(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ２１０〜３５質量％、ＲＯ（但し、Ｒはアルカリ土類金属を示す）２０〜６０質量％、Ｂ２Ｏ３１２〜３０質量％、Ａｌ２Ｏ３０〜１０質量％、Ｌａ２Ｏ３０〜３０質量％、ＺｎＯ０〜８質量％及びＴｉＯ２０〜５質量％を含み、実質的にアルカリ金属を含有しないガラス組成を有し、かつ、線膨張係数が７６〜９２×１０−７／℃の無アルカリガラスで構成されることを特徴とする電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサ。
【請求項２】
請求項１において、該無アルカリガラスの線膨張係数が７８〜８８×１０−７／℃であることを特徴とする電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサ。
【請求項３】
請求項１又は２の電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサを用いたことを特徴とする電子線励起ディスプレイ素子。
【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素子用ガラススペーサ及びこのガラススペーサを用いた電子線励起ディスプレイ素子に係り、特に、実質的にアルカリ金属を含有せず、しかもソーダライムシリカガラスと同等の線膨張係数を有する無アルカリガラスよりなる電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサと、このガラススペーサを用いた電子線励起ディスプレイ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置に比べて明るい画像が得られると共に視野角も広いフラット型ディスプレイとして、電子線源から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自発光型の電子線励起ディスプレイが、近年広く実用に供されている。
【０００３】
フラット型電子線励起ディスプレイは、電子ビームを蛍光体に照射して画像を形成するため、電子線源、蛍光体、その他の構成部品を約１０−３Ｐａ以下の真空雰囲気の真空容器内に組み込む必要があり、例えば、図１に示すような耐大気圧構造の真空容器が提案されている（特開平７−２３０７７６号公報）。
【０００４】
図１は、フラット型電子線励起ディスプレイの分解斜視図であり、ガラス板１５及びこのガラス板１５の内面に形成された画像形成部材５からなる前面板１と、後述する電子放出素子群を搭載した背面板２とを備える。画像形成部材５は、該電子放出素子から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１と背面板２とは、図１のＡ−Ａ断面図である図２に示すように支持枠３を介して気密的に接合され、支持枠３と共に気密の耐大気圧構造を形成する。さらに、前面板１と背面板２の間には大気圧支持部材として複数のガラススペーサ４が挿入される。
【０００５】
ガラススペーサ４の各々は、例えば、厚さ０．２ｍｍ、高さ５ｍｍの平板状に加工され、下端が接着部材８を介して背面板２に固定されている。このガラススペーサ４は、上端が接着部材８を介して前面板１に固定されてもよく、また、上下端が接着部材８を介して前面板１及び背面板２に夫々固定されてもよい。
【０００６】
背面板２は、ガラス基板２１と、ガラス基板２１上にマトリックス状に配列された厚さ１００ｎｍのＮｉからなる複数個の素子部２３と、これらの素子部２３に給電すべくガラス基板２１上に形成された厚さ２μｍのＡｇからなる複数の配線部２４とを備える。素子部２３の各々には、電子放出素子２５が形成されている。配線部２４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２４を通して、これらの配線部２４に沿う複数の電子放出素子２５に同時に給電される。さらに、図示はされていないが、ＳｉＯ２絶縁層を介し、ガラス基板２１の１０μｍ上方に５０μｍ径の電子通過孔を有する変調電極が配置されている。
【０００７】
なお、各ガラススペーサ４の位置は背面板２上では２列の電子放出素子２５の中間の配線材２４上に当接されており、また前面板１上では、画像形成部材１５の蛍光体のうち電子放出素子２５から電子が照射されない部分であるブラックストライプ上に当接されている。
【０００８】
特開平１２−２０３８５７号公報には、このような電子線励起ディスプレイ素子のガラススペーサを精度良く製造する方法として、断面形状がガラススペーサの所望の断面形状とほぼ相似形である母材ガラスを準備し、この母材ガラスをその粘度が１０５〜１０９ポアズになるように加熱しつつ延伸する方法が提案されている。
【０００９】
この方法によれば、母材ガラスと延伸ガラスとの断面形状の相似性の程度を向上させ、容易に所望形状のガラススペーサを製造することができる。
【００１０】
しかして、この特開平１２−２０３８５７号公報には、ガラススペーサを構成するガラス組成として、次のような組成が記載されている。
【００１１】
【表１】
0003882489.tif 000002
【００１２】
一方、前面板及び背面板は通常ソーダライムシリカガラスで構成されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図１，２に示す如く、電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサは、大気圧真空容器の前面板と背面板との間で両者の間隔を一定に保つものであるが、このガラススペーサは電子放出素子に晒されるため、ガラススペーサを構成するガラスにＮａ成分のような可動イオンが含まれていると、バイアス電圧でイオンが偏在することにより電界破壊が起こるという問題がある。従って、このような不具合を防止するためには、ガラススペーサを構成するガラスは無アルカリガラスであることが望ましいが、一方で、ガラススペーサは電子線励起ディスプレイ素子の背面板に低融点ガラスフリットを用いて約５００℃以下の温度で融着・固定される工程を経るため、その線膨張係数が前面板及び背面板を構成するソーダライムシリカガラスの線膨張係数と同等であることが必要となる。
【００１４】
しかしながら、特開平１２−２０３８５７号公報に記載される無アルカリガラスの線膨張係数は３５〜４０×１０−７／℃と、ソーダライムシリカガラスの線膨張係数とは大きく異なり、電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサとしては適当ではない。
【００１５】
本発明は上記従来の問題点を解決し、線膨張係数がソーダライムシリカガラスの線膨張係数と同等の無アルカリガラス製電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサとこのガラススペーサを用いた電子線励起ディスプレイ素子を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサは、ＳｉＯ２１０〜３５質量％、ＲＯ（但し、Ｒはアルカリ土類金属を示す）２０〜６０質量％、Ｂ２Ｏ３１２〜３０質量％、Ａｌ２Ｏ３０〜１０質量％、Ｌａ２Ｏ３０〜３０質量％、ＺｎＯ０〜８質量％及びＴｉＯ２０〜５質量％を含み、実質的にアルカリ金属を含有しないガラス組成を有し、かつ、線膨張係数が７６〜９２×１０−７／℃の無アルカリガラスで構成されることを特徴とする。
【００１７】
本発明のガラススペーサは実質的にアルカリを含まない無アルカリガラスよりなるため、アルカリ成分に起因する電界破壊等の不具合を引き起こすことがない。しかも、この無アルカリガラスは、その線膨張係数が７６〜９２×１０−７／℃と、ソーダライムシリカガラスの線膨張係数とほぼ同等であるため、熱膨張差に起因する破壊等の問題もない。
【００１８】
本発明において、ガラススペーサを構成する無アルカリガラスは、特に線膨張係数が７８〜８８×１０−７／℃であることが好ましい。
【００１９】
本発明の電子線励起ディスプレイ素子は、このような本発明の電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサを用いたものである。
【００２０】
なお、本発明において、線膨張係数とは、温度３０〜４００℃の間の線膨張係数の平均値である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
まず、本発明の電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサを構成する無アルカリガラスのガラス組成の限定理由について説明する。
【００２３】
本発明の電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサを構成する無アルカリガラスは、
ＳｉＯ２：１０〜３５質量％
ＲＯ（但し、Ｒはアルカリ土類金属を示す）：２０〜６０質量％
Ｂ２Ｏ３：１２〜３０質量％
及び
Ａｌ２Ｏ３：０〜１０質量％
を含むみ、更に
Ｌａ２Ｏ３：０〜３０質量％
ＺｎＯ：０〜８質量％
及び
ＴｉＯ２：０〜５質量％
を含み、実質的にアルカリ金属を含有しないものである。
【００２４】
なお、本発明において、「実質的にアルカリ金属を含有しない」とは、Ｋ，Ｎａ等のアルカリ金属含有量が５０００ｐｐｍ以下であることを指す。
【００２５】
ＳｉＯ２はガラス骨格を形成するための必須成分であるが、無アルカリガラスにおいてその含有量が多いと線膨張係数が小さくなりソーダライムシリカガラスの線膨張係数と同等の７６〜９２×１０−７／℃の線膨張係数を達成することができない。即ち、無アルカリガラスは一般的にソーダライムシリカガラスの線膨張係数に比べて線膨張係数が小さいが、一方でＳｉＯ２は、線膨張係数を小さくする作用がある。このため、本発明では、線膨張係数の小さい無アルカリガラスの線膨張係数を大きくしてソーダライムシリカガラスの線膨張係数と同等とするために、線膨張係数を小さくする作用を有するＳｉＯ２を少なく、３５質量％以下とする。ただし、ＳｉＯ２が１０質量％よりも少ないとガラスを形成し得なくなるため、ＳｉＯ２は１０〜３５質量％、好ましくは１３〜３４質量％とする。
【００２６】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの耐久性の向上のための成分であるが、このＡｌ２Ｏ３もまた、ＳｉＯ２と同様に線膨張係数を小さくする作用を有することから、その含有量を少なく、０〜１０質量％、好ましくは０〜８質量％とする。
【００２７】
Ｂ２Ｏ３はガラスの耐久性を向上させるため、或いは溶解助剤としても使用される成分であり、本発明では１２〜３０質量％、特に１２〜２８質量％とする。
【００２８】
ＲＯ、即ち、ＢａＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ等のアルカリ土類金属酸化物の１種又は２種以上は、ガラスの耐久性の向上、粘度調整等に用いられるが、特に、線膨張係数を大きくする作用を有するものであり、本発明では、線膨張係数７６〜９２×１０−７／℃を達成するために２０質量％以上が必要である。ただし、ＲＯの含有量が多過ぎると、相対的に他の成分の含有量が少なくなり、良好なガラスを形成し得なくなることから、ＲＯの含有量は２０〜６０質量％、特に３０〜５５質量％とする。
【００２９】
なお、本発明の電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサは、更にＬａ２Ｏ３０〜３０質量％、ＺｎＯ０〜８質量％、ＴｉＯ２０〜５質量％が含まれていても差支えない。
【００３０】
このようなガラス組成の無アルカリガラスであれば、アルカリ金属を実質的に含まない無アルカリガラスであるにもかかわらず、ソーダライムシリカガラスの線膨張係数と同等の７６〜９２×１０−７／℃、好ましくは７８〜８８×１０−７／℃の線膨張係数を有し、電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサとしてソーダライムシリカガラス製前面板及び背面板と良好に一体化することができる。
【００３１】
なお、本発明の電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサの製造方法には特に制限はなく、好ましくは特開平１２−２０３８５７号公報に記載される方法に従って製造される。
【００３２】
即ち、ガラススペーサの断面形状、例えば所定のアスペクト比（高さ／厚さ比）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そのガラスが実質的に軟化変形する温度に加熱しつつ延伸し、この延伸されたガラス部材を所定の長さに切断することにより製造される。
【００３３】
一般に、フラット型電子線励起ディスプレイは、図１及び図２を参照して述べたように、ガラス板１５及びガラス板１５の内面に形成された画像形成部材５からなる前面板１と、電子放出素子群を搭載した背面板２とを備える。画像形成部材５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。前記前面板１と背面板２とは支持枠３を介して気密的に接合され、支持枠３と共に気密の耐大気圧構造を形成する。さらに、前面板１と背面板２の間には大気圧支持部材として複数のガラススペーサ４が挿入される。
【００３４】
一般に、ガラススペーサ４の各々は、例えば、厚さ０．２ｍｍ、高さ５ｍｍの平板状に加工され、下端が接着部材８を介して背面板２に固定されるが、これに代えて、上端が接着部材８を介して前面板１に固定されるか、又は、上下端が接着部材８を介して前面板１及び背面板２の夫々に固定されてもよい。ガラススペーサ４の断面形状のアスペクト比（高さ／厚さ比）は通常４〜５０である。
【００３５】
ガラススペーサ４は、厚さが０．０３〜０．２５ｍｍであるのがよい。即ち、ガラススペーサ４が前面板１又は背面板２と接触する部分はディスプレイが発光表示できないことから、厚さは薄いほうが好ましいが、０．０３ｍｍ未満では薄過ぎて、ガラススペーサ４の絶対強度が不足し取り扱いが困難となる。また、ディスプレイの開口率を上げるためにガラススペーサ４を配線部２４に配置することになるが、その配線部２４の幅は一般的に最大０．２５ｍｍであるのでガラススペーサ４の厚さが配線部２４の幅を超えるのは好ましくない。
【００３６】
また、ガラススペーサ４は、高さが一般的に０．７〜５ｍｍであり、好ましくは１〜５ｍｍであるのがよい。フラット型電子励起ディスプレイでは、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、ガラススペーサで形成される前面板１と背面板２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、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。
【００３７】
ガラススペーサ４の長さは、ディスプレイの大きさやその製造方法に依存して決定され、一般的に１０〜１０００ｍｍである。
【００３８】
本発明の電子線励起ディスプレイ素子は、前記組成及び線膨張係数の無アルカリガラスよりなるガラススペーサを用いて、例えば図１，２に示すように構成される。
【００３９】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００４０】
実施例１〜３、比較例１，２
表２に示す組成のガラスを調製し、その線膨張係数、転移点及び屈伏点を調べ、結果を表２に示した。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
表２より、本発明に係る無アルカリガラスはアルカリを含まず、しかも線膨張係数がソーダライムシリカガラスの線膨張係数と同等であることがわかる。
【００４３】
これに対して、本発明組成よりもＳｉＯ２が多い比較例１，２のガラスでは、線膨張係数がソーダライムシリカガラスの線膨張係数と大きく異なり、電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサとして不適当である。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば実質的にアルカリを含まない無アルカリガラスであって、線膨張係数が前面板及び背面板を構成するソーダライムシリカガラスの線膨張係数と同等の無アルカリガラスよりなる電子線励起ディスプレイ素子用ガラススペーサが提供され、このガラススペーサにより、電界破壊や熱膨張差による損傷等の問題のない高品質電子線励起ディスプレイ素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  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Ａ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１  前面板
２  背面板
３  支持枠
４  ガラススペーサ
８  接着部材
２１  ガラス板
２３  素子部
２４  配線部
２５  電子放出素子
【図１】
0003882489.tif 000004
【図２】
0003882489.tif 000005