JP2001146436A - 蛍光表示管用絶縁材料及び隔壁材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、ＰｂＯを含有しなくても、
６００℃以下の温度で焼成可能であり、絶縁膜や隔壁の
寸法精度が高く、印刷膜の焼成後の残膜率が高い蛍光表
示管用絶縁材料及び隔壁材料を提供することである。 【構成】 表１〜３に示す組成となるように各種酸化
物、炭酸塩等のガラス原料を調合し、均一に混合した
後、白金坩堝に入れて１２５０℃で２時間溶融して均一
なガラス体を得た。次いでこれを所望の粒径となるよう
に、アルミナボールミルで所望の時間粉砕し、ガラス粉
末を得た。尚、ガラス粉末のメジアン径は、粉砕時間、
ボールミル径等の粉砕条件を変化させることによって調
節した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蛍光表示管用絶縁材
料及び隔壁材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】蛍光表示管は、自己発光型のフラットデ
ィスプレーであり、高輝度、低電圧駆動、軽量薄型、高
信頼性といった特徴を活かし、家電、オーディオ、計測
器など幅広い分野で利用されている。蛍光表示管は、一
般に、対向する前面ガラス基板と背面ガラス基板とを封
止した真空容器の中に、フィラメント状カソードと、グ
リッド及び蛍光体層を形成したアノードを設けた３極真
空管である。またアノード電極下には、絶縁膜が形成さ
れている。カソードから放出された熱電子は、メッシュ
状グリッドで加速・制御され、アノード上の蛍光体層を
選択的に励起発光させる。これにより所望の表示を得る
ことができる。また最近では、表示に寄与しない面積を
小さくしたり、デザイン設計の自由度を持たせたり、或
いは輝度効率を高くするために、多数の隔壁（リブとも
いう）の上にグリッドを形成した蛍光表示管も開発され
ている。

【０００３】このような蛍光表示管の絶縁膜の形成に
は、ガラス粉末からなる絶縁材料が用いられ、また隔壁
の形成には、ガラス粉末とセラミック粉末を混合した隔
壁材料が広く用いられている。これらの材料は、ガラス
基板の変形を防止するために６００℃以下で焼成できる
ことが重要であり、それゆえガラス粉末には、軟化点が
６３０℃以下のガラスが使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に軟化点が６３０
℃以下のガラスは、軟化点を低下させる成分としてＰｂ
Ｏが含まれており、上記した絶縁及び隔壁形成材料に用
いられるガラス粉末にもこの種のガラスが採用されてい
る。

【０００５】しかしながらＰｂＯを含むガラスは、ガラ
ス粉末を作製する際の人体への影響や、廃棄物の処理が
問題となっている。

【０００６】また、近年の市場の要求により、蛍光表示
管の表示画面の緻密化や表示輝度の増大が求められてい
る。表示画面を緻密化するために、絶縁膜や隔壁の寸法
精度を向上させ、表示輝度を増大させるために、隔壁を
高くして絶縁性を増し、印加電圧を増大させる必要があ
った。しかしながら、隔壁を高くするためには、積層印
刷回数を増やさなければならず、印刷膜の焼成後の残膜
率が低いと積層印刷回数が多くなり、生産効率が低下す
るという問題点があった。

【０００７】本発明の目的は、ＰｂＯを含有しなくて
も、６００℃以下の温度で焼成可能であり、絶縁膜や隔
壁の寸法精度が高く、印刷膜の焼成後の残膜率が高い蛍
光表示管用絶縁材料及び隔壁材料を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は種々検討を
行ったところ、ＰｂＯを用いず、ＺｎＯ、Ｂ₂Ｏ₃、Ｓｉ
Ｏ₂を主成分とするガラス系において、軟化点が６３０
℃以下になる組成範囲が存在し、さらに、ガラス粉末の
メジアン径を適切化することによって、絶縁膜や隔壁の
寸法精度を高く、印刷膜の焼成後の残膜率を高くできる
ことを見出し、本発明として提案するものである。

【０００９】即ち、本発明の蛍光表示管用絶縁材料は、
本質的にＰｂＯを含有せず、質量百分率で、ＺｎＯ ２
０〜５０％、Ｂ₂Ｏ₃ ３５〜６０％、ＳｉＯ₂ ３〜１
５％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０．２〜５％、アルカリ金属酸化物２
〜２０％の組成を有し、メジアン径が１．５〜５μｍの
ガラス粉末からなることを特徴とする。

【００１０】また本発明の蛍光表示管用隔壁材料は、本
質的にＰｂＯを含有せず、質量百分率で、ＺｎＯ ２０
〜５０％、Ｂ₂Ｏ₃ ３５〜６０％、ＳｉＯ₂ ３〜１５
％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０．２〜５％、アルカリ金属酸化物２〜
２０％の組成を有し、メジアン径が１．５〜５μｍのガ
ラス粉末５０〜９５質量％と、セラミック粉末５〜５０
質量％からなることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の蛍光表示管用絶縁材料及び隔壁材料
は、本質的にＰｂＯを含有しないＺｎＯ−Ｂ₂Ｏ₃−Ｓｉ
Ｏ₂系のガラスからなるため、ガラス粉末を作製する際
の人体への影響がなく、また廃棄物処理上問題とならな
い。

【００１２】以下に、ガラス組成を上記のように限定し
た理由を述べる。

【００１３】ＺｎＯは、ガラスの溶融温度や軟化点を著
しく上げることなく、熱膨張係数を下げる成分であり、
その含有量は、２０〜５０％、好ましくは２５〜４５％
である。ＺｎＯが２０％より少ないとその効果が十分で
なく、５０％より多いとガラス中に結晶が析出して均質
なガラスが得られない。

【００１４】Ｂ₂Ｏ₃は、ガラスの骨格を形成する成分で
あるとともに、ガラスの溶融温度及び軟化点を下げる成
分であり、その含有量は、３５〜６０％、好ましくは３
５〜５５％である。３５％より少ないと、上記効果に乏
しくなり、６０％より多いと、ガラスが分相すると同時
に軟化点が６３０℃以下にならない。このため６００℃
以下の温度で焼成すると、絶縁材料の場合には平滑な表
面を有する焼成膜が得られず、絶縁性が悪化する。また
隔壁材料の場合には、緻密な焼成体が得られなくなる。
このため何れの場合もパネル特性が低下してしまう。

【００１５】ＳｉＯ₂はガラスの骨格を形成する成分で
あるとともに、熱膨張係数を低下させる効果があり、そ
の含有量は３〜１５％、好ましくは６〜１３％である。
ＳｉＯ₂が３％より少ないと均質なガラスが得られな
く、１５％より多いと軟化点が６３０℃以下にならず、
６００℃以下の温度で焼成すると、平滑な絶縁膜や緻密
な隔壁が得られなくなり、パネル特性が低下してしま
う。

【００１６】Ａｌ₂Ｏ₃は、ガラスの分相を抑える成分で
あり、その含有量は、０．２〜５％、好ましくは０．５
％〜３．５％である。０．２％より少ないと上記効果に
乏しくなり、５％より多いとガラス中に結晶が析出して
焼成後平滑な面が得られない。

【００１７】Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏのアルカリ金
属酸化物は、ガラスの軟化点を下げる成分であり、その
含有量は、２〜２０％、好ましくは７〜１５％である。
２％より少ないと、上記効果に乏しくなり、２０％より
多いと、熱膨張係数が上昇すると共に、電気絶縁性が低
下する。

【００１８】また、上記成分の他にも、本発明の効果を
損なわない範囲で他の成分を添加することができる。例
えば耐水性や耐薬品性を向上させるためにＭｇＯ、Ｃａ
Ｏ、ＳｒＯ等のアルカリ土類金属酸化物やＺｒＯ₂、Ｔ
ｉＯ₂を、またガラス安定化のためにＰ₂Ｏ₅を添加して
もよい。なお他成分の添加量は２０質量％以下、好まし
くは１５質量％以下に制限すべきである。

【００１９】また、本発明の蛍光表示管用絶縁材料及び
隔壁材料は、ガラス粉末のメジアン径が、１．５〜５μ
ｍであるため、絶縁膜や隔壁の寸法精度を高く、印刷膜
の焼成後の残膜率を高くできる。即ち、ガラス粉末のメ
ジアン径が、１．５μｍより小さいと、印刷膜の焼成後
の残膜率が低くなり、積層印刷回数が多くなるため、生
産効率が低くなり、また、５μｍより大きいと、絶縁膜
や隔壁の寸法精度が低くなるからである。

【００２０】本発明の蛍光表示管用絶縁材料は、基本的
に上記組成を有するガラス粉末のみからなるが、必要に
応じてセラミック粉末、例えばアルミナ、ジルコニア、
ジルコン、チタニア、コージエライト、ムライト、シリ
カ、ウイレマイト、酸化錫、酸化亜鉛等の粉末を合量で
１０質量％以下添加することは差し支えない。

【００２１】また、本発明の蛍光表示管用隔壁材料は、
形状維持の目的で上記ガラス粉末に加えてセラミック粉
末を含有する。この場合、その混合割合はガラス粉末５
０〜９５質量％、セラミック粉末５〜５０質量％で、特
にガラス粉末６０〜９０質量％、セラミック粉末１０〜
４０質量％であることが望ましい。セラミック粉末が５
０％より多いと焼結性が不十分となって緻密な隔壁を形
成することが困難になり、５％より少ないと形状維持効
果が小さくなる。なおセラミック粉末としては、例えば
アルミナ、ジルコニア、ジルコン、チタニア、コージエ
ライト、ムライト、シリカ、ウイレマイト、酸化錫、酸
化亜鉛等の粉末を１種又は２種以上組み合わせて使用す
ることができる。

【００２２】また本発明の蛍光表示管用絶縁材料や隔壁
材料は、Ｍｎ−Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ系、Ｃｒ−Ｃｕ−Ｏ系、
Ｃｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ系、Ｃｏ−Ｏ系等の黒色顔料を２
０質量％まで含有することもできる。

【００２３】次に、本発明の蛍光表示管用絶縁材料及び
隔壁材料の使用方法を説明する。

【００２４】本発明の蛍光表示管用絶縁材料及び隔壁材
料は、例えばペース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、
及び必要に応じてセラミック粉末とともに、熱可塑性樹
脂、可塑剤、溶剤等を使用する。ペースト中のガラス粉
末及びセラミック粉末の含有量としては、３０〜９０質
量％程度が一般的である。

【００２５】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質量％程度が一般的である。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。

【００２６】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質量％程度が一般的である。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。

【００２７】溶剤は材料をペースト化するための材料で
あり、その含有量は１０〜３０質量％程度が一般的であ
る。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。

【００２８】ペーストの作製は、ガラス粉末、セラミッ
ク粉末、熱可塑性樹脂、可塑剤、溶剤等を用意し、これ
を所定の割合で混練することによりペーストとすること
ができる。

【００２９】このようなペーストを用いて、絶縁膜や隔
壁を形成するには、まずこれらのペーストをスクリーン
印刷法にて、所定の膜厚になるまで、積層して形成した
後、乾燥させ、焼成すればよい。

【００３０】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を説明する。

【００３１】表１、２は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．
１〜８）を、表３は比較例（試料Ｎｏ．９〜１１）を示
している。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】

【００３５】各試料は次のようにして調製した。まず表
１〜３に示す組成となるように各種酸化物、炭酸塩等の
ガラス原料を調合し、均一に混合した後、白金坩堝に入
れて１２５０℃で２時間溶融して均一なガラス体を得
た。次いでこれを所望の粒径となるように、アルミナボ
ールミルで所望の時間粉砕し、ガラス粉末を得た。尚、
ガラス粉末のメジアン径は、粉砕時間、ボールミル径等
の粉砕条件を変化させることによって調節した。比較例
１０、１１は、実施例１と同じガラス組成であり、粉砕
条件を調節し、メジアン径を変化させた。

【００３６】得られたガラス粉末について熱膨張係数及
び軟化点を測定した。その結果、実施例１〜８は熱膨張
係数が６８〜８３×１０^-7／℃、軟化点が５９５℃以下
であった。またこれらのガラス粉末をペースト化し、ス
クリーン印刷後焼成して絶縁材料として使用したとこ
ろ、６００℃の焼成で、均一で平滑な焼成膜が得られ
た。これに対して比較例９は、軟化点が６５０℃と高い
ために、６００℃の焼成では平滑な焼成膜が得られなか
った。

【００３７】次にガラス粉末試料と各種のセラミック粉
末を表１〜３に示す割合で混合し、次いでペースト化
し、スクリーン印刷後焼成して隔壁材料として使用した
ところ、実施例１〜８の各試料は６００℃の焼成で良好
な焼結性を示した。これに対して比較例９は、６００℃
で焼成すると緻密な焼成膜が得られず、焼結性が悪かっ
た。

【００３８】次に、各ガラス粉末をペースト化し、スク
リーン印刷後焼成して残膜率及び膜の寸法精度を評価し
た。膜の寸法精度は、ヴィアホール形成能によって評価
した。実施例１〜８は、メジアン径が１．５〜５μｍの
範囲内で、残膜率が全て５０％より高いため、積層印刷
回数を少なくすることができて生産効率が高く、また、
ヴィアホール形成能が全て０．４ｍｍ以下であるため、
寸法精度の高い絶縁膜や隔壁を形成できた。

【００３９】それに対して、比較例１０は、メジアン径
が１μｍでるため、残膜率が４０％と低く、同じ高さの
隔壁を形成するためには積層印刷回数を多くする必要が
あり、生産効率が低かった。また、比較例１１は、メジ
アン径が６μｍであるため、ヴィアホール形成能が０．
７ｍｍであり、絶縁膜や隔膜の寸法精度が低かった。

【００４０】尚、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４０ｍｍ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
ラスの軟化点はマクロ型示差熱分析計を用いて測定し、
第四の変曲点の値を軟化点とした。

【００４１】焼成膜の平滑性及び焼結性は、以下のよう
にして評価した。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窓板ガラス
（熱膨張係数８５×１０^-7／℃）の上にスクリーン印刷
法で塗布し、膜厚２００μｍの塗布膜を形成した。続い
て、電気炉にて６００℃で１０分間焼成した。得られた
焼成膜を触針式表面粗さ計を用いて平滑性を評価し、表
面粗さＲａが１μｍ以下のものを「○」、１μｍを超え
るものを「×」として記載した。また焼結性について
は、焼成膜の上に油性インクを塗りつけた後、アルコー
ルで拭き取り、インクが良好に拭き取れるものを
「○」、インクが染み込んで拭き取り困難なものを
「×」として表中に示した。

【００４２】残膜率は、平滑性及び焼結性の評価に用い
た塗布膜の焼成前後の膜厚をマイクロゲージで測定し、
焼成前の膜厚に対する焼成後の膜厚の比を百分率で表し
た。また、ヴィアホール形成能は、０．１ｍｍから０．
７ｍｍの真円の穴を０．１ｍｍおきに板ガラス上に印刷
し、焼成後に、これらの穴が塞がってしまわない最小の
穴径で評価した。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の絶縁材料
や隔壁材料は、上記した特徴を有するガラス粉末を用い
るため、６００℃以下の焼成温度で平滑な絶縁膜や緻密
な隔壁を形成することが可能である。しかもＰｂＯを含
まないガラス粉末を使用するため、環境上の問題を起こ
すことがない。また、絶縁膜や隔壁の寸法精度が高いた
め、蛍光表示管の表示画面を緻密化でき、印刷膜の焼成
後の残膜率が高いため、表示輝度を増大させることが可
能になる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新藤 和義 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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本質的にＰｂＯを含有せず、質量百分率
   で、ＺｎＯ ２０〜５０％、Ｂ₂Ｏ₃ ３５〜６０％、Ｓ
   ｉＯ₂ ３〜１５％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０．２〜５％、アルカ
   リ金属酸化物２〜２０％の組成を有し、メジアン径が
   １．５〜５μｍのガラス粉末からなることを特徴とする
   蛍光表示管用絶縁材料。
2. 【請求項２】 本質的にＰｂＯを含有せず、質量百分率
   で、ＺｎＯ ２０〜５０％、Ｂ₂Ｏ₃ ３５〜６０％、Ｓ
   ｉＯ₂ ３〜１５％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０．２〜５％、アルカ
   リ金属酸化物２〜２０％の組成を有し、メジアン径が
   １．５〜５μｍのガラス粉末５０〜９５質量％と、セラ
   ミック粉末５〜５０質量％からなることを特徴とする蛍
   光表示管用隔壁材料。