JP2005093322A - 画像表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子ビームの軌道ずれ、およびスペーサと基板との間のギャップの発生を抑制し、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基板間には板状のグリッド２４が配設されている。グリッドと第１基板との間には複数の第１スペーサ３０ａが立設され、グリッドと第２基板との間には複数の第２スペーサ３０ｂが立設されている。グリッドと第１スペーサとの間には第１導電層６８ａが設けられ、グリッドと第２スペーサとの間には第２導電層６８ｂが設けられている。第２スペーサの第２基板側の端部には導電部が設けられている。
【選択図】 図４

Description

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。

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。

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。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。

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。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。

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。
米国特許第５，７２６，５２９号明細書

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、このスペーサ先端部と基板との間にギャップがあると放電現象が多発し、表示装置全体の耐電圧性が低下するという問題がある。また、このギャップをスペーサ先端の導電部により調整しようとすると、導電部の高さが変化し電子ビームの挙動に大きく影響を与えてしまう。その結果、電子ビームが本来の軌道から外れることになってしまう。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、電子ビームの軌道ずれ、およびスペーサと基板との間のギャップの発生を抑制し、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。

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基板に対向した第１表面、前記第２基板に対向した第２表面、および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、前記第１基板と第２基板との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前記グリッドの第１表面上に立設されているとともに前記第１基板に当接した複数の第１スペーサと、それぞれ絶縁物質で形成され、前記グリッドの第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、前記第１スペーサと前記グリッドとの間に設けられ、導電性物質で形成された第１導電層と、前記第２スペーサと前記グリッドとの間に設けられ、導電性物質で形成された第２導電層と、を備え、前記第２スペーサの前記第２基板側の先端部は導電性を有した導電部を備えていることを特徴としている。

この発明の他の態様に係る画像表示装置の製造方法は、電子ビーム通過孔の形成された板状のグリッド、およびそれぞれ複数の有底のスペーサ形成孔を有した一対の成形型を用意し、前記グリッドの一方の両面に導電性ペーストを塗布し、乾燥後、焼成して第１および第２導電層を形成し、前記一対の成形型のスペーサ形成孔にスペーサ形成材料を充填し、前記スペーサ形成材料を充填された一方の成形型を、そのスペーサ形成孔が前記第１導電層とそれぞれ対向した状態で、前記グリッドの一方の表面に密着させ、前記スペーサ形成材料を充填された他方の成形型を、そのスペーサ形成孔が前記第２導電層とそれぞれ対向した状態で、前記グリッドの他方の表面に密着させ、前記一対の成形型を前記グリッドに密着させた状態で前記スペーサ形成材料を硬化させ、前記グリッド上に第１および第２スペーサを形成することを特徴としている。

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。

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。

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、青、緑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。

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。

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、第１および第２基板１０、１２間に配設された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１８から放出された電子ビームを透過する。

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、Ｆｅ_３Ｏ_４、ＮｉＦｅ_２Ｏ_４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の第１および第２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。

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。

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×２ｍｍ、高さが約０．８ｍｍに形成されている。

第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの各々は、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。これにより、第２スペーサ３０ｂの先端部は導電部を構成している。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。

第２スペーサ３０ｂの先端部において、導電物質３３が分散されている導電部の第２基板１２側からの高さは、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂ全体の高さの５％以上に形成され、ここでは、２００μｍに設定されている。

各第１スペーサ３０ａの基端とグリッド２４の第１表面２４ａとの間には、高さ緩和層として機能する第１導電層６８ａが形成されている。また、各第２スペーサ３０ｂの基端とグリッド２４の第２表面２４ｂとの間には、高さ緩和層として機能する第２導電層６８ｂが形成されている。第１および第２導電層６８ａ、６８ｂは、第１および第２スペーサ３０ａを構成している絶縁物質、ここでは、ガラス、よりも弾性（ヤング率）が低く、クッション層として機能する柔軟性を有していることが好ましい。第１および第２導電層６８ａ、６８ｂは、それぞれ第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの基端の径よりも僅かに大きな径に形成されている。本実施の形態において、第１および第２導電層６８ａ、６８ｂは、銀ペーストを焼成して形成されている。これらの導電層としては、金等の導電性および柔軟性を有した他の金属を用いることができる。

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。

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。

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０．１２ｍｍ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。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。

続いて、図６に示すように、グリッド２４の第１表面２４ａおよび第２表面２４ｂのスペーサ形成位置に、導電性ペーストとして、銀ペーストを厚さ５０μ程度となるようにスクリーン印刷を複数回行う。銀ペーストを乾燥した後、焼成することにより、グリッドの第１表面２４ａおよび第２表面２４ｂ上に第１導電層６８ａおよび第２導電層６８ｂをそれぞれ形成する。

図５および図７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。

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。

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。

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。

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。

図１０および図１１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、金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。

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。

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。

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１１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。

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１１および図１２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。

なお、図１１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。

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１３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。

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。

続いて、図１４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間でグリッド２４上の第１導電層６８ａ上に位置するように、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間で第２導電層６８ｂ上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。

次いで、紫外線ランプにより、上型３６ａおよび下型３６ｂの外側からこれらの成形型に向けて紫外線（ＵＶ）を照射する。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、紫外線ランプから照射された紫外線は、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。

続いて、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。

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。

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。

以上のように構成されたＳＥＤによれば、グリッドと第１および第２スペーサとの間に第１および第２導電層６８ａ、６８ｂを設けることにより、グリッドとスペーサとの密着性が向上する。第１および第２導電層６８ａ、６８ｂは、ガラスよりも弾性（ヤング率）が低く、柔軟性を有していることから高さ緩和層として機能し、第１スペーサ３０ａの高さのバラツキ、および第２スペーサの高さのバラツキのいずれをも吸収することができる。従って、第１スペーサと第１基板との間、並びに第２スペーサと第２基板との間における隙間の発生をなくすことができる。これにより、放電の発生を抑制することが可能となる。同時に、スペーサ高さのバラツキを吸収することにより、第１および第２基板１０、１２を平坦に維持することができ、その結果、画像品位の向上を図ることができる。

また、第１および第２スペーサと第１および第２基板とが強固に接触した状態で、外囲器の温度変化が生じた場合、基板、スペーサ、およびグリッド間で熱膨張差に起因した位置ずれが生じる場合がある。しかし、このような位置ずれが生じた場合でも、柔軟性を有した第１および第２導電層６８ａ、６８ｂによって位置ズレを吸収し、第１および第２スペーサの破損を防止することができる。

第１および第２導電層６８ａ、６８ｂは電子ビームに影響を及ぼすが、画像品位に悪影響を及ぼすことはない。すなわち、図４に示すように、電子放出素子１８から放出された電子ビームＢは、まず、第２スペーサ３０ｂの先端部に設けられた導電部が形成する電界により反発され、第２スペーサから離れる方向へ軌道を取りながら電子ビーム通過孔２６に向かう。その後、電子ビームＢは、今度は、帯電した第２スペーサ３０ｂおよび第２導電層６８ｂに吸引され、第２スペーサに接近する方向へ軌道を取る。電子ビーム通過孔２６を通過した後、電子ビームＢは第１導電層６８ａによって反発され、第１スペーサ３０ａから離れる方向へ軌道を取りながら蛍光体スクリーン１６に向かう。更に、電子ビームＢは、帯電した第１スペーサ３０ａに吸引され第１スペーサへ近づく方向へ移動する。このような反発、吸引により電子ビームＢの軌道ずれが相殺され、電子放出素子１８から放出された電子ビームＢは、最終的に蛍光体スクリーン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。
以上のことから、電子ビームの軌道ずれ、およびスペーサと基板との間のギャップの発生を抑制し、信頼性および表示品位の向上したＳＥＤが得られる。

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。更に、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。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。

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。

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。

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。

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。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、図１７（ｂ）に示すように、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、つまり、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。

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。

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。その他、前述した実施の形態と同様の作用効果が得られる。

次に、この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤについて説明する。図１８に示すように、第２の実施形態よれば、各第２スペーサ３０ｂの先端と第１基板１２との間に、高さ緩和層として機能する第３導電層６８ｃが設けられている。この第２導電層６８ｃは、導電性ペースト、例えば、銀ペーストを焼成して形成されている。ＳＥＤの他の構成は、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を省略する。

上記第２の実施形態によれば、第３導電層６８ｃを設けることにより、スペーサの高さのバラツキを一層確実に吸収することができるとともに、スペーサと第１基板との密着性が向上する。その他、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

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。

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、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。

この発明の第１の実施形態に係るＳＥＤを示す斜視図。 図１の線Ａ−Ａに沿って破断した上記ＳＥＤの斜視図。 上記ＳＥＤの断面図。 上記ＳＥＤの一部を拡大して示す断面図。 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。 第１導電層が形成されたグリッドを示す平面図。 上記スペーサ構体の製造に用いる成形型を示す斜視図。 上記成形型の分割片、および隔壁板を示す分解斜視図。 上記隔壁板が装着された分割片を示す斜視図。 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の線Ｂ−Ｂに沿った断面図。 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１１に対応の断面図。 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。 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。 上記成形型を離型した状態を示す断面図。 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。 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。 この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤを示す断面図。

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、 ３３…導電性物質、 ３６ａ…上型、
３６ｂ…下型、 ６８ａ…第１導電層、 ６８ｂ…第２導電層

Claims (12)

1. 画像表示面が形成された第１基板と、
   前記第１基板と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基板に対向した第１表面、前記第２基板に対向した第２表面、および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、前記第１基板と第２基板との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前記グリッドの第１表面上に立設されているとともに前記第１基板に当接した複数の第１スペーサと、
   それぞれ絶縁物質で形成され、前記グリッドの第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、
   前記第１スペーサと前記グリッドとの間に設けられ、導電性物質で形成された第１導電層と、
   前記第２スペーサと前記グリッドとの間に設けられ、導電性物質で形成された第２導電層と、を備え、
   前記第２スペーサの前記第２基板側の先端部は導電性を有した導電部を備えている画像表示装置。
2. 前記第１および第２導電層は、それぞれ導電性ペーストを焼成して形成されている請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記第２スペーサの導電部は、前記第２スペーサを形成する絶縁物質中に導電性を有する金属粒子を分散して形成されている請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記第２スペーサの導電部は、前記先端部に混入されそれぞれ前記絶縁物質で被覆された粒状の導電物質を含んでいる請求項１又は２に記載の画像表示装置。
5. 前記第２スペーサの導電部に用いた前記導電物質は、前記絶縁物質よりも大きな比重を有している請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記第２スペーサの導電部に用いた前記導電物質は磁性を有している請求項４に記載の画像表示装置。
7. 前記第１および第２スペーサは、前記グリッドを挟んで互いに整列して設けられている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 前記第２スペーサと第２基板との間に設けられ、導電性物質で形成された第３導電層を備えた請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
9. 請求項１に記載の画像表示装置の製造方法において、
   電子ビーム通過孔の形成された板状のグリッド、およびそれぞれ複数の有底のスペーサ形成孔を有した一対の成形型を用意し、
   前記グリッドの一方の両面に導電性ペーストを塗布し、乾燥後、焼成して第１および第２導電層を形成し、
   前記一対の成形型のスペーサ形成孔にスペーサ形成材料を充填し、
   前記スペーサ形成材料を充填された一方の成形型を、そのスペーサ形成孔が前記第１導電層とそれぞれ対向した状態で、前記グリッドの一方の表面に密着させ、
   前記スペーサ形成材料を充填された他方の成形型を、そのスペーサ形成孔が前記第２導電層とそれぞれ対向した状態で、前記グリッドの他方の表面に密着させ、
   前記一対の成形型を前記グリッドに密着させた状態で前記スペーサ形成材料を硬化させ、前記グリッド上に第１および第２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。
10. 絶縁性材料およびこの絶縁性材料より比重の大きい粒状の導電物質を混合したスペーサ形成材料を前記他方の成形型のスペーサ形成孔に充填し、前記スペーサ形成材料が充填された他方の成形型を回転させ、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前記第２スペーサを形成することを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置の製造方法。
11. 絶縁性材料およびこの磁性を有した導電物質を混合したスペーサ形成材料を前記他方の成形型のスペーサ形成孔に充填し、前記スペーサ形成材料内の導電物質を磁力により吸引して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前記第２スペーサを形成することを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置の製造方法。
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１０又は１１に記載の画像表示装置の製造方法。

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