(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスの粉体と、
放射線により重合する官能基としてメタクリル基を有するシランカップリング剤からなる光硬化可能なバインダと、
鉱酸と、
を含んでなる、ペーストの形をした感光性成形材料。
【請求項２】
透明な平板上にリブが設けられたプラズマディスプレイパネル用基板の製造方法において、
前記平板と前記リブの形状に対応した凹部を有する成形型との間に、請求項１に記載の感光性成形材料を配置させて、前記成形型の凹部に前記感光性成形材料を充填させる工程と、
前記感光性成形材料に放射線を照射して前記感光性成形材料の前記バインダを硬化させて、成形体を形成する工程と、
前記成形体を前記平板と一体的に前記成形型から取り外す工程と、
硬化した前記成形体を焼成して、請求項１に記載の感光性成形材料の前記粉体の間に、前記感光性成形材料のバインダから形成された無機性の焼成物を介在させる工程と、
を備えるプラズマディスプレイパネル用基板の製造方法。
【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（以下、単に「ＰＤＰ」という）用基板のリブの形成に用いられる感光性ペースト、ＰＤＰ用基板及びその基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄型の大画面表示装置として期待されているＰＤＰには、一般に、ＰＤＰ用基板が備えられている。典型的なＰＤＰ用基板は、一対のガラス平板が所定の高さ及び幅のリブ（バリアリブ、隔壁又は障壁とも呼ばれている）を介して離隔対向して構成されている。このような構成では、リブが一対のガラス平板の間の空間を気密に仕切り、プラズマ放電により発光する複数の放電表示セル（放電空間）を画成している。
【０００３】
放電表示セルのリブは、例えば特開平９−２６５９０５号公報に開示されているいわゆる転写法によって、以下のように製造されている。まず、モールド内に充填されたガラス若しくはセラミックの粉体と、有機添加物を含むバインダと、有機シリケート化合物との混合物を熱硬化反応又は光硬化反応によって成形する。その後、得られた成形体をモールドから取り外してガラス平板に転写する。それから、転写された成形体を焼成してガラス平板に一体的に結合させ、所望のリブを得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような熱硬化反応による成形の場合は、ＰＤＰの大型化のためにガラス平板が非常に大きい面積を有しているとき、温度分布が無視できない程不均一となり、熱管理が極めて難しくなることが多い。また、光硬化反応による成形の場合、感光性ペーストが、質量吸収係数の大きいために光を吸収する鉛ガラスを一般に含み、効率よく硬化しない。
【０００５】
さらに、有機添加物を含むバインダは、一般に、ガラス平板に取り付けられる最終生成物のリブにとって不要であり、通常５００℃のような高い焼成温度でもって除去される。また、一般に、リブはガラスフリットの溶融を必要とするが、そのとき、これよりも高い温度が必要とされる。このような高い焼成温度は、ガラス平板に無視できない熱的歪みを与えるおそれがある。たとえ、バインダが焼成で除去されても、セラッミック粉体間に空隙を形成してリブに多孔性の構造を与え、リブの強度を低下させるおそれがある。このような強度の低下はリブの品質上、好ましいことではない。
【０００６】
そこで、本発明は、品質の向上したリブの形成を容易に可能にした感光性ペースト、それを用いたＰＤＰ用基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その１つの面において、セラミックスの粉体と、
放射線により重合する官能基を有するシランカップリング剤からなる光硬化可能なバインダと、
鉱酸と、
を含んでなる、ペーストの形をした感光性成形材料にある。
【０００８】
また、本発明は、そのもう１つの面において、プラズマ放電により発光する放電空間を画成するリブを備えるプラズマディスプレイパネル用基板において、
前記リブが、本発明の感光性ペーストの前記粉体の間に、前記感光性ペーストのバインダの焼成により形成された無機性の焼成物を介在させて構成されていることを特徴とするプラズマディスプレイパネル用基板にある。
【０００９】
さらに、本発明は、そのもう１つの面において、透明な平板上にリブが設けられたプラズマディスプレイパネル用基板の製造方法において、
前記平板と前記リブの形状に対応した凹部を有する成形型との間に、本発明の感光性ペーストを配置させて、前記成形型の凹部に前記感光性ペーストを充填させる工程と、
前記感光性ペーストに放射線を照射して前記感光性ペーストの前記バインダを硬化させて、成形体を形成する工程と、
前記成形体を前記平板と一体的に前記成形型から取り外す工程と、
硬化した前記成形体を焼成して、本発明の感光性ペーストの前記粉体の間に、前記感光性ペーストのバインダから形成された無機性の焼成物を介在させる工程と、
を備えるプラズマディスプレイパネル用基板の製造方法にある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその好ましい実施形態にしたがって説明する。なお、本発明はこれらの実施形態に限定されないことを理解されたい。
図１は、本発明のＰＤＰ用基板の一実施形態を概略的に示す分解斜視図である。図示のＰＤＰ用基板１０は交流方式用のものであり、好適には入手の容易なガラスからなっている離隔対向した一対の透明な平板すなわち背面板１２及び前面板１４を備えている。背面板１２と前面板１４との間には、所定の高さ及び幅のリブ１６が配設されてそれらの間の空間を仕切り、複数の放電表示セル１８の画成を可能している。さらに、各放電表示セル１８には、アドレス電極２０が背面板１２上にリブ１６に沿って配設され、また、前面板１４上にはリブ１６とは垂直に、ＩＴＯ（インジウム酸化スズ）からなる透明のバス電極２２が配設されている。さらに、これらの電極２０及び２２の中間には、希ガス（図示せず）が配置されて放電による発光を可能にしている。また、各アドレス電極２０上には蛍光層２４が一定の順序で形成されて、カラー表示を可能にしてもよい。また、前面板１４及びバス電極２２上には、透明な誘電体層２４が設けられてバス電極２２を被覆することにより、電極のスパッタリングを抑制し、ＰＤＰの寿命を伸ばすことに寄与している。
【００１１】
本実施形態では、リブ１６は、背面板１２及び前面板１２の少なくとも一方の上に一体的に取り付けられた成形体（図示せず）を焼成させたものからなっている。より詳細に述べると、この成形体は、感光性ペーストを紫外領域もしくは可視領域の光又は電子線のような放射線により硬化させたものであって、熱により硬化させたものではない。一般に、熱硬化の場合、熱管理が非常に難しい。しかし、本実施形態では、そのような熱管理が成形時に実質的に不要となる。したがって、背面板１２及び前面板１４に対する熱的影響が軽減されるだけでなく、リブ１６の品質が一定となる。
【００１２】
上述した感光性ペーストは、基本的に、（１）アルミナ、シリカ又はウォールナイトのようなセラミックスの粉体と、（２）γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン又はγ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシランのように、放射線により重合するメタクリル基のような官能基を有するシランカップリング剤からなる光硬化可能なバインダとを含有し、従来の感光性ペーストのように毒性が強いだけでなく質量吸収係数の大きい鉛を含んでいない。したがって、ここで用いる感光性ペーストは、ＵＶを効率よく透過させることができ、例えば数１００μｍの厚さを有していても、放射線をほとんど減衰させない。このことは、高さが約２００μｍであることが要求されるＰＤＰ用基板のリブの作製に非常に有利である。
【００１３】
また、この感光性ペーストはバインダに有機添加物を含めていないために、従来よりも低い温度での焼成を可能にする。したがって、高価な高軟化点のガラスの代わりに、ソーダライムガラスのように軟化点の低い安価なガラスからなる平板を背面板又は前面板として使用することができる。また、この感光性ペーストは上記のようにコストを削減させるだけではない。感光性ペーストに含まれるシランカップリング剤の重合体が、約４５０〜５００℃のような焼成温度でもってシリカのような無機性の焼成物に変わる。このとき、その焼成物はアルミナのようなセラミックスの粉体の間に介在してそれらの緻密な結合を行う結合媒体として機能し、焼成後の成形体に、強度を高める緻密な構造を付与する。その結果、焼成後の成形体は約１％程度の収縮率を有して、高い加工精度を備えるようになる。
【００１４】
バインダを構成するシランカップリング剤は、入手の容易性を考慮して約２３２〜２９０の分子量を有していることが好ましい。また、この感光性ペーストは、必要に応じて、界面活性剤又は鉱酸を含んでいて、約１×104 〜１×106 センチポイズ(cps) の粘度を有していることが好ましい。なぜならば、このような粘度は、リブを形成するための鋳型にペーストを精度よく充填するのに適しているからである。
【００１５】
次に、本実施形態のＰＤＰ用基板の製造方法を図２を参照しながら工程順に説明する。
まず、図示しないが、感光性ペーストを、メタクリル基を含み所定の分子量を有するシランカップリング剤とアルミナ又はシリカの粉体とを水のような媒質に混ぜて調製する。あるいは、水の代わりに塩酸や硫酸のような鉱酸にそれらを混ぜてシランカップリングの加水分解を行い、ゾルを生成してもよい。この場合、感光性ペーストは、乾燥後もゲル化せず粉体を均一に分散させることができ、また、その粘性も添加する水の量にもよらずにほぼ一定に保ち、好ましいものとなる。
【００１６】
つぎに、製造しようとするＰＤＰ用基板のリブの形状に対応した凹部２６を有する成形型２８を用意し、凹部２６に感光性ペースト３０を充填させるために、成形型２８に感光性ペースト３０を塗布する（工程（Ａ）参照）。このとき、凹部２６は、台形の断面を有していてもよく、或いは、図示されないが、離型剤がその表面に塗布されて、成形型２８に高い離型性を与えていてもよい。次いで、成形型２８上に存在し凹部２６に入り込まなかった余分の感光性ペースト３０をスクレーパ（図示せず）で取り除き、成形型２８の表面を平坦にする（工程（Ｂ）参照）。
【００１７】
成形型２８の凹部２６に感光性ペースト３０を充填させた後、成形型２８の上に透明な背面板１２を載せ、凹部２６の感光性ペースト３０に接触させる（工程（Ｃ）参照）。次いで、工程（Ｃ）に矢印で示すように、上述の放射線を背面板１２を介して凹部２６の感光性ペースト３０に照射する。このとき、凹部２６の感光性ペースト３０は、上述のように高いＵＶ透過性を有しているので、１回の放射線の照射で硬化して容易に成形体３２になる。すなわち、製造工程の単純化を図ることができる。また、感光性ペーストの積層と放射線の照射との繰り返しによりリブを形成するスクリーン印刷法（図示せず）に比べても、工程の単純化を図ることができることも明らかである。
【００１８】
ＵＶ照射後、背面板１２に一体的に結合した成形体３２を成形型２８から取り外す（工程（Ｄ）参照）。その後、成形体３２を取り付けた背面板１２を焼成炉（図示せず）に入れて、背面板及び成形体に熱的な変形を与えることのない約４００〜５００℃のような比較的低温で焼成して、リブ１６を得る（工程（Ｅ）参照）。
【００１９】
つぎに、図示されないが、背面板上のリブ間にアドレス電極を形成し、また、必要に応じて、アドレス電極上に蛍光層を設けてもよい。その後、予めバス電極を形成した透明な前面板を、背面板と対向するようにリブを介して配置させてもよい。それから、前面板及び背面板の周縁部を、図示されないシール材を用いて、気密に封止し、放電表示セルを前面板と背面板との間に形成してもよい。その後、放電表示セルを減圧排気し、引き続いてヘリウムやネオンなどの希ガスを導入して、ＰＤＰ用基板を得てもよい。
【００２０】
以上、本発明を特に交流方式のＰＤＰ用基板にしたがって説明したが、直流方式のＰＤＰ用基板にも適用できることは、当業者ならば容易に想到できるであろう。また、交流方式又は直流方式のＰＤＰ用基板によらず、電極の形成は、リブを形成する前に行ってもよい。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例にしたがって説明するが、本発明はこれに限定されないことはいうまでもない。
実施例１
はじめに、感光性ペーストを以下のように調製した。まず、シランカップリング剤として４ｇのγ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン（日本ユニカー社製）に、モル比が１：２の０. １Ｎの硝酸水溶液とエタノールの混合溶液２. ７ｇを加えた。その後、充分に攪拌をして７０℃で１２時間の反応を行った。そして、そのときの反応生成物を室温で真空乾燥すると、１０cps の粘度を有する粘性液体が得られた。
【００２２】
つぎに、この粘性液体に、光硬化開始剤としてチバガイギー社製のダイロキュア（ＤｙｒｏｃｕｒｅTM）１１７３（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン）０. ０５ｇと、界面活性剤としてＰＯＣＡ（ホスフェートプロポキシアルキルポリオール）０. ０４ｇとを滴下しながら、平均粒径が０. ５μｍのα−アルミナ１４ｇを加えて、感光性ペーストを得た。このとき、粘性液体中において、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランのメトキシ基が全て加水分解しているとすると、このペーストは８６重量％の無機固体含有比率を有することになる。
【００２３】
つぎに、上述のようにして得られた感光性ペーストを、リブの形状に対応した凹部を有するプラスチック成形型上に塗布し、感光性ペーストを凹部に充填させた。この凹部は、２３０μｍのセルピッチ、２００μm のリブの高さ、８０μｍのセル上面の開口寸法及び１１０μｍのセル底面寸法を有するＰＤＰ用基板を作製するために設計されている。
【００２４】
つぎに、成形型の上にソーダライムガラスからなる背面板を載せ、凹部の感光性ペーストに接触させた。それから、ウシオ電機( 株) 製の紫外線（ＵＶ）光源（商品名：ユニキュア）を用いて、波長が２００〜４５０ｎｍのＵＶを３０秒間、凹部の感光性ペーストに背面板を介して照射して硬化させ、成形体を得た。
つぎに、背面板と一体的に結合した成形体を成形型から取り外した後、成形体を４５０〜５５０℃の間の所定温度で焼成してリブを得た。この場合、成形体の変形は観察されなかった。また、成形体の収縮率も加工精度を許容する程低かった。すなわち、成形体の収縮率は、４５０℃の焼成の場合に０. ３５％であり、５５０℃の焼成の場合は１. ５％であった。
【００２５】
また、図３には、４５０℃で焼成したリブの表面をＳＥＭで観察した時の顕微鏡写真が示されている。この図３のＳＥＭ写真から、シランカップリング剤の焼成で得られたシリカ（ＳｉＯ2 ）が、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）粒子間に介在してそれらの粒子のバインダのような結合媒体となって、リブに緻密な構造を与えていることが分かった。また、このリブは、指による押圧でもって変形しない程適当な強度を有していることも分かった。
比較例１
感光性ペーストを以下のように調製した以外は、前記実施例１とほぼ同じ方法及び条件でリブを作製した。
【００２６】
まず、平均粒径が１μｍであり鉛を多く含む旭硝子( 株) 製のガラス（商品名：ＡＳＦ１２７３）２. ５ｇと平均粒径が０. ５μｍのα−アルミナ５. ７ｇとを混合した、３：７の重量比を有する混合物を、光硬化性モノマとしてのＤＭＡＡ（ジメチルアクリルアミド）１ｇ中に分散させたペーストを調製した。
つぎに、このペーストに、光硬化開始剤としてチバガイギー社製のダイロキュア１１７３（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン）０. ０２ｇと、界面活性剤としてＰＯＣＡ（ホスフェートプロポキシアルキルポリオール）０. ０２ｇとを加えて、感光性ペーストを得た。
【００２７】
このような感光性ペーストを前記実施例１で使用したものと同じ光源を用いて硬化させるとき、３分間ＵＶを照射しても、成形型の表面から最大１００μｍの深さまでにある凹部の感光性ペーストだけが硬化し、それより深いところにある感光性ペーストは硬化しなかった。
また、部分的に硬化した成形体を４５０℃で焼成しても十分に焼結しなかった。図４には、部分的に硬化した成形体を４５０℃で焼成したリブをＳＥＭで観察した顕微鏡写真が示されている。この図４のＳＥＭ写真から、十分に溶融しなかった鉛（ＰｂＯ）ガラスが、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）のバインダのような結合媒体として機能していないことが分かった。すなわち、リブは非常に脆いポーラスな構造を有していることが分かった。また、このリブは指による接触でもって容易に変形、崩壊することが分かった。このため、成形体の収縮率は測定することができなかった。
比較例２
感光性ペーストを以下のように調製した以外は、前記実施例１とほぼ同じ方法及び条件でリブを作製した。
【００２８】
まず、平均粒径が０. ５μｍである住友化学( 株) 製のα−アルミナ５ｇを、光硬化性モノマとしてのＤＭＡＡ（ジメチルアクリルアミド）１ｇ中に分散させて、粘性液体を調製した。
つぎに、この粘性液体に、光硬化開始剤としてチバガイギー社製のダイロキュア１１７３（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン）０. ０２ｇと、界面活性剤としてＰＯＣＡ（ホスフェートプロポキシアルキルポリオール）０. ０２ｇとを加えて、感光性ペーストを得た。
【００２９】
つぎに、成形型の上にソーダライムガラスからなる背面板を載せ、すでに成形型の凹部に充填させてある感光性ペーストに接触させた。それから、前記実施例１で使用したものと同じＵＶの光源を用いて、波長が２００〜４５０ｎｍのＵＶを３０秒間、凹部の感光性ペーストに背面板を介して照射して硬化させ、成形体を得た。
【００３０】
硬化した成形体を４５０℃で焼成しても十分に焼結しなかった。また、このリブは指による接触でもって容易に変形、崩壊することが分かった。このため、成形体の収縮率は測定することができなかった。
参考のため、成形体のみを１０００℃で焼成したリブも作製した。このリブは焼成温度４５０℃のものに比べ、容易に変形、崩壊することはなかった。図５には、このリブをＳＥＭで観察した顕微鏡写真が示されている。この図５のＳＥＭ写真から、本例のリブは、実施例１のリブに比べて、ＤＭＡＡの焼成により形成された空隙をアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）粒子間に含む多孔性の構造を有していることが分かった。さらに、このような１０００℃という焼成温度は、気密な放電表示セルを形成できない程背面板を変形しさせるおそれがあるので、このようなペーストはガラスの平板に取り付けられず、ガラスの平板上にリブを形成するために適当でないことも分かった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、上記したように、ＰＤＰ用基板の製造において品質の向上したリブの形成を容易にする感光性ペーストを提供することができる。また、本発明によれば、すぐれた品質及び特性を有するＰＤＰ用基板を簡単な手法で低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＰＤＰ用基板の一実施形態を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】図１に示したＰＤＰ用基板の製造方法を順を追って示した断面図である。
【図３】実施例１で作製された成形体のリブ表面の組織状態を示す、図面に代わる顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）である。
【図４】比較例１で作製された成形体のリブ表面の組織状態を示す、図面に代わる顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）である。
【図５】比較例２で作製された成形体のリブ表面の組織状態を示す、図面に代わる顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）である。
【符号の説明】
１０…ＰＤＰ用基板
１２…ガラス平板（背面板）
１４…ガラス平板（前面板）
１６…リブ
１８…放電表示セル
２０…アドレス電極
２２…バス電極
２４…誘電体層
２６…凹部
２８…成形型
３０…感光性ペースト
３２…成形体
【図１】
0003866413.tif 000002
【図２】
0003866413.tif 000003
【図３】
0003866413.tif 000004
【図４】
0003866413.tif 000005
【図５】
0003866413.tif 000006