JP2005011638A

JP2005011638A - Spacer structure manufacturing method and spacer structure manufacturing apparatus

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Publication number: JP2005011638A
Application number: JP2003173531A
Authority: JP
Inventors: Daiji Hirozawa; 大二廣澤; Yukinori Ueda; 行紀植田; Koji Takatori; 幸司鷹取; Satoshi Ishikawa; 諭石川; Satoko Koyaizu; 聡子小柳津; Nobuyuki Aoyama; 信行青山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】この発明は、簡単な方法により複数のスペーサの高さを均一に製造できるスペーサ構体の製造方法、および製造装置を提供することを課題とする。
【解決手段】処理装置７０は、加熱炉７２内に配置した真空容器７４を有する。真空容器７４内には、スペーサ３０ａ、３０ｂを弾性変形可能な程度に硬化させた状態のスペーサ構体２２が２枚の高さ規制板７６ａ、７６ｂと重ね合わせて配置される。そして、真空容器７４を真空引きして第１および第２主壁５２、５４によって組立体８０を押圧し、スペーサ３０ａ、３０ｂの先端を押圧面５２ａ、５４ａによって押圧する。これにより、スペーサ３０ａ、３０ｂを弾性変形させて高さを均一化し、この状態で、加熱炉７２により加熱してスペーサ３０ａ、３０を所望する硬さに硬化する。
【選択図】図８An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a spacer structure and a manufacturing apparatus capable of uniformly manufacturing the height of a plurality of spacers by a simple method.
A processing apparatus includes a vacuum vessel disposed in a heating furnace. In the vacuum vessel 74, the spacer structure 22 in a state where the spacers 30a and 30b are hardened so as to be elastically deformable is disposed so as to overlap the two height regulation plates 76a and 76b. Then, the vacuum container 74 is evacuated, the assembly 80 is pressed by the first and second main walls 52, 54, and the tips of the spacers 30a, 30b are pressed by the pressing surfaces 52a, 54a. Accordingly, the spacers 30a and 30b are elastically deformed to make the height uniform, and in this state, the spacers 30a and 30 are cured to a desired hardness by being heated by the heating furnace 72.
[Selection] Figure 8

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、平面表示装置等の画像表示装置に組み込まれるスペーサ構体の製造方法、および製造装置に関する。
【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、平面表示装置として用いられるフィールド・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枠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、蛍光体を励起発光させるための電子源として、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、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】
前面基板の蛍光体間、および背面基板の電子放出素子間に対するスペーサの位置合わせについては、蛍光体間あるいは電子放出素子間を狙って直接スペーサを取り付ける方法、あるいは、電子の通過する孔が予め形成された金属板の両面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前面基板または背面基板に位置合わせする方法が考えられる。
【０００７】
後者の場合、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枚の成形型を金属板の表裏面に密着させ、これら金属板と２枚の成形型と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光硬化あるいは熱硬化させた後、金属板から２枚の金型を取り外し、更に、スペーサ形成材料をガラス化する。これにより、金属板上に一体的に形成された柱状のスペーサを得ることが考えられる（例えば、特許文献１および２）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２７２９２６号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開２００１−２７２９２７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したように、金属板の表裏面に２枚の成形型を密着させて各成形型の多数の貫通孔にスペーサ形成材料を充填して硬化させる方法では、成型後のスペーサの突出高さが成形型の厚さに依存するため、全てのスペーサの高さを均一にすることは困難であった。
【００１１】
スペーサの高さが不均一になると、各スペーサの先端が当接する前面基板および背面基板に撓みを生じる。スペーサ高さの差が僅かであれば基板の撓みによって高さのバラツキを許容できるが、許容範囲を超えて長くなったスペーサがあると、そのスペーサにだけ限界を超える荷重が加わり、最悪の場合、スペーサが圧縮されて破壊されてしまう。また、逆に許容範囲を超えて短くなったスペーサがあると、スペーサ先端と基板との間に隙間が生じ、放電等の不具合が生じてしまう。
【００１２】
スペーサの高さを均一にするため、成形型のスペーサ形成穴を有底にする方法が考えられるが、この方法でもスペーサの高さがスペーサ形成穴の深さに依存することになり、例えば、スペーサの高さのバラツキの目標値を５［μｍ］以下に設定したような場合には、スペーサの製造が極めて困難であった。
【００１３】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、簡単な方法により複数のスペーサの高さを均一化できるスペーサ構体の製造方法、および製造装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のスペーサ構体の製造方法は、板状部材の表面から複数の柱状のスペーサを突設したスペーサ構体を製造する方法であって、板状部材の表面に面接する当接面、およびこの当接面に開口するように上記複数のスペーサに対応して設けられた複数のスペーサ形成穴を有した成形型を用意する工程と、第１の硬化処理により弾性変形可能な程度に硬化するとともに第２の硬化処理により所望する硬さに硬化するスペーサ形成材料を上記成形型の上記複数のスペーサ形成穴に充填する充填工程と、上記スペーサ形成材料を充填した成形型を、その当接面が上記板状部材の表面に面接するように密着させた状態で、上記第１の硬化処理によりスペーサ形成材料を硬化させる第１の硬化工程と、上記第１の硬化処理により硬化したスペーサを備えたスペーサ構体から上記成形型を離型する離型工程と、このスペーサ構体の複数のスペーサの先端に上記板状部材の表面と平行に延びた平らな押圧面を押し付けて弾性変形により全てのスペーサの高さを均一化する矯正工程と、全てのスペーサの高さを均一化した状態のまま上記第２の硬化処理により上記複数のスペーサを硬化させる第２の硬化工程と、を備えている。
【００１５】
また、本発明のスペーサ構体の製造装置は、板状部材の表面から複数の柱状のスペーサを突設したスペーサ構体を製造するための装置であって、第１の硬化処理により弾性変形可能な程度に硬化するとともに第２の硬化処理により所望する硬さに硬化するスペーサ形成材料を用いて上記板状部材の表面に上記第１の硬化処理により形成した複数のスペーサの先端に上記板状部材の表面と平行に延びた平らな押圧面を押し付けて弾性変形によって全てのスペーサの高さを均一化する押圧手段と、全てのスペーサの高さを均一化した状態のまま上記第２の硬化処理により上記複数のスペーサを硬化させる硬化手段と、を備えている。
【００１６】
上記発明によると、スペーサ材料を成形型のスペーサ形成穴に充填して板状部材に密着させた状態で、第１の硬化処理によってスペーサ形成材料を弾性変形可能な程度に硬化させ、成形型を離型した後、複数のスペーサの先端に押圧面を押し付けて弾性変形によって全てのスペーサの高さを均一化し、この状態のまま、第２の硬化処理によって複数のスペーサを所望する硬さに硬化するようにした。これにより、簡単な方法により複数のスペーサの高さを均一化でき、スペーサ高さのバラツキによる圧縮破壊や放電の問題を解消できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。始めに、本発明の実施の形態に係るスペーサ構体の製造方法、および製造装置により製造されるスペーサ構体を備えた画像表示装置の一例として、ＳＥＤについて説明する。
【００１８】
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前面基板１０および背面基板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。そして、前面基板１０および背面基板１２は、ガラスからなる矩形枠状の側壁１４を介して周縁部同志が接合され、内部が真空の扁平な真空外囲器１５を構成している。
【００１９】
前面基板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、緑の蛍光体層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が形成されている。
【００２０】
背面基板１２の内面には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層を励起発光させるための電子源として、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。また、背面基板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がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１５の外部に引出されている。
【００２１】
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、前面基板１０の周縁部および背面基板１２の周縁部に封着され、これらの基板同志を接合している。
【００２２】
図２ないし図４に示すように、ＳＥＤは、前面基板１０および背面基板１２の間に配設されたスペーサ構体２２を備えている。本実施の形態において、スペーサ構体２２は、矩形状の金属板からなるグリッド２４（板状部材）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、で構成されている。
【００２３】
詳細に述べると、グリッド２４は前面基板１０の内面と対向した第１表面２４ａおよび背面基板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。
【００２４】
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に形成されているとともに、その表面には、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。
【００２５】
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、隣接する電子ビーム通過孔２６間に位置している。第１スペーサ３０ａの延出端は、メタルバック１７、および蛍光体スクリーン１６の遮光層１１を介して前面基板１０の内面に当接している。また、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、隣接する電子ビーム通過孔２６間に位置している。第２スペーサ３０ｂの延出端は、背面基板１２の内面に当接している。ここで、各第２スペーサ３０ｂの延出端は、背面基板１２の内面上に設けられた配線２１上に位置している。
【００２６】
第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、それぞれ所定の間隔をおいて配列され、グリッド２４の各表面の全域に渡って設けられている。また、各第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位置し、グリッド２４と一体に形成されている。
【００２７】
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テーパ状に形成されている。例えば、各第１スペーサ３０ａはグリッド２４側に位置した基端の径が約０．４ｍｍ、延出端の径が約０．３ｍｍ、高さが約０．６ｍｍに形成されている。また、各第２スペーサ３０ｂはグリッド２４側に位置した基端の径が約０．４ｍｍ、延出端の径が約０．２５ｍｍ、高さが約０．８ｍｍに形成されている。
【００２８】
上記のように構成されたスペーサ構体２２は前面基板１０および背面基板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、前面基板１０および背面基板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および前面基板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、例えば、グリッド２４に１２ｋＶ、メタルバック１７に１０ｋＶの電圧が印加される。
【００３０】
そして、上記ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、配線２１を介して電子放出素子１８を駆動し、任意の電子放出素子から電子ビームを放出するとともに、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７にアノード電圧を印加する。電子放出素子１８から放出された電子ビームは、アノード電圧により加速され、グリッド２４の電子ビーム通過孔２６を通った後、蛍光体スクリーン１６に衝突する。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。
【００３１】
次に、上記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を製造する製造方法について説明する。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、まず、所定寸法のグリッド２４、および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（成形型）および下型３６ｂ（成形型）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。そして、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。
【００３３】
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、シリコン、透明ポリエチレンテレフタレート等により形成する。上型３６ａは、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穴４０ａを有している。スペーサ形成穴４０ａはそれぞれ上型３６ａの一方の表面（当接面）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。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有底のスペーサ形成穴４０ｂを有している。スペーサ形成穴４０ｂはそれぞれ下型３６ｂの一方の表面（当接面）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。
【００３４】
本実施の形態では、後述する高さ矯正処理のため、上型３６ａのスペーサ形成穴４０ａの深さを第１スペーサ３０ａの目標とする高さより最大５［％］程度深く設定し、下型３６ｂのスペーサ形成穴４０ｂの深さを第２スペーサ３０ｂの目標とする高さより最大５［％］程度深く設定した。
【００３５】
続いて、図５（ｂ）に示すように、上型３６ａのスペーサ形成穴４０ａおよび下型３６ｂのスペーサ形成穴４０ｂにそれぞれスペーサ形成材料４６を充填する。スペーサ形成材料４６としては、第１の硬化処理により弾性変形可能な硬化するとともに第２の硬化処理により所望する硬さに硬化する材料を使用する。
【００３６】
本実施の形態では、紫外光をある一定量照射することにより硬化する成分、およびある一定の熱を与えることにより硬化する成分を含むとともにガラスフィラーを含有したガラスペーストをスペーサ形成材料４６として用いた。そして、後述するように、第１の硬化処理でスペーサ形成材料４６に紫外光を照射し、第２の硬化処理でスペーサ形成材料４６を加熱するようにした。
【００３７】
次に、スペーサ形成材料４６の充填されたスペーサ形成穴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、上型３６ａの当接面とグリッド２４の第１表面２４ａを密着させる。同様に、下型３６ｂを、各スペーサ形成穴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のスペーサ形成穴４０ａと下型３６ｂのスペーサ形成穴４０ｂとは、グリッド２４を挟んで対向して配列されている。
【００３８】
その後、図６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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、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。
【００４１】
上記のように構成された真空容器５０を用いて上型３６ａおよび下型３６ｂをグリッド２４に密着させる場合、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、上型３６ａを第１主壁５２と対向させる。
【００４２】
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の下型３６ｂ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。
【００４３】
この状態で、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に対して外側から大気圧が作用する。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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、第１の硬化処理を行なう。
【００４６】
第１の硬化処理では、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、および上型３６ａおよび下型３６ｂは、それぞれ紫外線を透過可能な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、上型３６ａおよび下型３６ｂのスペーサ形成穴４０ａ、４０ｂに充填されたスペーサ形成材料４６に照射される。
【００４７】
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を弾性変形可能な程度に紫外線硬化させることができる。つまり、この場合、スペーサ形成材料４６に含まれる紫外光によって硬化する成分が硬化する。ここでいう弾性変形とは、硬化したスペーサ形成材料４６の先端を押圧した際にスペーサ形成材料４６の高さが５［％］程度縮むことを言う。
【００４８】
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。この際、第２主壁５４はＯリングに接触しているのみであることから、真空を解除することにより真空容器を容易に開放することができる。その後、図７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。
【００４９】
さらに、上記のようにスペーサ形成材料４６が弾性変形可能な程度に硬化されて突設されたグリッド２４（以下、スペーサ構体２２と称する）を図８に示す処理装置７０（製造装置）内にセットし、全てのスペーサ３０ａ、３０ｂの高さを矯正し、後述する第２の硬化処理を行なう。これにより、グリッド２４上に高さが均一化された多数の第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂが所望する硬さで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の設けられた前面基板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が接合された背面基板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を背面基板１２上に位置決め配置する。この状態で、前面基板１０、背面基板１２、およびスペーサ構体２２を図示しない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を介して前面基板を背面基板に接合する。これにより、スペーサ構体２２を備えたＳＥＤが製造される。
【００５２】
ここで、上述した処理装置７０について、図８を参照して説明する。尚、ここでは、図示簡略化のため、スペーサ構体２２のスペーサ３０ａ、３０ｂの本数は実際の本数とは異なる本数で図示してある。
【００５３】
処理装置７０は、加熱炉７２（硬化手段）を有し、この加熱炉７２内に真空容器７４（押圧手段）を収容配置可能となっている。真空容器７４は、上述した真空容器５０と略同じ構造を有するため、ここでは、同様に機能する構成要素については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５４】
すなわち、真空容器７４は、第１主壁５２、第２主壁５４、側壁５５、Ｏリング５６、および真空ポンプ５８を備えている。また、ここでは図示を省略してあるが、第１および第２主壁５２、５４の内面は凹凸に形成され、真空容器７４内には所定の厚さの圧力拡散板６０ａ、６０ｂが組み込まれても良い。尚、本実施の形態では、真空容器７４の第１主壁５２、第２主壁５４は、上述した真空容器５０と異なり透明である必要はない。
【００５５】
次に、上記構造の処理装置７０を用いてスペーサ構体２２の全てのスペーサ３０ａ、３０ｂの高さを矯正して均一化する方法について説明する。
【００５６】
まず、図７で説明したように上型３６ａおよび下型３６ｂを離型した状態のスペーサ構体２２を真空容器７４内に配置する。この時点で、スペーサ構体２２は、上述した第１の硬化処理により弾性変形可能な程度に硬化された複数のスペーサ３０ａ、３０ｂを備えている。
【００５７】
スペーサ構体２２を真空容器７４内に配置する際、図８に示すように、スペーサ構体２２の両面側それぞれに予め用意した高さ規制板７６ａ、７６ｂ（高さ規制部材）を重ね合わせた状態で、この組立体２２、７６ａ、７６ｂ（以下、組立体８０として説明する）を真空容器７４内に収容配置する。組立体８０を真空容器７４内に配置する方法も上述した真空容器５０の場合と略同じであるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５８】
高さ規制板７６ａ（７６ｂ）は、例えば、図９に示すように、スペーサ構体２２のグリッド２４と略同じ大きさを有する矩形板状に形成され、全面に亘って均一な厚さを有する。また、高さ規制板７６ａ（７６ｂ）は、グリッド２４から突設された各スペーサ３０ａ（３０ｂ）をそれぞれ非接触状態で遊挿するための多数の貫通孔７８ａ（７８ｂ）を有する。
【００５９】
グリッド２４の第１表面２４ａと第１主壁５２との間に配置される一方の高さ規制板７６ａは、第１スペーサ３０ａの目標とする高さと同じ厚さに設定されている。また、グリッド２４の第２表面２４ｂと第２主壁５４との間に配置される他方の高さ規制板７６ｂは、第２スペーサ３０ｂの目標とする高さと同じ厚さに設定されている。つまり、２枚の高さ規制板７６ａ、７６ｂは、それぞれ対応するスペーサ３０ａ、３０ｂの高さに合わせて、異なる厚さを有する。
【００６０】
２枚の高さ規制板７６ａ、７６ｂをスペーサ構体２２に重ね合わせた組立体８０を真空容器７４内に配置すると、図８に示すように、高さ規制板７６ａ、７６ｂの複数の貫通孔７８ａ、７８ｂにそれぞれ遊挿されたスペーサ３０ａ、３０ｂの先端が高さ規制板７６ａ、７６ｂの厚さを超えて僅かに突出する。言い換えると、本実施の形態では、上述したように、スペーサ３０ａ、３０ｂを成型するための成形型３６ａ、３６ｂのスペーサ形成穴４０ａ、４０ｂの深さを目標とするスペーサ３０ａ、３０ｂの高さより僅かに深く設計したため、上述した第１の硬化処理を終えたスペーサ３０ａ、３０ｂは目標とする高さより僅かに高く形成されることになる。
【００６１】
次に、組立体８０を真空容器７４内に配置した図８に示す状態で、真空ポンプ５８を作動させ、真空容器７４を真空引きする。これにより、真空容器７４の第１および第２主壁５２、５４に対して真空容器７４の外側から大気圧が加わり、第１および第２主壁５２、５４の弾性変形によって組立体８０が上下方向から押圧される。この押圧作用についても上述した真空容器５０と同じであるためここでは詳細な説明を省略する。
【００６２】
組立体８０が第１および第２主壁５２、５４によって押圧されると、第１主壁５２の内面５２ａ（押圧面）によって、高さ規制板７６ａの複数の貫通孔７８ａから突出した複数の第１スペーサ３０ａの先端が押圧され、第２主壁５４の内面５４ａ（押圧面）によって、高さ規制板７６ｂの複数の貫通孔７８ｂから突出した複数の第２スペーサ３０ｂの先端が押圧される。そして、一方の高さ規制板７６ａがグリッド２４の第１表面２４ａおよび第１主壁５２の内面５２ａに面接し、且つ他方の高さ規制板７６ｂがグリッド２４の第２表面２４ｂおよび第２主壁５４の内面５４ａに面接するまでスペーサ３０ａ、３０ｂの先端が押圧される。
【００６３】
言い換えると、一方の高さ規制板７６ａがグリッド２４の第１表面２４ａおよび第１主壁５２の内面５２ａに面接し、且つ他方の高さ規制板７６ｂがグリッド２４の第２表面２４ｂおよび第２主壁５４の内面５４ａに面接した状態で、スペーサ３０ａ、３０ｂの弾性変形が停止し、全てのスペーサ３０ａ、３０ｂの高さが均一化される。具体的には、全ての第１スペーサ３０ａの高さが一方の高さ規制板７６ａの厚さに依存して矯正されて均一化され、全ての第２スペーサ３０ｂの高さが他方の高さ規制板７６ｂの厚さに依存して矯正されて均一化される。
【００６４】
この状態で、真空容器７４ごと加熱炉７２によって組立体８０が加熱され、第２の硬化処理が行なわれる。第２の硬化処理では、スペーサ構体２２のスペーサ３０ａ、３０ｂ（スペーサ形成材料４６）が加熱され、スペーサ形成材料４６に含まれるある一定の熱を与えることにより硬化する成分が硬化する。これにより、全てのスペーサ３０ａ、３０ｂの高さを均一化した状態のまま、全てのスペーサを所望する硬さに硬化させることができる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態によると、紫外光を照射すること（第１の硬化処理）により弾性変形可能な程度に硬化するとともに加熱すること（第２の硬化処理）により所望する硬さに硬化するスペーサ形成材料を用いて、第１の硬化処理によって複数のスペーサ３０ａ、３０ｂをグリッド２４に突設し、全てのスペーサ３０ａ、３０ｂの先端に押圧面５２ａ、５４ａを押し付けて弾性変形によって高さを矯正して均一化し、この状態のまま、第２の硬化処理によりスペーサ３０ａ、３０ｂを所望する硬さに硬化させるようにした。これにより、全てのスペーサ３０ａ、３０ｂの高さを容易に均一化できるようになった。
【００６６】
なお、この発明は、上述した実施の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、上述した実施の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、上述した実施の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良い。
【００６７】
例えば、上述した実施の形態では、図９に示したような複数の貫通孔７８ａ、７８ｂを有する高さ規制板７６ａ、７６ｂを用いた場合について説明したが、これに限らず、スペーサ３０ａ、３０ｂに干渉しない形状で且つ全面に亘って均一な厚さを有するものであればいかなるものであっても良い。例えば、高さ規制部材として、短尺状あるいは帯状の部材を用いることができる。
【００６８】
また、上述した実施の形態では、紫外光を照射することにより硬化する成分と熱を与えることにより硬化する成分を含むスペーサ形成材料に対して、第１の硬化処理において紫外光を照射し、第２の硬化処理において加熱するようにしたが、これに限らず、スペーサ形成材料を２段階で硬化させることができ、且つ始めの硬化段階で弾性変形可能な程度にスペーサ形成材料を硬化させることができれば良い。
【００６９】
例えば、スペーサ形成材料として、第１の時間で硬化する成分と第１の時間より長い第２の時間で硬化する成分を含む材料を用い、第１の硬化処理でスペーサ形成材料を第１の時間で硬化させ、第２の硬化処理でスペーサ形成材料を第２の時間で硬化させるようにしても良い。
【００７０】
また、スペーサ形成材料として、一定の時間で硬化する成分と紫外光により硬化する成分を含む材料を用い、第１の硬化処理でスペーサ形成材料を一定の時間で硬化させ、第２の硬化処理でスペーサ形成材料に紫外光を照射するようにしても良い。
【００７１】
また、スペーサ形成材料として、一定の時間で硬化する成分と熱により硬化する成分を含む材料を用い、第１の硬化処理でスペーサ形成材料を一定の時間で硬化させ、第２の硬化処理でスペーサ形成材料を加熱するようにしても良い。
【００７２】
さらに、本発明は、上述したＳＥＤに限らず、他の画像表示装置に適用することも可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によると、簡単な方法によりスペーサ構体の複数のスペーサの高さを均一に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るスペーサ構体を備えたＳＥＤを示す外観斜視図。
【図２】図１のＳＥＤを線分ＩＩ−ＩＩに沿って切断した断面図。
【図３】図１のＳＥＤを部分的に拡大して示す断面図。
【図４】図１のＳＥＤに組み込まれたスペーサ構体を示す外観斜視図。
【図５】図４のスペーサ構体の製造方法を説明するための断面図。
【図６】図４のスペーサ構体を製造するための真空容器を示す断面図。
【図７】スペーサ構体のグリッドから成形型を離型した状態を示す断面図。
【図８】図７のスペーサ構体の複数のスペーサの高さを均一化するための処理装置を示す断面図。
【図９】図８の処理装置に組み込まれて使用される高さ規制板を部分的に示す斜視図。
【符号の説明】
１０…前面基板、
１２…背面基板、
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、
３０…スペーサ、
３６…成形型、
４０…スペーサ形成穴、
７０…処理装置、
７２…加熱炉、
７４…真空容器、
７６ａ、７６ｂ…高さ規制板、
７８ａ、７８ｂ…貫通孔、
８０…組立体。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a spacer structure incorporated in an image display device such as a flat display device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, various flat-type image display devices have attracted attention as next-generation lightweight and thin display devices that replace cathode ray tubes (hereinafter referred to as CRTs). For example, a surface conduction electron-emitting device (hereinafter referred to as SED) is being developed as a type of field emission display (hereinafter referred to as FED) used as a flat display device.
[0003]
The SED includes a front substrate and a rear substrate that are arranged to face each other at a predetermined interval, and these substrates constitute a vacuum envelope by joining peripheral portions to each other through a rectangular frame-shaped side wall. Yes. Three color phosphor layers are formed on the inner surface of the front substrate, and on the inner surface of the rear substrate, a large number of electron-emitting devices corresponding to each pixel are arranged as an electron source for exciting and emitting the phosphor. . Each electron-emitting device includes an electron-emitting portion and a pair of electrodes that apply a voltage to the electron-emitting portion.
[0004]
In the SED as described above, it is important to maintain a high degree of vacuum in the space between the front substrate and the rear substrate, that is, in the vacuum envelope. When the degree of vacuum is low, the lifetime of the electron-emitting device, and hence the lifetime of the device, is reduced. Moreover, since the space between the front substrate and the rear substrate is a vacuum, atmospheric pressure acts on the front substrate and the rear substrate. Therefore, in order to support an atmospheric pressure load acting on these substrates and maintain a gap between the substrates, a large number of plate-like or columnar spacers are arranged between the two substrates.
[0005]
In order to arrange the spacers over the entire surface of the front substrate and the rear substrate, extremely thin plate-like spacers or extremely thin columnar spacers are required so as not to contact the phosphors on the front substrate and the electron-emitting devices on the rear substrate. Become. In addition, since these spacers must be installed very close to the electron-emitting device, an insulator material must be used as the spacer. At the same time, when the thinning of the front substrate and the rear substrate is studied, more spacers are required and the manufacturing becomes more difficult.
[0006]
As for the alignment of the spacers with respect to the phosphors on the front substrate and between the electron-emitting devices on the back substrate, a method of attaching the spacers directly between the phosphors or between the electron-emitting devices, or a hole through which electrons pass is formed in advance. A method is conceivable in which a large number of spacers are formed on both surfaces of the formed metal plate with high positional accuracy, and the spacers formed on the metal plate are aligned with the front substrate or the back substrate.
[0007]
In the latter case, two molding dies each having a large number of holes corresponding to the spacer shape are brought into close contact with the front and back surfaces of the metal plate, and through holes for spacer formation are formed by these metal plates and the two molding dies. Stipulate. In this state, each through hole is filled with a paste-like spacer forming material. Subsequently, after the filled spacer forming material is photocured or thermally cured inside the mold, the two molds are removed from the metal plate, and the spacer forming material is further vitrified. Thereby, it is conceivable to obtain columnar spacers integrally formed on the metal plate (for example, Patent Documents 1 and 2).
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-272926
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-272927
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, in the method in which two molding dies are brought into close contact with the front and back surfaces of the metal plate, and the spacer forming material is filled into the many through holes of each molding die and cured, the protrusion height of the spacer after molding is increased. However, it is difficult to make the heights of all the spacers uniform.
[0011]
If the height of the spacers is not uniform, the front substrate and the rear substrate with which the tips of the spacers abut will bend. If the difference in spacer height is small, variations in height can be allowed due to the bending of the board, but if there is a spacer that is longer than the allowable range, a load exceeding the limit is applied only to that spacer, and in the worst case The spacer is compressed and destroyed. On the other hand, if there is a spacer that is shortened beyond the allowable range, a gap is generated between the tip of the spacer and the substrate, causing problems such as discharge.
[0012]
In order to make the spacer height uniform, a method of making the bottom of the spacer forming hole of the mold is conceivable, but even in this method, the height of the spacer depends on the depth of the spacer forming hole. In the case where the target value of the spacer height variation is set to 5 [μm] or less, it is extremely difficult to manufacture the spacer.
[0013]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus of a spacer structure capable of making the heights of a plurality of spacers uniform by a simple method.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a manufacturing method of a spacer structure of the present invention is a method of manufacturing a spacer structure in which a plurality of columnar spacers are projected from the surface of a plate-like member, and is in contact with the surface of the plate-like member. A step of preparing a mold having a contact surface and a plurality of spacer forming holes provided corresponding to the plurality of spacers so as to open to the contact surface, and elastically deformable by the first curing process A filling step of filling the plurality of spacer forming holes of the mold with a spacer forming material that is cured to a desired degree by the second curing process, and a mold filled with the spacer forming material. In a state where the contact surface is in close contact with the surface of the plate-like member, the first curing process for curing the spacer forming material by the first curing process and the first curing process. Yo A mold release step for releasing the mold from the spacer structure including the hardened spacer, and a flat pressing surface extending in parallel with the surface of the plate-like member is pressed against the tips of the plurality of spacers of the spacer structure to be elastic. A correction step of making the heights of all the spacers uniform by deformation, a second hardening step of hardening the plurality of spacers by the second hardening treatment while keeping the heights of all the spacers uniform, It has.
[0015]
The spacer structure manufacturing apparatus of the present invention is an apparatus for manufacturing a spacer structure in which a plurality of columnar spacers are projected from the surface of a plate-like member, and can be elastically deformed by the first curing process. The plate-shaped member is formed at the tips of the plurality of spacers formed by the first curing process on the surface of the plate-shaped member using a spacer forming material that is cured to a desired hardness by the second curing process. By pressing the flat pressing surface extending parallel to the surface and making the height of all the spacers uniform by elastic deformation, and by the second curing process while keeping the height of all the spacers uniform Curing means for curing the plurality of spacers.
[0016]
According to the above invention, the spacer material is filled in the spacer forming hole of the mold and is in close contact with the plate-like member, and the spacer forming material is cured to an extent that can be elastically deformed by the first curing process. After releasing the mold, the pressing surfaces are pressed against the tips of the plurality of spacers, and the heights of all the spacers are made uniform by elastic deformation. In this state, the plurality of spacers are cured to a desired hardness by the second curing process. I tried to do it. Thereby, the height of the plurality of spacers can be made uniform by a simple method, and the problem of compression breakage and discharge due to variations in spacer height can be solved.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, an SED will be described as an example of a spacer structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention and an image display device including a spacer structure manufactured by a manufacturing apparatus.
[0018]
As shown in FIGS. 1 to 3, the SED includes a front substrate 10 and a rear substrate 12 each made of a rectangular glass plate, and these substrates are opposed to each other with a gap of about 1.0 to 2.0 mm. Has been. The front substrate 10 and the rear substrate 12 are joined together via a rectangular frame-shaped side wall 14 made of glass to form a flat vacuum envelope 15 whose inside is a vacuum.
[0019]
A phosphor screen 16 that functions as an image display surface is formed on the inner surface of the front substrate 10. The phosphor screen 16 is configured by arranging red, blue, and green phosphor layers R, G, and B, and a light shielding layer 11, and these phosphor layers are formed in stripes or dots. A metal back 17 made of aluminum or the like is formed on the phosphor screen 16.
[0020]
On the inner surface of the back substrate 12, a number of surface conduction electron-emitting devices 18 that emit electron beams are provided as electron sources for exciting and emitting the phosphor layer of the phosphor screen 16. These electron-emitting devices 18 are arranged in a plurality of columns and a plurality of rows corresponding to each pixel. Each electron-emitting device 18 includes an electron emitting portion (not shown) and a pair of device electrodes for applying a voltage to the electron emitting portion. In addition, on the inner surface of the back substrate 12, a large number of wirings 21 for supplying a potential to the electron-emitting devices 18 are provided in a matrix shape, and end portions thereof are drawn out of the vacuum envelope 15.
[0021]
The side wall 14 functioning as a bonding member is sealed to the peripheral edge of the front substrate 10 and the peripheral edge of the rear substrate 12 by, for example, a sealing material 20 such as low melting glass or low melting metal, and these substrates are joined together. is doing.
[0022]
As shown in FIGS. 2 to 4, the SED includes a spacer structure 22 disposed between the front substrate 10 and the rear substrate 12. In the present embodiment, the spacer structure 22 is composed of a grid 24 (plate-like member) made of a rectangular metal plate and a large number of columnar spacers that are integrally provided on both sides of the grid. .
[0023]
More specifically, the grid 24 has a first surface 24a facing the inner surface of the front substrate 10 and a second surface 24b facing the inner surface of the back substrate 12, and is arranged in parallel with these substrates. A large number of electron beam passage holes 26 are formed in the grid 24 by etching or the like. The electron beam passage apertures 26 are respectively arranged to face the electron emission elements 18 and transmit the electron beams emitted from the electron emission elements.
[0024]
The grid 24 is formed to have a thickness of 0.1 to 0.25 mm using, for example, an iron-nickel metal plate, and an oxide film made of an element constituting the metal plate, such as Fe3O4 or NiFe2O4, on the surface thereof. An oxide film made of is formed.
[0025]
On the first surface 24 a of the grid 24, a first spacer 30 a is integrally provided and is positioned between the adjacent electron beam passage holes 26. The extending end of the first spacer 30 a is in contact with the inner surface of the front substrate 10 via the metal back 17 and the light shielding layer 11 of the phosphor screen 16. Further, a second spacer 30 b is integrally provided on the second surface 24 b of the grid 24 and is positioned between the adjacent electron beam passage holes 26. The extending end of the second spacer 30 b is in contact with the inner surface of the back substrate 12. Here, the extending end of each second spacer 30 b is located on the wiring 21 provided on the inner surface of the back substrate 12.
[0026]
The first and second spacers 30 a and 30 b are arranged at predetermined intervals, and are provided over the entire area of each surface of the grid 24. Further, the first and second spacers 30 a and 30 b are positioned in alignment with each other with the grid 24 interposed therebetween, and are formed integrally with the grid 24.
[0027]
Each of the first and second spacers 30a and 30b is formed in a tapered shape with a diameter decreasing from the grid 24 side toward the extending end. For example, each first spacer 30a is formed so that the diameter of the base end located on the grid 24 side is about 0.4 mm, the diameter of the extended end is about 0.3 mm, and the height is about 0.6 mm. Each of the second spacers 30b is formed such that the diameter of the base end located on the grid 24 side is about 0.4 mm, the diameter of the extended end is about 0.25 mm, and the height is about 0.8 mm.
[0028]
The spacer structure 22 configured as described above is disposed between the front substrate 10 and the rear substrate 12. The first and second spacers 30a and 30b are in contact with the inner surfaces of the front substrate 10 and the rear substrate 12, thereby supporting the atmospheric pressure load acting on these substrates and maintaining the distance between the substrates at a predetermined value. is doing.
[0029]
The SED includes a voltage supply unit (not shown) that applies a voltage to the grid 24 and the metal back 17 of the front substrate 10. For example, a voltage of 12 kV is applied to the grid 24 and a voltage of 10 kV is applied to the metal back 17.
[0030]
In the SED, when displaying an image, the electron-emitting device 18 is driven through the wiring 21 to emit an electron beam from any electron-emitting device, and an anode voltage is applied to the phosphor screen 16 and the metal back 17. Apply. The electron beam emitted from the electron emitter 18 is accelerated by the anode voltage, passes through the electron beam passage hole 26 of the grid 24, and then collides with the phosphor screen 16. As a result, the phosphor layer of the phosphor screen 16 is excited to emit light and display an image.
[0031]
Next, the manufacturing method of SED comprised as mentioned above is demonstrated. First, a manufacturing method for manufacturing the spacer structure 22 will be described.
[0032]
As shown in FIG. 5A, first, a grid 24 having a predetermined size and a rectangular plate-like upper die 36a (molding die) and lower die 36b (molding die) having substantially the same dimensions as this grid are prepared. To do. In this case, a metal plate made of Fe-50% Ni having a thickness of 0.12 mm is degreased, washed and dried, and then the electron beam passage hole 26 is formed by etching to form the grid 24. Then, after the entire grid 24 is oxidized, an insulating film is formed on the grid surface including the inner surface of the electron beam passage hole 26.
[0033]
The upper mold 36a and the lower mold 36b are formed of a transparent material that transmits ultraviolet rays, such as silicon or transparent polyethylene terephthalate. The upper die 36a has a large number of bottomed spacer forming holes 40a for forming the first spacer 30a. Each of the spacer forming holes 40a opens on one surface (contact surface) of the upper die 36a and is arranged at a predetermined interval. Similarly, the lower mold 36b has a large number of bottomed spacer forming holes 40b for molding the second spacer 30b. Each of the spacer forming holes 40b opens on one surface (contact surface) of the lower mold 36b and is arranged at a predetermined interval.
[0034]
In the present embodiment, the depth of the spacer formation hole 40a of the upper die 36a is set to a depth of about 5 [%] at the maximum from the target height of the first spacer 30a for the height correction process described later, and the lower die 36b. The depth of the spacer forming hole 40b was set to be about 5 [%] deeper than the target height of the second spacer 30b.
[0035]
Subsequently, as shown in FIG. 5B, the spacer forming material 46 is filled into the spacer forming hole 40a of the upper die 36a and the spacer forming hole 40b of the lower die 36b. As the spacer forming material 46, a material that can be elastically deformed by the first curing process and is cured to a desired hardness by the second curing process is used.
[0036]
In the present embodiment, a glass paste containing a glass filler containing a component that cures when irradiated with a certain amount of ultraviolet light and a component that cures when given a certain amount of heat is used as the spacer forming material 46. . Then, as described later, the spacer forming material 46 is irradiated with ultraviolet light in the first curing process, and the spacer forming material 46 is heated in the second curing process.
[0037]
Next, the upper mold 36a is positioned with respect to the grid 24 so that the spacer forming holes 40a filled with the spacer forming material 46 are positioned between the electron beam passage holes 26, and the contact surface of the upper mold 36a and the grid 24 are The first surface 24a is brought into close contact. Similarly, the lower mold 36b is positioned so that each spacer forming hole 40b is positioned between the electron beam passage holes 26, and is brought into close contact with the second surface 24b of the grid 24. Thus, an assembly 42 including the grid 24, the upper mold 36a, and the lower mold 36b is configured. In the assembly 42, the spacer forming holes 40a of the upper mold 36a and the spacer forming holes 40b of the lower mold 36b are arranged to face each other with the grid 24 in between.
[0038]
Thereafter, as shown in FIG. 6, the assembly 42 is placed in a flat vacuum vessel 50, and the upper die 36 a and the lower die 36 b are brought into close contact with the grid 24 using atmospheric pressure. Here, the vacuum vessel 50 will be described in detail.
[0039]
The vacuum vessel 50 has a first main wall 52 and a second main wall 54 each formed in a rectangular plate shape, and the first and second main walls are arranged to face each other with a gap. A rectangular frame-shaped side wall 55 is provided between the peripheral portions of the first and second main walls 52 and 54. The side wall 55 is airtightly fixed to the inner peripheral edge portion of the first main wall 52 and is erected substantially perpendicular to the first main wall. The free end of the side wall 55, here the upper end, is in airtight contact with the inner peripheral edge of the second main wall 54 via the O-ring 56. The interior of the vacuum container 50 configured in this way is connected to a vacuum pump 58 via an exhaust valve 57 provided at the peripheral edge of the second main wall 54.
[0040]
The first and second main walls 52 and 54 are formed to have a larger planar dimension than the grid 24. The first and second main walls 52 and 54 are made of a material that can be elastically deformed and can transmit ultraviolet rays, such as silicon, transparent polyethylene terephthalate, and glass. As will be described later, uneven portions are formed on the inner surfaces of the first and second main walls 52 and 54 so that the entire assembly 42 is uniformly pressurized.
[0041]
When the upper mold 36a and the lower mold 36b are brought into close contact with the grid 24 using the vacuum container 50 configured as described above, first, the second main wall 54 is removed and the upper mold 36a and the lower mold 36b are placed on the inner surface of the first main wall 52. A pressure diffusion plate 60a is laid. The assembly 42 is placed on the pressure diffusion plate 60a, and for example, the upper mold 36a is opposed to the first main wall 52.
[0042]
Next, the pressure diffusion plate 60 b is disposed on the assembly 42, and the second main wall 54 is disposed so as to be opposed to the lower mold 36 b of the assembly 42, and the peripheral portion is superimposed on the O-ring 56. . The pressure diffusion plates 60a and 60b are made of an ultraviolet transmissive material.
[0043]
In this state, the vacuum pump 58 is operated to evacuate the vacuum container 50 to a predetermined degree of vacuum, and then the exhaust valve 57 is closed to maintain the vacuum container in a vacuum. When the inside of the vacuum vessel 50 is evacuated, atmospheric pressure acts on the first and second main walls 52 and 54 of the vacuum vessel from the outside. For this reason, the first and second main walls 52 and 54 press the assembly 42 disposed therein from both sides, thereby bringing the upper mold 36 a and the lower mold 36 b into close contact with the grid 24.
[0044]
At this time, as described above, since the first and second main walls 52 and 54 of the vacuum vessel 50 are formed of an elastically deformable material, the upper die 36a and the lower die 36b are elastically deformed along the assembly 42. Close contact with. Further, the inner surfaces of the first and second main walls 52 and 54 are formed to be uneven. Therefore, the atmospheric pressure acts uniformly on the entire surfaces of the upper die 36a and the lower die 36b through the pressure diffusion plates 60a and 60b, respectively. Therefore, the grid 24, the upper mold 36a, and the lower mold 36b are maintained in an extremely good contact state.
[0045]
As described above, the first curing process is performed in a state where the grid 24, the upper die 36a, and the lower die 36b are brought into close contact with each other by using atmospheric pressure.
[0046]
In the first curing process, ultraviolet rays (UV) are irradiated from the ultraviolet lamps 62 a and 62 b disposed outside the vacuum vessel 50 toward the first and second main walls 52 and 54. Here, the first and second main walls 52 and 54, the pressure diffusion plates 60a and 60b, the upper mold 36a and the lower mold 36b of the vacuum vessel 50 are each formed of a material that can transmit ultraviolet rays. Therefore, the ultraviolet rays irradiated from the ultraviolet lamps 62a and 62b are transmitted through the first and second main walls 52 and 54, the pressure diffusion plates 60a and 60b, the upper mold 36a and the lower mold 36b of the vacuum vessel 50, and the upper mold 36a. The spacer forming material 46 filled in the spacer forming holes 40a and 40b of the lower die 36b is irradiated.
[0047]
As a result, it is possible to cure the spacer forming material 46 to the extent that it can be elastically deformed while maintaining an extremely good adhesion of the assembly 42. That is, in this case, the component that is cured by the ultraviolet light contained in the spacer forming material 46 is cured. The term “elastic deformation” as used herein means that the height of the spacer forming material 46 is reduced by about 5% when the tip of the cured spacer forming material 46 is pressed.
[0048]
Subsequently, the vacuum in the vacuum container 50 is released, and the assembly 42 is taken out from the vacuum container. At this time, since the second main wall 54 is only in contact with the O-ring, the vacuum container can be easily opened by releasing the vacuum. Thereafter, as shown in FIG. 7, the upper mold 36 a and the lower mold 36 b are released from the grid 24 so that the cured spacer forming material 46 remains on the grid 24.
[0049]
Further, the grid 24 (hereinafter referred to as the spacer structure 22), which is hardened and protruded to such an extent that the spacer forming material 46 can be elastically deformed as described above, is set in the processing apparatus 70 (manufacturing apparatus) shown in FIG. Then, the heights of all the spacers 30a and 30b are corrected, and a second curing process described later is performed. As a result, a spacer structure 22 is obtained in which a number of first and second spacers 30a and 30b having a uniform height on the grid 24 are formed with a desired hardness.
[0050]
On the other hand, in the manufacture of the SED, the front substrate 10 provided with the phosphor screen 16 and the metal back 17 in advance, and the rear substrate 12 provided with the electron-emitting devices 18 and the wirings 21 and with the sidewalls 14 joined thereto. Prepare.
[0051]
Subsequently, the spacer structure 22 obtained as described above is positioned on the back substrate 12. In this state, the front substrate 10, the rear substrate 12, and the spacer structure 22 are arranged in a vacuum chamber (not shown), the inside of the vacuum chamber is evacuated, and then the front substrate is bonded to the rear substrate via the side wall 14. Thereby, SED provided with the spacer structure 22 is manufactured.
[0052]
Here, the processing apparatus 70 mentioned above is demonstrated with reference to FIG. Here, for simplification of illustration, the number of the spacers 30a and 30b of the spacer structure 22 is shown as a number different from the actual number.
[0053]
The processing apparatus 70 has a heating furnace 72 (curing means), and a vacuum vessel 74 (pressing means) can be accommodated in the heating furnace 72. Since the vacuum vessel 74 has substantially the same structure as the above-described vacuum vessel 50, the same reference numerals are given to components that function in the same manner, and detailed description thereof is omitted.
[0054]
That is, the vacuum container 74 includes a first main wall 52, a second main wall 54, a side wall 55, an O-ring 56, and a vacuum pump 58. Although not shown here, the inner surfaces of the first and second main walls 52 and 54 are formed to be uneven, and pressure diffusion plates 60 a and 60 b having a predetermined thickness are incorporated in the vacuum vessel 74. May be. In the present embodiment, the first main wall 52 and the second main wall 54 of the vacuum vessel 74 do not need to be transparent unlike the vacuum vessel 50 described above.
[0055]
Next, a method for correcting and leveling the heights of all the spacers 30a and 30b of the spacer structure 22 using the processing apparatus 70 having the above structure will be described.
[0056]
First, as described with reference to FIG. 7, the spacer structure 22 in a state in which the upper die 36 a and the lower die 36 b are released is disposed in the vacuum container 74. At this point, the spacer structure 22 includes a plurality of spacers 30a and 30b that are cured to the extent that they can be elastically deformed by the first curing process described above.
[0057]
When the spacer structure 22 is disposed in the vacuum container 74, as shown in FIG. 8, the height restriction plates 76a and 76b (height restriction members) prepared in advance are overlapped on both sides of the spacer structure 22, respectively. The assemblies 22, 76 a and 76 b (hereinafter described as the assembly 80) are accommodated in the vacuum container 74. Since the method of disposing the assembly 80 in the vacuum vessel 74 is substantially the same as that of the above-described vacuum vessel 50, detailed description thereof is omitted here.
[0058]
For example, as shown in FIG. 9, the height restricting plate 76a (76b) is formed in a rectangular plate shape having substantially the same size as the grid 24 of the spacer structure 22, and has a uniform thickness over the entire surface. Further, the height regulating plate 76a (76b) has a large number of through holes 78a (78b) for loosely inserting the spacers 30a (30b) protruding from the grid 24 in a non-contact state.
[0059]
One height regulating plate 76a disposed between the first surface 24a of the grid 24 and the first main wall 52 is set to the same thickness as the target height of the first spacer 30a. The other height regulating plate 76b disposed between the second surface 24b of the grid 24 and the second main wall 54 is set to the same thickness as the target height of the second spacer 30b. That is, the two height regulating plates 76a and 76b have different thicknesses in accordance with the heights of the corresponding spacers 30a and 30b.
[0060]
When the assembly 80 in which the two height regulating plates 76a and 76b are overlapped with the spacer structure 22 is disposed in the vacuum container 74, as shown in FIG. 8, a plurality of through holes 78a of the height regulating plates 76a and 76b. , 78b, the tips of the spacers 30a and 30b are inserted slightly beyond the thickness of the height regulating plates 76a and 76b. In other words, in the present embodiment, as described above, the depth of the spacer forming holes 40a and 40b of the molding dies 36a and 36b for molding the spacers 30a and 30b is slightly higher than the target height of the spacers 30a and 30b. Therefore, the spacers 30a and 30b after the first curing process are formed slightly higher than the target height.
[0061]
Next, in the state shown in FIG. 8 in which the assembly 80 is disposed in the vacuum vessel 74, the vacuum pump 58 is operated to evacuate the vacuum vessel 74. As a result, atmospheric pressure is applied to the first and second main walls 52 and 54 of the vacuum container 74 from the outside of the vacuum container 74, and the assembly 80 is moved up and down by elastic deformation of the first and second main walls 52 and 54. It is pressed from the direction. Since this pressing action is also the same as that of the vacuum container 50 described above, detailed description thereof is omitted here.
[0062]
When the assembly 80 is pressed by the first and second main walls 52, 54, a plurality of protrusions protruding from the plurality of through holes 78a of the height regulating plate 76a by the inner surface 52a (pressing surface) of the first main wall 52. The tips of the first spacers 30a are pressed, and the tips of the plurality of second spacers 30b protruding from the plurality of through holes 78b of the height regulating plate 76b are pressed by the inner surface 54a (pressing surface) of the second main wall 54. . One height regulating plate 76a is in contact with the first surface 24a of the grid 24 and the inner surface 52a of the first main wall 52, and the other height regulating plate 76b is the second surface 24b and the second main surface of the grid 24. The tips of the spacers 30a and 30b are pressed until they contact the inner surface 54a of the wall 54.
[0063]
In other words, one height regulating plate 76a is in contact with the first surface 24a of the grid 24 and the inner surface 52a of the first main wall 52, and the other height regulating plate 76b is the second surface 24b of the grid 24 and the second surface 24b. The elastic deformation of the spacers 30a and 30b is stopped while being in contact with the inner surface 54a of the main wall 54, and the heights of all the spacers 30a and 30b are made uniform. Specifically, the heights of all the first spacers 30a are corrected and made uniform depending on the thickness of one height regulating plate 76a, and the heights of all the second spacers 30b are made the other height. It is corrected and made uniform depending on the thickness of the regulating plate 76b.
[0064]
In this state, the assembly 80 is heated by the heating furnace 72 together with the vacuum vessel 74, and the second curing process is performed. In the second curing process, the spacers 30 a and 30 b (spacer forming material 46) of the spacer structure 22 are heated, and a certain component contained in the spacer forming material 46 is cured to be cured. Thereby, it is possible to cure all the spacers to a desired hardness while keeping the heights of all the spacers 30a and 30b uniform.
[0065]
As described above, according to the present embodiment, the desired hardness is obtained by irradiating with ultraviolet light (first curing process) and being cured to an extent that can be elastically deformed and heated (second curing process). A plurality of spacers 30a, 30b are projected from the grid 24 by a first curing process using a spacer-forming material that is hardened to the top, and the pressing surfaces 52a, 54a are pressed against the tips of all the spacers 30a, 30b by elastic deformation. The height was corrected and uniformed, and the spacers 30a and 30b were cured to a desired hardness by the second curing process in this state. As a result, the heights of all the spacers 30a and 30b can be easily made uniform.
[0066]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, you may delete some components from all the components shown by embodiment mentioned above.
[0067]
For example, in the above-described embodiment, the case where the height restricting plates 76a and 76b having the plurality of through holes 78a and 78b as shown in FIG. 9 are described, but the present invention is not limited thereto, and the spacers 30a and 30b are used. Any shape can be used as long as it has a shape that does not interfere with the surface and a uniform thickness over the entire surface. For example, a short or belt-like member can be used as the height regulating member.
[0068]
In the above-described embodiment, the spacer forming material including a component that is cured by irradiating ultraviolet light and a component that is cured by applying heat is irradiated with ultraviolet light in the first curing process. However, the present invention is not limited to this, and the spacer forming material can be cured in two stages, and the spacer forming material can be cured to the extent that it can be elastically deformed in the first curing stage. I can do it.
[0069]
For example, as the spacer forming material, a material including a component that cures in a first time and a component that cures in a second time longer than the first time is used, and the spacer forming material is used for the first time in the first curing process. And the spacer forming material may be cured in the second time by the second curing process.
[0070]
In addition, as the spacer forming material, a material including a component that cures in a certain time and a component that cures by ultraviolet light is used. The spacer forming material is cured in a certain time by the first curing process, and the second curing process. The spacer forming material may be irradiated with ultraviolet light.
[0071]
Further, as the spacer forming material, a material containing a component that cures in a certain time and a component that cures by heat is used. The spacer forming material is cured in a certain time by the first curing process, and the spacer is formed in the second curing process. The forming material may be heated.
[0072]
Furthermore, the present invention is not limited to the SED described above, and can be applied to other image display apparatuses.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the height of the plurality of spacers of the spacer structure can be manufactured uniformly by a simple method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view showing an SED provided with a spacer structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the SED of FIG. 1 cut along a line segment II-II.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a partially enlarged SED of FIG. 1;
4 is an external perspective view showing a spacer structure incorporated in the SED of FIG. 1. FIG.
5 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing method of the spacer structure of FIG. 4;
6 is a cross-sectional view showing a vacuum vessel for manufacturing the spacer structure of FIG. 4;
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the mold is released from the grid of the spacer structure.
8 is a cross-sectional view showing a processing apparatus for uniformizing the heights of a plurality of spacers of the spacer structure of FIG. 7;
9 is a perspective view partially showing a height regulating plate used by being incorporated in the processing apparatus of FIG. 8;
[Explanation of symbols]
10: Front substrate,
12 ... Back substrate,
14 ... sidewall,
15 ... Vacuum envelope,
16 ... phosphor screen,
18 ... an electron-emitting device,
22 ... spacer structure,
24 ... Grid,
30 ... spacer,
36 ... Mold,
40: spacer formation hole,
70 ... Processing device,
72 ... heating furnace,
74 ... Vacuum container,
76a, 76b ... Height regulating plate,
78a, 78b ... through holes,
80. Assembly.

Claims

A method of manufacturing a spacer structure in which a plurality of columnar spacers protrude from the surface of a plate-shaped member,
Preparing a mold having a contact surface that contacts the surface of the plate-like member, and a plurality of spacer forming holes provided corresponding to the plurality of spacers so as to open to the contact surface;
A filling step of filling the plurality of spacer forming holes of the mold with a spacer forming material that is cured to an extent that can be elastically deformed by the first curing process and is cured to a desired hardness by the second curing process;
First curing for curing the spacer forming material by the first curing process in a state where the mold filled with the spacer forming material is brought into close contact with the surface of the plate-shaped member. Process,
A mold release step of releasing the mold from the spacer structure including the spacer cured by the first curing process;
A straightening step of pressing the flat pressing surface extending parallel to the surface of the plate-like member to the tips of the plurality of spacers of the spacer structure to equalize the heights of all the spacers by elastic deformation;
A second curing step of curing the plurality of spacers by the second curing process while keeping the height of all the spacers uniform;
A method for producing a spacer structure, comprising:

The correction step includes a step of arranging a height regulating member between the surface of the plate member of the spacer structure and the pressing surface so as not to interfere with the plurality of spacers. The manufacturing method of the spacer structure of 1.

The depth of the plurality of spacer forming holes of the mold is set to be greater than the height of the height regulating member, and in the correction step, the surface of the plate-like member and the pressing surface are in contact with the height regulating member. The method for manufacturing a spacer structure according to claim 2, wherein the pressing surface is pressed until it does.

The spacer forming material includes a component that cures by ultraviolet light and a component that cures by heat. In the first curing process, the spacer forming material is irradiated with ultraviolet light, and in the second curing process, the spacer forming material. The manufacturing method of the spacer structure according to claim 1, wherein

The spacer forming material includes a component that cures in a first time and a component that cures in a second time longer than the first time. In the first curing process, the spacer forming material is removed in the first time. The method for manufacturing a spacer structure according to claim 1, wherein the spacer forming material is cured in the second time in the second time.

The spacer forming material includes a component that is cured in a certain time and a component that is cured by ultraviolet light. In the first curing process, the spacer forming material is cured in the certain time, and in the second curing process. 2. The method of manufacturing a spacer structure according to claim 1, wherein the spacer forming material is irradiated with ultraviolet light.

The spacer forming material includes a component that cures in a certain time and a component that cures by heat. In the first curing process, the spacer forming material is cured in the certain time, and in the second curing process, the above-mentioned The method for manufacturing a spacer structure according to claim 1, wherein the spacer forming material is heated.

An apparatus for manufacturing a spacer structure in which a plurality of columnar spacers are protruded from the surface of a plate-shaped member,
Formed on the surface of the plate-like member by the first curing process using a spacer forming material that cures to the extent that it can be elastically deformed by the first curing process and cures to a desired hardness by the second curing process. Pressing means for pressing the flat pressing surface extending in parallel with the surface of the plate-like member to the tips of the plurality of spacers to equalize the heights of all the spacers by elastic deformation;
A curing means for curing the plurality of spacers by the second curing process while keeping the height of all the spacers uniform;
An apparatus for manufacturing a spacer structure.

9. A height regulating member is disposed between the surface of the plate member of the spacer structure and the pressing surface so as not to interfere with the plurality of spacers cured by the first curing process. The manufacturing apparatus of the spacer structure as described in 2.