JP2007294395A - ディスプレイパネル - Google Patents

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Ken Choju
Shinji Daito
Hironori Takase
慎司 大東
研 長壽
寛典 高瀬
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Nippon Electric Glass Co Ltd
日本電気硝子株式会社
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Abstract

【課題】板厚が小さく、サイズが大きな板ガラスを使用した場合であっても、前面板ガラスと背面板ガラスを低融点封着ガラスで封着する際、板ガラスに反りが生じないディスプレイパネルを提供し、ディスプレイパネルの大画面化、高精細化、軽量化の達成に寄与することを課題とする。
【解決手段】前面板ガラスと背面板ガラスが低融点封着ガラスを介して気密封着されたディスプレイパネルにおいて、前面板ガラスと背面板ガラスの板厚を2.8mm未満とし、且つ前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差を2.0×10-7/℃以下とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、前面板ガラスと背面板ガラスが低融点封着ガラスを介して気密封着されたディスプレイパネルに関し、特に、前面板ガラスと背面板ガラスが低融点封着ガラスを介して気密封着されたプラズマディスプレイパネルに関する。

プラズマディスプレイパネル(以下、PDPと称する)は、前面板ガラスと背面板ガラスが低融点封着ガラスを介して貼り合わされた構造を有している。前面板ガラスは、その表面にITO膜やネサ膜等からなる透明電極が成膜され、その上に誘電体ガラスが塗布された後に誘電体層が形成される。また、背面板ガラスは、その表面にAl、Ag、Ni等からなる電極が形成され、その上に誘電体ガラスと隔壁材料が塗布された後に隔壁(バリアリブとも称される)が形成される。その後、前面板ガラスと背面板ガラスを対向させて、電極等の位置合せを行ってから、低融点封着ガラスを用いて、前面板ガラスと背面板ガラスが気密封着される。

従来、PDP用の板ガラス(前面板ガラスと背面板ガラス)には、建築用または自動車用として広く用いられているソーダ石灰ガラス(熱膨張係数 約84×10-7/℃)が用いられ、この熱膨張係数に適合するように誘電体ガラス等その他の周辺材料が設計されてきた。ところが、ソーダ石灰ガラスは、歪点が500℃程度と低いため、600℃付近で熱処理を行うと、熱変形や熱収縮が起こる。このため、ソーダ石灰ガラスからなる前面板ガラスと背面板ガラスを対向させる際、熱変形や熱収縮により電極等の位置を精度よく合わせることが難しく、特に、大画面で高精細のPDPを作製することが困難であった。そこで、PDP用の板ガラスとして、熱膨張係数がソーダ石灰ガラスと同等で、しかも歪点が高いガラスが実用化されている(特許文献1、2参照)。

また、板ガラスに高歪点ガラスを用いた場合であっても、板ガラスと誘電体層の熱膨張係数差が大きいと、誘電体層の形成のため板ガラスを熱処理する際に板ガラスに応力がかかり、板ガラスが反るという問題があった。板ガラスに反りが生じると、前面板ガラスと背面板ガラスを気密封着するとき、それぞれの板ガラスが平行にならないために正確な位置合せができず、気密封着が困難となるとともに、板ガラスが割れたりする問題が生じ、ディスプレイパネルの歩留まりが低下していた。特許文献3によると、板ガラスに反りが生じても、反りの量を−1×10-2-1≦1/R≦1×10-2-1の範囲に規定した板ガラスを用いれば、気密封着の際、板ガラスの破損を抑制することができ、歩留まりが向上することが記載されている。ここで、Rは板ガラスの反りの曲率半径である。
特開平8−290938号公報 特開平8−290939号公報 特開平10−283941号公報

近年、ディスプレイパネル、特にPDPの大画面化や高精細化が進んでいる。PDPの画面サイズが大きくなると、PDPの製造工程において、板ガラスに僅かな熱変形や熱収縮が生じても、PDPの画面全体として大きな歪みとなって現れる。また、画面サイズの大きなPDPに反りが生じると、PDP内部の隔壁頭部と前面板ガラスとの間に大きな隙間が生じ、各セル間で誤放電が生じる虞があるとともに、画像表示の際、前面板ガラスの表示面から見て、画像が湾曲し、PDPの表面品位が劣化する。さらに、前面板ガラスと背面板ガラスが低融点封着ガラスで気密封着された後、PDPに反りが生じていると、その後に供される真空排気、希ガス封入、排気管封止工程にPDPを投入した場合、ベルト炉等の焼成炉内でPDPが容易に位置ズレ等を生じ、その結果、PDPの製造歩留まり低下を招くことになる。

また、PDPには軽量化の要請があり、PDPに用いる板ガラスの板厚を小さくすれば、PDPの軽量化に大きく寄与することが可能となる。現在、PDPに用いている板ガラスは、概ね板厚が2.8mmであるが、その板厚を例えば2.0mm未満にすると、PDP全体の軽量化に大きく寄与することが可能となる。しかし、板ガラスの板厚を小さくすると、PDPの製造工程において、板ガラスに熱変形や熱収縮が生じやすくなり、画面サイズの大型化の場合と同様の問題が生じることになる。

特許文献1、2によれば、570℃以上の歪点を有する高歪点ガラスを板ガラスとして使用すると、PDP製造工程において、板ガラスの熱特性(歪点等)に起因する熱変形および熱収縮を抑制することが可能となる。特許文献3によると、板ガラスと誘電体層の熱膨張係数差を適切な値に設定すると、板ガラスに誘電体層を形成する際に生じる板ガラスの反りを抑制することが可能となる。しかし、570℃以上の歪点を有する高歪点ガラスを使用するとともに、板ガラスに形成する誘電体層の熱膨張係数を適切な値に設定しても、板ガラスの板厚が小さく、板ガラスのサイズが大きい場合、前面板ガラスと背面板ガラスを低融点封着ガラスで気密封着する際、板ガラスに大きな反りが生じ、PDPの大画面化、高精細化、軽量化の達成にとって大きな障害となる。

以上説明したように、本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、板厚が小さく、サイズが大きな板ガラスを使用した場合であっても、前面板ガラスと背面板ガラスを低融点封着ガラスで気密封着する際、板ガラスに反りが生じないディスプレイパネルを提供し、ディスプレイパネルの大画面化、高精細化、軽量化の達成に寄与することを課題とする。

本発明者らは、種々の実験を行った結果、前面板ガラスと背面板ガラスが低融点封着ガラスを介して気密封着されたディスプレイパネルにおいて、前面板ガラスと背面板ガラスの板厚を2.8mm未満とし、且つ前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差を2.0×10-7/℃以下とすることで、反りがないディスプレイパネルを得ることができ、ディスプレイパネルの大画面化、高精細化、軽量化を達成できることを見出し、本発明として提案するものである。

前面板ガラスと背面板ガラスが低融点封着ガラスを介して気密封着されたディスプレイパネル、例えば、PDPは、前面板ガラスと背面板ガラスの間隔(ギャップ)は、低融点封着ガラスの封着厚みに相当し、非常に小さな値となっている。このような場合、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数が不整合であると、前面板ガラスと背面板ガラスを低融点封着ガラスで気密封着した後、熱膨張係数が大きな板ガラス側に凹状の反りが発生し、それが原因でディスプレイパネルに反りが発生することが明らかとなった。特に、PDPの前面板ガラスと背面板ガラスの板厚が2.8mmよりも小さい場合、すなわち板ガラスの板厚が2.8mm未満の場合、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数が不整合であると、前面板ガラスと背面板ガラスを低融点封着ガラスで気密封着した後、熱膨張係数が大きな板ガラス側に凹状の反りが発生する傾向が大きいことが明らかになった。

そこで、本発明者らは、鋭意努力の結果、板ガラスの板厚が2.8mm未満の場合、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差を2.0×10-7/℃以下に規制すると、前面板ガラスと背面板ガラスを低融点封着ガラスで気密封着した後、熱膨張係数が大きな板ガラス側に凹状の反りが発生する事態を抑止することができることを見出した。

前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差を2.0×10-7/℃以下に規制する方法としては、種々の方法が考えられる。例えば、使用する前面板ガラスと背面板ガラスを同様の生産履歴を有するガラスとする方法がある。また、板ガラスの材質管理を徹底し、頻度良く熱膨張係数を測定し、熱膨張係数が整合した前面板ガラスと背面板ガラスを選定する方法等が考えられる。さらに、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差を小さくするためには、板ガラスの製造条件(例えば、フロート法で製造した場合、錫バス内に流入するガラス融液の精密な温度制御、溶融錫の精密な温度制御、ヒーター出力の精密な制御と出力変動の防止、バッチ成分の成分変動の厳密な管理等)を徹底して管理する方法も効果的である。なお、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差を0.5×10-7/℃以下に規制するためには、上記の方法を適宜、併用する必要性が大きい。

また、使用する前面板ガラスと背面板ガラスを同一の母ガラスから切り出すと、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差を低減することができる。しかし、実際のディスプレイパネルの製造においては、同一の母ガラスから前面板ガラスと背面板ガラスを切り出して、ディスプレイパネルを作製すると、前面板ガラスと背面板ガラスの組み合わせに不当な制約が課されるため、ディスプレイパネルの生産性が低下する。したがって、ディスプレイパネルの製造において、製造日が異なる板ガラス同士の組み合わせが不可避となり、板ガラスの製造工程を厳密に管理し、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差を小さくすることが重要となる。

一方、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差は、0.01×10-7/℃以上とするのが好ましい。前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差を0.01×10-7/℃未満に規制すると、板ガラスの製造コストが上昇し、ディスプレイパネルの製造コストの高騰を招く虞がある。

本発明のディスプレイパネルは、前面板ガラスと背面板ガラスが低融点封着ガラスを介して気密封着されたディスプレイパネルにおいて、前面板ガラスと背面板ガラスの板厚を2.8mm未満とし、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差を2.0×10-7/℃以下に規制しているため、ディスプレイパネルの製造工程で前面板ガラスと背面板ガラスが低融点封着ガラスで気密封着される際、板ガラスに反りが生じることがなく、ディスプレイパネルの大画面化、高精細化、軽量化の達成に大きく寄与することができる。特に、本発明のディスプレイパネルによれば、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差に起因する板ガラスの反りを著しく低減することができることに加えて、ディスプレイパネルの画面の歪み、湾曲、ぼやけ等を顕著に低減することができる。その上、セル内部が適切に区画された内部構造を確保することができ、その結果、発光色の濁り(クロストーク)のない高精細な画質を実現することができる。なお、本発明において、「熱膨張係数差」とは、30〜380℃の温度範囲における平均熱膨張係数差を意味する。また、本発明のディスプレイパネルにおいて、前面板ガラスと背面板ガラスは、ガラス組成が相違する態様を排除するものではない。

上述の通り、PDPには、板厚が2.8mmの板ガラスが主に使用されているが、板ガラスの板厚を小さくすれば、PDP全体の重量を大きく低減することができる。しかし、板ガラスの板厚を小さくすれば、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差による板ガラスの反りが大きくなり、その傾向は、板厚が2.5mm未満のときが大きく、2.0mm未満のときがより大きく、1.5mm未満のときが更に大きい。板ガラスの板厚が半分になれば、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差に起因するディスプレイパネルの反りは約2倍になる。すなわち、板ガラスの板厚が小さくなる程、本発明のディスプレイパネルがもたらす効果を的確に享受することができる。また、板ガラスの板厚が2.8mm以上であると、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数に差があっても、低融点封着ガラスで前面板ガラスと背面板ガラスを気密封着する際、ディスプレイパネルに反りが発生しにくくなる傾向があり、本発明のディスプレイパネルがもたらす効果が乏しくなる。

本発明のディスプレイパネルにおいて、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差は、2.0×10-7/℃以下であり、好ましくは1.0×10-7/℃以下、より好ましくは0.7×10-7/℃、更に好ましくは0.5×10-7/℃以下、最も好ましくは0.4×10-7/℃以下である。ディスプレイパネルが高精細になる程、ディスプレイの反りがディスプレイの画像に及ぼす影響が大きくなる。特に、40インチ以上の高精細のPDPにおいて、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差を0.5×10-7/℃以下にするのが望ましく、特に、板ガラスの板厚が2.0mm未満の場合、ディスプレイの反りが生じやすいため、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差を0.5×10-7/℃以下に規制する意義は大きい。前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差が2.0×10-7/℃より大きいと、ディスプレイの反りを抑制することが困難となり、その結果、ディスプレイの画像に悪影響を及ぼす虞が大きくなる。

また、板ガラスの板厚をt(mm)、前面板ガラスの熱膨張係数をα1(×10-7/℃)、背面板ガラスの熱膨張係数をα2(×10-7/℃)とし、板ガラスのサイズが40インチ未満の場合、2.0≦t<2.8のとき、−2.0≦(α1−α2)≦2.0
1.5≦t<2.0のとき、−1.1≦(α1−α2)≦1.1
0.5<t<1.5のとき、−0.9≦(α1−α2)≦0.9
に規制すると、ディスプレイパネルの反りをより的確に防止できるため、好ましい。

板ガラスの板厚をt(mm)、前面板ガラスの熱膨張係数をα1(×10-7/℃)、背面板ガラスの熱膨張係数をα2(×10-7/℃)とし、板ガラスのサイズが40インチ以上120インチ以下の場合、
2.0≦t<2.8のとき、−1.0≦(α1−α2)≦1.0
1.5≦t<2.0のとき、−0.5≦(α1−α2)≦0.5
0.5<t<1.5のとき、−0.4≦(α1−α2)≦0.4
に規制すると、ディスプレイパネルの反りをより的確に防止できるため、好ましい。

更に言えば、板ガラスの板厚をt(mm)、前面板ガラスの熱膨張係数をα1(×10-7/℃)、背面板ガラスの熱膨張係数をα2(×10-7/℃)とし、板ガラスのサイズが40インチ以上120インチ以下の場合、
2.0≦t<2.8のとき、−0.5≦(α1−α2)≦0.5
1.5≦t<2.0のとき、−0.25≦(α1−α2)≦0.25
0.5<t<1.5のとき、−0.2≦(α1−α2)≦0.2
に規制すると、ディスプレイパネルの反りをより的確に防止できるため、より好ましい。

本発明のディスプレイパネルに係る板ガラスのサイズは、32インチ(例えば、縦450mm×横800mm)以上が好ましく、37インチ(例えば、縦500mm×横900mm)以上、42インチ(例えば、縦550mm×横1000mm)以上、50インチ(例えば、縦700mm×横1200mm)以上、58インチ(例えば、縦800mm×横1350mm)以上、65インチ(例えば、縦850mm×横1500mm)以上が更に好ましい。板ガラスのサイズが大きくなれば、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差に起因するディスプレイパネルの反りが大きくなる。すなわち、板ガラスのサイズが大きくなる程、本発明のディスプレイパネルがもたらす効果を的確に享受することができる。また、板ガラスのサイズが32インチ未満であると、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数に差があっても、低融点封着ガラスで前面板ガラスと背面板ガラスを気密封着する際、ディスプレイパネルに反りが発生しにくくなる傾向があり、本発明のディスプレイパネルがもたらす効果が乏しくなる。

本発明のディスプレイパネルに係る低融点封着ガラスの封着厚みは、500μm未満が好ましく、400μm未満がより好ましく、300μm未満が更に好ましく、250μm未満が最も好ましい。低融点封着ガラスの封着厚みが小さくなれば、前面板ガラスと背面板ガラスの固着度合が上昇するため、ディスプレイパネルの反りが大きくなる。すなわち、低融点封着ガラスの封着厚みが小さくなる程、本発明のディスプレイパネルがもたらす効果を的確に享受することができる。また、低融点封着ガラスの封着厚みが500μm以上にすると、前面板ガラスと背面板ガラスに熱膨張係数に差があっても、低融点封着ガラスで前面板ガラスと背面板ガラスを気密封着する際、ディスプレイパネルに反りが発生しにくくなる傾向があり、本発明のディスプレイパネルがもたらす効果が乏しくなる。なお、本発明において、「低融点」とは、示差熱分析(DTA)装置で測定した軟化点が600℃以下の場合を指す。

本発明のディスプレイパネルに係る板ガラスの歪点は、570℃以上が好ましく、580℃以上がより好ましく、590℃以上が更に好ましく、600℃以上が最も好ましい。ガラスの歪点が570℃未満であると、ディスプレイパネルを製造する際の熱処理工程で、板ガラスの熱特性に起因して、板ガラスに割れや反りが生じやすくなるとともに、熱収縮や熱変形を起こしやすくなる。

本発明のディスプレイパネルに係る板ガラスは、ソーダ石灰ガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノシリケートガラス、バリウムストロンチウムガラス等の種々のガラスを使用することができるが、ガラス組成として質量%表示でSiO2 50〜70%、Al23 0〜10%、MgO 0〜10%、CaO 0〜10%、SrO 0〜15%、BaO 0〜15%、ZrO2 0〜10%、B23 0〜5%、Na2O 0〜10%、K2O 0〜10%を含有し、且つ熱膨張係数が60〜90×10-7/℃であるガラスを使用することが好ましい。なお、以下の%表示は、特に限定のある場合を除き、質量%を指す。

SiO2は、ガラスのネットワークフォーマーである。好適な含有量は50〜70%、特に54〜70%である。SiO2が多くなると溶融性が悪化し、また少なくなるとガラスの歪点が低下して熱変形や熱収縮が大きくなる傾向がある。

Al23は、ガラスの歪点を高める成分である。好適な含有量は0〜10%、特に0〜8%である。Al23が多くなると高温粘度が高くなって、ガラスの成形が難しくなる傾向がある。

MgOは、ガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性を高めたり、ガラスの歪点を高めたりする成分である。好適な含有量は0〜10%、特に1〜9%である。MgOが多くなるとガラスの失透温度が上昇する傾向がある。

CaOは、MgOと同様にガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性を高めたり、ガラスの歪点を高めたりする成分である。好適な含有量は0〜10%、特に0〜6%である。CaOが多くなるとガラスの失透温度が上昇する傾向がある。

SrOは、ガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性を高めたり、ガラスの歪点を高めたりする成分である。好適な含有量は0〜15%、特に2〜13%である。SrOが多くなるとガラスの密度が高くなり、またガラスの失透温度が上昇する傾向がある。

BaOは、SrOと同様、ガラスの高温粘度を低下させてガラスの成形性や溶融性を高める成分である。好適な含有量は0〜15%、特に0〜8%である。BaOが多くなるとガラスの密度が高くなり、またガラスの失透温度が上昇する傾向がある。なおBaOは環境負荷物質であるため、特性を損なわない程度にできる限り少なくすることが望ましい。

ZrO2は、ガラスの歪点を高める成分である。好適な範囲は0〜10%、特に0〜6%である。ZrO2が多くなるとガラスの密度が上昇する傾向がある。

23は、ガラスの粘度を低下させて、溶融性や成形性を向上させる成分であるが、ガラスの歪点も著しく低下させるため、その含有量を5%以下に制限することが好ましい。B23の含有量が5%より多くなると、PDPを製造する際の熱工程で、板ガラスに割れや反りが発生しやすくなるとともに、板ガラスに熱変形や熱収縮等が発生しやすくなる。

Na2Oは、ガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高めたりする成分である。好適な含有量は0〜10%、特に1〜7%である。Na2Oが多くなるとガラスの歪点が低下する傾向がある。

2Oは、Na2Oと同様、ガラスの熱膨張係数を制御したり、ガラスの溶融性を高めたりする成分である。好適な含有量は0〜10%、特に2〜10%である。K2Oが多くな
るとガラスの歪点が低下する傾向がある。

また上記成分以外にも、本発明において使用する板ガラスには種々の成分を添加することができる。例えば紫外線による着色を防止するためにTiO2、CeO2を5%まで、液相温度を下げて成形性を向上させる目的でY23、La23、Nb25を各々3%まで、耐水性を向上するためにZnOを5%まで、耐クラック性を向上させるためにP25を4%まで添加することができる。さらにAs23、Sb23、SO3、SnO2、Cl等の清澄剤成分を合量で1%まで、Fe23、CoO、NiO、Cr23等の着色剤成分を各1%まで添加することが可能である。

本発明のディスプレイパネルに係る板ガラスの熱膨張係数は、30〜380℃の温度範囲において、60〜90×10-7/℃が好ましく、65〜85×10-7/℃が更に好ましい。熱膨張係数が90×10-7/℃より大きくなると、ディスプレイパネルの製造工程において、ガラスの熱膨張係数に起因する板ガラスの熱割れが起きやすくなる。熱膨張係数を60×10-7/℃未満にすると、誘電体ガラスや低融点封着ガラス等と板ガラスの熱膨張係数に不整合が生じ、その結果、ディスプレイパネルの製造工程で板ガラスの熱割れ問題が生じやすくなる。

本発明のディスプレイパネルに係る板ガラスは、所望のガラス組成となるように調合したガラス原料を連続溶融炉に投入し、ガラス原料を加熱溶融し、脱泡した後、成形装置に供給した上で溶融ガラスを板状に成形し、徐冷することにより製造することができる。本発明のディスプレイパネルに係る板ガラスの成形方法としては、フロート法、スロットダウンドロー法、オーバーフローダウンドロー法、リドロー法等の様々な成形方法を採用することができるが、フロート法で板状に成形することが好ましい。その理由は、フロート法の場合、比較的安価に大型の板ガラスを得やすいためである。

フロート法でガラス基板を成形すると、溶融スズや水素や窒素等の還元雰囲気によって、ガラスが着色する場合がある。着色したガラス基板を前面板ガラスとして使用するとディスプレイパネルの画質が低下する等の問題が生じるが、背面板ガラスとして使用することは可能である。

本発明のディスプレイパネルは、適用されるディスプレイの形式に応じた構造を有することができる。例えば、PDPの場合、前面板ガラスと背面板ガラスの表面上に誘電体層が形成される。形成される誘電体層は、特許文献3に記載されている値に誘電体層の熱膨張係数を規制することで、板ガラスと誘電体層の熱膨張係数差に起因するディスプレイパネルの反りを抑制することができる。また、誘電体層に無鉛系誘電体ガラスを使用する場合、板ガラスと誘電体層の熱膨張係数差に起因する板ガラスの反りや割れを抑えるには、板ガラスに残る残留ストレスをできるだけ小さくすれば良いが、板ガラスに残る残留ストレスを−800〜1500(psi)の範囲(好ましくは−700〜1300(psi)、より好ましくは0〜1300(psi))に規制すれば、上記問題は生じ難くなる。なお、「板ガラスに残る残留ストレス」とは、焼成後の板ガラスにおいて、板ガラスと誘電体層との界面を歪計にて観察した際に観察される板ガラスに存在する残留ストレスを意味している。なお、残留ストレスが圧縮応力である場合は「負」の値で示し、引張応力の場合は「正」の値で示している。

本発明のディスプレイパネルに使用される低融点封着ガラスには、PbO−B23系ガラス、Bi23−B23系ガラス、SnO−P25系ガラス、V25−P25系ガラス等の種々のガラスを使用することができる。特に、Bi23−B23系ガラス、SnO−P25系ガラス、V25−P25系ガラスは、実質的にPbOを含有しないガラス組成にすることができるため、近年の環境的要請を満たすことができる。ここで、「実質的にPbOを含有しない」は、ガラス組成中のPbOの含有量が1000ppm以下の場合を指す。

Bi23−B23系ガラスは、ガラス組成として、モル%表示で、Bi23 30〜50%、B23 20〜35%、ZnO 1〜25%(好ましくは10〜25%)、BaO 0〜15%(好ましくは1〜15%)、BaO+SrO+MgO+CaO 0〜20%(好ましくは3〜15%)を含有することが好ましい。ガラス組成範囲を上記のように規制すれば、低融点であり、熱的安定性が良好なガラスを得ることができる。

SnO−P25系ガラスは、ガラス組成として、モル%表示で、SnO 40〜70%、P25 20〜40%、SiO2 0〜10%、ZnO 0〜25%(好ましくは1〜20%)、B23 0〜25%(好ましくは1〜20%)を含有することが好ましい。ガラス組成範囲を上記のように規制すれば、低融点であり、耐水性や熱的安定性が良好なガラスを得ることができる。

25−P25系ガラスは、ガラス組成として、モル%表示で、V25 10〜60%、P25 5〜40%、Bi23 0〜30%(好ましくは1〜10%)、ZnO 0〜40%、TeO2 0〜40%、RO(Rは、Mg、Ca、Ba、Srから選ばれる一種以上) 0〜35%(好ましくは3〜25%)を含有することが好ましい。ガラス組成範囲を上記のように規制すれば、低融点であり、耐水性や熱的安定性が良好なガラスを得ることができる。

低融点封着ガラスは、板ガラスとの熱膨張係数の整合・低融点封着ガラスの機械的強度向上の目的で耐火性フィラーを適宜添加(例えば、ガラス100重量部に対して、耐火性フィラー5〜80重量部添加)して使用する。低融点封着ガラスの熱膨張係数は、板ガラスに僅かにテンションの応力が入る程度に調整される。また、耐火性フィラーとして、コーディエライト、ウイレマイトおよび酸化スズは、Bi23−B23系ガラス、SnO−P25系ガラスおよびV25−P25系ガラスと相性がよく、好適である。

低融点封着ガラスの軟化点は、450℃以下が好ましい。低融点封着ガラスの軟化点が450℃より大きくなると、封着温度を530℃より高くしなければならないため、前面板ガラスと背面板ガラスを低融点封着ガラスで気密封着する際、板ガラスの熱特性(歪点等)に起因する熱変形、熱収縮が生じる虞がある。

本発明のディスプレイパネルは、PDPに適用することが好ましい。PDPは、大画面化、高精細化、軽量化の要請が強く、板ガラスの板厚を小さくし、板ガラスのサイズを大きくする必要性が大きいからである。また、PDPは、前面板ガラスと背面板ガラスの気密封着を通常450〜520℃程度の熱工程で行い、封着工程で前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差に起因する板ガラスの反りが発生する虞が大きいからである。

本発明のディスプレイパネルは、フィールドエミッションディスプレイ(以下、FEDと称する)に適用することが好ましい。本発明によれば、板ガラスの反りを軽減できることから、前面板ガラスと背面板ガラスの間隔を均一にすることができ、FEDの装置内部で前面板ガラスと背面板ガラスの間に印加される加速電圧にばらつきが生じたり、蛍光体に衝突する電子の速度が変化したりして、FEDの輝度特性に悪影響を及ぼす事態が生じ難い。また、FEDは、PDPと同様にして、大画面化、高精細化、軽量化の要請が強く、板ガラスの板厚を小さくし、板ガラスのサイズを大きくする必要性が大きい。なお、本発明でいうFEDには、各種の電子放出素子を有する各種形式のFEDがすべて含まれる点は言うまでもない。

本発明の構造体は、前面板ガラスと背面板ガラスが低融点ガラスを介して気密封着された構造体において、前面板ガラスと背面板ガラスの板厚が2.8mm未満であり、且つ前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差が2.0×10-7/℃以下であることに特徴付けられる。本発明の構造体は、既述した本発明のディスプレイパネルと同様の構造、効果を有し得るため、ここでは、便宜上、その説明を省略する。また、本発明の構造体は、本発明のディスプレイパネルと同様の特徴を併有することができる点は言うまでもない。

本発明のディスプレイパネル作製用板ガラスセットは、前面板ガラスと背面板ガラスを有するディスプレイパネルを作製するための板ガラスセットであって、前面板ガラスの熱膨張係数をα1、背面板ガラスの熱膨張係数をα2としたときに、−2.0×10-7/℃≦(α1−α2)≦2.0×10-7/℃の関係を満たすことに特徴付けられる。本発明のディスプレイパネル作製用板ガラスセットを用いて、ディスプレイパネルを作製すれば、得られるディスプレイパネルは、本発明のディスプレイパネルと同様の作用効果を有し得ることに加えて、同様の特徴を併有することができることから、ここでは、便宜上、その説明を省略する。

本発明の前面板ガラスは、前面板ガラスと背面板ガラスを有するディスプレイパネルを作製するための前面板ガラスであって、前面板ガラスの熱膨張係数をα1、背面板ガラスの熱膨張係数をα2としたときに、−2.0×10-7/℃≦(α1−α2)≦2.0×10-7/℃の関係を満たすことに特徴付けられる。本発明の前面板ガラスを用いて、ディスプレイパネルを作製すれば、得られるディスプレイパネルは、本発明のディスプレイパネルと同様の作用効果を有し得ることに加えて、同様の特徴を併有することができることから、ここでは、便宜上、その説明を省略する。

本発明の背面板ガラスは、前面板ガラスと背面板ガラスを有するディスプレイパネルを作製するための背面板ガラスであって、前面板ガラスの熱膨張係数をα1、背面板ガラスの熱膨張係数をα2としたときに、−2.0×10-7/℃≦(α1−α2)≦2.0×10-7/℃の関係を満たすことに特徴付けられる。本発明の背面板ガラスを用いて、ディスプレイパネルを作製すれば、得られるディスプレイパネルは、本発明のディスプレイパネルと同様の作用効果を有し得ることに加えて、同様の特徴を併有することができることから、ここでは、便宜上、その説明を省略する。

本発明に係るディスプレイパネルを実施例に基づいて詳細に説明する。表1〜3には、本発明の実施例を示し、表4には本発明の比較例を示す。

まず、表1〜4に示すような熱膨張係数、歪点、板厚を有する前面板ガラスおよび背面板ガラスを用意した。表1〜4に示した前面板ガラスおよび背面板ガラスには、一様の電極、誘電体層が形成されており、低融点封着ガラスで気密封着する前に板ガラスに割れ、反り等が存在していないものを使用した。また、低融点封着ガラスと誘電体層の熱膨張係数は、板ガラスの熱膨張係数と不整合が生じないような値に設定されており、その結果、低融点封着ガラス・誘電体層と板ガラスの熱膨張係数の不整合に起因する熱変形や熱収縮等は無視できる程度に軽微な値に設定した。なお、上記以外の部材については、常法のPDPの製造部材を用い、常法のPDPの製造方法を用いて、PDPを作製した。

表1、2、4に使用した板ガラスは、縦:横=16:9の対角42インチサイズのものを使用した。表3に使用した板ガラスは、縦:横=16:9の対角50インチサイズのものを使用した。

板ガラスの熱膨張係数は、実施例に記載の板ガラスを試料として用い、ディラトメーターで30〜380℃の温度範囲における平均熱膨張係数を測定することで算出した。

板ガラスの歪点は、ASTM C336−71に準拠した方法により測定した。なお、歪点は、その温度が高いほど、ディスプレイを製造する上で熱工程による板ガラスの熱変形や熱収縮を抑制することが可能となる。本発明の実施例において、前面板ガラスと背面板ガラスの歪点は、低融点ガラスの封着温度より相当程度高いため、ガラスの熱特性に起因するガラスの変形は、無視できる程、軽微である。

前面板ガラスおよび背面板ガラスの気密封着には、Bi23−B23系低融点無鉛封着ガラスを使用し、30〜250℃における熱膨張係数が69×10-7/℃であり、マクロ型示差熱分析装置(DTA)により測定した軟化点が425℃のものを使用した。また、前面板ガラスと背面板ガラスの気密封着は、背面板ガラスの外周上に上記低融点封着ガラスのペーストをディスペンサーで塗布し、その後、ベルト式焼成炉で焼成することで行った。封着条件は昇降温を2℃/分とし、表中の封着温度で30分保持することで行った。

ディスプレイパネルの基板破損は、目視によって観察した。板ガラスにクラックが生じていなかったものを「○」、板ガラスにクラックが生じていたものを「×」とした。

ディスプレイパネルの反り量は、板ガラスに板幅方向に沿って平行にレーザービームを照射し、板ガラスの反りの大きさによるレーザービームの遮光変化量を測定することにより、算出した。前面板ガラスの各四辺について、ディスプレイパネルの反り幅を測定し、反り幅が最も大きい値を「反り量」とした。反り量が3.5mm未満であるディスプレイは、画面の歪み、湾曲、ぼやけ等の影響が小さく、画質の鮮明度が低下していないことを意味している。

表1〜3の実施例No.1〜15に示したディスプレイパネルは、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差が2.0×10-7/℃以下に規制されているため、基板の破損が生じておらず、ディスプレイパネルの反り量が0.4〜3.4mmであった。その結果、表1〜3の実施例No.1〜15に示したディスプレイパネルは、画面の歪み、湾曲、ぼやけ等の影響が小さく、画像の鮮明度が損なわれていないと判断される。

表4の比較例No.1に示したディスプレイパネルは、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差が6.0×10-7/℃より大きいため、基板が破損していた。表4の比較例No.2〜4に示したディスプレイパネルは、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差が2.1〜4.0×10-7/℃と大きいため、ディスプレイパネルの反り量が3.9〜6.7mmと大きな値となっていた。その結果、表4の比較例No.2〜4に示したディスプレイパネルは、画面の歪み、湾曲、ぼやけ等の影響が大きく、画像の鮮明度が損なわれたと判断される。表4の比較例No.5は、板ガラスの板厚が3.5mmと大きいが、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差が、3.0×10-7/℃と大きいため、ディスプレイパネルの反り量が3.9mmであった。

参考として、本発明のディスプレイパネルに適用可能な板ガラスのガラス組成例を表5に示す。例えば、前面板ガラスのガラス組成をガラスA、背面板ガラスのガラス組成をガラスBとし、表1の実施例No.1と同様にディスプレイパネルを作製した場合、得られるディスプレイパネルの反り量は、表1の実施例No.1のディスプレイパネルと同様の値になることが分かる。

本発明のディスプレイパネルは、前面板ガラスと背面板ガラスが低融点封着ガラスを介して気密封着されたディスプレイパネルにおいて、前面板ガラスと背面板ガラスの板厚を2.8mm未満とし、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差を2.0×10-7/℃以下に規制しているため、ディスプレイパネルの製造工程で前面板ガラスと背面板ガラスが低融点封着ガラスで気密封着される際、板ガラスに反りが生じることがなく、ディスプレイパネルの大画面化、高精細化、軽量化の達成に大きく寄与することができる。特に、本発明のディスプレイパネルによれば、前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差に起因する板ガラスの反りを著しく低減することができることに加えて、ディスプレイパネルの画面の歪み、湾曲、ぼやけ等を顕著に低減することができる。その上、セル内部が適切に区画された内部構造を確保することができ、その結果、発光色の濁り(クロストーク)のない高精細な画質を実現することができる。

したがって、本発明のディスプレイパネルは、PDPに好適であるとともに、他のディスプレイにも好適である。本発明のディスプレイパネルは、例えば、FED、プラズマアドレス液晶パネル(PALC)にも好適である。

Claims (15)

  1. 前面板ガラスと背面板ガラスが低融点封着ガラスを介して気密封着されたディスプレイパネルにおいて、前面板ガラスと背面板ガラスの板厚が2.8mm未満であり、且つ前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差が2.0×10-7/℃以下であることを特徴とするディスプレイパネル。
  2. 前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差が1.0×10-7/℃以下であることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイパネル。
  3. 前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差が0.5×10-7/℃以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のディスプレイパネル。
  4. 前面板ガラスと背面板ガラスの板厚が2.0mm未満であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のディスプレイパネル。
  5. 前面板ガラスと背面板ガラスのサイズが32インチ以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のディスプレイパネル。
  6. 低融点封着ガラスの封着厚みが500μm未満であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のディスプレイパネル。
  7. 低融点封着ガラスがBi23−B23系低融点封着ガラスであり、且つ軟化点が450℃以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のディスプレイパネル。
  8. 前面板ガラスと背面板ガラスの歪点が570℃以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のディスプレイパネル。
  9. 前面板ガラスと背面板ガラスが、ガラス組成として質量%表示で、
    SiO2 50〜70%、Al23 0〜10%、MgO 0〜10%、CaO 0〜10%、SrO 0〜15%、BaO 0〜15%、ZrO2 0〜10%、B23 0〜5%、Na2O 0〜10%、K2O 0〜10%を含有し、且つ30〜380℃の温度範囲における熱膨張係数が60〜90×10-7/℃であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のディスプレイパネル。
  10. ディスプレイパネルがプラズマディスプレイパネルであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のディスプレイパネル。
  11. ディスプレイパネルがフィールドエミッションディスプレイパネルであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のディスプレイパネル。
  12. 前面板ガラスと背面板ガラスが低融点封着ガラスを介して気密封着された構造体において、前面板ガラスと背面板ガラスの板厚が2.8mm未満であり、且つ前面板ガラスと背面板ガラスの熱膨張係数差が2.0×10-7/℃以下であることを特徴とする構造体。
  13. 前面板ガラスと背面板ガラスを有するディスプレイパネルを作製するための板ガラスセットであって、前面板ガラスの熱膨張係数をα1、背面板ガラスの熱膨張係数をα2としたときに、−2.0×10-7/℃≦(α1−α2)≦2.0×10-7/℃の関係を満たすことを特徴とするディスプレイパネル作製用板ガラスセット。
  14. 前面板ガラスと背面板ガラスを有するディスプレイパネルを作製するための前面板ガラスであって、前面板ガラスの熱膨張係数をα1、背面板ガラスの熱膨張係数をα2としたときに、−2.0×10-7/℃≦(α1−α2)≦2.0×10-7/℃の関係を満たすことを特徴とする前面板ガラス。
  15. 前面板ガラスと背面板ガラスを有するディスプレイパネルを作製するための背面板ガラスであって、前面板ガラスの熱膨張係数をα1、背面板ガラスの熱膨張係数をα2としたときに、−2.0×10-7/℃≦(α1−α2)≦2.0×10-7/℃の関係を満たすことを特徴とする背面板ガラス。
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