(57)【要約】【課題】温度上昇、消費電力増加、製造コスト増加を引き起こすことなく、電子ビームの軌道を容易に制御し、画像品位の向上した画像表示装置、スペーサの製造方法、この方法により製造されたスペーサを備えた画像表示装置を提供する。【解決手段】蛍光面を有する第１基板１０と、第１基板に隙間を置いて対向配置されているとともに、複数の電子源１８が設けられた第２基板と、を備え、これら第１および第２基板間には、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサ３０ａ、３０ｂが設けられている。各スペーサの第１基板側の先端部および第２基板側の先端部は、導電性材料が含浸されそれぞれ導電性付与部３１ａ、３１ｂを形成している。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光面を有した第１基板と、
上記第１基板に隙間を置いて対向配置されているとともに、電子を放出して上記蛍光面を励起する複数の電子源が設けられた第２基板と、
それぞれ絶縁材料で形成されているとともに上記第１基板および第２基板間に配設され、第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサと、を備え、
上記各スペーサの上記第１基板側の先端部および第２基板側の先端部は、導電性材料が含浸されそれぞれ導電性付与部を形成していることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
上記各導電性付与部は、上記スペーサの先端から中間部に向かって導電性材料の含有濃度が減少していることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
上記スペーサはガラスを含む絶縁材料で形成され、
上記各導電性付与部は、上記スペーサを形成するガラス成分の中に導電性を有する金属粒子が分散されてなることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記スペーサはガラスを含む絶縁材料で形成され、
上記導電性付与部は、上記スペーサを形成するガラス成分の中に導電性を有する金属成分が拡散されてなることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
上記金属粒子及び金属成分は、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｗの少なくとも一種を含んでいることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
上記第２基板上に設けられた複数の電位供給用配線を備え、
上記各スペーサの第２基板側の端は上記電位供給用配線上に配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
上記電子源は表面伝導型の電子源であることを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
上記電位供給用配線は、上記電子源に電位を供給する配線であることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
上記第１および第２基板の間に設けられているとともに、それぞれ上記電子源に対応した複数の電子ビーム通過孔を有した板状のグリッドを備え、
上記各スペーサは、上記グリッドに固定されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
蛍光面を有する第１基板と、上記第１基板に隙間を置いて対向配置されているとともに、電子を放出し上記蛍光面を励起する複数の電子源が設けられた第２基板と、を備えた画像表示装置において、上記第１基板および第２基板間に配設され、第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサを製造するスペーサの製造方法において、
絶縁材料によりスペーサを成形し、
上記成形されたスペーサの先端部に、導電性を有する成分を含むペーストまたは溶液を付着させ、毛細管現象により上記スペーサの先端部内に上記ペーストまたは溶液を染込ませ、
上記ペーストまたは溶液が染み込んだスペーサを焼成し、導電性材料が含浸された導電性付与部を先端部に有したスペーサを形成することを特徴とするスペーサの製造方法。
【請求項１１】
上記成形されたスペーサの両端部に上記ペーストを付着させ、導電性材料が含浸された導電性付与部を両端部に有したスペーサを形成することを特徴とする請求項１０に記載のスペーサの製造方法。
【請求項１２】
蛍光面を有する第１基板と、上記第１基板に隙間を置いて対向配置されているとともに、電子を放出し上記蛍光面を励起する複数の電子源が設けられた第２基板と、を備えた画像表示装置において、上記第１基板および第２基板間に配設され、第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサを製造するスペーサの製造方法において、
絶縁材料によりスペーサを成形し、
上記成形されたスペーサの先端部に、導電性を有する成分を含むペーストを付着させ、
上記ペーストが付着したスペーサを加熱処理して、導電性を有する成分をスペーサの先端部内に熱拡散させ、導電性材料が含浸された導電性付与部を先端部に有したスペーサを形成することを特徴とするスペーサの製造方法。
【請求項１３】
上記成形されたスペーサの両端部に上記ペーストを付着させ、導電性材料が含浸された導電性付与部を両端部に有したスペーサを形成することを特徴とする請求項１２に記載のスペーサの製造方法。
【請求項１４】
蛍光面を有する第１基板と、上記第１基板に隙間を置いて対向配置されているとともに、電子を放出し上記蛍光面を励起する複数の電子源が設けられた第２基板と、を備えた画像表示装置において、上記第１基板および第２基板間に配設され、第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサを製造するスペーサの製造方法において、
スペーサを成形するための複数の透孔を有した金型を用意し、
導電性を有する成分を含まない第１ペーストを上記透孔に注入し、
導電性を有する成分を分散させた第２ペーストを上記第１ペーストに重ねて上記透孔に注入し、
上記第１および第２ペーストを加熱処理し、導電性を有する成分が分散された導電性付与部を先端部に有したスペーサを形成することを特徴とするスペーサの製造方法。
【請求項１５】
上記第１ペーストを上記透孔に注入した後、各透孔の両端側から上記第１ペーストの両端側に重ねて上記第２ペーストを注入し、導電性を有する成分が分散された導電性付与部を両端部に有したスペーサを形成することを特徴とする請求項１４に記載のスペーサの製造方法。
【請求項１６】
蛍光面を有した第１基板と、
上記第１基板に隙間を置いて対向配置されているとともに、電子を放出して上記蛍光面を励起する複数の電子源が設けられた第２基板と、
請求項１０ないし１５のいずれか１項に記載の製造方法により製造され、上記第１基板および第２基板間に配設され第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサと、
を備えた画像表示装置。
【請求項１７】
上記第１および第２基板の間に設けられているとともに、それぞれ上記電子源に対応した複数の電子ビーム通過孔を有した板状のグリッドを備え、
上記各スペーサは、上記グリッドに固定されていることを特徴とする請求項１６に記載の画像表示装置。
【請求項１８】
蛍光面を有した第１基板と、
上記第１基板に隙間を置いて対向配置されているとともに、電子を放出して上記蛍光面を励起する複数の電子源が設けられた第２基板と、
上記第１および第２基板の間に設けられているとともに、それぞれ上記電子源に対応した複数の電子ビーム通過孔を有した板状のグリッドと、
請求項１０、１２、１４のいずれか１項に記載の製造方法により製造され、上記第１基板および第２基板間に配設されているとともに、それぞれ上記第２基板側に位置した先端部に上記導電性付与部を有し、第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサと、
を備えた画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、対向配置された基板と、一方の基板の内面に配設された複数の電子源と、を有した画像表示装置、この画像表示装置に用いるスペーサの製造方法、および上記製造方法により製造されたスペーサを備えた画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高品位放送用あるいはこれに伴う高解像度の画像表示装置が望まれており、そのスクリーン表示性能については一段と厳しい性能が要望されている。これら要望を達成するためにはスクリーン面の平坦化、高解像度化が必須であり、同時に軽量、薄型化も図らねばならない。
【０００３】
上記のような要望を満たす画像表示装置として、例えば、フィールドエミッションディスプレイ（以下ＦＥＤと称する）等の平面表示装置が注目されている。このＦＥＤは、所定の隙間を置いて対向配置された第１基板および第２基板を有し、これらの基板は、その周縁部同士が直接あるいは矩形枠状の側壁を介して互いに接合され真空外囲器を構成している。第１基板の内面には画像表示を行う為の蛍光体層が形成され、第２基板の内面には、蛍光体層を励起して発光させる電子源として複数の電子放出素子が設けられている。
【０００４】
また、第１基板および第２基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これら基板の間には支持部材として複数のスペーサが配設されている。そして、このＦＥＤにおいて、画像を表示する場合、蛍光体層にアノード電圧が印加され、電子放出素子から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体層へ衝突させることにより、蛍光体が発光して画像を表示する。
【０００５】
このようなＦＥＤでは、電子放出素子の大きさがマイクロメートルオーダーであり、第１基板と第２基板との間隔をミリメートルオーダーに設定することができる。このため、現在のテレビやコンピュータのディスプレイとして使用されている陰極線管（ＣＲＴ）と比較して、画像表示装置の高解像度化、軽量化、薄型化を達成することが可能となる。
【０００６】
上述のような画像表示装置において、実用的な表示特性を得るためには、通常の陰極線管と同様の蛍光体を用い、アノード電圧を数ｋＶ以上に設定することが望ましい。しかし、第１基板と第２基板との間の隙間は、解像度や支持部材の特性、製造性などの観点からあまり大きくすることはできず、１〜３ｍｍ程度に設定する必要がある。そのため、第２基板から放出された電子が第１基板に形成された蛍光面に衝突する際、２次電子および反射電子が放出され、これらの２次電子、反射電子が基板間に配設されたスペーサに衝突し、その結果、スペーサが帯電してしまう。ＦＥＤにおける加速電圧では、一般にスペーサは正に帯電し、電子放出素子から放出された電子ビームはスペーサに引き付けられ、本来の軌道からずれてしまう。その結果、蛍光体層に対して電子ビームのミスランディングが発生し、表示画像の色純度が劣化するという問題がある。
【０００７】
このようなスペーサによる電子ビームの吸引を低減するため、スペーサ表面の全部または一部に導電処理を施して帯電を逃がすことが考えられる。例えば、特許文献１には、絶縁スペーサの第２基板側の端部に導電性処理を施し、スペーサの帯電を逃がす構造が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第５，７２６，５２９号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スペーサに導電性処理を施した場合、スペーサを介して第１基板から第２基板に流れる無効電流が増加し、温度の上昇や消費電力の増加を引き起こす。また、従来の導電性処理方法では、製造コストの増加を避けることが難しい。
【００１０】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、温度の上昇や消費電力の増加、製造コストの増加を引き起こすことなく、電子ビームの軌道を容易に制御し、画像品位の向上した画像表示装置、この画像表示装置に用いるスペーサの製造方法、および上記製造方法により製造されたスペーサを備えた画像表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の態様に係る画像表示装置は、蛍光面を有した第１基板と、上記第１基板に隙間を置いて対向配置されているとともに、電子を放出して上記蛍光面を励起する複数の電子源が設けられた第２基板と、それぞれ絶縁材料で形成されているとともに上記第１基板および第２基板間に配設され、第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサと、を備え、上記各スペーサの上記第１基板側の先端部および第２基板側の先端部は、導電性材料が含浸されそれぞれ導電性付与部を形成していることを特徴としている。
【００１２】
上記構成の画像表示装置によれば、スペーサ近傍に位置した電子源から放出された電子は、スペーサの両端部に位置する導電性付与部によって形成された電界により反発され、スペーサから離れる方向へ軌道を取った後、今度はスペーサに吸引されスペーサに接近する方向へ軌道を取る。そして、この反発と吸引とにより電子の軌道ずれが相殺され、電子源から放出された電子は最終的に画像表示面の目標の位置に到達する。これにより、電子のミスランディングに起因する色純度の劣化を低減し、画像品位の向上した画像表示装置が得られる。また、スペーサ全体に導電性を持たせる場合に比較して、温度の上昇や消費電力の増加を抑制することができる。
【００１３】
この発明の他の態様に係る画像表示装置のスペーサの製造方法は、絶縁材料によりスペーサを成形し、上記成形されたスペーサの先端部に、導電性を有する成分を含むペーストまたは溶液を付着させ、毛細管現象により上記スペーサの先端部内に上記ペーストまたは溶液を染込ませ、上記ペーストまたは溶液が染み込んだスペーサを焼成し、導電性材料が含浸された導電性付与部を先端部に有したスペーサを形成することを特徴としている。
【００１４】
また、この発明の他の態様に係るスペーサの製造方法は、絶縁材料によりスペーサを成形し、上記成形されたスペーサの先端部に、導電性を有する成分を含むペーストを付着させ、上記ペーストが付着したスペーサを加熱処理して、導電性を有する成分をスペーサの先端部内に熱拡散させ、導電性材料が含浸された導電性付与部を先端部に有したスペーサを形成することを特徴としている。
【００１５】
この発明の更に他の態様に係るスペーサの製造方法は、スペーサを成形するための複数の透孔を有した金型を用意し、導電性を有する成分を含まない第１ペーストを上記透孔に注入し、導電性を有する成分を分散させた第２ペーストを上記第１ペーストに重ねて上記透孔に注入し、上記第１および第２ペーストを加熱処理し、導電性を有する成分が分散された導電性付与部を先端部に有したスペーサを形成することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明を、平面型の画像表示装置としてＦＥＤの一種である表面伝導型電子放出装置（以下、ＳＥＤと称する）に適用した実施の形態について詳細に説明する。
図１ないし図３に示すように、このＳＥＤは、透明な絶縁基板としてそれぞれ矩形状のガラスからなる第１基板１０および第２基板１２を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間を置いて対向配置されている。第２基板１２は、第１基板１０よりも僅かに大きな寸法に形成されている。そして、第１基板１０および第２基板１２、ガラスからなる矩形枠状の側壁１４を介して周縁部同士が接合され、内部が真空に維持された偏平な矩形状の真空外囲器１５を構成している。
【００１７】
第１基板１０の内面には蛍光面として蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、電子の衝突で赤、青、緑に発光する蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および黒色遮光層１１を並べて構成されている。これらの蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂはストライプ状あるいはドット状に形成されている。また、蛍光体スクリーン１６上には、アルミニウム等からなるメタルバック１７が形成されている。なお、第１基板１０と蛍光体スクリーンとの間に、例えばＩＴＯ等からなる透明導電膜あるいはカラーフィルタ膜を設けてもよい。
【００１８】
第２基板１２の内面には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層を励起する電子源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、第２基板１２の内面上には、電子放出素子１８に電位を供給する多数本の配線２１がマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１５の外部に引出されている。
【００１９】
接合部材として機能する側壁１４は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材２０により、第１基板１０の周縁部および第２基板１２の周縁部に封着され、第１基板および第２基板同士を接合している。
【００２０】
また、図２および図３に示すように、ＳＥＤは、第１基板１０および第２基板１２間に配設されたスペーサアッセンブリ２２を備えている。本実施の形態において、スペーサアッセンブリ２２は、板状のグリッド２４と、グリッドの両面に一体的に立設された複数の柱状のスペーサと、を備えて構成されている。
【００２１】
詳細に述べると、グリッド２４は第１基板１０の内面と対向した第１表面２４ａおよび第２基板１２の内面と対向した第２表面２４ｂを有し、これらの基板と平行に配置されている。そして、グリッド２４には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔２６および複数のスペーサ開孔２８が形成されている。電子ビーム通過孔２６は、それぞれ電子放出素子１８と対向して配列され、電子放出素子から放出された電子ビームを透過する。また、スペーサ開孔２８は、それぞれ電子ビーム通過孔２６間に位置し所定のピッチで配列されている。
【００２２】
グリッド２４は、例えば鉄−ニッケル系の金属板により厚さ０．１〜０．２５ｍｍに形成されている。グリッド２４の表面には、金属板を構成する元素からなる酸化膜、例えば、Ｆｅ３Ｏ４、ＮｉＦｅ２Ｏ４からなる酸化膜が形成されている。更に、グリッド２４の少なくとも第２基板側の表面には、ガラス、セラミックからなる高抵抗物質を塗布、焼成した高抵抗膜が形成され、高抵抗膜の抵抗は、Ｅ＋８Ω／□以上に設定されている。
【００２３】
電子ビーム通過孔２６は、例えば、０．１５〜０．２５ｍｍ×０．１５〜０．２５ｍｍの矩形状に形成され、スペーサ開孔２８は、例えば径が約０．２〜０．５ｍｍの円形に形成されている。なお、上述した高抵抗膜は、グリッド２４に設けられた電子ビーム通過孔２６の壁面にも形成されている。
【００２４】
グリッド２４の第１表面２４ａ上には、各スペーサ開孔２８に重ねて第１スペーサ３０ａが一体的に立設され、その延出端は、メタルバック１７および蛍光体スクリーン１６の黒色遮光層１１を介して第１基板１０の内面に当接している。また、グリッド２４の第２表面２４ｂ上には、各スペーサ開孔２８に重ねて第２スペーサ３０ｂが一体的に立設され、その延出端は、第２基板１２の内面に当接している。ここで、各第２スペーサ３０ｂの延出端は、第２基板１２の内面上に設けられた配線２１上に位置している。
【００２５】
第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、絶縁材料により形成されている。また、第１スペーサ３０ａの先端部および第２スペーサ３０ｂの先端部は、導電性材料が含浸され導電性付与部３１ａ、３１ｂをそれぞれ構成している。各導電性付与部３１ａ、３１ｂにおいて、導電性材料の含有濃度は、スペーサの先端から中間部に向かって、つまり、グリッド２４側に向かって徐々に減少している。
【００２６】
後述するように、導電性付与部３１ａ、３１ｂは、電子放出素子１８から放出された電子ビームをスペーサ３０ａ、３０ｂから離間する方向へ反発するように電界を形成する。各導電性付与部３１ａ、３１ｂに含有される導電性材料としては、例えば、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｗ等を用いることができる。また、導電性付与部３１ａ、３１ｂの高さ、および導電性材料の含有濃度は、電子ビームに与える反発力、つまり、電子ビームの軌道補正量を考慮して任意に設定される。
【００２７】
第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの各々は、グリッド２４側から延出端に向かって径が小さくなった先細テーパ状に形成されている。例えば、各第１スペーサ３０ａはグリッド２４側に位置した基端の径が約０．４ｍｍ、延出端の径が約０．３ｍｍ、高さが約０．６ｍｍに形成されている。また、各第２スペーサ３０ｂはグリッド２４側に位置した基端の径が約０．４ｍｍ、延出端の径が約０．２５ｍｍ、高さが約０．８ｍｍに形成されている。このように、第１スペーサ３０ａの高さは、第２スペーサ３０ｂの高さよりも低く形成されている。
【００２８】
第１スペーサ３０ａおよび第２スペーサ３０ｂの表面抵抗は５×１０１３Ωとなっている。各スペーサ開孔２８、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは互いに整列して位置し、第１および第２スペーサはこのスペーサ開孔２８を介して互いに一体的に連結されている。これにより、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、グリッド２４を両面から挟み込んだ状態でグリッド２４と一体に形成されている。
【００２９】
上記のように構成されたスペーサアッセンブリ２２は第１基板１０および第２基板１２間に配設されている。そして、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、第１基板１０および第２基板１２の内面に当接することにより、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持している。
【００３０】
図２に示すように、ＳＥＤは、グリッド２４および第１基板１０のメタルバック１７に電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。この電圧供給部は、グリッド２４およびメタルバック１７にそれぞれ接続され、例えば、グリッド２４に１２ｋＶ、メタルバック１７に１２ｋＶ以下の電圧を印加する。すなわち、グリッド２４に印加する電圧は、第１基板１０に印加する電圧と同一か、より高く設定されている。
【００３１】
このＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７にアノード電圧が印加され、電子放出素子１８から放出された電子ビームＢをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーン１６へ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層が励起されて発光し、画像を表示する。
【００３２】
次に、以上のように構成されたＳＥＤの製造方法について説明する。スペーサアッセンブリ２２を製造する場合、まず、所定寸法のグリッド２４、グリッドとほぼ同一の寸法を有した矩形板状の第１および第２金型３６ａ、３６ｂを用意する。この場合、Ｆｅ−４５〜５５％Ｎｉからなる板厚０．１２ｍｍの薄板を脱脂、洗浄、乾燥した後、エッチングにより電子ビーム通過孔２６、およびスペーサ開孔２８を形成しグリッド２４とする。その後、グリッド２４全体を酸化処理により酸化させ、電子ビーム通過孔２６およびスペーサ開孔２８の内面を含めグリッド表面に絶縁膜を形成する。更に、絶縁膜の上に、酸化錫および酸化アンチモンの微粒子を分散させた液をスプレー被覆し、乾燥、焼成して高抵抗膜を形成する。
【００３３】
図４に示すように、第１および第２金型３６ａ、３６ｂは、スペーサ形成用の透孔３８ａ、３８ｂを有し、これらの透孔はそれぞれグリッド２４のスペーサ開孔２８に対応して配置形成されている。第１金型３６ａおよび第２金型３６ｂにおいて、少なくともスペーサ開孔２８に対応した複数の透孔３８ａ、３８ｂの内面には、熱処理により熱分解する樹脂が塗布されている。
【００３４】
そして、第１金型３６ａを、各透孔３８ａがグリッド２４のスペーサ開孔２８と整列するように位置決めした状態でグリッドの第１表面２４ａに密着させる。同様に、第２金型３６ｂを、各透孔３８ｂがグリッド２４のスペーサ開孔２８と整列するように位置決めした状態でグリッドの第２表面２４ｂに密着させる。そして、これら第１金型３６ａ、グリッド２４、および第２金型３６ｂを図示しないクランパ等を用いて互いに固定する。
【００３５】
次に、例えば、第１金型３６ａの外面側からペースト状のスペーサ形成材料４０を供給し、第１金型の透孔３８ａ、グリッド２４のスペーサ開孔２８、および第２金型３６ｂの透孔３８ｂにスペーサ形成材料４０を充填する。スペーサ形成材料４０としては、紫外線硬化型のバインダ（有機成分）およびガラスフィラーを含有した絶縁性のガラスペーストを用いる。
【００３６】
続いて、充填されたスペーサ形成材料４０に対し、第１および第２金型３６ａ、３６ｂの外面側から放射線として紫外線（ＵＶ）を照射し、スペーサ形成材料をＵＶ硬化させる。この後、必要に応じて熱硬化を行ってもよい。次に、熱処理により第１および第２金型３６ａ、３６ｂの各透孔３８ａ、３８ｂに塗布された樹脂を熱分解し、図５に示すように、スペーサ形成材料４０と透孔の間にすき間を作る。更に、各スペーサ形成材料４０の両端に、すなわち、第１スペーサ３０ａとなる部分の先端、および第２スペーサ３０ｂとなる部分の先端のみに、例えば、スクリーン印刷法により導電性材料としての銀ペースト４２を付着させる。その後、第１および第２金型３６ａ、３６ｂをグリッド２４から離型する。
【００３７】
続いて、スペーサ形成材料４０により第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが成形されたグリッド２４を加熱炉内で熱処理し、スペーサ形成材料内からバインダを飛ばした後、約５００〜５５０℃で３０分〜１時間、スペーサ形成材料および銀ペースト４２を本焼成する。これにより、図６に示すように、グリッド２４上に第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが作り込まれたスペーサアッセンブリ２２が得られる。同時に、銀ペースト４２中の銀成分が第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの先端部内に約０．１５ｍｍ程度拡散する。その結果、それぞれ先端部に銀を含有した導電性付与部３１ａ、３１ｂをバルグとして、つまり、一体に備えた第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが得られる。
【００３８】
一方、予め、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７の設けられた第１基板１０と、電子放出素子１８および配線２１が設けられているとともに側壁１４が接合された第２基板１２と、を用意しておく。
【００３９】
続いて、上記のように構成されたスペーサアッセンブリ２２を第２基板１２上に位置決め配置する。この際、第２スペーサ３０ｂの延出端がそれぞれ配線２１上に配置されるようにスペーサアッセンブリ２２を位置決めする。この状態で、第１基板１０、第２基板１２、およびスペーサアッセンブリ２２を真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、側壁１４を介して第１基板を第２基板に接合する。これにより、スペーサアッセンブリ２２を備えたＳＥＤが製造される。
【００４０】
以上のように構成されたＳＥＤによれば、図３に示すように、第２スペーサ３０ｂの近傍に位置した電子放出素子１８から放出された電子ビームＢは、第２スペーサ３０ｂの先端部を構成した導電性付与部３１ｂが形成する電界により反発され、第２スペーサから離れる方向へ軌道を取りながら電子ビーム通過孔２６に向かう。その後、電子ビームＢは、今度は、帯電した第２スペーサ３０ｂおよび第１スペーサ３０ａに吸引され、これらのスペーサに接近する方向へ軌道を取る。更に、電子ビームＢは、第１スペーサ３０ａの先端部を構成した導電性付与部３１ａが形成する電界により反発され、第１スペーサから離れる方向へ軌道を取りながら蛍光体スクリーン１６に向かう。そして、この反発と吸引とにより電子ビームＢの軌道ずれが相殺され、電子放出素子１８から放出された電子ビームＢは、最終的に蛍光体スクリーン１６の目標とする蛍光体層に到達する。
【００４１】
具体的には、電子放出素子１８からスペーサ側壁への距離が小さいほど、電子ビームがスペーサ側へ移動する量は大きく、逆にスペーサ側壁への距離が十分に大きい場合、電子ビームがスペーサ側へ移動する量は無視できる量となる。電子ビームの移動現象は、蛍光面で発生した２次電子及び反射電子がスペーサに衝突することで発生し、この時ＳＥＤで使用される加速電圧からスペーサ表面での２次電子放出係数が１以上となり、スペーサ側壁は正に帯電し、電子ビームをスペーサ側へと引き付ける事になる。
【００４２】
本実施の形態では、スペーサ側壁の帯電を逃がすのではなく、第１スペーサ３０ａの第１基板１０側の先端部、および第２スペーサ３０ｂの第２基板１２側の先端部にそれぞれ導電性付与部３１ａ、３１ｂを設けることにより、電子ビームがスペーサと反発する方向に容易に電界を形成することが可能となる。そして、導電性付与部３１ａ、３１ｂの高さを制御することで電界の強さを変え、反発量を制御することができる。
【００４３】
従って、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが帯電し、これらスペーサにより電子ビームＢが引き付けられた場合でも、電子ビームの軌道ずれを防止することができる。これにより、電子ビームＢのミスランディングを防止し、色純度の劣化を低減して画像品位の向上を図ることができる。
【００４４】
また、第２基板１２側の導電性付与部３１ｂだけで電子ビームの軌道を制御する場合、感度が高く、導電性付与部３１ｂの第２基板１２からの高さが少し変化すると電子ビームの軌道が大きく変化する。そのため、製造工程での導電性付与部３１ｂの高さにばらつきが生じると、場所による電子ビーム移動量の差が生じ、電子ビーム軌道の制御が難しい。しかしながら、本実施の形態のように、第１スペーサ３０ａおよび第２スペーサ３０ｂの両スペーサの先端部に導電性付与部３１ａ、３１ｂを設けた場合、導電性付与部３１ｂでの電子ビーム軌道への作用を抑え気味にし、感度が低い導電性付与部３１ａにより不足分を補正し、電子ビーム軌道を容易に制御することが可能となる。
【００４５】
これにより、導電性付与部３１ａ、３１ｂを容易に製造可能となる。すなわち、導電性付与部を第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの両方の先端部に設けることにより、第２基板１２側だけに高い高さ精度で導電性付与部を設けた場合と同様の効果を容易に得ることができる。
【００４６】
なお、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂ全部に導電処理を施した場合、スペーサを介して第１基板１０から第２基板１２へ流れる無効電流が増加し、温度の上昇や消費電力の増加を引き起こす。また、この導電処理部がＳＥＤの動作中にガスの発生源となり、スペーサ近傍の電子源のイオン衝撃を引き起こす場合もある。これに対して、本実施の形態によれば、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの各先端部に導電性付与部３１ａ、３１ｂを形成し、スペーサ全体として、導電部−絶縁部−導電部の３段構造としている。これにより、無効電流の増加、温度の上昇や消費電力の増加、イオン衝突を引き起こすことなく、導電性付与部３１ａ、３１ｂによりスペーサ周辺の電界を変え電子ビームの軌道を容易に制御することができる。
【００４７】
本実施の形態に係るＳＥＤと、上述した導電性付与部３１ａ、３１ｂを持たないスペーサが設けられたＳＥＤとを用意し、電子ビームの移動量を比較した。その結果、導電性付与部３１ａ、３１ｂが設けられていないＳＥＤでは電子ビームがスペーサ側に約１２０μｍ吸引されたのに対し、本実施の形態に係るＳＥＤでは、電子ビームの移動量がほぼ０となり、表示画像の色純度も改善された。
【００４８】
更に、上記ＳＥＤによれば、第１基板１０と第２基板１２との間にグリッド２４が配置されているとともに、第１スペーサ３０ａの高さは、第２スペーサ３０ｂの高さよりも低く形成されている。これにより、グリッド２４は第２基板１２よりも第１基板１０側に接近して位置している。そのため、第１基板１０側から放電が生じた場合でも、グリッド２４により、第２基板１２上に設けられた電子放出素子１８の放電破損を抑制することが可能となる。従って、放電に対する耐圧性に優れ画像品位の向上したＳＥＤを得ることができる。
【００４９】
また、上記構成のＳＥＤによれば、第１スペーサ３０ａの高さを第２スペーサ３０ｂよりも低く形成することにより、グリッド２４に印加する電圧を第１基板１０に印加する電圧より大きくした場合でも、電子放出素子１８から発生した電子を蛍光体スクリーン側へ確実に到達させることができる。
【００５０】
次に、この発明の第２の実施の形態に係るＳＥＤに用いるスペーサの製造方法について説明する。上述した第１の実施の形態と同様に、まず、所定寸法のグリッド２４、グリッドとほぼ同一の寸法を有した矩形板状の第１および第２金型３６ａ、３６ｂを用意する。この際、Ｆｅ−４５〜５５％Ｎｉからなる板厚０．１２ｍｍの薄板を脱脂、洗浄、乾燥した後、エッチングにより電子ビーム通過孔２６、およびスペーサ開孔２８を形成しグリッド２４とする。その後、グリッド２４全体を酸化処理により酸化させ、電子ビーム通過孔２６およびスペーサ開孔２８の内面を含めグリッド表面に絶縁膜を形成する。更に、絶縁膜の上に、酸化錫および酸化アンチモンの微粒子を分散させた液をスプレー被覆し、乾燥、焼成して高抵抗膜を形成する。
【００５１】
図４に示した場合と同様に、第１および第２金型３６ａ、３６ｂは、スペーサ形成用の透孔３８ａ、３８ｂを有し、これらの透孔はそれぞれグリッド２４のスペーサ開孔２８に対応して配置形成されている。第１金型３６ａおよび第２金型３６ｂにおいて、少なくともスペーサ開孔２８に対応した複数の透孔３８ａ、３８ｂの内面には、熱処理により熱分解する樹脂が塗布されている。
【００５２】
そして、第１金型３６ａを、各透孔３８ａがグリッド２４のスペーサ開孔２８と整列するように位置決めした状態でグリッドの第１表面２４ａに密着させる。同様に、第２金型３６ｂを、各透孔３８ｂがグリッド２４のスペーサ開孔２８と整列するように位置決めした状態でグリッドの第２表面２４ｂに密着させる。そして、これら第１金型３６ａ、グリッド２４、および第２金型３６ｂを図示しないクランパ等を用いて互いに固定する。
【００５３】
次に、例えば、第１金型３６ａの外面側からペースト状のスペーサ形成材料４０を供給し、第１金型の透孔３８ａ、グリッド２４のスペーサ開孔２８、および第２金型３６ｂの透孔３８ｂにスペーサ形成材料４０を充填する。スペーサ形成材料４０としては、紫外線硬化型のバインダ（有機成分）およびガラスフィラーを含有した絶縁性のガラスペーストを用いる。
【００５４】
続いて、充填されたスペーサ形成材料４０に対し、第１および第２金型３６ａ、３６ｂの外面側から放射線として紫外線（ＵＶ）を照射し、スペーサ形成材料をＵＶ硬化させる。この後、必要に応じて熱硬化を行ってもよい。次に、熱処理により第１および第２金型３６ａ、３６ｂの各透孔３８ａ、３８ｂに塗布された樹脂を熱分解し、図７に示すように、スペーサ形成材料４０と透孔の間にすき間を作る。その後、第１および第２金型３６ａ、３６ｂをグリッド２４から離型する。
【００５５】
続いて、スペーサ形成材料４０により第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが成形されたグリッド２４を加熱炉内で熱処理し、スペーサ形成材料内からバインダを飛ばし脱バインダ処理を行う。その後、図８に示すように、スペーサ形成材料４０が焼結前の多孔質の状態で、第１スペーサ３０ａの先端、および第２スペーサ３０ｂの先端のみに、例えば、インクジェットにより、銀の超微粒子とエトラデカン液とからなる溶液を付着させる。付着した溶液は、毛細管現象により第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの先端部内に約０．２ｍｍ程度浸透する。
【００５６】
次に、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが成形されたグリッド２４を加熱炉内に配置し、約５００〜５５０℃で３０分〜１時間、本焼成する。本焼成により、スペーサ形成材料を構成するガラス粒子が一体化し、グリッド２４上に第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが作り込まれたスペーサアッセンブリ２２が得られる。同時に、それぞれ先端部に銀を含有した導電性付与部３１ａ、３１ｂをバルグとして備えた第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが得られる。
【００５７】
その後、第１の実施の形態と同様の方法により、第１基板１０、スペーサアッセンブリ２２、および第２基板を組立てることにより、スペーサアッセンブリ２２を備えたＳＥＤが得られる。
本実施の形態に係るＳＥＤと、上述した導電性付与部３１ａ、３１ｂを持たないスペーサが設けられたＳＥＤとを用意し、電子ビームの移動量を比較した。その結果、導電性付与部３１ａ、３１ｂが設けられていないＳＥＤでは電子ビームがスペーサ側に約１２０μｍ吸引されたのに対し、本実施の形態に係るＳＥＤでは、電子ビームの移動量がほぼ０となり、表示画像の色純度も改善された。
【００５８】
なお、他の構成は前述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、第２の実施の形態に係る製造方法により製造されたスペーサを備えたＳＥＤにおいても、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５９】
次に、この発明の第３の実施の形態に係るＳＥＤに用いるスペーサの製造方法について説明する。第１の実施の形態と同様に、まず、所定寸法のグリッド２４、グリッドとほぼ同一の寸法を有した矩形板状の第１および第２金型３６ａ、３６ｂを用意する。この際、Ｆｅ−５０％Ｎｉからなる板厚０．１２ｍｍの薄板を脱脂、洗浄、乾燥した後、エッチングにより電子ビーム通過孔２６、およびスペーサ開孔２８を形成しグリッド２４とする。その後、グリッド２４全体を酸化処理により酸化させ、電子ビーム通過孔２６およびスペーサ開孔２８の内面を含めグリッド表面に絶縁膜を形成する。更に、絶縁膜の上に、酸化錫および酸化アンチモンの微粒子を分散させた液をスプレー被覆し、乾燥、焼成して高抵抗膜を形成する。
【００６０】
図９に示すように、第１および第２金型３６ａ、３６ｂは、スペーサ形成用の透孔３８ａ、３８ｂを有し、これらの透孔はそれぞれグリッド２４のスペーサ開孔２８に対応して配置形成されている。第１金型３６ａおよび第２金型３６ｂにおいて、少なくともスペーサ開孔２８に対応した複数の透孔３８ａ、３８ｂの内面には、熱処理により熱分解する樹脂が塗布されている。
【００６１】
そして、第１金型３６ａを、各透孔３８ａがグリッド２４のスペーサ開孔２８と整列するように位置決めした状態でグリッドの第１表面２４ａに密着させる。同様に、第２金型３６ｂを、各透孔３８ｂがグリッド２４のスペーサ開孔２８と整列するように位置決めした状態でグリッドの第２表面２４ｂに密着させる。そして、これら第１金型３６ａ、グリッド２４、および第２金型３６ｂを図示しないクランパ等を用いて互いに固定する。
【００６２】
次に、例えば、第１金型３６ａの外面側からスペーサ形成材料として第１ペースト４０ａを供給し、第１金型の透孔３８ａ、グリッド２４のスペーサ開孔２８、および第２金型３６ｂの透孔３８ｂにスペーサ形成材料４０を充填する。この際、透孔３８ａの端部および透孔３８ｂの端部には第１ペースト４０ａを充填せず空間を残しておく。第１ペースト４０ａとしては、紫外線硬化型のバインダ（有機成分）およびガラスフィラーを含有した絶縁性のガラスペーストを用い、導電性を有する成分を含まないペーストとする。
【００６３】
続いて、第１金型３６ａおよび第２金型３６ｂの外面側からスペーサ形成材料として第２ペースト４０ｂを供給し、第１ペーストに重ねて透孔３８ａ、３８ｂの端部に注入する。第２ペースト４０ｂとしては、紫外線硬化型のバインダ（有機成分）、およびガラスフィラーを含有しているとともに導電性を有する成分としてＡｕの粒子が拡散されたガラスペーストを用いる。
【００６４】
続いて、充填された第１および第２ペースト４０ａ、４０ｂに対し、第１および第２金型３６ａ、３６ｂの外面側から紫外線（ＵＶ）を照射し、第１および第２ペーストをＵＶ硬化させる。この後、必要に応じて熱硬化を行なってもよい。次に、熱処理により第１および第２金型３６ａ、３６ｂの各透孔３８ａ、３８ｂに塗布された樹脂を熱分解し、第１および第２ペースト４０ａ、４０ｂと透孔との間にすき間を作る。その後、第１および第２金型３６ａ、３６ｂをグリッド２４から離型する。
【００６５】
離型後、第１および第２ペースト４０ａ、４０ｂにより第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが成形されたグリッド２４を加熱炉内で熱処理し、第１および第２ペースト内からバインダを飛ばし脱バインダ処理を行う。更に、第１および第２ペースト４０ａ、４０ｂを約５００〜５５０℃で３０分〜１時間、本焼成する。これにより、図１１に示すように、グリッド２４上に第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが作り込まれたスペーサアッセンブリ２２が得られる。同時に、それぞれ先端部にＡｕが分散された導電性付与部３１ａ、３１ｂをバルグとして備えた第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが得られる。
【００６６】
その後、第１の実施の形態と同様の方法により、第１基板１０、スペーサアッセンブリ２２、および第２基板を組立てることにより、スペーサアッセンブリ２２を備えたＳＥＤが得られる。
【００６７】
本実施の形態に係るＳＥＤと、上述した導電性付与部３１ａ、３１ｂを持たないスペーサが設けられたＳＥＤとを用意し、電子ビームの移動量を比較した。その結果、導電性付与部３１ａ、３１ｂが設けられていないＳＥＤでは電子ビームがスペーサ側に約１２０μｍ吸引されたのに対し、本実施の形態に係るＳＥＤでは、電子ビームの移動量がほぼ０となり、表示画像の色純度も改善された。
【００６８】
なお、他の構成は前述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、第３の実施の形態に係る製造方法により製造されたスペーサを備えたＳＥＤにおいても、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６９】
この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、この発明は、グリッドを備えた画像表示装置に限らず、グリッドを持たない画像表示装置にも適用可能である。この場合、それぞれ一体に形成された柱状あるいは板状のスペーサを用い、各スペーサの第１基板側の先端部および第２基板側の先端部に導電性付与部を一体的に設けることにより、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００７０】
また、この発明において、スペーサの径や高さ、その他の構成要素の寸法、材質等は必要に応じて適宜選択可能である。更に、上述した実施の形態において、スペーサの第２基板側の端は、第２基板の配線上に設ける構成としたが、配線上に限らず、電子放出素子を避けた位置で第２基板上に設けられていればよい。
【００７１】
グリッド２４の電位と第１基板１０の電位とを同電位に設定した場合、第１スペーサ全体に導電性材料を含浸させ、第１スペーサ全体を導電性付与部として形成することもできる。
更に、上述した実施の形態では、第１および第２スペーサの先端部に導電性付与部を形成する構成としたが、上述した製造方法により、第２スペーサの先端部、すなわち、スペーサの第２基板側の先端部のみに導電性付与部を形成し、このスペーサを用いてＳＥＤを構成してもよい。
【００７２】
電子源は、表面伝導型電子放出素子に限らず、電界放出型、カーボンナノチューブ等の真空中に電子が放出される電子源を用いたＦＥＤならどのタイプにも適用可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、温度の上昇や消費電力の増加、製造コストの増加を引き起こすことなく、電子ビームの軌道を容易に制御し、画像品位の向上した画像表示装置、この画像表示装置に用いるスペーサの製造方法、および上記製造方法により製造されたスペーサを備えた画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係るＳＥＤを示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿って破断した上記ＳＥＤの斜視図。
【図３】上記ＳＥＤを拡大して示す断面図。
【図４】上記ＳＥＤに用いるスペーサの製造工程において、グリッドに第１および第２金型を装着した状態を示す断面図。
【図５】上記製造工程において、上記金型にスペーサ形成材料を充填後、ＵＶ照射、銀ペースト付着を行った状態を示す断面図。
【図６】上記製造工程において、上記金型を離型した状態を示す断面図。
【図７】この発明の第２の実施の形態に係るＳＥＤのスペーサ製造方法を示す断面図。
【図８】上記第２の実施の形態に係るスペーサ製造方法において、導電性を有する成分を含む溶液をスペーサ先端部に付着させる工程を示す断面図。
【図９】この発明の第３の実施の形態に係るＳＥＤのスペーサ製造方法を示す断面図。
【図１０】上記第３の実施の形態に係るスペーサ製造方法において、金型に第１ペーストおよび第２ペーストを充填した状態を示す断面図。
【図１１】上記第３の実施の形態に係るスペーサ製造方法において、金型を離型し焼成した状態を示す断面図。
【符号の説明】
１０…第１基板
１２…第２基板
１４…側壁
１５…真空外囲器
１６…蛍光体スクリーン
１８…電子放出素子
２２…スペーサアッセンブリ
２４…グリッド
２６…電子ビーム通過孔
２８…スペーサ開孔
３０ａ…第１スペーサ
３０ｂ…第２スペーサ
３１ａ、３１ｂ…導電性付与部
４０…スペーサ形成材料
４０ａ…第１ペースト
４０ｂ…第２ペースト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004119296.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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