JP4031754B2 - 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 - Google Patents

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クス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表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、セラミック板の両主面を同じ研磨材を用いて同じ条件で研磨しても、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）を越える場合があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、反りを生じたセラミック板の反りを容易に矯正でき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ことを目的とする。

本発明に係る反りを生じたセラミック板の反りの矯正方法は、セラミック板において反りによって凸状とされている面に対してイオンビーム又は中性粒子ビームの少なくとも一方の粒子ビームを照射して、凸状とされている面をエッチングすることによりセラミック板の反りを低減させるエッチング工程を備える。ここで、本発明において「イオン」とは電荷をもつ原子（陽子を含む）や分子であり、「中性粒子」とは電荷をもたない原子や分子をいう。

一般に、セラミック板の表面に切削や研磨等の加工を施すと、その加工の際に表面に歪みが与えられて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。加工変質層に残留する歪みの量は、各面の加工の条件によってそれぞれ異なるものと考えられる。

そして、セラミック板の両主面において加工変質層に残留する歪みの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、加工変質層に残留する歪みの量が大きい（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。）、加工変質層に残留する歪みの量が小さい（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。

そこで、本発明によれば、凸状面をイオンビームや中性粒子ビームの照射によって物理的にエッチングすることにより、凸状面の加工変質層の厚みを薄くすることができ、凸状面の加工変質層に残留する歪みの量を小さくすることができる。したがって、凸状面の加工変質層に残留する歪みの量が凹状面の加工変質層に残留する歪みの量と同じ程度となるまで凸状面の加工変質層を除去して薄くすることにより、セラミック板の曲げ応力が緩和され、反りが矯正される。

このとき、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。このような焼結体製のセラミック板は高強度、高硬度の性質をもつ反面反りを生じやすく、また、このような焼結体製の板の反りはアニーリングを行っても矯正することが難しいが、上記のエッチングによって、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、５０μｍ〜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反りを生じやすく、上記のエッチングによって反りを効果的に矯正することができる。

また、本発明に係るセラミック板の反りの矯正方法においては、エッチング工程を行う前にセラミック板の反りの大きさを測定する測定工程を更に備え、エッチング工程において、反りの大きさに応じてエッチングの深さを調整することが好ましい。このように、測定工程によって得られた反りの大きさに基づいてエッチングの深さを調整することにより、凸状面の加工変質層の歪みの量を凹状面の加工変質層の歪みの量に容易に近づけることができる。したがって、セラミック板の反りを容易に矯正することができる。

更に、エッチング工程では、ビームを照射する時間、又は、ビームの粒子の速度の少なくとも一方を変化させることによりエッチングの深さを調整することが好ましい。この場合、ビームの照射時間の長短によって凸状面の表面へのビームの照射量が変わり、また、ビームの粒子の速度の大小によって凸状面の表面に当たるビームのエネルギー量が変わるため、いずれも好適にエッチングの深さを調整することができる。

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研磨する研磨工程と、両面が研磨されたセラミック板において、反りによって凸状とされている面に対してイオンビーム又は中性粒子ビームの少なくとも一方のビームを照射して、凸状とされている面をエッチングすることによりセラミック板の反りを低減させるエッチング工程とを備える。

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反りの矯正方法を有するので、切出工程及び研磨工程での加工歪みによって発生したセラミック板の反りを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反りの大きさの規格に準じたスペーサを製造することができる。

本発明によれば、セラミック板の反りを容易に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。

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。

そして、第二の切片６０の主面５０Ａの研磨後、鏡面研磨された主面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１４（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１５（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１５（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。剥離後の第二の切片６０には、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。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。

つづいて、スペーサ１０３のベース５０に発生している反りの大きさを計測する。スペーサ１０３のベース５０の反りの大きさとしては、例えば図１６に示すように、平面状のステージ８５に凹状面の主面５０Ｂを下にしてスペーサ１０３を載置した場合のステージ８５からの最大高さ７０Ｗを採用することができる。また、図１７に示すように、ステージ８６上に凹状面の主面５０Ｂを上にしてスペーサ１０３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６０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。

次に、本実施形態では、この反りを矯正すべく凸状面である主面５０Ａを、イオンミリング法によってエッチング（エッチング工程）する。

具体的には、図１６に示すように、ステージ８５の上に、凸状面となっている主面５０Ａを上向きにして配置した状態で、イオンガン８７を用いてＡｒイオンのイオンビーム８９を主面５０Ａに照射し、凸状面をエッチングする。ここで、主面５０Ａのエッチングの深さはスペーサ１０３の反りの大きさが規格（例えば２０μｍ以内）内に収まるように定められる。例えば、反りの大きさが大きいスペーサには、反りの大きさが小さいスペーサの場合に比べてエッチングの深さを深くする。具体的には、例えばあらかじめスペーサ１０３の反りの大きさと、そのスペーサを規格範囲内へ矯正するのに必要なエッチングの深さとの相関関係を取得しておき、その相関関係と、計測されたスペーサ１０３の反りの大きさとに基づいて、その反りを矯正するのに必要なエッチングの深さを取得することができる。

主面５０Ａのエッチングの深さを調整するには、例えば、イオンの加速電圧を一定としたうえでイオンビーム８９を照射する時間を調整すればよい。具体的には、ベース５０の反りの大きさが大きい場合はエッチング工程の時間を長く設定し、また、ベース５０の反りの大きさが小さい場合はエッチング工程の時間を短く設定することによってエッチング深さを容易に調整することができる。

より具体的には、例えばあらかじめスペーサ１０３の反りの大きさと、そのスペーサを規格範囲内へ矯正するのに必要なイオンビーム８９の照射時間との相関関係を取得しておき、その相関関係と、計測されたスペーサ１０３の反りの大きさとに基づいて、このスペーサ１０３の反りの矯正に必要なイオンビーム８９の照射時間を決定することができる。

また、主面５０Ａのエッチングの深さを調整する方法として、イオンビーム８９を照射する時間を一定としたうえでイオンガン８７におけるイオンの加速電圧を変化させ、イオンビームの粒子の速度を調節してもよい。この場合、ベース５０の反りの大きさが大きい場合はイオンの加速電圧を強くし、また、ベース５０の反りの大きさが小さい場合はイオンの加速電圧を弱くすることによってエッチングの深さを容易に調整することができる。

さらに、イオンビーム照射中に反りの大きさをモニターし、スペーサ１０３の反りの大きさが所定の値以下となるまで照射を続けるようにしてもよい。

なお、イオンビーム８９をスペーサ１０３に精度よく当てるために、雰囲気を１０^−４〜１０^−５Ｔｏｒｒ程度の真空中とすることが好ましい。また、主面５０Ａ上の金属膜６５にもイオンビーム８９が照射されることになるが、金属膜６５の幅は非常に狭いため、スペーサ１０３のベース５０の反りを矯正するうえで妨げにはならない。

なお、図１６ではスペーサ１０３の主面５０Ａが凸状面となっている場合を説明したが、スペーサ１０３の主面５０Ｂが凸状面となっている場合は、ステージ８５の上に、主面５０Ｂを上向きにして配置し、上述と同様の手法を用いることによって、スペーサ１０３の反りを矯正することができる。

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。

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の切削や研磨の条件を両面で同一にすることは難しく、両面の加工変質層に残留する歪みの量に差が生じ、スペーサ１０３のベース５０に反りが発生する。図１６において、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、本実施形態のエッチング工程を行うと、加速されたＡｒイオンが凸状面である主面５０Ａに当たり、主面５０Ａの表面の原子等の粒子がはじき出されるため、主面５０Ａの加工変質層の厚みが減少する。したがって、主面５０Ａの加工変質層に残留する歪みの量が減少するものと考えられる。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をエッチングすると、スペーサ１０３の曲げ応力が緩和され、スペーサ１０３の反りが十分に矯正される。

特に、スペーサ１０３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、スペーサ１０３の厚みが５０μｍ〜３００μｍ程度であるときには特に反りが生じやすいが、このようなエッチング工程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、エッチング工程において、イオンとしてＡｒイオンを用いてイオンミリング法を行っているが、使用するイオンはＡｒイオンに限られるものではなく、Ｇａイオン等の他のイオンを用いてもよい。また、イオンガン８７の代わりに、中性粒子ビームを照射させることができる中性粒子発生装置を用いてもよい。

また、本実施形態のスペーサは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であるが、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の場合であっても好適に得ることができる。また、本実施形態のセラミック板の反りの矯正方法は、スペーサの反りの矯正のみならず、他の用途に用いるセラミック板の反りの矯正にも適用できる。

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、実施例１及び２のスペーサ用のベースを得た。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。研磨後、一方の主面に金属膜として、Ｐｔ１０００ｎｍ／Ｔｉ１００ｎｍのパターニング膜を形成した。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。

次に、実施例１及び２のスペーサのベースの凸状面にイオンミリング装置（（株）日立製作所製、製品名：ＩＭＬ−６−１−Ｍ）を用いて、Ａｒ^＋のイオンミリング処理（加速電圧５５０Ｖ、加速電流２９０ｍＡ）をそれぞれ９分間行った。また、イオンミリング開始前、開始３分後、５分後、７分後、９分後において、実施例１及び２のスペーサ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１７の差７０Xとした。

測定された実施例１のイオンミリング開始前、開始３分後、５分後、７分後、９分後の断面形状を図１８（ａ）〜（ｅ）に示し、実施例２のイオンミリング開始前、開始３分後、５分後、７分後、９分後の断面形状を図１９（ａ）〜（ｅ）に示す。また、これらの反りの大きさを図２０にまとめて示す。

図１８、図１９及び図２０から明らかなように、イオンミリング処理によって実施例１及び２のスペーサの反りが矯正できることが示された。

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は、本実施形態に係るイオンミリング法を説明するための図である。 図１７は、スペーサの反りの大きさの一例を示す図である。 図１８（ａ）〜（ｅ）は、イオンミリング処理による実施例１のスペーサの断面形状の変化を示す図であり、図１８（ａ）は０分後、図１８（ｂ）は３分後、図１８（ｃ）は５分後、図１８（ｄ）は７分後、図１８（ｅ）は９分後の断面形状をそれぞれ示す図である。 図１９（ａ）〜（ｅ）は、イオンミリング処理による実施例２のスペーサの断面形状の変化を示す図であり、図１９（ａ）は０分後、図１９（ｂ）は３分後、図１９（ｃ）は５分後、図１９（ｄ）は７分後、図１９（ｅ）は９分後の断面形状をそれぞれ示す図である。 図２０は、図２０（ａ）〜（ｅ）、図２０（ａ）〜（ｅ）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）、５０Ａ…主面（凸状とされている面）、７０Ｗ…最大高さ（反りの大きさ）、７０X…差（反りの大きさ）、８９…イオンビーム、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 (6)

1. 反りを生じたセラミック板の反りの矯正方法であって、
   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ている面に対してイオンビーム又は中性粒子ビームの少なくとも一方の粒子ビームを照射して、前記凸状とされている面をエッチングすることにより前記セラミック板の前記反りを低減させる工程を備えるセラミック板の反りの矯正方法。
2. 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。
3. 前記セラミック板の厚みは、５０μｍ〜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。
4. 前記エッチング工程を行う前に前記セラミック板の反りの大きさを測定する測定工程を更に備え、前記エッチング工程において、前記反りの大きさに応じて前記エッチングの深さを調整する請求項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。
5. 前記エッチング工程では、前記ビームを照射する時間、又は、前記ビームの粒子の速度の少なくとも一方を変化させることにより前記エッチングの深さを調整する請求項４に記載のセラミック板の反りの矯正方法。
6. 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研磨する研磨工程と、
   前記両面が研磨されたセラミック板において、反りによって凸状とされている面に対してイオンビーム又は中性粒子ビームの少なくとも一方のビームを照射して、前記凸状とされている面をエッチングすることにより前記セラミック板の前記反りを低減させる工程と、
   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。

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