(57)【要約】【課題】電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサの端面のチッピング、バリ、又はクラック等を安価になくすことができる電子励起ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法及び該方法により製造された電子励起ディプレイ用ガラススペーサを提供することにある。【解決手段】フラット型電子線励起ディスプレイ１において、内面に画像形成部材１２が形成されたガラス基板１１から成る前面板２と、電子放出素子群を搭載したガラス基板２１から成る背面板３とは、支持枠４を介して気密的に接合されて支持枠４と協働して気密の耐大気圧構造をなす真空容器を形成し、前面板２と背面板３間には、大気圧支持部材としての複数のガラススペーサ５が挿入されている。ガラススペーサ５は、延伸された母材ガラス４１が切断された延伸ガラスの切断端面にエッチング処理を施し、延伸ガラスの切断端面を所定量削り得られる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断された端面にエッチング処理を施すことを特徴とする電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法。
【請求項２】
前記端面に対するエッチング量は３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２の電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法により製造されたことを特徴とする電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサ。
【請求項４】
前記端面は矩形であり、前記端面の幅方向辺部は、その長さがｗｍｍであり、曲率半径ＲｘがＲｘ＝０．０１〜ｗ／２ｍｍの曲面であり、前記端面の高さ方向辺部は、その長さがｈｍｍであり、曲率半径ＲｙがＲｙ＝０．０１〜ｈ／２ｍｍの曲面であることを特徴とする請求項３記載の電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法及び該方法により製造された電子線励起ディプレイ用ガラススペーサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
大きくて重いブラウン管に代わる薄型で軽い、いわゆるフラット型ディスプレイとしては、自発光式のフラット型電子線励起ディスプレイがあり、このディスプレイは、電子線源より放出される電子ビームを蛍光体に照射して蛍光を発生させることにより画像を形成する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
一般に、フラット型電子線励起ディスプレイは、内面に画像形成部材が形成されたガラス基板から成る前面板と、電子放出素子群を搭載したガラス基板から成る背面板とを備える。画像形成部材は、電子放出素子からの電子ビームが照射されて発光する蛍光体を有する。前面板と背面板とは、支持枠を介して互いに気密的に接合されて支持枠と共に気密の耐大気圧構造をなす真空容器を形成する。
【０００４】
このようなフラット型電子線励起ディスプレイにあっては、電子ビームを蛍光体にあてて画像を形成するため、電子線源、蛍光体、その他の構成部品が作り込まれる真空容器内は、約１．３３×１０−３Ｐａ（約１０−５ｔｏｒｒ）以下の真空雰囲気に保持されるので、ディスプレイの表示画像が大きくなるに従って、真空容器内部と外部の気圧差により前面板と背面板が変形又は接触する場合があり、この変形又は接触を防止して前面板と背面板との間隔を一定に保つために、前面板と背面板間には大気圧支持部材として複数のガラススペーサが挿入される。
【０００５】
このガラススペーサは、例えば、その断面形状とほぼ相似形の断面形状の母材ガラスを加熱しつつ延伸し、次いで、延伸ガラスを砥石カッターやガラスカッター等のカッターを用いて所望の長さに切断するリドロー法により製造される。この加熱延伸法は、機械加工法や注型法、押出し法と比べて、作製工程の簡易さ、チッピングや欠けを低減できる点で優れている。また、機械加工法や注型法、押出し法では、チッピング等を低減するためには、研磨等の加工処理が必要であり、コスト高となる。
【０００６】
また、ディスプレイの組立ては、電子放出素子を搭載した背面板の上にガラススペーサを封着用フリットを介して所定のピッチで並べた上で、この背面板やガラススペーサに前面板を封着用フリットを用いて接合し、約５００℃、好ましくは約４５０°で焼成することにより行われる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２３０７７６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記加熱延伸法により作製されたガラススペーサは、前面板及び背面板の大きさに対応した所望の長さにカッター等を用いて切断しなければならず、その切断端面には、チッピング、バリ、クラック等が発生し、ディスプレイを組立てた後にこのチッピング等に起因して、ガラススペーサの破片がディスプレイの内部に落下し、この破片が蛍光体に付着して、電子銃から発射された電子がスペーサの破片にあたり蛍光体が発光しない不具合や、この破片が電子銃に付着して、電子銃から電子が発射されない不具合が発生し、また、ガラススペーサの強度を低下させるという問題があった。
【０００９】
また、ガラススペーサの切断端面に発生したチッピング等を除去する方法として、切断端面の研磨やファイヤーポリッシュ等を施す方法があるが、研磨を施す方法は、切断端面が非常に小さいため困難であり、ガラススペーサ１本に対して４面とも研磨を施す必要が有り、徐々に研磨材の番手を大きくする必要があるために多くの工程を必要とし、また、研磨により生じたガラス粉がガラススペーサに付着し、スペーサーから上記ガラス粉を除去する必要があり、コストが高くなる。ファイヤーポシッシュを施す方法は、ファイヤポリッシュを施した後のガラススペーサに歪を発生させるのでアニール処理による歪除去が必要となり、コストが高くなり、また、ファイヤポリッシュが施されたガラススペーサの先端部は、その断面の幅及び高さ方向に膨張するため、ディスプレイにおいて配設されたガラススペーサの安定性が低下する。
【００１０】
本発明の目的は、電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサの端面のチッピング、バリ、又はクラック等を安価になくすことができる電子励起ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法及び該方法により製造された電子励起ディプレイ用ガラススペーサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法は、切断された端面にエッチング処理を施すことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法は、請求項１記載の電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法において、前記端面に対するエッチング量は３ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサは、請求項１又は２の電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサは、請求項３記載の電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサにおいて、前記端面は矩形であり、前記端面の幅方向辺部は、その長さがｗｍｍであり、曲率半径ＲｘがＲｘ＝０．０１〜ｗ／２ｍｍの曲面であり、前記端面の高さ方向辺部は、その長さがｈｍｍであり、曲率半径ＲｙがＲｙ＝０．０１〜ｈ／２ｍｍの曲面であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサの概略構成を図面を参照にして説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサを備えるフラット型電子線励起ディスプレイの分解斜視図である。
【００１７】
図１において、フラット型電子線励起ディスプレイ１は、内面に画像形成部材１２が形成されたガラス基板１１から成る前面板２と、後述する電子放出素子群を搭載したガラス基板２１から成る背面板３とを備える。画像形成部材１２は、該電子放出素子群から電子ビームが照射されて発光する蛍光体を有する。
【００１８】
ガラス基板１１，２１は、例えばソーダライムガラスから成り、このガラスの線膨張係数は、８８×１０−７〜９２×１０−７Ｋ−１である。
【００１９】
前面板２と背面板３とは、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図である図２に示すように支持枠４を介して気密的に接合されて、支持枠４と協働して気密の耐大気圧構造をなす真空容器を形成する。また、前面板２と背面板３間には、大気圧支持部材としての複数のガラススペーサ５が挿入される。ガラススペーサ５は、断面長方形の角柱状であり、図４において後述する方法により形成された延伸ガラスを前面板２及び背面板３の大きさにより決まる所定の長さに切断することにより作製される。このガラススペーサ５は、その両端に切断された端面５ａ，５ｂを有する。
【００２０】
背面板３は、ガラス基板２１と、ガラス基板２１上にマトリックス上に配列された厚さ１００μｍ（１０００オングストローム）のＮｉから成る複数個の素子部２２と、これらの素子部２２に給電すべくガラス基板２１上に形成された厚さ２μｍのＡｇから成る複数の配線部２３とを備える。素子部２２の各々には、電子放出素子２４が形成されている。配線部２３の配線パターンは平行線のパターンであり、隣り合う一対の配線部２３を通して、これらの配線部２３に沿う複数の電子放出素子２４に同時に給電される。更に、図示されていないが、ガラス基板２１の１０μｍ上方には、ＳｉＯ２絶縁層を介して５０μｍ径の電子通過孔を有する変調電極が配置されている。
【００２１】
ガラススペーサ５の各々は、下端が接着部材６を介して背面板３に固定されるが、これに代えて、上端が接着部材６を介して前面板２に固定されるか、又は上下端が接着部材６を介して前面板２及び背面板３の夫々に固定されてもよい。
【００２２】
図３は、図１におけるガラススペーサ５の部分拡大図である。
【００２３】
図３において、ガラススペーサ５の端面５ａ，５ｂの幅方向辺部５ｘは、端面５ａ又は端面５ｂと、側面とに接する曲率半径がＲｘの曲面であり、端面５ａ，５ｂの高さ方向辺部５ｙは、端面５ａ又は端面５ｂと、側面とに接する曲率半径がＲｙの曲面である。端面５ａ，５ｂの幅（幅方向辺部５ｘの長さ）は、ｗｍｍであり、端面５ａ，５ｂの高さ（高さ方向辺部５ｙの長さ）は、ｈｍｍである。
【００２４】
幅方向辺部５ｘの曲率半径Ｒｘは、Ｒｘ＝０．０１〜ｗ／２ｍｍであり、高さ方向辺部５ｙの曲率半径Ｒｙは、Ｒｙ＝０．０１〜ｈ／２ｍｍである。
【００２５】
ガラススペーサ５の断面形状のアスペクト比（高さ／最大幅比）は通常は４〜５０である。
【００２６】
ガラススペーサ５は、その大きさに制限はないが、その幅ｗは、ｗ＝０．０３〜０．３０ｍｍであるのがよい。ガラススペーサ５が前面板２又は背面板３と接触する部分はフラット型電子線励起ディスプレイ１が発光表示できないので、幅は薄いほうが好ましいが、０．０３ｍｍ未満では薄すぎて、ガラススペーサ５の絶対強度が不足して取り扱いが困難となるからであり、また、フラット型電子線励起ディスプレイ１の開口率を上げるためにガラススペーサ５を配線部２３に配置することになるが、その配線部２３の幅は一般的に最大０．３０ｍｍであるのでガラススペーサ５の幅が配線部２３の幅を超えるのは得策ではないからである。
【００２７】
ガラススペーサ５は、その高さｈが一般的にｈ＝０．７〜５．０ｍｍであり、好ましくはｈ＝１〜５ｍｍであるのがよい。フラット型電子線励起ディスプレイ１では、蛍光体の利用効率を高めるために、一般的に５０００〜６０００ボルトの高加速電圧を用いるので、前面板２と背面板３との間隔が１ｍｍ未満では双方の絶縁性を確保するのが難しく、その間隔が５ｍｍを超えると電子線源から放出された電子ビームが広がりすぎて隣接する画素まで発光してしまうので好ましくないからである。
【００２８】
ガラススペーサ５の長さは、フラット型電子線励起ディスプレイ１の大きさやその製造方法に依存して決定され、一般的に３０〜２０００ｍｍであるのがよい。
【００２９】
フラット型電子線励起ディスプレイ１の組立ては、上記電子放出素子群を搭載した背面板３の上にガラススペーサ５を接着部材６を介して所定のピッチで並べた上で、この背面板３に支持枠４を介して前面板２を封着用フリットを用いて接合し、約４００〜５００℃で焼成することにより行われる。
【００３０】
以下、図１におけるガラススペーサ５の製造方法を図面を参照して説明する。
【００３１】
ガラススペーサ５の製造は、ガラススペーサ５の断面形状とほぼ相似形の断面形状を有する母材ガラスを準備し、次いで、その母材ガラスを加熱しつつ延伸し、得られた延伸ガラスを所望の長さに切断することにより行う。
【００３２】
図４は、図１におけるガラススペーサ５の製造装置の概略構成を示す図である。
【００３３】
図４において、ガラススペーサ５の製造装置３０は、上段３１及び中段３２を含む台３３を有する。また、上段３１の一端側の延長部には後述する筒状の加熱炉３４が設けられている。
【００３４】
この加熱炉３４に対向する位置において、上段３１にはＴ字型の支柱３５が立設されると共に、支柱３５に隣接してモータ３６が載置されている。ワイヤ３７が、モータ３６の駆動軸上のプーリ３８、上段３１上のプーリ３９、支柱３５の上端のプーリ４０，４０に掛け廻され、該ワイヤ３７の一端は母材ガラス４１の上端に固定されている。母材ガラス４１の下端部は、加熱炉３４に導入されている。モータ３６の駆動軸の回転速度は図示しない制御装置によって制御され、これにより、母材ガラス４１の加熱炉３４への供給速度が制御される。
【００３５】
図４の線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図である図５に示すように、筒状の加熱炉３４の内側には、母材ガラス４１の下端部を加熱すべく、当該下端部の長辺側に対向して一対の電気ヒータ４３と、短辺側に対向した一対の電気ヒータ４４が設けられている。これらの電気ヒータ４３，４４は前記制御装置に接続されており、電気ヒータ４３と電気ヒータ４４の作動は夫々独立して該制御装置によって制御される。
【００３６】
更に、台３３の中段３２上には、モータ４５が設けられており、その駆動軸には、前記母材ガラス４１から下垂した延伸ガラスを挟持して延伸する一対の延伸ロール４６が連結されている。モータ４５の駆動軸の回転速度は前記制御装置によって制御され、これにより、延伸ロール４６の回転速度、すなわち母材ガラス４１の延伸速度が制御される。
【００３７】
上記構成により、母材ガラス４１が所定の供給速度で加熱炉３４に供給され、該母材ガラス４１が所定の延伸速度で延伸される。
【００３８】
ガラススペーサ５は、上記製造装置３０を使用して以下のように製造する。
【００３９】
第１工程：
まず、ガラス材料に通常の切断、切削、研磨等の機械加工を施すか、熔着、熱間プレス・熱間押出し等の延伸を施すことにより得られる所定の断面形状を有する母材ガラス４１を準備する。この母材ガラス４１は、その断面形状が図１におけるガラススペーサ５に相似形となるように形成される。
【００４０】
母材ガラス４１は、その線膨張係数がガラス基板１１，２１と同等のものであり、電子放出素子２４を用いたフラット型電子線励起ディスプレイ１に使用することから、例えば低、無アルカリガラスが好ましい。
【００４１】
また、母材ガラス４１の大きさには特に制限はないが、幅０．２〜６０ｍｍ、高さ０．２〜３００ｍｍ、及び長さ２００〜１０００ｍｍが好ましい。母材ガラス４１の断面積は、得られるべきガラススペーサ５の断面積の１００〜７０００倍であるのがよい。
【００４２】
第２工程：
前記準備された母材ガラス４１を製造装置３０のワイヤ３７の一端に懸吊して装着する。次いで、モータ３６の駆動軸を回転させて母材ガラス４１の下端部を加熱炉３４内に導入する。次いで、電気ヒータ４３，４４に通電して加熱炉３４によって該母材ガラス４１の下端部を加熱する。この加熱により母材ガラス４１から下垂した延伸ガラスを延伸ロール４６に通し、該延伸ロール４６をモータ４５により回転させて下方に引っ張る。
【００４３】
以後、モータ３６及び４５を夫々制御して、母材ガラス４１を加熱炉３４内に後述する所定の供給速度で導入すると同時に後述する所定の延伸速度で下方に引っ張る。その際、電気ヒータ４３，４４を母材ガラス４１の加熱温度が所定範囲内になるように制御する。すなわち、母材ガラス４１をその粘度が１０４〜１０８Ｐａ・ｓ（１０５〜１０９ポアズ）、好ましくは１０６〜１０８Ｐａ・ｓ（１０７〜１０９ポアズ）になるような所定の温度範囲に加熱する。例えば、母材ガラス４１がソーダライムガラスの場合は上記所定の温度範囲は６６０〜９３０℃、好ましくは６６０〜７２０℃である。これは、母材ガラス４１をその粘度が１０４Ｐａ・ｓより低くなるような温度で加熱すると母材ガラス４１の形状が維持できず、その形状が円や楕円に変形してしまい、母材ガラス４１をその粘度が１０８Ｐａ・ｓより高くなる温度で加熱すると延伸されているガラスが切断されてしまうからである。
【００４４】
上記母材ガラス４１の供給速度に対する母材ガラス４１の延伸速度の比は、２０〜８０００であるのが好ましい。当該比が２０未満の場合は、母材ガラス４１が延伸される延伸率が小さく生産性が悪化し、当該比が８０００を超える場合は、上記延伸率が大きすぎて延伸ガラスの延伸方向に垂直な断面形状が不安定になる。より好ましくは、当該比が１００〜７０００の範囲にあるのがよい。
【００４５】
第３工程：
次いで、上記延伸ガラスを所望の長さに切断する。この切断は、砥石カッターやガラスカッター等を用いて行う。
【００４６】
上記延伸ガラスの２つの切断端面以外の４つの面は加熱延伸時にほぼ火造り面となるので、元のガラスの加工精度はそれほど問題にならなず、追加工を行う必要はない。ここに、火造り面とは、ガラスの粘性が加熱温度に相関することを利用して、溶解ガラスを成形型等に接触させることなく加熱温度の制御により例えば板状に成形したときのそのガラス面をいう。この火造り面は、成形型の微小な凹凸が転写されないので微視的に平坦であるという特徴を有する。
【００４７】
第４工程：
次いで、上記切断された延伸ガラスの切断端面にはチッピング、バリ、クラック等が発生しており、これらチッピング等が発生している部分を除去すべくこの切断された延伸ガラスの切断端面にエッチング処理を施して、延伸ガラスの切断端面を延伸ガラスの長さ方向に所定量、例えば３ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下除去し、所望の長さとしてガラススペーサ５を得る。切断された延伸ガラスの切断端面に発生するバリの長さ方向深さは、通常１ｍｍ以下であり、また切断された延伸ガラスの切断端面に発生するチッピング及びクラックの長さ方向深さは、通常０．２〜０．３ｍｍであり、延伸ガラスの切断端面を長さ方向に３ｍｍ以下除去することにより、切断端面に発生したチッピング、バリ、クラック等を確実に除去できる。
【００４８】
上記エッチング処理は、上記延伸ガラスの切断端面をガラス侵食溶液内に所定時間静置し、次いで、この延伸ガラスを純粋で十分洗浄するものであり、ガラス侵食溶液としては、ＨＦ、ＨＢＦ４、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＯＨ、ＨＰＯ３、ＨＢＦ３ＯＨ＋ＨＣｌ、ＨＦ＋ＨＮＯ３、及びＨＦ＋Ｈ２ＳＯ４等の単液及び混合液が用いれられる。また、上記延伸ガラスの切断端面のエッチング量は、ガラス侵食溶液の種類、濃度、温度、及びエッチング時間で調整し、上記切断端面のチッピング、バリ、クラック等が発生している部分を除去する。
【００４９】
切断された延伸ガラスの切断端面はエッチング処理を施されているので、延伸ガラスのガラス侵食溶液内に浸された部分は、その表面から等量溶解される。このため、延伸ガラスの切断端面は、図３のガラススペーサ５の端面５ａ，５ｂの形状、即ち、幅方向辺部５ｘは、端面５ａ又は端面５ｂと、側面とに接する曲率半径Ｒｘが、Ｒｘ＝０．０１〜ｗ／２ｍｍの曲面となり、高さ方向辺部５ｙは、端面５ａ又は端面５ｂと、側面とに接する曲率半径Ｒｙが、Ｒｙ＝０．０１〜ｈ／２ｍｍの曲面となる。
【００５０】
図１のガラススペーサ５は、その両端面５ａ，５ｂにエッチング処理が施されて、上記延伸ガラスの切断端面のチッピング、バリ、クラック等が発生した部分が除去されているので、フラット型電子線励起ディスプレイ１において、ガラススペーサ５から破片が落下し、この破片が画像形成部材１２の蛍光体に付着して電子放出素子２４から発射された電子がこの破片にあたり蛍光体が発光しない不具合や、この破片が電子放出素子２４に付着して電子が発射されない不具合をなくすことができ、また、ガラススペーサ５の強度の低下を防止することができる。
【００５１】
図１のガラススペーサ５は、上記延伸ガラスの切断端面にエッチング処理を施すことにより、この延伸ガラスの切断端面のチッピング、バリ、クラック等が発生した部分を除去するので、端面にチッピング、バリ、クラック等のないガラススペーサ５を安価に製造することができる。
【００５２】
図１のガラススペーサ５は、その端面５ａ，５ｂにエッチング処理が施されているので、端面５ａ，５ｂは、幅方向辺部５ｘが、端面５ａ又は端面５ｂと、側面とに接する曲率半径Ｒｘ＝０．０１〜ｗ／２ｍｍの曲面となり、高さ方向辺部５ｙが、端面５ａ又は端面５ｂと、側面とに接する曲率半径Ｒｙ＝０．０１〜ｈ／２ｍｍの曲面となる。
【００５３】
本発明の実施の形態に係るガラススペーサ５は、その両端面にエッチング処理が施されているが、エッチング法は、上記に限るものではなく、例えばドライエッチング法であってもよい。
【００５４】
本発明の実施の形態に係るガラススペーサ５は、上記形状に限るものではなく、例えば、図６（ａ）〜図６（ｈ）に示す夫々の断面形状であってもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１記載の電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法によれば、切断された端面にエッチング処理を施すので、その端面にチッピング、バリ、又はクラック等のないガラススペーサを安価に製造することができる。
【００５６】
請求項２記載の電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサの製造方法によれば、端面に対するエッチング量は３ｍｍであるので、その端面にチッピング、バリ、又はクラック等のないガラススペーサをより安価に製造することができる。
【００５７】
請求項３記載の電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサによれば、両端面にエッチング処理が施されているので、ガラススペーサの端面にチッピング、バリ、又はクラック等のない、安価な電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子線励起ディスプレイ用ガラススペーサを備えるフラット型電子線励起ディスプレイの分解斜視図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図である。
【図３】図１におけるガラススペーサ５の部分拡大図である。
【図４】図１におけるガラススペーサ５の製造装置の概略構成を示す図である。
【図５】図４の線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｈ）は、図１におけるガラススペーサ５の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１  フラット型電子線励起ディスプレイ
２  前面版
３  背面板
４  支持枠
５  ガラススペーサ
５ａ，５ｂ  端面
５ｘ  幅方向辺部
５ｙ  高さ方向辺部
１１，２１  ガラス基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004241129.tif 000005
【図４】
2004241129.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004241129.tif 000008