JP3691450B2

JP3691450B2 - 平面パネルディスプレイ、平面パネルディスプレイ用スペーサ及びその製造方法

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Publication number: JP3691450B2
Application number: JP2002109565A
Authority: JP
Inventors: 勤小柳; 駿一片瀬; 克行倉知; 孝雄松本
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: JP2003303562A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面パネルディスプレイ、平面パネルディスプレイ用スペーサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ）は、従来の陰極線管（ＣＲＴ）を応用した自発光型の平面パネルディスプレイとして知られている。ＦＥＤは多くの陰極（電界放出素子）を二次元状に配列してなる陰極構造体を備えており、減圧環境下において陰極から放出される電子を、各蛍光画素領域に衝突させて発光画像を形成している。蛍光画素領域は燐層を含んでなる。
【０００３】
この平面パネルディスプレイは、陰極構造体を有する背板を備えている。このような平面パネルディスプレイの一例は米国特許第５，５４１，４７３号明細書に記載されている。このディスプレイの背板はガラス板上に陰極構造体を堆積することによって形成される。
【０００４】
この平面パネルディスプレイは燐層が堆積されたガラス面板を備えている。ガラスまたは燐層の上には電界印加用の導電性層が堆積される。
【０００５】
面板は背板から０．１ｍｍ〜１ｍｍ乃至２ｍｍ離間されている。面板と背板との間には壁体からなる短冊状スペーサが垂直に介在している。このスペーサは正確な位置に配置されることが望ましいが、ディスプレイ内を減圧すると、大気圧によってスペーサには大きな荷重が加えられる。
【０００６】
この荷重は１０インチのディスプレイでは１トンにも達するといわれている。この荷重によって、スペーサが不整列状態になったり傾斜すると、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。スペーサは面板及び背板間の非常に大きな圧縮力に耐える必要があり、スペーサ毎の高さは等しく、且つ、平坦である必要もある。また、スペーサの熱膨張率は面板としてのガラス板に近く、且つ、温度依存性も小さくなければならないとされている。
【０００７】
また、面板と背板との間には例えば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２次放射特性が要求される。従来のスペーサは、アルミナからなる絶縁材料を導電材料でコーティングしてなることが知られている。
【０００８】
特表２００２−５０８１１０号公報、特表２００１−５０８９２６号公報は、これらに関する技術を開示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のスペーサでは大きな圧縮力に十分に耐えつつ必要な精度を満たすことはできない。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、圧縮力に十分に耐えることができる平面パネルディスプレイ、平面パネルディスプレイ用スペーサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る平面パネルディスプレイ用スペーサは、陰極構造体を有する背板と蛍光画素領域を有する面板との間に介在する平面パネルディスプレイ用スペーサにおいて、前記背板と前記面板の間隔を規定するスペーサの寸法が厚みに対応しアルティックを含む基板を用意し、前記基板の厚み方向が前記寸法の方向となるように、前記基板の厚みよりも小さい間隔で前記基板を短冊状に切断した後、その切断面を研磨してなることを特徴とする。
【００１１】
このスペーサは高硬度の導電性セラミックであるアルティックを含有することで、圧縮力による変形に耐えて画像の歪みを抑制することができ、また、本来の厚みの製品公差を所定値以内とする当該基板の厚み方向が、上述の圧縮力の方向と一致するように切断することで、圧縮力に抗する方向の寸法の製品公差を所定値以内とすることができ、寸法変動に起因する背板及び面板間の電界強度の面内変動及び当該変動に基づく蛍光強度の面内変動を著しく抑制することができる。
【００１２】
また、それぞれのスペーサの厚み方向精度を高くすることができるため、すなわち、製品公差や誤差を小さくすることができるため、圧縮力による変形に耐えてディスプレイ上に表示される画像の歪みを抑制することができる。
【００１３】
また、このスペーサは、前記厚み方向の両端面に金属膜を有することを特徴とする。
【００１４】
また、このスペーサは、前記厚み方向及び長手方向を含む平面に平行な端面を有し、この端面上にパターニングされた金属膜を有することを特徴とする。このパターンは内部電界分布を規定するものであるが、その基板厚み方向に沿った形成位置精度は、厚み方向の精度が高いため、元々の基板表面に形成した場合の形成位置精度よりも高くすることができる。
【００１５】
また、上述のスペーサの製造方法は、陰極構造体を有する背板と蛍光画素領域を有する面板との間に介在する平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法において、アルティックを含有する基板を用意する工程と、前記基板の厚みよりも小さい間隔で前記基板を短冊状に切断する工程と、前記短冊状に切断されたものの切断面を研磨する工程とを備えるものであり、この場合、上述の効果を有するスペーサを製造することができる。
【００１６】
また、平面パネルディスプレイ用スペーサがアルティックを含む場合には、強度、温度、伝導率等の観点から、アルミナ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する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に係る平面パネルディスプレイ及び平面パネルディスプレイ用スペーサについて説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１８】
まず、スペーサが適用される平面パネルディスプレイであるＦＥＤの概要について説明する。
【００１９】
図２は平面パネルディスプレイの平面図、図３は平面パネルディスプレイのＩＩＩ−ＩＩＩ矢印断面図、図４は平面パネルディスプレイ面板側内部構造を示す平面パネルディスプレイ側面図である。
【００２０】
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した光は、ブラックマトリックス構造を介して外部に出力される。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。
【００２１】
面板１０１上には、その表面に対して垂直に立設した壁体であるスペーサ１０３−１１９が取り付けられている。
【００２２】
面板１０１上にはスペーサ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が設けられる（図３参照）。スペーサ１０３〜１１９は、面板１０１と背板２０１との間の間隔を均等に保持している。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からなる陰極（電界（電子）放出素子）を複数有している。
【００２３】
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ガラスシール２０３が介在しており、中央部に密閉室を提供している。この密閉室内は電子が飛行可能な程度に減圧されている。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が配置されることとなる。シール２０３は融解ガラスフリットによって形成される。
【００２４】
なお、全てのスペーサ１０３−１１９の構造は同一であるので、以下では、一つのスペーサ１０３に着目して説明を行う。
【００２５】
スペーサ１０３は、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はブラックマトリックス構造体１０２の外側に配置される。
【００２６】
次に、スペーサ１０３について詳説する。
【００２７】
図１はスペーサ１０３の製造方法を説明するための説明図である。このスペーサの製造方法は、上述の陰極構造体（２０２）を有する背板（２０１）と蛍光画素領域（ブラックマトリックス構造体１０２）を有する面板（１０１）との間に介在する平面パネルディスプレイ用スペーサを製造方法する方法である。このスペーサ１０３は、以下の工程▲１▼〜▲７▼を順次実行することによって製造することができる。
【００２８】
▲１▼直径６インチ、厚み２ｍｍのアルティック含有基板（ウエハ）Ａ１０３を用意する（図１（ａ））。
【００２９】
▲２▼アルティック含有基板Ａ１０３の両面に、膜厚が数ｎｍ〜１μｍ、材料がＴｉ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｐｔ等の金属からなる金属膜Ｍをスパッタリング法によって形成する（図１（ｂ）。なお、この金属膜Ｍは分離後には金属膜ｍとして記載する。
【００３０】
▲３▼アルティック含有基板Ａ１０３の平面形状が四角形となるように周囲を切断し、周辺部を除去する（図１（ｃ））。
【００３１】
▲４▼アルティック含有基板Ａ１０３の厚み（Ｄ）よりも小さい間隔（Ｗ）でアルティック含有基板を短冊状に切断し、これらの短冊体を分離し、しかる後、洗浄を行う（図１（ｄ））。
【００３２】
▲５▼短冊状に切断されてなる短冊体の切断面を、全て短冊体の切断面に垂直な方向の寸法Ｗが３００±５０μｍ以内となるように同時に研磨する（図１（ｅ））。
【００３３】
▲６▼スペーサ１０３の厚み方向及びスペーサ１０３の長手方向を含む平面に平行な端面上に金属膜ｅをパターニングして形成する（図１（ｆ））。この形成には、まず、この端面を洗浄し、続いて、この端面上にスパッタリング法によってＴｉ，Ａｕ，Ｃｒ，Ｐｔ等の金属膜を１００ｎｍ堆積し、ドライエッチング用のマスクを金属膜上にパターニングした後、イオンミリングによって当該金属膜をエッチングし、金属膜ｅを形成する。なお、金属膜ｅの長手方向はスペーサ１０３の長手方向に一致する。
【００３４】
また、厚み方向Ｄに関し、金属膜ｅのスペーサ１０３の一端部からの距離Ｄ１、金属膜ｅの寸法Ｄ２、金属膜ｅのスペーサ１０３の他端部からの距離Ｄ３は、製品公差及び誤差が±５μｍ以内となるように設定される。
【００３５】
▲７▼複数の短冊体の前記端面とは反対側の端面を同時に研磨し、その幅Ｗ１を５０〜１００μｍから選択される値に設定する（図１（ｇ））。この値は、小さいほど、スペーサ１０３が目立たないが圧縮力に耐えることができないため、本例では５０〜１００μｍから選択して設定する。なお、上述の研磨とは、機械研磨及び／又は化学研磨を含むものとする。
【００３６】
また、いずれの工程においても、その平坦度は少なくとも５０μｍ以下に抑制される。
【００３７】
上述の平面パネルディスプレイ用スペーサは、陰極構造体（２０２）を有する背板（２０１）と蛍光画素領域（ブラックマトリックス構造体１０２に含まれる）を有する面板（１０１）との間に介在する平面パネルディスプレイ用スペーサ１０３において、背板（２０１）と面板（１０１）の間隔を規定するスペーサ１０３（１０４〜１１９）の寸法の製品公差又は誤差が所定値Ｘ以内となるよう、厚みの製品公差又は誤差が所定値Ｘ以内のアルティック含有基板Ａ１０３を用意し、アルティック含有基板Ａ１０３の厚み方向が寸法の方向となるように、アルティック含有基板Ａ１０３の厚みよりも小さい間隔（Ｗ）でアルティック含有基板Ａ１０３を短冊状に切断した後、その切断面を研磨してなる。
【００３８】
このスペーサ１０３は高硬度の導電性セラミックであるアルティックを含有することで、圧縮力による変形に耐えて画像の歪みを抑制することができ、また、本来の厚みの製品公差が所定値Ｘ以内であるアルティック含有基板の厚み方向が、上述の圧縮力の方向と一致するように切断することで、圧縮力に抗する方向の寸法の製品公差を所定値Ｘ以内とすることができ、寸法変動に起因する背板及び面板間の電界強度の面内変動及び当該変動に基づく蛍光強度の面内変動を著しく抑制することができる。特に、所定値である厚みの製品公差Ｘが±２０μｍ以内であれば、蛍光強度の面内変動を目視不可能な程度に抑制することができる。
【００３９】
この場合、厚みの誤差も所定値Ｘ以内することができる。ここで、誤差とは、１つの対象物の厚みの平均値に対する変動量の最大値で規定するものとする。この場合においても、所定値である厚みの誤差Ｘが±２０μｍ以内であれば、蛍光強度の面内変動を著しく抑制することができる。
【００４０】
また、アルティック（ＡｌＴｉＣ）を含有する基板は、アルティックを構成するためにＡｌ₂Ｏ₃とＴｉＣ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２４ｗｔ％であることが好ましい。
【００４１】
ＴｉＣの添加量が４０ｗｔ％以下のアルティックは、具体的には１０〜４０ｗｔ％のアルティックは、密度４．０９〜４．３１（ｇ／ｃｍ²）、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４×１０¹⁴〜１．９×１０^-3Ω・ｃｍ、熱膨張係数７．２×１０^-8〜７．３×１０^-8（℃^-1（４０〜４００℃））、熱伝導率２９．３〜２２．６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、比熱０．８１２×１０³〜０．７３３×１０³（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のスペーサ材料として好ましい。
【００４２】
上述の平面パネルディスプレイ用スペーサは、アルティックを含んでいるので、強度、温度、伝導率等の観点から、アルミナ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。
【００４３】
なお、上述のアルティックを含有する基板は特性に大きな影響を与えない程度に他の材料を含んでいてもよい。
【００４４】
また、このスペーサ１０３は、厚み方向の両端面に金属膜ｍを有する。この金属膜ｍは、切断前に形成された金属膜Ｍの一部分である。この金属膜ｍは、背板及び面板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。
【００４５】
上述のスペーサ１０３は直方体であるが、これは厚み方向及び長手方向を含む平面に平行な端面を有し、この端面上にパターニングされた金属膜ｅを有している。このパターンは内部電界分布を規定するものであるが、その基板厚み方向に沿った形成位置精度は、厚み方向の精度が高いため、元々の基板表面に形成した場合の形成位置精度よりも高くすることができる。
【００４６】
以上、説明したように、上述のスペーサ１０３は個々のスペーサが硬く、また、個々の及び全体としてのスペーサ１０３の厚み方向精度が高いため、すなわち、製品公差や誤差が小さいので、圧縮力による変形に耐えて画像の歪みを抑制することができる。なお、上述のスペーサは反射型のＦＥＤにも適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明のスペーサ及び製造方法を用いた平面パネルディスプレイによれば、十分に圧縮力に耐えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スペーサ１０３の製造方法を説明するための説明図である。
【図２】平面パネルディスプレイの平面図である。
【図３】平面パネルディスプレイのＩＩＩ−ＩＩＩ矢印断面図である。
【図４】平面パネルディスプレイ面板側内部構造を示す平面パネルディスプレイ側面図である。
【符号の説明】
１０１…面板、１０２…ブラックマトリックス構造、１０２…ブラックマトリックス構造体、１０３…スペーサ、２０１…背板、２０２…陰極構造体、２０３…ガラスシール、３０１，３０２…接着剤、Ａ１０３…アルティック含有基板、ｅ…金属膜、Ｍ…金属膜、ｍ…金属膜。

Claims

陰極構造体を有する背板と蛍光画素領域を有する面板との間に介在する平面パネルディスプレイ用スペーサにおいて、前記背板と前記面板の間隔を規定するスペーサの寸法が厚みに対応するアルティックを含む基板を用意し、前記基板の厚み方向が前記寸法の方向となるように、前記基板の厚みよりも小さい間隔で前記基板を短冊状に切断した後、その切断面を研磨してな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。
前記厚み方向の両端面に金属膜を有す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。
前記厚み方向及び長手方向を含む平面に平行な端面を有し、この端面上にパターニングされた金属膜を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の平面パネルディスプレイ用スペーサ。
陰極構造体を有する背板と蛍光画素領域を有する面板との間に介在する平面パネルディスプレイ用スペーサにおいて、前記背板と前記面板の間隔を規定するスペーサの寸法の誤差が所定値以内となるよう、厚みの誤差が所定値以内のアルティックを含有する基板を用意し、前記基板の厚み方向が前記寸法の方向となるように、前記基板の厚みよりも小さい間隔で前記基板を短冊状に切断した後、その切断面を研磨してな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。
前記所定値は±２０μｍであることを特徴とする請求項４に記載の平面パネルディスプレイ用スペーサ。
陰極構造体を有する背板と蛍光画素領域を有する面板との間に介在する平面パネルディスプレイ用スペーサの製造方法において、
アルティックを含有する基板を用意する工程と、
前記基板の厚みよりも小さい間隔で前記基板を短冊状に切断する工程と、
前記短冊状に切断されたものの切断面を研磨する工程と、
を備え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。
陰極構造体を有する背板と蛍光画素領域を有する面板との間に介在する平面パネルディスプレイ用スペーサにおいて、前記スペーサはアルティックを含むことを特徴とする平面パネルディスプレイ用スペーサ。
陰極構造体を有する背板と、蛍光画素領域を有する面板と、前記背板及び面板間に介在しアルティックを含むスペーサとを備えることを特徴とする平面パネルディスプレイ。