JP2000203857A - ガラススペ―サの製造方法 - Google Patents
ガラススペ―サの製造方法Info
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Abstract
スペーサを製造する際に、母材ガラスと延伸ガラスとの
断面形状の相似性の程度を向上させることができるガラ
ススペーサの製造方法の提供。 【解決手段】 フラット型電子線励起ディスプレイは、
支持枠3を介して前面板1と背面板2が気密的に接合さ
れた気密の耐大気圧構造を有しており、前面板1と背面
板2との間には大気圧支持部材として複数のガラススペ
ーサ4が挿入されている。このようなガラススペーサ4
の製造は、得られるべきガラススペーサ4の断面形状、
例えば所定のアスペクト比(高さ/厚さ比)の断面形状
とほぼ相似形の断面形状を有する母材ガラスをそのガラ
スが実質的に軟化変形する温度に加熱しつつ延伸し、こ
の延伸ガラスを所定の長さに切断することにより行う。
ガラス母材の加熱時のガラスの粘度を105〜109ポア
ズとした。
Description
製造方法に関し、特に、電子線励起ディスプレイ用ガラ
ススペーサの製造方法に関する。
プレイとして、薄型で軽いいわゆるフラット型ディスプ
レイがある。このフラット型ディスプレイとしては液晶
表示装置もあるが、この液晶表示装置に代わるものとし
て、電子線源より放出される電子ビームを蛍光体に照射
して蛍光を発生させることにより画像を形成する自発光
型の電子線励起ディスプレイがある。このようなフラッ
ト型電子線励起ディスプレイは液晶表示装置に比べて明
るい画像が得られると共に視野角も広い。
スプレイにあっては、電子ビームを蛍光体にあてて画像
を形成するため、電子線源、蛍光体、その他の構成部品
を約10-5torr以下の真空雰囲気の真空容器内に作
り込まなければならず、この真空容器には以下のような
耐大気圧構造が、例えば特開平7−230776号公報
により提案されている。
イの分解斜視図である。図6のフラット型電子線励起デ
ィスプレイは、ガラス板15及びこのガラス板15の内
面に形成された画像形成部材5からなる前面板1と、後
述する電子放出素子群を搭載した背面板2とを備える。
画像形成部材5は、該電子放出素子から電子ビームが照
射されて発光する蛍光体を有する。前面板1と背面板2
とは、図6のA−A断面図である図7に示すように支持
枠3を介して気密的に接合され、支持枠3と共に気密の
耐大気圧構造を形成する。さらに、前面板1と背面板2
の間には大気圧支持部材として複数のガラススペーサ4
が挿入される。
0.2mm、高さ5mmの平板状に加工され、下端が接
着部材8を介して背面板2に固定されている。このガラ
ススペーサ4は、上端が接着部材8を介して前面板1に
固定されてもよく、また、上下端が接着部材8を介して
前面板1及び背面板2に夫々固定されてもよい。
板21上にマトリックス状に配列された厚さ1000オ
ングストロームのNiからなる複数個の素子部23と、
これらの素子部23に給電すべくガラス基板21上に形
成された厚さ2μmのAgからなる複数の配線部24と
を備える。素子部23の各々には、電子放出素子25が
形成されている。配線部24の配線パターンは平行線の
パターンであり、隣り合う一対の配線部24を通して、
これらの配線部24に沿う複数の電子放出素子25に同
時に給電される。さらに、図示はされていないが、Si
O2絶縁層を介し、ガラス基板21の10μm上方に5
0μm径の電子通過孔を有する変調電極が配置されてい
る。
2上では2列の電子放出素子25の中間の配線材24上
に当接されており、また前面板1上では、画像形成部材
15の蛍光体のうち電子放出素子25から電子が照射さ
れない部分であるブラックストライプ上に当接されてい
る。
ススペーサの断面形状とほぼ相似形の断面形状を有する
母材ガラスをそのガラスの軟化点に近い温度に加熱しつ
つ延伸することにより延伸ガラスを得、この延伸ガラス
を所定の長さに切断することにより製造する(例えば、
特開平7−144939号公報)。
り精度よく製造するためには、母材ガラスを加熱延伸す
ることにより延伸ガラスを得る際に、ガラス母材と延伸
ガラスとの断面形状の相似性、具体的には、断面形状の
アスペクト比(高さ/厚さ比)ができる限り維持される
のが望ましい。断面形状の相似性が維持されると、母材
ガラスの断面形状を適宜選択することによりガラススペ
ーサの断面形状を所望の形状にすることができる。
ラスを加熱延伸することにより延伸ガラスを得る際に、
母材ガラスの加熱温度が高すぎると母材ガラスが軟化し
過ぎて、ガラス母材と延伸ガラスとの断面形状の相似性
を維持することができず、反対に加熱温度が低すぎると
母材ガラスが硬すぎて延伸できずに破断してしまう。
ることによりガラスススペーサを製造する際に、母材ガ
ラスと延伸ガラスとの断面形状の相似性の程度を向上さ
せることができるガラススペーサの製造方法を提供する
ことにある。
に、請求項1記載のガラススペーサの製造方法は、2枚
の平板ガラスの間隔を一定に保つためのガラススペーサ
の製造方法において、断面形状が前記ガラススペーサの
所望の断面形状とほぼ相似形である母材ガラスを準備
し、前記母材ガラスをその粘度が105〜109ポアズに
なるように加熱しつつ延伸することを特徴とする。
によれば、母材ガラスをその粘度が105〜109ポアズ
になるように加熱しつつ延伸するので、母材ガラスと延
伸ガラスとの断面形状の相似性の程度を向上させること
ができる。
は、請求項1記載のガラススペーサの製造方法におい
て、前記母材ガラスをその粘度が108〜109ポアズに
なるように加熱しつつ延伸することを特徴とする。
によれば、前記母材ガラスをその粘度が108〜109ポ
アズになるように加熱しつつ延伸するので、母材ガラス
と延伸ガラスとの断面形状の相似性の程度をより確実に
向上させることができる。
は、請求項1又は2記載のガラススペーサの製造方法に
おいて、前記母材ガラスを所定の供給速度で供給しつつ
前記母材ガラスを所定の延伸速度で延伸し、前記供給速
度に対する前記延伸速度の比が20〜4000であるこ
とを特徴とする。
は、請求項1乃至3のいずれか1項記載のガラススペー
サの製造方法において、前記ガラススペーサが平板状で
あり、前記ガラススペーサの厚さが0.03〜0.25
mmであることを特徴とする。
は、請求項1乃至4のいずれか1項記載のガラススペー
サの製造方法において、前記ガラススペーサが平板状で
あり、前記ガラススペーサの高さが0.7〜5.0mm
であることを特徴とする。
は、請求項1乃至5のいずれか1項記載のガラススペー
サの製造方法において、前記ガラススペーサは、電子線
励起ディスプレイ用ガラススペーサであることを特徴と
する。
ガラスの延伸方向に垂直な断面の形状を意味する。
ガラススペーサの製造方法を図面を参照して説明する。
イは、図6及び図7を参照して述べたように、ガラス板
15及びガラス板15の内面に形成された画像形成部材
5からなる前面板1と、電子放出素子群を搭載した背面
板2とを備える。画像形成部材5は、電子放出素子から
の電子ビームが照射されて発光する蛍光体を有する。前
記前面板1と背面板2とは支持枠3を介して気密的に接
合され、支持枠3と共に気密の耐大気圧構造を形成す
る。さらに、前面板1と背面板2の間には大気圧支持部
材として複数のガラススペーサ4が挿入される。
0.2mm、高さ5mmの平板状に加工され、下端が接
着部材8を介して背面板2に固定されるが、これに代え
て、上端が接着部材8を介して前面板1に固定される
か、又は上下端が接着部材8を介して前面板1及び背面
板2の夫々に固定されてもよい。ガラススペーサ4の断
面形状のアスペクト比(高さ/厚さ比)は通常は4〜5
0である。
0.25mmであるのがよい。ガラススペーサ4が前面
板1又は背面板2と接触する部分はディスプレイが発光
表示できないので、厚さは薄いほうが好ましいが、0.
03mm未満では薄過ぎて、ガラススペーサ4の絶対強
度が不足し取り扱いが困難となるからであり、また、デ
ィスプレイの開口率を上げるためにガラススペーサ4を
配線部24に配置することになるが、その配線部24の
幅は一般的に最大0.25mmであるのでガラススペー
サ4の厚さが配線部24の幅を超えるのは得策ではない
からである。
7〜5mmであり、好ましくは1〜5mmであるのがよ
い。フラット型電子励起ディスプレイでは、蛍光体の利
用効率を高めるために、一般的に5000〜6000ボ
ルトの高加速電圧を用いるので、前面板1と背面板2と
の間隔が1mm未満では双方の絶縁性を確保するのが難
しく、5mmを超えると電子線源から放出された電子ビ
ームが広がりすぎて隣接する画素まで発光してしまうの
で好ましくないからである。
の大きさやその製造方法に依存して決定され、一般的に
10〜600mmである。
このガラススペーサ4の断面形状、例えば所定のアスペ
クト比(高さ/厚さ比)の断面形状とほぼ相似形の断面
形状を有する母材ガラスをそのガラスが実質的に軟化変
形する温度に加熱しつつ延伸し、この延伸されたガラス
部材を所定の長さに切断することにより行う。
スペーサの製造方法を実施するための製造装置の構造を
示す概略図である。
起ディスプレイ用ガラススペーサの製造装置であり、こ
の製造装置30は上段31及び中段32を含む台33を
有する。また、上段31の一端側の延長部には後述する
筒状の加熱炉34が設けられている。
上段31にはT字型の支柱35が立設されると共に、支
柱35に隣接してモータ36が載置されている。ワイヤ
37が、モータ36の駆動軸上のプーリ38、上段31
上のプーリ39、支柱35の上端上のプーリ40,40
に掛け廻され、該ワイヤ37の一端は母材ガラス41の
上端に固定されている。母材ガラス41の下端部は、加
熱炉34に導入されている。モータ36の駆動軸の回転
速度は図示しない制御装置によって制御され、これによ
り、母材ガラス41の加熱炉34への供給速度が制御さ
れる。
に、筒状の加熱炉34の内側には、母材ガラス41の下
端部を加熱すべく、当該下端部の長辺側に対向して一対
の電気ヒータ43と、短辺側に対向した一対の電気ヒー
タ44が設けられている。これらの電気ヒータ43,4
4は前記制御装置に接続されており、電気ヒータ43と
電気ヒータ44の作動は夫々独立して該制御装置によっ
て制御される。
45が設けられており、その駆動軸には、前記母材ガラ
ス41から下垂した延伸ガラスを挟持して延伸する一対
の延伸ロール46が連結されている。モータ45の駆動
軸の回転速度は前記制御装置によって制御され、これに
より、延伸ロール46の回転速度、即ち母材ガラス41
の延伸速度が制御される。
供給速度で加熱炉34に供給され、該母材ガラス41が
所定の延伸速度で延伸される。得られた延伸ガラスは所
望の長さに切断加工され、ガラススペーサ4が得られ
る。
105〜109ポアズ、好ましくは、108〜109ポアズ
になるように加熱することによって得られた延伸ガラス
は、母材ガラス41との断面形状の相似性が維持される
ことを見い出した。母材ガラス41の加熱時のガラスの
粘度が105ポアズ未満の場合は、所要の断面形状の相
似性を得ることができない一方、109ポアズを超える
場合は、ガラスの軟化度が低すぎて母材ガラス41が延
伸できずに破断してしまう。
るように加熱し延伸して得られた延伸ガラスは、その4
つの隅角部がガラスの粘度の低下及びガラスの表面張力
で丸くなるが、その各側部における厚さ方向中央部には
平坦部がそのまま残存することを見い出した。この平坦
部は、前面板1及び背面板2に対するガラススペーサ4
の接触安定性の向上に寄与することができ、また、各隅
角部における曲率は、加熱温度(ガラスの粘度)に応じ
て変化し、即ち、高温(低粘度)で延伸するほど曲率が
小さくなるが、この隅角部の丸みにより、ガラススペー
サ4を前面板1と背面板2との間に組み込むときに前面
板1及び背面板2に予め堆積された層を損傷し且つ前面
板1及び背面板2に擦り傷を付けるのを防止することが
できる。
ト型電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサ4を製造
する方法を説明する。
断、切削、研磨等の機械加工を施し、更に、溶接、熱間
プレス・熱間押し出し等を施すことにより、得られるべ
きガラススペーサ4の断面形状、例えば所定のアスペク
ト比(高さ/厚さ比)の断面形状とほぼ相似形の断面形
状を有する母材ガラス41を準備する。当該加工後の母
材ガラス41の断面積は、得られるべきガラススペーサ
4の断面積の100〜5000倍とする。母材ガラス4
1の長さは、製造装置30の寸法的制約等により決定さ
れるが、できるだけ長い方が保管場所の省スペースの観
点から好ましい。
を製造装置30のワイヤ37の一端に懸吊して装着す
る。次いで、モータ36の駆動軸を回転させて母材ガラ
ス41の下端部を加熱炉34内に導入する。次いで、電
気ヒータ43,44に通電して加熱炉34によって該母
材ガラス41の下端部を加熱する。この加熱により母材
ガラス41から下垂した延伸ガラスを延伸ロール46に
通し、該延伸ロール46をモータ45により回転させて
下方に引っ張る。
て、母材ガラス41を加熱炉34内に後述する所定の供
給速度で導入すると同時に後述する所定の延伸速度で下
方に引っ張る。その際、電気ヒータ43,44を母材ガ
ラス41の加熱温度が所定範囲内になるように制御す
る。即ち、母材ガラス41をその粘度が105〜109ポ
アズ、好ましくは、108〜109ポアズになるような所
定の温度範囲に加熱する。例えば、母材ガラス41がソ
ーダライムシリカガラスの場合は前記所定の温度範囲は
660〜930℃、好ましくは、660〜720℃であ
る。
材ガラス41の延伸速度の比は、20〜4000である
のが好ましい。当該比が20未満の場合は、母材ガラス
41が延伸される延伸率が小さく生産性が悪化し、当該
比が4000を超える場合は、前記延伸率が大きすぎて
延伸ガラスの延伸方向に垂直な断面形状が不安定にな
る。より好ましくは、当該比が100〜2000の範囲
にあるのがよい。
の長さに切断してガラススペーサ4を得る。この切断
は、ダイヤモンドソー、ガラスカッター、ウォータージ
ェット等により行う。ガラススペーサ4の切断面以外の
4つの面は加熱延伸時にほぼ火造り面となるので、元の
ガラスの加工精度はそれほど問題とならない。ここに、
火造り面とは、ガラスの粘性が加熱温度に相関すること
を利用して、溶解ガラスを成形型等に接触させることな
く加熱温度の制御により例えば板状に成形したときのそ
のガラスの面をいう。この火造り面は、成形型の微小な
凹凸が転写されないので微視的に平坦であるという特徴
を有する。
ら、その断面形状とほぼ相似形の所望の断面形状を有す
るガラススペーサ4を形成することができる。
組成及び特性を有するソーダライムシリカガラス、低ア
ルカリガラス、無アルカリガラスから成り、表2に示す
断面サイズ及びアスペクト比Aを有する本発明試料1〜
14及び比較試料15〜19を準備した。次いで、これ
らの試料を表2に示す製造条件(供給速度及び延伸速
度、並びに粘度/温度)で加熱延伸し、延伸ガラスを製
造した。
ペクト比Bを測定し、次いで断面形状の相似性を評価す
るためにアスペクト比の比率R(=(B/A)×100
%)を求めると共に、延伸ガラスの各側部における厚さ
方向中央部での平坦部の有無を調べた。それらの結果を
表2に示す。
5,18,及び19は、加熱時のガラスの粘度が夫々1
04.2,104.0,103.9と、本発明範囲から低い側に
外れており、アスペクト比の比率Rが夫々36.7,2
8.0,16.8と低く、延伸ガラスの両側部には平坦
部が形成されなかった。比較例16及び17は、ガラス
の粘度が夫々109.5と、本発明範囲から高い側に外れ
ており延伸ガラスは破断してしまった。
ラスの粘度が本発明範囲にあり(105.8〜109.0)、
その結果、アスペクト比の比率Rを夫々70.4〜10
0.3の範囲内として母材ガラス41と延伸ガラスとの
断面形状の相似性の程度を許容範囲内に収めることがで
き、延伸ガラスの各側部における幅方向中央部に平坦部
が形成されることが確認された。
(log(ポアズ))を横軸にとりアスペクト比の比率
R(=(B/A)×100%)を縦軸にとったグラフを
図3として示す。
ラス41の材料がソーダライムシリカガラス、低アルカ
リガラス、無アルカリガラスである本発明試料の結果を
示し、●、■、▲は、夫々母材ガラス41の材料がソー
ダライムシリカガラス、低アルカリガラス、無アルカリ
ガラスである比較例試料の結果を示す。
ス41のガラスの粘度(加熱温度)如何によって、母材
ガラス41と延伸ガラスとの断面形状の相似性(アスペ
クト比の比率R)が相違し、本発明では、ガラス母材4
1の加熱時のガラスの粘度を105〜109としたことに
より、アスペクト比の比率Rを約70%以上の許容範囲
内とすることができ、母材ガラス41と延伸ガラスとの
断面形状の相似性の程度を向上させることができる。詳
しくは、母材ガラス41の加熱時のガラスの粘度が10
5〜106ポアズのときは、アスペクト比の比率Rを約7
0〜75%とすることができ、同ガラスの粘度が106
〜108ポアズのときは、アスペクト比の比率Rを約7
5〜90%にすることができ、さらに、同ガラスの粘度
が108〜109ポアズのときは、アスペクト比の比率R
を約90%以上にして100%に近づけることができ、
母材ガラス41と延伸ガラスとの断面形状の相似性の程
度をより確実に向上させることができる。
加熱時のガラスの粘度が105ポアズ未満の場合は、ア
スペクト比の比率Rの減少が著しく、所要の断面形状の
相似性を得ることができない一方、109ポアズを超え
る場合は、ガラスの軟化度が低すぎて母材ガラス41が
延伸できずに破断してしまう。
ト比Bが、母材ガラス41のアスペクト比Aを実質的に
超えたものはなく、また、上記相似性に関する結果は、
ソーダライムシリカガラス、低アルカリガラス、無アル
カリガラス等の母材ガラス41のガラスの種類に関係な
いことが分かる。
ペーサ4の長さ方向に母材ガラス41を延伸する場合で
あって、断面形状が単純な長方形の場合を対象として説
明したが(図4(a))、本発明は、このガラススペー
サ4の断面形状が、図4(b)及び図4(c)に示すよ
うに側面に複数の凹凸溝を有するもの等に適用してもよ
く、上記と同様の結果を得ることができる。また、本発
明は、図5(a)及び図5(b)に示すように、断面形
状が単純な長方形の場合(図5(a))と断面形状が側
面に凹凸溝がある場合(図5(b))とを含めて、ガラ
ススペーサ4の高さ方向に母材ガラス41を延伸する場
合にも適用され得、上記と同様の結果を得ることができ
る。
用ガラススペーサに限らず、例えば、所定の間隔をあけ
て平行に配列された2枚の平板ガラスが、支持枠を介し
て気密的に接合され、支持枠と共に気密の耐大気圧構造
を形成する複層ガラスにおいて、2枚の平板ガラスの所
定の間隔を保持するために2枚の平板ガラスの間に挿入
される複数のガラスピラー(ガラススペーサ)を製造す
る方法等に適用することもできる。
のガラススペーサの製造方法によれば、母材ガラスをそ
の粘度が105〜109ポアズになるように加熱しつつ延
伸するので、母材ガラスと延伸ガラスとの断面形状の相
似性の程度を向上させることができる。
によれば、前記母材ガラスをその粘度が108〜109ポ
アズになるように加熱しつつ延伸するので、母材ガラス
と延伸ガラスとの断面形状の相似性の程度をより確実に
向上させることができる。
造方法を実施するため製造装置の構成を示す概略図であ
る。
造方法による実験結果を示すグラフである。
する場合のガラススペーサの形状の説明図であり、
(a)は、断面形状が単純な長方形の場合、(b)及び
(c)は断面形状が側面に凹凸溝がある場合を示す。
する場合のガラススペーサの形状の説明図であり、
(a)は、断面形状が単純な長方形の場合、(b)は断
面形状が側面に凹凸溝がある場合を示す。
図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 2枚の平板ガラスの間隔を一定に保つた
めのガラススペーサの製造方法において、断面形状が前
記ガラススペーサの所望の断面形状とほぼ相似形である
母材ガラスを準備し、前記母材ガラスをその粘度が10
5〜109ポアズになるように加熱しつつ延伸することを
特徴とするガラススペーサの製造方法。 - 【請求項2】 前記母材ガラスをその粘度が108〜1
09ポアズになるように加熱しつつ延伸することを特徴
とする請求項1記載のガラススペーサの製造方法。 - 【請求項3】 前記母材ガラスを所定の供給速度で供給
しつつ前記母材ガラスを所定の延伸速度で延伸し、前記
供給速度に対する前記延伸速度の比が20〜4000で
あることを特徴とする請求項1又は2記載のガラススペ
ーサの製造方法。 - 【請求項4】 前記ガラススペーサが平板状であり、前
記ガラススペーサの厚さが0.03〜0.25mmであ
ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載
のガラススペーサの製造方法。 - 【請求項5】 前記ガラススペーサが平板状であり、前
記ガラススペーサの高さが0.7〜5.0mmであるこ
とを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のガ
ラススペーサの製造方法。 - 【請求項6】 前記ガラススペーサは、電子線励起ディ
スプレイ用ガラススペーサであることを特徴とする請求
項1乃至5のいずれか1項記載のガラススペーサの製造
方法。
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