(57)【要約】【課題】線膨張係数がガラスと一致又は近似し、さらに強度、所定の導電性を備える平面パネルディスプレイ用スペーサを提供する。【解決手段】ＭｇＡｌ２Ｏ４を含み、好ましくは主相とする焼結体から構成される平面パネルディスプレイ用のスペーサ１０３。この焼結体は、ＭｇＯをさらに含むことが好ましく、ＭｇＡｌ２Ｏ４及びＭｇＯを含む場合、Ｘ線回折によるＭｇＡｌ２Ｏ４（３１１）面のピーク強度を１００としたときのＭｇＯ（２００）面のピーク強度が０．５〜５０であること好ましい。このスペーサ１０３は、陰極構造体２０２を備える背板２０１と、背板２０１と所定の間隔を隔てて配設され、蛍光画素領域１０５を備える面板１０１との間に配設され、前記間隔を維持する役割を果たす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭｇＡｌ２Ｏ４を含む焼結体から構成され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。
【請求項２】
ＭｇＡｌ２Ｏ４が前記焼結体の主相であ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。
【請求項３】
前記焼結体は、ＭｇＯをさらに含む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。
【請求項４】
前記焼結体は、ＭｇＡｌ２Ｏ４及びＭｇＯを含み、Ｘ線回折によるＭｇＡｌ２Ｏ４（３１１）面のピーク強度を１００としたときのＭｇＯ（２００）面のピーク強度が０．２〜５０であることを特徴とする請求項３に記載の平面パネルディスプレイ用スペーサ。
【請求項５】
前記焼結体は、ＭｇＡｌ２Ｏ４及びＭｇＯを含み、Ｘ線回折によるＭｇＡｌ２Ｏ４（３１１）面のピーク強度を１００としたときのＭｇＯ（２００）面のピーク強度が０．８〜３０であることを特徴とする請求項３に記載の平面パネルディスプレイ用スペーサ。
【請求項６】
前記焼結体は、導電性化合物をさらに含む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。
【請求項７】
前記導電性化合物は、チタン化合物であることを特徴とする請求項６に記載の平面パネルディスプレイ用スペーサ。
【請求項８】
前記チタン化合物は、Ｔｉの炭化物、窒化物、酸化物及び炭窒化物の少なくとも１種であることを特徴とする請求項７に記載の平面パネルディスプレイ用スペーサ。
【請求項９】
前記チタン化合物はＴｉＯ２及び／又はＴｉＣであることを特徴とする請求項８に記載の平面パネルディスプレイ用スペーサ。
【請求項１０】
前記チタン化合物はＴｉＯ２であることを特徴とする請求項９に記載の平面パネルディスプレイ用スペーサ。
【請求項１１】
前記焼結体は、７．７〜９．６×１０−６／℃の線膨張係数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。
【請求項１２】
陰極構造体を備える背板と、
前記背板と所定の間隔を隔てて配設され、蛍光画素領域を備える面板と、
前記背板と前記面板との間に配設され、前記間隔を保持するスペーサと、を備え、
前記スペーサはＭｇＡｌ２Ｏ４を含む焼結体から構成されることを特徴とする平面パネルディスプレイ。
【請求項１３】
ＭｇＡｌ２Ｏ４が前記焼結体の主相であり、前記焼結体はＭｇＯをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の平面パネルディスプレイ。
【請求項１４】
前記焼結体は、ＭｇＡｌ２Ｏ４及びＭｇＯを含み、Ｘ線回折によるＭｇＡｌ２Ｏ４（３１１）面のピーク強度を１００としたときのＭｇＯ（２００）面のピーク強度が０．２〜５０であることを特徴とする請求項１３に記載の平面パネルディスプレイ。
【請求項１５】
前記焼結体は、導電性化合物としてＴｉＯ２及び／又はＴｉＣをさらに含むことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の平面パネルディスプレイ。
【請求項１６】
前記焼結体は、７．７〜９．６×１０−６／℃の線膨張係数を有することを特徴とする請求項１２に記載の平面パネルディスプレイ。
【請求項１７】
前記面板は線膨張係数が８．０〜９．３×１０−６／℃であるガラスから構成され、前記焼結体の線膨張係数は８．０〜９．３×１０−６／℃であることを特徴とする請求項１２に記載の平面パネルディスプレイ。
【請求項１８】
前記背板は線膨張係数が８．０〜９．３×１０−６／℃であるガラスから構成され、前記焼結体の線膨張係数は８．０〜９．３×１０−６／℃であることを特徴とする請求項１２に記載の平面パネルディスプレイ。
【請求項１９】
前記焼結体は、３点曲げ強度が４００〜５００ＭＰａであることを特徴とする請求項１２に記載の平面パネルディスプレイ。
【請求項２０】
前記平面パネルディスプレイは電界放出型ディスプレイであることを特徴とする請求項１２に記載の平面パネルディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面パネルディスプレイ用スペーサ及び平面パネルディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
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））。
【０００３】
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抗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）。
【０００４】
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。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。さらに、各スペーサの寸法精度が高いレベルで要求される。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帯電を防ぐための導電性も要求される。
【０００５】
このスペーサとして、特許第３３４０４４０号公報（特許文献２）は、遷移金属酸化物が分散されたセラミックスを開示している。特許文献２は、このセラミックスとしてアルミナを、また遷移金属酸化物としてチタニア、クロミア、酸化鉄、酸化バナジウムを提案している。
また、特開２００４−１１１３３７号公報（特許文献３）は、ＳｉＣ及びＢ４Ｃの少なくとも一方と、Ａｌ２Ｏ３及びＴｉＣを含むセラミックスを開示している。
また、特開２００４−３４９１７８号公報（特許文献４）は、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＣ及びＴｉＯ２を含むセラミックスを開示している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−６８０４２号公報
【特許文献２】特許第３３４０４４０号公報
【特許文献３】特開２００４−１１１３３７号公報
【特許文献４】特開２００４−３４９１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に開示された遷移金属酸化物が分散されたセラミックスに対し、特許文献３及び特許文献４に開示されたセラミックスは、ＴｉＣとＡｌ２Ｏ３とを含むために、高硬度の導電性セラミックスであるアルティック（ＡｌＴｉＣ）の性質を示し、圧縮力による変形に耐えると共に所定の導電性を有するので帯電しにくくなり、平面パネルディスプレイのスペーサとした場合に画像の歪み等を低減することができるという利点がある。
【０００８】
平面パネルディスプレイのスペーサとして要求される特性として、ガラスで構成される面板及び背板と線膨張係数が近似又は一致することが掲げられる。これは、画像を表示している際にディスプレイの許容環境温度である−３０〜５０℃の範囲で温度変動が生じると、熱応力の発生によりスペーサの配置状態が崩れてしまい、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。
つまり、Ａｌ２Ｏ３の線膨張係数は６．２×１０−６／℃（０〜３００℃）であり、面板及び背板を構成するガラスの線膨張係数である８．０〜９．３×１０−６／℃との差が相当あるため、Ａｌ２Ｏ３を含むセラミックスでは温度変化に十分対応した平面パネルディスプレイ用スペーサを提供することができなかった。例えば、特許文献３に具体的に開示されている焼結体の線膨張係数は、６．９〜７．３×１０−６／℃である。
【０００９】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、線膨張係数がＡｌ２Ｏ３よりもガラスに近似又は一致する平面パネルディスプレイ用スペーサを提供することを目的とする。また本発明は、このような平面パネルディスプレイ用スペーサを用いた平面パネルディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
平面パネルディスプレイ用スペーサとして機能するためには、線膨張係数がガラスに近似又は一致するのみならず、強度、所定の導電性を備えている必要がある。これらの特性を備える物質として、ＭｇＡｌ２Ｏ４が有効であることを本発明者は種々の検討の結果見出した。すなわち本発明は、ＭｇＡｌ２Ｏ４を含む焼結体から構成される平面パネルディスプレイ用スペーサである。ＭｇＡｌ２Ｏ４が焼結体の主相を構成することが本発明において好ましい。
本発明の焼結体は、ＭｇＡｌ２Ｏ４の他に、ＭｇＯを含むことができる。本発明の焼結体が、ＭｇＡｌ２Ｏ４とＭｇＯを含む場合、Ｘ線回折によるＭｇＡｌ２Ｏ４スピネル（３１１）面のピーク強度を１００としたときのＭｇＯペリクレース（２００）面のピーク強度が０．２〜５０であることが好ましい。
【００１１】
また本発明の焼結体は、平面パネルディスプレイ用スペーサとして機能するために、ＭｇＡｌ２Ｏ４の他に導電性化合物を含むことが好ましい。この導電性化合物としてはチタン化合物が好ましく、チタン化合物としては、Ｔｉの炭化物、窒化物、酸化物及び炭窒化物の少なくとも１種であることが好ましい。
【００１２】
本発明はまた、陰極構造体を備える背板と、背板と所定の間隔を隔てて配設され、蛍光画素領域を備える面板と、背板と面板との間に配設され、前記間隔を保持するスペーサと、を備え、スペーサはＭｇＡｌ２Ｏ４を含む焼結体から構成されることを特徴とする平面パネルディスプレイを提供する。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、ＭｇＡｌ２Ｏ４を主相とする焼結体から構成するので、線膨張係数がガラスと近似又は一致する平面パネルディスプレイ用スペーサを得ることができる。このスペーサは、強度、所定の導電性を備えることができる。したがって、このスペーサを用いた平面パネルディスプレイは、画像の歪を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
はじめに本発明が適用されるＦＥＤ及びＦＥＤスペーサを実施の形態に基づいて説明する。図１はＦＥＤの部分破断平面図及び図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
図１及び図２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、複数のスペーサ１０３は面板１０１と背板２０１との間隔を均等に保持している。
【００１５】
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１０５を含んでいる。蛍光画素領域１０５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１０５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である。なお、面板１０１を構成するガラス材料としては、例えば、強化ガラス、化学強化ガラスを用いることができる。これらのガラス材料の線膨張係数は、概ね、８．０〜９．３×１０−６／℃である。後述する背板２０１も同様である。
【００１６】
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を介して背板２０１が配設されている。ガラス製の背板２０１の面板１０１と対向する面には陰極構造体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。
【００１７】
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２５０が形成される。この密閉室２５０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２５０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が配置されることになる。
【００１８】
スペーサ１０３の斜視図を図３に示す。このスペーサ１０３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の基部５０のサイズは、具体的には、例えば０．０８ｍｍ×１．２ｍｍ×１２０ｍｍ程度である。
【００１９】
スペーサ１０３の金属膜４０ａ及び４２ａは、背板２０１の陰極構造体２０２や、面板１０１のブラックマトリックス構造体１０２との接触抵抗の面内均一性を確保するために形成されている。また、金属膜６５は、スペーサ１０３の内部電界分布を好適にするために形成される。
【００２０】
図４は図１のＩＶ−ＩＶ矢視図である。スペーサ１０３は、図４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のブラックマトリックス構造体１０２に各々接触する。
【００２１】
本発明は、スペーサ１０３を、ＭｇＡｌ２Ｏ４を含む焼結体から構成する。ここで、ＭｇＡｌ２Ｏ４の線膨張係数は８．１×１０−６／℃（４０〜４００℃）であり、Ａｌ２Ｏ３の６．２×１０−６／℃（０〜３００℃）よりも、ガラスの線膨張係数（８．０〜９．３×１０−６／℃）に近似又は一致する。したがって、ＭｇＡｌ２Ｏ４を含む焼結体から構成されるスペーサ１０３は、ＦＥＤが使用されている環境の温度が変動しても、スペーサ１０３と面板１０１及び背板２０１との線膨張係数の相違に基づく画像欠陥を防止することができる。また、パネル製造工程での熱処理でも過大な歪みや応力を生じない。
【００２２】
本発明がスペーサ１０３に用いる焼結体は、ＭｇＡｌ２Ｏ４を含み、特に主相とすることが好ましい。本発明では、焼結体中の主相の特定にＣｕＫα１線使用のＸ線回折（ＸＲＤ）を用い、３０°≦２θ≦８０°の回折線のチャートにおいて最も高いピーク強度を示す相を主相と定義する。
【００２３】
本発明がスペーサ１０３に用いる焼結体は、ＭｇＡｌ２Ｏ４を含み、好ましくは主相とし、さらにＭｇＯをその組織中に含むことができる。ＭｇＯの線膨張係数は、１２．１×１０−６／℃（２０〜３００℃）であるため、ＭｇＡｌ２Ｏ４との量比を調整することにより、焼結体全体としての線膨張係数を、ガラスの線膨張係数（８．０〜９．３×１０−６／℃）と一致させるのに有効である。
本発明の焼結体が、ＭｇＡｌ２Ｏ４とＭｇＯを含む場合、Ｘ線回折によるＭｇＡｌ２Ｏ４（３１１）面のピーク強度を１００としたときのＭｇＯ（２００）面のピーク強度が０．２〜５０であることが好ましい。より好ましくは、１〜３５である。このピーク強度比は、後述する実施例を参照すればわかるように、ＴｉＣを添加する場合と添加しない場合とで好ましい範囲が相違する。ＴｉＣを添加しない場合には、０．２〜３５が好ましく、１〜１７がより好ましい。また、ＴｉＣを添加する場合には、０．５〜５０が好ましく、５〜３５がより好ましい。
【００２４】
本発明のＭｇＡｌ２Ｏ４を含む焼結体は、導電性化合物をその組織中に含むことが好ましい。導電性化合物は、当該焼結体の比抵抗を１．０×１０６〜１．０×１０１１Ω・ｃｍの範囲に調整し、好適な導電性を焼結体に付与する。この機能を発揮し、かつＭｇＡｌ２Ｏ４と焼結体を構成するチタン化合物が本発明にとって好ましい。そして、このチタン化合物としては、Ｔｉの炭化物、窒化物、酸化物及び炭窒化物の少なくとも１種であることがより好ましい。
ただし、本発明は他の導電性化合物の含有を否定するものではない。例えば、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ及びＣｒの炭化物、窒化物、酸化物、炭窒化物の１種又は２種以上を用いることもできる。Ｔｉも含めたこれら元素群の炭化物、窒化物、炭窒化物は、安定な導電性の物質であり、また酸化物は、低酸素分圧下の焼成など還元処理によって酸素空位を生じると導電性を持つようになる。
【００２５】
以上説明した本発明のＭｇＡｌ２Ｏ４を含む焼結体は、高硬度（Ｈｖ：１５〜３０ＧＰａ）かつ高強度（３点曲げ強度：４００〜５００ＭＰａ）の導電性セラミックスを構成し、平面パネル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。また、１．０×１０６〜１．０×１０１１Ω・ｃｍの比抵抗を得ることができるので、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、平面パネル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。さらに、ガラスの線膨張係数（８．０〜９．３×１０−６／℃）と近似又は一致する線膨張係数の焼結体とすることができる。具体的には、本発明により、７．７〜９．６×１０−６／℃、好ましくは８．０〜９．３×１０−６／℃の線膨張係数を有する平面パネルディスプレイ用スペーサを提供することができる。
【００２６】
以上のＭｇＡｌ２Ｏ４を含み、好ましくは主相とする焼結体は、原料として所定量のＡｌ２Ｏ３とＭｇＯを用いることにより得ることができる。Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯを原料として用いることにより、焼結過程の固相反応により主相であるＭｇＡｌ２Ｏ４が生成される。Ａｌ２Ｏ３に対して化学量論的に過剰な量のＭｇＯを原料として用いた場合に、ＭｇＡｌ２Ｏ４の他にＭｇＯが組織中に単独で存在することになる。この場合、組織中にＡｌ２Ｏ３は単独で存在しない。
【００２７】
Ｔｉの炭化物、窒化物、酸化物及び炭窒化物の少なくとも１種を含む焼結体を得るためには、ＴｉＣ及び／又はＴｉＯ２、つまりＴｉＣ及びＴｉＯ２のいずれか一方又は双方を原料として含むことができる。ここで、ＴｉＣを原料とする場合には、焼結雰囲気によって焼結体に存在する物質が変わる。すなわち、ＴｉＣを添加しても、窒素雰囲気で焼結を行うと窒化チタン（ＴｉＮ）又は炭窒化チタン（ＴｉＣ（１−ｘ）Ｎ（ｘ））が焼結体中に存在する。また、真空中やアルゴン雰囲気で、あるいはカーボン製の型を用いたホットプレスで焼結すると、原料であるＴｉＣのほとんどはそのまま焼結体中にＴｉＣとして存在する。なお、Ｔｉの窒化物については、ＴｉＮ等の窒化チタンを原料として用い、Ｔｉの炭窒化物については、炭窒化チタンを原料として用いることができる。また、ＴｉＯ２を原料として添加する場合、ＴｉＯ２はＭｇＡｌ２Ｏ４に固溶してしまい、Ｘ線回折で同定することはできない。ただし、例えばＳＥＭ−ＥＤＳによる観察において、ＭｇＡｌ２Ｏ４粒子中にＴｉの存在を確認することができる。
【００２８】
ＴｉＣ、ＴｉＯ2を添加する場合、ＴｉＣは２〜１０ｗｔ％、ＴｉＯ2は１〜２３ｗｔ％の範囲で配合されることが好ましい。ただし、ＴｉＯ2の量はＴｉＣの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、１〜２３ｗｔ％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、１〜８ｗｔ％の範囲とすることが好ましい。
【００２９】
ＴｉＣ、ＴｉＯ2の配合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が急激に低下する恐れがある。
さらに、スペーサとして好適とされる１．０×１０6〜１．０×１０１１Ω・ｃｍの比抵抗を得ることが容易でなくなる可能性がある。比抵抗が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。
【００３０】
ＭｇＯは、Ａｌ２Ｏ３とともに添加することにより、ＭｇＡｌ２Ｏ４を生成する。そのために本発明のスペーサを得るために原料としてＭｇＯを添加することが重要である。ＭｇＯの配合量が多くなると、ＭｇＡｌ２Ｏ４の生成に消費されないＭｇＯが焼結体組織中に単独で存在する。前述したように、ＭｇＯの線膨張係数は１２．１×１０−６／℃（２０〜３００℃）と高いため、単独で存在する量が多くなると焼結体全体としての線膨張係数が大きくなる。そこで本発明では、ＭｇＯの好ましい配合量は２５〜６５ｗｔ％、より好ましい配合量は３０〜６０ｗｔ％である。
【００３１】
また、ＭｇＯ及びＡｌ２Ｏ３とともに所定量のＣｒ２Ｏ３を添加することが、二次電子放出係数を低減する上で有効である。二次電子放出係数を低減することにより、平面パネルディスプレイの帯電を抑制することができる。この効果を享受するためのＣｒ２Ｏ３の好ましい配合量は４ｗｔ％以上、より好ましくは６ｗｔ％以上である。但し、Ｃｒ２Ｏ３の配合量が多くなると強度が低下することから、その上限は１５ｗｔ％以下とすることが好ましい。Ｃｒ２Ｏ３の好ましい配合量は４〜１５ｗｔ％、より好ましくは６〜８ｗｔ％である。Ｃｒ２Ｏ３を添加した場合には、ＭｇＡｌ２Ｏ４に加えてＭｇ（Ａｌ，Ｃｒ）２Ｏ４の相が形成されうる。
【００３２】
次に、本発明のスペーサの好適な製造方法について説明する。
ここでは２つの異なる製造方法を説明する。１つは、シート状の成形体を作製した後にこれを焼結してスペーサを得るシート工法である。他の１つは、ホットプレスにより焼結体を作製した後に、この焼結体からスペーサを切り出して得るホットプレス法である。はじめにシート工法について説明し、次いでホットプレス法を説明する。
【００３３】
［シート工法］
シート工法は、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。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粉末及び／又はＴｉＯ２粉末、ＭｇＯ粉末及びＡｌ２Ｏ３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し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。
【００３４】
＜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上記厚さのグリーンシートを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）に切り出すこともできる。
【００３５】
＜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時間保持することが好ましい。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。
【００３６】
ＴｉＣを加える場合、脱バインダを実施する雰囲気は、ＴｉＣの分解を抑え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／又は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。また、脱バインダを必須工程とするシート工法においては、ＴｉＣ分解の懸念がなく、大気など酸化性雰囲気も使用できる、ＴｉＣを含まない組成を採用することが好ましい。
【００３７】
＜焼結工程＞
脱バインダ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を変動させることができる。また、以上の焼結条件において、ＭｇＡｌ２Ｏ４が問題なく生成される。
【００３８】
以上では、グリーンシートを作製した後に当該グリーンシート焼結するシート工法によるスペーサの製造方法について説明したが、本発明のスペーサはこの方法によらず、以下説明するホットプレス法で製造することもできる。
【００３９】
［ホットプレス法］
ホットプレス法は、造粒工程、一次成形工程、ホットプレス工程を含む。
＜造粒粉作製＞
原料粉末として、ＴｉＣ粉末及び／又はＴｉＯ２粉末、ＭｇＯ粉末及びＡｌ２Ｏ３粉末を用意し、所定組成となるように秤量して混合する点はシート工法と同様である。混合された原料粉末を、スプレー造粒する。スプレー造粒は、例えば、酸素をほとんど含まない窒素やアルゴン等の不活性ガスの、６０〜２００℃程度の温風中で噴霧乾燥すればよい。造粒粉の粒径は、５０μｍ〜２００μｍ程度とすればよい。必要に応じて溶剤等を添加して造粒粉の液体含有量の調節を行い、０．１〜１０重量％程度、造粒物中に溶剤が含まれるようにする。
【００４０】
＜一次成形＞
次に、この造粒物を所定の型内に充填し、冷間プレスにより一次成形を行って成形体を得る。ここでは、例えば、内径１５０ｍｍの円板形成用の金属製あるいはカーボン製の型内に造粒物を充填し、５〜１５ＭＰａ（５０〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ２）程度の圧力で冷間プレスすればよい。
【００４１】
＜ホットプレス＞
一次成形された成形体をホットプレスし焼結体を得る。ここで、例えば、焼成温度を１２００〜１７００℃、圧力を１０〜５０ＭＰａ（１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２）、雰囲気を真空、窒素、アルゴン中とすることが好ましい。なお、非酸化性雰囲気とするのは、ＴｉＣの酸化を防ぐためである。また、カーボン製の型を用いることが好ましい。焼結時間は１〜３時間程度とすればよい。
得られた焼結体から、平面パネルディスプレイ用スペーサに適した形状の部材を機械加工により作製する。
【００４２】
シート工法は、焼結後の機械加工がホットプレス法に比べて軽微で済むため、コスト的に有利である。ホットプレス法は、焼結にホットプレスを用いているため、より緻密な焼結体を得ることができる利点がある。
【実施例１】
【００４３】
シート工法によりスペーサを作製する具体的な例を始めに説明する。
Ａｌ２Ｏ３粉末（平均粒径約０．５μｍ）、ＴｉＯ２粉末（平均粒径約１．７μｍ）、ＭｇＯ粉末（平均粒径約５．８μｍ）を、表１に示す配合組成に秤量、配合し、その後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％
【００４４】
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℃、大気中で８時間保持する脱バインダ処理を施した。
【００４５】
脱バインダ後に、Ｎ２雰囲気中、１６００℃で２時間保持することによって焼結を行った。
得られた焼結体について、Ｘ線回折により同定された相の回折ピーク強度を求めた。また、得られた焼結体について、以下の条件で比抵抗及び３点曲げ強度を測定した。その結果を表１に示す。
比抵抗：
上記焼結体の表裏両面に直径５ｍｍΦのＩｎＧａ電極を形成した後、１０ｋＶ／ｍｍの電圧を印加して二端子法により比抵抗を測定した。
３点曲げ強度：
上記焼結体を幅２．５ｍｍ、厚さ約１３０μｍに切り出し、ＪＩＳ１６０１に基づき３点曲げ強度を測定した。支点間距離は５ｍｍとした。
【００４６】
また、線膨張係数測定用に作製した０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×１０ｍｍの焼結体を用いて、５０〜４００℃にて線膨張係数の測定を行った。その結果も表１に示す。
【００４７】
表１に示すように、Ｘ線回折の結果、Ｎｏ．１〜１２の焼結体は、いずれもＭｇＡｌ２Ｏ４を含み、かつＭｇＡｌ２Ｏ４を主相とする。図５にＮｏ．２の焼結体のＸ線回折チャート（ＣｕＫα１線使用）を示すが、ＭｇＡｌ２Ｏ４及びＭｇＯの２つの相が同定されているが、配合時に添加されたＴｉＯ２を同定することができなかった。これは、得られたＭｇＡｌ２Ｏ４のピークがＪＣＰＤＳカード２１−１１５２に示される純粋なスピネル相のものと比べ低角側にシフトしていることと、ＳＥＭ−ＥＤＳによる観察において、Ｔｉ、Ｏの存在が確認されていることから、ＭｇＡｌ２Ｏ４にＴｉＯ２が固溶しているためにＸ線回折では同定できなかったものと解される。他の焼結体も同様である。
【００４８】
表１に示すように、ＭｇＡｌ２Ｏ４を主相とするＮｏ.１〜１２の焼結体は、線膨張係数がガラスの線膨張係数（８．０〜９．３×１０−６／℃）の範囲内にあるか又は近似することがわかる。これに対してＡｌ２Ｏ３を主相とするＮｏ．１３は、線膨張係数が７．２×１０−６／℃とガラスのそれとの差異が大きく、現実的にはスペーサとして用いることはできない。
また、表１に示すように、ＭｇＡｌ２Ｏ４を主相とするＮｏ.１〜１２の焼結体は、比抵抗が１．０×１０６〜１．０×１０１１Ω・ｃｍの範囲にある。したがって、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、平面パネル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。
さらに、表１に示すように、ＭｇＡｌ２Ｏ４を主相とするＮｏ.１〜１２の焼結体は、４００ＭＰａ以上の３点曲げ強度を有しているため、平面パネル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。これに対して、Ｎｏ．１３の焼結体は、３点曲げ強度も３５０ＭＰａと低い。
【００４９】
【表１】
2006261102.tif 000003
【実施例２】
【００５０】
Ａｌ２Ｏ３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）、ＴｉＯ２粉末（平均粒径０．１μｍ）及びＭｇＯ粉末（平均粒径５．８μｍ）を表２に示す配合組成に秤量、配合し、脱バインダの雰囲気に露点３５℃に加湿した窒素を用いたことを除いて、実施例１と同様に試料を作製した。
【００５１】
得られた焼結体について、Ｘ線回折により同定された相の回折ピーク強度を求めた。また、得られた焼結体について、実施例１と同様の条件で線膨張係数、比抵抗及び３点曲げ強度を測定した。その結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
2006261102.tif 000004
【００５３】
表２に示すように、Ｘ線回折の結果、Ｎｏ．１４〜２７の焼結体は、いずれもＭｇＡｌ２Ｏ４を含み、かつＭｇＡｌ２Ｏ４を主相とする。図６にＮｏ．１５の焼結体のＸ線回折チャート（ＣｕＫα１線使用）を示すが、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＭｇＯ及びＴｉＣ０．３Ｎ０．７の３つの相が同定されている。ＴｉＣ０．３Ｎ０．７は、添加されたＴｉＣが窒素雰囲気中の焼結過程でＴｉＣ０．３Ｎ０．７に変化したものである。また、配合時に添加されたＴｉＯ２を同定することができなかったのは、実施例１と同様の理由である。
【００５４】
表２に示すように、ＭｇＡｌ２Ｏ４を主相とするＮｏ.１４〜２７の焼結体は、線膨張係数がガラスの線膨張係数（８．０〜９．３×１０−６／℃）の範囲内にあるか又は近似することがわかる。
また、表２に示すように、ＭｇＡｌ２Ｏ４を主相とするＮｏ.１４〜２７の焼結体は、比抵抗が１．０×１０６〜１．０×１０１１Ω・ｃｍの範囲にある。したがって、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、平面パネル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。
さらに、表２に示すように、ＭｇＡｌ２Ｏ４を主相とする焼結体は、４００ＭＰａ以上の３点曲げ強度を有しているため、平面パネル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。
【実施例３】
【００５５】
Ａｌ２Ｏ３粉末（平均粒径約０．５μｍ）、ＴｉＯ２粉末（平均粒径約１．７μｍ）、ＭｇＯ粉末（平均粒径約５．８μｍ）、ならびにＣｒ２Ｏ３粉末（平均粒径約３．０μｍ）を表３に示す割合で秤量、配合した以外は実施例１と同様に試料を作製し、実施例１と同様の条件で線膨張係数、比抵抗及び３点曲げ強度を測定した。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、得られた試料の表面状態を観察した。なお、ＳＥＭ像を撮影する際には、各焼結体試料から電荷が逃げないように、試料台から焼結体試料を電気的に浮かせて撮影を行った。それらの結果を表３に示す。
表３に示すように、Ｃｒを添加したＮｏ．２９〜３３の焼結体も、Ｃｒを添加していないＮｏ．２８と同様に線膨張係数がガラスの線膨張係数（８．０〜９．３×１０−６／℃）の範囲内にあることがわかる。
但し、Ｃｒ２Ｏ３の添加量が１８ｗｔ％の場合（Ｎｏ．３３）には、３点曲げ強度が３５０ＭＰａと低いため、Ｃｒ２Ｏ３添加量が１５ｗｔ％を超えると強度が不足すると考えられる。
次にＳＥＭコントラスト（明度）に着目すると、Ｃｒの添加によりＳＥＭコントラストが改善するが、Ｃｒ２Ｏ３の添加量が１．５０ｗｔ％の場合（Ｎｏ．２９）には、その改善効果が低い。よって、ＳＥＭコントラストの改善という効果を享受するには、Ｃｒ２Ｏ３の添加量を４ｗｔ％以上とすることが好ましい。ここで、図７に試料Ｎｏ．２８（Ｃｒ添加なし）及び試料Ｎｏ．３１（Ｃｒ添加あり）のＳＥＭ像を示す。図７から、試料Ｎｏ．３１のＳＥＭ像の方が全体的に暗く、試料Ｎｏ．２８のＳＥＭ像の方が白い部分が多いことがわかる。二次電子放出量が多いほどＳＥＭコントラストが明るくなることから、Ｃｒを添加することによって二次電子の放出量が低減されているといえる。
以上の結果から、Ｃｒ２Ｏ３の好ましい添加量は４〜１５ｗｔ％であることが確認できた。
【００５６】
【表３】
2006261102.tif 000005
【実施例４】
【００５７】
次にホットプレス法によりスペーサを作製する具体的な例を説明する。
Ａｌ２Ｏ３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）、ＴｉＯ２粉末（平均粒径０．１μｍ）及びＭｇＯ粉末（平均粒径５．８μｍ）を表２のＮｏ．１５に示す配合組成に秤量、配合し、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、１５０℃でスプレー造粒し造粒物を得た。
【００５８】
続いて、得られた造粒物を約０．５ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ２）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３０ＭＰａ（３００ｋｇｆ／ｃｍ２）で焼結した。
得られた焼結体について、Ｘ線回折により同定された相の回折ピーク強度を求めた。また、得られた焼結体について、実施例１と同様にして線膨張係数、比抵抗及び３点曲げ強度を測定した。その結果を以下に示す。
ピーク強度比：ＭｇＡｌ２Ｏ４（３１１）＝１００、ＭｇＯ（２００）＝３３、Ａｌ２Ｏ３（１０４）＝０、ＴｉＣ（２００）＝４８
線膨張係数：８．５×１０-６／℃
比抵抗：１×１０９Ωｃｍ
３点曲げ強度：４８０ＭＰａ
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】ＦＥＤの部分破断平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】スペーサを示す斜視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ矢視図である。
【図５】実施例１のＮｏ．２のＸ線回折の結果を示すチャートである。
【図６】実施例２の試料Ｎｏ．１５のＸ線回折の結果を示すチャートである。
【図７】実施例３で撮影したＳＥＭ像である。
【符号の説明】
【００６０】
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…スペーサ、１０５…蛍光画素領域、２０１…背板、２０２…陰極構造体、２０６…陰極
【図１】
2006261102.tif 000006
【図２】
2006261102.tif 000007
【図３】
2006261102.tif 000008
【図４】
2006261102.tif 000009
【図５】
2006261102.tif 000010
【図６】
2006261102.tif 000011
【図７】
2006261102.tif 000012