JP2005193333A

JP2005193333A - セラミック板の反りの矯正方法及び平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法

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Publication number: JP2005193333A
Application number: JP2004002327A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ito; 正弘伊東; Takao Matsumoto; 孝雄松本
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2024-01-07
Also published as: JP3935148B2

Abstract

【課題】セラミック板の反りを容易に矯正することを可能とするセラミック板の反りの矯正方法及び、上記矯正方法を用いた平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法を提供する。
【解決手段】第一の平均粒径の研磨材によって両面が研磨されたセラミック板の反りを矯正する方法であって、セラミック板において反りによって凸状とされた面を、第一の平均粒径よりも小さい第二の平均粒径の研磨材で研磨する。
【選択図】なし

Description

本発明は、セラミック板の反りの矯正方法及び平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法に関する。

例えば、特許文献１に示すような平面パネルディスプレイ（電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ））が知られている。このような平面パネルディスプレイにおいては、陰極構造体を有する背板と、燐層が堆積された蛍光画素領域を有するガラス面板と、を離間するためにセラミック製の薄板状のスペーサを用いている。

このようなスペーサは、セラミック基体からセラミック板を切りだし、切り出したセラミック板に対して表面の研磨や金属膜の形成等の加工をすることにより得られる。セラミック板の厚みは０．５ｍｍ以下、例えば０．１ｍｍ程度である。

セラミック板を研磨する際には、例えばセラミック板の両面をダイヤモンド等の研磨材で研磨する方法が用いられる。
米国特許第５５４１４７３号明細書

しかしながら、セラミック板の両面を同じ平均粒径の研磨材を用いて研磨しても、研磨加工後のセラミック板に反りが発生し、スペーサの反りの大きさが規格（例えば２０μｍ以内）を超える場合があった。そして、このようにして反りを生じたセラミック板の反りを効率よく矯正できる方法が望まれていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、セラミック板の反りの矯正方法、及び上記矯正方法を用いた平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意検討したところ次のような知見を得た。

一般に、セラミック板の表面を研削や研磨等加工すると、その加工の際に表面に歪みが与えられ表面付近が変質する。このように変質した部分は、加工変質層と呼ばれる。加工変質層の残留歪み量は、各表面の加工の条件によってそれぞれ異なる。セラミック板の表面を研磨材で研磨すると予め有していた加工変質層が除去されるために残留歪みの量を低下できるが、研磨、すなわち研磨材と表面との衝突によって表面に新たに歪みが与えられるため、表面には研磨条件に応じた所定の残留歪み量の加工変質層が残存する。

ここで、研磨後の加工変質層の残留歪み量は、研磨に使用した研磨材の平均粒径に大きく依存し、研磨材の平均粒径が小さいほど加工変質層の残留歪み量が小さくなる傾向がある。

ところが、両主面の加工変質層の残留歪み量を同じにすべくセラミック板の両主面を同じ平均粒径の研磨材を用いて同一時間同一加重で研磨しても、互いの主面で温度等の平均粒径以外の研磨条件が微妙にずれる場合が多く、両主面の加工変質層の残留歪み量が同等とならなくなる場合がある。

そして、研磨後のセラミック板の両主面において、加工変質層の残留歪み量が互いに異なるとセラミック板に曲げ応力が生じてセラミック板が反ることとなる。このとき、両主面のうち、加工変質層の残留歪み量が大きい（例えば、加工変質層の厚みが厚い）面が凸状となり（以下、凸状となった面を凸状面という。）、加工変質層の残留歪み量が小さい（例えば、加工変質層の厚みが薄い）面が凹状（以下、凹状となった面を凹状面という。）となると考えられる。そして、このようにして反りの生じたセラミック板を同じ平均粒径の研磨材で再度研磨しても反りの矯正は困難であった。

そこで、本発明のセラミック板の研磨方法は、第一の平均粒径の研磨材によって両面が研磨されたセラミック板の反りを矯正する方法であって、セラミック板において反りによって凸状とされた面を第一の平均粒径よりも小さい第二の平均粒径の研磨材で研磨する。

本発明によれば、第一の平均粒径の研磨材により両面研磨されたセラミック板において、凸状面が第一の平均粒径よりも小さな第二の平均粒径の研磨材によって研磨される。このとき、凸状面を研磨する研磨材の粒径が前回の両面研磨の際に用いた研磨材に比べて小さいので、凸状面に対して与えられる歪みは前回の研磨時に与えた歪みより十分に少なくなる。したがって、凹状面に比べて加工変質層の残留歪み量が大きい凸状面の残留歪み量を効率よく低下させ、凹状面の加工変質層の残留歪み量と同等にすることができる。このようにしてセラミック板の曲げ応力が緩和されると、反りの矯正されたセラミック板が提供される。

ここで、セラミック板は、Ａｌ_２Ｏ_３及びＴｉＣを含む焼結体製であることが好ましい。この場合、セラミック板は高強度、高硬度の性質をもつ反面、研磨によって反りを生じやすくなる。しかしながら、上記の矯正方法によって、十分に反りを矯正することができる。

また、セラミック板の厚みは、５０〜３００μｍであることが好ましい。このような厚みのセラミック板は特に研磨によって反りを生じやすく、上記の矯正方法によって反りを効果的に低減することができる。

具体的には、研磨材の第一の平均粒径が１／２〜２μｍであり、第二の平均粒径が１／８〜１μｍであることが好適である。

さらに、このような凸状面の研磨を行う前に、両面が研磨されたセラミック板の反りの大きさを測定し、反りの大きさに応じて第二の平均粒径を調節することが好ましい。これにより、セラミック板の反りの大きさ、すなわち、除去すべき残留歪み量の差に応じた好適な第二の平均粒径を選択できる。

また、本発明に係る平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法は、セラミック基体からセラミック板を切り出す切出工程と、切り出されたセラミック板の両面を第一の平均粒径の研磨材で研磨する第一研磨工程と、第一研磨工程の後に、セラミック板において反りによって凸状とされた面を第一の平均粒径よりも小さい第二の平均粒径の研磨材で研磨する第二研磨工程と、を備える。

本発明に係る平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法によれば、上述のセラミック板の矯正方法を有するので、セラミック板の反りを好適に矯正することができ、平面パネルディスプレイ用スペーサの平坦度の規格に準じたスペーサを好適に製造することができる。

本発明によれば、セラミック板を研磨することにより生じたセラミック板の反りを効率よく矯正することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態に係る平面パネルディスプレイ用スペーサについて詳細に説明する。この平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法は、セラミック板の反りの矯正方法を含むものである。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態に係る平面パネルディスプレイ用スペーサを説明するにあたって、まず、平面パネルディスプレイの概要について説明する。

図１は平面パネルディスプレイの平面図、図２は平面パネルディスプレイのＩＩ−ＩＩ矢印断面図である。

図１及び図２に示す平面パネルディスプレイ１００は、いわゆる、ＦＥＤ（電界放出型ディスプレイ）であり、主として、面板１０１、背板２０１、及び、多数の平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３を有している。

面板１０１はガラス製であり、この面板１０１上には、格子状のブラックマトリクス構造体１０２、及び、ブラックマトリクス構造体１０２の格子内に設けられ燐層を含む複数の蛍光画素領域１０５を有している。蛍光画素領域１０５の燐層は図２における図示下方から高エネルギー電子が衝突すると、光を放出して可視ディスプレイを形成する。蛍光画素領域１０５から発した光は、ブラックマトリクス構造体１０２を介して外部（図示上方）に出力される。ブラックマトリクス構造体１０２は、互いに隣接する蛍光画素領域１０５からの光の混合を抑制するための格子状黒色構造体として機能する。

背板２０１はガラス板であり、背板２０１上には陰極構造体２０２が形成されている。この陰極構造体２０２は電子を放出するための突起を含む陰極（電界（電子）放出素子）２０６を複数有している。

背板２０１における陰極構造体２０２の形成領域は背板２０１の面積よりも小さい。また、面板１０１におけるブラックマトリクス構造体１０２の形成領域は面板１０１の面積よりも小さい。面板１０１の外周領域と背板２０１の外周領域との間にはガラスシール２０３が介在しており、中央部に密閉室２５０を提供している。この密閉室２５０内は電子が飛行可能な程度に減圧されている。ガラスシール２０３は融解ガラスフリットによって形成される。

面板１０１のブラックマトリクス構造体１０２と、背板２０１の陰極構造体２０２との間には、これらの表面に対して垂直に立設された壁体である平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３が所定間隔で多数取り付けられている。この平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３の詳細については後述する。

これらの平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３は、面板１０１と背板２０１との間の間隔を均等に保持している。また、この密閉室２５０内には、陰極構造体２０２、ブラックマトリクス構造体１０２及び平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３が配置されることとなる。ここで、面板１０１及び背板２０１の厚みは、例えば、各々３００μｍ、１０００μｍ程度である。

ここで面板１０１及び背板２０１のガラス材料としては、例えば、強化ガラス、化学強化ガラスが挙げられる。これらのガラスの熱膨張係数は、概ね、８．０〜９．３×１０^−６／℃である。

続いて、本実施形態に係る平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３について詳細に説明する。

図３は、本発明に係る平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３を示す斜視図である。この平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３は、概ね板状の直方体であり、主面５０Ａ，５０Ｂと、長手方向に延びる側面５０Ｃ，５０Ｄと、長手方向の両端の端面５０Ｅ，５０Ｆを有している。

この平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３は、焼結セラミック製の矩形平板状のベース（焼結体）５０と、ベース５０の側面５０Ｃ上に形成された金属膜４２ａと、ベース５０の側面５０Ｄ上に形成された金属膜４０ａとを有している。また、ベース５０の主面５０Ａ上にはパターニングされた金属膜６５が形成されている。この金属膜６５は平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３の長手方向にそって延在し、また、金属膜６５は、金属膜４２ａや金属膜４０ａとは離間されて互いに絶縁されている。また、金属膜６５は、長手方向の一定間隔ごとに複数に分割されている。この平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３のベース５０の外形形状は、具体的には、例えば、１３５ｍｍ×２．０ｍｍ×０．１ｍｍ程度である。

ここで、金属膜４０ａ及び４２ａは、図２の状態のとき、背板２０１の陰極構造体２０２や、面板１０１のブラックマトリクス構造体１０２との接触抵抗の面内不均一性を低減させる。また、金属膜６５は、平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３の内部電界分布を好適にするためのものである。

この平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３は、図４に示すように、その長手方向の両端に設けられた接着剤３０１，３０２によって面板１０１、背板２０１に固定されている。本例の接着剤３０１，３０２の材料はＵＶ硬化性ポリイミド接着剤であるが、熱硬化性接着剤または無機接着剤を使用することができる。なお、接着剤３０１，３０２はブラックマトリクス構造体１０２、陰極構造体２０２の外側に配置される。このとき、平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３の金属膜４０ａ，４２ａが、背板２０１の陰極構造体２０２、面板１０１のブラックマトリクス構造体１０２に各々接触するように配置される。

そして、本実施形態における平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３のベース５０は、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）、ＴｉＣ（炭化チタン）を含有する焼結体から形成されたセラミック板である。なお、ベース５０はそのほかに例えばＭｇＯ（酸化マグネシウム）やＴｉＯ_２（チタニア）等を含んでいてもよい。

次に、このような平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３の製造方法について説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、平面パネルディスプレイ用スペーサの材料となる、Ａｌ_２Ｏ_３及びＴｉＣを含有する焼結体の板１０を用意する。ここでは、例えば、縦１３４ｍｍ、横６７ｍｍ、厚み２．５ｍｍの矩形平板状の基板を利用できる。この板１０は、主面１０Ａ，１０Ｂ、長手方向に平行な側面１０Ｃ，１０Ｄ、及び、長手方向に直行する端面１０Ｅ，１０Ｆを有している。

このような板１０は、例えばＡｌ_２Ｏ_３粉末とＴｉＣ粉末とを所定の比率で混合し、この混合粉末２６０を、図６に示すように、真空装置２５０内に設けられたカーボン製の円筒２５１内で、カーボン製の円盤状の仕切板２５２間に板状に挟んだ状態で、加圧装置２５５によって加圧しつつ真空雰囲気として１５００℃程度で焼結させることにより得られる。ここで、加圧は２０ＭＰａ（２００ｋｇｆ／ｃｍ^２）程度とすることが好ましい。そして、このようにして得られた焼結体を所定の大きさの矩形平板状に切断・研磨することにより板１０が得られる。なお、Ａｌ_２Ｏ_３粉末とＴｉＣ粉末に加えてＭｇＯ粉末や、ＴｉＯ_２粉末等の酸化物や、これら酸化物の混合物を更に混合して焼結させてもよい。

ここで、板１０は、Ａｌ_２Ｏ_３とＴｉＣとを含むものであり、ＴｉＣの含有率は５０ｗｔ％以下が好ましく、更に、相変化点である３０ｗｔ％以下、具体的には７ｗｔ％であることが好ましい。

ＴｉＣの添加量が５〜４０ｗｔ％の焼結体は、密度４．０９〜４．３１（ｇ／ｃｍ^２）、ビッカーズ強度２１００〜２２００（Ｈｖ２０）、抗折強度７００〜７６０（ＭＰａ）、ヤング率３８０〜４１０（ＧＰａ）、比抵抗４×１０^１４〜１．９×１０^−３Ω・ｃｍ、熱膨張係数７．２×１０^−６×７．３×１０^−６（℃^−１（４０〜４００℃））、熱伝導率２９．３〜２２．６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、比熱０．８１２×１０^３〜０．７３３×１０^３（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））であって、いずれの観点からも、平面パネルディスプレイ用のスペーサ材料として好ましい。

次に、このような板１０から平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３用のベース５０を切り出す切出工程について説明する。

まず、図５（ｂ）に示すように、板１０の一方の主面１０Ａと一方の端面１０Ｅとによって形成される稜部に、面取部１５を形成する。

次に、図７（ａ）に示すように、板１０の主面１０Ａ，１０Ｂに対して垂直、かつ、板１０の側面１０Ｃ，１０Ｄに平行な複数の第一切断予定面９１に沿って、板１０を所定間隔で切断する。これによって、図７（ｂ）に示すように、第一の切片３０が形成される。この第一の切片３０は、板１０の主面１０Ａ，１０Ｂに各々対応する主面３０Ａ，３０Ｂ、第一切断予定面９１，９１に対応する側面３０Ｃ，３０Ｄ、及び、板１０の端面１０Ｅ，１０Ｆに対応する端面３０Ｅ，３０Ｆを有すると共に、この第一の切片３０には、板１０の面取部１５に対応する面取部１５ａが形成されている。

ここでは、例えば、第一の切片３０の側面３０Ｃ，３０Ｄ間の幅３０Ｗが各々約２．１５ｍｍとなるように第一切断予定面９１間の距離を設定することができる。なお、板１０から切り出される両端の部材３２，３２は、廃棄することが好ましい。

次に、図８に示すように、下側研磨パッド７０と上側研磨パッド７１との間に、第一の切片３０を、第一の切片３０の側面３０Ｃ、３０Ｄが、下側研磨パッド７０、上側研磨パッド７１に各々接するように配置してこれらの第一の切片３０の両側面３０Ｃ，３０Ｄを鏡面研磨する。ここでは、例えば、両側面３０Ｃ，３０Ｄ間の幅３０Ｗが２．１５ｍｍ程度にそろうように研磨する。その後、アルカリ溶液で第一の切片３０を洗浄する。

続いて、図９（ａ）に示すように、第一の切片３０の一方側の側面３０Ｄ上に、金属膜４０を形成する。ここでは、例えば、膜厚が数ｎｍ〜１μｍ、材料がＴｉ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｐｔ等の金属からなる金属膜４０をスパッタリング法によって形成できる。引き続いて、図９（ｂ）に示すように、第一の切片３０を裏返して、第一の切片３０の他方の側面３０Ｃ上にも、金属膜４０と同様の金属膜４２を形成する。

次に、図１０に示すように、第一の切片３０における面取部１５ａが形成されている側の端部において、第一の切片３０を第一の切片３０の長手方向に直角な方向に切断し、面取部１５ａを有する部分を除去する。

続いて、図１１（ａ）に示すように、第一の切片３０を、第一の切片３０の主面３０Ａ（板１０の主面１０Ａに対応する面）に平行な複数の第二切断予定面９２に沿って切断して、図１１（ｂ）に示すように第二の切片６０を得る。

ここで、第二の切片６０は、第二切断予定面９２に対応する主面５０Ａ，５０Ｂ、長手方向に延びる側面５０Ｃ，５０Ｄ、及び、長手方向の両端の端面５０Ｅ，５０Ｆを有し板１０から形成された矩形平板状のベース５０と、ベース５０の側面５０Ｃ上に形成された金属膜４２ａと、ベース５０の側面５０Ｄ上に形成された金属膜４０ａとを有することとなる。また、第二の切片６０の主面５０Ａと主面５０Ｂとの間隔５０Ｗを、第一の切片３０の幅３０Ｗよりも狭くなるように第一の切片３０を切断する。

この第二の切片６０はＡｌ_２Ｏ_３及びＴｉＣを含有することで高強度、高硬度の性質を有し、圧縮力による変形に耐えることができる。また、Ａｌ_２Ｏ_３及びＴｉＣを含有しているので、強度、温度、伝導率等の観点から、Ａｌ_２Ｏ_３のみからなるスペーサに比較して、好適な平面パネルディスプレイを製造することができる。このような平面パネルディスプレイでは、画像内の面内輝度変化や歪みを著しく低減させることができる。

また、上述のようにしてＡｌ_２Ｏ_３及びＴｉＣを含有する基板を製造すると、板厚方向の中心付近にカーボンが析出し易く、板厚方向中心付近の比抵抗値が、板厚方向両端部の比抵抗値よりも高くなりやすい。なお、板厚方向中心付近においてカーボンが析出しやすくなることに関する詳細な理由は不明であるが、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３やＴｉＣを焼結させる際に発生することがあるＣＯガス等が、板厚方向の中心部では基板から外部に抜け難くなること等が考えられる。

ところが、本実施形態においては、Ａｌ_２Ｏ_３及びＴｉＣを含有する板１０を、板１０の主面と各々直交し、かつ、互いに平行な２つの第一切断予定面９１に沿って切断して第一の切片３０を形成し、さらに、この第一の切片３０を、第一の切片３０における板１０の主面１０Ａに対応する主面３０Ａに各々平行な２つの第二切断予定面９２に沿って切断して第二の切片６０を得ている。

これによれば、Ａｌ_２Ｏ_３及びＴｉＣを含有する板１０がこの板１０の厚み方向に複数に分割されて、板１０の厚みよりも薄い厚みを有する第二の切片６０が形成されることとなる。したがって、板１０の厚み方向に比抵抗値の分布が生じている場合であっても、この板１０を板１０の厚み方向に複数に分割することなく単に板１０の幅方向に分割することによってスペーサとしての切片を形成する場合に比して、第二の切片６０における比抵抗値のバラツキが低減されている。このため、このような第二の切片６０に基づくスペーサ１０３を平面パネルディスプレイのスペーサとして用いることにより、平面パネルディスプレイにおける電子線の偏向が抑制されて画像のにじみが低減されている。

また、本実施形態においては、第二切断予定面９２に沿って第一の切片３０を切断する前に、さらに、第一の切片３０における第一切断予定面９１に対応する側面３０Ｃ，３０Ｄに金属膜４０，４２を各々形成している。

このため、第二切断予定面９２に沿って第一の切片３０を切断することにより、第二の切片６０における金属膜４０ａ、４２ａを容易に形成することができる。このため、第二の切片３０を形成した後にこの第二の切片３０の両側面５０Ｃ，５０Ｄに金属膜４２ａ，４０ａを形成する場合に比べて、製造コストが削減される。

ここで、この金属膜４０ａ，４２ａは、第二切断予定面９２に沿う切断工程の前に形成された金属膜４０，４２の一部分である。この金属膜４０ａ、４２ａは、背板２０１及び面板１０１との接触抵抗の面内不均一性等を低減させ、スペーサ全体としての抵抗率、導電率の設定に寄与する。

次に、このような第二の切片６０の主面５０Ａ，５０Ｂを研磨する工程、及び、金属膜６５を形成する工程について、図１２〜図１５を参照しながら説明する。

まず、第二の切片６０の主面５０Ｂを研磨するために、図１２（ａ）に示すように、接着面７５Ａを有する固定用治具７５を用意し、固定用治具７５の接着面７５Ａと第二の切片６０の主面５０Ａとを接着剤７８を用いて固定する。かかる接着剤７８としては、熱可塑性接着剤、熱硬化性接着剤、反応型接着剤、水溶性接着剤等が挙げられる。より具体的には、例えばエポキシ系の接着剤が挙げられる。

続いて、図１２（ｂ）に示すように、第二の切片６０が接着された固定用治具７５を回転軸８２を介して回転駆動しながら、回転軸８３を介して回転駆動される定盤７６の研磨面７６Ａに押し付けることにより、第二の切片６０の主面５０Ｂを研磨する。このとき、第二の切片６０の主面５０Ｂと定盤７６の研磨面７６Ａとの間には第一の研磨材８０を介在させる。更に、固定用治具７５の接着面７５Ａと定盤７６の研磨面７６Ａとは平行にされ、この平行状態を維持しながら回転軸８２，８３を互いに逆方向に回転させる。

研磨加工に使用される第一の研磨材８０としては一般に市販されているものであればよく、ダイヤモンド、コランダム、エメリー、ざくろ石等が挙げられる。また、第一の研磨材８０の平均粒径としては例えば１／２〜２μｍとすることができる。

主面５０Ｂの研磨後、第二の切片６０を固定用治具７５から剥離し（図１３（ａ））、裏返して、固定用治具７５の接着面７５Ａと第二の切片６０の主面５０Ｂとを接着剤７８を用いて固定し（図１３（ｂ））、主面５０Ｂの研磨方法と同様の方法で主面５０Ａの研磨加工を行う（図１４（ａ））。ここで、研磨材として主面５０Ｂの研磨時に用いたものと同一の平均粒径の第一の研磨材８０を用いる。また、接着部分の剥離は、接着剤の種類によるが、溶剤の使用、加熱等により行うことができる。

その後、第二の切片６０を固定用治具７５から剥離する。剥離後の第二の切片６０には、図１４（ｂ）に示すように主面５０Ａ，５０Ｂの加工変質層の歪みの量の差に応じて反りが生じる場合がある。このとき、主面５０Ａ，５０Ｂのいずれが凸状面になるかは、切削時や研磨時の細かな条件によって異なってくる。また、同じ条件を設定したつもりでも、温度等の環境の違いによって異なってくる場合もある。ここでは簡単のため、主面５０Ａが凸状面、主面５０Ｂが凹状面になったものとする。

続いて、第二の切片６０のベース５０に発生している反りの大きさを計測する。第二の切片６０のベース５０の反りの大きさとしては、例えば図１４（ｂ）に示すように、ステージ８６上に凹状面の主面５０Ｂを上にして第二の切片６０を載置した場合に、主面５０Bにおける最も高い点５０Cのステージ８６からの高さと、主面５０Bにおける最も低い点５０Dのステージ８６からの高さとの差７０Ｘを採用することができる。

第二の切片６０のベース５０の反りの大きさを測定した後、図１５（ａ）のように、再び固定用治具７５の接着面７５Ａと第二の切片６０の凹状面となった主面５０Ｂとを接着剤７８を用いて固定した後、凸状面となった主面５０Ａを第一の研磨材８０の平均粒径よりも小さな第二の平均粒径の第二の研磨材８１で研磨する。第二の研磨材８１の平均粒径としては、例えば１／８〜１μｍとすることができる。なお、第二の研磨材８１の材質としては、第一の研磨材８０と同様のものを使用でき、第一の研磨材８０と同一であっても異なっていてもよい。

ここで、第二の研磨材８１の平均粒径は、第一の研磨材８０の平均粒径より小さい範囲において第二の切片６０の平坦度が規格（例えば２０μｍ以内）に収まるように定められる。具体的には、上記の測定によって得た第二の切片６０の反りの大きさが大きい場合は第二の研磨材８１の平均粒径を上記範囲のうちで小さ目に設定し、また、第二の切片６０の反りの大きさが小さい場合は第二の研磨材８１の平均粒径を上記範囲のうちで大き目に設定することが好ましい。

より具体的には、例えばあらかじめ第二の切片６０の反りの大きさと、その第二の切片６０を規格範囲内へ矯正するのに必要な第二の研磨材８１の平均粒径との相関関係を取得しておき、その相関関係と、測定された第二の切片６０の反りの大きさとに基づいて、この第二の切片６０の反りの矯正に必要な第二の研磨材８１の平均粒径を決定することができる。

そして、第二の切片６０の主面５０Ａの研磨後、研磨された主面５０Ａ上を洗浄し、この主面５０Ａ上にスパッタリング法によってＴｉ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｐｔ等の金属膜の層６４を１００ｎｍ堆積させた後、ドライエッチング用のレジストパターン６８を金属膜の層６４上に形成する（図１５（ｂ））。続いて、レジストパターン６８をマスクとしてイオンミリング法によって金属膜の層６４をエッチングし、その後、レジストパターン６８を除去して、主面５０Ａ上にパターニングされた金属膜６５を形成する（図１６（ａ））。この金属膜６５はスペーサ１０３の内部電界分布を所望の分布に規定するものである。

その後、図１６（ｂ）に示すように、第二の切片６０を固定用治具７５から剥離する。

そして、これらの工程を経て、本実施形態に係る図３のような平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３が完成する。このようなスペーサ１０３は、金属膜４２ａ、金属膜４０ａが、平面パネルディスプレイにおける背板２０１、面板１０１に各々接するようにして、背板２０１と面板１０１との間に設けられることとなる。

なお、本実施形態ではベース５０両面を第一の研磨材８０で研磨した後に、主面５０Ａが凸状面となった場合を説明したが、主面５０Ｂが凸状面となった場合は、凸状面である主面５０Ｂを第二の研磨材８１を用いて、図１２（ｂ）と同様の方法で研磨する。これによって、第二の切片６０の反りを矯正することができる。

次に本実施形態の作用及び効果について説明する。

主面５０Ａ，５０Ｂには、切出工程や研磨工程によって生じた微妙な歪みによる加工変質層が所定の厚みだけ形成されている。主面５０Ａ，５０Ｂの研磨の条件を両面で同一にすることは難しく、同一粒径の研磨材で両面を研磨しても両面の加工変質層に残留する歪みの量に差が生じ、第二の切片６０のベース５０に反りが発生する場合がある。本実施形態では、凸状面の主面５０Ａは凹状面の主面５０Ｂに比べて加工変質層に残留する歪みの量が大きくなっているものと考えられる。

ここで、凸状面の主面５０Ａを第一の研磨材８０よりも平均粒径の小さい第二の研磨材８１で研磨するので、主面５０Ａに与えられる歪みは第一の研磨材８０を用いた研磨時に与えられた歪みより十分に小さくできる。したがって、第二の研磨材８１で主面５０Ａの研磨を十分に行えば、最終的に主面５０Ａの加工変質層の残留歪み量を、主面５０Ｂの加工変質層の残留歪み量と同等となるまで効率よく低下させることができる。そして、主面５０Ａの加工変質層に残留する歪みの量が主面５０Ｂの加工変質層に残留する歪みの量と同程度になるまで主面５０Ａを研磨すると、第二の切片６０の曲げ応力が緩和され、第二の切片６０の反りが十分に矯正される。

特に、第二の切片６０のベース５０はＡｌ_２Ｏ_３及びＴｉＣを含む焼結体であるため、高強度、高硬度の性質をもつ反面、反りを生じやすいが、このような作用によって、十分に反りを矯正することができる。また、第二の切片６０の厚みが５０μｍ〜３００μｍ程度であるときには非常に反りが生じやすいが、このような研磨加工によって反りを効果的に矯正することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、スペーサ１０３のベース５０は、平面パネルディスプレイ用スペーサの特性を大きく変更しない程度に他の成分を含んでいてもよい。

また、本実施形態のスペーサは、ベース５０としてＡｌ_２Ｏ_３及びＴｉＣを含む焼結体から形成されたセラミック板を採用しているが、ベース５０としてＡｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２等、他の成分の焼結体から形成されたセラミック板を採用しても実施可能である。また、本実施形態のセラミック板の加工方法は、スペーサの加工のみならず、他の用途に用いるセラミック板の加工にも適用できる。

次に、本実施形態に係る実施例について説明する。

（実施例１〜２）
まず、Ａｌ_２Ｏ_３粉末（平均粒径０．５μｍ、純度９９．９％）、ＴｉＣ粉末（平均粒径０．５μｍ、純度９９％、炭素含有量１９％以上でその１％以下は遊離黒鉛である）、ＭｇＯ粉末（平均粒径０．１μｍ）、及び、ＴｉＯ_２粉末（平均粒径０．１μｍ）を各々所定量秤量し、ボールミル中でエタノールと共に３０分粉砕混合し、窒素中で１５０℃でスプレー造粒し造粒物を得た。ここで、Ａｌ_２Ｏ_３粉末、ＴｉＣ粉末、ＭｇＯ粉末、及び、ＴｉＯ_２粉末を合わせた全重量に対して、Ａｌ_２Ｏ_３粉末の含有量が５５．５ｗｔ％、ＴｉC粉末の含有量が７．０ｗｔ％、ＭｇＯ粉末の含有量が３５．０ｗｔ％、ＴｉＯ_２粉末の含有量が２．５ｗｔ％となるように造粒物の組成を調整した。

続いて、これらの混合物を各々約０．５ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）で一次成形し、ホットプレス法によって真空雰囲気で１時間、焼結温度１６００℃、プレス圧力約３０ＭＰａ（約３００ｋｇｆ／ｃｍ^２）で焼成しスペーサ用の板を得た。

更に、得られたスペーサ用の板を電鋳ブレードを用いて前述の実施形態のように切断し、１３５ｍｍ×２．０ｍｍ×０．１ｍｍのスペーサ用のベースを２個得た。なお、電鋳ブレードの厚みは０．０７ｍｍであり、その回転速度は１５０００ｒｐｍとした。また、切断速度は、１５０ｍｍ／分とした。

続いて、得られた２個のスペーサ用のベースを固定用治具に固定し、研磨機を用いて、回転数２０ｒｐｍ、加重１０ｋｇの条件で各面１０分ずつ研磨した。ここで、研磨材として粒径２μｍ程度のダイヤモンドを含むペーストを用いてスペーサ用のベースの両面を研磨した。そして、これらのベースを固定用治具から剥離したところ、スペーサには反りを生じた。

最後に、研磨機の定盤を２０ｒｐｍで回転させ、スペーサ用のベースに１０ｋｇの付加を与えながら、ベースの凸状面を１０分間研磨した。その際、研磨材として平均粒径１μｍのダイヤモンドを用いた。このようにして、実施例１及び実施例２のスペーサ用のベースを得た。

（実施例３〜４）
ベースの凸状面を研磨する際、研磨材として平均粒径０．７５μｍのダイヤモンドを用いる以外は、実施例１及び２と同様にして実施例３及び４のスペーサ用のベースを得た。

（実施例５〜６）
ベースの凸状面を研磨する際、研磨材として平均粒径０．５μｍのダイヤモンドを用いる以外は、実施例１及び２と同様にして実施例５及び６のスペーサ用のベースを得た。

（比較例１〜２）
ベースの凸状面を研磨する際、研磨材として平均粒径２μｍのダイヤモンドを用いる以外は、実施例１及び２と同様にして比較例１及び２のスペーサ用のベースを得た。

実施例１〜６、比較例１〜２のスペーサ用のベースにおける断面形状及び反りの大きさを表面粗さ測定器（三鷹光器（株）製、製品名：NH−３）で測定した。ここでの反りの大きさは、本実施形態で説明した図１６の差７０Ｘとした。

測定された実施例１〜４のスペーサ用のベースの断面形状を図１７（ａ）〜（ｄ）に示し、実施例５〜６及び比較例１〜２のスペーサ用のベースの断面形状を図１８（ａ）〜（ｄ）に示す。また、これらの反りの大きさを図１９にまとめて示す。ここで、実施例５〜６のスペーサ用のベースは反りが反転した。

図１７、図１８及び図１９から明らかなように、比較例１〜２のベースに比べて、実施例１〜６のベースの反りが矯正されることが示された。このようにして両面研磨後の凸状面を両面研磨時よりも小さい粒径の研磨材で研磨することにより、反りによる不良発生率は４．９１％から０．２８％に低下した。

図１は、本実施形態に係る平面パネルディスプレイの一部破断模式図である。図２は、図１の平面パネルディスプレイのＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。図３は、図１の平面パネルディスプレイ用スペーサの斜視図である。図４は、図１の平面パネルディスプレイのＩＶ−ＩＶ矢視図である。図５（ａ）、図５（ｂ）は、平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法を示す図である。図６は、本実施形態に係る板１０の製造方法を説明するための図である。図７（ａ）、図７（ｂ）は、平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法を示す図５（ｂ）に続く斜視図である。図８は、平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法を示す図７（ｂ）に続く斜視図である。図９は、平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法を示す図８に続く斜視図である。図１０は、平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法を示す図９に続く斜視図である。図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法を示す図１０に続く斜視図である。図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法の研磨工程、及び、金属膜６５の形成工程を説明するための図である。図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法の研磨工程、及び、金属膜６５の形成工程を説明するための図１２（ｂ）に続く図である。図１４（ａ）、図１４（ｂ）は、平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法の研磨工程、及び、金属膜６５の形成工程を説明するための図１３（ｂ）に続く図である。図１５（ａ）、図１５（ｂ）は、平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法の研磨工程、及び、金属膜６５の形成工程を説明するための図１４（ｂ）に続く図である。図１６（ａ）、図１６（ｂ）は、平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法の研磨工程、及び、金属膜６５の形成工程を説明するための図１５（ｂ）に続く図である。図１７（ａ）は実施例１、図１７（ｂ）は実施例２、図１７（ｃ）は実施例３、図１７（ｄ）は実施例４のスペーサ用のベースの断面形状を示す図である。図１８（ａ）は実施例５、図１８（ｂ）は実施例６、図１８（ｃ）は比較例１、図１８（ｄ）は比較例２のスペーサ用のベースの断面形状を示す図である。図１９は、図１７（ａ）〜（ｄ）、図１８（ａ）〜（ｄ）での反りの大きさを示す表である。

符号の説明

１０…板（セラミック基体）、５０…ベース（セラミック板）、７０Ｘ…差（反りの大きさ）、８０…第一の研磨材（第一の平均粒径の研磨材）、８１…第二の研磨材（第二の平均粒径の研磨材）、１００…平面パネルディスプレイ、１０３…平面パネルディスプレイ用スペーサ。

Claims

第一の平均粒径の研磨材によって両面が研磨されたセラミック板の反りを矯正する方法であって、
前記セラミック板において前記反りによって凸状とされた面を、前記第一の平均粒径よりも小さい第二の平均粒径の研磨材で研磨するセラミック板の反りの矯正方法。
前記セラミック板は、Ａｌ_２Ｏ_３及びＴｉＣを含む焼結体製である請求項１に記載のセラミック板の反りの矯正方法。
前記セラミック板の厚みは、５０〜３００μｍである請求項１又は２に記載のセラミック板の反りの矯正方法。
前記研磨を行う前に前記セラミック板の反りの大きさを測定し、前記反りの大きさに応じて前記第二の平均粒径を調節する請求項１〜３のいずれか一項に記載のセラミック板の反りの矯正方法。
セラミック基体からセラミック板を切り出す切出工程と、
前記切り出されたセラミック板の両面を第一の平均粒径の研磨材で研磨する第一研磨工程と、
前記第一研磨工程の後に、前記セラミック板において反りによって凸状とされた面を前記第一の平均粒径よりも小さい第二の平均粒径の研磨材で研磨する第二研磨工程と、
を備える平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法。