JP2004071163A - Manufacturing method of spacer, and spacer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子・電気機器における一対の基板間に介在されて、該基板間を支持するスペーサーの製造方法およびスペーサーに関する。更に詳しくは、例えばパネル状ディスプレイの表裏一対の基板間に配置され、表面に帯電抑制等のための凹凸が形成されたスペーサーの製造方法およびスペーサーに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、表面伝導型の電子放出素子を基板上にマトリクス状に配置し、電子放出素子を気密に封入するように対向配置された基板上に設けられた蛍光体に放出電子を照射して画像を形成するパネル状ディスプレイの開発が進んでいる。
【0003】
このような、電子源が一対の基板間に気密に封入された電子線装置の基板間を支持するスペーサーの製造方法としては、断面長方形のガラス母材を、該ガラス母材を挟み込んだ送り出しローラーの回転により送り出す一方、送り出されたガラス母材を引き取りローラー間に挟んで、上記送り出しローラーの送り出し速度より速い引き取り速度で引き取ると共に、上記送り出しローラーと引き取りローラー間でガラス母材を加熱軟化させ、送り出しローラーの送り出し速度と引き取りローラーによる引き取り速度の速度差によって延伸し、ガラス母材と断面形状が相似形の延伸ガラス母材とし、これを切断して、所望の細さの細板状スペーサーとする加熱延伸法が知られている(特開2000−164129等)。
【0004】
一方、このような電子線装置に用いられるスペーサーについては、電子源から放出された電子の一部がスペーサーに当たったり、放出電子の作用でイオン化したイオンがスペーサーに付着したりすることで帯電を引き起こす可能性が指摘されている。スペーサーが帯電すると、電子源から放出された電子の軌道が正確に制御できなくなり、例えば表示画像が歪むといった問題につながる。
【0005】
このような課題を解決するために、スペーサーの表面に凹凸構造を設けて、スペーサーの帯電を抑制する技術が特開2000−311608に開示されている。この特開2000−311608では、上記加熱延伸法を応用し、加熱延伸を行いながら表面に凹凸を形成していく方法や、ガラス母材に予め凹凸を形成しておいてから該ガラス母材を加熱延伸する方法等が挙げられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般にガラス材の延伸加工は、ガラス材の粘性が105〜1010dPa・sの範囲になるように加熱して行われる。
【0007】
上記従来の製造方法においても、ガラス母材の粘性が105〜1010dPa・sの範囲になるように加熱して延伸が行われるが、粘性を低めに設定して延伸、つまり加熱温度を高めにして延伸すると、図10に示されるように、得られる細板状スペーサーの断面長寸方向の両端部が丸味を帯びて膨らみやすくなる。このような膨れを生じると、得られた細板状スペーサーを、基板上に横長に立てて設置する場合に、基板との接触面が湾曲しているので、安定性が悪く、組み立て性が悪いと共に、支持強度も得にくくなる問題がある。
【0008】
また、粘性を高めに設定して延伸、つまり加熱温度を低めにして延伸すると、図11に示されるように、得られる細板状スペーサーの断面長寸方向の中間部がくびれやすくなる。このようなくびれを生じた場合、所期の強度が得られず、例えばパネル状ディスプレイの表裏一対の基板間に配置されるスペーサーとして用いた場合、一対の基板間は減圧状態となるため、必要な耐大気圧性が得られなくなる場合も生じる。
【0009】
そして、このようにスペーサーの製造時に断面形状の制御性が悪いと、上記のような帯電抑制等のための凹凸の形状についても設計通りの形状が得られないことになり、所望の帯電抑制効果が得られなくなるといった問題にもつながる。
【0010】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、表面に帯電抑制等のための凹凸が形成されたスペーサーが、より形状精度良く、且つより容易に製造可能となるようにすることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
ところで、上記膨れやくびれの発生原因は、縦横の寸法が異なる断面形状のガラス母材を加熱するときに、断面長手方向の両端部が中間部に比して加熱されやすいことにあると考えられる。例えば断面長方形のガラス母材で、その長手方向に沿った面を長手面、短手方向に沿った面を短手面とすると、断面長手方向の中間部は長手面からの熱で加熱されるのに対し、断面長手方向両端部は、長手面からと短手面からとの両方からの熱を受けて加熱されることになり、上記中間部に比して加熱されやすい。このため、ガラス母材の断面長手方向全体を所定の延伸しやすい粘性を有する状態にまで加熱しようとすると、上記両端部の加熱が過剰となり、粘性が低下して膨れの原因になると考えられる。また、この膨れを押さえるために加熱温度を下げると、上記中間部の加熱が不足し、中間部の粘性が高くなって、延伸時に応力が集中することでくびれの原因になると考えられる。
【0012】
本発明は、上記膨れとくびれの発生原因に鑑みてなされたもので、本発明の第1は、
表面に凹凸が形成されたスペーサーを、縦横の寸法が異なる断面形状を有し、断面長手方向に沿った外面に複数の溝を有するガラス母材を延伸温度に加熱し延伸して所要の長さに切断することにより製造するスペーサーの製造方法において、
ガラス母材を、ガラス母材の内層に配された低粘性ガラス材と、ガラス母材の表層部分のうち少なくとも前記断面長手方向に沿った外面を含む領域に配された高粘性ガラス材とからなる複合構造とし、
高粘性ガラス材は、外面側に複数の溝を有する部材を少なくとも含み、
低粘性ガラス材と高粘性ガラス材の粘性が共に105〜1010dPa・sの範囲内でかつ低粘性ガラス材の粘性より高粘性ガラス材の粘性が高くなる延伸温度に加熱して延伸することを特徴とするスペーサーの製造方法である。
【0013】
本発明は、上記第1の発明において、
「低粘性ガラス材は、断面形状が長方形であり、高粘性ガラス材は、少なくとも低粘性ガラス材の断面長辺側の2面に宛われていること」、
「低粘性ガラス材の断面長辺側の2面に宛われた高粘性ガラス材が、複数の細板部材を含み、該細板部材は、前記複数の溝のピッチと同じ幅を持ち、該溝の山部と谷部に対応する2つの異なる厚さの部分を有すること」、
「低粘性ガラス材の断面長辺側の2面に宛われた高粘性ガラス材の抵抗率が、108〜1010Ω・cmであること」、
「高粘性ガラス材が、更に低粘性ガラス材の断面短辺側の2面に宛われていること」、
「低粘性ガラス材の断面短辺側の2面に宛われた高粘性ガラス材の抵抗率が、103〜104Ω・cmであること」、
「高粘性ガラス材として、複数種類のガラス材を用いること」、
をその好ましい態様として含むものである。
【0014】
また、本発明の第2は、
表面に凹凸が形成されたスペーサーにおいて、
スペーサーの内層に配された低粘性ガラス材と、スペーサーの表層部分のうち少なくとも前記凹凸が形成された領域に配された高粘性ガラス材とが一体化された複合構造を有し、
低粘性ガラス材と高粘性ガラス材とが、低粘性ガラス材と高粘性ガラス材の粘性が共に105〜1010dPa・sの範囲内となる温度に加熱した時に、低粘性ガラス材の粘性より高粘性ガラス材の粘性が高くなるガラス材であることを特徴とするスペーサーである。
【0015】
本発明は、上記第2の発明において、
「低粘性ガラス材は、断面形状が長方形であり、高粘性ガラス材は、少なくとも低粘性ガラス材の断面長辺側の2面に一体化されていること」、
「低粘性ガラス材の断面長辺側の2面に一体化された高粘性ガラス材の抵抗率が、108〜1010Ω・cmであること」、
「高粘性ガラス材が、更に低粘性ガラス材の断面短辺側の2面に一体化されていること」、
「低粘性ガラス材の断面短辺側の2面に一体化された高粘性ガラス材の抵抗率が、103〜104Ω・cmであること」、
「高粘性ガラス材として、複数種類のガラス材が用いられていること」、
をその好ましい態様として含むものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係るスペーサーの製造方法の一例を示す説明図、図2は図1に示されるガラス母材の部分拡大図、図3は図1の方法によって得られる本発明に係るスペーサーの拡大斜視図である。
【0017】
図1において、1はガラス母材で、このガラス母材1は、図2に拡大して示されるように、断面(ガラス母材1の延伸方向に対する直角方向の断面)長方形の低粘性ガラス材2と、その断面長辺側の2面(断面長手方向に沿った面)に宛われて低粘性ガラス材2を挟み込んだ板状の高粘性ガラス材3を、全体として断面が略長方形となるように組み合わせたものとなっている。
【0018】
なお、図1においては図面の簡略化のため複数の溝の記載は省略しているが、ガラス母材1を構成する高粘性ガラス材3には、図2、図3に示すように、外面側、即ち低粘性ガラス材2に宛われる面と反対側の面に、延伸方向に沿って複数の溝が設けられている。
【0019】
本例におけるガラス母材1の断面形状は略長方形であるが、本発明はこのような断面形状のガラス母材1に限らず、縦横の寸法が異なる断面形状のガラス母材1、例えば断面形状が略楕円形、略台形などのガラス母材1に対しても有益で、特に長手方向中間部と両端部の加熱状態に差を生じやすいことから、長手方向の寸法が短手方向の寸法の5倍以上となった断面形状のガラス母材1に対して有効である。また、本明細書における略長方形とは、4つのコーナーが直角に交わった形状の他、コーナーに面取り加工や丸味付(R加工)が施された形状をも含み、略としているのは溝の部分を考慮してのことである。しかしながら、基板間を安定に支えるスペーサーを得るため、また、溝の形状を含めた断面形状を所望の設計に併せて制御性良く形成するためにも、好ましい形態は断面が略長方形のものである。
【0020】
上記低粘性ガラス材2と高粘性ガラス材3の組み合わせは、押し付け合わせた状態、嵌め合わせた状態、接着した状態のいずれでも良い。本例においては、図1に示されるように、ガラス母材1の周囲をメカチャック4で締め付けることで、低粘性ガラス材2と高粘性ガラス材3が相互に押し付け合わされた状態で組み合わされている。
【0021】
上記低粘性ガラス材2と高粘性ガラス材3を構成するガラスとしては、例えば元素ガラス、酸化物ガラス、フッ化物ガラス、塩化物ガラス、硫化物ガラスなどから用途に応じて選択することができる。これらのうち、加工性の点からは、酸化物ガラス(例えばケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラスなど)が好ましい。
【0022】
図1に示される例においては、前記低粘性ガラス材2と高粘性ガラス材3を組み合わせたガラス母材1を用い、このガラス母材1をメカチャック4で締め付け保持し、下部をヒーター6で加熱して延伸し、延伸した延伸ガラス母材1’の下部を引き取りローラー5間に挟み込む。この状態で、メカチャック4を徐々に下降させながら、引き取りローラー5を回転させ、メカチャック4の下降速度より速い引き取り速度で延伸ガラス母材1’を引き取ると共に、上記メカチャック4と引き取りローラー5間で、ヒーター6によりガラス母材1を延伸温度に加熱し軟化させる。すると、メカチャック4の下降速度と引き取りローラー5による引き取り速度の速度差によって、延伸温度に加熱されて軟化したガラス母材1が延伸されると共に、低粘性ガラス材2と高粘性ガラス材3が一体化され、ガラス母材1と断面形状がほぼ相似形の延伸ガラス母材1’が連続して形成される。そして、冷却固化した状態で引き取りローラー5を通過した延伸ガラス母材1’をカッター7で切断することで、所望の細さの板状または柱状のスペーサー8(図3参照)とすることができる。
【0023】
ガラス母材1を構成する高粘性ガラス材2に設けておく溝の形状は、断面が矩形状、台形状、半円形状等、特開2000−311608に示されているように、延伸後完成したスペーサー8が基板間に配置された状態で該スペーサー8表面に入射する電子の入射角度をなるべく小さくすることが可能となるような設計に合わせて適宜決定すればよい。図2は溝の断面が矩形状の場合を示しているが、図6には溝の断面が台形状の場合が示してある。図6のように、溝の断面が台形状であると、スペーサー表面へ入射する電子の入射角をより小さくすることができるため好ましい。
【0024】
また、この溝の幅、深さ、ピッチ等の寸法は、どの程度の延伸を行うかにより異なり、これも完成状態の設計に合わせて適宜決定される。なお、本発明における溝は、必ずしもガラス母材の延伸方向に連続して設けられている必要はなく、途中で途切れていても構わないが、加工の容易性を考えると延伸方向に連続した溝を設けることが好ましい。
【0025】
上記ガラス母材1の延伸は、低粘性ガラス材2と高粘性ガラス材3の粘性が共に105〜1010dPa・sの範囲内でかつ低粘性ガラス材2の粘性より高粘性ガラス材3の粘性が高くなる延伸温度に加熱して行われる。延伸温度における低粘性ガラス材2と高粘性ガラス材3の粘性が105〜1010dPa・sの範囲外である場合、ガラス母材1の延伸加工が困難となる。具体的な延伸温度は、低粘性ガラス材2および高粘性ガラス材3の材質などによっても相違するが、一般的には500〜1000℃程度である。
【0026】
低粘性ガラス材2と高粘性ガラス材3の粘性が共に105〜1010dPa・sの範囲内でかつ低粘性ガラス材2の粘性より高粘性ガラス材3の粘性が高くなる延伸温度に加熱しての延伸は、本発明における低粘性ガラス材と高粘性ガラス材として、低粘性ガラス材と高粘性ガラス材の粘性が共に105〜1010dPa・sの範囲内となる温度に加熱した時に、低粘性ガラス材の粘性より高粘性ガラス材の粘性が高くなるガラス材をそれぞれ用いることで行うことができる。低粘性ガラス材2と高粘性ガラス材3の粘性の調整は、低粘性ガラス材2と高粘性ガラス材3の成分やその配合量の調整によって行うことができる。例えば、酸化物ガラスにおいては、含有されるアルカリ酸化物、酸化ホウ素、酸化鉛などの含有量を多くすること(少なくすること)で高温領域での粘性を下げる(上げる)ことができ、含有される酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの含有量を多く(少なく)することで、高温領域の粘性を上げる(下げる)ことができる。また、上記成分やその配合量の調整と、低粘性ガラス材2と高粘性ガラス材3の加熱温度の調整を併用することもできる。加熱温度の調整は、例えば低粘性ガラス材2の中心部に焦点を合わせたレンズや凹面鏡を介して赤外線を照射することにより加熱を行い、低粘性ガラス材2を高粘性ガラス材3に比して高温に加熱することによって行うことができる。
【0027】
上記方法によると、図3に示すような、膨れ及びくびれのないスペーサー8を得ることができる。これは、上記延伸温度において、低粘性ガラス材2の粘性より、この低粘性ガラス材2の両長手面を覆っている高粘性ガラス材3の粘性が高いため、ガラス母材1の断面長手方向両端部の低粘性ガラス材2の粘性が低くなりすぎても、これを覆う高粘性ガラス材3で膨れを抑制することができるためと考えられる。従って、低粘性ガラス材2のみでガラス母材1を構成した場合には断面長手方向両端部に膨れを生じてしまう延伸温度に加熱しても、この膨れを生じることがなく、膨れもくびれもないスペーサー8を得ることができる。
【0028】
また、高粘性ガラス材には片面のみに溝を形成すれば良いため、製造機械の単純構成化、工程の簡素化、短時間化が可能となる。さらには、低粘性ガラス材と高粘性ガラス材とにより材料の組合せの選択の幅が広がり、低粘性ガラス材の材料選択基準には強度や、熱膨張率(基板との熱応力の関係を考慮)等を主とし、高粘性ガラス材の材料選択基準には帯電抑制の効果を重視するといったことも可能となる。
【0029】
通常、スペーサー8の厚みは0.05〜0.5mm程度で、この程度の厚みのスペーサー8としたときの高粘性ガラス材3の厚みは、0.5〜5μmであることが好ましい。つまり、前記ガラス母材1の厚み、ガラス母材1における低粘性ガラス材2及び高粘性ガラス材3の厚みは、延伸後の厚みが上記範囲内となるものであることが好ましい。ガラス母材1における高粘性ガラス材3の厚みが大きすぎると、延伸加工が行いにくく、高粘性ガラス材3の厚みが小さすぎると、上記膨れの抑制効果が得にくくなる。また、延伸温度における低粘性ガラス材2と高粘性ガラス材3の粘性の差は、膨れの抑制効果を得やすくする上で、0.1dPa・s以上であることが好ましい。尚、本明細書中において溝を有する高粘性ガラス材の厚さとは、溝の山部に対応する最大の厚みを指すものとする。
【0030】
ところで、外面側に延伸方法に沿って複数の溝を有する部材を高粘性ガラス材として用いる方法には、上記のように高粘性ガラス材を単体の板状部材に溝を形成する形態もあるが、高粘性ガラス材を複数の細板部材を含む複数の部材から構成する形態も好ましい形態として挙げられる。このための細板部材には、前記複数の溝のピッチと同じ幅を持ち、前記溝の山部と谷部に対応する2つの異なる厚さの部分を有する部材を用いる。図7は、このような複数の細板部材を含む複数の部材により高粘性ガラス材を構成する形態を説明するための概念図である。図7において、3”は細板部材を表している。このように本形態では、同一形状の複数の細板部材3”を用意し、これにより図7に示すように低粘性ガラス材2の周側面の断面長辺側の面を覆うことで、高粘性ガラス材を構成する。
【0031】
なお、細板部材の形状は、高粘性ガラス材に形成する上記の様な断面が矩形状や台形状等の様々な形状の溝に合わせて1ピッチ分の形態で作製すれば良い。
【0032】
このような複数の細板部材により高粘性ガラス材を構成する形態によれば、単一形状の部材の製造は、板材に加工により溝を設けるよりも製造の簡素化が可能であるため、さらなる低コスト化が可能となる。
【0033】
なお、断面長方形の低粘性ガラス材の断面長辺側の2面に宛われた高粘性ガラス材の抵抗率は、基板間において過剰に電流が流れない程度に高抵抗であり、且つ帯電電荷を適切に放電するのに十分な程度に低抵抗であるために、108〜1010Ω・cmであることが好ましい。
【0034】
また、スペーサーの形状安定性が良いことにより、さらなる別の効果も奏することとなる。この効果を、図8、図9を用いて説明する。図8はスペーサーが基板間を支持するように配置された状態を説明するための断面概念図、図9はスペーサーの基板との接合面に低抵抗膜を成膜する工程を説明するための概念図である。図8において、9は低抵抗膜、1000は基板、1001は基板上に配置された配線を表している。
【0035】
スペーサーの帯電を抑制するためには、スペーサー8に凹凸を設けて帯電の原因となる電荷の露出面からの流入或いは流出を防ぐだけでなく、図8に示すように、電荷を外部に効率的に逃がすために、スペーサー8と基板1000や基板上に配置された配線1001との接合面に低抵抗膜9を設けておくことが好ましい。
【0036】
この低抵抗膜9を形成する方法はいろいろ考えられるが、多数のスペーサーに良質な低抵抗膜9を形成する方法として、図9に示すような方法が考えられている。即ち、スペーサー8を基板との接合面が露出する状態で多数束ね、この露出部分にスパッタ法等により金属等の低抵抗物質を成膜するというものである。
【0037】
ところが、形状安定性が悪く、例えば図10、図11のように歪んだ形状のスペーサーを束ねた場合、スペーサー間に隙間が生じ、これに成膜を施すと成膜物質が接合面以外の部分にまで回り込み、所定の低抵抗膜9を形成することができなくなってしまう。
【0038】
本発明のような方法で、形状安定性良くスペーサー8を形成しておけば、このような低抵抗膜9の成膜時の問題を回避することができ、良好な低抵抗膜9が得られることになる。
【0039】
図4はガラス母材の他の例を示す部分拡大図、図5は図4のガラス母材から得られる本発明に係るスペーサーを示す斜視図で、図1〜図3と同じ符号は同じ部材を示すものである。3’は断面長方形の低粘性ガラス材2の断面短辺側に宛われた高粘性ガラス材を示している。
【0040】
本例におけるガラス母材1は、断面形状が長方形の低粘性ガラス材2の断面短辺側にも高粘性ガラス材3’が宛われたものとなっている。このようにすると、得られるスペーサー8は短手面をも高粘性ガラス材で覆われたものとなり、短手面の平滑性が一層得やすくなる。また、本例においては、低粘性ガラス材2の断面長辺側の高粘性ガラス材3と、断面短辺側の高粘性ガラス材3’を、含有成分の種類及び/又は配合量が異なる異種のガラス材で構成し、膨れ防止制御を緻密に行うこともできる。
【0041】
また、この図4に示したような形態においては、低粘性ガラス材の断面短辺側の2面に宛われた高粘性ガラス材3’の抵抗率が103〜104Ω・cmであるようにすれば、上記図8を用いて説明した低抵抗膜9として利用することもできる。
【0042】
【実施例】
(実施例1)
スペーサー8を、図1に示されるようなメカチャック4と引き取りローラー5を用い、加熱したガラス母材1を延伸することで作成した。
【0043】
ガラス母材1としては、図2に示すような形態で、断面形状が4mm×48mmの長方形をなす低粘性ガラス材2の断面長辺側の面にそれぞれ最大厚さ1mmで幅48mmの高粘性ガラス材3を宛ったもので、全体の断面に外接する長方形の断面積S1が約288mm2(外接長方形の寸法が6mm×48mm)のものを用いた。高粘性ガラス材3の溝は図2に示すように断面が矩形状の形態で形成し、溝の深さは0.3mm、幅は0.3mm、ピッチは0.9mmとした。材料としては、低粘性ガラス材2には延伸時の加熱温度800℃における粘性106.0dPa・sを、高粘性ガラス材3には抵抗率109Ω・cm、延伸時の加熱温度800℃における粘性107.6dPa・sをそれぞれ用いた。
【0044】
上記ガラス母材1を、V1=5mm/minの速度でメカチャック4を降下させることにより送り出し、ヒーター6で約800℃に加熱し、ヒーター6付近に配置された引き取りローラー5にてV2=4500mm/minの速度で引き取ることで加熱延伸し、最後にカッター7にて長さが1000mmになるように切断した。得られたスペーサー8の断面積S2は約0.32mm2(0.2mm×1.6mm)で、前述した部分的なくびれおよび膨出は見受けられなかった。溝は断面が矩形状で、深さは10μm、幅は10μm、ピッチは30μmの整った形状のものが得られた。
【0045】
また、高粘性ガラス材3の部分のシート抵抗は、1012Ω/□であった。
(実施例2)
本例においては、低粘性ガラス材2には延伸時の加熱温度800℃における粘性106.5dPa・sを用い、高粘性ガラス材3には抵抗率109Ω・cm、延伸時の加熱温度800℃における粘性107.0dPa・sを用いた以外は実施例1と同様にしてスペーサーを作成した。
【0046】
本例においても、実施例1と同様の良質なスペーサーが得られた。
【0047】
(比較例)
本例においては、ガラス母材全体に延伸時の加熱温度800℃における粘性107dPa・sを用いた以外は実施例1と同様にしてスペーサーを作成した。
【0048】
得られたスペーサーは、全体的に膨出していて、丸みを帯びたものとなっており、溝についても設計通りの形状は得られなかった。
【0049】
(実施例3)
本実施例のスペーサは、実施例1における高粘性ガラス材3の周期的な帯状の溝を、図7に示すように、複数の細板部材3”を配列することにより形成した点を除いては実施例1と同様に作成した。
【0050】
1つの細板部材3”の寸法は、全体の幅は0.9mmであり、このうち最大厚さの部分の幅は0.6mm、最小厚さの部分の幅は0.3mmとし、最大厚さは1mm、最小厚さは0.7mmとした。
【0051】
本例においても、実施例1と同様の良質なスペーサーが得られた。
【0052】
(実施例4)
スペーサー8を、図1に示されるようなメカチャック4と引き取りローラー5を用い、加熱したガラス母材1を延伸することで作成した。
【0053】
ガラス母材1としては、図4に示すような形態で、断面形状が4mm×46mmの長方形をなす低粘性ガラス材2の断面長辺側の面にそれぞれ最大厚さ1mmで幅46mmの高粘性ガラス材3、低粘性ガラス材2の断面短辺側の面にそれぞれ厚さ1mmで幅6mmの高粘性ガラス材3’を宛ったもので、全体の断面積S1が約288mm2(外接長方形の寸法が6mm×48mm)のものを用いた。なお、高粘性ガラス材3の溝は断面が矩形状の形態で形成し、溝の深さは0.3mm、幅は0.3mm、ピッチは0.9mmとした。低粘性ガラス材2には延伸時の加熱温度800℃における粘性106.0dPa・sを、高粘性ガラス材3、3’には抵抗率109Ω・cm、延伸時の加熱温度800℃における粘性107.6dPa・sをそれぞれ用いた。
【0054】
上記ガラス母材1を、V1=5mm/minの速度でメカチャック4を降下させることにより送り出し、ヒーター6で約800℃に加熱し、ヒーター6付近に配置された引き取りローラー5にてV2=4500mm/minの速度で引き取ることで加熱延伸し、最後にカッター7にて長さが1000mmになるように切断した。得られたスペーサー8の断面積S2は約0.32mm2(0.2mm×1.6mm)で、前述した部分的なくびれおよび膨出は見受けられず、特に断面短辺側の平坦性は実施例1のスペーサーよりも優れていた。また、溝は断面が矩形状で、深さは10μm、幅は10μm、ピッチは30μmの整った形状のものが得られた。
【0055】
また、高粘性ガラス材3、3’の部分のシート抵抗は、1012Ω/□であった。
【0056】
(実施例5)
本例は、実施例1〜4において作製したスペーサーに上記図9を用いて説明したような方法により、10nm厚のTi膜、200nm厚のPt膜をこの順でどちらもスパッタにより成膜し、低抵抗膜を形成した。
【0057】
その結果、スペーサー8の断面長辺側の側面への成膜材料の回り込みは見られず、シート抵抗が103Ω/□の所望の低抵抗膜が得られた。
【0058】
(実施例6)
本例は、低粘性ガラス材2の断面短辺側の面に宛った高粘性ガラス材3’の材料を、抵抗率104Ω・cm、延伸時の加熱温度800℃における粘性107.6dPa・sとした点以外は実施例4と同様にしてスペーサーを作成した。
【0059】
本例において得られたスペーサーにおいては、高粘性ガラス材3’の部分がシート抵抗103Ω/□となっており、低抵抗膜として十分機能するようになっていた。
【0060】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したとおりのものであり、表面に帯電抑制等のための凹凸が形成されたスペーサーが、より形状精度良く、且つより容易に製造可能となるようになる。
【0061】
更には、良質な低抵抗膜を、不要な部分への回り込み無く、所望の状態で形成することもできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスペーサーの製造方法の一例を示す説明図である。
【図2】図1に示されるガラス母材の部分拡大図である。
【図3】図1の方法によって得られる本発明に係るスペーサーの拡大斜視図である。
【図4】ガラス母材の他の例を示す部分拡大図である。
【図5】図4のガラス母材から得られる本発明に係るスペーサーを示す斜視図である。
【図6】高粘性ガラス材に設けられた溝の断面が台形状の形態の断面図である。
【図7】複数の細板部材により高粘性ガラス材を構成する形態を説明するための概念図である。
【図8】スペーサーが基板間を支持するように配置された状態を説明するための断面概念図である。
【図9】スペーサーの基板との接合面に低抵抗膜を成膜する工程を説明するための概念図である。
【図10】膨れの発生状態の説明図である。
【図11】くびれの発生状態の説明図である。
【符号の説明】
1 ガラス母材
1’ 延伸ガラス母材
2 低粘性ガラス材
3,3’ 高粘性ガラス材
3” 細板部材
4 メカチャック
5 引き取りローラー
6 ヒーター
7 カッター
8 スペーサー
9 低抵抗膜
1000 基板
1001 配線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a spacer manufacturing method and a spacer interposed between a pair of substrates in an electronic / electric device and supporting the substrates. More specifically, the present invention relates to a method of manufacturing a spacer, for example, which is disposed between a pair of front and back substrates of a panel-shaped display, and has a surface formed with irregularities for suppressing charge and the like, and a spacer.
[0002]
[Prior art]
In recent years, surface-conduction type electron-emitting devices are arranged in a matrix on a substrate, and emitted electrons are radiated to phosphors provided on a substrate facing each other so as to hermetically seal the electron-emitting devices to form an image. The development of a panel-shaped display to be formed is in progress.
[0003]
Such a method of manufacturing a spacer for supporting a space between substrates of an electron beam apparatus in which an electron source is hermetically sealed between a pair of substrates includes a glass base material having a rectangular cross section, and a delivery roller sandwiching the glass base material. On the other hand, the glass base material that has been sent out is sandwiched between the take-up rollers, and the glass base material is heated and softened between the feed-out roller and the take-up roller. Stretched by the difference in speed between the feed speed of the feed roller and the take-up speed of the take-off roller to form a stretched glass base material having a similar cross-sectional shape to the glass base material. There is known a heat stretching method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-164129).
[0004]
On the other hand, the spacer used in such an electron beam device is charged by a part of the electrons emitted from the electron source hitting the spacer, or the ions ionized by the action of the emitted electrons adhere to the spacer. It is pointed out that it may cause it. When the spacer is charged, the trajectory of the electrons emitted from the electron source cannot be accurately controlled, which leads to a problem that a displayed image is distorted, for example.
[0005]
In order to solve such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-311608 discloses a technique in which a concavo-convex structure is provided on the surface of a spacer to suppress charging of the spacer. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-31608, the above-described heating and stretching method is applied, and a method of forming unevenness on the surface while performing heating and stretching, or forming unevenness on a glass base material in advance and then applying the glass base material A method of stretching by heating is mentioned.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in general, the glass material is stretched by heating so that the viscosity of the glass material is in the range of 10 5 to 10 10 dPa · s.
[0007]
In the above-mentioned conventional manufacturing method as well, stretching is performed by heating so that the viscosity of the glass base material is in the range of 10 5 to 10 10 dPa · s. However, the stretching is performed by setting the viscosity to be relatively low, that is, the heating temperature is increased. When the film is stretched at a higher height, as shown in FIG. 10, both ends of the obtained thin plate-shaped spacer in the longitudinal direction of the cross section become round and easily swell. When such a swelling occurs, when the obtained thin plate-shaped spacer is installed vertically on the substrate, the contact surface with the substrate is curved, so that the stability is poor and the assembling property is poor. In addition, there is a problem that it is difficult to obtain the supporting strength.
[0008]
In addition, when stretching is performed with a higher viscosity set, that is, when stretching is performed with a lower heating temperature, as shown in FIG. 11, the intermediate portion of the obtained thin plate-shaped spacer in the cross-sectional length direction is easily constricted. When such constriction occurs, the desired strength cannot be obtained.For example, when used as a spacer disposed between a pair of front and back substrates of a panel-shaped display, the pressure between the pair of substrates is reduced. In some cases, high atmospheric pressure resistance cannot be obtained.
[0009]
If the controllability of the cross-sectional shape at the time of manufacturing the spacer is poor, the shape of the unevenness for suppressing charge as described above cannot be obtained as designed, and the desired charge suppression effect can be obtained. Also leads to the problem that it cannot be obtained.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a spacer having a surface on which irregularities for suppressing charge and the like are formed, which can be manufactured with higher shape accuracy and more easily. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
By the way, it is considered that the cause of the occurrence of the swelling and constriction is that when heating a glass base material having a cross-sectional shape having different vertical and horizontal dimensions, both ends in the cross-sectional longitudinal direction are more likely to be heated than the intermediate portion. . For example, in a glass base material having a rectangular cross section, if a surface along the longitudinal direction is a long surface and a surface along the short direction is a short surface, an intermediate portion in the cross section is heated by heat from the long surface. On the other hand, both ends in the cross-section longitudinal direction are heated by receiving heat from both the long side and the short side, and are more likely to be heated as compared with the intermediate part. For this reason, if it is attempted to heat the entire length of the glass base material in the cross-sectional longitudinal direction to a state where the glass base material has a viscosity that facilitates stretching, it is considered that the heating of the both ends becomes excessive, the viscosity is reduced, and swelling is caused. Further, if the heating temperature is lowered to suppress the bulging, the heating of the intermediate portion becomes insufficient, the viscosity of the intermediate portion increases, and the concentration of stress during stretching is considered to cause necking.
[0012]
The present invention has been made in view of the causes of the above-mentioned swelling and constriction.
A spacer with irregularities formed on the surface has a cross-sectional shape with different vertical and horizontal dimensions, and a glass base material having a plurality of grooves on the outer surface along the cross-sectional longitudinal direction is heated to the drawing temperature and drawn to a required length. In a method of manufacturing a spacer manufactured by cutting into
A glass base material, from a low-viscosity glass material arranged in the inner layer of the glass base material and a high-viscosity glass material arranged in a region including at least the outer surface along the cross-sectional longitudinal direction in the surface layer portion of the glass base material Composite structure
The high-viscosity glass material includes at least a member having a plurality of grooves on the outer surface side,
The low-viscosity glass material and the high-viscosity glass material both have a viscosity in the range of 10 5 to 10 10 dPa · s, and are heated to a stretching temperature at which the viscosity of the high-viscosity glass material becomes higher than the viscosity of the low-viscosity glass material. A method for manufacturing a spacer, characterized in that:
[0013]
The present invention provides, in the above first invention,
"The low-viscosity glass material has a rectangular cross-sectional shape, and the high-viscosity glass material is addressed to at least two surfaces on the long side of the cross-section of the low-viscosity glass material."
"The high-viscosity glass material addressed to two surfaces on the long side of the cross section of the low-viscosity glass material includes a plurality of thin plate members, and the thin plate members have the same width as the pitch of the plurality of grooves. Having two different thicknesses corresponding to the peaks and valleys of the groove ",
"The resistivity of the high-viscosity glass material addressed to the two surfaces on the longer side of the cross-section of the low-viscosity glass material is 10 8 to 10 10 Ω · cm."
"The high-viscosity glass material is further addressed to the two surfaces on the short side of the cross-section of the low-viscosity glass material."
"The resistivity of the high-viscosity glass material addressed to the two short-side sides of the low-viscosity glass material is 10 3 to 10 4 Ω · cm.”
"Using multiple types of glass materials as high-viscosity glass materials",
Is included as a preferable embodiment.
[0014]
The second aspect of the present invention is as follows.
In the spacer with irregularities formed on the surface,
A low-viscosity glass material disposed on the inner layer of the spacer and a composite structure in which a high-viscosity glass material disposed on at least the region where the irregularities are formed in the surface layer portion of the spacer are integrated,
When the low-viscosity glass material and the high-viscosity glass material are heated to a temperature at which both the low-viscosity glass material and the high-viscosity glass material have a viscosity in the range of 10 5 to 10 10 dPa · s, The spacer is characterized by being a glass material in which the viscosity of a highly viscous glass material becomes higher.
[0015]
The present invention provides, in the above second invention,
"The low-viscosity glass material has a rectangular cross-sectional shape, and the high-viscosity glass material is integrated with at least two surfaces on the long side of the cross-section of the low-viscosity glass material."
"The resistivity of the high-viscosity glass material integrated with the two surfaces on the long side of the cross section of the low-viscosity glass material is 10 8 to 10 10 Ω · cm”,
"The high-viscosity glass material is further integrated with the two surfaces on the short side of the cross section of the low-viscosity glass material."
"The resistivity of the high-viscosity glass material integrated with the two surfaces on the short side of the cross section of the low-viscosity glass material is 10 3 to 10 4 Ω · cm.”
"A plurality of types of glass materials are used as high-viscosity glass materials."
Is included as a preferable embodiment.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a method of manufacturing a spacer according to the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged view of the glass base material shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a view of a spacer according to the present invention obtained by the method of FIG. It is an expansion perspective view.
[0017]
In FIG. 1,
[0018]
Although a plurality of grooves are not shown in FIG. 1 for simplification of the drawing, the high-
[0019]
Although the cross-sectional shape of the
[0020]
The combination of the low-viscosity glass material 2 and the high-
[0021]
The glass constituting the low-viscosity glass material 2 and the high-
[0022]
In the example shown in FIG. 1, a
[0023]
The shape of the groove provided in the high-viscosity glass material 2 constituting the
[0024]
The dimensions such as the width, depth, and pitch of the groove differ depending on how much stretching is performed, and this is also appropriately determined according to the design of the completed state. The grooves in the present invention are not necessarily provided continuously in the stretching direction of the glass base material, and may be interrupted on the way, but considering the ease of processing, grooves continuous in the stretching direction are considered. Is preferably provided.
[0025]
The stretching of the
[0026]
The low-viscosity glass material 2 and the high-
[0027]
According to the above method, a
[0028]
In addition, since grooves need only be formed on one side of the high-viscosity glass material, it is possible to simplify the manufacturing machine, simplify the process, and shorten the time. Furthermore, the range of choice of material combinations is broadened by using low-viscosity glass materials and high-viscosity glass materials. The material selection criteria for low-viscosity glass materials consider the strength and the coefficient of thermal expansion (the relationship between the thermal stress and the substrate). ), Etc., and the effect of suppressing charge can be emphasized as a material selection criterion for a high-viscosity glass material.
[0029]
Usually, the thickness of the
[0030]
By the way, as a method of using a member having a plurality of grooves on the outer surface side along the stretching method as a high-viscosity glass material, there is also a form in which the high-viscosity glass material is formed in a single plate-like member as described above. An embodiment in which the high-viscosity glass material is composed of a plurality of members including a plurality of thin plate members is also a preferred embodiment. As the thin plate member for this purpose, a member having the same width as the pitch of the plurality of grooves and having two different thickness portions corresponding to the peaks and valleys of the grooves is used. FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining an embodiment in which a high-viscosity glass material is constituted by a plurality of members including such a plurality of thin plate members. In FIG. 7, 3 ″ represents a thin plate member. In this embodiment, a plurality of
[0031]
Note that the shape of the thin plate member may be formed in a form of one pitch in accordance with grooves having various shapes such as a rectangular shape and a trapezoidal shape, as described above, formed in a high-viscosity glass material.
[0032]
According to the configuration in which the high-viscosity glass material is constituted by such a plurality of thin plate members, the production of a single-shaped member can be simplified more than the provision of a groove in the plate material, so that further production is possible. Cost reduction becomes possible.
[0033]
The resistivity of the high-viscosity glass material addressed to the two long-side sides of the cross-section of the low-viscosity glass material having a rectangular cross-section is high enough to prevent excessive current flow between the substrates, The resistance is preferably 10 8 to 10 10 Ω · cm because the resistance is low enough to discharge properly.
[0034]
Further, since the shape stability of the spacer is good, another effect can be obtained. This effect will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a conceptual cross-sectional view for explaining a state in which spacers are arranged so as to support between the substrates, and FIG. 9 is a conceptual view for explaining a step of forming a low-resistance film on a bonding surface of the spacer with the substrate. FIG. In FIG. 8,
[0035]
In order to suppress the charging of the spacers, not only is the provision of unevenness on the
[0036]
Various methods for forming the low-
[0037]
However, the shape stability is poor. For example, when spacers having a distorted shape as shown in FIGS. 10 and 11 are bundled, a gap is formed between the spacers. And the predetermined
[0038]
If the
[0039]
4 is a partially enlarged view showing another example of the glass base material, and FIG. 5 is a perspective view showing a spacer according to the present invention obtained from the glass base material of FIG. 4, and the same reference numerals as those in FIGS. It is shown. Reference numeral 3 'denotes a high-viscosity glass material addressed to the short side of the cross-section of the low-viscosity glass material 2 having a rectangular cross section.
[0040]
In the
[0041]
In the embodiment shown in FIG. 4, the resistivity of the high-viscosity glass material 3 'addressed to the two short-side surfaces of the low-viscosity glass material is 10 3 to 10 4 Ω · cm. By doing so, it can also be used as the
[0042]
【Example】
(Example 1)
The
[0043]
As the
[0044]
The
[0045]
The sheet resistance of the high
(Example 2)
In this example, low viscous glass material 2 with viscosity 10 6.5 dPa · s at a heating temperature 800 ° C. at the time of stretching, the high
[0046]
Also in this example, a high-quality spacer similar to that in Example 1 was obtained.
[0047]
(Comparative example)
In this example, a spacer was prepared in the same manner as in Example 1 except that a viscosity of 10 7 dPa · s at a heating temperature of 800 ° C. during stretching was used for the entire glass base material.
[0048]
The obtained spacer was swollen as a whole and rounded, and the groove could not have the designed shape.
[0049]
(Example 3)
The spacer of this embodiment is different from that of the first embodiment in that a periodic band-shaped groove of the high-
[0050]
The dimension of one
[0051]
Also in this example, a high-quality spacer similar to that in Example 1 was obtained.
[0052]
(Example 4)
The
[0053]
As the
[0054]
The
[0055]
The sheet resistance of the high-
[0056]
(Example 5)
In this example, a 10 nm-thick Ti film and a 200 nm-thick Pt film are formed by sputtering on the spacers manufactured in Examples 1 to 4 in this order by the method described with reference to FIG. A low resistance film was formed.
[0057]
As a result, no wraparound of the film-forming material was observed on the side surface on the longer side of the cross section of the
[0058]
(Example 6)
In the present example, the material of the high-
[0059]
In the spacer obtained in this example, the portion of the high-
[0060]
【The invention's effect】
The present invention is as described above, and a spacer having a surface with irregularities for suppressing charge or the like can be manufactured with higher shape accuracy and more easily.
[0061]
Furthermore, a high-quality low-resistance film can be formed in a desired state without sneaking into an unnecessary portion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a method for manufacturing a spacer according to the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged view of the glass base material shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged perspective view of a spacer according to the present invention obtained by the method of FIG. 1;
FIG. 4 is a partially enlarged view showing another example of the glass base material.
FIG. 5 is a perspective view showing a spacer according to the present invention obtained from the glass base material of FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional view of a trapezoidal cross section of a groove provided in a high-viscosity glass material.
FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining an embodiment in which a high-viscosity glass material is constituted by a plurality of thin plate members.
FIG. 8 is a conceptual cross-sectional view for explaining a state where spacers are arranged to support between substrates.
FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining a step of forming a low-resistance film on a bonding surface of a spacer with a substrate.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a state of occurrence of swelling.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a state of occurrence of constriction.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (13)
ガラス母材を、ガラス母材の内層に配された低粘性ガラス材と、ガラス母材の表層部分のうち少なくとも前記断面長手方向に沿った外面を含む領域に配された高粘性ガラス材とからなる複合構造とし、
高粘性ガラス材は、外面側に複数の溝を有する部材を少なくとも含み、
低粘性ガラス材と高粘性ガラス材の粘性が共に105〜1010dPa・sの範囲内でかつ低粘性ガラス材の粘性より高粘性ガラス材の粘性が高くなる延伸温度に加熱して延伸することを特徴とするスペーサーの製造方法。A spacer with irregularities formed on the surface has a cross-sectional shape with different vertical and horizontal dimensions, and a glass base material having a plurality of grooves on the outer surface along the cross-sectional longitudinal direction is heated to the drawing temperature and drawn to a required length. In a method of manufacturing a spacer manufactured by cutting into
A glass base material, from a low-viscosity glass material arranged in the inner layer of the glass base material and a high-viscosity glass material arranged in a region including at least the outer surface along the cross-sectional longitudinal direction in the surface layer portion of the glass base material Composite structure
The high-viscosity glass material includes at least a member having a plurality of grooves on the outer surface side,
The low-viscosity glass material and the high-viscosity glass material both have a viscosity in the range of 10 5 to 10 10 dPa · s, and are heated to a stretching temperature at which the viscosity of the high-viscosity glass material becomes higher than the viscosity of the low-viscosity glass material. A method for producing a spacer, comprising:
スペーサーの内層に配された低粘性ガラス材と、スペーサーの表層部分のうち少なくとも前記凹凸が形成された領域に配された高粘性ガラス材とが一体化された複合構造を有し、
低粘性ガラス材と高粘性ガラス材とが、低粘性ガラス材と高粘性ガラス材の粘性が共に105〜1010dPa・sの範囲内となる温度に加熱した時に、低粘性ガラス材の粘性より高粘性ガラス材の粘性が高くなるガラス材であることを特徴とするスペーサー。In the spacer with irregularities formed on the surface,
A low-viscosity glass material disposed on the inner layer of the spacer and a composite structure in which a high-viscosity glass material disposed on at least the region where the irregularities are formed in the surface layer portion of the spacer are integrated,
When the low-viscosity glass material and the high-viscosity glass material are heated to a temperature at which both the low-viscosity glass material and the high-viscosity glass material have a viscosity in the range of 10 5 to 10 10 dPa · s, A spacer characterized in that the viscosity of the high-viscosity glass material is higher.
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Cited By (1)
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JP2006244870A (en) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Nippon Electric Glass Co Ltd | Manufacturing method for glass spacer for flat panel display device, and the glass spacer |
-
2002
- 2002-08-01 JP JP2002224348A patent/JP2004071163A/en not_active Withdrawn
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JP2006244870A (en) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Nippon Electric Glass Co Ltd | Manufacturing method for glass spacer for flat panel display device, and the glass spacer |
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