(57)【要約】【課題】画像品位および耐大気圧強度が向上した画像表示装置、および画像表示装置のスペーサアッセンブリの製造に用いる成形型を提供する。【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スペーサアッセンブリ２２が設けられている。スペーサアッセンブリは、板状のグリッドと、グリッドの第１表面に立設された複数の第１スペーサ３０ａと、グリッドの第２表面に立設された複数の第２スペーサ３０ｂとを有している。第１および第２スペーサの各々は、グリッドから延出端に向かって複数段を有した段付状に形成され、グリッド表面と平行な断面において、第１および第２スペーサの少なくとも１つの段の断面形状は、他の段の断面形状と異なる【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光面が形成された第１基板と、
上記第１基板と所定の隙間を置いて対向配置されているとともに上記蛍光面を励起する複数の電子放出源が設けられた第２基板と、
上記第１および第２基板の間に設けられたスペーサアッセンブリとを備え、
上記スペーサアッセンブリは、上記第１および第２基板に対向した第１および第２表面、並びにそれぞれ上記電子放出源に対向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、上記グリッドの第１表面上に一体的に立設され、それぞれ上記第１基板に当接した複数の第１スペーサと、上記グリッドの第２表面上に一体的に立設され、それぞれ上記第２基板に当接した複数の第２スペーサと、を備え、
上記第１および第２スペーサの各々は、上記グリッドから延出端に向かって複数段を有した段付状に形成され、上記グリッド表面と平行な断面において、上記第１および第２スペーサの少なくとも１つの段の断面形状は、他の段の断面形状と異なることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
蛍光面が形成された第１基板と、
上記第１基板と所定の隙間を置いて対向配置されているとともに上記蛍光面を励起する複数の電子放出源が設けられた第２基板と、
上記第１および第２基板の間に設けられたスペーサアッセンブリとを備え、
上記スペーサアッセンブリは、上記第１および第２基板に対向した第１および第２表面、並びにそれぞれ上記電子放出源に対向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、上記グリッドの第１表面上に一体的に立設され、それぞれ上記第１基板に当接した複数の第１スペーサと、上記グリッドの第２表面上に一体的に立設され、それぞれ上記第２基板に当接した複数の第２スペーサと、を備え、
上記第１および第２スペーサの各々は、上記グリッドから延出端に向かって複数段を有した段付状に形成され、
上記複数の第１スペーサは、上記グリッドの第１表面上に所定のピッチＰ１で配置され、隣合う第１スペーサの同一段の高さの差をΔｈ１とした時、Δｈ１／Ｐ１が１／１０００以下であり、
上記複数の第２スペーサは、上記グリッドの第２表面上に所定のピッチＰ２で配置され、隣合う第１スペーサの同一段の高さの差をΔｈ２とした時、Δｈ２／Ｐ２が１／１０００以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
上記第１および第２スペーサの各々は、上記グリッド側から延出端に向かって先細に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記第１および第２スペーサの各々において、上記グリッド側に位置した最下段は、ほぼ楕円形の断面形状を有し、上段の少なくとも１つはほぼ矩形の断面形状を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
上記第１スペーサの各々は、上記グリッド側に位置した最下段の断面積をＳ１（Ｍａｘ）、第１基板側の最上段の断面積をＳ１（Ｍｉｎ）とした場合、Ｓ１（Ｍｉｎ）／Ｓ１（Ｍａｘ）が５０％以下に形成され、
上記第２のスペーサの各々は、上記グリッド側に位置した最下段の断面積をＳ２（Ｍａｘ）、第２基板側の最上段の断面積をＳ２（Ｍｉｎ）とした場合、Ｓ２（Ｍｉｎ）／Ｓ２（Ｍａｘ）が５０％以下に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
基板と基板上に設けられた複数のスペーサとを備えた画像表示装置用のスペーサアッセンブリの製造に用いる成形型において、
互いに積層して固定された複数枚の金属薄板を備え、
各金属薄板は、複数のスペーサ形成用の透孔と、金属薄板の周縁部に位置し金属薄板の歪を吸収する複数の歪吸収部とを有し、
上記複数の金属薄板は、スペーサ形成用の透孔同士が金属薄板の積層方向に整列した状態で積層されていることを特徴とする成形型。
【請求項７】
上記各金属薄板の歪吸収部は、スリット、貫通孔、窪みのいずれかを有していることを特徴とする請求項６に記載の成形型。
【請求項８】
上記金属薄板の歪吸収部は、金属薄板の周縁から延出したスリットを有していることを特徴とする請求項６に記載の成形型。
【請求項９】
上記金属薄板は矩形状に形成され、上記スリットは、金属薄板の各辺に複数設けられ、各辺に対してほぼ垂直に延びていることを特徴とする請求項８に記載の成形型。
【請求項１０】
上記金属薄板は矩形状に形成され、上記スリットは、金属薄板の各辺に複数設けられているとともに金属薄板の中心部に向かって放射状に延びていることを特徴とする請求項８に記載の成形型。
【請求項１１】
上記複数の金属薄板は、上記歪吸収部が金属薄板の積層方向に互いに整列した状態で積層されていることを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか１項に記載の成形型。
【請求項１２】
上記各金属薄板のスペーサ形成用の透孔は、他の金属薄板の透孔と異なる径を有し、上記複数の金属薄板は、透孔同士が整列した状態で、かつ、径の大きな透孔から順に並んだ状態で積層されていることを特徴とする請求項１１に記載の成形。
【請求項１３】
上記複数枚の金属薄板は、拡散接合、ろう付け、超音波接合、熱圧着のいずれかにより互いに接合されていることを特徴とする請求項６ないし１２のいずれか１項に記載の成形型。
【請求項１４】
スペーサ形成材料に対する剥離性、および耐酸化性を有した表面層により被覆されていることを特徴とする請求項６ないし１３のいずれか１項に記載の成形型。
【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、上記基板間に設けられたスペーサアッセンブリとを備えた画像表示装置、およびスペーサアッセンブリの製造に用いる成形型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、画像表示装置として機能するフィールド・エミッション・デバイス（以下、ＦＥＤと称する）の一種として、表面伝導型電子放出装置（以下、ＳＥＤと称する）の開発が進められている。
【０００３】
このＳＥＤは、所定の間隔をおいて対向配置された第１基板および第２基板を備え、これらの基板は矩形状の側壁を介して周辺部を互いに接合することにより真空外囲器を構成している。第１基板の内面には３色の蛍光体層が形成され、第２基板の内面には、蛍光体を励起する電子源として、各画素に対応する多数の電子放出素子が配列されている。各電子放出素子は、電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の電極等で構成されている。
【０００４】
上記のようなＳＥＤにおいて、第１基板および第２基板間の空間、すなわち真空外囲器内は、高い真空度に維持されることが重要となる。真空度が低い場合、電子放出素子の寿命、ひいては、装置の寿命が低下してしまう。また、第１基板と第２基板間は真空であるため、第１基板、第２基板に対し大気圧が作用する。そこで、これらの基板に作用する大気圧荷重を支持し基板間の隙間を維持するため、両基板間には、多数の板状あるいは柱状のスペーサが配置されている。
【０００５】
スペーサを第１基板および第２基板の全面に渡って配置するためには、第１基板の蛍光体、第２基板の電子放出素子に接触しないように、極めて薄い板状、あるいは極めて細い柱状のスペーサが必要となる。また、これらのスペーサは、電子放出素子の極めて近くに設置せざるを得ないため、スペーサとして絶縁体材料を使用しなければならない。同時に、第１基板および第２基板の薄板化を検討した場合、一層多くのスペーサが必要となり、更に製造が困難となる。
【０００６】
スペーサの製造方法として、電子の通過する孔が予め形成された金属板の表裏に多数のスペーサを高い位置精度で形成し、この金属板上に形成されたスペーサを第１基板または第２基板に位置合わせする方法が考えられる。この場合、それぞれスペーサ形状に対応する多数の孔が形成された２枚の金型を金属板の表裏面に密着させ、金属板と２枚の金型によってスペーサ形成用の貫通孔を規定する。この状態で、各貫通孔にペースト状のスペーサ形成材料を充填する。続いて、充填されたスペーサ形成材料を金型内部で硬化させた後、金属板から２枚の金型を取り外すことにより、金属板上に形成された柱状のスペーサを得る方法等が考えられる（例えば、特許文献１および２）。各金型は、それぞれスペーサ形成用の孔が形成された複数枚の薄板を積層して構成されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２７２９２６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００１−２７２９２７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
複数枚の薄板を積層して金型を形成する場合、薄板同士を熱圧着する方法が考えられる。しかしながら、この場合、熱処理により金型に歪み、うねり等が発生する恐れがある。このような金型を用いてスペーサを形成すると、スペーサの配列パターンに歪みが発生するとともに、スペーサ全体の高さむら、スペーサ未形成部の分布むらが発生する。従って、第１基板および第２基板に作用する大気圧荷重をスペーサによって安定に支持することが困難となり、外囲器の耐大気圧強度が低下する。
【００１０】
また、上述したＳＥＤのように、第１基板と第２基板との間の空間が狭い場合、蛍光面で発生した２次電子および反射電子が、基板間に配設されているスペーサに衝突し、その結果、スペーサが帯電する。ＳＥＤにおける加速電圧では、通常、スペーサは正に帯電する。この場合、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。
【００１１】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、画像品位および耐大気圧強度が向上した画像表示装置、および画像表示装置のスペーサアッセンブリの製造に用いる成形型を提供することにある。
【００１２】
【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、蛍光面が形成された第１基板と、上記第１基板と所定の隙間を置いて対向配置されているとともに上記蛍光面を励起する複数の電子放出源が設けられた第２基板と、上記第１および第２基板の間に設けられたスペーサアッセンブリとを備え、
上記スペーサアッセンブリは、上記第１および第２基板に対向した第１および第２表面、並びにそれぞれ上記電子放出源に対向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、上記グリッドの第１表面上に一体的に立設され、それぞれ上記第１基板に当接した複数の第１スペーサと、上記グリッドの第２表面上に一体的に立設され、それぞれ上記第２基板に当接した複数の第２スペーサと、を備え、
上記第１および第２スペーサの各々は、上記グリッドから延出端に向かって複数段を有した段付状に形成され、上記グリッド表面と平行な断面において、上記第１および第２スペーサの少なくとも１つの段の断面形状は、他の段の断面形状と異なることを特徴としている。
【００１３】
この発明の他の形態に係る画像表示装置は、蛍光面が形成された第１基板と、上記第１基板と所定の隙間を置いて対向配置されているとともに上記蛍光面を励起する複数の電子放出源が設けられた第２基板と、上記第１および第２基板の間に設けられたスペーサアッセンブリとを備え、
上記スペーサアッセンブリは、上記第１および第２基板に対向した第１および第２表面、並びにそれぞれ上記電子放出源に対向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、上記グリッドの第１表面上に一体的に立設され、それぞれ上記第１基板に当接した複数の第１スペーサと、上記グリッドの第２表面上に一体的に立設され、それぞれ上記第２基板に当接した複数の第２スペーサと、を備え、
上記第１および第２スペーサの各々は、上記グリッドから延出端に向かって複数段を有した段付状に形成され、上記複数の第１スペーサは、上記グリッドの第１表面上に所定のピッチＰ１で配置され、隣合う第１スペーサの同一段の高さの差をΔｈ１とした時、Δｈ１／Ｐ１が１／１０００以下であり、上記複数の第２スペーサは、上記グリッドの第２表面上に所定のピッチＰ２で配置され、隣合う第１スペーサの同一段の高さの差をΔｈ２とした時、Δｈ２／Ｐ２が１／１０００以下であることを特徴としている。
【００１４】
また、この発明の他の形態に係る成形型は、基板と基板上に設けられた複数のスペーサとを備えた画像表示装置用のスペーサアッセンブリの製造に用いる成形型において、互いに積層して固定された複数枚の金属薄板を備え、各金属薄板は、複数のスペーサ形成用の透孔と、金属薄板の周縁部に位置し金属薄板の歪を吸収する複数の歪吸収部とを有し、上記複数の金属薄板は、スペーサ形成用の透孔同士が金属薄板の積層方向に整列した状態で積層されていることを特徴としている。
【００１５】
【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、ＳＥＤは、それぞれ矩形状のガラス板からなる第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の隙間をおいて対応配置されている。そして、第１基板１０および第２基板１２は、ガラスからなる矩形状の側壁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扁平な真空外囲器１５を構成している。
【００１６】
第１基板１０の内面には蛍光面として機能する蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、赤、青、緑の蛍光体層、および遮光層１１を並べて構成され、これらの蛍光体層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、ゲッタ膜１９が順に重ねて形成されている。蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ矩形状に形成されている。第１基板１０および第２基板１２の長手方向をＸ、幅方向をＹとした場合、赤、緑、青の３色の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、Ｘ方向に沿って所定のピッチで交互に配列されている。また、Ｙ方向については、同一色の蛍光体層が所定のピッチで配列されている。そして、これらの蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ蛍光体画素を形成している。遮光層１１は、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ間の隙間を埋めるようにマトリクス状に形成されている。
【００１７】
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放出源として、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。すなわち、電子放出素子１８は、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂと同一のピッチで配列され、それぞれ蛍光体層と対向している。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。
【００１８】
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、これらの基板同士を接合している。
【００１９】
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、基板として機能する板状のグリッド２４と、グリッドの両面に一体的に立設された複数のスペーサと、を備えている。
【００２０】
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が形成され、Ｘ方向およびＹ方向に電子放出素子１８と同一のピッチで配列されている。電子ビーム通過孔２６は、それぞれ電子放出素子１８と対向して位置し、電子放出素子１８から放出された電子ビームを透過する。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ている。
【００２１】
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。放電電流制限効果を有する高抵抗膜は、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。
【００２２】
グリッド２４の第１表面２４ａ上には、複数の第１スペーサ３０ａが一体的に立設され、その延出端は、ゲッタ膜１９、メタルバック１７および蛍光体スクリーン１６の遮光層１１を介して第１基板１０に当接している。グリッド２４の第２表面２４ｂ上には、複数の第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の内面上に設けられた配線２１に当接している。第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂはグリッド２４を間に挟んで互いに整列して延び、グリッド２４と一体に形成されている。
【００２３】
第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの各々は細長い板状に形成され、Ｘ方向に沿って延びている。また、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複数段に積層されているとともに徐々に径が小さくなった段付状に形成され、各段部は、グリッド側から延出端側に向かって、つまり、第１基板１０および第２基板１２に向かって先細のテーパ状に形成されている。
【００２４】
図２ないし図４に示すように、各第１スペーサ３０ａは例えば３段に形成され、グリッド２４側に位置した最下段３１ａの寸法が０．３×１．４ｍｍ、第１基板１０側に位置した最上段３１ｃの先端が０．２×１．２ｍｍ、全体の高さが０．６ｍｍに形成されている。各段部の径は互いに相違し、最下段から最上段に向かって徐々に径が小さくなっている。グリッド２４表面と平行な断面において、第１スペーサ３０ａの最下段３１ａはほぼ楕円形の断面形状を有し、２段目３１ｂおよび最上段３１ｃはそれぞれ矩形の断面形状を有している。また、第１スペーサ３０ａは、グリッド２４側に位置した最下段３１ａの断面積をＳ１（Ｍａｘ）、第１基板１０側の最上段３１ｃの断面積をＳ１（Ｍｉｎ）とした場合、Ｓ１（Ｍｉｎ）／Ｓ１（Ｍａｘ）が５０％以下となるように形成されている。
【００２５】
複数の第１スペーサ３０ａは、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ所定のピッチで設けられ、電子ビーム通過孔２６の間でグリッド２４の第１表面２４ａ上に立設されている。各第１スペーサ３０ａの延出端は、蛍光体層の間で第１基板１０に当接している。また、Ｙ方向に沿った第１スペーサ３０ａのピッチをＰ１、Ｙ方向に隣合う第１スペーサの同一段同士の高さの差をΔｈ１とした時、Δｈ１／Ｐ１が１／１０００以下となるように形成されている。
【００２６】
各第２スペーサ３０ｂは例えば４段に形成され、グリッド２４側に位置した最下段の寸法が０．３×１．４ｍｍ、第２基板１２側に位置した最上段の先端が０．２×１．２ｍｍ、全体の高さが０．８ｍｍに形成れている。各段部の径は互いに相違し、最下段から最上段に向かって徐々に径が小さくなっている。グリッド２４表面と平行な断面において、第２スペーサ３０ｂの最下段はほぼ楕円形の断面形状を有し、２段目、３段目、および最上段３１ｃはそれぞれ矩形の断面形状を有している。また、第２スペーサ３０ｂは、グリッド２４側に位置した最下段の断面積をＳ２（Ｍａｘ）、第２基板１２側の最上段の断面積をＳ２（Ｍｉｎ）とした場合、Ｓ２（Ｍｉｎ）／Ｓ２（Ｍａｘ）が５０％以下となるように形成されている。
【００２７】
複数の第２スペーサ３０ｂは、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ第１スペーサ３０ａと同一のピッチで設けられ、電子ビーム通過孔２６の間でグリッド２４の第１表面２４ｂ上に立設されている。第２スペーサ３０ｂの延出端は、配線２１上で第２基板１２に当接している。Ｙ方向に沿った第２スペーサ３０ｂのピッチをＰ２、Ｙ方向に隣合う第２スペーサの同一段同士の高さの差をΔｈ２とした時、Δｈ２／Ｐ２が１／１０００以下となるように形成されている。
【００２８】
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。
【００２９】
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１０ｋＶの電圧を印加する。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。
【００３０】
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。始めに、スペーサアッセンブリ２２の製造方法について説明する。
図５に示すように、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、このグリッドとほぼ同一の寸法を有した矩形板状の第１金型３２および第２金型３３を用意する。この場合、Ｆｅ−５０％Ｎｉからなる板厚０．１２ｍｍの金属板を脱脂・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全体を酸化処理した後、電子ビーム通過孔２６の内面を含めグリッド表面に絶縁膜を形成する。
【００３１】
第１成形型としての第１金型３２は、第１スペーサ３０ａを成形するための多数の透孔３４を有し、これらの透孔３４はＸ方向およびＹ方向に所定のピッチで配列されている。同様に、第２成形型としての第２金型３３は、第２スペーサ３０ｂを成形するための多数の透孔３４を有し、これらの透孔３５はＸ方向およびＹ方向に所定のピッチで配列されている。
【００３２】
図６に示すように、第１金型３２は、複数枚、例えば、３枚の金属薄板３２ａ、３２ｂ、３２ｃを積層して形成されている。各金属薄板は厚さ０．２５〜０．３ｍｍの鉄系金属薄板で構成されているとともに、それぞれテーパ状の複数の透孔３４ａ、３４ｂ、３４ｃが形成されている。金属薄板３２ａ、３２ｂ、３２ｃにそれぞれ形成された透孔３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、他の金属薄板に形成された透孔と異なる径を有している。例えば、金属薄板３２ａには最大径が０．３×１．４ｍｍのほぼ楕円形の断面を有したテーパ状の透孔３４ａ、金属薄板３２ｂには最大径が０．２５×１．３ｍｍの矩形状断面を有したテーパ状の透孔３４ｂ、金属薄板３２ｃには最大径が０．２×１．２ｍｍの矩形状断面を有したテーパ状の透孔３４ｃがそれぞれ形成されている。これらの透孔３４ａないし３４ｃは、エッチングあるいはレーザ照射によって形成される。
【００３３】
また、図５および図７に示すように、各金属薄板３２ａ、３２ｂ、３２ｃの各辺には複数のスリット３６が形成され、各辺に対してほぼ垂直に延びている。スリット３６は例えば幅２ｍｍ、長さ２０ｍｍに形成され、金属薄板３２ａ、３２ｂ、３２ｃの各辺に所定のピッチで１０ないし２０個設けられている。これらのスリット３６は、熱膨張による金属薄板の歪を吸収する歪吸収部を構成している。
【００３４】
３枚の金属薄板３２ａ、３２ｂ、３２ｃは互いに積層され、真空中又は還元性雰囲気中で互いに拡散接合されている。この際、金属薄板３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、透孔３４ａ、３４ｂ、３４ｃが積層方向に沿ってほぼ同軸的に整列した状態で、かつ、径の大きな透孔から順に並んだ状態で積層されている。また、金属薄板３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、各金属薄板のスリット３６が積層方向に整列した状態で積層されている。これにより、全体として厚さ１．０〜１．２ｍｍの第１金型３２が形成され、各透孔３４は、３つの透孔３４ａ、３４ｂ、３４ｃを合わせることにより規定され、段付きテーパ状の内周面を有している。なお、３枚の金属薄板３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、ろう付け、超音波接合、熱圧着等によっても互いに接合することができる。
【００３５】
一方、第１金型３２と同様に、第２金型３３は例えば４枚の金属薄板を積層して構成されている。第２金型３３の各透孔３５は４つのテーパ状透孔によって規定され、段付きテーパ状の内周面を有している。また、各金属薄板の各辺には複数のスリット３６が形成され、４枚の金属薄板はスリット３６が積層方向に整列した状態で積層されている。
【００３６】
上記のように第１および第２金型３２、３３は、その各辺に形成されたスリット３６を有していることから、金属薄板を積層して接合する際、熱処理により金属薄板が熱膨張した場合でも、スリット３６により熱膨張を吸収することが可能となる。従って、金属薄板積層後における金型の反り、うねり等の歪の発生を防止可能となる。
【００３７】
第１および第２金型３２、３３の外面は、各透孔３４の内周面も含めて、表面層によって被覆されている。この表面層は、後述するスペーサ形成材料に対して剥離性を有しているとともに耐酸化性を有し、例えば、Ｎｉ−Ｐとテフロン、酸化物、窒化物、炭化物の微粒子との共析メッキ、あるいは、Ｎｉ−ＰとＷ、Ｍｏ、Ｒｅ等の高融点金属との共析メッキにより形成されている。
【００３８】
スペーサアセンブリの製造工程においては、第１および第２金型３２、３３の各透孔３４、３５の内面、および第１および第２金型の外面で各透孔の周囲に例えば、１０μｍの厚さで離型剤を塗布する。続いて、図８（ａ）に示すように、第１金型３２を、各透孔３４の大径側がグリッド２４側に位置するように、グリッドの第１表面２４ａに密着させ、所定位置に位置決めした状態で配置する。同様に、第２金型３３を、各透孔３５の大径側がグリッド２４側に位置するように、グリッドの第２表面２４ｂに密着させ、所定位置に位置決めした状態で配置する。そして、これら第１金型３２、グリッド２４、および第２金型３３を図示しないクランパ等を用いて互いに固定する。
【００３９】
次に、図８（ｂ）に示すように、図示しない充填ヘッドを用いて、第１金型３２および第２金型３３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、各透孔３４、３５にスペーサ形成材料を一定の圧力で充填する。充填後、それぞれスキージ４２、４４により第１金型３２の外面および第２金型３３の外面を走査し、透孔３４、３５から第１および第２金型の外面側にはみ出したスペーサ形成材料４０を掻き取る。スペーサ形成材料４０としては、少なくとも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ガラスペーストを用いる。
【００４０】
続いて、図８（ｃ）および図９（ａ）に示すように、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３２、３３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。このようにスペーサ形成材料４０をＵＶ硬化させることにより、グリッド２４に対するスペーサ形成材料の密着性を、第１および第２金型３２、３３に対するスペーサ形成材料の密着性よりも高くする。その際、必要に応じて熱硬化を行なってもよい。これにより、グリッド２４の第１表面２４ａ上および第２表面２４ｂ上に第１スペーサ３０ａおよび第２スペーサ３０ｂが成形される。
【００４１】
次に、図９（ｂ）に示すように、第１金型３６ａおよび第２金型３６ｂをグリッド２４から剥離する。第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが設けられたグリッド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、本焼成する。これにより、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。
【００４２】
一方、ＳＥＤの製造においては、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。
【００４３】
続いて、上記のようにして得ら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。
【００４４】
上記のように構成されたスペーサアッセンブリの製造に用いる第１および第２金型３２、３３は、その各辺に形成されたスリット３６を有していることから、金属薄板を積層して接合する際、熱処理により金属薄板が熱膨張した場合でもスリット３６により熱膨張を吸収することが可能となる。従って、金属薄板積層後における金型の反り、うねり等の歪の発生を防止可能となる。これにより、スペーサ形成用の透孔３４、３５の配列パターンの歪を無くし、同時に、平坦度の高い金型が得られる。そして、これらの第１および第２金型３２、３３を用いてスペーサ３０ａ、３０ｂを形成することにより、スペーサを所望の位置に正確に形成することが可能となる。同時に、スペーサ未形成部の分布ムラを改善することができる。また、段付形状のスペーサにおいて、各段の高さムラを無くし、その結果、スペーサ全体の高さムラを低減することができる。従って、スペーサにより第１および第２基板を確実に支持し、耐大気圧強度の向上したＳＥＤを得ることができる。
【００４５】
また、上記構成のＳＥＤによれば、各スペーサは、各段部ごとの構造を有し、すなわち、最下段と他の段とは異なる断面形状あるいは異なる形を有している。ここでは、各スペーサは、最下段から最上段に向かって徐々に径が小さくなるように形成され、最上段と最下段との面積比Ｓ（Ｍｉｎ）／Ｓ（Ｍａｘ）は５０％以下となっている。そして、最下段に対して細く形成されたスペーサの最上段は、帯電量も充分に小さくなる。そのため、スペーサの最上段が第２基板１２に当接して電子放出素子１８の近傍に位置している場合でも、電子放出素子から放出された電子ビームに与える影響、すなわち、スペーサの最上段から電子ビームに作用する吸引力を充分に小さくすることが可能となる。これにより、スペーサの帯電に起因する電子ビームの軌道ずれを低減し、電子放出素子１８から放出された電子ビームを蛍光体スクリーンの目標とする蛍光体層に到達させることができる。従って、電子ビームのミスランディングを低減して色純度の劣化を防止し、画像品位の向上を図ることができる。
【００４６】
同時に、スペーサの最下段を最上段と異なる断面形状あるいは大きな径とすることにより、充分な強度を持ったスペーサを得ることができる。そして、スペーサ全体を細く形成する場合に比較して、スペーサを容易にかつ確実に形成することができ、スペーサの形成率が向上する。
【００４７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４８】
例えば、スペーサの径や高さ、その他の構成要素の寸法、材質等は上述した実施の形態に限定されることなく、必要に応じて適宜選択可能である。同様に、スペーサの形成材料、充填条件は必要に応じて種々選択可能である。
金型を構成する金属薄板の枚数は必要に応じて増減可能である。各金属薄板に形成された歪吸収部は、上述したスリットに限らず、金属薄板の周縁部に設けた貫通孔、あるいは窪みにより構成してもよい。上述した実施の形態において、金属薄板の各歪吸収部は、積層方向に互いに整列した状態で設けられているが、金属薄板の表面方向にずれて設けられてもよい。
【００４９】
また、スリットは、金属薄板の辺と垂直に延びている場合に限らず、図１０に示すように、金属薄板の各辺から金属薄板の中心に向かって放射状に延びていてもよい。このような金属薄板を有した金型においても、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
その他、この発明は、電子源として表面伝導型電子放出素子を用いたものに限らず、電界放出型、カーボンナノチューブ等の他の電子源を用いた画像表示装置にも適用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上の詳述したように、本発明によれば、スペーサの帯電に起因する電子ビームのミスランディングを抑制し画像品位の向上を図ることができるとともに、耐大気圧強度が向上した画像表示装置、およびスペーサアッセンブリの製造に用いる成形型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におけるスペーサアッセンブリの第１スペーサを示す斜視図および平面図。
【図５】上記スペーサアッセンブリの製造に用いる金型およびグリッドを示す分解斜視図。
【図６】上記金型の断面図。
【図７】上記金型の周縁部を拡大して示す斜視図。
【図８】上記スペーサアッセンブリの製造工程を示す断面図。
【図９】上記スペーサアッセンブリの製造工程を示す断面図。
【図１０】この発明の他の実施の形態に係る金型を示す平面図。
【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
３０ａ…第１スペーサ、  ３０ｂ…第２スペーサ、
３２…第１金型、  ３３…第２金型、  ３４、３５…透孔、
３６…スリット
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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