(57)【要約】【課題】電子ビームの軌道を容易に制御できるとともに電子放出源側への放電を抑制し、信頼性および表示品位の向上した画像表示装置、およびその製造方法を提供する。【解決手段】  画像表示面が形成された第１基板１０と、複数の電子放出源が設けられた第２基板１２とが対向配置されている。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が配設されている。スペーサは絶縁物質で形成され、第２基板に当接したスペーサの端部にはそれぞれ絶縁物質で被覆された粒状の導電物質３３が内蔵されている。【選択図】      図４
2005100842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示面が形成された第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画像表示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、
それぞれ絶縁物質で形成され上記第１および第２基板の間に設けられているとともに、上記第２基板に当接した端部を有し、上記第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、上記スペーサは、上記第２基板側の端部内に混入されそれぞれ上記絶縁物質で被覆された粒状の導電物質を含んでいる画像表示装置。
【請求項２】
画像表示面が形成された第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画像表示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、
それぞれ上記電子放出源に対応した複数の電子ビーム通過孔を有し、上記第１および第２基板に対向して第１および第２基板間に設けられた板状のグリッドと、
それぞれ絶縁物質で形成され上記グリッド上に設けられているとともに、上記第２基板に当接した端部を有し、上記第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、上記スペーサは、上記第２基板側の端部内に混入されそれぞれ上記絶縁物質で被覆された粒状の導電物質を含んでいる画像表示装置。
【請求項３】
各スペーサは、上記第２基板からスペーサ高さの１０％以上の部分に上記導電物質が分散されている請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記各スペーサは柱状に形成されている請求項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】
上記グリッドは、上記第１基板に対向した第１表面と、上記第２基板に対向した第２表面とを有し、上記スペーサは、上記第１表面上に立設されているとともに上記第１基板に当接した複数の第１スペーサと、上記第２表面上に立設されているとともに上記第２基板に当接した複数の第２スペーサと、を有している請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
上記グリッドは、上記第１基板に当接した第１表面と、上記第２基板に対向した第２表面とを有し、上記スペーサは、上記第２表面上に立設されている請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項７】
上記導電物質は、上記絶縁物質よりも大きな比重を有している請求項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８】
上記導電物質は磁性を有している請求項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９】
画像表示面が形成された第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画像表示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、それぞれ絶縁物質で形成され上記第１および第２基板の間に設けられているとともに、上記第２基板に当接した端部を有し、上記第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、上記スペーサは、上記第２基板側の端部内に混入されそれぞれ上記絶縁物質で被覆された粒状の導電物質を含んでいる画像表示装置の製造方法において、
複数の有底のスペーサ形成孔を有した成形型を用意し、
絶縁性材料およびこの絶縁性材料と比重の異なる粒状の導電物質を混合したスペーサ形成材料を上記成形型のスペーサ形成孔に充填し、
上記スペーサ形成材料が充填された成形型を回転させ、スペーサ形成材料内の導電物質を遠心力により各スペーサ形成孔の一端部側に移動させて凝集し、
上記導電物質が凝集されたスペーサ形成材料を硬化させてスペーサを形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項１０】
画像表示面が形成された第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画像表示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、それぞれ絶縁物質で形成され上記第１および第２基板の間に設けられているとともに、上記第２基板に当接した端部を有し、上記第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、上記スペーサは、上記第２基板側の端部内に混入されそれぞれ上記絶縁物質で被覆された粒状の導電物質を含んでいる画像表示装置の製造方法において、
複数の有底のスペーサ形成孔を有した成形型を用意し、
絶縁性材料およびこの絶縁性材料と比重の異なる粒状の導電物質を混合したスペーサ形成材料を上記成形型のスペーサ形成孔に充填し、
上記スペーサ形成孔に充填されたスペーサ形成材料内の導電物質を磁力により吸引し各スペーサ形成孔の一端部側に移動させて凝集し、
上記導電物質が凝集されたスペーサ形成材料を硬化させてスペーサを形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項１１】
上記スペーサ形成材料が充填された成形型を磁石の上に載置し、スペーサ形成材料内の導電物質を磁石により吸引することを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１２】
上記スペーサ形成材料として、紫外線硬化性を有した絶縁性ガラスペーストおよび金属粉末を混合したスペーサ形成材料を用い、上記スペーサ形成材料の硬化は、上記導電物質が凝集されたスペーサ形成材料に紫外線を照射することを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、対向配置された基板と、基板間に配設された複数のスペーサと、を備えた画像表示装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、平面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基板および第２基板間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。ＳＥＤ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】
上述のような平面型の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以上望ましくは１０ｋＶ以上に設定することが必要となる。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、１〜２ｍｍ程度に設定する必要がある。また、高い加速電圧を持った電子が蛍光面に衝突した際、蛍光面で２次電子および反射電子が発生する。
【０００６】
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、基板間に配設されたスペーサに衝突し、その結果、スペーサが帯電する。ＳＥＤにおける加速電圧では、一般に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。また、スペーサ表面で放電が発生し、表示装置全体の耐電圧性が低下するという問題もある。
【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基板側の端部表面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。
【特許文献１】米国特許第５，７２６，５２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、絶縁スペーサの第２基板側の端部に導電性処理を施した場合、帯電されたスペーサの電荷が第２基板へ放電し、第２基板上に設けられた電子放出素子が損傷あるいは劣化し表示品位が低下する恐れがある。また、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。更に、導電処理を施されたスペーサ端部と第１基板との距離が短いことから、装置の耐電圧性が低下する懸念もある。
【０００９】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、電子ビームの軌道を容易に制御できるとともに電子放出源側への放電を抑制し、信頼性および表示品位の向上した画像表示装置、およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、画像表示面が形成された第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画像表示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、それぞれ絶縁物質で形成され上記第１および第２基板の間に設けられているとともに、上記第２基板に当接した端部を有し、上記第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、上記スペーサは、上記第２基板側の端部内に混入されそれぞれ上記絶縁物質で被覆された粒状の導電物質を含んでいる。
【００１１】
この発明の他の態様に係る画像表示装置は、画像表示面が形成された第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画像表示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、それぞれ上記電子放出源に対応した複数の電子ビーム通過孔を有し、上記第１および第２基板に対向して第１および第２基板間に設けられた板状のグリッドと、それぞれ絶縁物質で形成され上記グリッド上に設けられているとともに、上記第２基板に当接した端部を有し、上記第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、上記スペーサは、上記第２基板側の端部内に混入されそれぞれ上記絶縁物質で被覆された粒状の導電物質を含んでいる。
【００１２】
この発明の態様に係る画像表示装置の製造方法は、画像表示面が形成された第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画像表示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、それぞれ絶縁物質で形成され上記第１および第２基板の間に設けられているとともに、上記第２基板に当接した端部を有し、上記第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、上記スペーサは、上記第２基板側の端部内に混入されそれぞれ上記絶縁物質で被覆された粒状の導電物質を含んでいる画像表示装置の製造方法において、  
複数の有底のスペーサ形成孔を有した成形型を用意し、絶縁性材料およびこの絶縁性材料と比重の異なる粒状の導電物質を混合したスペーサ形成材料を上記成形型のスペーサ形成孔に充填し、上記スペーサ形成材料が充填された成形型を回転させ、スペーサ形成材料内の導電物質を遠心力により各スペーサ形成孔の一端部側に移動させて凝集し、上記導電物質が凝集されたスペーサ形成材料を硬化させてスペーサを形成することを特徴としている。
【００１３】
また、この発明の他の態様に係る画像表示装置の製造方法は、画像表示面が形成された第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画像表示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、それぞれ絶縁物質で形成され上記第１および第２基板の間に設けられているとともに、上記第２基板に当接した端部を有し、上記第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、上記スペーサは、上記第２基板側の端部内に混入されそれぞれ上記絶縁物質で被覆された粒状の導電物質を含んでいる画像表示装置の製造方法において、  
複数の有底のスペーサ形成孔を有した成形型を用意し、絶縁性材料およびこの絶縁性材料と比重の異なる粒状の導電物質を混合したスペーサ形成材料を上記成形型のスペーサ形成孔に充填し、上記スペーサ形成孔に充填されたスペーサ形成材料内の導電物質を磁力により各スペーサ形成孔の一端部側に移動させて凝集し、上記導電物質が凝集されたスペーサ形成材料を硬化させてスペーサを形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、電子ビームの軌道を容易に制御できるとともに電子放出源側への放電を抑制し、信頼性および表示品位の向上した画像表示装置、およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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）に適用した第１の実施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の隙間をおいて対向配置されている。第１基板１０および第２基板１２は、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扁平な真空外囲器１５を構成している。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。
【００１６】
第１基板１０の内面には画像表示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、緑、青に発光する蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、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、ドット状、あるいは矩形状に形成されている。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およびゲッタ膜１９が順に形成されている。
【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Ｒ、Ｇ、Ｂ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。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】
第１基板１０および第２基板１２の間にはスペーサ構体２２が配設されている。スペーサ構体２２は、矩形状の金属板からなるグリッド２４と、グリッドの両面に一体的に立設された多数の柱状のスペーサと、を備えている。  
詳細に述べると、図２ないし図４に示すように、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。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。
【００１９】
グリッド２４は、例えば鉄−ニッケル系の金属板により厚さ０．１〜０．３ｍｍに形成されている。グリッド２４の表面は、金属板を構成する元素からなる酸化膜、例えば、Ｆｅ３Ｏ４、ＮｉＦｅ２Ｏ４からなる酸化膜によって被覆されている。また、グリッド２４の表面２４ａ、２４ｂ、並びに、各電子ビーム通過孔２６の壁面は、放電電流制限効果を有する高抵抗膜により被覆されている。この高抵抗膜は、ガラスを主成分とする高抵抗物質で形成されている。
【００２０】
グリッド２４の第１表面２４ａ上には、第１スペーサ３０ａが一体的に立設され、隣合う電子ビーム通過孔２６間に位置している。第１スペーサ３０ａの先端は、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の内面に当接している。グリッド２４の第２表面２４ｂ上には、第２スペーサ３０ｂが一体的に立設され、隣合う電子ビーム通過孔２６間に位置している。第２スペーサ３０ｂの先端は第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の先端は、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。各第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは互いに整列して位置し、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。
【００２１】
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はほぼ楕円状の横断面形状を有し、グリッド２４側に位置した基端の径が約０．３ｍｍ×２ｍｍ、延出端の径が約０．２ｍｍ×２ｍｍ、高さが約０．６ｍｍに形成されている。各第２スペーサ３０ｂはほぼ楕円状の横断面形状を有し、グリッド２４側に位置した基端の径が約０．３ｍｍ×２ｍｍ、延出端の径が約０．２ｍｍかける２ｍｍ、高さが約０．８ｍｍに形成されている。
【００２２】
第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの各々は、主に、絶縁物質としてガラスを主成分とするスペーサ形成材料により形成されている。第２基板１２側に位置した第２スペーサ３０ｂの先端部内には粒状の導電物質３３が凝集した状態で混入されている。導電物質３３は、それぞれスペーサの主成分であるガラスにより被覆され、スペーサの外面に露出することなくスペーサ先端部内に配置されている。導電物質３３としては、ガラスと比重の異なる金属粉末が用いられている。導電物質３３の比重は、スペーサを形成した絶縁物質の比重に対して２〜１０倍程度であることが望ましい。このような導電物質３３として、例えば、Ａｇ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｗ等を用いることができる。また、導電物質３３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。
【００２３】
第２スペーサ３０ｂの先端部において、導電物質３３が分散されている領域の第２基板１２側からの高さｈは、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂ全体の高さＨの１０％以上に形成され、ここでは、２００μｍに設定されている。
【００２４】
上記のように構成されたスペーサ構体２２は第１基板１０および第２基板１２間に配設されている。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。
【００２５】
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。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。
【００２６】
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、スペーサ構体２２の製造方法について説明する。  
図５に示すように、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上型３６ａおよび下型３６ｂを用意する。この場合、Ｆｅ−５０％Ｎｉからなる板厚０．１５ｍｍ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。更に、絶縁膜の上に、ガラスを主成分としたコート液を塗布し、乾燥した後、焼成することにより、高抵抗膜を形成する。
【００２７】
図５および図６に示すように、成形型としての上型３６ａおよび下型３６ｂは、紫外線を透過する透明な材料、例えば、透明シリコン、透明ポリエチレンテレフタレート等により平坦な板状に形成する。下型３６ｂは、グリッド２４に当接する平坦な当接面４１ｂと、第２スペーサ３０ｂを成形するための多数の有底のスペーサ形成孔４０ｂと、を有している。スペーサ形成孔４０ｂはそれぞれ下型３６ｂの当接面４１ｂに開口しているとともに、所定の間隔を置いて配列されている。
【００２８】
また、本実施の形態において、下型３６ｂは、例えば、長手方向において、４つに分割片３７ｂに分割して構成され、これら分割片は互いに分割および接合可能に形成されている。各分割片３７ｂは細長い矩形板状をなし、スペーサ形成孔４０ｂは、それぞれ分割片３７ｂの長手方向に沿って延びた複数の列を形成している。
【００２９】
同様に、上型３６ａは、平坦な当接面４１ａと、第１スペーサ３０ａを成形するための多数の有底のスペーサ形成孔４０ａと、を有している。スペーサ形成孔４０ａはそれぞれ上型３６ａの当接面４１ａに開口しているとともに、所定の間隔を置いて配列されている。また、上型３６ａは、図示しない４つの分割片に分割して構成されている。
【００３０】
続いて、図７および図８に示すように、上型３６ａおよび下型３６ｂの分割片とほぼ同一の寸法に形成された細長い矩形板状の隔壁板７０を用意する。隔壁板７０には複数のスリット７２が形成され、それぞれ隔壁板の長手方向に沿って延びている。また、スリット７２は、それぞれ分割片３７ｂに形成されているスペーサ形成孔の孔径よりも僅かに大きな幅を有し、分割片の幅方向に沿ったスリット７２のピッチは、分割片の幅方向に沿ったスペーサ形成孔のピッチとほぼ同一に形成されている。
【００３１】
そして、隔壁板７０を分割片３７ｂの当接面４１ｂ上に配置し、当接面に密着させる。この際、隔壁板７０の各スリット７２が分割片３７ｂのスペーサ形成孔４０ｂと対向するように隔壁板７０を位置決めし装着する。これにより、分割片３７ｂの幅方向において、各スペーサ形成孔４０ｂの両側には、隔壁板７０により形成された隔壁が配置されている。なお、上型３６ａの分割片についても同様に、隔壁板７０を装着する。
【００３２】
図９および図１０に示すように、分割片３７ｂに装着された隔壁板７０の各スリット７２にスペーサ形成材料４６を充填し、各スペーサ形成孔４０ｂの開口部近傍に供給する。スペーサ形成材料４６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。第２スペーサ形成用のスペーサ形成材料４６には、上記バインダ、ガラスフィラーに加えて、金属粉末、例えば、Ａｇ粉末を所定量混合したガラスペーストを用いる。ガラスペーストの比重、粘度は適宜選択する。
【００３３】
次に、スペーサ形成材料４６が供給された分割片３７ｂおよび隔壁板７０を複数、例えば、２組用意し、充填装置８０に装着する。この充填装置８０は、ほぼ水平に延びた矩形板状のロータ８２と、ロータの長手方向中心部を支持しているとともに鉛直に延びた回転軸Ｄの回りでロータを回転させる回転機構８４と、を備えている。ロータ８２の長手方向両端部には、支持部材として機能する板状の支持ブラケット８６が固定されている。支持ブラケット８６は、それぞれ垂直に延びているとともに回転軸Ｄを挟んで互いに平行に対向している。各支持ブラケット８６の内面は、支持部として機能する平坦な支持面８６ａを構成している。
【００３４】
２組の分割片３７ｂおよび隔壁板７０を図示しないクランパ等を用いて支持ブラケット８６にそれぞれ装着し、分割片の裏面側を支持ブラケット８６の支持面８６ａに密着させる。これにより、分割片３７ｂの当接面４１ｂおよび隔壁板７０が回転軸Ｄと平行に延び、かつ、回転軸側を向いた状態で、支持ブラケット８６に装着される。
【００３５】
この際、隔壁板７０のスリット７２が回転軸Ｄと平行に位置するように、分割片３７ｂおよび隔壁板７０を支持ブラケット８６に装着する。これにより、図１０からよく分かるように、分割片３７ｂの当接面４１ｂは、回転軸Ｄを中心とする円に対して接線方向に延びている。同時に、当接面４１ｂ上において、隔壁板７０により形成された隔壁は、上記接線方向に隙間を置いて並んでいるとともに各スペーサ形成孔４０ｂの両側に位置している。
【００３６】
続いて、回転機構８４によりロータ８２を所定の回転速度、例えば、７００〜８００ｒｐｍで１〜５分程度回転させる。これにより、図１０および図１１に示すように、スペーサ形成材料４６に遠心力が作用する。この遠心力は、分割片３７ｂに形成されたスペーサ形成孔４０ｂ内の空気を押しだす脱泡作用を発生させる。従って、スペーサ形成孔４０ｂ内の空気がスペーサ形成材料４６と置換され、スペーサ形成材料４６がスペーサ形成孔４０ｂ内に充填される。同時に、スペーサ形成材料４６に混入されている導電物質３３としての金属粉末は、ガラスペーストよりも比重が大きいため、遠心力により、スペーサ形成材料内を各スペーサ形成孔４０ｂの底側、すなわち、形成されるスペーサの先端側に移動され、スペーサ先端部に凝集される。ロータ８２の回転速度、回転時間等を調整することにより、スペーサ形成材料４６内における金属粉末の含有範囲、凝集位置を任意に設定することができる。
【００３７】
なお、図１０に示したように、成形型の分割片３７ｂは平板形状であるため、回転している間、回転軸Ｄに対して法線方向に位置したスペーサ形成孔４０ｂ以外のスペーサ形成孔付近に供給されたスペーサ形成材料４６には、法線方向以外の力、すなわち、分割片３７ｂから外部へ流出する方向の力が作用する。しかし、本実施の形態では、隔壁板７０により各スペーサ形成孔４０ｂの両側に位置した隔壁を形成し、スペーサ形成材料４６の流出を規制しながら、分割片３７ｂを回転させている。そのため、スペーサ形成材料４６は、外部に流出ことなくスペーサ形成孔４０ｂに充填される。更に、遠心力を利用することにより、予めスペーサ形成材料４６に混入していた空気成分に対しても同様に脱泡作用が働き、気泡を含まないスペーサ形成材料を分割片３７ｂのスペーサ形成孔４０ｂに充填することができる。
【００３８】
以上の工程により、２枚の分割片３７ｂのスペーサ形成孔４０ｂに対し、スペーサ形成材料４６を同時に充填する。充填後、充填装置８０の支持ブラケット８６から分割片３７ｂを取外し、更に、分割片から隔壁板７０を取外す。その後、図１２に示すように、分割片３７ｂの当接面４１ｂをスキージ８７によって擦り、スペーサ形成孔４０ｂから溢れている余剰のスペーサ形成材料４６を掻き取る。
【００３９】
上記と同様の工程と繰り返して４枚の分割片３７ｂのスペーサ形成孔４０ｂにスペーサ形成材料４６を充填した後、これら分割片を互いに接合して１つの下型３６ｂを形成する。また、同様の工程により、スペーサ形成孔４０ａにスペーサ形成材料４６が充填された上型３６ａを用意する。
【００４０】
続いて、図１３に示すように、スペーサ形成材料４６の充填されたスペーサ形成孔４０ａが電子ビーム通過孔２６間に位置するように、上型３６ａを位置決めし当接面４１ａをグリッド２４の第１表面２４ａに密着させる。同様に、下型３６ｂを、各スペーサ形成孔４０ｂが電子ビーム通過孔２６間に位置するように位置決めし、当接面４１ｂをグリッド２４の第２表面２４ｂに密着させる。これにより、グリッド２４、上型３６ａおよび下型３６ｂからなる組立体４２を構成する。組立体４２において、上型３６ａのスペーサ形成孔４０ａと下型３６ｂのスペーサ形成孔４０ｂとは、グリッド２４を挟んで対向して配列されている。
【００４１】
その後、図１４に示すように、組立体４２を偏平な真空容器５０内に配置し、大気圧を利用して上型３６ａおよび下型３６ｂをグリッド２４に密着させる。ここで真空容器５０について詳細に説明する。
【００４２】
真空容器５０は、それぞれ矩形板状に形成された第１主壁５２および第２主壁５４を有し、これらの第１および第２主壁は隙間をおいて対向配置されている。第１および第２主壁５２、５４の周縁部間には矩形枠状の側壁５５が設けられている。側壁５５は第１主壁５２の内面周縁部に気密に固定され、第１主壁に対してほぼ垂直に立設されている。側壁５５の自由端、ここでは、上端は、Ｏリング５６を介して第２主壁５４の内面周縁部に気密に当接している。このように構成された真空容器５０内部は、第２主壁５４の周縁部に設けられた排気バルブ５７を介して、真空ポンプ５８に接続されている。
【００４３】
第１および第２主壁５２、５４は、グリッド２４よりも大きな平面寸法に形成されている。また、第１および第２主壁５２、５４は、弾性変形可能であるとともに紫外線を透過可能な材料、例えば、透明シリコン、透明ポリエチレンテレフタレート、ガラス等によって形成されている。後述するように、組立体４２全体が均一に加圧されるように、第１および第２主壁５２、５４の内面には、ほぼ全面に渡って凹凸部が形成されている。
【００４４】
上記のように構成された真空容器５０を用いて組立体４２を挟持する場合、まず、第２主壁５４を取り外した状態で、第１主壁５２の内面上に圧力拡散板６０ａを敷設する。この圧力拡散板６０ａ上に組立体４２を載置し、例えば、下型３６ｂを第１主壁５２と対向させる。
【００４５】
次に、組立体４２の上に圧力拡散板６０ｂを配置し、更に、第２主壁５４を重ねて配置し、組立体４２の上型３６ａと対向させるとともに周縁部をＯリング５６に重ね合わせる。なお、圧力拡散板６０ａ、６０ｂは紫外線透過材料により形成されている。
【００４６】
この状態で、排気手段としての真空ポンプ５８を作動させ、真空容器５０内を所定の真空度となるまで排気した後、排気バルブ５７を閉じて真空容器内を真空に維持する。真空容器５０内が真空になると、真空容器の第１および第２主壁５２、５４に対して大気圧が作用する。そのため、第１および第２主壁５２、５４は、内部には配置された組立体４２を両面側から押圧し、上型３６ａおよび下型３６ｂをグリッド２４に密着させる。
【００４７】
この際、前述した通り、真空容器５０の第１および第２主壁５２、５４は弾性変形可能な材料で形成されているため、組立体４２に沿って弾性変形し上型３６ａおよび下型３６ｂに密着する。また、第１および第２主壁５２、５４の内面は凹凸に形成されている。そのため、大気圧はそれぞれ圧力拡散板６０ａ、６０ｂを介して上型３６ａおよび下型３６ｂの全面に均一に作用する。従って、グリッド２４、上型３６ａおよび下型３６ｂは、極めて良好な密着状態に維持される。
【００４８】
上記のように大気圧を利用してグリッド２４、上型３６ａおよび下型３６ｂを密着させた状態で、真空容器５０の外側に配置された紫外線ランプ６２ａ、６２ｂから第１および第２主壁５２、５４に向けて紫外線（ＵＶ）を照射する。ここで、真空容器５０の第１および第２主壁５２、５４、圧力拡散板６０ａ、６０ｂ、上型３６ａおよび下型３６ｂはそれぞれ紫外線透過材料で形成されている。そのため、紫外線ランプ６２ａ、６２ｂから照射された紫外線は、真空容器５０の第１および第２主壁５２、５４、圧力拡散板６０ａ、６０ｂ、上型３６ａおよび下型３６ｂを透過し、充填されたスペーサ形成材料４６に照射される。これにより、組立体４２の極めて良好な密着を維持した状態で、スペーサ形成材料４６を紫外線硬化させることができる。
【００４９】
続いて、真空容器５０の真空を解除し、組立体４２を真空容器から取り出す。その後、図１５に示すように、上型３６ａおよび下型３６ｂをグリッド２４から剥離し、硬化したスペーサ形成材料４６をグリッド２４上に残す、つまり、転写する。次に、スペーサ形成材料４６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、スペーサ形成材料を本焼成する。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構体２２が得られる。
【００５０】
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。
【００５１】
続いて、上記のようにして得られたスペーサ構体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、およびスペーサ構体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、スペーサ構体２２を備えたＳＥＤが製造される。
【００５２】
以上のように構成されたＳＥＤによれば、第２基板１２側に位置した第２スペーサ３０ｂの先端部内には、粒状の導電物質３３が拡散、凝集され、各導電物質はスペーサを形成する絶縁材料によって被覆されている。そのため、蛍光面で発生した２次電子および反射電子がスペーサに衝突した場合でも、第２スペーサ先端部の帯電が大幅に低減する。これにより、第２スペーサ３０ｂは、電子ビームの吸引力が非常に小さく、電子ビームの軌道に与える影響が大幅に減少する。特に、電子放出素子１８から放出された電子ビームは、放出直後の移動速度が最も遅く、スペーサの吸引力の影響を受け易いが、電子放出素子１８の近傍に位置した第２スペーサ３０ｂ側への電子ビームの移動を抑制することができる。その結果、電子放出素子１８から放出された電子ビームは軌道ずれが抑制され、蛍光体スクリーン１６の目標とする蛍光体層に到達する。これにより、電子ビームのミスランディングを防止して色純度の劣化を低減し、画像品位の向上を図ることができる。
【００５３】
また、第２スペーサ３０ｂの先端部内に絶縁物質で被覆された導電物質を内蔵することにより、第２スペーサ３０ｂと第２基板１２との接触部の電界を緩和して沿面放電を抑制できる。また、第１基板１０および第２基板１２間の放電耐圧を確保することができる。これにより、蛍光体スクリーンに印加するアノード電圧を高くし、表示画像の輝度向上を図ることが可能となる。更に、スペーサを介して第１基板１０から第２基板１２へ流れる無効電流を無くすことができ、スペーサにおける温度上昇や電力消費の発生を防止することが可能となる。
【００５４】
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。
【００５５】
ＳＥＤの製造方法において、スペーサを焼成してガラス化した後、各スペーサに導電膜を塗布する方法も考えられるが、微細なスペーサに導電処理を施すことは非常に困難であり、製造効率が低下する。これに対して、本実施の形態に係る製造方法によれば、スペーサ形成材料に混入された導電物質を遠心力によりスペーサ先端部側へ移動させ凝集させることから、先端部に導電物質が内蔵されたスペーサを容易に得られる。
【００５６】
次に、この発明の他の実施の形態に係るＳＥＤの製造方法について説明する。本実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様に、導電物質３３が混入されたスペーサ形成材料４６を下型の分割片３７ｂに形成されたスペーサ形成孔４６ｂに供給した後、充填装置８０によって分割片を所定の速度で、所定時間回転させる。これにより、遠心力を利用してスペーサ形成材料４６を分割片３７ｂのスペーサ形成孔４６ｂ内に充填する。
【００５７】
ここで、スペーサ形成材料４６に混入されている粒状の導電物質３３の比重、粒径等によっては、例えば、導電物質の比重がスペーサ形成材料の主成分である絶縁物質よりも小さい場合、あるいは、導電物質の粒径が大きく移動抵抗が高い場合、導電物質が遠心力によってスペーサ形成材料内を移動せず、スペーサ先端部に凝集しない場合がある。
【００５８】
そこで、本実施の形態では、粒状の導電物質３３として、例えばＮｉ等の磁性体粉末を用いている。そして、図１６および図１７（ａ）に示すように、スペーサ形成材料４６を分割片３７ｂのスペーサ形成孔４０ｂ内に充填した後、当接面４１ｂを上にして分割片３７ｂを板状の磁石８３上に所定時間載置する。これにより、スペーサ形成材料４６に混入された導電物質３３を磁石８３からの磁力によって吸引し、スペーサ形成孔４０ｂの底側、すまり、スペーサ先端部側に移動させて凝集する。載置時間あるいは磁石８３の磁力を調整することにより、スペーサ形成材料４６内における導電物質の含有範囲、凝集位置を任意に設定することができる。
【００５９】
その後、スペーサ形成材料４６の充填された上型および下型をグリッド２４に密着させて組立体を構成し、更に、組立体を前述した真空容器５０内に配置し、大気圧を利用して上型および下型をグリッド２４に密着させる。以降、前述した実施の形態と同様の工程により、スペーサ構体２２およびＳＥＤを製造する。
【００６０】
以上のように構成された他の実施の形態に係る製造方法によれば、スペーサ形成材料に混入された導電物質を磁力によりスペーサ先端部側へ移動させ凝集させることから、先端部に導電物質が内蔵されたスペーサを容易に得ることができる。
【００６１】
前述した実施の形態において、スペーサ構体２２は、第１および第２スペーサおよびグリッドを一体的に備えた構成としたが、第２スペーサは第２基板１２上に形成する構成としてもよい。また、スペーサ構体は、グリッドおよび第２スペーサのみを備え、グリッドが第１基板に接触した構成としてもよい。
【００６２】
図１８および図１９に示すように、この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤによれば、スペーサ構体２２は、矩形状の金属板からなるグリッド２４と、グリッドの一方の表面のみに一体的に立設された多数の柱状のスペーサ３０と、を有している。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。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。
【００６３】
グリッド２４の第１および第２表面２４ａ、２４ｂ、各電子ビーム通過孔２６の内壁面は、絶縁層として、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁性物質、例えば、Ｌｉ系のアルカリホウ珪酸ガラスからなる厚さ約１０μｍの高抵抗膜４３により被覆されている。そして、グリッド２４は、その第１表面２４ａが、ゲッタ膜、メタルバック１７、蛍光体スクリーン１６を介して、第１基板１０の内面に面接触した状態で設けられている。グリッド２４に設けられた電子ビーム通過孔２６は、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および第２基板１２上の電子放出素子１８と対向している。これにより、各電子放出素子１８は、電子ビーム通過孔２６を通して、対応する蛍光体層と対向している。
【００６４】
グリッド２４の第２表面２４ｂ上には複数のスペーサ３０が一体的に立設されている。各スペーサ３０の延出端は、第２基板１２の内面、ここでは、第２基板１２の内面上に設けられた配線２１上に当接している。スペーサ３０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、スペーサ３０は高さ約１．４ｍｍに形成されている。グリッド表面と平行な方向に沿ったスペーサ３０の断面は、ほぼ楕円形に形成されている。
【００６５】
スペーサ３０の各々は、主に、絶縁物質としてガラスを主成分とするスペーサ形成材料により形成されている。第２基板１２側に位置したスペーサ３０の先端部内には粒状の導電物質３３が凝集した状態で混入されている。導電物質３３は、それぞれスペーサの主成分であるガラスにより被覆され、スペーサの外面に露出することなくスペーサ先端部内に混入されている。導電物質３３としては、ガラスと比重の異なる金属粉末が用いられている。  
上記のように構成されたスペーサ構体２２は、グリッド２４が第１基板１０に面接触し、スペーサ３０の延出端が第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。
【００６６】
第２の実施形態において、他の構成は前述した第１の実施形態と同一であり、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は省略する。第２の実施形態に係るＳＥＤおよびそのスペーサ構体は前述した実施の形態に係る製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。そして、第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６７】
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。
【００６８】
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。スペーサは柱状に限らず、板状のスペーサとしてもよい。また、この発明は、グリッドを持たない画像表示装置にも適用可能であり、更に、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。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る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の断面図。
【図４】上記ＳＥＤの一部を拡大して示す断面図。
【図５】上記スペーサ構体の製造に用いる成形型およびグリッドを示す断面図。
【図６】上記スペーサ構体の製造に用いる成形型を示す斜視図。
【図７】上記成形型の分割片、および隔壁板を示す分解斜視図。
【図８】上記隔壁板が装着された分割片を示す斜視図。
【図９】上記成形型にスペーサ形成材料を充填する充填装置を示す斜視図。
【図１０】図９の線Ｂ−Ｂに沿った断面図。
【図１１】上記成形型にスペーサ形成材料が充填された状態を示す図１０に対応の断面図。
【図１２】上記スペーサ形成材料をスキージで掻き取る工程を示す断面図。
【図１３】上記成形型およびグリッドを密着させた組立体を示す断面図。
【図１４】上記スペーサ構体の製造工程を示す断面図。
【図１５】上記成形型を離型した状態を示す断面図。
【図１６】この発明の他の実施の形態に係る製造方法に用いる成形型および磁石を示す断面図。
【図１７】上記他の実施の形態に係る製造法において、導電物質を吸着前および吸着後の状態をそれぞれ示す断面図。
【図１８】この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤを破断して示す斜視図。
【図１９】上記第２の実施形態に係るＳＥＤを示す断面図。
【符号の説明】
【００７０】
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…スペーサ構体、
２４…グリッド、    ２６…電子ビーム通過孔、    ３０…スペーサ、
３０ａ…第１スペーサ、    ３０ｂ…第２スペーサ、    ３３…導電物質、
３６ａ…上型、    ３６ｂ…下型
【図１】
2005100842.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005100842.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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