JP2005063718A

JP2005063718A - ディスプレイ用ガラス板

Info

Publication number: JP2005063718A
Application number: JP2003289661A
Authority: JP
Inventors: Taichi Yano; 太一矢野
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】高透過率の特性を有すディスプレイ用ガラスの開発が待たれている。
【解決手段】ＳｉＯ_２−ＰｂＯ系低融点ガラスを透明誘電体層として用いたディスプレイ用ガラス板において、少なくとも１回の低融点ガラスの真空焼成工程を経ることにより、３０μｍ厚での可視光透過率が９０％以上となるＳｉＯ_２−ＰｂＯ系低融点ガラスを透明誘電体層として用いたディスプレイ用ガラス板。低融点ガラスは重量％でＳｉＯ_２を７〜３５、ＰｂＯを３０〜７０、Ｂ_２Ｏ_３を２〜３５、ＳｉＯ_２＋ＰｂＯ＋Ｂ_２Ｏ_３を８０〜９５、さらにＺｎＯを０〜１５、ＭｇＯを０〜５、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜５、ＢａＯを０〜２０、ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＢａＯを１〜２３含む特徴を有す。さらに、可視光透過率が７５％以上のプラズマディスプレイパネル用の前面板。
【選択図】なし

Description

本発明は、低誘電体ガラスをディスプレイ基板の透明誘電体層として用いるディスプレイ用基板、特に高透過タイプの低誘電体ガラスを使うプラズマディスプレイ用パネルの前面板に関する。

近年の電子部品の発達に伴い、プラズマディスプレイパネル、液晶表示パネル、エレクトロルミネッセンスパネル、蛍光表示パネル、エレクトロクロミック表示パネル、発光ダイオード表示パネル、ガス放電式表示パネル等、多くの種類の表示パネルが開発されている。その中でも、プラズマディスプレイパネルは薄型かつ大型の平板型カラー表示装置として注目を集めている。プラズマディスプレイパネルにおいては、表示面として使用される前面基板と背面基板の間に多くのセルを有し、そのセル中でプラズマ放電させることにより画像が形成される。このセルは、隔壁で区画形成されており、画像を形成する各画素での表示状態を制御するため、各画素単位に電極が形成されている。

このプラズマディスプレイパネルの前面ガラス板には、プラズマを放電させるための電極が形成され、電極として細い線状の銀が多く使われている。その電極の周りには、透明度の高い絶縁材料が配されている。この絶縁材料は、プラズマ耐久性に優れており、かつ透明であることが好ましい。このため、絶縁材料としては誘電体ガラスが使われていることが多い。しかしながら、従来の誘電体ガラスでは、可視光透過率が９０％未満であり、十分な可視光透過率を得ることができないという大きな問題がある。

公知技術をみれば、例えば、積算ふるい下１０％径が１．０μｍ以下５０％径が０．３〜５．０μｍ、積算ふるい下９０％径が１０．０μｍ以下である粒度を有し、軟化点が４８０〜６２０℃で、重量％表示で、ＰｂＯが０〜８０％、Ｂ_２Ｏ_３が０〜２５％、ＳｉＯ_２が１０〜６０％、ＭｇＯが０〜１５％、ＣａＯが０〜１５％、ＺｎＯが０〜２５％、Ａｌ_２Ｏ_３が０〜１５％からなる低融点ガラスを用いた電極被覆用低融点ガラス粉末およびプラズマディスプレイ装置（例えば、特許文献１参照）が、またＰｂＯとＣｕＯの含有量を限定したプラズマディスプレイ用材料（例えば、特許文献２参照）が、またＰｂＯ、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、の他ＢａＯ＋ＳｒＯ＋ＭｇＯの含有量を限定したプラズマディスプレイ用材料（例えば、特許文献３参照）が、さらにはＢａＯ＋ＣａＯ＋Ｂｉ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＰｂＯ、ＳｎＯ_２の含有量を限定したプラズマディスプレイ用材料（例えば、特許文献４参照）が開示されている。
特開２０００−１１９０３９号公報特開２００１−５２６２１号公報特開２００１−８０９３４号公報特開２００１−４８５７７号公報

従来からあるディスプレイパネルにおいて、その前面板の可視光透過率が低いという問題がある。特に、プラズマディスプレイパネルでは、可視光透過率が低いことは非常に大きな問題となっている。可視光透過率が低いと発光源の明度を大きくとらなければならないが、このことは大きな発光エネルギを必要とすることを意味するため、省資源・省エネルギという最近の社会的ニーズに逆行することになる。プラズマディスプレイパネルの可視光透過率の低さは、誘電体材料（絶縁材料）に起因していることが多いが、この高透過率化に対する対応は難しく、可視光透過率が９０％以上を有す誘電体材料は開発されていなかった。このため、上述の問題点を解決した誘電体材料の開発、特に改善された誘電体材料を有するプラズマディスプレイ用の前面板の開発が待たれている。

すなわち、開示された文献の特開２０００−１１９０３９号公報の手法では、高透過率の特性を有すプラズマディスプレイパネル用前面板を得ることはできない。さらに、特開２００１−５２６２１号公報、特開２００１−８０９３４号公報及び特開２００１−４８５７７号公報の方法は、かなりの改良が認められるものの、可視光透過率についてはどうしても低い傾向にある。

本発明は、ＳｉＯ_２−ＰｂＯ系低融点ガラスを透明誘電体層として用いたディスプレイ用ガラス板において、少なくとも１回の低融点ガラスの真空焼成工程を経ることにより、３０μｍ厚での可視光透過率が９０％以上となるＳｉＯ_２−ＰｂＯ系低融点ガラスを透明誘電体層として用いたディスプレイ用ガラス板である。

また、透明誘電体層として用いる低融点ガラスは、重量％で、ＳｉＯ_２を７〜３５、ＰｂＯを３０〜７０含むＳｉＯ_２−ＰｂＯ系低融点ガラスであり、Ｂ_２Ｏ_３を２〜３５、ＳｉＯ_２＋ＰｂＯ＋Ｂ_２Ｏ_３を８０〜９５含む上記のディスプレイ用ガラス板である。

また、透明誘電体層として用いる低融点ガラスは、重量％で、ＺｎＯを０〜１５、ＭｇＯを０〜５、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜５、ＢａＯを０〜２０含む低融点ガラスであり、ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＢａＯを１〜２３含む上記のディスプレイ用ガラス板である。

また、３ｍｍ厚で８０％以上の可視光透過率をもつ２〜４ｍｍ厚のガラス基板と上記の低融点ガラスを用いるディスプレイ用ガラス板であり、かつその可視光透過率が７５％以上である上記のディスプレイ用ガラス板である。

さらに、上記のディスプレイ用ガラス板を用い、可視光透過率が７５％以上である上記のプラズマディスプレイパネル用の前面板である。

本発明によれば、これまで可視光透過率が低かったディスプレイ用ガラス板、特にプラズマディスプレイ用の前面板において、可視光透過率が高いものを得ることができた。

本発明は、ＳｉＯ_２−ＰｂＯ系低融点ガラスを透明誘電体層として用いたディスプレイ用ガラス板において、少なくとも１回の低融点ガラスの真空焼成工程を経ることにより、３０μｍ厚での可視光透過率が９０％以上となるＳｉＯ_２−ＰｂＯ系低融点ガラスを透明誘電体層として用いたディスプレイ用ガラス板である。真空焼成工程を経ることにより、世の中で数多く使用されているＳｉＯ_２−ＰｂＯ系低融点ガラスにおいてその可視光透過率を高くすることができる。可視光透過率は厚さの関数であり、その厚さが薄いほど高く、厚いほど低くなる。本発明は、低融点ガラスの厚さを３０μｍとしたときでも９０％以上の可視光透過率となる低融点ガラスに関する。

透明誘電体層として用いる低融点ガラスは重量％でＳｉＯ_２を７〜３５、ＰｂＯを３０〜７０含むＳｉＯ_２−ＰｂＯ系低融点ガラスであることが好ましい。ＳｉＯ_２はガラス形成成分であり、ガラス化範囲を拡大し、ガラスの安定化に寄与する。ＳｉＯ_２は７〜３５重量％が良い。７重量％未満ではガラスの安定化作用を発揮できず、３５重量％を超えた場合ではガラス粘度が上昇し、焼付けに際して泡抜けが困難になるという問題が発生する。

ＰｂＯはガラスを低融点化、すなわち軟化点温度を下げ、流動性を与えるうえで必要な成分であり、ＰｂＯ導入量は３０〜７０重量％の範囲である。３０重量％未満ではその作用を十分発揮できず、また焼成に対する泡抜けが不充分となる。７０重量％を超えると、軟化点が低くなり過ぎ、透明電極線やバス電極線成分の浸出、拡散が顕著となり、また熱膨張係数が過大となる。

また、透明誘電体層として用いる低融点ガラスは重量％でＢ_２Ｏ_３を２〜３５、ＺｎＯを０〜１５、ＭｇＯを０〜５、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜５、ＢａＯを０〜２０含む低融点ガラスであることが好ましい。Ｂ_２Ｏ_３はＳｉＯ_２同様のガラス形成の主成分として導入するもので、Ｂ_２Ｏ_３導入量は２〜３５重量％の範囲である。２重量％未満ではガラス形成が不安定で失透、結晶を生じやすくなる。他方、３５重量％を超えるとガラスの粘度が低下すると共に、温度に対する粘度変化が急激になり、焼付けの際の温度マージンが狭くなる。また、ガラス中の内在気泡が均一に分散されず、可視光透過率が低下する。

ＺｎＯはガラスに流動性を与え、また熱膨張係数を調整するために導入するもので、その範囲は０〜１５重量％である。１５重量％を超えるとガラスが不安定となり、結晶化し易くなる。

Ａｌ_２Ｏ_３はガラスを安定化させ、熱膨張係数を調整するうえで適宜導入する。但し、５重量％を超えると、ガラスの粘度が上昇し、泡抜けが困難となると共に耐酸性が大きくなり、希硝酸での溶解・除去が困難となる。

ＢａＯは必須ではないが、高温粘性を調整するとともに、膨張係数を調整するうえ必要な成分であり、導入量は０〜２０重量％の範囲である。２０重量％を超えると、膨張係数が過大となり、基板ガラスに適合しなくなる。

なお、ＣｕＯはバス電極線として使われる銀電極と誘電体層とが反応し、誘電体層中に銀が拡散して、銀コロイド発色（黄変）するのを緩和させる効果があるので、用いても良い。その場合、ガラスが着色し、透明性が低下することがあるので、１重量％以下とすべきである。

また、３ｍｍ厚で８０％以上の可視光透過率をもつ２〜４ｍｍ厚のガラス基板と上記の低融点ガラスを用いるディスプレイ用ガラス板であり、その可視光透過率が７５％以上であることが好ましい。ガラス基板の可視光透過率は、板厚で大きく変化するので、３ｍｍ厚での可視光透過率を基準とした。なお、ガラス基板が２ｍｍよりも薄いと強度や剛性の面から実用性に乏しくなる。一方、４ｍｍを越えた場合、ディスプレイ用ガラスとして重くなりすぎる。好ましくは、２．３〜３ｍｍである。

さらに、上記の電子材料用基板において、可視光透過率が７５％以上であるプラズマディスプレイ用前面板である。図１に示すように、プラズマディスプレイパネルは前面ガラス板１と背面ガラス板２の間に挟まれ、前面ガラス板１と背面ガラス板２は封止材３でシールされている。パネルの前部には前面ガラス板１、透明電極４、バス電極５、透明誘電体６及び保護膜７があり、背面部には背面ガラス板２、アドレス電極８、白色誘電体９、蛍光体１０、隔壁１１がある。紫外線１２は蛍光体１０の作用により可視光１３となる。この中でも、前面ガラス板１、透明電極４、バス電極５、透明誘電体６及び保護膜７からなるプラズマディスプレイ用前面板は、それぞれの各構成体が重要である一方、上述の各構成体を総合的にみることも必要である。可視光透過率が７５％未満のプラズマディスプレイ用前面板では、発光に大きなエネルギを必要とするため、装置が大きなものとなり、環境的にも問題となる。好ましくは、８０％以上である。

なお、３００〜６５０℃の雰囲気温度でかつ１．３×１０^−４〜１．３×１０^−８ｋＰａの真空度での真空焼成により製造されることが好ましい。雰囲気温度が３００℃未満では脱バインダーが十分に行われないために、高い透明性が得られないという問題が発生することが多い。一方、雰囲気温度が６５０℃を越えると誘電体ガラスの流動性が高くなりすぎて、電極成分であるＩＴＯやＡｇを侵食してしまう。さらには、誘電体ガラス中への銀イオンの拡散が激しくなり、黄変の発生が顕著になってしまうという問題が発生する。好ましくは、３６０〜６００℃の範囲である。

また、真空度が１．３×１０^−４ｋＰａ未満では、ガラス中の内在気泡の数が多くなってしまい、可視光透過率が低下する。一方、真空度が１．３×１０^−８ｋＰａを越えると誘電体層の厚みが薄くなってしまい、パネルを形成した際に絶縁不良の問題が発生する。より好ましくは、１．３×１０^−５〜１．３×１０^−７ｋＰａの範囲である。

なお、真空焼成工程の前に脱バインダーと破壊防止を主目的とする予備加熱工程、さらには真空焼成工程の後に酸素雰囲気下で行う加熱処理工程を有することにより、より効果的な結果を得ることができる。その場合、予備加熱工程は３００〜４００℃の温度範囲で、加熱処理工程は５００〜６５０℃の温度範囲で成されることが好ましい。

さらに、上述の低融点ガラスをガラス粉体として用いる場合、粉砕装置で平均粒径Ｄ_５０が０．５〜３μｍ以下の範囲で、好ましくは０．８〜２．５μｍ、さらに好ましくは１．０〜２．０μｍ以下、最大粒径Ｄ_ＭＡＸが２０μｍ以下の粉末状に整粒することが有用である。平均粒径Ｄ_５０が０．５未満であると、粉砕効率が悪くなるとともに、粒径が細かすぎるため、ペーストもしくはシート化する際の樹脂に含まれる有機物等の吸着量が増加し、誘電体層の透明性を低下させるため好ましくない。また、平均粒径Ｄ_５０が３．０μｍを超えると、６２０℃以下で該低融点ガラスを焼付ける際、ガラス中の内在気泡が大きくなり誘電体層の透明性を低下させるとともに、誘電体層の表面祖度が悪くなり、パネル形成時に隔壁等に接触し、破損させる。さらには、誘電体層の表面祖度が悪くなるために、誘電体層への入射光が散乱されて、見た目の明るさが問題となる。

以下、実施例に基づき、述べる。

まず、低融点ガラスとしては、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＰｂＯ、ＭｇＯ、の表１の実施例１に示すガラス組成をもつものを準備した。また、前面板ガラスには市販されている７０ｍｍｘ７０ｍｍで２．９ｍｍ厚のソーダ石灰ガラス板を準備した。

そのソーダ石灰ガラス板に、電極として銀を６３μｍの幅、約４μｍの深さでプリントした。さらに、その周りを前述の低融点ガラスでシールし、熱処理して透明の低誘電体層を得た。すなわち、アプリケーターを用いて前記ペースト状の低融点ガラスを塗布し、約１００℃の温度で乾燥させた後に、当初は３００℃、最終的には３９５℃で脱バインダーのための予備加熱を行った。その後、３９８℃から真空焼成を開始し、焼成炉内を１．３×１０⁻⁷ｋＰａの真空度に保ちながら、５９０℃まで昇温した。約３８分間の真空焼成後、再度空気を焼成炉内に送り込み、大気圧中で５０分間焼成することにより、透明の誘電体層を得た。さらに、ＭｇＯの保護膜も付与し、プラズマディスプレイ用前面板と同じ構成のガラス板を得た。このガラス板を分光光度計（Ｕ−４０００型：日立製作所）を用いて、波長５５０ｎｍの可視光透過率を測定したところ、このガラス板の可視光透過率は約８７％であった。

なお、ＭｇＯをつけたソーダ石灰ガラス板の可視光透過率が約９１％であり、誘電体層の厚さが平均で３０μｍであったことから、３０μｍ厚の低融点ガラスの可視光透過率は約９６％と推定した。

（実施例２〜４）
ガラス組成の異なる以下の低融点ガラスを用い、実施例１に準じながら、一部の製造条件を変えて検討した。その結果は、表１に示すように、いずれも低融点ガラスの可視光透過率は９０％超、前面板の可視光透過率も７５％超であった。なお、実施例１〜５において、Ｄ_５０が１．０〜２．０μｍ、最大粒径Ｄ_ＭＡＸが２０μｍ以下であることを確認した。

（比較例５〜８）
表２に示すように、製造条件を変えて行った。なお、明示していないところは、実施例１に準じて行った。その結果、いずれも低融点ガラスの可視光透過率は９０％未満、前面板の可視光透過率は７５％未満であり、満足な結果を得ることはできなかった。

以上のように、８０％以上の可視光透過率をもつ透明絶縁性低融点ガラスを前面ガラス板の透明誘電体層に用いたプラズマディスプレイ用前面板とすることにより、可視光透過率の高いプラズマディスプレイ用前面板を得ることができた。

なお、軟化点は、リトルトン粘度計を用い、粘度係数が10^７．６に達したときの温度とした。また、熱膨張係数は、熱膨張計で５℃/分で昇温したときの３０〜３５０℃での伸び量から求めた。

実施例１に示す本発明の構成を示すプラズマディスプレイ用パネルの概略図である。

符号の説明

１前面ガラス板
２背面ガラス板
３封止材
４透明電極
５バス電極
６透明誘電体
７保護膜
８アドレス電極
９白色誘電体
１０蛍光体
１１隔壁
１２紫外線
１３可視光

Claims

ＳｉＯ_２−ＰｂＯ系低融点ガラスを透明誘電体層として用いたディスプレイ用ガラス板において、少なくとも１回の低融点ガラスの真空焼成工程を経ることにより、３０μｍ厚での可視光透過率が９０％以上となるＳｉＯ_２−ＰｂＯ系低融点ガラスを透明誘電体層として用いたことを特徴とするディスプレイ用ガラス板。
透明誘電体層として用いる低融点ガラスは、重量％で、ＳｉＯ_２を７〜３５、ＰｂＯを３０〜７０含むＳｉＯ_２−ＰｂＯ系低融点ガラスであり、Ｂ_２Ｏ_３を２〜３５、ＳｉＯ_２＋ＰｂＯ＋Ｂ_２Ｏ_３を８０〜９５含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ用ガラス板。
透明誘電体層として用いる低融点ガラスは、重量％で、ＺｎＯを０〜１５、ＭｇＯを０〜５、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜５、ＢａＯを０〜２０含む低融点ガラスであり、ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＢａＯを１〜２３含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディスプレイ用ガラス板。
３ｍｍ厚で８０％以上の可視光透過率をもつ２〜４ｍｍ厚のガラス基板と請求項１乃至３のいずれかに記載する低融点ガラスを用いるディスプレイ用ガラス板であり、かつその可視光透過率が７５％以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のディスプレイ用ガラス板。
請求項４に記載のディスプレイ用ガラス板を用い、可視光透過率が７５％以上であることを特徴とするプラズマディスプレイパネル用の前面板。