(57)【要約】【課題】絶縁性だけでなく高い反射特性を有するＰＤＰ用金属隔壁とその製造法を提供する。【解決手段】多数の貫通孔を有する金属基板上に層を形成してなるプラズマディスプレイ用隔壁において、前記金属基板上に形成された層は表面側からＡｌ２Ｏ３層―Ａｌ層から成る膜を形成したプラズマディスプレイ用金属隔壁であり、電解Ａｌメッキと陽極酸化を連続して行うことによって被膜を形成し、Ａｌ２Ｏ３層の厚みが０．５〜１０．０μｍであるプラズマディスプレイ用金属隔壁である。更に望ましくは、Ａｌ層の厚みが、０．０５〜０．４０μｍであり、Ａｌ層の表面粗さが、Ｒａ：０．５μｍ以下であるプラズマディスプレイ用金属隔壁である。【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基板上に層を形成してなるプラズマディスプレイ用金属隔壁であって、前記金属基板上に形成された層が表面側から絶縁層―Ａｌ層を有する多層構造から成ることを特徴とするプラズマディスプレイ用金属隔壁。
【請求項２】
前記Ａｌ層と金属基板との間に密着性を上げるための層を設けた請求項１に記載のプラズマディスプレイ用金属隔壁。
【請求項３】
前記金属基板上はエッチング処理されてなる請求項１または２に記載のプラズマディスプレイ用金属隔壁。
【請求項４】
前記Ａｌ層が電解Ａｌメッキによって形成された請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用金属隔壁。
【請求項５】
前記絶縁層はＡｌ２Ｏ３層でありＡｌ層の一部を陽極酸化することによって形成された請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用金属隔壁。
【請求項６】
前記Ａｌ層の厚みが０．１〜３．０μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用金属隔壁。
【請求項７】
前記絶縁層の厚みが０．５〜１０．０μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマディスプレイ用金属隔壁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰと略）に使用される金属隔壁を絶縁処理したものに関する。
【０００２】
ＰＤＰ等のガス放電型画像表示装置では、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となる。従来このＰＤＰ用隔壁の製造方法としては、鉛を含むガラスを素材として使用し、主にサンドブラスト法により多数の貫通孔を形成して製造されているが、このような隔壁の製造法は工程が煩雑であることと欠けが発生しやすく歩留りが悪いことから、生産性が悪くコストが高くなる。それに加えて、製造された隔壁及びサンドブラスト法によって除去されたガラスには有害な鉛が多く含まれるため、環境上好ましくない。
【０００３】
性能面においては、隔壁の構造に依存するケースが多く、特に、高精細化と高輝度化のためには貫通孔同士を隔てる隔壁の幅を小さくして、開口率を高めるとともに高い隔壁を形成して放電空間を広げて蛍光体塗布面積を増加させることが必要である。ところが、ガラス隔壁は脆いため、貫通孔同士を隔てる隔壁の幅を小さく加工することや高い隔壁を形成することが困難である。
【０００４】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平３−２０５７３８号公報
【特許文献２】
特開２０００−６４０２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の問題を解決するため、特開平３−２０５７３８号公報には電着法によって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おり、また、特開２０００−６４０２７号公報にはＡｌ２Ｏ３を蒸着法により表面に形成した金属隔壁が提案されている。これらの金属製のＰＤＰ用隔壁では、金属基板に所定の貫通孔をエッチング加工によって形成するため、貫通孔形成も容易であり、有害な鉛を排出することもなく、エッチング加工条件を変更することで、厚い材料を素材としてＰＤＰ用の金属隔壁とすることができるという利点がある。
しかしながら、上述の特開平３−２０５７３８号公報や特開２０００−６４０２７号公報に開示された組成や構造の絶縁膜では、上記利点は有しているものの光に対する反射率が低いため、これらの組成・構造から成る絶縁膜を有する金属隔壁を使用して、ＰＤＰを作製すると輝度が大幅に低下することが判明した。これらの被膜をスパッタリング等の従来技術を用いて作製した場合には、隔壁の両面をコーティングしなければならないので作業効率が悪い。また、画面の大型化に伴い大きなサイズの隔壁を処理する必要が生じると考えられるが、スパッタリング等では、サイズの大型化に伴って均一な被膜が形成しづらくなる。本発明では、これらの問題を克服する被膜の形成方法を提供する。
【０００６】
【問題を解決するための手段】
本発明者は金属基板を用いてなるＰＤＰ用金属隔壁の絶縁処理方法を種々検討した。その結果、Ａｌメッキと絶縁層（陽極酸化によるＡｌ２Ｏ３層）を組み合わせることによって上記課題を解決できることを見出した。つまり本発明は、多数の貫通孔を有する金属基板上に層を形成してなるプラズマディスプレイ用金属隔壁であって、前記金属基板上に形成された層が表面側から絶縁層―Ａｌ層を有する多層構造から成ることを特徴とする。このＡｌ層と金属基板との間に密着性を上げるための層、例えばストライクＮｉメッキやストライクＣｕメッキを設けることで安全性の高いＰＤＰ用金属隔壁を得ることができる。また、金属基板上をエッチング処理することで同様に密着性をあげることが可能である。Ａｌ層が電解Ａｌメッキによって形成することにより、従来のような蒸着法と異なり１度の処理工程で金属基板の両面を被覆処理することが可能である。さらに絶縁層はＡｌ２Ｏ３層でありＡｌ層の一部を陽極酸化することによって形成することで複数の組成を扱うことなく、かつ容易に絶縁層を得ることが可能で有る。詳細は後述する。
【０００７】
Ａｌメッキの方法としては、溶融アルミメッキ、電解アルミメッキ、拡散浸透メッキ等があるが、ＰＤＰ用金属隔壁へのメッキとしては電解アルミメッキが好ましい。溶融アルミメッキでは、被膜が数十〜数百μｍと厚くなり貫通孔を塞ぐ恐れがある。また、ピンホールを生じやすく、陽極酸化によって基板が侵食される可能性が大きいからである。拡散浸透メッキでは被膜を均一に付着させることが困難であることから、ＰＤＰ用金属隔壁の表面処理としては適してない。
陽極酸化の方法としては、硫酸浴、蓚酸浴等があるが、何れの方法でも良い。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の重要な特徴は、ＰＤＰ用金属隔壁となる金属基板の表面処理方法として、絶縁層とＡｌ層、特に電解Ａｌメッキと陽極酸化を組み合わせた多層膜構造を形成することによって、作業時間を大幅に短縮し、且つ反射特性、絶縁性ともに優れた被膜を得ることである。
以下に、これらの処理の説明を行う。
【０００９】
電解Ａｌメッキでは、水素発生の電位よりもＡｌ析出の電位が卑であるため、水系のメッキ液では処理が困難である。従って、有機溶剤を用いた非水系のメッキ液が種々報告されているが、本発明はそれら何れのメッキ液を用いてもよい。例として、１）テトラヒドロフラン、２）ジエチルエーテル等のエーテル類、３）トルエン、ベンゼン、キシレン、シメン、クメン、エチルベンゼン、メチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、臭化ベンゼン等のベンゼン類および、これら２種以上の混合物、４）炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、５）アセトニトリル、６）エタノール等のアルコール類の有機物が使用可能である。Ａｌメッキ源としては、塩化Ａｌ、臭化Ａｌ等のＡｌハロゲン化物の無水塩が使用できる。また、必要に応じて、水素化リチウムＡｌ、水素化リチウム、塩化リチウム、アスコルビン酸、タンニン酸、ポリスチレン、テトラメチルアンモニウムハロゲン化物、テトラエチルアンモニウムハロゲン化物等の還元剤を使用することができる。
陽極酸化用の処理液としては、蓚酸浴、硫酸浴が一般的に使用されているが、Ａｌ下地へのダメージを軽減するため、２０℃以下の低温で行うことが好ましい。このとき、下地がＳｉ、Ｍｇ等の不純物を含んでいる場合には、陽極酸化できないので、電解メッキによって生成する被膜は純Ａｌが好ましい。
【００１０】
電解メッキによるＡｌ層の厚みは０．５〜２０μｍであれば製造可能だが０．５５〜１０．４０μｍであればより好ましい。Ａｌ層膜厚が０．５μｍより薄くなると、陽極酸化液によって絶縁層を形成する場合にはＡｌ層が溶出して基板そのものにダメージを与えることが考えられ、さらに陽極酸化被膜が得られないため十分な絶縁性が得られない。また、膜厚が２０μｍを超えるとＰＤＰ用金属隔壁の適用による開口率向上の効果を減じる上、金属基板との熱膨張差により絶縁層にき裂や剥離が生じ易くなる。更に好ましくは５〜８μｍ程度である。
【００１１】
陽極酸化によってできたＡｌ２Ｏ３層の膜厚は０．５〜１０．０μｍが好ましい。０．５μｍ未満では２００Ｖの破壊電圧は得られず、絶縁性が悪くなるためである。被膜の絶縁性は被膜厚さと密接な関係にあるので、１０．０μｍ以上では絶縁性は更に良好となると考えられるが、開孔率の低下や亀裂を生じる恐れがある。好ましい範囲は２〜８μｍ、さらに好ましい範囲は４〜６μｍである。さらに最外層に別の層を設けることも可能であり、これらは実質的に均等の技術に入る。
【００１２】
上述のＡｌ２Ｏ３層に代表される絶縁層の下側に配されるＡｌ層は本発明のＰＤＰ用金属隔壁においては反射特性を向上させる効果がある。従って、Ａｌメッキ層の全てを陽極酸化するべきではない。このＡｌ層は平滑な表面状態であると波長：４００〜７００ｎｍの範囲において光の反射率が８０％を超える金属であり、高い反射特性を得るために必要な層である。最終的に残存するＡｌ層膜厚は、光を反射するに好適な厚みであれば良く、具体的には、０．１〜３．０μｍが良く、好ましくは、０．１５〜２．０μｍである。
この理由は、膜厚が０．１μｍ以下では、光の透過が起こり反射率が低下し、膜厚が、３．０μｍ以上では熱処理工程で金属基板との熱膨張差による応力が大きくなるため、剥離が生じやすくなるためである。
【００１３】
また、Ａｌ層の絶縁層側の表面粗さが粗いと乱反射が起こり反射率が低下し易いので、面粗さは小さいほど良い。反射率を７０％以上とするためには、Ｒａ：０．５μｍ以下とすると良く、Ｒａ：０．１μｍ以下であれば反射率を８０％程度とすることも可能である。
この反射膜の面粗さは金属基板の面粗さに大きく依存するため、金属基板のエッチング加工時に平滑な加工面になるように条件設定するか、またはエッチング加工後に化学研磨剤や光沢酸洗液により平滑処理を施すことが有効である。本発明のように電解Ａｌメッキ膜の場合には、メッキ後に研磨を行って平滑にすることも可能である。
【００１４】
本発明に用いられる隔壁用の金属基板は、エッチング加工によって多数の貫通孔を穿孔した後、上記の二層構造の層を形成してＰＤＰ用金属隔壁となる。ＰＤＰ用金属隔壁は前面板と背面板の間に挟まれて使用される。
このＰＤＰ用金属隔壁はパネルの組立工程で４５０〜６００℃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、隔壁は前面板及び背面板と熱膨張係数を近似させることが好ましい。
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が８．５×１０−６／℃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、金属基板にはＮｉを質量％で４０〜５２％の範囲で含んで、残部実質的にＦｅからなるＦｅ−Ｎｉ系合金を用いると良く、特に好ましくはＮｉが質量％で４５％〜５０％の範囲であり、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パターンを容易に形成できるため、金属基板用素材に適している。
【００１５】
なお、上述した４２Ｎｉ−Ｆｅ合金、４７Ｎｉ−Ｆｅ合金、５０Ｎｉ−Ｆｅ合金等は代表的であるが、これらの他、４２Ｎｉ−６Ｃｒ−Ｆｅ合金等のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金、或いはＮｉの一部を１０％以下のＣｏで置換したＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、更には、これらの合金に強度を向上させる元素を適宜添加しても良い。
【００１６】
以下、本発明を更に詳細に実施例を用いて説明する。
（実施例１）
金属隔壁用素材には熱膨張係数８．３×１０−６／℃のＦｅ−４７ｍａｓｓ％Ｎｉ合金の薄板（２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．２０ｍｍｔ）を用い、ＰＤＰ用隔壁の形状となるように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多数の貫通孔を形成した。この金属基板上に、Ａｌメッキ膜の密着性を向上させる目的で、前処理として表１に示すように約２μｍのニッケルストライクメッキを施し、充分に水洗乾燥を行った。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
次に電解Ａｌメッキ法により、Ａｌ層を形成した。このときのメッキ条件は表２に示す通りである。
【００１９】
【表２】
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【００２０】
このメッキを行う際には、水分の混入がないよう留意した。また、メッキ時間を変えることで被膜の厚さを調節した。その後、硫酸水溶液にて陽極酸化を行い、Ａｌメッキ膜上部をＡｌ２Ｏ３層とした。尚、このときの条件は表３に示す通りである。
【００２１】
【表３】
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【００２２】
ここでも、時間を変化させることで、陽極酸化膜の厚さを調節した。このようにして、メッキと陽極酸化を連続して処理し、Ａｌ２Ｏ３層−Ａｌ層からなる被膜を形成し、ＰＤＰ用金属隔壁とした。このＰＤＰ用金属隔壁を５００℃×１ｈ大気中で熱処理した後、種々の特性を評価した。反射率は、分光測色計により４００〜７００ｎｍの波長領域における反射率を測定した。絶縁性は、金属隔壁で孔の無い平面部の片面を砥石でコーティング膜を削った後に絶縁破壊電圧をＪＩＳ−Ｃ２１１０に従い測定し、１０点の平均値としてまとめた。それらの結果を表４に示す。
【００２３】
【表４】
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【００２４】
表４の結果より、Ｎｏ．１と３，４の比較からＡｌ層の厚みが０．０５μｍ以下では、反射率の低下が大きいことが分かる。
次に、Ｎｏ１と５〜７の比較から、反射膜の面粗さが粗いと反射率が低下し、面粗さＲａ：０．５μｍ以上では、反射率が７０％以下に低下することが分かる。
以上の結果から、本発明の方法により形成したＰＤＰ用金属隔壁は、高い反射特性と優れた絶縁性を兼備できることが分かる。
【００２５】
（実施例２）
別途作製した本発明のＰＤＰ用金属隔壁（成膜まま、冷熱サイクル後）と、Ａｌ２Ｏ３を蒸着法により金属基板の表面に塗布した従来のＰＤＰ用金属隔壁（試料Ｎｏ．８）を用いて波長に対する反射率の比較をした。図１にその結果を示す。スパッタによるＡｌ２Ｏ３被覆では４００〜７００ｎｍでの反射率が最大でも６０％に満たないことが解る。さらに本発明品では波長が小さくなるに従い反射率が向上するが、従来のスパッタによるＡｌ２Ｏ３被覆では波長が大きくなると反射率が上がる傾向が有り、しかも一律ではなく波長の増加に対して振幅していることがわかる。この改善策としてＡｌ２Ｏ３の蒸着前にＴｉを蒸着する手法があるが工数が増えるためコスト増に繋がる。さらに蒸着法では両面を交互に処理する必要があり製造ラインの簡素化がさらに困難で有る。対して本発明のＰＤＰ用金属隔壁では４５０ｎｍ以下の波長であっても反射率が低減しないことを確認できた。これは５００℃×１ｈの熱処理後に放冷した冷熱サイクル（組立工程中の熱サイクルを想定）を施したものでも同様の傾向であった。さらにはＡｌ層を電解Ａｌメッキしているため１度の工程で金属基板の両面を被覆処理可能であり、かつ絶縁層はＡｌ層を一部陽極酸化により最表面をＡｌ２Ｏ３化して形成しているため同様に金属基板の両面を同時に被覆処理可能である。このため反射特性を向上させるだけでなく安価でかつ容易に製造することができた。また、参考までに表４中の試料ＮＯ．９のＰＤＰ用ガラス隔壁の反射率を併記する。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、絶縁性と高い反射特性を兼備した金属隔壁を短時間で精度よく提供することが可能となり、ＰＤＰの高輝度化に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＰＤＰ用金属隔壁と従来のものの反射率を比較したグラフである。
【図１】
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