JP2001052617A - プラズマディスプレーパネル用材料及びガラス粉末 - Google Patents

プラズマディスプレーパネル用材料及びガラス粉末

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JP2001052617A JP22483299A JP22483299A JP2001052617A JP 2001052617 A JP2001052617 A JP 2001052617A JP 22483299 A JP22483299 A JP 22483299A JP 22483299 A JP22483299 A JP 22483299A JP 2001052617 A JP2001052617 A JP 2001052617A
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貴之 三戸
Masahiko Ouchi
雅彦 應治
Kazuo Hatano
和夫 波多野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ag電極との反応による黄変が起こりにく
く、誘電体層の形成に好適なプラズマディスプレーパネ
ル用材料を提供する。 【解決手段】 ガラス粉末を構成成分として含み、プラ
ズマディスプレーパネルの誘電体層の形成に用いられる
プラズマディスプレーパネル用材料であって、ガラス粉
末がSb23を含有するガラスからなることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマディスプレ
ーパネル用材料に関し、特にプラズマディスプレーパネ
ルの透明誘電体層の形成に用いられるプラズマディスプ
レーパネル用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ーパネルは、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、また大画面化が可能で
あることから、最も将来性のある表示装置の一つとして
注目されている。
【0003】このプラズマディスプレーパネルの前面ガ
ラス板には、プラズマ放電用の走査電極が形成され、そ
の上に放電維持のために膜厚約30〜40μmの透明な
誘電体層が形成される。走査電極にはAgが広く用いら
れ、また透明誘電体層はガラス粉末を主成分とする誘電
体材料を用いて形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
誘電体材料では、ガラスとAg電極が反応して誘電体層
が黄色に着色(黄変)する現象が生じ、透過率が低下す
るという問題がある。
【0005】本発明の目的は、Ag電極との反応による
黄変が起こりにくく、誘電体層の形成に好適なプラズマ
ディスプレーパネル用材料とこれに用いるガラス粉末を
提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマディス
プレーパネル用材料は、ガラス粉末を構成成分として含
み、プラズマディスプレーパネルの誘電体層の形成に用
いられるプラズマディスプレーパネル用材料であって、
ガラス粉末がSb23を含有するガラスからなることを
特徴とする。
【0007】また本発明のプラズマディスプレーパネル
用ガラス粉末は、Sb23を含有するガラスからなるこ
とを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明のプラズマディスプレーパ
ネル用材料は、Sb23を含むガラス粉末を主成分とす
る。ガラス組成中にSb23を必須成分として含むこと
により、電極材にAgを使用した場合でも、形成される
誘電体層が黄変しにくく、高い透過率を得ることができ
る。また、ガラスの製造工程における黒化を防止する効
果もある。なおSb23の含有量は0.01〜20重量
%であることが好ましい。
【0009】また誘電体用途には、電極との反応性以外
にも、熱膨張係数がガラス板に適合すること、50
0〜600℃で焼成できること、誘電体層は高い耐電
圧を有するとともに、高い透明性を有する必要があるた
め、泡が少ないこと等の特性を満たすことが重要であ
る。
【0010】このような条件を満たすガラス粉末とし
て、重量百分率で、BaO+CaO+Bi23 2〜3
0%、ZnO 0〜35%、B23 10〜40%、S
iO21〜15%、PbO 25〜55%、Sb23
0.01〜20%の組成を有するガラス(ガラスA)
や、BaO 15〜45%、ZnO 20〜45%、B
23 12〜35%、SiO2 3〜15%、PbO
0〜24.5%、Sb2 3 0.01〜20%の組成を
有するガラス(ガラスB)や、PbO 50〜75%、
23 2〜30%、SiO2 2〜35%、ZnO+
CaO 0〜20、Sb23 0.01〜20%の組成
を有するガラス(ガラスC)や、ZnO25〜45%、
Bi23 15〜35%、B23 10〜30%、Si
2 0.5〜8%、CaO+SrO+BaO 8〜2
4%、Sb23 0.01〜20%の組成を有するガラ
ス(ガラスD)を使用することができる。また各ガラス
とも、上記した成分に加えて種々の成分、例えば黄変を
より一層抑える目的で、SnO2を10%まで、Cu
O、P25、CeO2、TiO2等を合量で3%まで添加
することができる。
【0011】なおこれらのガラス粉末は、Ag電極が形
成された前面ガラス基板の透明誘電体層形成用として好
適なものであるが、この用途に限られるものではなく、
例えばCr−Cu−Cr電極が形成された前面ガラス基
板の透明誘電体層形成材料や、背面ガラス基板のアドレ
ス保護誘電体形成材料や、隔壁材料等にも使用すること
ができる。
【0012】以下、各ガラス組成について説明する。
【0013】ガラスAは、軟化点付近の粘性変化が急
(ショートなガラス)であり、泡の大半が焼成初期の比
較的低い温度で抜けるため、残存泡数が少ないという特
徴がある。以下、ガラスAの組成範囲を限定した理由を
述べる。
【0014】BaO、CaO、及びBi23は、軟化点
を低下させるとともに、脱泡性に影響する高温粘性を調
整するための成分であり、その含有量は合量で2〜30
%、好ましくは3〜25%である。これらの成分の合量
が2%より少ないと上記効果を得ることが困難になり、
30%より多いと軟化点が低下しすぎて焼成時に発泡し
やすくなるとともに、熱膨張係数が高くなりすぎる。な
おBaO、CaO、及びBi23の含有量は、各々Ba
O 2〜30%、CaO 0〜10%、Bi23 0〜
10%であることが好ましい。
【0015】ZnOは熱膨張係数を低下させるととも
に、軟化点を下げる成分であり、その含有量は0〜35
%、好ましくは5〜30%である。ZnOが35%より
多いと焼成時に失透しやすくなる。
【0016】B23はガラス化範囲を広げる成分であ
り、その含有量は10〜40%、好ましくは15〜35
%である。B23が10%より少ないとガラス化が困難
になり、40%より多いとガラスが分相しやすくなって
好ましくない。
【0017】SiO2はガラスの骨格を形成する成分で
あり、その含有量は1〜15%、好ましくは2〜13%
である。SiO2 が1%より少ないとガラス化が困難に
なり、15%より多いと軟化点が高くなりすぎ、またガ
ラスの粘性変化が緩やかになりすぎて泡が抜けにくくな
る。
【0018】PbOは軟化点を下げる成分であり、その
含有量は25〜55%、好ましくは30〜50%であ
る。PbOが25%より少ないと軟化点が高くなり、焼
成後にガラス中に泡が多数残存しやすくなり、55%よ
り多いと熱膨張係数が高くなりすぎる。
【0019】Sb23の含有量は0.01〜20%、好
ましくは0.1〜15%である。Sb23が0.01%
より少ないと前記した効果が得にくく、20%より多い
とガラスの耐水性が悪くなる。
【0020】またガラスBは、焼成初期に抜けずに残っ
た泡が、温度上昇に伴って大泡に成長しないように、ガ
ラスAに比べて粘性変化が緩やかになるように調整した
ものである。このためガラスAよりも大泡の数を少なく
できるというメリットがある。以下、ガラスBの組成範
囲を上記のように限定した理由を述べる。
【0021】BaOは脱泡性に影響を与える高温粘性を
調整するとともに、熱膨張係数を上昇させる成分であ
り、その含有量は15〜45%、好ましくは20.5〜
40%である。BaOが15%より少ないと脱泡性が低
下し、またガラスの熱膨張係数が低くなりすぎて高歪点
ガラスのそれと適合しなくなる。一方、BaOが45%
より多いと熱膨張係数が高くなりすぎて高歪点ガラスに
適合しなくなる。
【0022】ZnOは軟化点を低下させるとともに、熱
膨張係数を調整する成分であり、その含有量は20〜4
5%、好ましくは22〜42%である。ZnOが20%
より少ないと上記効果を得ることができず、45%より
多いと熱膨張係数が低くなりすぎる。
【0023】B23はガラスの骨格を形成するとともに
ガラス化範囲を広げる成分であり、その含有量は12〜
40%、好ましくは15〜33%である。B23が12
%より少ないと、焼成時にガラスが結晶化しやすくな
り、40%より多いとガラスの軟化点が高くなりすぎて
600℃以下での焼成が困難になる。
【0024】SiO2はガラスの骨格を形成する成分で
あり、その含有量は3〜15%、好ましくは4〜13%
である。SiO2が3%より少ないと焼成時にガラスが
結晶化しやすくなる。一方、15%より多いと軟化点が
高くなりすぎ、またガラスの粘性変化が緩やかになりす
ぎて泡が抜けにくくなる。
【0025】PbOは軟化点を下げる成分であり、その
含有量は0〜24.5%、好ましくは0〜24%であ
る。PbOが24.5%より多いと粘性変化が急激にな
りすぎて泡が成長しやすくなり、焼成後に30μmクラ
スの大泡の残存数が多くなる。
【0026】Sb23の含有量は0.01〜20%、好
ましくは0.1〜15%である。Sb23が0.01%
より少ないと前記した効果が得にくく、20%より多い
とガラスの耐水性が悪くなる。
【0027】またガラスCは、ガラスBと同様、焼成初
期に抜けずに残った泡が、温度上昇に伴って大泡に成長
しないように、粘性変化が緩やかになるように調整した
ものである。以下、ガラスCの組成範囲を上記のように
限定した理由を述べる。
【0028】PbOは軟化点を下げる成分であり、その
含有量は50〜75%、好ましくは55〜70%であ
る。PbOが50%より少ないと軟化点が高くなり、焼
成後にガラス中に泡が多数残存しやすくなり、75%よ
り多いと熱膨張係数が高くなりすぎる。
【0029】B23はガラスの骨格を形成する成分であ
り、その含有量は2〜30%、好ましくは5〜25%で
ある。B23が2%より少ないとガラス化が困難にな
り、30%より多いとガラスが分相しやすくなって好ま
しくない。
【0030】SiO2はガラスの骨格を形成する成分で
あり、その含有量は2〜35%、好ましくは3〜31%
である。SiO2が2%より少ないとガラス化が困難に
なり、35%より多いと軟化点が高くなりすぎ、ガラス
の粘性変化が緩やかになりすぎて泡が抜けにくくなる。
【0031】ZnO及びCaOは軟化点を低下させると
ともに、熱膨張係数を調整するための成分であり、その
含有量は合量で0〜20%、好ましくは0〜10%であ
る。なおZnO及びCaOの含有量は、各々ZnO 0
〜10%、CaO 0〜10%であることが好ましい。
【0032】Sb23の含有量は0.01〜20%、好
ましくは0.1〜15%である。Sb23が0.01%
より少ないと前記した効果が得にくく、20%より多い
とガラスの耐水性が悪くなる。
【0033】またガラスDは、ガラスAと同様、軟化点
付近の粘性変化が急(ショートなガラス)であり、泡の
大半が焼成初期の比較的低い温度で抜けるため、残存泡
数が少ないという特徴がある。以下、ガラスDの組成範
囲を限定した理由を述べる。
【0034】ZnOは熱膨張係数を低下させるととも
に、軟化点を下げる成分であり、その含有量は25〜4
5%、好ましくは30〜40%である。ZnOが25%
より少ないと上記効果を得ることができず、45%より
多いと焼成時に失透しやすくなる。
【0035】Bi23は軟化点を下げる成分であり、そ
の含有量は15〜35%、好ましくは17〜30%であ
る。Bi23が15%より少ないと軟化点が高くなり、
焼成後にガラス中に泡が多数残存しやすくなり、35%
より多いと熱膨張係数が高くなりすぎる。
【0036】B23はガラス化範囲を広げる成分であ
り、その含有量は10〜30%、好ましくは17〜25
%である。B23が10%より少ないとガラス化が困難
になり、30%より多いとガラスが分相しやすくなって
好ましくない。
【0037】SiO2はガラスの骨格を形成する成分で
あり、その含有量は0.5〜8%、好ましくは3〜7%
である。SiO2が0.5%より少ないとガラス化が困
難になり、8%より多いと軟化点が高くなりすぎ、また
ガラスの粘性変化が緩やかになりすぎて泡が抜けにくく
なる。
【0038】CaO、SrO及びBaOは軟化点を低下
させるとともに、脱泡性に影響する高温粘性を調整する
ための成分であり、その含有量は合量で8〜24%、好
ましくは10〜20%である。これらの合量が8%より
少ないと上記効果を得ることが困難になり、24%より
多いと軟化点が低下しすぎて焼成時に発泡しやすくなる
とともに、熱膨張係数が高くなりすぎる。なおCaO、
SrO及びBaOの含有量は、各々CaO 0〜20
%、SrO 0〜20%、BaO 0〜20%であるこ
とが好ましい。
【0039】Sb23の含有量は0.01〜20%、好
ましくは0.1〜15%である。Sb23が0.01%
より少ないと前記した効果が得にくく、20%より多い
とガラスの耐水性が悪くなる。
【0040】本発明におけるガラス粉末の粒度は、平均
粒径D50が3.0μm以下、最大粒径DMAXが20μm
以下であることが好ましい。平均粒径D50又は最大粒径
MAXがその上限を超えると、粉末間の隙間が大きくな
るために大泡が残存しやすくなる。
【0041】また本発明のプラズマディスプレーパネル
用材料は、焼成後の強度の改善や外観の調節のために、
上記ガラス粉末に加えて、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添加することが
できる。なおセラミック粉末の最大粒径DMAXは15μ
m以下であることが好ましい。
【0042】ガラス粉末とセラミック粉末の割合は、ガ
ラス粉末90〜100重量%、セラミック粉末0〜10
重量%である。なおセラミック粉末が10%より多いと
可視光が散乱して不透明になりやすく好ましくない。
【0043】次に本発明のプラズマディスプレーパネル
用材料の使用方法を説明する。この材料は、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。
【0044】ペーストの形態で使用する場合、上述した
ガラス粉末やセラミック粉末とともに、樹脂、可塑剤、
溶剤等を使用する。
【0045】ガラス粉末及びセラミック粉末の含有量は
30〜90重量%、特に50〜80重量%の範囲にある
ことが好ましい。
【0046】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0.5〜10重量%の範囲にあることが好ま
しい。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。
【0047】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0〜9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。
【0048】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。
【0049】上記材料を用いてペーストを作製するに
は、まずガラス粉末、セラミック粉末、樹脂、可塑剤、
溶剤等を用意し、続いて各成分を所定の割合で混練すれ
ばよい。
【0050】続いて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8
0〜120℃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。
【0051】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、樹脂、可塑剤等を使用する。
【0052】ガラス粉末及びセラミック粉末の含有量は
60〜80重量%、特に65〜77重量%の範囲にある
ことが好ましい。
【0053】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。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。
【0054】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。
【0055】上記材料を用いてグリーンシートを作製す
るには、まずガラス粉末、セラミック粉末、樹脂、可塑
剤等を用意し、各成分を所定の割合で混合する。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。
【0056】続いて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 の条
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。
【0057】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【0058】表1〜3は、本発明の実施例(試料No.
1〜13)及び比較例(試料No.14、15)を示し
ている。
【0059】
【表1】
【0060】
【表2】
【0061】
【表3】
【0062】各試料は次のようにして調製した。まず表
に示す組成となるようにガラス原料を調合し、白金坩堝
に入れて1300℃で2時間溶融した後、溶融ガラスを
薄板状に成形した。次いでこれを粉砕し、分級して平均
粒径D50が3.0μm以下、最大粒径DMAXが20μm
以下のガラス粉末からなる試料を得、さらにNo.10
のガラス粉末についてはアルミナ粉末と混合して試料と
した。なお平均粒径D 50及び最大粒径DMAXは、日機装
株式会社製のレーザー回折式粒度分布計「マイクロトラ
ックSPA」を用いて確認した。
【0063】得られた試料について、軟化点、熱膨張係
数、焼成温度、焼成後のガラス膜厚、550nmにおけ
る分光透過率、ガラス膜中に残存する直径30μm以上
の大泡の個数、及びAg電極との反応による黄変の有無
を評価した。結果を各表に示す。
【0064】表から明らかなように、本発明の実施例で
あるNo.1〜13の各試料がAg電極との反応による
黄変が認められなかったのに対し、比較例であるNo.
14、15の試料はSb23を含有していないために黄
変が発生した。
【0065】なおガラスの軟化点はマクロ型示差熱分析
計を用いて測定し、第一の変曲点の値を転移点、第四の
変曲点の値を軟化点とした。熱膨張係数は、各試料を粉
末プレス成型し、焼成した後、直径4mm、長さ40m
mの円柱状に研磨加工し、JIS R3102に基づい
て測定した後、30〜300℃の温度範囲における値を
求めた。ガラス膜厚、大泡数、及びAg電極との反応に
よる黄変の有無は次のようにして測定した。まず各試料
をエチルセルロースの5%ターピネオール溶液に混合
し、3本ロールミルにて混練してペースト化した。次い
でこのペーストを、約30μmのガラス膜が得られるよ
うに、1.7mm厚のソーダライムガラス板上にスクリ
ーン印刷法で塗布し、電気炉に入れた後、焼成温度で1
0分間保持した。このようにして得られたガラス膜につ
いて、デジタルマイクロメータにて膜厚を確認した。大
泡の個数は、焼成されたガラス膜の表面を実体顕微鏡
(30倍)にて観察し、3×4cmの範囲の30μm以
上の大泡をカウントした。また黄変の有無は、ガラス膜
の表面の色調を目視にて観察した。透過率測定は、ガラ
ス膜の形成されたガラス板を試料側にセットし、分光光
度計の積分球を用いて550nmにおける透過率を測定
した。
【0066】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
ディスプレーパネル用材料は、Ag電極との反応による
黄変が生じにくいため、透過率の高い誘電体層を形成す
ることができる。
【0067】それゆえ、特にプラズマディスプレーパネ
ルの透明誘電体層の形成材料として好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 應治 雅彦 滋賀県大津市晴嵐2丁目7番1号 日本電 気硝子株式会社内 (72)発明者 波多野 和夫 滋賀県大津市晴嵐2丁目7番1号 日本電 気硝子株式会社内 Fターム(参考) 4G062 AA09 BB04 CC04 DA03 DA04 DB03 DC03 DC04 DD01 DE03 DE04 DE05 DF04 DF05 DF06 EA01 EB01 EC01 ED01 EE01 EF01 EG04 EG05 FA01 FB01 FC01 FD01 FE03 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA04 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ04 JJ05 JJ07 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM05 MM12 NN26 NN32 PP03 5C040 GD07 KA03 KA09 KA10 KB03 KB19 KB28 MA10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス粉末を構成成分として含み、プラ
    ズマディスプレーパネルの誘電体層の形成に用いられる
    プラズマディスプレーパネル用材料であって、ガラス粉
    末がSb23を含有するガラスからなることを特徴とす
    るプラズマディスプレーパネル用材料。
  2. 【請求項2】 ガラス粉末が、Sb23を0.01〜2
    0%含有するガラスからなることを特徴とする請求項1
    のプラズマディスプレーパネル用材料。
  3. 【請求項3】 Sb23を含有するガラスからなること
    を特徴とするプラズマディスプレーパネル用ガラス粉
    末。
  4. 【請求項4】 Sb23の含有量が0.01〜20重量
    %であることを特徴とする請求項1のプラズマディスプ
    レーパネル用ガラス粉末。
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KR100833519B1 (ko) * 2003-10-25 2008-05-29 손명모 저융점 투명 프리트 유리의 제조방법

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