(57)【要約】【課題】プラズマディスプレイパネルに電力を供給して駆動すると、発熱が起こり、熱が蓄積されて温度が上昇し、性能、信頼性向上に障害を来たすため、従来より構成材料の熱伝導率の向上、もしくは既存の放熱装置の取り付けがなされてきたが、いずれも要求される放熱性能を満たすには不十分だった。【解決手段】構成材料として陽極酸化可能な金属を使用し、金属の内部に密閉された管状の空間を形成する。管状空間を複数に独立または分岐させる、もしくは複数回折り曲げることで、金属の内部表面積が拡大された空洞構造とする。金属の表面を酸化皮膜で被覆することで電気的に絶縁する。空洞内に冷媒として機能する物質を封入する。空洞構造の一部が密閉構造を保持したまま外部の冷却装置と接続する。このような板状の構造体を背面基板として、放熱性能に優れたプラズマディスプレイパネルを構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極酸化可能な金属で構成される構造体であって、
前記構造体は密閉された内部空間を有し、
前記構造体の前記内部空間に面する内表面の一部または全体がエッチングにより海綿形状に加工されており、
前記構造体の少なくとも前記内表面は陽極酸化皮膜により被覆されており、
前記構造体の前記内部空間に冷媒として機能する物質が密封されていることを特徴とする構造体。
【請求項２】
前記構造体は，単数または複数の空間によって形成される内部空間を有していることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記構造体の表面に、エッチングにより隔壁構造が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の構造体。
【請求項４】
前記陽極酸化可能な金属が、アルミニウムを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の構造体。
【請求項５】
前記構造体が、アルミニウム管を集積することによって形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の構造体。
【請求項６】
前記構造体が、２次元平面上において、アルミニウム管を集積して形成した平面構造体を１層ないし複数積層して形成されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の構造体。
【請求項７】
隣接する前記アルミニウム管と平行に、アルミニウムよりも小さい熱膨張係数をもつ金属または合金を配置し、前記アルミニウム管と前記金属または合金を耐熱性に優れた接着材料で固定することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載の構造体。
【請求項８】
アルミニウム管と平行に配置された前記金属が、チタンを含むことを特徴とする請求項７に記載の構造体。
【請求項９】
アルミニウム管と平行に配置された前記合金が、鉄およびニッケルを含むことを特徴とする請求項７に記載の構造体。
【請求項１０】
前記金属または合金の熱膨張係数が、０．１〜９．０×１０−６／Ｋの範囲であることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の構造体。
【請求項１１】
隣接する前記平面構造体の向きについて、管状空間の延びている方向を向きとし、積層の厚さ方向を軸とするときの角度のずれが、０〜９０度の範囲をとることを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれかに記載の構造体。
【請求項１２】
隣接する前記アルミニウム管の隙間、あるいは隣接する前記アルミニウム管の間に配置された前記金属または合金の露出部を、アルミニウムの溶射により埋めることを特徴とする請求項６から請求項１１のいずれかに記載の構造体。
【請求項１３】
片側または両側の表面を研磨したことを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれかに記載の板状構造体。
【請求項１４】
隣り合う前記管状空間において、熱の輸送方向が交互に逆になるように、外部冷却装置に接続することを特徴とする請求項６から請求項１３のいずれかに記載の構造体。
【請求項１５】
面方向の熱膨張係数が、８．０〜９．０×１０−６／Ｋの範囲であることを特徴とする請求項６から請求項１４のいずれかに記載の構造体。
【請求項１６】
前記構造体は板状であることを特徴とする請求項１〜１５の何れかに記載の構造体。
【請求項１７】
請求項６から請求項１５のいずれかに記載の構造体を背面基板として構成したプラズマディスプレイパネルであって、
前面ガラス基板上に表示電極、バス電極、誘電体層、保護膜を形成して前面板とし、
前記背面基板上にアドレス電極、誘電体層、隔壁、蛍光体を形成して背面板とし、
前記前面板と前記背面板を対向して接合し、周囲を封止材料で封止し、放電空間内部の空気を放電ガスで置換して密封したことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【請求項１８】
陽極酸化可能な金属の構造体であって、
前記構造体の内部に密閉された空間が存在し、
前記構造体の内部空間に冷媒として機能する物質が密封されていることを特徴とする構造体。
【請求項１９】
前記構造体は，さらに前記構造体の内表面の一部または全体がエッチングにより海綿形状に加工されていることを特徴とする請求項１８記載の構造体。
【請求項２０】
前記構造体は，さらに前記構造体の内表面が陽極酸化皮膜により被覆されていることを特徴とする請求項１８記載の構造体。
【請求項２１】
前記構造体は，単数または複数の空間によって形成される内部空間を有していることを特徴とする請求項１８に記載の構造体。
【請求項２２】
請求項６から請求項１５のいずれかに記載の構造体を背面基板として構成したプラズマディスプレイパネルであって、
前面ガラス基板上に表示電極、バス電極、誘電体層、保護膜を形成して前面板とし、
前記背面基板上にアドレス電極、誘電体層、隔壁、蛍光体を形成して背面板とし、
前記前面板と前記背面板を対向して接合し、周囲を封止材料で封止し、放電空間内部の空気を放電ガスで置換して密封したことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱機能を有する構造体およびこれを用いたプラズマディスプレイ装置のパネル基板構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
まず初めに、従来のヒートパイプの技術について説明する。ヒートパイプは、金属製のパイプの中に冷媒を入れて密封した構造をしている。冷媒は、動作温度範囲内において、液体と気体の２相の間で相変化する。熱の輸送は、パイプに密封された冷媒が、気化熱を吸収して液体から気体に相変化し、高温部から低温部の方向に移動することによって行われる。低温部に移動した気体は、放熱して気体から液体に相変化し、低温部から高温部の方向に移動する。パイプ内部には、ウィックと呼ばれるリブが形成されており、液体となった冷媒は毛細管現象によって移動する。このサイクルによって、効率よく熱輸送が行われる。
【０００３】
パイプに使用される金属としては、熱伝導性に優れている銅などが一般に用いられている。銅以外にも、例えばアルミニウムが使用できる。アルミニウムは酸によって腐食し、水素ガスを発生しやすい性質があるために、防食加工をする必要がある。従来、アルミニウム製のヒートパイプについて、陽極酸化によって酸化アルミニウムの皮膜を形成し、腐食反応を抑制する方法として、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００４】
また、液体が気化するには、パイプ内部の実表面積が大きいほど効率がよいと考えられる。金属の表面積を拡大する方法としては、サンドブラストやエッチングなどの方法がある。しかし、サンドブラストは、細いパイプ内部を加工する方法としては適当ではない。従来、サーモサイフォン式冷却器の中空部をエッチングにより粗面化する方法について、特許文献２に記載されたものが知られている。ここに記載されている技術は、サンドブラストによる凹凸加工と同等の加工をエッチングによって行うものであり、気化効率の向上を目的としている。
【０００５】
パイプの中を液体が移動するためには、毛細管現象を利用する。従来、パイプ内壁にウィックと呼ばれるリブを機械的に形成したものが実用化されている。毛細管は必ずしも溝のような形状でなくても、例えば海綿形状であっても機能すると考えられるが、これまでヒートパイプの内部を海綿形状に加工する方法は知られていない。
【０００６】
次に、従来のプラズマディスプレイパネルの技術について説明する。プラズマディスプレイパネルは、電極が形成された２枚のガラス板をわずかな隙間を空けて対向させ、リブによって小さく区切られた空間内でプラズマ放電を起こし、発生した紫外線を蛍光体が可視光に変換することにより画像を表示している。
【０００７】
パネルは大きく分けて前面板と背面板の２枚の構成要素からなる。従来から、パネル基板材料として一般的にガラスが使用されている。前面板にガラスを使用する第１の理由は、パネル内部で発生した可視光を外部に透過させる必要があるからである。一方、背面板にも同じガラスが使用されている。その理由の１つは、製造工程や製品使用時において、熱膨張を前面板と揃える必要があるために、熱膨張係数が同じ材料としてガラスが選択されるためである。
【０００８】
プラズマディスプレイパネルは、ガラス基板上に形成された電極に電流を流して駆動し、電極間にプラズマ放電を発生させる。このとき、電極の抵抗や放電ガスの励起により熱が発生する。パネル内部で発生した熱は、前後のガラス基板を介して外部に放出される。
【０００９】
プラズマディスプレイパネルの映像表示性能は、駆動波形によって大きく左右される。しかしながら、発熱によってパネルが割れてしまう場合があるため、制限された範囲内で最適化を図ることになる。また、蛍光体は熱によって経時劣化するため、製品寿命が短くなる。従って、製品の性能や信頼性を向上するためには、パネルの放熱効率を上げることが必要である。
【００１０】
放熱効率は、パネル基板の熱伝導率に大きく支配される。ガラスの熱伝導率は約１Ｗ／ｍ・Ｋ前後であり、金属等に比べるとかなり低い値である。放熱効率を向上するための方法の１つとして、必ずしも透明である必要のない背面ガラス基板を、熱伝導率の高い別の材料に置き換えることが考えられる。
【００１１】
熱伝導率が高い材料として金属が挙げられる。例えば、銅の熱伝導率は３９４Ｗ／ｍ・Ｋ（２０℃）である。一方、前で述べたように、熱膨張係数を前面板の構成材料であるガラスに合わせる必要がある。ガラスの熱膨張係数は、約８．５×１０−６／Ｋ（Ｒ．Ｔ．−３５０℃）前後である。これに対して、銅の熱膨張係数は、１７．１×１０−６／Ｋ（１００℃）である。従って、ガラスと銅の熱膨張係数の違いにより、応力破壊が起こるおそれがある。
【００１２】
熱膨張係数がガラスに近い金属として、チタンを挙げることができる。チタンの熱膨張係数は、８．８×１０−６／Ｋ（１００℃）であり、ガラスに近い値をもっている。熱伝導率は１６Ｗ／ｍ・Ｋ（２０℃）であり、銅などに比べると低いが、ガラスよりも１桁高いため、代替材料として使用できる可能性がある。
【００１３】
純金属以外では、合金が考えられる。熱膨張係数が低い合金として、鉄−ニッケル合金が一般に知られている。鉄−ニッケル合金は、その特徴として、鉄に混ぜるニッケルの量を変えることにより、熱膨張係数を制御することができる。鉄とニッケルの２元系では、ニッケル量が約３５％のとき熱膨張係数が最小であり、その前後では値が大きくなる。ニッケルの含有量や他の金属を混ぜることにより、ガラスの熱膨張係数に近い合金が得られる。鉄−ニッケル合金の熱伝導率も、ガラスよりも１桁高いため、代替材料として使用できる可能性がある。
【００１４】
その他の金属材料としては、複数の熱膨張係数の異なる金属同士を貼り合わせて平均化する方法がある。２種類の熱膨張係数の異なる金属で構成する場合、単純に２枚を貼り合わせると、熱膨張の小さい金属の方に反ってしまうため、１つの金属の両面を、別の金属で挟み込む構成にする必要がある。
【００１５】
金属以外の熱伝導率の高い材料としては、一部のセラミック材料が挙げられる。例えばアルミナは、熱伝導率３８Ｗ／ｍ・Ｋ（Ｒ．Ｔ．）、熱膨張係数６．５×１０−６／Ｋ（Ｒ．Ｔ．−２００℃）である。また、アルミナを４０〜５０％程度含有するガラスセラミック材料は、気密性が高く、熱伝導率も通常のガラスに比べて数倍高いため、代替材料として使用できる可能性がある。従来、プラズマディスプレイパネルの背面基板材料に金属を使用する方法として、特許文献３に記載されたものが知られている。
【００１６】
その他にも熱伝導率が高く、ガラスに近い熱膨張係数をもった材料であれば、背面ガラス基板の代替として使用できるが、製造工程における耐熱性や、パネルの気密性を確保することが要求される。
【００１７】
また、金属のように電気伝導性のある材料の場合、電極と電気的に絶縁するための層が必要になる。金属材料を電気的に絶縁する方法としては、絶縁材料と組み合わせる方法以外に、電気伝導度の低い酸化皮膜で被覆する方法がある。アルミニウムのような弁金属の場合、陽極酸化により、絶縁性に優れた酸化皮膜を表面に形成することができる。従来、プラズマディスプレイパネルの背面基板材料として、陽極酸化可能な金属を用い、表面を陽極酸化することにより、電気的に絶縁する方法が、特許文献４に記載されたものが知られている。
【００１８】
このように、熱伝導率の高い材料を用いて背面基板を構成することにより、パネル内部の熱を速やかに空気と接する面にまで運ぶことができる。しかし、その面から熱伝導率の低い空気に放熱しているため、その過程で律速することになる。
【００１９】
パネルの放熱効率を向上する別の方法としては、パネル自体は従来のものを使用し、別途用意した放熱装置をパネルに取り付ける方法がある。例えば、金属製の放熱フィンをパネルの背面に取り付けることにより放熱効率を向上することができる。その他の放熱装置としては、ヒートパイプなども使用できる。従来、プラズマディスプレイパネルの背面に、ヒートパイプを設置する方法として、特許文献５に記載されたものが知られている。
【００２０】
この方法では、パネルの外壁面から以降の放熱性能は向上するが、背面基板は従来の熱伝導率の低いガラスであるため、パネルの内部からガラスを介してヒートパイプと接する面に熱が到達する過程で律速することになる。
【００２１】
従来の技術では、以上に示した２通りの方法を単独あるいは両方を組み合わせて用いて、プラズマディスプレイパネルの放熱性能の向上を図ってきた。
【特許文献１】特開昭６０−１９１１９１号公報
【特許文献２】特開２００２−１３４６７０号公報
【特許文献３】特開平６−１６８６６９号公報
【特許文献４】特開平１０−１１６５５６号公報
【特許文献５】特開平１１−０６５４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
プラズマディスプレイパネルに電力を供給して駆動すると、発熱が起こり、熱が蓄積されて温度上昇する。これが、性能、信頼性向上の障害になっている。従来から、構成材料の熱伝導率を上げるか、既存の放熱装置を取り付ける方法がとられてきた。しかしながら、いずれの方法も要求される放熱性能を満たすには不十分であった。
【００２３】
本発明は、プラズマディスプレイパネルの背面基板自身に、熱輸送効率が向上した放熱機構を持たせた構成にすることにより、高い放熱性能を持つプラズマディスプレイパネルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
この課題を解決するために本発明は、以下の構成を採る。
【００２５】
すなわち，本発明は，陽極酸化可能な金属で構成される構造体であって、前記構造体は密閉された内部空間を有し、前記構造体の前記内部空間に面する内表面の一部または全体がエッチングにより海綿形状に加工されており、前記構造体の少なくとも前記内表面は陽極酸化皮膜により被覆されており、前記構造体の前記内部空間に冷媒として機能する物質が密封されていることを特徴とする構造体である。
【００２６】
また，前記構造体は，単数または複数の空間によって形成される内部空間を有していることを特徴とする。
【００２７】
また，前記構造体の表面に、エッチングにより微細な隔壁構造が形成されていることを特徴とする。
【００２８】
また，前記陽極酸化可能な金属が、アルミニウムを含むことを特徴とする。
【００２９】
また，前記構造体が、アルミニウム管を集積することによって形成されることを特徴とする。
【００３０】
また，前記構造体が、２次元平面上において、アルミニウム管を集積して形成した平面構造体を１層ないし複数積層して形成されることを特徴とする。
【００３１】
また，隣接する前記アルミニウム管と平行に、アルミニウムよりも小さい熱膨張係数をもつ金属または合金を配置し、前記アルミニウム管と前記金属または合金を耐熱性に優れた接着材料で固定することを特徴とする。
【００３２】
また，アルミニウム管と平行に配置された前記金属が、チタンを含むことを特徴とする。
【００３３】
また，アルミニウム管と平行に配置された前記合金が、鉄およびニッケルを含むことを特徴とする。
【００３４】
また，前記金属または合金の熱膨張係数が、０．１〜９．０×１０−６／Ｋの範囲であることを特徴とする。
【００３５】
また，隣接する前記平面構造体の向きについて、管状空間の延びている方向を向きとし、積層の厚さ方向を軸とするときの角度のずれが、０〜９０度の範囲をとることを特徴とする。
【００３６】
また，隣接する前記アルミニウム管の隙間、あるいは隣接する前記アルミニウム管の間に配置された前記金属または合金の露出部を、アルミニウムの溶射により埋めることを特徴とする。
【００３７】
また，片側または両側の表面を研磨したことを特徴とする。
【００３８】
また，隣り合う前記管状空間において、熱の輸送方向が交互に逆になるように、外部冷却装置に接続することを特徴とする。
【００３９】
また，面方向の熱膨張係数が、８．０〜９．０×１０−６／Ｋの範囲であることを特徴とする。
【００４０】
また，前記構造体は板状であることを特徴とする。
【００４１】
以下，本発明の構成について詳説する。本発明の構造体は，構成材料として陽極酸化可能な金属を使用する。構造体の内部に密閉された空間を形成する。構造体の内表面の一部または全体をエッチングにより海綿形状に加工する。構造体の外表面および内表面を陽極酸化皮膜で被覆する。構造体の内部空間に冷媒として機能する物質を密封する。この構成によれば、熱輸送効率、電気絶縁性、信頼性に優れた放熱装置が得られる。
【００４２】
表面の酸化皮膜は、陽極酸化により形成することができる。この方法によれば、容易に高い絶縁性と防食性をもつ酸化皮膜を形成することができる。
【００４３】
構造体は、単数または複数の管状空間によって内部空間を形成することができる。この構成によれば、気相冷媒の流れを妨げることなく、内部空間の表面積を拡大することができるため、熱輸送効率が向上する。
【００４４】
構造体の表面に、エッチングにより微細な隔壁構造を形成することができる。この方法によれば、精度良く微細な隔壁構造を形成することができる。また、同一の部材で構成されているために、別の材料で隔壁を形成する場合に比べて、信頼性が向上する。
【００４５】
陽極酸化可能な金属として、例えばアルミニウムを用いることができる。この構成によれば、他の金属では形成困難な海綿形状を、エッチング法により容易に形成することができる。また、電気絶縁性が高く、防食信頼性に優れた酸化皮膜を、陽極酸化法により金属表面に容易に形成することができる。
【００４６】
管状空間は、アルミニウム管を集積することによって形成することができる。この構成によれば、容易に管状空間構造を形成することができる。
【００４７】
管状空間は、２次元平面上において、アルミニウム管を集積して形成した平面構造体を１層もしくは複数積層することによって形成することができる。この構成によれば、多積層構造を容易に形成することが可能であり、放熱効率が向上する。
【００４８】
隣接するアルミニウム管の間に、アルミニウムの熱膨張係数よりも小さい値をもつ金属または合金をアルミニウム管と平行に配置し、アルミニウム管と金属または合金を耐熱性に優れた接着材料で固定することができる。この構成によれば、アルミニウムだけで構成する場合よりも、板状構造体の熱膨張係数を低くすることができる。
【００４９】
アルミニウム管と平行に配置された金属として、例えばチタンを選択することができる。この構成によれば、チタンの熱膨張係数がアルミニウムの熱膨張係数よりも小さいため、板状構造体の熱膨張係数を低くすることができる。また、チタンもアルミニウムと同様に、陽極酸化により絶縁性に優れた酸化皮膜を形成することが可能であるため、別途絶縁材料を用意する必要がないという利点がある。
【００５０】
アルミニウム管と平行に配置された合金として、例えば鉄およびニッケルを含む合金を選択することができる。この構成によれば、熱膨張係数が低い合金を設計に応じて様々に選択することができるため、板状構造体の熱膨張係数を低くかつ自由に設計することが容易にできる。
【００５１】
アルミニウム管と平行に配置された金属または合金の熱膨張係数を、０．１〜９．０×１０−６／Ｋの範囲に限定することができる。アルミニウムの熱膨張係数は、２３．９×１０−６／Ｋ（１００℃）である。一方、ガラスの熱膨張係数は、およそ８×１０−６〜９×１０−６／Ｋ（Ｒ．Ｔ．−３５０℃）程度である。従って、アルミニウムと組み合わせて熱膨張係数をガラスと同等にするには、選択する金属の熱膨張係数は少なくとも９×１０−６／Ｋ以下にする必要がある。熱膨張係数が更に低い金属は、その使用量を少なくして設計することが可能である。従って、熱膨張係数が、０．１〜９．０×１０−６／Ｋの範囲である金属あるいは合金を選択することは、ガラスと組み合わせて使用する場合においては合理的である。
【００５２】
隣接する平面構造体の向きについて、管状空間の延びている方向を向きとし、積層の厚さ方向を軸とするときの角度のずれが、０〜９０度の範囲をとることができる。平面構造体は、その構造の異方性から、熱膨張係数が面内で異方性を持つことが予想される。従って、向きをずらして積層することにより、熱膨張係数の異方性を緩和することができる。特に、直交して積層する場合には、等方的になる。
【００５３】
隣接するアルミニウム管の隙間、あるいは隣接するアルミニウム管の間に配置された金属または合金の露出部を、アルミニウムの溶射により埋めることができる。この構成によれば、隙間を確実にアルミニウムで埋めることにより、気密性の確保が確実になる。また、異種金属を配置している場合には、アルミニウムで表面を被覆することにより、アルミニウムの陽極酸化皮膜によって確実に絶縁化することができる。
【００５４】
板状構造体の片側または両側の表面を研磨して平坦化することができる。この構成によれば、微細なリブや電極を形成するなど、表面にさらに精密な加工をすること可能になる。
【００５５】
隣り合う管状空間において、熱の輸送方向が交互に逆になるように、外部冷却装置に接続することができる。この構成によれば、面内での温度勾配をなくすことができるため、温度分布の均一化が容易になる。
【００５６】
板状構造体の面方向の熱膨張係数を、８．０〜９．０×１０−６／Ｋの範囲に限定することができる。前面ガラス基板の熱膨張係数は、およそ８．０〜９．０×１０−６／Ｋ（Ｒ．Ｔ．−３５０℃）の範囲であるため、これに近い値に設計することは、ガラスと組み合わせて使用する場合においては合理的である。
【００５７】
以上に示した板状構造体を、背面基板としてプラズマディスプレイパネルを構成する。前面ガラス基板上に表示電極、バス電極、誘電体層、保護膜を形成して前面板とする。前記背面基板上にアドレス電極、誘電体層、隔壁、蛍光体を形成して背面板とする。前記前面板と前記背面板を対向して接合し、周囲を封止材料で封止し、放電空間内部の空気を放電ガスで置換して密封する。この構成によれば、放熱性能に優れたプラズマディスプレイパネルが得られる。
【発明の効果】
【００５８】
以上のように本発明によれば、背面板自身が熱輸送効率を向上した放熱機構をもっているため、従来技術に比べて放熱性能が向上する。また、基板内部が空洞であるため、ガラス板や金属板等に比べて軽量である。さらに、別途ヒートパイプをパネル背面に取り付ける場合に比べて、薄型化が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。
【００６０】
（実施の形態１）
図２（ａ）に本発明の内壁を海綿形状に加工した場合における、アルミニウム管の長さ方向に垂直な断面図を示す。図２（ｂ）に本発明の内壁を海綿形状に加工した場合における、アルミニウム管の長さ方向に平行な断面図を示す。
【００６１】
まず、断面が四角形で同じ大きさのアルミニウム管１を必要な数量だけ用意する。アルミニウム管１の長さは、プラズマディスプレイパネルの背面板の縦もしくは横の長さと同等にする。ここでは仮に縦の長さとする。
【００６２】
アルミニウム管１の外側の表面を、耐酸性のマスキング材料で被覆する。エッチング液として塩酸を主体とする酸性水溶液を使用する。エッチング液の組成を構成する塩酸以外の成分として、硫酸、リン酸、あるいはその他の任意の酸を加えてもかまわない。
【００６３】
エッチング液の中にアルミニウム管１を浸漬し、対向電極の間に交流を印加してアルミニウム管１の内表面をエッチングする。印加電流波形は、必ずしも交流でなくてもよく、アノード反応とカソード反応が交互に繰り返して、海綿形状にエッチングが進行するような波形であれば、どのような電流波形であってもかまわない。
【００６４】
エッチングにより、アルミニウム管１の内壁に海綿形状の構造１ａが形成できたら、引き上げて水洗する。アルミニウム管１の外表面を被覆したマスキング材料を、薬品で溶かして除去する。マスキングの方法はこれ以外にも任意の方法が使用できる。
【００６５】
水洗して洗浄した後、十分乾燥させて、図２に示すような内壁に海綿形状の構造１ａをもつアルミニウム管１を完成させる。
【００６６】
図３に１層の板状構造体のアルミニウム管の長さ方向に垂直な断面図を示す。図３に示すような隣接するアルミニウム管１の間に配置するための、熱膨張係数の小さい別の金属板３を用意する。ここでは、短冊状の鉄−ニッケル合金を用いた。大きさは、長さがアルミニウム管１と同等で、高さと幅がアルミニウム管１よりも少し小さい形状にする。
【００６７】
アルミニウム管１と金属板３を平面上で平行に交互に並べ、耐熱性に優れた接着材料を用いて固定する。アルミニウム管１と金属板３の隙間、および金属板３の露出部分を、アルミニウムの溶射により埋めて気密性を確保し、表面を研磨して凹凸をなくす。このようにして、縦方向にアルミニウム管１と金属板３が交互に平行に並んだ、１層の板状構造体を完成させ、更にこれと同じものをもう１枚作る。
【００６８】
次に、上記の方法と同様にして、パネル背面板の横方向の長さと同等のアルミニウム管１と金属板３を用いて、横方向にアルミニウム管１と金属板３が交互に平行に並んだ、１層の板状構造体を完成させる。
【００６９】
図４（ａ）に本発明の３層積層にした場合における、基板面に垂直な断面図を示す。図４（ｂ）に海綿形状の表面に陽極酸化皮膜を形成したアルミニウム管の長さ方向に垂直な断面図を示す。
【００７０】
上記作製した２枚の縦方向に平行に集積した板状構造体と、１枚の横方向に集積した板状構造体を厚さ方向に積層して、３層の板状構造体にする。中央の層は横方向に集積した板状構造体とし、その両側を縦方向に積層した板状構造体とする。各層同士を耐熱性に優れた接着材料で固定する。なお、今回は３層としたが、積層数は何層でもかまわない。また、縦横の積層順も任意に設定することができる。さらに、積層する角度も直交している必要はなく、任意の角度に設定することができる。
【００７１】
また、この積層構造体の表面に、更に微細な加工を施しても良い。プラズマディスプレイパネルの隔壁は、別途ガラス材料などで形成することもできるが、積層構造体の表面を加工して形成しても良い。この積層構造体はアルミニウムでできているので、エッチングにより任意の形状に加工できる。このとき、アルミニウムの厚さはエッチングの深さよりも厚いことが前提となる。エッチングの隔壁となる部分をマスキングする。また、管の中にエッチング液が侵入しないように密封する。
【００７２】
放電空間の形状にエッチングする場合、エッチング液は硝酸を主体とする酸性水溶液を使用する。エッチング液の組成を構成する硝酸以外の成分として、塩酸、硫酸、リン酸、あるいはその他の任意の酸を加えてもかまわない。
【００７３】
エッチング液の中に積層構造体を浸漬し、積層構造体を正極として、対向電極の間に直流を印加して積層構造体の表面をエッチングする。印加電流波形は、必ずしも直流でなくてもよく、アノード反応が進行して、平面的に均一にエッチングが進行するような波形であれば、どのような電流波形であってもかまわない。
【００７４】
エッチングにより、積層構造体の表面に隔壁が形成できたら、引き上げて水洗する。積層構造体の表面を被覆したマスキング材料を、薬品で溶かして除去する。マスキングの方法はこれ以外にも任意の方法が使用できる。水洗して洗浄した後、十分乾燥させて、表面に隔壁をもつ積層構造体を完成させる。
【００７５】
このようにして作成した３層からなる板状構造体の表面に、陽極酸化により図４（ａ）のように陽極酸化皮膜５ａを形成し、図４（ｂ）のように板状構造体を構成しているアルミニウム管１の内壁に形成された海綿形状の構造１ａ表面に陽極酸化皮膜５ｂを形成する。陽極酸化皮膜の耐圧は、化成電圧により任意に設定することができる。また、板状構造体の表面に形成する陽極酸化皮膜５ａの厚さと、海綿形状の構造１ａ表面に形成する陽極酸化皮膜５ｂの厚さは、それぞれ独立して任意に設定することができる。
【００７６】
陽極酸化皮膜の厚さおよび耐圧は、化成電圧の大きさにほぼ比例する。所望の厚さあるいは耐圧を持つ陽極酸化皮膜を形成するためには、０Ｖから徐々に電圧を上げていき、設定した電圧に到達した後、しばらくその電圧を保持する。その後、徐々に電流値を小さく絞ることで、緻密な皮膜が形成される。
【００７７】
化成液として、例えばホウ酸アンモニウムや、アジピン酸アンモニウムなどの水溶液が使用できる。必要に応じて、欠陥を曝露するために熱処理や薬品処理を中間処理として行っても良い。また、この工程を複数回繰り返しても良い。化成処理の後は、水洗して乾燥させる。
【００７８】
外側と内側の陽極酸化皮膜５ａ、５ｂの厚さを変える場合には、アルミニウム管１の内部に化成溶液が侵入しないように、密閉してから任意の電圧で外側の陽極酸化を行い、ついでこの密閉をはずし、外側をマスキングしてから任意の電圧で内側を陽極酸化することにより、外側と内側で耐圧の異なる陽極酸化皮膜５ａ、５ｂを形成することができる。なお、外側と内側の陽極酸化の順番は逆にしてもかまわない。また特に、外側の耐圧を高くし、内側の耐圧を低くする場合には、外側のマスキングは必要としない。今回のような場合、絶縁するために厚く高い耐圧の酸化皮膜を必要とするのは外側であり、内側は微細な海綿形状であるために、薄く耐圧の低い酸化皮膜とするのが適当である。
【００７９】
（実施の形態２）
以下に、本発明の板状構造体を背面基板として構成したプラズマディスプレイパネルについて、図５を用いて説明する。
【００８０】
図５は本実施の形態２におけるプラズマディスプレイパネルの断面図である。実施の形態１で完成した板状構造体を、プラズマディスプレイの背面板として用いる。表面の陽極酸化皮膜５ａは絶縁体として機能させる。
【００８１】
陽極酸化皮膜５ａである絶縁体上に、アドレス電極１１を形成する。アドレス電極１１は金属ペーストを塗布した後、焼成することにより形成することができる。その他にも、イオンスパッタ法やめっきなどの任意の方法で形成することができる。
【００８２】
次に、アドレス電極１１を形成した基板全面に誘電体層１２を形成する。誘電体層１２にはガラス材料を使用することができる。背面基板の表面全体にペースト状のガラス材料を塗布し、焼成して誘電体層１２を形成する。
【００８３】
次に、画素を区切る隔壁１３を表面に形成する。前述のように、予めエッチングにより隔壁を形成する場合には、このステップは省略できる。隔壁１３には任意のガラス材料を用いることができる。隔壁の高さ分の材料を塗布し、隔壁として残す部分をマスキングして、サンドブラストにより放電空間となる部分を削る。マスキングを除去した後、焼成して隔壁１３を形成する。
【００８４】
最後に、隔壁１３で区切られたセル内に蛍光体１４を塗布し、背面板を完成させる。蛍光体１４には、紫外線によって赤色、青色、緑色の各色に発光する３種類の材料を用い、各々リブで区切られたセルに塗布する。３色の蛍光体のセルを１つの単位として、これを周期的に並べて画面を構成する。
【００８５】
前面ガラス基板１５上に表示電極１６を形成する。表示電極１６にはインジウムスズ酸化物などの透明な導電材料を使用することができる。前面ガラス基板１５の片側全面にインジウムスズ酸化物を製膜する。表示電極１６の形状にマスキングをして、エッチングにより不要な部分を除去する。
【００８６】
次に、バス電極１７を形成する。バス電極１７は金属ペーストを塗布した後、焼成することにより形成することができる。その他にも、イオンスパッタ法やめっきなどの任意の方法で形成することができる。
【００８７】
次に、誘電体層１８を形成する。誘電体層１８には透明なガラス材料を使用することができる。表示電極１６とバス電極１７を形成した前面ガラス基板１５の表面全体にペースト状のガラス材料を塗布し、焼成して誘電体層１８を形成する。
【００８８】
最後に、保護膜１９を形成する。保護膜１９にはＭｇＯなどの電子放出係数の大きい材料を使用することができる。
【００８９】
以上のようにして作成した前面板と背面板を対向して貼り合わせ、周囲を封止する。封止材料は、例えばフリットガラスを使用することができる。前面板と背面板を治具で固定し、焼成してフリットガラスを溶かして接着する。
【００９０】
パネルに予め取り付けておいた排気管を通して、パネル内部の空気を排気し、ついで放電ガスを注入し、最後に排気管の口を切断密封する。
【００９１】
そして、図１に示すように、完成したパネルの背面板である板状構造体に、外部冷却装置と接続するための配管を取り付ける。このとき、冷媒による熱の輸送方向が、各層の隣り合うアルミニウム管１で交互になるように工夫する。最後に、配管を取り付けた板状構造体に冷媒を封入して密閉する。外部冷却装置は、例えば放熱ファン４や放熱フィンなどを用いることができる。
【００９２】
以上の構成により、放熱特性に優れたプラズマディスプレイパネルが得られる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、プラズマディスプレイパネルの背面基板自身に、熱輸送効率が向上した放熱機構をもたせた構成にすることにより、従来技術に比べて高い放熱性能を持つプラズマディスプレイパネルを提供することができる。また、本発明によれば、基板内部が空洞であるため、ガラス板や金属板等に比べて軽量である。さらに、別途ヒートパイプをパネル背面に取り付ける場合に比べて、薄型化が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の放熱基板の面に平行な断面図
【図２】（ａ）内表面をエッチングにより海綿形状に加工したアルミニウム管の長さ方向に垂直な断面図（ｂ）内表面をエッチングにより海綿形状に加工したアルミニウム管の長さ方向に平行な断面図
【図３】１層の板状構造体のアルミニウム管の長さ方向に垂直な断面図
【図４】（ａ）３枚の板状構造体を耐熱性に優れた接着材料で直交させて固定し、外表面と内表面を陽極酸化皮膜により被覆した構造体の断面図（ｂ）内表面をエッチングにより海綿形状に加工し、内表面を陽極酸化皮膜により被覆したアルミニウム管の長さ方向に垂直な断面図
【図５】本発明の板状構造体を背面基板として構成したプラズマディスプレイパネルの断面図
【符号の説明】
【００９５】
１    アルミニウム管
１ａ    海綿形状の構造
２    空洞
３    金属板
４    放熱ファン
５ａ，５ｂ    陽極酸化皮膜
１１    アドレス電極
１２，１８    誘電体層
１３    隔壁
１４    蛍光体
１５    前面ガラス基板
１６    表示電極
１７    バス電極
１９    保護膜
【図１】
2006105438.tif 000003
【図２】
2006105438.tif 000004
【図３】
2006105438.tif 000005
【図４】
2006105438.tif 000006
【図５】
2006105438.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月6日(2005.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極酸化可能な金属で構成される構造体であって、
前記構造体は密閉された内部空間を有し、
前記構造体の前記内部空間に面する内壁の一部または全体がエッチングにより海綿形状に加工されており、
前記構造体の表面および前記内壁は陽極酸化皮膜により被覆されており、
前記構造体の前記内部空間に冷媒として機能する物質が密封されていることを特徴とする構造体。
【請求項２】
前記構造体は，単数または複数の空間によって形成される内部空間を有していることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記構造体の表面に、エッチングにより隔壁構造が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の構造体。
【請求項４】
前記陽極酸化可能な金属が、アルミニウムを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の構造体。
【請求項５】
前記構造体が、アルミニウム管を集積することによって形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の構造体。
【請求項６】
前記構造体が、２次元平面上において、アルミニウム管を集積して形成した平面構造体を１層ないし複数積層して形成されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の構造体。
【請求項７】
隣接する前記アルミニウム管と平行に、アルミニウムよりも小さい熱膨張係数をもつ金属または合金を配置し、前記アルミニウム管と前記金属または合金を耐熱性に優れた接着材料で固定することを特徴とする請求項５から請求項６のいずれかに記載の構造体。
【請求項８】
アルミニウム管と平行に配置された前記金属が、チタンを含むことを特徴とする請求項７に記載の構造体。
【請求項９】
アルミニウム管と平行に配置された前記合金が、鉄およびニッケルを含むことを特徴とする請求項７に記載の構造体。
【請求項１０】
前記金属または合金の熱膨張係数が、０．１〜９．０×１０−６／Ｋの範囲であることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の構造体。
【請求項１１】
隣接する前記平面構造体の向きについて、管状空間の延びている方向を向きとし、積層の厚さ方向を軸とするときの角度のずれが、０〜９０度の範囲をとることを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれかに記載の構造体。
【請求項１２】
隣接する前記アルミニウム管の隙間、あるいは隣接する前記アルミニウム管の間に配置された前記金属または合金の露出部を、アルミニウムの溶射により埋めることを特徴とする請求項５から請求項１１のいずれかに記載の構造体。
【請求項１３】
表面を研磨したことを特徴とする請求項５から請求項１２のいずれかに記載の構造体。
【請求項１４】
隣り合う前記管状空間において、熱の輸送方向が交互に逆になるように、外部冷却装置に接続することを特徴とする請求項５から請求項１３のいずれかに記載の構造体。
【請求項１５】
面方向の熱膨張係数が、８．０〜９．０×１０−６／Ｋの範囲であることを特徴とする請求項６から請求項１４のいずれかに記載の構造体。
【請求項１６】
前記構造体は板状であることを特徴とする請求項１〜１５の何れかに記載の構造体。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれかに記載の構造体を背面基板として構成したプラズマディスプレイパネルであって、
前面ガラス基板上に表示電極、バス電極、誘電体層、保護膜を形成して前面板とし、
前記背面基板上にアドレス電極、誘電体層、隔壁、蛍光体を形成して背面板とし、
前記前面板と前記背面板を対向して接合し、周囲を封止材料で封止し、放電空間内部の空気を放電ガスで置換して密封したことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
次に、従来のプラズマディスプレイパネルの技術について説明する。プラズマディスプレイパネルは、電極が形成された２枚のガラス板をわずかな隙間を空けて対向させ、隔壁によって小さく区切られた空間内でプラズマ放電を起こし、発生した紫外線を蛍光体が可視光に変換することにより画像を表示している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
すなわち，本発明は，陽極酸化可能な金属で構成される構造体であって、前記構造体は密閉された内部空間を有し、前記構造体の前記内部空間に面する内壁の一部または全体がエッチングにより海綿形状に加工されており、前記構造体の表面および前記内壁は陽極酸化皮膜により被覆されており、前記構造体の前記内部空間に冷媒として機能する物質が密封されていることを特徴とする構造体である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
また，表面を研磨したことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
構造体の表面を研磨して平坦化することができる。この構成によれば、微細な隔壁や電極を形成するなど、表面にさらに精密な加工をすること可能になる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
最後に、隔壁１３で区切られたセル内に蛍光体１４を塗布し、背面板を完成させる。蛍光体１４には、紫外線によって赤色、青色、緑色の各色に発光する３種類の材料を用い、各々隔壁で区切られたセルに塗布する。３色の蛍光体のセルを１つの単位として、これを周期的に並べて画面を構成する。