JPH11273579A

JPH11273579A - プラズマディスプレイ隔壁および背面板用帯鋼

Info

Publication number: JPH11273579A
Application number: JP10072242A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Inoue; 良二井上; Hideya Yamada; 英矢山田; Takeshi Hirabayashi; 武平林
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 1999-10-08

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマディスプレイの隔壁材として、Ｆｅ
−Ｎｉ合金のエッチング性、ハンドリング性を改善する
ことにより実用化を可能とする。【解決手段】Ｎｉ量を４３〜５６％として、ガラス基
板との熱膨脹を合わせる。不純物量と（２００）結晶方
位を特定範囲に制御することによって、エッチング性を
改善する。また、冷間圧延による加工硬化または合金元
素の添加により強化を図り、ハンドリング性を改善す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、プラズマディスプ
レイの構成部品である隔壁および背面板に利用される金
属材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、プラズマディスプレイには、隣接
セルへのクロストークを防止するため、隔壁と呼ばれる
ガラス製の絶縁体が使用されている。この隔壁は微小な
放電空間を確保し、３色の蛍光体の混合を防止する役割
を持つ。従来隔壁の製造は、（Ａ）隔壁材をスクリーン
印刷して乾燥させるという工程を８〜１０回繰り返して
約１５０μｍまで積み上げるいわゆる印刷法や、（Ｂ）
基板前面に隔壁材を２〜３回塗布し、２００μｍ厚程度
にした後ドライフィルムフォトレジストを貼り付け露
光、現像後レジストが残っていない部分の隔壁材をサン
ドブラストにより削る方法が用いられている。しかしな
がら、（Ａ）法は煩雑であること、精度向上が難しいこ
と等の問題があり、一方（Ｂ）法は多量のＰｂを含有し
た廃棄物が発生する等の問題を抱えている。

【０００３】一方、これらの部材に金属材料を用いる試
みもなされている。たとえば特開平３−２０５７３８号
等には表面が誘電体で被覆されたメタルコアリブ（有孔
金属板）を隔壁に用いることにより、比較的安価で量産
性に優れる隔壁を提供する提案がなされており、用いら
れる金属材料としてＦｅ−４２％Ｎｉ−６％ＣｒやＦｅ
−５０％Ｎｉが挙げられている。また、特許番号第２５
９３７６１号には隔壁と背面板を１枚の金属板から形成
する提案がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】金属材料を隔壁に代表
されるプラズマディスプレイ用部材へ用いることの利点
の一つは、一枚の板に孔をあけることにより隔壁を形成
でき、その孔あけが比較的容易にできることである。具
体的には、プレスによる打ち抜き加工、レーザー加工、
エッチング加工等が考えられるが経済性、精度からエッ
チング法が最も望ましい。しかしながら金属材料をその
まま隔壁に用いる場合、たとえば図１に示されるよう
に、プラズマディスプレイ隔壁板には極微細な隔壁を形
成する必要がある。

【０００５】また、隔壁を形成するために、単純にＦｅ
−Ｎｉ系合金を用いた場合、金属材料中の含有されたエ
ッチング性を劣化させる元素によって、エッチング孔形
状が不均一になり、形状精度が悪くなるという問題があ
る。従って、エッチング性に影響を及ぼす元素を特定の
範囲内に調整する必要がある。また、プラズマディスプ
レイの輝度を向上させるためには、隔壁を形成するため
にあけられる孔の開孔率を上げる必要がある。そのた
め、隔壁幅を細くする、あるいは形成される孔のコーナ
ー部をできる限り直角に近いものとし、孔の形状を矩形
にすることが望まれる。

【０００６】また、結晶面の配向によっては、エッチン
グ速度が遅くなったり、エッチング孔が異形状になると
いう問題がある。従って、エッチング速度を速め、エッ
チング孔の異形状化を抑制できるような結晶面の配向度
に制御することが必要である。さらに、実用製品では、
寸法が１ｍ幅×１ｍ長さに近い場合もあり、プラズマデ
ィスプレイ隔壁板に求められるような、極微細なエッチ
ング孔を有するプラズマディスプレイ隔壁板を組立てセ
ット時には、自重や引張応力でエッチング孔の変形が生
じるといったハンドリング性の問題がある。従って、金
属材料には極微細なエッチング孔を有していても、ハン
ドリング性を容易にするに足りるだけの機械的強度も必
要となる。

【０００７】上述した特開平３−２０５７３８号に開示
される金属材料は、ガラスに近い熱膨張係数を有する合
金として一般に知られている４２６合金（Ｆｅ−４２Ｎ
ｉ−６Ｃｒ）や５０Ｎｉ合金（Ｆｅ−５０Ｎｉ）を用い
たものである。しかしながら通常の４２６合金や、５０
Ｎｉ合金を用いた場合、エッチング特性やハンドリング
性に問題があった。本発明の目的は、金属材料に含有す
るエッチング性を劣化させる元素を制御し、結晶面の配
向度を調整し、さらに一定以上の機械的特性を付与させ
ることにより、経済性と量産性に優れかつ高精度化に対
応できるプラズマディスプレイ隔壁および背面板用帯鋼
を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、隔壁に使
用される材料に必要とされる優れたエッチング性とハン
ドリング性の実現には、エッチング性を劣化させる元素
量を特定範囲内に制御し、（２００）結晶方位を調整
し、さらに素材の０．２％耐力を向上させることで目的
が達成されることを見出した。すなわち本発明は、重量
％でＮｉを４３〜５６％含むＦｅ−Ｎｉ系合金であっ
て、かつＣ≦０．０１５％、Ｍｎ≦０．６０％、Ｓｉ≦
０．２０％、Ｐ≦０．００４％、Ｓ≦０．００４％、Ｂ
≦０．００３％、Ｏ≦０．００５％、Ｎ≦０．００５％
の範囲に制御したプラズマディスプレイ隔壁および背面
板用帯鋼である。

【０００９】好ましくは、エッチング性を向上させるた
めに、Ａｌ含有量を０．０２％以下に制御したプラズマ
ディスプレイ隔壁および背面板用帯鋼である。

【００１０】また、ハンドリング性を向上させるため
に、固溶強化元素および析出強化元素としてＭｏ、Ｗ、
Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒの一種または二種以上を、重量
％で０．１〜７％含有したプラズマディスプレイ隔壁お
よび背面板用帯鋼である。

【００１１】また、重量％でＮｉを４３〜５３％含むＦ
ｅ−Ｎｉ系合金であって、（２００）結晶方位の配向度
が６０％以上であるプラズマディスプレイ隔壁および背
面板用帯鋼である。

【００１２】本発明において、より好ましくは２０℃で
の０．２％耐力が、４００Ｎ／ｍｍ²以上であるプラズ
マディスプレイ隔壁および背面板用帯鋼である。

【００１３】

【発明の実施の形態】上述したように本発明の重要な特
徴は、エッチング性に影響を及ぼす元素を特定の範囲内
に調整したことである。これにより、プラズマディスプ
レイ隔壁に求められる極微細なエッチング孔を形成する
ことで、たとえば図１に示すような６０μm幅の隔壁
（１）と、エッチング孔のコーナー部を直角に近づけ、
矩形のエッチング孔を形成するに足りる、優れたエッチ
ング性を有するプラズマディスプレイ隔壁および背面板
用帯鋼を提供できる。

【００１４】以下に本発明の成分の規定理由を述べる。
Ｎｉは、熱膨張係数を調整する重要な元素であり、前面
ガラスと同程度の熱膨脹が要求されるため、６〜１０×
１０のマイナス６乗／℃の熱膨張係数に制御する必要が
る。従って、４３Ｎｉ％よりも少なくてもまた５６％よ
り多くても上記のガラスに近い熱膨張係数は得られな
い。そのため、４３〜５６％に規定した。

【００１５】Ｃは、エッチング速度に大きく影響を及ぼ
す元素であり、少ないほど速くなるが、コストとの関係
から０．０１５％以下とする。好ましくは、０．００６
％以下である。Ｍｎ、Ｓｉらは脱酸剤として使用される
元素でるが、多いとエッチング性に悪影響を及ぼすた
め、必要最少限の添加量とする必要がある。従って、そ
れぞれＭｎ≦０．６０％、Ｓｉ≦０．２０％とする。好
ましくはＭｎ≦０．１０％、Ｓｉ≦０．０３％である。
Ｐ、Ｓらは、熱間加工性を阻害する元素であり、０．０
０４％以下に抑制する。Ｂは、熱間加工性を改善する元
素であるが、０．００３％を越えるとエッチング速度が
急激に低下するため、０．００３％以下に抑制する。
Ｏ、Ｎらは介在物形成元素であり、エッチング孔の形状
に悪影響を与えるため、最少限に抑制する必要があり、
０．００４％以下とする。

【００１６】ここで、エッチング性をさらに向上させる
には、脱酸剤として使用させるＡｌを０．０２％以下と
することで、エッチング速度が速くなり、さらにエッチ
ング孔を矩形に近づけることができ特に好ましい。ま
た、エッチング性を向上させるために、上述した元素を
特定の組成範囲に制御した場合においては、Ｎｉの含有
量は４３〜５３％とすることで全面ガラスと同程度の熱
膨張係数にすることができる。より好ましくは４６〜５
０％であり、この範囲に調整すると７〜９のマイナス６
乗／℃の熱膨張係数が得られる。

【００１７】また、本発明では、合金元素の添加によ
り、ハンドリング性を向上させる。具体的には、固溶強
化元素および析出強化元素としてＡｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒの一種または二種以上を含有する
方法がある。これらの含有量は、合計で０．１％未満で
は強化効果が小さく、７％以上ではエッチング加工性を
著しく阻害することから、重量％で０．１〜７％に規定
する。特にＡｌとＴｉは析出硬化をさせるためには有効
な元素で、Ａｌ＋Ｔｉで１〜５％の範囲で添加すれば、
特に強度を向上させることができ、優れたハンドリング
性を得ることができる。また、上述の固溶強化元素およ
び析出強化元素を添加すれば、熱膨張係数が大きくなる
ため、熱膨張係数を前面ガラスと同程度の６〜１０×１
０のマイナス６乗／℃の熱膨張係数に制御するために
は、Ｎｉ添加量を４３〜５６％に制御する必要がある。

【００１８】次に、エッチング孔の形成において、エッ
チング速度を早め、異形状化を抑制するには特定の結晶
面への集積度を高めることが非常に有効である。また、
本発明においては、前面ガラスと同程度の熱膨脹が要求
されるため、適正なＮｉ量である４３〜５６％を含有す
るＦｅ−Ｎｉ系合金を使用する必要がある。本発明の優
れたエッチング性の実現には、エッチング速度に影響を
及ぼす（２００）結晶方位への集積が特に有効であり、
この結晶面に優先的に結晶面を配向させることでエッチ
ング速度が特に速くなる。また、（２００）結晶方位の
配向度が６０％より低い場合は、その効果が少なくな
る。従って、６０％以上集積させる必要がある。好まし
くは８０％以上の配向度を付与するのが良い。しかし、
（２００）結晶方位への配向を高くしすぎると、エッチ
ング孔の異形化が起こり易くなる。したがって、望まし
い（２００）結晶方位の配向度は９９％以下が良い。

【００１９】本発明の（２００）結晶方位への配向度を
高めるためには、中間の冷間圧延の圧下率を多くした
後、焼鈍を施すことで実現され、特に８５％程度の圧下
率では約９０％の（２００）結晶方位の配向となり特に
有効である。

【００２０】本発明では金属材料の寸法が１ｍ幅×１ｍ
長さといった広幅化によって、自重や引張応力でエッチ
ング孔の変形を抑制するために足りる強度が必要である
ためのハンドリング性を０．２％耐力で評価した。この
試験温度を２０℃としたのは、プラズマディスプレイ隔
壁の組み立てが常温で行われるためである。広幅化した
金属材料を量産する場合、０．２％耐力が４００Ｎ／ｍ
ｍ²より低いと、エッチング後の金属材料を組み立てる
場合、開孔部が塑性変形を起こし易い。従って、４００
Ｎ／ｍｍ²以上の０．２％耐力が必要である。

【００２１】本発明において、２０℃での０．２％耐力
が４００Ｎ／ｍｍ²以上とする手法としては、圧下率を
上げて歪みを増加させる加工硬化法と合金元素の添加に
より、固溶強化、析出強化を図る方法とこれらを組合せ
る方法の３通りがある。加工硬化による強度向上方法と
しては、最終の冷間圧延率を向上させることにより、１
５％以上の圧下率で、４００Ｎ／ｍｍ²以上の０．２％
耐力が得られる。

【００２２】前述の２０℃での０．２％耐力が４００Ｎ
／ｍｍ²以上とする手法を採ることで、高強度のプラズ
マディスプレイ隔壁および背面板用帯鋼が得られ、広幅
化、さらには薄板化への対応や、エッチング後の金属材
料を組み立てる場合などに発生し易い変形の抑制が可能
となる。

【００２３】また、本発明の帯鋼からなる金属材料を背
面板のみにも用いることができる。従来、ガラスが用い
られてきた背面板については、構成部材としてガラスで
ある必要は無く、本発明の帯鋼からなる金属板とすれ
ば、破損の危険性も無く、さらにコスト面で低減が可能
となる。特に、図２に示すような隔壁と背面板を、たと
えばハーフエッチングで一体化し、一枚の金属板で作製
すると、板厚が厚くなり、隔壁の変形が抑制されるだけ
でなく、隔壁と背面板との位置あわせも不要となり、製
造コストの低減が図れることになる。なお、本発明のプ
ラズマディスプレイ隔壁および背面板用帯鋼は、優れた
エッチング性、ハンドリング性を有しているため、ＰＡ
ＬＣ（ＰｌａｓｍａＡｄｄｒｅｓｓＬｉｑｕｉｄＣ
ｒｙｓｔａｌ）への使用も有効である。

【００２４】

【実施例】先ず、表１中のＮｏ．１〜３の組成の合金を
真空溶解、鍛造により作製し、熱間圧延により厚さ２ｍ
ｍのフープとした。さらに冷間圧延、中間焼鈍を数回施
し０．１５ｍｍの厚さに仕上げた後、６００℃で歪み取
り焼鈍を行い供試材とした。続いて、供試材を図１に示
すエッチングパターンでエッチング加工を行った場合の
エッチング速度と、エッチング孔形状について調査を行
った結果を表２に示す。Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎを本発明の規定
より多く含むＮｏ．３のものは、エッチング速度が遅
く、またエッチング面に荒れが発生している。また、矩
形に近づいているか否かの判断は、完全に矩形となった
場合の対角線の距離（約８２５μｍ）に対して、エッチ
ング孔の対角で、最も長い場所との比で、９０％以上と
なったものに○印を、９０％未満のものに×印をそれぞ
れ付して示す。エッチング性を向上させるために、Ｃ、
Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌを本発明の規定内に制御したＮｏ．
１、Ｎｏ．２は、矩形に近いエッチング孔が形成され
た。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】次に、表１中のＮｏ．１の組成の合金を上
記と同様の方法で厚さ２ｍｍのフープとした後、９００
℃で焼鈍を施した。その後の冷間圧延の圧下率を０％、
１０％、１５％、３０％、６０％と変えた試験材料を作
製し、０．２％耐力を測定した。測定に用いた試験片は
ＪＩＳＺ２２０１で定められたＪＩＳ１４Ｂ号試験片
である。また、０．２％耐力の測定はＪＩＳＺ２２４
１の金属材料引張試験方法に基づき行った。その結果を
表３に示す。冷間圧延率が１５％以上のとき本発明に規
定した望ましい強度が得られることがわかる。

【００２８】

【表３】

【００２９】また、同じくＮｏ．１の組成の合金につい
て、圧下率を５０％、７０％、９０％、９５％の冷間圧
延した後に０．２ｍｍになるように調整し、９００℃で
焼鈍を施し、最終的な厚さである０．１５ｍｍに仕上げ
た。この試験材料をエックス線回折を行うために、表面
を電解研磨にて調整し、（２００）結晶方位を調査し
た。（２００）結晶方位の配向度は（１１１）、（２０
０）、（１１０）、（３１１）の主たる方位の相対強度
で求め、次式で求めることができる。（２００）％×１００／（（１１１）％＋（２００）％
＋（１１０）％＋（３１１）％）

【００３０】さらに、この試験材料についてエッチング
速度と、孔形状について調査を行った。孔形状の欠陥の
有無はエッチング孔２００個について何個欠陥が有るか
を顕微鏡を用いて観察し、０個のものに二重丸を、１個
のものに○をそれぞれ付した。その結果を表４に示す。
（２００）配向度の低いＮｏ．３０ではエッチング速度
が僅かながら遅くなり、また（２００）配向度が９９％
と高くなったＮｏ．３３では孔形状に若干の異形が生じ
たものが１個観察された。

【００３１】

【表４】

【００３２】さらに、表１中のＮｏ．４〜１０の組成の
合金を上記と同様の方法で厚さ２ｍｍのフープとした
後、９００℃で溶体化処理を施した。その後、７００℃
×１時間の条件で時効処理を行い、さらに時効後１５％
の圧下率で冷間圧延を行った。焼鈍後、時効後、圧延後
の０．２％耐力を表５に示す。時効処理後あるいは１５
％圧延後でいずれも本発明に規定した望ましい強度が得
られることがわかる。

【００３３】

【表５】

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、現行のガラス材に比べ
プラズマディスプレイとして、量産化、高性能化、低コ
スト化を図ることができ、かつ環境面での改善も可能と
なるため、工業上の効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマディスプレイ隔壁および背面
板用帯鋼を用いたプラズマディスプレイの隔壁の一例を
示す図である。

【図２】本発明のプラズマディスプレイ隔壁および背面
板用帯鋼を用いた隔壁と背面板を一体化した一例を示す
図である。

【符号の説明】

１隔壁、２背面板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％でＮｉを４３〜５６％含むＦｅ−
Ｎｉ系合金であって、かつ下記の元素をＣ≦０．０１５％、Ｍｎ≦０．６０％、Ｓｉ≦０．２０
％、Ｐ≦０．００４％、Ｓ≦０．００４％、Ｂ≦０．０
０３％、Ｏ≦０．００５％、Ｎ≦０．００５％の範囲に制御したことを特徴とするプラズマディスプレ
イ隔壁および背面板用帯鋼。
【請求項２】Ａｌ含有量を０．０２％以下に制御した
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレ
イ隔壁および背面板用帯鋼。
【請求項３】固溶強化元素および析出強化元素とし
て、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒの一種ま
たは二種以上を、重量％で０．１〜７％含有したことを
特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイ隔壁
および背面板用帯鋼。
【請求項４】重量％でＮｉを４３〜５６％含むＦｅ−
Ｎｉ系合金であって、（２００）結晶方位の配向度が６
０％以上であることを特徴とするプラズマディスプレイ
隔壁および背面板用帯鋼。
【請求項５】２０℃での０．２％耐力が、４００Ｎ／
ｍｍ²以上であることを特徴とする請求項１乃至４のい
ずれかに記載のプラズマディスプレイ隔壁および背面板
用帯鋼。