(57)【要約】【課題】鉄系金属シート状ブラックマトリクスと前面ガラス基板との接着強度を改善し、鉄イオンによる蛍光体輝度の低減を抑制する。【解決手段】蛍光体を塗布するための多数の開口ＡＰＡをマトリックス状に設けた鉄・ニッケル系合金のベースシートＳＨＴの表面をＦｅ3Ｏ4とＦｅ2Ｏ3を共に含む膜厚０．６〜３μｍの酸化皮膜ＦＬＸで被覆したシート状の鉄系金属シート状のブラックマトリクスＢＭを黒色フリットガラスＢＦＴで前面ガラス基板ＢＦＴに接合する。【選択図】図４
2007242256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体を埋設して塗布するためのマトリクス配置された複数の開口を有し、表示装置の前面ガラス基板に接着されるブラックマトリクス用金属シート部材であって、
前記金属シート部材は、Ｆｅ−Ｎｉ系合金シートの表面に、膜厚が０．６〜３．０μｍのＦｅ3Ｏ4とＦｅ2Ｏ3からなる酸化皮膜を被覆してなることを特徴とするブラックマトリクス用金属シート部材。
【請求項２】
請求項１記載のブラックマトリクス用金属シート部材であって、
前記酸化皮膜に対してＣｕＫα線を光源としたＸ線回折測定を実施した時、Ｆｅ3Ｏ4の（３１１）ピークおよびＦｅ2Ｏ3の（１０４）ピークが共に検出され、後者のピーク強度が前者に対し、０．１〜１．０の範囲にあることを特徴とするブラックマトリクス用金属シート部材。
【請求項３】
請求項１又は２記載のブラックマトリクス用金属シート部材であって、
前記前面ガラス基板へ接合する側の面における前記酸化皮膜の膜厚が、該接合する側の面と反対側の面の前記酸化皮膜の膜厚より大きいことを特徴とするブラックマトリクス用金属シート部材。
【請求項４】
請求項１記載のブラックマトリクス用金属シート部材であって、
前記酸化皮膜に対してＣｕＫα線を光源としたＸ線回折測定を実施した時、前面ガラス基板へ接合する側の面でのＦｅ2Ｏ3の（１０４）ピークに対するＦｅ3Ｏ4の（３１１）ピークの比が該接合する側の面と反対側の面におけるＦｅ2Ｏ3の（１０４）ピークに対するＦｅ3Ｏ4の（３１１）ピークの比より大きく、かつ０．１〜１．０の範囲にあることを特徴とするブラックマトリクス用金属シート部材。
【請求項５】
請求項１記載のブラックマトリクス用金属シート部材であって、
前記前面ガラス基板への接着が黒色ガラスであることを特徴とするブラックマトリクス用金属シート部材。
【請求項６】
請求項５記載のブラックマトリクス用金属シート部材であって、
前記黒色ガラスがバナジウム酸化物およびリン酸化物を主成分とすることを特徴とするブラックマトリクス用金属シート部材。
【請求項７】
請求項５又は６記載のブラックマトリクス用金属シート部材であって、
前記黒色ガラスにフィラーとしてＦｅ2Ｏ3およびＦｅ3Ｏ4が添加されていることを特徴とするブラックマトリクス用金属シート部材。
【請求項８】
薄膜型電子源からなる多数のカソードを形成した背面ガラス基板と、前記カソードに対向する多数の蛍光体およびアノードを形成した前面ガラス基板と、前記背面ガラス基板の前記薄膜型電子源の形成面と前記前面ガラス基板の前記蛍光体およびアノード形成面との対向間隙に介在させて当該カソード基板と当該アノード基板との間の間隙を所定値に保持するスペーサとを有するフラットパネル型表示装置であって、
前記蛍光体は金属シート部材からなるブラックマトリクスに形成した複数の開口に埋設して塗布されており、
前記金属シート部材が、Ｆｅ−Ｎｉ系合金シートの表面に、膜厚が０．６〜３．０μｍのＦｅ3Ｏ4とＦｅ2Ｏ3からなる酸化皮膜を被覆してなることを特徴とするフラットパネル型表示装置。
【請求項９】
請求項８記載のフラットパネル型表示装置であって、
前記酸化皮膜に対してＣｕＫα線を光源としたＸ線回折測定を実施した時、Ｆｅ3Ｏ4の（３１１）ピークおよびＦｅ2Ｏ3の（１０４）ピークが共に検出され、後者のピーク強度が前者に対し、０．１〜１．０の範囲にあることを特徴とするフラットパネル型表示装置。
【請求項１０】
請求項８又は９記載のフラットパネル型表示装置であって、
前記前面ガラス基板へ接合する側の面における前記酸化皮膜の膜厚が、該接合する側の面と反対側の面の前記酸化皮膜の膜厚より大きいことを特徴とするフラットパネル型表示装置。
【請求項１１】
請求項８記載のフラットパネル型表示装置であって、
前記酸化皮膜に対してＣｕＫα線を光源としたＸ線回折測定を実施した時、前面ガラス基板へ接合する側の面でのＦｅ2Ｏ3の（１０４）ピークに対するＦｅ3Ｏ4の（３１１）ピークの比が該接合する側の面と反対側の面におけるＦｅ2Ｏ3の（１０４）ピークに対するＦｅ3Ｏ4の（３１１）ピークの比より大きく、かつ０．１〜１．０の範囲にあることを特徴とするフラットパネル型表示装置。
【請求項１２】
請求項８記載のフラットパネル型表示装置であって、
前記前面ガラス基板への接着が黒色ガラスであることを特徴とするフラットパネル型表示装置。
【請求項１３】
請求項１２記載のフラットパネル型表示装置、
前記黒色ガラスがバナジウム酸化物およびリン酸化物を主成分とすることを特徴とするフラットパネル型表示装置。
【請求項１４】
請求項５又は６記載のフラットパネル型表示装置であって、
前記黒色ガラスにフィラーとしてＦｅ2Ｏ3およびＦｅ3Ｏ4が添加されていることを特徴とするフラットパネル型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体を埋設して塗布するためのブラックマトリクス用金属シート部材及びこれを用いたフラットパネル型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子放出型の表示装置が開発されている。この種の表示装置の一例として薄膜型電子源を備えたものがある。この表示装置は、ガラスを好適とする二枚の基板を所定の間隔で貼り合わせてなる。一方の基板は背面ガラス基板あるいは単に背面基板とも称し、この背面ガラス基板の内面に複数の薄膜型電子源を画素ごとに設け、他方の基板（前面ガラス基板あるいは単に前面基板）に塗布された蛍光体に電子線を衝突させることにより、蛍光体を発光させる方式の自発光型のディスプレイである。前面ガラス基板側には３原色（赤,緑,青）の蛍光体が画素ごとに並べて設けられている。蛍光体に関しては例えば非特許文献１などに詳細に記されている。
【０００３】
さらに、外光の反射を抑えて明所コントラストを改善するため、前面板側の画素と画素の間に遮光膜（ブラックマトリックス）を設けたものが特許文献１に開示されている。また、反射した照射電子が隣接する他の領域を発光させることによる解像度や色純度の劣化を防ぐため、ブラックマトリックス上に隔壁を設ける方法が開示されている。その隔壁が絶縁物であると電子の衝突により帯電して、画質低下の原因となるため、隔壁には導電性の付与が必要である。そこで、前面ガラス基板の内面に設けるブラックマトリックスとして、多数の開口（微細孔）をマトリックス状に設けた金属シートを積層して一体化する方法が（特許文献２、特許文献３）に開示されている。
【０００４】
この形式の表示装置の組み立てに際しては、前面ガラス基板とブラックマトリクス用の金属シートを一体化した後に複数の加熱プロセスを経るため、該金属シートの熱膨張係数が前面ガラス基板の熱膨張係数とが合致している必要がある。これに該当する金属シートの材料としては、重量％でニッケルＮｉを４３〜５３％含むＦｅ−Ｎｉ系合金シートなどが好適である。この材料は、マトリックス状の多数の微細孔をエッチングにより形成することが可能である。このＦｅ−Ｎｉ系合金シートと前面ガラス基板との接合に先立ち、Ｆｅ−Ｎｉ系合金シートの接合面側をメッキや表面酸化によって黒化処理を施す。これをフリットガラスを用いて前面ガラス基板の内面に接合することにより、前面ガラス基板の表示側表面から黒く見えるようになり、さらに反射電子を遮る機能を併せ持つ。このような部材を金属ブラックマトリックスと呼ぶことにする。
【特許文献１】特開２００３−３２３８５３号公報
【特許文献２】特開２００４−１２７７２８号公報
【特許文献３】特開２００４−２６５７８１号公報
【非特許文献１】映像情報メディア学会編  「電子情報ディスプレイハンドブック」培風館  ２００１年発行。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前面ガラス基板と鉄・ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）系合金シートの接合に際し、残留応力などを考慮すれば接合温度はガラス基板の歪点以下で実施することが望ましい。プラズマディスプレイなどで用いられる高歪点ガラスでは歪点は６００℃程度であり、通常の板ガラスでは５００℃程度である。
【０００６】
一方、前記Ｆｅ−Ｎｉ系合金シートと前面ガラス基板との接合後、蛍光体の塗布と焼き付け、前面ガラス基板と背面ガラス基板の封着のため、最低でも２回の熱プロセスが施される。バインダ、溶剤と混錬して塗布された蛍光体は４００〜４５０℃で焼成する必要がある。更に、前面ガラス基板と背面ガラス基板とを封止枠で封着する際には封着内部を高温で脱ガスと排気が実施されて高真空とされる。
【０００７】
前記の熱プロセス中において、前記Ｆｅ−Ｎｉ系合金シートと前面ガラス基板との接合状態を保持する必要があり、このためには表面に酸化皮膜を有するＦｅ−Ｎｉ系合金シートと前面ガラス基板と、それらを結合するフリットガラスとの結合強度を高めることが必要である。ここで、接合強度にはＦｅ−Ｎｉ系合金シートの表面状態も影響すると考えられるが、この観点での検討はこれまでされていなかった。したがって、本発明の第１の目的は、高い接合強度を実現するための表面状態を有するブラックマトリクス用Ｆｅ−Ｎｉ系合金シートを提供することにある。
【０００８】
また、非特許文献１に記載されているように、鉄イオンは消光中心を形成する不純物として知られており、ブラックマトリクスにＦｅ−Ｎｉ合金シートを用いることによる蛍光体に与える鉄イオンの影響を検討する必要がある。しかし、こうした観点での検討がこれまでされていなかった。従って、本発明の第２の目的は、蛍光体輝度の低下の問題のないＦｅ−Ｎｉ系合金シートをブラックマトリクスに用いたフラットパネル型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記第１の目的は、以下の手段により達成される。すなわち、本発明のブラックマトリクス用金属シート部材は、蛍光体を埋設して塗布するためのマトリクス配置された複数の開口を有し、表示装置の前面ガラス基板に接着される。この金属シート部材は、Ｆｅ−Ｎｉ系合金シートの表面に、膜厚が０．６〜３．０μｍのＦｅ3Ｏ4とＦｅ2Ｏ3からなる酸化皮膜を被覆してなる。
【００１０】
また、本発明のブラックマトリクス用金属シート部材は、前記酸化皮膜に対してＣｕＫα線を光源としたＸ線回折測定を実施した時、Ｆｅ3Ｏ4の（３１１）ピークおよびＦｅ2Ｏ3の（１０４）ピークが共に検出され、後者のピーク強度が前者に対し、０．１〜１．０の範囲にあることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のブラックマトリクス用金属シート部材は、前記前面ガラス基板へ接合する側の面における前記酸化皮膜の膜厚が、該接合する側の面と反対側の面の前記酸化皮膜の膜厚より大きいことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のブラックマトリクス用金属シート部材は、前記酸化皮膜に対してＣｕＫα線を光源としたＸ線回折測定を実施した時、前面ガラス基板へ接合する側の面でのＦｅ2Ｏ3の（１０４）ピークに対するＦｅ3Ｏ4の（３１１）ピークの比が該接合する側の面と反対側の面におけるＦｅ2Ｏ3の（１０４）ピークに対するＦｅ3Ｏ4の（３１１）ピークの比より大きく、かつ０．１〜１．０の範囲にあることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のブラックマトリクス用金属シート部材は、前記前面ガラス基板への接着が黒色ガラスとすることができ、この黒色ガラスがバナジウム酸化物およびリン酸化物を主成分とすることができる。そして、黒色ガラスにフィラーとしてＦｅ2Ｏ3およびＦｅ3Ｏ4を添加することができる。
【００１４】
本発明のフラットパネル型表示装置は、薄膜型電子源からなる多数のカソードを形成した背面ガラス基板と、前記カソードに対向する多数の蛍光体およびアノードを形成した前面ガラス基板と、前記背面ガラス基板の前記薄膜型電子源の形成面と前記前面ガラス基板の前記蛍光体およびアノード形成面との対向間隙に介在させて当該カソード基板と当該アノード基板との間の間隙を所定値に保持するスペーサとを有する。そして、前記蛍光体は金属シート部材からなるブラックマトリクスに形成した複数の開口に埋設して塗布されており、前記金属シート部材が、Ｆｅ−Ｎｉ系合金シートの表面に、膜厚が０．６〜３．０μｍのＦｅ3Ｏ4とＦｅ2Ｏ3からなる酸化皮膜を被覆してなることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のフラットパネル型表示装置は、前記酸化皮膜に対してＣｕＫα線を光源としたＸ線回折測定を実施した時、Ｆｅ3Ｏ4の（３１１）ピークおよびＦｅ2Ｏ3の（１０４）ピークが共に検出され、後者のピーク強度が前者に対し、０．１〜１．０の範囲にあることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のフラットパネル型表示装置は、前記前面ガラス基板へ接合する側の面における前記酸化皮膜の膜厚が、該接合する側の面と反対側の面の前記酸化皮膜の膜厚より大きいことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のフラットパネル型表示装置は、前記酸化皮膜に対してＣｕＫα線を光源としたＸ線回折測定を実施した時、前面ガラス基板へ接合する側の面でのＦｅ2Ｏ3の（１０４）ピークに対するＦｅ3Ｏ4の（３１１）ピークの比が該接合する側の面と反対側の面におけるＦｅ2Ｏ3の（１０４）ピークに対するＦｅ3Ｏ4の（３１１）ピークの比より大きく、かつ０．１〜１．０の範囲にあることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のフラットパネル型表示装置は、前記前面ガラス基板への接着が黒色ガラスとすることができ、この黒色ガラスがバナジウム酸化物およびリン酸化物を主成分とすることができる。そして、黒色ガラスにフィラーとしてＦｅ2Ｏ3およびＦｅ3Ｏ4を添加することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、金属ブラックマトリックスを構成するＦｅ−Ｎｉ系合金シートの表面酸化膜の膜厚、組成を工夫することにより、フリットガラスとの接合強度を高めることができ、信頼性や歩留まり率が向上する。また、蛍光体と接する部分に表面酸化膜を設け、鉄イオンの消光中心の発生源となる鉄イオンの流出を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態いついて、添付の図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する実施例では、フラットパネル型表示装置の１例であるＭＩＭ方式の薄膜型電子源を備えた表示装置を例として説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明にかかる表示装置の実施例１を説明する１画素の構成例の断面模式図である。この表示装置は、背面パネルＰＮＬ１と前面パネルＰＮＬ２からなる。背面パネルＰＮＬ１は背面基板ＳＵＢ1を有し、この背面基板ＳＵＢ1の主面（内側表面）にアルミニウム（Ａl）膜を好適とする電子源の下部電極を構成する信号線ＣＬ、下部電極のアルミニウムを陽極酸化した陽極酸化膜からなる第１の絶縁膜ＩＮＳ１、窒化シリコン膜ＳｉＮを好適とする第２の絶縁膜ＩＮＳ２、給電電極（接続電極）ＥＬＣ、クロムＣｒを好適とする走査線ＧＬ、走査線ＧＬに接続した画素の電子源を構成する上部電極ＡＥＤが形成されている。
【００２２】
電子源は、信号線ＣＬを下部電極とし、下部電極の上に位置する第１の絶縁膜ＩＮＳ1の一部を形成する薄膜部分ＩＮＳ３、前記薄膜部分ＩＮＳ３の上層に積層する上部電極ＡＥＤの部分とで構成される。上部電極ＡＥＤは、走査線ＧＬと給電電極ＥＬＣの一部とを覆って形成されている。薄膜部分ＩＮＳ３は、所謂トンネル膜である。この構成で、所謂ダイオード電子源が形成される。
【００２３】
一方、前面パネルＰＮＬ２は、透明なガラス基板を好適とする前面ガラス基板ＳＵＢ２を有し、この前面基板ＳＵＢ２の主面にブラックマトリクスＢＭで隣接画素と区画された蛍光体ＰＨ、アルミニウム蒸着膜（所謂メタルバック）を好適とする陽極ＡＤが形成されている。ブラックマトリクスＢＭは、ブラックマトリクス用金属シート部材ＢＭＳとこのブラックマトリクス用金属シート部材ＢＭＳを前面ガラス基板ＳＵＢ２の内面に接着する黒色フリットガラスＢＦＴとで構成される。なお、背面パネルＰＮＬ1と前面パネルＰＮＬ２の間の間隔は３ないし５ｍｍ前後であり、この間隔をスペーサＳＰＣで維持している。
【００２４】
この様な構成において、背面パネルＰＮＬ1の上部電極ＡＥＤと前面パネルＰＮＬ２の陽極ＡＤの間に加速電圧（２、３ｋＶ乃至１０ｋＶ程度、図１では約５ｋＶ）を印加すると、下部電極である信号線ＣＬに供給される表示データの大きさに応じた電子ｅ-が放出される。この電子ｅ-は加速電圧によって加速されて蛍光体ＰＨに射突し、これを励起して所定周波数の光Ｌを前面パネルＰＮＬ２の外部に出射する。なお、フルカラー表示の場合は、この単位画素はカラーの副画素（サブピクセル）であり、通常は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの副画素で１カラー画素（カラーピクセル）を構成する。
【００２５】
図２は、本発明のブラックマトリクス用金属シート部材の実施例１を説明する部分平面図である。また、図３は、図１に示したブラックマトリクス用金属シート部材の断面図で、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ'線に沿った断面を、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ'線に沿った断面を示す。このブラックマトリクスＢＭ用の金属シート部材（以下、単に金属シート部材とも称する）ＢＭＳは、エッチング等で形成された蛍光体の埋設塗布用の複数の開口（微細孔）ＡＰＡを有するＦｅ−Ｎｉ系合金シートをベースシートＳＨＴとし、このベースシートＳＨＴの上記開口ＡＰＡの内壁も含めた全表面に酸化皮膜ＦＬＸが被覆されている。なお、この実施例の金属シート部材ＢＭＳの表面、すなわちカソード側には、スペーサＳＰＣを設置するためのスペーサ固定溝ＴＲＣが形成されている。しかし、このスペーサ固定溝ＴＲＣは必須のものでない。
【００２６】
図４は、本発明の実施例１におけるブラックマトリクスの構成を説明する要部断面図である。ブラックマトリクスＢＭは、金属シート部材ＢＭＳを黒色フリットガラスＢＦＴを用いて前面ガラス基板ＳＵＢ２の主面に接着して構成される。金属シート部材ＢＭＳの表面に形成されている酸化皮膜（Ｆｅ3Ｏ4とＦｅ2Ｏ3）と黒色フリットガラスＢＦＴとの接着性は良好であるため、加熱プロセスを経た後でも両者の高い接合強度を維持することができる。
【００２７】
図５は、実施例１における接合強度を評価するモデル試験片の説明図である。この試験片を用いてベースシートＳＨＴであるＦｅ−Ｎｉ合金シートと前面ガラス基板ＳＵＢ１との接合強度に対するＦｅ−Ｎｉ合金シートの表面に有する酸化皮膜ＦＬＸの影響を検討する。図５において、表面酸化状態の異なるＦｅ−Ｎｉ系合金シート（ベースシートＳＨＴ）にバナジウム酸化物とリン酸化物を主体とした黒色フリットガラスＢＦＴにより前面ガラス基板ＳＵＢ２と同じガラス板ＳＧＰに接合し、その密着性を評価した。
【００２８】
評価方法として、ベースシートＳＨＴを冶具に固定し、ガラス板ＳＧＰの上部側面に荷重Ｆを加える。荷重Ｆを徐々に増加させ、接合面が剥離に至る荷重を測定し、これを接合強度とした。その結果、酸化皮膜ＦＬＸの組成と膜厚によって接合強度が大きく異なることが判った。
【００２９】
酸化皮膜ＦＬＸの膜厚としては、後述するように、略０．６μｍ〜３.０μｍの範囲で高い接合強度を示す結果が得られた。さらに、酸化皮膜ＦＬＸの組成として、従来黒化処理として弱酸化条件で形成されるＦｅ3Ｏ4単体の組成の酸化皮膜より、Ｆｅ2Ｏ3を含む酸化皮膜とする方がより高い接合強度を得ることができた。
【００３０】
ＣｕＫα線を光源とするＸ線回折装置により前記酸化皮膜を測定した結果、接合強度の高いＦｅ−Ｎｉ合金シートではＦｅ3Ｏ4ピークのみでなくＦｅ2Ｏ3の回折ピークが得られた。これの回折ピークのうち、Ｆｅ3Ｏ4の（３１１）ピークとＦｅ2Ｏ3の（１０４）ピークに着目し、前者に対する後者の比を比較した結果、接合強度を高めるためにはその比が０．１以上であることが望ましいことが判った。
【００３１】
図６は、酸化皮膜ＦＬＸの膜厚が薄い場合の金属シート部材ＢＭＳの断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した顕微鏡写真である。また、図７は、酸化皮膜ＦＬＸの膜厚が厚い場合の金属シート部材ＢＭＳの断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した顕微鏡写真である。先ず、酸化皮膜ＦＬＸの膜厚が０．６μ未満と薄い場合は、前面ガラス基板ＳＵＢ１はベースシートＳＨＴであるＦｅ−Ｎｉ合金シートから酸化皮膜ＦＬＸごと剥離される。このような場合には、図６に示されたように酸化皮膜ＦＬＸと金属材のベースシートＳＨＴの界面は平坦である。すなわち、黒色フリットガラスＢＦＴと金属シート部材ＢＭＳの間の結合強度が低いことを意味し、両者が容易に剥離する原因と考えられる。
【００３２】
一方、酸化皮膜ＦＬＸの膜厚が０．６μｍ〜３μｍと厚い場合、図７の断面ＳＥＭ観察の結果のように酸酸化皮膜ＦＬＸと金属材の金属シート部材ＢＭＳの界面は噛み合うような起伏がみられる。これがアンカー効果として働き、両者の結合強度を高めていると考えられる。熱酸化による反応は内部に向かって進行するため、このような形状が形成される。
【００３３】
しかし、酸化反応を過度に進めすぎて酸化皮膜ＦＬＸの膜厚を３μｍを越える膜厚にすると、酸化皮膜ＦＬＸの体積膨張の影響で当該皮膜がカサブタ状にスケール化する。こうなると接合強度が低下する。
【００３４】
酸化皮膜の組成に関しては、黒色フリットガラスとの濡れ性や界面反応によりＦｅ2Ｏ3を含む酸化膜の方が比較的メタリックなＦｅ3Ｏ4単体の膜より良好であることが接合強度に関与したと考えられる。
【００３５】
なお、前記黒色フリットガラスでは、リン酸化物の混入比率を変えることにより軟化温度の調節が可能である。また、フィラー材を添加することにより軟化時の流動性を制御することができる。接合面では前述の鉄酸化物が黒色フリットガラスと接触し、界面で一部は拡散により反応層が形成される。フィラー材として酸化皮膜の成分であるＦｅ2Ｏ3およびＦｅ3Ｏ4を用いることにより、熱膨張の挙動が接合界面と接合ガラス内部で近くなることにより応力緩和の効果により接合強度を高くすることができる。
【００３６】
次に、Ｆｅ−Ｎｉ合金と蛍光体輝度の関係について説明する。緑色蛍光体であるＹ2ＳｉＯ5：Ｔｂを、（１）ガラス上に塗布したもの（基準サンプル）、（２）表面に酸化膜を形成していないＦｅ−Ｎｉ系合金シート上に塗布したもの、（３）表面にＦｅ3Ｏ4膜を形成したＦｅ−Ｎｉ系合金シート上に塗布したもの、（４）ベースシートＳＨＴの表面にＦｅ2Ｏ3とＦｅ3Ｏ4を含む酸化皮膜ＦＬＸを形成したＦｅ−Ｎｉ系合金シートにそれぞれ塗布し、４５０℃で１時間熱処理した後の輝度を比較した。
【００３７】
その結果、（３）ガラスの表面にＦｅ3Ｏ4膜を形成したＦｅ−Ｎｉ系合金シート、（４）表面にＦｅ2Ｏ3とＦｅ3Ｏ4を含む酸化皮膜に塗布した蛍光体は、（１）ガラス上に塗布した基準サンプルのものとほぼ同等の輝度が得られ、（２）金属Ｆｅ−Ｎｉ系合金シートに直接塗布された蛍光体のみ輝度が低かった。このときの酸化皮膜の膜厚は約０．６μｍであった。このことから、表面に酸化皮膜を形成し、この酸化皮膜を挟んで蛍光体を塗布させることにより輝度低下を防げることが判った。
【００３８】
なお、Ｆｅ3Ｏ4は０．１Ω・ｃｍ程度の電気導電性を有する。このため、Ｆｅ−Ｎｉ系合金シートの端部にアースを接続しておけば、蛍光体に電子照射した際に反射した電子が開口ＡＰＡ内の酸化皮膜を形成した壁面に吸収されてもＦｅ−Ｎｉ系合金シート内を経由して帯電した電荷を逃がし、帯電電荷による電子の不所望な偏向や放電を回避することが可能である。
【００３９】
一方、Ｆｅ2Ｏ3は絶縁体であるため、過度に存在すると帯電の除去に支障を来たすため、注意が必要である。また、帯電回避の観点からＦｅ3Ｏ4の導電性は金属に劣るため、酸化皮膜が過度に厚いと帯電の問題を生じる。
【００４０】
以上のことから、前面ガラス基板との接合面側の酸化皮膜については、接合強度の観点から、Ｆｅ2Ｏ3が多く含まれて膜厚が厚めで、開口の内壁面や接合面側の反対側の酸化皮膜についてはＦｅ2Ｏ3の比率が低くて膜厚が薄めの構造が望ましい。
【００４１】
こうした部分的に酸化皮膜の膜厚、組成を変える手段としては、酸化皮膜形成とその部分除去の手段を組み合わせる方法もある。しかし、より簡便な方法としては開口の内壁面や前面ガラス基板との接合面と反対側にあらかじめ有機薄膜をミクロンからサブミクロンオーダの厚みで塗布しておき、一方で、接合面側は剥き出しの状態としておく。そして、これを酸化雰囲気で加熱することにより、有機薄膜を塗布した部位は有機薄膜の燃焼に酸素が消費されるためにＦｅ2Ｏ3の比率が低く、薄い酸化皮膜が形成され、剥き出しの接合面側はＦｅ2Ｏ3の比率が高く厚い酸化皮膜が形成され、望ましい酸化皮膜の形態が実現される。
【００４２】
図９は、本発明の実施例１に係るブラックマトリクス用金属シート部材を用いたフラットパネル型表示装置の要部を説明する断面図である。このフラットパネル型表示装置は、図４に示したブラックマトリクス開口の中に蛍光体ＰＨを埋設し塗布した様子を示す。図９において、図４と同一参照符号は同一機能部分に対応する。ブラックマトリクスＢＭの開口ＡＰＡ内に蛍光体ＰＨを塗布し埋設する。この蛍光体ＰＨの背面にブラックマトリクスＢＭの表面も含む全域にアルミニウムを好適とする導電膜を蒸着してメタルバックＭＢＣを形成する。このメタルバックＭＢＣはアノードＡＤとなる。こうして、フラットパネル型表示装置の前面パネルが構成される。この前面パネルを背面パネルと組合せてフラットパネル型表示装置が構成される。
【実施例２】
【００４３】
図８は、本発明の実施例２に係るブラックマトリクス用金属シート部材の要部断面図である。実施例２のＦｅ−Ｎｉ系合金シートでは、酸化皮膜ＦＬＸの膜厚を黒色フリットガラスを用いた前面ガラス基板との接合面側と接合面と反対側とで変えたものである。図８において、図３と同一参照符号は同一機能部分に対応する。図８では上側が前面ガラス基板との接合面側で、酸化皮膜ＦＬＸの膜厚は前面ガラス基板との接合面側で厚く、該接合面側の反対側で薄く形成されている。
【００４４】
なお、接合面側を残して裏面と開口の内壁にも有機薄膜を塗布する手段としては例えば、有機材料を溶解した溶液に表面すなわち接合面側の表面だけ残して浸漬後、乾燥するなどの方法がある。
【００４５】
図１０は、本発明の実施例２に係るブラックマトリクス用金属シート部材を用いたフラットパネル型表示装置の要部を説明する断面図である。このフラットパネル型表示装置は、ブラックマトリクスＢＭの開口ＡＰＡの中に蛍光体ＰＨを埋設し塗布した様子を示す。図１０において、図８と同一参照符号は同一機能部分に対応する。図１０では、前面ガラス基板ＳＵＢ２との接合面側の酸化皮膜ＦＬＸを接合面と反対側の膜厚より厚くした。
【００４６】
前面ガラス基板ＳＵＢ２に金属シート部材ＢＭＳを黒色フリットガラスＢＦＴで接合してブラックマトリクスＢＭを構成する。そして、ブラックマトリクスＢＭの開口ＡＰＡ内に蛍光体ＰＨを塗布し埋設する。この蛍光体ＰＨの背面にブラックマトリクスＢＭの表面も含む全域にアルミニウムを好適とする導電膜を蒸着してメタルバックＭＢＣを形成する。このメタルバックＭＢＣはアノードＡＤとなる。こうして、フラットパネル型表示装置の前面パネルが構成される。この前面パネルを背面パネルと組合せてフラットパネル型表示装置が構成される。
【００４７】
以上の実施例１、実施例２で説明したように、膜厚が０．６μｍ〜３μｍで、Ｆｅ2Ｏ3とＦｅ3Ｏ4からなる表面酸化膜をＦｅ−Ｎｉ系合金シートに形成することにより、フリットガラスとの高い接合強度と、これに蛍光体を塗布することにより輝度低下抑制を導電性を保持した上で実現できる。
【具体例１】
【００４８】
次に、本発明の金属シート部材ＢＭＳのより具体的な構成について、前記した図５の試験片を参照して説明する。Ｎｉを４８．５重量％含むＦｅ−Ｎｉ系合金シートに歪点６００℃の前面ガラス基板用ガラス板をバナジウム酸化物とリン酸化物を主成分とする黒色のフリットガラスで５２０℃の接合温度で接合し、図５に示す評価サンプルを作製した。前記Ｆｅ−Ｎｉ系合金シートは接合前に４００℃〜７００℃で酸化処理を実施し、雰囲気ガス、処理温度の調整により酸化皮膜の膜厚、組成を変えたものを作製した。Ｆｅ−Ｎｉ系合金シート側を治具に固定し、ガラス基板上部に室温下で荷重を加えてゆき、接合部が剥離あるいは破壊した荷重を記録した。
【００４９】
図１１は、図５の試験片を用いて行なった接合強度を試験した結果の説明図で、横軸に酸化皮膜の膜厚、縦軸に剥離あるいは破壊に至った荷重をプロットした。図中、白丸で示されるプロットはＦｅ3Ｏ4単体の酸化皮膜を形成したＦｅ−Ｎｉ合金シートの結果であり、黒四角で示したプロットはＦｅ2Ｏ3とＦｅ3Ｏ4を共に含む酸化皮膜を形成したＦｅ−Ｎｉ合金シートの結果である。
【００５０】
これによりＦｅ3Ｏ4とＦｅ2Ｏ3を共に含む膜厚０．６μｍ〜３μｍの酸化皮膜を有するＦｅ−Ｎｉ系合金シートの接合強度が大きいことが確認された。これらの酸化皮膜のＣｕＫα線を線源としたＸ線回折の結果からＦｅ3Ｏ4の（３１１）ピークおよびＦｅ2Ｏ3の（１０４）ピークが共に検出され、後者のピーク強度が前者に対し、０．１から１．０の範囲にあった。
【００５１】
さらに、エッチングにより開口ＡＰＡをマトリックス状に形成したＦｅ−Ｎｉ系合金シートについてもバナジウム酸化物とリン酸化物を主成分とする黒色のフリットガラスでガラス基板に接合したところ、上記結果と同様、膜厚が薄く、Ｆｅ3Ｏ4のみからなる酸化皮膜を形成したシートより、Ｆｅ3Ｏ4とＦｅ2Ｏ3を共に含み、膜厚０．６μｍ〜３μｍの酸化皮膜を有するＦｅ−Ｎｉ系合金シートの方が機械的に剥離させることが困難であった。
【００５２】
さらにバナジウム酸化物とリン酸化物を主成分とする黒色のフリットガラスにＦｅ3Ｏ4粉末をフィラー材として混錬することにより、添加量により流動性を変化させることができた。これにより、接合温度における流動性を最適化することができる。
【具体例２】
【００５３】
前面ガラス基板用ガラス板、Ｎｉを４８．５重量％含むＦｅ−Ｎｉ系合金シート、同Ｆｅ−Ｎｉ系合金シートを酸化処理して表面にＦｅ3Ｏ4酸化皮膜を形成したもの、さらに同Ｆｅ−Ｎｉ系合金シートを酸化処理して表面にＦｅ2Ｏ3を含むＦｅ3Ｏ4酸化皮膜を形成したものに、それぞれ緑蛍光体であるＹ2ＳｉＯ5：Ｔｂ粉末をバインダと溶剤で混錬して作製したペーストを印刷し、２５０℃で仮焼後、４５０℃で１時間焼成した。図１２に輝度をプロットしたものを示した。酸化皮膜を形成したＦｅ−Ｎｉ系合金シートにおいては鉄を含まないガラス基板上に塗布したものと同等の輝度が得られ、消光中心の形成の兆候は見られなかった。
【００５４】
図９、図１０で説明したように、微細孔壁面上の酸化皮膜に蛍光体を塗布することにより、消光中心の原因となる鉄イオンの拡散を防止できる。図９、図１０において、蛍光体ＰＨは表面の酸化皮膜ＦＬＸと接し、Ｆｅ−Ｎｉ合金１とは直接接しない。さらに、アルミニウムなどのメタルバックＭＢＣを蒸着して前面パネルが形成される。図１０ではＦｅ−Ｎｉ系合金シートの前面ガラス基板へ接合する面のみ酸化皮膜を厚くし、Ｆｅ2Ｏ3の比率を高めることにより、前面ガラス基板との接合強度を高めつつ、反対側の面と微細孔壁面の酸化皮膜を薄くし、電導度の高いＦｅ3Ｏ4の比率を高めることにより、帯電を効果的に除くことが可能になる。
【００５５】
なお、上記Ｆｅ−Ｎｉ系合金シートは以下のように作製される。有機ポリマーを溶剤に溶かした液にＦｅ−Ｎｉ系合金シートを接合面まで液面が上がらないよう浸漬し、引き上げ後、乾燥する。接合面側と反対側の面と開口の内壁面に有機ポリマーの薄膜を形成し、酸化処理を行う。これにより、有機ポリマーの酸化分解に酸素が消費される接合の反対面と開口の内壁面ではＦｅ3Ｏ4主体の薄い酸化皮膜が形成され、有機ポリマー薄膜が形成されなかった接合面側には厚く、かつＦｅ2Ｏ3比率の高い酸化皮膜が形成される。
【００５６】
以上の様にして形成した前面パネルをマトリックス状の電子源を配置した背面パネルと合わせ、必要に応じてスペーサを介在させ、内部を真空に排気しながら封着することにより電子放出型の表示装置が構成される。
【００５７】
図１３は、本発明にかかるフラットパネル型表示装置の全体構成例を説明する展開斜視図である。背面パネルＰＮＬ1には、第１の基板である背面ガラス基板ＳＵＢ1の主面に、一方向に延在し該一方向と直交する他方向に並設されて前記他方向に走査信号が順次印加される複数の走査信号配線ＧＬと、他方向に延在し走査信号配線ＧＬに交差する如く前記一方向に並設された複数の画像信号配線ＣＬと、走査信号配線ＧＬと画像信号配線ＣＬの各交差部に設けた前記の電子源ＥＬＳを有する。そして、前面パネルＰＮＬ２には、前面ガラス基板ＳＵＢ２の主面に前記した構成をもつブラックマトリクスＢＭで互いに区画された３色（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ））の３つの副画素（サブピクセル）ＰＨと、陽極（アノード）ＡＤが形成されている。この構成例では、背面パネルＰＮＬ1の走査信号配線ｓの上に、当該走査信号配線ｓに沿ってスペーサＳＰＣを設置して両パネルを所定の間隔で図示しない封止枠により封止している。
【００５８】
図１４は、本発明にかかるフラットパネル型表示装置の等価回路例を説明する図である。図１４中に破線で示した領域は表示領域ＡＲであり、この表示領域ＡＲにｎ本の信号線ＣＬとｍ本の走査線ＧＬが互いに交差して配置されてｎ×ｍのマトリクスが形成されている。マトリクスの各交差部は副画素を構成し、図中の３つの単位画素（あるいは、副画素:サブピクセル）"Ｒ"，"Ｇ"，"Ｂ"の１グループでカラー１画素（カラーピクセル）を構成する。信号線ＣＬは、信号線引出端子ＣＬＴで画像信号駆動回路ＤＤＲに接続され、走査線ＧＬは走査線引出端子ＧＬＴで走査信号駆動回路ＳＤＲに接続されている。画像信号駆動回路ＤＤＲには外部信号源から画像信号ＮＳが入力され、走査信号駆動回路ＳＤＲには同様に走査信号ＳＳが入力される。
【００５９】
これにより、順次選択される走査線ＧＬに交差する信号線ＣＬに画像信号を供給することで、二次元のフルカラー画像を表示することができる。本構成例の表示パネルを用いることにより、比較的低電圧で高効率の自発光平面型の画像表示装置が実現される。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
ガラスとＦｅ系の合金を接合し、一体化する上で本発明は有効であり、ガラスとメッシュ状の鋼板を一体化したフィルターなどにも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明にかかる表示装置の実施例１を説明する１画素の構成例の断面模式図である。
【図２】本発明のブラックマトリクス用金属シート部材の実施例１を説明する部分平面図である。
【図３】図１に示したブラックマトリクス用金属シート部材の断面図である。
【図４】本発明の実施例１におけるブラックマトリクスの構成を説明する要部断面図である。
【図５】実施例１における接合強度を評価するモデル試験片の説明図である。
【図６】酸化皮膜ＦＬＸの膜厚が薄い場合の金属シート部材ＢＭＳの断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した顕微鏡写真である。
【図７】酸化皮膜ＦＬＸの膜厚が厚い場合の金属シート部材ＢＭＳの断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した顕微鏡写真である。
【図８】本発明の実施例２に係るブラックマトリクス用金属シート部材の要部断面図である。
【図９】本発明の実施例１に係るブラックマトリクス用金属シート部材を用いたフラットパネル型表示装置の要部を説明する断面図である。
【図１０】本発明の実施例２に係るブラックマトリクス用金属シート部材を用いたフラットパネル型表示装置の要部を説明する断面図である。
【図１１】図５の試験片を用いて行なった接合強度を試験した結果の説明図である。
【図１２】前面ガラス基板および鉄・ニッケル系合金シート上の緑色蛍光体の輝度比較図である。
【図１３】本発明にかかるフラットパネル型表示装置の全体構成例を説明する展開斜視図である。
【図１４】本発明にかかるフラットパネル型表示装置の等価回路例を説明する図である。
【符号の説明】
【００６２】
ＰＮＬ１・・・背面パネル
ＰＮＬ２・・・前面パネル
ＣＬ・・・信号線（下部電極）
ＧＬ・・・走査線
ＡＥＤ・・・上部電極
ＢＭ・・・ブラックマトリクス
ＢＭＳ・・・ブラックマトリクス用金属シート部材
ＳＨＴ・・・ベースシート（鉄・ニッケル系合金シート）
ＦＬＸ・・・酸化皮膜
ＡＰＡ・・・開口（微細孔）
ＳＵＢ１・・・背面ガラス基板
ＳＵＢ２・・・前面ガラス基板
ＳＧＰ・・・前面ガラス基板用ガラス板
ＢＦＴ・・・黒色フリットガラス
ＴＲＣ・・・スペーサ固定溝
ＰＨ・・・蛍光体
ＭＢＣ・・・メタルバック
ＳＰＣ・・・スペーサ
ＡＤ・・・アノード（陽極）
Ｌ・・・出射光
ＥＬＳ・・・電子源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図６】
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【図７】
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