JP4041271B2

JP4041271B2 - Protruded substrate and flat display using the same

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Publication number: JP4041271B2
Application number: JP2000231747A
Authority: JP
Inventors: 尉彦西岡; 雅史加藤; 康人村元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2020-07-31
Also published as: JP2002042700A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プラズマディスプレイ、電界放出型ディスプレイ等の平面型ディスプレイ用として好適に使用される突起付き基板およびこれを用いた平面型ディスプレイに関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel、ＰＤＰ）や、プラズマアドレス液晶パネル（Plasma Adress Liquid Crystal、ＰＡＬＣ）、電界放出型ディスプレイ（Field Emission Display、以下ＦＥＤという）等、一対の平行に対向する基板間を突起（スペーサ）によって離間した構造の平面型ディスプレイが開発されている。
【０００３】
上記の平面型ディスプレイには、ディスプレイ内を真空状態に保つ必要があり、前記基板が外部の大気圧によりたわむことを防止するために、ガラス基板等の絶縁基板表面に所定の高さからなる複数の突起（スペーサ）を形成した突起付き基板が好適に用いられている。
【０００４】
電界放出型ディスプレイ用パネルは、前記一対の基板のうち、一方の基板に複数の電子放出素子を形成して電子線を発生させて加速させ、これによって他の基板に形成した蛍光体を発光するものである。
【０００５】
かかる平面型ディスプレイの１種であるプラズマディスプレイパネルにおいて、基板表面に突起を形成する方法としては、例えば、アルカリほう珪酸ガラスからなるガラス基板表面に、ガラス粉末と、ＺｒＯ₂、ＳｉＯ₂等のセラミックフィラーを添加し、さらにアクリル系バインダーや分散剤等からなる有機樹脂および有機溶剤を添加、混合してペーストを作製し、このペーストを所定の基板表面に印刷塗布して突起状の成形体を形成するか、あるいは成形型により突起状の成形体を有する基板を形成し、これを、基板が熱変形しない温度、例えば、５５０℃に加熱し突起を焼成して、突起を一体形成することが行われていた。
【０００６】
また、上記平面型ディスプレイのうち、電界放出型ディスプレイ用パネルにおいては電子放出素子から放出された電子線が該素子近傍に存在する突起（スペーサ）壁面に衝突して突起壁面が帯電する結果、電子放出素子から放出された電子線が屈曲して、電子線を正面板の所定の位置に精度良く到達させることができず、表示画像がゆがんでしまったり、電子放出素子と突起との間で異常放電が生じて蛍光体に到達する電子線の密度が低下して、所望の輝度を得ることができないという問題があった。
【０００７】
そこで、例えば、特開平１０−３４０７９３号公報では、突起（スペーサ）壁面に導電膜を形成して突起壁面に蓄積した電子を効率よく逃がして突起壁面が帯電することを防止することにより、上記電子線の屈曲を抑制できることが記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１０−３４０７９３号公報の壁面に導電膜を形成した突起では、製造上導電膜を気相法にて形成する必要があるために工程が複雑となり、また、突起の基体と導電膜との界面で熱膨張差等によりクラックや剥離等が発生する恐れがあった。
【０００９】
本発明は、上記課題に対してなされたものであり、簡単な方法で安定して突起に所定の導電性を付与して突起の帯電を有効に防止できる突起付き基板およびそれを用いた平面型ディスプレイを得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題に対して検討した結果、ガラスおよび／またはセラミックスからなる基板の表面に、突起を形成してなる突起付き基板であって、前記突起が、前記ガラス中に針状のＳｎＯ₂を含有する導電性フィラーとは別に、Ｓｉ、ＣｕおよびＭｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属粒子を含有する導電性フィラーを分散させたことにより、簡単な方法で安定して突起に所望の導電性を付与できる結果、突起の耐電を有効に防止できることを知見した。
【００１１】
すなわち、本発明の突起付き基板は、ガラスおよび／またはセラミックスからなる基板の表面に、突起を形成してなる突起付き基板であって、前記突起が、前記ガラス中に針状のＳｎＯ₂を含有する導電性フィラーとは別に、Ｓｉ、ＣｕおよびＭｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属粒子を含有する導電性フィラーを分散させたことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、前記突起が２５℃における体積固有抵抗値が１×１０⁸乃至１×１０¹³Ω・ｃｍであることが望ましい。
【００１４】
また、前記突起が前記基板表面に焼き付け形成されてなることが望ましい。
【００１５】
さらに、本発明の平面型ディスプレイは、上記突起付き基板の該突起先端面に他の基板を接合形成し、２枚の基板が前記突起によって所定の間隔で離間して平行に配設されてなるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の突起付き基板の好適な応用例である平面型ディスプレイについて、その一例である電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ）の概略断面図である図１を基に説明する。
図１において、平面型ディスプレイ（電界放出型ディスプレイ）１は、所定間隔離間して平行に形成された背面板２と正面板３との２枚の基板間の所定位置に突起（スペーサ）４が配設されている。すなわち、図１によれば、背面板２または正面板３の基板の表面に突起（スペーサ）４が被着形成された突起付き基板の突起４の先端に他の基板（正面板３または背面板２）が貼り合わされて接続形成されている。
【００１７】
なお、突起付き基板の基板（背面板２または正面板３）と突起４との間は、基板（背面板２または正面板３）と突起４とが同時に熱処理されて突起４が基板（背面板２または正面板３）表面に焼結することによって強固に接合され一体化したものであることが望ましいが、接着剤等により接着、固定されたものであってもよい。
【００１８】
背面板２および正面板３の基板は、石英ガラス、ソーダライムガラス、低ソーダガラス、鉛アルカリケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス基板、サファイア、クォーツ、単結晶ジルコニア、ダイヤモンド等の単結晶基板、アルミナ、シリカ等の多結晶セラミック基板、前記ガラス中に前記セラミックが含有、分散したガラスセラミック基板、Ｓｉ基板等が使用可能であるが、特にナトリウムおよび鉛成分の少ない低ソーダガラスが望ましい。
【００１９】
本発明によれば、背面板２および正面板３の基板の表面間に設けられた突起４が、ガラス中にフィラーを分散したガラスセラミックスからなるものである。
【００２０】
ガラスとして、具体的には、ＰｂＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系、Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃系、Ｂ₂Ｏ₃−ＰｂＯ−ＺｎＯ系、ＰｂＯ−ＺｎＯ系、Ｂ₂Ｏ₃−ＰｂＯ系、ＳｉＯ₂−ＰｂＯ系、ＰｂＯ−ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系、Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系、ＳｎＯ−ＺｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅系の群から選ばれる少なくとも１種が使用可能であり、特に６００℃以下、さらに５００℃以下での低温焼成化、機械的強度、絶縁基板との接着性、材質の長期化学的安定性の点で鉛系ガラス（ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂）、ビスマス系ガラス（Ｂｉ−Ｂ₂Ｏ₃）等のＰｂＯまたはＢｉ₂Ｏ₃を主成分とするガラスからなることが望ましい。また、ガラス中には、上記ガラスに加えて、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ系（ガラス軟化点７６０℃、熱膨張係数２．８×１０^-6／℃）等の高軟化点ガラス等を分散含有せしめることもできる。
【００２１】
本発明によれば、ガラスおよび／またはセラミックスからなる基板の表面に、突起を形成してなる突起付き基板であって、前記突起が、前記ガラス中に針状のＳｎＯ₂を含有する導電性フィラーとは別に、Ｓｉ、ＣｕおよびＭｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属粒子を含有する導電性フィラーを分散させたことが大きな特徴であり、これにより、突起４に２５℃での体積固有抵抗値が１×１０⁸乃至１×１０¹³Ω・ｃｍ、特に１×１０¹⁰乃至１×１０¹²Ω・ｃｍの導電性を付与することができ、突起４が帯電することを防止できる。
【００２２】
また、ガラスおよび／またはセラミックスからなる基板の表面に、突起を形成してなる突起付き基板であって、前記突起が、前記ガラス中に針状のＳｎＯ₂を含有する導電性フィラーとは別に、Ｓｉ、ＣｕおよびＭｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属粒子を含有する導電性フィラーを分散させたことによって、突起４の強度を高めることができるとともに、突起４の焼成収縮による寸法変化率を小さくできることから、突起４と基板（背面板２または正面板３）と同時焼成する際の突起４の基板（背面板２または正面板３）からの剥離を防止することができる。
【００２３】
上記ＳｎＯ₂は焼成によって還元されることによって、ＳｎＯ₂の一部にＳｂ₂Ｏ₃等の不純物が固溶することによって不定比化合物となる結果、導電性を示すものである。
【００２４】
本発明によれば、ガラスおよび／またはセラミックスからなる基板の表面に、突起を形成してなる突起付き基板であって、前記突起が、前記ガラス中に針状のＳｎＯ₂を含有する導電性フィラーとは別に、Ｓｉ、ＣｕおよびＭｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属粒子を含有する導電性フィラーを分散させたことが重要であり、特に導電性フィラー同士を接触せしめて連結することによって、少ない導電性フィラーの添加量で効率よく導電性を付与することができることから、所定の導電性を有するガラスセラミックスを低温で焼成することができるとともに、ガラスセラミックスの磁器強度を望ましくは２．５ＭＰａ以上、特に３．５ＭＰａ以上と高めることができる。
【００２５】
なお、前記ガラスセラミックスとしては、５００℃以下、特に４５０℃以下で焼成でき、かつ所定の導電性を有するためには、ガラス１００重量部に対してＳｎＯ2を５乃至５０重量部の割合で含有することが望ましい。
【００２６】
また、本発明における針状とは、先端が先細りの鋭角な形状や、粒子の長径と短径との比であるアスペクト比が２以上、特に３以上、さらに５以上のウイスカーのような針形状部を有するものであって、さらに、上記アスペクト比とは、ガラスセラミックスの研磨面でのＳＥＭ写真によるｎ個の導電性フィラー粒子の平均長径ｄ₁と最大短径ｄ₂との比（ｄ₁／ｄ₂）で表される値である。なお、該針状粒子は上記ＳＥＭ写真にて観察される針状粒子の平均長径は３μｍ以上、特に５μｍ以上、さらに１０μｍ以上、さらには１５μｍ以上であることが望ましい。
【００２７】
さらに、上記無機質芯材にＳｎＯ₂を被覆する際、該被覆の厚みは、少量の添加で効率的な導電パスの形成、焼成による被覆層が剥離することなく良好に被覆可能な点で０．０１乃至１０μｍ、特に０．０３乃至５μｍ、さらに０．０５乃至１μｍであることが望ましく、特に高強度、高弾性率、耐衝撃性の点で、ホウ酸アルミニウムウイスカーを無機芯材としてＳｎＯ₂を被覆したものが最も好適である。また、上記ガラスセラミックス中には、磁器強度向上のため、熱膨張率制御のため、着色のため、誘電率制御のため、抵抗率制御のため、あるいは低温焼成化のために、さらに、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等の他の無機フィラーを、ガラスに対して、望ましくは総量で５乃至５０重量部、特に１０乃至４０重量部の比率で添加することもできる。
【００２８】
さらに、他の無機フィラーとして、Ｓｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏのうちの少なくとも１種の金属粒子をガラスセラミックス中に強度を維持しつつ導電性を高めるために３０体積％以下、特に２０体積％以下の比率で分散含有せしめることもでき、これによって、さらに効率的にガラスセラミックスに所定の導電性を付与することができる。
【００２９】
なお、上記金属のうち、Ｓｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｍｇは酸化性雰囲気中で焼成することによって体積膨張を伴って酸化されることから、焼成により突起４が収縮して基板（背面板２または正面板３）から剥離したり、変形、クラック等が発生することを防止できる。
【００３０】
これによって、ガラスセラミックス全体として、前記ガラスが５０〜７５重量％と、導電性フィラーが３〜３５重量％と、他の無機質フィラー３〜３５重量％と、前記金属の総量が３〜３５重量％との割合で含有されることが望ましい。さらに、前記ＺｎＯおよび／またはＳｎＯ₂の含有量がガラス粉末１００重量部に対して５〜５０重量部、特に１０〜４０重量部の割合で含有されることが望ましい。
【００３１】
突起４の形状は、リブ状（縦長の壁体が並列に並んだもの）、格子状、柱状、枠状等からなり、例えば、リブ状である場合には所定の間隔離間して平行に形成されることが望ましい。また、その寸法は、強度および小型化、ディスプレイの輝度の向上の点で、突起４の厚み３００μｍ以下、特に２００μｍ以下、高さ５００μｍ以上、特に１５００μｍ以上の場合であり、かつ突起間の間隔が５ｍｍ以下、特に０．４〜１ｍｍの微細間隔の突起を形成可能である。
【００３２】
なお、製造工程で、突起付き基板を再度加熱、冷却する場合においても突起４がクラック等の欠陥を生成しないために、突起４の１５〜４５０℃における平均熱膨張係数が７〜９×１０^-6／℃、特に７．５〜８．２×１０^-6／℃であることが望ましい。
【００３３】
一方、背面板２の突起４形成側の表面には、電子放出素子６が形成されている。電子放出素子６の具体的な構造は、例えば、所定間隔離間して平行に配設された複数本のライン状の正電極層および負電極層が交差するように形成され、正電極層および負電極層の交点に絶縁体を介装するＭＩＭ型構造や、正電極層と負電極層とを絶縁層間を介在させて所定間隔離間させる表面電導型、正電極層と負電極層との間に絶縁体を介装し正電極層および絶縁体を所定の位置にて一部切り欠くとともに該切り欠き部にて突起状の絶縁体を配設した電界放出型等が好適に使用できる。
【００３４】
上記正電極層および負電極層としては、銀、アルミニウム、ニッケル、白金、金、パラジウムの群から選ばれる少なくとも１種の金属または合金や、アモルファスシリコン、ポリシリコン、グラファイト等を用いることができ、また、絶縁体としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｗ、Ａｌ、Ｐｄの群から選ばれる少なくとも１種の酸化物や窒化物等の化合物を主体とするものが好適に使用できる。
【００３５】
また、背面板２と電子放出素子６との間には電子放出素子６への不純物の拡散を防止するためにシリカや窒化ケイ素等からなる拡散防止層７が形成されている。
【００３６】
他方、正面板３の突起４形成側の表面には、蛍光体８が形成されている。蛍光体８は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の少なくとも３色のいずれかを発光する少なくとも３種類の蛍光体８を１組として複数組が規則的に配列しており、各蛍光体８と対向する位置にそれぞれ前記電子放出素子６が形成され、電子放出素子６から電子ビームを放出して対向する位置の蛍光体８に該電子ビームを衝突させることによって蛍光体８を発光させる。
【００３７】
また、図１によれば、正面板３と蛍光体８との間には、電子放出素子６から蛍光体８に向かって放出される電子ビームを加速するため透明なＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）膜１０が形成されているが、本発明はこれに限られるものではなく、前記電子ビームを加速するためおよび蛍光体８の散乱した発光を反射して発光輝度を高めるために、ＩＴＯ膜に代えて正面板３表面に形成した蛍光体８表面に、例えば１００〜３００ｎｍのアルミニウム、銀、ニッケル、白金等の金属箔等の金属層からなるメタルバック（図示せず）を形成することが望ましい。
【００３８】
さらに、正面板３の蛍光体８を形成した表面側の蛍光体８形成部以外の部分には、平面型ディスプレイ１における色のにじみを防止して表示画面のコントラストを高めシャープな画像を得るために、例えば、鉄、ニッケル、銅、マンガン等の酸化物と低融点ガラスとの混合物や金属クロム、グラファイト等からなる黒色または暗色のブラックマトリックス１１が形成される。
【００３９】
また、背面板２および正面板３との外周部において、背面板２と正面板３との間には、枠体１２が配設されており、フリットガラス等の接着剤によって背面板２および正面板３と枠体１２の両端が接着され、背面板２と正面板３によって挟まれた放電空間を封止することによって平面型ディスプレイ１を作製することができる。さらに、背面板２の端部には平面型ディスプレイ１中を真空とするためのガス排気口１３が設けられており、ガス排気口１３にてガス抜きされて平面型ディスプレイ１内が真空の状態で封止されている。
【００４０】
なお、図１によれば、突起４は蛍光体８のＲ、Ｇ、Ｂの３色を１組として各組毎に配設されているが、本発明はこれに限られるものではなく、各蛍光体８毎に配設されていてもよく、また前記蛍光体８の複数組毎に配設されていてもよい。
【００４１】
次に、上述した本発明の突起付き基板を具備する平面型ディスプレイ（電界放出型ディスプレイ）を作製する方法の一例について、特に突起を背面板側に先に付けた例について説明する。
まず、上述したガラスまたはセラミックス等からなる基板を作製し、これを所定の背面板形状にカットする。そして、背面板の一方の表面にスパッタリング法、ＣＶＤ法、イオンビーム法、蒸着法、ＭＢＥ法等によって拡散防止層を形成した後、その表面にフォトリソグラフィー法等により電子放出素子の電極を、マスク等を施し、スパッタリング法、蒸着法、イオンビーム法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法等の公知の薄膜形成法によって電子放出素子の絶縁体を形成して電子放出素子を形成する。
【００４２】
一方、例えば、平均粒径５μｍ以下の上述したガラス粉末に対して、所定量の針状の導電性フィラー粉末を添加し、さらに、所望により、他の無機フィラー、有機バインダ等の有機物成分を添加する。
【００４３】
また、ガラスの軟化温度は、３７０〜５００℃、特に低温焼成化の点で、３７０〜４３０℃であることが望ましく、さらに、緻密な磁器を形成する点で上記ガラス原料の平均粒径が５μｍ以下、特に３μｍ以下の粉末であることが望ましい。
【００４５】
また、上記特定の金属の添加量は、ガラスセラミックスの焼成による収縮率を小さくするため、また、５００℃以下、さらに４２０〜４８０℃、さらには４６０〜４８０℃で焼成可能とするため、効率的な体積膨張の点で、上記ガラス１００重量部に対して、総量で５〜７０重量部、特に３０〜６０重量部であることが望ましく、平均粒径が６μｍ以下、特に２μｍ以下、また、凝集等を防止する点で０．５〜６μｍ、特に０．８〜３μｍ、さらに１〜２μｍであることが望ましい。
【００４６】
さらに、上記針状の導電性フィラーを形成する粒子の表面に金属Ｚｎおよび／または金属Ｓｎを被覆したものを用い後述する焼成によってＺｎＯまたはＳｎＯ₂を析出させてもよい。
【００４７】
また、上記金属以外の他の無機フィラーは、製造の容易性、焼成温度の低下、磁器強度の向上等の点で、平均粒径が０．０５〜１０μｍ、特に０．１〜３μｍ、さらに０．５〜２μｍの粉末であることが望ましい。
【００４８】
さらに、導電性フィラーについては、混合に際し添加した針状の導電性フィラーのアスペクト比を保ち、焼結体中に針状の導電性フィラーを分散せしめる点で、ペーストまたはスラリーを調整した後、針状の導電性フィラー原料を添加、分散することが望ましい。
【００４９】
そして、該ペーストを用いて前述の背面板の表面に前記突起用成形体を複数本作製する。突起用成形体の形状は、例えば、厚み１００〜３００μｍ、高さ５００〜４０００μｍの突起用成形体をピッチ４００μｍ以上にて作製することが可能である。
【００５０】
突起用成形体の具体的な形成方法としては、（ａ）前記ペーストを基板表面にスクリーン印刷などによって複数回印刷塗布して突起用成形体を形成する方法、（ｂ）ゴム、金属、セラミックス等からなる成形型内に前記突起用ペーストを充填し、前記成形型を絶縁性基板上に当接した後、該成形型を抜き取る方法、（ｃ）背面板表面に前記ペーストを用いて所望の厚みのペースト層を形成し、該ペースト層の表面に突起形状の溝が形成された剛性の高い平板状の成形型を押圧した後、該成形型を抜きとる方法、（ｄ）前記ペースト層表面に突起形状の溝が形成された剛性が高いロール状の成形型を配置し、押圧しながら回転移動させ、突起用成形体を形成する方法、（ｅ）前記基板表面に樹脂層を形成して突起形状の突起が形成された上記成形型にて、押圧、離型して溝を形成した後、該溝内に上述した突起形成用のスラリーを充填して硬化し、前記樹脂層を除去する方法が採用可能である。
【００５１】
また、本発明によれば、突起の形成方法としては、上記方法以外にも、（ｆ）サンドブラスト法、（ｇ）突起を別途形成し、加工してガラスフリット等の接着剤により背面板の所定の位置に接着する方法等によって形成することもできる。
【００５２】
この後、突起用成形体が形成された基板を、例えば、５００℃以下、特に４２０〜４８０℃で焼成することによって背面板の表面に突起を一体的に形成することができる。焼成雰囲気は、酸化性雰囲気または非酸化性雰囲気のいずれでもよく、突起の導電率を調整するように適宜決定できる。
【００５３】
なお、上記成形体中に上述した特定の金属粉末を添加するとともに焼成を酸化性雰囲気中にて行うことによって、成形体中のガラスが焼結して収縮するとともに、特定の金属の少なくとも表面が酸化して体積膨張する結果、焼成後の磁器の寸法変化率を小さくすることができる。また、特定金属全部が酸化することもできるが、一部を金属として残存させると磁器に導電性を付与することができ、また、上述した焼成によって酸化される金属を共存させると、金属の酸化に伴って導電性フィラーがより還元され、導電率を高めることができる。
【００５４】
さらに、本発明によれば、上述した組成物、焼成温度にて突起の焼成を行うことによって、突起の相対密度を６５％以上、特に６８％以上、さらに７０％以上に向上させることができることから、突起と焼結一体化される背面板あるいは正面板上に形成される電子放出素子や蛍光体等を同時焼成する場合でもこれらが焼成により変質、劣化することを防止できるとともに、突起の耐荷重（強度）を２．５ＭＰａ以上、特に３．５ＭＰａ以上以上と高めることができる。
【００５５】
一方、背面板と同様に作製した正面板を作製し、所定形状に加工した後、正面板の一方の表面にスクリーン印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法等の公知の印刷法等の印刷法、ロールコータ法等のペースト塗布法や蒸着法等によりＩＴＯ膜を形成した後、所定形状のブラックマトリックスをフォトリソグラフィ法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法等の公知の印刷法により形成する。
【００５６】
次に、上記正面板のブラックマトリックスによって囲まれた領域の所定の位置にフォトリソグラフィ法や、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法等の印刷法、インクジェット法等により蛍光体ペーストを形成する。また、上記ＩＴＯ膜を形成しない場合には、所望により、正面板表面に樹脂ペーストを用いてフォトリソグラフィ法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法等の印刷法にて樹脂層を形成した後、所定の位置に蒸着法等によってメタルバックを形成し、さらにメタルバック表面に樹脂層を形成する。
【００５７】
さらに、蛍光体ペースト、または該ペーストおよび樹脂層を４００〜６００℃、特に４５０〜５００℃で熱処理して蛍光体中の有機物成分および樹脂層を揮散、除去することにより正面板を形成する。
【００５８】
他方、背面板および正面板の外周に配設され、ディスプレイ内部を封止するための枠体を作製する。そして、突起が形成された背面板の外周部に枠体を配置して枠体をフリットガラス等の接着剤により貼り合わせた後、該枠体の頂部、および突起頂部にフリットガラス等の接着剤を塗布し、正面板の蛍光体形成面を前記突起の頂部が前記蛍光体形成部以外の所定の位置に配設されるように位置合わせして貼り合わせる。
【００５９】
さらに、背面板の端部には予めディスプレイ内部とのガスを排気するためのガス排気口を形成しておき、外部のガス排気管と接続する。そして、前記枠体に設けられたガス排気管に真空ポンプを接続してパネル内を１０^-4Ｐａ程度に真空減圧しながら４００〜５００℃に加熱して、接着剤によって前記正面板、背面板、突起および枠体間を互いに接合するとともに固着させて、ガス排気口を封止することに本発明の平面型ディスプレイを作製することができる。
【００６０】
なお、上記平面型ディスプレイの製造方法においては、背面板側に突起を一体的に形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、正面板側に突起を一体的に形成してもよい。また、この場合には正面板表面に予め蛍光体を形成した後、突起を形成することが望ましい。
【００６１】
【実施例】
平均粒径２μｍのＰｂＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃（軟化点が４１０℃）１００重量部に対して、平均粒径１μｍの表１に示す金属と平均粒径２μｍの他の無機フィラーを表１に示す割合で添加し、ジルコニアボールを用いたボールミルにて、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）中で１８時間湿式混合を行った。
【００６２】
そして、得られた混合粉体１００重量部に対して、バインダ、重合開始剤、分散剤を合量で４２重量部となるように添加し、カルビトール溶剤中で混粘しぺーストを作製した。その後、（Ａ）平均針状長径２０μｍのテトラポッド型ＺｎＯ粉末（松下アムテック製パナテトラ）、（Ｂ）ＳｎＯ₂被覆ホウ酸アルミニウムウイスカー（三井金属鉱山製ＰＡＳＳＴＲＡＮＴＹＰＥ−５１１０Ｙ）、（Ｃ）平均粒径１μｍの球状ＺｎＯ粒子、（Ｄ）平均粒径０．２μｍの球状ＳｎＯ₂粒子の導電性フィラーを表１に示す比率で上記ペーストに添加して再度混練した。
【００６３】
次に、シリコーンゴム型に前記ペーストを充填して十分に脱泡した後、ホウケイ酸ガラス製の絶縁基板表面に当接して、１１０℃で３０分間熱処理を行い、シリコーンゴム型を抜き取ることにより基板表面に突起用成形体を転写形成した。
【００６４】
得られた成形体は、レーザー変位計（キーエンス社製ＬＣ−２４４０／２４００）を用いて成形体突起の厚みと高さの測定を行い、測定精度内でシリコーンゴム型と同サイズであることを確認した。さらに、該成形体を大気中、表１に示す温度にて１５分間焼成した。
【００６５】
なお、前記シリコーンゴム型は、凹部の深さ（突起の高さ）が１２００μｍ、凹部幅（突起の厚み）が２００μｍ、凹部（突起）の長さが８ｃｍ、凹部間の距離（突起間距離）が８００μｍのもの２０本を使用した。
【００６６】
得られた突起付き基板について、突起の先端面に前記ガラス製基板と同じ基板を載置し、突起高さ方向に両基板を圧縮する力を負荷して、突起が破断する荷重Ｆを測定し、突起の総断面積Ｓに対する圧力Ｐ（Ｆ／Ｓ）を突起強度として算出した。さらに、突起の一部について絶縁計にて２５℃における体積固有抵抗値（表では抵抗と記載）を測定した。さらに、１５〜４５０℃における熱膨張係数を測定し、その平均値を求めた（表中αと記載）。また、突起について研磨面でのＳＥＭ写真から針状の導電性フィラーの有無を確認した。結果は表１に示した。
【００６７】
【表１】

【００６８】
表１から、導電性フィラーを添加しない試料Ｎｏ．１では、突起の抵抗が１×１０¹³Ω・ｃｍを越え、また、球状の導電性フィラーのみを添加し、針状の導電性フィラーが存在しない試料Ｎｏ．１８でも、突起の抵抗が１×１０¹³Ω・ｃｍを越えてしまった。また、いずれの試料も強度の低いものであった。
【００６９】
これに対して、本発明に従い、ガラス中に導電性フィラーを分散した突起からなる試料Ｎｏ．１５，１６では、いずれも突起の抵抗が１×１０⁸Ω・ｃｍ〜１×１０¹³Ω・ｃｍ、突起付き基板の強度１．１５ＭＰａ以上の優れた特性を有するものであった。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明の突起付き基板は、ガラス中にＺｎＯおよび／またはＳｎＯ₂を分散含有せしめた針状の導電性を有するガラスセラミックスを基板表面に形成して突起とすることにより、少ないフィラー量で安定して突起に所望の導電性を付与できる結果、突起を低温にて焼成することができるとともに、突起の帯電を効率的に防止できる。
【００７１】
また、突起の強度を高めることができるとともに、突起の焼成による収縮率を小さくでき、生産性よく突起付き基板を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の突起付き基板を用いて構成された平面型ディスプレイ（電界放出型ディスプレイ）の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１平面型ディスプレイ
２背面板
３正面板
４突起
６電子放出素子
７拡散防止層
８蛍光体
１０ＩＴＯ膜
１１ブラックマトリックス
１２枠体
１３ガス排気口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate with protrusions suitably used for a flat display such as a plasma display and a field emission display, and a flat display using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a pair of parallel opposing substrates such as a plasma display panel (PDP), a plasma addressed liquid crystal panel (PALC), a field emission display (hereinafter referred to as FED), etc. A flat display having a structure in which the projections are separated by a protrusion (spacer) has been developed.
[0003]
In the above flat display, it is necessary to keep the inside of the display in a vacuum state, and in order to prevent the substrate from being bent due to an external atmospheric pressure, a plurality of surfaces having a predetermined height on the surface of an insulating substrate such as a glass substrate are provided. A substrate with protrusions on which protrusions (spacers) are formed is preferably used.
[0004]
In the field emission display panel, a plurality of electron-emitting devices are formed on one of the pair of substrates to generate and accelerate an electron beam, thereby emitting a phosphor formed on the other substrate. Is.
[0005]
In a plasma display panel which is one type of such flat display, as a method for forming protrusions on the substrate surface, for example, glass powder and ZrO on a glass substrate surface made of alkali borosilicate glass are used. ₂ , SiO ₂ Add a ceramic filler, etc., and then add and mix an organic resin and organic solvent consisting of an acrylic binder, dispersant, etc. to make a paste, and then apply this paste to a predetermined substrate surface by printing and forming a projection Forming a body or forming a substrate having a projection-shaped molded body by a molding die, heating the substrate to a temperature at which the substrate does not thermally deform, for example, 550 ° C., and firing the projection to integrally form the projection. Things were going on.
[0006]
Among the above flat displays, in a field emission display panel, an electron beam emitted from an electron-emitting device collides with a projection (spacer) wall surface in the vicinity of the device and the projection wall surface is charged. The electron beam emitted from the emitting element is bent, and the electron beam cannot reach the predetermined position on the front plate with high accuracy, and the display image is distorted or abnormal between the electron emitting element and the protrusion. There has been a problem that the density of the electron beam reaching the phosphor is reduced due to the discharge, and the desired luminance cannot be obtained.
[0007]
Therefore, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-340793, a conductive film is formed on the protrusion (spacer) wall surface to efficiently release the electrons accumulated on the protrusion wall surface, thereby preventing the protrusion wall surface from being charged. It is described that the bending of the line can be suppressed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the protrusions in which a conductive film is formed on the wall surface of Japanese Patent Laid-Open No. 10-340793, the process is complicated because it is necessary to form the conductive film by a vapor phase method for manufacturing, and the substrate of the protrusion and the conductive film There is a risk that cracks, peeling, etc. may occur due to a difference in thermal expansion or the like at the interface.
[0009]
The present invention has been made to solve the above problems, and a substrate with protrusions that can stably prevent charging of the protrusions by stably imparting predetermined conductivity to the protrusions by a simple method and a planar type using the same The purpose is to obtain a display.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of studying the above problems, the inventors of the present invention have a protrusion-formed substrate in which protrusions are formed on the surface of a substrate made of glass and / or ceramics, and the protrusions are needle-like in the glass. SnO ₂ In addition to the conductive filler containing Si, the conductive filler containing at least one metal particle selected from the group of Si, Cu, and Mg is dispersed, so that the desired protrusion can be stably formed by a simple method. As a result of imparting electrical conductivity, it has been found that the electric strength of the protrusions can be effectively prevented.
[0011]
That is, the substrate with protrusions of the present invention is a substrate with protrusions formed by forming protrusions on the surface of a substrate made of glass and / or ceramics, and the protrusions are needle-shaped SnO in the glass. ₂ In addition to the conductive filler containing, conductive filler containing at least one metal particle selected from the group of Si, Cu and Mg is dispersed.
[0012]
Here, the protrusion has a volume specific resistance value of 1 × 10 5 at 25 ° C. ⁸ To 1 × 10 ¹³ It is desirable that it is Ω · cm.
[0014]
Further, it is desirable that the protrusion is formed by baking on the surface of the substrate.
[0015]
Further, the flat display according to the present invention is formed by bonding another substrate to the protrusion tip surface of the substrate with protrusions, and the two substrates are arranged in parallel with a predetermined distance by the protrusions. Is.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A flat display which is a preferred application example of the substrate with protrusions of the present invention will be described with reference to FIG. 1 which is a schematic sectional view of a field emission display (FED) as an example.
In FIG. 1, a flat display (field emission display) 1 has projections (spacers) 4 at predetermined positions between two substrates, a back plate 2 and a front plate 3, which are formed in parallel at a predetermined interval. It is arranged. That is, according to FIG. 1, another substrate (the front plate 3 or the back plate) is formed at the tip of the projection 4 of the substrate with projections on which the projections (spacers) 4 are formed on the surface of the substrate of the back plate 2 or the front plate 3. 2) are bonded together to form a connection.
[0017]
In addition, between the board | substrate (back board 2 or front board 3) of the board | substrate with a protrusion, and the protrusion 4, the board | substrate (back board 2 or the front board 3) and the protrusion 4 are heat-processed simultaneously, and the protrusion 4 is a board | substrate (back board). 2 or the front plate 3) It is desirable to be firmly joined and integrated by sintering on the surface, but it may be bonded and fixed with an adhesive or the like.
[0018]
The substrate of the back plate 2 and the front plate 3 is a glass substrate such as quartz glass, soda lime glass, low soda glass, lead alkali silicate glass or borosilicate glass, or a single crystal substrate such as sapphire, quartz, single crystal zirconia or diamond. Polycrystalline ceramic substrates such as alumina and silica, glass ceramic substrates in which the ceramic is contained and dispersed in the glass, Si substrates, and the like can be used, but low soda glass with low sodium and lead components is particularly desirable.
[0019]
According to the present invention, the protrusions 4 provided between the surfaces of the back plate 2 and the front plate 3 are made of glass ceramics in which filler is dispersed in glass.
[0020]
As glass, specifically, PbO-SiO ₂ -B ₂ O _Three Series, Bi ₂ O _Three -B ₂ O _Three Series, B ₂ O _Three -PbO-ZnO system, PbO-ZnO system, B ₂ O _Three -PbO, SiO ₂ -PbO system, PbO-SiO ₂ -Al ₂ O _Three Series, B ₂ O _Three -ZnO system, SnO-ZnO-P ₂ O _Five At least one selected from the group of systems can be used, and particularly low temperature firing at 600 ° C. or lower, further 500 ° C. or lower, mechanical strength, adhesion to an insulating substrate, and long-term chemical stability of materials. Lead-based glass (PbO-B ₂ O _Three -SiO ₂ ), Bismuth-based glass (Bi-B) ₂ O _Three ) Etc. PbO or Bi ₂ O _Three It is desirable to be made of glass containing as a main component. In addition to the above glass, the glass contains SiO. ₂ -Al ₂ O _Three -MgO system (glass softening point 760 ° C., thermal expansion coefficient 2.8 × 10 ^-6 High softening point glass such as / ° C.) can also be dispersed.
[0021]
According to the present invention, there is provided a substrate with protrusions formed by forming protrusions on the surface of a substrate made of glass and / or ceramics, wherein the protrusions are needle-shaped SnO in the glass. ₂ In addition to the conductive filler containing Si, the main feature is that the conductive filler containing at least one metal particle selected from the group of Si, Cu and Mg is dispersed. Volume resistivity at 1 ° C is 1 x 10 ⁸ To 1 × 10 ¹³ Ω · cm, especially 1 × 10 ^Ten To 1 × 10 ¹² Conductivity of Ω · cm can be imparted and the protrusion 4 can be prevented from being charged.
[0022]
Further, a substrate with protrusions formed by forming protrusions on the surface of a substrate made of glass and / or ceramics, wherein the protrusions are needle-shaped SnO in the glass. ₂ In addition to the conductive filler containing, by dispersing the conductive filler containing at least one metal particle selected from the group of Si, Cu and Mg, the strength of the protrusion 4 can be increased, Since the dimensional change rate due to the firing shrinkage of the protrusions 4 can be reduced, the protrusion 4 and the substrate (the back plate 2 or the front plate 3) are peeled off from the substrate (the back plate 2 or the front plate 3) when the protrusions 4 and the substrate are simultaneously fired. Can be prevented.
[0023]
SnO ₂ Is reduced by firing to produce SnO ₂ Part of Sb ₂ O _Three As a result of the solid solution of impurities such as a non-stoichiometric compound, conductivity is exhibited.
[0024]
According to the present invention, there is provided a substrate with protrusions formed by forming protrusions on the surface of a substrate made of glass and / or ceramics, wherein the protrusions are needle-shaped SnO in the glass. ₂ It is important that the conductive filler containing at least one metal particle selected from the group of Si, Cu, and Mg is dispersed separately from the conductive filler containing Si, and particularly the conductive fillers are brought into contact with each other. By connecting them, it is possible to efficiently impart conductivity with a small amount of conductive filler added, so that glass ceramics having a predetermined conductivity can be fired at a low temperature and the ceramic strength of the glass ceramics can be reduced. Desirably, the pressure can be increased to 2.5 MPa or more, particularly 3.5 MPa or more.
[0025]
The glass ceramic contains 5 to 50 parts by weight of SnO 2 with respect to 100 parts by weight of glass in order to be fired at 500 ° C. or less, particularly 450 ° C. or less and to have a predetermined conductivity. It is desirable.
[0026]
In addition, the needle shape in the present invention is an acute shape with a tapered tip, or a needle shape such as a whisker having an aspect ratio which is a ratio of a major axis to a minor axis of a particle of 2 or more, particularly 3 or more, and further 5 or more. The aspect ratio is the average major axis d of the n conductive filler particles according to the SEM photograph on the polished surface of the glass ceramic. ₁ And the maximum minor axis d ₂ Ratio (d ₁ / D ₂ ). The needle particles observed in the SEM photograph have an average major axis of 3 μm or more, particularly 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and further preferably 15 μm or more.
[0027]
Furthermore, SnO is added to the inorganic core material. ₂ The thickness of the coating is 0.01 to 10 μm, particularly 0.03 to 0.03 μm, in that a small amount of the conductive layer can be efficiently coated with a small amount of addition, and the coating layer can be satisfactorily coated without peeling. 5 μm, preferably 0.05 to 1 μm, especially SnO with aluminum borate whisker as an inorganic core in terms of high strength, high elastic modulus and impact resistance. ₂ Those coated with are most preferred. Further, in the glass ceramics described above, TiO 2 is further added for improving the ceramic strength, for controlling the thermal expansion coefficient, for coloring, for controlling the dielectric constant, for controlling the resistivity, or for low-temperature firing. ₂ , SiO ₂ , ZrO ₂ , Al ₂ O _Three It is also possible to add other inorganic fillers such as 5 to 50 parts by weight, particularly 10 to 40 parts by weight, with respect to the glass.
[0028]
Further, as another inorganic filler, at least one kind of metal particles of Si, Zn, Al, Sn, Cu, Mg, Ag, Au, Pt, Pd, Ni, and Co is maintained in the glass ceramic while maintaining the strength. In order to increase the conductivity, it can also be dispersed and contained at a ratio of 30% by volume or less, particularly 20% by volume or less, whereby the predetermined conductivity can be imparted to the glass ceramic more efficiently.
[0029]
Of the above metals, Si, Zn, Al, Sn, Cu, and Mg are oxidized with volume expansion when fired in an oxidizing atmosphere. It is possible to prevent peeling from the face plate 2 or the front plate 3), deformation, cracks and the like.
[0030]
Thereby, as a whole glass ceramic, the glass is 50 to 75% by weight, the conductive filler is 3 to 35% by weight, the other inorganic filler is 3 to 35% by weight, and the total amount of the metal is 3 to 35% by weight. It is desirable to contain in the ratio. Further, the ZnO and / or SnO ₂ The content of is desirably 5 to 50 parts by weight, particularly 10 to 40 parts by weight, based on 100 parts by weight of the glass powder.
[0031]
The shape of the protrusions 4 is a rib shape (in which vertically long walls are arranged in parallel), a lattice shape, a column shape, a frame shape, and the like. For example, in the case of a rib shape, the protrusions 4 are formed in parallel at a predetermined interval. It is desirable that In addition, the dimensions are the case where the thickness of the protrusion 4 is 300 μm or less, particularly 200 μm or less, the height is 500 μm or more, particularly 1500 μm or more, and the distance between the protrusions is from the viewpoint of strength and downsizing and improvement of display brightness. It is possible to form protrusions with a fine interval of 5 mm or less, particularly 0.4 to 1 mm.
[0032]
In the manufacturing process, even when the substrate with protrusions is heated and cooled again, the protrusions 4 do not generate defects such as cracks, so that the average thermal expansion coefficient of the protrusions 4 at 15 to 450 ° C. is 7 to 9 × 10. ^-6 / ° C, especially 7.5 to 8.2 × 10 ^-6 / ° C is desirable.
[0033]
On the other hand, an electron-emitting device 6 is formed on the surface of the back plate 2 on the projection 4 formation side. The specific structure of the electron-emitting device 6 is, for example, formed such that a plurality of line-like positive electrode layers and negative electrode layers arranged in parallel with a predetermined distance therebetween intersect, and the positive electrode layer and the negative electrode layer An MIM type structure in which an insulator is interposed at the intersection of electrode layers, a surface conductive type in which a positive electrode layer and a negative electrode layer are separated by a predetermined distance with an insulating layer interposed therebetween, and between a positive electrode layer and a negative electrode layer A field emission type or the like in which an insulator is interposed and the positive electrode layer and the insulator are partially cut out at a predetermined position and a protruding insulator is provided at the cutout portion can be suitably used.
[0034]
As the positive electrode layer and the negative electrode layer, at least one metal or alloy selected from the group of silver, aluminum, nickel, platinum, gold, palladium, amorphous silicon, polysilicon, graphite, and the like can be used. Moreover, as an insulator, what mainly has at least 1 sort (s) of oxides, nitrides, etc. selected from the group of Si, Ti, Ga, W, Al, and Pd can be used conveniently.
[0035]
Further, a diffusion prevention layer 7 made of silica, silicon nitride, or the like is formed between the back plate 2 and the electron emitter 6 in order to prevent diffusion of impurities into the electron emitter 6.
[0036]
On the other hand, a phosphor 8 is formed on the surface of the front plate 3 on the projection 4 formation side. A plurality of sets of phosphors 8 are regularly arranged with at least three types of phosphors 8 emitting at least one of red (R), green (G), and blue (B) as one set, The electron-emitting device 6 is formed at a position facing each phosphor 8, and an electron beam is emitted from the electron-emitting device 6 and collides with the phosphor 8 at a position facing the phosphor 8. Make it emit light.
[0037]
Further, according to FIG. 1, transparent ITO (indium-tin oxide) is interposed between the front plate 3 and the phosphor 8 in order to accelerate the electron beam emitted from the electron-emitting device 6 toward the phosphor 8. ) The film 10 is formed, but the present invention is not limited to this. In order to accelerate the electron beam and reflect the scattered light emitted from the phosphor 8 to increase the light emission luminance, the ITO film is formed. Instead, it is desirable to form a metal back (not shown) made of a metal layer such as a metal foil of 100 to 300 nm of aluminum, silver, nickel, platinum or the like on the surface of the phosphor 8 formed on the front plate 3 surface. .
[0038]
Further, in order to obtain a sharp image on the portion of the front plate 3 other than the phosphor 8 forming portion on the surface side where the phosphor 8 is formed, by preventing color bleeding in the flat display 1 and increasing the contrast of the display screen. In addition, a black or dark black matrix 11 made of, for example, a mixture of an oxide such as iron, nickel, copper, or manganese and a low-melting glass, or metallic chromium or graphite is formed.
[0039]
In addition, a frame 12 is disposed between the back plate 2 and the front plate 3 at the outer periphery of the back plate 2 and the front plate 3, and the back plate 2 and the front plate 3 are bonded by an adhesive such as frit glass. The flat display 1 can be manufactured by adhering both ends of the face plate 3 and the frame body 12 and sealing the discharge space sandwiched between the back plate 2 and the front plate 3. Further, a gas exhaust port 13 for evacuating the flat display 1 is provided at the end of the back plate 2, and the flat display 1 is evacuated by degassing at the gas exhaust port 13. It is sealed with.
[0040]
According to FIG. 1, the protrusions 4 are arranged for each set of the three colors R, G, and B of the phosphor 8, but the present invention is not limited to this, It may be arranged for each phosphor 8 or may be arranged for each of a plurality of sets of the phosphors 8.
[0041]
Next, an example of a method for manufacturing a flat display (field emission display) including the above-described substrate with protrusions according to the present invention will be described, particularly an example in which protrusions are attached to the back plate side first.
First, a substrate made of the above-described glass or ceramics is prepared and cut into a predetermined back plate shape. Then, after forming a diffusion prevention layer on one surface of the back plate by sputtering method, CVD method, ion beam method, vapor deposition method, MBE method, etc., mask the electrode of the electron-emitting device on the surface by photolithography method etc. Then, an insulator of the electron-emitting device is formed by a known thin film forming method such as a sputtering method, a vapor deposition method, an ion beam method, a CVD method, or an MBE method to form an electron-emitting device.
[0042]
On the other hand, for example, a predetermined amount of acicular conductive filler powder is added to the above-mentioned glass powder having an average particle size of 5 μm or less, and further, organic components such as other inorganic fillers and organic binders are added as desired. To do.
[0043]
The softening temperature of the glass is preferably 370 to 500 ° C., particularly 370 to 430 ° C. in terms of low-temperature firing, and the average particle size of the glass raw material is 5 μm in terms of forming dense porcelain. Hereinafter, it is particularly desirable that the powder is 3 μm or less.
[0045]
In addition, the amount of the specific metal added is efficient in order to reduce the shrinkage rate due to the firing of the glass ceramic, and to enable firing at 500 ° C. or lower, further 420 to 480 ° C., and further 460 to 480 ° C. In terms of volume expansion, it is desirable that the total amount is 5 to 70 parts by weight, particularly 30 to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the glass, and the average particle size is 6 μm or less, particularly 2 μm or less. It is desirable that the thickness is 0.5 to 6 μm, particularly 0.8 to 3 μm, and more preferably 1 to 2 μm.
[0046]
Further, ZnO or SnO is formed by firing described later using a surface of particles forming the acicular conductive filler coated with metal Zn and / or metal Sn. ₂ May be deposited.
[0047]
In addition, the inorganic filler other than the above metal has an average particle size of 0.05 to 10 μm, particularly 0.1 to 3 μm, and further 0 in view of ease of production, reduction in firing temperature, improvement in porcelain strength, and the like. It is desirable that the powder be 5 to 2 μm.
[0048]
Furthermore, for the conductive filler, after adjusting the paste or slurry in order to maintain the aspect ratio of the needle-shaped conductive filler added during mixing and to disperse the needle-shaped conductive filler in the sintered body, It is desirable to add and disperse a conductive filler material in the form of a solid.
[0049]
Then, using the paste, a plurality of the protrusion moldings are produced on the surface of the back plate. As for the shape of the projection molded body, for example, a projection molded body having a thickness of 100 to 300 μm and a height of 500 to 4000 μm can be produced at a pitch of 400 μm or more.
[0050]
As a specific method for forming the protrusion molded body, (a) a method of forming the protrusion molded body by printing the paste on the substrate surface by screen printing or the like a plurality of times, (b) rubber, metal, ceramics, etc. (C) a method of extracting the mold after the mold is brought into contact with the insulating substrate, and (c) a desired thickness using the paste on the back plate surface. Forming a paste layer, pressing a highly rigid flat plate-shaped mold having protrusion-shaped grooves formed on the surface of the paste layer, and then removing the mold, (d) on the surface of the paste layer (E) A method in which a resin mold is formed on the surface of the substrate to form a protrusion molding by placing a roll-shaped mold having high protrusions formed with protrusion-shaped grooves and rotating it while pressing. The above-mentioned formation with the shaped protrusion At the mold, pressing, after forming the grooves and parting, and cured to fill the slurry projections formed as described above in the groove, the method of removing the resin layer can be employed.
[0051]
Further, according to the present invention, in addition to the method described above, the method for forming the protrusion is (f) a sandblasting method, and (g) a protrusion is separately formed, processed, and processed with a predetermined adhesive on the back plate with an adhesive such as glass frit. It can also be formed by a method of bonding to the position.
[0052]
Thereafter, the protrusions can be integrally formed on the surface of the back plate by baking the substrate on which the protrusion molded body is formed, for example, at 500 ° C. or lower, particularly 420 to 480 ° C. The firing atmosphere may be either an oxidizing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere, and can be appropriately determined so as to adjust the conductivity of the protrusion.
[0053]
In addition, by adding the specific metal powder described above to the molded body and performing firing in an oxidizing atmosphere, the glass in the molded body is sintered and contracted, and at least the surface of the specific metal is As a result of the volume expansion by oxidation, the dimensional change rate of the porcelain after firing can be reduced. In addition, all of the specific metal can be oxidized, but if a part of the metal is left as metal, conductivity can be imparted to the porcelain. Accordingly, the conductive filler is further reduced, and the conductivity can be increased.
[0054]
Furthermore, according to the present invention, by firing the protrusions at the above-described composition and firing temperature, the relative density of the protrusions can be improved to 65% or more, particularly 68% or more, and further 70% or more. In addition, even when an electron-emitting device or phosphor formed on the back plate or the front plate that is integrated with the protrusions is sintered simultaneously, they can be prevented from being altered or deteriorated by firing, and the load resistance of the protrusions (Strength) can be increased to 2.5 MPa or more, particularly 3.5 MPa or more.
[0055]
On the other hand, after producing a front plate produced in the same manner as the back plate and processing it into a predetermined shape, a printing method such as a known printing method such as a screen printing method, a gravure printing method, an offset printing method, etc. on one surface of the front plate After forming an ITO film by a paste coating method such as a roll coater method or a vapor deposition method, a black matrix having a predetermined shape is formed by a known printing method such as a photolithography method, a screen printing method, a gravure printing method, or an offset printing method. To do.
[0056]
Next, a phosphor paste is formed by a photolithography method, a printing method such as a screen printing method, a gravure printing method, an offset printing method, an ink jet method, or the like at a predetermined position in a region surrounded by the black matrix of the front plate. . If the ITO film is not formed, a resin layer is formed on the front plate surface by a printing method such as a photolithography method, a screen printing method, a gravure printing method, and an offset printing method, if desired. Thereafter, a metal back is formed at a predetermined position by vapor deposition or the like, and a resin layer is further formed on the surface of the metal back.
[0057]
Further, the phosphor paste or the paste and resin layer are heat-treated at 400 to 600 ° C., particularly 450 to 500 ° C., and the organic component and the resin layer in the phosphor are volatilized and removed to form a front plate.
[0058]
On the other hand, a frame body that is disposed on the outer periphery of the back plate and the front plate and seals the inside of the display is produced. And after arrange | positioning a frame to the outer peripheral part of the backplate in which the protrusion was formed, and bonding the frame with an adhesive such as frit glass, an adhesive such as frit glass on the top of the frame and the top of the protrusion The phosphor forming surface of the front plate is aligned and bonded so that the top of the protrusion is disposed at a predetermined position other than the phosphor forming portion.
[0059]
Further, a gas exhaust port for exhausting gas from the inside of the display is formed in advance at the end of the back plate, and is connected to an external gas exhaust pipe. Then, a vacuum pump is connected to the gas exhaust pipe provided in the frame body, and the inside of the panel is ^-Four Heating to 400-500 ° C. while reducing the pressure to about Pa, and bonding the front plate, the back plate, the protrusions and the frame together with an adhesive and fixing them together to seal the gas exhaust port. The flat display of the invention can be produced.
[0060]
In the above flat display manufacturing method, the protrusions are integrally formed on the back plate side. However, the present invention is not limited to this, and the protrusions may be integrally formed on the front plate side. Good. In this case, it is desirable to form protrusions after previously forming the phosphor on the front plate surface.
[0061]
【Example】
PbO-SiO with an average particle size of 2 μm ₂ -B ₂ O _Three Ball mill using zirconia balls by adding metal shown in Table 1 with an average particle diameter of 1 μm and other inorganic fillers with an average particle diameter of 2 μm in a ratio shown in Table 1 to 100 parts by weight (softening point is 410 ° C.) And wet mixing in IPA (isopropyl alcohol) for 18 hours.
[0062]
And with respect to 100 parts by weight of the obtained mixed powder, a binder, a polymerization initiator, and a dispersing agent were added so that the total amount was 42 parts by weight, and mixed in a carbitol solvent to produce a paste. . Then, (A) Tetrapod type ZnO powder (Panatetra made by Matsushita Amtec) with an average needle-like major axis of 20 μm, (B) SnO ₂ Coated aluminum borate whisker (PASSTRAN TYPE-5110Y manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.), (C) spherical ZnO particles having an average particle diameter of 1 μm, (D) spherical SnO having an average particle diameter of 0.2 μm ₂ Particle conductive filler was added to the paste in the ratio shown in Table 1 and kneaded again.
[0063]
Next, after filling the silicone rubber mold with the paste and sufficiently defoaming, the substrate is brought into contact with the surface of the insulating substrate made of borosilicate glass, heat-treated at 110 ° C. for 30 minutes, and the silicone rubber mold is removed. A protrusion molded body was transferred and formed on the surface.
[0064]
The obtained molded body was measured for the thickness and height of the molded body protrusion using a laser displacement meter (LC-2440 / 2400 manufactured by Keyence Corporation), and within the measurement accuracy, the molded body had the same size as the silicone rubber mold. confirmed. Further, the compact was fired in the air at the temperature shown in Table 1 for 15 minutes.
[0065]
The silicone rubber mold has a recess depth (projection height) of 1200 μm, a recess width (projection thickness) of 200 μm, a recess (projection) length of 8 cm, and a distance between the recesses (interprotrusion distance). 20 pieces having a diameter of 800 μm were used.
[0066]
For the obtained substrate with protrusions, the same substrate as the glass substrate is placed on the front end surface of the protrusions, and a load F is applied to compress both substrates in the protrusion height direction, and the load F at which the protrusions break is measured. The pressure P (F / S) with respect to the total sectional area S of the protrusions was calculated as the protrusion strength. Further, a volume specific resistance value (described as resistance in the table) at 25 ° C. was measured for some of the protrusions with an insulation meter. Furthermore, the thermal expansion coefficient in 15-450 degreeC was measured, and the average value was calculated | required (it describes with (alpha) in a table | surface). Moreover, the presence or absence of the acicular conductive filler was confirmed from the SEM photograph on the polished surface of the protrusion. The results are shown in Table 1.
[0067]
[Table 1]

[0068]
From Table 1, Sample No. without conductive filler added. 1, the resistance of the protrusion is 1 × 10 ¹³ Sample No. exceeding Ω · cm and containing only a spherical conductive filler and no needle-like conductive filler. 18 the protrusion resistance is 1 × 10 ¹³ It has exceeded Ω · cm. All samples were low in strength.
[0069]
On the other hand, in accordance with the present invention, Sample No. consisting of protrusions in which conductive filler is dispersed in glass. 15 and 16, the protrusion resistance is 1 × 10 ⁸ Ω · cm to 1 × 10 ¹³ The substrate had excellent characteristics of Ω · cm and the strength of the substrate with protrusions of 1.15 MPa or more.
[0070]
【The invention's effect】
As described above in detail, the substrate with protrusions of the present invention has ZnO and / or SnO in glass. ₂ By forming a needle-shaped conductive glass ceramic with dispersed dispersion on the substrate surface to form protrusions, it is possible to stably impart desired conductivity to the protrusions with a small amount of filler. While being able to be baked, charging of the protrusion can be efficiently prevented.
[0071]
In addition, the strength of the protrusions can be increased, the shrinkage rate due to the baking of the protrusions can be reduced, and a substrate with protrusions can be manufactured with high productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a flat display (field emission display) configured using a substrate with protrusions of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Flat display
2 Back plate
3 Front plate
4 protrusions
6 Electron emitter
7 Diffusion prevention layer
8 Phosphor
10 ITO film
11 Black matrix
12 Frame
13 Gas exhaust port

Claims

A substrate with protrusions formed by forming protrusions on the surface of a substrate made of glass and / or ceramics, wherein the protrusions are separated from the conductive filler containing needle-like SnO ₂ in the glass , Si, A substrate with protrusions, wherein a conductive filler containing at least one metal particle selected from the group consisting of Cu and Mg is dispersed .

2. The substrate with protrusions according to claim 1, wherein a volume resistivity value of the protrusions at 25 ° C. is 1 × 10 ^{8 to} 1 × 10 ¹³ Ω · cm.

With projections substrate according to claim 1 or 2, characterized by being formed baking the projection on the substrate.

4. A substrate is formed by bonding another substrate to the protrusion tip surface of the substrate with protrusions according to any one of claims 1 to 3 , and the two substrates are arranged in parallel at a predetermined interval by the protrusions. A flat display characterized by