JP2002053342A - 電極被覆用低融点ガラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＰｂＯを含有せず、かつ、電極または基板と反
応しにくい電極被覆用低融点ガラスを得る。 【解決手段】質量百分率表示で実質的に、Ｂｉ₂Ｏ₃：２
０〜５５％、Ｂ₂Ｏ₃：２０〜５５％、ＳｉＯ₂：０〜１
５％、Ａｌ₂Ｏ₃：０〜１５％、ＳｒＯ：０〜３０％、Ｂ
ａＯ：０〜３０％、ＣｕＯ：０〜３％、ＣｅＯ₂：０〜
３％、からなる電極被覆用低融点ガラス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＴＯ（スズがド
ープされた酸化インジウム）または酸化スズ（フッ素、
アンチモン、等がドープされた酸化スズを含む。以下同
じ。）等の透明電極を絶縁被覆するのに適した低融点ガ
ラスに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型の平板型カラー表示装置が注
目を集めている。このような表示装置においては、画像
を形成する画素における表示状態を制御するために各画
素に電極を形成しなければならない。画像の質の低下を
防ぐために、このような電極として透明電極が用いられ
ている。透明電極としては、ガラス基板上に形成された
ＩＴＯまたは酸化スズ等の薄膜が多く用いられている。

【０００３】特に、前記表示装置の表示面として使用さ
れるガラス基板の表面に形成される透明電極は、精細な
画像を実現するために細い線状に加工される。そして各
画素を独立に制御するためには、このような微細に加工
された透明電極相互の絶縁性を確保する必要がある。

【０００４】ところが、ガラス基板の表面に水分が存在
する場合やガラス基板中にアルカリ成分が存在する場
合、このガラス基板の表面を介して若干の電流が流れて
しまうことがある。このような電流を防止するには、透
明電極間に絶縁層を形成することが有効である。また、
透明電極間に形成される絶縁層による画像の質の低下を
防ぐためには、この絶縁層は透明であることが好まし
い。このような絶縁層を形成する絶縁材料としては種々
のものが知られているが、なかでも、透明であり信頼性
の高い絶縁材料であるガラス材料が広く用いられてい
る。

【０００５】大型平面カラーディスプレイ装置として期
待されているプラズマディスプレイ表示装置（典型的に
は、表示面として使用される前面基板、背面基板および
隔壁によりセルが区画形成されており、該セル中でプラ
ズマ放電を発生させることにより画像を形成する表示装
置。以下ＰＤＰという。）の前面基板においても、前記
透明電極をプラズマから保護するプラズマ耐久性に優れ
たガラス被覆層が必須である。このようなガラス被覆層
は、スパッタ法等により真空下で形成する方法もある
が、低融点ガラス粉末をペースト化してガラス基板上に
塗布し焼成する方法が従来より広く行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来使用されている電
極被覆用低融点ガラス粉末にはＰｂＯが含有されている
ことが多いが、一方でＰｂＯを含有しない電極被覆用低
融点ガラス粉末の開発が望まれている。

【０００７】ＰｂＯを含有しないガラスとして、たとえ
ば特開平９−２７８４８２号公報には、低融点化成分と
してＬｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏを多く含有するガラスが
開示されている。しかし、このようなアルカリ金属酸化
物を多く含有すると、ガラス基板または電極との反応に
より絶縁破壊が起こる可能性がある。一方、この絶縁破
壊の防止策として、特開平９−１９９０３７号公報に
は、ガラス被覆層と透明電極との間の保護膜形成が提案
されている。しかしこのような保護膜形成には製造工程
増加の問題があった。本発明は、ＰｂＯを含有せず、ま
た、ガラス基板または電極との反応性が低い電極被覆用
低融点ガラスの提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記酸化物基
準の質量百分率表示で実質的に、Ｂｉ₂Ｏ₃ ２０
〜５５％、Ｂ₂Ｏ₃ ２０〜５５％、ＳｉＯ₂
０〜１５％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜１５
％、ＳｒＯ ０〜３０％、ＢａＯ
０〜３０％、ＣｕＯ ０〜３％、ＣｅＯ₂
０〜３％、からなる電極被覆用低融点ガラ
スを提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の電極被覆用低融点ガラス
（以下単に本発明のガラスという。）は、通常は粉末状
にして使用される。本発明のガラスの粉末は、印刷性を
付与するための有機ビヒクル等を用いてガラスペースト
とされ、これを、ガラス基板上に形成された電極上に塗
布、焼成して電極を被覆する。ＰＤＰにおいては、本発
明のガラスは前面基板の透明電極の被覆に好適に使用さ
れる。

【００１０】本発明のガラスの軟化点は５２０〜６５０
℃であることが好ましい。理由を以下に述べる。前記ガ
ラス基板としては、通常、ガラス転移点が５５０〜６２
０℃のものが用いられる。この場合、ガラス基板の変形
を避けるために、前記ガラスペーストの焼成は６２０℃
以下で行われる。焼成を６２０℃以下で行うためには、
本発明のガラスの軟化点は６５０℃以下であることが好
ましい。また、前記焼成時の早い段階で本発明のガラス
が軟化流動して電極を完全に被覆し電極の電気特性劣化
を防止するためにも、６５０℃以下であることが好まし
い。より好ましくは６４０℃以下である。

【００１１】一方、ＰＤＰの前面基板において、ＩＴＯ
または酸化スズ等の透明電極のみでは電気抵抗が高すぎ
る場合、これら透明電極上にＡｇやＡｌや三層構造のＣ
ｒ−Ｃｕ−Ｃｒ等の金属層（以下、この金属層を金属電
極という。）を形成する場合がある。軟化点が５２０℃
未満のガラスによりこれら金属電極を被覆すると、金属
電極が侵食されたり、金属電極を介して透明電極の侵食
が促進されたりするおそれがある。焼成が５５０〜６２
０℃で行われる場合、軟化点が４８０℃未満のガラスに
より金属電極を被覆するとこれら電極の侵食が顕著にな
る。また、軟化点が４８０℃以上５２０℃未満のガラス
により金属電極を被覆する場合には、電極の侵食はなく
なるが、焼成時にガラス層中の気泡が大きくなり透過率
が減少するおそれがある。

【００１２】したがって本発明のガラスの軟化点は５２
０℃以上であることが好ましい。より好ましくは５５０
℃以上、特に好ましくは５８０℃以上である。また、軟
化点が５２０℃以上であればガラス被覆層を単層構造に
できる。なお、軟化点が５２０℃未満では電極と直接接
触させる形での使用は困難となる。すなわち、軟化点が
５２０℃未満の場合、該軟化点が５２０℃未満であるガ
ラス被覆層を上層とし、軟化点が５２０℃以上である別
のガラス被覆層を下層とする多層構造としなければなら
なくなるおそれがある。

【００１３】軟化点が５８０℃以上であれば、軟化流動
が完全に始まる前にガラスペースト中の有機ビヒクルは
完全に揮発し、有機ビヒクルの炭化物がガラス被覆層中
に残って透過率を低下させるおそれは少なく、より好ま
しい。すなわち、ガラス被覆層の透過率を高くできる可
能性が高くなる。

【００１４】前記ガラス基板としては、通常、５０〜３
５０℃の平均線膨張係数（以下単に膨張係数という。）
が８０×１０^-7〜９０×１０^-7／℃のものが用いられ
る。したがってこのようなガラス基板と膨張特性をマッ
チングさせ、ガラス基板のそりや強度の低下を防止する
ためには、本発明のガラスの膨張係数は６０×１０^-7〜
９０×１０^-7／℃であることが好ましい。より好ましく
は７０×１０^-7〜８５×１０^-7／℃である。

【００１５】次に、質量百分率表示を用いて本発明のガ
ラスの組成を説明する。Ｂｉ₂Ｏ₃は軟化点を低下させ、
または膨張係数を大きくする効果を有し、必須である。
５５％超では膨張係数が大きくなりすぎる、または黄色
着色が顕著になって透過率が低下する。好ましくは５１
％以下である。２０％未満では軟化点が高くなりすぎ
る。好ましくは３０％以上である。

【００１６】Ｂ₂Ｏ₃はガラスを安定化させる効果を有
し、必須である。５５％超では軟化点が高くなりすぎ
る、または分相する。好ましくは４５％以下である。２
０％未満では、Ｂｉ₂Ｏ₃が多くなりすぎ黄色着色が顕著
になって透過率が低下する。好ましくは２４％以上であ
る。

【００１７】ＳｉＯ₂は必須ではないが、ガラスを安定
化させるために１５％まで含有してもよい。１５％超で
は軟化点が高くなりすぎるおそれがある。好ましくは１
０％以下である。ＳｉＯ₂を含有する場合、その含有量
は２％以上であることが好ましい。より好ましくは４％
以上である。

【００１８】Ａｌ₂Ｏ₃は必須ではないが、ガラスを安定
化させるために１５％まで含有してもよい。１５％超で
は失透するおそれがある。好ましくは１０％以下であ
る。Ａｌ₂Ｏ₃を含有する場合、その含有量は０．５％以
上であることが好ましい。より好ましくは２％以上であ
る。

【００１９】ＳｒＯは必須ではないが、耐水性向上また
は分相抑制のために３５％まで含有してもよい。３５％
超では失透するおそれがある。好ましくは３０％以下、
より好ましくは２５％以下、特に好ましくは１５％以下
である。

【００２０】ＢａＯは必須ではないが、耐水性を向上さ
せるために、または分相を抑制するために３５％まで含
有してもよい。３５％超では失透するおそれがある。好
ましくは３０％以下である。ＢａＯを含有する場合、そ
の含有量は５％以上であることが好ましい。より好まし
くは９％以上である。

【００２１】ＣｕＯおよびＣｅＯ₂はいずれも必須では
ないが、焼成して得られるガラス被覆層の透過率を高く
するためにそれぞれ３％まで含有してもよい。３％超で
はＣｕＯまたはＣｅＯ₂に起因する着色が顕著になりか
えって前記透過率が低下するおそれがある。ＣｕＯおよ
びＣｅＯ₂の含有量はそれぞれ２％以下であることがよ
り好ましい。特に好ましくはそれぞれ０．５％以下であ
る。

【００２２】本発明のガラスは実質的に上記成分からな
るが、他の成分を本発明の目的を損なわない範囲で含有
してもよい。該他の成分の含有量の合計は、好ましくは
１０％以下、より好ましくは５％以下である。前記他の
成分として以下のようなものが例示される。すなわち、
軟化点および膨張係数の調整、ガラスの安定性および化
学的耐久性の向上等のために、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂、Ｚｒ
Ｏ₂、Ｌａ₂Ｏ₃等を含有してもよい。また、軟化点を低
下させるために、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ等のアルカ
リ金属酸化物やＦ等のハロゲン成分を、絶縁性等を阻害
しない範囲で含有してもよい。

【００２３】本発明のガラスを焼成する温度（以下焼成
温度という。）は、軟化点よりも低く、かつ軟化点との
差ΔＴは２０〜４０℃であることが好ましい。この範囲
外では透過率が低下するおそれがある。特に好ましくは
ΔＴは２５〜３５℃である。

【００２４】次に、本発明のガラスをＰＤＰ前面基板等
の透明電極の被覆に適用した場合について述べる。ガラ
ス基板の上に透明電極が形成され該透明電極が本発明の
ガラスにより被覆されている基板（たとえばＰＤＰ前面
基板）については、その『波長５５０ｎｍの光の透過
率』が７０％以上であること、および／または、その濁
度が３０％以下であること、が好ましい。前記透過率が
７０％未満または濁度が３０％超では、たとえばＰＤＰ
の画質が低下するおそれがある。前記透過率はより好ま
しくは７５％以上、特に好ましくは８０％以上である。
また、濁度はより好ましくは２５％以下、特に好ましく
は２０％以下である。

【００２５】なお、ＰＤＰ前面基板に使用されるガラス
基板自体の前記透過率および濁度の代表的な値は、ガラ
ス基板厚さ２．８ｍｍの場合、それぞれ９０％、０．４
％である。また、透明電極は、たとえば幅０．５ｍｍの
帯状であり、それぞれの帯状電極が平行するように形成
される。各帯状電極中心線間の距離は、たとえば０．８
３〜１．０ｍｍであり、この場合、透明電極がガラス基
板表面を占める割合は５０〜６０％である。

【００２６】また、本発明のガラスは、ＰＤＰ背面基板
の電極等透明ではない電極の被覆にも適用できる。この
場合、フィラー等と混合して使用してもよい。

【００２７】

【実施例】表のＢｉ₂Ｏ₃からＣｅＯ₂までの欄に質量百
分率で示す組成となるように、原料を調合して混合し、
１２００〜１３５０℃の電気炉中で白金ルツボを用いて
１時間溶融した。該溶融ガラスを薄板状ガラスに成形し
た後、ボールミルで粉砕し、低融点ガラスの粉末を得た
（例１〜１６）。

【００２８】例１〜１４の軟化点（単位：℃）、膨張係
数（単位：１０^-7／℃）および比誘電率を下記の方法で
測定した結果を表に示す。なお、例１５、１６の低融点
ガラスは分相し、ＰＤＰ前面基板の透明電極被覆への適
用は困難であった。

【００２９】軟化点：示差熱分析計を用いて測定した。 膨張係数：低融点ガラスの粉末を成形後、表に示す焼成
温度（単位：℃）で１０分間焼成して得た焼成体を直径
５ｍｍ、長さ２ｃｍの円柱状に加工し、熱膨張計で５０
〜３５０℃の平均線膨張係数を測定した。 比誘電率：前記焼成体を５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚さ５ｍ
ｍに加工し、その表面に電極を蒸着して周波数１ＭＨｚ
での比誘電率を測定した。比誘電率は１０．５以下であ
ることが好ましい。１０．５超ではＰＤＰの消費電力が
増加するおそれがある。より好ましくは１０．０以下で
ある。

【００３０】例１〜１４の低融点ガラスの粉末につい
て、該粉末１００ｇを有機ビヒクル２５ｇと混練しガラ
スペーストを作製した。前記有機ビヒクルは、ジエチレ
ングリコールモノブチルエーテルモノアセテートまたは
α−テルピネオールに、エチルセルロースを質量百分率
表示で７〜１８％溶解したものである。

【００３１】次に、膜厚が２００ｎｍで幅が０．５ｍｍ
のＩＴＯ透明電極を、各ＩＴＯ透明電極の中心線間距離
が１．０ｍｍとなるように平行に多数形成した、大きさ
１０ｃｍ×１０ｃｍ、厚さ２．８ｍｍのガラス基板を用
意した。このガラス基板の質量百分率表示の組成は、Ｓ
ｉＯ₂：５８％、Ａｌ₂Ｏ₃：７％、Ｎａ₂Ｏ：４％、Ｋ ₂
Ｏ：６．５％、ＭｇＯ：２％、ＣａＯ：５％、ＳｒＯ：
７％、ＢａＯ：７．５％、ＺｒＯ₂：３％、ガラス転移
点は６２６℃、膨張係数は８３×１０^-7／℃である。ま
た、前記ＩＴＯ透明電極はガラス基板の片面に形成され
ている。

【００３２】ＩＴＯ透明電極が形成されている３０ｍｍ
×３０ｍｍの部分に前記ガラスペーストを均一にスクリ
ーン印刷後、１２０℃で１０分間乾燥した。このガラス
基板を昇温速度１０℃／分で、表に示す焼成温度になる
まで加熱し、さらにその温度に３０分間維持して焼成し
た。ＩＴＯ透明電極を被覆するガラス被覆層の厚さは２
２〜２５μｍであった。なお、ガラス被覆層とＩＴＯ透
明電極またはガラス基板との反応は認められなかった。

【００３３】焼成後のガラス基板について、５５０ｎｍ
の光の透過率（単位：％）および濁度（単位：％）を下
記の方法で測定した。 透過率：（株）日立製作所製の自記分光光度計Ｕ−３５
００（積分球型）を用いて波長５５０ｎｍの光の透過率
を測定した。サンプルのない状態を１００％とした。透
過率は７０％以上であることが好ましい。 濁度：（株）スガ試験器製のヘーズメータ（ハロゲン球
を用いたＣ光源）を使用した。ハロゲン球からの光をレ
ンズを通して平行光線とし、サンプルに入射させ、積分
球により全光線透過率Ｔ_tと拡散透過率Ｔ_dを測定した。
濁度は、 濁度（％）＝（Ｔ_d／Ｔ_t）×１００ により算出した。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【発明の効果】本発明のガラスを用いることにより、ガ
ラス基板上の透明電極を被覆するガラス被覆層を単層と
して製造できる。また、ガラス基板上の透明電極を本発
明のガラスによって被覆することにより、基板の透過率
の低下を抑制できる。また、ガラス被覆層の誘電率を低
くできることにより、ＰＤＰの消費電力を削減できる。
また、本発明のガラスはＰｂＯを含有せず、環境への負
荷が小さい等の効果を有する。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G062 AA08 AA09 AA15 BB05 BB08 DA01 DA02 DA03 DA04 DB01 DB02 DB03 DB04 DC04 DC05 DC06 DD01 DE01 DF01 EA01 EA10 EB01 EC01 ED01 EE01 EF01 EF02 EF03 EF04 EG01 EG02 EG03 EG04 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 FL02 FL03 GA04 GA05 GA06 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH04 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM06 MM12 NN29 NN32 PP13 PP14 5C040 GD07 GD10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記酸化物基準の質量百分率表示で実質的
   に、 Ｂｉ₂Ｏ₃ ２０〜５５％、 Ｂ₂Ｏ₃ ２０〜５５％、 ＳｉＯ₂ ０〜１５％、 Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜１５％、 ＳｒＯ ０〜３０％、 ＢａＯ ０〜３０％、 ＣｕＯ ０〜３％、 ＣｅＯ₂ ０〜３％、 からなる電極被覆用低融点ガラス。
2. 【請求項２】軟化点が５２０〜６５０℃である請求項１
   に記載の電極被覆用低融点ガラス。
3. 【請求項３】５０〜３５０℃における平均線膨張係数が
   ６０×１０^-7〜９０×１０^-7／℃である請求項１または
   ２に記載の電極被覆用低融点ガラス。