(57)【要約】【課題】スペーサのダメージや汚染を生じるこがなく、耐電圧特性および表示品位の向上した画像表示装置、およびスペーサ構体を安価に製造することが可能なスペーサ構体の製造方法を提供する。【解決手段】  蛍光面が形成された第１基板１０と、複数の電子放出源１８が設けられた第２基板１２との間に、スペーサ構体２２が設けられている。スペーサ構体は、第１および第２基板に対向しているとともに、それぞれ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２４と、グリッドの少なくとも一方の表面上に立設された複数のスペーサと、を有している。スペーサは、グリッドから延出端に向かって交互に積層された大径の第１段部、および第１段部よりも径の小さな第２段部を有している。【選択図】      図３
2005100843.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、
前記第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前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、
前記第１および第２基板の間に設けられ前記第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持するスペーサ構体とを備え、
前記スペーサ構体は、前記第１および第２基板に対向しているとともに、それぞれ前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、前記グリッドの少なくとも一方の表面上に立設された複数のスペーサと、を有し、前記スペーサは、前記グリッドから延出端に向かって交互に積層された大径の第１段部および第１段部よりも径の小さな第２段部を有している画像表示装置。
【請求項２】
前記グリッドは、前記第１基板に対向した第１表面と、前記第２基板に対向した第２表面と、を有し、前記スペーサは、前記第１表面上に立設された複数の第１スペーサと、前記第２表面上に立設された複数の第２スペーサと、を含み、前記第１および第２スペーサの少なくとも一方は、前記第１および第２段部を備えている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記グリッドは、前記第１基板に当接した第１表面と、前記第２基板に対向した第２表面とを有し、前記スペーサは、前記第２表面上に立設されている請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記スペーサの径方向において、前記第１段部に対する第２段部の最大突出量は１００μｍ以下に形成されている請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
複数のビーム通過孔を有した板状のグリッドと、前記グリッドの表面上に立設されているとともに、それぞれ前記グリッドから延出端に向かって交互に積層された大径の第１段部および第１段部よりも径の小さな第２段部を有した複数のスペーサと、を備え、画像表示装置に用いられるスペーサ構体の製造方法において、
複数のビーム通過孔が形成された板状のグリッドを用意し、
複数のスペーサ形成孔と、各スペーサ形成孔の周囲に位置し前記スペーサに対応した第１および第２段部を有したスペーサ形成孔を規定しているとともに弾性変形可能な紫外線透過材料で形成された複数の孔形成部と、を備えた成形型を用意し、
前記成形型の各スペーサ形成孔に紫外線硬化性を有したスペーサ形成材料を充填し、
前記スペーサ形成材料が充填された成形型を前記グリッドの表面に密着させて成形型およびグリッドからなる組立体を形成し、
前記組立体の成形型を通して前記スペーサ形成材料に紫外線を照射し、前記スペーサ形成材料を硬化させ、
前記孔形成部を弾性変形させながら前記成形型を前記グリッドから離型し、前記硬化したスペーサ形成材料をグリッド上に設置することを特徴とするスペーサ構体の製造方法。
【請求項６】
前記スペーサ形成材料として、少なくとも紫外線硬化型のバインダ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ことを特徴とする請求項５に記載のスペーサ構体の製造方法。
【請求項７】
複数のビーム通過孔を有した板状のグリッドと、前記グリッドの表面上に立設されているとともに、それぞれ前記グリッドから延出端に向かって交互に積層された大径の第１段部および第１段部よりも径の小さな第２段部を有した複数のスペーサと、を備え、画像表示装置に用いられるスペーサ構体の製造方法において、
複数のビーム通過孔が形成された板状のグリッドを用意し、
複数のスペーサ形成孔と、各スペーサ形成孔の周囲に位置し前記スペーサに対応した第１および第２段部を有したスペーサ形成孔を規定しているとともに弾性変形可能な材料で形成された複数の孔形成部と、を備えた成形型を用意し、
前記成形型の各スペーサ形成孔に熱硬化性を有したスペーサ形成材料を充填し、
前記スペーサ形成材料が充填された成形型を前記グリッドの表面に密着させて成形型およびグリッドからなる組立体を形成し、
前記充填されたスペーサ形成材料を加熱して硬化させ、
前記孔形成部を弾性変形させながら前記成形型を前記グリッドから離型し、前記硬化したスペーサ形成材料をグリッド上に設置することを特徴とするスペーサ構体の製造方法。
【請求項８】
前記成形型を離型した後、前記スペーサ形成材料を焼成することを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載のスペーサ構体の製造方法。
【請求項９】
前記グリッドとして、表面に酸化膜が形成された金属板を用いることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載のスペーサ構体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スペーサ構体を備えた平面表示装置等の画像表示装置、および画像表示装置に用いるスペーサ構体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・ディスプレイ（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前面基板および背面基板を備え、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。前面基板の内面には３色の蛍光体層が形成され、背面基板の内面には、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】
前記のようなＳＥＤにおいて、前面基板および背面基板間の空間、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、前面基板と背面基板間は真空であるため、前面基板、背面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】
スペーサを前面基板および背面基板の全面に渡って配置するためには、前面基板の蛍光体、背面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、前面基板および背面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】
このようなスペーサの製造方法として、酸や塩基に可溶な材質のスペーサ成形型にガラスペーストを充填し硬化した後、成形型を溶解する方法が提案されている（例えば、特許文献１）
【特許文献１】米国特許明細書第５，７０４，８２０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記のような製造方法において、スペーサ成形型はスペーサの成形後に溶解され、いわゆる使い捨ての成形型であるため、スペーサの製造コスト上昇が避けられない。また、スペーサは真空環境で使用する部品であるため、スペーサ成形型の溶解過程におけるスペーサへのダメージや汚染が大きな問題となる。
【０００８】
また、前面基板と背面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、スペーサが帯電する。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。
【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、スペーサのダメージや汚染を生じるこがなく、耐電圧特性および表示品位の向上した画像表示装置、およびこの画像表示装置に用いるスペーサ構体を安価に製造することが可能なスペーサ構体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、前記第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前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、前記第１および第２基板の間に設けられ前記第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持するスペーサ構体とを備え、  
前記スペーサ構体は、前記第１および第２基板に対向しているとともに、それぞれ前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、前記グリッドの少なくとも一方の表面上に立設された複数のスペーサと、を有し、前記スペーサは、前記グリッドから延出端に向かって交互に積層された大径の第１段部および第１段部よりも径の小さな第２段部を有している。
【００１１】
この発明の他の態様に係る画像表示装置の製造方法は、複数のビーム通過孔を有した板状のグリッドと、前記グリッドの表面上に立設されているとともに、それぞれ前記グリッドから延出端に向かって交互に積層された大径の第１段部および第１段部よりも径の小さな第２段部を有した複数のスペーサと、を備え、画像表示装置に用いられるスペーサ構体の製造方法において、  
複数のビーム通過孔が形成された板状のグリッドを用意し、  
複数のスペーサ形成孔と、各スペーサ形成孔の周囲に位置し前記スペーサに対応した第１および第２段部を有したスペーサ形成孔を規定しているとともに弾性変形可能な紫外線透過材料で形成された複数の孔形成部と、を備えた成形型を用意し、  
前記成形型の各スペーサ形成孔に紫外線硬化性を有したスペーサ形成材料を充填し、  
前記スペーサ形成材料が充填された成形型を前記グリッドの表面に密着させて成形型およびグリッドからなる組立体を形成し、  
前記組立体の成形型を通して前記スペーサ形成材料に紫外線を照射し、前記スペーサ形成材料を硬化させ、  
前記孔形成部を弾性変形させながら前記成形型を前記グリッドから離型し、前記硬化したスペーサ形成材料をグリッド上に設置することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
前記のように構成された画像表示装置によれば、スペーサ表面に対する反射電子、２次電子の衝突を抑制し、スペーサの帯電に起因する耐放電電圧の低下および電子ビーム軌道の偏移を抑制することができる。これにより、耐電圧特性および表示品位の向上した画像表示装置が得られる。また、上記構成の製造方法によれば、第１および第２段差部を有し表面が凹凸のスペーサを形成する場合においても、孔形成部の弾性変形により成形型を容易に離型することができ、成形型を溶解する必要がない。そのため、スペーサのダメージや汚染を生じるこがなく、画像表示装置に用いるスペーサ構体を安価に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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５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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
各第１スペーサ３０ａ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。各スペーサ３０ａは、グリッド２４から延出端に向かって交互に積層された大径の第１段部５０ａおよび第１段部５０ａよりも径の小さな第２段部５０ｂを有し、表面が凹凸のスペーサとして形成されている。ここでは、各第１スペーサ３０ａは、２つの第１段部５０ａと１つの第２段部とを有し３段に形成され、その高さは、例えば、０．７５ｍｍに形成されている。凸部となる第１段部５０ａはほぼ楕円状の横断面形状を有し、その径は、１．４ｍｍ×０．３５ｍｍに形成されている。凹部となる第２段部５０ｂはほぼ楕円状の横断面形状を有し、その径は、１．３５ｍｍ×０．３ｍｍに形成されている。第１および第２段部５０ａ、５０ｂの各高さは０．２５ｍｍに形成れている。第１スペーサ３０ａの径方向において、第２段部５０ｂに対する第１段部５０ａの最大突出量ｄ１は１００μｍ以下に形成されている。
【００２０】
各第２スペーサ３０ｂ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。各第２スペーサ３０ｂは、グリッド２４から延出端に向かって交互に積層された大径の第１段部５１ａおよび第１段部５１ａよりも径の小さな第２段部５１ｂを有し、表面が凹凸のスペーサとして形成されている。ここでは、各第２スペーサ３０ｂは、２つの第１段部５１ａと２つの第２段部５１ｂとを有し４段に形成され、その高さは、例えば、１．０ｍｍに形成されている。凸部となる第１段部５１ａはほぼ楕円状の横断面形状を有し、その径は、１．４ｍｍ×０．３５ｍｍに形成されている。凹部となる第２段部５０ｂはほぼ楕円状の横断面形状を有し、その径は、１．３５ｍｍ×０．３ｍｍに形成されている。第１および第２段部５１ａ、５１ｂの各高さは０．２５ｍｍに形成れている。第２スペーサ３０ａの径方向において、第２段部５１ｂに対する第１段部５１ａの最大突出量ｄ２は１００μｍ以下に形成されている。
【００２１】
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。
【００２２】
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。そして、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。
【００２３】
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６に示すように、スペーサ構体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。また、グリッド２４の両表面をハーフエッチングすることにより、複数の凹所２７を形成する。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。
【００２４】
上型３６ａは、第１スペーサ３０ａを成形するための多数のスペーサ形成孔４０ａを有している。同様に、下型３６ｂは、第２スペーサ３０ｂを成形するための多数のスペーサ形成孔４０ｂを有している。  
ここで、上型３６ａおよび下型３６ｂの構成およびその製造方法について、上型３６ａを代表して詳しく説明する。
【００２５】
図６に示すように、成形型としての上型３６ａは、ステンレス、ポリエチレンテレフタレート等により矩形板状に形成された型本体５２ａを備え、この型本体には、第１スペーサ３０ａに対応と対応した位置に多数の透孔５４ａが形成されている。各透孔５４ａは、スペーサ形成孔よりも大きな径に形成されている。各透孔５４ａには、弾性変形可能な紫外線透過材料として、例えば、シリコーンからなる孔形成部５６ａが設けられている。この孔形成部５６ｂに、第１スペーサ３０ａに対応した形状を有する有底のスペーサ形成孔４０ａが形成されている。これにより、スペーサ形成孔４０ａの周囲は、シリコーンによって囲まれている。なお、孔形成部に用いる弾性変形可能な紫外透過材料としては、シリコーンに限定されることなく、ポリカーボネイト、アクリル等を使用することもできる。
【００２６】
このような上型３６ａを製造する場合、図７（ａ）に示すように、まず、多数のスペーサ形成孔が高い精度で形成されたマスタ雌型６０を用意する。このマスタ雌型６０は、複数枚、例えば、４枚の金属板を積層して構成され、これらの金属板には、レーザー、エッチング等により、第１スペーサ３０ａに対応した形状のスペーサ形成孔６１が高い精度で形成されている。続いて、図７（ａ）および７（ｂ）に示すように、マスタ雌型６０のスペーサ形成孔６１にシリコーン等の型形成材料を充填し、スペーサ形成孔に対応する多数の凸部６３を有したマスタ雄型６２を形成する。なお、マスタ雄型６２は切削により形成することもできる。
【００２７】
次に、図７（ｃ）に示すように、多数の透孔５４ａが形成された型本体５２ａを用意する。この型本体５２ａにマスタ雄型６２を装着し、マスタ雄型の各凸部６３が型本体の各透孔５４ａ内にほぼ同軸的に配置されるように位置合わせする。  
この状態で、図７（ｄ）に示すように、型本体５２ａの各透孔５４ａに室温硬化型のシリコーンを充填する。シリコーンが硬化した後、マスタ雄型６２を離型する。これにより、図７（ｅ）に示すように、スペーサ形成孔４０ａを規定した孔形成部５６ａを一体に備えた上型３６ａが得られる。  
一方、下型３６ｂについても、上型３６ａと同様に構成され、多数の透孔５４ｂが形成された型本体５２ｂ、シリコーンにより形成され各透孔に設けられた孔形成部５６ｂ、および孔形成部に形成され第２スペーサに対応した有底のスペーサ形成孔４０ｂを備えている。そして、下型３６ｂは上記上型３６ａと同様の方法で製造される。
【００２８】
上記のように構成された上型３６ａおよび下型３６ｂを用いてスペーサ構体を作成する場合、上型３６ａのスペーサ形成孔４０ａおよび下型２６ｂのスペーサ形成孔４０ｂにスペーサ形成材料４６を充填する。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。ガラスペーストの比重、粘度は適宜選択する。
【００２９】
続いて、図８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をグリッド２４に対して位置決めしグリッド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、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。
【００３０】
次いで、図８に示すように、充填されたスペーサ形成材料４６に対し、例えば、紫外線ランプ等を用いて上型３６ａおよび下型３６ｂの外面側から紫外線（ＵＶ）を照射し、スペーサ形成材料をＵＶ硬化させる。その際、スペーサ形成材料４６が充填されているスペーサ形成孔４０ａ、４０ｂの周囲は、紫外線透過材料としてのシリコーンで形成された孔形成部５６ａ、５６ｂによって囲まれている。そのため、紫外線は、スペーサ形成材料４６に直接、および孔形成部５６ａ、５６ｂを透過して照射される。従って、充填されたスペーサ形成材料４６をその内部まで確実に硬化させることができる。
【００３１】
その後、図９に示すように、硬化したスペーサ形成材料４６をグリッド２４上に残すように、上型３６ａおよび下型３６ｂをグリッド２４から離型する。ここで、硬化したスペーサ形成材料４６、つまり、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、それぞれ第１段部および第２段部を有した凹凸状に形成されている。そして、スペーサ形成孔４０ａ、４０ｂを規定している孔形成部５６ａ、５６ｂは弾性変形可能なシリコーンによって形成されている。そのため、図１０に示すように、上型３６ａの離型時、孔形成部５６ａは硬化した第１スペーサ３０ａの凹凸に沿って弾性変形する。従って、第１スペーサ３０ａが凹凸に形成されている場合でも、これらの第１スペーサを損傷することなく、上型３６ａを容易に離型することができる。下型３６ｂについても同様に、形成された第２スペーサ３０ｂを損傷することなく容易に離型することができる。
【００３２】
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しガラス化する。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
以上のように構成されたＳＥＤによれば、スペーサ構体を構成している第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、互いに径の異なる第１段部および第２段部をそれぞれ有し、表面が凹凸に形成されたスペーサを構成している。そのため、スペーサ表面に対する反射電子、２次電子の衝突を抑制し、スペーサの帯電に起因する耐放電電圧の低下および電子ビームの軌道ずれを抑制することができる。高さが同一で段部を持たないスペーサを備えたＳＥＤと本実施形態に係るＳＥＤと比較したところ、本実施形態に係るＳＥＤは、放電電圧が約２０％上昇した。また、本実施形態に係るＳＥＤは、電子ビームの軌道ずれが約３０％低減した。これにより、耐電圧特性および表示品位の向上した画像表示装置が得られる。
【００３６】
また、上述した製造方法によれば、第１および第２段差部を有し表面が凹凸のスペーサを形成する場合においても、孔形成部５６ａ、５６ｂの弾性変形により上型および下型を容易に離型することができ、成形型を溶解する必要がない。そのため、成形型の溶解に伴うスペーサのダメージや汚染を生じるこがなく、同時に、成形型を多数回、繰り返して使用することができる。以上のことから、画像表示装置に用いるスペーサ構体を安価に製造することができる。
【００３７】
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。
【００３８】
図１１および図１２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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
各スペーサ３０は、グリッド２４から延出端に向かって交互に積層された大径の第１段部５０ａおよび第１段部５０ａよりも径の小さな第２段部５０ｂを有し、表面が凹凸のスペーサとして形成されている。ここでは、各スペーサ３０は、２つの第１段部５０ａと２つの第２段部５０ｂとを有し４段に形成され、その高さは、例えば、１．４ｍｍに形成されている。凸部となる第１段部５０ａはほぼ楕円状の横断面形状を有し、その径は、１．４ｍｍ×０．３５ｍｍに形成されている。凹部となる第２段部５０ｂはほぼ楕円状の横断面形状を有し、その径は、１．３５ｍｍ×０．３ｍｍに形成されている。第１および第２段部５０ａ、５０ｂの各高さは０．３５ｍｍに形成れている。第２スペーサ３０ａの径方向において、第２段部５０ｂに対する第１段部５０ａの最大突出量は１００μｍ以下に形成されている。
【００４２】
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。
【００４３】
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２２は前述した第１の実施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。
【００４４】
上述した実施の形態では、スペーサ形成材料として紫外線硬化材料を用いたが、熱硬化型のスペーサ形成材料を用いることもできる。すなわち、スペーサ形成材料４６として、例えば、熱硬化型のバインダ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ことができる。
【００４５】
この場合、前述した実施の形態と同様に、上型３６ａおよび下型３６ｂのスペーサ形成孔にスペーサ形成材料４６を充填した後、グリッド２４、上型３６ａおよび下型３６ｂを用いて組立体４２を構成する。続いて、組立体４２を加熱してスペーサ形成材料を加熱硬化させた後、グリッド２４から上型３６ａおよび下型３６ｂを分離する。
【００４６】
次に、スペーサ形成材料４６が設置されているグリッド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。
【００４７】
この方式の場合、スペーサ形成材料４６を加熱硬化する際、グリッド２４、上型３６ａ、下型３６ｂの温度分布、熱膨張率の差から、グリッド表面と上型および下方表面との界面において面方向の位置ずれが生じ易い。しかしながら、本実施の形態によれば、上型３６ａおよび下型３６ｂにおいて、スペーサ形成孔４０ａ、４０ｂの周囲に設けられた孔形成部５６ａ、５６ｂは、弾性材料としてのシリコーンにより形成されている。そのため、グリッドと成形型との間で面方向の位置ずれが生じた場合でも、孔形成部５６ａ、５６ｂが弾性変形することにより、加熱硬化されたスペーサ形成材料４６に作用する負荷を吸収することができる。従って、スペーサ形成材料の加熱硬化を行う際、急加熱および急冷却が可能となり、製造効率の向上を図ることができる。
【００４８】
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。
【００４９】
スペーサの径、高さ、段数、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。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。  
前述した第１の実施形態において、スペーサ構体の第１および第２スペーサはいずれも第１および第２段部を有した凹凸形状としたが、第１および第２スペーサのいずれか一方のみを凹凸形状としてもよい。また、スペーサにおける第１段部および第２段部の断面形状は楕円形に限らず他の形状としてもよく、更に、第１段部および第２段部は、互いに異なる断面形状に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【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に沿って破断した前記ＳＥＤの斜視図。
【図３】前記ＳＥＤを拡大して示す断面図。
【図４】前記スペーサ構体の一部を拡大して示す斜視図。
【図５】図４の線Ｂ−Ｂに沿った断面図。
【図６】前記スペーサ構体の製造工程を示す断面図。
【図７】前記スペーサ構体の製造に用いる成形型の製造工程を示す断面図。
【図８】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９】前記成形型を離型した状態を示す断面図。
【図１０】前記成形型の離型時における成形型およびスペーサを示す断面図。
【図１１】この発明の第２の実施の形態に係るＳＥＤを一部判断して示す斜視図。
【図１２】前記第２の実施の形態に係るＳＥＤの断面図。
【符号の説明】
【００５１】
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、  ３０ａ…第１スペーサ、
３０ｂ…第２スペーサ、  ３６ａ…上型、  ３６ｂ…下型、
４０ａ、４０ｂ…スペーサ形成孔、    ５６ａ、５６ｂ…孔形成部
５０ａ、５１ａ…第１段部、  ５０ｂ、５１ｂ…第２段部。
【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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【図１１】
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【図１２】
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