CN1822278A - 平板显示器用间隔物以及平板显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种线膨胀系数与玻璃一致或近似且具备强度和预定导电性的平板显示器用间隔物。其是由含有MgAl2O4且优选将其作为主相的烧结体所构成的平板显示器用间隔物。该烧结体还优选含有MgO，在含有MgAl2O4以及MgO的情况下，当将X射线衍射测定的MgAl2O4 (311)面的峰值强度设定为100时，MgO(200)面的峰值强度优选为0.5～50。该间隔物被配设在背板与面板之间，起着保持上述间隔的作用。其中背板具有阴极结构体；面板与背板相隔预定间隔而配置，且具有荧光像素 区。

Description

平板显示器用间隔物以及平板显示器
技术领域
本发明涉及平板显示器用间隔物(spacer)以及平板显示器。
背景技术
众所周知，作为替代大而笨重的阴极射线显像管的显示器，是薄型轻量的平面型显示器。作为平面型显示器的一种，为人所知的有场致发射型显示器(FED：Field Emission Display)。FED是应用以前的阴极射线管(CRT：Cathode Ray Tube)的自发光型平面显示器，图像的显示原理与阴极射线管相同。也就是说，FED具有将许多阴极(场致发射元件)排列成二维形状的阴极结构体，在真空环境下(例如10-5torr或以下)将阴极发射出的电子加速，使其与成为目标的各荧光像素碰撞而形成发光图像(特开2001-68042号公报(专利文献1))。
FED包括：具有发射电子的阴极结构体的背板，以及作为具有荧光像素区的面板的2块平面玻璃基板。2块玻璃基板之间的间隙为0.1mm～3mm左右。在2块玻璃基板之间，正如上面所叙述的那样，例如保持在10-5torr或以下的真空状态，因此2块玻璃基板的表面承受着大气压的作用。于是，为了保持2块玻璃基板之间的间隔，在2块玻璃基板之间配置抵抗大气压的耐压用构造物(以下称为“间隔物”)(专利文献1)。
间隔物的类型有若干种，其一是长方形的间隔物。该长方形间隔物垂直配置在面板与背板之间。该间隔物配置在荧光像素与荧光像素之间，间隔物的强度要求能够承受面板以及背板所受到的较大的压缩力。再者，也要求各间隔物具有高水平的尺寸精度。另外，在面板与背板之间，施加例如1kV或以上的高电压，因此，间隔物还要求具有对高电压的耐性以及用于防止带电的导电性。
作为该间隔物，日本专利第3340440号公报(专利文献2)已经公开了分散有过渡金属氧化物的陶瓷。专利文献2提出了将氧化铝作为这种陶瓷、而且将二氧化钛、氧化铬、氧化铁、氧化钒作为过渡金属氧化物的方案。
另外，特开2004-111337号公报(专利文献3)已经公开了含有SiC以及B4C的至少一种、并含有Al2O3以及TiC的陶瓷。
另外，特开2004-349178号公报(专利文献4)已经公开了含有Al2O3、TiC以及TiO2的陶瓷。
专利文献1：特开2001-68042号公报
专利文献2：日本专利第3340440号公报
专利文献3：特开2004-111337号公报
专利文献4：特开2004-349178号公报
相对于分散有专利文献2所公开的过渡金属氧化物的陶瓷，专利文献3以及专利文献4所公开的陶瓷因为含有TiC和Al2O3，所以表现出高硬度的导电性陶瓷即碳化铝钛(AlTiC)的性质，从而可以承受因压缩力所引起的变形，同时具有预定的导电性，因此，该陶瓷不容易带电，当作为平板显示器的间隔物时，具有能够使图像失真等得以降低的优点。
作为平板显示器的间隔物所要求的特性，可以列举出线膨胀系数应与由玻璃构成的面板以及背板近似或一致。这是因为：在显示图像时，如果在显示器的容许环境温度即-30～50℃的范围产生温度波动，则由于热应力的产生，间隔物的配置状态遭到破坏，发射的电子发生偏移，在显示器上产生用肉眼可以观察到的缺陷。
也就是说，Al2O3的线膨胀系数为6.2×10-6/℃(0～300℃)，与构成面板以及背板的玻璃的线膨胀系数8.0～9.3×10-6/℃相差较大，因此，含有Al2O3的陶瓷不能提供充分适应温度变化的平板显示器用间隔物。例如，专利文献3具体公开的烧结体的线膨胀系数为6.9～7.3×10-6/℃。
发明内容
本发明是基于这样的技术课题而提出的，其目的在于：提供线膨胀系数比Al2O3更接近玻璃或与玻璃一致的平板显示器用间隔物。本发明的另一个目的在于：提供使用这样的平板显示器用间隔物的平板显示器。
为了发挥作为平板显示器用间隔物的功能，不仅要求线膨胀系数与玻璃近似或一致，而且要求强度并具备预定的导电性。本发明者进行了各种研究，结果发现：作为具备这些特性的物质，MgAl2O4是有效的。也就是说，本发明涉及由含有MgAl2O4的烧结体构成的平板显示器用间隔物。本发明优选以MgAl2O4构成烧结体的主相。
本发明的烧结体除了MgAl2O4以外，还可以含有MgO。本发明的烧结体在含有MgAl2O4和MgO的情况下，当将X射线衍射测定的MgAl2O4尖晶石(311)面的峰值强度设定为100时，MgO方镁石(200)面的峰值强度优选为0.2～50。
另外，本发明的烧结体为了发挥作为平板显示器用间隔物的功能，除了MgAl2O4以外，还优选含有导电性化合物。作为该导电性化合物，优选的是钛化合物。作为钛化合物，优选为Ti的碳化物、氮化物、氧化物以及碳氮化物之中的至少1种。
本发明提供一种平板显示器，其包括：具有阴极结构体的背板；与背板相隔预定间隔而配置的具有荧光像素区的面板；以及配设于背板与上述面板之间且保持所述间隔的间隔物，所述平板显示器的特征在于：间隔物由含有MgAl2O4的烧结体构成。
正如上面所说明的那样，根据本发明，由于间隔物由以MgAl2O4为主相的烧结体构成，因此能够获得线膨胀系数与玻璃近似或一致的平板显示器用间隔物。该间隔物能够具有强度以及预定的导电性。因此，使用该间隔物的平板显示器能够使图像的失真得以降低。
附图说明
图1是FED的局部剖视平面图。
图2是图1的II-II向剖视图。
图3是表示间隔物的立体图。
图4是图1的IV-IV向视图。
图5是表示实施例1的试料No.2的X射线衍射结果的图谱。
图6是表示实施例2的试料No.15的X射线衍射结果的图谱。
图7是实施例3拍摄的SEM像。
符号说明：
100 FED(场致发射型显示器)              101 面板
102 黑色矩阵结构体                     103 间隔物
105 荧光像素区                         201 背板
202 阴极结构体                         206 阴极
具体实施方式
首先，根据实施方案就适用本发明的FED以及FED间隔物进行说明。图1是FED的局部剖视平面图以及图2是图1的II-II向剖视图。
在图1和图2中，FED(场致发射型显示器)100具有玻璃制的面板101和与面板101相隔预定间隔而配置的背板201，许多间隔物103使面板101和背板201之间保持均等的间隔。
在玻璃制的面板101上，形成有黑色矩阵结构体102。黑色矩阵结构体102包括多个由磷层构成的荧光像素区105。荧光像素区105当与高能电子碰撞时，发光而形成可视显示器。从特定的荧光像素区105发出的光通过黑色矩阵结构体102而射向外部。黑色矩阵结构体102为格子状黑色结构体，其用于抑制从相互邻接的荧光像素区105发出的光产生混合。此外，作为构成面板101的玻璃材料，例如可以使用强化玻璃以及化学强化玻璃。这些玻璃材料的线膨胀系数大约为8.0～9.3×10-6/℃，后述的背板201也同样如此。
在面板101上，通过从其表面下垂的壁体即间隔物103而配设背板201。在玻璃制背板201的与面板101相对置的面上，形成有阴极结构体202。该阴极结构体202具有多个阴极(电场(电子)发射元件)206，所述阴极206含有用于发射电子的突起。
形成阴极结构体202的区域比背板201的面积小。例如由熔融玻璃料形成的玻璃密封垫203介于面板101的外围区域与背板201的外围区域之间，藉此在中央部形成密闭室250。抽真空使该密闭室250内达到电子可以飞行的程度。另外，在该密闭室250内，配置着阴极结构体202、黑色矩阵结构体102、以及间隔物103。
间隔物103的立体图如图3所示。该间隔物103具有：基部50的正反面即主面50A和50B，沿长度方向延伸的侧面50C和50D，以及长度方向两端的端面50E和50F。在主面50A上形成有制作了图案的金属膜65，而且在侧面50C和50D上各自形成有金属膜42a和40a。金属膜65在间隔物103的长度方向被分割成多段而延续存在。另外，金属膜65与金属膜42a、40a隔离开来，达到能够绝缘的程度。间隔物103的基部50的尺寸具体地说，例如为0.08mm×1.2mm×120mm左右。
间隔物103的金属膜40a和42a的形成，为的是确保与背板201的阴极结构体202之间、以及与面板101的黑色矩阵结构体102之间的接触电阻在面内的均匀性。另外，金属膜65的形成，为的是优化间隔物103的内部电场分布。
图4是图1的IV-IV向视图。如图4所示，间隔物103借助于在其长度方向设置的粘结剂301、302而固定在面板101和背板201上。作为粘结剂301、302，可以使用紫外固化性、热固化性或无机的粘结剂。此外，粘结剂301、302配置在黑色矩阵结构体102、阴极结构体202的外侧。此时，间隔物103的金属膜40a和42a分别与背板201的阴极结构体202和面板101的黑色矩阵结构体102相接触。
本发明的间隔物103由含有MgAl2O4的烧结体构成。在此，MgAl2O4的线膨胀系数为8.1×10-6/℃(40～400℃)，较之于Al2O3的6.2×10-6/℃(0～300℃)，与玻璃的线膨胀系数(8.0～9.3×10-6/℃)更近似或一致。因此，即便使用FED的环境温度发生波动，由含有MgAl2O4的烧结体构成的间隔物103也能够防止基于间隔物103与面板101以及背板201的线膨胀系数的不同所引起的图像缺陷。另外，即使在面板制造工序的热处理中，也不会产生过大的变形或应力。
本发明用于间隔物103的烧结体优选含有MgAl2O4，特别优选将其作为主相。本发明将下述的相定义为主相，该相在特定烧结体中的主相时，对于通过使用CuKα1线的X射线衍射(XRD)法而得到的30°≤2θ≤80°的衍射线图谱，将显示出最高的峰值强度。
本发明用于间隔物103的烧结体含有MgAl2O4，优选将其作为主相，进而在其组织中可以含有MgO。由于MgO的线膨胀系数为12.1×10-6/℃(20～300℃)，因此，在使整个烧结体的线膨胀系数与玻璃的线膨胀系数(8.0～9.3×10-6/℃)相一致方面，调整与MgAl2O4的用量比是一种有效的方法。
本发明的烧结体在含有MgAl2O4和MgO的情况下，当将X射线衍射测定的MgAl2O4(311)面的峰值强度为100时，MgO(200)面的峰值强度优选为0.2～50，更优选为1～35。正如参照后述的实施例所了解的那样，该峰值强度比在添加TiC时和不添加TiC时，其优选的范围是不同的。在不添加TiC的情况下，优选为0.2～35，更优选为1～17。另外，在添加TiC的情况下，优选为0.5～50，更优选为5～35。
本发明含有MgAl2O4的烧结体，优选在其组织中含有导电性化合物。导电性化合物将该烧结体的比电阻调整到1.0×106～1.0×1011Ω·cm的范围，可赋予烧结体以适当的导电性。对本发明来说，优选的是能够发挥这种作用且与MgAl2O4构成烧结体的钛化合物。而且作为该种钛化合物，更优选的是Ti的碳化物、氮化物、氧化物以及碳氮化物之中的至少1种。
但是，本发明并不否定含有其它的导电性化合物。例如，也可以使用Zr、Hf、V、Ta、Nb、W、Mo、Cr的碳化物、氮化物、氧化物以及碳氮化物之中的1种、2种或更多种。也包括Ti在内的这些元素群的碳化物、氮化物以及碳氮化物是具有稳定导电性的物质，并且氧化物经过低氧分压下进行的烧结等还原处理而产生氧空穴时，则能够具有导电性。
以上说明的本发明含有MgAl2O4的烧结体构成高硬度(Hv：15～30GPa)且高强度(3点弯曲强度：400～500MPa)的导电性陶瓷，能够承受平板显示器使用时因压缩力产生的变形。另外，能够获得1.0×106～1.0×1011Ω·cm的比电阻，因此在施加电场时可表现出所期望的导电性，不容易引起带电，同时也可以抑制因流过过电流所引起的热失控，从而能够抑制平板显示器的图像失真。再者，可以将烧结体的线膨胀系数设定为与玻璃的线膨胀系数(8.0～9.3×10-6/℃)近似或一致。具体地说，根据本发明，能够提供线膨胀系数为7.7～9.6×10-6/℃、优选为8.0～9.3×10-6/℃的平板显示器用间隔物。
含有以上的MgAl2O4且优选将其作为主相的烧结体，通过将预定量的Al2O3和MgO用作原料便能够获得。通过将Al2O3和MgO用作原料，借助于烧结过程的固相反应，便可以生成作为主相的MgAl2O4。相对于Al2O3而言，当将超过化学计量比的MgO用作原料时，除了MgAl2O4以外，MgO也在组织中单独存在。在这种情况下，组织中不会单独存在Al2O3。
为了得到含有Ti的碳化物、氮化物、氧化物以及碳氮化物之中的至少1种的烧结体，作为原料可以含有TiC和/或TiO2，即可以含有TiC和TiO2的其中之一或两者。在此，当以TiC为原料时，在烧结气氛中，烧结体中存在的物质发生变化。也就是说，在添加TiC的情况下，如果在氮气氛中进行烧结，则烧结体中存在氮化钛(TiN)或碳氮化钛(TiC(1-X)NX)。另外，在真空中和氩气氛中、或者在使用碳制模具的热压机中进行烧结时，几乎所有的作为原料的TiC在烧结体中照原样以TiC的形式存在。此外，关于Ti的氮化物，可以将TiN等氮化钛用作原料；关于Ti的碳氮化物，可以将碳氮化钛用作原料。另外，在添加TiO2作为原料的情况下，TiO2固溶在MgAl2O4中，不能用X射线衍射进行鉴别。但是，采用SEM-EDS进行观察时，能够确认在MgAl2O4粒子中有Ti的存在。
在添加TiC、TiO2的情况下，TiC的配合量优选为2～10wt％的范围，TiO2的配合量优选为1～23wt％的范围。但是，TiO2的量优选根据是否含有TiC而进行调整，在不含TiC的情况下，优选设定为1～23wt％的范围。另外，在含有TiC的情况下，优选设定为1～8wt％的范围。
当TiC、TiO2的配合量偏离这一范围时，恐怕在电场达到10000V/mm之前，比电阻将急剧下降。
再者，作为间隔物获得适宜的1.0×106～1.0×1011Ω·cm的比电阻，可能不是那么容易的。当比电阻过低而小于1.0×106Ω·cm时，恐怕因流过过电流而引起热失控。另外，当比电阻过高而超过1.0×1011Ω·cm时，则恐怕容易引起带电而发生变形。
MgO通过与Al2O3同时添加，可生成MgAl2O4。因此，为了得到本发明的间隔物，作为原料添加MgO是重要的。当MgO的配合量较多时，则MgAl2O4的生成中没有消耗的MgO在烧结体组织中单独存在。正如上面所叙述的那样，MgO的线膨胀系数高达12.1×10-6/℃(20～300℃)，因而单独存在的量一旦增多，则整个烧结体的线膨胀系数增大。因此，在本发明中，MgO优选的配合量为25～65wt％，更优选的配合量为30～60wt％。
另外，与MgO以及Al2O3一起添加预定量的Cr2O3，对于降低二次电子发射系数是有效的。通过降低二次电子发射系数，能够抑制平板显示器的带电。用于获得这种效果的Cr2O3，其优选的配合量为4wt％或以上，更优选为6wt％或以上。但是，Cr2O3的配合量增多时，将导致强度的下降，因此其上限优选设定为15wt％或以下。Cr2O3优选的配合量为4～15wt％，更优选的配合量为6～8wt％。在添加Cr2O3的情况下，除了MgAl2O4相以外，还可以生成Mg(Al，Cr)2O4相。
其次，就本发明的间隔物优选的制造方法进行说明。
在此，说明2种不同的制造方法。其一，是制作片状的成形体后、将其烧结而得到间隔物的片材工艺法(sheet method)。其二，是用热压机制作烧结体后、由该烧结体切出间隔物的热压法。首先，就片材工艺法进行说明，其次说明热压法。
[片材工艺法]
片材工艺法包括料浆制作工序、片材形成工序、脱粘结剂工序、以及烧结工序。下面举出优选的实例就各工序进行说明。此外，以下的说明只是举例而已。
<料浆制作工序>
在该工序，制作用于形成片材的料浆。
作为烧结体的原料粉末，准备TiC粉末和/或TiO2粉末、MgO粉末以及Al2O3粉末。将这些粉末按照上述组成进行称量、混合后，例如用球磨机等进行湿式混合和粉碎。该混合和粉碎进行到平均粒径达0.1～3μm左右为止，将湿式混合和粉碎得到的粉末进行干燥，将其作为料浆用原料粉末。
相对于料浆用原料粉末，添加粘结剂、分散剂、增塑剂、溶剂并混合，便制作出片状形成用料浆。其中，混合可以使用公知的混合手段。此外，作为粘结剂，可以使用乙基纤维素、丙烯酸树脂、丁醛树脂等公知的粘结剂。作为分散剂，可以添加山梨糖醇酐脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯。作为增塑剂，可以使用邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、丁基邻苯二甲酰基甘醇酸丁酯。另外，作为溶剂，可以使用萜品醇、丁基卡必醇、煤油等公知的溶剂。另外，通过将料浆用溶剂的一部分用作原料在混合粉碎工序的分散介质，在混合粉碎工序后不经过干燥也可以制作出料浆。粘结剂、分散剂、增塑剂、溶剂的添加量并没有特别的限制，但推荐的范围是：粘结剂为1～10wt％，分散剂为0.1～5wt％，增塑剂为0.5～10wt％、溶剂为20～70wt％。
<片材形成工序>
对于以上得到的料浆，例如采用刮刀法将其涂布于聚酯薄膜等薄膜上，干燥后便制作出毛坯片材(green sheet)。该毛坯片材所设定的厚度为100～300μm左右。此外，该毛坯片材也可以将多片薄的毛坯片材层叠起来而形成上述厚度的毛坯片材。另外，毛坯片材可以形成为最终想得到的宽度的形态；也可以形成为比最终想得到的宽度更宽的形态，然后切割成预定宽度的薄片(毛坯片材)。
<脱粘结剂工序>
在脱粘结剂工序，将所得到的毛坯片材中含有的粘结剂去除。脱粘结剂工序就是将毛坯片材在200～600℃的温度范围保持0.5～20小时。在加热温度低于200℃或保持时间低于0.5小时的情况下，粘结剂的去除是不充分的。另一方面，当加热温度超过600℃时，氧化变得明显。另外，在保持时间超过20小时的情况下，粘结剂的去除已经基本结束，不能得到与用于加热保持的能耗相称的效果。因此，脱粘结剂优选在200～600℃的温度范围保持0.5～20小时，优选的脱粘结剂的温度范围是300～500℃，进一步优选的脱粘结剂的温度范围是350～450℃。另外，脱粘结剂优选保持时间为1～15小时，进一步优选的保持时间为2～10小时。
在添加TiC的情况下，为了抑制TiC的分解，实施脱粘结剂的气氛优选设定为低氧分压下的气氛。例如，可以设定为在氢和/或氮的混合气体中导入水蒸气的气氛。另外，在脱粘结剂成为必需工序的片材工艺法中，优选采用不含TiC的组成，这种组成不必担心TiC的分解，而且也可以使用大气等氧化性气氛。
<烧结工序>
经过脱粘结剂的毛坯片材接着进行烧结。烧结时可以保持在1400～1750℃的温度范围。因为在低于1400℃时，烧结不能充分进行，而在超过1750℃时，晶粒生长过度进行而导致强度下降。优选的烧结温度为1500～1700℃。烧结的加热保持时间可以根据加热保持温度的不同，从1～12小时的范围加以适当的选择。因为如果保持低于1小时，则烧结不能充分地进行；而且即使超过12小时，也不能期待烧结的进一步进行。优选的加热保持时间为2～8小时。烧结可以在真空中或氮气等不活泼气氛中进行。此外，由于烧结温度、时间、以及烧结时间的不同，可以使所得到的烧结体的比电阻发生变化。在以上的烧结条件下，生成MgAl2O4没有问题。
上面就采用片材工艺法的间隔物的制造方法进行了说明，所述片材工艺法在制作毛坯片材后，对该毛坯片材进行烧结，然而，本发明的间隔物不采用该方法而采用以下说明的热压法也可以进行制造。
[热压法]
热压法包括造粒工序、一次成形工序、以及热压工序。
<造粒粉的制作>
作为原料粉末，准备TiC粉末和/或TiO2粉末、MgO粉末以及Al2O3粉末。按照预定组成进行称量和混合这一点与片材工艺法相同。将混合的原料粉末进行喷雾造粒。喷雾造粒例如可以在几乎不含氧的氮气和氩气等不活泼气体的60～200℃左右的热风中进行喷雾干燥。造粒粉的粒径可以设定为50μm～200μm左右。根据需要添加溶剂等以调整造粒粉的液体含量，从而使造粒物中含有0.1～10重量％左右的溶剂。
<一次成形>
其次，将该造粒物填充到预定的模具内，由冷压机进行一次成形而得到成形体。在此，例如可以将造粒物填充到内径为150mm的圆板形成用金属制或碳制模具内，以5～15MPa(50～150kgf/cm2)左右的压力进行冷压机成形。
<热压机>
将一次成形后的成形体进行热压便得到烧结体。在此，例如烧结温度优选设定为1200～1700℃，压力优选设定为10～50MPa(100～500kgf/cm2)，气氛优选设定在真空、氮气、氩气中。此外，设定为非氧化性气氛是为了防止TiC的氧化。另外，优选使用碳制模具。烧结时间可以设定为1～3小时左右。
通过机械加工，由得到的烧结体制作形状适用于平板显示器用间隔物的构件。
片材工艺法与热压法相比，烧结后进行轻微的机械加工就可以解决，因而在成本方面是有利的。热压法由于在烧结时使用热压机，因此所具有的优点是能够得到更加致密的烧结体。
实施例1
首先，说明由片材工艺法制作间隔物的具体实例。
将Al2O3粉末(平均粒径约为0.5μm)、TiO2粉末(平均粒径约为1.7μm)、MgO粉末(平均粒径约为5.8μm)按照表1所示的配合组成进行称量和混合，然后用球磨机进行湿式粉碎和混合，这样便得到料浆用原料粉末。
相对于料浆用原料粉末，像以下那样添加粘结剂、分散剂、增塑剂以及溶剂，并用球磨机进行混合，这样便制作出片材形成用料浆。
粘结剂：聚乙烯醇缩丁醛树脂                       3wt％
分散剂：接枝聚合物型阴离子型分散剂               2wt％
增塑剂：邻苯二甲酸酯(例如BPBG)                   3wt％
溶剂：醇类(例如乙醇)+芳香族(例如甲苯)            51.25wt％
使用以上得到的片材形成用料浆，用刮刀法制作厚度约为150μm的毛坯片材，再切割成尺寸为宽56mm×长65mm的试验用薄片。为了去除所含的粘结剂，将薄片在400℃的温度下于大气中保持8小时，实施脱粘结剂处理。
脱粘结剂后，通过在N2气氛中于1600℃保持2小时而进行烧结。
对得到的烧结体，求出由X射线衍射鉴别的相的衍射峰值强度。另外，对得到的烧结体在下述的条件下测定比电阻以及3点弯曲强度。其结果如表1所示。
比电阻：
在上述烧结体的正反表面形成直径φ5mm的InGa电极，然后施加10kV/mm的电压，采用二端子法对比电阻进行测定。
3点弯曲强度：
将上述烧结体切割成宽2.5mm、厚约130μm的尺寸，根据JIS 1601测定了3点弯曲强度，其中支点间的距离设定为5mm。
另外，使用为测定线膨胀系数而制作的0.5mm×0.5mm×10mm的烧结体，在50～400℃下进行了线膨胀系数的测定。其结果如表1所示。
正如表1所示的那样，X射线衍射的结果表明：No.1～12的烧结体均含有MgAl2O4，且以MgAl2O4为主相。图5表示No.2烧结体的X射线衍射图谱(使用CuKα1线)，其鉴定出MgAl2O4以及MgO这2种相，但没有鉴定出混合时添加的TiO2。这可以解释如下：与JCPDS卡21-1152所示的纯粹的尖晶石相峰相比，所得到的MgAl2O4峰向低角度侧移动，并且在SEM-EDS的观察中，确认有Ti和O的存在，因此，TiO2固溶到MgAl2O4中，从而在X射线衍射中没有鉴定出来。其它烧结体也同样如此。
由表1可知：以MgAl2O4为主相的No.1～12的烧结体，其线膨胀系数在玻璃的线膨胀系数(8.0～9.3×10-6/℃)的范围内或者与玻璃近似。与此相对照，以Al2O3为主相的No.13，其线膨胀系数为7.2×10-6/℃，与玻璃的线膨胀系数相差较大，实际上不能作为间隔物使用。
另外，正如表1所示的那样，以MgAl2O4为主相的No.1～12的烧结体，其比电阻在1.0×106～1.0×1011Ω·cm的范围内。因此在施加电场时可表现出所期望的导电性，不容易引起带电，同时也可以抑制因流过过电流所引起的热失控，从而能够抑制平板显示器的图像失真。
再者，正如表1所示的那样，以MgAl2O4为主相的No.1～12的烧结体，其具有400MPa或以上的3点弯曲强度，因此能够承受平板显示器使用时因压缩力产生的变形。与此相对照，No.13的烧结体，其3点弯曲强度较低，为350MPa。
                                                                                                              表1
  No.               配合组成(wt％)              X射线衍射峰值强度比    线膨胀系数[1/℃] 比电阻在10kV/mm下  3点弯曲强度[MPa] 烧结体组成(mol％)
 MgAl2O4(311)   MgO(200)   Al2O3(104)   Ti(C，N)(200)
  MgO   Al2O3   TiO2   TiC   MgAl2O4   MgO   Al2O3   TiO2   TiC
  12345678910111213   30.0035.0040.0045.0050.0055.0060.0035.0035.0035.0025.0065.000.00   55.0050.0045.0040.0035.0030.0025.0060.0055.0045.0060.0020.0090.00   15.0015.0015.0015.0015.0015.0015.005.0010.0020.0015.0015.0010.00   0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00   1001001001001001001001001001001001000   1.01.72.22.66.013.117.61.41.61.80.237.40   000000000000100   0000000000000   8.0×10-68.2×10-68.3×10-68.6×10-68.9×10-69.1×10-69.3×10-68.0×10-68.1×10-68.1×10-67.9×10-69.5×10-67.2×10-6   2.0×1081.0×1093.0×1095.0×1091.0×10101.0×10102.0×10101.0×10111.0×10105.0×1074.0×1072.0×10105.0×109   400410410410420420420410410410400420350   57.8846.4437.4030.0824.0418.9614.6363.2254.3039.4572.8310.900.00   21.9735.7846.6955.5262.8268.9574.1730.0633.1038.163.9378.670.00   0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.0087.58   20.1517.7815.9114.4013.1512.1011.206.7212.6022.3823.2410.4312.42   0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00
实施例2
将Al2O3粉末(平均粒径为0.5μm、纯度为99.9％)、TiC粉末(平均粒径为0.5μm、纯度为99％、碳含量为19％或以上，它的1％或以下为游离石墨)、TiO2粉末(平均粒径为0.1μm)、以及MgO粉末(平均粒径为5.8μm)按照表2所示的配合组成进行称量、混合，脱粘结剂的气氛使用加湿到露点为35℃的氮气，除此以外，与实施例1同样地制作出试料。
对于得到的烧结体，求出由X射线衍射鉴定的相的衍射峰值强度。另外，对于得到的烧结体，在与实施例1同样的条件下测定了线膨胀系数、比电阻以及3点弯曲强度。其结果如表2所示。
正如表2所示的那样，X射线衍射的结果表明，No.14～27的烧结体均含有MgAl2O4，且以MgAl2O4为主相。图6表示No.15的烧结体的X射线衍射图谱(使用CuKα1线)，其鉴定出MgAl2O4、MgO、TiC0.3N0.7这3种相。TiC0.3N0.7是添加的TiC在氮气气氛下进行烧结的过程中变成TiC0.3N0.7的。另外，基于与实施例1同样的理由，没有鉴定出混合时添加的TiO2。
由表2可知，以MgAl2O4为主相的No.14～27的烧结体，其线膨胀系数在玻璃的线膨胀系数(8.0～9.3×10-6/℃)的范围内或者与玻璃近似。
另外，如表2所示，以MgAl2O4为主相的No.14～27的烧结体，其比电阻在1.0×106～1.0×1011Ω·cm的范围内，因此在施加电场时可表现出所期望的导电性，不容易引起带电，同时也可以抑制因流过过电流所引起的热失控，从而能够抑制平板显示器的图像失真。
再者，正如表2所示的那样，以MgAl2O4为主相的烧结体，其具有400MPa或以上的3点弯曲强度，因此能够承受平板显示器使用时因压缩力产生的变形。
                                                                                                         表2
  No.                配合组成(wt％)               X射线衍射峰值强度比   线膨胀系数[1/℃]   比电阻在10kV/mm下  3点弯曲强度[MPa] 烧结体组成(mol％)
 MgAl2O4(311)   MgO(200)   Al2O3(104)   Ti(C，N)(200)
  MgO   Al2O3   TiO2   TiC   MgAl2O4   MgO   Al2O3   TiO2   TiC
  1415161718192021222324252627   35.0040.0045.0050.0055.0040.0040.0040.0040.0040.0040.0040.0030.0060.00   55.5050.5045.5040.5035.5051.5051.0050.0049.5051.5049.5048.5060.5030.50   2.502.502.502.502.501.502.003.003.502.502.502.507.007.00   7.007.007.007.007.007.007.007.007.006.008.009.002.502.50   100100100100100100100100100100100100100100   6.79.111.112.721.09.09.19.19.29.19.19.20.746.1   00000000000000   12.110.89.78.98.110.910.910.710.79.412.213.55.02.7   8.1×10-68.5×10-68.8×10-69.0×10-69.3×10-68.5×10-68.5×10-68.5×10-68.5×10-68.5×10-68.5×10-68.5×10-67.7×10-69.5×10-6   1.0×1061.0×1091.0×1091.0×1091.0×1091.0×10115.0×10105.0×1071.0×1061.0×1091.0×1091.0×1091.0×1091.0×109   450450450450450450450450450420450420400450   53.5543.4335.2928.6123.0244.7844.1042.7642.1144.9541.9540.5267.9218.49   31.8743.5852.9960.7267.1943.1943.3943.7743.9643.3543.8044.0117.2773.51   0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00   3.082.742.472.252.071.662.213.283.802.782.702.6710.035.42   11.5010.259.248.427.7310.3610.3010.1910.148.9111.5412.804.782.58
实施例3
将Al2O3粉末(平均粒径约为0.5μm)、TiO2粉末(平均粒径约为1.7μm)、MgO粉末(平均粒径约为5.8μm)、以及Cr2O3粉末(平均粒径约为3.0μm)按照表3所示的比例进行称量、混合，除此以外，与实施例1同样地制作出试料，在与实施例1同样的条件下，测定了线膨胀系数、比电阻以及3点弯曲强度。另外，用扫描电子显微镜(SEM)观察了所得试料的表面状态。此外，在进行SEM照相时，为了不使电荷从各烧结体试料逃逸，将烧结体试料从试料台作电力漂浮进行照相。其结果如表3所示。
由表3可知，添加Cr的No.29～33的烧结体，其与不添加Cr的No.28一样，线膨胀系数在玻璃的线膨胀系数(8.0～9.3×10-6/℃)的范围内。
但是，对于Cr2O3的添加量为18.00wt％的情况(No.33)，3点弯曲强度较低，为350MPa，因此可以认为，当Cr2O3的添加量超过15wt％时，则导致强度不足。
下面来关注SEM的对比度(亮度)，由于Cr的添加，SEM的对比度得以改善，但对于Cr2O3的添加量为1.50wt％的情况(No.29)，其改善效果较低。因此，为了获得SEM的对比度得以改善效果，将Cr2O3的添加量优选设定为4wt％或以上。在此，图7表示了试料No.28(没有添加Cr)以及试料No.31(添加了Cr)的SEM像。由图7可知，试料No.31的SEM像总体较暗，试料No.28的SEM像的白色部分较多。二次电子发射量越多，则SEM对比度越高，所以可以说，通过添加Cr而使二次电子的发射量得以降低。
从以上结果可以确认，Cr2O3优选的添加量为4～15wt％。
                                                         表3
No.              配合组成(wt％)   线膨胀系数[1/℃]   比电阻在5kV/mm下  3点弯曲强度[MPa]   SEM对比度(亮度)
  MgO   Al2O3   TiO2   Cr2O3
  28   47.00   39.00   14.00   0.00   8.7×10-6   5.0×109   450   相当明亮
  29   47.50   35.50   15.50   1.50   8.6×10-6   3.0×109   450   明亮
  39   46.50   34.50   15.00   4.00   8.4×10-6   1.0×109   450   暗
  31   45.00   33.50   14.50   7.00   8.4×10-6   1.0×109   450   暗
  32   41.00   30.50   13.50   15.00   8.4×10-6   1.0×109   420   暗
  33   39.50   29.50   13.00   18.00   8.3×10-6   0.8×108   350   暗
实施例4
下面说明由热压法制作间隔物的具体实例。
将Al2O3粉末(平均粒径为0.5μm、纯度为99.9％)、TiC粉末(平均粒径为0.5μm、纯度为99％、碳含量为19％或以上，它的1％或以下为游离石墨)、TiO2粉末(平均粒径为0.1μm)、以及MgO粉末(平均粒径为5.8μm)按照表2的No.15所示的配合组成进行称量、混合，在球磨机中与乙醇一起粉碎混合30分钟，并在氮气中于150℃下进行喷雾造粒，这样便得到造粒物。
接着将得到的造粒物以0.5MPa(50kgf/cm2)的压力进行一次成形，然后采用热压法，在真空气氛中并于烧结温度为1600℃、压机压力为30MPa(300kgf/cm2)的条件下烧结1小时。
对得到的烧结体，求出由X射线衍射鉴别的相的衍射峰值强度。另外，对得到的烧结体与实施例1同样地测定了比电阻以及3点弯曲强度。其结果表示如下：
峰值强度比：MgAl2O4(311)＝100，MgO(200)＝33，Al2O3(104)＝0，TiC(200)＝48
线膨胀系数：8.5×10-6/℃
比电阻：1×109Ωcm
3点弯曲强度：480MPa

Claims (20)

1.一种平板显示器用间隔物，其特征在于：该间隔物由含有MgAl2O4的烧结体构成。
2.根据权利要求1所述的平板显示器用间隔物，其特征在于：MgAl2O4为所述烧结体的主相。
3.根据权利要求1所述的平板显示器用间隔物，其特征在于：所述烧结体还含有MgO。
4.根据权利要求3所述的平板显示器用间隔物，其特征在于：所述烧结体含有MgAl2O4以及MgO，当将X射线衍射测定的MgAl2O4(311)面的峰值强度设定为100时，MgO(200)面的峰值强度为0.2～50。
5.根据权利要求3所述的平板显示器用间隔物，其特征在于：所述烧结体含有MgAl2O4以及MgO，当将X射线衍射测定的MgAl2O4(311)面的峰值强度设定为100时，MgO(200)面的峰值强度为0.8～30。
6.根据权利要求1所述的平板显示器用间隔物，其特征在于：所述烧结体还含有导电性化合物。
7.根据权利要求6所述的平板显示器用间隔物，其特征在于：所述导电性化合物为钛化合物。
8.根据权利要求7所述的平板显示器用间隔物，其特征在于：所述钛化合物是Ti的碳化物、氮化物、氧化物以及碳氮化物之中的至少1种。
9.根据权利要求8所述的平板显示器用间隔物，其特征在于：所述钛化合物是TiO2和/或TiC。
10.根据权利要求9所述的平板显示器用间隔物，其特征在于：所述钛化合物是TiO2。
11.根据权利要求1所述的平板显示器用间隔物，其特征在于：所述烧结体具有7.7～9.6×10-6/℃的线膨胀系数。
12.一种平板显示器，其包括：具有阴极结构体的背板；与所述背板相隔预定间隔而配置的具有荧光像素区的面板；以及配设于所述背板与所述面板之间且保持所述间隔的间隔物，所述平板显示器的特征在于：所述间隔物由含有MgAl2O4的烧结体构成。
13.根据权利要求12所述的平板显示器，其特征在于：MgAl2O4是所述烧结体的主相，所述烧结体还含有MgO。
14.根据权利要求13所述的平板显示器，其特征在于：所述烧结体含有MgAl2O4以及MgO，当将X射线衍射测定的MgAl2O4(311)面的峰值强度设定为100时，MgO(200)面的峰值强度为0.2～50。
15.根据权利要求13或14所述的平板显示器，其特征在于：所述烧结体作为导电性化合物还含有TiO2和/或TiC。
16.根据权利要求12所述的平板显示器，其特征在于：所述烧结体具有7.7～9.6×10-6/℃的线膨胀系数。
17.根据权利要求12所述的平板显示器，其特征在于：所述面板由线膨胀系数为8.0～9.3×10-6/℃的玻璃构成，所述烧结体的线膨胀系数为8.0～9.3×10-6/℃。
18.根据权利要求12所述的平板显示器，其特征在于：所述背板由线膨胀系数为8.0～9.3×10-6/℃的玻璃构成，所述烧结体的线膨胀系数为8.0～9.3×10-6/℃。
19.根据权利要求12所述的平板显示器，其特征在于：所述烧结体的3点弯曲强度为400～500MPa。
20.根据权利要求12所述的平板显示器，其特征在于：所述平板显示器为场致发射型显示器。
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