JP2004262752A

JP2004262752A - ディスプレイ素子用隔壁材および隔壁形成方法

Info

Publication number: JP2004262752A
Application number: JP2004044159A
Authority: JP
Inventors: Seoghyun Cho; 碩顯趙; Kiyeon Lee; 起淵李; Haesoo Ha; 海秀河
Original assignee: Samsung Corning Co Ltd
Current assignee: Corning Precision Materials Co Ltd
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2004-09-24
Also published as: US20040164662A1; CN1304889C; DE102004009525A1; KR100563366B1; CN1523419A; KR20040075166A

Abstract

【課題】ディスプレイ素子用隔壁材および隔壁材組成物を用いた隔壁形成方法の提供。
【解決手段】本発明は、水ガラスおよび耐火性無機充填剤を含むディスプレイ素子用隔壁材および前記隔壁材の組成物を用いた隔壁形成方法とこの隔壁を含むディスプレイ素子に関する。本発明によれば、低コストで液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、蛍光表示管ディスプレイ（ＶＦＤ）および電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）など、真空が要求される素子内部の隔壁またはスペーサーを製造できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ディスプレイ素子内部の放電空間の形成に有用な隔壁材、該隔壁材用組成物を用いて隔壁を形成する方法、および該隔壁を含むディスプレイ素子に関する。

ブラウン管、バックライトなどのような発光素子のガラス構造体は接着によって組み立てられるが、ガラス構造体の内部空間を真空ないし減圧状態に保持する必要がある。従来、ブラウン管のＣＲＴ（Cathodic Ray Tube）のパネル（panel）とファンネル（funnel）の接着には低融点ガラスが用いられ、たとえば、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃系の低融点ガラスを４３０〜４５０℃で３０〜４０分間保持して接着に用いられている（日本特開平１２−３０６１４号）。この方法では、接着されたパネルとファンネルが１０^-6Ｔｏｒｒ以上の高真空を得るために３００〜３８０℃の加熱下で排気される。また、日本特開平１２−１１９２９号には、蛍光表示管ディスプレイ（VFD, vacuum fluorescent display）、電界放出ディスプレイ（FED, field emission display）、ＬＣＤ（liquid crystal display）に低融点ガラスを用いる方法が開示されている。しかし、前記低融点ガラスは融点を低めるために有害成分であるＰｂＯを必然的に含むので、最近はＰｂＯを使用しない低融点ガラスの開発が要求されている。

これに関連して、日本特開平７−３１６３９８号には、有機バインダー（binder）であるアルキルフェニルシリコン樹脂と無機充填剤を混合して約２００〜４００℃で接着を試みる方法が開示されているが、これは、有機バインダーの分解のため、３８０℃の温度で排気工程を行うのには問題があるだけでなく、アルキルフェニルシリコン樹脂のコストもまた高いというという問題がある。

一方、従来のＬＣＤバックライトは管型ランプを数個配列して製造しているが、これはランプの各々に電源供給用インバータが必要となるので、工程が複雑である上に、製造コストが高く、その他の方法としてスペーサー（spacer）を用いたＬＣＤバックライトの場合は工程が複雑であるため、大型化が容易でない。最近はＬＣＤ素子の大型化の趨勢によってＬＣＤバックライト構造体の内部に隔壁を形成する必要性が提起された。

従来、ディスプレイ素子内部の放電隔壁形成方法としては、ＰＤＰの製造時、低融点ガラスと充填剤を混合したペーストをガラス前面に塗布した後、焼成し、一定のパターンで露光させた後、サンドブラストを行って隔壁を形成する方法が用いられてきたが、これは工程が複雑であり、また、製造コストが高いという問題などがあった。さらに、このようなＰＤＰ素子内部の放電隔壁の製造技術は隔壁の間隔、構造、およびディスプレイ素子の作動原理の差などの理由によってＬＣＤにそのまま適用できない。
日本特開平１２−３０６１４号公報日本特開平１２−１１９２９号公報日本特開平７−３１６３９８号公報

したがって、本発明の目的は、低コストで簡単な工程を通じて大型ＬＣＤ素子に容易に適用できる放電空間形成用隔壁材を提供することである。

本発明の一実施態様によって、本発明では、水ガラス（Ｎａ₂ＳｉＯ₂）１５〜５０重量％および耐火性無機充填剤５０〜８５重量％を含むディスプレイ素子用隔壁材が提供される。

また、他の実施態様によって、本発明では、前記隔壁材の形成用組成物を、ノズルを通じて基板に塗布してパターンを形成した後、常温〜２００℃の温度で乾燥することを含む、ディスプレイ素子用隔壁形成方法が提供される。

さらに、他の実施態様によって、本発明では、前記隔壁を含む液晶表示素子が提供される。

本発明に係る隔壁材は、従来の低融点ガラスでは実現し難い２００℃以下の低温領域で乾燥が可能であり、耐熱性、気密維持性に優れるので、平板ＬＣＤバックライトの背面ガラス基板、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、蛍光表示管（ＶＦＤ）、電界発光ディスプレイ（ＦＥＤ）などを経済的に大量生産するのに利用できる。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明は、２００℃以下の温度でも乾燥が可能であるため、低コストで隔壁を製造できるディスプレイ素子の放電空間形成用隔壁材に関する。

本発明の隔壁材は、従来の方法におけるように低融点ガラスや樹脂系バインダーを使用せず、水ガラス（water glass）と耐火物充填剤を含む無機接着剤の形態であって、隔壁材形成用組成物を、ノズルを用いて目的とするパターンに基板に塗布した後乾燥する簡単な工程で隔壁を形成できる。

本発明に係る隔壁形成組成物は、耐火性無機充填剤とともに用いられる水ガラスが水と容易に混合されるため、作業条件および実施形態によって自由に水を加減することによって、組成物の粘度を容易に調節でき、また、希釈剤として水を使用できるので、塗布時や乾燥時有害物質が発生する可能性が全くない。

本発明に係る隔壁材用組成物に用いられる水ガラスは公知のものを使用できる。隔壁材用組成物の製造時、水ガラスは水と混合して水ガラス６０〜９０重量％を含有する希釈液の形態で使用し、前記水ガラス希釈液２０〜８０重量％および耐火物充填剤２０〜８０重量％の範囲で混合したものを隔壁材用組成物として使用できる。前記組成物中の水ガラスの含量が下限値よりも少ない場合、粘度が過度に低くなり、隔壁がよく形成されず、水ガラスの含量が上限値を超える場合、粘度が過度に高く、ノズルを用いた塗布が難しいので、隔壁を形成できないので、好ましくない。

前記のような隔壁材用組成物を基板に塗布し、乾燥し、最終的に水ガラス（Ｎａ₂ＳｉＯ₂）１５〜５０重量％および耐火性無機充填剤５０〜８５重量％を含む隔壁材を得る。

前記隔壁材に用いられる耐火物充填剤としては、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ジルコン（zircon）、コーディエライト（cordierite）、シリカ（ＳｉＯ₂）、ユークリプタイト（eucryptite）、ベータ−スポジュミン（β-spodumene）などを単独または混合使用できるが、これに限定されない。

前記耐火性充填剤は、平均粒度が０．１〜３０μｍの範囲のものが適しており、耐火性充填剤の平均粒度が０．１μｍ未満の場合、充填剤粒子の分散が難しいだけでなく、構造物の形成後クラックが発生しやすく、また、充填剤の平均粒度が３０μｍ以上の場合、チクソトロピック（thixotropic）現象が発生し、塗布が難しくなる。

本発明の隔壁材組成物は塗布後常温で乾燥してもよいが、水分によって耐候性が減少することを防止するために、加熱された温度で乾燥することが好ましく、常温〜２００℃以下の温度が適当である。

本発明の隔壁材組成物は隔壁の形成だけでなく、一般的な接着剤の用途、すなわち、ディスプレイ素子の一般のパネル接着用としても使用できる。本発明に係る組成物はガラスに対する密封力が優れるので、特に、ＣＲＴブラウン管のパネルとファンネルの封着やＰＤＰ、ＶＦＤ、ＦＥＤ、特に平板ＬＣＤ用バックライトのガラス基板に形成される隔壁やスペーサーの製造などに有用である。

現在使用されている平板型ＬＣＤバックライトの断面構造を図１に示す。図１に示すように、平板型ＬＣＤバックライトは、面光源装置の背面基板８と透明な前面基板１とが密閉材９によって所定間隔を隔てるように接合されて放電空間７が形成される。そして、背面基板の上に反射板５が形成され、前面基板と背面基板との間に複数個の内部放電空間７が形成されるように複数個の隔壁４と隔壁密閉スペース２が形成されている。前記放電空間における発光のために前記前面基板１には蛍光体層３が、前記背面基板には蛍光体層６が形成されている。

図２は、平板ＬＣＤ用バックライトの放電構造物の製作時、本発明に係る隔壁材用組成物をノズルを用いて塗布することによって隔壁を形成する過程を示す図である。

本発明の隔壁材用構造物は、塗布作業時有害物質の発生を伴わないため作業性に優れる。また、本発明に係る隔壁材は、２００℃以下の温度で乾燥が可能であるため、真空空間の形成に有利であり、したがって、ＬＣＤ用バックライトの背面ガラス基板を低コストで提供できる。また、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、蛍光表示管（ＶＦＤ）、電界発光ディスプレイ（ＦＥＤ）など、その他の真空が要求される様々な分野で有用である。

（実施例）
以下、本発明を下記実施例によってさらに詳細に説明する。ただし、これらは本発明を例示するためのものであり、本発明の範囲を制限しない。

水ガラス７０ｗｔ％と蒸留水３０ｗｔ％を混合し、この溶液６０ｇに平均粒径１．５μｍのＡＬＭ４１アルミナ粉末（住友社製；日本）３０ｇと平均粒径８．０μｍのジルコン粉末４０ｇを入れて撹拌機でよく撹拌して無機接着剤を製造した。

前記で製造された無機接着剤を、５０ｍｍ×５０ｍｍ×２．８ｍｍサイズのソーダライムガラス基板の片面に２．５ｍｍの厚さで塗布した後、１２０℃で３０分間乾燥した。乾燥された試験片を剥離試験装置を用いて、無機接着剤が塗布された面に剪断応力をかけて破壊されるときの荷重を測って接着強度を測定し、その結果を表１に示す。

また、図２に示すように、製造された無機接着剤ペースト４０を厚さ２ｍｍ、１７”サイズのソーダライムガラス基板２０にディスペンサー（dispensor）１０で所定形状のパターンに隔壁３０を形成した後、これに同じサイズのソーダライムガラスを覆って１２０℃で３０分間乾燥することによって２つのガラス基板を接着させてＬＣＤ用バックライトの放電構造体を得た。

得られたＬＣＤ用バックライトの放電構造体をさらに３８０℃の温度の炉に入れ、真空ポンプを用いて１０^-7ｔｏｒｒの真空にした後、真空漏れ有無を調査して表１に示す。

水ガラス８３ｗｔ％と蒸留水１７ｗｔ％を混合し、この溶液３０ｇに、ジルコンサンドをボールミルを用いて粉砕して平均粒径を８．０μｍにしたジルコン粉末５２ｇおよび平均粒径７．４μｍのＳｉＯ₂ １８ｇを入れて無機接着剤を製造したことを除いては実施例１と同様に行った。

水ガラス８３ｗｔ％と蒸留水１７ｗｔ％を混合し、この溶液３０ｇに、平均粒径７．４μｍのＳｉＯ₂ ２５ｇおよびＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、およびＳｉＯ₂を２：２：５のモル比で定量してアルミナ坩堝に入れ、１４００℃で２時間焼成した後、ボールミルで粉砕し、１５０メッシュ（mesh）で選別した平均粒径３．０μｍのコーディエライト粉末５５ｇを入れて無機接着剤を製造したことを除いては実施例１と同様に行った。

水ガラス８０ｗｔ％と蒸留水２０ｗｔ％を混合し、この溶液３０ｇに、Ｌｉ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃、およびＳｉＯ₂を１：１：２のモル比で定量してアルミナ坩堝に入れ、１３００℃で２時間焼成した後、ボールミルで粉砕し、１５０メッシュで濾過して平均粒径を５．０μｍにしたβ−ユークリプタイト（β−eucryptite）粉末３０ｇおよびジルコンサンドをボールミルを用いて粉砕して得た平均粒径８．０μｍのジルコン粉末５０ｇを入れて無機接着剤を製造したことを除いては実施例１と同様に行った。

水ガラス８０ｗｔ％と蒸留水２０ｗｔ％を混合し、この溶液３０ｇに、平均粒径１．５μｍのＡＬＭ４１アルミナ粉末（住友社製；日本）４２ｇおよび平均粒径７．４μｍのＳｉＯ₂ ３２ｇを入れて無機接着剤を製造したことを除いては実施例１と同様に行った。

水ガラス７０ｗｔ％と蒸留水３０ｗｔ％を混合し、この溶液３０ｇに、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃およびＳｉＯ₂を２：２：５のモル比で定量してアルミナ坩堝に入れ、１４００℃で２時間焼成した後ボールミルで粉砕し、１５０メッシュで濾過して平均粒径を３．０μｍにしたコーディエライト粉末２０ｇおよびジルコンサンドをボールミルを用いて粉砕して平均粒径を８．０μｍにしたジルコン粉末６０ｇを入れて無機接着剤を製造したことを除いては実施例１と同様に行った。

比較例

ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃系低融点粉末８０ｗｔ％および実施例３で得られたようなコーディエライト２０ｗｔ％を混合して対照無機接着剤を製造した。接着剤をソーダライムガラス基板に塗布した後４３０℃で焼成して乾燥したことを除いては実施例１と同様に行った。

前記表１から分かるように、本発明に係る隔壁材は、２００℃以下の低温領域で製作が可能であり、接着強度に優れており密閉性が優れるので、平板ＬＣＤバックライトを初め様々なディスプレイ素子に応用できる。

ＬＣＤバックライトの構造を概略的に示す断面図である。平板ＬＣＤ用バックライトの放電構造体の製作時、本発明に係る隔壁形成過程を示す図である。

符号の説明

１…前面ガラス板、２…隔壁密閉ペースト、３…上板蛍光体、４…隔壁、５…反射板、６…下板蛍光体、７…放電空間、８…背面ガラス板、９…密閉材、１０…ノズル、２０…背面基板、３０…隔壁、４０…隔壁形成用接着剤ペースト。

Claims

水ガラス（Ｎａ₂ＳｉＯ₂）１５〜５０重量％および耐火性無機充填剤５０〜８５重量％を含むディスプレイ素子用隔壁材。
無機充填剤が、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ジルコン（zircon）、コーディエライト（cordierite）、シリカ（ＳｉＯ₂）、ユークリプタイト（eucryptite）およびβ−スポジュミン（spodumene）から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１記載のディスプレイ素子用隔壁材。
無機充填剤の平均粒度が０．１〜３０μｍであることを特徴とする、請求項１記載のディスプレイ素子用隔壁材。
請求項１による隔壁材の形成用組成物を、ノズルを通じて基板に塗布して目的とするパターンを形成した後、常温〜２００℃の温度で乾燥することを含む、ディスプレイ素子用隔壁形成方法。
前記組成物が、水ガラス６０〜９０重量％を含有する水ガラス希釈液２０〜８０重量％および耐火性無機充填剤２０〜８０重量％を含むことを特徴とする、請求項４記載の方法。
請求項１の隔壁材からなる隔壁を含む液晶表示（ＬＣＤ）素子。