JP4088824B2 - プラズマディスプレーパネル用誘電体ガラス、プラズマディスプレーパネルの誘電体層形成方法、及びプラズマディスプレーパネル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレーパネルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
プラズマディスプレーパネルは、前面ガラス板に形成されたプラズマ放電用の走査電極上に、放電維持のために膜厚30〜40μmの透明な誘電体層が形成されている。走査電極にはAgが広く用いられている。誘電体層は透明性に優れ、また高い耐電圧を有することが要求されるが、これらの特性は、誘電体と電極との反応性、誘電体層の表面平滑性及び層内の泡の状態に大きく左右される。
【0003】
従来、このような誘電体層を形成する方法として、ガラス粉末等の粉末成分とビークル(溶剤に熱可塑性樹脂等を溶かしたもの)を混練して作製したペースト状の誘電体形成材料をスクリーン印刷して、焼成する方法が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の誘電体材料では、Ag電極とガラスが反応して誘電体層が黄色に着色(黄変)する現象が生じて透過率が低下する。黄変を防止するために誘電体層を低温で形成すると、平滑で均一な膜厚を有する塗布層が形成し難く、泡が多数残存するため、透明性が高く、耐電圧の高い誘電体層を形成することが難しいという問題が生じる。
【0005】
ところが、近年、特開平11−162355、特許2705530等に開示されているように、高軟化点ガラスと低軟化点ガラスを用いた2層構造を有する誘電体層を形成することによって、Ag電極との反応を抑制し、また表面平滑性の改善が行われている。しかし、それぞれのガラスに適した焼成温度で焼成することになるため、工業的に大量生産する場合には新たな焼成炉の設置が必要となる。このため製造コストが増大し生産効率も大幅に低下する。
【0006】
本発明の目的は、Ag電極との反応による黄変が起こり難く、透明性に優れ、耐電圧の高く、しかも表面平滑性の優れた誘電体層を有するプラズマディスプレーパネルを安価に提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマディスプレーパネル用誘電体ガラスは、前面ガラス板に配された電極を被覆する誘電体層を形成するための誘電体ガラスであって、電極上に塗布されて下層誘電体層を形成する下層用誘電体ガラスと、下層誘電体層上に塗布されて上層誘電体層を形成する上層用誘電体ガラスからなり、下層用誘電体ガラスの流動点をTf1、上層用誘電体ガラスの流動点をTf2としたときに、(Tf1−Tf2)が10〜30℃の関係にあり、下層用誘電体ガラス及び上層用誘電体ガラスが(Tf 1 ―30℃)〜(Tf 1 ―10℃)の温度で焼成されることを特徴とする。
【0008】
また本発明のプラズマディスプレーパネルの誘電体形成方法は、前面ガラス板に配された電極を被覆する誘電体層を形成するプラズマディスプレーパネルの誘電体層形成方法であって、下層用誘電体ガラスと、下層用誘電体ガラスの流動点Tf1より10〜30℃低い流動点Tf2を有する上層用誘電体ガラスを用意する工程と、下層用誘電体ガラスを電極上に塗布し、(Tf 1 ―30℃)〜(Tf 1 ―10℃)の温度で焼成して下層誘電体層を形成する工程と、上層用誘電体ガラスを下層誘電体層上に塗布し、下層用誘電体ガラスの焼成温度と同じ温度で焼成して上層誘電体層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【0009】
また本発明のプラズマディスプレーパネルは、前面ガラス板に配された電極を被覆する誘電体層が、前面ガラス基板側に形成された下層誘電体層と、その上に形成された上層誘電体層からなり、下層誘電体層を構成する下層用誘電体ガラスの流動点をTf1、上層誘電体層を構成する上層用誘電体ガラスの流動点をTf2としたときに、(Tf1−Tf2)が10〜30℃の関係にあり、下層用誘電体ガラス及び上層用誘電体ガラスが(Tf 1 ―30℃)〜(Tf 1 ―10℃)の温度で焼成されてなることを特徴とする。
【0010】
なお、本発明における流動点(Tf)は、下記の定義によりマクロ型示差熱分析計を用いて測定された示差熱分析曲線から読み取られる温度を意味する。ガラスを示差熱分析すると、図1の示差熱分析曲線図が示すように、測定開始後第1の変曲点1が現れ、ガラス転移領域におけるガラスの比熱の急激な変化に伴う吸熱が生じる。次に第2の変曲点が現れ、吸熱状態が一定になる。更に、第3、第4、第5の変曲点が現れる。ここで、第4の変曲点4を軟化点、第5の変曲点5を軟化終了点と定めて、軟化点と軟化終了点の温度の算術平均を流動点(Tf)と定義する。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明のプラズマディスプレーパネルは、誘電体層が2層の誘電体で形成されており、しかも下層用誘電体ガラスの流動点(Tf1)より、10〜30℃低い流動点(Tf2)を有する上層用誘電体ガラスを採用している。これにより下層用誘電体ガラスと上層用誘電体ガラスを同一温度で焼成することができる。つまり、下層用誘電体ガラスがAgと反応せず、かつ上層用誘電体ガラスが十分に軟化流動して表面平滑性のよい誘電体層が得られる焼成温度を設定することができる。
【0012】
そのため、同一の焼成炉で焼成することが可能となり、既存の設備を有効に活用できるのでコストダウンおよび効率アップに繋がる。
【0013】
下層用誘電体ガラスは、Ag電極との反応を抑えるために、その流動点より10℃以上低い温度(Tf 1 ―10℃)で焼成されるが、特に(Tf 1 −30℃)〜(Tf 1 −10℃)の温度範囲で焼成すると、ガラスが融着一体化するとともに十分な脱泡が可能となるため好ましい。
【0014】
下層用誘電体ガラスと上層用誘電体ガラスの流動点の差(Tf1−Tf2)を10〜30℃の範囲に限定した理由を述べる。(Tf1−Tf2)が10℃未満では、下層誘電体層の黄変防止および上層誘電体層の表面平滑性を得るための同一焼成温度を設定することができない。一方、(Tf1−Tf2)が30℃を超える場合、上層誘電体層の適正温度で焼成すると、下層誘電体層の流動不足によって泡が多数残存し、誘電体層の耐電圧劣化や透過率の低下が生じる。また下層誘電体層の適正温度で焼成すると、上層用誘電体ガラスにとって高すぎる温度となるため、上層誘電体層が発泡して誘電体層の耐電圧劣化や透過率の低下が生じる。またガラス中に残存する泡が成長して欠陥となる。そのため、同一焼成温度での焼成が困難となる。
【0015】
誘電体層を形成するガラスは、電極との反応性以外にも、▲1▼熱膨張係数が、前面及び背面ガラス基板の熱膨張係数に適合すること、▲2▼500〜600℃で焼成できる低融点ガラスであること、▲3▼高い耐電圧を有すること、▲4▼高い透明性(透過率が高い)を有すること等の特性を満たすことも重要である。これらの特性と前記の特性を満足する低融点ガラスとして、PbO−B2O3−SiO2系、ZnO−R2O−B2O3−SiO2系、ZnO−Bi2O3−B2O3−SiO2系等のガラスを好適に用いることができる。
【0016】
このような条件を満たすガラスは、質量百分率でPbO 50〜75%(好ましくは55〜70%)、B2O3 2〜30%(好ましくは5〜25%)、SiO2 2〜35%(好ましくは3〜31%)、ZnO+CaO 0〜20%(好ましくは0〜10%)の組成を有するガラスや、質量百分率でPbO 30〜55%(好ましくは40〜50%)、B2O3 10〜40%(好ましくは15〜35%)、SiO2 1〜15%(好ましくは2〜10%)、ZnO 0〜30%(好ましくは10〜30%)、BaO+CaO+Bi2O3 0〜30%(好ましくは3〜20%)の組成を有するガラスや、質量百分率でZnO 40〜70%(好ましくは40〜60%)、B2O3 20〜40%(好ましくは20〜35%)、SiO2 5〜20%(好ましくは5〜15%)、Na2O+K2O+Li2O 2〜30%(好ましくは2〜20%)の組成を有するガラスや、ZnO 25〜45%(好ましくは30〜40%)、Bi2O3 15〜35%(好ましくは15〜30%)、B2O3 10〜30%(好ましくは15〜25%)、SiO2 0.5〜8%(好ましくは2〜7%)、CaO+SrO+BaO 8〜24%(好ましくは10〜20%)の組成を有するガラスから適宜選択して使用できる。
【0017】
また、各ガラスとも、上記した成分に加えて種々の成分、SnO2を10%まで、CuO、P2O5、CeO2、Sb2O3、TiO2等を合量で3%まで添加することができる。
【0018】
次に、2層構造の誘電体層の形成方法についてのべる。この誘電体層の形成には、誘電体ガラスをペーストやグリーンシートの形態にして用いることができる。
【0019】
ここではペーストの形態で使用する場合について説明する。この場合、ガラス粉末、樹脂、可塑剤、溶剤等を用意し、所定の割合で混練して下層用及び上層用誘電体ガラスペーストを作製する。
【0020】
次に予めAg電極が形成された前面ガラス板上に、下層用誘電体ガラスペーストをスクリーン印刷によって、膜厚およそ10μm厚さに塗布し120〜130℃で乾燥させた後、下層用誘電体ガラスの流動点Tf1より10℃以上低い温度、特に(Tf 1 ―30℃)〜(Tf 1 ―10℃)の温度で5〜15分間焼成する。続いてその上に上層用誘電体ガラスペーストをスクリーン印刷によって膜厚およそ20μm厚さに塗布し120〜130℃で乾燥させる。その後、下層用誘電体ガラスと同じ温度で5〜15分間焼成する。なお、下層と上層の誘電体層の焼成温度は、同一であることが好ましいが、設備上の制約がなければ、異なる温度で焼成しても差し支えない。
【0021】
このようにして前面ガラスの誘電体層が形成される。
【0022】
また上記の誘電体層の形成方法以外にも、Ag電極が形成された前面ガラス板上に、下層用誘電体ガラスペーストを塗布し乾燥させた後、その上に上層用誘電体ガラスを塗布し乾燥後、下層用誘電体ガラスの流動点Tf1未満の温度で同時焼成して誘電体層を作成することもできる。
【0023】
【実施例】
表1および2は、本発明の実施例および比較例(比較例1〜3)を示している。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
表1、2の各試料は、次のようにして調整した。
【0027】
まず質量%で表1及び2に示すガラス組成となるように原料を調合し、均一に混合した。次いで、白金ルツボに入れて1300℃で2時間溶融した後、溶融ガラスを薄板状に成形した。続いてこれらを流体エネルギーミルにて粉砕し、気流分級して下層用及び上層用誘電体ガラス粉末を得た。このようにして得られたガラス粉末の軟化点、流動点を測定して、その結果を表1、2に示す。さらに質量%でガラス粉末65%、エチルセルロース5%、及びターピネオール30%を混練して下層用及び上層用誘電体ガラスペ−ストを得た。
【0028】
次に1.7mm厚のソーダライムガラス板にAg電極を配した表面に下層用誘電体ガラスペーストをスクリーン印刷し、乾燥後、表中の温度で10分間焼成することによって膜厚約10μmの下層誘電体層を形成した。続いてその上に上層用誘電体ガラスペーストをスクリーン印刷して乾燥後、表中の温度で10分間焼成することによって膜厚約20μmの上層誘電体層を形成した。
【0029】
このようにして得られた誘電体層の黄変状態、透過率、泡の状態及び表面粗さRaについて評価した。それらの結果を表1、2に示す。
【0030】
表から明らかなように、本発明の実施例では、黄変がなく、透過率が83%と良好で、泡もなく、膜の表面粗さRaが0.2μmと優れた表面平滑性を示す誘電体層が得られた。
【0031】
これに対して比較例1の場合、上層誘電体の発泡に起因すると思われる泡が25個存在しており、透過率が70%と低かった。比較例2の場合、下層誘電体層の流動不足に起因すると思われる泡が50個存在しており、透過率が70%と低かった。しかも表面粗さRaが1.2μmであり、平滑な誘電体層が得られなかった。比較例3の場合、ガラスとAg電極が反応して誘電体層が黄変しており、透過率が72%と低かった。また10μmを越える泡が2個存在していた。
【0032】
これらの事実は、下層用及び上層用誘電体ガラスに適正な流動点を有するガラスを選択することにより、Ag電極と反応せず、透明性に優れ、耐電圧が高く、しかも表面平滑性に優れた2層構造の誘電体層を同一の焼成温度で形成できることを示している。
【0033】
なお、軟化点、流動点は、マクロ型DTA曲線の変曲点から求めた。黄変の状態は、外観を目視によって評価した。泡の状態は、実体顕微鏡を用い、焼成後の試料の1cm2の範囲に存在する10μm以上の泡の数をカウントして評価した。ガラス膜の表面粗さは、触針式表面粗さ計を用いて測定した。透過率は分光光度計を用いて測定した。
【0034】
【発明の効果】
以上のように、本発明のプラズマディスプレーパネル用誘電体ガラスを用いれば、焼成時のAg電極と反応がなく、平滑で均一な膜厚を有し、また残存する泡が殆どないために、透明性が高く、耐電圧の高い誘電体層を安価に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】示差熱分析曲線を示す説明図である。
【符号の説明】
1:第1の変曲点
2:第2の変曲点
3:第3の変曲点
4:第4の変曲点(軟化点)
5:第5の変曲点(軟化終了点)
Claims (3)
- 前面ガラス板に配された電極を被覆する誘電体層を形成するための誘電体ガラスであって、電極上に塗布されて下層誘電体層を形成する下層用誘電体ガラスと、下層誘電体層上に塗布されて上層誘電体層を形成する上層用誘電体ガラスからなり、下層用誘電体ガラスの流動点をTf1、上層用誘電体ガラスの流動点をTf2としたときに、(Tf1−Tf2)が10〜30℃の関係にあり、下層用誘電体ガラス及び上層用誘電体ガラスが(Tf 1 ―30℃)〜(Tf 1 ―10℃)の温度で焼成されることを特徴とするプラズマディスプレーパネル用誘電体ガラス。
- 前面ガラス板に配された電極を被覆する誘電体層を形成するプラズマディスプレーパネルの誘電体層形成方法であって、下層用誘電体ガラスと、下層用誘電体ガラスの流動点Tf1より10〜30℃低い流動点Tf2を有する上層用誘電体ガラスを用意する工程と、下層用誘電体ガラスを電極上に塗布し、(Tf 1 ―30℃)〜(Tf 1 ―10℃)の温度で焼成して下層誘電体層を形成する工程と、上層用誘電体ガラスを下層誘電体層上に塗布し、下層用誘電体ガラスの焼成温度と同じ温度で焼成して上層誘電体層を形成する工程とを含むことを特徴とするプラズマディスプレーパネルの誘電体形成方法。
- 前面ガラス板に配された電極を被覆する誘電体層が、前面ガラス基板側に形成された下層誘電体層と、その上に形成された上層誘電体層からなり、下層誘電体層を構成する下層用誘電体ガラスの流動点をTf1、上層誘電体層を構成する上層用誘電体ガラスの流動点をTf2としたときに、(Tf1−Tf2)が10〜30℃の関係にあり、下層用誘電体ガラス及び上層用誘電体ガラスが(Tf 1 ―30℃)〜(Tf 1 ―10℃)の温度で焼成されてなることを特徴とするプラズマディスプレーパネル。
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