JPH11343142A - プラズマディスプレイパネル用の誘電体の組成物 - Google Patents
プラズマディスプレイパネル用の誘電体の組成物Info
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- JPH11343142A JPH11343142A JP11123969A JP12396999A JPH11343142A JP H11343142 A JPH11343142 A JP H11343142A JP 11123969 A JP11123969 A JP 11123969A JP 12396999 A JP12396999 A JP 12396999A JP H11343142 A JPH11343142 A JP H11343142A
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Abstract
体層に用いられる新規な誘電体組成物を提供する。 【解決手段】 本発明の誘電体組成物はP2O5−PbO
−K2O系母材ガラスと、Mg2Al3(AlSi
5O18)、V2O5、LiAl(Si2O6)を含む酸化物
充鎮剤とからなることを特徴とする。
Description
イパネル(PDP)に関する。特に本発明はPDPの誘
電体層と隔壁の形成に適用される誘電体の組成物とその
組成物の形成方法に関するものである。
イ(FPD)より製作工程が容易であり、大画面のフラ
ットパネルディスプレイとして注目を浴びている。図1
は交流(AC)型のPDPのマトリックス形態で配列さ
れたPDPセルの構造を図示している。PDPセルは上
部基板(10)に維持電極対(12A、12B)、上部
誘電体層(14)及び保護膜(16)を形成させた上板
と、下部基板(18)にアドレス電極(20)、下部誘
電体層(22)、隔壁(24)及び蛍光体層(26)を
形成させた下板とを具備する。なお、本命最初におい
て、方向を意味する上下は説明の便宜にすぎない。上部
基板(10)と下部基板(18)は互いに対向され、こ
れらの基板(10、18)と隔壁(24)により放電空
間が形成されている。
ネルを走査するための走査パルスを供給する走査電極と
して利用される。上部の誘電体層(14)には電荷が蓄
積される。保護膜(16)はスパッタリングによる上部
の誘電体層(14)の損傷を防いでPDPの寿命を延ば
すだけでなく、二次電子の放出効率を高めている。保護
膜(16)としては通常酸化マグネシウム(MgO)が
利用される。上部基板(10)と下部基板(18)が整
列させられてアドレス電極(20)は維持電極対(12
A、12B)と交差する。図はわかりやすくするために
一方の基板を90度回転させて示している。このアドレ
ス電極(20)はディスプレイされたセルを選択するた
めのデータ信号が供給される。隔壁(24)は放電によ
り生成された紫外線が隣接した放電セルに漏れるのを防
ぐ。蛍光体(26)は下部誘電体層(22)及び隔壁
(24)の表面に塗布されて、赤色、緑色または青色の
可視光線を発生する役割をする。
ス電極(20)と走査/維持電極(12A)の間の対向
放電により選択された後、維持電極対(12A、12
B)の間の面放電により放電を維持する。PDP放電セ
ルでは維持放電時に発生する紫外線により蛍光体(2
6)が発光して可視光が外部に放射される。その結果、
放電セルなどを有するPDPは画像を表示する。
造方法を段階的に説明する流れ図である。段階S2で隔
壁の材料である母材ガラスの粉末と酸化物充鎮剤粉末を
混ぜて混合粉末を作る。この場合、母材ガラス粉末と酸
化物充鎮剤粉末を所定の比率で混合した後10μm以下
の微粉末にする。次に、段階S4で混合粉末を有機溶媒
と混合してスクリーン印刷法で利用されるペーストまた
はテープキャスチング(Tape Casting)法で利用される
スラリー状態にする。続いて、段階S6でペーストまた
はスラリーを利用して下部基板(18)上に形成された
下部誘電体層(22)上に隔壁(24)を形成する。こ
の場合、隔壁(24)はスクリーン印刷方法、サンドブ
ラスト方法、エッチング法、添加法及びスタンピング
(Stamping)法などにより形成することができる。これ
に対する詳細な説明は後述する。そして、段階S8で形
成された隔壁(24)を300〜500℃の温度の範囲
で15〜20分間乾燥して有機溶媒を除去した後、55
0〜600℃範囲で加熱して隔壁(24)を完成する。
利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。図
3Aを参照すると、下部基板(18)上に下部誘電体層
(22)とガラスペーストパターン(28)が積層され
た構造が図示されている。ガラスペーストパターン(2
8)は母材ガラスと充鎮剤が混合されたガラス粉末を有
機溶媒と混合したガラスペーストをスクリーン印刷方法
により下部誘電体層(22)上に所定の厚さに塗布した
後所定の時間の間乾燥させて形成される。ついで、図3
B及び図3Cに図示されたように、前述したガラスペー
ストパターン(28)形成方法を7〜8回繰り返して行
う。この結果、所望の高さ例えば、150〜200μm
の高さにガラスペーストパターン(28)を積層する。
このように積層されたガラスペーストパターン(28)
はを焼成して図3Dに図示されたように下部誘電体層
(22)上に所定の高さを有する隔壁(24)が形成さ
れる。
を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
図4Aに示されたように下部基板(18)上に形成され
た下部誘電体層(22)上にガラスペースト(30)を
塗布した後、図4Bに図示されたようにそのガラスペー
スト(30)上にフォトレジスタ(32)を塗布する。
次に、図4Cに示されたようにマスクパターン(34)
をフォトレジスタ(32)上に位置させた後、そのマス
クパターン(34)の開口部を通してフォトレジスタ
(32)を露光させる。続いて、マスクパターン(3
4)を除去した後フォトレジスタ(32)で露光されな
い部分を除去することで図4Dに示されたようにフォト
レジスタパターン(32A)を形成する。そして、サン
ドブラストを利用してフォトレジスタパターン(32
A)を除去することで図4eに図示されたようにフォト
レジスタパターン(32A)と同一の形状のガラスペー
ストパターン(30A)を形成する。その次、フォトレ
ジスタパターン(32A)を除去した後、ガラスペース
トパターン(30A)を焼成させて図4Fに示されたよ
うに下部誘電体層(22)上に隔壁(24)を形成す
る。
用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。図5
Aに示されたように下部基板(18)上に形成した誘電
体層(22)上に感光性ペースト(34)を塗布する。
その次、図5Bに示されたように感光性ペースト(3
4)上にマスクパターン(36)を配置した後、そのマ
スクパターン(36)を通して感光性ペースト(34)
を露光させる。続いて、マスクパターン(36)を除去
した後、感光性ペースト(34)で露光されない部分を
エッチングさせた後エッチングされない部分を焼成する
ことで図5Cに示された隔壁(24)を形成する。
を利用した隔壁製造方法を段階的に表す断面図である。
図6Aに図示されたように下部基板(18)上に形成さ
れた下部誘電体層(22)上にフォトレジスタ(38)
を塗布する。その次、図6Bに示されたようにフォトレ
ジスタ(38)上にマスクパターン(40)を配置させ
た後、そのマスクパターン(40)を通してフォトレジ
スタ(38)を露光する。続いて、マスクパターン(4
0)を除去した後、フォトレジスタ(38)の露光され
た部分を除去することで図6Cに示されたようなフォト
レジスタパターン(38A)を形成する。そして、図6
Dに示されたようにフォトレジスタパターン(38A)
の間にガラスペースト(30)を塗布して乾燥させる。
続いて、フォトレジスタパターン(38A)を除去した
後ガラスペースト(30)を焼成させることで図6Eに
示されたように下部誘電体層(22)上に隔壁(24)
を形成する。
利用する隔壁製造方法を段階別に表す断面図である。図
7Aに示されたように、下部基板(18)上に形成され
た下部誘電体層(22)上にガラスペースト(42)を
塗布する。その次、ガラスペースト(42)の上に隔壁
用の溝が形成された金型(44)を配置した後、その金
型(44)に所定の圧力を加えてスタンピングして、図
7Bに示されたように金型(44)の溝形状に対応する
ガラスペーストパターン(42A)を形成する。続い
て、図7Cに示されたように金型(44)を分離した
後、ガラスペーストパターン(42A)を焼成させて図
7Dに示されたように、下部誘電体層(22)上に隔壁
(24)を形成する。
ができる隔壁(24)は下部誘電体層(22)と共に蛍
光体層(26)から出される背面光を反射してPDPの
輝度を増加させる役割を担っている。これによって、下
部誘電体層(22)及び隔壁(24)は高い反射率を有
するための緻密な組織が要求される。また、下部誘電体
層(22)及び隔壁(24)は素子の応答特性を良くす
るために低い誘電率とし、かつ亀裂を防ぐための低い熱
膨張係数とし、かつ熱的安定性及び焼成時下部基板(1
8)の亀裂を防ぐために低い焼成温度が要求される。こ
のために、下部誘電体層(22)及び隔壁(24)は同
一の系列の母材ガラスと酸化物充鎮剤を使用している。
例えば、隔壁(24)材料では大量のPbO成分を含む
PbO−B2O3−SiO2系、またはPbO−B2O3−
ZnO系の母材ガラス粉末にTiO2とAl2O3とで構
成された酸化物充鎮剤粉末が混合されたガラスセラミッ
クス材料が使用されている。従来の隔壁(24)材料に
含まれている母材ガラスの組成物と組成比を示せば次の
表1の通りである。
の重さを100重量%と仮定して算出し、充鎮剤組成物
の組成比もまた隔壁重さを100重量%と仮定して算出
した。表1のように従来の隔壁(24)用母材ガラスに
は60〜80%の大きい比重を占める酸化鉛(PbO)
を含むPbO−B2O3−SiO2系またはPbO−B2O
3−ZnO系が使用されている。酸化物充鎮剤でTiO2
は隔壁(24)の反射率と結晶性を増加させる役割をす
る。詳細すると、反射率と比例する母材ガラスの屈折率
は1.4〜1.5であるが、TiO2の屈折率は2.7であ
るのでTiO2は隔壁の反射率を増加させる重要な要素
になる。また、TiO2は隔壁の結晶性を高くし、反射
率を増加させる。そして、酸化物充鎮剤でAl2O3は隔
壁(24)の熱膨張係数を低下させる役割をする。表2
は表1に表したような組成比を有する組成物が適用され
た隔壁(24)の特性を表す。
壁(24)材料は13〜15に該当する高い誘電率を有
することによって素子の応答速度が遅延されるという問
題点がある。また、隔壁(24)は前述したように下部
基板(18)上に形成された後下部基板(18)と共に
焼成する。この場合、従来のように隔壁(24)の材料
が高い焼成温度を有すると、隔壁(24)焼成時下部基
板(18)が変形または破損されるという問題点もあ
る。さらに、従来の隔壁(24)材料は高い比重のPb
Oにより環境汚染を誘発するだけでなく素子の重さが増
大するという問題点がある。
気的要求を満足させることができるプラズマディスプレ
イパネル用の誘電体組成物を提供することである。本発
明の他の目的はPbOの組成比が低い母材ガラスを使用
することでPbOによる環境汚染を防ぐことができるプ
ラズマディスプレイパネル用の誘電体組成物を提供する
ことである。
に、本発明によるプラズマディスプレイパネル用の誘電
体組成物はP2O5−PbO−K2O系母材ガラスと、酸
化物充鎮剤を含むことを特徴とする。本発明によるプラ
ズマディスプレイパネル用の誘電体組成物は母材ガラス
と、30〜90重量%のAl2O3、5〜15重量%のV
2O5、5〜10重量%のTiO2、0〜20重量%のM
g2Al3(AlSi5O18)及び0〜20重量%のLi
Al(Si2O6)の中少なくとも一つ以上を構成とする
酸化物充鎮剤を含むことを特徴とする。本発明によるプ
ラズマディスプレイパネル用の誘電体組成物はP2O5−
PbO−K2O系母材ガラスと、30〜90重量%のA
l2O3、5〜15重量%のV2O 5、5〜10重量%のT
iO2、0〜20重量%のMg2Al3(AlSi5O18)
及び0〜20重量%のLiAl(Si2O6)の中少なく
とも一つ以上を構成とする酸化物充鎮剤を含むことを特
徴とする。
PbO−K2O系母材ガラスを含むことで誘電体が比較
的に低い誘電率を有するようになり、素子の応答速度を
向上させることができる。また、本発明によるPDP用
誘電体組成物はP2O5−PbO−K2O系母材ガラスを
含むことで反射率が増加して輝度を向上させることがで
きる。併せて、本発明によるPDP用誘電体組成物はP
2O5−PbO−K 2O系母材ガラスを含むことで焼成温
度を低下させ、熱膨張係数を減少させることができ、誘
電体の亀裂及び下部基板の変形または亀裂を防ぐことが
できる。さらに、本発明によるPDP用誘電体組成物は
PbO成分が少ない母材ガラスを含むのでPbOによる
環境汚染などの問題を少なくできるだけではなく、PD
P素子の重量を減少させることができる。
対して詳細に説明する。本発明の実施形態によるPDP
用誘電体組成物は隔壁及び下板誘電体層に適用される。
P2O5−PbO−K2O系母材ガラスと酸化物充鎮剤を
含む。この場合、P2O5−PbO−K2O系母材ガラス
と酸化物充鎮剤に対する詳細な組成物及び組成比の例を
あげると次の表3の通りである。
ス組成物の組成比は母材ガラスの重さを100重量%と
仮定して算出し、酸化物充鎮剤組成物の組成比は酸化物
充鎮剤の重さを100重量%と仮定して算出してある。
このような誘電体組成物でTiO2はV2O5 と併せて誘
電体の組成物の結晶性を増大させ誘電体の反射率を増加
させる目的として添加している。そして、Al2O3及び
酸化化合物は誘電体材料の誘電率を低下させて、熱膨張
係数を調節するために添加する。詳細には、熱膨張係数
が120〜140×10ー7℃の範囲である母材ガラスA
l2O3及び酸化化合物のような低熱膨張係数の充鎮剤を
混合することでその混合比率によって熱膨張係数が70
〜850×10ー7℃の範囲の誘電体材料が得られる。表
3で酸化物充鎮剤や組成物TiO2、Al2O3、Mg2A
l3(AlSi5O18)、V2O5、LiAl(Si2O6)
それぞれを、P2O5−PbO−K2O系母材ガラスすべ
てに添加することができるが、誘電体に要求される特性
によって選択的に添加することもできる。表4は表3に
表した組成物が適用された誘電体の特徴を表している。
された誘電体は40〜80重量%の母材ガラスと20〜
60重量%の充鎮剤を含む。表4で本発明の組成物が適
用された誘電体の焼成温度は530〜580℃であり、
表2に表れた従来の組成物が適用された隔壁、即ち誘電
体の焼成温度580〜600℃より低くなっていること
が分かる。また、表4で誘電体の誘電率は7〜10であ
り、表2の従来の誘電体の誘電率の13〜15より低
く、また反射率が50〜55で、表2の従来誘電体の反
射率50〜60より低いことが分かる。そして、本実施
形態の誘電体熱膨張係数は70〜80×10-7℃で、表
2の従来誘電体の熱膨張係数と同一であることが分か
る。結果的に、本発明による誘電体組成物はP2O5−P
bO−K2O系母材ガラスを含むことで熱的安定性、低
誘電体率の特性を確保することができる。また、PbO
成分が低い母材ガラスを使用するので環境汚染などの問
題を少なくすることができる。
材ガラスと酸化物充鎮剤を含む誘電体組成物が適用され
る隔壁製造方法を図2を参照して説明する。段階S2で
P2O5−PbO−K2O系母材ガラス粉末と酸化物充鎮
剤粉末を混合してグラスセラミックス粉末を作る。この
P2O5−PbO−K2O系母材ガラス粉末の製造過程を
詳細に説明する。表3に表した母材ガラス組成物それぞ
れの原材料を設定された組成比に計量した後タンブリン
グミッキサ(Tumbling Mixer)を利用して所定の時間の
間混合する。その次、混合された原材料を電気溶融炉を
利用して溶融させる。その溶融条件である温度範囲は1
000〜1200℃程度に設定する。溶融時間は1〜5
時間程度に設定する。そして、均質度維持のために溶融
されたガラスを攪拌器を利用して数回攪拌する。それに
より溶融されたガラスは緻密な組織を有するようにな
る。続いて、溶融されたガラスをクエンチングローラ
(Quenching Roller)を利用して急速冷却させることで
ガラス破片(コレット)を作成する。そして、ガラス破
片をボールミルを利用して16時間の間製粉した後#1
70、#270ふるいに順番に通過させ、平均粒子の大
きさが10μm以下の粒度の母材ガラス粉末を作る。こ
の場合、ミリング条件であるミリングジャー(Milling
Jar)の充填量は250gに設定して、ボールタイプの
シリンダの単位概数は44EA/jar、ミリング速度
は70rpm、ミリング時間は16時間に設定して潤滑
剤としてはIPA溶液2mlを使用する。このような過
程により作られた母材ガラス粉末に前記表3のような組
成比を有する充鎮剤粉末を20〜60重量%程添加して
グラスセラミックス粉末を作る。この場合、母材ガラス
粉末と酸化物充鎮剤粉末をタンブリングミッキサで7時
間程度混合した後混合された粉末を150℃のドライオ
ーブンに入れて2時間以上乾燥させることでグラスーセ
ラミックス粉末を作る。
ラスーセラミックス材料を有機溶媒と混合してスクリー
ン印刷用ペーストまたはテープキャスティング用スラリ
ーを作る。この場合、グラスーセラミックス粉末と有機
溶媒の混合比率は70:30程度が適当であり、この比
率は母材ガラス粉末と酸化物充鎮剤の種類によって調節
される。有機溶媒としてはBCA(Butyl Carbitol Ace
tate)、BC(ButylCarbitol)及びEC(Ethyl Cellu
lose)が所定の比率で混合されたものを使用する。ここ
で、ECはペーストまたはスラリーの粘度を変化させ流
動性及び焼結特性に影響を与える。このECの混合比率
は10%が適当であり、BCAの混合比率は60%、B
Cの混合比率は20%が適当である。そして、スクリー
ン印刷ペーストの粘度は70,000〜100,000
(cps)程度の範囲が適当であり、テープキャスティ
ングスラリーの粘度は700〜1,000(cps)程
度の範囲が適当である。ここで、ペースト及びスラリー
の粘度は後工程によって異なるように調節する。
ペーストまたはスラリーにより下部基板上に形成された
下部誘電体上に隔壁を形成する。この場合、隔壁は前述
した隔壁製造方法の中一つを利用して形成する。そし
て、段階S8で隔壁を焼成して完成する。この場合、隔
壁が形成された下部基板を20分程度乾燥した後、加熱
炉を利用して隔壁を焼成させることで隔壁を完成する。
この時、隔壁の焼成温度は通常混合粉末に対するDTA
(Differential Thermal Analysis)分析結果から得ら
れた結晶化温度で決定され、本発明の実施形態による混
合粉末は530〜580℃の焼成温度で15分から30
分程度焼成させることが適当である。
誘電体組成物はP2O5−PbO−K2O系母材ガラスを
含む。そのため、誘電体が比較的に低い誘電率を有する
ようになり、素子の応答速度を向上させることができ
る。また、反射率が増加して輝度を向上させることがで
きる。さらに、焼成温度が低下し、熱膨張係数が減少す
るので誘電体の亀裂及び下部基板の変形または亀裂を防
ぐことができる。さらに、本発明によるPDP用誘電体
組成物はPbO成分が減少した母材ガラスを含むのでP
bOによる環境汚染などの問題を少なくすることができ
るだけでなくPDP素子の重量を減少させることができ
る。
本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多用な変更及び修
正が可能である。従って、本発明の技術的範囲は明細書
の詳細な説明に記載戯れた内容に限らず特許請求の範囲
により定めなければならないであろう。
構造を表す断面図である。
る。
段階的に表す断面図である。
段階的に表す断面図である。
的に表す断面図である。
す断面図である。
階的に表す断面図である。
極 12B:維持電極 14:上部誘電体層 16:保護膜 18:下部基板 20:アドレス電極 28、30A、42A:ガラスペーストパターン 22:下部誘電体層 24:隔壁 26:蛍光体 30、42:ガラスペ
ースト 32、38:フォトレジスタ 32A、38A:フォトレジスタパターン 36、40:マスクパターン 34:感光性ペースト 44:金型
Claims (9)
- 【請求項1】 P2O5−PbO−K2O系母材ガラス
と、酸化物の充鎮剤とを含むことを特徴とするプラズマ
ディスプレイパネル用の誘電体の組成物。 - 【請求項2】 前記P2O5−PbO−K2O係のガラス
はP2O5、PbO、K2O、MgO、BaO、Ca0、
NA2O、V2O5、Al2O3を含むことを特徴とする請
求項1記載のプラズマディスプレイパネル用の誘電体の
組成物。 - 【請求項3】 前記P2O5−PbO−K2O系母材ガラ
スは45〜65重量%のP2O5と、10〜35重量%の
PbOと、5〜20重量%のK2Oと、1〜7重量%の
ZnOと、1〜4重量%のMgOと、1〜4重量%のB
aOと、0〜4重量%のCaOと、0〜5重量%のNa
20と、0〜4重量%のV2O5と、0〜4重量%のAl2
03を含むことを特徴とする請求項2記載のプラズマデ
ィスプレイパネル用の誘電体の組成物。 - 【請求項4】 前記誘電体の組成物は前記プラズマディ
スプレイパネルの上部誘電体層、下部誘電体層または隔
壁の中少なくとも一つ以上に適用されることを特徴とす
る請求項1記載のプラズマディスプレイパネル用の誘電
体の組成物。 - 【請求項5】 母材ガラスは、30〜90重量%のAl
2O3、5〜15重量%のV2O5、5〜10重量%のTi
02、0〜20重量%のMgAl3(AlSi 5O18)及
び0〜20重量%のLiAl(Si2O6)の中少なくと
も一つ以上を構成とする酸化物重鎮剤を含むことを特徴
とするプラズマディスプレイパネル用の誘電体の組成
物。 - 【請求項6】 前記誘電体の組成物は前記プラズマディ
スプレイパネルの上部誘電体層、下部誘電体層または隔
壁の中少なくとも一つ以上に適用されることを特徴とす
る請求項5記載のプラズマディスプレイパネル用の誘電
体の組成物。 - 【請求項7】 P2O5−PbO−K2O系母材ガラス
は、30〜90重量%のAl2O3、5〜15重量%のV
2O5、5〜10重量%のTi02、0〜20重量%のM
gAl3(AlSi5O18)及び0〜20重量%のLiA
l(Si2O6)の中少なくとも一つ以上を構成とする酸
化物重鎮剤を含むことを特徴とするプラズマディスプレ
イパネル用の誘電体の組成物。 - 【請求項8】 前記P2O5−PbO−K2O系母材ガラ
スは45〜65重量%のP2O5と、10〜35重量%の
PbOと、5〜20重量%のK2Oと、1〜7重量%の
ZnOと、1〜4重量%のMgOと、1〜4重量%のB
aOと、0〜4重量%のCaOと、0〜5重量%のNa
20と、0〜4重量%のV2O5と、0〜4重量%のAl2
03を含むことを特徴とする請求項7記載のプラズマデ
ィスプレイパネル用の誘電体の組成物。 - 【請求項9】 前記誘電体の組成物は前記プラズマディ
スプレイパネルの上部誘電体層、下部誘電体層または隔
壁の中少なくとも一つ以上に適用されることを特徴とす
る請求項7記載のプラズマディスプレイパネル用の誘電
体の組成物。
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