JP4503572B2 - ディスプレイ用外囲器及びその製造方法ならびに該外囲器を備えたディスプレイ - Google Patents
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Description
かかる状況から、真空あるいは気密性の高い外囲器を構成でき、かつ、ディスプレイ用途として欠点の少ないガラスとしては、混合アルカリガラスが適当であると言える。
このように、ポリイミド樹脂による封着には強度的な問題点があり、未だ改善すべき余地があると言える。
1.いずれも混合アルカリガラスからなるフロントガラス材及びリアガラス材が所定の間隔をおいて対向し、該リアガラス材とフロントガラス材の間隙の周縁部に封着層を備えたディスプレイ用外囲器であって、
前記封着層は、ポリイミド樹脂を含有する封着材の焼成体であって、かつ焼成後の該ポリイミド樹脂のイミド化率が95%以上である、焼成体からなり、
前記封着層と接触するフロントガラス材の表面及び/又はリアガラス材の表面に、Si、Al、Ti、Zr、Ce、Cr及びMoからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を含む酸化物、酸窒化物または窒化物を含有するアルカリバリア層が存在していることを特徴とするディスプレイ用外囲器。
2.前記アルカリバリア層と封着層との間に、酸化物からなる中間層がさらに存在する上記1.記載のディスプレイ用外囲器。
3.前記中間層の酸化物が水酸基を有する上記2.に記載のディスプレイ用外囲器。
4.前記中間層にシラノール基が存在する上記3.に記載のディスプレイ用外囲器。
5.前記ポリイミド樹脂の分子鎖中にアルコキシシリル基が存在する上記1.〜4.のうちいずれかに記載のディスプレイ用外囲器。
6.上記1.〜5.のうちいずれかに記載のディスプレイ用外囲器を備えてなることを特徴とするディスプレイ。
7.いずれも混合アルカリガラスからなるフロントガラス材及びリアガラス材を所定の間隔をおいて対向させ、該リアガラス材とフロントガラス材の間隙の周縁部を封着材で封着してディスプレイ用外囲器を製造する方法であって、
フロントガラス材の封着面及び/又はリアガラス材の封着面に、Si、Al、Ti、Zr、Ce、Cr及びMoからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を含む酸化物、酸窒化物または窒化物を含有するアルカリバリア層を形成し、次いでポリイミド樹脂を含有する封着材を前記アルカリバリア層表面に適用して前記フロントガラス材及びリアガラス材を所定の間隔をおいて重ねあわせ、その後焼成することにより、封着材をそれに含まれるポリイミド樹脂のイミド化率が95%以上である焼成体に変換して封着層を形成することを特徴とするディスプレイ用外囲器の製造方法。
8. Si、Al、Ti、Zr、Ce、Cr及びMoからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を含む化合物をガラス材の表面に塗布し、その後焼成して該金属化合物を金属酸化物に変換して前記アルカリバリア層を形成する上記7.に記載の製造方法。
9.前記アルカリバリア層をスパッター法で形成する上記7.に記載の製造方法。
10.前記アルカリバリア層の表面に加水分解性基を有する化合物を塗布し、次いで該化合物を加水分解縮合させて水酸基を有する酸化物からなる中間層を形成し、該中間層上に封着材を適用する上記7.〜9.のいずれかに記載のディスプレイ用外囲器の製造方法。
11.前記封着材に含有されるポリイミド樹脂が、その分子鎖中にアルコキシシリル基を有するポリイミド樹脂である、上記7.〜10.のうちいずれかに記載のディスプレイ用外囲器の製造方法。
本発明におけるディスプレイとしては、高真空下において、陰極(カソード)から放出され、高速で運動する電子を蛍光体に衝突させて、励起、発光させるいわゆるカソードルミネセンスタイプのものが挙げられる。このようなカソードルミネセンスタイプのディスプレイは、陰極線管(CRT)、蛍光表示管(VFD)、および平板ディスプレイである、電界放出型冷陰極を持つディスプレイ(FED)によって代表される。
このようなディスプレイは、カソードルミネセンスを実現するため、内部が高真空になった外囲器を備えている。該外囲器内には、高速の電子ビームを放出するための駆動回路と、該電子ビームが衝突することで励起されて蛍光を生じる蛍光体が塗布されたパネル(フロントガラス材)と、が設置されている。
本発明のディスプレイについて、従来のCRTおよびFEDの構成を例に、以下に詳細に説明する。ただし、本発明のディスプレイは、CRTおよびFEDのみに限定されず、外囲器を備えたディスプレイを広く含む。外囲器を備えたディスプレイの他の例としては、プラズマディスプレイ(PDP)のようなフォトルミネセンスタイプのものが挙げられる。
図1において、ディスプレイ1は、パネル(フロントガラス材)2と、パネル(リアガラス材)3と、で構成される外囲器(ガラス製バルブ)11を備えている。外囲器11の前側を構成するパネル(フロントガラス材)2は、その前方に位置し、画像を表示するための略平面状の画像表示領域21と、該画像表示領域21を含むフェース部の側部から後方に延びるスカート部22よりなる。外囲器11の後側を構成するパネル(リアガラス材)3の後端には、電子銃16を格納するネック31が設けられている。外囲器11を構成するパネル(フロントガラス材)2およびパネル(リアガラス材)3は混合アルカリガラスからなる。なお、パネル(フロントガラス材)2の画像表示領域21は、その全体がガラス製ではなく、その前側部分が光透過性の樹脂からなる複層材であってもよい。
図1のディスプレイ1では、この他、強度を保持するための防爆補強バンド17、電子銃16から放出される電子ビームとの相互作用により蛍光を発する蛍光体13、該蛍光を画像表示面21の側に反射するアルミニウム膜14、該電子ビームを蛍光体13の所定の位置にランディングさせるためのシャドウマスク15、該シャドウマスク15をスカート部22の内壁に固定するためのスタッドピン18等を含む。
本発明の外囲器を構成するフロントガラス材およびリアガラス材は、いずれも混合アルカリガラスからなる。本発明において混合アルカリガラスとは、電気的に混合アルカリ効果を発現するガラスを言う。また、FEDやPDPといったディスプレイ用の外囲器に用いられる、フロントガラス材とリアガラス材間に設けられる外枠も、混合アルカリガラスからなることが好ましい。上述したように、混合アルカリガラスは絶縁不良など電気的な問題を生じさせることなく、真空あるいは気密性の高い外囲器を構成でき、かつ、ディスプレイ用途として欠点の少ないガラスとして好適に用いることができる。
混合アルカリガラスとは2種以上のアルカリ金属元素を含むシリカ系ガラスである。その組成(酸化物の質量基準)は、酸化ケイ素を50%以上、アルカリ金属酸化物を合計で5〜20%含有する。その他、任意に、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化チタン、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化セリウムなどを含む。アルカリ金属元素としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等があり、本発明における混合アルカリガラスとしては、ナトリウムとカリウムの2種の元素、またはさらにリチウムを加えた3種の元素を含むことが好ましい。また、各アルカリ金属元素はアルカリ金属酸化物として2%以上含有し、アルカリ金属酸化物の全量は8〜18%であることが好ましく、特にアルカリ金属酸化物の全量は10〜16%であることが好ましい。具体的な混合アルカリガラスとしては、例えば、CRT用である旭硝子社製パネルガラス5001やPDP用である旭硝子社製PD200などを用いることができる。
本発明における封着材は、その主成分としてポリイミド樹脂を含む。ポリイミド樹脂を用いることで、400℃以下の低温での封着が可能であり、かつ封着部への真空応力や熱応力に対する十分な強度を得ることができる。本発明では、焼成後の樹脂のイミド化率が95%以上、好ましくは98%以上となるポリイミド樹脂を用いる。焼成後の樹脂が高いイミド化率を有することで、気泡生成が抑制され、封着部の気密性及び機械的信頼性を維持することができる。
本願において、イミド化率は、焼成後の封着材を削り取り、赤外吸収スペクトルを測定し、そのスペクトル中の1480cm-1付近のベンゼン環C=C伸縮振動によるピーク(基準)に対するイミド環(1370cm-1付近、C-N伸縮振動)のピーク強度比を比較することで規定される。
X、Yは、より具体的には、以下を意味する。
(A)Xが下記式4〜式8のうちのいずれか一つのとき、Yは、下記式9〜式14のうちのいずれか一つである。下記式4〜式8において、Rは、各々独立に−(単結合)、−O−、−CO−、−SO2−、−S−、−CH2−及び−C(CH3)2−からなる群から選択されるいずれか一つであり、nは各々独立に0〜7であり、Zは各々独立に−CH3又はフェニル基である。
(B)Xが下記式15のとき、Yは、下記式16又は式17である。下記式15において、Rは、−、−O−、−CO−、−SO2−、−S−、−CH2−及び−C(CH3)2−からなる群から選択されるいずれか一つである。
(C)Xが下記式18のとき、Yは下記式19である。
−(R1)n−Si−(OR2)3−rR3 r・・・式20
本発明の有機系封着材として、X’が式20又は式21で表される式2のポリイミド化合物を使用することにより、ガラスへの密着性を向上させることが可能になる。また、X’が式20又は式21である式2のポリイミド化合物は、焼成時に熱硬化するため、高温真空排気工程時に経験する高温環境下における接着強度に優れている。なお、式20で表される式2のポリイミド化合物は、分子鎖中にアルコキシシリル基を有するポリイミド樹脂の1種である。
この場合、分子鎖中にアルコキシシリル基を有すればよく、その位置は分子鎖中の分子末端、鎖中を問わず、特に限定するものではない。アルコキシシリル基としては、−Si(OR4)3−nが挙げられる(ただし、R4=CH3、C2H5、C3H7)。具体的には、例えば、前記式20で表される基を有するポリイミド樹脂がある。
a)ベンゼン環1個を有するジアミン;p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン。
b)ベンゼン環2個を有するジアミン;3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ジ(3−アミノフェニル)プロパン、2,2−ジ(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ジ(3−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ジ(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン。
i)シロキサンジアミン類であるジアミン;1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、1,3−ビス(4−アミノブチル)テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノブチル)ポリジメチルシロキサン。
k)メチレンジアミン類であるジアミン;エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,11−ジアミノウンデカン、1,12−ジアミノドデカン。
l)脂環式ジアミン類であるジアミン;1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,2−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、1,3−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、1,4−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロへキシル)メタン、2,6−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、2,5−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン。
ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルフィド二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ビフェニル二無水物、2,2−ビス[(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)スルフィド二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,3−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,4−ビス(2,3−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、及び1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物。
また、上記テトラカルボン酸二無水物のいずれも、それらの芳香環上の水素原子の一部若しくは全てをフッ素原子、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、又はトリフルオロメトキシ基から選ばれた置換基で置換して用いることもできる。
更に、架橋点となるエチニル基、ベンゾシクロブテン−4’−イル基、ビニル基、アリル基、シアノ基、イソシアネート基、ニトリロ基、及びイソプロペニル基を、上記酸二無水物の芳香環上の水素原子の一部若しくは全てに置換基として導入しても用いることができる。更にまた、好ましくは成形加工性を損なわない範囲内で、架橋点となるビニレン基、ビニリデン基、及びエチニリデン基を置換基ではなく、主鎖骨格中に組み込むこともできる。
また、分岐を導入する目的で、テトラカルボン酸二無水物の一部をヘキサカルボン酸三無水物類、オクタカルボン酸四無水物類と代えてもよい。
末端封止剤として使用可能なジカルボン酸無水物としては、具体的には例えば、下記の化合物が挙げられる。
フタル酸無水物、2,3−ベンゾフェノンジカルボン酸無水物、3,4−ベンゾフェノンジカルボン酸無水物、2,3−ジカルボキシフェニルフェニルエーテル無水物、3,4−ジカルボキシフェニルフェニルエーテル無水物、2,3−ビフェニルジカルボン酸無水物、3,4−ビフェニルジカルボン酸無水物、2,3−ジカルボキシフェニルフェニルスルホン無水物、3,4−ジカルボキシフェニルフェニルスルホン無水物、2,3−ジカルボキシフェニルフェニルスルフィド無水物、3,4−ジカルボキシフェニルフェニルスルフィド無水物、1,2−ナフタレンジカルボン酸無水物、2,3−ナフタレンジカルボン酸無水物、1,8−ナフタレンジカルボン酸無水物、1,2−アントラセンジカルボン酸無水物、2,3−アントラセンジカルボン酸無水物,1,9−アントラセンジカルボン酸無水物。
これらのジカルボン酸無水物は、アミン化合物又はテトラカルボン酸二無水物と反応性を有しない基で置換されていても差し支えない。これらは単独又は2種以上混合して用いることができる。これらの芳香族ジカルボン酸無水物の中で、好ましくはフタル酸無水物が使用される。
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルカプロラクタム、1,2−ジメトキシエタン−ビス(2−メトキシエチル)エーテル、1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン、ビス[2−(2−メトキシエトキシ)エチル]エーテル、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、ピリジン、ピコリン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルアミド、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、クレゾール酸、o−クロロフェノール、m−クロロフェノール、p−クロロフェノール、アニソール等
なお、ポリイミド化合物は、有機溶剤に溶解させた溶液としてではなく、公知の方法でフィルムに成形して使用してもよい。
カップリング剤は、封着性を向上させるために用いられ、その使用量は有機系封着材中、0.1質量%〜5質量%である。0.1質量%以上使用することにより高い封着性が得られる。また、5質量%以下とすることにより耐熱性を維持することが可能になる。使用可能なカップリング剤としてはすでに公知のカップリング剤を使用することができる。具体的には、トリアルコキシシラン化合物、メチルジアルコキシシラン化合物が挙げられる。より具体的には下記のカップリング剤が挙げられる。
3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(N−2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−(N−2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプピルルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナートプロピルメチルジエトキシシラン、3−イソシアナートプロピルトリエトキシシランなど。
フロントガラス材および/またはリアガラス材と封着材との接触面には、アルカリバリア層が形成される。ここでいうアルカリバリア層とは混合アルカリガラスをポリイミド樹脂で接着する時の熱処理条件において、実質的に混合アルカリガラス中のアルカリ金属イオンがポリイミド樹脂中に拡散することを防止する膜を意味する。より具体的には混合アルカリガラスからなるガラスシートの両面にアルカリバリア層を製膜した後、ナトリウム溶出量測定用冶具にサンプルをセットし、100℃の純水に24時間接触させた後に原子吸光法により測定したナトリウム量から算出したナトリウム溶出量が0.3μg/cm2以下であるような層のことを指す。
式(A)中、nは0〜2の整数、好ましくは0〜1の整数であり、特に好ましくは0である。nの数が小さいほど、焼成後の塗膜が緻密になるため、アルカリバリア性が向上するため好ましい。
R5は加水分解性基であり、通常、無触媒、過剰の水の共存下に25〜100℃で加水分解されて、水酸基又は−M−O−M−結合(シロキサン結合など)ができる基を表わす。
R5の好ましい例としては、炭素数1〜4のアルコキシ基、ハロゲン原子又はイソシアネート基が挙げられる。炭素数1〜4のアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が挙げられる。アルコキシ基を有する場合には、触媒として酸もしくは塩基を共存させると加水分解が促進され、焼成後の塗膜の緻密性が向上するため好ましい。
式(A)におけるMは、上記元素のうち4価の元素を表し、Si、Ti及びZrが好ましい。これらの元素を含んだ化合物はいずれも水酸基を生じやすく、焼成後の塗膜の緻密性が向上することが可能となる。入手のし易さの点から、Siがより好ましく、反応制御がしやすく、取り扱いが容易で保存安定性も高い。
式(A)におけるR6は、炭素数1〜4のアルキル基又はフェニル基である。好ましくは、メチル基、エチル基、ブチル基、フェニル基が挙げられる。過度に炭素数が増えるとその疎水性や立体障害により、その機能を損なってしまうため好ましくない。好ましくはメチル基又はエチル基が挙げられる。
また、チタン化合物としては、テトラクロロチタン、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラプロピポキシチタン、テトラブトキシチタン、トリプロポキシモノアセチルアセトナトチタン、ジプロポキシビスアセチルアセトナトチタンが挙げられ、また、ジルコニウム化合物としては、テトラプロポキシジルコニウム、テトラブトキシジルコニウム、トリブトキシモノアセチルアセトナトジルコニウムが挙げられる。
また、加水分解縮合反応を進めるにあたり、アルミニウム元素を含有する加水分解縮合性化合物を添加しても良い。具体的に例示すると、アルミニウムのアルコキシ化合物類が挙げられ、アルミニウムイソプロポキシドが挙げられる。
なお、式(A)で表される化合物の加水分解物中には、一部の未加水分解の加水分解物が残っていてもよい。
(R7)3Si−(NR8−SiH2)r−NR8−Si(R7)3 …(B)
式(B)において、R7、R8は水素原子、アルキル基またはアリール基、rは1以上の整数を表す。式(B)で表されるポリシラザン化合物は、室温でも加水分解が容易に進み、かつシリカに変化する際の体積収縮が小さいため、緻密なシリカ膜を形成しやすく、高いアルカリバリア性を付与することが可能となるために好ましい。また化合物中に金属錯体やアミン系の触媒を含んでいると、より緻密なシリカ膜が得られるので好ましい。特に好ましいポリシラザンはR7、R8がいずれも水素原子である、ペルヒドロポリシラザン(以下、シラザンともいう)である。
スパッター法で形成する場合にはSi、Al、Ti、Zr、Ce、Sn、Cr、Moなどの元素を主成分とするターゲットを用い、酸素または窒素を含有するガスをスパッタリングガスとして用い、酸化物、酸窒化物、または窒化物を形成することが好ましい。またPVDやCVD等の化学気相成長法を用いることもできる。
本発明ではさらに、酸化物からなる中間層を、アルカリバリア層と封着層との間に設けることが好ましい。中間層はアルカリバリア層と封着層との結合強度を向上させる層であり、封着時の焼成の前には水酸基を有する酸化物からなり、この水酸基が封着材との結合に関与すると考えられる。この中間層は前記式(A)や式(B)で表される化合物をアルカリバリア層表面に適用し、該化合物を加水分解縮合等により酸化物に変換して得られる層に由来する。なお、以下最終的な焼成前の、水酸基を有する酸化物からなる層も中間層という。
前記式(A)や式(B)で表される化合物の加水分解縮合等により水酸基を有する酸化物が生成し、この水酸基が封着材との結合に関与すると考えられる。すなわち、この水酸基によってアルカリバリア層とポリイミド樹脂との間に化学的結合が生成し、封着部の結合強度を一層高めることができると考えられる。従って、前記アルカリバリア層形成の場合とは異なり、この水酸基を有する酸化物の層は焼成せずに封着材と接触させる。ただし、封着における焼成時にはこの層も実質的に焼成され、最終製品においてはアルカリバリア層と同様の酸化物となっていると考えられる。また、中間層の形成には前記式(A)で表される化合物を使用することが、水酸基の多い酸化物を得ることができる点で好ましい。また、焼成時に前記水酸基の一部が反応せずに残っていてもよい。この場合、前記水酸基は水素結合により封着剤との結合に関与できる。
また、前記式(A)で表される化合物におけるR5の好ましい例としては、炭素数1〜4のアルコキシ基、ハロゲン原子又はイソシアネート基が挙げられる。炭素数1〜4のアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が挙げられる。アルコキシ基を有する場合には、触媒として酸もしくは塩基を共存させると加水分解が促進されるため好ましい。アルコキシ基を有する場合には、加水分解およびその縮合反応条件によって、多くの水酸基を生成させることが可能となるため、界面での接着性を高めることが可能となる。また一部のアルコキシ基をアセチルアセトナト基で置換した化合物も用いられる。
式(A)におけるR6は、炭素数1〜4のアルキル基又はフェニル基である。好ましくは、メチル基、エチル基、ブチル基、フェニル基が挙げられる。過度に炭素数が増えるとその疎水性や立体障害により、その機能を損なってしまうため好ましくない。好ましくはメチル基又はエチル基が挙げられる。
中間層(焼成前の層)は、スピンコート、ワイプコートあるいはフローコートなど湿式塗布法により、式(A)で表される化合物を含んだコート液を塗布し、20〜100℃の温度で1〜60分間乾燥して形成することが好ましい。熱処理温度が高い場合には、活性点である水酸基が縮合反応により失われてしまうため好ましくない。
本発明の封着材でディスプレイの外囲器構成部材を封着するには、まず封着材と接触するフロントガラス材の表面及び/又はリアガラス材の表面、つまり外囲器構成部材の封着面にアルカリバリア層を形成する。アルカリバリア層が式(A)で表される化合物及び/又はその加水分解物を含む焼成体、あるいは式(B)で表されるポリシラザンの焼成体である場合、式(A)や式(B)で表される化合物を含んだコート液を封着面に塗布し、350〜500℃の温度で20〜120分間焼成することが好ましい。塗布は、例えばスピンコートあるいはフローコートなど湿式塗布法が適用できる。
アルカリバリア層がSi、Al、Ti、Zr、Ce、Sn、Cr及びMoからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含む酸化物、酸窒化物または窒化物である場合は、スパッターや蒸着といった乾式法により形成できる。スパッター法で形成する場合にはSi、Al、Ti、Zr、Ce、Sn、Cr、Moなどの元素を主成分とするターゲットを用い、酸素または窒素を含有するガスをスパッタリングガスとして用い、酸化物、酸窒化物、または窒化物を形成することが好ましい。またPVDやCVD等の各種気相成長法を用いることもできる。
攪拌器、還流冷却器及び窒素導入管を備えた容器に1,3−ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン39.47g(0.135モル)、3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物44.13g(0.15モル)、3−アミノプロピルトリエトキシシラン7.09g(0.03モル)、2−フェニルエチニルフェニルジカルボン酸無水物5.96g(0.024モル)、及びm−クレゾールを275g装入し、室温で20時間攪拌する。その後、200℃で3時間反応後、室温まで冷却する。メタノール550g添加後、濾過してポリイミド(1−1)を得た。
同様に、攪拌器、還流冷却器及び窒素導入管を備えた容器に1,3−ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン43.85g(0.15モル)、3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物39.72g(0.135モル)、4−フェニルエチニルフタル酸無水物7.44g(0.03モル)、及びm−クレゾールを275g装入し、室温で20時間攪拌する。その後、200℃で3時間反応後、室温まで冷却する。メタノール550g添加後、濾過してポリイミド(1−2)を得た。
ポリイミド(1−1を10質量部とポリイミド(1−2)を90質量部とを混合してポリイミド1を得た。
攪拌器、還流冷却器及び窒素導入管を備えた容器に1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン35.08g(0.12モル)、3,3―ジアミノベンゾフェノン6.37g(0.03モル)、3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物39.72g(0.135モル)、4−フェニルエチニルフタル酸無水物7.44g(0.03モル)、及びm−クレゾール275gを装入し、室温で20時間攪拌する。その後、200℃3時間反応し、室温まで冷却する。メタノール550g添加後、濾過してポリイミド2を得た。
反応温度を160℃に変更した以外はポリイミド合成例2と全く同様にしてポリイミド3を得た。
混合アルカリガラスからなるPDP用ガラス基板(40×110×2.8mm、40×110の面は鏡面仕上げ)と、それとは組成は異なるが熱膨張特性はほぼ同じ混合アルカリガラスからなるガラス基板(12×110×12mm、12×110の面は鏡面仕上げ)を準備し、それぞれのガラス基板の接合面(鏡面仕上げの片面)に3%のシラザン溶液(溶媒:キシレン)をフローコートにより塗布し、1時間乾燥後、400℃で60分間の熱処理を加えた(アルカリバリア層形成)。冷却後、テトライソシアネートシランをワイプコートにより接合面に塗布し、常温にて30分間乾燥した(中間層形成)。合成例1で得たポリイミド1をジヒドロターピネオールと乳鉢で混合し、塗布しやすいペースト状にした。テトライソシアネートシランで処理した後の接合面に本ペーストを塗布し、150℃で30分乾燥、220℃で120分の熱処理を加えた。冷却後二つのガラス基板を接合面で重ね合わせ、約100g/cm2の荷重を負荷した状態で350℃で120分の焼成を実施し、接着部のサンプルを得た。接着面を鏡面であるガラス越しに観察し、気泡の状態をデジタルカメラで撮影した。得られた画像を2値化処理により気泡とそうでない部分に分離し、気泡部の面積(A)と観察した接着部の面積(B)を算出し、A/B*100を気泡の面積比(%)と定義した。これまでの検討よりこの比が10以上の時には封着部からのスローリークや強度的に問題のある可能性の高いことが判明している。
また、焼成後の封着層を削り取り、赤外吸収スペクトルを測定した。ポリイミドのイミド化率(%)は、そのスペクトル中の1480cm-1付近のベンゼン環C=C伸縮振動によるピーク(基準)に対するイミド環(1370cm-1付近、C-N伸縮振動)のピーク強度比(1)と当該ポリイミドを375℃、2時間焼成した試料の基準ピークに対するイミド環のピーク強度比(2)から下記式により算出した
イミド化率(%) = ピーク強度比(1)/ピーク強度比(2)×100
実施例1と同様にガラスを準備し、スパッターにより接合面にSiNxの膜を形成した(アルカリバリア層形成)。その後、テトライソシアネートシランで処理し(中間層形成)、合成例2のポリイミド2を用いて実施例1と同じように接合サンプルを作製し、気泡の面積比、ポリイミド樹脂のイミド化率を測定した。
実施例1と同様にガラス基板を準備し、スパッターによりAlNxの膜を形成した(アルカリバリア層形成)。その後、テトライソシアネートシランで処理し(中間層形成)、合成例1のポリイミド1を用いて実施例1と同じように接合サンプルを作製し、気泡の面積比、ポリイミド樹脂のイミド化率を測定した。
混合アルカリガラスからなるサンプル片(60×30×8mm、60×8の面は鏡面仕上げ)2ピースを準備し、そのサンプル片の接合面(鏡面仕上げの面)に3%のシラザン溶液(溶媒:キシレン)をフローコートにより塗布し、1時間乾燥後、400℃で60分間の熱処理を加えた(アルカリバリア層形成)。冷却後、テトライソシアネートシランをワイプコートにより接合面に塗布し、常温にて30分間乾燥した(中間層形成)。合成例1で得たポリイミド1をジヒドロターピネオールと乳鉢で混合し、塗布しやすいペースト状にした。テトライソシアネートシランで処理した後の接合面に本ペーストを塗布し、150℃で30分乾燥、220℃で120分の熱処理を加えた。冷却後二つのサンプル片を接合面で重ね合わせ、約100g/cm2の荷重を負荷した状態で350℃120分の焼成を実施し、接着部のサンプルを得た。得られた接着サンプルを5mm幅の短冊状の曲げ試験用サンプルピース(60×5×8mm)に切断、加工した。そのサンプルピースは温度80℃湿度85%の恒温恒湿槽に72時間設置された後、4点曲げ強度試験により強度測定された。結果を曝露後強度として表1に示した。
実施例1と同じようにして接着部のサンプルを得た。ただし、ポリイミドは合成例3で示すポリイミド3を使用した。
それぞれのガラスの接合面(鏡面仕上げの片面)に3%のシラザン溶液(溶媒:キシレン)をフローコートにより塗布し、1時間乾燥した後、400℃で60分間の熱処理を加えず常温での乾燥のみを行ったことを除き、実施例1と同じようにして接着部のサンプルを得た。
実施例1と同じようにガラス製サンプル片を準備し、アルカリバリア層及び中間層を設けず、ポリイミド1をジヒドロターピネオールでペースト化したものを接着面に塗布し、150℃30分乾燥、220℃120分の熱処理を加えた。冷却後二つのサンプル片を接合面で重ね合わせ、約100g/cm2の荷重を負荷した状態で350℃120分の焼成を実施し、接着部のサンプルを得た。実施例1と同じようにして、気泡の面積比、イミド化率を測定した。
実施例4と同じようにして曲げ強度試験用サンプルピースを作製した。ただし、ポリイミドは合成例3で示すポリイミド3を使用し、中間層は設けなかった。作製したサンプルピースを用いて、実施例4と同じように曝露後強度を測定した。
11’:外囲器 13:蛍光体
14:アルミニウム膜 15:シャドウマスク
16:電子銃 17:防爆補強バンド
18:スタッドピン 2、2’:パネル(フロントガラス材)
21:画像表示領域 22、22’:スカート部
3、3’:パネル(リアガラス材) 31:ネック部
4:外枠 5:封着層
61:陰極 62:電解放出型冷陰極
63:ゲート電極 64:絶縁層
65:陽極 66:蛍光体画素
7:アルカリバリア層
Claims (11)
- いずれも混合アルカリガラスからなるフロントガラス材及びリアガラス材が所定の間隔をおいて対向し、該リアガラス材とフロントガラス材の間隙の周縁部に封着層を備えたディスプレイ用外囲器であって、
前記封着層は、ポリイミド樹脂を含有する封着材の焼成体であって、かつ焼成後の該ポリイミド樹脂のイミド化率が95%以上である、焼成体からなり、
前記封着層と接触するフロントガラス材の表面及び/又はリアガラス材の表面に、Si、Al、Ti、Zr、Ce、Cr及びMoからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を含む酸化物、酸窒化物または窒化物を含有するアルカリバリア層が存在していることを特徴とするディスプレイ用外囲器。 - 前記アルカリバリア層と封着層との間に、酸化物からなる中間層がさらに存在する請求項1に記載のディスプレイ用外囲器。
- 前記中間層の酸化物が水酸基を有する請求項2に記載のディスプレイ用外囲器。
- 前記中間層にシラノール基が存在する請求項3に記載のディスプレイ用外囲器。
- 前記ポリイミド樹脂の分子鎖中にアルコキシシリル基が存在する請求項1〜4のうちいずれかに記載のディスプレイ用外囲器。
- 請求項1〜5のうちいずれかに記載のディスプレイ用外囲器を備えてなることを特徴とするディスプレイ。
- いずれも混合アルカリガラスからなるフロントガラス材及びリアガラス材を所定の間隔をおいて対向させ、該リアガラス材とフロントガラス材の間隙の周縁部を封着材で封着してディスプレイ用外囲器を製造する方法であって、
フロントガラス材の封着面及び/又はリアガラス材の封着面に、Si、Al、Ti、Zr、Ce、Cr及びMoからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を含む酸化物、酸窒化物または窒化物を含有するアルカリバリア層を形成し、次いでポリイミド樹脂を含有する封着材を前記アルカリバリア層表面に適用して前記フロントガラス材及びリアガラス材を所定の間隔をおいて重ねあわせ、その後焼成することにより、封着材をそれに含まれるポリイミド樹脂のイミド化率が95%以上である焼成体に変換して封着層を形成することを特徴とするディスプレイ用外囲器の製造方法。 - Si、Al、Ti、Zr、Ce、Cr及びMoからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を含む化合物をガラス材の表面に塗布し、その後焼成して該化合物を酸化物に変換し前記アルカリバリア層を形成する請求項7に記載の製造方法。
- 前記アルカリバリア層をスパッター法で形成する請求項7に記載の製造方法。
- 前記アルカリバリア層の表面に加水分解性基を有する化合物を塗布し、次いで該化合物を加水分解縮合させて水酸基を有する酸化物からなる中間層を形成し、該中間層上に封着材を適用する請求項7〜9のいずれかに記載のディスプレイ用外囲器の製造方法。
- 前記封着材に含有されるポリイミド樹脂が、その分子鎖中にアルコキシシリル基を有するポリイミド樹脂である、請求項7〜10のうちいずれかに記載のディスプレイ用外囲器の製造方法。
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