JP2000063152A

JP2000063152A - ディスプレイ用基板およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000063152A
Application number: JP10230558A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Masaki; 孝樹正木; Akihiko Tanaka; 明彦田中; Kazuharu Shimizu; 一治清水
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-08-17
Filing date: 1998-08-17
Publication date: 2000-02-29

Abstract

(57)【要約】【課題】電極が形成されたガラス基板上に、誘電体層お
よび隔壁層を形成する場合に生じる基板の反りや割れを
解消し、さらに誘電体層と隔壁層間の剥がれを解消した
ディスプレイ用基板を提供する。【解決手段】電極が形成されたガラス基板上に、誘電体
層および隔壁層を形成したディスプレイ用基板であっ
て、該誘電体層の５０〜４００℃の熱膨張係数α１(50
〜400)と該隔壁層の５０〜４００℃の熱膨張係数α２(5
0〜400)が、不等式|α１−α２｜≦１０×１０^-7／Ｋを
満足するディスプレイ用基板とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体層上に高精
細の隔壁層を歩留まりよく形成したディスプレイ用基板
およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大きく重いブラウン管に代わる画像形成
装置として、軽く、薄型のいわゆるフラットディスプレ
イが注目されている。フラットディスプレイとして液晶
ディスプレイが盛んに開発されているが、これは画像が
暗い、視野角が狭いといった課題が残っている。この液
晶ディスプレイに代わるものとして自発光型の放電型デ
ィスプレイであるプラズマディスプレイパネルや電子放
出素子を用いた画像形成装置は、液晶ディスプレイに比
べて明るい画像が得られると共に、視野角が広い、さら
に大画面化、高精細化の要求に応えうることから、その
ニーズが高まりつつある。

【０００３】電子放出素子には、熱電子放出素子と冷陰
極電子放出素子がある。冷陰極電子放出素子には電界放
出型(ＦＥ型）、金属／絶縁層／金属型(ＭＩＭ型）や表
面伝導型などがある。このような冷陰極電子源を用いた
画像形成装置は、それぞれのタイプの電子放出素子から
放出される電子ビームを蛍光体に照射して蛍光を発生さ
せることで画像を表示するものである。この装置におい
て、前面ガラス基板(フェースプレートともいう）と背
面ガラス基板(素子基板ともいう）にそれぞれの機能を
付与して用いるが、背面ガラス基板には、複数の電子放
出素子とそれらの素子の電極を接続するマトリックス状
の配線が設けられる。これらの配線は、電子放出素子の
電極部分で交差することになるので絶縁するための絶縁
層(誘電体層）が設けられる。さらに両基板の間で耐大
気圧支持部材としてスペーサー(障壁、隔壁ともいう）
が形成される。

【０００４】プラズマディスプレイパネルの場合、それ
ぞれの機能を付与した前面ガラス基板と背面ガラス基板
との間に設けられた放電空間内で対向するアノードおよ
びカソード電極間にプラズマ放電を生じさせ、上記放電
空間内に封入されているガスから発生した紫外線を、放
電空間内の蛍光体にあてることにより表示を行うもので
ある。前面ガラス基板と背面ガラス基板にはそれぞれ電
極が形成されているが、これらを被覆する形で絶縁層
(誘電体層）が形成されている。

【０００５】さらに、背面ガラス基板には、放電の広が
りを一定領域に抑え、表示を規定のセル内で行わせると
同時に、均一な放電空間を確保するために隔壁（障壁、
リブともいう）が設けられている。また、背面ガラス基
板には表示データを書き込むデータ電極が銀ペーストを
用いて形成されていて、その上に誘電体層を設置して被
覆し、隔壁がその上に形成されるという構成になる。隔
壁の側面および隔壁で囲まれた底面には赤、緑、青に発
光する蛍光体を塗布・乾燥、焼成して蛍光体層が形成さ
れる。

【０００６】プラズマディスプレイパネルは、上記の背
面ガラス基板と帯状に複数本形成された透明電極を有す
る前面ガラス基板とをマトリックス駆動が可能になるよ
うに封着した後、Ｈｅ−Ｘｅ，Ｎｅ−Ｘｅなどの混合ガ
スを封入し、駆動回路を実装して作製される。隣り合う
透明電極の間にパルス状の交流電圧を印加するとガス放
電が生じ、プラズマが形成される。ここで生じた紫外線
が蛍光体を励起して可視光を発光し前面ガラス基板を通
して表示発光する。

【０００７】プラズマディスプレイパネルの隔壁は、通
常は背面ガラス基板にガラスからなる絶縁ペーストをス
クリーン印刷法で印刷・乾燥し、この印刷・乾燥工程を
１０〜１５回繰返して所定の高さにした後、焼成して形
成されている。しかしながら、通常のスクリーン印刷法
では、特にパネルサイズが大型化した場合に、予め基板
上に形成された放電電極と絶縁ガラスペーストの印刷場
所との位置合せが難しく、位置精度が得られ難いという
問題がある。

【０００８】プラズマディスプレイパネルの大面積化、
高解像度化に伴い、このようなスクリーン印刷による方
法では、高アスペクト比、高精細の隔壁の製造がますま
す技術的に困難となり、かつコスト的に不利になってき
ている。

【０００９】これらの問題を改良する方法として、特開
平１−２９６５３４号公報、特開平２−１６５５３８号
公報、特開平５−３４２９９２号公報、特開平６−２９
５６７６号公報、特開平８−５０８１１号公報では、隔
壁を感光性ペーストを用いてフォトリソグラフィ技術に
より形成する方法が提案されている。

【００１０】上記したような背面ガラス基板において電
極の上に誘電体層を形成する構成をとることにより、隔
壁の剥がれや倒れが生じ難くなることが知られており、
特に、隔壁を感光性ペースト法で形成した場合には、隔
壁上部と下部の重合硬化の差に起因する剥がれが生じ易
く、隔壁層形成のアンダーガラス層として、誘電体層を
形成することは歩留まり向上に有効である。

【００１１】しかしながらその一方で、ガラス基板のほ
ぼ全面に形成される誘電体層および高精細プラズマディ
スプレイパネルを得るために形成されるピッチの小さい
隔壁に起因する基板反りや基板割れは歩留まりの低下を
招き、また電子放出素子を用いた画像表示装置について
も同様の欠点が見られるため、その対策が必要であっ
た。さらに、誘電体層を形成することにより隔壁剥がれ
は生じにくくなるものの、完全には解消できなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、電極
が形成されたガラス基板上に、誘電体層および隔壁層を
形成する場合に生じる基板の反りや割れを解消し、さら
に誘電体層と隔壁層間の剥がれが生じず歩留まりよく製
造可能なディスプレイ用基板およびその製造方法を提供
することをその目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した本発明の目的
は、次の構成により達成される。すなわち、電極が形成
されたガラス基板上に、誘電体層および隔壁層を形成し
たディスプレイ用基板であって、該誘電体層の５０〜４
００℃の熱膨張係数α１(50〜400)と該隔壁層の５０〜
４００℃の熱膨張係数α２(50〜400)が、不等式|α１−
α２｜≦１０×１０^-7／Ｋを満足することを特徴とする
ディスプレイ用基板である。

【００１４】また本発明のディスプレイ用基板の製造方
法は、電極が形成されたガラス基板上に、無機粉末と有
機成分からなる誘電体ペーストを塗布して塗布膜を形成
し、その上に無機微粒子と感光性有機成分からなる隔壁
ペーストを塗布して、フォトリソグラフィ法により隔壁
パターンを形成した後、前記誘電体ペースト塗布膜と隔
壁パターンを同時に焼成するディスプレイ用基板の製造
方法において、前記無機粉末の５０〜４００℃の熱膨張
係数α１’(50〜400)と前記無機微粒子の５０〜４００
℃の熱膨張係数α２’(50〜400)が、不等式|α１’−α
２’｜≦１０×１０^-7／Ｋを満足するディスプレイ用基
板の製造方法である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のディスプレイ用基板は、
通常、ソーダガラスや高歪み点ガラス（旭硝子社製のＰ
Ｄ−２００など）を基板として構成されるものである。
このガラス基板上には、予め電極が形成されており、そ
の上にガラス成分からなる誘電体層が形成され、さらに
その上に隔壁層が形成されている。誘電体層は電極を被
覆して保護し絶縁する作用を有すると共に、その上に形
成される隔壁の形成性を改良する効果を有するものであ
る。

【００１６】誘電体層および隔壁層は、それぞれの特性
を有するガラス成分を用いた無機材料を含有するペース
トを全面またはパターン状に塗布・乾燥し、焼成して形
成されるもので、用いたガラス成分からなる無機質層で
構成されている。

【００１７】本発明においては、誘電体層および隔壁層
を形成する場合に生じる基板の反りや割れを解消し、さ
らに誘電体層と隔壁層間の剥がれなどの欠陥発生を解消
するために、誘電体層および隔壁層のそれぞれの５０〜
４００℃の熱膨張係数の差を１０×１０^-7／Ｋ以下、好
ましくは、５×１０^-7／Ｋ以下とする必要がある。両者
の間に１０×１０^-7／Ｋを越える差が有る場合には、デ
ィスプレイ作製工程中の加熱・冷却の繰り返し、ディス
プレイの稼働中の加熱・冷却の繰り返しなどにより、基
板の反りや割れ、隔壁の剥離などのトラブルが発生し、
ディスプレイ用基板として使用できなくなる。

【００１８】誘電体層の５０〜４００℃の熱膨張係数α
１(50〜400)は、７１〜８５×１０^- ⁷／Ｋであることが
好ましく、より好ましくは７３〜８０×１０^-7／Ｋであ
ると、基板を構成するガラスの熱膨張係数と整合し、焼
成の際にガラス基板にかかる応力を減らす点で好まし
い。α１(50〜400)が８５×１０^-7／Ｋを超えると、誘
電体層の形成面側に基板が反るような応力がかかり、７
１×１０^-7／Ｋ未満では誘電体層のない面側に基板が反
るような応力がかかる。このため、基板の加熱・冷却を
繰り返すと基板が割れる場合がある。また、前面ガラス
基板との封着の際、基板の反りのために両基板が平行に
ならず封着できない場合がある。

【００１９】ここで、熱膨張係数の定義は次の通りであ
る。

【００２０】すなわち、５０℃から４００℃までのガラ
スの長さ寸法がｌ_oからｌになったときに熱膨張係数α
は、次のように定義される。

【００２１】ｌ＝ｌ_o｛１＋α（４００−５０）｝すなわち、 α＝｛（ｌ−ｌ_o）／ｌ_o｝／（４００−
５０） α1，α2は、それぞれ誘電体層、隔壁層の熱膨張係数で
ある。

【００２２】このような範囲の熱膨張係数を有する誘電
体層は、ガラス転移点４３０〜５００℃、軟化点４５０
〜５３０℃であるガラスＡを５０〜９０重量％、フィラ
ーＡを１０〜５０重量％含有する無機粉末から形成され
ることが好ましい。

【００２３】誘電体層を形成するガラスＡのガラス転移
点が５００℃、軟化点が５３０℃より高いと、高温焼成
が必要となり、焼成の際にガラス基板に歪みを生じやす
い。また、ガラス転移点が４３０℃、軟化点が４５０℃
より低いと、後工程で、隔壁層の形成、蛍光体層の形成
の際に誘電体層に歪みを生じ、膜厚精度が保たれないな
どの問題を生じることがあるので好ましくない。

【００２４】誘電体層の形成に用いられるガラスＡとし
ては、酸化物表記で、酸化ビスマス２０〜７０重量％酸化珪素３〜３０重量％酸化ホウ素１０〜３０重量％酸化亜鉛２〜４０重量％酸化バリウム８〜２０重量％の組成からなるものを含有するものが好ましい。この組
成範囲であると５３０〜５８０℃でガラス基板上に焼き
付けることができるガラス粉末が得られる。

【００２５】上記ガラスＡの組成において酸化ビスマス
は、２０〜７０重量％の範囲で配合される。２０重量％
未満では、焼き付け温度や軟化点を制御するのに効果が
少ない。７０重量％を超えるとガラスの耐熱温度が低く
なりすぎてガラス基板上への焼き付けが難しくなる。

【００２６】酸化珪素は、３〜３０重量％の範囲で配合
できるが、３重量％未満の場合は、ガラス層の緻密性、
強度や安定性が低下し、またガラス基板と熱膨張係数の
ミスマッチが起こり、所望の値から外れることがある。
３０重量％を超えると軟化点やガラス転移点が上昇し、
耐熱温度が増加する。このため５８０℃以下でガラス基
板上に緻密に焼き付けることが難しくなり、気泡が残留
し、電気絶縁性が低下する傾向がある。

【００２７】酸化ホウ素は１０〜３０重量％の範囲で配
合することによって、電気絶縁性、強度、熱膨張係数、
緻密性などの電気、機械および熱的特性を向上すること
ができる。３０重量％を超えるとガラスの安定性が低下
する傾向がある。

【００２８】酸化亜鉛は２〜４０重量％の範囲で配合さ
れるのが好ましい。２重量％未満では緻密性向上の効果
がなく、４０重量％を超えると、焼き付け温度が低くな
り過ぎて制御が難しくなり、また絶縁抵抗が低くなるの
で好ましくない。

【００２９】酸化バリウムは、８〜２０重量％の範囲で
配合する。８重量％未満ではガラス焼き付け温度および
電気絶縁性を制御することが難しくなる。２０重量％を
超えるとガラス層の安定性や緻密性が低下する傾向があ
る。

【００３０】また誘電体層は、電極が形成されたガラス
基板上に形成されるため、誘電体層を構成するガラスＡ
の成分と電極中の銀イオンやガラス基板の成分とがイオ
ン交換などの反応を起こし、黄色化するなどの問題が起
らないよう、ガラスＡは、アルカリ金属を実質的に含ま
ないことが好ましい。なお、実質的に含まないとは、ア
ルカリ金属の合計含有量が０．５重量％以下であるこ
と、好ましくは、０．１重量％以下であることを意味す
る。

【００３１】上記したガラスＡと共に誘電体層を形成す
るフィラーＡとしては、チタニア、アルミナ、ジルコニ
ア、コーディエライト、ムライトおよびスピネルの群か
ら選ばれた少なくとも一種が好ましく用いられる。

【００３２】フィラーＡは、焼成時の収縮率を小さく
し、基板にかかる応力を低下させるなどの効果がある。
フィラーＡの量が１０重量％未満では、焼成収縮率を低
くしたり、熱膨張係数を制御する効果が少ない。また、
フィラー添加量が５０重量％を超えると、焼成後の誘電
体層が緻密性の点で劣るものとなり、強度が不足し、ク
ラック発生などの欠陥を生じることがあるので好ましく
ない。

【００３３】誘電体層の厚みは、焼成後で３〜２０μ
ｍ、より好ましくは８〜１８μｍであることが均一で緻
密な誘電体層を形成できる点で好ましい。厚さが２０μ
ｍを超えると、焼成の際、脱バインダーが困難となりク
ラックが生じやすく、またガラス基板にかかる応力が大
きいために基板が反るなどの問題が生じることがある。
また、３μｍ未満では平坦で均一かつ緻密な誘電体層を
形成するのが難しくなり、電極部分の凹凸によって誘電
体層にクラックが入るなどの問題が生じることがある。

【００３４】本発明において誘電体層は、ガラスＡとフ
ィラーＡとからなる無機粉末とバインダーとなる有機成
分とからなるペーストをガラス基板上に塗布し、焼成す
ることによって形成される。この時ペースト中の無機粉
末の量は、６５〜８５重量％であることが好ましい。６
５重量％未満では、焼成時の収縮率が大きくなり、緻密
な誘電体層が得られにくい。また８５重量％を超えると
ペーストの粘度が上昇し、塗布時の厚みムラが大きくな
り、平坦な膜が得られにくい。

【００３５】なお、誘電体ペースト塗布膜の焼成は、乾
燥した塗布膜上に隔壁パターンを形成した後、隔壁パタ
ーンと同時に焼成する方法と、ペースト塗布膜のみを焼
成して誘電体層を形成した上に、隔壁を形成する方法の
二つがある。いずれの方法をも用いることができるが、
前者の焼成方法は、工程数が少なくなると共に剥がれや
倒れのない均一な隔壁層を形成でき、歩留まりよくディ
スプレイ用基板を製造できる利点があるので好ましい。

【００３６】次に誘電体層の上に形成される隔壁層につ
いて説明する。隔壁層も無機成分とバインダーとなる有
機成分とからなるペーストをパターン状に塗布するか、
全面に塗布したペースト膜をパターン化した後、焼成し
て形成される。

【００３７】本発明において隔壁層は、ピッチ１００〜
２５０μｍ、高さ６０〜１７０μｍ、幅１５〜６０μｍ
を有するものが好ましく、主としてストライプ状に形成
されるが、格子状を有する場合もある。このような高ア
スペクト比、高精細なパターン状の隔壁層を形成し、ガ
ラス基板への適合、先に形成されている誘電体層との密
着性および熱特性の近似性、後工程への対応、さらには
ディスプレイ稼働中の耐久性を考慮する場合、隔壁層を
構成する無機成分の熱特性と熱膨張係数が重要な要素と
なる。

【００３８】この点からも上記したように、誘電体層の
５０〜４００℃の熱膨張係数α１(50〜400)と隔壁層の
５０〜４００℃の熱膨張係数α２(50〜400)との差の絶
対値が、１０×１０^-7／Ｋ未満であることが必要であ
り、隔壁層の熱膨張係数α２(50〜400)の値は７１〜８
５×１０^-7／Ｋであることが好ましい。より好ましく
は、７３〜８０×１０^-7／Ｋである。誘電体層、隔壁層
それぞれを形成するガラス成分の組成を選択し、混合す
るフィラーの種類と量をコントロールすることにより、
誘電体層と隔壁層を形成する無機材料の熱膨張係数の差
の絶対値を１０×１０^-7／Ｋ未満に保持することができ
る。

【００３９】基板となるガラスへ悪影響を与えず、誘電
体ペースト塗布膜と同時にまたは既に形成された誘電体
層に熱的なショックを与えずに隔壁層形成の焼成工程を
行うには、隔壁層のガラス成分の熱特性は誘電体層のも
のと同等であることが好ましい。この点から、隔壁層
は、ガラス転移点４５０〜５２０℃、軟化点４８０〜５
６０℃であるガラスＢを主成分とするか、あるいはガラ
スＢを５０〜９０重量％とフィラーＢを１０〜５０重量
％含有する無機微粒子からなることが好ましい。ガラス
Ｂの熱特性の範囲を規制する理由は、誘電体層に用いた
ガラスＡにおける理由と共通する。また、フィラーＢを
含有させ、その含有量を上記範囲とする理由も誘電体層
の場合と共通するものである。

【００４０】隔壁層は、隔壁形成用ペーストのパターン
状塗布（スクリーン印刷法）や全面に塗布したペースト
膜にフォトレジストを用いてエッチングする方法または
感光性化したペーストを用いる方法（感光性ペースト
法）などで形成できる。

【００４１】本発明のディスプレイ用基板は大面積、高
精細な画像表示装置にも適用するものであり、形成する
隔壁パターンは、高アスペクト比、高精細であり、簡便
にその目的を達成するには、感光性ペースト法で形成す
ることが好ましい。すなわち、ガラスＢを主成分とする
か、ガラスＢとフィラーＢとからなる無機微粒子と感光
性有機成分からなる感光性ペーストを塗布・乾燥し、パ
ターン露光して、現像する工程を経た後、焼成すること
により隔壁が形成される。

【００４２】隔壁の焼成後の高さは６０〜１７０μｍで
あり、焼成収縮を考慮すると隔壁パターン形成のために
塗布される感光性ペースト塗布膜の厚さは１００〜２２
０μｍあることが必要となる。このような厚さの感光性
ペースト塗布膜に高精細なパターンを露光し、高アスペ
クト比のパターンを解像度高く形成するためには、露光
用の活性光線を塗布膜の最下部まで出来るだけ直進的に
透過させることが必須である。このため、感光性ペース
トに配合される無機成分および感光性有機成分が共に光
透過性の高いものを選び、これらを均一に混合すること
が重要である。さらに、感光性ペーストのような感光性
有機成分中に無機粉末が分散しているような混合物系で
は、これらの成分のそれぞれの平均屈折率が近似してい
ることが光透過度を高めるために最も重要になる。

【００４３】一般的に、有機成分の屈折率は１．４５〜
１．７であるが、無機成分の屈折率は通常より高くなる
ので、両者の屈折率を整合させるためには、無機成分の
平均屈折率を１．５〜１．８、好ましくは１．５〜１．
６５にコントロールし、有機成分の平均屈折率との差を
０．０５程度になるようにすることが最も好ましい。す
なわち、隔壁形成に用いられる感光性ペーストの無機成
分は、平均屈折率が１．５〜１．８であると共に、５０
〜４００℃の温度範囲においての熱膨張係数α２(50〜4
00)が７１〜８５×１０^-7／Ｋであり、かつガラス転移
点４５０〜５２０℃、軟化点４８０〜５６０℃であるこ
とが好ましい。

【００４４】上記のような条件を満足するガラス成分と
して下記のような成分と配合量を有するものが用いられ
る。すなわち、酸化物表記で、酸化リチウム３〜１５重量％酸化珪素１０〜３０重量％酸化ホウ素２０〜４０重量％酸化バリウム２〜１５重量％酸化アルミニウム１０〜２５重量％の組成を有するものである。

【００４５】酸化リチウムを３〜１５重量％配合される
ガラス粉末を用いることによって、軟化点、熱膨張係数
のコントロールが容易になるだけでなく、ガラスの平均
屈折率を低くすることができるため、有機物との屈折率
差を小さくすることが容易になる。酸化リチウムの酸化
物の添加量はペーストの安定性を向上させるためには、
１５重量％以下が好ましく、より好ましくは１０重量％
以下である。なお酸化リチウム以外に酸化カリウム、酸
化ナトリウムなどのアルカリ金属を合計量で１５重量％
以下、好ましくは１０重量％以下添加してもよい。

【００４６】酸化珪素は１０〜３０重量％の範囲で配合
されることが好ましく、１０重量％未満の場合はガラス
層の緻密性、強度や安定性が低下し、また熱膨張係数が
所望の値から外れ、ガラス基板とのミスマッチが起り易
い。３０重量％を超えると、軟化点が高くなり、ガラス
基板への焼き付けが難しくなる。

【００４７】酸化ホウ素は２０〜４０重量％の範囲で配
合されることが好ましい。４０重量％を超えるとガラス
の安定性が低下する傾向がある。２０重量％未満では強
度が低下したり、ガラスの安定性が低下し易い。

【００４８】酸化バリウムは２〜１５重量％の範囲で配
合されるが、２重量％未満では、ガラス焼き付け温度お
よび電気絶縁性を制御するのが難しくなる。また、１５
重量％を超えると隔壁層の安定性や緻密性が低下する傾
向がある。

【００４９】酸化アルミニウムは１０〜２５重量％の範
囲で配合されるが、ガラスの歪み点を高めたり、ガラス
組成の安定化やペーストのポットライフ延長のために添
加される。１０重量％未満では隔壁層の強度が低下し、
２５重量％を超えるとガラスの耐熱温度が高くなり過ぎ
てガラス基板上に焼き付けが難しくなる。また、緻密な
隔壁層が６００℃以下の温度で得られ難くなる。

【００５０】上記の組成には表記されていないが、酸化
亜鉛、酸化カルシウムあるいは酸化マグネシウムが含ま
れていてもよい。酸化亜鉛は、２〜１５重量％の範囲で
配合することが好ましい。２重量％未満では、隔壁層の
緻密性向上に効果がない。１５重量％を超えると、ガラ
ス基板上に焼き付けする温度が低くなり過ぎて制御でき
なくなり、また絶縁抵抗が低くなるので好ましくない。

【００５１】酸化カルシウムは２〜１３重量％の範囲で
配合されることが好ましい。ガラスを溶融し易くすると
ともに熱膨張係数を制御するのに添加される。２重量％
より少ないと、歪み点が低くなり過ぎる。また、酸化マ
グネシウムは１〜１５重量％の範囲で配合されるのが好
ましく、ガラスを溶融し易くするとともに熱膨張係数を
制御するために添加される。１５重量％を超えるとガラ
スが失透し易くなり好ましくない。

【００５２】その他、ガラスＢ中に、酸化チタン、酸化
ジルコニウムなどを含有することができるが、その量は
５重量％未満であることが好ましい。酸化ジルコニウム
は、軟化点、ガラス転移点および電気絶縁性を制御する
のに効果がある。

【００５３】ガラス粉末の作製法としては、ガラスＡお
よびガラスＢとも共通であるが、例えばガラスＢの場合
なら、原料であるリチウム、珪素、アルミニウム、ホウ
素、バリウムなどの化合物を所定の配合組成となるよう
に混合し、９００〜１２００℃で溶融後、急冷し、ガラ
スフリットにしてから粉砕して微細な粉末にする。用い
る粉末の平均粒径、最大粒径および粒度分布は、ペース
トへの充填性、分散性、およびペーストの塗布性に重要
な影響を与えるので、それぞれ適切な範囲にコントロー
ルすることが必要である。原料には高純度の炭酸塩、酸
化物、水酸化物などが使用できる。また、ガラス粉末の
種類や組成によっては９９．９９％以上の超高純度なア
ルコキシドや有機金属の原料を使用し、ゾル・ゲル法で
均質に作製した粉末を使用すると高電気抵抗で緻密な気
孔の少ない、高強度な絶縁層が得られるので好ましい。

【００５４】また、既に述べたように、隔壁層は、ガラ
スＢを主成分として形成されたものである他、隔壁パタ
ーンの形状保持性や精度の向上、隔壁形成時の焼成収縮
率を低下させるなどの理由でガラスＢを５０〜９０重量
％、フィラーＢを１０〜５０重量％含む無機微粒子によ
り形成されたものであることが好ましい。フィラーＢが
１０重量％未満では、焼成収縮率を低くしたり、熱膨張
係数を制御する効果が少ない。また、フィラーＢが５０
重量％を超えると、焼成後の隔壁が緻密性の点で劣るも
のとなり、隔壁の強度が低下し、隔壁が剥がれたり脱落
するなどの欠陥が発生することがある。また、隔壁中
に、微量水分の吸着や有機成分が残留し、放電特性の低
下を引き起こす原因となるので好ましくない。

【００５５】フィラーＢとしては、チタニア、アルミ
ナ、ジルコニア、コーディエライト、ムライト、スピネ
ルおよび高融点ガラスの群から選ばれた少なくとも一種
を含むものが挙げられる。

【００５６】高融点ガラスとして、酸化物表記で以下の
組成を含むものが好ましい。

【００５７】酸化珪素１５〜５０重量％酸化硼素５〜２０重量％酸化アルミニウム１５〜５０重量％酸化バリウム２〜１０重量％酸化珪素、酸化アルミニウムをそれぞれ１５重量％以上
含有するガラス成分が好ましく、さらにこれらの含有量
合計がガラス中５０重量％以上であることが、必要な熱
特性をもたせるために有効である。また、高融点ガラス
では、組成の変更で平均屈折率、軟化点、熱膨張係数を
コントロールすることが可能なのでフィラーＢとして特
に好ましい。

【００５８】本発明のディスプレイ用基板は、電子放出
素子を用いた画像表示装置、プラズマディスプレイパネ
ルおよびプラズマアドレス液晶ディスプレイのディスプ
レイ用基板として好ましく用いることができる。

【００５９】本発明において誘電体層および隔壁層は、
上記した熱特性および組成を有するガラス成分、フィラ
ーから構成されるものであるが、このような特徴を有す
る誘電体層と隔壁層を有するディスプレイ用基板の好ま
しい製造方法について説明する。

【００６０】すなわち、本発明のディスプレイ用基板の
製造方法は、電極が形成されたガラス基板上に、無機粉
末と有機成分からなる誘電体ペーストを塗布して塗布膜
を形成し、その上に無機微粒子と感光性有機成分からな
る隔壁ペーストを塗布して、フォトリソグラフィ法によ
り隔壁パターンを形成した後、前記誘電体ペースト塗布
膜と隔壁パターンを同時に焼成するディスプレイ用基板
の製造方法において、前記無機粉末の５０〜４００℃の
熱膨張係数α１’(50〜400)と前記無機微粒子の５０〜
４００℃の熱膨張係数α２’(50〜400)を|α１’−α
２’｜≦１０×１０^-7／Ｋとするディスプレイ用基板の
製造方法であり、フォトリソグラフィ法で隔壁パターン
を形成するため高アスペクト比で高精細の隔壁が形成出
来、誘電体ペースト塗布膜と隔壁パターンの焼成を同時
に行うため、工程数が少なくなると共に誘電体層と隔壁
層の剥がれをより防止することができ、歩留まりよくデ
ィスプレイ用基板を製造できる。

【００６１】以下、上記ディスプレイ用基板の製造方法
についてさらに述べる。

【００６２】例えば、ガラス基板として高歪み点ガラス
を使用し、その上に銀ペーストを用いてストライプ状の
電極を形成する。

【００６３】誘電体層を形成する誘電体ペーストとして
は、所定量のガラスＡとフィラーＡを有機バインダーに
分散したものが好ましく用いられる。誘電体ペーストに
は、有機バインダーの他に、溶媒および必要に応じて分
散剤、レベリング剤、増粘剤などの添加物が加えられ
る。有機バインダーの具体例は、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルブチラール、メタクリル酸エステル重合
体や共重合体、アクリル酸エステル重合体や共重合体、
セルロース系樹脂などである。特に、セルロース系樹脂
を用いるのが脱バインダー性の点で好ましい。このよう
に調製した誘電体ペーストをスクリーン印刷などの塗布
方法により所定膜厚になるように全面に塗布・乾燥す
る。

【００６４】次に誘電体ペースト塗布膜上に、隔壁パタ
ーンを形成する。隔壁ペーストは、上記したように、ガ
ラスＢ、またはガラスＢとフィラーＢとからなる無機微
粒子を感光性有機成分と混練した感光性ペーストであ
り、フォトリソグラフィ法で隔壁パターンを形成する。

【００６５】感光性有機成分は、露光に用いるエネルギ
ーを吸収して生起する光反応による変化を利用してパタ
ーンを形成するものである。これには、光の作用した部
分が溶剤に対して溶解するようになる光溶解型（ポジ
型）と光の作用した部分が溶媒に対して不溶になる光不
溶化型（ネガ型）が知られている。感光性ペーストに用
いるのはいずれであってもよいが、無機成分と混合して
確固としたパターンを形成するには、重合および架橋反
応などによって光硬化して溶剤に不溶になる型の感光性
成分を用いることが好ましい。

【００６６】感光性ペーストは、ガラスＢまたはガラス
ＢとフィラーＢとからなる無機微粒子を無機成分に、感
光性モノマ、バインダー成分となるオリゴマもしくはポ
リマ、光重合開始剤などの基本的成分を配合して構成さ
れる。バインダー成分のオリゴマもしくはポリマを感光
性化して用いることや、必要に応じて感光性ペーストに
増感剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、分散剤、安定剤な
どの添加剤を加えることができる。このようにして調製
された感光性ペーストを塗布・乾燥した後、フォトマス
クを介して露光し現像して隔壁パターンを形成する。こ
れを誘電体ペースト塗布膜と同時に焼成することにより
ディスプレイ用基板が得られる。

【００６７】

【実施例】以下に本発明を実施例を用いて具体的に説明
する。ただし、本発明はこれに限定されるものではな
い。なお、実施例中の濃度は断りのない場合は重量％で
ある。

【００６８】実施例１感光性銀ペーストを用いて、ピッチ１５０μｍ、線幅４
０μｍのストライプ状電極パターンを形成した３００ｍ
ｍ角のガラス基板（ＰＤ−２００）を空気中で５９０
℃、３０分間焼成することで、ガラス基板上に電極が形
成された基板を作製した。この電極の厚みは７μｍであ
った。

【００６９】次に、エチルセルロース６０ｇをテルピネ
オール９４０ｇに８０℃で溶解し、固形分がなくなるま
で撹拌したバインダー溶液２００ｇ（エチルセルロース
濃度６％）に、ガラスＡ５０ｇとフィラーＡ１０ｇおよ
び増粘剤を３本ロールで混練して誘電体ペーストを調製
した。

【００７０】ガラスＡは、酸化ビスマス６７％、酸化珪
素１０％、酸化ホウ素１２％、酸化アルミニウム３％、
酸化亜鉛３％、酸化バリウム５％の組成で、平均粒径
１．７μｍ、ガラス転移点４８４℃、軟化点５２４℃、
熱膨張係数７７×１０^-7／Ｋである。フィラーＡは、チ
タニア（石原産業ＴＩＰＡＱＵＥＲ５５０）を用い
た。

【００７１】この誘電体ペーストを電極が形成されたガ
ラス基板上にスクリーン印刷法により乾燥厚み２０μｍ
になるように塗布し、８０℃で４０分間乾燥した。これ
を空気中で５７０℃、３０分間焼成して誘電体層を形成
した。誘電体層の厚みは１５μｍであり、誘電体層のα
１(50〜400)は７５×１０^-7／Ｋであった。

【００７２】次に感光性ポリマ（Ｘ−４００７）１５０
ｇ、感光性モノマ（ＭＧＰ４００）１５０ｇ、光重合開
始剤（ＩＣ−３６９）３０ｇ、紫外線吸収剤（スダンI
V）１ｇをγ−ブチロラクトン３００ｇに加熱撹拌溶解
し、その後、４００メッシュのフィルターで濾過して調
製した感光性有機成分の溶液５５ｇ（感光性有機成分濃
度４７．４％）にガラスＢ５０ｇとフィラーＢ１０ｇを
混合し、３本ロールで混練して、隔壁形成用の感光性ペ
ーストを調製した。

【００７３】ガラスＢの組成は、酸化リチウム７％、酸
化珪素２３％、酸化ホウ素３３％、酸化バリウム４％、
酸化アルミニウム２０％、酸化亜鉛２％、酸化マグネシ
ウム６％、酸化カルシウム５％であった。平均粒径は
２．５μｍ、トップサイズは２２μｍの非球状粉末で、
ガラス転移点４８９℃、軟化点５２８℃、５０〜４００
℃の熱膨張係数は７６×１０^-7／Ｋであった。フィラー
Ｂとしては、高融点ガラスを用いたが、その組成は、酸
化珪素３８％、酸化ホウ素１０％、酸化アルミニウム３
５％、酸化亜鉛２％、酸化マグネシウム５％、酸化カル
シウム５％、酸化バリウム５％であった。また、平均粒
径は１．５μｍの非球状粉末で、ガラス転移点６５３
℃、軟化点７７８℃、５０〜４００℃の熱膨張係数は４
６×１０^-7／Ｋであった。

【００７４】この隔壁用感光性ペーストを、スクリーン
印刷法で誘電体層の上に塗布した。塗布膜にピンホール
などの発生を回避するため、塗布・乾燥を数回繰り返し
行い、乾燥厚みが１８０μｍになるように塗布した。途
中の乾燥は８０℃で１０分間ずつ行い、所定の厚みに塗
布した後、８０℃で４０分間乾燥した。この感光性ペー
スト塗布膜にプラズマディスプレイ用の隔壁パターン形
成を目的としたフォトマスク（ストライプ状パターン、
ピッチ１５０μｍ、線幅２０μｍ）を介して密着露光を
行った。２０ｍＷ／ｃｍ²出力の超高圧水銀灯で１Ｊ／
ｃｍ²の露光を行った。その後、３５℃に保持したモノ
エタノールアミンの０．３％水溶液を１２０秒間シャワ
ーすることにより現像し、シャワースプレーで水洗浄し
た。これにより隔壁パターンが形成され、これを空気中
５７０℃で３０分間焼成して隔壁層を形成した。隔壁層
の高さは１４０μｍ、隔壁の中央部での線幅は３３μｍ
であった。隔壁のα２(50〜400)は７１×１０^-7／Ｋで
あり、誘電体層のα１(50〜400)との差は４×１０^-7／
Ｋであった。製造時に誘電体層と隔壁層の剥離などの欠
陥は発生せず、基板の反りなどの支障も見られなかっ
た。

【００７５】本実施例で得られた誘電体層と隔壁層はデ
ィスプレイ用基板は、隔壁間に蛍光体を塗布し、前面基
板と封着して形成したプラズマディスプレイとして満足
に機能することが確認された。

【００７６】実施例２実施例１において、誘電体ペースト塗布膜を焼成する前
に隔壁パターンを形成し、誘電体ペースト塗布膜と隔壁
パターンを同時に焼成する工程とした以外は実施例１を
繰り返した。この方法によっても誘電体層と隔壁層の剥
離などの欠陥は発生せず、基板の反りなどの支障もな
く、正常に機能するディプレイ用基板を得ることができ
た。

【００７７】実施例３隔壁用感光性ペーストの無機成分としてフィラーＢを混
合せず、ガラスＢのみを用いた他は実施例１を繰り返し
た。この場合の誘電体層と隔壁層の熱膨張係数の差は１
×１０^-7／Ｋであり、基板の反り、誘電体と隔壁間での
剥がれなどの支障がなく、歩留まり良くディスプレイ用
基板を得ることができた。

【００７８】実施例４誘電体層を形成するガラスＡとして、酸化ビスマス３９
％、酸化珪素７％、酸化ホウ素１９％、酸化アルミニウ
ム３％、酸化亜鉛２０％、酸化バリウム１２％の組成を
もち、平均粒径：２．５μｍの非球状粉末で、ガラス転
移点４７７℃、軟化点５１６℃、５０〜４００℃の熱膨
張係数が７５×１０^-7／Ｋのものを用いた以外は、実施
例１を繰り返した。

【００７９】得られた誘電体層のα１(50〜400)は７６
×１０^-7／Ｋであり、隔壁層のα２(50〜400)との差は
５×１０^-7／Ｋであった。

【００８０】誘電体層形成による基板の反りはなく、隔
壁層の剥離や倒れの発生も皆無であった。

【００８１】実施例５隔壁用感光性ペーストに用いるガラスＢの組成を、酸化
リチウム９％、酸化珪素２０％、酸化ホウ素３１％、酸
化バリウム４％、酸化アルミニウム２４％、酸化亜鉛２
％、酸化マグネシウム６％、酸化カルシウム４％とし
た。平均粒径は２．５μｍ、トップサイズは１８．５μ
ｍの非球状粉末で、ガラス転移点４７４℃、軟化点５１
５℃、５０〜４００℃の熱膨張係数は７９×１０^-7／Ｋ
であった。

【００８２】上記ガラスＢを用いる以外は、実施例２を
繰り返した。得られた隔壁層のα２(50〜400)は７３×
１０^-7／Ｋであり、誘電体層のα１(50〜400)との差は
２×１０^-7／Ｋであった。誘電体層と隔壁層の剥離など
の欠陥は発生せず、基板の反りなどの支障もなく、正常
に機能するディプレイ用基板を得ることができた。

【００８３】比較例１実施例１において、誘電体層を形成するガラスＡとし
て、酸化ビスマス６６．９％、酸化珪素１１．１％、酸
化ホウ素１１．８％、酸化アルミニウム２．８％、酸化
亜鉛２．６％、酸化ジルコニウム４．８％の組成であ
り、平均粒径：２．７μｍの非球状粉末で、ガラス転移
点４４５℃、軟化点４８５℃、５０〜４００℃の熱膨張
係数が９６×１０^-7／Ｋのものを用いた以外は、実施例
１を繰り返した。

【００８４】得られた誘電体層のα１(50〜400)は８３
×１０^-7／Ｋであり、隔壁層のα２(50〜400)との差は
１２×１０^-7／Ｋであった。

【００８５】誘電体層形成による基板の反りが観察さ
れ、隔壁層の剥離や倒れが発生した。

【００８６】比較例２隔壁用感光性ペーストに用いるガラスＢの組成を、酸化
リチウム４．５％、酸化珪素１５％、酸化ホウ素３０
％、酸化バリウム１１％、酸化アルミニウム１１％、酸
化亜鉛６．７％、酸化マグネシウム９．１％、酸化カル
シウム８．６％とした。平均粒径は２．７μｍ、トップ
サイズは２０．５μｍの非球状粉末で、ガラス転移点４
８６℃、軟化点５２３℃、５０〜４００℃の熱膨張係数
は９２×１０^-7／Ｋであった。

【００８７】上記ガラスＢを用いる以外は、実施例２を
繰り返した。得られた隔壁層のα２(50〜400)は８７×
１０^-7／Ｋであり、誘電体層のα１(50〜400)との差は
１２×１０^-7／Ｋであった。誘電体層と隔壁層の剥離が
発生し、正常に機能するディプレイ用基板を得ることが
できなかった。

【００８８】略記号の説明Ｘ−４００７：４０％メタクリル酸、３０％メチルメタ
クリレート、３０％スチレンからなる共重合体のカルボ
キシル基に対して０．４当量のグリシジルメタクリレー
トを付加反応させた重量平均４３，０００、酸価９５の
感光性ポリマ。

【００８９】ＭＧＰ４００：X₂N-CH(CH₃)-CH₂-(OCH₂CH(CH₃))_n-NX₂ X：-CH₂CH(OH)-CH₂O-CO-C(CH₃)=CH₂ ｎ：２〜１０ＩＣ−３６９：Irgacure-369(チバガイギー社製品）２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフ
ォリノフェニル）ブタノン−１スダンIV：Ｃ₂₄Ｈ_2OＮ₄Ｏ＝３８０．４５

【００９０】

【発明の効果】上記したように本発明のディスプレイ用
基板は、誘電体層および隔壁層を形成する場合に生じる
基板の反りや割れを解消し、誘電体層と隔壁層間の剥が
れが発生しないので、歩留まりよく製造することができ
る。

【００９１】特に上記した本発明のディスプレイ用基板
の製造方法により、より一層誘電体層と剥離しにくい、
高アスペクト比、高精細の隔壁を形成したディスプレイ
用基板を、少ない工程で製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H025 AA00 AB17 AC01 AD01 BJ00 CC08 DA18 DA40 FA03 FA17 FA29 4G059 AA08 AC30 CA03 5C027 AA06 AA09 5C040 GD07 GD09 GF18 GF19 JA02 JA12 JA15 KA09 KA10 KA16 KA17 KB03 KB11 KB19 KB28 KB29 MA23 MA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極が形成されたガラス基板上に、誘電体
層および隔壁層を形成したディスプレイ用基板であっ
て、該誘電体層の５０〜４００℃の熱膨張係数α１(50
〜400)と該隔壁層の５０〜４００℃の熱膨張係数α２(5
0〜400)が次式を満足することを特徴とするディスプレ
イ用基板。 |α１−α２｜≦１０×１０^-7／Ｋ
【請求項２】誘電体層の熱膨張係数α１(50〜400)が、
７１〜８５×１０^-7／Ｋであることを特徴とする請求項
１に記載のディスプレイ用基板。
【請求項３】隔壁層の熱膨張係数α２(50〜400)が、７
１〜８５×１０^-7／Ｋであることを特徴とする請求項１
に記載のディスプレイ用基板。
【請求項４】誘電体層が、ガラス転移点４３０〜５００
℃、軟化点４５０〜５３０℃であるガラスＡを５０〜９
０重量％、フィラーＡを１０〜５０重量％含有すること
を特徴とする請求項１または２に記載のディスプレイ用
基板。
【請求項５】ガラスＡが、酸化物表記で、酸化ビスマス２０〜７０重量％酸化珪素３〜３０重量％酸化ホウ素１０〜３０重量％酸化亜鉛２〜４０重量％酸化バリウム８〜２０重量％の組成からなるものを含有し、アルカリ金属を実質的に
含有しないことを特徴とする請求項４に記載のディスプ
レイ用基板。
【請求項６】フィラーＡが、チタニア、アルミナ、ジル
コニア、コーディエライト、ムライトおよびスピネルの
群から選ばれた少なくとも一種を含むことを特徴とする
請求項４に記載のディスプレイ用基板。
【請求項７】隔壁層が、ガラス転移点４５０〜５２０
℃、軟化点４８０〜５６０℃であるガラスＢを主成分と
することを特徴とする請求項１または３に記載のディス
プレイ用基板。
【請求項８】隔壁層が、ガラス転移点４５０〜５２０
℃、軟化点４８０〜５６０℃であるガラスＢを５０〜９
０重量％、フィラーＢを１０〜５０重量％含有すること
を特徴とする請求項１または３に記載のディスプレイ用
基板。
【請求項９】ガラスＢが、下記組成のガラス材料から構
成されていることを特徴とする請求項７または８に記載
のディスプレイ用基板。酸化リチウム３〜１５重量％酸化珪素１０〜３０重量％酸化ホウ素２０〜４０重量％酸化バリウム２〜１５重量％酸化アルミニウム１０〜２５重量％
【請求項１０】フィラーＢが、チタニア、アルミナ、ジ
ルコニア、コーディエライト、ムライト、スピネルおよ
び高融点ガラスの群から選ばれた少なくとも一種を含む
ことを特徴とする請求項８に記載のディスプレイ用基
板。
【請求項１１】電子放出素子を用いた画像表示装置、プ
ラズマディスプレイパネルおよびプラズマアドレス液晶
ディスプレイのいずれかに用いることを特徴とする請求
項１〜１０のいずれか１項に記載のディスプレイ用基
板。
【請求項１２】電極が形成されたガラス基板上に、無機
粉末と有機成分からなる誘電体ペーストを塗布して塗布
膜を形成し、その上に無機微粒子と感光性有機成分から
なる隔壁ペーストを塗布して、フォトリソグラフィ法に
より隔壁パターンを形成した後、前記誘電体ペースト塗
布膜と隔壁パターンを同時に焼成するディスプレイ用基
板の製造方法において、前記無機粉末の５０〜４００℃
の熱膨張係数α１’(50〜400)と前記無機微粒子の５０
〜４００℃の熱膨張係数α２’(50〜400)が次式を満足
することを特徴とするディスプレイ用基板の製造方法。 |α１’−α２’｜≦１０×１０^-7／Ｋ