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 - Google Patents
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Description
【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 (8)
- 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。
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