JP2004319270A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004319270A JP2004319270A JP2003111669A JP2003111669A JP2004319270A JP 2004319270 A JP2004319270 A JP 2004319270A JP 2003111669 A JP2003111669 A JP 2003111669A JP 2003111669 A JP2003111669 A JP 2003111669A JP 2004319270 A JP2004319270 A JP 2004319270A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spacers
- substrate
- grid
- spacer
- mold
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
- Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
Abstract
【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
【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
Description
【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
【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
Claims (14)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003111669A JP2004319270A (ja) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003111669A JP2004319270A (ja) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | 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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004319270A true JP2004319270A (ja) | 2004-11-11 |
Family
ID=33472154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003111669A Pending JP2004319270A (ja) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004319270A (ja) |
-
2003
- 2003-04-16 JP JP2003111669A patent/JP2004319270A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2004319270A (ja) | 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 | |
JPWO2003102999A1 (ja) | 画像表示装置 | |
JP4021694B2 (ja) | 画像表示装置 | |
WO2005081282A1 (ja) | 画像表示装置およびその製造方法 | |
WO2006035713A1 (ja) | 画像表示装置 | |
JP2005197048A (ja) | 画像表示装置およびその製造方法 | |
TWI291590B (en) | Image display device | |
JP3984102B2 (ja) | 画像表示装置およびその製造方法 | |
JP2003257343A (ja) | 画像表示装置 | |
JP2004303458A (ja) | 画像表示装置 | |
TWI246102B (en) | Image display and spacer structural body producing method | |
WO2005020271A1 (ja) | 画像表示装置 | |
JP2004319269A (ja) | スペーサ構体を備えた画像表示装置、スペーサ構体の製造方法、およびスペーサ構体の製造に用いる成形型 | |
WO2004030010A1 (ja) | 画像表示装置、画像表示装置に用いるスペーサの製造方法、およびこの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 | |
JP2005228675A (ja) | 画像表示装置およびその製造方法 | |
JP2004281272A (ja) | 画像表示装置およびその製造方法 | |
WO2005088669A1 (ja) | 画像表示装置 | |
JP2006086032A (ja) | 画像表示装置 | |
JP2005267894A (ja) | 画像表示装置 | |
JP2004273253A (ja) | 画像表示装置およびその製造方法 | |
JP2005222715A (ja) | 画像表示装置 | |
JP2006079854A (ja) | 画像表示装置 | |
JP2006040675A (ja) | 画像表示装置 | |
JP2005267877A (ja) | 画像表示装置 | |
JP2004178912A (ja) | 画像表示装置、および画像表示装置に用いるスペーサアッセンブリの製造方法 |