(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１絶縁基板上にガラス質の複数の隔壁をほぼ平行に一体に設けた隔壁付基板と、前記隔壁の上面に配置された第２絶縁基板とを具備してなり、前記隔壁の壁面を平面視した場合に前記隔壁の上面が波型形状であり、前記隔壁中に誘電率を下げるための金属シリコンが存在し、かつ前記隔壁の比誘電率が１９以下であることを特徴とする電界放出型ディスプレイ用パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界放出型ディスプレイ用パネルおよびその製法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年の情報マルチメディア化の浸透に伴い、大画面で高精細な情報端末として大画面ディスプレイへの要求が高まってきている。従来から画像表示装置として多用されてきたＣＲＴは、容積が大きく重量が重くかつ消費電力が大きいという欠点があるため大画面化は困難である。
【０００３】
こうした要求を満たす画像表示装置として、現在では、発光ダイオード（ＬＥＤ）や液晶表示素子（ＬＣＤ）、あるいはプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、プラズマアドレス液晶パネル（ＰＡＬＣ）、電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ）といった大画面で高画質、その上、軽量薄型で設置場所を選ばないなどの特徴を有するＦＰＤと総称される平面画像表示装置が開発され、これらの利用範囲が拡大しつつある。その中でも、画素の発光手法として絶縁基板上に形成された電子放出素子から放出された電子により蛍光体を発光させる構造の電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ）が、そのエネルギー効率の高さから将来性が注目されている。
【０００４】
ＦＥＤ用パネルは、背面板と正面板を成す一対の平坦な絶縁基板を対向配置し、平板状の真空容器を形成し、真空容器内の背面板表面に電気信号により電子を放出するマトリックス形態の電子放出素子群を設けると共に、前記真空容器内面の正面板上に電子線により可視発光を行う蛍光体をＲＧＢの画素に対応して形成して構成されており、前記電子放出素子に所定の電圧を選択的に印加して電子を放出させることにより、画面上の所望の位置に所望の光点を表示し画像表示を行うものである。
【０００５】
この時、異常放電の発生を抑制する等の目的から、電子放出素子と蛍光体との間隔、つまりスペーサ（隔壁）の高さを５００μｍ以上に保つ必要がある。さらに、発光輝度のムラなどの問題を回避するために、前記間隔はＦＥＤ用パネル全面にわたって一定に保つ必要がある。
【０００６】
従来、ＦＥＤ用パネルとしては、真空容器内に単に電子放出素子を封入した構造（特開平７−１３４９５４号公報）が知られていた。しかし、ＦＥＤ用パネルでは、内部を１０-5Ｔｏｒｒ以上の高真空とする必要があり、ＦＥＤ用パネルの表示面積が大きくなるに従い、特にＦＥＤ用パネルの中央部付近で正面板と背面板が、大気圧によって押されて歪みや撓みを生じ、著しい場合は正面板と背面板の変形や破壊が発生するという問題があった。
【０００７】
このような正面板と背面板が大気圧によって変形・破壊する問題を解決する手法として、特公平２−１０５４２号公報には、正面板と背面板を一定に保持するスペーサとして隔壁が用いられたＦＥＤ用パネルが開示されている。また、スペーサとして柱状体を用いたＦＥＤ用パネルが特開平１０−９２３１４号公報に開示されている。これらの隔壁や柱状体は、ガラスまたはセラミックスからなるもので、これを電子放出素子を形成した背面板上に位置決めし、ガラスフリットなどで接合していた。一方、隔壁の形成手法として、特開平９−２８３０１７号公報には、ロール成形型で隔壁成形用シートを押圧回転してＰＤＰ用隔壁を成形する手法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スペーサとして柱状体を用いた特開平１０−９２３１４号公報のＦＥＤ用パネルでは、微小な形状の柱状体を無機材料で形成する際に焼成変形したり、基板上に柱状体を固定する際の位置あわせが困難であり、また、ガラスフリットを溶融固着させる熱接合工程においては、柱状体の倒れなどによる製造歩留まりが低下するという問題があり、量産という点から現実的な手法とは言えなかった。
【０００９】
また、スペーサとして柱状体を用いた場合には強度が不足しがちであり、正面板や背面板に変形や割れが発生するという問題があった。
【００１０】
一方、特公平２−１０５４２号公報に開示されたＦＥＤ用パネルでは、スペーサとして板状の隔壁を用いたので、隔壁断面積が大きく、正面板と背面板の間隔を保持し、発光空間を確保するという観点からは強度的な問題はないものの、正面板と背面板の間の空間が隔壁により完全に密閉遮断されているため、パネル真空排気の行程で排気抵抗が大きくなり、排気に長時間を必要とし、量産が困難であるという問題があった。
【００１１】
更に、ＦＥＤ用パネルでは、電子放出素子から電子を直接放出させるため、電子放出素子近傍にある隔壁や柱状体からなるスペーサに電荷が蓄積し、この荷電により放出された電子線が曲げられ、効率よい表示が行えないのみならず、電子放出素子とスペーサとの間に放電が発生する危険性があった。このスペーサ表面の電荷蓄積対策としてスペーサ表面に導電性の被覆を設け、これを電位制御回路に接続する手法があるが、柱状体の場合は導電性被覆を行った柱状体間の連結が困難であるという問題がある。
【００１２】
また、従来では、柱状体や隔壁からなるスペーサを、個々に絶縁基板上に配置し接合する必要があったため、量産化が非常に困難であるという問題があった。
【００１３】
一方、特開平９−２８３０１７号公報に開示されたロール成形型を用いる方法では、容易に隔壁を形成できるものの、ＦＥＤ用隔壁を作製する場合には、上記したように、隔壁の厚さに対する隔壁の高さの比（アスペクト比）が大きくなり、隔壁成形体の基板への密着面積に対し、ロール成形型への密着面積がＰＤＰ用隔壁の数倍以上に増大するため、隔壁成形体の型離れ性が低下し、５００μｍ以上の高さの隔壁は作製が困難であり、隔壁高さに５００μｍ以上を要求するＦＥＤ用パネルへの応用は困難であるという問題があった。
【００１４】
本発明のＦＥＤ用パネルは、量産性を向上できるとともに、絶縁基板間の支持強度を向上できるＦＥＤ用パネルおよびその製法を提供する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のＦＥＤ用パネルは、第１絶縁基板上にガラス質の複数の隔壁をほぼ平行に一体に設けた隔壁付基板と、前記隔壁の上面に配置された第２絶縁基板とを具備してなり、前記隔壁の壁面を平面視した場合に前記隔壁の上面が波型形状であり、前記隔壁中に誘電率を下げるための金属シリコンが存在し、かつ前記隔壁の比誘電率が１９以下であることを特徴とする。ここで、隔壁は厚み２００μｍ以下、高さ５００μｍ以上であることが望ましい。また、隔壁中に導電性粒子が存在することが望ましい。さらに、前記隔壁は一定間隔を置いて周期的に形成された複数の頂部を有し、該頂部の高さが略一定であることが望ましい。
【００１６】
また、本発明のＦＥＤ用パネルの製法は、第１絶縁基板上に隔壁成形用シートを被着形成する工程と、該隔壁成形用シートに、外周面に環状溝を有し、かつ該環状溝の底面が波型形状のロール成形型を押圧するとともに回転させ、前記第１絶縁基板上を相対的に移動させて上面が波型形状の隔壁成形体を作製する工程と、該隔壁成形体を前記第１絶縁基板とともに焼成し、前記第１絶縁基板と隔壁とを一体化して隔壁付基板を形成する工程と、前記隔壁の上面に第２絶縁基板を配置する工程とを具備する方法である。
【００１７】
【作用】
本発明のＦＥＤ用パネルでは、第１絶縁基板上に上面が波型形状の隔壁を一体に設けたので、柱状体を用いた場合と比較して、第１絶縁基板に対する接合部の面積が増大し接合強度が向上する。加えて、隔壁としたことで、柱状体に比較して体積が増加するため機械強度も向上する。従って、本発明のＦＥＤ用パネルでは、絶縁基板の支持強度に優れたスペーサ構造が形成できる。
【００１８】
また、本発明では、波型形状の隔壁上面に第２絶縁基板を配置したので、第２絶縁基板と隔壁上面との間に空隙が形成され、この空隙部を空気が流通して真空排気の排気抵抗を小さくでき、短時間で真空排気を終了でき、量産性を向上できる。
【００１９】
また、隔壁の厚みを２００μｍ以下とすることで、第２絶縁基板に当接する隔壁の面積が小さくなり、第２絶縁基板上の蛍光体の面積を大きくすることが可能となる結果、ＦＥＤの輝度が向上する。一方、隔壁の高さを５００μｍ以上とすることで、電子放出素子と蛍光体との間の異常放電を防止できる。
【００２０】
さらに、隔壁の周期的な頂部の高さをほぼ一定とすることで、例えば、ＦＥＤを構成する第１絶縁基板と第２絶縁基板との間隔をＦＥＤ全面でほぼ一定に保つことができ、この結果、発光ムラなどのない高品位の画像表示が可能となる。
【００２１】
また、本発明では導電性粒子が存在する隔壁を用いることで、隔壁の電気特性が改善され、任意の電位制御回路を隔壁へ接続することで、隔壁表面へ蓄積される電荷の制御が可能となり、電子放出素子から放出された電子の屈曲や異常放電発生が防止できる。
【００２２】
さらに、本発明では、外周面に環状溝を有し、かつ該環状溝の底面が波型形状のロール成形型を、隔壁成形用シートに押圧するとともに回転させ、第１絶縁基板上を相対的に移動させて上面が波型形状の隔壁成形体を作製し、焼成することにより、第１絶縁基板上に隔壁を一体に形成することができるが、ロール成形型には、型離れ性の良い隔壁高さの低い部分と、型離れ性に問題のある隔壁高さの高い部分を交互に成形するための底面が波型形状の環状溝を有しているため、隔壁成形体全体として成形時の型離れ性が向上し、５００μｍ以上の高さを持つＦＥＤ用隔壁が確実に形成できる。
【００２３】
また、本発明では、ロール成形型を用いて隔壁を成形するため、ロール成形型の形状が正確に転写され、寸法精度に優れた上面が波型形状の隔壁を容易に製造することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明のＦＥＤ用パネルの構造を示す断面図であり、ＦＥＤ用パネルは、背面板となる第１絶縁基板１と、正面板となる第２絶縁基板３との間に、略平行に複数の隔壁５が介在した構造となっている。隔壁５は第１絶縁基板１の上面に一体に設けられている。また、ＦＥＤ用パネルの外周囲における第１絶縁基板１と第２絶縁基板３との間には封止部材６が設けられ、封止されている。
【００２５】
第１絶縁基板１上には、図２に示すように、交差するように陰極７および陽極８が形成され、その交差する部分の陰極７と陽極８との間には絶縁体９が形成され、陰極７と陽極８、絶縁体９により電子放出素子１０が構成されている。
【００２６】
隔壁５は、図１に示したように、周期的に形成された頂部１３を有しており、その頂部１３の高さｈがほぼ一定とされ、第２絶縁基板３は隔壁の頂部１３で支持されている。第２絶縁基板３と頂部１３間の凹部１５とで間隙Ａが形成され、この間隙Ａにより、隔壁５間の複数の発光空間が連通されている。
【００２７】
隔壁５の上面は、図１および図３に示されるように、隔壁５の壁面を平面視した場合に周期的に凹凸が形成された形状であり、図１および図３では滑らかな曲線で凹凸が構成された、概略正弦波形状の波型形状となっているが、隔壁５の上面は周期的な凹凸形状を有すれば良く、三角形、矩形、台形など様々な凹凸形状が利用可能である。
【００２８】
隔壁５中には導電性粒子が存在し、隔壁端部で電位制御回路に接続可能となっている。第２絶縁基板３の発光空間側面には、図２に示したように、電子放出素子１０に対向して蛍光体１６がマトリックス形態で配置されている。尚、図１および図２では、一対の隔壁５間には電子放出素子１０が３つ形成されているが、一対の隔壁５間には１つまたは２つ、あるいは４つ以上形成しても良いことを勿論である。
【００２９】
このようなＦＥＤ用パネルでは、画像信号に応じて、陰極７および陽極８へ所定の電圧が印加され、電子放出素子１０から電子が放出され、放出された電子が、第２絶縁基板３の表面に形成されたＲＧＢそれぞれに発光する蛍光体１６に照射され可視光へと変換される。
【００３０】
このＲＧＢの発光箇所と輝度をＦＥＤ画面上で制御することで、カラー画像表示を行っている。また、隔壁５中には導電性粒子が存在するため、電位制御回路へと接続可能となっている。尚、前記電位制御回路とは、グランドへの接続や電気回路により積極的に電荷量を制御可能な回路である。
【００３１】
図４は本発明のロール成形型を用いた製造方法を示すもので、第１絶縁基板１上の隔壁成形用シートに、底面１７が波型形状の複数の環状溝１８を有するロール成形型１９を押圧し、ロール成形型１９を回転させつつ、第１絶縁基板１を移動させ、第１絶縁基板１上に隔壁成形体２５を形成する。尚、図４では、ロール成形型１９の環状溝１８の底面１７の形状は波型であるが、図示が困難であるため省略した。
【００３２】
この隔壁成形体２５は、第１絶縁基板１ともども熱処理し、第１絶縁基板１と接合一体化し、隔壁付基板２６とする。この後、隔壁付基板２６の隔壁５の上面に第２絶縁基板３を配置することにより、本発明のＦＥＤ用パネルを得る。
【００３３】
本発明で用いるロール成形型１９の横断面図を図５に示した。ロール成形型１９はロール状であり、端面は円形であり、ロール成形型１９の環状溝１８の底面１７の形状は、隔壁５の上面形状に対応した波型形状とされている。即ち、環状溝１８の底面１７の形状は、隔壁５の頂部１３に対応する溝凹部３１と、隔壁５の凹部１５に対応する溝頂部３３が交互に形成されており、隔壁成形ではこのロール成形型１９の環状溝１８へ充填された隔壁材料が第１絶縁基板１上へ転写されることで、波型形状を形成している。
【００３４】
このような、底面１７が波型形状の複数の環状溝１８を有するロール成形型１９を用いた製法を採用することにより、隔壁成形用シートのロール成形型１９の環状溝１８内からの離型性を向上することができ、第１絶縁基板１に厚みが薄くて高さが高い隔壁成形体２５を容易にかつ確実に形成でき、厚みが２００μｍ以下、高さが５００μｍ以上の隔壁５を第１絶縁基板１上に容易に形成することができるのである。
【００３５】
本発明における絶縁基板としては、ガラス、セラミックスなど、何れでも良いが、ＦＥＤ用パネルとしては透明性が要求されるため、ガラス質のものが望ましい。更に、ＦＥＤ製造工程で熱工程を必要とするために、熱処理温度付近で溶融・変形などしないものであり、電子放出素子の電気特性への影響からアルカリ金属やリン等の不純物の溶出の少ないものが望ましい。従って、絶縁基板としては、ソーダライムガラスや低ソーダガラス、鉛アルカリケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラスなどの透明ガラス基板を用いることが望ましく、特に高歪点低ソーダガラスが好適である。
【００３６】
隔壁材料としては、熱処理後にガラス質となり、気密性と基板への密着性を保持できるものであれば何れでも良く、例えば、低融点ガラス粉末と酸化物セラミック粉末や金属粉末、半導体粉末の混合物などを無機成分として使用することができる。隔壁中に存在させる導電性粒子としては、金属や酸化物セラミックスなどからなる導電性粒子、金属半導体や酸化物半導体からなる半導体粒子などを用いる。また、ここで用いる低融点ガラスとしては、電子放出素子への影響から、６００℃以下で処理温度、溶融温度を持つものを用いる必要がある。
【００３７】
隔壁成形用シートとしては、前記無機成分とバインダー、溶剤、各種添加物などの有機物との混合物を適宜配合し、隔壁成形用シートとして使用することができる。塑性変形性を有する前記隔壁成形用シート材料に好適な有機物として、バインダーは、例えば、アクリル系、ブチラール系等の熱可塑性バインダーあるいは紫外線硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂などの反応硬化性樹脂を用いることができる。反応硬化性樹脂に関しては、構造体の寸法精度を保つ目的から、硬化時の発泡を抑えたものを使用することが望ましい。
【００３８】
隔壁成形用シートの第１絶縁基板上への形成の方法としては、ペースト状とした隔壁形成用組成物を第１絶縁基板上へ、厚膜印刷、ドクターブレード、スリットコーター、スピンコーターなど各種塗布手法で塗布し、乾燥により所定のシートを得る手法、または、予めテープ成形によりシートを形成し、第１絶縁基板上へ転写する手法などを用いることができる。
【００３９】
蛍光体としては、従来の電子線により励起され可視光を発光するものを用いる。この時、パネル点灯中に蛍光体へ蓄積する電荷の効果的な除去の目的から、蛍光体粒子表面または一部に導電性被覆を設けるなどの表面処理をしたものが望ましい。
【００４０】
電子放出素子は、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）等の金属またはそれぞれを主成分とする合金、および、アモルファスシリコン（金属Ｓｉ）、グラファイトその他絶縁体などとのサンドイッチ構造として形成される。電子放出素子の形成手法は、従来より半導体製造で用いられている、薄膜パターンをフォトリソグラフィー手法でパターニングする手法で形成される。
【００４１】
隔壁成形用シートを可塑変形させて隔壁を形成するロール成形型は、金属製や樹脂製、ゴム製などの何れでも良く、更に、金属製の母材に表面だけ樹脂製やゴム製の部材を用いた複合型のロール成形型を用いることも可能である。また、前記ロール成形型の表面には、離型性の向上あるいは耐摩耗性の向上等のために、表面処理などを施しても何等問題ない。
【００４２】
本発明のＦＥＤ用パネルでは、第１絶縁基板１上に上面が波型形状の隔壁５を設けたので、隔壁５の第１絶縁基板１への接合部の面積が増大し接合強度が向上するとともに、隔壁５自体の体積が増加するため機械強度が向上し、第１絶縁基板１と第２絶縁基板３の支持強度に優れたスペーサ構造を得ることができる。
【００４３】
また、本発明では、隔壁５の上面と第２絶縁基板３との間に間隙Ａが形成され、この間隙Ａを介して、空気が隔壁５の発光空間を流通するため、真空排気の排気抵抗を小さくでき、短時間で真空排気を終了でき、ＦＥＤ用パネルの量産性を向上できる。
【００４４】
【実施例】
直径２００ｍｍで厚みが２００μｍである金属円板を用意し、溝凹部の深さが外周面から１ｍｍで、溝頂部の深さが外周面から１０μｍ、溝頂部３３のピッチが６００μｍとなるように、円板の外周面を加工した。別に直径２００ｍｍで厚み６００μｍの円板を準備し、前述の周囲を加工した円板と加工無し円板の中心を合わせて交互に積み重ねることで円柱状で外周面を取り囲むような環状溝を複数有するロール成形型を作製した。
【００４５】
厚さ２ｍｍの２００×２００ｍｍサイズのソーダライムガラスから成る第１絶縁基板上に、低融点ガラス粉末とアルミナ粉末および金属シリコン粉末とブチラール樹脂、溶媒、分散剤から成る隔壁材料ペーストをロールコーターにて均一に塗布して乾燥し隔壁成形用シートを形成した。
【００４６】
この後、ロール成形型を押圧回転させながら第１絶縁基板を移動させて、隔壁成形用シートを前記塑性変形させた後、前記ロール成形型を離型して第１絶縁基板上に厚み２００μｍ、第１絶縁基板からの頂部の高さ１ｍｍ、第１絶縁基板からの凹部の高さ１０μｍ、隔壁間距離６００μｍの上面が波型形状の隔壁成形体を形成した。
【００４７】
次いで、前記隔壁成形体が密着した第１絶縁基板を加熱して脱バインダーした後、５００℃の温度で１０分間焼成して背面板と一体化し、隔壁付基板を作製した。
【００４８】
更に、得られた隔壁付基板の隔壁の上面に、２００×２００ｍｍのガラスからなる第２絶縁基板を配置してＦＥＤ用パネルを作製するとともに、このパネルの外周囲における第１絶縁基板と第２絶縁基板との間をガラスフリットで封止した。その後、加熱しつつ第２絶縁基板上に設けた直径２ｍｍの小孔より真空吸引を行い、基板間の圧力が１０-5Ｔｏｒｒとなるまでの時間を測定した。真空吸引はロータリーポンプで吸引を行った後、ターボ分子ポンプで吸引し真空度を上げる手法を用いた。
【００４９】
測定の結果、ターボ分子ポンプで真空引き開始後、２０分で真空レベルが１０-5Ｔｏｒｒとなることを確認した。
【００５０】
得られた隔壁付基板上に、第２絶縁基板の代わりに５０×５０ｍｍの金属板を載せ、この金属板に加重を印加することで、作製した隔壁の強度を測定した。その結果、２０ｋｇ／ｃｍ2 の耐圧があり、発光空間を真空とすることで隔壁に掛かる大気圧１ｋｇ／ｃｍ2 以上の強度を十分確保できることを確認できた。
【００５１】
また、金属シリコンを添加して焼成したため、この金属シリコンの周囲が酸化するものの、焼成体である隔壁中に、金属シリコンが存在しており、隔壁の誘電率を測定したところ、金属シリコンを添加しない場合の隔壁の比誘電率が２０以上あったものが、金属シリコンを添加したことにより、比誘電率１９以下へと減少し、電荷が蓄積し難くなっていることを確認した。
【００５２】
さらに、本発明者等は、比較例として、環状溝の底面が平坦な従来のロール成形型を用いて、上面が平坦な１ｍｍ高さの隔壁成形体を形成しようとしたが、隔壁成形用シートがロール成形型から離型せず成形できなかった。このため、厚み２００μｍ、高さ４００μｍ、隔壁間隔６００μｍの上面が平坦な隔壁付基板を実施例と同様にして作製し、上記実施例と同様に真空引き試験を行ったところ、１０-5Ｔｏｒｒとなるのに３時間を要した。
【００５３】
また、実施例同様に得られた隔壁の耐圧を測定したところ４５ｋｇ／ｃｍ2 の耐圧が確認されたものの、隔壁高さが低いためＦＥＤ用基板として用いることはできないことが判る。
【００５４】
【発明の効果】
本発明のＦＥＤ用パネルによれば、上面が波型形状の隔壁を有するため、第１絶縁基板への接合部の面積が増大し接合強度が向上するとともに、隔壁自体の体積が増加するため機械強度が向上し、第１絶縁基板と第２絶縁基板との支持強度に優れたスペーサ構造を得ることができる。また、隔壁中に金属シリコンが存在しているので、電荷が蓄積し難いスペーサ構造を得ることができる。さらに、隔壁の上面と第２絶縁基板との間に間隙が形成されるため、この間隙を介して、空気が隔壁間の発光空間を流通するため、真空排気の排気抵抗を小さくでき、短時間で真空排気を終了でき、ＦＥＤ用パネルの量産性を向上できる。
【００５５】
また、本発明のＦＥＤ用パネルの製法によれば、底面が波型形状の複数の環状溝を有するロール成形型を用いたことにより、隔壁成形用シートのロール成形型の環状溝内からの離型性を向上することができ、第１絶縁基板に厚みが薄くて高さが高い隔壁成形体を容易にかつ確実に形成でき、ＦＥＤ用パネルを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＦＥＤ用パネルを示す断面図である。
【図２】図１のｘ−ｘ線に沿った断面図である。
【図３】図１の隔壁付基板を示す斜視図である。
【図４】本発明のＦＥＤ用パネルの製法を示す斜視図である。
【図５】本発明のロール成形型の横断面図である。
【符号の説明】
１・・・第１絶縁基板
３・・・第２絶縁基板
５・・・隔壁
１９・・・ロール成形型
１８・・・環状溝
【図１】
0004203186.tif 000002
【図２】
0004203186.tif 000003
【図３】
0004203186.tif 000004
【図４】
0004203186.tif 000005
【図５】
0004203186.tif 000006