JP2005268203A - 平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 焼結後の研磨加工を最小限に抑えることにより、加工工数及び加工コストを低減することのできる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】 所定の原料粉末とバインダを含むスラリからグリーンシートを作製し、グリーンシートからバインダを除去し、バインダが除去されたグリーンシートに、グリーンシートとの接触面が所定の平坦度を有する載置部材を載せて焼結する。スペーサは、ＴｉＣ及び／又はＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃を含み、ＴｉＣが５．０〜１６．０モル％、ＴｉＯ₂が０．５〜２０．０モル％、残部実質的にＡｌ₂Ｏ₃の組成を有するか、ＴｉＣ及び／又はＴｉＯ₂、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃を含み、ＴｉＣが５．０〜１６．０モル％、ＴｉＯ₂が０．５〜２０．０モル％、ＭｇＯが８０．０モル％以下、残部実質的にＡｌ₂Ｏ₃の組成を有することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート工法を用いて平面パネルディスプレイ用スペーサを製造するのに好適な製造方法に関するものである。

大きくてかつ重いブラウン管に替わるディスプレイとして、薄型で軽量の平面型ディスプレイが知られている。平面型のディスプレイの一つとして電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）が知られている。ＦＥＤは、従来の陰極線管（ＣＲＴ:Cathode Ray Tube）を応用した自発光型平面ディスプレイであり、画像の表示原理はブラウン管と同様である。つまり、ＦＥＤは多くの陰極（電解放出素子）を二次元状に配列した陰極構造体を備えており、減圧環境下（例えば、１０^-5ｔｏｒｒ以下）において陰極から放出される電子を加速し、目標となる各蛍光画素領域に衝突させて発光画像を形成する（特開２００１−６８０４２号公報（特許文献１））。

ＦＥＤは電子を放出する陰極構造体を備える背板と、蛍光画素領域を備える面板の２枚の平面ガラス基板を備えており、２枚のガラス基板間の間隙は０．１ｍｍ〜３ｍｍ程度である。２枚のガラス基板間は、上述したように例えば、１０^-5ｔｏｒｒ以下という真空状態に維持されているため、２枚のガラス基板の表面には大気圧がかかる。そこで、２枚のガラス基板の間隔が維持されるように、２枚のガラス基板間に大気圧に対向する耐圧用の構造物（以下、スペーサという）を配置する（特許文献１）。

スペーサにはいくつかのタイプがあるが、その一つに短冊状のスペーサがある。この短冊状のスペーサは、面板と背板との間に垂直に配置される。このスペーサは、蛍光画素と蛍光画素との間に配置されることが要求される。スペーサは面板及び背板から受ける大きな圧縮力に耐えるだけの強度が要求される。また、各スペーサの寸法精度が高いレベルで要求される。さらに、面板及び背板を構成するガラス基板と熱膨張率が近似し、かつ温度依存性も小さい必要がある。圧縮力、その他の原因によってスペーサの配置状態が崩れると、放出された電子が偏向し、ディスプレイ上に目視可能な欠陥が生じるからである。また、面板と背板の間には例えば１ｋＶ以上の高電圧が印加されるので、スペーサには高電圧に対する耐性と二次放射特性も要求される。

従来のスペーサとしては、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）からなる絶縁材料を導電材料でコーティングしたもの、遷移金属酸化物が分散されたセラミックスからなるもの（特表平１１−５００８５６号公報（特許文献２））が知られている。

特開２００１−６８０４２号公報 特表平１１−５００８５６号公報 特表２００２−５１５１３３号公報

以上説明したように、スペーサはセラミックスから構成されているため、焼結という工程が不可避である。例えば、特許文献３は、ボールミルにおいてセラミックス粉末、有機バインダ及び溶剤を混合することによりスラリを作製し、このスラリを６０〜１２０μｍの厚さを有するシート状のグリーンに成形し、このグリーンシートからバインダを除去した後に焼結することによりスペーサを製造している。しかし、このようにシートを作製した後に焼結するシート工法において、１００〜３５０μｍ程度と厚さが薄い場合には焼結時に反りが生じやすいという問題がある。反りが生じると、研磨加工を施しても所望の平坦度を得ることができないか、又は研磨加工に多大な時間を費やす必要がある。

そこで本発明は、焼結後の研磨加工を最小限に抑えることにより、加工工数及び加工コストを低減することのできる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課題とする。

本発明者は、焼結時に平坦な部材をグリーンシートに載せた状態で焼結を行ったところ、反りの発生を抑制することができた。本発明は以上の検討結果に基づくもので、所定の原料粉末とバインダを含むスラリからグリーンシートを作製し、グリーンシートからバインダを除去し、バインダが除去されたグリーンシートに、グリーンシートとの接触面が所定の平坦度を有する載置部材を載せて焼結することを特徴とする平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法である。

本発明において、平面パネルディスプレイ用スペーサは、ＴｉＣ及び／又はＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃を含み、ＴｉＣが５．０〜１６．０モル％、ＴｉＯ₂が０．５〜２０．０モル％、残部実質的にＡｌ₂Ｏ₃の組成を有する焼結体からなることが好ましい。また本発明において、ＴｉＣ及び／又はＴｉＯ₂、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃を含み、ＴｉＣが５．０〜１６．０モル％、ＴｉＯ₂が０．５〜２０．０モル％、ＭｇＯが８０．０モル％以下（ただし、０を含まず）、残部実質的にＡｌ₂Ｏ₃の組成を有する焼結体からなることも好ましい。これらの焼結体は、１．０×１０⁶〜１．０×１０¹¹Ω・ｃｍと平面パネルディスプレイ用スペーサとして好ましい比抵抗値を容易に得ることができる。また、この焼結体は、他の物理的な特性も平面パネルディスプレイ用スペーサとして好ましいものとなる。

本発明における載置部材は種々の形態とすることができるが、グリーンシートとの接触面が少なくともグリーンシートと同等の表面積を有することが好ましい。そして、グリーンシートの全表面を覆うようにグリーンシートに載せることが好ましい。
また、本発明における載置部材は、グリーンシートとの接触面のＲｍａｘが３〜６０μｍであることが好ましい。焼結体との結合を防止するとともに、焼結体表面を平滑とするためである。
さらに、本発明における載置部材は、融点が１８００℃以上の材料で構成されていることが好ましい。焼結工程において、被焼結物との反応を防止するためである。

以上説明したように、本発明によれば平面パネルディスプレイ用スペーサを製造する際に、焼結後の研磨加工の工数を低減できるとともに、製造コストを低減することができる。

はじめに本発明が適用されるＦＥＤ及びＦＥＤスペーサの実施の形態について説明する。図２はＦＥＤの平面図及び図３は図２のII−II矢視断面図である。
図２及び図３において、ＦＥＤ（電界放出型ディスプレイ）１００は、ガラス製の面板１０１と、面板１０１と所定の間隔を隔てて配置される背板２０１を備えており、スペーサ１０３〜１１９は面板１０１と背板２０１との間隔を均等に保持している。

ガラス製の面板１０１上には、ブラックマトリックス構造体１０２が形成されている。ブラックマトリックス構造体１０２は燐層からなる複数の蛍光画素領域を含んでいる。燐層は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。特定の蛍光画素領域から発せられた光は、ブラックマトリックス構造体１０２を介して外部に出射される。ブラックマトリックスは、互いに隣接する蛍光画素領域からの光の混合を抑制するための格子状黒色構造体である。

面板１０１上には、その表面から垂下した壁体であるスペーサ１０３〜１１９（１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９）を介して背板２０１が配設されている。背板２０１の能動領域面は陰極構造体２０２を含んでいる。この陰極構造体２０２は電子を放出するための突起（電界（電子）放出素子）を複数有している。

陰極構造体２０２の形成領域は背板２０１の面積よりも小さい。面板１０１の外周領域と背板２０１の外周領域との間には例えば融解ガラスフリットによって形成されるガラスシール２０３が介在することにより、中央部に密閉室が形成される。この密閉室内は電子が飛行可能な程度に減圧される。またこの密閉室内には、陰極構造体２０２、ブラックマトリックス構造体１０２及びスペーサ１０３〜１１９が配置されることになる。

スペーサ１０３（１０４〜１１９）の斜視図を図４に示す。このスペーサ１０３（１０４〜１１９）は、基部５０の表裏面である主面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。主面５０Ａ上にはパターニングされた金属膜６５が、また、側面５０Ｃ、５０Ｄ上には各々金属膜４２ａ、４０ａが形成されている。金属膜６５はスペーサ１０３（１０４〜１１９）の長手方向に複数に分割されかつ延在している。また、金属膜６５は金属膜４２ａ、４０ａとは絶縁されうる程度に離間している。

スペーサ１０３（１０４〜１１９）は、図５に示すように、その長手方向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。接着剤３０１、３０２としては、紫外線硬化性、熱硬化性又は無機接着剤を用いることができる。なお、接着剤３０１、３０２はブラックマトリックス構造体１０２、陰極構造体２０２の外側に配置される。このとき、スペーサ１０３の金属膜４０ａ、４２ａは、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。

本発明によるスペーサ１０３（１０４〜１１９）は、ＴｉＣ及び／又はＴｉＯ₂、つまりＴｉＣ及びＴｉＯ₂のいずれか一方又は双方、Ａｌ₂Ｏ₃を含むセラミックス焼結体、さらにＭｇＯを含むセラミックス焼結体から構成することができる。
ＴｉＣ及び／又はＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃を含むセラミックス焼結体としては、ＴｉＣが５．０〜１６．０モル％、ＴｉＯ₂が０．５〜２０．０モル％、残部実質的にＡｌ₂Ｏ₃の組成を有することが好ましい。ただし、ＴｉＯ₂の量はＴｉＣ含有の有無によってその量を調整することが好ましく、ＴｉＣを含有しない場合には、０．５〜２０．０モル％の範囲とすることが好ましい。また、ＴｉＣを含有する場合には、０．５〜４．０モル％の範囲とすることが好ましい。

ＴｉＣ及び／又はＴｉＯ₂の含有量がこの範囲から外れると、電界が１００００Ｖ／ｍｍに達する前に比抵抗値が急激に低下する恐れがある。
更に、スペーサとして好適とされる１．０×１０⁶〜１．０×１０¹¹Ω・ｃｍの比抵抗値を得ることが容易でなくなる可能性がある。比抵抗値が１．０×１０⁶Ω・ｃｍを下回って低くなりすぎると、過電流が流れて熱暴走する恐れがある。また、比抵抗値が１．０×１０¹¹Ω・ｃｍを超えて高くなりすぎると、帯電が起こりやすくなって歪みが発生する恐れがある。
本発明のセラミックス焼結体において、ＴｉＣ及び／又はＴｉＯ₂の一部又は全部をＴｉＮで置換することができる。

また、ＴｉＣ及び／又はＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃さらにＭｇＯを含むセラミックス焼結体としては、ＴｉＣが５．０〜１６．０モル％、ＴｉＯ₂が０．５〜２０．０モル％、ＭｇＯが８０．０モル％以下（ただし、０を含まず）、残部実質的にＡｌ₂Ｏ₃の組成を有することが好ましい。この場合も、上述のように、ＴｉＯ₂の量はＴｉＣ含有の有無によってその量を調整することが好ましい。

この焼結体は、ＭｇＯ量を変えることにより線膨張率を調節することが可能である。この焼結体はＭｇＡｌ₂Ｏ₄、ＭｇＯを組織中に含むが、これらの線膨張率はＭｇＡｌ₂Ｏ₄が８．１×１０^-6／℃（４０〜４００℃）、ＭｇＯが１２．１×１×１０^-6／℃（２０〜３００℃）と、Ａｌ₂Ｏ₃の６．２×１０^-6／℃（０〜３００℃）より高い。
ＭｇＯ量は要求される線膨張率に合わせて任意に投入可能であるが、ＭｇＯ量が８０モル％を超えるとスペーサの強度が劣る傾向がある。なお、この焼結体も、ＴｉＣ及びＴｉＯ₂の一部又は全部をＴｉＮで置換することができる。

以上の焼結体は、高硬度（Ｈｖ：１５〜３０ＧＰａ）かつ高強度（三点曲げ強度：２５０〜７５０ＭＰａ）の導電性セラミックスを構成し、平面ディスプレイ使用時の圧縮力による変形に耐えることができる。したがって、この焼結体を用いた平面ディスプレイ用スペーサは画像の歪みを抑制することができる。
また、上記範囲でＴｉＣ及びＴｉＯ₂の組成を変動させることにより、比抵抗値が約１．０×１０⁶〜１．０×１０¹¹Ω・ｃｍとなる焼結体を容易に得ることができる。このため、この焼結体を用いた平面ディスプレイ用スペーサは、電界が印加されても所望の導電性を示し、帯電が起こりにくくなるとともに過電流が流れることによる熱暴走も抑制され、平面ディスプレイにおける画像の歪みを抑制することができる。

次に、本発明のスペーサの製造方法について説明する。本発明のスペーサの製造方法は、図１に示すように、スラリ作製工程、シート形成工程、脱バインダ工程、焼結工程を含む。また、本発明は脱バインダ工程と焼結工程との間に加熱処理工程を含むことができる。以下、各工程について好適な例を説明する。なお、以下の説明はあくまで例示である。
＜スラリ作製工程＞
この工程では、シート形成のためのスラリを作製する。
焼結体の原料粉末として、ＴｉＣ粉末、ＴｉＯ₂粉末、Ａｌ₂Ｏ₃粉末、さらに必要に応じてＭｇＯ粉末を用意する。これら原料粉末は、上述した組成となるように秤量して混合した後に、例えばボールミル等により湿式で混合・粉砕する。この混合・粉砕は、平均粒径が０．１〜３μｍ程度まで行う。湿式混合・粉砕された粉末を乾燥させてスラリ用原料粉末とする。
スラリ用原料粉末に対して、バインダ、分散剤、可塑剤、溶剤を添加、混合してシート形成用のスラリを作製する。混合は、ボールミル等の公知の混合手段を用いることができる。なお、バインダとしては、エチルセルロース、アクリル樹脂、ブチラール樹脂等の公知のバインダを用いることができる。分散剤としては、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステルを添加することができる。可塑剤としては、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ブチルフタリルグリコール酸ブチルを用いることができる。また、溶剤としては、テルピオネール、ブチルカルビトール、ケロシン等の公知の溶剤を用いることができる。また、スラリ用の溶剤の一部を原料の混合粉砕工程の分散媒に用いることにより、混合粉砕工程のあとに乾燥を経ることなくスラリを作製することもできる。バインダ、分散剤、可塑剤、溶剤の添加量に特別な制限はないが、バインダは１〜１０ｗｔ％、分散剤は０．１〜５ｗｔ％、可塑剤は０．５〜１０ｗｔ％、溶剤は２０〜７０ｗｔ％の範囲とすることが推奨される。

＜シート形成工程＞
以上で得られたスラリを、ポリエステルフィルム等のフィルム上に、例えばドクターブレード法により塗布、乾燥してグリーンシートを作製する。このグリーンシートは、１００〜３５０μｍ程度の厚さとする。なお、このグリーンシートは、複数枚の薄いグリーンシートを積層して形成することもできる。またグリーンシートは、最終的に得たい幅を有する形態として形成することができるし、最終的に得たい幅よりも大きな幅を有する形態として形成し、所定幅のウェハ（グリーンシート）に切出すこともできる。

＜脱バインダ工程＞
脱バインダ工程では、得られたグリーンシートに含まれるバインダを除去する。脱バインダ工程は、グリーンシートを２００〜６００℃の温度範囲に０．５〜２０時間保持する。加熱温度が２００℃未満又は０．５時間未満ではバインダの除去が不十分となる。一方、加熱温度が６００℃を超えると酸化が顕著となる。また、保持時間が２０時間を超えるとバインダの除去がほぼ完了し、加熱保持のためのエネルギー消費に見合うだけの効果を得ることができない。そこで、脱バインダは２００〜６００℃の温度範囲に０．５〜２０時間保持するものとするのが好ましい。好ましい脱バインダの温度範囲は３００〜５００℃、さらに好ましい脱バインダの温度範囲は３５０〜４５０℃である。また、脱バインダにおける好ましい保持時間は１〜１５時間、さらに好ましい保持時間は２〜１０時間である。

ＴｉＣを加える場合、脱バインダを実施する雰囲気は、バインダに含まれる炭素（Ｃ）によるセラミックス原料粉末の汚染を防止することとバインダ除去を促進するために低酸素分圧の雰囲気とすることが好ましい。例えば、水素及び窒素の混合ガスに水蒸気を導入した雰囲気とすることができる。

＜加熱処理工程＞
本発明は、焼結工程に先立って脱バインダされたグリーンシートに加熱処理を施すことができる。以下、この加熱処理工程について説明する。
本発明者らは平坦な部材を載せることにより、脱バインダ後のシートが崩壊することがあり、そうすると以後の焼結を行うことができない。したがって、脱バインダが施されたグリーンシートは耐崩壊性を有している必要がある。そこで、脱バインダに引き続いて加熱処理を行うことによって耐崩壊性を得ることを推奨する。

脱バインダ工程が終了すると、脱バインダがなされたグリーンシートに対して加熱処理を施す。この加熱処理は、脱バインダがなされたグリーンシートを構成するセラミックス原料粉末同士の結合力を向上させる。加熱処理により、粒子間での元素の拡散又は軽微な焼結が進行することにより、粒子間で結合を生じさせる。したがってこの加熱処理は、グリーンシートに耐崩壊性を付与する。

粒子間での結合を生じさせるために、この加熱処理ではグリーンシートを８００〜１３００℃の温度域で加熱保持する。８００℃未満における加熱処理では原料粉末同士の結合力を十分に向上することができない。また、１３００℃を超えると焼結に類似する反応が生じてしまい、グリーンシート（焼結体）に反りが発生するおそれがある。そこで加熱処理における温度は８００〜１３００℃とする。好ましい加熱処理温度は９００〜１３００℃、さらに好ましい加熱処理温度は１０００〜１２５０℃である。最適な加熱処理温度は、セラミックスの組成によって適宜定めるべきであることはいうまでもない。
加熱処理で８００〜１３００℃の温度範囲に保持する時間は１〜２０時間とするのが好ましい。１時間未満の保持では原料粉末同士の結合力を十分に向上することができない。また、８００〜１３００℃の温度範囲であれば、２０時間程度の保持で原料粉末同士の結合力を十分に向上することができるからである。加熱処理における好ましい保持時間は１〜１０時間、さらに好ましい保持時間は２〜８時間である。

本発明における加熱処理は、脱バインダと連続して行うことが望ましい。ここで、連続してとは、脱バインダと加熱処理を同一の処理炉で行うことを要件とする。脱バインダ後におけるグリーンシートを移動させると崩壊するおそれがあるためである。また、連続してとは、脱バインダとしての所定温度域での加熱保持が終了した後に、降温することなく加熱処理に必要な温度まで昇温することを要件とする。脱バインダ後に一旦降温すると、エネルギー効率が悪くなるからである。ただし、本発明は脱バインダと加熱処理を必ずしも連続して行うことを要するものではない。

ここで、ＭｇＯを含むセラミックス焼結体は、理由は明らかではないが、脱バインダ後の崩壊性が顕著となる場合があるため、ＴｉＣ及び／又はＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、さらにＭｇＯを含むセラミックス焼結体からなるスペーサ１０３（１０４〜１１９）を作製する際に上記加熱処理が有効となる。

＜焼結工程＞
脱バインダ又は加熱処理されたグリーンシートは、次いで焼結される。焼結は１４００〜１７５０℃の温度範囲に保持すればよい。１４００℃未満では焼結が十分に進行せず、また１７５０℃を超えると粒成長が進みすぎ強度が低下するからである。好ましい焼結温度は１５００〜１７００℃である。焼結における加熱保持時間は、１〜１２時間の範囲から加熱保持温度に応じて適宜選択すればよい。１時間未満の保持では焼結が十分に進行せず、また１２時間を超えても焼結がそれ以上進行することを期待できないからである。好ましい加熱保持時間は、２〜８時間である。焼結は、真空中または窒素ガス等の不活性雰囲気で行えばよい。なお、焼結温度、時間、焼成時間により得られる焼結体の比抵抗値を変動させることができる。

脱バインダ、加熱処理及び焼結の一連の加熱パターンを図６及び図７に示す。本発明は、図６に示すように、脱バインダ及び加熱処理を連続的に行って終了した後、焼結を別個独立して行う形態を包含する。また本発明は、図７に示すように、脱バインダを終了した後、加熱処理及び焼結を連続して行う形態を包含している。

本発明では、焼結に先立って、グリーンシート上に、焼結時の反り発生を防止するための平坦な部材を載せる。この部材はグリーンシートとの接触面が、所定の平坦度を有する。以下、この部材を蓋と称する。蓋は、焼結過程で被焼結物と反応が生じることを避けるため、融点が１８００℃以上の高融点材料で構成されていることが好ましい。本発明の場合、Ｗ（融点：３３８７℃）、Ｔａ（融点：２９９６℃）、Ｎｂ（融点：２４６７℃）、Ｍｏ（融点：２６２３℃）等の高融点金属、Ａｌ₂Ｏ₃（融点：２０２０℃）、ＺｒＯ₂（融点：２６８０℃）、ＢＮ（融点：２７３０℃）等の高融点化合物を用いることができる。
本発明における蓋は、グリーンシートと同等以上の面積を有することが望まれる。グリーンシート表面全部を蓋で覆うことが、平坦な焼結体を得る上で好ましいからである。グリーンシートには、一体の蓋を載せてもよいし、複数の蓋を載せてもよい。また、１つの蓋を複数のグリーンシートに載せることもできる。蓋を載せると、被焼結物（グリーンシート〜焼結体）には、反り発生を阻止する方向に略均一な応力が付与される。
また、この蓋は、焼結時に被焼結体との付着を防止するために、グリーンシートとの接触面を極端に平滑とすることは避けるべきである。しかし、接触面があまりにも粗い場合には、その粗さが焼結体に転写されることが懸念される。以上の観点から、蓋の前記接触面は、表面粗さＲｍａｘを３〜６０ｍ程度の範囲とすることが好ましい。
焼結体は、その表面を研磨加工された後に、上述した金属膜６５、４２ａ及び４０ａが常法によって形成され、スペーサ１０３（１０４〜１１９）を構成する。

以下本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
ＴｉＣ粉末（平均粒径約０．５μｍ、炭素含有量が１９％以上でその１％以下は遊離黒鉛）、ＴｉＯ₂粉末（平均粒径約１．７μｍ）、Ａｌ₂Ｏ₃粉末（平均粒径約０．５μｍ）を、ＴｉＣ：１１．７０モル％、ＴｉＯ₂：１．８１モル％、Ａｌ₂Ｏ₃：８６．４９モル％に秤量し、ボールミルを用いて湿式粉砕・混合を行ってスラリ用原料粉末を得た。
スラリ用原料粉末に対して、バインダ、分散剤、可塑剤、溶剤を下記の通り添加し、ボールミルにより混合してシート形成用のスラリを作製した。
バインダ：ポリビニルブチラール樹脂…３ｗｔ％
分散剤：グラフトポリマー型アニオン系分散剤…２ｗｔ％
可塑剤：フタル酸エステル（例えばＢＰＢＧ）…３ｗｔ％
溶剤：アルコール（例えばエタノール）＋芳香族（例えばトルエン）…５１．２５ｗｔ％

以上で得られたシート形成用スラリを用いて、ドクターブレード法により厚さ約２５０μｍのグリーンシートを作製し、さらに幅５６ｍｍ×長さ６５ｍｍのサイズを有する試験用のウェハに切断した。ウェハは、含まれるバインダを除去するために、温度４００℃、水素１％、窒素９９％の混合ガス雰囲気中に露点３５℃の水蒸気を導入しつつ２時間保持する脱バインダ処理を施した。

脱バインダが施されたウェハを焼結した。焼結は、Ａｌ₂Ｏ₃製のセッタ上にウェハを載せ、さらにウェハ上にグリーンシートの状態の平坦性を維持するべくＡｌ₂Ｏ₃製の蓋を載せた。この蓋は、ウェハと同様に幅５６ｍｍ×長さ６５ｍｍのサイズ（厚さ２．５ｍｍ）を有しており、ウェハ上に周縁が一致するように載せた。また、セッタ、蓋は平坦でありかつその表面粗さがＲｍａｘで１０〜２０μｍの範囲にある。
以上の状態でウェハを焼結した。焼結は真空中で、１５５０℃、１６００℃、１６５０℃の各温度で２時間保持することによって行った（実施例）。

焼結体（厚さ：２００μｍ）の平坦度を測定したところ、１５５０℃、１６００℃、１６５０℃のいずれの焼結温度においてもＲｍａｘで６０μｍ以下（５０ｍｍの長さ）の平坦度であることが確認された。なお、比較として、蓋を載せない例（比較例）についても焼結体の平坦度を測定した。その結果、比較例は目視で確認することのできる大きな反りが生じた。このように、焼結前に蓋を載せることにより平坦度に優れたＦＥＤ用のスペーサを作製することができる。
また、実施例（１５５０℃焼結）について比抵抗値を測定した。結果を表１に示すが、スペーサとして好ましい１．０×１０⁶〜１．０×１０¹¹Ω・ｃｍの範囲内にあることが確認された。

また、以上とは焼成温度を変えた以外は同様にして得られた焼結体（１６００℃焼結）について比抵抗値を測定した。結果を表２に示すが、スペーサとして好ましい１．０×１０⁶〜１．０×１０¹¹Ω・ｃｍの範囲内にあることが確認された。

Ａｌ₂Ｏ₃粉末（平均粒径約０．５μｍ）、ＴｉＯ₂粉末（平均粒径約１．７μｍ）、ＭｇＯ粉末（平均粒径５．８μｍ）を、Ａｌ₂Ｏ₃：３０．３８モル％、ＴｉＯ₂：１２．５１モル％、ＭｇＯ：５７．１１モル％に秤量し、ボールミルを用いて湿式粉砕・混合を行ってスラリ用原料粉末を得た。
スラリ用原料粉末に対して、バインダ、分散剤、可塑剤、溶剤を下記の通り添加し、ボールミルにより混合してシート形成用のスラリを作製した。
バインダ：ポリビニルブチラール樹脂…３ｗｔ％
分散剤：グラフトポリマー型アニオン系分散剤…２ｗｔ％
可塑剤：フタル酸エステル（例えばＢＰＢＧ）…３ｗｔ％
溶剤：アルコール（例えばエタノール）＋芳香族（例えばトルエン）…５１．２５ｗｔ％

以上で得られたシート形成用スラリを用いて、ドクターブレード法により厚さ約１５０μｍのグリーンシートを作製し、さらに幅５６ｍｍ×長さ６５ｍｍのサイズを有する試験用のウェハに切断した。ウェハは、含まれるバインダを除去するために、温度４００℃、窒素ガス雰囲気中に露点３５℃の水蒸気を管状炉に導入しつつ８時間保持する脱バインダ処理を施した。
この脱バインダ処理を終了した後、管状炉の温度を表３に示す温度まで各々昇温し、かつ表３に示す時間保持する加熱処理を施した。なお、脱バインダ終了後には露点３５℃の水蒸気の導入を停止し、管状炉内を窒素ガス雰囲気とした。

以上の加熱処理が施されたウェハの耐崩壊性を観察した。耐崩壊性は、ウェハと同様の幅５６ｍｍ×長さ６５ｍｍのサイズ（厚さ２．５ｍｍ）を有する蓋をウェハに載せ、ウェハが形状を維持できるか否かで判断した。蓋は平坦でありかつその表面粗さがＲｍａｘで３〜６０μｍの範囲にある。形状を維持できる場合は耐崩壊性があるものとして○を、形状を維持できない場合は×を表３に付している。
また、以上の加熱処理が施されたウェハに変形が生じているか否かの判定も行った。判定の基準は、Ｒｍａｘで６０μｍ以上の反りが生じているか否かで判断した。反りが６０μｍ未満の場合には○を、反りが６０μｍ以上の場合には×を表３に付している。

表３に示すように、脱バインダのままのウェハ、加熱処理温度が６５０℃のウェハは、耐崩壊性を有していない。なお、脱バインダのままのウェハ及び１２００℃で５時間保持する加熱処理を施したウェハの耐崩壊性試験の後の外観を図８に示しておく。
一方、加熱処理温度が１３５０℃になると、耐崩壊性を有するものの、焼結が進行してしまい、反りの大きさが見逃せないレベルとなる。したがって、加熱処理温度は、８００〜１３００℃とすることが好ましいことがわかる。

１２００℃で５時間保持する加熱処理を施したウェハをＭｏ製のセッタ上に載せ、さらにウェハ上にグリーンシートの状態の平坦性を維持するべく上述したＭｏ製の蓋を載せた。この蓋は、ウェハと同様に幅５６ｍｍ×長さ６５ｍｍのサイズ（厚さ２．５ｍｍ）を有しており、ウェハ上に周縁が一致するように載せた。また、セッタは平坦でありウェハと接する面の表面粗さはＲｍａｘで３〜６０μｍの範囲にある。以上の状態でウェハを焼結した。焼結はＮ₂雰囲気中で、１５５０℃、１６００℃、１６５０℃の各温度で２時間保持することによって行った（実施例）。

焼結体（厚さ：１００μｍ）の平坦度を測定したところ、１５５０℃、１６００℃、１６５０℃のいずれの焼結温度においてもＲｍａｘで６０μｍ以下（５０ｍｍの長さ）の平坦度であることが確認された。なお、比較として、蓋を載せない例（比較例）についても焼結体の平坦度を測定した。その結果、比較例は目視で確認することのできる大きな反りが生じた。このように、焼結前に蓋を載せることにより平坦度に優れたＦＥＤ用のスペーサを作製することができる。
また、実施例（１６００℃焼結）について比抵抗値を測定した。結果を表４に示すが、スペーサとして好ましい１．０×１０⁶〜１．０×１０¹¹Ω・ｃｍの範囲内にあることが確認された。

本発明の製造工程を示すフローチャートである。 ＦＥＤの平面図である。 図２のII−II矢視断面図である。 スペーサを示す斜視図である。 ＦＥＤ面板側内部構造を示す側面図である。 本発明の脱バインダ、加熱処理及び焼結のヒートパターン例を示す図である。 本発明の脱バインダ、加熱処理及び焼結のヒートパターン例を示す図である。 実施例における耐崩壊性試験を行ったウェハの外観を示す図である。

符号の説明

１００…ＦＥＤ（電界放出型ディスプレイ）、１０１…面板、１０２…ブラックマトリックス構造体、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９…スペーサ、２０１…背板、２０２…陰極構造体

Claims (7)

1. 所定の原料粉末とバインダを含むスラリからグリーンシートを作製し、
   前記グリーンシートから前記バインダを除去し、
   前記バインダが除去された前記グリーンシートに、前記グリーンシートとの接触面が所定の平坦度を有する載置部材を載せて焼結することを特徴とする平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法。
2. ＴｉＣ及び／又はＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃を含み、ＴｉＣが５．０〜１６．０モル％、ＴｉＯ₂が０．５〜２０．０モル％、残部実質的にＡｌ₂Ｏ₃の組成を有する焼結体からなることを特徴とする請求項１に記載の平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法。
3. ＴｉＣ及び／又はＴｉＯ₂、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃を含み、ＴｉＣが５．０〜１６．０モル％、ＴｉＯ₂が０．５〜２０．０モル％、ＭｇＯが８０．０モル％以下（ただし、０を含まず）、残部実質的にＡｌ₂Ｏ₃の組成を有する焼結体からなることを特徴とする請求項１に記載の平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法。
4. 前記焼結体は、１．０×１０⁶〜１．０×１０¹¹Ω・ｃｍの比抵抗値を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法。
5. 前記グリーンシートとの接触面が少なくとも前記グリーンシートと同等の表面積を有する前記載置部材を、前記グリーンシートの全表面を覆うように前記グリーンシートに載せることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法。
6. 前記載置部材は、前記グリーンシートとの接触面のＲｍａｘが３〜６０μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法。
7. 前記載置部材は、融点が１８００℃以上の材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の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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