
ころ、5×109 Ωであった。
【0309】(工程−j)以降の工程を実施例9と同様
に行い、画像形成装置を完成した。
【0310】以上のように完成した画像表示装置におい
て、実施例1と同様、電子ビームを蛍光膜に衝突させ、
励起・発光させることで画像を表示させた。
【0311】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを21kVまで上げたが、放電やスペーサの抵抗
値とアノード電圧に伴う電流値以外のリーク電流等は観
測されず、極めて高輝度で色表現の良い画像が安定に得
られた。これは凹凸層の形成により沿面距離が増加した
ことに加え、凹面が炭素層となったために、2次電子放
出効率が実質的に1に近づき、放電耐圧が増加したもの
と推定される。
【0312】[実施例14]本実施例は、触媒性金属を
所望のパターンに形成し、選択的かつ部分的に炭素層を
形成し、更に、樹脂層の凸面上にも炭素層を形成した図
6の構造のスペーサを形成した例である。
【0313】本実施例では、工程−iを除き、第11の
実施例と同様の工程を行った。工程−iについて詳細に
説明する。
【0314】(工程−i)本実施例では、4mm(高
さ)×40mm(長さ)×0.2mm(幅)に切削・研
磨したガラスの小片を清浄に洗浄した後、ギ酸ニッケル
溶液を図18に示すインクジェットのヘッドを用いるイ
ンクジェット法で、図6のピッチP=70μm、凹面の
底部の幅q=50μmに対応する様に、幅50μmで帯
状に付与し、更に、窒素ガス中で350℃、30分間焼
成し、ギ酸ニッケルを分解して帯状のニッケル金属微粒
子層をスペーサ基材の両面に形成した。こうして作製さ
れたスペーサをポリベンゾイミダゾールワニス:PBI
MR Solution(東レ社製)をN,N−ジメ
チルアセトアミドで2倍に希釈したものに浸せきした
後、引き上げた。更に、加熱炉中で、100℃、20分
間のプリキュアを行い溶媒を取り除いた。この工程を繰
り返し、10μtの有機樹脂層を得た。これを、窒素雰
囲気のクリーンオーブン中に入れて、室温から200℃
まで昇温し、200℃で30分保持した後、300℃に
昇温し、1時間保持してキュアを行い、更に、470℃
で30分保持した。
【0315】こうして得られた、帯状の炭素層52とポ
リベンゾイミダゾール樹脂層51が、それぞれ、交互に
繰り返されたスペーサを実施例9と同様に、真空チャン
バー中に設置し、電子銃により電子線密度1018electr
ons/cm2 、加速エネルギー50Vでスペーサの炭素
層を照射した。更に、電子銃により電子線密度1S10
14electrons/cm2 、加速エネルギー40Vでスペー
サの全面を照射した。また、フェイスプレート及びリア
プレート接続されるスペーサの両端面は、電子線照射に
より更に、有機樹脂の炭化を行い、電気的コンタクト層
とした。
【0316】こうして得られた帯状の炭素層52とポリ
ベンゾイミダゾール樹脂層51が、それぞれ、50μ
m、20μmに交互に繰り返されたスペーサ11は、ポ
リベンゾイミダゾール樹脂層の膜厚は約10μm、炭素
層の厚みは、2μmであった。
【0317】また、スペーサ表面のシート抵抗Rsを測
定したところ、6×109 Ωであった。
【0318】(工程−j)以降の工程を実施例9と同様
に行い、画像形成装置を完成した。
【0319】以上のように完成した画像表示装置におい
て、実施例1と同様、電子ビームを蛍光体膜10に衝突
させ、励起・発光させることで画像を表示させた。
【0320】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを25kVまで上げたが、放電やスペーサの抵抗
値とアノード電圧に伴う電流値以外のリーク電流等は観
測されず、極めて高輝度で色表現の良い画像が安定に得
られた。これは、更に、沿面距離が増加したことに加
え、凹面が炭素層となったために、2次電子放出効率が
実質的に1に近づき、放電耐圧が増加したものと推定さ
れる。
【0321】[実施例15]本実施例においては、電子
放出素子は、冷陰極電子放出素子の一種である電界放出
素子を用いた。またスペーサはガラス棒を基材とした画
像形成装置である。まず、電界放出素子について図12
(a)及び図12(b)を用いて説明する。図12
(a)は、断面図である。図12において、1201は
リアプレート、1202はフェイスプレート、1203
は陰極、1204はゲート電極、1205はゲート電極
と陰極間の絶縁層、1206は収束電極、1207はフ
ェイスプレート側1202の蛍光体及び陰極1203側
のメタルバックの2層体、1208は収束電極1206
とゲート電極1204間の絶縁層、1209は陰極配
線、1211はスペーサ、1212はスペーサ1211
内のスペーサ基材、1213は有機樹脂層、1214は
炭素層、1215はコンタクト層である。
【0322】図12(b)は、図12(a)のリアプレ
ート1201の平面図である。尚、平面図では、簡略化
のために、ゲート電極1204と陰極1203間の絶縁
層1205、収束電極1206、絶縁層1208を省略
した。
【0323】陰極1203の先端に形成された電界放出
素子は、陰極1203の先端とゲート電極1204間に
大きな電界を印加され、陰極1203の先端より電子を
放出するものである。ゲート電極1204は、複数の陰
極からの放出電子が通過できるように、電子通過口12
16が設けられている。更に、ゲート電極口1216を
通過した電子は、収束電極1206によって収束され、
フェイスプレート1202に設けられた陽極1207の
電界で加速され、陰極に対応する蛍光体の絵素に衝突
し、発光表示するものである。尚、複数のゲート電極1
204と複数の陰極配線1209は、単純マトリクス状
に配置され、入力された入力信号によって、該当する陰
極が選択され、選択された陰極より電子が放出される。
【0324】画像形成装置の有効表示エリアの大きさ
は、縦、横比3:4で、対角10インチである。リアプ
レート1201、フェイスプレート1202の間の間隙
は、2.0mmである。
【0325】次に、本発明の画像形成装置の製造方法に
ついて説明する。
【0326】[リプレートの作成] (工程−1)青板ガラスを基板として、公知の方法によ
って、図12の陰極、ゲート電極、配線等を作成した。
尚、陰極材料はMoとした。
【0327】(工程−2)支持枠を固定するためのフリ
ットガラスを印刷によって、所望の位置に形成した。
【0328】以上の工程により、リアプレート1201
に単純マトリクス配線した電界放出型電子放出素子を形
成した。
【0329】[フェイスプレートの作成] (工程−3)青板ガラス基板に透明導電体、蛍光体、黒
色導電体を印刷法により形成した。蛍光膜の内面側表面
の平滑化処理を行い、その後Alを真空蒸着等を用いて
堆積させ、メタルバックを形成した。以上の工程によ
り、フェイスプレートに3原色の蛍光体をストライプ状
の配列蛍光体、を形成した。
【0330】[スペーサの作成] (工程−4)50μφ、30cmのガラス棒を清浄に洗
浄した後、ギ酸ニッケル水溶液をインクジェット法で、
図6のピッチP=70μm、凹面の底部の幅q=50μ
mに対応する様に、ガラス棒を回転しながら、幅50μ
mで帯状に複数本付与し、更に、窒素ガス中で350
℃、30分間焼成し、ギ酸ニッケルを分解して帯状のニ
ッケル金属微粒子層をスペーサ基材のガラス棒に形成し
た。こうして作製されたスペーサをポリベンゾイミダゾ
ールワニス:PBI MR Solution(東レ社
製)をN,N−ジメチルアセトアミドで2倍に希釈した
ものに浸せきした後、引き上げた。更に、加熱炉中で、
100℃、20分間のプリキュアを行い溶媒を取り除い
た。この工程を繰り返し、所望の有機樹脂層の厚みとし
た。これを、窒素雰囲気のクリーンオーブン中に入れ
て、室温から200℃まで昇温し、200℃で30分保
持した後、300℃に昇温し、1時間保持してキュアを
行い、更に、470℃で30分保持した。
【0331】こうして得られた、帯状の炭素層52とポ
リベンゾイミダゾール樹脂層51が、それぞれ、交互に
繰り返された棒状スペーサを真空チャンバー中に設置
し、電子銃により電子線密度1018electrons/c
2 、加速エネルギー50Vでスペーサの炭素層を照射
した。更に、電子銃により電子線密度1014electrons
/cm2 、加速エネルギー40Vでスペーサの全面を照
射した。
【0332】こうして得られた帯状の炭素層とポリベン
ゾイミダゾール樹脂層が、それぞれ、50μm、20μ
mに交互に繰り返されたスペーサ11は、ポリベンゾイ
ミダゾール樹脂層の膜厚は10μm、炭素層の厚みは、
2μmであった。
【0333】次に、こうして作成されたガラス棒を2m
m毎に切断した。更に、また、フェイスプレート2及び
リアプレート1と接続されるスペーサ11の両端面は、
Pt金属を形成し、電気的コンタクト層とした。
【0334】こうして、作成したスペーサ表面のシート
抵抗Rsを測定したところ、3×109 Ωであった。
【0335】(工程−5)次に、フェイスプレートのス
ペーサを配置する位置に、粒度29nmのカーボン粉
(ファーネスブラック)をトレニース#3000の樹脂
濃度に対し30wt%混入させたものをディスペンサー
を用いて塗布し、そこに、工程−4により作製されたス
ペーサ11を仮固定する。この時、不図示の治具を用
い、スペーサが略垂直に保持できるようにした。スペー
サ11を仮固定したままホットプレート上で100℃、
10分間のプリベークを行い、スペーサ保持治具を撤去
した後、クリーンオーブン中で、室温から300℃まで
昇温し、300℃で1時間保持して、キュアを行う。こ
れにより、フェイスプレート上の所望の位置にスペーサ
11を固定することができる。以上のようにして多数の
スペーサを固定したフェイスプレートに、支持枠を接着
する。
【0336】次にこうして作成されたスペーサ11、及
び支持枠3の接着されたフェースプレート2とリアプレ
ート1とを加圧接着することで封着する。封着を行う
際、カラーの場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応
させなくてはいけないため、十分な位置合わせを行っ
た。
【0337】(工程−6)以上のようにして完成した容
器内の雰囲気を排気管(図示せず)を通じ真空ポンプに
て排気し、十分な真空度に達した後、250度で、3時
間排気しながら、ベーキングを行った。
【0338】(工程−7)次に、室温で、10のマイナ
ス8乗torr程度の真空度まで、排気し、不図示の排
気管をガスバーナで熱することで溶着し外囲器の封止を
行った。
【0339】最後に封止後の真空度を維持するために、
高周波加熱法でゲッター処理を行った。
【0340】以上のように完成した画像表示装置におい
て、実施例1と同様、電子ビームを蛍光膜に衝突させ、
励起・発光させることで画像を表示させた。
【0341】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Vaを13kVまで上げたが、放電やスペーサの抵抗
値とアノード電圧に伴う電流値以外のリーク電流等は観
測されず、極めて高輝度で色表現の良い画像が安定に得
られた。これは、凹凸層の形成により沿面距離が増加し
たことに加え、凹面が炭素層となったために、2次電子
放出効率が実質的に1に近づき、放電耐圧が増加したも
のと推定される。
【0342】[実施例16]本実施例では、実施例5,
8,11のスペーサをスペーサの形状を変え形成したも
のである。各実施例とは、各工程の製法は、同様であ
る。
【0343】また、画像形成装置は、画素サイズが、
赤,青,緑の三原色を有するカラー表示のために、15
0μm×3(R,G,B)×450μmとして、有効画
像表示領域が、125mm角の画像形成装置を作成し
た。本実施例におけるスペーサ基材の大きさは、3mm
(高さ)×140mm(長さ)×0.1mm(幅)であ
る。
【0344】本実施例では、(工程−i)まで、各の実
施例と同様の工程を行ったので省略する。
【0345】工程−j以降の画像形成装置の作成を図1
6を用いて説明する。図16は、図9の画像形成装置の
断面図である。161は、スペーサの接着剤、162
は、フリットガラスである。図16中、図1,2,8,
9に示した同じ部位と同じ部位には同じ符号を付して、
重複する説明を省略する。161は、スペーサの接着
剤、162は、フリットガラスである。
【0346】(工程−j) (工程−j−1)(工程−h)を終えたリアプレート1
の上配線7b上のスペーサを配置する位置に、粒度10
0nmの天然グラファイト粉末をPBI MRSolu
tionの樹脂濃度に対し30wt%混入させたものを
ディスペンサーを用いて塗布した。
【0347】(工程−j−2)上記PBI樹脂161上
に、工程−iにより作製されたスペーサ11を仮固定す
る。このとき、不図示の治具を用い、スペーサ11が略
垂直に保持できるようにした。スペーサを仮固定したま
ま、ホットプレート上で100℃、10分間のプリベー
クを行い、スペーサ保持治具を撤去した後、クリーンオ
ーブン中で、室温から200℃まで昇温し、200℃で
30分保持したあと、更に300℃に昇温し、1時間保
持して、キュアを行う。これにより、リアプレート1上
の所望の位置にスペーサ11を固定することができる。
【0348】(工程−k) (工程−k−1)以上のようにして多数のスペーサ11
を固定したリアプレート1に、支持枠3を配置する。こ
のとき、リアプレート1と支持枠3の接合部にはあらか
じめフリットガラス162を塗布してある。フェースプ
レート2(ガラス基板8の内面に蛍光膜10とメタルバ
ック91が形成されて構成される)は支持枠3及びスペ
ーサ11を介して配置するが、フェースプレート2と支
持枠3の接合部、及びスペーサ11との接合部には、あ
らかじめフリットガラス162、粒度100nmの天然
グラファイト粉末をPBI MR Solutionの
樹脂濃度に対し30wt%混入させたものをそれぞれ塗
布しておく。
【0349】(工程−k−2)リアプレート1、支持枠
3、フェースプレート2を張り合わせたものを、はじ
め、大気中で100℃で10分間保持し、200℃まで
昇温し、200℃で30分保持した後、更に300℃に
昇温し、1時間保持して、更に、400℃まで昇温し、
10分間焼成することで封着する。封着を行う際、カラ
ーの場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなく
てはいけないため、十分な位置合わせを行った。
【0350】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、実施例1と同様の手法でフォーミング
処理、活性化処理を行う。
【0351】次に排気、封止を行った後、高周波加熱法
でゲッター処理を行う。
【0352】以上のように完成した本発明の画像表示装
置に、NTSC方式のテレビ信号に基づいたテレビジョ
ン表示を行う為の駆動回路の構成例について、図17を
用いて説明する。
【0353】図17において、171は画像表示パネ
ル、172は走査回路、173は制御回路、174はシ
フトレジスタである。175はラインメモリ、176は
同期信号分離回路、177は変調信号発生器、Vx及び
Vaは直流電圧源である。
【0354】表示パネル171は、端子Dox1 乃至Dox
m 、端子Doy1 乃至Doyn 、及び高圧端子Hvを介して
外部の電気回路と接続している。端子Doxl 乃至Doxm
には、表示パネル内に設けられている電子源、即ち、M
行N列の行列状にマトリクス配線された表面伝導型電子
放出素子群を一行(N素子)ずつ順次駆動する為の走査
信号が印加される。
【0355】端子Dyl乃至Dynには、前記走査信号によ
り選択された一行の表面伝導型電子放出素子の各素子の
出力電子ビームを制御する為の変調信号が印加される。
高圧端子Hvには、直流電圧源Vaより、例えば10k
〔V〕の直流電圧が供給されるが、これは表面伝導型電
子放出素子から放出される電子ビームに蛍光体を励起す
るのに十分なエネルギーを付与する為の加速電圧であ
る。
【0356】走査回路172について説明する。同回路
は、内部にM個のスイッチング素子を備えたもので(図
中、SlないしSmで模式的に示している)ある。各ス
イッチング素子は、直流電圧源Vxの出力電圧もしくは
0〔V〕(グランドレベル)のいずれか一方を選択し、
表示パネル171の端子Dox1 ないしDoxm と電気的に
接続される。S1乃至Smの各スイッチング素子は、制
御回路173が出力する制御信号Tscanに基づいて動作
するものであり、例えばFETのようなスイッチング素
子を組み合わせることにより構成することができる。
【0357】直流電圧源Vxは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性(電子放出しきい値電圧)に基
づき走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子
放出しきい値電圧以下となるような一定電圧を出力する
ように設定されている。
【0358】制御回路173は、外部より入力する画像
信号に基づいて適切な表示が行われるように各部の動作
を整合させる機能を有する。制御回路173は、同期信
号分離回路176より送られる同期信号Tsyncに基づい
て、各部に対してTscan及びTsft 及びTmry の各制御
信号を発生する。
【0359】同期信号分離回路176は、外部から入力
されるNTSC方式のテレビ信号から同期信号成分と輝
度信号成分と分離する為の回路で、一般的な周波数分離
(フィルター)回路等を用いて構成できる。同期信号分
離回路176により分離された同期信号は、垂直同期信
号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜上T
sync信号として図示した。前記テレビ信号から分離され
た画像の輝度信号成分は便宜上DATA信号と表した。
該DATA信号はシフトレジスタ174に入力される。
【0360】シフトレジスタ174は、時系列的にシリ
アルに入力される前記DATA信号を、画像の1ライン
毎にシリアル/パラレル変換するためのもので、前記制
御回路173より送られる制御信号Tsft に基づいて動
作する(即ち、制御信号Tsft は、シフトレジスタ17
4のシフトクロックであるということもできる。)。シ
リアル/パラレル変換された画像1ライン分(電子放出
素子N素子分の駆動データに相当)のデータは、Id1
乃至IdnのN個の並列信号として前記シフトレジスタ
174より出力される。
【0361】ラインメモリ175は、画像1ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路173より送られる制御信号Tmry に従っ
て適宜Id1乃至Idnの内容を記憶する。記憶された
内容は、I′d1乃至I′dnとして出力され、変調信
号発生器177に入力される。
【0362】変調信号発生器177は、画像データI′
dl乃至I′dnの各々に応じて表面伝導型電子放出素
子の各々を適切に駆動変調する為の信号源であり、その
出力信号は、端子Doyl 乃至Doyn を通じて表示パネル
171内の表面伝導型電子放出素子に印加される。
【0363】ここでは、パルス幅変調方式によって変調
を行った。パルス幅変調方式を実施するに際しては、変
調信号発生器177として、一定の波高値の電圧パルス
を発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パルスの
幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用いるこ
とができる。
【0364】シフトレジスタ174やラインメモリ17
5は、デジタル信号式のものもアナログ信号式のものも
採用できる。画像信号のシリアル/パラレル変換や記憶
が所定の速度で行われれば良いからである。例えば、ラ
インメモリ175は本例ではアナログメモリとしている
が、デジタルラインメモリとする場合にはシフトレジス
タ174又は同期信号分離回路176の前段にA/D変
換器を設ければよい。
【0365】このような駆動回路により、表示パネルの
各電子放出素子に、容器外端子Doxl 乃至Doxm 、Doy
l 乃至Doyn を介して電圧を印加することにより、電子
放出が生ずる。高圧端子Hvを介してメタルバック14
9、に高圧を印加し、電子ビームを加速する。加速され
た電子は、蛍光膜148に衝突し、発光が生じて画像が
形成される。
【0366】以上のようにして完成した本発明の画像形
成装置において、NTSC信号を入力したところ、いず
れの画像形成装置においても、テレビジョン画像が表示
された。本実施例では、NTSC信号の映像信号を用い
たが、PAL,SECAM信号やハイビジョン信号に対
しても、高電圧で、高速な走査及びドライブによって、
高輝度の画像を得ることができる。
【0367】本実施例のいずれの画像形成装置において
も、高電圧Vaを10kVまでは、放電やリーク電流等
は観測されず、15kVで、実施例8と同様のスペーサ
を有する画像形成装置では、やや放電が発生したが、実
施例5及び11同様のスペーサを有する画像形成装置で
は、放電やリーク電流等は観測されず、極めて高輝度で
色表現の良い画像が安定に得られた。また、帯電の影響
は観測されなかった。以上の様に、本実施例の画像形成
装置においては、スペーサ製造工程が簡略であり、比較
的低コストで画像形成装置を構成することができた。
【0368】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の画像形成装
置によれば、高輝度、色純度の高い良好な画像を長時間
にわたり保持し得る画像形成装置を提供でき、高品位な
平板型画像形成装置が提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の1例を示す概略構成図
である。
【図2】本発明の画像形成装置の1例を示す断面図であ
る。
【図3】本発明の画像形成装置に用いられるスペーサの
概略断面図である。
【図4】本発明の画像形成装置で用いることのできるス
ペーサの断面図である。
【図5】本発明の画像形成装置に用いられるスペーサ図
である。
【図6】本発明の画像形成装置に用いられるスペーサ図
である。
【図7】本発明の画像形成装置に用いられるスペーサ図
である。
【図8】本発明の画像形成装置で用いることのできる表
面伝導型電子放出素子の概略図である。
【図9】本発明の平面型電子線表示パネルの断面図であ
る。
【図10】本発明の実施例で作成した表面伝導型電子放
出素子を用いた電子源の作成プロセス図である。
【図11】本発明の実施例で作成した表面伝導型電子放
出素子を用いた電子源の作成プロセス図である。
【図12】a;本発明の実施例15の電界放出素子を用
いた画像形成装置の断面図である。b;本発明の実施例
15の電界放出素子を用いた画像形成装置のリアプレー
トの平面図である。
【図13】本発明のスペーサを説明する図である。
【図14】従来の画像形成装置の説明図である。
【図15】従来の画像形成装置の説明図である。
【図16】本発明の画像形成装置の製造方法の説明図で
ある。
【図17】本発明の画像形成装置の一例としての駆動ブ
ロック図である。
【図18】本発明に用いられるインクジェット方式のヘ
ッドの外観図である。
【符号の説明】
1,141,1201 リアプレート 2,142,1202 フェイスプレート 3,143 支持枠又は外枠 4,144 電子源基板 5,82,145 電子放出素子 6 素子電極 7,146 配線電極 8,148 ガラス基板 9,149 透明電極 10,150 蛍光体膜 11,151,1211 スペーサ 31,1212 スペーサ基材 32 表面コート層 41 炭素粒子 42 樹脂 51 樹脂層 52 炭素層 53 オーミックコンタクト層 81 導電性薄膜 83 絶縁層 91 メタルバック 101 コンタクトホール 111 Cr膜 161 PBI樹脂 162 フリットガラス 171 画像表示パネル 172 走査回路 173 制御回路 174 シフトレジスタ 175 ラインメモリ 176 同期信号分離回路 177 変調信号発生器 1201 基板 1203 陰極 1204 ゲート電極 1205 絶縁層 1206 収束電極 1207 蛍光体とメタルバックの2層体 1208 絶縁層 1209 陰極配線 1213 有機樹脂層 1214 炭素層 1215 コンタクト層 1216 電子通過口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 外充 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (69)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子放出素子が配置されたリアプレート
    と、画像形成部材を有し該リアプレートに対向して配置
    されたフェースプレートと、該フェースプレートとリア
    プレートとの間に配されたスペーサと、を有する画像形
    成装置において、 該スペーサがスペーサ基材を有機樹脂と炭素とで被覆さ
    れ、かつ、該スペーサの表面に該炭素を有することを特
    徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 上記炭素が炭素粉末として上記有機樹脂
    に分散されていることを特徴とする請求項1に記載の画
    像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記炭素粉末が前記スペーサ基材を被覆
    する前記有機樹脂の表面上に配置されていることを特徴
    とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記炭素粉末の一部が前記スペーサ基材
    を被覆する前記有機樹脂の表面に露出していることを特
    徴とする請求項2或いは請求項3に記載の画像形成装
    置。
  5. 【請求項5】 前記炭素粉末が前記有機樹脂に対して数
    wt%以上数十wt%以下含有されていることを特徴と
    する請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の画像形成
    装置。
  6. 【請求項6】 上記炭素粉末がカーボンブラック、グラ
    ファイト、或いはそれらの混合物からなることを特徴と
    する請求項2乃至請求項5のいずれかに記載の画像形成
    装置。
  7. 【請求項7】 前記スペーサのシート抵抗が109 Ω/
    □以上1012Ω/□以下であることを特徴とする請求項
    2乃至請求項6のいずれかに記載の画像形成装置。
  8. 【請求項8】 前記炭素が炭素層として、前記スペーサ
    基材を被覆する有機樹脂表面を被覆してなることを特徴
    とする請求項1に記載の画像形成装置。
  9. 【請求項9】 前記炭素層が前記有機樹脂の熱分解ポリ
    マーであることを特徴とする請求項8に記載の画像形成
    装置。
  10. 【請求項10】 前記炭素層が前記有機樹脂表面上に形
    成された点状凹部に配置された炭素微粒子からなること
    を特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
  11. 【請求項11】 前記炭素微粒子がグラファイト、アモ
    ルファスカーボン、或いはそれらの混合物からなること
    を特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
  12. 【請求項12】 前記炭素層が前記スペーサ基材を被覆
    する有機樹脂表面の一部を被覆してなることを特徴とす
    る請求項8に記載の画像形成装置。
  13. 【請求項13】 前記炭素層が帯状に形成されてなるこ
    とを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
  14. 【請求項14】 前記炭素層の帯が前記プレートに略平
    行に複数形成されてなることを特徴とする請求項13に
    記載の画像形成装置。
  15. 【請求項15】 前記有機樹脂が前記プレートに略平行
    の複数の凹凸を有しており、かつ、前記炭素層の帯が前
    記有機樹脂の凹部に形成されていることを特徴とする請
    求項14に記載の画像形成装置。
  16. 【請求項16】 前記有機樹脂の凸部間のピッチをPと
    し、前記炭素層の帯の前記プレート平面に対して前記凹
    部の底面の幅をqとする時、q≧P/2に示される関係
    式を満たすことを特徴とする請求項15に記載の画像形
    成装置。
  17. 【請求項17】 前記スペーサ基材を被覆する有機樹脂
    の凹部の深さtがt≧0.2q(qは凹部の底面の幅)
    に示される関係式を満たすことを特徴とする請求項15
    又は16に記載の画像形成装置。
  18. 【請求項18】 前記凹部に形成される炭素層の厚み
    が、100nm以上であることを特徴とする請求項15
    乃至請求項17のいずれかに記載の画像形成装置。
  19. 【請求項19】 前記炭素層は触媒性金属を含むことを
    特徴とする請求項15乃至請求項19のいずれかに記載
    の画像形成装置。
  20. 【請求項20】 前記触媒性金属がNi,Fe,Coの
    鉄族であることを特徴とする請求項19に記載の画像形
    成装置。
  21. 【請求項21】 前記スペーサ基材を被覆する有機樹脂
    の凸部表面上に炭素微粒子を有することを特徴とする請
    求項15乃至請求項20のいずれかに記載の画像形成装
    置。
  22. 【請求項22】 前記炭素微粒子が前記有機樹脂の凸部
    表面上に形成された点状凹部に配置された炭素微粒子か
    らなることを特徴とする請求項21に記載の画像形成装
    置。
  23. 【請求項23】 前記炭素微粒子がグラファイト、アモ
    ルファスカーボン、或いはそれらの混合物からなること
    を特徴とする請求項22に記載の画像形成装置。
  24. 【請求項24】 前記スペーサ表面のシート抵抗が10
    9 Ω/□以上1012Ω/□以下であることを特徴とする
    請求項8乃至請求項23のいずれかに記載の画像形成装
    置。
  25. 【請求項25】 前記炭素と有機樹脂とがそれぞれ帯状
    に前記スペーサ基材を被覆し、かつ、該帯が前記プレー
    トに対し略垂直方向に交互に連続して形成されてなるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  26. 【請求項26】 前記スペーサ基材を被覆する前記有機
    樹脂の帯の厚みが、前記炭素の帯の厚みより大きいこと
    を特徴とする請求項25に記載の画像形成装置。
  27. 【請求項27】 前記炭素の帯の厚みが100nm以上
    であることを特徴とする請求項26に記載の画像形成装
    置。
  28. 【請求項28】 前記炭素の帯および前記有機樹脂の帯
    がそれぞれ複数形成され、かつ前記炭素の帯および前記
    有機樹脂帯が前記プレート平面に対し略平行に形成され
    てなることを特徴とする請求項26或いは請求項27に
    記載の画像形成装置。
  29. 【請求項29】 前記有機樹脂の帯間のピッチをPと
    し、前記炭素の帯の前記プレート平面に対して略垂直方
    向の幅を1とする時、1≧P/2に示される関係式を満
    たすことを特徴とする請求項28に記載の画像形成装
    置。
  30. 【請求項30】 前記炭素の帯は触媒性金属を含むこと
    を特徴とする請求項25乃至請求項29のいずれかに記
    載の画像形成装置。
  31. 【請求項31】 前記触媒性金属がNi,Fe,Coの
    鉄族であることを特徴とする請求項30に記載の画像形
    成装置。
  32. 【請求項32】 前記有機樹脂の帯の表面上に炭素微粒
    子を有することを特徴とする請求項25乃至請求項31
    のいずれかに記載の画像形成装置。
  33. 【請求項33】 前記炭素微粒子が、前記有機樹脂の帯
    の表面上に形成された点状凹部に配置された炭素微粒子
    からなることを特徴とする請求項32に記載の画像形成
    装置。
  34. 【請求項34】 前記炭素微粒子がグラファイト、アモ
    ルファスカーボン、或いはそれらの混合物からなること
    を特徴とする請求項33に記載の画像形成装置。
  35. 【請求項35】 前記スペーサ表面のシート抵抗が10
    9 Ω/□以上1012Ω/□以下であることを特徴とする
    請求項25乃至請求項34のいずれかに記載の画像形成
    装置。
  36. 【請求項36】 前記有機樹脂がポリイミド樹脂或いは
    ポリベンゾイミダゾール樹脂のいずれかであることを特
    徴とする請求項1乃至請求項35のいずれかに記載の画
    像形成装置。
  37. 【請求項37】 前記ポリイミド樹脂が全芳香族ポリイ
    ミドであることを特徴とする請求項36に記載の画像形
    成装置。
  38. 【請求項38】 前記スペーサ基材がガラスからなる部
    材であることを特徴とする請求項1乃至請求項37のい
    ずれかに記載の画像形成装置。
  39. 【請求項39】 前記スペーサ基材は有機樹脂にガラ
    ス、アルミナ、ボロン、炭素、セラミック系ウイスカー
    の少なくとも一つ以上の繊維状フィラーを分散してなる
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項36のいずれかに
    記載の画像形成装置。
  40. 【請求項40】 前記フィラーが前記有機樹脂に対して
    1wt%以上50wt%以下含有されていることを特徴
    とする請求項39に記載の画像形成装置。
  41. 【請求項41】 前記有機樹脂がポリイミド樹脂或いは
    ポリベンゾイミダゾール樹脂のいずれかであることを特
    徴とする請求項39又は,40のいずれかに記載の画像
    形成装置。
  42. 【請求項42】 前記ポリイミド樹脂が全芳香族ポリイ
    ミドであることを特徴とする請求項41に記載の画像形
    成装置。
  43. 【請求項43】 前記スペーサの前記フェースプレート
    および/または前記リアプレート側の当接部にコンタク
    ト層が配されていることを特徴とする請求項1乃至請求
    項42のいずれかに記載の画像形成装置。
  44. 【請求項44】 前記コンタクト層が前記炭素であるこ
    とを特徴とする請求項43記載の画像形成装置。
  45. 【請求項45】 前記コンタクト層が前記炭素と電気的
    に接続していることを特徴とする請求項44に記載の画
    像形成装置。
  46. 【請求項46】 前記スペーサが前記フェースプレート
    に形成されたアノード及び/或いは前記リアプレートに
    形成された駆動配線に接合してなることを特徴とする請
    求項1乃至請求項45のいずれかに記載の画像形成装
    置。
  47. 【請求項47】 前記接合が炭素粉末を混合した樹脂で
    構成される接着部材により行われることを特徴とする請
    求項46に記載の画像形成装置。
  48. 【請求項48】 前記スペーサが複数配置されているこ
    とを特徴とする請求項1乃至請求項45のいずれかに記
    載の画像形成装置。
  49. 【請求項49】 前記電子放出素子が冷陰極であること
    を特徴とする請求項1乃至請求項48のいずれかに記載
    の画像形成装置。
  50. 【請求項50】 前記冷陰極が電界放出素子或いは表面
    伝導型電子放出素子であることを特徴とする請求項49
    に記載の画像形成装置。
  51. 【請求項51】 電子放出素子が配置されたリアプレー
    トと、画像形成部材を有し該リアプレートに対向して配
    置されたフェースプレートと、該フェースプレートと前
    記リアプレートとの間に配されたスペーサと、を有する
    画像形成装置において、 該スペーサが、スペーサ基材を有機樹脂で被覆すること
    で構成され、かつ、 前記スペーサ基材は有機樹脂にガラス、アルミナ、ボロ
    ン、炭素、セラミック系ウイスカーの少なくとも一つ以
    上の繊維状フィラーを分散してなることを特徴とする画
    像形成装置。
  52. 【請求項52】 前記フィラーが前記有機樹脂に対して
    1wt%以上50wt%以下含有されていることを特徴
    とする請求項51に記載の画像形成装置。
  53. 【請求項53】 前記有機樹脂がポリイミド樹脂或いは
    ポリベンゾイミダゾール樹脂のいずれかであることを特
    徴とする請求項51又は,52のいずれかに記載の画像
    形成装置。
  54. 【請求項54】 前記ポリイミド樹脂が全芳香族ポリイ
    ミドであることを特徴とする請求項53に記載の画像形
    成装置。
  55. 【請求項55】 電子放出素子が配置されたリアプレー
    トと、画像形成部材を有し該リアプレートに対向して配
    置されたフェースプレートと、該フェースプレートと前
    記リアプレートとの間に配されたスペーサと、を有する
    画像形成装置において、 該スペーサが、スペーサ基材を有機樹脂で被覆すること
    で構成され、かつ、 前記有機樹脂は、ポリベンゾイミダゾール樹脂であるこ
    とを特徴とする画像形成装置。
  56. 【請求項56】 請求項1乃至55のいずれか1項に記
    載の画像形成装置のスペーサの製造方法において、 前記スペーサ基材に有機樹脂を塗布する工程を有するこ
    とを特徴とする画像形成装置のスペーサの製造方法。
  57. 【請求項57】 請求項56に記載の画像形成装置のス
    ペーサの製造方法において、前記有機樹脂を塗布する工
    程は、前記スペーサ基体を、前記有機樹脂を含む溶液
    に、浸せき後、引き上げによって塗布される工程である
    ことを特徴とする画像形成装置のスペーサの製造方法。
  58. 【請求項58】 請求項56又は,57に記載の画像形
    成装置のスペーサの製造方法において、前記有機樹脂を
    塗布する工程は、スペーサ基材に炭素粉末を有する有機
    樹脂塗布する工程であることを特徴とする画像形成装置
    のスペーサの製造方法。
  59. 【請求項59】 請求項56又は,57に記載の画像形
    成装置のスペーサの製造方法において、更に、前記有機
    樹脂を炭素化する工程を有することを特徴とする画像形
    成装置のスペーサの製造方法。
  60. 【請求項60】 請求項59に記載の画像形成装置のス
    ペーサの製造方法において、前記有機樹脂を炭素化する
    工程が、前記有機樹脂に電子線を照射することで行われ
    たことを特徴とする画像形成装置のスペーサの製造方
    法。
  61. 【請求項61】 請求項59に記載の画像形成装置のス
    ペーサの製造方法において、前記有機樹脂を炭素化する
    工程が、前記有機樹脂に前記プレートに対し略平行にな
    るように帯状に電子線を照射することで行われたことを
    特徴とする画像形成装置のスペーサの製造方法。
  62. 【請求項62】 請求項59に記載の画像形成装置のス
    ペーサの製造方法において、前記有機樹脂を炭素化する
    工程が、前記スペーサ基材に塗布された有機樹脂を加熱
    することで行われることを特徴とする画像形成装置のス
    ペーサの製造方法。
  63. 【請求項63】 請求項62に記載の画像形成装置のス
    ペーサの製造方法において、前記有機樹脂を炭素化する
    工程が、前記スペーサ基材に塗布された有機樹脂を光照
    射によって加熱することで行われることを特徴とする画
    像形成装置のスペーサの製造方法。
  64. 【請求項64】 請求項56乃至63のいずれか1項に
    記載の画像形成装置のスペーサの製造方法において、前
    記有機樹脂を炭素化する工程の前に、前記スペーサ基材
    或いは、ないしスペーサ基材に塗布された有機樹脂上
    に、部分的に触媒性金属層を形成する工程を有すること
    を特徴とする画像形成装置のスペーサの製造方法。
  65. 【請求項65】 請求項64に記載の画像形成装置のス
    ペーサの製造方法において、触媒性金属層を形成する工
    程が、前記触媒性金属が、前記プレートに対し略平行に
    なるように帯状に形成されることを特徴とする画像形成
    装置のスペーサの製造方法。
  66. 【請求項66】 請求項64又は,65項に記載の画像
    形成装置のスペーサの製造方法において、触媒性金属層
    を形成する工程が、前記触媒性金属を有する溶液を、前
    記スペーサ基材或いは、ないしスペーサ基材に塗布され
    た有機樹脂上に、付与することで形成されることを特徴
    とする画像形成装置のスペーサの製造方法。
  67. 【請求項67】 請求項66に記載の画像形成装置のス
    ペーサの製造方法において、触媒性金属層を形成する工
    程が、前記触媒性金属を有する溶液を前記スペーサ基材
    或いは、ないしスペーサ基材に塗布された有機樹脂上へ
    の付与が、インクジェット法で付与されることで形成さ
    れることを特徴とする画像形成装置のスペーサの製造方
    法。
  68. 【請求項68】 請求項56乃至67のいずれか1項に
    記載の画像形成装置のスペーサの製造方法において、前
    記スペーサのフェイスプレート及び/またはリアプレー
    ト側の当接部の有機樹脂に電子線或いは光照射する工程
    を有することを特徴とする画像形成装置のスペーサの製
    造方法。
  69. 【請求項69】 請求項1又は,2,8,9,10,1
    2,13,14,15,25,46,51,55のいず
    れか1項に記載の画像形成装置の製造方法において、前
    記スペーサを前記フェースプレートに形成されたアノー
    ド及び/或いは前記リアプレートに形成された駆動配線
    に接合する工程を有することを特徴とする画像形成装置
    の製造方法。
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