JP4300760B2 - 電極被覆用ガラスおよびプラズマディスプレイ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＴＯ（スズがドープされた酸化インジウム）、酸化スズ等の透明電極、特にその表面の一部に銀電極が形成されている透明電極を絶縁被覆するのに適した低融点ガラス、およびプラズマディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、薄型の平板型カラー表示装置が注目を集めている。このような表示装置においては、画像を形成する画素における表示状態を制御するために各画素に電極を形成しなければならない。画像の質の低下を防ぐために、前記電極として透明電極が用いられている。透明電極としては、ガラス基板上に形成されたＩＴＯまたは酸化スズの薄膜が多く用いられている。
【０００３】
前記表示装置の表示面として使用されるガラス基板の表面に形成される透明電極は、精細な画像を実現するために細い線状に加工される。そして各画素を独自に制御するためには、このような微細に加工された透明電極相互の絶縁性を確保する必要がある。ところが、ガラス基板の表面に水分が存在する場合やガラス基板中にアルカリ成分が存在する場合、このガラス基板の表面を介して若干の電流が流れることがある。このような電流を防止するには、透明電極間に絶縁層を形成することが有効である。また、透明電極間に形成される絶縁層による画像の質の低下を防ぐためには、この絶縁層は透明であることが好ましい。
【０００４】
このような絶縁層を形成する絶縁材料としては種々のものが知られているが、なかでも、透明であり信頼性の高い絶縁材料であるガラス材料が広く用いられている。
【０００５】
最近大型平面カラーディスプレイ装置として期待されているプラズマディスプレイ装置（以下ＰＤＰという。）においては、表示面として使用される前面基板、背面基板および隔壁によりセルが区画形成されており、該セル中でプラズマ放電を発生させることにより画像が形成される。前記前面基板の表面には透明電極が形成されており、この透明電極をプラズマから保護するために、プラズマ耐久性に優れたガラスにより前記透明電極の被覆することが必須である。
【０００６】
このような電極被覆に用いられるガラスは、通常はガラス粉末にして使用される。すなわち、前記ガラス粉末に必要に応じてフィラー等を添加後ペースト化し、このようにして得られたガラスペーストを、透明電極が形成されているガラス基板に塗布、焼成することによって前記透明電極を被覆する。
【０００７】
電極被覆用ガラスには、先に述べたような電気絶縁性の他に、たとえば、軟化点が６５０℃以下であること、線膨張係数が６０×１０^−７〜１００×１０^−７／℃であること、焼成して得られる電極被覆ガラス層の透明性が高いこと、等が求められており、種々のガラスが従来提案されている。たとえば、特開２００１−３９７３４号公報の表１には実施例１として、質量百分率表示で、ＰｂＯ：７６．０％、Ｂ_２Ｏ_３：１９．０％、ＳｉＯ_２：２．０％、ＺｎＯ：３．０％、ＣｕＯ：０．５％からなる電極被覆用ガラスが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ＰＤＰの消費電力を低減するために電極被覆ガラス層の誘電率を小さくすることが求められている。
また、上記公報に開示されているガラスは鉛を含有しているが、一方で鉛を含有しない電極被覆用ガラスを求める動きも強い。
本発明はこれら課題を解決するための電極被覆用ガラスおよびプラズマディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記酸化物基準の質量百分率表示で、Ｂ_２Ｏ_３ １０〜６０％、ＳｉＯ_２ １〜２０％、ＺｎＯ ５〜５５％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜１１％、ＣａＯ ０〜３０％、ＳｒＯ ０〜３０％、ＢａＯ ０〜３０％、Ｌｉ_２Ｏ ０〜３０％、Ｎａ_２Ｏ ０〜３０％、Ｋ_２Ｏ ０〜３０％、ＣｕＯ＋ＣｅＯ_２ ０．３〜０．９％、から本質的になる電極被覆用ガラスを提供する。
また、前記電極被覆用ガラスであって、Ｂ _２ Ｏ _３ が１５〜２５％、ＳｉＯ _２ が６〜１５％、ＺｎＯが４０〜５０％、Ａｌ _２ Ｏ _３ が１〜７％、ＣａＯが３〜１０％、ＢａＯが１〜１０％、Ｎａ _２ Ｏ＋Ｋ _２ Ｏが５〜１５％であるもの、および、前記電極被覆用ガラスであって、Ｂ _２ Ｏ _３ が１５〜２５％、ＳｉＯ _２ が６〜１５％、ＺｎＯが４０〜５０％、Ａｌ _２ Ｏ _３ が１〜７％、ＣａＯが１〜１０％、ＢａＯが５〜１０％、Ｎａ _２ Ｏ＋Ｋ _２ Ｏが５〜１５％であるものを提供する。
また、本発明は、前面基板を構成するガラス基板上の透明電極が前記電極被覆用ガラスにより被覆されているプラズマディスプレイ装置を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の電極被覆用ガラス（以下単に本発明のガラスという。）は、通常は粉末状にして使用される。たとえば、本発明のガラスの粉末は印刷性を付与するための有機ビヒクル等を用いてガラスペーストとされ、ガラス基板上に形成された電極上に前記ガラスペーストを塗布、焼成して電極を被覆する。ここでいう有機ビヒクルは、エチルセルロース等のバインダをα−テルピネオール等の有機溶剤に溶解したものである。
ＰＤＰにおいては、本発明のガラスは前面基板の透明電極の被覆に好適に使用される。
【００１１】
本発明のガラスの軟化点は４５０〜６５０℃であることが好ましい。６５０℃超では、通常使用されているガラス転移点が５５０〜６２０℃のガラス基板が焼成時に変形するおそれがある。軟化点はより好ましくは６３０℃以下である。
また、単層構造の電極被覆ガラス層に用いる場合等には軟化点は５２０℃以上であることが好ましい。より好ましくは５５０℃以上、特に好ましくは５８０℃以上である。
【００１２】
前記ガラス基板としては、通常、５０〜３５０℃における平均線膨張係数（以下単に膨張係数という。）が８０×１０^−７〜９０×１０^−７／℃のものが用いられる。したがってこのようなガラス基板と膨張特性をマッチングさせ、ガラス基板のそりや強度の低下を防止するためには、本発明のガラスの膨張係数は６０×１０^−７〜９０×１０^−７／℃であることが好ましく、７０×１０^−７〜８５×１０^−７／℃であることがより好ましい。
【００１３】
本発明のガラスの比誘電率は１２以下であることが好ましい。１２超ではＰＤＰのセルの静電容量が大きくなりすぎ、ＰＤＰの消費電力が増大するおそれがある。より好ましくは１０．５以下、特に好ましくは１０以下、最も好ましくは９．５以下である。
【００１４】
本発明のガラスにおいては、Ｂ_２Ｏ_３が１５〜２５％、ＳｉＯ_２が６〜１５％、ＺｎＯが４０〜５０％、Ａｌ_２Ｏ_３が１〜７％、ＣａＯが１〜１０％、ＢａＯが１〜１０％、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが５〜１５％であることが好ましい。
【００１５】
次に本発明のガラスの組成について質量百分率表示を用いて説明する。
Ｂ_２Ｏ_３はガラスを安定化させる成分であり、必須である。１０％未満ではガラスが不安定になる。好ましくは１５％以上である。６０％超では軟化点が高くなる。好ましくは５５％以下である。
【００１６】
ＳｉＯ_２はガラスを安定化させ、また銀発色現象を抑制する成分であり、必須である。１％未満では銀発色現象抑制効果が小さい。好ましくは５％以上、より好ましくは６％以上である。２０％超では軟化点が高くなる。好ましくは１５％以下である。なお銀発色現象とは、ＰＤＰ前面基板のガラス基板上の透明電極上に形成された銀含有バス電極をガラスで被覆した場合に、該ガラスに銀が拡散しガラスが茶色に着色しＰＤＰの画質が低下する現象である。
【００１７】
ＺｎＯは軟化点を低下させる成分であり、必須である。５％未満では軟化点が高くなる。好ましくは１０％以上である。５５％超では失透しやすくなる。好ましくは５０％以下である。
【００１８】
Ａｌ_２Ｏ_３は必須ではないが、ガラスを安定化させるために１１％まで含有してもよい。１１％超では失透しやすくなる。好ましくは７％以下である。Ａｌ_２Ｏ_３を含有する場合その含有量は１％以上であることが好ましい。
【００１９】
ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯはいずれも必須ではないが、耐水性を向上させるため、分相を抑制するため、または膨張係数を大きくするためにそれぞれ３０％まで含有してもよい。３０％超では膨張係数が大きくなりすぎる。好ましくはそれぞれ２０％以下、より好ましくはそれぞれ１０％以下である。ＣａＯ、ＳｒＯまたはＢａＯを含有する場合それらの含有量はそれぞれ１％以上であることが好ましい。
【００２０】
ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのいずれか１種以上を含有する場合ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯは１〜３０％であることが好ましい。より好ましくは５〜１５％である。
【００２１】
Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏはいずれも必須ではないが、軟化点を低下させるため、または膨張係数を大きくするためにそれぞれ３０％まで含有してもよい。３０％超ではガラスが不安定になる。好ましくはそれぞれ２０％以下、より好ましくはそれぞれ１０％以下である。Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯまたはＫ_２Ｏを含有する場合それらの含有量はそれぞれ１％以上であることが好ましい。
【００２２】
Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏのいずれか１種以上を含有する場合Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏは５〜２０％であることが好ましい。より好ましくは５〜１５％である。
【００２３】
ＣｕＯおよびＣｅＯ_２は銀発色現象を抑制する成分であり少なくともいずれか１種を含有しなければならない。ＣｕＯ＋ＣｅＯ_２が０．３％未満では銀発色現象抑制効果が小さく、透明電極上に銀含有電極が形成されている場合への本発明のガラスの適用が困難になる。０．９％超では電極被覆ガラス層の着色が顕著となり透明性が低下する。好ましくは０．７％以下である。
【００２４】
本発明のガラスは本質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。
該その他の成分の含有量の合計は、好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下である。
【００２５】
前記その他の成分としては、軟化点または膨張係数の調整、ガラスの安定化、化学的耐久性の向上等のためのＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、軟化点を低下させるためのＦ等ハロゲン成分、等が例示される。
なお、本発明のガラスはＰｂＯを含有しない、またはＰｂＯを含有するとしても０．５％以下である。さらに、本発明のガラスはＢｉ_２Ｏ_３を含有しない、またはＢｉ_２Ｏ_３を含有するとしても０．５％以下であることが好ましい。
【００２６】
本発明のガラスの用途はＰＤＰ前面基板の透明電極の被覆に限定されず、たとえばＰＤＰ背面基板の不透明電極の被覆にも使用できる。
【００２７】
本発明のプラズマディスプレイ装置（以下本発明のＰＤＰという。）の前面基板においては、ガラス基板の上に透明電極が形成されており、該透明電極が形成されているガラス基板の表面が本発明のガラスにより被覆されている。
【００２８】
前面基板に用いられるガラス基板の厚さは通常２．８ｍｍであり、このガラス基板自体の波長５５０ｎｍの光に対する透過率（以下Ｔ_５５０と記す。）は典型的には９０％である。また、その濁度は典型的には０．４％である。
【００２９】
また、透明電極は、たとえば幅０．５ｍｍの帯状であり、それぞれの帯状電極が互いに平行となるように形成される。各帯状電極中心線間の距離は、たとえば０．８３〜１．０ｍｍであり、この場合、透明電極がガラス基板表面を占める割合は５０〜６０％である。
【００３０】
本発明のＰＤＰの前面基板については、Ｔ_５５０は７０％以上であることが好ましい。７０％未満ではＰＤＰの画質が低下するおそれがある。より好ましくは７５％以上、特に好ましくは７７％以上である。
また、その濁度は３０％以下であることが好ましい。３０％超ではＰＤＰの画質が低下するおそれがある。より好ましくは２７％以下である。
【００３１】
本発明のＰＤＰは、たとえば交流方式のものであれば次のようにして製造される。
ガラス基板の表面にパターニングされた透明電極およびバス線（典型的には銀線）を形成したのち、本発明のガラスの粉末を塗布・焼成してガラス層を形成し、最後に保護膜として酸化マグネシウムの層を形成し、前面基板とする。一方、別のガラス基板の上には、パターニングされたアドレス用電極を形成したのち、ストライプ状に隔壁を形成し、さらに蛍光体層を印刷・焼成して背面基板とする。
【００３２】
前面基板と背面基板の周縁にシール材をディスペンサで塗布し、前記透明電極と前記アドレス用電極が対向するように組み立てた後、焼成してＰＤＰとする。そしてＰＤＰ内部を排気して、放電空間（セル）にＮｅやＨｅ−Ｘｅなどの放電ガスを封入する。
なお、上記の例は交流方式のものであるが、本発明は直流方式のものにも適用できる。
【００３３】
【実施例】
表のＢ_２Ｏ_３からＣｅＯ_２までの欄に質量百分率で示す組成となるように、原料を調合して混合し、１２００〜１３５０℃の電気炉中で白金ルツボを用いて１時間溶融し、薄板状ガラスに成形した後、ボールミルで粉砕し、ガラス粉末を得た（例１、２）。
【００３４】
これらガラス粉末について、軟化点（単位：℃）、膨張係数（単位：１０^−７／℃）および比誘電率を以下に述べるようにして測定した。結果を表に示す。
軟化点：示差熱分析計を用いて測定した。
【００３５】
膨張係数：ガラス粉末を成形後、５８０℃で１０分間焼成して得た焼成体を直径５ｍｍ、長さ２ｃｍの円柱状に加工し、熱膨張計で５０〜３５０℃の平均線膨張係数を測定した。
【００３６】
比誘電率：ガラス粉末を再溶融し板状に成形後、加工して５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚さ３ｍｍの測定試料とした。測定試料の両面にアルミニウム電極を蒸着により作製して周波数１ＭＨｚでの比誘電率をＬＣＲメータを用いて測定した。
【００３７】
また、前記ガラス粉末１００ｇを有機ビヒクル２５ｇと混練してガラスペーストを作製した。なお、有機ビヒクルは、α−テルピネオールにエチルセルロースを質量百分率表示で１２％溶解して作製した。
【００３８】
次に、大きさ５０ｍｍ×７５ｍｍ、厚さ２．８ｍｍのガラス基板を用意し、このガラス基板の表面４８ｍｍ×７３ｍｍの部分にスクリーン印刷用銀ペーストを印刷し焼成して銀層を形成した。なお、前記ガラス基板は、質量百分率表示組成が、ＳｉＯ_２：５８％、Ａｌ_２Ｏ_３：７％、Ｎａ_２Ｏ：４％、Ｋ_２Ｏ：６．５％、ＭｇＯ：２％、ＣａＯ：５％、ＳｒＯ：７％、ＢａＯ：７．５％、ＺｒＯ_２：３％、ガラス転移点が６２６℃、膨張係数が８３×１０^−７／℃、であるガラスからなる。
【００３９】
このように銀層が形成されたガラス基板と銀層が形成されていないガラス基板のそれぞれ５０ｍｍ×５０ｍｍの部分に前記ガラスペーストを均一にスクリーン印刷後、１２０℃で１０分間乾燥した。これらガラス基板を昇温速度１０℃／分で５８０℃になるまで加熱し、さらにその温度に３０分間保持して焼成した。このようにして得られたガラス層の厚さは２２〜２５μｍであった。
【００４０】
銀層が形成されていないガラス基板上に前記ガラス層が形成された試料について、波長５５０ｎｍの光の透過率（単位：％）および濁度（単位：％）を以下に述べるようにして測定した。結果を表に示す。
透過率：日立製作所社製の自記分光光度計Ｕ−３５００（積分球型）を用いて波長５５０ｎｍの光の透過率を測定した。試料のない状態を１００％とした。
【００４１】
濁度：スガ試験器社製のヘーズメータ（ハロゲン球を用いたＣ光源）を使用した。ハロゲン球からの光をレンズによって平行光線として試料に入射させ、積分球により全光線透過率Ｔ_ｔと拡散透過率Ｔ_ｄを測定し、次式により算出した。
濁度（％）＝（Ｔ_ｄ／Ｔ_ｔ）×１００ 。
【００４２】
銀層が形成されたガラス基板上に前記ガラス層が形成された試料について、波長４３０ｎｍの光の反射率（単位：％）を測定した。結果を表に示す。
ガラス層に銀が拡散して黄色のコロイド発色が大きくなると前記反射率は低下する。すなわち、前記反射率は銀発色現象の目安であり、５０％以上であることが好ましい。より好ましくは５５％以上である。
【００４３】
【表１】

【００４４】
【発明の効果】
本発明のガラスを用いることにより、ガラス基板上の透明電極を被覆するガラス層の透明性を高くでき、ガラス基板上の銀電極を被覆するガラス層の銀発色現象を抑制でき、または電極を被覆するガラス層の比誘電率を小さくできる、そのようなガラス層として鉛を含有しないものが得られる。
【００４５】
本発明のＰＤＰにおいては前面基板の電極被覆ガラス層が鉛を含有しないものであっても、その前面基板の透過率が高く、画質が優れている。また、輝度低下が起りにくい。さらに、前面基板の銀電極を被覆するガラス層の銀発色現象を抑制でき、この点でも画質が向上する。また、消費電力も低減できる。

Claims (4)

1. 下記酸化物基準の質量百分率表示で、
   Ｂ_２Ｏ_３ １５〜２５％、
   ＳｉＯ_２ ６〜１５％、
   ＺｎＯ ４０〜５０％、
   Ａｌ_２Ｏ_３ １〜 ７％、
   ＣａＯ ３〜１０％、
   ＳｒＯ ０〜３０％、
   ＢａＯ １〜１０％、
   Ｌｉ_２Ｏ ０〜３０％、
   Ｎａ_２Ｏ ０〜１０％、
   Ｋ_２Ｏ ０〜１０％、
   ＣｕＯ＋ＣｅＯ_２ ０．３〜０．９％、
   から本質的になり、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが５〜１５％である電極被覆用ガラス。
2. 下記酸化物基準の質量百分率表示で、
   Ｂ_２Ｏ_３ １５〜２５％、
   ＳｉＯ_２ ６〜１５％、
   ＺｎＯ ４０〜５０％、
   Ａｌ_２Ｏ_３ １〜 ７％、
   ＣａＯ １〜１０％、
   ＳｒＯ ０〜３０％、
   ＢａＯ ５〜１０％、
   Ｌｉ_２Ｏ ０〜３０％、
   Ｎａ_２Ｏ ０〜１０％、
   Ｋ_２Ｏ ０〜１０％、
   ＣｕＯ＋ＣｅＯ_２ ０．３〜０．９％、
   から本質的になり、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏが５〜１５％である電極被覆用ガラス。
3. ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯが８〜３０％である請求項１または２に記載の電極被覆用ガラス。
4. 前面基板を構成するガラス基板上の透明電極が請求項１、２または３に記載の電極被覆用ガラスにより被覆されているプラズマディスプレイ装置。