(57)【要約】【課題】平面ディスプレイ用スペーサの好ましい性質、即ち、断面積の小さな柱状であるにも関わらず圧縮強度が高い、体積固有抵抗率が高く帯電が起こらない、と言った要求性能を達成し、安価、軽量で高輝度の平面ディスプレイ、特にＳＥＤを構成する際に好適に使用できるスペーサを提供する。【解決手段】粘土鉱物等の安価な材料、あるいは、珪素を含むポリマーでやはり安価に得ることのできる樹脂と、特定の平板状体質材とを混合、高温で焼成して得られた製造物をディスプレイ用スペーサとして利用する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記Ａ群から選ばれる無機結合材の一種または二種以上を５０重量％乃至９０重量％と、下記Ｂ群から選ばれる一種または二種以上の平板状体質材を１０重量％乃至５０重量％との混合焼成体からなるディスプレイ用スペーサ。
Ａ群：カオリナイト、セリサイト、モンモリロナイト、ベントナイト、ゼオライト、ケイソウ土、活性白土、シリカ、リン酸アルミニウム
Ｂ群：酸化チタン、雲母、タルク、窒化硼素、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、二硫化モリブデン、二硫化タングステン
【請求項２】
柱状体或いは粒状体であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ用スペーサ。
【請求項３】
下記Ａ群から選ばれる無機結合材の一種または二種以上を５０重量部乃至９０重量部と、下記Ｂ群から選ばれる一種または二種以上の平板状体質材を１０重量部乃至５０重量部と、水あるいは有機溶剤を５重量部乃至３０重量部とを混合し、酸化雰囲気中、１０００度以上の温度で焼成することを特徴とするディスプレイ用スペーサの製造方法。
Ａ群：カオリナイト、セリサイト、モンモリロナイト、ベントナイト、ゼオライト、ケイソウ土、活性白土、シリカ、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、リン酸アルミニウム
Ｂ群：酸化チタン、雲母、タルク、窒化硼素、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、二硫化モリブデン、二硫化タングステン
【請求項４】
混合後、焼成前に、混合物を柱状或いは粒状に成形する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ用スペーサの製造方法。
【請求項５】
下記Ａ群から選ばれる無機結合材の一種または二種以上を５０重量％乃至９０重量％と、下記Ｂ群から選ばれる一種または二種以上の平板状体質材を１０重量％乃至５０重量％との混合焼成体からなるスペーサを用いたディスプレイの平面蛍光体セル。
Ａ群：カオリナイト、セリサイト、モンモリロナイト、ベントナイト、ゼオライト、ケイソウ土、活性白土、シリカ、リン酸アルミニウム
Ｂ群：酸化チタン、雲母、タルク、窒化硼素、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、二硫化モリブデン、二硫化タングステン
【請求項６】
前記スペーサは柱状体或いは粒状体であることを特徴とする請求項５に記載のディスプレイの平面蛍光体セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、プラズマディスプレイ、表面電界ディスプレイ（以下、ＳＥＤ）等の平面型ディスプレイに使用されるスペーサ、スペーサの製造方法、ディスプレイの蛍光体セルの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラズマディスプレイパネル、ＳＥＤなど、一対の平行に対向した基板間をスペーサによって離間させた構造の平面型ディスプレイが開発されている。これらの平面型ディスプレイは、ディスプレイ内を高い真空状態に保つ必要があるために、大気圧、及び、大気圧に加え何らかの力が合わさった力によって撓んでしまうことを防止する必要がある。
【０００３】
大気圧によってディスプレイが潰されることを防止するために、低融点ガラスに樹脂および金属あるいは金属酸化物を混錬、成形したもの、時にそれらを焼成して得られるスペーサが提案されている（例えば特許文献１、２）。これらの方法によって、電極間でショートしない耐久性に優れたスペーサが得られるが、低融点ガラス、金属あるいは金属酸化物など高価格で加工の難しい素材を用いており、かつ、基板上に直接焼成前の混合物を載せ、基板を加熱していることから、焼成後の収縮など産業上問題が多いと思われる。スペーサの形状については、柱状であればスペーサの占有面積が小さく、ディスプレイ全体の重量低減の点から好ましいであろうということは予想されるが、実際には圧縮強度が不足するため壁面状に整えての使用が提案されているのが現状である。ところで、ガラスなどの絶縁体でスペーサを構成する場合に、スペーサ表面の帯電によって電子線が曲げられることがあるため、金属酸化物で被覆して抵抗値を調整して帯電を防止しようとする提案もある（特許文献３）。この場合、前記の技術と比較して更に製造が困難で高価である。金属酸化物のみでスペーサを構成しようとすると、帯電防止という点においては問題なさそうではあるが、高い圧縮強度が得られず、スペーサとしては不向きである。この高い圧縮強度が得られないという傾向は、半金属酸化物と金属酸化物の天然の混合体（即ち粘土鉱物）を焼成したもの（即ち一般の焼き物）で一層顕著であり、体質材を混合して焼成したものでは、さらに「もろく」崩れやすくなる。また、ここでの焼成温度４００℃〜５００℃程度であり、これ以上の温度に対する耐久性は無い。
【特許文献１】特開２００１−１３９８２４（特許請求の範囲、詳細な説明）
【特許文献２】特開２００６−１４３５８３（特許請求の範囲、詳細な説明）
【特許文献３】特表２００５−５２７４５８（特許請求の範囲、詳細な説明）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記したスペーサの好ましい性質、即ち、断面積の小さな柱状であるにも関わらず圧縮強度が高い、体積固有抵抗率が高く帯電が起こらない、と言った要求性能を達成し、安価、軽量で高輝度のディスプレイ、特にＳＥＤを構成する際に好適に使用できるスペーサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、天然の素材で安価に得ることのできる材料、あるいは、珪素を含むポリマーでやはり安価に得ることのできる樹脂と、特定の平板状の体質材とを混合、焼成して得られた製造物が、前記したディスプレイ用のスペーサとして好ましい性質を併せ持つかも知れないことに思い至り、検討を開始し、下記の構成によって課題を解決できること見出した。
【０００６】
即ち、本発明の目的は、以下の構成を特徴とするものである。下記Ａ群から選ばれる無機結合材の一種または二種以上を５０重量％乃至９０重量％と、下記Ｂ群から選ばれる一種または二種以上の平板状体質材を１０重量％乃至５０重量％との混合焼成体を作成しディスプレイ用スペーサとした。
Ａ群：カオリナイト、セリサイト、モンモリロナイト、ベントナイト、ゼオライト、ケイソウ土、活性白土、シリカ、リン酸アルミニウム
Ｂ群：酸化チタン、雲母、タルク、窒化硼素、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、二硫化モリブデン、二硫化タングステン
前記のディスプレイ用スペーサは高圧縮強度であるので、柱状体或いは粒状体としてもディスプレイの電子供給体（カソード）と、電子線が照射される蛍光体側（アノード）とが接触しないように支持することが可能となった。
【０００７】
また、前記Ａ群の無機結合材の一種または二種以上を５０重量部乃至９０重量部と、前記Ｂ群から選ばれる一種または二種以上の平板状体質材を１０重量部乃至５０重量部と、水あるいは有機溶剤を５重量部乃至３０重量部とを混合し、酸化雰囲気中、１０００度以上の温度で焼成する製造方法によって、前記のディスプレイ用スペーサを得ることができる。ところで、前記Ａ群に挙げた無機結合材のうち、シリカを焼成後に得るためにシリカを直接加えて焼成しても良いが、シリコーン樹脂またはシリコーンゴムを加えて焼成する製造方法でも前記のディスプレイ用スペーサを得ることができる。前記した製造方法では、混合後、焼成前に、混合物を自在に成形することが出来るため、ここで柱状体或いは粒状体に成形する工程を入れることによって、容易に成形可能なディスプレイ用スペーサを得られる製造方法とすることができる。
【０００８】
前記Ａ群から選ばれる無機結合材の一種または二種以上を５０重量％乃至９０重量％と、前記Ｂ群から選ばれる一種または二種以上の平板状体質材を１０重量％乃至５０重量％との混合焼成体からなるスペーサを用いてディスプレイの平面蛍光体セルを作成することによって、セル内部を高真空としても潰れる可能性が少なく、電子線の曲がりも少なく発色の良いディスプレイが得られる。本出願内で「セル」とは、電子供給体と蛍光体の組み合わせを所定数のスペーサで支える繰り返しの部分の、一つの単位を言い、電子供給体と蛍光体との比が、１対１、複数対１あるいは複数対複数のいずれであっても良いものである。前記のディスプレイ用スペーサは微小であっても高圧縮強度であるので、セルを支持し構成することが可能な形状、即ち、柱状体或いは粒状体とすることによってディスプレイの平面セルを構成することが可能となった。本出願内で「平面」とは、微視的に見た上記のセルの範囲内での平面を言い、背面板及び正面板が、概ね平面と言える範囲となっている状態を言う。また、言うまでも無く、これらセルを一定の平面上に、人間の目に視認することが出来るように配置したものが、一般に言う平面ディスプレイの画面である。
【発明の効果】
【０００９】
前記した通り、本発明の混合体焼成物からなるディスプレイ用スペーサは、特定の粘土鉱物などを結合材とし、特定の平板状の体質材を混合し、適宜成形後、１０００度以上の温度で焼成させることにより、通常予測される圧縮強度を上回る値を示し、体積固有抵抗率が高い焼成物であって、焼成後の収縮を予測することでサイズのバラツキをコントロールでき、結果的に安価で製造できるものである。
【００１０】
特に原材料として安価な粘土鉱物を使用出来るため、量産化によって製造コストは更に下げることができ、かつ、圧縮強度向上によってスペーサの形状を壁状等大きな占有面積の必要な形状ではなく、より占有面積の小さい柱状あるいは球状とすることができるため、結果的にディスプレイ全体の重量を軽くすることが可能となる。更には、ディスプレイの高精細化のためにも、スペーサの占有面積低下が要求されるため、スペーサの形状を占有面積の小さな柱状あるいは球状とすることが、ますます必要となってきている。
【００１１】
さらに、ここでは通常は混合して焼成することによって強度が低下するとされる体質材を混合しているが、これを平板状の特定の体質材とすることで、逆に圧縮強度が向上するだけでなく、体質材として高融点の素材を選択し、焼成温度を高温にすることで、耐熱性にも優れたスペーサとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のディスプレイ用スペーサは、特定の無機結合材の一種または二種以上を焼成前に配合するものである。
【００１３】
使用できる無機結合材としては、カオリナイト、セリサイト、モンモリロナイト、ベントナイト、ゼオライト、ケイソウ土、活性白土、シリカ、リン酸アルミニウムなどが挙げられる。好ましくはベントナイト、モンモリロナイトが挙げられる。その配合量は５０重量％乃至９０重量％であり、好ましくは６０重量％乃至８０重量％である。
【００１４】
また、ディスプレイ用スペーサは、特定の平板状の体質材の一種または二種以上を焼成前に配合するものである。
【００１５】
使用できる平板状体質材としては、酸化チタン、雲母、タルク、窒化硼素、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、二硫化モリブデン、二硫化タングステンが挙げられる。いずれも平板状の粒子形状を持つものとして知られた素材であり、好ましいものとしては、窒化硼素（粒子径６μｍのもの、水島合金鉄社製）、雲母、平板状シリカ（葉片状シリカ、平均粒径６μｍのもの、商品名「シルリーフ」、水澤化学工業社製）、平板状アルミナ（微粒アルミナ、平均粒径５μｍのもの、商品名Ａ３１、日本軽金属社製）が挙げられる。特に好ましいものとしては、耐熱性あるいは安定性などから窒化硼素（粒子径６μｍのもの、水島合金鉄社製）が挙げられる。その配合量は１０重量％乃至５０重量％であり、好ましくは２０重量％乃至４０重量％である。
【００１６】
本発明によれば、前記の無機結合材と体質材との混練を行うために、混合物１００重量部に対し、水あるいは有機溶剤を５重量部乃至３０重量部とを焼成前に混合することができる。これら高温で揮発する溶剤を加えて混錬することによって、ニ成分を均一に混合することができ、さらには焼成前の成形を極容易に行うことができるようになる。添加量としては２０重量部前後が好ましい。
【００１７】
混合、混錬は、通常用いられる方法を適宜組み合わせて用いることができ、混錬には、二本ロールミル、三本ロールミルなどが好適に用いられる。
【００１８】
また、成形には公知の成形方法、例えば、プレス成形、押出成形、射出成形、鋳込み成形など形状など考慮しながら適宜用いることができる。形状としては特別に複雑な形状ではない限り、成形可能であるので、材質、配合による、焼成後の収縮の違いなどを考慮しながら寸法を決定し、成形することができる。
【００１９】
好ましい形状としては、例えば、図１に示すような三角柱状、図２に示すような円柱状、図３に示すような、セルの形状、蛍光体あるいは電子供給体の配置等の都合に合わせた異形断面形状のものが挙げられる。焼成後に、例えば図１に示すようなスペーサは図４に示すように、セルの周囲などに配置可能となる。
【００２０】
そして、これらの成形体を酸化雰囲気中、１０００度以上の温度にて焼成することによって、無機結合材の一部が溶融し、体質材と結合する。１０００度以上という高温で焼き固めるため、それ未満の温度での使用に耐えうる素材が提供される。
【００２１】
上記した通りの製造方法によれば、０．５Ｋｇｆ（５．１×１０−２［Ｎ］）〜１０Ｋｇｆ（１０．２×１０−２［Ｎ］）の範囲の圧縮強度の焼成物を得ることが可能であり、要求される性能により適宜変更することが可能である。また、焼成前の組成物の混合の比率によって焼成物の抵抗値を調整することが可能であり、その範囲は１．０×１０６［Ω］〜１．０×１０１６［Ω］である。
【実施例】
【００２２】
以下に実施例によって本発明を更に具体的に説明するが、本願発明はこの実施例によって何等限定されるものではない。
【００２３】
（試験方法）それぞれの試作品について、以下のような方法で、体積固有抵抗値、圧縮強度、電子線の直進性、耐熱性を測定した。
（体積固有抵抗値）
絶縁抵抗値：２端子法による測定。
試験電圧（１Ｖ、１０Ｖ）にて絶縁抵抗値Ｒを測定、断面積をＳ、軸長をＬとして、下記（１）式から体積固有抵抗率ρｖを導き出した。
ρｖ＝Ｒ×（Ｓ／Ｌ）…（１）
（圧縮強度）
試作品を垂直に立て、ＴＥＮＳＩＬＯＮ（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製）でクロスヘッドスピード１ｍｍ／ｍｉｎ．で荷重をかけたときの崩壊強度を測定した。
（電子線の直進性）
実際に試作品を用いてセルを作成し、透明の真空容器中に配して中を真空に引き、電子供給体側から電子を放出させ、蛍光体での発光を目視で確認し、正常に発光した場合には○、ぼやけた発光が見られたり、発光が見られなかった場合に×として評価した。
（耐熱性）
試作品を電気炉に静置し、１００℃刻みごとに試作品の表面状態を観察して、最初の状態から変化の見られた温度を限界の温度として評価した。
【００２４】
（実施例１）焼成前の組成物として、ベントナイト７０重量部に、窒化硼素粉末３０重量部、精製水２０重量部を添加して、ヘンシェルミキサーを用いて分散、ミキシングロールにて十分に混練した後、成形用組成物を得た。該成形用組成物を用いて押出成形後、酸化雰囲気中１１００度で焼成し、円柱状の平面ディスプレイパネル用スペーサを得た。
【００２５】
得られた平面ディスプレイパネル用スペーサは、直径０．１５ｍｍφ、長さ２ｍｍであった。２端子法による絶縁抵抗値（体積固有抵抗率）を測定したところ２．４×１０１２［Ω・ｃｍ］の値を有していた。また垂直に立てて、テンシロンで荷重をかけての圧縮強度試験による崩壊強度を測定したところ、１．３６［Ｋｇｆ］（１．３９×１０−１［Ｎ］）の値であった。平面ディスプレイのスペーサとして使用したところ電子線の直進性に問題なく高精細な画像を得ることができた。
【００２６】
（実施例２）焼成前の組成物として、モンモリロナイト７０重量部に、窒化硼素粉末３０重量部、精製水２０重量部を添加して、ヘンシェルミキサーを用いて分散、ミキシングロールにて十分に混練した後、成形用組成物を得た。該成形用組成物を用いて押出成形後、酸化雰囲気中１１００度で焼成し、円柱状の平面ディスプレイパネル用スペーサを得た。
【００２７】
得られた平面ディスプレイパネル用スペーサは、直径０．１５ｍｍφ、長さ１．８ｍｍであった。２端子法による絶縁抵抗値（体積固有抵抗率）を測定したところ７．８．０×１０１３［Ω・ｃｍ］の値を有していた。また垂直に立てて、テンシロンで荷重をかけての圧縮強度試験による崩壊強度を測定したところ、１．２１［Ｋｇｆ］（１．２３×１０−１［Ｎ］）の値であった。平面ディスプレイのスペーサとして使用したところ電子線の直進性に問題なく高精細な画像を得ることができた。
【００２８】
（実施例３）焼成前の組成物として、ベントナイト７０重量部に、葉片状シリカ（シルリーフ）３０重量部、精製水４０重量部を添加して、ヘンシェルミキサーを用いて分散、ミキシングロールにて十分に混練した後、成形用組成物を得た。該成形用組成物を用いて押出成形後、酸化雰囲気中１１００℃で焼成し、円柱状の平面ディスプレイパネル用スペーサを得た。
【００２９】
得られた平面ディスプレイパネル用スペーサは、直径０．１７ｍｍφ、長さ１．５ｍｍであった。  ２端子法による絶縁抵抗値（体積固有抵抗率）を測定したところ５×１０１３［Ω・ｃｍ］の値を有していた。また垂直に立てて、テンシロンで荷重をかけての圧縮強度試験による崩壊強度を測定したところ、１．５４Ｋｇｆ（１．５７×１０−１［Ｎ］）の値であった。平面ディスプレイのスペーサとして使用したところ電子線の直進性に問題なく高精細な画像を得ることができた。
【００３０】
（実施例４）焼成前の組成物として、モンモリロナイト７０重量部に、板状アルミナ粉末３０重量部、精製水２０重量部を添加して、ヘンシェルミキサーを用いて分散、ミキシングロールにて十分に混練した後、成形用組成物を得た。該成形用組成物を用いて押出成形後、酸化雰囲気中１１００℃で焼成し、円柱状の平面ディスプレイパネル用スペーサを得た。
【００３１】
得られた平面ディスプレイパネル用スペーサは、直径０．１６ｍｍφ、長さ２ｍｍであった。２端子法による絶縁抵抗値（体積固有抵抗率）を測定したところ２×１０１３［Ω・ｃｍ］の値を有していた。また垂直に立てて、テンシロンで荷重をかけての圧縮強度試験による崩壊強度を測定したところ、１．３２Ｋｇｆ（１．３５×１０−１［Ｎ］）の値であった。平面ディスプレイのスペーサとして使用したところビーム移動性に問題なく高精細な画像を得ることができた。
【００３２】
（比較例）ＳｉＯ２（ガラス）素材を機械切削加工して、直径０．１５ｍｍφ、長さ２．０ｍｍの平面ディスプレイパネル用スペーサを得た。２端子法による絶縁抵抗値（体積固有抵抗率）を測定したところ１０１３［Ω・ｃｍ］の値を有していた。また垂直に立てて、テンシロンで荷重をかけての圧縮強度試験による崩壊強度を測定したところ、０．８４［Ｋｇｆ］（８．５９×１０−２［Ｎ］）の値であった。平面ディスプレイのスペーサとして使用したところ電子線の直進性に問題に問題があり、精細な画像を得ることが困難であった。
【００３３】
これらの結果を、表１に示す。
【表１】
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【００３４】
前記した結果から明らかなように、本発明により得られる平面ディスプレイ用スペーサは、体積固有抵抗値は従来のものと遜色なく、かつ、圧縮強度、電子線の直進性、耐熱性に優れるものであることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】三角柱状に成形したスペーサの例を示す図である。
【図２】円柱状に成形したスペーサの例を示す図である。
【図３】異形断面柱状に成形したスペーサの例を示す図である。
【図４】三角柱状に成形したスペーサを配置したセルの透視俯瞰図である。
【図５】本発明のスペーサを用いて構成したセルの横断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  平面型ディスプレイのセル
２  背面板
３  正面板
４  スペーサ
５  電子供給体
６  蛍光体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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