(57)【要約】 【課題】長辺両端部付近の最厚部と中央付近の最薄部の厚さの差を最適化した略長方断面形状のガラススペーサを低コストに製造することができる平面型ディスプレイ用ガラススペーサおよびその製造方法を提供する。【解決手段】幅６０ｍｍ乃至１８０ｍｍの長方断面のガラス母材１０端部を順次加熱溶融し、ほぼ相似形に連続的に線引して、長辺両端部付近の最厚部と中央付近の最薄部の厚さの差が１０μｍ以上４５μｍ未満の中央が窪んだ略長方形断面形状のスペーサ１２に形成するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅６０ｍｍ乃至１８０ｍｍの長方断面のガラス母材端部を順次加熱溶融し、ほぼ相似形に連続的に線引して、長辺両端部付近の最厚部と中央付近の最薄部の厚さの差が１０μｍ以上４５μｍ未満の中央が窪んだ略長方形断面に形成することを特徴とする平面型ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法。
【請求項２】
ガラス母材が、遷移金属酸化物を含む導電性ガラスからなり、そのガラス母材の幅が６０ｍｍ乃至１５０ｍｍの長方断面形状であり、その幅に応じた線引速度で線引して、長辺両端部付近の最厚部と中央付近の最薄部の厚さの差が１０μｍ以上４５μｍ未満の中央が窪んだ略長方形断面形状に形成する請求項１項記載の平面型ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法。
【請求項３】
導電性ガラス内に含まれる遷移金属酸化物が、タングステン、バナジウム、バリウム、ニオブ等の遷移金属からなる酸化物を主要成分とする請求項２記載の平面型ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法。
【請求項４】
ガラス母材が、絶縁ガラスからなり、そのガラス母材の幅が８０ｍｍ乃至１８０ｍｍの長方断面形状であり、その幅に応じた線引速度で線引して、長辺両端部付近の最厚部と中央付近の最薄部の厚さの差が１０μｍ以上４５μｍ未満の中央が窪んだ略長方形断面形状に形成する請求項１項記載の平面型ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法。
【請求項５】
絶縁ガラスは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物を含み、さらに望ましくはアルミノケイ酸塩系ガラス、アルミノホウケイ酸塩系ガラスを主要成分とする請求項４記載の平面型ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか記載の平面型ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法で製造され、断面形状が、中央が窪んだ略長方形であり、長辺両端部付近の最厚部と中央付近の最薄部の厚さの差が１０μｍ以上４５μｍ未満であることを特徴とする平面型ディスプレイ用ガラススペーサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面型ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法、特にガラス母材を溶融・延伸することにより低コストな平面型ディスプレイ用ガラススペーサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）は、デジタル放送、ブロードバンドの普及に伴い今後大きな市場拡大が見込まれ、フィールドエミッションディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）もこのＦＰＤの一つとして、実用化に向けた開発が行われている。
【０００３】
このＦＥＤは、内面に、電子の入射により可視光を発生する画像形成用の蛍光体が形成された前面ガラス基板と、電子放出素子がマトリックス状に配列された背面ガラス基板とからなり、これらガラス基板間が高真空に保持されると共に、ガラス基板を大気圧から支持するためにガラス基板間に複数のガラススペーサが設けられている。
【０００４】
このガラススペーサの高さ（幅）は１〜５ｍｍであり、厚さとしては０．０３〜０．３０ｍｍであり、例えば幅２ｍｍ、厚さ１５０μｍのガラススペーサが製造されつつある。
【０００５】
ところで、平面型ディスプレイ用ガラススペーサを、ガラス母材を溶融・延伸することによって製造することは既に公知である。
【０００６】
例えば、特許文献１では、予め側面を研磨した多角形断面を有する素材棒（母材）を垂直降下可能な機械系設備に結合し、下端から順次リング状の加熱装置内に挿入・溶融する。加熱装置は低電圧の熱線を熱源とし、±０．１℃に調整することができる。そして、加熱装置下方に設置された１対の駆動ベルトによって延伸する方法が提案されている。
【０００７】
特許文献２でも溶融・延伸によるスペーサの製造方法が提案されている。架設された母材ガラスはモータ駆動により供給速度を制御しつつ、下端から順次加熱炉に送り込まれる。加熱炉は略直方断面であり２対のヒータが設けられている。各ヒータ対は独立して各制御装置により制御されている。一方、加熱炉の直下には１対の延伸ロールが設置され、加熱炉から引き出したスペーサガラスを挟持しながら所定の延伸速度で延伸する。
【０００８】
【特許文献１】特開平０７―１４４９３９号公報
【特許文献２】特開２００４−０１４１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、母材断面形状と線引後のスペーサ断面形状の僅かな差異に関する記述は見られない。
【００１０】
線引法による製造法は、スペーサの低コスト化に好適であるが、更なる低コスト化を図るためには母材の大型化と線引速度の高速化が有効である。
【００１１】
線引後のスペーサの断面形状に関しては、特許文献３で種々の形状が提案されている。しかしながら、ガラススペーサの線引量産性に関する詳細な検討は、本公知例も含め、現在までなされていない。
【００１２】
従来スペーサの断面形状は、略長方形で、長辺両端部の厚みが中央部に比べて若干大きい形状が、ＦＥＤパネルに搭載した場合、各種特性が最も良好であるとされ、スペーサを線引で製造するには、開発初期段階では、図４に示すように、幅３０ｍｍ、厚さ２．４ｍｍ、長さ１０００ｍｍの長方断面ガラス母材の両面に、ボールエンドミル刃による切削加工で、中央部で深さ０．１５ｍｍの凹面３１を施して母材３０とし、これを線引により幅２．０ｍｍ、両端最大厚さ０．１５ｍｍ、中央部厚さ１３０μｍのスペーサ３２としていた。
【００１３】
しかしながら、長方形断面ガラス母材に切削加工で凹面を形成するため、単純な長方断面母材に比べて加工コストが嵩むという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、長辺両端部付近の最厚部と中央付近の最薄部の厚さの差を最適化した中央が窪んだ略長方断面形状のガラススペーサを低コストに製造することができる平面型ディスプレイ用ガラススペーサおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、幅６０ｍｍ乃至１８０ｍｍの長方断面のガラス母材端部を順次加熱溶融し、ほぼ相似形に連続的に線引して、長辺両端部付近の最厚部と中央付近の最薄部の厚さの差が１０μｍ以上４５μｍ未満の中央が窪んだ略長方形断面形状に形成することを特徴とする平面型ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法。
【００１６】
請求項２の発明は、ガラス母材が、遷移金属酸化物を含む導電性ガラスからなり、そのガラス母材の幅が６０ｍｍ乃至１５０ｍｍの長方断面形状であり、その幅に応じた線引速度で線引して、長辺両端部付近の最厚部と中央付近の最薄部の厚さの差が１０μｍ以上４５μｍ未満の中央が窪んだ略長方形断面形状に形成する請求項１項記載の平面型ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法である。
【００１７】
請求項３の発明は、導電性ガラス内に含まれる遷移金属酸化物が、タングステン、バナジウム、バリウム、ニオブ等の遷移金属からなる酸化物を主要成分とする請求項２記載の平面型ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法である。
【００１８】
請求項４の発明は、ガラス母材が、絶縁ガラスからなり、そのガラス母材の幅が８０ｍｍ乃至１８０ｍｍの長方断面形状であり、その幅に応じた線引速度で線引して、長辺両端部付近の最厚部と中央付近の最薄部の厚さの差が１０μｍ以上４５μｍ未満の中央が窪んだ略長方形断面形状に形成する請求項１項記載の平面型ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法である。
【００１９】
請求項５の発明は、絶縁ガラスは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物を含み、さらに望ましくはアルミノケイ酸塩系ガラス、アルミノホウケイ酸塩系ガラスを主要成分とする請求項４記載の平面型ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法である。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１〜５いずれか記載の平面型ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法で製造され、断面形状が中央が窪んだ略長方形であり、長辺両端部付近の最厚部と中央付近の最薄部の厚さの差が１０μｍ以上４５μｍ未満であることを特徴とする平面型ディスプレイ用ガラススペーサである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、幅６０〜１８０ｍｍの長方断面のガラス母材を用いて線引きすることにより、長辺両端部付近の最厚部と中央付近の最薄部の厚さの差が１０μｍ以上４５μｍ未満の中央が窪んだ略長方断面のガラススペーサを量産線引することができる。また、母材の加工コストを低減でき、また大型母材による高速線引を実施できることから、低コストなガラススペーサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２３】
先ず、発明者らがガラススペーサの形状を検討した結果では、スペーサの断面形状は、略長方形で、長辺両端部の厚み（ｔmax ）が中央部（ｔmin ）に比べて若干大きい形状が、ＦＥＤパネルに搭載した場合、各種特性が最も良好であることが分かった。
【００２４】
具体的には長辺２．０〜３．０ｍｍ、短辺０．１５ｍｍのガラススペーサの場合
１０μｍ＜｛（ｔmax）−（ｔmin）｝＜４５μｍ
の範囲が好適であった。
【００２５】
本最適数値範囲の根拠は以下の通りである。
【００２６】
スペーサ厚差が１０μｍ以下のケースでは、完成後のＦＥＤパネルで印加電圧によってはスペーサ近傍のエミッタから放出された電子のビーム軌道が乱れ易い傾向がある。そのためパネル点灯時にスペーサの残像が見えてしまうことがあった。スペーサ高さ方向の中央部付近では、電子ビーム軌道から離れるようにスペーサの厚みが僅かに小さい方が好ましい。
【００２７】
一方、スペーサ厚差が４５μｍ以上の場合は、中央部の厚みが１００μｍ以下となり長辺（幅）方向に関して座屈強度が低下し、ＦＥＤパネルの製造工程でパネル内を真空引きを行なった際に一部のスペーサが座屈破壊してしまった。また、パネルにスペーサを実装する際にスペーサの搬送用に真空チャック式の把持具を用いたところ、スペーサの側面が凹面であるため把持具先端全面がスペーサに密着しないため真空漏れをおこしチャック部から脱落することがあった。
【００２８】
従って、長辺両端部付近の最厚部と中央付近の最薄部の厚さの差が１０μｍ以上４５μｍ未満であることが良いことが判明した。
【００２９】
更に本発明では、幅６０ｍｍ乃至１８０ｍｍの比較的大きなガラス母材を用いて線引きすることで、線引時の熱プロセスにより線引後のスペーサ断面の長辺両端部付近の最厚部と中央付近の最薄部の厚さに差をもたせること、また線引条件によって、厚差を１０μｍ以上４５μｍ未満とすることができることを新規に見出した。
【００３０】
次に、本発明によるガラススペーサの線引作業の線引装置を図１を基に説明する。
【００３１】
幅（Ｗ0 ）１２０ｍｍ、厚さ（ｔ0 ）１０．５ｍｍ、長さ１２００ｍｍの長方断面のアルミノケイ酸塩系ガラス母材１０を、精密に垂直降下可能な母材把持部２０に連結して、炉心を予め約７６０℃に昇温した線引炉２１に挿入する。
【００３２】
母材１０表面は機械研削により算術平均表面粗さＲａが約１．０μｍとなるまで研磨済みである。
【００３３】
線引炉２１は高純度カーボン製の内径１４０ｍｍのマッフル炉であり、炉心内には酸化劣化防止のためにマスフローコントローラを介してＨｅガスを投入している。
【００３４】
母材把持部２０はサーボモータによって駆動され、速度１２ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で母材１０は線引炉２１へ送り込まれる。線引炉２１直下にはレーザ式の外径測定器２２が、さらにその下には引取ロール２３が設置されている。
【００３５】
線引炉２１内で溶融された母材１０はその断面形状を保持したまま炉下口より取り出され、対向配置された引取ロール２３によって約５０ｍ／ｍｉｎの速度で挟持・引取りされる。
【００３６】
外径測定器２２はレーザ照射方向がガラススペーサ板幅面と直交するように設置され、ガラススペーサ１２の幅寸法を常時計測している。
【００３７】
外径測定器２２で計測したスペーサ１２の寸法データ、特に基準値（例えばＷ1 ＝２．０ｍｍ）からの偏差信号は制御盤２４を通して引取ロール２３にフィードバックされ、ガラススペーサ１２の外径（幅）を一定にするが如くローラの速度を微妙にコントロールしている。
【００３８】
線引スペーサの断面寸法は、線引後のガラススペーサ全長に亘つて均―であり、両端部で厚さｔ1 ＝１５０μｍ、中央部で１２８μｍであった（図２）。
【００３９】
表１及び表２に示す通りの断面寸法が異なる種々のガラス材質からなる長方断面母材を用いてガラススペーサを線引きし、得られたスペーサの端部の厚さｔmax と中央部の厚さｔmin との差（ｔmax−ｔmin）を評価した。
【００４０】
【表１】
2008135337.tif 000003
【００４１】
【表２】
2008135337.tif 000004
【００４２】
ガラス材質は絶縁ガラスと導電ガラスの２種類を用いた。
【００４３】
具体的には、絶縁ガラスはアルミノケイ酸塩系ガラス、導電ガラスは酸化鉄含有のシリカ系ガラスである。
【００４４】
線引炉内でのガラス母材の溶融時間を一定にするため、母材の送り込み速度は１２ｍｍ／分で一定とした。
【００４５】
各種の母材における幅寸法と線引き後に得られたガラススペーサの厚み差（ｔmax−ｔmin）の関係を図３に示す。
【００４６】
母材の幅寸法が大きくなるに従い、ガラススペーサの厚み差も大きくなることが分かる。
【００４７】
特に、ガラス材質の観点からは絶縁ガラスよりも導電ガラスの方が、同一の幅寸法である場合において厚み差が大きくなる。そして、ガラス材質が絶縁ガラスである場合、表１のとおり８０〜１８０ｍｍの幅寸法を有する母材を用いて、線引速度を２１〜１３３ｍ／ｍｉｎの範囲で線引きすることにより、端部と中央部の厚み差が１０μｍ以上４５μｍ以下のガラススペーサを得ることができる。
【００４８】
また、ガラス材質が導電ガラスである場合には、表２のとおり６０〜１５０ｍｍの幅寸法を有する母材を線引速度１１〜８５ｍ／ｍｉｎの範囲で線引きすることにより、端部と中央部の厚み差が１０μｍ以上４５μｍ以下のガラススペーサを得ることができる。
【００４９】
なお、スペーサ化後に両端部に比べて中央部で厚みが薄くなるのは、線引炉２１内の最高温度位置より僅か下方のガラス固化開始位置において、水平方向に関しガラスの粘度差が生じるためである。ガラススペーサに用いる母材１０は板状であるため、冷却過程では表面積の大きい両端部から先に冷める。つまり両端部で粘度が高く中央部で低い状態で線引張力が印加されるので、粘度の低い中央部でより変形が進み厚さが減じるのである。
【００５０】
一方、ガラス材質による差は電子導電性の有無ではなく、熱伝導性の差によるものである。
【００５１】
本発明における酸化ケイ素を主成分とするガラスの熱伝導率は１．０〜１．５（Ｗ／ｍ・Ｋ）であるのに対し、遷移金属酸化物を主成分とする導電性ガラスでは０．５〜０．８（Ｗ／ｍ・Ｋ）と小さい。そのため同一断面寸法の母材でも、導電性ガラスの方が前述の冷却過程で水平方向の温度差すなわちガラスの粘度差が大きくなり、ガラススペーサの厚み差が大きくなる。
【００５２】
電子導電性ガラス内に含まれる遷移金属酸化物が、タングステン、バナジウム、バリウム、ニオブ等の遷移金属からなる酸化物を主要成分とするガラス材料を母材とすることが望ましい。
【００５３】
また、絶縁ガラスの材料としては、酸化ケイ素を主成分とするガラスであることが望ましい。具体的には酸化ケイ素、酸化アルミニウム、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物を少なくとも含むガラスである。さらに望ましくは、アルミノケイ酸塩系ガラス、アルミノホウケイ酸塩系ガラスなどであり、これらは電子照射によるアルカリイオンの拡散やガラス構造の崩壊が起き難く、ＦＥＤパネル用ガラススペーサに適当なガラス材といえる。
【００５４】
以上は長辺２．０ｍｍ、短辺０．１５ｍｍのガラススペーサについて述べたが、長辺３．０ｍｍ、短辺０．１５ｍｍのスペーサに関しても、厚み差の最適範囲はほぼ同値であった。
【００５５】
また、本発明における実施の形態では、母材の送り込み速度を１２ｍｍ／ｍｉｎで行ったが、各母材で３〜２５ｍｍ／ｍｉｎの範囲内で送り込み速度を変化させた場合でも、各々のスペーサの端部と中央部の厚みの差は１０μｍ以上４５μｍ以下の範囲内であった。なお、母材の送り込み速度が３ｍｍ／ｍｉｎ未満では、スペーサの四隅の曲率が大きくなってパネル組立性が悪くなり、３５ｍｍ／ｍｉｎを超えると線引炉内での母材の加熱が追いつかず、スムーズにガラスを溶融・線引きできなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明において、ガラススペーサ線引装置の概略図である。
【図２】本発明により線引したガラススペーサの断面図である。
【図３】母材幅とそれにより線引したガラススペーサの厚み差の相関を示す図である。
【図４】従来技術による母材断面寸法と線引後のガラススペーサ断面寸法である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  母材
１２  ガラススペーサ
２１  線引炉
２３  引取ロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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