(57)【要約】【目的】誘電体材料を塗布する際の塗布流動性が高く平滑性に優れ、しかも、焼成膜中に泡が残存し難く透明性に優れたプラズマディスプレイパネル用誘電体材料を提供することである。【構成】本発明のプラズマディスプレイパネル用誘電体材料は、ガラス粉末と、３０質量％以下のアルミナ粉末からなり、前記アルミナ粉末が球状であり、且つ、７５％粒子径Ｄ７５が１．５〜３．８μｍ、５０％粒子径Ｄ５０が１．０〜２．２μｍ、２５％粒子径Ｄ２５が０．６〜０．９μｍの粒度分布を有することを特徴とする。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス粉末と、３０質量％以下のアルミナ粉末からなり、前記アルミナ粉末が球状であり、且つ、７５％粒子径Ｄ７５が１．５〜３．８μｍ、５０％粒子径Ｄ５０が１．０〜２．２μｍ、２５％粒子径Ｄ２５が０．６〜０．９μｍの粒度分布を有することを特徴とするプラズマディスプレイ用誘電体材料。
【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用誘電体材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレイパネルは、自己発光型のフラットディスプレイであり、軽量薄型、広視野角等の優れた特性を備えており、また大画面化が可能であることから、最も将来性のある表示装置の一つとして注目されている。
【０００３】
プラズマディスプレイパネルの前面ガラス基板には、ＡｇやＣｒ−Ｃｕ−Ｃｒからなるプラズマ放電用の走査電極が形成され、その上に放電維持のための誘電体層、及び誘電体層を保護するための酸化マグネシウムが順次形成される。
【０００４】
一般に、プラズマディスプレイパネルの前面ガラス基板や背面ガラス基板には、ソーダライムガラスや高歪点ガラスが使用されており、ガラス基板への誘電体層の形成にあたっては、ガラス基板の変形を防止し、電極との反応を抑えるために、５００〜６００℃程度の温度域で焼成する方法が採られている。それ故、誘電体材料には、ガラス基板の熱膨張係数に適合し、５００〜６００℃で焼成できるＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系やＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系やＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のガラス粉末が使用されている。
【０００５】
また、誘電体層には、高い耐電圧を有すると共に、高い透明性を有することが要求されている。これらの特性は、誘電体と電極との反応性や、誘電体層の表面の平滑性及び誘電体層内の泡の状態に左右される。そのため、誘電体材料には、焼成時に泡が抜けやすいこと、例え、泡が残存する場合も大きな泡にならないことが求められている。
【０００６】
このような要求を満たすものとして、ガラス粉末に、１００ｎｍ以下の最大粒子径を有する酸化物セラミックフィラー粉末を含有させた誘電体材料が開示されている。（特許文献１）
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１１６２７６号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の誘電体材料は、ガラス粉末の粒界に存在する大きな泡は抜けやすいものの、粒度の小さいフィラー粉末を用いているため、微小な泡が残存することがあり、透明性の高い誘電体層が得られない虞があった。また、誘電体材料をペースト状にして印刷法でガラス基板上に塗布する際や、スラリー状にしてドクターブレード法でシート上に塗布する際に、ペーストやスラリーの流動性が低いため、平滑性の高い誘電体層が得られないという欠点があった。
【０００９】
本発明の目的は、誘電体材料を塗布する際の塗布流動性が高く平滑性に優れ、しかも、焼成膜中に泡が残存し難く透明性に優れたプラズマディスプレイパネル用誘電体材料を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は種々検討を行ったところ、誘電体材料中に球状形状のアルミナ粉末を添加することにより、上記目的が達成できることを見いだし、本発明として提案するものである。
【００１１】
即ち、本発明のプラズマディスプレイパネル用誘電体材料は、ガラス粉末と、３０質量％以下のアルミナ粉末からなり、前記アルミナ粉末が球状であり、且つ、７５％粒子径Ｄ７５が１．５〜３．８μｍ、５０％粒子径Ｄ５０が１．０〜２．２μｍ、２５％粒子径Ｄ２５が０．６〜０．９μｍの粒度分布を有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のプラズマディスプレイパネル用誘電体材料は、フィラー粉末として球状のアルミナ粉末を使用することを特徴とする。球状のフィラー粉末は、破砕物等の多面体形状に比べて光を散乱させ難いので、誘電体層の透過光量が増大し、透過率の高い誘電体層を形成することができる。また、球状のフィラーは、粒子に突起がないため、ペースト状やスラリー状にしてガラス基板やシートに塗布する際に流動性が向上し、平滑性に優れた膜を得ることができる。尚、本発明において、「球状」とは、真球のみに限定されるものではなく、本発明の作用効果が発現される一定の幅をもった物として定義され、球類似形状も含まれる。具体的には３次元構造において重心からの一定距離ｒから±２５％、好ましくは±１５％までの変動を含む滑らかな面で構成される立体と定義される。このような球状体は、例えば材料粉末を火炎中に噴霧することにより得ることができる。また、上記フィラー粉末の材質を、ガラス粉末の屈折率に近いアルミナにしているため、透過率の高い誘電体層を形成することができる。
【００１３】
また、上記フィラー粉末は、７５％粒子径Ｄ７５が１．５〜３．８μｍ、５０％粒子径Ｄ５０が１．０〜２．２μｍ、２５％粒子径Ｄ２５が０．６〜０．９μｍの粒度分布を有することを特徴とする。このような粒度分布を満たす粉末は、粒度が揃っているために、誘電体層に入射する光が乱反射しにくくなり、透過率の高い誘電体層を形成することができる。また、フィラー粉末が、ガラス表面に均一に付着してガラス粉末間の隙間を小さくするため、発生する泡が少なくなる。尚、フィラー粉末の粒子径が大きすぎと、ガラス粉末間の隙間を小さくする効果が小さくなり誘電体層中に大きな泡が残存しやすくなる。また、フィラー粉末の粒子径が小さすぎると、誘電体層中に微小な泡が残存して透過率が低下したり、ペースト状やスラリー状にしてガラス基板やシートに塗布する際に流動性が低下して平滑性に優れた膜を得ることができなくなる。
【００１４】
アルミナ粉末は、ペースト状やスラリー状にしてガラス基板やシートに塗布する際に、ペーストやスラリーの流動性を向上させて平滑な膜を得るために必要な成分であるが、含有量が多くなると、焼結性が低下して緻密な焼結体にならなかったり、泡が増加して誘電体層の耐電圧や透明性が低下する。そのためアルミナ粉末の含有量は３０質量％以下に抑えなければならない。好ましくは２５質量％、より好ましくは２０質量％以下である。
【００１５】
また、本発明の誘電体材料は、上記したフィラー粉末とガラス粉末とからなる。ここで使用するガラス粉末は、透明性および絶縁特性が高く、５００〜６００℃の焼成で良好な流動性を示すガラスであれば制限はないが、特に、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系やＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系やＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のガラスを使用することが望ましい。
【００１６】
ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラスとしては、質量百分率でＰｂＯ  ５０〜７５％（好ましくは５５〜７０％）、Ｂ２Ｏ３  ２〜３０％（好ましくは３〜２５％）、ＳｉＯ２  ２〜３５％（好ましくは３〜３１％）、ＺｎＯ  ０〜２０％（好ましくは０〜１０％）の組成を含有するガラスや、質量百分率でＰｂＯ  ３０〜５５％（好ましくは４０〜５０％）、Ｂ２Ｏ３  １０〜４０％（好ましくは１５〜３５％）、ＳｉＯ２  １〜１５％（好ましくは２〜１０％）、ＺｎＯ  ０．１〜３０％（好ましくは１０〜３０％）、ＣａＯ＋ＢａＯ＋Ｂｉ２Ｏ３  ０．１〜３０％（好ましくは３〜２０％）の組成を含有するガラスを使用することができる。
【００１７】
ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のガラスとしては、質量百分率でＺｎＯ  ２５〜４５％（好ましくは３０〜４０％）、Ｂｉ２Ｏ３  １５〜３５％（好ましくは２０〜３０％）、Ｂ２Ｏ３  １０〜３０％（好ましくは１７〜２５％）、ＳｉＯ２  ０．５〜８％（好ましくは３〜７％）、ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ  ８〜２４％（好ましくは１０〜２０％）の組成を含有するガラスを使用することができる。
【００１８】
ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のガラスとしては、質量百分率でＺｎＯ  １５〜５０％（好ましくは２０〜４０％）、Ｂ２Ｏ３  ２６〜６０％（好ましくは２８〜５０％）、ＳｉＯ２  ０．５〜３０％（好ましくは１〜２５％）、Ｋ２Ｏ  ３〜２０％（好ましくは７〜１５％）、Ａｌ２Ｏ３  ０〜１０％（好ましくは０〜８％）、Ｎａ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ  ０〜１０％（好ましくは０〜５％）、ＣａＯ＋ＢａＯ  ０〜１５（好ましくは０〜１０％）の組成を含有するガラスを使用することができる。
【００１９】
また、本発明のプラズマディスプレイ用誘電体材料は、ガラス基板上に誘電体層を形成し焼成してガラス膜とした後、膜厚３０μｍで波長５５０ｎｍにおける拡散透過率をガラス基板込みで測定した時に、透過率の値が６０％以上となることが望ましい。この透過率の値が６０％以上であれば、形成される誘電体層が十分な透光性を有するため、プラズマディスプレイパネルの輝度の向上が期待できる。
【００２０】
本発明のプラズマディスプレイ用誘電体材料はペーストやグリーンシート等の形態で使用することができる。
【００２１】
ペーストの形態で用いる場合、上述したガラス粉末及びフィラー粉末と共に、熱可塑性樹脂、可塑剤、溶剤等を使用する。ガラス粉末及びフィラー粉末のペースト中の含有量としては、３０〜９０質量％程度が一般的である。ペーストの粘度としては、２００〜１５００ポイズが望ましい。２００ポイズ以下であると、ペーストの保管性に問題があり、１５００ポイズ以上では、印刷性に問題が生じる虞がある。また、ペーストの粘度が１０００ポイズ以下の状態で提供される場合、ペーストの分離、粘度低下、樹脂の劣化等を防止するために、合量で３％までの酸化防止剤や界面活性剤を添加することが望ましい。尚、本発明でいう粘度とは、２３℃、ずり速度５．７ｍｍ／秒の条件で測定した時の値である。
【００２２】
熱可塑性樹脂は、乾燥後の膜強度を高め、また柔軟性を付与する成分であり、その含有量は０．１〜４０質量％、特に１〜２０質量％の範囲にあることが好ましい。熱可塑性樹脂としてはポリブチルメタアクリレート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリレート、エチルセルロース等が使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用する。
【００２３】
可塑剤は、乾燥速度をコントロールするとともに、乾燥膜に柔軟性を与える成分であり、その含有量は０〜５０質量％、特に５〜３０質量％の範囲にあることが好ましい。可塑剤としてはブチルベンジルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジカプリルフタレート、ジブチルフタレート等が使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用する。
【００２４】
溶剤は材料をペースト化するための成分であり、その含有量は５〜６０質量％、特に２０〜５０質量％の範囲にあることが好ましい。溶剤としては、例えばターピネオール、トルエン、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタジオールモノイソブチレート等を単独又は混合して使用することができる。
【００２５】
ペーストの作製は、ガラス粉末、フィラー粉末、熱可塑性樹脂、可塑剤、溶剤等を用意し、これらを所定の割合で混練することによりペーストとすることができる。
【００２６】
このようなペーストを用いて、誘電体層を形成するには、まず、プラズマディスプレイパネルに用いられる前面ガラス板に、ペーストをスクリーン印刷法や一括コート法等を用いて塗布し、膜厚３０〜１００μｍの塗布層を形成する。尚、前面ガラス板には予め電極が形成されており、ペーストの塗布はその上に行う。続いて塗布層を８０〜１２０℃程度の温度で乾燥させる。その後、５００〜６００℃で５〜１５分間焼成することにより、誘電体層を形成することができる。
【００２７】
また、焼成後の誘電体層の平坦性をより向上させる目的で、グリーンシートの形態で使用する場合、ガラス粉末、フィラー粉末と共に熱可塑性樹脂、可塑剤等を使用する。ガラス粉末及びフィラー粉末のグリーンシート中の含有量としては、６０〜８０質量％程度が一般的である。
【００２８】
熱可塑性樹脂及び可塑剤としては、上記ペーストの調整の際に用いられるのと同様の熱可塑性樹脂及び可塑剤を用いることができ、熱可塑性樹脂の混合割合としては、５〜３０質量％程度が一般的であり、可塑剤の混合割合は０〜１０％質量％程度が一般的である。
【００２９】
グリーンシートを作製する一般的な方法としては、ガラス粉末、フィラー粉末、熱可塑性樹脂、可塑剤等を用意し、これらにトルエン等の主溶媒や、イソプロピルアルコール等の補助溶媒を添加してスラリーとし、このスラリーをドクターブレード法によって、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のフィルム上にシート成形する。シート成形後、乾燥させることによって溶媒を除去し、グリーンシートとすることができる。
【００３０】
以上のようにして得られたグリーンシートを、Ａｇ電極が形成されたガラス板の上にラミネートして５００〜６００℃で５〜１５分間焼成することによって、誘電体層を形成することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて本発明を説明する。
【００３２】
表１は、本実施例で使用するガラス粉末の組成（試料Ａ〜Ｅ）を示している。
【００３３】
【表１】
2004227908.tif 000002
【００３４】
各ガラス粉末は以下のようにして作製した。まず、表に示す組成となるようにガラス原料を調合し、均一に混合した後、白金坩堝に入れて１３００℃で２時間溶融した後、溶融ガラスを薄板状に成形した。次いでこれを粉砕し、分級して、７５％粒子径Ｄ７５が４．０μｍ以下、５０％粒子径Ｄ５０が３．０μｍ以下、２５％粒子径Ｄ２５が２．０μｍ以下の粒度分布のガラス粉末からなる試料を得て、ガラス粉末の軟化点を測定した。
【００３５】
表２及び表３は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜８）を、表４は、比較例（試料Ｎｏ．９〜１１）をそれぞれ示すものである。
【００３６】
【表２】
2004227908.tif 000003
【００３７】
【表３】
2004227908.tif 000004
【００３８】
【表４】
2004227908.tif 000005
【００３９】
フィラー粉末として用いる球状のアルミナ粉末は、以下のようにして作製した。まず、通常のビーズ化プロセス法によって、無定形アルミナ粒子をプロパン−酸素炎中に投入し、表面張力によって球形化する。続いて、分級プロセスを経て、７５％粒子径Ｄ７５が１．５〜３．８μｍ、５０％粒子径Ｄ５０が１．０〜２．２μｍ、２５％粒子径Ｄ２５が０．６〜０．９μｍの粒度分布を有する球状アルミナ粉末を得た。また、比較例であるＮｏ．９の試料に用いる多面状のアルミナ粉末は、無定形アルミナ粒子を球状処理せず分級し、上記粒度分布を有するものを用いた。また、Ｎｏ．１１の試料に用いる球状アルミナ粉末は、最大粒子径が０．１μｍ以下の微粉を使用した。
【００４０】
上記のようにして得られたガラス粉末及びアルミナ粉末を、表２及び表３に示す割合で混合して各試料とした。
【００４１】
このようにして得られた各試料を、エチルセルロースの５％ターピネオール溶液に混合し、３本ロールミルにて混練してペースト化した。次いで、このペーストを、約３０μｍの焼成膜が得られるように、高歪点ガラス板（熱膨張係数：８３×１０−７／℃）上にスクリーン印刷法で塗布し、膜の表面流動性を評価した。その後、電気炉中に入れた後、表中の焼成温度で１０分間保持し、焼成後のガラス膜に残存する泡と透過率を測定した。
【００４２】
表から明らかなように、実施例であるＮｏ．１〜８は、印刷後の膜表面にメッシュ跡は見られず、表面流動性は高く、平滑な膜が得られた。また、焼成膜に残存する泡数は５個以下と少なく、ガラス膜の透過率は６５％以上と高かった。
【００４３】
これに対し、比較例であるＮｏ．９は、多面状のアルミナ粉末を用いているため、印刷後の膜の表面にメッシュ跡が見られ表面流動性が低く、平滑な膜が得られなかった。また、残存する泡は多く、ガラス膜の透過率は５０％と低かった。Ｎｏ．１０は、アルミナ粉末の含有量が多いため、残存する泡は多く、ガラス膜の透過率は４５％と低かった。また、Ｎｏ．１１は、印刷後の膜の表面にメッシュ跡が見られ表面流動性が低く、平滑な膜が得られなかった。また、細かい泡が多く残存し、ガラス膜の透過率は５０％と低かった。
【００４４】
尚、ガラス粉末の軟化点はマクロ型示差熱分析計を用いて測定し、第四の変曲点の値を軟化点とした。
【００４５】
膜の表面流動性は、ガラス基板上にペースト化した誘電体材料をスクリーン印刷して乾燥後、メッシュ跡の状態を顕微鏡で観察して評価した。メッシュ跡が観察されず、平滑な膜が得られたものを「○」とし、メッシュ跡が観察され、平滑な膜が得られなかったものを「×」とした。
【００４６】
ガラス膜中に残存する泡数は、膜の表面流動性と同様の方法で作製した膜を焼成し、ガラス膜を得た後、２５０μｍ四方の中に存在する泡の数をカウントした。
【００４７】
透過率の測定は、波長５５０ｎｍにおける拡散透過率を測定した。尚、試料は、泡数の測定に使用したものを用い、測定は島津製分光光度計ＵＶ−３１００にて行い、ガラス基板込みの値を示している。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマディスプレイパネル用誘電体材料は、誘電体材料を塗布する際の塗布流動性が高く平滑性に優れ、しかも、軟化点付近の温度で焼成しても残存する泡が殆どないガラス膜となるため、耐電圧が高く、透明性の高い誘電体層を形成することができる。それ故、プラズマディスプレイパネルの誘電体材料として好適である。