JP4296490B2 - Display materials - Google Patents

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Description

本発明は、プラズマディスプレイ(以後PDPと略す)、フィールドエミッションディスプレイ、液晶ディスプレイ、シートディスプレイ等に用いられる、例えば隔壁や背面板等のディスプレイ用部材に関するものである。 The present invention (hereafter, PDP) The plasma display, a field emission display, a liquid crystal display, used in sheet display or the like, such as those related to the display for member of the partition wall and the back plate.

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、隣接したセル間の色の干渉を防止するための仕切りとして、ガラス隔壁が構成されている。また、PDPの前面板や背面板には熱膨張係数(20〜500℃)が4〜10×10−6/℃程度のソーダライムガラスや高歪点ガラスが主として用いられている。
このPDP用の部材の一つである隔壁には主に鉛を含むガラスが素材として使用され、背面板上にペースト状で塗布した後、主にサンドブラスト法により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、隔壁に欠けが発生し易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ばかりか、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粉には有害な鉛が多く含まれるため、環境上好ましくないものである。
また、PDPの性能においては、隔壁の構造に依存するところが大きく、特に、高精細化と高輝度化のためには、セル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が、ガラス隔壁は脆いため、セル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。
For example, in a gas discharge image display device such as a PDP, a glass partition is formed as a partition for forming one discharge space and preventing color interference between adjacent cells. Further, soda lime glass or high strain point glass having a thermal expansion coefficient (20 to 500 ° C.) of about 4 to 10 × 10 −6 / ° C. is mainly used for the front and back plates of the PDP.
The partition wall, which is one of the PDP members, is mainly made of glass containing lead, and is manufactured by applying a paste on the back plate and then forming holes mainly by the sandblast method. However, the manufacturing method of such a partition wall is complicated, and the partition wall is prone to chipping and the yield is low, so that the productivity is low and the cost is high. Since the removed glass powder contains a lot of harmful lead, it is not environmentally preferable.
In addition, the performance of the PDP largely depends on the structure of the partition wall. In particular, for high definition and high brightness, the width of the partition wall separating the cells is reduced to increase the aperture ratio, and a high partition wall is provided. It is necessary to increase the discharge space by forming the discharge space, but since the glass barrier ribs are fragile, it is difficult to reduce the width of the barrier ribs separating cells and to form a high barrier rib. is there.

上述の問題を解決するため、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、例えば特開平3−205738号(特許文献1参照)に提案されており、また、本発明者もAlを蒸着法により表面に形成した金属隔壁を特開2000−64027号(特許文献2参照)として提案している。
このようにガラス材料に替えて金属材料を隔壁として用いる場合、所望の厚さに圧延等によって調整された金属を基板とし、この金属基板に所定の貫通孔を形成し、前面板と背面板とで挟み込むように貼り合わせることで、ディスプレイの画素に相当する放電空間を形成することができる。貫通孔の形成にはエッチング加工が適用できるため、工程が容易で、有害な鉛を排出することもない。また、金属基板の厚みによって、ガラス製の隔壁に比して、隔壁高さを高くすることができ、従って、放電効率の高いディスプレイとすることができることも大きな利点である。
一方、PDP用の部材の一つである背面板として金属を用いる方法として、背面板の金属をガラス等の絶縁層で被覆し、補助放電電極として用いる方法が、例えば特開平6−168669号(特許文献3参照)に開示され、熱膨張係数を前面板ガラスに合わせるために、背面板用基材にTiを選択し、その上にグリーンセラミックテープをケガキもしくはエンボスによって隔壁に加工する方法が、例えば特開2001−526822号(特許文献4参照)として開示されている。
In order to solve the above-described problem, a metal partition wall on which a dielectric material containing glass is formed by an electrodeposition method has been proposed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-205738 (see Patent Document 1). Japanese Patent Laid-Open No. 2000-64027 (see Patent Document 2) proposes a metal partition wall in which Al 2 O 3 is formed on the surface by vapor deposition.
Thus, when using a metal material as a partition instead of a glass material, a metal adjusted by rolling or the like to a desired thickness is used as a substrate, a predetermined through hole is formed in the metal substrate, and a front plate and a back plate are formed. By sticking together so as to be sandwiched between, discharge spaces corresponding to display pixels can be formed. Since the etching process can be applied to the formation of the through hole, the process is easy and no harmful lead is discharged. In addition, the height of the partition wall can be made higher than the partition wall made of glass depending on the thickness of the metal substrate. Therefore, it is also a great advantage that a display with high discharge efficiency can be obtained.
On the other hand, as a method of using a metal as a back plate which is one of the members for PDP, a method of covering the metal of the back plate with an insulating layer such as glass and using it as an auxiliary discharge electrode is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-168669 ( In order to adjust the thermal expansion coefficient to the front plate glass, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260260, Ti is selected as the substrate for the back plate, and a method of processing the green ceramic tape on the partition wall by marking or embossing is, for example, It is disclosed as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-526822 (see Patent Document 4).

特開平3−205738号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-205738 特開2000−64027号公報JP 2000-64027 A 特開平6−168669公報JP-A-6-168669 特開2001−526822号公報JP 2001-526822 A

上述した従来技術について本発明者等が検討した結果、上述の特許文献1に開示された製造方法の電着等の方法によると、上記の金属を利用するという利点は有しているものの、絶縁層の厚さが10μm以上に厚くなるのが一般的で、セルの開口率が低下する問題があった。
また、上述の特許文献2に開示された製造方法のAlの蒸着によると、上記の金属を利用するという利点は有しているものの、絶縁膜中にピンホールやクラックが多数存在し、PDPを作製して放電させて駆動すると、隔壁にリーク電流が流れて、消費電力が大きくなり、発光効率が低下することが新たに判明した。
また、Alを蒸着法により表面に形成した金属隔壁では、単一成分の組成の酸化物層であり、熱膨張係数を組成によって制御することができないため、金属基板との熱膨張差による応力が不可避であり、更に言えば、誘電率が低く、例えばPDPを電気的に駆動する際に生じる電気容量が大きくなり、PDPを駆動させるために大きな電圧が必要となり、PDPの消費電力を大きくする要因となっていた。
As a result of examination of the above-described prior art by the present inventors, the method of electrodeposition of the manufacturing method disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 has the advantage of using the above-mentioned metal, but has an insulating property. In general, the thickness of the layer is increased to 10 μm or more, and there is a problem that the aperture ratio of the cell is lowered.
Moreover, according to the vapor deposition of Al 2 O 3 of the manufacturing method disclosed in the above-mentioned Patent Document 2, although there is an advantage of using the above metal, there are many pinholes and cracks in the insulating film. It has been newly found that when a PDP is fabricated and discharged and driven, a leakage current flows through the partition walls, power consumption increases, and light emission efficiency decreases.
In addition, a metal partition wall formed by vapor deposition of Al 2 O 3 is an oxide layer having a single component composition, and the coefficient of thermal expansion cannot be controlled by the composition. In other words, the dielectric constant is inevitable, and further, the dielectric constant is low, for example, the electric capacity generated when electrically driving the PDP is increased, and a large voltage is required to drive the PDP, thereby reducing the power consumption of the PDP. It was a factor to increase.

また、上述の特許文献4に開示された金属背面板は、素材として高価なTiを用いているため、コストアップにつながる。更には上記の特許文献3や特許文献4に開示された表示装置において、その絶縁層については、厚さの制御や絶縁性を向上させる手段がなんら講じられておらず、表示装置としての性能(輝度と消費電力)が問題となる。
本発明の目的は、ディスプレイ用部材、例えば特に金属隔壁や金属背面板において、輝度を低下させないよう開口率を確保するために絶縁層を薄く制御しても、絶縁特性の阻害要因であるピンホールやクラックを可能な限り少なくして高い絶縁性を付与させることによって、高性能なディスプレイ用部材を提供することである。
Moreover, since the metal back plate disclosed in Patent Document 4 uses expensive Ti as a material, it leads to an increase in cost. Further, in the display devices disclosed in Patent Document 3 and Patent Document 4 described above, no means for controlling the thickness or improving the insulating property is provided for the insulating layer, and the performance as a display device ( Brightness and power consumption).
It is an object of the present invention to provide a pinhole which is a factor that hinders insulation characteristics even if a thin insulating layer is controlled to ensure an aperture ratio so as not to lower the luminance of display members such as metal partition walls and metal back plates. It is to provide a high-performance display member by imparting high insulating properties by reducing the number of cracks as much as possible.

セルを仕切る隔壁や背面板等のディスプレイ用部材に金属を利用する際には、金属基板に絶縁処理を施すことが必須であり、この絶縁性を完全なものとするには、高レベルの絶縁技術が要求される。
通常、量産性に優れた気相法・液相法等の手法で厚さが10μm以下の薄膜の絶縁層を作製すると、金属基板の表面疵やエッチング面の凹凸の影響を受けて、ピンホールやクラックが生じ易く、絶縁性を損なう結果となっている。本発明者は、この絶縁層の組成と厚さを鋭意検討した結果、本発明に到達した。
即ち本発明は、金属基板に酸化物層を形成してなるディスプレイ用部材であって、該酸化物層は質量%でP:5〜16%を含有し、残部はSiとOとからなる珪素酸化物及び不可避的不純物でなり、該酸化物層の厚さが、0.1〜10μmであるディスプレイ用部材である。
また本発明は、金属基板に酸化物層を形成してなるディスプレイ用部材であって、該酸化物層は質量%でP:5〜16%を含有し、更に質量%でB:15%以下(0%は含まず)を含有し、残部はSiとOとからなる珪素酸化物及び不可避的不純物でなり、該酸化物層の厚さが、0.1〜10μmであるディスプレイ用部材である。
When using metal for display members such as partition walls and back plates that partition cells, it is essential to insulate the metal substrate. To achieve this insulation, a high level of insulation is required. Technology is required.
Normally, when a thin insulating layer with a thickness of 10 μm or less is produced by a method such as vapor phase method or liquid phase method, which is excellent in mass productivity, a pinhole is affected by the surface defects of the metal substrate and the unevenness of the etched surface. As a result, cracks are likely to occur and the insulation is impaired. As a result of intensive studies on the composition and thickness of the insulating layer, the present inventor has reached the present invention.
That is, the present invention is a display member in which an oxide layer is formed on a metal substrate, the oxide layer containing P: 5 to 16% by mass, and the balance being silicon composed of Si and O The display member is made of an oxide and unavoidable impurities and has a thickness of 0.1 to 10 μm.
Further, the present invention is a display member formed by forming an oxide layer on a metal substrate, the oxide layer containing P: 5 to 16% by mass%, and further B: 15% or less by mass%. (0% is not included), and the balance is a silicon oxide composed of Si and O and inevitable impurities, and the thickness of the oxide layer is 0.1 to 10 μm. .

本発明の効果として、例えばディスプレイ用部材のうち、最も加工が必要な隔壁を例とすれば以下のような効果を得ることができる。
(1) 隔壁に金属を利用することによって、隔壁自体及びその作製時の粉塵に含まれる有害な鉛を多量に含むガラスを回避することができるため、環境負荷が大幅に軽減できる。
(2) 金属基材はエッチング法による微細加工が可能。その結果、隔壁幅を狭くして開口率をアップすることによる輝度向上と、パネルの精細度を高め易い。
(3) サンドブラスト等の手法に比して、深孔加工ができるため、放電空間を広げることができ、放電効率を高めて消費電力を低減することができる。
(4) 本発明の酸化物層の適切な組成調整により、絶縁層厚さの制御し易い。その結果、隔壁のセルの開口率を確保して輝度の低下を防ぐことができる。
また、例えば背面板に本発明を適用すると、現状のガラスに比べて、放熱性、薄型、軽量、低コスト化が実現できる。
また更には、隔壁や背面板や、他の種々の部材に適用する場合においても、酸化物層の適切な組成調整と共に、適切な熱処理によって酸化物層を軟化させて、形成時のピンホールやクラックを埋めることができ、絶縁性を完全なものとすることができるため、ディスプレイ用部材として極めて有効である。
As an effect of the present invention, for example, the following effects can be obtained by taking, as an example, a partition that needs the most processing among the members for display.
(1) By using a metal for the partition wall, it is possible to avoid glass containing a large amount of harmful lead contained in the partition wall itself and dust at the time of production thereof, so that the environmental load can be greatly reduced.
(2) The metal substrate can be finely processed by etching. As a result, it is easy to improve the brightness by narrowing the partition wall width and increasing the aperture ratio and to increase the definition of the panel.
(3) Since deep hole processing can be performed as compared with a technique such as sandblasting, the discharge space can be widened, the discharge efficiency can be increased, and the power consumption can be reduced.
(4) By appropriately adjusting the composition of the oxide layer of the present invention, the insulating layer thickness can be easily controlled. As a result, it is possible to secure the aperture ratio of the cells in the partition wall and prevent a decrease in luminance.
For example, when the present invention is applied to the back plate, heat dissipation, thinness, light weight, and cost reduction can be realized as compared with the current glass.
Furthermore, even when applied to partition walls, back plates, and other various members, the oxide layer is softened by appropriate heat treatment together with appropriate composition adjustment of the oxide layer, Since cracks can be filled and insulation can be made perfect, it is extremely effective as a display member.

上述したように、本発明の重要な特徴は金属製の基板を使用して、絶縁材料の組成とその絶縁層厚さを適正化したことにある。
先ず、本発明の場合、金属基板を用いて例えば隔壁や背面板等とするための部材とする。そのため、用いる金属基板の構造、厚さ、形状は用途によって適宜調整する。例えば隔壁の場合は、ディスプレイの画素に対応する微細な貫通孔を、エッチング加工等の手法で形成する。
本発明では、上述の金属基板に酸化物層を形成する。
酸化物層の組成については、SiとOとからなる珪素酸化物が主組成であり、これにPを添加することによって、ディスプレイ用部材の酸化物絶縁層に適用できる。
P添加の目的は、主組成のSiOの熱膨張係数を大きくして金属基板の熱膨張に近付けるとともに、SiOの軟化点を低温化して、ディスプレイ用部材をディスプレイとして組み立てる際の熱処理工程において、金属基板との熱膨張差による応力によって、酸化物層のクラック発生を抑制するためである。
添加量が少な過ぎると熱膨張差制御の効果がなく、本発明においては5%以上必要である。これより少ない添加量では、例えばディスプレイに組み立てる際の熱処理工程によって酸化物層にクラックが発生する。また、添加量が多過ぎても絶縁性が低下し、ディスプレイが正しく画像を表示しない不具合が生じる。従って本発明では、その上限を16%以下とした。より好ましい添加量の上限は12%である。
As described above, an important feature of the present invention is that a metal substrate is used to optimize the composition of the insulating material and the thickness of the insulating layer.
First, in the case of this invention, it is set as the member for setting it as a partition, a backplate, etc. using a metal substrate. Therefore, the structure, thickness, and shape of the metal substrate to be used are appropriately adjusted depending on the application. For example, in the case of a partition wall, fine through holes corresponding to display pixels are formed by a technique such as etching.
In the present invention, an oxide layer is formed on the above-described metal substrate.
As for the composition of the oxide layer, silicon oxide composed of Si and O is the main composition, and by adding P to this, it can be applied to the oxide insulating layer of the display member.
The purpose of P addition is to increase the thermal expansion coefficient of SiO 2 of the main composition to bring it closer to the thermal expansion of the metal substrate, lower the softening point of SiO 2 , and heat treatment process when assembling a display member as a display This is because the generation of cracks in the oxide layer is suppressed by the stress due to the difference in thermal expansion from the metal substrate.
If the amount added is too small, there is no effect of controlling the thermal expansion difference, and 5% or more is necessary in the present invention . If the addition amount is smaller than this, cracks are generated in the oxide layer by, for example, a heat treatment step when assembling the display. Moreover, even if there is too much addition amount, insulation will fall and the malfunction that a display will not display an image correctly will arise. Therefore, in the present invention, the upper limit is made 16% or less. A more preferable upper limit of the addition amount is 12%.

また本発明において、残部は実質的にSiとOとからなる珪素酸化物を主組成とする酸化物とした理由は、PDPの消費電力の低減が大きな理由である。
SiO系酸化物層の誘電率は約4である。これは、上述した本願出願人提案のAlでなる酸化物の約10に比して1/2以下であり、PDPを電気的に駆動する際に生じる電気容量を抑えるのに、たいへん有利であるため、PDPを駆動させるために電圧が低く抑えることができ、PDPの消費電力を低減することが可能である。
なお、本発明で言う、残部は実質的にSiとOとからなる珪素酸化物を主組成とするとは、例えばEDX(エネルギー分散型エックス線分析装置)で定性分析や定量分析を行った場合、P以外には、SiとOが検出され、他は、酸化物層形成時や形成後に、不可避的に酸化物層に含有された元素が検出されることを言う。
また、EDX等の分析装置で定性分析や定量分析を行う場合、酸化物層が薄いと金属基板の成分が検出される場合があるため、定量分析を行う場合は、金属基板の成分を除いて定量分析を行うと良い。
In the present invention, the reason why the balance is mainly composed of silicon oxide consisting essentially of Si and O is that the power consumption of the PDP is greatly reduced.
The dielectric constant of the SiO 2 oxide layer is about 4. This is less than or equal to about 10 of the oxide composed of Al 2 O 3 proposed by the applicant of the present invention, and it is very difficult to suppress the electric capacity generated when the PDP is electrically driven. Since it is advantageous, the voltage can be kept low in order to drive the PDP, and the power consumption of the PDP can be reduced.
In the present invention, the balance is mainly composed of silicon oxide consisting essentially of Si and O. For example, when qualitative analysis or quantitative analysis is performed with an EDX (energy dispersive X-ray analyzer), P In addition, Si and O are detected, and the other means that the elements contained in the oxide layer are inevitably detected during and after the formation of the oxide layer.
In addition, when performing qualitative analysis or quantitative analysis with an analyzer such as EDX, the component of the metal substrate may be detected if the oxide layer is thin. Therefore, when performing quantitative analysis, exclude the component of the metal substrate. A quantitative analysis is recommended.

次に、酸化物層の厚さについて説明する。
本発明の酸化物層は、電気絶縁層として機能するため、電気絶縁層として十分な厚みが必要である。酸化物層の厚みが0.1μmより薄いと絶縁性が低く、ディスプレイとして正常に駆動させることができないため、下限を0.1μm以上とした。
しかし、酸化物層の厚みが10μmを超えるとセルの開口率が低下して、ディスプレイの輝度が低下するため、酸化物層の厚みの上限を10μm以下とした。より好ましい酸化物層の厚さは、0.5〜7μmであるが、ディスプレイ用部材をどこの部位に用いるかによっても好適な厚みは若干異なり、例えば隔壁用に用いるのであれば、酸化物層の好適な厚みは、開口率が低下しないよう、0.3〜5μm程度が好ましく、背面板用の酸化物層であれば、好適な厚みは0.8〜7μmである。
以上、説明するように、本発明では、残部は実質的にSiとOとからなる珪素酸化物を主組成とする酸化物層を有する金属部材を用いることで、PDPの消費電力を低減し、これにPを適量添加することとで、金属基板に形成される酸化物層のピンホールやクラックを可能な限り少なくし、且つ酸化物層の厚みを特定の範囲内に調整することで絶縁性、開口率の適正化をはかることにより、ディスプレイ部材として最適なものを実現することができる。
Next, the thickness of the oxide layer will be described.
Since the oxide layer of the present invention functions as an electrical insulating layer, the oxide layer needs to have a sufficient thickness as the electrical insulating layer. If the thickness of the oxide layer is less than 0.1 μm, the insulating property is low and the display cannot be normally driven. Therefore, the lower limit is set to 0.1 μm or more.
However, when the thickness of the oxide layer exceeds 10 μm, the cell aperture ratio decreases and the luminance of the display decreases. Therefore, the upper limit of the thickness of the oxide layer is set to 10 μm or less. The thickness of the oxide layer is more preferably 0.5 to 7 μm, but the suitable thickness differs slightly depending on where the display member is used. For example, if it is used for a partition, the oxide layer The preferable thickness is preferably about 0.3 to 5 μm so that the aperture ratio does not decrease. If the oxide layer is used for the back plate, the preferable thickness is 0.8 to 7 μm.
As described above, in the present invention, by using a metal member having an oxide layer whose main composition is silicon oxide consisting essentially of Si and O, the remainder reduces the power consumption of the PDP, By adding an appropriate amount of P to this, it is possible to reduce the pinholes and cracks of the oxide layer formed on the metal substrate as much as possible, and to adjust the thickness of the oxide layer within a specific range so as to have an insulating property. By optimizing the aperture ratio, an optimal display member can be realized.

本発明の酸化物層にも、不可避的に発生するクラックやピンホールが僅かながら発生する場合が有る。勿論、本発明者が既に提案したAlの酸化物層と比較すれば、珪素酸化物とPとの組合せによってその数は比較にならないほど少なくなっている。
しかしながら、酸化物層中にピンホールやクラックが残存している場合、やはり絶縁性の点で問題が生じる場合が有る。そこで、本発明においては、この僅かに発生したクラックやピンホールを可能な限り少なくするため、適量のBを添加することができる。
その理由は、Bの添加はSiOの軟化点を低下させることができるためである。適量のBを添加させた酸化物層に熱処理を行うことで、不可避的に発生したピンホールやクラックを埋めるこことができ、その結果、絶縁性をより確かなものとすることができる。
この効果を得るにはB無添加(B:0%)レベルを超えて含有させればよいが、顕著に効果を得るためにはB量を質量%で1〜15%の範囲で添加すると良い。
Bが1%より少ないと酸化物層の軟化の効果がB無添加レベルか、僅かに向上するだけでB添加の効果が明確ではなく、一方でBが15%を超えて添加しても、酸化物層軟化のより一層の効果向上は望めないだけでなく、酸化物層表面に濃化して硼酸として結晶化するため、上限を15%とした。好ましくは8〜13%の範囲である。
In the oxide layer of the present invention, inevitable cracks and pinholes may occur slightly. Of course, compared with the Al 2 O 3 oxide layer already proposed by the present inventors, the number of silicon oxide and P is so small that it cannot be compared.
However, if pinholes or cracks remain in the oxide layer, there may still be problems in terms of insulation. Therefore, in the present invention, an appropriate amount of B can be added in order to reduce the slightly generated cracks and pinholes as much as possible.
The reason is that addition of B can lower the softening point of SiO 2 . By performing heat treatment on the oxide layer to which an appropriate amount of B is added, inevitably generated pinholes and cracks can be filled, and as a result, insulation can be made more reliable.
In order to obtain this effect, it may be contained exceeding the B-free (B: 0%) level, but in order to obtain a remarkable effect, the B content should be added in the range of 1 to 15% by mass%. .
If B is less than 1%, the effect of softening the oxide layer is at the B-free level, or the effect of B addition is not clear just by slightly improving. On the other hand, even if B exceeds 15%, Not only is the effect of further softening the oxide layer not expected, but the upper limit is made 15% because it concentrates on the surface of the oxide layer and crystallizes as boric acid. Preferably it is 8 to 13% of range.

本発明の金属基板には、例えばPDPの場合、前面板や背面板には熱膨張係数が4〜10×10−6/℃程度のソーダライムガラスや高歪点ガラスが主として用いられているため、これらのガラスとの熱膨張係数が過度に異なるものは使用を差し控えることが望ましい。
理由は、金属基板は酸化物絶縁層を形成させた金属部材として、ディスプレイの前面板ガラスや背面板ガラスに貼り合わせて用いられる。このため、熱膨張特性がガラスと近い金属材料を用いないと、接合部が剥離したり、全体に反りが発生したりする、貼り合わせ不良が起こり、ディスプレイとして正常に駆動させることが困難となり易いためである。
そのため、本発明においては、好ましい金属基板の材質として、Ni量によって熱膨張係数を調整しやすい質量%でNi:40〜55%を含有するFe−Ni系合金を用いることが好ましい。
これは、現状、用いられているガラスの熱膨張特性(一般的なガラス基板材料の熱膨張係数:4〜10×10−6/℃)に合わせるために必要なNi量が質量%で40〜55%であるためである。
また、Niの一部をCrで代替させたFe−Ni−Cr合金、同様にCoで代替させたFe−Ni−Co合金等を用いることもできる。
更に、金属基板の種々の特性を劣化させない範囲で、生産コストが高くならないよう、不可避的な不純物を含んでいても構わない。
For the metal substrate of the present invention, for example, in the case of PDP, soda lime glass or high strain point glass having a thermal expansion coefficient of about 4 to 10 × 10 −6 / ° C. is mainly used for the front plate and the back plate. It is desirable to refrain from using those having a coefficient of thermal expansion that is excessively different from those of these glasses.
The reason is that the metal substrate is used as a metal member on which an oxide insulating layer is formed and bonded to the front plate glass or the back plate glass of the display. For this reason, unless a metal material having a thermal expansion characteristic close to that of glass is used, the bonded portion is peeled off, the entire substrate is warped, a bonding failure occurs, and it is difficult to drive the display normally. Because.
Therefore, in the present invention, it is preferable to use an Fe—Ni-based alloy containing Ni: 40 to 55% in mass% in which the thermal expansion coefficient can be easily adjusted by the amount of Ni, as a preferable metal substrate material.
This is because the amount of Ni required to match the thermal expansion characteristics of the currently used glass (thermal expansion coefficient of a general glass substrate material: 4 to 10 × 10 −6 / ° C.) is 40 to 40% by mass. This is because it is 55%.
Further, an Fe—Ni—Cr alloy in which a part of Ni is replaced with Cr, an Fe—Ni—Co alloy in which Co is similarly replaced, and the like can also be used.
Furthermore, inevitable impurities may be included so as not to increase the production cost as long as various characteristics of the metal substrate are not deteriorated.

次に上述した本発明のディスプレイ用部材の製造方法について説明する。
先ず、本発明では金属基板に酸化物層を形成する。形成の方法は、上記の酸化物層の組成、厚みに調整できれば特に限定するものではないが、例えば、低コストで高速かつ均一な成膜に適するCVD法で形成すると良い。
そして、酸化物層を形成した金属基板を400〜750℃で熱処理する。この範囲の温度で熱処理することによってP:1〜16%を含有し、残部は実質的にSiとOとからなる珪素酸化物を主組成とする酸化物層では、酸化物層を軟化させ、絶縁性を向上させることができる。また、Bを適量含有する酸化物層では、この熱処理によって不可避的に発生したピンホールやクラックを埋めることができ、更に絶縁性を向上させることができる。
本発明において、熱処理の上限の温度を750℃としたのは、750℃を超える温度範囲では金属基板に歪が生じて、ディスプレイ用部材として使用できない。金属基板にできるだけ熱履歴を与えないためには、熱処理の温度は低いほど好ましく600℃を上限とするのが好ましい。
また、熱処理温度の下限を400℃としたのは、400℃未満の温度では酸化物層の絶縁性が不十分となる。好ましい熱処理温度の下限は500℃である。
なお、熱処理の時間は特に限定はしないが、10分〜2時間程度が好ましく、酸化物層の厚みや酸化物層のB添加量によって調整し、酸化物層のピンホールやクラックが埋まるように保持するとよい。
Next, the manufacturing method of the display member of the present invention described above will be described.
First, in the present invention, an oxide layer is formed on a metal substrate. The formation method is not particularly limited as long as the composition and thickness of the oxide layer can be adjusted. For example, the formation method may be a CVD method suitable for high-speed and uniform film formation at low cost.
And the metal substrate in which the oxide layer was formed is heat-processed at 400-750 degreeC. By heat-treating at a temperature in this range, P: 1 to 16% is contained, and the remainder is an oxide layer mainly composed of silicon oxide composed of Si and O, and the oxide layer is softened. Insulation can be improved. In addition, the oxide layer containing an appropriate amount of B can fill pinholes and cracks inevitably generated by this heat treatment, and can further improve the insulation.
In the present invention, the upper limit of the heat treatment temperature is set to 750 ° C., and in the temperature range exceeding 750 ° C., the metal substrate is distorted and cannot be used as a display member. In order to give as little heat history as possible to the metal substrate, the lower the temperature of the heat treatment, the more preferably 600 ° C. is the upper limit.
Further, the lower limit of the heat treatment temperature is set to 400 ° C., and if the temperature is lower than 400 ° C., the insulating property of the oxide layer becomes insufficient. The minimum of the preferable heat processing temperature is 500 degreeC.
The heat treatment time is not particularly limited, but is preferably about 10 minutes to 2 hours, and is adjusted by the thickness of the oxide layer and the amount of B added to the oxide layer so that pinholes and cracks in the oxide layer are filled. It is good to hold.

以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。
真空溶解により得られた質量%で48%のNiを含有し、残部は実質的にFe及び不可避的不純物からなるFe−48Ni鋼塊に、熱間及び冷間での塑性加工を施し、厚さ0.2mmの板材を得た。
この板材にエッチングによりディスプレイの放電空間となる非貫通の孔を設け、図1に記載の形状に加工して、金属基板とした。
その後、金属基板の表面と裏面及び孔壁面に表1に記載の酸化物層をCVD法により形成して、ディスプレイ用部材としての金属背面板付き金属隔壁を作製した。
この金属隔壁に大気中で700℃×1hrの熱処理を施し、酸化物層を軟化させた。この酸化物絶縁層を有する金属隔壁に、蛍光体を塗布した後、500℃で焼き付けた。
そして、前面板ガラスと450℃で接合して封着した後、400℃で排気処理を実施した。そして、セル内にNeとXeの混合ガスを封入し、プラズマディスプレイ用パネルを作製して、性能を評価した。
絶縁耐圧の評価は、酸化物絶縁層を有する金属隔壁の平坦部において、隔壁の表側と裏側に金属球を接し、交流電圧を漸次大きくして印加していった際の絶縁破壊電圧を測定した結果である。
冷熱サイクル評価は、パネルの組み立て時の熱処理に相当する、大気中で500℃×1hrの熱処理条件で、酸化物絶縁層にクラックが見られなかったものを○、クラックが発生したものを×とした。
評価の結果を表1に示す。
The following examples further illustrate the present invention.
Fe-48Ni steel ingot containing 48% Ni by mass and obtained by vacuum melting, with the balance being substantially Fe and unavoidable impurities is subjected to hot and cold plastic working to obtain a thickness. A 0.2 mm plate was obtained.
A non-through hole serving as a discharge space of the display was provided in this plate material by etching, and the metal substrate was processed into the shape shown in FIG.
Then, the oxide layer of Table 1 was formed in the surface of the metal substrate, the back surface, and the hole wall surface by CVD method, and the metal partition with a metal back plate as a member for a display was produced.
The metal partition was heat-treated at 700 ° C. for 1 hour in the air to soften the oxide layer. A phosphor was applied to the metal partition wall having the oxide insulating layer, and then baked at 500 ° C.
And after joining and sealing with front plate glass at 450 degreeC, the exhaust_gas | exhaustion process was implemented at 400 degreeC. And the mixed gas of Ne and Xe was enclosed in the cell, the panel for plasma displays was produced, and the performance was evaluated.
The dielectric breakdown voltage was evaluated by measuring the dielectric breakdown voltage when a metal sphere was in contact with the front and back sides of the barrier rib and the AC voltage was gradually increased and applied in the flat portion of the barrier rib having an oxide insulating layer. It is a result.
The evaluation of the thermal cycle is as follows: ○ in the case where no crack was found in the oxide insulating layer under the heat treatment conditions of 500 ° C. × 1 hr in the atmosphere corresponding to the heat treatment at the time of assembling the panel; did.
The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 0004296490
Figure 0004296490

表1の結果について説明する。
No.1〜No.4において、No.1は、Pの含有量が低く、金属基板との熱膨張係数の整合性の問題から冷熱サイクル性が悪いため、パネルとして組み立てた際に酸化物絶縁層にクラックが発生して、絶縁耐圧が低下したため、PDPとして駆動させることができなかった。
本発明のNo.2とNo.3においては、絶縁耐圧が片面で100V以上であって、良好な耐圧を示しており、PDPとして正常に駆動させることができた。
No.4については、Pの含有量が高いことから絶縁耐圧が100V以下となり、実用化困難であると判断された。
The results of Table 1 will be described.
No. 1-No. 4, no. 1 is low in P content and has poor thermal cycle performance due to the problem of consistency of thermal expansion coefficient with the metal substrate, so that when the panel is assembled, the oxide insulating layer cracks, and the withstand voltage is low. Since it decreased, it could not be driven as a PDP.
No. of the present invention. 2 and No. In No. 3, the withstand voltage was 100 V or higher on one side, showing a good withstand voltage, and was able to be driven normally as a PDP.
No. Regarding No. 4, since the content of P was high, the withstand voltage was 100 V or less, and it was judged that practical application was difficult.

また、Bを添加させたNo.5〜No.7において、No.6とNo.7については、Bの添加により、B無添加材のNo.3に比べて、絶縁耐圧が向上していることが分かる。
No.5については、Bの添加量が僅かなため、絶縁耐圧はNo.3レベルに留まっていた。
No.8とNo.9においては、Pの含有量が少な過ぎたり、多過ぎたりするものであり、No.8については、Pの含有量が低く、金属基板との熱膨張係数の整合性の問題から冷熱サイクル性が悪いため、PDPに組立てた際に酸化物層にクラックが発生して、絶縁耐圧が低下したため、PDPとして駆動することができなかった。
No.9については、PDPとして駆動することはできたが、Pの含有量が高いことから絶縁耐圧が100V以下であり、消費電力を測定すると異常に大きく、実用化困難であると判断された。
No.10は、酸化物層が薄いことから絶縁耐圧が低く、PDPとして駆動させることができなかった。
In addition, no. 5-No. 7, no. 6 and no. For No. 7, the addition of B resulted in No. It can be seen that the withstand voltage is improved as compared with FIG.
No. For No. 5, since the addition amount of B is small, the withstand voltage is No. 5. Stayed at 3rd level.
No. 8 and no. In No. 9, the P content is too little or too much. For No. 8, since the P content is low and the thermal cycle performance is poor due to the consistency of the thermal expansion coefficient with the metal substrate, cracks occur in the oxide layer when it is assembled into a PDP, and the withstand voltage is low. Since it decreased, it could not be driven as a PDP.
No. 9 could be driven as a PDP, but because the P content was high, the withstand voltage was 100 V or less, and when the power consumption was measured, it was determined to be abnormal and difficult to put into practical use.
No. No. 10 had a low withstand voltage due to the thin oxide layer, and could not be driven as a PDP.

本発明は、ディスプレイ用部材として、金属基板を利用し、その絶縁層として熱処理によって軟化し易くピンホールやクラックを埋めることが容易な酸化物層を利用した、絶縁信頼性の高いディスプレイ用部材である。ディスプレイ用部材以外にも、微細加工や深孔加工による精細さ、強度、放熱性、絶縁性が不可欠な用途に適用でき、鉛を含むガラス部材の代替とした場合、環境負荷も大幅に軽減できる。   The present invention is a display member having a high insulation reliability using a metal substrate as a display member and using an oxide layer that is easily softened by heat treatment as an insulating layer and easily fills in pinholes and cracks. is there. In addition to display components, it can be applied to applications where fineness, strength, heat dissipation, and insulation are indispensable by microfabrication and deep hole machining, and the environmental impact can be greatly reduced when replacing glass components containing lead. .

本発明の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 金属隔壁用基板
2 酸化物絶縁層
3 蛍光体層
4 金属背面板用基板
5 ガラス前面板
6 放電空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate for metal partition 2 Oxide insulating layer 3 Phosphor layer 4 Substrate for metal back plate 5 Glass front plate 6 Discharge space

Claims (2)

金属基板に酸化物層を形成してなるディスプレイ用部材であって、該酸化物層は質量%でP:5〜16%を含有し、残部はSiとOとからなる珪素酸化物及び不可避的不純物でなり、該酸化物層の厚さが、0.1〜10μmであることを特徴とするディスプレイ用部材。   A display member formed by forming an oxide layer on a metal substrate, the oxide layer containing P: 5 to 16% by mass, with the balance being silicon oxide composed of Si and O and unavoidable A display member comprising impurities and a thickness of the oxide layer of 0.1 to 10 μm. 金属基板に酸化物層を形成してなるディスプレイ用部材であって、該酸化物層は質量%でP:5〜16%を含有し、更に質量%でB:15%以下(0%は含まず)を含有し、残部はSiとOとからなる珪素酸化物及び不可避的不純物でなり、該酸化物層の厚さが、0.1〜10μmであることを特徴とするディスプレイ用部材。A display member formed by forming an oxide layer on a metal substrate, the oxide layer containing P: 5 to 16% by mass%, and further B: 15% or less (0% included) by mass% And the remainder consists of silicon oxide and inevitable impurities composed of Si and O, and the thickness of the oxide layer is 0.1 to 10 μm.
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