(57)【要約】【課題】機械的精度が高く信頼性のあるスペーサを提供し、また高精度のスペーサを安定的に量産し製造コストを下げることが可能なスペーサの製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】本発明のスペーサ２０は、複数のガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５が互いに接触した状態で並列されており、隣接するガラスファイバ同士２１と２２、ガラスファイバ２２と２３、ガラスファイバ２３と２４及びガラスファイバ２４と２５の側面が融着されて一体化されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のガラスファイバが互いに接触した状態で並列されており、隣接する前記ガラスファイバ同士の側面が融着されて一体化されているスペーサ。
【請求項２】
複数のガラスファイバが互いに接触した状態で並列されており、隣接する前記ガラスファイバ同士の側面が融着されて一体化されているスペーサの製造方法であって、
複数のガラスファイバを、整列部へ供給して互いに接触するように並列させ、整列させた前記ガラスファイバ同士の隣接した側面を融着してスペーサとする際に、
融着されたスペーサの断面長さを測定し、その値および／または予め設定した値に応じて、前記ガラスファイバ同士を融着する加熱温度及び融着されたスペーサの引き取り線速の少なくとも何れか一方を調整することを特徴とするスペーサの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のスペーサの製造方法であって、
融着されたスペーサにおける前記ガラスファイバ同士の並列方向の断面長さを計測し、その値および／または予め設定した値に応じて前記加熱温度を調整することを特徴とするスペーサの製造方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載のスペーサの製造方法であって、
融着された前記スペーサにおける前記ガラスファイバ同士の並列方向と直交する方向の断面長さを計測し、その値および／または予め設定した値に応じて前記引き取り線速を調整することを特徴とするスペーサの製造方法。
【請求項５】
複数のガラスファイバを供給する供給部と、
前記供給部によって供給された複数のガラスファイバを互いに接触するように並列させる整列部と、
前記整列部により整列された前記ガラスファイバ同士の隣接した側面を融着してスペーサとする融着部と、
前記融着部によって融着された前記ガラスファイバ同士の断面長さを測定する測定部と、
前記スペーサを引き取って巻き取る巻き取り部と、
前記測定部によって測定された値および／または予め設定した値に応じて前記融着部の加熱温度及び前記巻き取り部による引き取り線速の少なくとも何れか一方を調整するように設定された制御部と、を有することを特徴とするスペーサの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置を構成する一対の基板間に介在され、その基板間を支持するスペーサ、スペーサの製造方法及びスペーサの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、素子基板とフェースプレートに挟まれた真空パネル内において電子放出素子から放出される電子ビームを加速してフェースプレートの蛍光体に照射し、蛍光体を発光させて画像を表示する薄型タイプの画像表示装置が提案されている。この表面伝導型電子放出素子を複数個設けた画像表示装置においては、それを構成する筐体内部を減圧下に保ち、かつ素子基板とフェースプレートの厚さを軽くして軽量化を図るため、フェースプレートと素子基板の間に耐大気圧支持部材として絶縁性のスペーサが用いられている。
【０００３】
このタイプの画像表示装置を構成する素子基板とスペーサの一例を図４に示す。素子基板１１１に対向して設けられたスペーサ１１５の上に、蛍光体、透明電極、ガラス板からなるフェースプレート（図示省略）が配置されて画像表示装置が形成されている。そして、素子電極１１２，１１３に電圧を印加することで電子放出素子より電子をビーム状に放出させ、電子をフェースプレートに印加された正の高電圧によって加速させて蛍光体に衝突させ、これを発光させることによって画像を得るものである。
【０００４】
そして、下記特許文献１には、このようなスペーサの製造方法の一例が挙げられている。それは、まず、ガラス板からなる基板上に電極を形成しておき、電極を覆うように基板上に絶縁体ペーストを塗布して乾燥させることにより、スペーサを形成するための絶縁体層を形成し、絶縁体層の上にマスク材料として感光性樹脂膜を形成する。そして、所望パターンのマスクを介して感光性樹脂膜を露光し、さらに現像工程で感光性樹脂膜の未露光部分を除去することによりサンドブラスト用マスクを形成する。次に、サンドブラスト用マスクを介してサンドブラスト処理を行い、絶縁体層の不要部分を除去し、サンドブラスト用マスクを剥離してから、絶縁体層を焼成することによってスペーサを製造する。
【０００５】
ところで、スペーサは、スペーサ近傍から放出された電子の一部が当たることによって帯電する場合がある。スペーサが帯電すると、電子放出素子から放出された電子の軌道が曲げられてしまい蛍光体上の正規な位置とは異なる場所に到達するため、スペーサ近傍の画像が歪んで表示されてしまう。スペーサの帯電を抑制するため、従来より帯電抑制効果を有するスペーサ、帯電抑制効果を有するスペーサの製造方法も提案されている。
【０００６】
例えば、下記特許文献２には、スペーサの基板となるスペーサ基板の表面に、少なくとも２種類以上の凹凸形状が形成され、それぞれの凹凸上に、帯電を防止する帯電防止膜が形成されたスペーサが記載されている。また、予め切削加工によって凹みを形成したガラス母材をヒータで加熱しながら引き出し手段で引き出し、冷却後に切断手段によりガラス母材を切断することによってスペーサ基板を製造する方法が記載されている。
【０００７】
また、下記特許文献３には、ガラス母材を、ガラス母材の内層に配された低粘性ガラス材と、ガラス母材の表層部分に配された外面側に複数の溝を有する高粘性ガラス材とから構成し、低粘性ガラス材と高粘性ガラス材の粘性が所定の範囲内でかつ低粘性ガラス材の粘性より高粘性ガラス材の粘性が高くなる延伸温度に加熱して延伸することによって製造する方法が記載されている。
【０００８】
一方、素子基板とフェースプレートに挟まれた真空パネル内は、電子を放出させるために所定の真空度に保つ必要があるため、真空パネル内部に設けられた複数のスペーサの高さを均一にしなければならない。しかし機械的精度の高いスペーサを安定的に量産するにはコストがかかるため、特許文献４では、スペーサ自体の機械的精度を要求することなく、複数のスペーサの高さを各スペーサについて測定する測定工程と、測定工程において得られた測定値に基づいて前面板と背面板の間にスペーサを配置する配置工程とを設け、スペーサの配置を最適制御することによって、画像表示装置の経時的な変形を防止し、機械強度に関し信頼性の優れた画像表示装置を製造する画像表示装置の製造方法が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−３０６３５９号公報
【特許文献２】特開２００３−３０３５６１号公報
【特許文献３】特開２００４−０７１１６３号公報
【特許文献４】特開２００５−０６３８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載のスペーサの製造方法は、絶縁体層にサンドブラスト処理を施すことによってスペーサを形成しなければならないため、絶縁体層を形成する工程と、マスク材料としての感光性樹脂膜を形成する工程と、サンドブラスト用マスクを形成する工程と、絶縁体層を焼成する工程等の複数の工程を経なければならず、各工程での誤差を総合すると高精度のスペーサを量産することが困難である。
【００１１】
また、特許文献２及び３に記載のスペーサ製造方法は、スペーサの表面に凹凸形状を形成するために、予めガラス母材に切削加工を施したり、細板部材からなる高粘性ガラス材によって低粘性ガラス材を覆うことによってガラス母材に凹凸形状を形成しなければならず、製造工程が多くなり、結果として製造コストがかさんでしまう。
【００１２】
さらに、特許文献４に記載の画像表示装置の製造方法は、スペーサを含む画像表示装置全体としての機械強度を備えているものの、スペーサ自身の機械的精度にばらつきがあるため、更なる改良の余地がある。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、機械的精度が高く信頼性のあるスペーサを提供し、また高精度のスペーサを安定的に量産し製造コストを下げることが可能なスペーサ、スペーサの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決することのできる本発明に係るスペーサは、複数のガラスファイバが互いに接触した状態で並列されており、隣接する前記ガラスファイバ同士の側面が融着されて一体化されていることを特徴とする。
ここで一体化とは、隣接する前記ガラスファイバ同士の側面全てが融着されているだけでなく、側面の一部でのみ融着されている場合も含む。
【００１５】
また、上記課題を解決することのできる本発明に係るスペーサの製造方法は、複数のガラスファイバが互いに接触した状態で並列されており、隣接する前記ガラスファイバ同士の側面が融着されて一体化されているスペーサの製造方法であって、複数のガラスファイバを、整列部へ供給して互いに接触するように並列させ、整列させた前記ガラスファイバ同士の隣接した側面を融着してスペーサとする際に、融着されたスペーサの断面長さを測定し、その値および／または予め設定した値に応じて、前記ガラスファイバ同士を融着する加熱温度及び融着されたスペーサの引き取り線速の少なくとも何れか一方を調整することを特徴とする。
【００１６】
また、上記構成のスペーサの製造方法において、融着されたスペーサにおける前記ガラスファイバ同士の並列方向の断面長さを計測し、その値および／または予め設定した値に応じて前記加熱温度を調整することが好ましい。
【００１７】
また、上記構成のスペーサの製造方法において、融着されたスペーサにおける前記ガラスファイバ同士の並列方向と直交する方向の断面長さを計測し、その値および／または予め設定した値に応じて前記引き取り線速を調整することが好ましい。
ここで予め設定した値とは、予めスペーサを製造し、融着された前記ガラスファイバ同士の断面長さ、並列方向の断面長さ、並列方向と直交する方向の断面長さ等を測定しておき、それらと製造時の加熱温度、引き取り線速の関係を求め、その関係を基に所望寸法のスペーサが得られる条件に設定することを意味する。
【００１８】
また、上記課題を解決することのできる本発明に係るスペーサの製造装置は、複数のガラスファイバを供給する供給部と、前記供給部によって供給された複数のガラスファイバを互いに接触するように並列させる整列部と、前記整列部により整列された前記ガラスファイバ同士の隣接した側面を融着してスペーサとする融着部と、前記融着部によって融着された前記ガラスファイバ同士の断面長さを測定する測定部と、前記スペーサを引き取って巻き取る巻き取り部と、前記測定部によって測定された計測値および／または予め設定した値に応じて前記融着部の加熱温度及び前記巻き取り部による引き取り線速の少なくとも何れか一方を調整するように設定された制御部と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、上記構成のスペーサの製造装置において、前記測定部は、融着されたスペーサにおける前記ガラスファイバ同士の並列方向の断面長さを計測し、前記制御部は、前記測定部により計測された前記並列方向の断面長さおよび／または予め設定した値に応じて前記ガラスファイバ同士を融着する加熱温度を調整するように設定されていることが好ましい。
【００２０】
また、上記構成のスペーサの製造装置において、前記測定部は、融着されたスペーサにおける前記ガラスファイバ同士の並列方向と直交する方向の断面長さを計測し、前記制御部は、前記測定部により計測された前記並列方向と直交する方向の断面長さおよび／または予め設定した値に応じて前記引き取り線速を調整するように設定されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、機械的精度が高く、表面部に帯電抑制のための凹凸形状を有し信頼性のあるスペーサを提供し、かつ安定的に量産することが可能なスペーサの製造方法及び製造装置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】
【００２２】
以下、本発明に係るスペーサ、スペーサの製造方法及び製造装置の実施形態の例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係るスペーサの模式図であり、図２は、本実施形態に係るスペーサの製造装置の概略図であり、図３は本実施形態に係るスペーサの製造方法を示したフローチャートである。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態に係るスペーサ２０は、複数の同径のガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５が互いに接触した状態で並列されており、隣接するガラスファイバ同士、すなわちガラスファイバ２１と２２、ガラスファイバ２２と２３、ガラスファイバ２３と２４及びガラスファイバ２４と２５の側面が融着されて一体化され、１本のリボン形状を有している。ガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５は、例えば通信用の光ファイバを製造する際と同様にガラス母材を線引きすることによって、所望の外径のものが高精度かつ容易に得られるものである。
【００２４】
スペーサ２０の表面には、ガラスファイバの側面が融着されることによって複数の凹部２６，２７，２８，２９が形成されている。さらに、凸部３０，３１，３２，３３，３４と凹部２６，２７，２８，２９とが交互に形成されているのでスペーサ２０の表面には凹凸形状が形成されている。このようにスペーサ２０の表面を凹凸形状に形成することによって、スペーサ２０の表面への電子放出素子（図示省略）から放出された電子の帯電を抑制することができる。また、スペーサ２０から放出される二次電子によるスペーサ２０への再突入を抑制することができるので、スペーサ２０の表面上を電子が伝わることがなく沿面放電を防止することが可能である。
【００２５】
また、略円柱状のガラスファイバであれば断面が円形であるため、複数のガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５を融着させれば容易にスペーサ２０の表面に凹凸形状を形成することが可能である。さらに、外径５０〜３００μｍ程度のガラスファイバの外径精度は±１μｍ以内を容易に実現することができる。このようなガラスファイバを例えば１０本程度並列に整列させて側面を融着させても、その外形精度は±１０μｍ程度に抑えることが可能である。
【００２６】
また、本実施形態におけるスペーサ２０を構成するガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５は、比較的安価な石英ガラス等の絶縁効果を有するガラスファイバを材料としているため、スペーサの製造コストを抑えることが可能である。なお、本実施形態においてはガラスファイバが５本並列されて融着されたスペーサ２０を示したが、５本に限定されるものではなく、画像表示装置の構成上必要とされる本数から構成されるようにすることができる。また、ガラスファイバの直径、長さも適宜設定できる。ガラスファイバの断面形状も略円形状に限られるものではない。
【００２７】
次に、本実施形態に係るスペーサの製造方法及びスペーサの製造装置について説明する。
（スペーサの製造装置の構成）
【００２８】
図２に示すように、本実施形態に係るスペーサの製造装置は、複数のガラスファイバを供給する供給部５０と、供給部５０によって供給された複数のガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５を集合させ、かつ互いに接触するように並列させる整列部４１と、整列部４１により整列されたガラスファイバ同士の隣接した側面を融着する融着部４２と、融着部４２によって融着されたガラスファイバ同士の断面形状を測定する測定部４３と、融着されたガラスファイバ同士を引き取って巻き取る巻き取り部４４と、測定部４３によって測定された計測値および／または予め設定した値に応じて融着部４２の加熱温度及び巻き取り部４４によるスペーサの引き取り線速を調整するように設定された制御部４５と、を有している。
【００２９】
供給部５０は、スペーサ２０の材料となる複数のガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５がそれぞれ巻回されて蓄線された各ボビン５１，５２，５３，５４，５５を備え、各ガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５を繰り出して整列部４１へ供給する。供給部５０から各ガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５を繰り出す線速は、制御部４５からの指令により調整される。なお、供給部５０と整列部４１との間には、各ガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５を整列部４１へ向けて案内するガイドローラ（図示省略）が１つ以上設けられていても良い。
【００３０】
整列部４１は、複数のガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５を互いに隣接するように集合させ、その側面が互いに接するように平面状に並列させて整列させる。整列部４１の構成としては、セラミックス基板に凹状の溝が形成されており、その溝幅がファイバ外径の合計に一致するような構成が良い。
【００３１】
融着部４２は、整列部４１により整列された状態の複数のガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５を、整列部４１を通過直後にあるいは整列部４１上で、加熱して瞬間的に表面を軟化させ、各ガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５同士を融着させて一体化させる。融着部４２における加熱温度は、制御部４５からの指令により調整される。また、融着部４２の構成としては、石英ガラスの融点以上に加熱が可能なセラミックスヒータが良い。
【００３２】
測定部４３は、図１に示すようにスペーサ２０における複数のガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５の断面における並列方向の長さ（スペーサ２０の高さ）Ｌ１、及び並列方向と直交する長さ（スペーサ２０の幅）Ｌ２を計測する寸法センサである。測定部４３により計測された値は、制御部４５へと送られる。測定部４３の構成としては、接触式あるいは非接触式の測定器を使用でき、非接触式のレーザ変位計の使用が望ましい。
【００３３】
巻き取り部４４は、融着されたスペーサ２０を巻き取りボビンに巻き取るものであり、巻き取りボビンの回転速度を調節して、スペーサ２０を所定の引き取り線速で引き取りながら巻き取りを行う。巻き取りボビンの回転速度は制御部４５からの指令により調節され、それによりスペーサ２０の引き取り線速が適宜調節される。
【００３４】
制御部４５は、供給部５０、融着部４２、測定部４３、巻き取り部４４と接続されており、制御部４５からの指令により、供給部５０における各ガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５の繰り出し線速、融着部４２における加熱温度、巻き取り部４４におけるスペーサ２０の引き取り線速を調節することが可能である。また、制御部４５は測定部４３からの計測値をモニタしており、その計測値に応じておよび／または予め設定した値に基づき供給部５０、融着部４２、巻き取り部４４の動作状態を制御可能である。
【００３５】
本実施形態の制御部４５は、測定部４３により計測されたスペーサ２０の長さＬ１に応じて、ガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５同士を融着部４２が融着する際の加熱温度を調整し、測定部４３により計測されたスペーサ２０の長さＬ２に応じて、融着されたスペーサ２０を巻き取り部４４が巻き取る際の線速を調整するように設定されている。
【００３６】
（スペーサの製造方法）
本実施形態に係るスペーサの製造方法は、図３に示すように、複数のガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５を互いに接触するように並列させる整列部４１へ供給し、整列部４１により整列させたガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５同士の隣接した側面を融着してスペーサ２０とする際に、融着されたスペーサ２０の断面寸法を測定し（ステップＳ１１）、その計測値に応じてガラスファイバ２１，２２，２３，２４，２５同士を融着する際の加熱温度を調整（ステップＳ１３あるいはステップＳ１４）し、融着されたスペーサ２０の引き取り線速を調整（ステップＳ１６あるいはステップＳ１７）するように構成されている。
【００３７】
測定部４３により測定されたスペーサ２０の断面寸法の長さＬ１（高さ）が、予め制御部４５に設定された基準値に対して比較され（ステップＳ１２）、長さＬ１が基準値の高さより低ければ融着部４２がガラスファイバ同士を融着する際の加熱温度を下降させる（ステップＳ１３）。一方、長さＬ１が基準値の高さより高ければ融着部４２の加熱温度を上昇させる（ステップＳ１４）。これにより、溶融するガラス量が調整できるため、その結果スペーサ２０の断面寸法の長さＬ１が基準値に近づけられる。
【００３８】
さらに、測定部４３により測定されたスペーサ２０の断面寸法の長さＬ２（幅）が、予め制御部４５に設定された基準値に対して比較され（ステップＳ１５）、長さＬ２が基準値の幅より狭ければ融着されたスペーサ２０を巻き取り部４４が巻き取る線速（引き取り線速）を下降させる（ステップＳ１６）。一方、長さＬ２が基準値の幅より広ければ巻き取り部４４が巻き取る線速（引き取り線速）を上昇させる（ステップＳ１７）。これにより、スペーサ２０の断面寸法の長さＬ２が基準値に近づけられる。
なお、引き取り線速の調節は、巻き取り部４４のみを調節することによって行うか、巻き取り部４４及び供給部５０を調節することによって行うことができる。
【００３９】
なお、本実施形態におけるスペーサの製造方法においては、融着する際の加熱温度と巻き取りによる引き取り線速との両方を調整することとしているが、長さＬ１及び長さＬ２に応じて、加熱温度及び引き取り線速の少なくとも何れか一方を調整するように構成してもよい。
【００４０】
このように、本実施形態に係るスペーサの製造方法によれば、既に線引きされたガラスファイバを集合させて融着するので、量産性が高く、機械的精度の高いスペーサを低コストで製造することが可能である。さらに、本実施形態によれば断面寸法の長さＬ１及びＬ２を測定し監視することによって、測定値に応じた融着の加熱温度及び線速の何れか一方を制御することができるので、スペーサ２０の高さ及び幅を常に所定の寸法精度に保つことが可能である。なお、巻き取られたスペーサは、その後、所望の長さに適宜切断すればよい。あるいは、上述した製造装置の巻き取り部の後にスペーサ切断部を併せて備え、巻き取りと一連の工程で切断することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るスペーサの実施形態の例を示す模式図である。
【図２】本発明に係るスペーサの製造装置の実施形態の例を示す概略図である。
【図３】本発明に係るスペーサの製造方法の実施形態の例を示したフローチャートである。
【図４】従来のスペーサの例を示した図である。
【符号の説明】
【００４２】
２０  スペーサ
２１，２２，２３，２４，２５  ガラスファイバ
２６，２７，２８，２９  凹部
３０，３１，３２，３３，３４  凸部
４１  整列部
４２  融着部
４３  測定部
４４  巻き取り部
４５  制御部
５０  供給部
【図１】
2007179954.tif 000003
【図２】
2007179954.tif 000004
【図３】
2007179954.tif 000005
【図４】
2007179954.tif 000006