(57)【要約】【課題】開口率が高いため高性能（高精細・高輝度）で、絶縁信頼性が高くかつ安価な画像表示装置用金属隔壁を提供すること、また、そのための有効な絶縁処理プロセス（画像表示装置用金属隔壁の製造方法）を提供する。【解決手段】多数の貫通孔を有する金属隔壁用基板に、ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系、Ｐ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系のうちの少なくとも一種を主成分とする酸化物層を形成した画像表示装置用金属隔壁であり、多数の貫通孔を有する金属隔壁用基板に、ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系、Ｐ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系のうちの少なくとも一種を主成分とする酸化物層を形成して画像表示装置用金属隔壁とする製造方法において、前記酸化物層の形成は、気相成長法によって形成する画像表示装置用金属隔壁の製造方法である。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の貫通孔を有する金属隔壁用基板に、ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系、Ｐ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系のうちの少なくとも一種を主成分とする酸化物層を形成したことを特徴とする画像表示装置用金属隔壁。
【請求項２】
ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系の酸化物層はＰ２Ｏ５を０．３〜２０ｍａｓｓ％含有し、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系の酸化物層は、Ｌｉ２Ｏを５〜１６ｍａｓｓ％含有し、Ｐ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系の酸化物層はＡｌ２Ｏ３を８〜２２ｍａｓｓ％含有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置用金属隔壁。
【請求項３】
酸化物層の厚みを０．１〜５μｍの厚みに被覆することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置用金属隔壁。
【請求項４】
多数の貫通孔を有する金属隔壁用基板に、ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系、Ｐ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系のうちの少なくとも一種を主成分とする酸化物層を形成して画像表示装置用金属隔壁とする製造方法において、前記酸化物層の形成は、気相成長法によって形成することを特徴とする画像表示装置用金属隔壁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【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パネル（以下ＰＤＰと称する）やフィールドエミッションディスプレイ（以下ＦＥＤと称する）等の薄型の画像表示装置に使用される金属隔壁及びとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄型の画像表示装置において、例えばＰＤＰ等のガス放電型画像表示装置においては、一つの放電空間を形成し隣接したセルと色の干渉を防止するための仕切りとして絶縁性隔壁が必要である。また、ＦＥＤにおいては、冷陰極と蛍光体との間隔を一定に保持するためのスペーサとしての役割をする絶縁性隔壁が必要である。
これらの隔壁の製造方法について具体的に言えば、例えばＰＤＰでは、鉛を含むガラスを基板素材として、主にサンドブラスト法により製造されている。
また、特開平３−２０５７３８号「メタルコアリブおよびその製造方法、並びに該メタルコアリブを用いたプラズマディスプレイパネル」では、ガラスを含む誘電体を表面に形成した金属隔壁が提案されている。この公報中では金属隔壁用基板表面に主として電着法によってガラスを含む誘電体を形成する絶縁処理方法が開示されている。
また、特開２０００−３６７５号、特開２０００−６４０２７号、特開２００１−５２６１５号には、本出願人から、気相成長法を利用して金属隔壁用基板に酸化物を形成する絶縁処理方法を提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
まず、サンドブラストによるガラス隔壁の製造方法は工程が煩雑であり、生産性が悪くコストが高くなるばかりか、製造されたガラス隔壁自体および除去されたガラス粉に有害な鉛が多く含まれるため、環境上好ましくないという問題点があった。
また、ＰＤＰの高性能化は隔壁の構造に制限され易く、特に、高精細化・高輝度化のためには隔壁の幅を小さくし開口率を高める必要があるが、ガラス隔壁は脆いため隔壁の幅を小さくすることが困難であるという問題点があった。
【０００４】
一方、特開平３−２０５７３８号に主として開示される電着技術では、本発明者等の検討により、気泡が絶縁層中に残存するため位置によって絶縁性のばらつきが大きくなるということが分かった。従って、絶縁性を確保するためには膜厚を厚くする必要があるが、膜厚を厚くすると開口率が低下してしまい、高精細化できないという問題がある。
また、同公報の中で電着以外の絶縁処理法として開示されるガラス粉末を分散した溶液中へのディッピング法やスプレー法では、膜厚が均一にならないこと、更に金属の焼成酸化法および陽極酸化法では膜質が緻密にならないために十分な絶縁性が得られないこと、そして粉体静電塗布法では膜厚が厚くなり過ぎて１０μｍ以下に制御することが難しいこと、から現在のところＰＤＰ等の画像表示装置の金属隔壁は実用化されていないのが実情である。
【０００５】
次に、特開２０００−００３６７５号、特開２０００−０６４０２７号、特開２００１−０５２６１５号には、気相成長法を利用して金属隔壁用基板にＡｌ２Ｏ３等の酸化物を１μｍ以上の厚みに形成する絶縁処理方法を提案しているが、酸化物の膜の熱膨張係数が金属隔壁に近い熱膨張係数に調整されてないため、実用製品サイズの４０インチ程度に大型化した場合に、酸化物の膜にクラックが生じる問題が新たに発生し、実用化されていないのが現状である。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、開口率が高いため高性能（高精細・高輝度）で、絶縁信頼性が高くかつ安価な画像表示装置用金属隔壁を提供すること、また、そのための有効な絶縁処理プロセス（画像表示装置用金属隔壁の製造方法）を提供することを目的とする。
【０００６】
【問題を解決するための手段】
上述のように、特開平３−２０５７３８号、特開２０００−００３６７５号、特開２０００−０６４０２７号、特開２００１−０５２６１５号に記載された具体的な金属隔壁の絶縁処理方法では、実用的な画像表示装置用の金属隔壁を得るのが困難である。
本発明者等は、画像表示装置用金属隔壁に最適な絶縁層を形成するため種々の絶縁処理方法と絶縁膜成分を鋭意検討した結果、金属隔壁に求められる高開口率と絶縁性を兼備し、鉛等の有害物質を含まず、絶縁層の熱膨張係数が金属隔壁に近い熱膨張係数に調整可能な新たな酸化物組成と、その製造方法を見出し本発明に到達した。
【０００７】
即ち本発明は、多数の貫通孔を有する金属隔壁用基板に、ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系、Ｐ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系のうちの少なくとも一種を主成分とする酸化物層を形成した画像表示装置用金属隔壁である。
好ましくは、ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系の酸化物層はＰ２Ｏ５を０．３〜２０ｍａｓｓ％含有し、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系の酸化物層は、Ｌｉ２Ｏを５〜１６ｍａｓｓ％含有し、Ｐ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系の酸化物層はＡｌ２Ｏ３を８〜２２ｍａｓｓ％含有する画像表示装置用金属隔壁である。
更に好ましくは、酸化物層の厚みを０．１〜５μｍの厚みに被覆する画像表示装置用金属隔壁である。
また本発明は、多数の貫通孔を有する金属隔壁用基板に、ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系、Ｐ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系のうちの少なくとも一種を主成分とする酸化物層を形成して画像表示装置用金属隔壁とする製造方法において、前記酸化物層の形成は、気相成長法によって形成する画像表示装置用金属隔壁の製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の重要な特徴は、画像表示装置用金属隔壁とすべき金属隔壁用基板に熱膨張係数を適正化された酸化物を形成した点にある。
以下に本発明を詳しく説明する。
本発明において、多数の貫通孔を有する金属隔壁用基板は酸化物層で被覆されて画像表示装置用金属隔壁となり、この画像表示装置用金属隔壁は前面板ガラスと背面板ガラスの間に挟まれて画像表示装置に使用される。
この画像表示装置用金属隔壁はパネルの組立工程で５００℃程度の熱サイクルを受けるため、熱膨張差が大きい場合、熱応力が発生しパネルが破損して画像表示装置として機能できなくなる。それを防ぐためには、隔壁は前面板ガラス及び背面板ガラスと熱膨張係数を近似させることが好ましい。
【０００９】
現状では、例えばＰＤＰの前面板・背面板ガラスには熱膨張係数（２０〜５００℃）が８×１０−６／℃程度のソーダライムガラスや高歪点ガラスが用いられているため、金属隔壁用基板にはＮｉを質量％で４０〜５２％の範囲で含み、残部が実質的にＦｅからなるＦｅ−Ｎｉ系合金を用いると良く、このうちＮｉがｍａｓｓ％で４５％〜４９％の範囲であるＦｅ−Ｎｉ系合金が特に好ましい。これらのＦｅ−Ｎｉ系合金は、熱膨張係数を上記ガラスに近似させることができ、且つエッチング法により微細な貫通孔を容易に形成できるため、金属隔壁用基板に適している。
【００１０】
本発明においては、上述した金属隔壁用基板の表面に酸化物層を形成する。
本発明でいう気相成長法とは、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相成長法（以下ＣＶＤ法と称す）等を利用して、金属や金属化合物を気化した原料ガスを基板表面に衝突させることにより、金属酸化物層を形成する成膜法のことである。
この方式では、ピンホールの少ない緻密な膜が形成できるため、絶縁性の保証という面において優れているが、成膜速度は遅いため生産性が悪いという特徴がある。そのため、実用化する場合にはできる限り薄い酸化物の膜形成として適用すると良い。
これには、最近ＰＤＰの消費電力低減のため、ＰＤＰ駆動時の低電圧化が進んでおり、緻密な膜が得られる製法によれば、例えば１〜２μｍ以下の膜厚で絶縁性が問題ないＰＤＰが増加しているという背景もあり、薄くとも緻密な酸化物の膜であれば十分にＰＤＰに用いることができるため、本発明の気相成長法の適用が有効である。
【００１１】
また、本発明で利用する気相成長法を用いれば、酸化物層の膜厚を任意の厚みに緻密に形成することができる。但し、過度に酸化物層を厚くすると開口率の低下につながるため、開口率の観点から膜厚は５μｍ以下が好ましい。
一方、絶縁性の観点からは、厚みが０．１μｍ未満では十分な絶縁性を得られない。そのため、開口率と絶縁性を共に満足させるには、０．１〜５μｍの厚さの酸化物層を形成させれば良く、より確実に開口率と絶縁性を満足させるためには、０．１〜２μｍの範囲である。
【００１２】
ところで、酸化物層の特性としてはＰＤＰの組立てプロセスにより、５００℃程度の熱サイクルを受けるため、金属隔壁用基板の熱膨張係数（２０〜５００℃）の８×１０−６／℃に近い６〜１０×１０−６／℃であることが望ましく、軟化する性質を有す酸化物の場合は、その軟化点が５００℃以上であることが望ましい。
酸化物層の熱膨張係数が、これらの範囲から外れると、熱サイクルにより膜にクラックが発生したり、剥離する危険性が生じる。また、酸化物層の軟化点が５００℃以下の場合には、例えばＰＤＰの組立て中に、酸化物層が軟化して膜の形状が変化して膜厚が薄くなる可能性がある。
【００１３】
そこで本発明においては、金属隔壁に近い熱膨張係数に調整しやすいこと、さらに前述した気相成膜用の原料が比較的入手しやすさも考慮して、本発明で用いる酸化物としてＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系、Ｐ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系を選んだ。
これらの酸化物は、単独成分の酸化物と比較し、所望の熱膨張係数（２０〜５００℃）の６〜１０×１０−６／℃に調整しやすいという利点がある。
なお、本発明においては上述のＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系、Ｐ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系を主成分とすると規定した。これはＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系、Ｐ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系が５０％以上ということであり、熱膨張係数や気相成膜用の原料の入手しやすさ等を考慮して、適宜幾つかの酸化物を添加しても良い。
【００１４】
また本発明において、ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系ではＰ２Ｏ５を０．３〜２０ｍａｓｓ％含有したＳｉＯ２、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系ではＬｉ２Ｏを５〜１６ｍａｓｓ％含有したＳｉＯ２、Ｐ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系では、Ａｌ２Ｏ３を８〜２２ｍａｓｓ％含有したＰ２Ｏ５では熱膨張係数が画像表示装置用金属隔壁とすべき金属隔壁用基板に熱膨張係数の整合性という点で良好であり、これらの範囲に調整した酸化物を用いることが好ましい。
なお、上述以外の複合酸化物として、ＭｇＯとＳｉＯ２の混合物で例えば、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（フォルステライト）やＭｇＯとＡｌ２Ｏ３の混合物で例えば、ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３（スピネル）の利用も可能である。
【００１５】
なお、付け加えておくと、本発明の気相成長法のうちのＣＶＤ法における原料としては、金属有機化合物（金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレートなど）、金属無機化合物（硝酸塩、塩化物など）等も用いることができる。
中でも、金属元素含有有機物である例えば金属アルコキシド等は安価であるため、低コストプロセスという面で有利である。
本発明では、これらの酸化物を成膜して酸化物層とするが、酸化物層は一層であってもよく、また、複数層としてもよい。なお、複数層とする場合には全てを異なる酸化物としてもよいが、同じ酸化物で形成される層を複数積層させてもよい。
以上の説明で明らかなように、本発明では酸化物層形成に際し低融点ガラスを使用しないため有害な鉛を本質的に含まない。従って、本発明は環境上の問題も発生しないという効果も併せ持っている。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を更に詳細に実施例を用いて説明する。
金属隔壁用素材には熱膨張係数８．０×１０−６／℃のＦｅ−４７ｍａｓｓ％Ｎｉ合金を用い、４２インチＰＤＰ用金属隔壁の基板とすべく、ＦｅＣｌ３水溶液をノズルから噴射するスプレー式の湿式エッチング法で所定形状の板材に多数の貫通孔を形成して金属隔壁用基板とした。加工された金属隔壁用基板の開口率は５５％であった。
【００１７】
気相成長法としては、スパッタリング、イオンプレーティング、熱ＣＶＤの３手法で成膜テストした。使用した原料について説明する。
スパッタリングでは、各種酸化物のターゲットを用意して、Ａｒガスでこのターゲットをスパッタリングすることにより金属隔壁用基板に成膜した。
イオンプレーティングでは、各種酸化物のペレット状試料を入手し、るつぼに入れた状態でＥＢ溶解しながら、基板に負の電圧を印加すると、これら酸化物の気化したガスがイオン化し、基板にこれらのイオンガスを引き付けることにより金属隔壁用基板に成膜した。
熱ＣＶＤでは、各種金属アルコキシドと金属アセチルアセトネートを原料として利用し、これらを気化器で加熱して気化させたガスを、キャリアガスと共に基板に吹き付けることにより金属隔壁用基板に成膜した。
【００１８】
次に、比較例として特開平３−２０５７３８号で開示される絶縁処理方法（電着法）を用いて隔壁を作成した。平均粒径が６μｍのＢｉ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏ系ガラス粉末を原料として用いて、この粉末を分散した溶液中に基板を浸漬し、基板に電圧を印加することにより、この粉末を基板表面に堆積させて膜を形成した後、６３０℃で大気中で加熱―溶融させることにより、酸化物層を形成した。
【００１９】
評価方法について説明する。
酸化物層の厚みは金属隔壁の平面部の断面の走査電子顕微鏡写真から測定した。その一例（Ｎｏ．４）を図１に示す。
絶縁性については、金属隔壁で孔のない平面部においてＪＩＳ−Ｃ２１１０に従い絶縁破壊電圧を測定し、１０点の平均値として算出した。それぞれの結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１の結果より、本発明によるＮｏ．２〜７は絶縁破壊電圧として、５０Ｖ以上が確保されており、この金属隔壁をＰＤＰとＦＥＤのパネルに組立てて駆動させたところ絶縁性に問題なく、表示装置として正常に作動することを確認した。
また、図１に示す断面顕微鏡写真から、金属隔壁用素材表面に、均一な酸化物層が形成されているのが分かる。なお、酸化物層の外側に白く見える砕けたものは、研磨によって砕けたニッケルメッキである。
また、開口率は、絶縁層形成後では、形成前の５５％から５４％へ僅かに低下したが、現行のガラス隔壁使用ＰＤＰと比較して輝度はほぼ同レベルであることが確認できた。
一方、従来方法（特開平３−２０５７３８号に開示される方法）のＮｏ．７では、開口率が５５％から４４％へ大きく低下し、現行のガラス隔壁使用ＰＤＰと比較して輝度が低下してしまうことが確認された。また、Ｎｏ．１は、ＰＤＰの組立て工程における熱サイクルにより、クラックが発生して、正常に駆動しなかった。
【００２２】
以上の結果から、本発明の製造方法を適用すれば、絶縁層の膜厚を片面で５μｍ以下に抑えても十分な絶縁性を得ることができ、開口率も実用上問題ないレベルの画像表示装置用金属隔壁を得ることができた。また、画像表示装置としてＰＤＰに組み込んだ性能面でも従来方式と比較して輝度を確保できることが分かった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、開口率が高く高性能（高精細・高輝度）で、絶縁信頼性が高く、安価な画像表示装置用金属隔壁を提供すること、また、そのための有効な絶縁処理プロセス（画像表示装置用金属隔壁の製造方法）を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像表示用金属隔壁の断面顕微鏡写真である。
【図１】
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