JP4135259B2

JP4135259B2 - プラズマディスプレーパネル用隔壁形成材料

Info

Publication number: JP4135259B2
Application number: JP14506299A
Authority: JP
Inventors: 貴之三戸; 浩之大下; 雅彦應冶; 和夫波多野
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2019-05-25
Also published as: TW561136B; JP2000327370A

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ーパネル用隔壁形成材料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、自己発光型のフラットディスプレーであり、軽量薄型、高視野角等の優れた特性を備えており、また大画面化が可能であることから、最も将来性のある表示装置の一つとして注目されている。
【０００３】
プラズマディスプレーパネルは、一般に前面ガラス基板と背面ガラス基板とが対向して設けられており、これら基板の間の空間には、ガス放電部を区切るための多数の隔壁（バリアリブ、障壁ともいう）が形成されている。隔壁を形成する材料としては、ガラス粉末とセラミック粉末を混合した材料が広く用いられている。この隔壁形成材料には、ガラス基板の変形を防止するために６００℃以下で焼成できることが必要であり、それゆえガラス粉末には、軟化点が６３０℃以下のガラスが使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に軟化点が６３０℃以下のガラスは、軟化点を低下させる成分としてＰｂＯやアルカリ金属酸化物が含まれており、上記した隔壁形成材料に用いられるガラス粉末にもこの種のガラスが採用されている。
【０００５】
しかしながらＰｂＯを含むガラスは、ガラス粉末を作製する際の人体への影響や、廃棄物の処理が問題となっている。またアルカリ金属成分は、電子部品に対して悪影響を与えることが知られており、プラズマディスプレーパネル用材料としても、できる限りアルカリ金属成分を含まないものが好まれている。
【０００６】
本発明の目的は、ＰｂＯ及びアルカリ金属成分を含有しなくても、６００℃以下の温度で焼成可能なプラズマディスプレーパネル用隔壁形成材料を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は種々検討を行ったところ、ＰｂＯやアルカリ金属酸化物を用いなくとも、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｂ₂Ｏ₃を主成分とするガラス系において、軟化点が６３０℃以下になる組成範囲が存在することを見いだし、本発明として提案するものである。
【０００８】
即ち、本発明のプラズマディスプレーパネル用隔壁形成材料は、ガラス粉末５０〜９５重量％とセラミック粉末５〜５０重量％からなるプラズマディスプレーパネル用隔壁形成材料であって、ガラス粉末が、モル％でＢａＯ５〜４０％、ＺｎＯ３０〜５５％、Ｂ₂Ｏ₃ １５〜５０％、ＳｉＯ₂ ２〜２５％の組成を含有することを特徴とする。
【０００９】
また本発明に係る隔壁形成材料用ガラス組成物は、モル％でＢａＯ５〜４０％、ＺｎＯ３０〜５５％、Ｂ₂Ｏ₃ １５〜５０％、ＳｉＯ₂ ２〜２５％の組成を含有することを特徴とする。
【００１０】
【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用隔壁形成材料は、ＢａＯ−ＺｎＯ−Ｂ₂Ｏ₃系のガラス粉末を主たる構成成分として含む。この系のガラスは、Ｂ₂Ｏ₃が５０モル％以下の範囲において、軟化点が６３０℃以下となる組成領域が存在する。またこの領域では熱膨張係数が高くなる傾向があるため、ＺｎＯ量を比較的多く含有させて、ガラス基板に適合した熱膨張係数に調整したものである。
【００１１】
以下に、ガラス粉末組成を上記のように限定した理由を述べる。
【００１２】
ＢａＯは軟化点を下げる成分であり、その含有量は５〜４０％、好ましくは１０〜３０％である。ＢａＯが５％より少ないとその効果が十分でなく、４０％より多いと熱膨張係数が高くなり、ガラス基板のそれと適合しなくなるため好ましくない。
【００１３】
ＺｎＯは軟化点を下げるとともに、熱膨張係数を低下させる成分であり、その含有量は３０〜５５％、好ましくは３０〜５０％である。ＺｎＯが２０％より少ないと上記効果を得ることができず、５５％より多いとガラス中に結晶が析出して緻密な焼結体が得られなくなるため好ましくない。
【００１４】
Ｂ₂Ｏ₃はガラスの骨格を構成する成分であり、その含有量は１５〜５０％、好ましくは２０〜５０％である。Ｂ₂Ｏ₃が１５％より少ないとガラス化が困難となる。一方、Ｂ₂Ｏ₃が５０％より多いと軟化点が６３０℃以下にならないために６００℃以下の温度で焼成すると緻密な焼結体を得られなくなり、パネル特性が低下してしまう。
【００１５】
ＳｉＯ₂はガラスの骨格を形成する成分であり、その含有量は２〜２５％、好ましくは２〜１５％である。ＳｉＯ₂が２５％より多いと軟化点が６３０℃以下にならないために６００℃以下の温度で焼成すると緻密な焼結体を得られなくなり、パネル特性が低下してしまう。
【００１６】
また上記成分の他にも、本発明の効果を損なわない範囲で他の成分を添加することができる。例えば耐水性や耐薬品性を向上させるためにＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ等のアルカリ土類金属酸化物や、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂を、またガラス安定化のためにＰ₂Ｏ₅を添加してもよい。なお他成分の添加量は２０モル％以下、好ましくは１５モル％以下に制限すべきである。
【００１７】
本発明のプラズマディスプレーパネル用隔壁形成材料は、形状維持の目的で上記ガラス粉末に加えてセラミック粉末を含有することが好ましい。この場合、その混合割合はガラス粉末５０〜９５重量％、セラミック粉末５〜５０重量％、特にガラス粉末６０〜９０重量％、セラミック粉末１０〜４０重量％であることが望ましい。セラミック粉末が５０重量％より多いと焼結性が不十分となって緻密な隔壁を形成することが困難になり、５重量％より少ないと形状維持効果が小さくなる。なおセラミック粉末としては、例えばアルミナ、ジルコニア、ジルコン、チタニア、コージエライト、ムライト、シリカ、ウイレマイト、酸化錫、酸化亜鉛等を１種又は２種以上組み合わせて使用することができる。
【００１８】
次に、本発明のプラズマディスプレーパネル用隔壁形成材料の使用方法を説明する。本発明の材料は、例えばペーストやグリーンシートなどの形態で使用することができる。
【００１９】
ペーストの形態で使用する場合、上述したガラス粉末、及び必要に応じてセラミック粉末と共に、熱可塑性樹脂、可塑剤、溶剤等を使用する。ガラス粉末及びセラミック粉末のペースト中の含有量としては、３０〜９０重量％程度が一般的である。
【００２０】
熱可塑性樹脂は、乾燥後の膜強度を高め、また柔軟性を付与する成分であり、その含有量は、０．１〜２０重量％程度が一般的である。熱可塑性樹脂としてはポリブチルメタアクリレート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリレート、エチルセルロース等が使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用する。
【００２１】
可塑剤は、乾燥速度をコントロールすると共に、乾燥膜に柔軟性を与える成分であり、その含有量は０〜１０重量％程度が一般的である。可塑剤としてはブチルベンジルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジカプリルフタレート、ジブチルフタレート等が使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用する。
【００２２】
溶剤は材料をペースト化するための材料であり、その含有量は１０〜３０重量％程度が一般的である。溶剤としては、例えばターピネオール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタジオールモノイソブチレート等を単独または混合して使用することができる。
【００２３】
ペーストの作製は、ガラス粉末、セラミック粉末、熱可塑性樹脂、可塑剤、溶剤等を用意し、これを所定の割合で混練することによりペーストとすることができる。
【００２４】
このようなペーストを用いて、隔壁を形成するには、まずこれらのペーストをスクリーン印刷法や一括コート法等を用いて塗布し、所定の膜厚の塗布層を形成した後、乾燥させ、次いでレジスト膜を形成し、露光・現像する。続いてサンドブラスト法を用いて不要な部分を除去した後、焼成して所定形状の隔壁を得る。
【００２５】
本発明の材料をグリーンシートの形態で使用する場合、上記ガラス粉末及びセラミック粉末と共に、熱可塑性樹脂、可塑剤等を使用する。
【００２６】
ガラス粉末及びセラミックフィラーのグリーンシート中の含有量は、６０〜８０重量％程度が一般的である。
【００２７】
熱可塑性樹脂及び可塑剤としては、上記ペーストの調製の際に用いられるのと同様の熱可塑性樹脂及び可塑剤を用いることができ、熱可塑性樹脂の混合割合としては、５〜３０重量％程度が一般的であり、可塑剤の混合割合としては、０〜１０重量％程度が一般的である。
【００２８】
グリーンシートを作製する一般的な方法としては、上記ガラス粉末、セラミック粉末、熱可塑性樹脂、可塑剤等とを用意し、これらにトルエン等の主溶媒や、イソプロピルアルコール等の補助溶媒を添加してスラリーとし、このスラリーをドクターブレード法によって、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のフィルムの上にシート成形する。シート成形後、乾燥させることによって溶媒や溶剤を除去し、グリーンシートとすることができる。
【００２９】
以上のようにして得られたグリーンシートを、ガラス層を形成すべき箇所に熱圧着し、その後焼成することによって、ガラス層を形成することができる。隔壁を形成する場合には、熱圧着して塗布層を形成した後に、上述のペーストの場合と同様にして所定の隔壁の形状に加工する。
【００３０】
上記の説明においては、隔壁形成方法として、ペーストまたはグリーンシートを用いたサンドブラスト法を例にして説明しているが、本発明のプラズマディスプレーパネル用隔壁形成材料は、これらの方法に限定されるものではなく、印刷積層法、リフトオフ法、感光性ペースト法、感光性グリーンシート法、プレス成形法などその他の形成方法にも適用され得る材料である。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【００３２】
表１は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．２〜４）及び比較例（試料Ｎｏ．５）を示している。なお、試料Ｎｏ．１は、参考例である。
【００３３】
【表１】

【００３４】
各試料は次のようにして調製した。まず表に示す組成となるように各種酸化物、炭酸塩等のガラス原料を調合し、均一に混合した後、白金坩堝に入れて１２５０℃で２時間溶融して均一なガラス体を得た。次いでこれをアルミナボールミルで粉砕し、目開き５３μｍの網篩で分級した。
【００３５】
得られたガラス粉末について熱膨張係数及び軟化点を測定した。その結果、Ｎｏ．２〜４の各試料は熱膨張係数が７７．６〜８７．１×１０^-7／℃、軟化点が６１５℃以下であった。これに対してＮｏ．５の試料は、軟化点が６５３℃と高かった。
【００３６】
次にガラス粉末試料と各種のセラミック粉末を、表に示す割合で混合し、隔壁形成材料とした。得られた試料について焼結性を評価した。
【００３７】
その結果、本発明の実施例であるＮｏ．２〜４の各試料は、６００℃の焼成で良好な焼結性を示した。これに対して比較例であるＮｏ．５の試料は、６００℃で焼成すると緻密な焼結体が得られなかった。
【００３８】
なお熱膨張係数は、各試料を粉末プレス成型し、焼成した後、直径４ｍｍ、長さ４０ｍｍの円柱状に研磨加工し、ＪＩＳＲ３１０２に基づいて測定した後、３０〜３００℃の温度範囲における値を求めた。ガラスの軟化点はマクロ型示差熱分析計を用いて測定し、第四の変曲点の値を軟化点とした。焼結性は、以下のようにして評価した。まず各試料をエチルセルロースの５％ターピネオール溶液に混合し、３本ロールミルにて混練してペースト化した。次いでこのペーストを窓板ガラス板（熱膨張係数８５×１０^-7／℃）の上にスクリーン印刷法で塗布し、膜厚２００μｍの塗布膜を形成した。続いて、電気炉にて６００℃で１０分間焼成してガラス膜を得た。さらに得られたガラス膜の上に油性インクを塗りつけた後、アルコールで拭き取り、インクが良好に拭き取れるものを「○」、インクが染み込んで拭き取り困難なものを「×」として表中に示した。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマディスプレーパネル用隔壁形成材料は、６００℃以下の焼成温度で緻密な隔壁を形成することが可能である。しかもＰｂＯやアルカリ金属酸化物を含まないガラス粉末を使用するため、環境上の問題を起こしたり、プラズマディスプレーパネルの性能に悪影響を与えることがない。
【００４０】
それゆえプラズマディスプレーパネルの隔壁形成材料として好適である。

Claims

ガラス粉末５０〜９５重量％とセラミック粉末５〜５０重量％からなるプラズマディスプレーパネル用隔壁形成材料であって、
ガラス粉末が、モル％でＢａＯ５〜４０％、ＺｎＯ３０〜５５％、Ｂ₂Ｏ₃ １５〜５０％、ＳｉＯ₂ ２〜２５％の組成を含有することを特徴とするプラズマディスプレーパネル用隔壁形成材料。
ガラス粉末が、ＰｂＯ及びアルカリ金属酸化物を実質的に含有しないことを特徴とする請求項１のプラズマディスプレーパネル用隔壁形成材料。