JP2006290683A - Dielectric film and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘電体膜、及びその製造方法に関し、より詳しくは、ディスプレイパネル用のガラス基板に反りを生ぜずに積層される緻密な誘電体膜、及び鉛などの有害物を含有しない環境負荷が小さいガラス組成物を用いた誘電体膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a dielectric film and a method of manufacturing the same, and more particularly, a dense dielectric film that is laminated without causing warpage on a glass substrate for a display panel, and an environmental load that does not contain harmful substances such as lead. The present invention relates to a method for manufacturing a dielectric film using a glass composition having a small size.
ディスプレイパネル、例えば、プラズマディスプレイパネル(以下、PDPという)は、大型フラットディスプレイとして脚光を浴び、大型テレビ受像機として実用化され、急速に普及しはじめている。蛍光表示管(以下、VFDという)は、文字や記号の表示デバイスとして自動車、オーディオ機器、デジタルマルチメータ等の計測器等の表示デバイスとして用いられており、また、フィールドエミッションディスプレイ(以下、FEDという)は、ブラウン管に代わる未来のディスプレイデバイスとして期待を集めている。 A display panel, for example, a plasma display panel (hereinafter referred to as PDP) has been spotlighted as a large flat display, has been put into practical use as a large television receiver, and has begun to spread rapidly. A fluorescent display tube (hereinafter referred to as VFD) is used as a display device for measuring instruments such as automobiles, audio equipment, and digital multimeters as a display device for characters and symbols, and a field emission display (hereinafter referred to as FED). ) Is expected as a future display device to replace CRT.
PDPは、一対のガラス板に微少間隔をもうけて対向し、底部に蛍光体を有する放電空間が得られるように周囲を封着したもので、放電によって発生する紫外線で刺激発光する蛍光体により映像を映すことができる。PDPで映像が表示される側のガラス板を前面板、他方を背面板と呼んでいる。一般的なAC型PDPの背面板は、図2に示すような構造をしている。
背面板10bには、ストライプ状の隔壁16が形成され、これら隔壁16の凹部の底面には、隔壁と平行に1本の電極13(アドレス電極ともいう)が形成され、電極の表面に誘電体層15が形成され、電極を覆っている。また、これら隔壁16の壁面などには紫外線の照射を受けて発光する蛍光体17が塗付されている。
前面板10aには、ストライプ状のITO等により形成され、可視光を透過する透明電極11と、透明電極上に設けられた1本の銀等により形成されたバス電極12が配置されている。この電極を覆うように、ガラス等で構成される誘電体膜15が形成され、この誘電体膜を覆うようにMgO膜14が蒸着により形成される。このような構造のPDPを形成するには、銀で形成される電極、誘電体や隔壁等は既存の厚膜技術が用いられている。
A PDP is a pair of glass plates facing each other with a slight gap and sealed around the bottom so that a discharge space having a phosphor is obtained at the bottom. Can be projected. A glass plate on the side where an image is displayed on the PDP is called a front plate, and the other is called a back plate. A back plate of a general AC type PDP has a structure as shown in FIG.
Striped partition walls 16 are formed on the back plate 10b, and one electrode 13 (also referred to as an address electrode) is formed in parallel with the partition walls on the bottom surfaces of the recesses of the partition walls 16, and a dielectric is formed on the surface of the electrodes.
The front plate 10a is provided with a transparent electrode 11 made of striped ITO or the like and transmitting visible light, and a
一方、一般的なVFDは、図3に示すように、フェースガラス21とガラス基板22から構成される真空容器をもち、真空容器中のフィラメント26より放出された電子を格子電極23で制御しセグメント電極24に衝突せしめ、セグメント電極24上の蛍光体を刺激発光させて、文字、記号等を表示するものである。ガラス基板に表示部となるセグメント電極が形成され、当該電極への信号を伝達する配線27と、該配線27とセグメント電極24間を絶縁する絶縁体層25が配置されている。
ガラス基板への電極や絶縁体の形成方法には厚膜技術が多用され、セグメント電極への配線は厚膜銀ペーストで形成されることが多く、これを覆う絶縁体は厚膜ガラスペーストによる誘電体であり、セグメント電極はグラファイトを主成分とする厚膜ペーストで形成される。なお、セグメント電極と配線の導通を確保する為、絶縁層はスルーホールを形成するように印刷する。
On the other hand, a general VFD has a vacuum vessel composed of a face glass 21 and a
Thick film technology is often used to form electrodes and insulators on glass substrates, and the wiring to segment electrodes is often formed with thick film silver paste. The segment electrode is formed of a thick film paste mainly composed of graphite. Note that the insulating layer is printed so as to form a through-hole in order to ensure conduction between the segment electrode and the wiring.
これに対して、図4に示すFEDは、対向する2枚のガラス基板31で構成される真空容器の一方のガラス基板31bに、電子を放出する電子放出素子36を形成し、放出された電子を他方のガラス基板31aの蛍光体33に衝突せしめ刺激発光させるものである。電子放出素子36が形成されたガラス基板31bには、電子放出素子36への信号を送る配線38と、該配線38を覆う誘電体37と、スぺーサー35上に設けられたゲート電極34が形成されている。電子放出素子36は、スぺーサー35が設けられていない個所に設けられる。なお、ガラス基板等で構成されるVFDの真空容器の機械的強度を増すために、図示していないが2枚のガラス基板の間に誘電体等で形成される支柱状の構造物を設けることがある。FEDの各構成要素は、薄膜技術を多用して形成されるが、誘電体は厚膜技術により形成される。
On the other hand, the FED shown in FIG. 4 forms an electron-emitting device 36 that emits electrons on one glass substrate 31b of a vacuum container composed of two
これらPDP、VFD、FEDは、その基板として高歪点ガラス(例えば、旭硝子製 PD−200)やソーダライムガラスを用いるため、焼成温度は高くても600℃に制限されている。そのため、ガラスの軟化点をこの温度以下にしなければ、緻密な焼成膜は得られない。
従来のガラスは、鉛やビスマスを含有させることでこの軟化点を実現していた。特許文献1、2には鉛を含有するガラスが開示され、特許文献3にはビスマスを含有するガラスが開示されている。有害物である鉛を含有している従来のガラスを用いれば、得られる厚膜ガラスペーストの誘電体は、焼成によって基板が反ることもない。
Since these PDP, VFD, and FED use high strain point glass (for example, PD-200 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) or soda lime glass as a substrate, the firing temperature is limited to 600 ° C. at the highest. Therefore, a dense fired film cannot be obtained unless the softening point of the glass is lower than this temperature.
Conventional glass has realized this softening point by containing lead and bismuth.
しかし、ガラスに含まれるこれら鉛やビスマスは、ディスプレイデバイスが廃棄されるときはもちろん、ディスプレイデバイスを製造する際も廃棄物として地球環境に放出され、土壌、地下水、河川等の汚染、公害などの環境問題を引き起こすことになる。 However, these lead and bismuth contained in glass are released into the global environment as waste when the display device is discarded, as well as when manufacturing the display device, causing contamination, pollution, etc. of soil, groundwater, rivers, etc. It will cause environmental problems.
かかる問題に対して、特許文献4、5ではPを含むガラスが開示されているが、Pを含むガラスは耐水性に問題があり、実用性に難がある。特許文献3、特許文献6〜10にはB−Si−Zn系ガラスの組成が開示されている。
In order to solve this problem,
ところが、こうした鉛を含まないガラスを用いると、得られる厚膜ガラスペーストの誘電体は、焼成したときに基板が大きく反る場合がある。特に、基板一面にガラス膜を形成する誘電体では、基板の反りが顕著となる。基板に反りが生じればデバイスを組み立てる際に、特に封着工程で封着ができなくなるので真空容器が得られず、結果としてデバイスが得られないという不具合や、精度を確保する上で不具合を生じることとなる。
そのため、特許文献10では、ガラス基板の変形を防止するために、PDP用の隔壁形成材料を600℃以下で焼成するとしている。しかしながら、それに用いるガラス組成物の構成成分については何ら考慮がなされていない。
However, when such lead-free glass is used, the substrate of the thick film glass paste obtained may be greatly warped when fired. In particular, in a dielectric that forms a glass film over the entire surface of the substrate, the warpage of the substrate becomes significant. If the substrate is warped, when assembling the device, it becomes impossible to seal in the sealing process, so a vacuum container cannot be obtained, and as a result, there is a problem that the device cannot be obtained and a problem in ensuring accuracy. Will occur.
Therefore, in patent document 10, in order to prevent a deformation | transformation of a glass substrate, it is supposed that the partition wall formation material for PDP will be baked at 600 degrees C or less. However, no consideration is given to the constituent components of the glass composition used therefor.
このようなガラス基板の変形は、焼成工程に伴うバインダーの消失と低融点ガラスの溶融により、焼成後の隔壁に体積収縮が発生するため生じるとされ、例えば、特許文献11においても、前面パネルと背面パネルとを重ね合わせたときに、隔壁端部の反り上がりに起因して放電空間の区画が不十分になり、所定の放電セルにおける放電が隣接する放電空間にまで広がって、隣接放電セルに誤放電を引き起こす(放電の干渉が生じる)としている。この文献では、主として、誘電体層の形成箇所を限定するなど装置設計面からの対策が記載されるだけで、ガラス組成物自体の改良には言及していない。 Such deformation of the glass substrate is assumed to occur because volume shrinkage occurs in the partition walls after firing due to the disappearance of the binder and melting of the low melting glass accompanying the firing process. When the back panel is overlapped, the discharge space section becomes insufficient due to the warping of the end of the barrier rib, and the discharge in a given discharge cell spreads to the adjacent discharge space to the adjacent discharge cell. It is supposed to cause false discharge (interference of discharge occurs). This document mainly describes measures from the viewpoint of device design, such as limiting the place where the dielectric layer is formed, and does not mention improvement of the glass composition itself.
このような状況下、鉛やビスマスなどの有害物を含まないガラスを含むガラスペーストを用いて、PDPなどディスプレイ用のガラス基板上に塗布し誘電体を形成する際、その焼成工程で基板の反りを実質的に抑制しながら、精度が確保されたデバイスを組み立てることができる誘電体、その製造に適したガラス組成物が求められている。
本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、ディスプレイパネル用のガラス基板に反りを生ぜずに積層される緻密な誘電体膜、及び鉛などの有害物を含有しない環境負荷が小さいガラス組成物を用いた誘電体膜の製造方法を提供することにある。 In view of the above-mentioned conventional problems, the object of the present invention is a dense dielectric film that is laminated without causing warpage on a glass substrate for a display panel, and a glass composition that does not contain harmful substances such as lead and has a low environmental load. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a dielectric film using an object.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、PDPなどのガラス基板上に、鉛やビスマスを含まないガラス組成物を用いて積層される誘電体膜において、ガラスペーストを塗布し焼成する過程でガラス基板に反りが生じないように誘電体層を少なくとも2層以上にして、そのうちの最下層(ガラス基板側)を特定のガラス組成物を用いて形成することにより、ガラス基板の反りを実質的に抑制できるだけでなく、緻密で耐電圧特性に優れる誘電体膜が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research in order to solve the above problems, the present inventors have found that in a dielectric film laminated on a glass substrate such as PDP using a glass composition containing no lead or bismuth, a glass paste By forming at least two dielectric layers so that the glass substrate does not warp in the process of applying and baking, and forming the lowermost layer (glass substrate side) using a specific glass composition, The present inventors have found that a dielectric film that can not only substantially suppress warpage of the glass substrate but also has a dense and excellent withstand voltage characteristic can be obtained, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明の第1の発明によれば、鉛やビスマスを実質的に含まずにガラス基板の反りを抑制することのできる、2以上の誘電体層を有する誘電体膜であって、ガラス基板上に設けられる最下層の誘電体層(A)は、酸化物換算で、SiO2を1〜15mol%、B2O3を10〜50mol%、ZnOを30〜50mol%、及び一般式:R2O(式中、Rは、K、Na又はLiから選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属元素を示す。)で表されるアルカリ金属の酸化物を0〜12mol%含むガラス組成物から形成され、かつそのガラス転移点は、480℃〜540℃であり、一方、最下層の上に設けられる誘電体層(B)を形成するガラス組成物のガラス転移点は、430℃〜480℃であることを特徴とする誘電体膜が提供される。 That is, according to the first invention of the present invention, there is provided a dielectric film having two or more dielectric layers capable of suppressing the warpage of the glass substrate without substantially containing lead or bismuth, lowermost dielectric layer provided on the substrate (a) is in terms of oxide, the SiO 2 1~15mol%, B 2 O 3 and 10-50 mol%, 30 to 50 mol% of ZnO, and the general formula: It is formed from a glass composition containing 0 to 12 mol% of an alkali metal oxide represented by R 2 O (wherein R represents at least one alkali metal element selected from K, Na, or Li). And the glass transition point is 480 degreeC-540 degreeC, on the other hand, the glass transition point of the glass composition which forms the dielectric material layer (B) provided on the lowest layer is 430 degreeC-480 degreeC. A dielectric film characterized by It is subjected.
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、誘電体層(A)を形成するガラス組成物は、さらに、酸化物換算で、BaO、CaO又はSr0から選ばれるいずれかのアルカリ土類金属の酸化物を1〜35mol%含むことを特徴とする誘電体膜が提供される。 According to the second invention of the present invention, in the first invention, the glass composition forming the dielectric layer (A) is further selected from BaO, CaO or Sr0 in terms of oxide. A dielectric film comprising 1 to 35 mol% of an alkaline earth metal oxide is provided.
一方、本発明の第3の発明によれば、第1の発明において、誘電体層(A)を形成するガラス組成物は、さらに、アルミナ、シリカ、フォルステライト、ジルコニア、ジルコン、チタニア又は耐熱無機顔料から選ばれる少なくとも1種の無機酸化物粉末を、組成物全量に対して5〜20重量%含むことを特徴とする誘電体膜が提供される。 On the other hand, according to the third invention of the present invention, in the first invention, the glass composition forming the dielectric layer (A) is further composed of alumina, silica, forsterite, zirconia, zircon, titania or heat resistant inorganic. There is provided a dielectric film characterized in that it contains 5 to 20% by weight of at least one inorganic oxide powder selected from pigments based on the total amount of the composition.
また、本発明の第4の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、誘電体層(A)を形成するガラス組成物の熱膨張係数は、70〜81×10−7/℃であることを特徴とする誘電体膜が提供される。 According to the fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the thermal expansion coefficient of the glass composition forming the dielectric layer (A) is 70 to 81 × 10 −7 / A dielectric film characterized by a temperature of 0 ° C. is provided.
また、本発明の第5の発明によれば、第1の発明において、誘電体層(B)を形成するガラス組成物は、酸化物換算で、SiO2を15〜40mol%、B2O3を10〜50mol%、ZnOを20〜50mol%、及び一般式:R2O(式中、Rは、K、Na又はLiから選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属元素を示す。)で表されるアルカリ金属の酸化物を12〜15mol%含むことを特徴とする誘電体膜が提供される。 According to the fifth invention of the present invention, in the first invention, the glass composition forming the dielectric layer (B) is 15 to 40 mol% of SiO 2 and B 2 O 3 in terms of oxide. the 10-50 mol%, 20 to 50 mol% of ZnO, and the general formula: (wherein, R, K, exhibits at least one alkali metal element selected from Na or Li.) R 2 O is represented by A dielectric film containing 12 to 15 mol% of an alkali metal oxide is provided.
さらに、本発明の第6の発明によれば、第1の発明において、誘電体膜全体の膜厚が10〜60μmであり、かつ誘電体層(A)の膜厚が5〜50μmであることを特徴とする誘電体膜が提供される。 Furthermore, according to the sixth invention of the present invention, in the first invention, the film thickness of the entire dielectric film is 10 to 60 μm, and the film thickness of the dielectric layer (A) is 5 to 50 μm. A dielectric film is provided.
一方、本発明の第7の発明によれば、第1〜6の発明に係り、ガラス基板上に、酸化物換算で、SiO2を1〜15mol%、B2O3を10〜50mol%、ZnOを30〜50mol%、及び一般式:R2O(式中、Rは、K、Na又はLiから選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属元素を示す。)で表されるアルカリ金属の酸化物を0〜12mol%含むガラス転移点が480℃〜540℃のガラス組成物、樹脂及び溶剤からなるガラスペースト(a)を用いて最下層の誘電体層(A)を形成した後、さらにその上にガラス転移点が480℃〜540℃のガラス組成物、樹脂及び溶剤からなるガラスペースト(b)を塗布し、焼成して誘電体層(B)を形成することを特徴とする誘電体膜の製造方法が提供される。
On the other hand, according to the seventh aspect of the present invention relates to the sixth aspect of the present invention, on a glass substrate, in terms of oxide, the SiO 2 1~15mol%, 10~50mol% of
また、本発明の第8の発明によれば、第7の発明において、ガラス基板上に、ガラスペースト(a)を塗布し、焼成して最下層の誘電体層(A)を形成した後、次に、その上にガラスペースト(b)を塗布し、焼成して誘電体層(B)を形成することを特徴とする誘電体膜の製造方法が提供される。 According to the eighth invention of the present invention, in the seventh invention, after the glass paste (a) is applied on the glass substrate and baked to form the lowermost dielectric layer (A), Next, a dielectric paste (B) is formed by applying a glass paste (b) thereon and firing to provide a dielectric film manufacturing method.
本発明は、ガラス基板に接する最下の誘電体層と、その上を覆う2層目の誘電体層から少なくとも構成される鉛やビスマス等の有害物を含まない誘電体膜であり、最下の誘電体層が特定の組成を有するガラス組成物を用いて形成される。そのため、ガラス組成物を含むペーストをディスプレイパネル用のガラス基板に塗布し、所定の温度で焼成したときに、ガラス基板に接する最下の誘電体層が基板の反りを抑制して、反りの程度を鉛やビスマスを含むガラス組成物と同程度にすることができる。
そして、2層目の誘電体層が、最下層の誘電体層を形成するガラス組成物とは異なる成分を配合したガラスペーストで形成されるので、基板の反りと電気特性の両方の特性が満足できる誘電体膜とすることができる。
このようなことから、本発明の誘電体膜は、PDP、VFD、FEDなどのディスプレイパネルを構成する誘電体膜として有用であり、工業的価値は極めて大きい。
The present invention is a dielectric film that does not contain harmful substances such as lead and bismuth and is composed of at least a lower dielectric layer in contact with a glass substrate and a second dielectric layer covering the lower dielectric layer. The dielectric layer is formed using a glass composition having a specific composition. Therefore, when a paste containing a glass composition is applied to a glass substrate for a display panel and baked at a predetermined temperature, the lowermost dielectric layer in contact with the glass substrate suppresses the warpage of the substrate, and the degree of warpage Can be made comparable to a glass composition containing lead or bismuth.
And since the second dielectric layer is formed of a glass paste containing components different from the glass composition forming the lowermost dielectric layer, both the substrate warpage and the electrical characteristics are satisfied. The dielectric film can be made.
For these reasons, the dielectric film of the present invention is useful as a dielectric film constituting a display panel such as PDP, VFD, FED, etc., and has an extremely great industrial value.
以下、本発明の誘電体膜、その製造方法について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the dielectric film of the present invention and the manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the drawings.
1.誘電体膜
本発明の誘電体膜は、鉛やビスマスを実質的に含まずにガラス基板の反りを抑制することのできる、2以上の誘電体層を有する誘電体膜であって、ガラス基板上に設けられる最下層の誘電体層(A)は、酸化物換算で、SiO2を1〜15mol%、B2O3を10〜50mol%、ZnOを30〜50mol%、及び一般式:R2O(式中、Rは、K、Na又はLiから選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属元素を示す。)で表されるアルカリ金属の酸化物を0〜12mol%含むガラス組成物から形成され、かつそのガラス転移点は、480℃〜540℃であり、一方、最下層の上に設けられる誘電体層(B)を形成するガラス組成物のガラス転移点は、430℃〜480℃であることを特徴とする。
1. Dielectric Film The dielectric film of the present invention is a dielectric film having two or more dielectric layers capable of suppressing warpage of the glass substrate substantially without containing lead or bismuth, The lowermost dielectric layer (A) provided in 1 is 1 to 15 mol% of SiO 2 , 10 to 50 mol% of B 2 O 3 , 30 to 50 mol% of ZnO, and general formula: R 2 in terms of oxide. Formed from a glass composition containing 0 to 12 mol% of an oxide of an alkali metal represented by O (wherein R represents at least one alkali metal element selected from K, Na or Li); The glass transition point is 480 ° C. to 540 ° C., while the glass transition point of the glass composition forming the dielectric layer (B) provided on the lowermost layer is 430 ° C. to 480 ° C. Features.
すなわち、本発明の誘電体膜(以下、単に誘電体ともいう)は、図1に示すような積層構造をしており、ガラス基板上に鉛やビスマスを含まないガラス組成物によって形成され、ガラス基板(4)に接する最下の誘電体層(2)と、その上に形成される誘電体層(3)の2層以上からなり、最下の誘電体層(2)がガラス基板(4)の反りを抑制して形成され、その上に誘電体層(3)が形成されることで、十分な耐電圧特性を有する誘電体膜(1)を構成している。 That is, the dielectric film of the present invention (hereinafter also simply referred to as a dielectric) has a laminated structure as shown in FIG. 1 and is formed on a glass substrate with a glass composition containing no lead or bismuth. It consists of two or more layers, the lowermost dielectric layer (2) in contact with the substrate (4) and the dielectric layer (3) formed thereon, and the lowermost dielectric layer (2) is a glass substrate (4). ) And the dielectric layer (3) is formed thereon, thereby forming the dielectric film (1) having sufficient withstand voltage characteristics.
これまでPDPなどのガラス基板(以下、単に基板ともいう)には、一種類の誘電体形成用ガラスペーストが用いられ、これを基板に塗布し焼成することによって誘電体が一層又は二層以上積層されていた。ところが、背景技術で述べた通り、実質的に鉛やビスマスを含まない一種類のガラス組成物によって誘電体を形成すると、ガラスペーストを焼成する際にガラス基板に反りを生じてしまう。本発明は、ガラス基板上に積層される誘電体を少なくとも二種類の誘電体形成用ガラスペーストを用いて二層以上の誘電体膜とすることで、このような基板の反りを抑制することを意図している。
また、ディスプレイデバイスの焼成温度を低温化しようとすれば、最下層だけでは対応しにくいため、最下層の上を、より軟化しやすいガラスを含む誘電体で覆い、誘電体全体として所望の耐電圧特性を得ようとするものである。
Up to now, a glass substrate for PDP or the like (hereinafter also simply referred to as a substrate) has used a single type of dielectric forming glass paste, which is applied to the substrate and baked to stack one or more dielectric layers. It had been. However, as described in the background art, when the dielectric is formed of one kind of glass composition substantially not containing lead or bismuth, the glass substrate is warped when the glass paste is fired. The present invention suppresses such warpage of the substrate by forming the dielectric laminated on the glass substrate into a dielectric film of two or more layers using at least two kinds of dielectric forming glass pastes. Intended.
Also, if the firing temperature of the display device is to be lowered, it is difficult to cope with the lowermost layer alone, so the lowermost layer is covered with a dielectric containing glass that is easier to soften, and the desired dielectric strength as a whole dielectric is covered. It is intended to obtain characteristics.
本発明においては、ガラス基板に接する最下の誘電体層が、反りの小さい誘電体であるため、その上に形成する誘電体層の材料として、より低い温度で軟化し、基板を大きく反らせうるガラス組成物を用いても構わない。これは、積層する誘電体の焼成による反りを最下層の誘電体が吸収するために、基板の反りは、反りの小さいガラス組成物を用いて誘電体を形成した場合に生じる反りと変わらないからである。
つまり、最下層の誘電体層の上に誘電体層(以下、2層目ともいう)を覆った後、2層目を焼成する際に、すぐに最下層の誘電体が軟化することで、その上に積層した誘電体の収縮を基板に伝えないためである。一方、ガラス基板は誘電体と比較すればはるかに硬く、誘電体が焼成される温度では誘電体の収縮により反ることしかできない。
In the present invention, since the lowermost dielectric layer in contact with the glass substrate is a dielectric with a small warp, it can be softened at a lower temperature as a material for the dielectric layer formed thereon, and the substrate can be greatly warped. A glass composition may be used. This is because the lowermost dielectric layer absorbs the warp due to the firing of the laminated dielectric, so the warp of the substrate is not different from the warp that occurs when a dielectric is formed using a glass composition with a small warp. It is.
In other words, after covering the dielectric layer (hereinafter also referred to as the second layer) on the lowermost dielectric layer, when the second layer is fired, the lowermost dielectric immediately softens, This is because the shrinkage of the dielectric laminated thereon is not transmitted to the substrate. On the other hand, a glass substrate is much harder than a dielectric, and can only be warped by the shrinkage of the dielectric at the temperature at which the dielectric is fired.
このように、基板に反りを生じさせにくいガラス組成物によって最下層の誘電体を形成すると、その上に最下層よりも基板に反りを生じさせやすい2層目の誘電体を形成したとしても、ソーダライムガラス基板に反りの問題は生じない。
ところが、層の位置関係が逆になるように、2層目の誘電体層用のガラス組成物によって誘電体の最下層を形成した後、2層目の誘電体層を最下層用のガラス組成物によって形成すると、基板の反りは全く改善されず、反りの値は最下層の誘電体材料を反映した値となる。言い換えれば、基板の反りは、基板に直接触れるガラス組成物の組成によって決まり、基板に触れないガラス組成物には支配されないということになる。
As described above, when the lowermost dielectric is formed by the glass composition that hardly warps the substrate, even if the second dielectric that easily warps the substrate than the lowermost layer is formed thereon, The soda lime glass substrate is not warped.
However, after forming the lowermost dielectric layer with the glass composition for the second dielectric layer so that the positional relationship of the layers is reversed, the second dielectric layer is made into the glass composition for the lowermost layer. When formed by an object, the warpage of the substrate is not improved at all, and the value of the warpage is a value reflecting the lowermost dielectric material. In other words, the warpage of the substrate is determined by the composition of the glass composition that directly touches the substrate and is not controlled by the glass composition that does not touch the substrate.
PDPやVFDのガラス基板に誘電体膜を形成するに当たり、これまでも複数の誘電体ペーストを積層して誘電体を形成することがあった。これは基板に形成され欠陥が見つかった誘電体の上に再び誘電体層を形成することで、ピンホールなどの欠陥を補うためである。
例えば、PDPデバイスの前面板に形成されている誘電体膜にピンホールやボイドなどの欠落・欠陥が発生することがあり、そのままデバイスを製造すると、完成時の点灯検査で電極の断線を引き起こし、製品歩留まりが低下することがあり、あるいは点灯検査では不良にならないとしても、時間がたてば不良となる原因を内在させているので信頼性が低い製品となる。
そこで、特開2000−294141では、誘電体膜を印刷・焼成後、MgO膜を形成する前に検査を行い、検出された欠落・欠陥を修正する工程を追加している。開口している欠落・欠陥には修正用ガラスペーストを塗布し、乾燥後、必要に応じて形状の修正を行い、開口していない気泡状欠陥は、レーザーを照射することで開口している欠陥に変化させ、同様に修正用ガラスペーストを塗布し、乾燥後、必要に応じて形状の修正を行うのである。この場合、修正用ガラスペーストは、通常、誘電体層と実質的に同じ組成の材料が用いられる。
In forming a dielectric film on a glass substrate of PDP or VFD, there have been cases where a dielectric is formed by laminating a plurality of dielectric pastes. This is to compensate for defects such as pinholes by forming a dielectric layer again on the dielectric formed on the substrate and found to have defects.
For example, missing or defective pinholes or voids may occur in the dielectric film formed on the front plate of a PDP device, and if the device is manufactured as it is, it will cause electrode disconnection in the lighting inspection upon completion, Even if the product yield may decrease, or even if it does not become defective in the lighting inspection, the cause of the failure over time is inherent, so the product becomes low in reliability.
In view of this, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-294141 adds a process of inspecting a dielectric film after printing and baking and before forming an MgO film, and correcting a detected defect / defect. Apply the correction glass paste to the open gaps / defects, and after drying, modify the shape as necessary. For open defects, the defects that are opened by laser irradiation In the same manner, a correction glass paste is applied, and after drying, the shape is corrected as necessary. In this case, a material having substantially the same composition as that of the dielectric layer is usually used for the correction glass paste.
本発明は、このような誘電体層に生じた欠陥部を修正する場合のように同じガラス組成の材料を用いるのではなく、基板の反りにくいガラス組成物と、それとは成分が異なるガラス組成物を用いて2以上の誘電体層を形成することによって、基板の反りを抑制するだけでなく耐電圧特性をも満足させようとするものである。 The present invention does not use a material having the same glass composition as in the case of correcting a defect generated in such a dielectric layer, but a glass composition in which the substrate is difficult to warp and a glass composition having a different component from that of the glass composition. By forming two or more dielectric layers using, it is intended not only to suppress the warpage of the substrate but also to satisfy the withstand voltage characteristics.
誘電体膜の厚さは、特に制限されないが、全体の膜厚が10〜60μmであり、かつ最下層の膜厚が5〜50μmであることが好ましい。全体の膜厚が10μm未満では耐電圧性の面で好ましくなく、最下層が5μm未満であると、基板に反りが生じることがあり好ましくない。1層目と2層目のそれぞれ誘電体の膜厚が10μm以上を確保できれば、基板の反りや誘電体全体での耐電圧特性の問題は生じないため、より好ましい。しかし、全体の膜厚が60μmを超えるか、最下層の膜厚が50μmを超えるとコスト面で好ましくない。
また、本発明では2層目の誘電体が最下層の誘電体よりも低いガラス転移点を有する特徴から、最下層と2層目の誘電体を同時に焼成した場合、2層目の誘電体が先に軟化し、最下層の誘電体の脱バインダーを阻害することがあり得る。このような事態を防ぐために各誘電体の膜厚(焼成後)は50μm以下であることが望ましい。
The thickness of the dielectric film is not particularly limited, but it is preferable that the entire film thickness is 10 to 60 μm and the film thickness of the lowermost layer is 5 to 50 μm. If the total film thickness is less than 10 μm, it is not preferable in terms of voltage resistance, and if the lowermost layer is less than 5 μm, the substrate may be warped, which is not preferable. It is more preferable that the thicknesses of the dielectrics of the first layer and the second layer be 10 μm or more, since problems of withstand voltage characteristics of the substrate and the entire dielectric do not occur. However, it is not preferable in terms of cost if the total film thickness exceeds 60 μm or the film thickness of the lowermost layer exceeds 50 μm.
In the present invention, since the second dielectric layer has a glass transition point lower than that of the lowermost dielectric layer, when the lowermost dielectric layer and the second dielectric layer are fired simultaneously, the second dielectric layer is It may soften first and inhibit the debinding of the lowermost dielectric. In order to prevent such a situation, the thickness of each dielectric (after firing) is desirably 50 μm or less.
なお、誘電体膜は2層に限られるのではなく、本発明の目的を損なわないのであれば2層以上設けることができ、2層目の誘電体の上に2層目と同じ材料で誘電体を形成する事ができる。 Note that the dielectric film is not limited to two layers, and two or more layers can be provided as long as the object of the present invention is not impaired. The dielectric material is made of the same material as the second layer on the second dielectric layer. The body can be formed.
2.ガラス組成物
本発明では、ガラス基板に接する最下層の誘電体層(A)と、2層目の誘電体層(B)とがそれぞれガラス成分の異なるガラス組成物によって形成される。
2. Glass Composition In the present invention, the lowermost dielectric layer (A) in contact with the glass substrate and the second dielectric layer (B) are formed of glass compositions having different glass components.
本発明において、最下の誘電体層を形成するためのガラス組成物は、酸化物換算で、SiO2を1〜15mol%、B2O3を10〜50mol%、ZnOを30〜50mol%、及びアルカリ金属の酸化物:R2O(式中、Rは、K、Na又はLiから選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属元素を示す)を0〜12mol%含み、かつガラス転移点が480℃〜540℃であり、また、2層目の誘電体層を形成するためのガラス組成物は、ガラス転移点が430℃〜480℃であることを特徴とする。 In the present invention, the glass composition for forming a dielectric layer of the lowermost, in terms of oxide, the SiO 2 1~15mol%, B 2 O 3 and 10-50 mol%, 30 to 50 mol% of ZnO, And an oxide of an alkali metal: R 2 O (wherein R represents at least one alkali metal element selected from K, Na or Li) and a glass transition point of 480 ° C. to The glass composition for forming the second dielectric layer at 540 ° C. has a glass transition point of 430 ° C. to 480 ° C.
(A)最下の誘電体層
ガラス基板にガラス組成物を含むガラスペースト組成物(以下、単にガラスペーストともいう)を塗布し、焼成して誘電体を形成した場合、基板の反りに影響するのは最下の誘電体層である。これはガラスペーストの焼成過程でガラスが収縮して基板の反りを生じさせる為である。
(A) Bottom dielectric layer When a glass paste composition containing a glass composition (hereinafter also simply referred to as a glass paste) is applied to a glass substrate and baked to form a dielectric, it affects the warpage of the substrate. Is the bottom dielectric layer. This is because the glass shrinks during the baking process of the glass paste, causing the substrate to warp.
本発明において、最下の誘電体層は、ガラス転移点が480〜540℃のガラス組成物を用いて形成されなければならない。好ましいガラス転移点は、480〜510℃の範囲である。なお、ガラス転移点は、TG−DTAやTMAで測定することができる。 In the present invention, the lowermost dielectric layer must be formed using a glass composition having a glass transition point of 480-540 ° C. A preferable glass transition point is in the range of 480 to 510 ° C. The glass transition point can be measured by TG-DTA or TMA.
ディスプレイデバイスは、二枚のガラス基板等を張り合わせ、封着して真空容器を形成するので、ガラス組成物のガラス転移点は、ディスプレイデバイスの封着工程の加熱条件と密接な関係を有している。封着工程は、430℃で封着材料を軟化、焼成して行うため、本発明の誘電体膜を形成するガラス組成物のガラス転移点をこの温度より高くして、既に形成されている隔壁や誘電体を軟化させないようにしなければならない。
一般には、所望の軟化点とすれば安定なガラスを得ることができるが、SiO2やアルカリ金属酸化物との配合の関係で基板に反りを生じるため、ガラス組成物のガラス転移点がこの範囲内に入るような組成とすることが重要である。
上述の通り、ディスプレイデバイスの焼成温度は最高でも600℃であるが、望ましくは570℃以下である。このような焼成温度の制約のもとでも基板の反りは最重要な課題であることから、最下層の誘電体に含まれるガラス組成物は、次のように構成される。
Since a display device bonds two glass substrates together and seals them to form a vacuum vessel, the glass transition point of the glass composition has a close relationship with the heating conditions of the sealing process of the display device. Yes. Since the sealing step is performed by softening and firing the sealing material at 430 ° C., the glass transition point of the glass composition forming the dielectric film of the present invention is set higher than this temperature, and the partition walls already formed And the dielectric must not be softened.
In general, a stable glass can be obtained if the desired softening point is set, but the glass transition point of the glass composition is within this range because the substrate is warped due to the blending with SiO 2 or an alkali metal oxide. It is important that the composition be within the range.
As described above, the baking temperature of the display device is 600 ° C. at the maximum, but preferably 570 ° C. or less. Since the warpage of the substrate is the most important issue even under such a firing temperature constraint, the glass composition contained in the lowermost dielectric is configured as follows.
ガラス中のSiO2は、必須の構成要素で、ガラスのネットワークフォーマーとなる成分である。ガラス中の含有量は、酸化物換算で1〜15mol%であり、含有量が1mol%未満ではガラスの耐水性や耐薬品性が劣り、15mol%を超えると所望の軟化点を得るため、後述するアルカリ金属酸化物R2O成分が多くなり焼成後の基板に反りを生じる。好ましい含有量は、3〜13mol%である。 SiO 2 in the glass is an essential component and a component that becomes a glass network former. The content in the glass is 1 to 15 mol% in terms of oxide. If the content is less than 1 mol%, the water resistance and chemical resistance of the glass are inferior, and if it exceeds 15 mol%, a desired softening point is obtained. The alkali metal oxide R 2 O component to be increased increases and warps the substrate after firing. A preferable content is 3 to 13 mol%.
ガラス中のB2O3は、必須の構成要素で、軟化点を下げるとともに流動性を増加し、ガラスを安定させる成分である。ガラス中の含有量は、酸化物換算で10〜50mol%であり、含有量が10mol%未満では軟化点が高くなり所望の値を実現できず、50mol%を超えると軟化点が低くなり所望の値を実現できないとともにガラスの耐水性や耐薬品性が劣る結果となる。より好ましい含有量は45mol%以下である。 B 2 O 3 in the glass is an essential component, and is a component that lowers the softening point and increases fluidity to stabilize the glass. The content in the glass is 10 to 50 mol% in terms of oxide, and if the content is less than 10 mol%, the softening point becomes high and a desired value cannot be realized, and if it exceeds 50 mol%, the softening point becomes low and the desired value is obtained. The value cannot be realized and the water resistance and chemical resistance of the glass are inferior. A more preferable content is 45 mol% or less.
ガラス中のZnOは、必須の構成要素で、軟化点を下げ、熱膨張係数を適宜に調整する成分である。ガラス中の含有量は、酸化物換算で30〜50mol%である。ガラス中の含有量が30mol%未満では所望の軟化点を実現できず、50mol%を超えるとガラス化が困難となる。より好ましい含有量は、30〜45mol%である。 ZnO in the glass is an essential component and is a component that lowers the softening point and appropriately adjusts the thermal expansion coefficient. Content in glass is 30-50 mol% in conversion of an oxide. If the content in the glass is less than 30 mol%, the desired softening point cannot be realized, and if it exceeds 50 mol%, vitrification becomes difficult. A more preferable content is 30 to 45 mol%.
所望の軟化点を得て安定なガラスを得ようとすると、SiO2やアルカリ金属酸化物との配合の関係で基板の反りを生じるからである。
アルカリ金属酸化物R2Oは、ガラスの必須の構成要素であり、K2O、Na2O、又はLi2Oのいずれか1種以上を含んでいる。これらは軟化点を下げて熱膨張係数を上昇させる成分である。
ガラス中のR2O含有量は、酸化物換算で0〜12mol%である。この含有量が12mol%を超えると、焼成後の基板を大きく反らせる結果となる。
This is because if a desired glass is obtained by obtaining a desired softening point, the substrate warps due to the blending with SiO 2 or an alkali metal oxide.
Alkali metal oxides R 2 O is an essential component of the glass, K 2 O, contains Na 2 O, or any one or more of Li 2 O. These are components that lower the softening point and increase the thermal expansion coefficient.
The R 2 O content in the glass is 0 to 12 mol% in terms of oxide. If this content exceeds 12 mol%, the substrate after firing is greatly warped.
一般的にガラス組成物の熱膨張がガラス基板のそれよりも大きければ、このガラス組成物を基板に塗布し焼成すると基板が反ることになる。これは焼成時の加熱から降温の過程で、基板上のガラス組成物が降温するだけ収縮することによる。すなわち熱膨張係数の分だけガラス組成物が収縮しようとするため、当然、基板も収縮するが、基板の収縮よりガラス組成物の収縮が大きければ(基板の熱膨張係数よりガラス組成物のそれが大きければ)、基板のガラス組成物側は、ガラス組成物がない側より収縮することとなる。
つまり、基板の面による収縮度の違いにより基板は反ることとなる。逆に基板の収縮がガラス組成物の収縮より大きければ、ガラス組成物に基板による圧縮がかかり、基板が反ることはない。
In general, if the thermal expansion of the glass composition is larger than that of the glass substrate, the substrate is warped when the glass composition is applied to the substrate and baked. This is because the glass composition on the substrate contracts as the temperature decreases in the process from the heating during the baking to the temperature falling. That is, since the glass composition tends to shrink by the amount of thermal expansion coefficient, naturally the substrate also shrinks. However, if the shrinkage of the glass composition is larger than the shrinkage of the substrate (that of the glass composition is larger than the thermal expansion coefficient of the substrate). If so, the glass composition side of the substrate will shrink more than the side without the glass composition.
In other words, the substrate warps due to the difference in the degree of shrinkage depending on the surface of the substrate. On the contrary, if the shrinkage of the substrate is larger than the shrinkage of the glass composition, the glass composition is compressed by the substrate and the substrate is not warped.
しかし、ガラス組成物の熱膨張が基板のそれよりも小さい値であっても基板に反りを生じさせる場合がある。
本出願人は、基板の反りに対してR2Oなどガラスの組成が大きく影響し、またSiO2、ZnOとの組成のバランスにも起因することを確認している。ガラス転移点が500℃であって鉛を含まないガラスのうち、R2Oが12mol%を超えて含むガラスと、R2Oを12mol%よりも少なく含むガラスとで、その焼成後の基板の反りを調べると、前者(R2Oを多く含むガラス)の方が反る度合いが大きかった。これはR2Oを多く含むガラスは、ガラス同士が軟化点近傍の温度で凝集し、焼結してガラス膜になり無理に収縮するのに対し、R2Oが少ないガラスは、軟化点以上の温度でガラスが流動性を得て、近接するガラス粒子と溶融してガラス膜になるため、無理な収縮が起きないためと考えられる。
However, even if the thermal expansion of the glass composition is smaller than that of the substrate, the substrate may be warped.
The present applicant has confirmed that the composition of glass such as R 2 O has a great influence on the warpage of the substrate and is also caused by the balance of the composition with SiO 2 and ZnO. Among the glasses having a glass transition point of 500 ° C. and containing no lead, glass containing R 2 O exceeding 12 mol% and glass containing less than 12 mol% R 2 O, When the warpage was examined, the former (glass containing a lot of R 2 O) was more warped. This is because glass containing a large amount of R 2 O aggregates at a temperature near the softening point, and sinters into a glass film, forcibly shrinks, whereas glass with less R 2 O has a softening point or higher. This is probably because the glass obtains fluidity at a temperature of 5 and melts with the adjacent glass particles to form a glass film, so that excessive shrinkage does not occur.
鉛を含まないガラスは、同じ軟化点の鉛を含むガラスに比べると、所望の軟化点にするためにR2Oを多く含むという特徴がある。鉛を含むガラスでは焼成後に基板が反らないのに、鉛を含まないガラスを用いると基板が反る場合があるのはこのためである。
R2Oは、ガラス中でR+イオンとして伝導し、電気絶縁性に悪影響を及ぼす。かかる観点からもR2Oの含有率は12mol%以下に制限される。
Compared with glass containing lead having the same softening point, the glass not containing lead has a feature that it contains a large amount of R 2 O to obtain a desired softening point. This is why the substrate may be warped when glass containing lead is used, although glass containing lead does not warp after firing.
R 2 O conducts as R + ions in the glass and adversely affects electrical insulation. Also from this viewpoint, the content of R 2 O is limited to 12 mol% or less.
また、アルカリ土類金属の酸化物であるBaOは、ガラスの軟化点を下げる効果があり、35mol%まで加えることができる。BaOは熱膨張係数を上昇させる作用があり、かかる観点から上記の添加量が望ましい。ガラス中での含有量は、酸化物換算で10〜20mol%が好ましい。
本発明のガラス組成物にはCaO、SrOを適宜加えることができる。CaO、SrOはガラスにとって必須の構成要素ではないが、これらを含むことでガラスを安定化させる効果がある。しかし、これらは熱膨張係数を上昇させる作用があり、過剰に含まれると熱膨張係数が大きくなり、ソーダライムガラス等を基板とするには不適切となる。CaO、SrOのガラス中の含有量は、酸化物換算で35mol%以下が望ましい。特にCaOの含有量は、酸化物換算で1〜5mol%であることが好ましい。
In addition, BaO, which is an alkaline earth metal oxide, has an effect of lowering the softening point of glass, and can be added up to 35 mol%. BaO has the effect of increasing the coefficient of thermal expansion, and the addition amount described above is desirable from this viewpoint. The content in glass is preferably 10 to 20 mol% in terms of oxide.
CaO and SrO can be appropriately added to the glass composition of the present invention. CaO and SrO are not essential components for glass, but the inclusion of these has the effect of stabilizing the glass. However, these have the effect of increasing the thermal expansion coefficient, and if they are contained excessively, the thermal expansion coefficient increases, making them unsuitable for using soda lime glass or the like as a substrate. The content of CaO and SrO in the glass is desirably 35 mol% or less in terms of oxide. In particular, the content of CaO is preferably 1 to 5 mol% in terms of oxide.
また、本発明のガラス組成物にはZrO2を適宜加えることができる。ZrO2は、ガラスの必須構成要素ではないが、耐水性や耐薬品性を高める効果がある。ただし、ガラス中の含有量が酸化物換算で15mol%を超えると、ガラスの軟化点を上昇させ、所望の値を実現できない。
Al2O3もガラスの必須構成要素ではないが、耐水性、耐薬品性向上の効果がある。ただし、ガラス中の含有量が酸化物換算で15mol%を超えると、軟化点が高くなり所望の値を実現できない。
Further, the glass composition of the present invention can be added to ZrO 2 as appropriate. ZrO 2 is not an essential component of glass, but has an effect of improving water resistance and chemical resistance. However, if the content in the glass exceeds 15 mol% in terms of oxide, the softening point of the glass is raised and a desired value cannot be realized.
Al 2 O 3 is not an essential component of glass, but has an effect of improving water resistance and chemical resistance. However, if the content in the glass exceeds 15 mol% in terms of oxide, the softening point becomes high and a desired value cannot be realized.
ガラス組成物の粉末の粒度は、D50で10μm以下であることが望ましく、さらには5μm以下が好ましい。粒度が10μmよりも大きいと緻密な誘電体を得ることができなくなる。ガラス組成物の粉末の粒度は、マイクロトラック(登録商標)で確認することができる。所望の粒度の粉末を得るには、ボールミル、ジェットミル等の公知の手段で粉砕することができる。 Powder particle size of the glass composition, it is desirably 10μm or less at D 50, more preferably not more than 5 [mu] m. When the particle size is larger than 10 μm, a dense dielectric cannot be obtained. The particle size of the powder of the glass composition can be confirmed with Microtrac (registered trademark). In order to obtain a powder having a desired particle size, it can be pulverized by a known means such as a ball mill or a jet mill.
ガラス組成物を調製するには、単一のガラス組成物を用いてもよいし、複数のガラス組成物を用意して混合しても良い。基板の反りを生じさせるために実用的ではないガラス組成物でも、本発明で規定したガラス組成物となるように各成分を混合することで、基板の反りを改善できる。 In order to prepare the glass composition, a single glass composition may be used, or a plurality of glass compositions may be prepared and mixed. Even in a glass composition that is not practical for causing the warpage of the substrate, the warpage of the substrate can be improved by mixing each component so as to become the glass composition defined in the present invention.
PDP等の誘電体を形成するために、上記ガラス組成物に無機酸化物を混合して用いることができる。無機酸化物としては、アルミナ、シリカ、フォルステライト、ジルコニア、ジルコン、チタニアもしくは耐熱無機顔料が挙げられ、これらから選択された1種類以上の無機酸化物をガラス組成物に加えることができる。無機酸化物を加えることで透明性が損なわれる場合があるが、PDPの透明誘電体では、ガラス膜の透過率を確保できる範囲で無機酸化物を加えることができ、それによりガラス膜の機械的強度の向上を図ることができる。
耐熱無機顔料としては、Fe−Co−Cr複合酸化物、Cu−Cr−Mn複合酸化物、Cu−Cr−Fe複合酸化物、Ni−Mn−Fe−Co複合酸化物、Fe−Mn系複合酸化物、Fe−Cu−Mn系複合酸化物の黒色顔料やCr酸化物の緑色顔料などを用いることができる。
無機酸化物の粒度D50は、10μm以下、さらには5μm以下が好ましい。これよりも大きいと緻密な誘電体を得られなくなる。
In order to form a dielectric such as PDP, an inorganic oxide can be mixed with the glass composition. Examples of the inorganic oxide include alumina, silica, forsterite, zirconia, zircon, titania, and heat-resistant inorganic pigment, and one or more inorganic oxides selected from these can be added to the glass composition. Transparency may be impaired by adding an inorganic oxide, but in the case of a PDP transparent dielectric, an inorganic oxide can be added within a range that can ensure the transmittance of the glass film, thereby making the mechanical properties of the glass film The strength can be improved.
As heat-resistant inorganic pigments, Fe-Co-Cr composite oxide, Cu-Cr-Mn composite oxide, Cu-Cr-Fe composite oxide, Ni-Mn-Fe-Co composite oxide, Fe-Mn composite oxide Products, black pigments of Fe—Cu—Mn-based composite oxides, green pigments of Cr oxides, and the like can be used.
The particle size D 50 of the inorganic oxide, 10 [mu] m or less, more preferably equal to or less than 5 [mu] m. If it is larger than this, a dense dielectric cannot be obtained.
ガラスセラミック材料の熱膨張係数は、ガラス組成物と無機酸化物により定まり、これらの組み合わせを変えることで制御可能である。熱膨張係数は50〜87×10−7/℃の範囲が望ましい。ソーダライムガラス等の基板の熱膨張係数は83〜87×10−7/℃であり、これ以下の値でなければ焼成の際にデバイスの反りを生じる。
シリカの熱膨張係数は140×10−7/℃であり、フォルステライトのそれは95×10−7/℃であり、これらをガラス組成物に配合することで熱膨張係数を上げる効果が得られる。シリカ(石英)は相転位することが知られ、クリストバライト等に相転位すると熱膨張係数は急激に変化する。熱膨張係数の変化により隔壁や誘電体にクラックが生じることもある。かかる事態を防ぐために石英ガラスを用いることができる。石英ガラスは熱膨張係数が55×10−7/℃であり、これをガラス組成物に配合することで熱膨張係数を下げる効果が得られる。
The thermal expansion coefficient of the glass ceramic material is determined by the glass composition and the inorganic oxide, and can be controlled by changing these combinations. The coefficient of thermal expansion is desirably in the range of 50 to 87 × 10 −7 / ° C. The thermal expansion coefficient of a substrate such as soda lime glass is 83 to 87 × 10 −7 / ° C., and if it is not less than this value, the device warps during firing.
The thermal expansion coefficient of silica is 140 × 10 −7 / ° C., and that of forsterite is 95 × 10 −7 / ° C., and the effect of increasing the thermal expansion coefficient can be obtained by blending these into the glass composition. Silica (quartz) is known to undergo phase transition, and the thermal expansion coefficient changes abruptly when phase transition occurs to cristobalite or the like. Cracks may occur in the partition walls and the dielectric due to changes in the thermal expansion coefficient. Quartz glass can be used to prevent such a situation. Quartz glass has a thermal expansion coefficient of 55 × 10 −7 / ° C., and the effect of lowering the thermal expansion coefficient can be obtained by blending it with the glass composition.
無機酸化物粉末は、1種類のみを選択してもよいが、それに限定されるのではなく、複数種類を組み合わせることができる。隔壁や誘電体を白色にしたい場合はTiO2を添加できる。また、誘電率を上昇させたいときもTiO2の添加が効果的である。
無機酸化物粉末の含有量は、用途によっても異なるが、ガラスよりも少ないことが望ましく、5〜20重量%、好ましくは8〜15重量%とする。PDPの場合、含有量が5重量%より少なくなると緻密な誘電体膜は形成できるが、白色の誘電体を実現できなくなる。また、20重量%を超えると、緻密な誘電体を実現できなくなるという問題がある。
Although only one type of inorganic oxide powder may be selected, it is not limited thereto, and a plurality of types can be combined. TiO 2 can be added to make the barrier ribs and dielectric white. Moreover, the addition of TiO 2 is also effective when it is desired to increase the dielectric constant.
The content of the inorganic oxide powder varies depending on the application, but is desirably less than that of glass, and is 5 to 20% by weight, preferably 8 to 15% by weight. In the case of PDP, if the content is less than 5% by weight, a dense dielectric film can be formed, but a white dielectric cannot be realized. Moreover, when it exceeds 20 weight%, there exists a problem that it becomes impossible to implement | achieve a precise | minute dielectric material.
(B)2層目の誘電体層
本発明において、2層目の誘電体層を形成するためのガラス組成物は、ガラス転移点が430℃〜480℃でなければならない。また、酸化物換算でSiO2 15〜40mol%、B2O3 10〜50mol%、ZnO 20〜50mol%、アルカリ金属の酸化物の合計R2O(K2O、Na2O、Li2O)12〜15mol%を含むことが望ましい。
(B) Second dielectric layer In the present invention, the glass composition for forming the second dielectric layer must have a glass transition point of 430 ° C to 480 ° C. Further, SiO 2 15~40mol% in terms of oxide, B 2 O 3 10~50mol%, ZnO 20~50mol%,
本来ならば、基板に反りを生じさせにくい前記最下層に相当する誘電体のみで層全体を形成できれば効率的である。ところが、耐電圧などの電気特性を満足できない場合がある。基板に反りを生じさせにくいガラス組成物を用いた最下層の誘電体は、既に述べたように組成的な制約を受けているので、電気特性が犠牲になっている。そのため、2層目の誘電体層は、犠牲になった最下層の誘電体層の電気特性を補って、全体として所望の電気特性が得られるのに最適な組成とする必要がある。 Originally, it would be efficient if the entire layer could be formed with only the dielectric corresponding to the lowermost layer that would not easily warp the substrate. However, electrical characteristics such as withstand voltage may not be satisfied. Since the lowermost dielectric using a glass composition that hardly causes warpage of the substrate is subject to compositional restrictions as described above, the electrical characteristics are sacrificed. For this reason, the second dielectric layer needs to have an optimal composition so as to compensate for the electrical characteristics of the sacrificial lowermost dielectric layer and obtain desired electrical characteristics as a whole.
ここで、誘電体膜の電気特性には、誘電体膜を構成するガラスが強固に固着したか否かが影響する。ガラスが軟化しガラスやフィラー粒子が強固に固着していれば、電気的な衝撃を与えても機械的に破壊することなく、高い耐電圧特性を確保できる。そのためには、ガラス粒子が十分に軟化することが必要である。 Here, the electrical characteristics of the dielectric film are affected by whether or not the glass constituting the dielectric film is firmly fixed. If the glass is softened and the glass and filler particles are firmly fixed, high withstand voltage characteristics can be ensured without mechanically breaking even when an electrical impact is applied. For this purpose, it is necessary that the glass particles are sufficiently softened.
また、ディスプレイデバイスの製造工程では、省エネルギーや寸法精度を確保するために焼成温度の低温化が求められている。ところが、前記のとおり、最下層の誘電体に含まれるガラスはSiO2、ZnO、R2Oなどの量が規定されている。このため、安定なガラスでB2O3やアルカリ土類酸化物等の流動性を高める成分を増やしたとしても、そのガラス転移点を480℃よりも低くすることは困難である。最下層の誘電体に含まれるガラスでは、その組成的制約から焼成温度の低温化には不十分な場合がある。そこで、2層目の誘電体層はガラス転移点が430〜480℃のガラス組成物を用いて形成されなければならない。 Moreover, in the manufacturing process of a display device, the firing temperature is required to be lowered in order to ensure energy saving and dimensional accuracy. However, as described above, the amount of SiO 2 , ZnO, R 2 O, or the like is defined in the glass contained in the lowermost dielectric layer. Therefore, even if increasing the component for enhancing the fluidity of such stable glass B 2 O 3 and an alkaline earth oxide, it is difficult to lower than its glass transition point 480 ° C.. The glass contained in the lowermost dielectric may be insufficient for lowering the firing temperature due to its compositional restrictions. Therefore, the second dielectric layer must be formed using a glass composition having a glass transition point of 430 to 480 ° C.
したがって、2層目の誘電体に含まれるガラスは、好ましくは次のように規定される。
ガラス中のSiO2の含有量は、特に制限されるものではないが、酸化物換算で15〜40mol%であることが好ましい。含有量が15mol%未満ではガラスの耐水性や耐薬品性が劣り、40mol%を超えると所望の軟化点を得るため、後述するアルカリ金属酸化物R2O成分が多くなり焼成後の基板に反りを生じる。好ましい含有量は、18〜35mol%である。
Accordingly, the glass contained in the second dielectric layer is preferably defined as follows.
The content of SiO 2 in the glass is not particularly limited, but is preferably 15 to 40 mol% in terms of oxide. If the content is less than 15 mol%, the water resistance and chemical resistance of the glass are inferior, and if it exceeds 40 mol%, a desired softening point is obtained, so that the alkali metal oxide R 2 O component described later increases and warps the substrate after firing. Produce. A preferable content is 18 to 35 mol%.
ガラス中のB2O3の含有量は、特に制限されるものではないが、酸化物換算で10〜50mol%であり、含有量が10mol%未満では軟化点が高くなり所望の値を実現できず、50mol%を超えると軟化点が低くなり所望の値を実現できないとともにガラスの耐水性や耐薬品性が劣る結果となる。より好ましい含有量は45mol%以下である。 The content of B 2 O 3 in the glass is not particularly limited, but is 10 to 50 mol% in terms of oxide, and if the content is less than 10 mol%, the softening point becomes high and a desired value can be realized. However, if it exceeds 50 mol%, the softening point becomes low and the desired value cannot be realized, and the water resistance and chemical resistance of the glass are inferior. A more preferable content is 45 mol% or less.
ガラス中のZnOの含有量は、特に制限されるものではないが、酸化物換算で20〜50mol%である。ガラス中の含有量が20mol%未満では所望の軟化点を実現できず、50mol%を超えるとガラス化が困難となる。より好ましい含有量は、25〜45mol%である。 The content of ZnO in the glass is not particularly limited, but is 20 to 50 mol% in terms of oxide. If the content in the glass is less than 20 mol%, the desired softening point cannot be realized, and if it exceeds 50 mol%, vitrification becomes difficult. A more preferable content is 25 to 45 mol%.
アルカリ金属酸化物R2O(K2O、Na2O、又はLi2Oのいずれか1種以上)の含有量は、特に制限されるものではないが、酸化物換算で12〜15mol%である。この含有量が12mol%以上であるものは入手しやすいことから、好ましいものである。但し、含有量が15mol%を超えると、電気特性を悪化させるので好ましくない。すなわち、前記の通り、R2Oは、ガラス中でR+イオンとして伝導し、電気絶縁性に悪影響を及ぼす。 The content of the alkali metal oxide R 2 O (one or more of K 2 O, Na 2 O, or Li 2 O) is not particularly limited, but is 12 to 15 mol% in terms of oxide. is there. Since this content is 12 mol% or more, since it is easy to obtain, it is preferable. However, if the content exceeds 15 mol%, the electrical characteristics are deteriorated, which is not preferable. That is, as described above, R 2 O conducts as R + ions in the glass and adversely affects the electrical insulation.
また、アルカリ土類金属の酸化物であるBaOは、特に制限されるものではないが、ガラスの軟化点を下げる効果があり、35mol%まで加えることができる。BaOは熱膨張係数を上昇させる作用がある。ガラス中での含有量は、酸化物換算で10〜20mol%が好ましい。
本発明において2層目の誘電体層を形成するガラス組成物には、CaO、SrOを適宜加えることができる。これらを含むことでガラスを安定化させる効果がある。しかし、これらは熱膨張係数を上昇させる作用があり、過剰に含まれると熱膨張係数が大きくなりソーダライムガラス等を基板とするには不適切となる。CaO、SrOのガラス中の含有量は、酸化物換算で35mol%以下が望ましい。特にCaOの含有量は、酸化物換算で1〜5mol%であることが好ましい。
Further, BaO which is an alkaline earth metal oxide is not particularly limited, but has an effect of lowering the softening point of the glass, and can be added up to 35 mol%. BaO has the effect of increasing the thermal expansion coefficient. The content in glass is preferably 10 to 20 mol% in terms of oxide.
In the present invention, CaO and SrO can be appropriately added to the glass composition forming the second dielectric layer. Inclusion of these has the effect of stabilizing the glass. However, these have the effect of increasing the thermal expansion coefficient, and if they are contained excessively, the thermal expansion coefficient becomes large and is inappropriate for using soda lime glass or the like as a substrate. The content of CaO and SrO in the glass is desirably 35 mol% or less in terms of oxide. In particular, the content of CaO is preferably 1 to 5 mol% in terms of oxide.
また、ガラス組成物にはZrO2を適宜加えることができる。ZrO2は、耐水性や耐薬品性を高める効果がある。ただし、ガラス中の含有量が酸化物換算で15mol%を超えると、ガラスの軟化点を上昇させ、所望の値を実現できない。
Al2O3もガラスの必須の構成要素ではないが、耐水性、耐薬品性向上の効果がある。ただし、ガラス中の含有量が酸化物換算で15mol%を超えると、軟化点が高くなり所望の値を実現できない。
Further, the glass composition can be added to ZrO 2 as appropriate. ZrO 2 has an effect of improving water resistance and chemical resistance. However, if the content in the glass exceeds 15 mol% in terms of oxide, the softening point of the glass is raised and a desired value cannot be realized.
Al 2 O 3 is not an essential component of glass, but has an effect of improving water resistance and chemical resistance. However, if the content in the glass exceeds 15 mol% in terms of oxide, the softening point becomes high and a desired value cannot be realized.
ガラス組成物の粉末の粒度は、最下層と同様に、D50で10μm以下であることが望ましく、さらには5μm以下が好ましい。粒度が10μmよりも大きいと緻密な誘電体を得ることができなくなる。 Powder particle size of the glass composition, like the bottom layer, it is desirably 10μm or less at D 50, more preferably not more than 5 [mu] m. When the particle size is larger than 10 μm, a dense dielectric cannot be obtained.
このように最下層と2層目で異なる材料のガラス組成物を用いて誘電体の層を形成するのは、従来のようなガラス組成物では基板が反ってしまうので、最下層を形成するには本発明で規定したガラス組成物を用いて基板の反りを抑えなければならないが、このガラス組成物だけを用いて全ての誘電体膜を形成したのでは耐電圧特性が不十分になるためである。
ただし、2層目の誘電体層には、ガラス基板の反りを抑制する機能が要求されず、組成的な面で厳格に制約されないことから材料設計の自由度が広がる。つまり、2層目の誘電体の層は、本発明の目的を損なわないものであれば前記で規定されない組成であっても構わない。例えば、2層目の誘電体の層に用いるガラス組成物をSiO2やR2Oを多くして所望の特性にすることができる。ただし、2層目のガラス組成物の組成的な自由度が広がるとしても、基板にソーダライムガラスを用いる限り、ガラス転移点は430℃〜540℃に制限される。
The reason why the dielectric layer is formed by using the glass composition of the material different from the lowermost layer and the second layer in this way is that the substrate is warped in the conventional glass composition, so that the lowermost layer is formed. However, it is necessary to suppress the warpage of the substrate using the glass composition defined in the present invention. However, if all the dielectric films are formed using only this glass composition, the withstand voltage characteristic becomes insufficient. is there.
However, the second dielectric layer is not required to have a function of suppressing the warp of the glass substrate and is not strictly restricted in terms of composition, so that the degree of freedom in material design is expanded. That is, the second dielectric layer may have a composition not defined above as long as the object of the present invention is not impaired. For example, the glass composition used for the second dielectric layer can be made to have desired characteristics by increasing SiO 2 or R 2 O. However, the glass transition point is limited to 430 ° C. to 540 ° C. as long as soda lime glass is used for the substrate even if the compositional freedom of the second layer glass composition is widened.
4.ガラスペースト組成物
本発明においてガラスペースト組成物は、上記それぞれのガラス組成物と樹脂、溶剤を必須の構成要素とし、必要により適宜無機酸化物粉末や分散剤等が加えられたものである。
4). Glass Paste Composition In the present invention, the glass paste composition comprises the above glass composition, resin, and solvent as essential components, and an inorganic oxide powder, a dispersant and the like are appropriately added as necessary.
樹脂は、ペーストの粘性を保持し、また塗布・乾燥後の形状を維持し、乾燥膜の耐薬品性を向上させる成分である。樹脂は焼成工程で分解または燃焼し、ガラス組成物の軟化点以下で完全に除去されなければならない。軟化点以上の温度で燃焼したりする樹脂は、発生した脱ガスが軟化したガラス膜に閉じ込められ、気泡などのボイドを多数発生するからである。
このような観点から、好ましい樹脂として、エチルセルロース、アクリル、ポリビニルブチラール、メチルスチレンを挙げることができる。アクリルにはメタクリル樹脂も含まれる。これら樹脂は単独で用いても複数の種類を混合しても構わない。
ガラスペースト組成物における樹脂の配合量は、通常、無機成分100重量%に対し0.5〜10重量%とする。ここで無機成分とは、ガラス組成物と必要に応じて加えられる無機酸化物(セラミック)から構成される。樹脂の量が0.5重量%よりも少ないとペースト中のガラスセラミック組成物粉末が沈降し、ペーストの保存性を害する。また、10重量%よりも樹脂が多いと、粘度が高くなり多量の溶剤を加えなければ塗布に適した粘度にできなくなる。
The resin is a component that maintains the viscosity of the paste, maintains the shape after coating and drying, and improves the chemical resistance of the dried film. The resin must decompose or burn in the firing process and be completely removed below the softening point of the glass composition. This is because a resin that burns at a temperature higher than the softening point traps the generated degassing in the softened glass film and generates many voids such as bubbles.
From this point of view, preferred resins include ethyl cellulose, acrylic, polyvinyl butyral, and methylstyrene. Acrylic includes methacrylic resin. These resins may be used alone or a plurality of types may be mixed.
The amount of the resin in the glass paste composition is usually 0.5 to 10% by weight with respect to 100% by weight of the inorganic component. Here, the inorganic component is composed of a glass composition and an inorganic oxide (ceramic) added as necessary. When the amount of the resin is less than 0.5% by weight, the glass ceramic composition powder in the paste is settled, which impairs the storage stability of the paste. On the other hand, if the amount of the resin is more than 10% by weight, the viscosity becomes high and a viscosity suitable for coating cannot be obtained unless a large amount of solvent is added.
溶剤は、ペーストの流動性を向上させるのに欠かせない構成要素である。しかも、樹脂を溶解できるだけでなく、乾燥工程で揮発しなければならない。揮発性のみを重視し、沸点が150℃に満たない溶剤を用いると、塗布工程でペーストが乾き作業性の悪化をもたらす。
かかる観点から溶剤の沸点は150℃以上であることが望ましく、樹脂の溶解性からテルピノール、ジヒドロテルピノール、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノブチレート等が選択される。
溶剤の配合量は、その種類などにもよるが、無機成分100重量%に対し20〜45重量%とする。配合量が20重量%未満ではペースト化することが困難であり、45重量%を超えると乾燥時の膜の収縮が大きくなり乾燥膜にクラックが発生しやすい。また、溶剤が多いと乾燥時のエネルギー消費を多くするばかりでなく、乾燥時の収縮が大きくなり、乾燥温度の偏りで乾燥膜にクラックを生じることがある。
The solvent is an essential component for improving the flowability of the paste. Moreover, not only can the resin be dissolved, but it must be volatilized in the drying process. If only the volatility is emphasized and a solvent having a boiling point of less than 150 ° C. is used, the paste dries in the coating process, resulting in poor workability.
From this point of view, the boiling point of the solvent is desirably 150 ° C. or higher. From the solubility of the resin, terpinol, dihydroterpinol, butyl carbitol acetate, butyl carbitol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentane Diol monobutyrate or the like is selected.
The amount of the solvent is 20 to 45% by weight with respect to 100% by weight of the inorganic component, although it depends on the type of the solvent. When the blending amount is less than 20% by weight, it is difficult to form a paste. When the blending amount exceeds 45% by weight, the shrinkage of the film during drying increases and cracks tend to occur in the dried film. In addition, when the solvent is large, not only energy consumption during drying is increased, but also shrinkage during drying is increased, and cracks may occur in the dried film due to uneven drying temperature.
ガラスペースト組成物には、消泡剤、分散剤、可塑剤など厚膜ガラスペーストとして公知の添加物を加えることができる。このようなガラスペースト組成物を製造するには、特別な手段が要求されるものではなく、ロールミル、ボールミルなど公知の方法を用いることができる。 Additives known as thick film glass pastes such as antifoaming agents, dispersing agents, and plasticizers can be added to the glass paste composition. In order to produce such a glass paste composition, no special means is required, and a known method such as a roll mill or a ball mill can be used.
なお、ガラスペースト組成物は、形成する誘電体層が最下層であるか2層目であるかによってガラス組成だけが異なり、それ以外の構成要素はほぼ同様である。
すなわち、2層目の誘電体層形成用ガラス組成物は、最下層の誘電体に用いると基板の反りを生じるものであっても、最下層の誘電体よりもガラス転移点を低くしうる材料であれば採用することができる。最下層の上に積層される2層目の誘電体層形成用ガラス組成物は、基板の反りに関与しない。
ガラスペースト組成物は、スクリーン印刷などの方法でソーダライムガラス基板に印刷され、乾燥により溶剤が除去され、焼成されて誘電体膜となる。
The glass paste composition differs only in the glass composition depending on whether the dielectric layer to be formed is the lowermost layer or the second layer, and the other components are substantially the same.
That is, the second dielectric layer-forming glass composition is a material capable of lowering the glass transition point than the lowermost dielectric layer, even if the lowermost dielectric layer causes warping of the substrate. If it can be adopted. The second dielectric layer forming glass composition laminated on the lowermost layer does not participate in the warp of the substrate.
The glass paste composition is printed on a soda lime glass substrate by a method such as screen printing, the solvent is removed by drying, and is baked to form a dielectric film.
5.誘電体膜の製造方法
本発明の誘電体膜の製造方法は、ガラス基板上に、酸化物換算で、SiO2を1〜15mol%、B2O3を10〜50mol%、ZnOを30〜50mol%、及び一般式:R2O(式中、Rは、K、Na又はLiから選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属元素を示す。)で表されるアルカリ金属の酸化物を0〜12mol%含むガラス転移点が480℃〜540℃のガラス組成物、樹脂及び溶剤からなるガラスペースト(a)を用いて最下層の誘電体層(A)を形成した後、さらにその上にガラス転移点が480℃〜540℃のガラス組成物、樹脂及び溶剤からなるガラスペースト(b)を塗布し、焼成して誘電体層(B)を形成することを特徴とする。
5. Method for producing a dielectric film manufacturing method of the present invention the dielectric film, on a glass substrate, in terms of oxide, the SiO 2 1~15mol%, B 2 O 3 and 10-50 mol%, 30 to 50 mol of ZnO % And a general formula: R 2 O (wherein R represents at least one alkali metal element selected from K, Na, or Li) 0 to 12 mol% of an oxide of an alkali metal After forming the lowermost dielectric layer (A) using a glass paste (a) composed of a glass composition having a glass transition point of 480 ° C. to 540 ° C., a resin and a solvent, the glass transition point is 480 on the dielectric layer (A). A glass paste (b) composed of a glass composition, a resin and a solvent at a temperature of 540 ° C. to 540 ° C. is applied and baked to form a dielectric layer (B).
本発明の方法で、誘電体膜を製造するには、ガラス基板の反りを抑える観点から、まず、基板に反りを生じにくいガラスペースト(厚膜ペーストともいう)で最下層の誘電体を形成し、次に、この上に耐電圧特性を実現するために電気特性に特化した組成の誘電体を形成することで、少なくとも2層の誘電体層からなる誘電体膜を積層する。
例えば、ガラス基板の上に最下層の誘電体用ガラスペースト(a)を印刷、焼成により形成した後に、2層目の誘電体用ガラスペースト(b)を印刷、焼成して形成する。若しくは、1層目の誘電体用ガラスペースト(a)を印刷、乾燥した後、2層目以降の誘電体用ガラスペースト(b)を順次に印刷、乾燥して積層した後に、一度に焼成することで形成する。
In order to manufacture the dielectric film by the method of the present invention, from the viewpoint of suppressing the warpage of the glass substrate, first, the lowermost dielectric is formed with a glass paste (also referred to as a thick film paste) that is less likely to warp the substrate. Then, a dielectric film composed of at least two dielectric layers is formed thereon by forming a dielectric having a composition specific to electrical characteristics in order to realize a withstand voltage characteristic.
For example, the lowermost dielectric glass paste (a) is formed on a glass substrate by printing and firing, and then the second dielectric glass paste (b) is printed and fired. Alternatively, the first dielectric glass paste (a) is printed and dried, and then the second and subsequent dielectric glass pastes (b) are sequentially printed, dried and laminated, and then fired at once. By forming.
誘電体を焼成する過程は、最下層の誘電体と2層目の誘電体を個別に焼成しても、同時に焼成しても基板の反りや電気特性には同様な効果が得られる。
基板の反りは最下層の誘電体に依存し、最下層の誘電体が未焼成で完成していなくても、最下層の誘電体は、2層目およびその上の誘電体と基板への影響は、あらかじめ最下層の誘電体が焼成されている場合と変わるところがない。最下層の誘電体が未焼成であれば、最下層の誘電体は基板に固着されていないことから、同時に焼成される2層目の誘電体の反りを基板に伝えることはないからである。
このように、異なるガラスペースト組成物で複数の層の誘電体を形成すれば、基板の反りと電気特性の両方の特性を満足できる。
In the process of firing the dielectric, even if the lowermost dielectric and the second-layer dielectric are fired separately or simultaneously, the same effects can be obtained on the warpage and electrical characteristics of the substrate.
The warpage of the substrate depends on the dielectric of the lowermost layer, and even if the dielectric of the lowermost layer is not fired and completed, the dielectric of the lowermost layer affects the second layer and the dielectric on the second layer and the substrate. There is no difference from the case where the lowermost dielectric is fired in advance. This is because if the lowermost dielectric is not fired, the lowermost dielectric is not fixed to the substrate, so that the warpage of the second dielectric that is fired at the same time is not transmitted to the substrate.
Thus, if the dielectric material of a several layer is formed with a different glass paste composition, the characteristic of both the curvature of a board | substrate and an electrical property can be satisfied.
上述の通り、PDP、VFD、FEDでは、ガラス基板としてソーダライムガラスが多用されていることから、ガラス基板上に塗布されたガラスペースト組成物を600℃以下の温度で焼成する必要がある。
なお、誘電体を形成するには、厚膜ガラスペーストの印刷等に限定されるのではなく、例えば誘電体用ガラスペーストを塗工、乾燥して得られるグリーンシート状の材料を貼り付けることもできる。
As described above, since soda lime glass is frequently used as a glass substrate in PDP, VFD, and FED, it is necessary to fire the glass paste composition applied on the glass substrate at a temperature of 600 ° C. or lower.
In addition, the formation of the dielectric is not limited to printing of a thick film glass paste, for example, a green sheet material obtained by applying and drying a dielectric glass paste may be pasted. it can.
ディスプレイデバイスは、二枚のガラス基板等を張り合わせ封着して真空容器を形成する。封着工程は430℃程度まで加熱して封着材料を軟化、焼成して行うが、本発明で用いるガラス組成物のガラス転移点がこの温度より高いので、既に形成されている隔壁や誘電体が軟化することなく、ディスプレイデバイスの寸法精度を確保することができる。 The display device forms a vacuum container by bonding and sealing two glass substrates or the like. The sealing process is performed by heating up to about 430 ° C. and softening and baking the sealing material. Since the glass transition point of the glass composition used in the present invention is higher than this temperature, the barrier ribs and dielectrics already formed are used. The dimensional accuracy of the display device can be ensured without softening.
以下に、本発明の実施例及び比較例を示すが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。 Examples of the present invention and comparative examples are shown below, but the present invention is not limited to these examples.
(基板の反りの評価)
基板の反りは、ガラス基板へガラスペーストを塗布、焼成後に次の方法で評価した。焼成後の基板の反りを検出しやすくするために、50mm×50mmの正方形で厚さ0.55mmのソーダライムガラス基板を用い、その一面にガラスペーストをスクリーン印刷し、120℃×5分で乾燥し、ピーク条件580℃×5分のベルト式焼成炉で焼成して、焼成膜厚20μmのガラス膜を焼き付けて評価用基板をえた。
この基板のガラスペーストが焼き付けられていない面を、表面粗さ計(東京精密製、surfcom E−MD−S39A型)で40mmトレースして、ガラス基板の反りを確認した。なお、基板の熱膨張係数は86×10−7/℃である。
基板の反りは、ガラスペーストが塗布されている側が凹に反ることを「正に反る」とし、その逆(ペーストが塗布されている側に凸で反る)を「負に反る」とした。得られた結果は絶対値で示した。基板の反りが0〜50μmの範囲内であれば、実用上は問題ない。
(Evaluation of substrate warpage)
The warpage of the substrate was evaluated by the following method after applying the glass paste to the glass substrate and firing it. In order to make it easy to detect the warping of the substrate after baking, a soda-lime glass substrate with a 50 mm x 50 mm square and a thickness of 0.55 mm is used, and a glass paste is screen-printed on one side and dried at 120 ° C for 5 minutes. Then, baking was performed in a belt-type baking furnace at a peak condition of 580 ° C. × 5 minutes, and a glass film having a baking film thickness of 20 μm was baked to obtain an evaluation substrate.
The surface of the substrate on which the glass paste was not baked was traced by 40 mm with a surface roughness meter (manufactured by Tokyo Seimitsu, surfcom E-MD-S39A type), and the warpage of the glass substrate was confirmed. The thermal expansion coefficient of the substrate is 86 × 10 −7 / ° C.
The warping of the substrate is “positive warping” when the side where the glass paste is applied is warped concavely, and the opposite (“warping negatively” when it is convex toward the side where the paste is applied). It was. The obtained results are shown as absolute values. If the warpage of the substrate is in the range of 0 to 50 μm, there is no practical problem.
(耐電圧の評価)
ガラス基板に銀ペーストを焼き付けて銀電極を形成し、これに表2の組みあわせでガラスペーストを印刷、焼成して積層された誘電体を形成した。誘電体の上に銀ペーストを印刷、焼成(ピーク温度500℃×5分)して銀電極を得た。断面から見ると誘電体(広さ3mm×3mm)は、銀電極に挟まれた構造となっている。この試料の銀電極間に直流電位を印加し、誘電体の絶縁破壊が発生した電位を記録した。
(Evaluation of withstand voltage)
A silver paste was baked on a glass substrate to form a silver electrode, and the glass paste was printed and fired with the combinations shown in Table 2 to form a laminated dielectric. A silver paste was printed on the dielectric and fired (peak temperature 500 ° C. × 5 minutes) to obtain a silver electrode. When viewed from the cross section, the dielectric (width: 3 mm × 3 mm) is sandwiched between silver electrodes. A direct current potential was applied between the silver electrodes of this sample, and the potential at which dielectric breakdown occurred was recorded.
(実施例1−5)
ガラスは、Pb及びBiを含有せずアルカリ金属酸化物を0〜12mol%含有するように、組成が表1に示すもの(ガラスA−F)を用いた。このガラス組成物を1300℃で溶融、急冷し、ボールミルで粉砕した。得られたガラス粉末の粒度は、マイクロトラック(登録商標)で測定し、ガラス転移点及び軟化点は、TG−DTA(セイコー電子社製、TG/DTA320型)で測定した。得られたガラス粉末の粒径を表1に示す。なお、表1中の各成分の含有量は、酸化物換算mol%である。
ガラス粉末を棒状に加圧成形し、570℃×30分間焼成して、直径4mm×長さ10mmの試料を得た。この試料をTMA(セイコー電子社製TMA320型)にセットして熱膨張係数を測定した。
ガラス粉末90重量%に対して、Cu−Cr−Mn複合酸化物粉末10重量%からなる混合物100重量%にビヒクル40重量%を加え、ロールミルで混合してガラスペースト組成物を得た。ビヒクルは、樹脂にエチルセルロース(分子量80000)10重量%、溶剤にテルピノール90重量%を混合し、60℃に加熱してビヒクルを得た。次に、このガラスペースト組成物を用いて、上記の方法によって基板の反りを評価した。
さらに、上記基板についてガラス膜上にガラスペーストを印刷し、ベルト式焼成炉で560℃×5分の条件で焼成して、総厚40μmのガラス膜を得た。この基板の裏面を表面粗さ計でトレースして、基板の反りを確認した。また、前記の要領で耐電圧特性を評価した。表2に1層目と2層目に用いたガラスの種類と基板の反り、耐電圧特性などを示す。
(Example 1-5)
The glass used was one having a composition shown in Table 1 (glass A-F) so as to contain 0 to 12 mol% of an alkali metal oxide without containing Pb and Bi. This glass composition was melted at 1300 ° C., rapidly cooled, and pulverized with a ball mill. The particle size of the obtained glass powder was measured with Microtrac (registered trademark), and the glass transition point and softening point were measured with TG-DTA (Seiko Denshi TG / DTA320 type). Table 1 shows the particle size of the obtained glass powder. In addition, content of each component in Table 1 is oxide conversion mol%.
The glass powder was pressure-formed into a rod shape and fired at 570 ° C. for 30 minutes to obtain a sample having a diameter of 4 mm and a length of 10 mm. This sample was set in TMA (TMA320 type manufactured by Seiko Denshi Co., Ltd.), and the thermal expansion coefficient was measured.
40% by weight of vehicle was added to 100% by weight of a mixture of 10% by weight of Cu—Cr—Mn composite oxide powder with respect to 90% by weight of glass powder, and mixed by a roll mill to obtain a glass paste composition. The vehicle was obtained by mixing 10% by weight of ethyl cellulose (molecular weight 80000) in the resin and 90% by weight of terpinol in the solvent and heating to 60 ° C. to obtain a vehicle. Next, using this glass paste composition, the warpage of the substrate was evaluated by the above method.
Furthermore, a glass paste was printed on the glass film for the substrate and baked in a belt-type baking furnace at 560 ° C. for 5 minutes to obtain a glass film having a total thickness of 40 μm. The back surface of the substrate was traced with a surface roughness meter to confirm the warpage of the substrate. In addition, the withstand voltage characteristics were evaluated as described above. Table 2 shows the types of glass used in the first and second layers, the warpage of the substrate, the withstand voltage characteristics, and the like.
(比較例1−4)
1層目の誘電体を形成するためのガラスとして、アルカリ金属酸化物の含有量が12mol%を超えるか、Pbを含有するものを用いて(比較例1、3、4)、実施例と同様にして、表1に示すガラス組成物を調製した。このガラス転移点、軟化点、熱膨張係数、及び粒度を測定した。次に、実施例と同様に基板の反り、耐電圧特性を評価した。比較例2は、1層目も2層目も共に反りの少ないガラスAのみを用いて積層し、誘電体膜を形成した。表2に1層目と2層目に用いたガラスの種類と基板の反り、耐電圧特性などを示す。
(Comparative Example 1-4)
As glass for forming the dielectric of the first layer, an alkali metal oxide content exceeding 12 mol% or containing Pb (Comparative Examples 1, 3, 4) is the same as the example. Thus, glass compositions shown in Table 1 were prepared. The glass transition point, softening point, thermal expansion coefficient, and particle size were measured. Next, the substrate warpage and withstand voltage characteristics were evaluated in the same manner as in the examples. In Comparative Example 2, both the first layer and the second layer were laminated using only glass A with little warpage to form a dielectric film. Table 2 shows the types of glass used in the first and second layers, the warpage of the substrate, the withstand voltage characteristics, and the like.
「評価」
上記の実施例及び比較例で作製した各ガラス組成物の熱膨張係数は、いずれも基板のそれよりも小さい値である。しかし、比較例1、3のガラス組成物を最下層の形成に用いた場合は、基板の反りが大きすぎて実用のレベルを超えている。反りの少ないガラスAのみを積層した誘電体(比較例2)は、ガラスEの上にガラスAを積層した誘電体(比較例1)よりも耐電圧が劣ることがわかる。
一方、実施例1−4のガラス組成物では基板の反りは実用レベルの範囲内であり、比較例4として示した従来からの鉛を含むガラスと同程度である。これにより、本発明のガラス組成物が、PDPなどのディスプレイデバイス用のガラス基板に形成される誘電体材料として有用であることが分かる。
"Evaluation"
The thermal expansion coefficients of the glass compositions prepared in the above examples and comparative examples are all smaller than that of the substrate. However, when the glass compositions of Comparative Examples 1 and 3 are used for forming the lowermost layer, the warpage of the substrate is too large and exceeds the practical level. It can be seen that the dielectric (Comparative Example 2) in which only the glass A with little warpage is laminated has a lower withstand voltage than the dielectric (Comparative Example 1) in which the glass A is laminated on the glass E.
On the other hand, in the glass composition of Example 1-4, the warpage of the substrate is within a practical level, which is similar to the conventional lead-containing glass shown as Comparative Example 4. Thereby, it turns out that the glass composition of this invention is useful as a dielectric material formed in the glass substrate for display devices, such as PDP.
1 誘電体膜
2 第1の誘電体層
3 第2の誘電体層
4 ガラス基板
10a 前面板
10b 背面板
11 透明電極
12 バス電極
13 アドレス電極
14 MgO電極
15 誘電体膜
16 隔壁
17 蛍光体
21 フェイスガラス
22 ガラス電極
23 格子電極
24 セグメント電極
25 絶縁層
26 フィラメント
27 配線
28 端子
31a、31b ガラス基板
32 陽極
33 蛍光体
34 ゲート電極
35 スペーサー
36 エミッタ電極
37 抵抗層
38 カソード電極
B 青色
G 緑色
R 赤色
DESCRIPTION OF
Claims (8)
ガラス基板上に設けられる最下層の誘電体層(A)は、酸化物換算で、SiO2を1〜15mol%、B2O3を10〜50mol%、ZnOを30〜50mol%、及び一般式:R2O(式中、Rは、K、Na又はLiから選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属元素を示す。)で表されるアルカリ金属の酸化物を0〜12mol%含むガラス組成物から形成され、かつそのガラス転移点は、480℃〜540℃であり、一方、最下層の上に設けられる誘電体層(B)を形成するガラス組成物のガラス転移点は、430℃〜480℃であることを特徴とする誘電体膜。 A dielectric film having two or more dielectric layers capable of suppressing warpage of the glass substrate substantially without containing lead or bismuth,
Lowermost dielectric layer provided on a glass substrate (A) is in terms of oxide, the SiO 2 1~15mol%, B 2 O 3 and 10-50 mol%, 30 to 50 mol% of ZnO, and the general formula : Formed from a glass composition containing 0 to 12 mol% of an oxide of an alkali metal represented by R 2 O (wherein R represents at least one alkali metal element selected from K, Na or Li). The glass transition point is 480 ° C. to 540 ° C., while the glass transition point of the glass composition forming the dielectric layer (B) provided on the lowermost layer is 430 ° C. to 480 ° C. A dielectric film characterized by being.
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