JP4024959B2 - プラズマディスプレイパネル用の誘電体の組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に関する。特に本発明はＰＤＰの誘電体層と隔壁の形成に適用される誘電体の組成物とその組成物の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＤＰは他のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）より製作工程が容易であり、大画面のフラットパネルディスプレイとして注目を浴びている。
図１は交流（ＡＣ）型のＰＤＰのマトリックス形態で配列されたＰＤＰセルの構造を図示している。ＰＤＰセルは上部基板（１０）に維持電極対（１２Ａ、１２Ｂ）、上部誘電体層（１４）及び保護膜（１６）を形成させた上板と、下部基板（１８）にアドレス電極（２０）、下部誘電体層（２２）、隔壁（２４）及び蛍光体層（２６）を形成させた下板とを具備する。なお、本命最初において、方向を意味する上下は説明の便宜にすぎない。上部基板（１０）と下部基板（１８）は互いに対向され、これらの基板（１０、１８）と隔壁（２４）により放電空間が形成されている。
【０００３】
維持電極対（１２Ａ、１２Ｂ）の一つはパネルを走査するための走査パルスを供給する走査電極として利用される。上部の誘電体層（１４）には電荷が蓄積される。保護膜（１６）はスパッタリングによる上部の誘電体層（１４）の損傷を防いでＰＤＰの寿命を延ばすだけでなく、二次電子の放出効率を高めている。保護膜（１６）としては通常酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が利用される。上部基板（１０）と下部基板（１８）が整列させられてアドレス電極（２０）は維持電極対（１２Ａ、１２Ｂ）と交差する。図はわかりやすくするために一方の基板を９０度回転させて示している。このアドレス電極（２０）はディスプレイされたセルを選択するためのデータ信号が供給される。隔壁（２４）は放電により生成された紫外線が隣接した放電セルに漏れるのを防ぐ。蛍光体（２６）は下部誘電体層（２２）及び隔壁（２４）の表面に塗布されて、赤色、緑色または青色の可視光線を発生する役割をする。
【０００４】
このような構造のＰＤＰ放電セルはアドレス電極（２０）と走査／維持電極（１２Ａ）の間の対向放電により選択された後、維持電極対（１２Ａ、１２Ｂ）の間の面放電により放電を維持する。ＰＤＰ放電セルでは維持放電時に発生する紫外線により蛍光体（２６）が発光して可視光が外部に放射される。その結果、放電セルなどを有するＰＤＰは画像を表示する。
【０００５】
図２は図１に図示された隔壁（２４）の製造方法を段階的に説明する流れ図である。
段階Ｓ２で隔壁の材料である母材ガラスの粉末と酸化物充鎮剤粉末を混ぜて混合粉末を作る。この場合、母材ガラス粉末と酸化物充鎮剤粉末を所定の比率で混合した後１０μm以下の微粉末にする。次に、段階Ｓ４で混合粉末を有機溶媒と混合してスクリーン印刷法で利用されるペーストまたはテープキャスチング（Tape Casting）法で利用されるスラリー状態にする。続いて、段階Ｓ６でペーストまたはスラリーを利用して下部基板（１８）上に形成された下部誘電体層（２２）上に隔壁（２４）を形成する。この場合、隔壁（２４）はスクリーン印刷方法、サンドブラスト方法、エッチング法、添加法及びスタンピング（Stamping）法などにより形成することができる。これに対する詳細な説明は後述する。そして、段階Ｓ８で形成された隔壁（２４）を３００〜５００℃の温度の範囲で１５〜２０分間乾燥して有機溶媒を除去した後、５５０〜６００℃範囲で加熱して隔壁（２４）を完成する。
【０００６】
図３Ａ乃至図３Ｄはスクリーン印刷方法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
図３Ａを参照すると、下部基板（１８）上に下部誘電体層（２２）とガラスペーストパターン（２８）が積層された構造が図示されている。ガラスペーストパターン（２８）は母材ガラスと充鎮剤が混合されたガラス粉末を有機溶媒と混合したガラスペーストをスクリーン印刷方法により下部誘電体層（２２）上に所定の厚さに塗布した後所定の時間の間乾燥させて形成される。ついで、図３Ｂ及び図３Ｃに図示されたように、前述したガラスペーストパターン（２８）形成方法を７〜８回繰り返して行う。この結果、所望の高さ例えば、１５０〜２００μｍの高さにガラスペーストパターン（２８）を積層する。このように積層されたガラスペーストパターン（２８）はを焼成して図３Ｄに図示されたように下部誘電体層（２２）上に所定の高さを有する隔壁（２４）が形成される。
【０００７】
図４Ａないし図４Ｆはサンドブラスト方法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
図４Ａに示されたように下部基板（１８）上に形成された下部誘電体層（２２）上にガラスペースト（３０）を塗布した後、図４Ｂに図示されたようにそのガラスペースト（３０）上にフォトレジスタ（３２）を塗布する。次に、図４Ｃに示されたようにマスクパターン（３４）をフォトレジスタ（３２）上に位置させた後、そのマスクパターン（３４）の開口部を通してフォトレジスタ（３２）を露光させる。続いて、マスクパターン（３４）を除去した後フォトレジスタ（３２）で露光されない部分を除去することで図４Ｄに示されたようにフォトレジスタパターン（３２Ａ）を形成する。そして、サンドブラストを利用してフォトレジスタパターン（３２Ａ）を除去することで図４ｅに図示されたようにフォトレジスタパターン（３２Ａ）と同一の形状のガラスペーストパターン（３０Ａ）を形成する。その次、フォトレジスタパターン（３２Ａ）を除去した後、ガラスペーストパターン（３０Ａ）を焼成させて図４Ｆに示されたように下部誘電体層（２２）上に隔壁（２４）を形成する。
【０００８】
図５Ａないし図５Ｃはエッチング方法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
図５Ａに示されたように下部基板（１８）上に形成した誘電体層（２２）上に感光性ペースト（３４）を塗布する。その次、図５Ｂに示されたように感光性ペースト（３４）上にマスクパターン（３６）を配置した後、そのマスクパターン（３６）を通して感光性ペースト（３４）を露光させる。続いて、マスクパターン（３６）を除去した後、感光性ペースト（３４）で露光されない部分をエッチングさせた後エッチングされない部分を焼成することで図５Ｃに示された隔壁（２４）を形成する。
【０００９】
図６Ａないし図６Ｅは添加（Additive）法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
図６Ａに図示されたように下部基板（１８）上に形成された下部誘電体層（２２）上にフォトレジスタ（３８）を塗布する。その次、図６Ｂに示されたようにフォトレジスタ（３８）上にマスクパターン（４０）を配置させた後、そのマスクパターン（４０）を通してフォトレジスタ（３８）を露光する。続いて、マスクパターン（４０）を除去した後、フォトレジスタ（３８）の露光された部分を除去することで図６Ｃに示されたようなフォトレジスタパターン（３８Ａ）を形成する。そして、図６Ｄに示されたようにフォトレジスタパターン（３８Ａ）の間にガラスペースト（３０）を塗布して乾燥させる。続いて、フォトレジスタパターン（３８Ａ）を除去した後ガラスペースト（３０）を焼成させることで図６Ｅに示されたように下部誘電体層（２２）上に隔壁（２４）を形成する。
【００１０】
図７Ａないし図７Ｄはスタンピング方法を利用する隔壁製造方法を段階別に表す断面図である。
図７Ａに示されたように、下部基板（１８）上に形成された下部誘電体層（２２）上にガラスペースト（４２）を塗布する。その次、ガラスペースト（４２）の上に隔壁用の溝が形成された金型（４４）を配置した後、その金型（４４）に所定の圧力を加えてスタンピングして、図７Ｂに示されたように金型（４４）の溝形状に対応するガラスペーストパターン（４２Ａ）を形成する。続いて、図７Ｃに示されたように金型（４４）を分離した後、ガラスペーストパターン（４２Ａ）を焼成させて図７Ｄに示されたように、下部誘電体層（２２）上に隔壁（２４）を形成する。
【００１１】
このように様々な方法により製造することができる隔壁（２４）は下部誘電体層（２２）と共に蛍光体層（２６）から出される背面光を反射してＰＤＰの輝度を増加させる役割を担っている。これによって、下部誘電体層（２２）及び隔壁（２４）は高い反射率を有するための緻密な組織が要求される。また、下部誘電体層（２２）及び隔壁（２４）は素子の応答特性を良くするために低い誘電率とし、かつ亀裂を防ぐための低い熱膨張係数とし、かつ熱的安定性及び焼成時下部基板（１８）の亀裂を防ぐために低い焼成温度が要求される。このために、下部誘電体層（２２）及び隔壁（２４）は同一の系列の母材ガラスと酸化物充鎮剤を使用している。例えば、隔壁（２４）材料では大量のＰｂＯ成分を含むＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系、またはＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯ系の母材ガラス粉末にＴｉＯ2とＡｌ2Ｏ3とで構成された酸化物充鎮剤粉末が混合されたガラスセラミックス材料が使用されている。従来の隔壁（２４）材料に含まれている母材ガラスの組成物と組成比を示せば次の表１の通りである。
【００１２】
【００１３】
ここで、母材ガラス組成物の組成比は隔壁の重さを１００重量％と仮定して算出し、充鎮剤組成物の組成比もまた隔壁重さを１００重量％と仮定して算出した。表１のように従来の隔壁（２４）用母材ガラスには６０〜８０％の大きい比重を占める酸化鉛（ＰｂＯ）を含むＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系またはＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯ系が使用されている。酸化物充鎮剤でＴｉＯ2は隔壁（２４）の反射率と結晶性を増加させる役割をする。詳細すると、反射率と比例する母材ガラスの屈折率は１.４〜１.５であるが、ＴｉＯ2の屈折率は２.７であるのでＴｉＯ2は隔壁の反射率を増加させる重要な要素になる。また、ＴｉＯ2は隔壁の結晶性を高くし、反射率を増加させる。そして、酸化物充鎮剤でＡｌ2Ｏ3は隔壁（２４）の熱膨張係数を低下させる役割をする。表２は表１に表したような組成比を有する組成物が適用された隔壁（２４）の特性を表す。
【００１４】
なお、上記母材ガラスは４０〜７０％で充填剤は３０〜６０％である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような隔壁（２４）材料は１３〜１５に該当する高い誘電率を有することによって素子の応答速度が遅延されるという問題点がある。また、隔壁（２４）は前述したように下部基板（１８）上に形成された後下部基板（１８）と共に焼成する。この場合、従来のように隔壁（２４）の材料が高い焼成温度を有すると、隔壁（２４）焼成時下部基板（１８）が変形または破損されるという問題点もある。さらに、従来の隔壁（２４）材料は高い比重のＰｂＯにより環境汚染を誘発するだけでなく素子の重さが増大するという問題点がある。
【００１６】
従って、本発明の目的は光学的、熱的、電気的要求を満足させることができるプラズマディスプレイパネル用の誘電体組成物を提供することである。
本発明の他の目的はＰｂＯの組成比が低い母材ガラスを使用することでＰｂＯによる環境汚染を防ぐことができるプラズマディスプレイパネル用の誘電体組成物を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によるプラズマディスプレイパネル用の誘電体組成物はＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスと、酸化物充鎮剤を含むことを特徴とする。
本発明によるプラズマディスプレイパネル用の誘電体組成物は母材ガラスと、３０〜９０重量％のＡｌ2Ｏ3、５〜１５重量％のＶ2Ｏ5、５〜１０重量％のＴｉＯ2、０〜２０重量％のＭｇ2Ａｌ3（ＡｌＳｉ5Ｏ18）及び０〜２０重量％のＬｉＡｌ（Ｓｉ2Ｏ6）の中少なくとも一つ以上を構成とする酸化物充鎮剤を含むことを特徴とする。
本発明によるプラズマディスプレイパネル用の誘電体組成物はＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスと、３０〜９０重量％のＡｌ2Ｏ3、５〜１５重量％のＶ2Ｏ5、５〜１０重量％のＴｉＯ2、０〜２０重量％のＭｇ2Ａｌ3（ＡｌＳｉ5Ｏ18）及び０〜２０重量％のＬｉＡｌ（Ｓｉ2Ｏ6）の中少なくとも一つ以上を構成とする酸化物充鎮剤を含むことを特徴とする。
【００１８】
【作用】
本発明によるＰＤＰ用誘電体組成物はＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスを含むことで誘電体が比較的に低い誘電率を有するようになり、素子の応答速度を向上させることができる。また、本発明によるＰＤＰ用誘電体組成物はＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスを含むことで反射率が増加して輝度を向上させることができる。併せて、本発明によるＰＤＰ用誘電体組成物はＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスを含むことで焼成温度を低下させ、熱膨張係数を減少させることができ、誘電体の亀裂及び下部基板の変形または亀裂を防ぐことができる。さらに、本発明によるＰＤＰ用誘電体組成物はＰｂＯ成分が少ない母材ガラスを含むのでＰｂＯによる環境汚染などの問題を少なくできるだけではなく、ＰＤＰ素子の重量を減少させることができる。
【００１９】
【発明の実施形態】
以下、本発明の好ましい実施形態に対して詳細に説明する。
本発明の実施形態によるＰＤＰ用誘電体組成物は隔壁及び下板誘電体層に適用される。Ｐ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスと酸化物充鎮剤を含む。この場合、Ｐ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスと酸化物充鎮剤に対する詳細な組成物及び組成比の例をあげると次の表３の通りである。
【００２０】
【表３】
【００２１】
表３でＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラス組成物の組成比は母材ガラスの重さを１００重量％と仮定して算出し、酸化物充鎮剤組成物の組成比は酸化物充鎮剤の重さを１００重量％と仮定して算出してある。このような誘電体組成物でＴｉＯ2はＶ2Ｏ5 と併せて誘電体の組成物の結晶性を増大させ誘電体の反射率を増加させる目的として添加している。そして、Ａｌ2Ｏ3及び酸化化合物は誘電体材料の誘電率を低下させて、熱膨張係数を調節するために添加する。詳細には、熱膨張係数が１２０〜１４０×１０ー7℃の範囲である母材ガラスＡｌ2Ｏ3及び酸化化合物のような低熱膨張係数の充鎮剤を混合することでその混合比率によって熱膨張係数が７０〜８５０×１０ー7℃の範囲の誘電体材料が得られる。表３で酸化物充鎮剤や組成物ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｍｇ2Ａｌ3（ＡｌＳｉ5Ｏ18）、Ｖ2Ｏ5、ＬｉＡｌ（Ｓｉ2Ｏ6）それぞれを、Ｐ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスすべてに添加することができるが、誘電体に要求される特性によって選択的に添加することもできる。
表４は表３に表した組成物が適用された誘電体の特徴を表している。
【００２２】
ただし、母材ガラスと充填材は、前者が４０〜８０％で後者が２０〜６０％である。
【００２３】
上記のように、本発明による組成物が適用された誘電体は４０〜８０重量％の母材ガラスと２０〜６０重量％の充鎮剤を含む。表４で本発明の組成物が適用された誘電体の焼成温度は５３０〜５８０℃であり、表２に表れた従来の組成物が適用された隔壁、即ち誘電体の焼成温度５８０〜６００℃より低くなっていることが分かる。また、表４で誘電体の誘電率は７〜１０であり、表２の従来の誘電体の誘電率の１３〜１５より低く、また反射率が５０〜５５で、表２の従来誘電体の反射率５０〜６０より低いことが分かる。そして、本実施形態の誘電体熱膨張係数は７０〜８０×１０-7℃で、表２の従来誘電体の熱膨張係数と同一であることが分かる。結果的に、本発明による誘電体組成物はＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスを含むことで熱的安定性、低誘電体率の特性を確保することができる。また、ＰｂＯ成分が低い母材ガラスを使用するので環境汚染などの問題を少なくすることができる。
【００２４】
本発明によるＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスと酸化物充鎮剤を含む誘電体組成物が適用される隔壁製造方法を図２を参照して説明する。
段階Ｓ２でＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラス粉末と酸化物充鎮剤粉末を混合してグラスセラミックス粉末を作る。このＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラス粉末の製造過程を詳細に説明する。表３に表した母材ガラス組成物それぞれの原材料を設定された組成比に計量した後タンブリングミッキサ（Tumbling Mixer）を利用して所定の時間の間混合する。その次、混合された原材料を電気溶融炉を利用して溶融させる。その溶融条件である温度範囲は１０００〜１２００℃程度に設定する。溶融時間は１〜５時間程度に設定する。そして、均質度維持のために溶融されたガラスを攪拌器を利用して数回攪拌する。それにより溶融されたガラスは緻密な組織を有するようになる。続いて、溶融されたガラスをクエンチングローラ（Quenching Roller）を利用して急速冷却させることでガラス破片（コレット）を作成する。そして、ガラス破片をボールミルを利用して１６時間の間製粉した後＃１７０、＃２７０ふるいに順番に通過させ、平均粒子の大きさが１０μｍ以下の粒度の母材ガラス粉末を作る。この場合、ミリング条件であるミリングジャー（Milling Jar）の充填量は２５０ｇに設定して、ボールタイプのシリンダの単位概数は４４ＥＡ／ｊａｒ、ミリング速度は７０ｒｐｍ、ミリング時間は１６時間に設定して潤滑剤としてはＩＰＡ溶液２ｍｌを使用する。このような過程により作られた母材ガラス粉末に前記表３のような組成比を有する充鎮剤粉末を２０〜６０重量％程添加してグラスセラミックス粉末を作る。この場合、母材ガラス粉末と酸化物充鎮剤粉末をタンブリングミッキサで７時間程度混合した後混合された粉末を１５０℃のドライオーブンに入れて２時間以上乾燥させることでグラスーセラミックス粉末を作る。
【００２５】
その次、段階Ｓ４でＳ２段階で作られたグラスーセラミックス材料を有機溶媒と混合してスクリーン印刷用ペーストまたはテープキャスティング用スラリーを作る。この場合、グラスーセラミックス粉末と有機溶媒の混合比率は７０：３０程度が適当であり、この比率は母材ガラス粉末と酸化物充鎮剤の種類によって調節される。有機溶媒としてはＢＣＡ（Butyl Carbitol Acetate）、ＢＣ（Butyl Carbitol）及びＥＣ（Ethyl Cellulose）が所定の比率で混合されたものを使用する。ここで、ＥＣはペーストまたはスラリーの粘度を変化させ流動性及び焼結特性に影響を与える。このＥＣの混合比率は１０％が適当であり、ＢＣＡの混合比率は６０％、ＢＣの混合比率は２０％が適当である。そして、スクリーン印刷ペーストの粘度は７０，０００〜１００，０００（ｃｐｓ）程度の範囲が適当であり、テープキャスティングスラリーの粘度は７００〜１，０００（ｃｐｓ）程度の範囲が適当である。ここで、ペースト及びスラリーの粘度は後工程によって異なるように調節する。
【００２６】
続いて、段階Ｓ６ではＳ４段階で作られたペーストまたはスラリーにより下部基板上に形成された下部誘電体上に隔壁を形成する。この場合、隔壁は前述した隔壁製造方法の中一つを利用して形成する。
そして、段階Ｓ８で隔壁を焼成して完成する。この場合、隔壁が形成された下部基板を２０分程度乾燥した後、加熱炉を利用して隔壁を焼成させることで隔壁を完成する。この時、隔壁の焼成温度は通常混合粉末に対するＤＴＡ（Differential Thermal Analysis）分析結果から得られた結晶化温度で決定され、本発明の実施形態による混合粉末は５３０〜５８０℃の焼成温度で１５分から３０分程度焼成させることが適当である。
【００２７】
【発明の効果】
上述したように、本発明によるＰＤＰ用誘電体組成物はＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスを含む。そのため、誘電体が比較的に低い誘電率を有するようになり、素子の応答速度を向上させることができる。また、反射率が増加して輝度を向上させることができる。さらに、焼成温度が低下し、熱膨張係数が減少するので誘電体の亀裂及び下部基板の変形または亀裂を防ぐことができる。
さらに、本発明によるＰＤＰ用誘電体組成物はＰｂＯ成分が減少した母材ガラスを含むのでＰｂＯによる環境汚染などの問題を少なくすることができるだけでなくＰＤＰ素子の重量を減少させることができる。
【００２８】
以上説明した内容を通して当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多用な変更及び修正が可能である。従って、本発明の技術的範囲は明細書の詳細な説明に記載戯れた内容に限らず特許請求の範囲により定めなければならないであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的プラズマディスプレイパネル放電セル構造を表す断面図である。
【図２】 隔壁製造方法を段階的に説明する流れ図である。
【図３】 スクリーン印刷法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
【図４】 サンドブラスト法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
【図５】 エッチング法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
【図６】 添加法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
【図７】 スタンピング法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
【符号の説明】
１０：上部基板 １２Ａ：走査／維持電極
１２Ｂ：維持電極 １４：上部誘電体層
１６：保護膜 １８：下部基板
２０：アドレス電極
２８、３０Ａ、４２Ａ：ガラスペーストパターン
２２：下部誘電体層 ２４：隔壁
２６：蛍光体 ３０、４２：ガラスペースト
３２、３８：フォトレジスタ
３２Ａ、３８Ａ：フォトレジスタパターン
３６、４０：マスクパターン ３４：感光性ペースト
４４：金型
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に関する。特に本発明はＰＤＰの誘電体層と隔壁の形成に適用される誘電体の組成物とその組成物の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＤＰは他のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）より製作工程が容易であり、大画面のフラットパネルディスプレイとして注目を浴びている。
図１は交流（ＡＣ）型のＰＤＰのマトリックス形態で配列されたＰＤＰセルの構造を図示している。ＰＤＰセルは上部基板（１０）に維持電極対（１２Ａ、１２Ｂ）、上部誘電体層（１４）及び保護膜（１６）を形成させた上板と、下部基板（１８）にアドレス電極（２０）、下部誘電体層（２２）、隔壁（２４）及び蛍光体層（２６）を形成させた下板とを具備する。なお、本命最初において、方向を意味する上下は説明の便宜にすぎない。上部基板（１０）と下部基板（１８）は互いに対向され、これらの基板（１０、１８）と隔壁（２４）により放電空間が形成されている。
【０００３】
維持電極対（１２Ａ、１２Ｂ）の一つはパネルを走査するための走査パルスを供給する走査電極として利用される。上部の誘電体層（１４）には電荷が蓄積される。保護膜（１６）はスパッタリングによる上部の誘電体層（１４）の損傷を防いでＰＤＰの寿命を延ばすだけでなく、二次電子の放出効率を高めている。保護膜（１６）としては通常酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が利用される。上部基板（１０）と下部基板（１８）が整列させられてアドレス電極（２０）は維持電極対（１２Ａ、１２Ｂ）と交差する。図はわかりやすくするために一方の基板を９０度回転させて示している。このアドレス電極（２０）はディスプレイされたセルを選択するためのデータ信号が供給される。隔壁（２４）は放電により生成された紫外線が隣接した放電セルに漏れるのを防ぐ。蛍光体（２６）は下部誘電体層（２２）及び隔壁（２４）の表面に塗布されて、赤色、緑色または青色の可視光線を発生する役割をする。
【０００４】
このような構造のＰＤＰ放電セルはアドレス電極（２０）と走査／維持電極（１２Ａ）の間の対向放電により選択された後、維持電極対（１２Ａ、１２Ｂ）の間の面放電により放電を維持する。ＰＤＰ放電セルでは維持放電時に発生する紫外線により蛍光体（２６）が発光して可視光が外部に放射される。その結果、放電セルなどを有するＰＤＰは画像を表示する。
【０００５】
図２は図１に図示された隔壁（２４）の製造方法を段階的に説明する流れ図である。
段階Ｓ２で隔壁の材料である母材ガラスの粉末と酸化物充鎮剤粉末を混ぜて混合粉末を作る。この場合、母材ガラス粉末と酸化物充鎮剤粉末を所定の比率で混合した後１０μm以下の微粉末にする。次に、段階Ｓ４で混合粉末を有機溶媒と混合してスクリーン印刷法で利用されるペーストまたはテープキャスチング（Tape Casting）法で利用されるスラリー状態にする。続いて、段階Ｓ６でペーストまたはスラリーを利用して下部基板（１８）上に形成された下部誘電体層（２２）上に隔壁（２４）を形成する。この場合、隔壁（２４）はスクリーン印刷方法、サンドブラスト方法、エッチング法、添加法及びスタンピング（Stamping）法などにより形成することができる。これに対する詳細な説明は後述する。そして、段階Ｓ８で形成された隔壁（２４）を３００〜５００℃の温度の範囲で１５〜２０分間乾燥して有機溶媒を除去した後、５５０〜６００℃範囲で加熱して隔壁（２４）を完成する。
【０００６】
図３Ａ乃至図３Ｄはスクリーン印刷方法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
図３Ａを参照すると、下部基板（１８）上に下部誘電体層（２２）とガラスペーストパターン（２８）が積層された構造が図示されている。ガラスペーストパターン（２８）は母材ガラスと充鎮剤が混合されたガラス粉末を有機溶媒と混合したガラスペーストをスクリーン印刷方法により下部誘電体層（２２）上に所定の厚さに塗布した後所定の時間の間乾燥させて形成される。ついで、図３Ｂ及び図３Ｃに図示されたように、前述したガラスペーストパターン（２８）形成方法を７〜８回繰り返して行う。この結果、所望の高さ例えば、１５０〜２００μｍの高さにガラスペーストパターン（２８）を積層する。このように積層されたガラスペーストパターン（２８）はを焼成して図３Ｄに図示されたように下部誘電体層（２２）上に所定の高さを有する隔壁（２４）が形成される。
【０００７】
図４Ａないし図４Ｆはサンドブラスト方法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
図４Ａに示されたように下部基板（１８）上に形成された下部誘電体層（２２）上にガラスペースト（３０）を塗布した後、図４Ｂに図示されたようにそのガラスペースト（３０）上にフォトレジスタ（３２）を塗布する。次に、図４Ｃに示されたようにマスクパターン（３４）をフォトレジスタ（３２）上に位置させた後、そのマスクパターン（３４）の開口部を通してフォトレジスタ（３２）を露光させる。続いて、マスクパターン（３４）を除去した後フォトレジスタ（３２）で露光されない部分を除去することで図４Ｄに示されたようにフォトレジスタパターン（３２Ａ）を形成する。そして、サンドブラストを利用してフォトレジスタパターン（３２Ａ）を除去することで図４ｅに図示されたようにフォトレジスタパターン（３２Ａ）と同一の形状のガラスペーストパターン（３０Ａ）を形成する。その次、フォトレジスタパターン（３２Ａ）を除去した後、ガラスペーストパターン（３０Ａ）を焼成させて図４Ｆに示されたように下部誘電体層（２２）上に隔壁（２４）を形成する。
【０００８】
図５Ａないし図５Ｃはエッチング方法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
図５Ａに示されたように下部基板（１８）上に形成した誘電体層（２２）上に感光性ペースト（３４）を塗布する。その次、図５Ｂに示されたように感光性ペースト（３４）上にマスクパターン（３６）を配置した後、そのマスクパターン（３６）を通して感光性ペースト（３４）を露光させる。続いて、マスクパターン（３６）を除去した後、感光性ペースト（３４）で露光されない部分をエッチングさせた後エッチングされない部分を焼成することで図５Ｃに示された隔壁（２４）を形成する。
【０００９】
図６Ａないし図６Ｅは添加（Additive）法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
図６Ａに図示されたように下部基板（１８）上に形成された下部誘電体層（２２）上にフォトレジスタ（３８）を塗布する。その次、図６Ｂに示されたようにフォトレジスタ（３８）上にマスクパターン（４０）を配置させた後、そのマスクパターン（４０）を通してフォトレジスタ（３８）を露光する。続いて、マスクパターン（４０）を除去した後、フォトレジスタ（３８）の露光された部分を除去することで図６Ｃに示されたようなフォトレジスタパターン（３８Ａ）を形成する。そして、図６Ｄに示されたようにフォトレジスタパターン（３８Ａ）の間にガラスペースト（３０）を塗布して乾燥させる。続いて、フォトレジスタパターン（３８Ａ）を除去した後ガラスペースト（３０）を焼成させることで図６Ｅに示されたように下部誘電体層（２２）上に隔壁（２４）を形成する。
【００１０】
図７Ａないし図７Ｄはスタンピング方法を利用する隔壁製造方法を段階別に表す断面図である。
図７Ａに示されたように、下部基板（１８）上に形成された下部誘電体層（２２）上にガラスペースト（４２）を塗布する。その次、ガラスペースト（４２）の上に隔壁用の溝が形成された金型（４４）を配置した後、その金型（４４）に所定の圧力を加えてスタンピングして、図７Ｂに示されたように金型（４４）の溝形状に対応するガラスペーストパターン（４２Ａ）を形成する。続いて、図７Ｃに示されたように金型（４４）を分離した後、ガラスペーストパターン（４２Ａ）を焼成させて図７Ｄに示されたように、下部誘電体層（２２）上に隔壁（２４）を形成する。
【００１１】
このように様々な方法により製造することができる隔壁（２４）は下部誘電体層（２２）と共に蛍光体層（２６）から出される背面光を反射してＰＤＰの輝度を増加させる役割を担っている。これによって、下部誘電体層（２２）及び隔壁（２４）は高い反射率を有するための緻密な組織が要求される。また、下部誘電体層（２２）及び隔壁（２４）は素子の応答特性を良くするために低い誘電率とし、かつ亀裂を防ぐための低い熱膨張係数とし、かつ熱的安定性及び焼成時下部基板（１８）の亀裂を防ぐために低い焼成温度が要求される。このために、下部誘電体層（２２）及び隔壁（２４）は同一の系列の母材ガラスと酸化物充鎮剤を使用している。例えば、隔壁（２４）材料では大量のＰｂＯ成分を含むＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系、またはＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯ系の母材ガラス粉末にＴｉＯ2とＡｌ2Ｏ3とで構成された酸化物充鎮剤粉末が混合されたガラスセラミックス材料が使用されている。従来の隔壁（２４）材料に含まれている母材ガラスの組成物と組成比を示せば次の表１の通りである。
【００１２】
ここで、母材ガラス組成物の組成比は隔壁の重さを１００重量％と仮定して算出し、充鎮剤組成物の組成比もまた隔壁重さを１００重量％と仮定して算出した。表１のように従来の隔壁（２４）用母材ガラスには６０〜８０％の大きい比重を占める酸化鉛（ＰｂＯ）を含むＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系またはＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯ系が使用されている。酸化物充鎮剤でＴｉＯ2は隔壁（２４）の反射率と結晶性を増加させる役割をする。詳細すると、反射率と比例する母材ガラスの屈折率は１.４〜１.５であるが、ＴｉＯ2の屈折率は２.７であるのでＴｉＯ2は隔壁の反射率を増加させる重要な要素になる。また、ＴｉＯ2は隔壁の結晶性を高くし、反射率を増加させる。そして、酸化物充鎮剤でＡｌ2Ｏ3は隔壁（２４）の熱膨張係数を低下させる役割をする。表２は表１に表したような組成比を有する組成物が適用された隔壁（２４）の特性を表す。
【００１４】
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような隔壁（２４）材料は１３〜１５に該当する高い誘電率を有することによって素子の応答速度が遅延されるという問題点がある。また、隔壁（２４）は前述したように下部基板（１８）上に形成された後下部基板（１８）と共に焼成する。この場合、従来のように隔壁（２４）の材料が高い焼成温度を有すると、隔壁（２４）焼成時下部基板（１８）が変形または破損されるという問題点もある。さらに、従来の隔壁（２４）材料は高い比重のＰｂＯにより環境汚染を誘発するだけでなく素子の重さが増大するという問題点がある。
【００１６】
従って、本発明の目的は光学的、熱的、電気的要求を満足させることができるプラズマディスプレイパネル用の誘電体組成物を提供することである。
本発明の他の目的はＰｂＯの組成比が低い母材ガラスを使用することでＰｂＯによる環境汚染を防ぐことができるプラズマディスプレイパネル用の誘電体組成物を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によるプラズマディスプレイパネル用の誘電体組成物はＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスと、酸化物充鎮剤を含むことを特徴とする。
本発明によるプラズマディスプレイパネル用の誘電体組成物は母材ガラスと、３０〜９０重量％のＡｌ2Ｏ3、５〜１５重量％のＶ2Ｏ5、５〜１０重量％のＴｉＯ2、０〜２０重量％のＭｇ2Ａｌ3（ＡｌＳｉ5Ｏ18）及び０〜２０重量％のＬｉＡｌ（Ｓｉ2Ｏ6）の中少なくとも一つ以上を構成とする酸化物充鎮剤を含むことを特徴とする。
本発明によるプラズマディスプレイパネル用の誘電体組成物はＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスと、３０〜９０重量％のＡｌ2Ｏ3、５〜１５重量％のＶ2Ｏ5、５〜１０重量％のＴｉＯ2、０〜２０重量％のＭｇ2Ａｌ3（ＡｌＳｉ5Ｏ18）及び０〜２０重量％のＬｉＡｌ（Ｓｉ2Ｏ6）の中少なくとも一つ以上を構成とする酸化物充鎮剤を含むことを特徴とする。
【００１８】
【作用】
本発明によるＰＤＰ用誘電体組成物はＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスを含むことで誘電体が比較的に低い誘電率を有するようになり、素子の応答速度を向上させることができる。また、本発明によるＰＤＰ用誘電体組成物はＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスを含むことで反射率が増加して輝度を向上させることができる。併せて、本発明によるＰＤＰ用誘電体組成物はＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスを含むことで焼成温度を低下させ、熱膨張係数を減少させることができ、誘電体の亀裂及び下部基板の変形または亀裂を防ぐことができる。さらに、本発明によるＰＤＰ用誘電体組成物はＰｂＯ成分が少ない母材ガラスを含むのでＰｂＯによる環境汚染などの問題を少なくできるだけではなく、ＰＤＰ素子の重量を減少させることができる。
【００１９】
【発明の実施形態】
以下、本発明の好ましい実施形態に対して詳細に説明する。
本発明の実施形態によるＰＤＰ用誘電体組成物は隔壁及び下板誘電体層に適用される。Ｐ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスと酸化物充鎮剤を含む。この場合、Ｐ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスと酸化物充鎮剤に対する詳細な組成物及び組成比の例をあげると次の表３の通りである。
【００２０】
【表３】
表３でＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラス組成物の組成比は母材ガラスの重さを１００重量％と仮定して算出し、酸化物充鎮剤組成物の組成比は酸化物充鎮剤の重さを１００重量％と仮定して算出してある。このような誘電体組成物でＴｉＯ2はＶ2Ｏ5 と併せて誘電体の組成物の結晶性を増大させ誘電体の反射率を増加させる目的として添加している。そして、Ａｌ2Ｏ3及び酸化化合物は誘電体材料の誘電率を低下させて、熱膨張係数を調節するために添加する。詳細には、熱膨張係数が１２０〜１４０×１０ー7℃の範囲である母材ガラスＡｌ2Ｏ3及び酸化化合物のような低熱膨張係数の充鎮剤を混合することでその混合比率によって熱膨張係数が７０〜８５０×１０ー7℃の範囲の誘電体材料が得られる。表３で酸化物充鎮剤や組成物ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｍｇ2Ａｌ3（ＡｌＳｉ5Ｏ18）、Ｖ2Ｏ5、ＬｉＡｌ（Ｓｉ2Ｏ6）それぞれを、Ｐ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスすべてに添加することができるが、誘電体に要求される特性によって選択的に添加することもできる。
表４は表３に表した組成物が適用された誘電体の特徴を表している。
【００２２】
【００２３】
上記のように、本発明による組成物が適用された誘電体は４０〜８０重量％の母材ガラスと２０〜６０重量％の充鎮剤を含む。表４で本発明の組成物が適用された誘電体の焼成温度は５３０〜５８０℃であり、表２に表れた従来の組成物が適用された隔壁、即ち誘電体の焼成温度５８０〜６００℃より低くなっていることが分かる。また、表４で誘電体の誘電率は７〜１０であり、表２の従来の誘電体の誘電率の１３〜１５より低く、また反射率が５０〜５５で、表２の従来誘電体の反射率５０〜６０より低いことが分かる。そして、本実施形態の誘電体熱膨張係数は７０〜８０×１０-7℃で、表２の従来誘電体の熱膨張係数と同一であることが分かる。結果的に、本発明による誘電体組成物はＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスを含むことで熱的安定性、低誘電体率の特性を確保することができる。また、ＰｂＯ成分が低い母材ガラスを使用するので環境汚染などの問題を少なくすることができる。
【００２４】
本発明によるＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスと酸化物充鎮剤を含む誘電体組成物が適用される隔壁製造方法を図２を参照して説明する。
段階Ｓ２でＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラス粉末と酸化物充鎮剤粉末を混合してグラスセラミックス粉末を作る。このＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラス粉末の製造過程を詳細に説明する。表３に表した母材ガラス組成物それぞれの原材料を設定された組成比に計量した後タンブリングミッキサ（Tumbling Mixer）を利用して所定の時間の間混合する。その次、混合された原材料を電気溶融炉を利用して溶融させる。その溶融条件である温度範囲は１０００〜１２００℃程度に設定する。溶融時間は１〜５時間程度に設定する。そして、均質度維持のために溶融されたガラスを攪拌器を利用して数回攪拌する。それにより溶融されたガラスは緻密な組織を有するようになる。続いて、溶融されたガラスをクエンチングローラ（Quenching Roller）を利用して急速冷却させることでガラス破片（コレット）を作成する。そして、ガラス破片をボールミルを利用して１６時間の間製粉した後＃１７０、＃２７０ふるいに順番に通過させ、平均粒子の大きさが１０μｍ以下の粒度の母材ガラス粉末を作る。この場合、ミリング条件であるミリングジャー（Milling Jar）の充填量は２５０ｇに設定して、ボールタイプのシリンダの単位概数は４４ＥＡ／ｊａｒ、ミリング速度は７０ｒｐｍ、ミリング時間は１６時間に設定して潤滑剤としてはＩＰＡ溶液２ｍｌを使用する。このような過程により作られた母材ガラス粉末に前記表３のような組成比を有する充鎮剤粉末を２０〜６０重量％程添加してグラスセラミックス粉末を作る。この場合、母材ガラス粉末と酸化物充鎮剤粉末をタンブリングミッキサで７時間程度混合した後混合された粉末を１５０℃のドライオーブンに入れて２時間以上乾燥させることでグラスーセラミックス粉末を作る。
【００２５】
その次、段階Ｓ４でＳ２段階で作られたグラスーセラミックス材料を有機溶媒と混合してスクリーン印刷用ペーストまたはテープキャスティング用スラリーを作る。この場合、グラスーセラミックス粉末と有機溶媒の混合比率は７０：３０程度が適当であり、この比率は母材ガラス粉末と酸化物充鎮剤の種類によって調節される。有機溶媒としてはＢＣＡ（Butyl Carbitol Acetate）、ＢＣ（Butyl Carbitol）及びＥＣ（Ethyl Cellulose）が所定の比率で混合されたものを使用する。ここで、ＥＣはペーストまたはスラリーの粘度を変化させ流動性及び焼結特性に影響を与える。このＥＣの混合比率は１０％が適当であり、ＢＣＡの混合比率は６０％、ＢＣの混合比率は２０％が適当である。そして、スクリーン印刷ペーストの粘度は７０，０００〜１００，０００（ｃｐｓ）程度の範囲が適当であり、テープキャスティングスラリーの粘度は７００〜１，０００（ｃｐｓ）程度の範囲が適当である。ここで、ペースト及びスラリーの粘度は後工程によって異なるように調節する。
【００２６】
続いて、段階Ｓ６ではＳ４段階で作られたペーストまたはスラリーにより下部基板上に形成された下部誘電体上に隔壁を形成する。この場合、隔壁は前述した隔壁製造方法の中一つを利用して形成する。
そして、段階Ｓ８で隔壁を焼成して完成する。この場合、隔壁が形成された下部基板を２０分程度乾燥した後、加熱炉を利用して隔壁を焼成させることで隔壁を完成する。この時、隔壁の焼成温度は通常混合粉末に対するＤＴＡ（Differential Thermal Analysis）分析結果から得られた結晶化温度で決定され、本発明の実施形態による混合粉末は５３０〜５８０℃の焼成温度で１５分から３０分程度焼成させることが適当である。
【００２７】
【発明の効果】
上述したように、本発明によるＰＤＰ用誘電体組成物はＰ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスを含む。そのため、誘電体が比較的に低い誘電率を有するようになり、素子の応答速度を向上させることができる。また、反射率が増加して輝度を向上させることができる。さらに、焼成温度が低下し、熱膨張係数が減少するので誘電体の亀裂及び下部基板の変形または亀裂を防ぐことができる。
さらに、本発明によるＰＤＰ用誘電体組成物はＰｂＯ成分が減少した母材ガラスを含むのでＰｂＯによる環境汚染などの問題を少なくすることができるだけでなくＰＤＰ素子の重量を減少させることができる。
【００２８】
以上説明した内容を通して当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多用な変更及び修正が可能である。従って、本発明の技術的範囲は明細書の詳細な説明に記載戯れた内容に限らず特許請求の範囲により定めなければならないであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的プラズマディスプレイパネル放電セル構造を表す断面図である。
【図２】 隔壁製造方法を段階的に説明する流れ図である。
【図３】 スクリーン印刷法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
【図４】 サンドブラスト法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
【図５】 エッチング法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
【図６】 添加法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
【図７】 スタンピング法を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
【符号の説明】
１０：上部基板 １２Ａ：走査／維持電極
１２Ｂ：維持電極 １４：上部誘電体層
１６：保護膜 １８：下部基板
２０：アドレス電極
２８、３０Ａ、４２Ａ：ガラスペーストパターン
２２：下部誘電体層 ２４：隔壁
２６：蛍光体 ３０、４２：ガラスペースト
３２、３８：フォトレジスタ
３２Ａ、３８Ａ：フォトレジスタパターン
３６、４０：マスクパターン ３４：感光性ペースト
４４：金型
Claims (4)
- Ｐ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスと、酸化物の充填剤とを含み、
前記Ｐ 2 Ｏ 5 −ＰｂＯ−Ｋ 2 Ｏ系母材ガラスは、
４５〜６５重量％のＰ 2 Ｏ 5 と、１０〜３５重量％のＰｂＯと、５〜２０重量％のＫ 2 Ｏと、１〜７重量％のＺｎＯと、１〜４重量％のＭｇＯと、１〜４重量％のＢａＯと、０〜４重量％のＣａＯと、０〜５重量％のＮａ 2 Ｏと、０〜４重量％のＶ 2 Ｏ 5 と、０〜４重量％のＡｌ 2 Ｏ 3 を含むことを特徴とするプラズマディスプレイパネル用の誘電体の組成物。 - 前記誘電体の組成物は前記プラズマディスプレイパネルの上部誘電体層、下部誘電体層または隔壁の中少なくとも一つ以上に適用されることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル用の誘電体の組成物。
- Ｐ2Ｏ5−ＰｂＯ−Ｋ2Ｏ系母材ガラスは、３０〜９０重量％のＡｌ2Ｏ3、５〜１５重量％のＶ2Ｏ5、５〜１０重量％のＴｉＯ2 を酸化物充填剤として含むとともに、０〜２０重量％のＭｇＡｌ3（ＡｌＳｉ5Ｏ18）及び０〜２０重量％のＬｉＡｌ（Ｓｉ2Ｏ6）の中少なくとも一つ以上を酸化物充填剤として含み、前記Ｐ 2 Ｏ 5 −ＰｂＯ−Ｋ 2 Ｏ系母材ガラスは、４５〜６５重量％のＰ 2 Ｏ 5 と、１０〜３５重量％のＰｂＯと、５〜２０重量％のＫ 2 Ｏと、１〜７重量％のＺｎＯと、１〜４重量％のＭｇＯと、１〜４重量％のＢａＯと、０〜４重量％のＣａＯと、０〜５重量％のＮａ 2 Ｏと、０〜４重量％のＶ 2 Ｏ 5 と、０〜４重量％のＡｌ 2 Ｏ 3 を含むことを特徴とするプラズマディスプレイパネル用の誘電体の組成物。
- 前記誘電体の組成物は前記プラズマディスプレイパネルの上部誘電体層、下部誘電体層または隔壁の中少なくとも一つ以上に適用されることを特徴とする請求項３記載のプラズマディスプレイパネル用の誘電体の組成物。
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