JPH1179786A - 隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料 - Google Patents

隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料

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JPH1179786A
JPH1179786A JP1341398A JP1341398A JPH1179786A JP H1179786 A JPH1179786 A JP H1179786A JP 1341398 A JP1341398 A JP 1341398A JP 1341398 A JP1341398 A JP 1341398A JP H1179786 A JPH1179786 A JP H1179786A
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昭治 柴田
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雅彦 應治
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境問題等を生じることが無く、しかも比重
の小さな隔壁形成用複合材料を提供する。 【解決手段】 プラズマ放電空間を有する薄型ディスプ
レイ装置の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料であ
って、ZnO−B23 −SiO2 系ガラス粉末とフィ
ラー粉末からなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ放電空間を有
する薄型ディスプレイ装置の隔壁形成用ガラスセラミッ
クス複合材料に関し、特に35〜50×10-7/℃の熱
膨張係数を有する無アルカリガラスを基板として用いた
プラズマ放電空間を有する薄型ディスプレイ装置の隔壁
形成用ガラスセラミックス複合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イ装置(PDP)等
のプラズマ放電空間を有する薄型ディスプレイ装置は、
従来のCRTディスプレイ装置に比べて薄型化、軽量化
できるため、盛んに開発が行われている。これらディス
プレイ装置は、2枚のガラス基板が一定の間隔を保持し
て気密封止され、両ガラス基板間に隔壁形成材料によっ
てプラズマ放電空間が形成される。
【0003】ガラス基板には、歪点が600℃前後の板
ガラスが使用されており、放電空間を形成する隔壁材料
には600℃以下で熱処理可能な材料が選択される。こ
のような隔壁材料には、例えば特開平4−337226
号や特開平6−144871号等に開示されているよう
な、焼結性に優れ、低軟化点化が容易なPbO系ガラス
粉末を用いた複合材料が使用されている。
【0004】また特開平5−297363号に開示され
ているようなプラズマアドレスド電気光学装置では、液
晶層に悪影響を与えないようにガラス基板に無アルカリ
ガラスが使用されているが、この種のガラスは一般に熱
膨張係数が約35〜50×10-7/℃と低いため、隔壁
材料にはPbO系ガラス粉末とともにPbTiO3 粉末
等の低膨張フィラーが使用される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら鉛元素等
の重元素を含有するガラスやフィラーを使用すると、環
境汚染や人的健康を損なうおそれがある。
【0006】また、放電空間を形成する隔壁材料は使用
量が多く、装置の重量に与える影響が大きいが、PbO
系ガラスは比重が大きいために装置が重くなる、という
問題を有している。
【0007】本発明の目的は、環境問題等を生じること
が無く、しかも比重の小さな隔壁形成用複合材料を提供
することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の隔壁形成用ガラ
スセラミックス複合材料は、プラズマ放電空間を有する
薄型ディスプレイ装置の隔壁形成用ガラスセラミックス
複合材料であって、ZnO−B23 −SiO2 系ガラ
ス粉末とフィラー粉末からなることを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材
料は、ZnO−B23 −SiO2 系のガラス粉末を使
用する。この系のガラスを使用すると、600℃以下の
温度で緻密に焼結することが可能であり、またPbO系
ガラスよりも比重が小さいため、装置を軽量化すること
が可能である。さらにPbO系に比べて容易に低膨張化
できる。
【0010】ZnO−B23 −SiO2 系の結晶性ガ
ラス粉末としては、種々の組成を有するものが使用可能
であるが、Pb、Tl、Bi等の重元素を含むものは避
けるべきである。即ち、これらの重元素は環境上好まし
くなく、またガラスの比重を大きくしてしまう。
【0011】また600℃以下の熱処理によってZnO
・B23 系結晶やZnO・SiO2 系結晶を析出する
性質を有する結晶性ガラスを使用すると、焼成後の熱膨
張係数を著しく低下させることができ、無アルカリガラ
ス基板のそれに適合させることができる。このような低
膨張のガラス粉末には、重量%でZnO 50〜65
%、B23 20〜35%、SiO2 7〜15%、
2 O+RO 3〜10%(ただしR2 O:Li2 O+
Na2 O+K2 O、RO:MgO+CaO+SrO+B
aO)の組成を有するガラスを使用することが好まし
い。ガラス組成をこのように限定した理由は以下の通り
である。
【0012】ZnOは軟化点を著しく上昇させることな
く熱膨張係数を低下させる働きがあり、また析出結晶の
結晶核となる成分である。ZnOが50%より少ないと
熱処理時の結晶特性が弱くなって低膨張化が困難にな
り、無アルカリガラス基板に使用し難くなる。65%よ
り多くなると溶融時に結晶が析出し易くなってガラス化
が困難となる。なおZnOの好適な範囲は50〜63%
である。
【0013】B23 はガラス構造体を形成する成分で
あり、またガラスの溶融温度や軟化点を下げる成分であ
る。B23 が20%より少ないとガラス化が困難にな
り、35%より多いと熱処理時の結晶特性が弱くなって
低膨張化が困難になる。なおB23 の好適な範囲は2
2〜30%である。
【0014】SiO2 はガラス構造体の形成に不可欠な
成分である。SiO2 が7%より少ないとガラス化が困
難になり、15%より多いとガラスの軟化点が上昇して
600℃以下での焼成が困難になる。なおSiO2 の好
適な範囲は8〜12%である。
【0015】R2 O(Li2 O、Na2 O、K2 O)及
びRO(MgO、CaO、SrO、BaO)はガラスの
溶融温度及び軟化点を下げる成分である。これらの合量
が3%より少ないとガラスの軟化点が低下せず、600
℃以下の温度で焼成が困難になる。またこれらの合量が
10%より多い場合は熱膨張係数が大きくなって無アル
カリガラス基板に使用し難くなる。なおこれら成分の合
量の好適な範囲は3〜7%であり、また各成分の範囲は
Li2 O 0〜3%(好ましくは0〜2%)、Na2
0〜5%(好ましくは0〜3%)、K2 O 0〜5%
(好ましくは0〜3%)、MgO 0〜5%(好ましく
は0〜3%)、CaO 0〜5%(好ましくは0〜3
%)、SrO 0〜5%(好ましくは0〜3%)、Ba
O 0〜5%(好ましくは0〜3%)である。
【0016】なお上記以外にも、Al23 、SnO2
等を各5%まで添加することが可能である。
【0017】また本発明の複合材料は、焼結時の収縮を
防止したり、熱膨張係数や焼結強度を調整するために従
来より知られている種々のフィラー粉末を含有する。例
えば収縮率や焼結強度の調整のためにアルミナ等のフィ
ラーを使用することができる。また基板に無アルカリガ
ラスを使用する場合、低膨張化するためにコージエライ
ト、ウイレマイト、ジルコン、石英ガラス、β−ユーク
リプタイト、β−スポジュウメン等の低膨張フィラー粉
末を使用することができる。中でもコージエライト、ウ
イレマイト、ジルコンから選ばれる1種以上を使用する
ことが好ましい。またフィラー粉末全体の80重量%以
上をこれら低膨張フィラー粉末で占めるようにするとよ
り効果的である。なおPbTiO3 のようにPb等の重
元素を含むフィラーの使用は環境上好ましくないため避
けるべきである。
【0018】本発明において、ガラス粉末とフィラー粉
末の混合割合は、重量%でガラス粉末15〜60%、フ
ィラー粉末40〜85%からなることが好ましい。混合
割合をこのように限定する理由は、ガラス粉末が15%
より少ないとセラミック粉末を焼結させることが困難に
なり、60%より多いと焼成時の収縮率が大きくなっ
て、隔壁のクラックや断線等が生じ易くなるためであ
る。なおプラズマアドレスド電気光学装置に使用する場
合は、無アルカリガラス基板と隙間なく接着させる必要
があり、緻密に焼結することが要求される。このためガ
ラス粉末とフィラー粉末の混合割合をガラス粉末25〜
60%、フィラー粉末40〜75%にすることが好まし
い。
【0019】また本発明の材料は、さらに色調を調整す
るために無機顔料粉末を15重量%まで含有させてもよ
い。
【0020】上記各成分からなる複合材料は、焼成後の
比重が2.0〜4.0g/cm3 、体積収縮率が15%
以下の隔壁材料を得ることができる。また無アルカリガ
ラスに用いる場合、ガラス組成、フィラーの種類等を調
整して、焼成後の熱膨張係数が30〜45×10-7/℃
(30〜300℃)となるようにすればよい。
【0021】なお、本発明の隔壁形成用ガラスセラミッ
クス複合材料を用いて、隔壁を形成するには、例えば上
記材料と有機ビークルとを混合してペーストを作製し、
これをスクリーンを介して印刷積層する方法や、ペース
トを塗布、乾燥させ、ドライレジストフィルムを密着さ
せて露光、現像した後に、サンドブラストする方法を採
用することができる。
【0022】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0023】表1は本発明の実施例で使用するガラス粉
末(試料A〜D)、及び従来より使用されているPbO
系ガラス粉末(試料E)を示している。
【0024】
【表1】
【0025】各ガラス粉末は次のようにして調製した。
まず表の組成となるように調合したガラス原料を110
0〜1450℃で1〜3時間溶融し、薄板状に成形し
た。その後、粉砕、分級することによって、スクリーン
印刷に適する粒径1.5〜3.0μmのガラス粉末を得
た。
【0026】このようにして得られた試料A〜Dの各ガ
ラス粉末は、ガラス軟化点が550〜585℃であり、
焼成すると5ZnO・2B23 、ZnO・B23
及び2ZnO・SiO2 を主結晶として析出する性質を
有していた。また焼成後の比重は3.55〜3.70g
/cm3 、30〜300℃における熱膨張係数は50〜
55×10-7/℃、であった。一方、従来例である試料
Eは、ガラス軟化点が550℃、比重が4.62g/c
3 、30〜300℃における熱膨張係数が67.5×
10-7/℃の非晶質ガラスであった。
【0027】次に、これらのガラス粉末にフィラー粉末
や無機顔料粉末を混合し、隔壁形成用ガラスセラミック
ス複合材料とした。なおフィラー粉末及び無機顔料粉末
には、平均粒径が0.5〜2.5μmのものを使用し
た。
【0028】表2〜4は本発明の実施例(試料No.1
〜10)、及び従来例(試料No.11)を示してい
る。
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
【0031】
【表4】
【0032】続いて各試料を600℃で5〜30分間焼
成し、焼結性、体積収縮率、比重及び熱膨張係数を測定
した。結果を各表に示す。
【0033】表から明らかなように、本発明の実施例で
ある試料No.1〜10は、焼結性が良好であり、体積
収縮率が1〜7%、熱膨張係数が33〜42×10-7
℃であり、基板に無アルカリガラスを使用するプラズマ
アドレスド電気光学装置の隔壁形成用として好適であ
る。また比重が3.99g/cm3 以下であり、従来例
に比べてかなり小さい値であった。
【0034】なお焼結性は、熱処理時に試料粉末が焼結
するかどうかで評価した。体積収縮率及び比重は、アル
キメデス法を用いて測定した。熱膨張係数は、焼成した
試料を棒状に加工し、熱膨張係数測定装置を用いて30
〜300℃の温度範囲における平均熱膨張係数を測定し
たものである。
【0035】
【発明の効果】本発明の隔壁形成用ガラスセラミックス
複合材料は、PbO系ガラスの代わりにZnO−B2
3 −SiO2 系ガラスを用いるために、従来の材料に比
べて比重が小さく、プラズマ放電空間を有するディスプ
レイ装置の軽量化に有効な材料である。また環境や人体
に悪影響を与えることがない。しかも600℃以下で焼
成でき、焼成時の体積収縮も少ないため、隔壁形成材料
として好適である。
【0036】さらにZnO−B23 −SiO2 系ガラ
スは低膨張化が容易であるため、無アルカリガラスを基
板に用いるプラズマアドレスド電気光学装置の隔壁形成
材料としても好適である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマ放電空間を有する薄型ディスプ
    レイ装置の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料であ
    って、ZnO−B23 −SiO2 系結晶性ガラス粉末
    とフィラー粉末を含むことを特徴とする隔壁形成用ガラ
    スセラミックス複合材料。
  2. 【請求項2】 重量%でガラス粉末15〜60%、フィ
    ラー粉末40〜85%からなることを特徴とする請求項
    1の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料。
  3. 【請求項3】 ガラス粉末及びフィラー粉末が、Pb、
    Tl及びBiを含有しないことを特徴とする請求項1又
    は2の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料。
  4. 【請求項4】 ガラス粉末が、ZnO・B23 結晶及
    び/又はZnO・SiO2 系結晶を析出する性質を有す
    ることを特徴とする請求項1〜3の隔壁形成用ガラスセ
    ラミックス複合材料。
  5. 【請求項5】 ガラス粉末が、重量%でZnO 50〜
    65%、B2320〜35%、SiO2 7〜15
    %、R2 O+RO 3〜10%(ただしR2O:Li2
    O+Na2 O+K2 O、RO:MgO+CaO+SrO
    +BaO)の組成を有することを特徴とする請求項1〜
    4の隔壁形成用ガラスセラミックス複合材料。
  6. 【請求項6】 焼成後の比重が2.0〜4.0g/cm
    3 であることを特徴とする請求項1〜5の隔壁形成用ガ
    ラスセラミックス複合材料。
  7. 【請求項7】 焼成による体積収縮率が15%以下であ
    ることを特徴とする請求項1〜6の隔壁形成用ガラスセ
    ラミックス複合材料。
  8. 【請求項8】 フィラー粉末が、コージエライト、ウイ
    レマイト、ジルコンから選ばれる1種以上の低膨張フィ
    ラー粉末を含有することを特徴とする請求項1〜3の隔
    壁形成用ガラスセラミックス複合材料。
  9. 【請求項9】 フィラー粉末の総量に占める低膨張フィ
    ラー粉末の割合が、重量%で80%以上であることを特
    徴とする請求項8の隔壁形成用ガラスセラミックス複合
    材料。
  10. 【請求項10】 焼成後の30〜300℃における熱膨
    張係数が30〜50×10-7/℃であることを特徴とす
    る請求項8又は9の隔壁形成用ガラスセラミックス複合
    材料。
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JP2008214152A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Hitachi Powdered Metals Co Ltd ガラスペースト組成物

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