(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックの粉体と、
メタクリル基を含み２３２〜２９０の分子量を有するシランカップリング剤と、
鉱酸と、
シリカの融点よりも低い軟化点を有するガラスの粉体と、
を備え、
前記ガラスの粉体が粉体の全量を基準にして１０〜７０体積％含まれており、かつ有機バインダ成分として残る有機性添加剤を含まないことを特徴とする感光性ペースト。
【請求項２】
透明な平板と、前記平板上に前記平板と一体となって設けられたリブと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、
セラミックの粉体と、
メタクリル基を含み２３２〜２９０の分子量を有するシランカップリング剤と、
鉱酸と、
シリカの融点よりも低い軟化点を有するガラスの粉体と、
を備え、前記ガラスの粉体が粉体の全量を基準にして１０〜７０体積％含まれており、かつ有機バインダ成分として残る有機性添加剤を含まない感光性ペーストに光を照射することによって形成された硬化物の焼成体からなり、また、
前記セラミックの粉体が、前記シランカップリング剤から形成された二酸化珪素と前記ガラスの粉体とによって互いに結合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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光により硬化する感光性ペーストと、それを用いて形成されるリブを備えたプラズマディスプレイパネル（以下、単に「ＰＤＰ」という）用基板とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄型の大画面表示装置としてＰＤＰが期待されている。一般に、ＰＤＰはＰＤＰ用基板を備えている。典型的なＰＤＰ用基板は、一対のガラス平板が所定の寸法を備えたリブ（バリアリブ、隔壁又は障壁ともいう）を介して離隔対向して構成されている。このような構成において、リブは、一対のガラス平板の間の空間を気密に仕切って、ネオン、ヘリウム又はキセノンのような放電ガスを収容できるための複数の放電表示セルを画成している。
【０００３】
リブの作製は種々提案されている。例えば特開平９−２６５９０５号公報には、ガラス又はセラミックの粉体と、有機性添加物を含むバインダと、有機シリケート化合物とを有するペースト状の混合物の熱又は光による硬化によって、成形体を作製する工程と、それに引き続いて、成形体を焼成してリブを作製する工程とを含む転写法が開示されている。しかしながら、ペースト状の混合物のバインダに含まれる有機性添加物は、一般に光を吸収し、それによる硬化をもって成形体を迅速に作製することを阻害するおそれがある。また、このような混合物のリブが設けられるガラス平板が大きい面積を有していると、熱による硬化及び焼成の際の熱管理を困難にする傾向がある。その結果、温度分布が不均一になって、リブに一定の品質を与えないおそれが生じる。さらに、焼成の際にはバインダに含まれる有機性添加物が焼失して、最終形態のリブにとっては実質的に不要となる。
【０００４】
リブの作製のためのペースト状の混合物は上記公報以外にも開示されている。例えば、特開平８−５０８１１号公報には、酸化ビスマス及び酸化亜鉛を主に含むガラス粉末と、バインダとしてのアクリル系共重合体とを含む感光性ガラス絶縁ペーストが開示されている。しかし、このペーストを用いて作製された成形体が焼成されてリブが得られる場合に、上述と同様にバインダが焼失するとき、ガラス粉末は同時に溶融してかかる焼失の部分へ移動する。その結果、成形体の収縮を伴って、リブが成形体に比べて約２０％小さい体積を有してしまう傾向にある。
【０００５】
また、上記のガラス粉末は、酸化ビスマス及び酸化亜鉛を主に含んで低い軟化点を有し、比較的低温でも流動し易い。焼成の際のかかる流動は成形体の変形を伴い、リブが所定の形状を有することができないおそれがある。リブの形状の不均一性は、放電表示セルの形状にも影響を及ぼして表示にむらを与えるだけでなく、気密な空間を画成できずに放電ガスの漏洩を招いて、ＰＤＰの寿命を短くするおそれがある。
【０００６】
また、特開平８−１１９７２５号公報には、酸化鉛を主に含む低軟化点のガラス粉末とアルミナ粉末とを含む感光性ペーストが開示されている。一般に、鉛は放射線遮蔽用の材料にも用いられているように、非常に高い質量吸収係数を有している。したがって、このような鉛を主に含む感光性ペーストが光を受けても、鉛による光の吸収により硬化に非常に多くの時間を必要とするおそれがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、硬化又は焼成の際の収縮及び変形を抑制しながら、一定形状のリブを比較的高い精度をもって均一且つ迅速に形成することができる感光性ペーストと、それを用いたＰＤＰ用基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、セラミックの粉体と、
メタクリル基を含み２３２〜２９０の分子量を有するシランカップリング剤と、
鉱酸と、
シリカの融点よりも低い軟化点を有するガラスの粉体と、
を備え、
前記ガラスの粉体が粉体の全量を基準にして１０〜７０体積％含まれており、かつ有機バインダ成分として残る有機性添加剤を含まないことを特徴とする感光性ペーストにある。
【０００９】
本発明は、また、透明な平板と、前記平板上に前記平板と一体となって設けられたリブと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、
セラミックの粉体と、
メタクリル基を含み２３２〜２９０の分子量を有するシランカップリング剤と、
鉱酸と、
シリカの融点よりも低い軟化点を有するガラスの粉体と、
を備え、前記ガラスの粉体が粉体の全量を基準にして１０〜７０体積％含まれており、かつ有機バインダ成分として残る有機性添加剤を含まない感光性ペーストに光を照射することによって形成された硬化物の焼成体からなり、また、
前記セラミックの粉体が、前記シランカップリング剤から形成された二酸化珪素と前記ガラスの粉体とによって互いに結合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。
【００１０】
なお、上記「シリカ」は、それを本願明細書において用いた場合、この技術分野において認識されているように二酸化珪素一般を指し、したがって、その融点は通常１７００℃前後である。
本発明の感光性ペースト及びそれを用いたプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）用基板は、それらの好ましい態様を示すと、次の通りである。
【００１１】
１．前記セラミックの粉体が、シリカ、チタニア又はウォラストナイトあるいはその混合物からなっている、感光性ペースト及びＰＤＰ用基板。
２．前記シランカップリング剤がγ−メタクリロキシプロピルメチ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からなっている、感光性ペースト及びＰＤＰ用基板。
【００１２】
３．前記ガラスの粉体が、ビスマス、ホウ素、亜鉛、リン酸、鉛、チタン又はそれらの組み合わせを含む鉛ガラス、リン酸アルミガラス、ホウ素チタンガラス、ビスマスガラス又は亜鉛ガラスからなっている、感光性ペースト及びＰＤＰ用基板。
４．前記ガラスの粉体が２０〜５０体積％含まれている、感光性ペースト及びＰＤＰ用基板。
【００１３】
５．前記感光性ペーストがゾルの状態である、感光性ペースト及びＰＤＰ用基板。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施形態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当業者ならば容易に想到される。また、図面中、同一又は相当の部分には同一の符号を付することとする。
図１の部分分解斜視図には、本発明のＰＤＰ用基板の一実施形態が概略的に示されている。このＰＤＰ用基板１０はいわゆる交流方式のＰＤＰに用いられ、好適には入手の容易なソーダライムガラスからなっている離隔対向した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、図示のような所定の形状及び寸法を備えたリブ１６が複数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を画成することができるようになっている。各放電表示セル１８には、アドレス電極２０がリブ１６に沿って背面板１４上に配設されており、また、前面板１４上にはリブ１６と垂直に、インジウム酸化錫（ＩＴＯ）からなる透明なバス電極２２が配設されている。また、アドレス電極２０とバス電極２２との間には、ネオン、ヘリウム又はキセノンのような放電ガスが収容され得るようになって、放電による発光を可能にしている。各アドレス電極２０上には、蛍光層２４が所定の順序で設けられて、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２６が備えられてバス電極２２を被覆しており、バス電極２２のスパッタリングの抑制によるＰＤＰの寿命の延長に寄与している。
【００１５】
本実施形態では、リブ１６は光によって硬化する透明な感光性ペーストから形成され、背面板１２及び前面板１４のうち少なくとも一方の上に一体的に取り付けられている。
詳細に述べると、感光性ペーストは、セラミックの粉体と、メタクリル基をもったシランカップリング剤からなるバインダと、ガラスの粉体とを基本的に含有しており、また、バインダには焼成の際に不要な有機性添加物が含まれない。
【００１６】
セラミックの粉体はリブに所定の形状を与えるためのものであって、好適には高い強度を有するアルミナ、シリカ、チタニア又はウォラストナイトあるいはそれらの混合物からなっている。
バインダはリブの形状を維持するために用いられる。特に、本実施形態ではこのバインダがメタクリル基をもったシランカップリング剤から構成されている。このようなシランカップリング剤は紫外線のような光を受けると、セラミックの粉体を収容できる網目構造をメタクリル基を介して形成して、セラミックの粉体の保持をすることができる。
【００１７】
このシランカップリング剤からなるバインダは有機物からなるバインダと異なり、高い融点を有する高分子の二酸化珪素を焼成によって生成することができる。上述のようにシランカップリング剤によって網目構造が形成されている場合は、焼成後にも二酸化珪素によって比較的高温でも実質的に維持されて、セラミックの粉体の保持を行なうことができる。かかるシランカップリング剤は入手容易性を考慮して、約２３２〜２９０の分子量を有している、γ−メタクリロキシプロピルメチ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であることが好ましい。
【００１８】
感光性ペーストのガラスの粉体は、リブに緻密な構造を付与してその強度を高めるために用いられる。基本的に、このガラスの粉体は、二酸化珪素からなる網目構造とそれに囲まれたセラミックの粉体との間の小さな隙間を埋めるだけで足りる。網目構造がないために、ガラスの粉体がセラミックの粉体間の大きな隙間を埋める必要はない。その結果、ガラスの粉体は比較的少量でもってリブの強度を高めることができる。たとえガラスの粉体が高い質量吸収係数をもった鉛を主に含んでいても、光硬化の速度に影響をほとんど与えない。また、高価な低融点ガラスからなるガラス粉体の使用も抑制されうる。基本的に、ガラスの粉体は、ペースト中に含まれる粉体の全量を基準にして１０〜７０体積％含まれている。好適には、ガラスの粉体は２０〜５０体積％含まれてリブの強度をさらに高めている。
【００１９】
さらに、本実施形態では、網目構造がガラスの粉体と共に熱を受けるときに、それを構成する二酸化珪素の融点に達しない限り維持されて、「従来の技術」の欄で述べたような体積の変化を実質的に生じさせない。仮に体積の変化があったとしてもわずかである。
前面板又は背面板が例えば５５０℃の徐冷点をもったソーダガラスからなる場合、好適には、ガラスの粉体はそれよりも低い４５０〜５５０℃の軟化点を有していることが望ましい。このような軟化点をもったガラスの粉体は、ソーダライムガラスの前面板又は背面板と共に加熱されて流動して隙間に入り込む場合でも、前面板又は背面板の熱的な変形を防止することができるからである。ガラスの粉体は上述の軟化点を有するよう、基本的には、ビスマス、ホウ素、亜鉛、リン酸、鉛、チタン又はそれらの組み合わせを所定量含んでいる鉛ガラス、リン酸アルミガラス、ホウ素チタンガラス、ビスマスガラス又は亜鉛ガラスからなっている。高い質量吸収係数を考慮することなくシランカップリング剤の光硬化の時間の低減を図るためには、ビスマス、ホウ素、亜鉛、リン酸又はチタン又はそれらの組合せが含まれていることが好ましい。
【００２０】
必要に応じて、この感光性ペーストがゾルとなるように、シランカップリング剤の加水分解のために塩酸や硝酸のような鉱酸が備えられてもよい。かかる場合、感光性ペーストは乾燥してゲル化せずにセラミック粉体及びセラミック粉体の分散を可能にする。また、粘度も水の量に依存せずに１×１０4 〜１×１０5cpsに保たれる。
【００２１】
つぎに、図２を参照してＰＤＰ用基板の作製方法を説明する。図２には、ＰＤＰ用基板の作製方法を工程順に示した断面図が示されている。
まず、ＰＤＰ用基板のリブの形状に対応した凹部２８を有する成形型３０を用意して、成形型３０に上述の感光性ペースト３２を塗布し、凹部２８にそれを充填する（工程Ａを参照）。特に、感光性ペースト３２に上記の粘度を与えた場合は、かかる充填を高い精度をもって行なうことができる。また、凹部２８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を凹部の表面に塗布して、成形型に高い離型性を与えてもよい。凹部２８の外部に塗布された余分の感光性ペースト３２は、図示されないスクレーパで除去し、成形型３０の表面を平らにする（工程Ｂを参照）。
【００２２】
その後、成形型３０の上に透明な背面板１２を載せ、凹部２８の感光性ペースト３２に接触させる。つぎに、工程Ｃに矢印で示すように、紫外線（ＵＶ）を背面板１２を介して感光性ペースト３２に照射する。このとき、感光性ペーストは有機性添加物の除去又は鉛の添加の抑制により、シランカップリング剤にのみ紫外線を照射させることができる。その結果、感光性ペーストの硬化が迅速に行われて、工程Ｃに示される成形体３４が形成される。また、かかる硬化は光だけで行われるので、熱による硬化の際の熱管理も考慮する必要がなくなる。
【００２３】
紫外線の照射後、背面板１２に一体に結合した成形体３４を成形型３０から取り外す（工程Ｄを参照）。それから、成形体３４を背面板１２と共に焼成炉（図示せず）に入れて、所定温度で焼成を行なってリブ１６を得る（工程Ｅを参照）。かかる場合も、バインダに有機性添加物が含まれていないので、熱による硬化の際の熱管理を考慮する必要がなくなる。また、焼成の前後で、上述した網目構造の維持が実質的になされて、成形体の収縮を低減する。したがって、凹部の形状にしたがったリブを精度よく作製することができる。
【００２４】
必要に応じて、背面板上のリブ間にアドレス電極を形成して、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。つぎに、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。それから、放電表示セルを減圧排気した後、放電ガスを放電セルに導入してＰＤＰ用基板を作製してもよい。
【００２５】
以上、交流方式のＰＤＰ用基板にしたがって本発明を説明したが、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。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明をその実施例にしたがって説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１
感光性ペーストを調製するために、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）を用意した。また、モル比が２：１である０．０１Ｎの硝酸水溶液とエタノールの混合溶液１ｇも調製した。つぎに、これらを混合して充分に撹拌した後、７０℃で１２時間保持して反応させた。その後、反応生成物を７０℃で乾燥し、水及びアルコールを蒸発により除去した。
【００２７】
つぎに、乾燥させたこの反応生成物に、光硬化開始剤として０．０５ｇのチバガイギー社製のイルガキュア８１９、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキサイドと、界面活性剤として０．０５ｇのいわゆるＰＯＣＡ（ホスフェートプロポキシルアルキルポリオール）とを加えた。
また、２．１μｍの平均粒径を有する８０体積％のα−アルミナ（ＡＬ−４５−２、昭和電工社製）と、３．６μｍの平均粒径を有する２０体積％のＰｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 を主成分とするガラスの粉体（軟化点４８３℃、ＯＣ−５３０、奥野製薬工業社製）とを混合して混合粉体をして調製した後、それを２０ｇ加えて感光性ペーストを得た。
【００２８】
つぎに、リブの形状に対応した凹部を有する成形型を用意し、凹部に感光性ペーストを充填させた。つぎに、この型材に透明な背面板を載せ、凹部の感光性ペーストに接触させた。次いで、ウシオ電機社製の紫外線（ＵＶ）光源（商品名：ユニキュア）を用いて、２００〜４５０nmの波長をもったＵＶを３０秒間照射した。その後、背面板と一体的に成形体を成形型から取り外し、成形体を背面板と共に焼成炉に入れて５００℃で焼成して、リブを得た。
【００２９】
本実施例のリブは、指やガラス板と接触しても容易に破損しないことが確認された。また、下記の第１表に示されるように、直径が１０mmで重さが約２ｇであるアルミナボールをリブの上方１５mmから落下させたときしか、リブが破損せず、鉛筆を用いたリブの表面硬度は４Ｈ以上であることが明らかとなった。さらに、リブは焼成の前後で、背面板に対して垂直な方向に２．６％しか収縮していないことも分かった。
【００３０】
実施例２
８０体積％のα−アルミナと２０体積％のガラスの粉体との混合粉体の代わりに、７０体積％のα−アルミナと、３０体積％のガラスの粉体を混合して調製した混合粉体を使用した以外は、実施例１と実質的に同じ方法で感光性ペーストを調製し、リブの作製を行なった。
【００３１】
本実施例のリブも、指やガラス板と接触しても容易に破損しないことが確認された。また、下記の第１表に示されるように、上述のアルミナボールをリブの上方４５mmから落下させたときしかリブが破損せず、鉛筆を用いたリブの表面硬度は４Ｈ以上であることが明らかとなった。さらに、リブは焼成の前後で、背面板に対して垂直な方向に２．５％しか収縮していないことも分かった。
【００３２】
実施例３
実施例１の混合粉体の代わりに、６０体積％のα−アルミナと、４０体積％のガラスの粉体を混合して調製した混合粉体を使用した以外は、実施例１と実質的に同じ方法で感光性ペーストを調製し、リブの作製を行なった。
本実施例のリブも、指やガラス板と接触しても容易に破損しないことが確認された。また、下記の第１表に示されるように、アルミナボールをリブの上方７５mmから落下させたときしかリブが破損せず、鉛筆を用いたリブの表面硬度は４Ｈ以上であることが明らかとなった。さらに、リブは焼成の前後で、背面板に対して垂直な方向に３．９％しか収縮していないことも分かった。
【００３３】
実施例４
実施例１の混合粉体の代わりに、５０体積％のα−アルミナと、５０体積％のガラスの粉体を混合して調製した混合粉体を使用した以外は、実施例１と実質的に同じ方法で感光性ペーストを調製し、リブの作製を行なった。
本実施例のリブも、指やガラス板と接触しても容易に破損しないことが確認された。また、下記の第１表に示されるように、アルミナボールをリブの上方８５mmから落下させたときしかリブが破損せず、鉛筆を用いたリブの表面硬度は４Ｈ以上であることが明らかとなった。さらに、リブは焼成の前後で、背面板に対して垂直な方向に１１．６％しか収縮していないことも分かった。
【００３４】
比較例１
実施例１の混合粉体の代わりに、９０体積％のα−アルミナと、１０体積％のガラスの粉体を混合して調製した混合粉体を使用した以外は、実施例１と実質的に同じ方法で感光性ペーストを調製し、リブの作製を行なった。
本比較例のリブは、指やガラス板と接触しても容易に破損しないことが確認された。また、リブは焼成の前後でも背面板に対して垂直な方向に１．１％しか収縮していないことも分かった。しかしながら、下記の第１表に示されるように、アルミナボールをリブの上方３mmから落下させたときにリブが破損してしまうことが明らかとなった。さらに、鉛筆を用いたリブの表面硬度は２Ｂであることが分かった。
【００３５】
比較例２
実施例１の混合粉体の代わりに、３０体積％のα−アルミナと、７０体積％のガラスの粉体を混合して調製した混合粉体を使用した以外は、実施例１と実質的に同じ方法で感光性ペーストを調製し、リブの作製を行なった。しかしながら、リブの型崩れが著しく生じ、その結果、焼成前後でのリブの収縮を測定することができず、また、アルミナボールをリブに落下させることもできなかった。
【００３６】
比較例３
α−アルミナとガラスの粉体の混合粉体の代わりに、α−アルミナだけを使用した以外は、実施例１と実質的に同じ方法で感光性ペーストを調製し、リブの作製を行なった。
本比較例のリブは、指やガラス板と接触しても容易に破損しないことが確認された。また、リブは焼成の前後でも背面板に対して垂直な方向に実質的に収縮していないことも分かった。しかしながら、下記の第１表に示されるように、アルミナボールをリブの上方２mmから落下させたときにリブが破損してしまうことが明らかとなった。さらに、鉛筆を用いたリブの表面硬度は４Ｂであることが分かった。
【００３７】
比較例４
α−アルミナとガラスの粉体の混合粉体の代わりに、ガラス粉体だけを使用した以外は、実施例１と実質的に同じ方法で感光性ペーストを調製し、リブの作製を行なった。
本比較例のリブは、指やガラス板と接触しても容易に破損しないことが確認された。また、下記の第１表に示されるように、アルミナボールをリブの上方４０mmから落下させたときしかリブが破損せず、鉛筆を用いたリブの表面硬度は４Ｈ以上であることが分かった。しかしながら、リブは焼成の前後で、背面板に対して垂直な方向に、上記実施例の少なくとも２倍以上の２３．４％も収縮していることが明らかとなった。
【００３８】
【表１】
0003776615.tif 000002
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、硬化又は焼成の際の収縮及び変形を抑制しながら、一定形状のリブを比較的高い精度をもって均一且つ迅速に形成することができる感光性ペーストが提供される。また、本発明によると、かかる感光性ペーストを用いたＰＤＰ用基板も提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＰＤＰ用基板の一実施形態を示した部分分解斜視図である。
【図２】本発明のＰＤＰ用基板の作製方法を工程順に示した断面図である。
【符号の説明】
１０…ＰＤＰ用基板
１２…背面板
１４…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…蛍光層
２６…誘電体層
【図１】
0003776615.tif 000003
【図２】
0003776615.tif 000004