JPH07335134A

JPH07335134A - 誘電体組成物

Info

Publication number: JPH07335134A
Application number: JP6148724A
Authority: JP
Inventors: Naoya Kikuchi; 直哉菊地; Sumuto Sago; 澄人左合; Tatsumasa Yokoi; 達政横井; Masaaki Ito; 雅章伊藤
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1994-06-08
Filing date: 1994-06-08
Publication date: 1995-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】電極を緻密に被覆することができ、かつ表面
が放電により劣化せず、また放電電圧を低くすることが
でき、プラズマディスプレイパネル等に有用な誘電体組
成物を提供する。【構成】元素周期律表のIIａ族およびIIIａ族で原子
番号７１以下の元素から選ばれる少なくとも１種類の元
素を含む酸化物からなり、平均粒径０．０５〜１０μｍ
の粉体２０〜７５容量％と、前記選択元素から選ばれる
少なくとも１種類の元素を含有する有機金属化合物８０
〜２５容量％との混合物を、液体ビヒクルと混練したこ
とを特徴とする誘電体組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマディスプレイ
パネル等の気体放電装置形成に有用な誘電体組成物に関
する。

【０００２】

【従来の技術】気体放電装置には、各種のものがある
が、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと略記
する）を代表例として説明する。ＰＤＰの電極を誘電体
で被覆し、その表面で放電を生起するものには、放電を
交流的に持続させる表示放電、誘電体表面の電荷を除帯
電させる選択放電や放電によってプライミングイオンを
確保するいわゆるトリガー放電等が知られている。

【０００３】以下の問題点は共通であるから、表示放電
として用いる交流型ＰＤＰで説明する。このＰＤＰは、
放電特性にメモリー機能を有することや放電面材料に優
れたものが開発されているため、高輝度で長寿命であ
る。

【０００４】ＰＤＰの構成には各種方法が知られている
が、薄型にするため、対向する前面板と背面板の周囲を
シールガラスで封じて、放電ガスの気密容器を構成する
ものが多く採用されている。前、背面板とも低価格のソ
ーダライムガラスが賞用される。

【０００５】画像表示可能な微細で多数の表示セルを有
するＰＤＰでは、通常、表示セルや電極形成が容易な方
形セル配列が採用されている。各々ライン状の行電極と
列電極が間隔を隔てて交差する部分にセルを形成し、多
数のセルを独立に選択できるようにしている。このよう
な選択電極は二つの電極群で構成される。

【０００６】交流型では一対の表示放電電極は誘電体で
被覆される。この表示放電電極を選択電極として兼用す
ることもできる。また、表示放電電極には選択機能を持
たせず、別に書き込み電極と言われる選択電極を形成す
ることもできる。この書き込み電極は被覆あるいは露出
したものどちらでも利用できる。これらの組み合せは任
意である。また、選択に使用しない複数の電極は、通
常、共通に結線される。

【０００７】表示は放電ガスの可視発光を利用するもの
（単色ＰＤＰ）、および放電によって生起する紫外線で
蛍光体を可視発光させるものがある（カラーＰＤＰ）。

【０００８】このような一般的なカラーＰＤＰの部分模
式断面図の一例を図１に示す。背面板ＢＰには、一対の
表示放電電極ＳＸとＳＹが、垂直方向に向かってライン
状に形成されている。電極材料は例えばアルミニウム
で、薄膜技術等を用いて形成される。ＳＸは選択電極と
しても利用され独立であるが、ＳＹは放電のサステイン
のみに利用されるため共通に結線されている。表示放電
電極は、被覆誘電体で覆われている。被覆誘電体ＤＬ
は、電極を被覆する誘電体層（例えばガラス層を厚膜印
刷で形成したもの）と、表面の保護層（例えばＭｇＯ等
を蒸着で被覆したもの）とで形成されている。

【０００９】前面ガラス板ＦＧには、もう一方の選択電
極である書き込み電極Ｗが、平行方向に向かってライン
状に形成され、これは各色の蛍光体ＰＨで被覆されてい
る。書き込み電極は、例えば銀等のインクで、蛍光体は
各色の粉体インクを用い、厚膜技術を適用して形成され
る。

【００１０】前面板と背面板との間には、放電空間を確
保し、電極間距離を規定したり、誤放電等を防ぐための
隔壁ＰＷが形成され、これと各面板とで囲まれたところ
が表示セルＣＬである。隔壁は例えばガラスインク等を
用いて形成される。以上の構成は、３相電極、面放電型
で透過型カラーＰＤＰと分類される一般的なものであ
る。

【００１１】被覆誘電体に要求される特性は以下のよう
である。（１）電極を緻密に被覆できること。（２）表面は放電
により劣化しないこと。（３）表面は放電電圧が低くな
る材料であること。

【００１２】上記（１）の要求のために、酸化物ガラス
（以下、単にガラスと記す）材料が好適に用いられる。
ガラス粉体を用いることで容易に膜形成ができ、ガラス
を溶融することで緻密、平滑、均質な被覆誘電体を形成
できる。また、（２）および（３）の要求については、
形成基体が変形しない温度で溶融する一般のガラス材料
では充分なものが得られていないため、特定の保護材料
を表面に形成している。形成方法は蒸着やスパッタ等の
薄膜技術が採用されている。しかし、薄膜技術は設備が
高価であり、量産性に乏しいという欠点がある。

【００１３】そこで、低電圧駆動ができる保護材料を粉
体で使用する方法が検討されている。つまり保護材料を
粉体単独で、あるいは少量の固着材料、例えばガラスを
併用するものである。この方法では厚膜技術が適用でき
るため簡便であり、また低電圧および保護特性を満足さ
せることに成功している。しかし、保護材料を単独で用
いた場合には、下地への固着が不充分で脱落しやすいた
め、ＰＤＰの組立が困難である。また、ガラス等の固着
材料を用いた場合、固着材料の放電特性が不充分であっ
たり、長期に渡る安定性に欠ける。特に１０重量％以上
のガラス固着材を用いるとその傾向は顕著である。従っ
て、製造条件や駆動回路が制限されるという欠点を有す
る。

【００１４】また、有機金属化合物を使用する膜形成法
も検討されている。つまり有機金属化合物を溶媒に溶解
し、塗布乾燥し、空気中で熱分解して酸化物被膜を形成
するものである。しかし、熱分解における体積減少が非
常に大きいため、充分な厚みの膜形成が困難である。例
えば、通常用いられる保護膜厚み０．５μｍを得ようと
すると膜にクラックが発生し、特性も劣化する。クラッ
クが発生しない膜厚は、通常、０．１μｍ以下であるた
め薄すぎて保護寿命が短い。これらは金属含有量が大き
くて安定な有機金属化合物が得られていないことが原因
である。このような場合に採られる方法は、塗布、乾
燥、焼成を繰り返すことで膜厚を大きくすることである
が、通常、５回以上が必要で工程が煩雑である。

【００１５】以上のように従来のＰＤＰでは、被覆誘電
体保護層形成において各種の問題点が残されているのが
現状である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
技術の課題に鑑みなされたもので、電極を緻密に被覆す
ることができ、かつ表面が放電により劣化せず、また放
電電圧を低くすることができ、ＰＤＰ等に有用な誘電体
組成物を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、次
に示す誘電体組成物によって達成される。

【００１８】すなわち、本発明は、元素周期律表のIIａ
族およびIIIａ族で原子番号７１以下の元素から選ばれ
る少なくとも１種類の元素を含む酸化物からなり、平均
粒径０．０５〜１０μｍの粉体２０〜７５容量％と、前
記選択元素から選ばれる少なくとも１種類の元素を含有
する有機金属化合物８０〜２５容量％との混合物を、液
体ビヒクルと混練したことを特徴とする誘電体組成物で
ある。

【００１９】以下、本発明をさらに詳しく説明する。先
ず、本発明の誘電体組成物について説明する。

【００２０】本発明で用いられる粉体は、元素周期律表
からIIａ族およびIIIａ族で原子番号７１以下の元素か
ら選ばれる少なくとも１種類の元素を含む酸化物であ
る。上記元素の酸化物は、低電圧駆動と保護特性が優れ
たものとして知られている。酸化物は単独酸化物、例え
ばＭｇＯ、Ｙ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃等あるいは複合酸化物、例
えばＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃、ＢａＯ・Ｌａ₂Ｏ₃等が使用でき
る。また複数の酸化物を混合してもよい。

【００２１】粘着剤を使用しない粉体の固着力は、主と
して凝集力である。凝集力は、粉体同士あるいは粉体と
基体との接触面積が大きいほど強い。従って、保護層が
形成される基体表面は、例えば小さな凹凸を形成すると
固着力が大きくなる。粉体としては粒径が小さいものほ
ど接触面積も大きい。しかし、小さな粉体は充填密度も
小さくなるため、被覆性が悪く放電特性上好ましくな
い。つまり、本発明では、粉体の大きさには適正な範囲
が存在し、平均粒径０．０５〜１０μｍである。充填密
度を重視する場合、粒子形状は球形に近いものが好まし
い。

【００２２】よく知られているように粉体の凝集力は、
粉体が溶液中に分散され、この液体が蒸発するとき強く
発揮される。しかし、上述した従来の技術で説明したよ
うに、通常の分散媒で得られる保護層の固着力は充分で
ない。

【００２３】本発明では分散媒として、上述した粉体で
用いた特定元素の有機金属化合物を用いる。これら化合
物の形態は室温で液体でも固体でもよい。固体の場合は
適当な溶媒に溶解して使用することが望ましいが、そう
でなくても有機金属化合物は加熱溶融するため、それ自
体で分散媒として作用する。

【００２４】以上のように、粉体と有機金属化合物を混
合したものから保護層を形成する作用を説明する。

【００２５】有機金属化合物を溶解するために加えた溶
媒の蒸発や、有機金属化合物が熱溶融し分解する場合の
凝集力は、通常の分散媒を用いたときと同程度である。
しかし、分解前の溶融有機金属化合物は、体積を減少し
ながら粒子間あるいは粒子と基体の隙間に集中し、熱分
解されて非常に微細な粉体か膜状の保護層材料である酸
化物として析出する。このように凝集力が働く場所で分
散媒から保護層材料が残存されるため、保護層材料の接
触面積は非常に増大し、保護層の固着力も大きくなるわ
けである。また、残存量によって保護層の充填密度が増
加し放電特性も向上する。

【００２６】混合する有機金属化合物の量には適切な範
囲がある。混合粉体だけを通常の分散媒の凝集力で充填
する場合、得られる体積比率は粉体の粒形や形状で変化
するが、前記範囲の粉体粒形では３５〜６０容量％程度
である。この比率を実行密度とする。実行密度３５容量
％以下しか得られない粉体は被覆性が悪いため、放電特
性も良くないので避けるべきである。本発明の分散媒で
ある有機金属化合物は、粉体実行密度の残りを埋めるよ
うな体積比率が好ましい。しかし、有機金属化合物は前
述したように熱分解して大きな体積減少を示すから、粉
体実行密度の残りより多めにしなくてはいけないが、過
剰であると保護層にクラックを発生し、特性を劣下させ
る。クラックが発生しない最大量は、粉体実行密度の残
りに対して約１５容量％多いところである。従って、有
機金属化合物の上限体積比率は８０容量％である。ま
た、有機金属化合物の下限体積比は保護層の固着力を勘
案して決められるが、粉体実行密度の残りの約半分であ
り、体積比率で２５容量％であれば充分な固着力を得ら
れる。もちろん、これら上限と下限は、使用粉体の実行
密度が変化すると共に変わるものである。

【００２７】有機金属化合物の元素選定は粉体の場合と
同様であるが、粉体と有機金属化合物の元素が同じであ
る必要はない。化合物としては各種のものが知られ、例
えば各種金属のアルコキシド、有機酸塩、キレート等の
錯体化合物等が好適に使用できる。ここでアルコキシド
は、一般にＭ（ＯＲ）_nと表され、Ｒはアルキル基、Ｍ
は金属元素、Ｏは酸素、ｎは金属元素の酸化数である。
有機金属化合物は熱分解して酸化物に転換されることが
望ましいから、加熱は酸素含有雰囲気中で行なう。空気
中で熱分解するのが最も簡便であり、これで充分であ
る。加熱温度は、有機金属化合物が熱分解できる温度以
上で、保護層を被覆する基体が変形しない温度以下とす
ればよい。通常、４５０〜６５０℃が好適である。金属
元素の含有量は用いるアルキル基の分子量、アルコキシ
ドの安定性および印刷性によって決まるが、通常１〜２
０重量％が好適である。

【００２８】次に、保護層の塗布方法について説明す
る。一般に、粉体の塗布では液体ビヒクルを用い、混練
してインク状の組成物とするのが便利である。液体ビヒ
クルとしては、メチル、エチル、ニトロ等の各セルロー
スやアクリル樹脂等の樹脂類をパインオイル、ブチルカ
ルビトール、ブチルカルビトールアセテート、セロソル
ブ等の溶剤に溶解したものが一般的である。

【００２９】液体ビヒクルの働きは、塗布、例えば印刷
適性を付与することである。塗布後、乾燥して溶剤は蒸
発し、樹脂類が一時的な固着作用を発揮して後工程の作
業性を向上する。

【００３０】本発明では必須成分として有機金属化合物
を用いる。これらの化合物は有機物としての性質を有し
ているため、上記液体ビヒクルの性質あるいはその一部
の性質を持っている。従って、液体ビヒクルもしくはそ
の一部は特に用いることなく、好適な組成物を得ること
が可能である。もちろん、両者を併用することもでき
る。

【００３１】以上のように形成される本発明の誘電体組
成物は塗布性に優れているから、例えば簡便なスクリー
ン印刷が保護膜形成に適用できる。この方法は、均一な
厚みの膜形成が可能であり、使用材料が少なくて済み、
またパターンニングも容易である。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例等によりさらに具体的
に説明する。

【００３３】実施例１〜２および比較例１誘電体組成物を評価するに当たり、図１に示す様な一般
的なＰＤＰを用いた。背面板ＢＰには、一対の表示放電
電極ＳＸとＳＹが、垂直方向に向かってライン状に形成
されている。ＳＸは選択電極としても利用され独立であ
るが、ＳＹは放電のサステインのみに利用されるため共
通に結線されている。表示放電電極は、被覆誘電体で覆
われている。被覆誘電体ＤＬは、電極をガラスで被覆し
た誘電体層と表面の保護層とで形成されている。

【００３４】前面ガラス板ＦＧには、もう一方の選択電
極である書き込み電極Ｗが、平行方向に向かってライン
状に形成され、これは各色の蛍光体ＰＨで被覆されてい
る。

【００３５】前面板と背面板との間には、放電空間を確
保し、電極間距離を規定したり誤放電等を防ぐための隔
壁ＰＷが形成され、これと各面板とで囲まれたところが
表示セルＣＬである。以上の構成は、３相電極、面放電
型で透過型カラーＰＤＰと分類される一般的なものであ
る。

【００３６】粉体としてＭｇＯ粉体を使用した。この粉
体の平均粒径は０．５μｍであった。また、有機金属化
合物溶液としてＭｇのアルコキシドをブチルカルビトー
ルアセテートに溶解したものを使用した。アルキル基の
分子量はＭｇの含有量、そしてアルコキシドの安定性お
よび印刷性の点から１２０〜１６０のものを用いた。分
子構造は鎖状構造と環状構造の複合物を用いた。Ｍｇの
含有量は印刷性の点から酸化物換算で５重量％のものと
した。厚さ４０μｍのガラス層の上に厚膜印刷法で被膜
を形成し、５８０℃で焼成し有機成分を除去して誘電体
組成物とした。

【００３７】表１において、比較例１はＭｇＯ粉体８０
容量％と有機金属化合物２０容量％を混合した例であ
り、実施例１はＭｇＯ粉体５０容量％と有機金属化合物
５０容量％を混合した例であり、実施例２はＭｇＯ粉体
２０容量％と有機金属化合物８０容量％を混合した例で
ある。

【００３８】表１において、膜強度は下記の方法で判定
した。 ◎：２Ｂの鉛筆を使い、膜を引っかく試験を行った結
果、膜にほとんど傷がつかなかったことを示す。 △：２Ｂの鉛筆を使い、膜を引っかく試験を行なった結
果、膜に少し傷がついたが指でこすった場合、傷つかな
かったことを示す。 ×：２Ｂの鉛筆を使い、膜を引っかく試験を行なった結
果、膜に大きく傷がついて指でこすっても膜に傷がつい
てしまったことを示す。

【００３９】この結果、２Ｂの鉛筆を使い、膜を引っか
くことによる保護膜の強度測定において、ＭｇＯ粉体７
５容量％以下のものにおいて膜の剥離はなかった。従っ
て、粉体と有機金属化合物の混合比として粉体７５容量
％以下とした。

【００４０】また、ＭｇＯ粉体の混合比を変え、周波数
３０ＫＨｚ、駆動電圧２５０Ｖで２０時間点灯させ、Ｐ
ＤＰの電圧を上昇させて、放電が開始する電圧（Ｖｓ）
を測定したところ、ＭｇＯ粉体の混合比２０〜７５容量
％において１５０Ｖであり、さらに長時間点灯させても
ほぼ一定であった。しかし、粉体２０容量％以下におい
て放電を開始する電圧（Ｖｓ）は、点灯時間と共に高く
なっていった。従って、ＭｇＯ粉体と有機金属化合物の
混合比は粉体２０〜７５容量％のものを用いる必要があ
る。以上の結果は表１にまとめて示した。

【００４１】比較例２粉体として実施例１と同様にＭｇＯ粉体を用い、有機金
属化合物溶液の代わりに軟化点４９０℃でＳｉＯ₂−Ｂ₂
Ｏ₃−Ａｌ₂０₃−ＢａＯ−ＰｂＯ系のガラス粉を含む液
体ビヒクルを使用した。ガラスの平均粒径（ｄ）は３μ
ｍである。また、液体ビヒクルはエチルセルロース１０
重量％をブチルカルビトールアセテート９０重量％に溶
解したものである。実施例１と同様に膜形成し、同様の
評価を行なった。結果を表１に示す。

【００４２】比較例３粉体として実施例１と同様にＭｇＯ粉体を用い、有機金
属化合物溶液を用いず粉体を液体ビヒクルに溶解した。
この液体ビヒクルはエチルセルロース１０重量％をブチ
ルカルビトールアセテート９０重量％に溶解したもので
ある。実施例１と同様に膜形成し、同様の評価を行なっ
た。結果を表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】以上説明したように、本発明の誘電体組成
物は無機粘着剤、例えば低融点ガラス等を含まずに形成
されるため、放電特性が良好である。しかし、保護層固
着を優先する場合には、１０容量％以下、好ましくは５
容量％以下の粘着剤を加えることや少量の着色剤を含む
ことはかまわない。

【００４５】また、ＰＤＰで示した結果は、他の気体放
電装置、例えば蛍光灯やオゾンナイザー等にも利用でき
ることを示すものである。

【００４６】

【発明の効果】以上のことから、本発明では次のような
効果が奏せられる。（１）特定の特性を有する材料およびそれらの比率を選
択するだけで、通常の簡単な方法によって放電装置の電
極被覆材料として有用な誘電体組成物が得られる。（２）上記誘電体組成物を用いれば、簡便な厚膜技術で
特性に優れた電極保護層が形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＰＤＰの一例を示す部分模式断面図。

【符号の説明】

ＦＧ：前面ガラス板、ＢＰ：背面板、ＰＷ：隔壁、Ｓ
Ｘ，ＳＹ：表示放電電極、Ｗ：書き込み電極、ＤＬ：被
覆誘電体、ＰＨ：蛍光体、ＣＬ：表示セル。

フロントページの続き (72)発明者横井達政愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内 (72)発明者伊藤雅章愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】元素周期律表のIIａ族およびIIIａ族で
原子番号７１以下の元素から選ばれる少なくとも１種類
の元素を含む酸化物からなり、平均粒径０．０５〜１０
μｍの粉体２０〜７５容量％と、前記選択元素から選ば
れる少なくとも１種類の元素を含有する有機金属化合物
８０〜２５容量％との混合物を、液体ビヒクルと混練し
たことを特徴とする誘電体組成物。