(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱膨張係数が７０〜９０×１０-7／℃で軟化点が４４０〜５３０℃の中融点ガラス粉末７０〜９５重量％と、熱膨張係数が１００〜１３０×１０-7／℃で軟化点が３４０〜４００℃の低融点ガラス粉末３０〜５重量％とを混合したことを特徴とするプラズマディスプレーパネルの誘電体層形成用ガラス組成物。
【請求項２】
前記中融点ガラスが、ＰｂＯを４０〜７５重量％、Ｂ２Ｏ３を５〜３０重量％、ＳｉＯ２を３〜１５重量％、ＺｎＯを０〜２５重量％含むガラス組成物であり、前記低融点ガラスが、ＰｂＯを８０〜９０重量％、Ｂ２Ｏ３を１０〜１６重量％、ＳｉＯ２を０．１〜５重量％、Ａｌ２Ｏ３を０〜５重量％含むガラス組成物である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ーパネルの誘電体層形成用ガラス組成物。
【請求項３】
ＰｂＯを４０〜７５重量％、Ｂ２Ｏ３を５〜３０重量％、ＳｉＯ２を３〜１５重量％、ＺｎＯを０〜２５重量％を含む組成の中融点ガラス粉末７０〜９５重量％と、ＰｂＯを８０〜９０重量％、Ｂ２Ｏ３を１０〜１６重量％、ＳｉＯ２を０．１〜５重量％、Ａｌ２Ｏ３を０〜５重量％を含む低融点ガラス粉末３０〜５重量％とを混合したことを特徴とするプラズマディスプレーパネルの誘電体層形成用ガラス組成物。
【請求項４】
前記混合物からなるガラス組成物が熱膨張係数７５〜９０×１０-7／℃、軟化点４４０〜５２０℃を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマディスプレーパネルの誘電体層形成用ガラス組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマディスプレーパネルの誘電体層形成用ガラス組成物からなるガラス粉末３０〜９０重量％と、熱可塑性樹脂０．１〜２０重量％と、可塑剤０〜１０重量％と、溶剤１０〜３０重量％と、セラミック粉末０〜１０重量％とを含むことを特徴とするプラズマディスプレーパネルの誘電体層形成用ペースト。
【請求項６】
請求項５に記載のプラズマディスプレーパネルの誘電体層形成用ペーストを基板上に塗布し，焼成することを特徴とするプラズマディスプレーパネルの誘電体層の形成方法。
【請求項７】
前記塗布層の膜厚が３０〜１００μｍであることを特徴する請求項６に記載のプラズマディスプレーパネルの誘電体層の形成方法。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマディスプレーパネルの誘電体層形成用ガラス組成物からなるガラス粉末６０〜８０重量％と、熱可塑性樹脂５〜３０重量％と、可塑剤０〜１０重量％と、セラミック粉末０〜１０重量％とを含むことを特徴とするプラズマディスプレーパネルの誘電体層形成用グリーンシート。
【請求項９】
請求項８に記載のプラズマディスプレーパネルの誘電体層形成用グリーンシートを基板上に接着し、焼成することを特徴とするプラズマディスプレーパネルの誘電体層の形成方法。
【請求項１０】
前記グリーンシートのシート厚が２０〜１００μｍであることを特徴とする請求項９に記載のプラズマディスプレーパネルの誘電体層の形成方法。
【請求項１１】
５００〜６００℃で焼成することを特徴とする請求項６、７、９または１０に記載のプラズマディスプレーパネルの誘電体層の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、誘電体層を形成するためのガラス組成物に関するものであり、特にプラズマディスプレーパネル内の誘電体層の形成に用いることができるガラス組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレーは、自己発光型のフラットディスプレーであり、軽量薄型、高視野角等の優れた特性を備えており、大画面化が容易であることから、最も将来性のある表示装置として注目されている。
【０００３】
図１は、このようなプラズマディスプレーパネルの構造を示す断面図である。図１に示すように、プラズマディスプレーパネルにおいては、一般に、前面ガラス基板１と背面ガラス基板２とが対向して設けられており、これらの基板の間の空間には、多数のガス放電部に区切るため、バリアリブ７が形成されている。前面ガラス基板１の上には、一対の透明電極３が形成されており、これらの透明電極３間で電圧が印加され、プラズマ放電が生じる。なお、通常、透明電極３の端部には電気抵抗を軽減するための金属電極が設けられるが、図１においてはこの金属電極を図示省略している。
【０００４】
透明電極３の上には、前面ガラス基板１の全面を覆うように誘電体層５が形成されている。誘電体層５の上には、プラズマを安定に形成するためのＭｇＯからなる保護層６が形成されている。
【０００５】
バリアリブ７間の背面ガラス基板２の上には、データ電極４が形成されている。バリアリブ７間の、バリアリブ７の側壁及び背面ガラス基板２の上には、データ電極４を覆うように蛍光体８が塗布されている。
【０００６】
透明電極３間に電圧が印加され、これによってバリアリブ７で仕切られたガス放電部内にプラズマ放電が生じ、プラズマ放電により発生した紫外線が蛍光体８に照射され、蛍光体８が発光する。
【０００７】
このようなプラズマディスプレーパネルの発光動作において、誘電体層５は、透明電極３間の異常放電を抑えて安定にプラズマを形成するために設けられている。このため、高い電気抵抗、高い耐電圧特性や適切な誘電率が必要とされ、さらにはこのような誘電体層５を通して蛍光体８のカラー発光をみるため、高い光透過率や着色のないことが求められる。このような観点から誘電体層５を形成する材料としては、従来からガラス材料が用いられている。
【０００８】
また、前面ガラス基板１として、一般に窓板ガラス等が使用されるため、誘電体層５を形成するための焼成温度は５００〜６００℃の範囲に制限されており、このような焼成温度で上記の特性を有する誘電体層を形成することができるガラス材料が求められている。従来、このような誘電体層形成のためのガラス組成物としては、ＰｂＯが６０〜７５重量％、Ｂ2 Ｏ3 が５〜２０重量％、ＳｉＯ2 が５〜３０重量％であり、軟化点が５００〜６００℃である鉛系ガラスが一般に使用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来のガラス組成物を用い、焼成温度を６００℃以下で焼成して誘電体層を形成すると、表面の平滑性が不十分であり、また内部に泡が含まれた状態で誘電体層が形成されてしまうという問題があった。より安定した放電特性を得るためには表面がより平滑であることが要求され、また高い透過率を得るためには泡が含まれていない誘電体層を形成することが必要である。しかしながら、上記従来のガラス組成物を用いてこのような誘電体層を形成するためには６００℃を超える焼成温度が必要であった。前面ガラス基板１としては、窓板ガラスあるいは高歪点ガラス板等が使用されているが、これらの歪点よりも焼成温度が高くなると、焼成により熱変形を生じるという問題が生じる。また、６００℃以下で焼成するためには、例えばＰｂＯ成分の含有量を増加し軟化点を下げる方法が考えられるが、このようなガラス組成物とすると誘電体層の熱膨張係数が高くなるため、やはり熱変形を生じた。
【００１０】
本発明の目的は、６００℃以下で焼成することができ、表面が平滑で泡を含まない誘電体ガラス層を形成することができるガラス組成物を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記従来の問題点を解消するため種々検討を重ねた結果、ＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラスにおいて、中融点ガラスに低融点ガラスを混合することにより、上記目的を達成し得ることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の誘電体層形成用ガラス組成物は、熱膨張係数が７０〜９０×１０-7／℃で軟化点４４０〜５３０℃の中融点ガラス粉末７０〜９５重量％と、熱膨張係数が１００〜１３０×１０-7／℃で軟化点が３４０〜４００℃の低融点ガラス粉末３０〜５重量％とを混合したことを特徴としている。
【００１３】
一般に、ＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラスにおいては、上述のように、ＰｂＯ成分の含有量を高めることにより軟化点を低下させることができるが、軟化点を低くすると熱膨張係数が高くなり、軟化点を高くすると熱膨張係数が低くなるという関係が存在する。従って、低い焼成温度で表面が平滑で泡の含有量が少ない誘電体層を形成するため、ガラス組成物の軟化点を低下させると、熱膨張係数が高くなるという問題があった。しかしながら、本発明では、熱膨張係数及び軟化点が異なるガラス成分を混合することにより、表面が平滑で泡の含有量が少なく、かつ熱膨張係数が高くない誘電体層を６００℃以下の低い焼成温度で形成することが可能となった。このような特有の効果を得ることを目的として、本発明においては、熱膨張係数が相対的に小さく軟化点が相対的に高いガラス成分として、熱膨張係数が７０〜９０×１０-7／℃、好ましくは７５〜８５×１０-7／℃で軟化点が４４０〜５３０℃の中融点ガラスを用いており、熱膨張係数が相対的に大きく軟化点が相対的に低いガラス成分として、熱膨張係数が１００〜１３０×１０-7／℃、好ましくは１００〜１２０×１０-7／℃で軟化点３４０〜４００℃の低融点ガラスを用いている。
【００１４】
なお、本願明細書において熱膨張係数は、３０〜３００℃の範囲で測定した値である。
また本発明において、中融点ガラス粉末の混合量が７０重量％未満、すなわち低融点ガラス粉末の混合量が３０重量％を超えると、混合物から形成される誘電体層の熱膨張係数が大きくなりすぎ、誘電体層を形成した基板ガラスが大きく反るかあるいは割れるなどの問題を生じる。また、中融点ガラス粉末の混合量が９５重量％を超えると、すなわち低融点ガラス粉末の混合量が５重量％未満になると、表面が平滑で泡の含有量が少ない誘電体層を形成することができなくなる。
【００１５】
本発明において用いる中融点ガラスの具体的な組成としては、ＰｂＯを４０〜７５重量％、好ましくは４５〜７０重量％、Ｂ2 Ｏ3 を５〜３０重量％、好ましくは７〜２５重量％、ＳｉＯ2 を３〜１５重量％、好ましくは４〜１３重量％、ＺｎＯを０〜重量２５％、好ましくは０．０１〜２０重量％含むガラス組成物が挙げられる。また、この中融点ガラス組成物には、Ａｌ2 Ｏ3 、ＣａＯ、ＢａＯなどの他のガラス成分が含まれていてもよい。他のガラス成分の含有量としては、２０重量％以下が好ましく、さらに好ましくは１５重量％以下である。
【００１６】
上記中融点ガラス組成物の含有量の具体的な限定理由は以下の通りである。
ＰｂＯは軟化点を下げることができる成分である。その含有量が上記範囲より少ないと軟化点が高くなりすぎ、またその含有量が上記範囲よりも多くなると熱膨張係数が高くなりすぎる場合がある。
【００１７】
Ｂ2 Ｏ3 はガラス化範囲を拡げる成分である。その含有量が上記範囲より少なくなるとガラス化が困難となり、逆に多くなるとガラスが分相しやすくなるため好ましくない。
【００１８】
ＳｉＯ2 はガラスの骨格となる成分である。その含有量が上記範囲より少なくなるとガラス化が困難となり、逆に上記範囲より多くなると軟化点が高くなりすぎる場合がある。
【００１９】
ＺｎＯは熱膨張係数を上げずに軟化点を調整することができる成分であり、０．０１重量％以上含有することが好ましいが、上記範囲より多くなるとガラスが失透しやすくなる。
【００２０】
本発明における低融点ガラスの具体的な組成としては、ＰｂＯを８０〜９０重量％、好ましくは８３〜８５重量％、Ｂ2 Ｏ3 を１０〜１５重量％、好ましくは１１〜１３重量％、ＳｉＯ2 を０．１〜５重量％、好ましくは０．２〜３重量％、Ａｌ2 Ｏ3 を０〜５重量％、好ましくは０．０１〜４重量％含むガラス組成物が挙げられる。この低融点ガラス組成物には、必要に応じてＺｎＯ及びＢｉ2 Ｏ3 などのその他のガラス成分が含まれていてもよい。その他のガラス成分の含有量とては、１０重量％以下が好ましく、さらに好ましくは７重量％以下である。
【００２１】
低融点ガラス組成物の含有量の具体的な限定理由は、以下の通りである。
ＰｂＯは軟化点を下げる成分である。その含有量が上記範囲よりも少ないと軟化点が高くなりすぎる場合がある。また、その含有量が上記範囲よりも多くなると熱膨張係数が高くなりすぎる場合がある。
【００２２】
Ｂ2 Ｏ3 はガラス化範囲を拡げる成分である。その含有量が上記範囲よりも少ないとガラス化が困難となり、逆に上記範囲よりも多いとガラスが分相しやすくなるため好ましくない。
【００２３】
ＳｉＯ2 はガラスの骨格となる成分である。その含有量が上記範囲よりも少ないとガラス化が困難となり、逆に上記範囲よりも多いと軟化点が高くなりすぎるおそれがある。
【００２４】
Ａｌ2 Ｏ3 はガラスの分相性を制御する成分であり、０．０１重量％以上含有することが好ましいが、上記範囲よりその含有量が多くなるすぎると軟化点が高くなりすぎるおそれがある。
【００２５】
本発明の誘電体層形成用ガラス組成物は、上記の中融点ガラスと低融点ガラスの混合物からなるものであるが、必要に応じて他のガラス組成物を添加してもよい。この場合、他のガラス組成物の添加量は、１０重量％以下であることが好ましい。
【００２６】
本発明の誘電体層形成用ガラス組成物は、上記のように中融点ガラスと低融点ガラスの混合物からなり、この混合物の焼成により得られるガラス組成物は、通常、熱膨張係数７５〜９０×１０-7／℃、好ましくは７７〜８６×１０-7／℃、軟化点４４０〜５２０℃を有するガラス組成物である。従って、本発明のガラス組成物を用いることより、このような熱膨張係数及び軟化点を有する誘電体層を形成することができる。
【００２７】
本発明の誘電体形成用ガラス組成物は、例えばペーストやグリーンシートの形態で使用することができる。
ペーストの形態で使用する場合、上述したガラス粉末とともに、熱可塑性樹脂、可塑剤、溶剤等を使用する。
【００２８】
ガラス粉末の含有量は３０〜９０重量％、特に５０〜８０重量％の範囲にあることが好ましい。
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０．１〜２０重量％、特に１〜１０重量％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。
【００２９】
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０〜１０重量％、特に０〜５重量％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。
【００３０】
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１０〜３０重量％、特に１５〜２５重量％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、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または混合して使用することができる。
【００３１】
なお上記成分以外にも、例えばペーストの流動性、焼結性あるいは熱膨張係数を調整するためにアルミナ、ジルコン、ジルコニア、酸化チタン等のセラミック粉末を１０重量％まで添加することができる。
【００３２】
次にペーストを作製する方法を述べる。まずガラス粉末、熱可塑性樹脂、可塑剤、溶剤等を用意する。また必要に応じてセラミック粉末を添加する。続いて各成分を所定の割合で混練することによりペーストを得る。
【００３３】
またこのペーストを用いて誘電体層を形成する方法の一例について説明する。まず、プラズマディスプレーパネルに用いられる前面ガラス板を用意する。次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。なお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。
【００３４】
グリーンシートの形態で使用する場合、上記ガラス粉末とともに、熱可塑性樹脂、可塑剤等を使用する。
ガラス粉末の含有量は６０〜８０重量％、特に６５〜７７重量％の範囲にあることが好ましい。
【００３５】
熱可塑性樹脂は、グリーンシートに必要な強度と柔軟性、及び自己接着性を付与するための材料であり、その混合割合は５〜３０重量％、好ましくは１０〜２５重量％である。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。
【００３６】
可塑剤は、グリーンシートに柔軟性を高めるとともに自己接着性を付与するために添加する成分であり、その混合割合は０〜１０重量％、好ましくは０．１〜７重量％である。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。
【００３７】
なお上記成分以外にも、例えば焼結性あるいは熱膨張係数を調整するためにアルミナ、ジルコン、ジルコニア、酸化チタン等のセラミック粉末を１０重量％まで添加することができる。
【００３８】
次に、グリーンシートを作製する方法を述べる。まずガラス粉末、熱可塑性樹脂及び可塑剤を混合する。また必要に応じてセラミック粉末を添加する。次いで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剤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。このとき乾燥後のシート厚が約２０〜１００μｍとなるように成形することが好ましい。その後、乾燥させることによって溶媒や溶剤を除去し、グリーンシートを得ることができる。
【００３９】
またこのグリーンシートを用いて誘電体層を形成する方法の一例について説明する。まず、プラズマディスプレーパネルに用いられる前面ガラス板を用意する。前面ガラス板には、予め電極が形成されており、その上に本発明の材料を熱圧着によって接着する。熱圧着は、５０〜２００℃で１〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 条件で行うことが好ましい。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。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、具体的な実施例により、本発明の誘電体層形成用ガラス組成物について説明する。しかしながら、本発明の誘電体層形成用ガラス組成物は、以下の実施例により限定されるものではない。
【００４１】
中融点ガラス及び低融点ガラスの調製
表１に示す中融点ガラス組成物Ａ〜Ｇ及び表２に示す低融点ガラス組成物ａ〜ｃを調製した。表１及び表２に示したガラス組成となるように各種酸化物、炭酸塩等を調合し、白金坩堝に入れ、８００〜１３００℃で２時間溶融した後、溶融ガラスをフィルム状に成形し、これを粉砕した後、分級した。分級は、目開き４５μｍの篩いで行った。
【００４２】
得られた各ガラス粉末について、熱膨張係数及び軟化点を測定した。熱膨張係数は、ガラス粉末を軟化点で焼成し、得られたガラス体を、直径４ｍｍ、長さ４０ｍｍの円柱状に研磨加工し、ＪＩＳ  Ｒ３１０２に基づいて測定した。
【００４３】
軟化点は、マクロ型示差熱分析計により測定し、第４の変曲点の値を軟化点として示した。
得られた熱膨張係数及び軟化点の値を表１及び表２に示す。なお、表１及び表２において、各成分の配合割合は重量％を示している。
【００４４】
【表１】
0004178614.tif 000002
【００４５】
【表２】
0004178614.tif 000003
【００４６】
中融点ガラス及び低融点ガラスの混合ガラスの調製
表３に示す配合割合となるように、中融点ガラス及び低融点ガラスの各ガラス粉末を混合し、Ｎｏ．１〜９の試料を得た。なお、比較として、中融点ガラスＡのみを用いたもの（比較例１）と、実施例１の混合粉末と同じ組成となるように、すなわちＰｂＯ６６．９重量％、Ｂ2 Ｏ3 １５重量％、ＳｉＯ2 ９．０５重量％、ＺｎＯ９重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ０．０５重量％となるように、原料の酸化物、炭酸塩等を調合して得られる単独のガラス粉末（比較例２）を調製した。
【００４７】
各試料について、上記と同様の方法で熱膨張係数及び軟化点を測定した。得られた結果を表３に示す。
また、各試料を用いて、窓板ガラスの上に誘電体層を形成し、得られた誘電体層中の泡の発生状態及び表面粗さＲａを評価した。誘電体層の形成は、各試料をエチルセルロースの５％ターピオネール溶液と混練してペーストにした後、このペーストを窓板ガラスの上にスクリーン印刷法で塗布し、その後電気炉中に入れ、各ガラス粉末の軟化点よりも１００℃高い温度で焼成することにより形成した。なお、焼成時間は３０〜６０分間とした。
【００４８】
誘電体層中の泡の発生については、得られた誘電体層を金属顕微鏡で観察し、泡がほとんど観察されないものを○印とし、泡が多数観察されたものを多数として表３に記載した。表面粗さについては、得られた誘電体層の表面を表面粗さ計を用いて評価し、表３に記載した。
【００４９】
【表３】
0004178614.tif 000004
【００５０】
表３の結果から明らかなように、本発明に従う実施例１〜９のガラス粉末は６００℃以下の温度で焼成しても、泡の発生がほとんどなく、０．０５μｍ以下の表面粗さＲａの誘電体層を形成することができた。これに対し、比較例１及び２のガラス粉末は、多数の泡が発生し、表面粗さＲａが０．１μｍであり、表面の平滑性が不十分な誘電体層が形成された。
【００５１】
以上のことから明らかなように、本発明によれば、６００℃以下で焼成することができ、表面が平滑でかつ泡を含まない誘電体層を形成することができる。
本発明のガラス組成物は、上述のように６００℃以下で焼成することができ、表面が平滑で泡を含まない誘電体層を形成することができるので、プラズマディスプレーにおける前面ガラス基板の上に設けられる誘電体層の形成に適したガラス組成物である。このような誘電体層は、２層以上の複数の層から構成されてもよく、この場合、本発明のガラス組成物は、その少なくとも１層を形成するためのガラス組成物として用いることができる。また、プラズマディスプレーパネルにおけるその他の部分の誘電体層の形成にも用いることができるものである。さらには、プラズマディスプレーパネルに限定されず、その他の用途における誘電体層の形成にも用いることができるものである。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の誘電体層形成用ガラス組成物によれば、６００℃以下で焼成することができ、表面が平滑で泡を含まない誘電体層を形成することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プラズマディスプレーパネルの構造を示す断面図。
【符号の説明】
１…前面ガラス基板
２…背面ガラス基板
３…透明電極
４…データ電極
５…誘電体層
６…保護層
７…バリアリブ
８…蛍光体
【図１】
0004178614.tif 000005