JP3774645B2 - Image forming apparatus and apparatus and spacer manufacturing method - Google Patents
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Description
【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",Information 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、１４１は電子源基板１４４が配置されたリアプレート、１４２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１４６ａ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１４５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１ｍｍ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１４１とフェースプレート１４２間の距離（正確には配線１４６ａ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５−２６６８０７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ＵＳＰ５，０６３，３２７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該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、スペーサ基材と、該スペーサ基材を被覆する耐熱性有機樹脂と、該耐熱性有機樹脂の表面の少なくとも一部を被覆する炭素層と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、５ｋＶ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≧０．２１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１ｗｔ％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１ｗｔ％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ＣＲＴ用高加速蛍光体を使用する場合、印加電圧Ｖａ＝数ｋＶ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、1)引張り強度の増大、2)弾性率の増大、3)曲げ強さの増大、4)寸法安定性の向上、5)クリープ特性の向上、6)反りの改善、7)耐摩耗性、8)耐熱性（熱硬化、熱変形、線膨張係数など）の向上、9)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、3)曲げ強さの増大、4)寸法安定性の向上、8)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、1)汎用：ガラス繊維、2)超高強度：炭素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、3)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、4)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μｍ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２０ｗｔ％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３０ｗｔ％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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
【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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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、１〜１０8 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３×１０4 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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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、５３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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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ＨＯＰＧ，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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
図６において、スペーサ１１は、樹脂層５１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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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１００ｎｍ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。
【０１２８】
図７は本発明第４の構成の別の構成例である。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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ＳｉＯ2 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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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５０ｎｍ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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或いは合金及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ2 ，Ｐｄ−Ａｇ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 Ｏ3 −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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。ＣＲＴ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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
【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。
【０１６５】
［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、９１はメタルバックである。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
（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６００ｎｍのＡｕを順次積層した後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０、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／Ｃｒ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））。
【０１６９】
（工程−ｂ）
次に厚さ１．０μｍのＳｉＯ2 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））。
【０１７０】
（工程−ｃ）
工程ｂで堆積したＳｉＯ2 膜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（Reactive Ion Etching）法によった（図１０（ｃ））。
【０１７１】
（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Ｔｉ、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））。
【０１７２】
以下図１１に示す。
【０１７３】
（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））。
【０１７４】
（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、３００℃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５×１０4 Ω／□であった（図１１（ｆ））。
【０１７５】
（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））。
【０１７６】
（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））。
【０１７７】
以上の工程によりリアプレート１を形成する。
【０１７８】
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。
【０１７９】
（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 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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
（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 ＭＲ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
（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 Ｓｏｌｕｔｉｏｎをそれぞれ塗布しておく。
【０１８４】
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）。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
フェースプレート２には、更に蛍光体膜１０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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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Ｄox1 ないしＤoxn と、Ｄoy1 ないしＤoym 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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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Ｄox1ないしＤoxn，Ｄoy1ないしＤoym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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
［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。
【０１９５】
（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。
【０１９６】
（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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
（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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
［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。
【０２０５】
（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。
【０２０６】
（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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
［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。
【０２１３】
（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、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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
（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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
（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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
［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。
【０２２４】
（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×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。
【０２２５】
（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。
【０２２６】
（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、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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
［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。
【０２３２】
（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ＰＢＩ ＭＲ 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℃、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。
【０２３３】
（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。
【０２３４】
（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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
［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。
【０２４０】
（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。
【０２４１】
（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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
［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。
【０２４９】
（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。
【０２５０】
（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。
【０２５１】
（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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
［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。
【０２５８】
（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：ＡＵＲＵＭ 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。
【０２５９】
（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。
【０２６０】
（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、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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
［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。
【０２６７】
（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、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。
【０２６８】
（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。
【０２６９】
（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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
［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。
【０２７５】
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。
【０２７６】
（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。こう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。
【０２７７】
（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。
【０２７８】
（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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
［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。
【０２８４】
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５１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：ＡＵＲＵＭ 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。
【０２８５】
（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）×４０ｍｍ（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。更に、真空チャンバー中に、スペーサ１１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。
【０２８６】
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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
（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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
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。
【０２９２】
［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。
【０２９３】
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。
【０２９４】
（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℃、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。
【０２９５】
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。
【０２９６】
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。
【０２９７】
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、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。
【０２９８】
（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。
【０２９９】
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。
【０３００】
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＜２００μｍ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。
【０３０１】
［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。
【０３０２】
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。
【０３０３】
（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＝５０μｍ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 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。
【０３０４】
（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。
【０３０５】
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。
【０３０６】
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。
【０３０７】
［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。
【０３０８】
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。
【０３０９】
（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１００μｍ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／ｃｍ2 、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。
【０３１０】
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、８０μｍ、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。
【０３１１】
（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。
【０３１２】
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。
【０３１３】
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。
【０３１４】
［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。
【０３１５】
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。
【０３１６】
（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。
【０３１７】
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１０18electrons／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１Ｓ１０14electrons／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。
【０３１８】
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、５０μｍ、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。
【０３１９】
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。
【０３２０】
（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。
【０３２１】
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。
【０３２２】
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。
【０３２３】
［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。
【０３２４】
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。
【０３２５】
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１２１６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１２０４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。
【０３２６】
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。
【０３２７】
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。
【０３２８】
［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。
【０３２９】
（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。
【０３３０】
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。
【０３３１】
［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。
【０３３２】
［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＝５０μｍに対応する様に、ガラス棒を回転しながら、幅５０μｍ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。
【０３３３】
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／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１０14electrons／ｃｍ2 、加速エネルギー４０Ｖでスペーサの全面を照射した。
【０３３４】
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、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１０μｍ、炭素層の厚みは、２μｍであった。
【０３３５】
次に、こうして作成されたガラス棒を２ｍｍ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。
【０３３６】
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。
【０３３７】
（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。
【０３３８】
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。
【０３３９】
（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。
【０３４０】
（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。
【０３４１】
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。
【０３４２】
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。
【０３４３】
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。
【０３４４】
［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。
【０３４５】
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、１５０μｍ×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。
【０３４６】
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。
【０３４７】
工程−ｊ以降の画像形成装置の作成を図１６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。
【０３４８】
（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た。
【０３４９】
（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。
【０３５０】
（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。
【０３５１】
（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。
【０３５２】
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。
【０３５３】
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。
【０３５４】
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。
【０３５５】
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。
【０３５６】
表示パネル１７１は、端子Ｄox1 乃至Ｄoxm 、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Ｄox1 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。
【０３５７】
端子Ｄoy1乃至Ｄoyn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。
【０３５８】
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。
【０３５９】
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。
【０３６０】
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。
【０３６１】
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Ｔsync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。
【０３６２】
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１７４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。
【０３６３】
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。
【０３６４】
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Ｄoy1 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。
【０３６５】
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。
【０３６６】
シフトレジスタ１７４やラインメモリ１７５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。
【０３６７】
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Ｄox1 乃至Ｄoxm 、Ｄoy1 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１４９、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。
【０３６８】
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。
【０３６９】
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。
【０３７０】
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spacer disposed in a container containing an electron-emitting device, an image forming apparatus including an electron-emitting device, an image forming member, and a spacer in the container, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an image forming apparatus using an electron-emitting device, an electron source substrate on which a large number of cold-cathode electron-emitting devices are formed and an anode substrate provided with a transparent electrode and a phosphor are opposed in parallel and are evacuated to a vacuum. There are known electron beam display panels.
[0003]
Such an image forming apparatus using a field emission type electron-emitting device is disclosed in, for example, I. Brodie, “Advanced technology: flat cold-cathode CRTs”, Information Display, 1/89, 17 (1989). There is something that was done. A device using a surface conduction electron-emitting device is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-45221.
[0004]
The flat-type electron beam display panel can be made thinner, lighter and larger than the cathode ray tube (CRT) display device that is widely used at present, and uses a liquid crystal. Compared with other flat display panels such as flat display panels, plasma display panels, and electroluminescent display panels, it is possible to provide images with higher brightness and higher quality.
[0005]
14 and 15 are schematic configuration diagrams of a conventional flat-type electron beam display panel as an example of an image forming apparatus using electron-emitting devices. Here, FIG. 15 is an AA ′ cross-sectional view in FIG.
[0006]
The configuration of the conventional flat electron beam display panel shown in FIGS. 14 and 15 will be described in detail. In FIG. 14, 141 is a rear plate on which an
[0007]
In order to form an image in this electron beam display panel, a predetermined voltage is sequentially applied to the scanning wiring electrode 146a and the
[0008]
In the image forming apparatus having the above configuration, in particular, an inexpensive phosphor having high luminous efficiency used in the current CRT display is used, an acceleration voltage of several kV to several tens of kV is applied, and high brightness and color expression are achieved. However, the distance d between the
[0009]
On the other hand, when a field emission device is used as the electron-emitting device, a focusing electrode is not provided or a focusing electrode is not provided and the
[0010]
Further, as the display area of the display panel increases, it is necessary to increase the thickness of the
[0011]
The material used for the
[0012]
A general glass material is a relatively good material in terms of mechanical strength, thermophysical properties, and emitted gas characteristics. In addition, it is generally used as a spacer material because it has good workability and mass productivity.
[0013]
On the other hand, some of the electrons emitted from the electron-emitting device may enter the surface of the spacer. As a result, the spacer surface is charged, the creeping discharge withstand voltage is remarkably reduced, the electric potential of the surface fluctuates and the electric field in the vicinity thereof is distorted, affecting the trajectory of the emitted electrons from the electron source, and causing an There may be a phenomenon that the quality deteriorates.
[0014]
As a method for avoiding such deterioration of image quality such as color misregistration caused by charging, there is a method disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 7-99679, in which a spacer is formed of a high-resistance conductor through which a minute current flows. is there. The apparatus disclosed herein includes an electrode group between a face plate and an electron source, and these electrodes are a focusing electrode or a deflection electrode for the purpose of focusing or deflecting an electron beam, respectively. A potential is applied according to the purpose.
[0015]
An example of an image forming apparatus that does not have such an electrode group is disclosed in JP-A-5-266807 by the present applicant. In this application, a conductive spacer member is connected to an electrode or wiring on an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged, and an anode electrode to prevent charging.
[0016]
On the other hand, in addition to inorganic materials such as glass, spacers made of resins such as polyimide are known. As an example, in “Advanced technology: flat cold-cathode CRTs” (
[0017]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-162968 discloses a flat panel type image forming apparatus in which secondary electrons generated in a large number of ducts are drawn out by an address system and collide with the phosphor screen, and are arranged between the address system and the phosphor screen. In order to avoid electron emission from the inner wall of the spacer plate, an example of coating a low secondary electron emission material such as polyimide is disclosed.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is an invention made in view of the above-described prior art, and an object thereof is an apparatus including a container containing an electron-emitting device, such as an image forming apparatus, which is disposed in the container. An object of the present invention is to provide a spacer having a high aspect ratio to which a high voltage can be applied.
[0019]
Moreover, this invention is providing the said spacer with high creepage resistance.
[0020]
Another object of the present invention is to provide the above spacer in which the charging phenomenon is suppressed.
[0021]
Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a high quality image with high luminance and good color purity.
[0022]
Another object of the present invention is to provide a stable image forming apparatus in which discharge is difficult to occur.
[0023]
Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus in which the spacer is disposed.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a rear plate on which electron-emitting devices are disposed, a face plate having an image forming member and disposed opposite to the rear plate, and the face plate The A spacer disposed between the rear plate and the spacer. A spacer base material, a heat-resistant organic resin that covers the spacer base material, and a carbon layer that covers at least a part of the surface of the heat-resistant organic resin. An image forming apparatus characterized by the above.
[0025]
The spacer described in detail below is preferably used as a spacer in an image forming apparatus using an electron-emitting device in the present invention. However, in the case where the object similar to the above is to be achieved, the image forming is performed. Similar to the device, the same effect can be obtained by applying it to a device containing an electron-emitting device in a container.
[0026]
First, as a result of intensive studies by the present inventors regarding the above-described conventional technique, the following knowledge has been obtained particularly in an image forming apparatus in which a conventional spacer material or spacer is arranged.
(1) In an image forming apparatus having a spacer formed of glass, the creeping discharge withstand voltage is insufficient, and in order to apply a high voltage to the phosphor, the height of the spacer must be increased.
[0027]
As described above, the spacer formed of glass has sufficient atmospheric pressure strength (compression strength),
(I) A high aspect ratio (ratio of spacer height to cross-sectional area) that can be disposed in the image forming apparatus, that is, resistance to breakage, distortion, and buckling due to compression;
(Ii) having heat resistance that can withstand the heating process in the manufacturing process and the high vacuum forming process, and matching the thermal expansion coefficient with the substrate, support frame, etc. of the display panel;
(Iii) low outgassing rate to maintain high vacuum;
(Iv) It can be processed with high dimensional accuracy and has excellent mass productivity;
However, since the creepage resistance value of the glass material is at most about 3 kV / mm, a very large electric field cannot be applied.
[0028]
Therefore, for example, when a CRT phosphor is used at an acceleration voltage of 10 kV, a spacer height of 4 mm or more is required when a general glass material is used in consideration of a margin for creeping discharge withstand voltage. As described above, when a field emission device is used as the electron-emitting device, when the distance d between the
(2) In an image forming apparatus using a spacer formed of an organic resin, mechanical strength is insufficient, and it is difficult to apply a sufficient high pressure to the phosphor.
[0029]
That is, when a resin such as polyimide is used, the spacer aspect ratio (the ratio of the spacer height to the cross-sectional area) is about 5 to 10 times at most, and if the cross-sectional area is about 100 μmΦ, the height of the spacer is maximum. The thickness is about 1 mm, and the applied voltage is 5 kV at the maximum for the phosphor.
[0030]
According to the technique disclosed in the above-mentioned US Pat. No. 5,063,327 for forming a spacer using polyimide by a photolithography technique, a large number of spacers can be collectively formed on a rear plate or a face plate, so that the manufacturing process is complicated. The problem of becoming is reduced. However, the height of the spacer that can be formed is at most about several tens to one hundred microns, and the voltage that can be applied to the face plate is limited. In order to obtain a higher spacer height, the process may be repeated many times, but the process becomes complicated. Therefore, it is difficult to apply several kV to several tens of kV as an acceleration voltage using a high-acceleration phosphor having high performance used in the current CRT, and low acceleration with inferior performance such as luminance and color purity. The phosphor had to be used, and it was not an image forming apparatus with high brightness and high color purity.
[0031]
In USP 5,371,433, a spacer height of about 1 mm is realized by stacking two layers of 500 μm-high polyimide formed through photolithography (mask exposure, development, cleaning). In addition to the difficulty of alignment by overlapping, a decrease in buckling strength due to an increase in the spacer height is unavoidable, and it is necessary to arrange a spacer for each pixel.
(3) In an image forming apparatus that also uses a spacer formed of an organic resin, the production temperature of the image forming apparatus is high and an arrangement area of the spacer is required.
[0032]
The number of spacers necessary to support atmospheric pressure depends on the compressive strength of the material used. In particular, in an image forming apparatus using an electron-emitting device, in order to reduce the pressure in the vacuum envelope as much as possible, it is usually necessary to heat and exhaust at 200 ° C. to 300 ° C. for several hours or more. Needless to say, since the atmospheric pressure is applied to the spacer even during heating and exhausting, the spacer must have sufficient atmospheric pressure strength, that is, compressive strength even in a temperature range of 200 ° C to 300 ° C.
[0033]
Atmospheric pressure 0.01kgf / mm 2 On the other hand, the compressive strength (fracture limit) at 300 ° C. of a general glass material is about 10 kgf / mm. 2 Therefore, a spacer area of at least 0.1% of the area to be supported is required. On the other hand, the compressive strength (strain limit) of ordinary polyimide resin at 300 ° C. is 2 to 5 kgf / mm. 2 It requires a spacer area twice to five times that of a glass spacer. Furthermore, in the display area in the image forming apparatus, since the spacers must be formed in a slight gap between the pixels, the width of each spacer must be reduced. Therefore, since the spacer aspect ratio, that is, the spacer height / spacer width is increased, buckling (bending) is likely to occur. Particularly, a resin with low rigidity may be buckled by a compressive stress below the strain limit. there were. Therefore, it is necessary to arrange more spacers.
[0034]
As the number of necessary spacers increases, the manufacturing process becomes complicated accordingly, leading to a decrease in yield.
[0035]
Furthermore, since the spacer forming process using photolithography is performed on the rear plate or the face plate, polyimide residues may remain on the rear plate or the face plate, or the electron-emitting devices may be damaged during the process. There was also a concern that it would end up.
(4) A spacer using an organic resin has a spacer surface made of an insulator and has no function for preventing electrification. In particular, in an image forming apparatus that applies a high voltage to a phosphor, the spacer surface is There is a problem of charging, affecting the electron beam, and causing discharge.
[0036]
Resins such as polyimide have excellent withstand voltage and high creepage discharge withstand voltage, but have the following problems. That is, the electrons emitted from the cold cathode electron-emitting device are spread toward the
[0037]
When the trajectory of the emitted electrons is bent, the deviation of the electron arrival position on the
(5) There is a problem that a charging phenomenon occurs even in a spacer provided with conductivity. Further, when imparting conductivity, the vacuum film forming method is mainly used, and it is not inexpensive. In particular, when a metal or metal oxide is used as the conductive material, control of the conductivity has been a problem.
[0038]
When electrons are incident on the spacer as described above, the secondary electron emission coefficient of the conductive material is important for generating the charging phenomenon, but the secondary electron emission coefficient of metal oxide and metal is It may be larger than 1, and a material close to 1 is required. Metals and metal oxides have high electrical conductivity, and it is difficult to control surface resistance with high resistance.
[0039]
The present invention has been made based on the above findings. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described as examples and the present invention will be described in detail.
[0040]
That is, (AA) an image forming apparatus according to the present invention includes a rear plate on which electron-emitting devices are arranged, a face plate having an image forming member and arranged to face the rear plate, the face plate and the rear plate. In the image forming apparatus having a spacer disposed between the plate and the spacer, the spacer is formed by coating a spacer base material with an organic resin and carbon, and has the carbon on the surface of the spacer. An image forming apparatus characterized by the above.
[0041]
(A) A first configuration example of the image forming apparatus of the present invention is an image forming apparatus in which the organic resin layer in which the carbon is dispersed as carbon powder includes a spacer that covers a spacer base material.
[0042]
The carbon powder is disposed on the surface of the organic resin that covers the spacer base material, or a part of the carbon powder is exposed on the surface of the organic resin that covers the spacer base material. The carbon powder made of carbon black, graphite, or a mixture thereof is preferably contained in an amount of several wt% to several tens wt% with respect to the organic resin. The sheet resistance of the spacer is 10 9 Ω / □ or more 10 12 Ω / □ or less.
[0043]
(B) A second configuration example of the image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus having a spacer in which the carbon is a carbon layer and an organic resin surface that covers the spacer base material is coated.
[0044]
The carbon layer is a pyrolytic polymer layer of the organic resin, or a layer having carbon fine particles made of graphite, amorphous carbon, or a mixture thereof arranged in a dot-like recess formed on the surface of the organic resin.
[0045]
As another structural example, the carbon layer covers a part of the surface of the organic resin that covers the spacer base material, or the carbon and the organic resin cover the spacer base material in a band shape. There is preferably a structure in which a plurality of the carbon layers are formed in a band shape. The band-shaped carbon layer and the organic resin have a structure in which irregularities are formed, and the pitch between the convex portions of the organic resin is P, and the width of the band of the carbon layer is substantially perpendicular to the plate plane. When satisfying the relational expression shown by 1 ≧ P / 2, the depth t of the concave portion of the organic resin covering the spacer base material satisfies the relational expression shown by t ≧ 0.21, and is formed in the concave portion. More preferably, the thickness of the carbon layer is 100 nm or more.
[0046]
The carbon layer may contain a catalytic metal such as an iron group of Ni, Fe, and Co.
[0047]
Furthermore, it is further preferable to have carbon fine particles made of graphite, amorphous carbon, or a mixture thereof on the surface of the convex portion of the organic resin covering the spacer base material. The spacer surface has a sheet resistance of 10 9 Ω / □ or more 10 12 Ω / □ or less.
[0048]
(C) In the first and second configuration examples of the image forming apparatus of the present invention, the organic resin is preferably either a polyimide resin or a polybenzimidazole resin, and the polyimide resin is fully aromatic. More preferably, it is a group polyimide. Also,
(D) The spacer base material is obtained by dispersing at least one fibrous filler of glass, alumina, boron, carbon, ceramic whisker in a glass member or an organic resin such as polyimide resin or polybenzimidazole resin. Thus, the filler is preferably used in an amount of 1 wt% to 50 wt% with respect to the organic resin.
[0049]
(E) In the image forming apparatus of the present invention, a contact layer is disposed on a contact portion of the spacer on the face plate and / or rear plate side, the contact layer is the carbon, and the contact layer Is more preferably electrically connected to the carbon layer formed on the side surface of the spacer.
[0050]
It is preferable that the spacer is bonded to an anode formed on the face plate and / or a driving wiring formed on the rear plate, and the bonding is performed by an adhesive member made of a resin mixed with carbon powder. It is preferable.
[0051]
(F) In the image forming apparatus of the present invention, the electron-emitting device is a cold cathode such as a field emission device or a surface conduction electron-emitting device.
[0052]
(BB) A third configuration example of the image forming apparatus of the present invention includes a rear plate on which electron-emitting devices are arranged, a face plate having an image forming member and arranged to face the rear plate, An image forming apparatus having a spacer disposed between a face plate and a rear plate, wherein the spacer is configured by coating a spacer base material with an organic resin, and the spacer base material is made of glass on an organic resin. An image forming apparatus comprising at least one fibrous filler of alumina, boron, carbon, and ceramic whiskers dispersed therein.
[0053]
The filler is contained in an amount of 1 wt% to 50 wt% with respect to the organic resin, the organic resin is preferably used as either a polyimide resin or a polybenzimidazole resin, and the polyimide resin is a wholly aromatic polyimide. It is preferably used.
[0054]
As another configuration example, the spacer is configured by coating a spacer base material with an organic resin, and the organic resin is a polybenzimidazole resin.
[0055]
(CC) A method for producing a spacer of an image forming apparatus according to the present invention is a method for producing a spacer of an image forming apparatus, comprising the step of applying an organic resin to the spacer base material.
[0056]
Preferably, the step of applying the organic resin is a step of applying the spacer substrate by pulling up after immersing the spacer base in a solution containing the organic resin.
[0057]
The step of applying the organic resin is a step of applying an organic resin having carbon powder. Further, the present invention is a method for manufacturing a spacer of an image forming apparatus, comprising a step of applying an organic resin to the spacer base material and a step of carbonizing the organic resin.
[0058]
The step of carbonizing the organic resin is a step of irradiating the organic resin with an electron beam, a step of heating the organic resin applied to the spacer base material, or a step of heating by light irradiation. In this step, the organic resin is irradiated with an electron beam or light in a strip shape so as to be substantially parallel to the plate.
[0059]
Preferably, before the step of carbonizing the organic resin, there is a step of partially forming a catalytic metal layer on the spacer base material or the organic resin applied to the spacer base material. More preferably, in the step of forming the catalytic metal layer, the catalytic metal is formed in a strip shape so as to be substantially parallel to the plate.
[0060]
The step of forming the catalytic metal layer is formed by applying the organometallic compound solution of the catalytic metal onto the spacer base material or the organic resin applied to the spacer base material. Is granted.
[0061]
It is also a method for manufacturing a spacer of an image forming apparatus, which includes a step of irradiating an organic resin at a contact portion on the face plate and / or rear plate side of the spacer with an electron beam or light.
[0062]
(DD) In the manufacturing method of the image forming apparatus of the present invention, the spacer formed by the spacer manufacturing method of the image forming apparatus of the present invention is formed on the anode formed on the face plate and / or the rear plate. An image forming apparatus manufacturing method including a step of bonding to a drive wiring.
[0063]
[Action / Effect]
Each aspect of the present invention described above has the following operational effects.
[0064]
(A) a rear plate on which an electron-emitting device is disposed, a face plate having an image forming member and disposed opposite to the rear plate, and a spacer disposed between the face plate and the rear plate; In the image forming apparatus of the present invention, the spacer is formed by coating a spacer base material with an organic resin and carbon, and the spacer has the carbon on the surface of the spacer. The spacer has both the excellent creepage resistance characteristics of the resin and the secondary electron emission coefficient of carbon close to 1, and the high mechanical strength of the spacer base material. As a result, the number of spacers is increased. The distance between the rear plate and the face plate of 1 mm or more can be realized without using a high-performance, inexpensive CRT phosphor with a high acceleration voltage. As a result high brightness and color purity of the excellent image forming apparatus can be provided.
[0065]
According to the first configuration example of the image forming apparatus of the present invention, the organic resin layer in which the carbon is dispersed as carbon powder has a spacer coated with a spacer base material, from carbon black, graphite, or a mixture thereof. Depending on the content of the carbon powder with respect to the organic resin, the electrical characteristics of the high-resistance spacer optimum for the image forming apparatus are achieved, so that charging can be suppressed even if an electron beam is incident on the spacer. Further, power consumption is suppressed, and a high acceleration voltage can be applied to the phosphor. As a result, an image forming apparatus with high brightness and excellent color purity can be provided.
[0066]
(B) According to the second configuration example of the image forming apparatus of the present invention, the carbon includes a carbon layer as a carbon layer and a spacer that covers an organic resin surface that covers the spacer base material.
Since the carbon layer is a pyrolytic polymer layer of the organic resin or a layer having carbon fine particles made of graphite, amorphous carbon, or a mixture thereof arranged in a dot-like recess formed on the surface of the organic resin, The electrical characteristics of the high-resistance spacer, which is optimal for image forming devices, are achieved, charging can be suppressed even when an electron beam is incident on the spacer, power consumption is suppressed, and a high acceleration voltage can be applied to the phosphor. As a result, an image forming apparatus having high brightness and excellent color purity can be provided.
[0067]
In addition, the carbon layer has a structure in which a part of the surface of the organic resin that covers the spacer base material is coated, or the carbon and the organic resin each have a structure in which the spacer base material is coated in a band shape, According to another structure example in which the organic resin has irregularities, since the irregularities are formed by the carbon layer and the organic resin, the creepage distance increases due to the irregularity shape, and the secondary electrons of the electrons incident on the depressions. By re-capturing, charging is suppressed, and the creeping pressure resistance is further increased. Since the prevention of charging and the improvement of the circular discharge withstand voltage are made, it is preferable to form a dot-like concave shape or a high-resistance layer of pyrolytic polymer on the convex surface of the organic resin. Further, since the carbon layer constituting the recess is highly conductive, it is kept at an equipotential and suppresses variations in the surface potential of the spacer. As a result, an image forming apparatus having high brightness and excellent color purity can be provided.
[0068]
(C) According to the first and second configuration examples of the image forming apparatus of the present invention, in which the organic resin is a polyimide resin or a polybenzimidazole resin, a high vacuum atmosphere in a container constituting the image forming apparatus. And can provide the above-mentioned high creepage resistance. Also,
(D) Image formation according to the present invention, wherein the spacer base material is dispersed in an organic resin such as polyimide resin or polybenzimidazole resin with at least one fibrous filler of glass, alumina, boron, carbon, or ceramic whisker. According to the first and second configuration examples of the apparatus, it is possible to provide an image forming apparatus having a high aspect ratio spacer with excellent mechanical strength in various forms. An image forming apparatus having excellent luminance and color purity can be provided.
[0069]
(E) A contact layer made of a carbon material is disposed on the face plate and / or the rear plate side contact portion of the spacer, and as a preferred mode, the carbon having the contact layer formed on the side surface of the spacer. According to the image forming apparatus of the present invention electrically connected to the layer, in order to form a low resistance ohmic contact with the high resistance film of the spacer and the electrode or wiring of the rear plate and the face plate, the contact layer Therefore, the electron beam emitted from the electron-emitting device is not affected, so that a high-quality image with suppressed displacement of the electron beam on the phosphor surface is provided. According to the adhesive member composed of a resin mixed with carbon powder, the spacer and the rear plate and the face plate are joined and connected with carbon of the same material as the contact layer of the spacer. Contact is realized.
[0070]
(F) In the image forming apparatus of the present invention in which the electron-emitting device is a cold cathode such as a field emission device or a surface conduction electron-emitting device, the high-speed response of the cold-cathode electron-emitting device and the wide operating temperature range can An image forming apparatus having high quality and high reliability can be provided.
[0071]
(G) a rear plate on which the electron-emitting devices are disposed, a face plate having an image forming member and disposed opposite to the rear plate, and a spacer disposed between the face plate and the rear plate; The spacer is formed by coating a spacer base material with an organic resin, and the spacer base material is made of organic resin such as polyimide resin or polybenzimidazole resin, glass, alumina, According to the third configuration example of the image forming apparatus of the present invention having the spacer formed by dispersing at least one fibrous filler of boron, carbon, and ceramic whisker, the mechanical strength is excellent in various forms. Since an image forming apparatus having a high aspect ratio spacer can be provided, the atmosphere in a high vacuum in a container constituting the image forming apparatus is inexpensive. It can be achieved, high-definition image forming apparatus can be provided.
[0072]
(H) The spacer is configured by coating a spacer base material with an organic resin, and the organic resin is a polybenzimidazole resin. According to another configuration example, the inside of a container constituting the image forming apparatus High vacuum atmosphere can be realized.
[0073]
(I) According to the spacer manufacturing method of the image forming apparatus of the present invention, since the spacer manufacturing method of the image forming apparatus includes the step of applying an organic resin to the spacer base material, the organic resin layer can be easily formed. In addition, the step of applying the organic resin is a step of applying the substrate by immersing the spacer base in the solution containing the organic resin and then applying it, so that the film thickness can be adjusted. In addition, by performing a plurality of times, it is possible to form a large film thickness that is optimal for adjusting the creeping distance. In addition, since the organic resin can be easily applied to the contact portion on the face plate and / or rear plate side of the spacer of the spacer base material, it is advantageous for forming a contact layer described later.
[0074]
Since the step of applying the organic resin is a step of applying an organic resin having carbon powder, the optimum high-resistance spacer for the image forming apparatus can be obtained depending on the content of the conductive carbon powder in the insulating organic resin. Can be formed.
[0075]
In addition, since it is a method for manufacturing a spacer of an image forming apparatus characterized by having a step of applying an organic resin to the spacer base material and a step of carbonizing the organic resin, newly, by vacuum film formation or the like, Since a high-resistance film is not formed, a high-resistance spacer optimal for an image forming apparatus can be formed at a low cost.
[0076]
Since the step of carbonizing the organic resin is a step of irradiating the organic resin with an electron beam, the resistivity of the carbon layer can be freely controlled by the irradiation density and time of the electron beam. Since it is a step of heating the organic resin applied to the spacer base material or a step of heating by light irradiation, the resistivity of the carbon layer can be freely controlled by heating time, temperature, light amount, and the like. In particular, since the process is performed by irradiating the organic resin with an electron beam or light so as to be substantially parallel to the plate, the conductivity of the organic resin layer can be selectively controlled.
[0077]
Preferably, before the step of carbonizing the organic resin, there is a step of partially forming a catalytic metal layer on the spacer base material and / or the organic resin applied to the spacer base material. Therefore, selective carbonization can be performed in a shape in which the temperature of the carbonization step is lowered or the metal of the catalyst is arranged. More preferably, the step of forming the catalytic metal layer is formed in a band shape so that the catalytic metal is substantially parallel to the plate, so that a spacer composed of a band-shaped carbon layer and an organic layer can be formed. As the creepage distance increases, the creeping discharge withstand voltage increases.
[0078]
The step of forming the catalytic metal layer is formed by applying the organometallic compound solution of the catalytic metal onto the spacer base material or the organic resin applied to the spacer base material. Since it is performed by a coating method regardless of the film forming method, it can be formed at low cost. In particular, when applied by an ink jet method, the carbon layer can be formed in any form with good controllability.
[0079]
Since it is also a method for manufacturing a spacer of an image forming apparatus having a step of irradiating an electron beam or light to the organic resin in the contact portion of the spacer on the face plate and / or rear plate side, a contact layer such as a metal layer is newly formed. Without this, a contact layer that is inexpensive and has low contact resistance can be formed.
[0080]
According to the image forming apparatus manufacturing method of the present invention, the spacer formed by the spacer manufacturing method of the image forming apparatus of the present invention is used as the anode formed on the face plate and / or the drive wiring formed on the rear plate. Since it is a manufacturing method of an image forming apparatus having a bonding step, an image forming apparatus with high brightness and high quality can be provided at low cost.
[0081]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0082]
1 and 2 are schematic views showing the configuration of an image forming apparatus using the spacer of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. For simplification, elements in 2 rows and 2 columns are arranged in a matrix.
[0083]
1 and 2,
[0084]
The
[0085]
The structure of the
[0086]
FIG. 3 is a horizontal sectional view of the
[0087]
As an example of a suitable material of the
[0088]
Needless to say, the size and shape of the
[0089]
The height of the
[0090]
In addition, when using the above-mentioned low acceleration fluorescent substance, it can also be used as about 100 micrometers with respect to Va = 500V, for example.
[0091]
The size and shape of the bottom surface of the
[0092]
That is, in addition to the flat spacer shape shown in FIGS. 1, 2, and 3, a structure in which a cylinder, a square pillar, a structure in which cylinders are stacked, or a structure in which a plurality of spacers in the shape of a cross-beam are arranged is used. be able to.
[0093]
As another example of the material of the suitable
[0094]
In general, the resin material is preferably excellent in processability and mass productivity and inexpensive. However, it is difficult to obtain a material having high mechanical strength in a temperature range from room temperature to about 300 ° C. or higher.
[0095]
Therefore, in the present invention, an inorganic fibrous filler is dispersed in a polybenzimidazole resin or a polyimide resin that has high heat resistance and does not lower the operating atmosphere of the vacuum device, thereby greatly improving the mechanical properties of the composite. Is used.
[0096]
As filling effect of general fibrous filler, 1) Increase in tensile strength, 2) Increase in elastic modulus, 3) Increased bending strength, Four) Improved dimensional stability, Five) Improved creep properties, 6) Improvement of warpage, 7) Wear resistance, 8) Improved heat resistance (thermosetting, thermal deformation, linear expansion coefficient, etc.) 9) There are improvements in impact resistance, etc., but in use as a spacer substrate in the present invention, 3) Increased bending strength, Four) Improved dimensional stability, 8) The purpose is to improve heat resistance (thermosetting, thermal deformation, linear expansion coefficient, etc.).
[0097]
Filler types include 1) General purpose: glass fiber, 2) Ultra high strength: carbon fiber, alumina fiber, boron fiber, 3) Ceramic whisker (single crystal needle chemical): silicon carbide, silicon nitride, etc. Four) Others (mineral fiber filler): β-wollastonite (anhydrous calcium silicate), zonotolite, etc. are used, but in applications as a spacer substrate in the present invention, the strength of the resin as the spacer substrate is particularly improved. Glass fiber, carbon fiber, and silicon carbide whisker are particularly preferable because it is preferable to match the thermal expansion coefficients of the resin, the face plate, the rear plate, and the glass material constituting the support frame.
[0098]
In addition, the fiber length of the filler is preferably several μm to several tens μm. The filler content is 50 wt% at which the reinforcing efficiency is saturated, and 10 wt% to 50 wt%, preferably 20 wt% to 40 wt%, depending on strength and thermal expansion coefficient.
[0099]
Spacers made from these needle-like fillers dispersed in polyimide or polybenzimidazole resin have high heat resistance and high strength, and are baked at 300 ° C for about 10 hours, which is necessary to suppress outgassing. However, sufficient strength can be maintained.
[0100]
In addition, since the spacer base material of this configuration is mainly composed of a resin, it can be molded using a molding method such as an injection molding method, a compression molding method, a casting method, etc. FIG. 1, FIG. 2, FIG. In addition to the spacer shape on the flat plate shown in FIG. 2, a structure in which a plurality of spacers having a cylindrical shape, a quadrangular prism shape, a stacked cylindrical shape, or a cross-shaped spacer shape can be used. A self-supporting spacer as shown in FIGS. 13A to 13B can be easily configured. Here, the self-supporting spacer means a form of a spacer that can be arranged by itself without fixing or the like in a two-dimensional form in a plane direction when a plate shape or a rod shape is considered one-dimensional. Further, as shown in FIGS. 13A and 13B, the shape may be a zigzag shape so that the spacer does not affect the electron-emitting device and the electron beam on the substrate, and the size of the inter-pixel region in the display unit described above. It can be designed by shape, etc. Of course, the present invention is not limited to these structures.
[0101]
Table 1 shows an example in which the thermal deformation temperature and the coefficient of thermal expansion of polyimide resin, polybenzimidazole resin, which can be molded by injection, and a polyimide resin with filler and a polybenzimidazole resin with filler suitable for the present invention are compared. . In the table, the fibrous filler content is 30 wt%.
[0102]
[Table 1]
As the material of the
[0104]
Since the surface coat layer itself does not require any mechanical strength, the heat resistance in the present invention is not defined by the heat distortion temperature, the glass transition point, etc., and is the combustion temperature in the atmosphere or in a vacuum. It is specified by the decomposition temperature of The above-mentioned polybenzimidazole resin and wholly aromatic polyimide resin can be preferably used because their combustion temperature and decomposition temperature both exceed 500 ° C.
[0105]
Moreover, since the resin can be baked sufficiently, for example, at 300 ° C. for about 10 hours, gas emission from the surface coat layer can be reduced as much as possible. As a result, the pressure in the vacuum vessel can be kept low, creeping discharge due to adsorption of gas molecules on the surface can be avoided, and the creeping withstand voltage value can be made comparable to the spark discharge voltage in vacuum. it can.
[0106]
Table 2 shows an example of the characteristics of these resins. If a material having a small gas permeability is selected as the surface coat layer material, a material having a relatively large gas release can be used as the spacer base material. However, since polybenzimidazole has a very low gas permeability, A relatively high release spacer substrate, such as a ceramic sintered substrate, can also be used.
[0107]
The polybenzimidazole coating layer can be easily coated with varnish. Since the varnish for forming the polyimide coat layer is inexpensive and easy to handle, it can be suitably used in the present invention.
[0108]
Moreover, as a suitable film thickness of the resin coated as the surface coat layer, the effect of the present invention can be obtained as long as it has a thickness of several nm or more. However, although it depends on the coating method, the thickness is desirably 10 nm or more in consideration of the uniformity of the film thickness. On the other hand, when the film thickness is about 10 μm or more, cracking may occur due to a difference in thermal expansion coefficient between the coated resin film and the substrate, or peeling due to film stress may occur. Therefore, the film thickness of the resin is preferably about 10 nm to 10 μm, more preferably 0.1 μm to 10 μm in consideration of the control of the film thickness.
[0109]
[Table 2]
Next, the spacer of the 2nd structure suitable for this invention is demonstrated. Basically, it has the structure of the
[0111]
The
[0112]
Since the carbon material is a conductor having a secondary electron emission efficiency close to 1 as described above, it can be suitably used in the present invention.
[0113]
As the base material of the
[0114]
As described above, when the spacer surface potential is non-uniform or unstable due to factors such as the incidence of electrons on the spacer surface, the orbit of the emitted electrons from the electron-emitting device 5 near the
[0115]
Here, the lower limit of the resistance varies depending on the voltage applied to the face plate, but when 10 kV is applied, Rs = 10 9 A resistance of Ω / □ or more is required. Therefore, in order to obtain the effect of the present invention, the resistance Rs of the resin coat layer imparted with conductivity is set to 10. 9 Ω / □ or more 10 12 It is set to Ω / □ or less, and the film thickness and specific resistance of the surface coat layer are adjusted and used.
[0116]
The specific resistance adjustment of the surface coat layer in the case of containing a carbon filler in the resin can be realized by changing the concentration of the carbon filler in the resin, and varies depending on the type of resin used, the type of carbon powder, the particle size, etc. 1-10 by changing the carbon content ratio in the content from several weight% to several tens weight% 8 It can be changed within a range of about Ωcm. For example, by mixing 18% by weight of furnace black with an average particle size of 29 nm in a wholly aromatic polyimide resin, 3 × 10 Four The specific resistance is about Ωcm. If this is formed to a thickness of 0.1 μm, 3 × 10 9 A surface coat layer having a sheet resistance of about Ω / □ is obtained.
[0117]
In addition, the shape of the surface of a surface coat layer when a carbon filler is contained in a resin is schematically shown in FIG. In FIG. 4, 31 is a spacer base material, 32 is a surface coat layer, 41 is a carbon filler contained in a dispersed manner, and 42 is an organic resin. As shown in FIG. 4, a part of the
[0118]
Alternatively, a carbon layer can be formed by carbonizing at least a part of a surface coat layer made of an organic resin, in particular, a polybenzimidazole resin or a polyimide resin.
[0119]
The third configuration of the present invention is a configuration described below when a carbon layer is formed by carbonizing at least a part of the
[0120]
FIG. 5 shows an example of a partial cross-sectional view of a spacer configuration suitable for the present invention, in which the
[0121]
The
[0122]
In the spacer configuration shown in FIGS. 5A and 5B, the resistance adjustment of the
[0123]
The
[0124]
FIG. 6 is a partially enlarged view of the
[0125]
In FIG. 6, the
[0126]
The depth t and shape of the concave surface are designed in consideration of the creepage distance and the capture of secondary electrons, and preferably t ≧ 0.2 × q, determined by weight loss, volume reduction, etc. associated with resin carbonization Depending on the material, the thickness of the resin layer is reduced to about 30% at maximum by carbonization. Therefore, when the resin layer thickness t0 is set from the position on the substrate side of the carbon layer to the surface side of the resin layer, The thickness is t ≦ 0.7 × t0. As will be described later, the carbon surface is partially removed by irradiating the concave surface with an electron beam, light, etc., so that the difference in thickness t between the concave surface and the convex surface is t ≦ 0.7 ×. Not only the range of t0 but also the range of t <t0 is possible. The uneven surface preferably has a smooth curved shape without an acute angle so that the electric field is concentrated and electrons are not emitted. As described above, the uneven surface is designed to have a creepage distance according to the applied anode voltage Va and electric field strength, and the shape parameters P, q, and t of the uneven surface are appropriately set. Further, the shape parameters P, q, and t of the belt-shaped uneven surface may be different or partially formed within the same spacer.
[0127]
Further, in this configuration, the high resistance layer may be formed by forming the
[0128]
FIG. 7 shows another configuration example of the fourth configuration of the present invention.
[0129]
FIG. 7A shows a case where the
[0130]
FIG. 7B shows a case where the
[0131]
FIG. 7C shows a case where a
[0132]
Next, the manufacturing method of the spacer of the present invention will be described using the spacers of FIGS. 5 and 6 as an example. The spacer manufacturing method of the present invention does not use a vacuum film forming method as in the prior art, and can use a simple process, so that it is possible to provide a spacer that is low in cost and has a high discharge withstand voltage and is difficult to be charged. Is.
[0133]
The spacer manufacturing method of the present invention is characterized by having the following steps.
[0134]
Step-a) A step of applying the
Step-b) a step of curing the
Step-c) Step of carbonizing the
The step of applying the
[0135]
The step of curing the resin applied in step-a) in step-b) is a step of removing the organic solvent in the resin solution by evaporation and curing the resin on the
[0136]
Note that a part of the spacer structure applicable to the present invention can be formed in the steps up to step b). Hereinafter, a manufacturing method of a spacer configuration including the
[0137]
The step of carbonizing the resin cured in step-b) in step-c) is by electron beam or light irradiation, or heating in vacuum or in an inert gas.
[0138]
When the resin is heated in vacuum or in an inert gas, the resin is thermally decomposed and carbonized. As described above, the volume decreases by several tens of percent or more with carbonization. At this time, if a catalytic metal having an effect of lowering the carbonization of the resin is formed on the spacer substrate in advance or mixed in a resin solvent, the catalytic metal is formed on the resin. By doing so, selective carbonization occurs around the metal by the action of the catalytic metal.
[0139]
Further, when the resin is heated by light irradiation in vacuum or in an inert gas, the resin is thermally decomposed and carbonized. As a light source, infrared light or visible light is irradiated by a lamp, or laser light is irradiated.
[0140]
The resin is also carbonized by irradiating the
[0141]
When the carbonization of the
[0142]
As a method for applying the catalytic metal, an ink jet method used in a printer is preferably used. That is, the desired pattern of the catalytic metal can be obtained by thermal decomposition after discharging the organometallic-containing solution from the inkjet nozzle and applying the organometallic solution to the spacer substrate in a desired pattern. Here, as the organometallic solution, a solution in which an organometallic complex is dissolved in a solvent is preferably used. As the ink jet method used, a piezo jet method using a piezoelectric element or a bubble jet method using thermal energy is preferably used.
[0143]
In the case of electron beam irradiation or light irradiation, electron beam irradiation or light irradiation may be performed according to the pattern to be carbonized. Furthermore, if the concave surface is irradiated with an electron beam or light, the carbon in the concave surface is reduced, the thickness difference t between the concave surface and the convex surface is increased, and the creeping distance can be increased. When carbonization is performed not only on the bottom of the concave surface but also on the organic resin of the convex surface layer, it can be performed by setting the amount of electrons and time to irradiate the concave and convex surfaces.
[0144]
The said carbonization process is used also for formation of an ohmic contact layer by carbonizing the organic resin formed in the end surface of a spacer base material.
[0145]
The above-described production methods of the present invention may be performed alone or in combination.
[0146]
As shown in FIG. 1, the
[0147]
Here, a surface conduction electron-emitting device is used as the electron-emitting device 5.
[0148]
In addition to the surface conduction electron-emitting device, the present invention can be suitably used for a field-emission electron-emitting device, a metal / insulator / metal-type electron-emitting device, a diamond-type electron-emitting device, and the like.
[0149]
FIG. 8 is an enlarged schematic view of the surface conduction electron-emitting device used in the image forming apparatus shown in FIGS. 8, the same parts as those shown in FIG. 1 and FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 and FIG. In FIG. 8, 81 is a conductive thin film, 82 is an electron emission portion, and 83 is an interlayer insulating layer for electrically separating the wiring electrode 7a and the
[0150]
Various conductors or semiconductors can be used as the material constituting the conductive
[0151]
The electron emission portion 82 is constituted by a high-resistance crack formed in a part of the conductive
[0152]
As the
[0153]
Various arrangements of the electron-emitting devices 5 can be employed. What is described here is an arrangement called a simple matrix arrangement, for example, as shown in FIG. 9, in which a plurality of electron-emitting devices 5 are arranged in a matrix in the X and Y directions and arranged in the same row. One electrode 6a of the plurality of electron-emitting devices 5 thus connected is commonly connected to the X-direction wiring 7a, and the
[0154]
For example, it is formed in a desired shape on the entire surface or a part of the
[0155]
On the other hand, a modulation signal generating means (not shown) for modulating each column of the electron-emitting devices 5 arranged in the Y direction according to an input signal is connected to the Y-
[0156]
In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using a simple matrix wiring.
[0157]
In addition, a plurality of electron-emitting devices arranged in parallel are connected at both ends, and a plurality of rows of electron-emitting devices are arranged (referred to as a row direction), and a direction perpendicular to the wiring (referred to as a column direction). There are ladder-type arrangements in which electrons from the electron-emitting devices 5 are controlled and driven by a control electrode (also referred to as a grid) arranged above the electron-emitting devices 5. It is not limited by.
[0158]
The
[0159]
A positive high voltage Va is applied to the transparent electrode 9 from an external power source (not shown). As a result, electrons emitted from the electron-emitting device 5 are attracted to the
[0160]
In general, phosphors used in color TV CRTs are accelerated and irradiated with electrons at an acceleration voltage of several kV to several tens of kV to obtain good luminance and color. Since the phosphor for CRT has a very high performance while being relatively inexpensive, it can be preferably used also in the present invention.
[0161]
As a general technique, a thin aluminum film called a metal back (not shown) may be formed on the surface of the
[0162]
The
[0163]
The
[0164]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of specific examples. However, the present invention is not limited to these examples, and the replacement and design of each element within a range in which the object of the present invention is achieved. This includes changes made.
[0165]
[Example 1]
The basic configuration of the image forming apparatus according to the present invention is the same as that shown in FIGS. 1 and 2, and the overall overview is shown in FIG. In FIG. 9, the same parts as those shown in FIG. 1, FIG. 2, and FIG. In the figure, 91 is a metal back.
[0166]
The manufacturing method of the image forming apparatus according to the present invention is shown in FIGS. Hereinafter, the basic configuration and manufacturing method of the image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 9, 10, and 11.
[0167]
10 and 11 show an enlarged manufacturing process near one electron-emitting device for the sake of simplicity, but this embodiment is an example of an image forming apparatus in which a large number of surface conduction electron-emitting devices are arranged in a simple matrix. It is.
[0168]
(Process-a)
500 nm thick SiO on the cleaned blue glass 2 After sequentially depositing 5 nm thick Cr and 600 nm thick Au on the
[0169]
(Process-b)
Next, 1.0 μm thick SiO 2 An interlayer insulating
[0170]
(Process-c)
SiO deposited in step b 2 A photoresist pattern for forming the
[0171]
(Process-d)
Thereafter, a pattern of
[0172]
This is shown in FIG.
[0173]
(Process-e)
After forming a photoresist pattern of electrode wiring (upper wiring) 7b on the
[0174]
(Process-f)
The mask of the conductive
[0175]
(Process-g)
The
[0176]
(Process-h)
A pattern for applying a resist is formed on portions other than the
[0177]
The
[0178]
Next, manufacture of the
[0179]
(Process-i)
After cleanly cleaning a small piece of glass cut and polished to 1 mm (height) × 40 mm (length) × 0.2 mm (width), polybenzimidazole varnish: PBI MR Solution (manufactured by Toray Industries, Inc.) Spin-coat with 2-fold dilution with N-dimethylacetamide. In spin coating, first one side (1 mm × 40 mm side) is spin coated, pre-baked on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes, and spin coated on the other side, and then again on the hot plate at 100 ° C. Pre-bake for 10 minutes.
[0180]
This is put in a clean oven, heated from room temperature to 200 ° C., held at 200 ° C. for 30 minutes, further heated to 300 ° C. and held for 1 hour for curing. The polybenzimidazole resin thus obtained had a thickness of about 1 μm.
[0181]
(Process-j)
PBI MR Solution is applied to a position where the spacer on the
[0182]
It is also possible to arrange and fix spacers on the
[0183]
(Process-k)
As described above, the
[0184]
First, the
[0185]
In the case of monochrome, the
[0186]
Further, the metal back 91 on the inner surface side of the
[0187]
In order to further improve the conductivity of the
[0188]
When performing the above-described sealing, in the case of a color, each color phosphor must correspond to the electron-emitting device, so that sufficient alignment was performed.
[0189]
The atmosphere in the glass container completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient degree of vacuum, the electrons are passed through the external terminals Dox1 to Doxn and Doy1 to Dom. A crack is formed by applying a voltage between the
[0190]
Next 10 -8 The exhaust is exhausted to a vacuum level of about torr, and an exhaust pipe (not shown) is welded by heating with a gas burner to seal the envelope.
[0191]
Finally, in order to maintain the degree of vacuum after sealing, getter processing is performed by a high-frequency heating method.
[0192]
In the image display device of the present embodiment completed as described above, a scanning signal and a modulation signal are applied to each electron-emitting device 5 from the signal generating means (not shown) through the external terminals Dox1 to Doxn and Doy1 to Doym. Thus, electrons can be emitted, a high voltage Va is applied to the metal back 91 through the high voltage terminal Hv, the electron beam is accelerated, collides with the
[0193]
In the image forming apparatus of this example, the high voltage Va was increased to 7 kV, but no discharge or leakage current was observed, and an image with high luminance and good color expression was stably obtained. Further, in the image forming apparatus of this embodiment, the spacer manufacturing process is simple, and the image forming apparatus can be configured at a relatively low cost.
[0194]
[Example 2]
In this example, the same processes as those in the first example were performed up to (Step-h).
[0195]
(Process-i)
In this example, a small piece of glass cut and polished to 1 mm (height) × 40 mm (length) × 0.2 mm (width) was cleanly washed, and then fully aromatic polyimide varnish: Torenice # 3000 (Toray Industries, Inc.) Spin-coated with 2-fold diluted N-methyl-2-pyrrolidone. In spin coating, first one side (1 mm × 40 mm side) is spin coated, pre-baked on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes, and spin coated on the other side, and then again on the hot plate at 100 ° C. Pre-bake for 10 minutes. This is put in a clean oven, heated from room temperature to 300 ° C., and held at 300 ° C. for 1 hour for curing. The film thickness of the polyimide resin thus obtained was about 1 μm.
[0196]
(Process-j)
To the position where the spacer on the
[0197]
Thereby, the
[0198]
(Process-k)
The
[0199]
The laminate of the
[0200]
The atmosphere in the glass container completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe, and after reaching a sufficient degree of vacuum, forming treatment and activation treatment are performed in the same manner as in the first embodiment.
[0201]
Next, after exhausting and sealing, getter treatment is performed by a high-frequency heating method.
[0202]
In the image display device of the present invention completed as described above, an image can be displayed by causing an electron beam to collide with a fluorescent film and exciting and emitting light as in the first embodiment.
[0203]
In the image forming apparatus of this example, the high voltage Va was increased to 7 kV, but no discharge or leakage current was observed, and an image with high luminance and good color expression was stably obtained. Further, in the image forming apparatus of this embodiment, the spacer manufacturing process is simple, and the image forming apparatus can be configured at a lower cost.
[0204]
[Comparative Example 1]
In this comparative example, the same processes as those in the first example were performed up to (process-h).
[0205]
(Process-i)
Frit glass is applied using a dispenser to the position where the spacer on the
[0206]
(Process j)
The
[0207]
The
[0208]
The atmosphere in the glass container completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe, and after reaching a sufficient degree of vacuum, forming treatment and activation treatment are performed in the same manner as in the first embodiment.
[0209]
Next, after exhausting and sealing, a getter process is performed by a high frequency heating method.
[0210]
In the image display apparatus completed as described above, an image was displayed by causing an electron beam to collide with the
[0211]
In the image forming apparatus of this comparative example, when the high voltage Va was increased to 2.2 kV, discharge was observed in the vicinity of the
[0212]
[Example 3]
In this example, the same processes as those in the first example were performed up to (Step-h).
[0213]
(Process-i)
In this example, a 0.2 mmφ diameter cylindrical glass rod that had been cleaned cleanly was added to a solution obtained by diluting a wholly aromatic polyimide varnish: Torenice # 3000 (manufactured by Toray Industries, Inc.) 5 times with N-methyl-2-pyrrolidone. Dip coating by dipping and pulling up. The pulled glass rod is pre-baked at 100 ° C. for 10 minutes in a clean oven, and then placed in a clean oven, heated from room temperature to 300 ° C., and held at 300 ° C. for 1 hour for curing. The film thickness of the polyimide resin thus obtained was about 1 μm.
[0214]
In this way, a glass rod coated with a polyimide resin on the surface was cut to a length of 1 mm to produce a large number of
[0215]
(Process-j)
To the position where the spacer on the
[0216]
Thereby, the
[0217]
(Process-k)
The
[0218]
The laminate of the
[0219]
The atmosphere in the glass container completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe, and after reaching a sufficient degree of vacuum, forming treatment and activation treatment are performed in the same manner as in the first embodiment.
[0220]
Next, after exhausting and sealing, getter treatment is performed by a high-frequency heating method.
[0221]
In the image display device of the present invention completed as described above, an image can be displayed by causing an electron beam to collide with the
[0222]
In the image forming apparatus of this example, the high voltage Va was increased to 7 kV, but no discharge or leakage current was observed, and an image with high luminance and good color expression was stably obtained. Further, in the image forming apparatus of this embodiment, the spacer manufacturing process is simple, and the image forming apparatus can be configured at a lower cost.
[0223]
[Example 4]
In this example, the same processes as those in the first example were performed up to (Step-h).
[0224]
(Process-i)
After a small piece of glass cut and polished to 4 mm (height) × 40 mm (length) × 0.2 mm (width) was cleaned cleanly, a wholly aromatic polyimide varnish: Torenice # 3000 (manufactured by Toray Industries, Inc.) Spin coating is performed by mixing 18% by weight of carbon black (furnace black) having an average particle size of 29 nm with respect to the resin concentration of Trenys # 3000, diluted 20-fold with methyl-2-pyrrolidone. In spin coating, first one surface (4 mm × 40 mm surface) is spin-coated, pre-baked at 100 ° C. for 10 minutes on a hot plate, and spin coated on the other surface, and then again on the hot plate at 100 ° C. Pre-bake for 10 minutes. This is put in a clean oven, heated from room temperature to 300 ° C., and kept at 300 ° C. for 1 hour for curing. The film thickness of the carbon-containing polyimide resin thus obtained was about 0.1 μm. Further, when the sheet resistance Rs on the spacer surface was measured, 3 × 10 9 Ω.
[0225]
(Process-j)
At the position where the spacer on the
[0226]
(Process-k)
The
[0227]
The atmosphere in the glass container completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe, and after reaching a sufficient degree of vacuum, forming treatment and activation treatment are performed in the same manner as in the first embodiment.
[0228]
Next, after exhausting and sealing, getter treatment is performed by a high-frequency heating method.
[0229]
In the image display device of the present invention completed as described above, an image can be displayed by causing an electron beam to collide with the
[0230]
In the image forming apparatus of this example, the high voltage Va was increased to 15 kV, but no discharge or leakage current was observed, and an extremely high brightness and good color representation image was stably obtained. Further, in the image forming apparatus of this embodiment, the spacer manufacturing process is simple, and the image forming apparatus can be configured at a relatively low cost.
[0231]
[Example 5]
In this example, the same processes as those in the first example were performed up to (Step-h).
[0232]
(Process-i)
In this example, a small piece of glass cut and polished to 4 mm (height) × 40 mm (length) × 0.2 mm (width) was cleanly washed, and then polybenzimidazole varnish: PBI MR Solution (manufactured by Toray Industries, Inc.) ) Is diluted with N, N-dimethylacetamide twice, and a natural graphite powder having a particle size of 100 nm is mixed with 20 wt% with respect to the resin concentration of PBI MR Solution. In spin coating, first one surface (4 mm × 40 mm surface) is spin-coated, pre-baked at 100 ° C. for 10 minutes on a hot plate, and spin coated on the other surface, and then again on the hot plate at 100 ° C. Pre-bake for 10 minutes. This is put in a clean oven, heated from room temperature to 200 ° C., held at 200 ° C. for 30 minutes, further heated to 300 ° C. and held for 1 hour for curing. The film thickness of the graphite-containing polybenzimidazole resin thus obtained was about 1 μm, and the sheet resistance Rs on the spacer surface was measured. Ten Ω.
[0233]
(Process-j)
At the position where the spacer on the
[0234]
(Process-k)
The
[0235]
The atmosphere in the glass container completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe, and after reaching a sufficient degree of vacuum, forming treatment and activation treatment are performed in the same manner as in the first embodiment.
[0236]
Next, after exhausting and sealing, a getter process is performed by a high frequency heating method.
[0237]
In the image display device of the present invention completed as described above, an image can be displayed by causing an electron beam to collide with the
[0238]
In the image forming apparatus of this example, the high voltage Va was increased to 20 kV, but no discharge or leakage current was observed, and an image with extremely high luminance and good color expression was stably obtained. Further, in the image forming apparatus of this embodiment, the spacer manufacturing process is simple, and the image forming apparatus can be configured at a relatively low cost.
[0239]
[Comparative Example 2]
In this comparative example, the same processes as those in the first example were performed up to (process-h).
[0240]
(Process-i)
Frit glass is applied to the position where the spacer on the
[0241]
(Process j)
The
[0242]
The
[0243]
The atmosphere in the glass container completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe, and after reaching a sufficient degree of vacuum, forming treatment and activation treatment are performed in the same manner as in the first embodiment.
[0244]
Next, after exhausting and sealing, a getter process is performed by a high frequency heating method.
[0245]
In the image display device completed as described above, an image was displayed by causing an electron beam to collide with the fluorescent film and exciting and emitting light in the same manner as in Example 1.
[0246]
In the image forming apparatus of this comparative example, when the high voltage Va was increased to 8 kV, no discharge or leakage current was observed, and an image with high luminance and good color expression was obtained. However, the image in the vicinity of the spacer is disturbed within a few minutes, and stable display cannot be performed.
[0247]
When the high voltage Va was gradually increased, discharge was observed at about 12 kV, and the image near the spacer suddenly became dark.
[0248]
[Example 6]
In this example, the same processes as those in the first example were performed up to (Step-h).
[0249]
(Process-i)
Next, glass fiber reinforced polyimide resin (trade name: AURUM JGN3030, manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals) is processed into 1 mm (height) x 40 mm (length) x 0.2 mm (width) by injection molding. Was placed in a clean oven and heated at 300 ° C. for 1 hour for degassing treatment.
[0250]
(Process-j)
A wholly aromatic polyimide varnish (Trenice # 3000, manufactured by Toray Industries, Inc.) was applied to the position where the
[0251]
(Process-k)
The
[0252]
The atmosphere in the glass container completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe, and after reaching a sufficient degree of vacuum, forming treatment and activation treatment are performed in the same manner as in the first embodiment.
[0253]
Next, after exhausting and sealing, a getter process is performed by a high frequency heating method.
[0254]
In the image display apparatus completed as described above, an image was displayed by causing an electron beam to collide with the
[0255]
In the image forming apparatus of this example, the high voltage Va was increased to 7 kV, but no discharge or leakage current was observed, and an image with high luminance and good color expression was stably obtained.
[0256]
Further, in the image forming apparatus of this embodiment, the spacer manufacturing process is simple, and the image forming apparatus can be configured at low cost.
[0257]
[Example 7]
In this example, the same processes as those in the first example were performed up to (Step-h).
[0258]
(Process-i)
In this embodiment, a carbon fiber reinforced polyimide resin (trade name: AURUM JCN3030, manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals) is used as the spacer material, and this is 4 mm (height) × 40 mm (length) × 0 by an injection molding method. The
[0259]
(Process-j)
Next, the
[0260]
(Process-k)
The
[0261]
The atmosphere in the glass container completed as described above was exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe, and after reaching a sufficient degree of vacuum, forming treatment and activation treatment were performed in the same manner as in Example 1.
[0262]
Next, after exhausting and sealing, getter treatment was performed by a high-frequency heating method.
[0263]
In the image forming apparatus of the present invention completed as described above, an image can be displayed by causing an electron beam to collide with the
[0264]
In the image forming apparatus of this example, the high voltage Va was increased to 15 kV, but no discharge or leakage current was observed, and an image with high luminance and good color expression was stably obtained.
[0265]
Further, in the image forming apparatus of this embodiment, the spacer manufacturing process is simple, and the image forming apparatus can be configured at low cost.
[0266]
[Example 8]
In this example, the same processes as those in the first example were performed up to (Step-h).
[0267]
(Process-i)
Next, a glass fiber reinforced polyimide resin (trade name: AURUM JGN3030, manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals) processed to 4 mm (height) x 40 mm (length) x 0.2 mm (width) by injection molding. Was placed in a clean oven and heated at 300 ° C. for 1 hour for degassing treatment. Thereafter, wholly aromatic polyimide varnish: Torenice # 3000 (manufactured by Toray Industries, Inc.) was diluted 20-fold with N-methyl-2-pyrrolidone, and carbon black (furnace black) with an average particle size of 29 nm was resin of Torenice # 3000. Spin-coated with 18 wt% of the concentration. In spin coating, first one surface (4 mm × 4 mm surface) is spin-coated, pre-baked on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes, and spin coated on the other surface, and then again on the hot plate at 100 ° C. Pre-bake for 10 minutes. This is put in a clean oven, heated from room temperature to 300 ° C., and held at 300 ° C. for 1 hour for curing. The film thickness of the carbon-containing polyimide resin thus obtained was about 0.1 μm. Further, when the sheet resistance Rs on the spacer surface was measured, 3 × 10 9 Ω.
[0268]
(Process-j)
At the position where the spacer of the
[0269]
(Process-k)
The
[0270]
The atmosphere in the glass container completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe, and after reaching a sufficient degree of vacuum, forming treatment and activation treatment are performed in the same manner as in the first embodiment.
[0271]
Next, after exhausting and sealing, a getter process is performed by a high frequency heating method.
[0272]
In the image display device completed as described above, an image was displayed by causing an electron beam to collide with the
[0273]
In the image forming apparatus of this example, the high voltage Va was increased to 15 kV, but no discharge or leakage current was observed, and an extremely high brightness and good color representation image was stably obtained. Further, in the image forming apparatus of this embodiment, the spacer manufacturing process is simple, and the image forming apparatus can be configured at a relatively low cost.
[0274]
[Example 9]
In this embodiment, a spacer having the structure shown in FIG. 5 is formed.
[0275]
In this example, the same processes as those in the first example were performed up to (Step-h).
[0276]
(Process-i)
In this example, after a glass piece cut and polished to 4 mm (height) × 40 mm (length) × 0.2 mm (width) was cleaned cleanly, the spacer thus produced was used as a wholly aromatic polyimide varnish: Treneas # 3000 (manufactured by Toray Industries, Inc.) was dipped in 5-fold diluted with N-methyl-2-pyrrolidone and then pulled up. Further, pre-baking is performed at 100 ° C. for 10 minutes, and this is put in a clean oven, heated from room temperature to 300 ° C., and kept at 300 ° C. for 1 hour for curing. Furthermore, it hold | maintained at 520 degreeC for 30 minutes. This U In the
[0277]
(Process-j)
At the position where the spacer on the
[0278]
(Process-k)
The
[0279]
The atmosphere in the glass container completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe, and after reaching a sufficient degree of vacuum, forming treatment and activation treatment are performed in the same manner as in the first embodiment.
[0280]
Next, after exhausting and sealing, a getter process is performed by a high frequency heating method.
[0281]
In the image display device of the present invention completed as described above, an image can be displayed by causing an electron beam to collide with the
[0282]
In the image forming apparatus of the present embodiment, the high voltage Va is increased to 17 kV, but no leakage current other than the discharge and the current value associated with the resistance value of the spacer and the anode voltage are observed, and the color expression is extremely high in brightness. A good image was obtained stably. This is presumed that the discharge withstand voltage was increased and charging was suppressed because carbon having a low secondary electron emission efficiency was used. Further, in the image forming apparatus of this embodiment, the spacer manufacturing process is simple, and the image forming apparatus can be configured at a relatively low cost.
[0283]
[Example 10]
In this example, the same processes as those in the first example were performed up to (Step-h).
[0284]
Next, manufacture of the
[0285]
(Process-i)
Glass fiber reinforced polyimide resin (trade name: AURUM JGM3030, manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals) was processed into 4mm (height) x 40mm (length) x 0.2mm (width) by injection molding method. Aromatic polyimide varnish: Torenice # 3000 (Toray Industries, Inc.) diluted twice with N-methyl-2-pyrrolidone is spin-coated. In spin coating, first one surface (4 mm × 40 mm surface) is spin-coated, pre-baked at 100 ° C. for 10 minutes on a hot plate, and spin coated on the other surface, and then again on the hot plate at 100 ° C. Pre-bake for 10 minutes. This is put in a clean oven, heated from room temperature to 300 ° C., and held at 300 ° C. for 1 hour for curing. The film thickness of the polyimide resin thus obtained was about 1 μm. Further, a
[0286]
Moreover, when the
[0287]
It was found that the thickness of the carbon layer changes when the acceleration energy and current density of the electron beam are changed. That is, when the acceleration energy and electron density of the electron beam were increased, the thickness of the carbon layer increased, and vice versa. Here, in order to obtain a high-resistance surface resistance, the electron density was reduced and the conductive carbon fine particles were formed on the outermost surface layer as described above.
[0288]
In addition, both end faces of the spacer connected to the face plate and the rear rate were further carbonized with an organic resin by laser irradiation to form an electrical contact layer.
[0289]
(Step j) The subsequent steps were performed in the same manner as in Example 9 to complete the image forming apparatus.
[0290]
In the image display apparatus completed as described above, an image was displayed by causing an electron beam to collide with the
[0291]
In the image forming apparatus of the present embodiment, the high voltage Va is increased to 17 kV, but no discharge or leakage current other than the current value associated with the resistance value of the
[0292]
[Example 11]
In this embodiment, a catalytic metal is formed in a desired pattern, and a spacer having a structure shown in FIG. 7C in which a carbon layer is selectively and partially formed is formed.
[0293]
In this example, the same processes as those in the first example were performed up to (Step-h).
[0294]
(Process-i)
In this example, after a small piece of glass cut and polished to 4 mm (height) × 40 mm (length) × 0.2 mm (width) was cleaned cleanly, the spacer substrate thus prepared was used as a polybenzimidazole varnish. : PBI MR Solution (manufactured by Toray Industries, Inc.) was dipped in a 2-fold diluted solution with N, N-dimethylacetamide and then pulled up. Further, pre-curing was performed at 100 ° C. for 20 minutes in a heating furnace to remove the solvent. This process was repeated. This was put in a clean oven in a nitrogen atmosphere, heated from room temperature to 200 ° C., held at 200 ° C. for 30 minutes, then heated to 300 ° C. and held for 1 hour for curing.
[0295]
On the organic resin of the
[0296]
Here, an example of an inkjet head will be described with reference to FIG. In the figure, 21 is a head main body, 22 is a heater or piezo element for applying a signal current by external wiring, 23 is an ink flow path that is instantaneously heated by the heater or
[0297]
Furthermore, it hold | maintained at 470 degreeC for 30 minutes with the infrared heating furnace. The
[0298]
(Process-j)
The subsequent steps were performed in the same manner as in Example 9 to complete the image forming apparatus.
[0299]
In the image display apparatus completed as described above, an image was displayed by causing an electron beam to collide with the
[0300]
In the image forming apparatus of this example, the high voltage Va was increased to 21 kV, but no discharge or leakage current was observed, and an extremely high brightness and good color representation image was stably obtained. This is presumed that the creeping distance increased due to the formation of the concavo-convex layer and that the concave surface became a carbon layer, so that the secondary electron emission efficiency substantially approached 1 and the discharge breakdown voltage increased. Further, since q> P / 2 and P <200 μm, deviation of the beam trajectory due to charging was suppressed. Further, in the image forming apparatus of this embodiment, the spacer manufacturing process is simple, and the image forming apparatus can be configured at a relatively low cost.
[0301]
[Example 12]
In this example, a spacer having the structure shown in FIG. 7B in which a catalytic metal is formed in a desired pattern and a carbon layer is selectively and partially formed is formed.
[0302]
In this example, the same processes as those in the first example were performed up to (Step-h).
[0303]
(Process-i)
In this example, a small piece of glass cut and polished to 4 mm (height) × 40 mm (length) × 0.2 mm (width) was cleanly washed, and then the nickel formate was formed on the spacer substrate thus produced. The solution was applied in a band shape with a width of 50 μm so as to correspond to the pitch P = 70 μm and the concave bottom surface width q = 50 μm in the ink jet method using the ink jet head shown in FIG. Baked in. Next, polybenzimidazole varnish: PBI MR Solution (manufactured by Toray Industries, Inc.) was immersed in a 2-fold diluted solution with N, N-dimethylacetamide, and then pulled up. Further, pre-curing was performed at 100 ° C. for 20 minutes in a heating furnace to remove the solvent. This process was repeated. This was put in a clean oven in a nitrogen atmosphere, heated from room temperature to 200 ° C., held at 200 ° C. for 30 minutes, then heated to 300 ° C. and held for 1 hour for curing. On the spacer organic resin thus prepared, a nickel formate solution was applied to the spacer substrate in a band shape with a width of 50 μm so as to correspond to the applied nickel metal fine particles, and further in nitrogen gas at 350 ° C., 30 ° C. After firing for a minute, nickel formate was decomposed to form a band-like nickel metal fine particle layer on both surfaces of the
[0304]
(Process-j)
The subsequent steps were performed in the same manner as in Example 10 to complete the image forming apparatus.
[0305]
In the image display apparatus completed as described above, an image was displayed by causing an electron beam to collide with the
[0306]
In the image forming apparatus of this example, the high voltage Va was increased to 21 kV, but no discharge or leakage current was observed, and an extremely high brightness and good color representation image was stably obtained. It is presumed that this is because the creeping distance increased due to the formation of the concavo-convex layer and the concave surface became a carbon layer, so that the secondary electron emission efficiency substantially approached 1 and the discharge breakdown voltage increased.
[0307]
[Example 13]
In this embodiment, a catalytic metal is formed in a desired pattern, a carbon layer is selectively and partially formed, and a spacer having the structure shown in FIG. 6 is also formed in which a carbon layer is also formed on the convex surface of the resin layer. This is an example.
[0308]
In this example, the same processes as those in the eleventh example were performed except for the step-i. Step-i will be described in detail.
[0309]
(Process-i)
In this example, after a small piece of glass cut and polished to 4 mm (height) × 40 mm (length) × 0.2 mm (width) was cleaned cleanly, an aqueous nickel formate solution was used to form an inkjet head shown in FIG. In order to correspond to the pitch P = 180 μm and the concave bottom surface width q = 150 μm in FIG. And a band-shaped nickel metal fine particle layer was formed on both sides of the spacer base material. The spacer thus prepared was immersed in a polybenzimidazole varnish: PBI MR Solution (manufactured by Toray Industries, Inc.) diluted twice with N, N-dimethylacetamide and then pulled up. Further, pre-curing was performed at 100 ° C. for 20 minutes in a heating furnace to remove the solvent. This process was repeated. This was put in a clean oven in a nitrogen atmosphere, heated from room temperature to 200 ° C., held at 200 ° C. for 30 minutes, then heated to 300 ° C., held for 1 hour, cured, and then 470 Hold at 30 ° C. for 30 minutes. Spacers in which the band-
[0310]
The strip-
[0311]
(Step-j) The subsequent steps were performed in the same manner as in Example 9 to complete the image forming apparatus.
[0312]
In the image display device completed as described above, an image was displayed by causing an electron beam to collide with the fluorescent film and exciting and emitting light in the same manner as in Example 1.
[0313]
In the image forming apparatus of this embodiment, the high voltage Va is increased to 21 kV, but no leakage current other than the discharge and the current value associated with the resistance value of the spacer and the anode voltage are observed, and the color expression is extremely high in brightness. A good image was obtained stably. It is presumed that this is because the creeping distance increased due to the formation of the concavo-convex layer and the concave surface became a carbon layer, so that the secondary electron emission efficiency substantially approached 1 and the discharge breakdown voltage increased.
[0314]
[Example 14]
In this example, a catalytic metal is formed in a desired pattern, a carbon layer is selectively and partially formed, and a spacer having the structure shown in FIG. 6 is also formed on the convex surface of the resin layer. This is an example.
[0315]
In this example, the same processes as those in the eleventh example were performed except for the step-i. Step-i will be described in detail.
[0316]
(Process-i)
In this example, after a small piece of glass cut and polished to 4 mm (height) × 40 mm (length) × 0.2 mm (width) was cleaned cleanly, a nickel formate solution was applied to the inkjet head shown in FIG. In order to correspond to the pitch P = 70 μm in FIG. 6 and the width q = 50 μm of the bottom of the concave surface in the ink jet method used, it is applied in a band shape with a width of 50 μm, and further baked in nitrogen gas at 350 ° C. for 30 minutes, Nickel was decomposed to form a band-shaped nickel metal fine particle layer on both surfaces of the spacer substrate. The spacer thus prepared was immersed in a polybenzimidazole varnish: PBI MR Solution (manufactured by Toray Industries, Inc.) diluted twice with N, N-dimethylacetamide and then pulled up. Further, pre-curing was performed at 100 ° C. for 20 minutes in a heating furnace to remove the solvent. This process was repeated to obtain a 10 μt organic resin layer. This was put in a clean oven in a nitrogen atmosphere, heated from room temperature to 200 ° C., held at 200 ° C. for 30 minutes, then heated to 300 ° C., held for 1 hour, cured, and then 470 Hold at 30 ° C. for 30 minutes.
[0317]
Spacers in which the band-
[0318]
In the
[0319]
Further, when the sheet resistance Rs on the spacer surface was measured, it was 6 × 10. 9 Ω.
[0320]
(Process-j)
The subsequent steps were performed in the same manner as in Example 9 to complete the image forming apparatus.
[0321]
In the image display apparatus completed as described above, an image was displayed by causing an electron beam to collide with the
[0322]
In the image forming apparatus of the present embodiment, the high voltage Va is increased to 25 kV, but no leakage current other than the discharge and the current value associated with the resistance value of the spacer and the anode voltage are observed, and the color expression is extremely high. A good image was obtained stably. This is presumably because the secondary electron emission efficiency substantially approached 1 and the discharge withstand voltage increased because the creeping distance increased and the concave surface became a carbon layer.
[0323]
[Example 15]
In this embodiment, a field emission device which is a kind of cold cathode electron emission device is used as the electron emission device. The spacer is an image forming apparatus using a glass rod as a base material. First, the field emission device will be described with reference to FIGS. 12 (a) and 12 (b). FIG. 12A is a cross-sectional view. In FIG. 12, 1201 is a rear plate, 1202 is a face plate, 1203 is a cathode, 1204 is a gate electrode, 1205 is an insulating layer between the gate electrode and the cathode, 1206 is a focusing electrode, and 1207 is a phosphor and cathode on the
[0324]
FIG. 12B is a plan view of the
[0325]
The field emission device formed at the tip of the
[0326]
The size of the effective display area of the image forming apparatus is 10 inches diagonal with an aspect ratio of 3: 4. The gap between the
[0327]
Next, a method for manufacturing the image forming apparatus of the present invention will be described.
[0328]
[Create replate]
(Step-1)
Using blue plate glass as a substrate, the cathode, gate electrode, wiring, etc. of FIG. 12 were prepared by a known method. The cathode material was Mo.
[0329]
(Step-2)
A frit glass for fixing the support frame was formed at a desired position by printing.
[0330]
Through the above steps, a field emission electron-emitting device having a simple matrix wiring was formed on the
[0331]
[Create face plate]
(Step-3)
A transparent conductor, a phosphor, and a black conductor were formed on a blue plate glass substrate by a printing method. A smoothing process was performed on the inner surface of the phosphor film, and then Al was deposited using vacuum evaporation or the like to form a metal back. Through the above-described steps, the three primary color phosphors were formed on the face plate in a striped array.
[0332]
[Create spacer]
(Process-4)
After washing the glass rod of 50 μφ and 30 cm cleanly, while rotating the glass rod so as to correspond to the pitch P = 70 μm and the concave bottom width q = 50 μm in FIG. A plurality of strips having a width of 50 μm were applied, and further baked in nitrogen gas at 350 ° C. for 30 minutes to decompose nickel formate to form a strip-shaped nickel metal fine particle layer on a glass rod of a spacer substrate. The spacer thus prepared was immersed in a polybenzimidazole varnish: PBI MR Solution (manufactured by Toray Industries, Inc.) diluted twice with N, N-dimethylacetamide and then pulled up. Further, pre-curing was performed at 100 ° C. for 20 minutes in a heating furnace to remove the solvent. This process was repeated to obtain a desired organic resin layer thickness. This was put in a clean oven in a nitrogen atmosphere, heated from room temperature to 200 ° C., held at 200 ° C. for 30 minutes, then heated to 300 ° C., held for 1 hour, cured, and then 470 Hold at 30 ° C. for 30 minutes.
[0333]
The rod-
[0334]
In the
[0335]
Next, the glass rod thus prepared was cut every 2 mm. Further, both end faces of the
[0336]
Thus, when the sheet resistance Rs of the created spacer surface was measured, 3 × 10 9 Ω.
[0337]
(Process-5)
Next, a carbon powder (furnace black) having a particle size of 29 nm mixed with 30 wt% with respect to the resin concentration of Trenys # 3000 is applied using a dispenser to the position where the spacer of the face plate is arranged, and the step- The
[0338]
Next, the
[0339]
(Process-6)
The atmosphere in the container completed as described above was evacuated by a vacuum pump through an exhaust pipe (not shown), and after reaching a sufficient degree of vacuum, baking was performed while evacuating at 250 degrees for 3 hours. .
[0340]
(Step-7)
Next, at room temperature, it exhausted to the vacuum degree of about 10 <-8> torr, and it welded by heating the exhaust pipe not shown with a gas burner, and sealed the envelope.
[0341]
Finally, in order to maintain the degree of vacuum after sealing, getter treatment was performed by a high-frequency heating method.
[0342]
In the image display device completed as described above, an image was displayed by causing an electron beam to collide with the fluorescent film and exciting and emitting light in the same manner as in Example 1.
[0343]
In the image forming apparatus of this embodiment, the high voltage Va is increased to 13 kV, but no leakage current other than the discharge and the resistance value of the spacer and the current value associated with the anode voltage are observed, and the color expression is extremely high in brightness. A good image was obtained stably. This is presumed that the creeping distance increased due to the formation of the concavo-convex layer and that the concave surface became a carbon layer, so that the secondary electron emission efficiency substantially approached 1 and the discharge breakdown voltage increased.
[0344]
[Example 16]
In this example, the spacers of Examples 5, 8, and 11 are formed by changing the shape of the spacers. The manufacturing method of each process is the same as each Example.
[0345]
In addition, the image forming apparatus has a pixel size of 150 μm × 3 (R, G, B) × 450 μm and an effective image display area of 125 mm square image for color display having the three primary colors of red, blue, and green. A forming device was created. The size of the spacer base material in this example is 3 mm (height) × 140 mm (length) × 0.1 mm (width).
[0346]
In the present embodiment, the same steps as in the respective embodiments were performed up to (Step-i), and thus description thereof is omitted.
[0347]
The creation of the image forming apparatus after step-j will be described with reference to FIG. 16 is a cross-sectional view of the image forming apparatus of FIG. 161 is a spacer adhesive, and 162 is frit glass. In FIG. 16, the same parts as those shown in FIGS. 161 is a spacer adhesive, and 162 is frit glass.
[0348]
(Process-j)
(Process-j-1) At the position where the spacer on the
[0349]
(Process-j-2) The
[0350]
(Process-k)
(Step-k-1) The
[0351]
(Step-k-2) First, the laminate of the
[0352]
The atmosphere in the glass container completed as described above is exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe, and after reaching a sufficient degree of vacuum, forming treatment and activation treatment are performed in the same manner as in the first embodiment.
[0353]
Next, after exhausting and sealing, a getter process is performed by a high frequency heating method.
[0354]
A configuration example of a driving circuit for performing television display based on an NTSC television signal on the image display device of the present invention completed as described above will be described with reference to FIG.
[0355]
In FIG. 17, 171 is an image display panel, 172 is a scanning circuit, 173 is a control circuit, and 174 is a shift register. 175 is a line memory, 176 is a synchronizing signal separation circuit, 177 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources.
[0356]
The
[0357]
Modulation signals for controlling the output electron beam of each element of the surface conduction electron-emitting devices in one row selected by the scanning signal are applied to the terminals Doy1 to Doyn. The high voltage terminal Hv is supplied with a DC voltage of, for example, 10 k [V] from the DC voltage source Va, which is sufficient to excite the phosphor with the electron beam emitted from the surface conduction electron-emitting device. This is the acceleration voltage for applying energy.
[0358]
The scanning circuit 172 will be described. This circuit is provided with M switching elements inside (schematically shown by S1 to Sm in the figure). Each switching element selects either the output voltage of the DC voltage source Vx or 0 [V] (ground level) and is electrically connected to the terminals Dox1 to Doxm of the
[0359]
In the case of this example, the direct current voltage source Vx has a driving voltage applied to an element not scanned based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the surface conduction electron-emitting element. Is set to output a constant voltage.
[0360]
The control circuit 173 has a function of matching the operation of each unit so that appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. The control circuit 173 generates Tscan, Tsft, and Tmry control signals for each unit based on the synchronization signal Tsync sent from the synchronization
[0361]
The synchronization
[0362]
The
[0363]
The line memory 175 is a storage device for storing data for one line of an image for a necessary time, and appropriately stores the contents of Id1 to Idn according to a control signal Tmry sent from the control circuit 173. The stored contents are output as I′d1 to I′dn and input to the modulation signal generator 177.
[0364]
The modulation signal generator 177 is a signal source for appropriately driving and modulating each of the surface conduction electron-emitting devices in accordance with each of the image data I′dl to I′dn. The voltage is applied to the surface conduction electron-emitting device in the
[0365]
Here, modulation was performed by a pulse width modulation method. When implementing the pulse width modulation method, the modulation signal generator 177 generates a voltage pulse having a constant peak value and appropriately modulates the width of the voltage pulse according to the input data. A circuit can be used.
[0366]
The
[0367]
With such a drive circuit, electrons are emitted by applying a voltage to each electron-emitting device of the display panel via the external terminals Dox1 to Doxm and Doy1 to Doyn. A high voltage is applied to the metal back 149 via the high voltage terminal Hv to accelerate the electron beam. The accelerated electrons collide with the
[0368]
When the NTSC signal was input to the image forming apparatus of the present invention completed as described above, a television image was displayed on any of the image forming apparatuses. In the present embodiment, the video signal of the NTSC signal is used. However, a high-luminance image can be obtained by high-speed scanning and driving with respect to the PAL, SECAM signal and high-vision signal.
[0369]
In any of the image forming apparatuses of this embodiment, no discharge or leakage current is observed until the high voltage Va is 10 kV, and in the image forming apparatus having a spacer similar to that of the eighth embodiment at 15 kV, the discharge is slightly. However, in the image forming apparatus having the same spacers as in Examples 5 and 11, no discharge or leakage current was observed, and an image with extremely high luminance and good color expression was stably obtained. In addition, no effect of charging was observed. As described above, in the image forming apparatus of this embodiment, the spacer manufacturing process is simple, and the image forming apparatus can be configured at a relatively low cost.
[0370]
【The invention's effect】
As described above, according to the image forming apparatus of the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of holding a good image with high brightness and high color purity for a long time, and to provide a high-quality flat image forming apparatus. did it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view of a spacer used in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a spacer that can be used in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a spacer diagram used in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a spacer diagram used in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a spacer diagram used in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a schematic view of a surface conduction electron-emitting device that can be used in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a flat electron beam display panel according to the present invention.
FIG. 10 is a process diagram of creating an electron source using a surface conduction electron-emitting device created in an example of the present invention.
FIG. 11 is a creation process diagram of an electron source using a surface conduction electron-emitting device created in an example of the present invention.
FIG. 12A is a cross-sectional view of an image forming apparatus using a field emission device according to Example 15 of the present invention.
b is a plan view of a rear plate of an image forming apparatus using a field emission device according to Example 15 of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating a spacer according to the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram of a conventional image forming apparatus.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a conventional image forming apparatus.
FIG. 16 is an explanatory diagram of a method of manufacturing an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 17 is a drive block diagram as an example of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 18 is an external view of an inkjet head used in the present invention.
[Explanation of symbols]
1,141,1201 Rear plate
2,142,1202 Face plate
3,143 Support frame or outer frame
4,144 Electron source substrate
5,82,145 Electron emitting device
6 Element electrode
7,146 Wiring electrode
8,148 glass substrate
9,149 Transparent electrode
10,150 phosphor film
11, 151, 1211 Spacer
31,1212 Spacer base material
32 Surface coat layer
41 carbon particles
42 resin
51 resin layer
52 carbon layer
53 Ohmic contact layer
81 Conductive thin film
83 Insulating layer
91 metal back
101 Contact hole
111 Cr film
161 PBI resin
162 frit glass
171 Image display panel
172 Scanning circuit
173 Control circuit
174 Shift register
175 line memory
176 Sync signal separation circuit
177 Modulation signal generator
1201 substrate
1203 cathode
1204 Gate electrode
1205 Insulating layer
1206 Focusing electrode
1207 Two layers of phosphor and metal back
1208 Insulating layer
1209 Cathode wiring
1213 Organic resin layer
1214 carbon layer
1215 Contact layer
1216 electron passage
Claims (27)
該スペーサが、スペーサ基材と、該スペーサ基材を被覆する耐熱性有機樹脂と、該耐熱性有機樹脂の表面の少なくとも一部を被覆する炭素層とを有することを特徴とする画像形成装置。A rear plate on which an electron-emitting device is disposed; a face plate having an image forming member disposed opposite to the rear plate; and a spacer disposed between the face plate and the rear plate. In the image forming apparatus,
The spacer, the image forming apparatus to the spacer base material, and heat-resistant organic resin covering the spacer base material, characterized by having a carbon layer which covers at least part of the surface of the heat-resistant organic resin.
前記スペーサ基材に耐熱性有機樹脂を塗布する工程と、
前記耐熱性有機樹脂を炭素化する工程と、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。In the manufacturing method of the spacer of the image forming device according to any one of claims 1 to 21,
Applying a heat-resistant organic resin to the spacer substrate;
And a step of carbonizing the heat resistant organic resin. A method of manufacturing a spacer of an image forming apparatus.
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