(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ放電空間を有する薄型ディスプレイ装置の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料であって、重量％でＺｎＯ  ５０〜６５％、Ｂ2Ｏ3  ２０〜３５％、ＳｉＯ2  ７〜１５％、Ｒ2Ｏ＋ＲＯ  ３〜１０％（ただしＲ2Ｏ：Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ、ＲＯ：ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）の組成を含有するＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶性ガラス粉末とフィラー粉末を含むことを特徴とする隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料。
【請求項２】
重量％でガラス粉末１５〜６０％、フィラー粉末４０〜８５％からなることを特徴とする請求項１の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料。
【請求項３】
ガラス粉末及びフィラー粉末が、Ｐｂ、Ｔｌ及びＢｉを含有しないことを特徴とする請求項１又は２の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料
【請求項４】
ガラス粉末が、ＺｎＯ・Ｂ2Ｏ3結晶及び／又はＺｎＯ・ＳｉＯ2系結晶を析出する性質を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料。
【請求項５】
焼成後の比重が２．０〜４．０ｇ／ｃｍ3であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料。
【請求項６】
焼成による体積収縮率が１５％以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料。
【請求項７】
フィラー粉末が、コージエライト、ウイレマイト、ジルコンから選ばれる１種以上の低膨張フィラー粉末を含有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料。
【請求項８】
フィラー粉末の総量に占める低膨張フィラー粉末の割合が、重量％で８０％以上であることを特徴とする請求項７の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料。
【請求項９】
焼成後の３０〜３００℃における熱膨張係数が３０〜５０×１０-7／℃であることを特徴とする請求項７又は８の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、プラズマ放電空間を有する薄型ディスプレイ装置の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料に関し、特に３５〜５０×１０-7／℃の熱膨張係数を有する無アルカリガラスを基板として用いたプラズマ放電空間を有する薄型ディスプレイ装置の隔壁形成用ガラスセラミックス複合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装置（ＰＤＰ）等のプラズマ放電空間を有する薄型ディスプレイ装置は、従来のＣＲＴディスプレイ装置に比べて薄型化、軽量化できるため、盛んに開発が行われている。これらディスプレイ装置は、２枚のガラス基板が一定の間隔を保持して気密封止され、両ガラス基板間に隔壁形成材料によってプラズマ放電空間が形成される。
【０００３】
ガラス基板には、歪点が６００℃前後の板ガラスが使用されており、放電空間を形成する隔壁材料には６００℃以下で熱処理可能な材料が選択される。このような隔壁材料には、例えば特開平４−３３７２２６号や特開平６−１４４８７１号等に開示されているような、焼結性に優れ、低軟化点化が容易なＰｂＯ系ガラス粉末を用いた複合材料が使用されている。
【０００４】
また特開平５−２９７３６３号に開示されているようなプラズマアドレスド電気光学装置では、液晶層に悪影響を与えないようにガラス基板に無アルカリガラスが使用されているが、この種のガラスは一般に熱膨張係数が約３５〜５０×１０-7／℃と低いため、隔壁材料にはＰｂＯ系ガラス粉末とともにＰｂＴｉＯ3 粉末等の低膨張フィラーが使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら鉛元素等の重元素を含有するガラスやフィラーを使用すると、環境汚染や人的健康を損なうおそれがある。
【０００６】
また、放電空間を形成する隔壁材料は使用量が多く、装置の重量に与える影響が大きいが、ＰｂＯ系ガラスは比重が大きいために装置が重くなる、という問題を有している。
【０００７】
本発明の目的は、環境問題等を生じることが無く、しかも比重の小さな隔壁形成用複合材料を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料は、プラズマ放電空間を有する薄型ディスプレイ装置の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料であって、重量％でＺｎＯ  ５０〜６５％、Ｂ2Ｏ3  ２０〜３５％、ＳｉＯ2  ７〜１５％、Ｒ2Ｏ＋ＲＯ  ３〜１０％（ただしＲ2Ｏ：Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ、ＲＯ：ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）の組成を含有するＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系ガラス粉末とフィラー粉末からなることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料は、ＺｎＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系のガラス粉末を使用する。この系のガラスを使用すると、６００℃以下の温度で緻密に焼結することが可能であり、またＰｂＯ系ガラスよりも比重が小さいため、装置を軽量化することが可能である。さらにＰｂＯ系に比べて容易に低膨張化できる。
【００１０】
ＺｎＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系の結晶性ガラス粉末としては、種々の組成を有するものが使用可能であるが、Ｐｂ、Ｔｌ、Ｂｉ等の重元素を含むものは避けるべきである。即ち、これらの重元素は環境上好ましくなく、またガラスの比重を大きくしてしまう。
【００１１】
また６００℃以下の熱処理によってＺｎＯ・Ｂ2 Ｏ3 系結晶やＺｎＯ・ＳｉＯ2 系結晶を析出する性質を有する結晶性ガラスを使用すると、焼成後の熱膨張係数を著しく低下させることができ、無アルカリガラス基板のそれに適合させることができる。このような低膨張のガラス粉末には、重量％でＺｎＯ  ５０〜６５％、Ｂ2 Ｏ3   ２０〜３５％、ＳｉＯ2   ７〜１５％、Ｒ2 Ｏ＋ＲＯ  ３〜１０％（ただしＲ2 Ｏ：Ｌｉ2 Ｏ＋Ｎａ2 Ｏ＋Ｋ2 Ｏ、ＲＯ：ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）の組成を有するガラスを使用することが好ましい。ガラス組成をこのように限定した理由は以下の通りである。
【００１２】
ＺｎＯは軟化点を著しく上昇させることなく熱膨張係数を低下させる働きがあり、また析出結晶の結晶核となる成分である。ＺｎＯが５０％より少ないと熱処理時の結晶特性が弱くなって低膨張化が困難になり、無アルカリガラス基板に使用し難くなる。６５％より多くなると溶融時に結晶が析出し易くなってガラス化が困難となる。なおＺｎＯの好適な範囲は５０〜６３％である。
【００１３】
Ｂ2 Ｏ3 はガラス構造体を形成する成分であり、またガラスの溶融温度や軟化点を下げる成分である。Ｂ2 Ｏ3 が２０％より少ないとガラス化が困難になり、３５％より多いと熱処理時の結晶特性が弱くなって低膨張化が困難になる。なおＢ2 Ｏ3 の好適な範囲は２２〜３０％である。
【００１４】
ＳｉＯ2 はガラス構造体の形成に不可欠な成分である。ＳｉＯ2 が７％より少ないとガラス化が困難になり、１５％より多いとガラスの軟化点が上昇して６００℃以下での焼成が困難になる。なおＳｉＯ2 の好適な範囲は８〜１２％である。
【００１５】
Ｒ2 Ｏ（Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ）及びＲＯ（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ）はガラスの溶融温度及び軟化点を下げる成分である。これらの合量が３％より少ないとガラスの軟化点が低下せず、６００℃以下の温度で焼成が困難になる。またこれらの合量が１０％より多い場合は熱膨張係数が大きくなって無アルカリガラス基板に使用し難くなる。なおこれら成分の合量の好適な範囲は３〜７％であり、また各成分の範囲はＬｉ2 Ｏ  ０〜３％（好ましくは０〜２％）、Ｎａ2 Ｏ  ０〜５％（好ましくは０〜３％）、Ｋ2 Ｏ  ０〜５％（好ましくは０〜３％）、ＭｇＯ  ０〜５％（好ましくは０〜３％）、ＣａＯ  ０〜５％（好ましくは０〜３％）、ＳｒＯ  ０〜５％（好ましくは０〜３％）、ＢａＯ  ０〜５％（好ましくは０〜３％）である。
【００１６】
なお上記以外にも、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 等を各５％まで添加することが可能である。
【００１７】
また本発明の複合材料は、焼結時の収縮を防止したり、熱膨張係数や焼結強度を調整するために従来より知られている種々のフィラー粉末を含有する。例えば収縮率や焼結強度の調整のためにアルミナ等のフィラーを使用することができる。また基板に無アルカリガラスを使用する場合、低膨張化するためにコージエライト、ウイレマイト、ジルコン、石英ガラス、β−ユークリプタイト、β−スポジュウメン等の低膨張フィラー粉末を使用することができる。中でもコージエライト、ウイレマイト、ジルコンから選ばれる１種以上を使用することが好ましい。またフィラー粉末全体の８０重量％以上をこれら低膨張フィラー粉末で占めるようにするとより効果的である。なおＰｂＴｉＯ3 のようにＰｂ等の重元素を含むフィラーの使用は環境上好ましくないため避けるべきである。
【００１８】
本発明において、ガラス粉末とフィラー粉末の混合割合は、重量％でガラス粉末１５〜６０％、フィラー粉末４０〜８５％からなることが好ましい。混合割合をこのように限定する理由は、ガラス粉末が１５％より少ないとセラミック粉末を焼結させることが困難になり、６０％より多いと焼成時の収縮率が大きくなって、隔壁のクラックや断線等が生じ易くなるためである。なおプラズマアドレスド電気光学装置に使用する場合は、無アルカリガラス基板と隙間なく接着させる必要があり、緻密に焼結することが要求される。このためガラス粉末とフィラー粉末の混合割合をガラス粉末２５〜６０％、フィラー粉末４０〜７５％にすることが好ましい。
【００１９】
また本発明の材料は、さらに色調を調整するために無機顔料粉末を１５重量％まで含有させてもよい。
【００２０】
上記各成分からなる複合材料は、焼成後の比重が２．０〜４．０ｇ／ｃｍ3 、体積収縮率が１５％以下の隔壁材料を得ることができる。また無アルカリガラスに用いる場合、ガラス組成、フィラーの種類等を調整して、焼成後の熱膨張係数が３０〜４５×１０-7／℃（３０〜３００℃）となるようにすればよい。
【００２１】
なお、本発明の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料を用いて、隔壁を形成するには、例えば上記材料と有機ビークルとを混合してペーストを作製し、これをスクリーンを介して印刷積層する方法や、ペーストを塗布、乾燥させ、ドライレジストフィルムを密着させて露光、現像した後に、サンドブラストする方法を採用することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００２３】
表１は本発明の実施例で使用するガラス粉末（試料Ａ〜Ｄ）、及び従来より使用されているＰｂＯ系ガラス粉末（試料Ｅ）を示している。
【００２４】
【表１】
0003897202.tif 000002
【００２５】
各ガラス粉末は次のようにして調製した。まず表の組成となるように調合したガラス原料を１１００〜１４５０℃で１〜３時間溶融し、薄板状に成形した。その後、粉砕、分級することによって、スクリーン印刷に適する粒径１．５〜３．０μｍのガラス粉末を得た。
【００２６】
このようにして得られた試料Ａ〜Ｄの各ガラス粉末は、ガラス軟化点が５５０〜５８５℃であり、焼成すると５ＺｎＯ・２Ｂ2 Ｏ3 、ＺｎＯ・Ｂ2 Ｏ3 、及び２ＺｎＯ・ＳｉＯ2 を主結晶として析出する性質を有していた。また焼成後の比重は３．５５〜３．７０ｇ／ｃｍ3 、３０〜３００℃における熱膨張係数は５０〜５５×１０-7／℃、であった。一方、従来例である試料Ｅは、ガラス軟化点が５５０℃、比重が４．６２ｇ／ｃｍ3 、３０〜３００℃における熱膨張係数が６７．５×１０-7／℃の非晶質ガラスであった。
【００２７】
次に、これらのガラス粉末にフィラー粉末や無機顔料粉末を混合し、隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料とした。なおフィラー粉末及び無機顔料粉末には、平均粒径が０．５〜２．５μｍのものを使用した。
【００２８】
表２〜４は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜１０）、及び従来例（試料Ｎｏ．１１）を示している。
【００２９】
【表２】
0003897202.tif 000003
【００３０】
【表３】
0003897202.tif 000004
【００３１】
【表４】
0003897202.tif 000005
【００３２】
続いて各試料を６００℃で５〜３０分間焼成し、焼結性、体積収縮率、比重及び熱膨張係数を測定した。結果を各表に示す。
【００３３】
表から明らかなように、本発明の実施例である試料Ｎｏ．１〜１０は、焼結性が良好であり、体積収縮率が１〜７％、熱膨張係数が３３〜４２×１０-7／℃であり、基板に無アルカリガラスを使用するプラズマアドレスド電気光学装置の隔壁形成用として好適である。また比重が３．９９ｇ／ｃｍ3 以下であり、従来例に比べてかなり小さい値であった。
【００３４】
なお焼結性は、熱処理時に試料粉末が焼結するかどうかで評価した。体積収縮率及び比重は、アルキメデス法を用いて測定した。熱膨張係数は、焼成した試料を棒状に加工し、熱膨張係数測定装置を用いて３０〜３００℃の温度範囲における平均熱膨張係数を測定したものである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料は、ＰｂＯ系ガラスの代わりにＺｎＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラスを用いるために、従来の材料に比べて比重が小さく、プラズマ放電空間を有するディスプレイ装置の軽量化に有効な材料である。また環境や人体に悪影響を与えることがない。しかも６００℃以下で焼成でき、焼成時の体積収縮も少ないため、隔壁形成材料として好適である。
【００３６】
さらにＺｎＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラスは低膨張化が容易であるため、無アルカリガラスを基板に用いるプラズマアドレスド電気光学装置の隔壁形成材料としても好適である。