TWI478197B - 平面顯示器用構件及平面顯示器用構件之隔壁最上層用糊 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種電漿顯示器、場發射顯示器、及螢光顯示管等等的平面顯示器用構件。
近年來,盛行電漿顯示器、場發射顯示器、螢光顯示管、液晶顯示裝置、有機電激發光顯示器、發光二極體顯示器等的平面顯示器之開發。其中電漿顯示器,係藉由於前面玻璃基板與背面玻璃基板之間所備有的放電空間內,於對向之陽極電極與陰極電極間產生電漿放電,並將自被封入上述放電空間內的氣體所產生之紫外線照射至設置在放電空間內的螢光體使之發光,而進行顯示者。又,場發射顯示器,為藉由對螢光體照射經場發射之電子而顯示者。
電漿顯示器或螢光顯示管等的氣體放電型的顯示器,為了隔開放電空間而必需有絕緣性的隔壁。又,場發射顯示器,為了隔絕閘電極與陰極而必需有絕緣性隔壁。有報告指出場發射顯示器,尤其於表面傳導型電子發射(electron emitting)元件顯示器中,藉由於面板(face plate)側設置隔壁,而可抑制發光的混色。
為了顯示器之高精細化,此等顯示器用隔壁之剖面形狀被期望底部線寬、頂部線寬同時為細的。然而,由於細線幅化(reduced in line width)會伴隨隔壁的強度降低,由於對隔壁間的螢光體塗布步驟或前面基板與背面基板的密封(sealed)步驟等之對前述隔壁施加衝擊的製造步驟;或對完成後面板施加衝擊時前述隔壁與對向之基板衝突等,而有隔壁缺損等損壞產生,且由於發生起因於此損壞的不亮缺陷、混色等的異常點燈缺陷,故兼具隔壁之細線幅化與高強度化為重要課題。對此課題,以往有報告指出藉由僅於隔壁最上層形成空隙率大的層,而使施加的衝擊被此高空隙率層吸收,而可抑制大規模的損壞(例如專利文獻1)。然而,抑制起因於此方法之隔壁之損壞的不亮缺陷的效果並不充分。又,因此方法,隔壁的空隙率變大,故塗布螢光體時,螢光體滲透(permeation)至隔壁的空隙中,有產生發光之混色而異常點燈的問題。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-012436
因此,本發明之課題係提供一種平面顯示器用構件,其可抑制因放電單元(cell)不亮或異常點燈之原因而造成的隔壁之損壞。
為解決上述課題,本發明係具有以下構成。亦即本發明為藉由一種平面顯示器用構件所達成,其為於玻璃基板上具有以低軟化點玻璃為主成分的隔壁的平面顯示器用構件,其特徵為該隔壁至少由2層所構成,且為該隔壁之最上層的主成分的低軟化點玻璃的彈性模數為80GPa以下。
若依據本發明,可提供一種平面顯示器用構件,其可抑制因放電單元不亮或異常點燈之原因而造成的隔壁的損壞。
本發明人等對於可抑制隔壁之損壞的平面顯示器用構件,進行專心研討之結果,首先發現可藉由具有以下所述構造的平面顯示器用構件來達成。以下,平面顯示器係以AC型電漿顯示器為例作說明,但本發明當然不限定於此,亦可應用於其它平面顯示器。
於本發明之平面顯示器用構件上所形成之隔壁,係至少由2層所構成,且必須於該隔壁之最上層含有作為主成分彈性模數為80GPa以下的低軟化點玻璃。藉由將隔壁構成為2層以上,以隔壁最上層為基點,即使產生缺損的情形,因於層間之界面中缺損之伸展容易停止,故有抑制與不亮或異常點燈等相關連的斷裂面積大的缺損(以下,稱大面積缺損)的額外功效。
本發明中主成分係指固體成分全體中體積分率最大的成分之意。隔壁之最上層中,低軟化點玻璃之固體成分佔有比例,以50體積%以上為佳。含有比例小於50體積%時,無法獲得充分的損壞抑制效果,故不佳。低軟化點玻璃之含有比例係以電子顯微鏡觀察隔壁之剖面,可藉由將固體成分之總剖面積所佔有低軟化點玻璃的剖面積,進行圖像解析而求出。低軟化點玻璃與其它固體成分,可藉由圖像之濃淡的差別而區分。又,以備有能量分散型X線分光分析裝置的掃描型分析顯微鏡(SEM-EDX)等的方法進行原子映射(mapping),亦可嚴密地區別成分。
本發明中低軟化點玻璃係指軟化點為450~650℃之範圍的玻璃。藉由使軟化點在前述範圍,因可於平面顯示器用構件之製造步驟中,使燒結時的熔融性成為適當,故佳。更佳的軟化點之範圍為500~630℃。玻璃的軟化點可使用玻璃粉末藉由差式掃描熱量分析來測定。
本發明中,在隔壁的最上層彈性模數小的低軟化點玻璃,具體地係必須含有彈性模數為80GPa以下的低軟化點玻璃作為主成分,彈性模數的特佳範圍為75GPa以下。藉由使彈性模數小的低軟化點玻璃作為主成分的層設置於隔壁的最上層,對隔壁施加衝擊時,由於隔壁最上層容易彈性變形而吸收衝擊,可抑制隔壁的損壞發生。玻璃的彈性模數,係對厚度為10~20mm的玻璃板,可藉由JIS-R1602(1995)中所示之超音波脈波法而求出。低軟化點玻璃方面,一般係彈性模數為大於80GPa的玻璃,但如本發明中所示的玻璃,亦可製作80GPa以下的玻璃。彈性模數的下限無特別限定,可以製作50GPa以上的玻璃。
本發明中,前述隔壁最上層的空隙率以3%以下為佳。在此,隔壁係由無機成分與空隙所成,該無機成分係由在玻璃或於燒成溫度不軟化的填料所構成,隔壁佔有的空隙的比例定義為空隙率。空隙率(P),係以隔壁材質之真密度(true density)為dth
、隔壁之實測密度(體積密度bulk density)為dex
時,可以
P=100×(dth
-dex
)/dth
作計算,以電子顯微鏡觀察測定空隙率尚稱簡便。藉由電子顯微鏡觀察求得空隙率的情形,係以電子顯微鏡觀察隔壁之剖面,由空隙與無機成分之於全面積中佔有之空隙面積比例來計算空隙率。空隙率大於3%時,對隔壁施加衝擊時產生缺損的總數容易變多,由於此缺損的一部分造成與不亮或異常點燈等有關連的大面積缺損,故不佳。本發明中,大面積缺損係指因隔壁之缺損產生的剖面面積為2000μm2
以上之意。前述剖面面積,可藉由光學顯微鏡或電子顯微鏡等,拍攝隔壁之損壞部的照片,藉由圖像解析來測定。
本發明中,為前述隔壁之最上層的主成分的低軟化點玻璃之組成,與為該最上層以外之至少一層的主成分的低軟化點玻璃之組成,以相異為佳。藉由使為最上層的主成分的低軟化點玻璃之組成,與為該最上層以外之至少一層的主成分的低軟化點玻璃之組成相異,而可使前述界面中隔壁缺損的伸展抑制效果更為顯著,可抑制與不亮或點燈異常等有關之大面積缺損。
本發明中,為前述隔壁之最上層的主成分的低軟化點玻璃之彈性模數,相較於該最上層以外之至少一層的主成分的低軟化點玻璃之彈性模數,以小者為佳。藉由使低軟化點玻璃之彈性模數相異,而可使前述界面中隔壁缺損的伸展抑制效果更為顯著,可抑制與不亮或異常點燈等有關的大面積缺損。具體而言,設定為該隔壁之最上層的主成分的低軟化點玻璃之彈性模數為Eu
、為該最上層以外的至少一層的主成分的低軟化點玻璃之彈性模數為E1
時,以
E1
-Eu
≧5GPa
為佳。又,藉由使E1
>80GPa,隔壁缺損的伸展抑制效果更為顯著。尤佳為E1
>85GPa。
本發明中,前述隔壁之最上層的厚度以3~40μm為佳。隔壁最上層之厚度比3μm更薄時,無法充分獲得隔壁最上層所致衝擊吸收效果,而易於引起隔壁之損壞,故不佳。又比40μm更厚時,至層間之界面為止之距離變長,易產生隔壁之大的損壞,故不佳。
本發明中,彈性模數小的低軟化點玻璃,以使用具有以下表示組成的玻璃為佳。
SiO2
:10~35重量%
B2
O3
:35~55重量%
ZnO:5~20重量%
Li2
O:3~10重量%
Al2
O3
:10~25重量%
SiO2
為形成玻璃骨架的材料,且含量少的情形由於玻璃的安定性降低,故以配合10重量%以上為佳。又,含量變多則玻璃之軟化點變的過高,故以配合35重量%以下的範圍為佳。
由於B2
O3
使彈性模數低且使軟化點降低,故以含有35重量%以上、更佳為40重量%以上為佳。又,設定含有率於55重量%、更佳為50重量%以下,可維持化學安定性。
由於ZnO有使彈性模數降低的效果,故以含有5重量%以上為佳。又,含量過多則玻璃的安定性或絕緣性降低,故以含有20重量%以下的範圍為佳。
Li2
O有使玻璃之軟化點低的效果,故以配合3重量%以上為佳。又,含量過多則玻璃之彈性模數變大,且化學安定性降低,故以配合10重量%以下、更佳為7重量%以下的範圍為理想。
Al2
O3
有加大玻璃化範圍使玻璃安定化的效果,且於玻璃之化學安定性提高上亦有效,故以配合10重量%以上、更佳為12重量%以上為佳。又,含量過多則彈性模數變大,故含有率25重量%以下為佳。
其它亦可配合於降低玻璃之軟化點有效的MgO、CaO、SrO、BaO等的鹼土類金屬氧化物。但,藉由配合此等成分,玻璃之彈性模數有變大的傾向,故含有率合計以10重量%以下為佳。特佳為5重量%以下。
又,由於含有SiO2
、B2
O3
、ZnO、Li2
O、Al2
O3
之5成分合計90重量%以上的玻璃,為低軟化點、低彈性模數,且具玻璃安定性或化學耐久性優異,故較佳係作為形成本發明之隔壁最上層的玻璃。尤其是SiO2
、B2
O3
、ZnO為使彈性模數降低的成分,故3種合計量以60重量%以上為佳。
又,作為其它成分,亦可含有Na2
O、K2
O、ZrO2
、TiO2
、Bi2
O3
、PbO2
等。
隔壁中所含低軟化點玻璃之組成,可藉由自隔壁選擇性地切削出低軟化點玻璃,並進行感應耦合電漿(ICP)發光分光分析而可定量地決定。又,亦可輔助使用SEM-EDX等的其它公知的分析手段。
本發明中,作為隔壁最上層之主成分而使用的低軟化點玻璃之熱膨脹係數以小者為佳。尤其藉由將使用於隔壁最上層以外的層的低軟化點玻璃,或熱膨脹係數較基板小的低軟化點玻璃,使用於隔壁最上層,而在燒成後的冷卻過程中,因對隔壁最上層施以壓縮應力,且隔壁最上層進行高強度化,故佳。具體言之,以於隔壁最上層含有於50~400℃之溫度範圍中,線熱膨脹係數為40~80×10-7
K-1
的低軟化點玻璃為主成分者為佳。更佳為40~70×10-7
K-1
。
另外,本發明中,使用於最上層以外的隔壁層之低軟化點玻璃方面,可使用公知慣用的組成的低軟化點玻璃。
可藉由公知的圖形形成法,例如感光性糊法、網板印刷法、噴砂法、化學蝕刻法等而形成隔壁,以製作本發明之平面顯示器用構件。
本發明之平面顯示器用構件之隔壁最上層用糊,為含有有機黏結劑成分、及無機成分的平面顯示器用構件之隔壁最上層用糊,其特徵係該無機成分中之主成分為80GPa以下的低軟化點玻璃。
作為有機黏結劑成分,可使用反應性單體或寡聚物、聚合物等。
本發明之平面顯示器用構件之隔壁最上層用糊中所含有的低軟化點玻璃,以具有SiO2
:10~35重量%、B2
O3
:35~55重量%、ZnO:5~20重量%、Li2
O:3~10重量%、Al2
O3
:10~25重量%之組成為佳。
使用本發明之平面顯示器用構件之隔壁最上層用糊,作為隔壁最上層用,藉由在進行塗布、乾燥、圖形化後之燒成可製得上述之具有隔壁最上層的平面顯示器用構件。
作為本發明之平面顯示器用構件之隔壁最上層用糊中所含有的有機黏結劑成分,以含有選自感光性單體、感光性寡聚物、感光性聚合物的感光性有機成分為佳。此時,本發明之平面顯示器用構件之隔壁最上層用糊成為感光性糊。
茲說明感光性糊之本發明平板顯器用構件之製作法如下,但本發明中所使用的圖形形成法當然不限定於此,亦可適用其它方法。
感光性糊係指藉由對塗布、乾燥後之塗膜照射活性光線,而使照射部分不溶於顯影液,其後藉由以顯影液僅除去非照射部分而可進行圖形形成的糊之意。在此所謂活性光線係指250~1100nm之波長領域的電磁波,具體地可列舉超高壓水銀燈、金屬鹵素燈等的紫外光線、鹵素燈等的可視光線、氦-鎘雷射、氦-氖雷射、氬離子雷射、半導體雷射、YAG雷射、碳酸氣體雷射等的特定波長的雷射光線等。
本發明中較適合使用的感光性糊,無機成分係含有前述低軟化點玻璃之粉末。粉末之組成可使用單一種或混合相異之複數組成的粉末。藉由將含有低軟化點玻璃粉末的感光性糊,以低軟化點玻璃粉末之軟化點附近或軟化點以上的溫度進行燒成,除去後述之感光性有機成分等的有機成分,而可製得含有低軟化點玻璃的圖形。此時,藉由相對於糊的全無機成分含有低軟化點玻璃粉末作為主成分,而可製得以低軟化點玻璃為主成分的圖形。
感光性糊法中,低軟化點玻璃粉末之折射率以1.50~1.65為佳。使用如此的低軟化點玻璃粉末,可使無機成分與有機成分之折射率之差變小,藉由抑制光散射,可使高精度圖形加工較容易。又,低軟化點玻璃粉末之粒徑,係考量所欲製作圖形之形狀而作選擇,而以粒度分布測定裝置(例如,日機裝製造之「MT3300」)測定之重量分布曲線中50%粒徑d50
(平均粒徑)為0.1~4.0μm、最大粒徑dmax
(頂層尺寸)為20μm以下為佳。
本發明中較適合使用的感光性糊中,無機成分在上述低軟化點玻璃粉末以外可添加填料成分。本發明中之填料成分係指為改善圖形之強度或燒成收縮率而添加者,即使於燒成溫度中亦不熔融流動的無機微粒之意。藉由添加填料成分,可抑制圖形燒成時流動而致圖形塌壞或收縮所致剝落等的問題,或使圖形之強度提高。在填料成分方面,考量對感光性糊中之分散性或填充性,曝光時光散射之抑制,較佳可使用平均粒徑(d50
)1~4μm、平均折射率1.4~1.7者。本發明中,作為此種的填料成分,可使用選自玻璃之軟化點為650℃以上的高軟化點玻璃粉末、堇青石、二氧化矽等的陶瓷粉末之至少1種,但由平均粒徑或平均折射率之調節容易性之點觀之,以使用高軟化點玻璃粉末為佳。
填料成分在使用高軟化點玻璃粉末的情形相對於全無機微粒子而言,係將具有軟化點為650℃~1350℃之物相對於全部無機微粒子而言添加40體積%以下之組成範圍為佳。在多於40體積%的情形,因形成之圖形的緻密性容易降低故不佳。較佳可使用的高軟化點玻璃粉末,為例如具有:氧化鈉1質量%、氧化矽40質量%、氧化硼10質量%、氧化鋁33質量%、氧化鋅4質量%、氧化鈣9質量%、氧化鈦3質量%之組成者,但不限定於此。
上述無機成分於感光性糊之固形成分中含有合計為35~70體積%、更佳為40~65體積%含有率為佳。在此,固形成分係指糊中所含有的無機成分及除去溶劑的有機成分之意。無機成分之含有率為比35體積%還小時,因燒成之圖形的收縮變大,形狀容易變不好,故不佳。又,比70體積%還大時,因曝光之交聯反應不充分,難形成圖形,故不佳。另外,使用感光性糊所形成隔壁的低軟化點玻璃與填料成分的體積比,可藉由感光性糊中添加的低軟化點玻璃粉末與填料成分的體積比來控制。
固形成分中無機成分的含有比例(體積%),於調製糊時考量無機成分及有機成分的密度,可以添加量(質量%)來控制。又,分析無機成分之含有比例的方法,可列舉以熱重量測定(TGA)與無機成分的燒成膜之密度測定而求出的方法,或以塗布、乾燥感光性糊而製得的糊乾燥膜藉由透過型電子顯微鏡觀察影像之圖像解析而求出的方法。在藉由熱重量測定與無機成分之燒成膜的密度測定來求出的情形,例如,以感光性糊10mg左右作為樣本,以TGA(例如島津製作所製造之「TGA-50」)評估於室溫~600℃的重量變化。通常,由於在100~150℃可蒸發糊中之溶劑,故自相對於溶劑蒸發後重量,以升溫至600℃為止後的重量(因有機成分被除去而相當於無機成分的重量)的比例,求出無機成分與有機成分的質量比。另一方面,若以燒成膜之膜厚、面積與質量為基礎評估無機成分的密度,則可評估含有比例。又,藉由透過型電子顯微鏡(例如,日本電子股份有限公司製造之「JEM-4000EX」)觀察而求出含有比例的情形,係藉由透過型電子顯微鏡在糊乾燥膜之膜面觀察垂直的剖面,以圖像之濃淡區別無機成分與有機成分,進行圖像解析即可。而透過型電子顯微鏡的評估區域方面,例如係以20μm×100μm左右之面積為對象,以1000~3000倍程度觀察即可。
本發明中較適合使用的感光性糊,可視需要添加感光性單體、感光性寡聚物、感光性聚合物等的感光性有機成分、非感光性聚合物成分、抗氧化劑、光聚合起始劑、可塑劑、增黏劑、分散劑、有機溶劑、抗沈澱劑等的添加劑成分而構成。
作為感光性聚合物,較佳可使用鹼可溶性的聚合物。藉由使聚合物具有鹼可溶性,因而顯影液不使用對環境有問題的有機溶劑而可使用鹼水溶液。鹼可溶性的聚合物,較佳可使用鹼系共聚物。鹼系共聚物,係指共聚合成分中至少含有1種鹼系單體的共聚合物,鹼系單體之具體例,可列舉丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸二級丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸三級丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸丁氧乙酯、丁氧三乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸二環戊酯、丙烯酸二環戊烯酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸甘油酯、丙烯酸環氧丙酯、丙烯酸十七氟癸酯、丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸異莰酯、丙烯酸2-羥丙酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-甲氧乙酯、甲氧乙二醇丙烯酸酯、甲氧二乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸八氟戊酯、丙烯酸苯氧乙酯、丙烯酸硬脂醯酯、丙烯酸三氟乙酯、丙烯醯胺、丙烯酸胺乙酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸1-萘酯、丙烯酸2-萘酯、丙烯酸硫酚酯、丙烯酸苄硫醇酯等的丙烯酸系單體、及取代此等丙烯酸酯為甲基丙烯酸酯者等。丙烯酸系單體以外的共聚成分,雖可使用具有碳-碳雙鍵的化合物,而較佳為苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、羥甲基苯乙烯等的苯乙烯類、1-乙烯基-2-吡咯啶酮等。
為賦予鹼可溶性於丙烯酸系共聚物中,可藉由加入作為單體之不飽和羧酸等之不飽和酸而達成。不飽和酸之具體例,可列舉丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、馬來酸、富馬酸、乙酸乙烯酯、或此等的酸酐。此等加成後的聚合物的酸價以50~150之範圍為佳。
為使丙烯酸系共聚物之曝光所致硬化反應的反應速度變大,以側鏈或分子末端具有碳-碳雙鍵的丙烯酸系共聚物為佳。具有碳-碳雙鍵的基方面,可列舉乙烯基、烯丙基、丙烯基、甲基丙烯基等。具有此種官能基於側鏈或分子末端的丙烯酸系共聚物,對於丙烯酸系共聚物中之巰基、胺基、羥基、羧基,可藉由環氧丙基或異氰酸酯基與具有碳-碳雙鍵的化合物,或丙烯酸氯化物、甲基丙烯酸氯化物或者烯丙基氯化物的反應來合成。
具有環氧丙基與碳-碳雙鍵的化合物,可列舉甲基丙烯酸環氧丙酯、丙烯酸環氧丙酯、烯丙基環氧丙醚、丙烯酸環氧丙基乙酯、巴豆醯基環氧丙醚、巴豆酸環氧丙酯、異巴豆酸環氧丙酯等。具有異氰酸酯基與碳-碳雙鍵的化合物,可列舉異氰酸丙烯醯酯、異氰酸甲基丙烯醯酯、異氰酸丙烯醯基乙酯、異氰酸甲基丙烯醯基乙酯等。
又,感光性單體為含有碳-碳不飽和鍵的化合物,且其具體例可列舉丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸二級丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸三級丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸丁氧乙酯、丙烯酸丁氧三乙二醇酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸二環戊酯、丙烯酸二環戊烯酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸甘油酯、丙烯酸環氧丙酯、丙烯酸十七氟癸酯、丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸異莰酯、丙烯酸2-羥丙酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-甲氧乙酯、甲氧乙二醇丙烯酸酯、甲氧二乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸八氟戊酯、丙烯酸苯氧乙酯、丙烯酸硬脂醯酯、丙烯酸三氟乙酯、烯丙基化二丙烯酸環己酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二新戊四醇六丙烯酸酯、二新戊四醇單羥五丙烯酸酯、二-三羥甲丙烷四丙烯酸酯、甘油二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、三甘油二丙烯酸酯、三羥甲丙烷三丙烯酸酯、四丙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯醯胺、丙烯酸胺乙酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸苯氧乙酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸1-萘酯、丙烯酸2-萘酯、二丙烯酸雙酚A酯、雙酚A-環氧乙烷加成物的二丙烯酸酯、雙酚A-環氧丙烷加成物的二丙烯酸酯、丙烯酸硫酚酯、丙烯酸苄硫醇酯、或此等芳香環的氫原子之中,取代為1~5個氯或溴原子的單體、或苯乙烯、對甲基苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、氯化苯乙烯、溴化苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯化α-甲基苯乙烯、溴化α-甲基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、羥甲基苯乙烯、羧甲基苯乙烯、乙烯萘、乙烯蒽、乙烯咔唑及將上述化合物之分子內丙烯酸酯一部分或全部取代為甲基丙烯酸酯者,γ-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧矽烷、1-乙烯基-2-吡咯啶酮等。又,多官能單體中,具有不飽和鍵之基係亦可混有丙烯基、甲基丙烯基、乙烯基、烯丙基。又,此等亦可組合2種以上來使用。
本發明中較適合使用的感光性糊,較佳為進一步含有胺甲酸酯化合物。藉由含有胺甲酸酯化合物,可使糊乾燥膜的柔軟性提高且燒成時之應力變小,可有效抑制龜裂或斷線等之缺陷。又,藉由含有胺甲酸酯化合物,而提高熱分解性,且於燒成步驟時不易產生燒成殘渣。較佳使用的胺甲酸酯化合物,可列舉如下述一般式(1)所示之化合物。
其中R1
及R2
為選自由含有乙烯性不飽和基的取代基、氫、碳數1~20的烷基、烯丙基、芳烷基及羥芳烷基所構成群組之物。各自可為相同或相異。R3
為環氧烷基或環氧烷寡聚物。R4
為含有胺甲酸酯鍵的有機基。n為1~10的整數。
此種胺甲酸酯化合物,以含有環氧乙烷單位的化合物為佳。更佳係一般式(1)中,R4
為含有環氧乙烷單元(以下,表示EO)與環氧丙烷的單位的寡聚物,且該寡聚物中EO含量為於8~70質量%之範圍內的化合物。藉由使EO含量為70質量%以下,可使柔軟性更提高且燒成應力變小,故可有效抑制缺陷。進而可使熱分解提升且於之後的燒成步驟中不易產生燒成殘渣。又,藉由使EO含量為8%以上,則與其它有機成分的相溶性提高。
又,胺甲酸酯化合物也以具有碳-碳雙鍵為佳。藉由使胺甲酸酯化合物的碳-碳雙鍵與其它交聯劑的碳-碳雙鍵反應而含於交聯體之中,可進而抑制聚合收縮。
較佳被使用的胺甲酸酯化合物之具體例,可列舉UA-2235PE(分子量18000、EO含有率20%)、UA-3238PE(分子量19000、EO含有率10%)、UA-3348PE(分子量22000、EO含有率15%)、UA-5348PE(分子量39000、EO含有率23%)(以上,新中村化學(股)製)等,但不限定於此等。又,亦可混合此等化合物使用。
胺甲酸酯化合物的含量,以除去溶劑之有機成分的0.1~10質量%為佳。含量為0.1質量%以上可使糊乾燥膜的柔軟性提高,且可緩和糊乾燥膜燒成時的燒成收縮應力。含量超過10質量%時,有機成分與無機成分的分散性降低,且相對地使單體及光聚合起始劑的濃度降低,故容易產生缺陷。
再者,作為有機成分,亦可含有非感光性聚合物成分,例如甲基纖維素、乙基纖維素等的纖維素化合物、高分子量聚醚等。
亦可添加抗氧化劑。抗氧化劑係指具有自由基鏈禁止作用、三重態之消去作用及氫過氧化物之分解作用中一種以上者。於感光性糊中添加抗氧化劑時,藉由使抗氧化劑捕獲自由基,或使激發的光聚合起始劑之能量狀態回復至基底狀態,而可抑制散射光所致多餘的光反應,且藉由以抗氧化劑無法抑制的曝光量急劇地引起光反應,而可使對顯影液之溶解、不溶解的對比提高。具體地,可例舉對苯醌、萘醌、對茬醌、對甲醌、2,6-二氯醌、2,5-二乙醯氧基-對苯醌、2,5-二甲酸(dicaproxy)-對苯醌、氫醌、對三級丁基兒茶酚、2,5-二丁氫醌、單三級丁氫醌、2,5-二-三級戊氫醌、二-三級丁基-對甲酚、氫醌單甲醚、α-萘酚、肼鹽酸鹽、氯化三甲苄銨、三甲苄銨草酸鹽、苯基-β萘胺、對苄胺酚、二-β-萘基對苯二胺、二硝基苯、三硝基苯、苦味酸、苯酯二肟、環己酮肟、五倍子酚、丹寧酸、三乙胺鹽酸鹽、二甲苯胺鹽酸鹽、銅鐵靈、2,2’-硫雙(4-三級辛基酚鹽)-2-乙基己胺鎳-(II)、4,4’-硫基雙-(3-甲基-6-三級丁酚)、2,2’-亞甲雙-(4-甲基-6-三級丁酚)、三乙二醇-雙[3-(3-三級丁基-5-甲基-4-羥苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-雙[3-(3,5-二-三級丁基-4-羥苯基)丙酸酯]、1,2,3-三羥苯等,但不限定於此。又,亦可將此等組合2種以上使用。抗氧化劑之添加量係於感光性糊中較佳為0.1~30質量%、更佳為0.5~20質量%之範圍。藉由使抗氧化劑之添加量於此範圍內,而可維持感光性糊的感光度,又保持聚合度且維持圖形形狀的同時,可使曝光部與非曝光部之對比更大。
光聚合起始劑係以可藉由活性光源照射而產生自由基的光自由基起始劑為佳,其具體例可列舉二苯酮、鄰苯甲醯苯甲酸甲酯、4,4-雙(二甲胺基)二苯酮、4,4-雙(二乙胺基)二苯酮、4,4-二氯二苯酮、4-苯甲醯基-4-甲基二苯酮、二苄酮、芴酮、2,2-二乙氧苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-羥基-2-甲基苯丙酮、p-三級丁基二氯苯乙酮、噻噸酮、2-甲基噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、二乙基噻噸酮、苄基、苄基甲氧乙縮醛、苯偶因、苯偶因甲醚、苯偶因丁醚、蒽醌、2-三級丁蒽醌、2-胺蒽醌、β-氯蒽醌、蒽酮、苯并蒽酮、二苯并環庚酮、亞甲蒽酮、4-疊氮基苯亞甲基苯乙酮、2,6-雙(對苯亞基)環己酮、2,6-雙(對苯亞基)-4-甲基環己酮、1-苯基-1,2-丁二酮-2-(O-羰基)肟、1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-乙氧羰基)肟、1,3-二苯基丙三酮-2-(O-乙氧羰基)肟、1-苯基-3-乙氧基丙三酮-2-(O-苯甲醯基)肟、米其勒酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-味啉基-1-丙酮、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-味啉苯基)-1-丁酮、萘磺醯基氯化物、喹啉磺醯基氯化物、N-苯基硫代吖啶酮、4,4-偶氮雙異丁腈、二苯二硫化物、苯并噻唑二硫化物、三苯膦、樟腦醌、四溴化碳、三溴苯碸、過氧化苯偶因及曙紅、亞甲藍等的光還原性之色素與抗壞血酸、三乙醇胺等的還原劑之組合等。又,亦可將此等組合2種以上使用。光聚合起始劑係以相對於感光性單體與感光性聚合物之合計量,添加0.05~20質量%、更佳為0.1~15質量%的範圍。光聚合起始劑的量過少時,感光度有不良之虞,光聚合起始劑的量若過多則光的吸收過大則光無法傳達到深部,由於深部之硬化不充分,故不佳。
塗布感光性糊於基板時之黏度係視塗布方法而使用有機溶劑做調整。此時所使用的有機溶劑,可使用甲基賽路蘇、丁基賽路蘇、丁基賽路蘇、甲乙酮、二噁烷、丙酮、環己酮、環戊酮、異丁醇、異丙醇、四氫呋喃、二甲亞碸、γ-丁內酯、溴苯、氯苯、二溴苯、二氯苯、溴苯甲酸、氯苯甲酸等、或含有此等中1種以上的有機溶劑混物。
本發明中較佳使用的感光性糊,係將低軟化點玻璃粉末、填料成分、感光性有機成分、非感光性聚合物成分、紫外線吸收劑、抗氧化劑、光聚合起始劑、分散劑、及溶劑等的各成分調合成預定組成後,使用3輥等的混煉機器進行終混煉(final kneading),予以均質分散而製作。又,亦以適宜地先將結束終混煉後的感光性糊進行過濾、脫泡為佳。
將如此所製得的感光性糊於玻璃基板上,藉由塗布、曝光、顯影、燒成,可製作本發明之平面顯示器用構件。
以下對於平面顯示器用構件,以AC型電漿顯示器為例,對其基本構造等進行說明。
電漿顯示器,為密封該前面板與該背面板而成的構件,以使前面板或背面板或者其兩面上所形成的螢光體層面向內部空間,在前述內部空間內封入放電氣體而成者。於前面板,在顯示面側之基板上形成有用以顯示用放電的透明電極(維持電極、掃描電極)。為了放電,前述維持電極與前述掃描電極的間隙以較狹小者為佳。以形成更低電阻的電極的目的,亦可於透明電極的背面側形成匯流排電極。但匯流排電極係材質為以銀、鉻/銅/鉻等構成,以不透明為多。因此,因與前述透明電極不相同且阻礙單元之顯示,故以設置於顯示面之外緣部為佳。在AC型電漿顯示器的情形,係於電極之上層作為透明介電體層及其保護膜,以形成MgO薄膜的情形居多。於背面板,形成有用以定址選擇使之顯示單元的電極(定址電極)。用以隔開單元的隔壁或螢光體層,亦可於前面板、背面板之任一或兩面上形成,但以僅形成於背面板上的情形居多。電漿顯示器中,前述前面板與前述背面板係被密封,且兩者之間的內部空間係有封入氙-氖、氙-氖-氦等放電氣體。
以下說明背面板的製作方法。玻璃基板可使用鈉玻璃或電漿顯示器用耐熱玻璃之“PP8”(日本電氣硝子公司製)、“PD200”(旭硝子公司製)。玻璃基板之尺寸無特別限定,可使用厚度1~5mm者。玻璃基板上藉由銀或鋁、鉻、鎳等之金屬,形成定址電極用條狀之導電圖形。形成方法可使用:將以此等金屬之粉末與有機黏結劑為主成分的金屬糊,以網板印刷進行印刷圖形的方法;或將使用感光性有機成分作為有機黏結劑的感光性金屬糊塗布後,使用光罩進行圖形曝光,且於顯影步驟中將不要的部分溶解除去,進一步於一般350~600℃加熱‧燒成而形成電極圖形的感光性糊法。又,亦可使用於玻璃基板上蒸鍍鉻或鋁後,塗布光阻且將光阻進行圖形曝光‧顯影後,經由蝕刻去掉不要的部分的蝕刻法。
再者,較佳於定址電極上設置介電體層。藉由設置介電體層,可使放電之安定性提高、或抑制於介電體層上層形成之隔壁的倒塌或剝離。形成介電體層的方法方面,有將以低軟化點玻璃粉末或高軟化點玻璃粉末等無機成分與有機黏結劑作為主成分的介電體糊,以網板印刷、狹縫模塗布器等進行全面印刷或塗布的方法等。
接著,關於以藉由光微影法之隔壁的形成方法進行說明。隔壁圖形無特別限定,但以條狀、格子狀、蜂巢(waffle)狀等為佳。首先,於已形成介電體層的基板上塗布隔壁用感光性糊。塗布方法可使用棒塗布器、輥塗布器、狹縫模塗布器、刮板塗布器、網板印刷等的方法。塗布厚度可考量所期望隔壁的高度與糊之燒成而致之收縮率來決定。塗布厚度可藉由塗布次數、網板之網目、糊之黏度等而調整。
己塗布的隔壁用感光性糊於乾燥後進行曝光。曝光為以一般的光微影法進行,而以經由光罩進行曝光之方法為一般。又,不使用光罩,亦可使用以雷射光等直接描繪的方法。曝光裝置方面,可使用步進曝光機、近距(proximity)曝光機等。此時所使用的活性光線,可列舉近紅外線、可見光線、紫外線等。此等中以紫外線最佳,作為其光源,可使用例如低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、鹵素燈、殺菌燈等。此等中,亦以超高壓水銀燈為適合。曝光條件依塗布厚度而不同,通常使用1~100mW/cm2
輸出的超高壓水銀燈,進行0.01~30分鐘曝光。
曝光後,利用對於曝光部分與非曝光部分之顯影液的溶解度之差,進行顯影,通常以浸漬法或噴霧法、刷洗法等進行。顯影液方面,可使用可溶解感光性糊中有機成分的有機溶劑,感光性糊中存在具有羧基等酸性基的化合物時,可以鹼水溶液進行顯影。鹼水溶液可使用氫氧化鈉、或碳酸鈉、氫氧化鉀水溶液。以使用有機鹼水溶液者,因於燒成時容易除去鹼成分較佳。
有機鹼方面,可使用一般胺化合物。具體地可列舉氫氧化四甲銨、氫氧化三甲苄銨、單乙醇胺、二乙醇胺等。
鹼水溶液之濃度通常為0.05~5質量%、更佳為0.1~1質量%。鹼濃度過低則可溶部難被除去,鹼濃度過高則有使圖形剝離且腐蝕之虞,故不佳。又,顯影時之顯影溫度以20~50℃進行,在步驟管理上較佳。
又,本發明中,隔壁必需為2層以上構成。製成2層以上之構造體不只可將隔壁形狀之構成範圍擴大為3維,而且可抑制如上述在界面中隔壁缺損的伸展。例如,在2層構造的情形,塗布第1層,且曝光為條狀後,塗布第2層,並曝光成與第1層呈垂直方向的條狀,在進行顯影下,可形成具有鋸齒狀(zigzag-shape)的雙叉(double cross)構造的隔壁。
接著,於燒成爐以520~620℃的溫度保持10~60分鐘進行燒成而形成隔壁。
其次,使用螢光體糊形成螢光體層。螢光體層可以使用感光性螢光體糊的光微影法、分注器法、網板印刷法等形成。螢光體層的厚度無特別限定,但為10~30μm、更佳為15~25μm。螢光體粉末無特別限定,但以發光強度、色度、色平衡、壽命等之觀點而言,以下的螢光體為適合。藍色為活化2價銪的鋁酸鹽螢光體(例如,BaMgAl10
O17
:Eu)或CaMgSi2
O6
。在綠色,由面板亮度之點而言,以Zn2
SiO4
:Mn、YBO3
:Tb、BaMg2
Al14
O24
:Eu,Mn、BaAl12
O19
:Mn、BaMgAl14
O23
:Mn為適合。更佳為Zn2
SiO4
:Mn。在紅色,同樣地以(Y、Gd)BO3
:Eu、Y2
O3
:Eu、YPVO:Eu、YVO4
:Eu為佳。更佳為(Y、Gd)BO3:Eu。在經燒成之步驟而形成螢光體的情形,亦可與上述介電體層或隔壁之燒成同時進行。
本發明之平面顯示器用構件,可適合使用作為上述電漿顯示器用背面板。又,如前述在電漿顯示器中,亦可於前面板上形成隔壁,故本發明之平面顯示器用構件亦可適合使用作為前面板。
[實施例]
以下,藉由實施例具體地說明本發明。但本發明不限定於此。
以下之無機粉末的平均粒徑(d50
)及最大粒徑(dmax
)係使用日機裝股份有限公司製「MT3300」測定之值。
A.感光性糊原料
低軟化點玻璃粉末:將表1表示之組成、物性的低軟化點玻璃粉碎,且使用d50
:2μm、dmax
:10μm的粉末。
此外,使用下述原料。
感光性單體M-1:三丙烯酸三羥甲丙酯
感光性單體M-2:二甲基丙烯酸四丙二醇酯
感光性聚合物:對於由甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯=40/40/30所組成的共聚物的羧基,使0.4當量的甲基丙烯酸環氧丙酯進行加成反應之物(重量平均分子量43000、酸價100)
光聚合起始劑:2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-味啉苯基)-1-丁酮(Ciba特用化學品公司製IC369)
抗氧化劑:1,6-己二醇-雙[3-(3,5-二-三級丁基-4-羥苯基)丙酸酯]
紫外線吸收劑:Sudan IV(東京應化工業股份有限公司製)
溶劑:γ-丁內酯
填料粉末:氧化鈉1質量%、氧化矽40質量%、氧化硼10質量%、氧化鋁33質量%、氧化鋅4質量%、氧化鈣9質量%、氧化鈦3質量%(軟化點:770℃、d50
:2μm、dmax
:10μm)
B.感光性糊之製作
秤量10重量份之感光性單體M-1、10重量份之感光性單體M-2、20重量份之感光性聚合物、3重量份之光聚合起始劑、1重量份之抗氧化劑、0.02重量份之紫外線吸收劑後,適宜地添加溶劑而調整黏度。其次,添加低軟化點玻璃粉末、填料粉末,以使固形成分中無機成分的含有比例為48體積%。將此有機無機混合物於3輥混煉機中混煉,成為感光性糊。又,使用於隔壁最上層之形成的感光性糊,係於混煉後進一步添加溶劑,調節成適當的黏度。
C.隔壁缺損耐性評估用試料基板之製作
隔壁缺損耐性評估用試料係以以下之順序製作。於旭硝子股份有限公司製“PD-200”玻璃基板(42英吋)上,以使用感光性銀糊的光微影法形成定址電極圖形。接著,於形成有定址電極的玻璃基板上藉由網板印刷法形成厚度20μm的介電體層。其後,藉由狹縫模塗佈塗布器將為用以形成隔壁之最下層的感光性糊,使成為所期望之厚度地塗佈於形成有定址電極圖形及介電體層的背面板玻璃基板上,塗布成為所期望之厚度,以100℃進行乾燥。接著,適宜地反覆進行以狹縫模塗布器塗布‧乾燥不同感光性糊的製程,來形成具有2層以上之層構造的感光性糊塗膜。接著,介由經由曝光光罩進行曝光。曝光光罩係一種鉻光罩,其係設計成間距160μm、線寬20μm之,於電漿顯示器中可形成進行條狀之隔壁圖形形成所設計的鉻光罩。曝光係就實施例及比較例之各感光性糊,以50mW/cm2
之輸出的超高壓水銀燈,由自100mJ/cm2
至500mJ/cm2
為止之,以每每隔5mJ/cm2
進行紫外線曝光。
接著,將保持在35℃的單乙醇胺的0.3質量%水溶液以沖洗經300秒而予顯影,且使用沖洗噴霧器進行水洗淨後,將未光硬化的空間部分除去。其後,於560℃保持30分鐘,藉由燒成形成隔壁。
D.隔壁缺損耐性評估
以上述方法製作之曝光量不同的試料中,選擇燒成後隔壁的底部寬為55μm、頂部寬為38μm的試料,將此試料切出5cm×13cm,且於基板之未形成隔壁的面中央之1cm邊長的4點與其中心1點做記號。其次,將切出5cm×13cm大小的“PD-200”玻璃基板重疊於形成有隔壁的一面,且於上方放置背面板側,將重114g之金屬球自30cm的高度各2次朝已做記號的5點落下。其後切出基板中央之1cm邊長的部分,且以掃描型電子顯微鏡拍攝隔壁缺損部分的照片。藉由拍攝之照片的圖像解析,測定因缺損產生的剖面的面積,且測定隔壁缺損之總數、及因缺損產生之剖面的面積為2000μm2
以上的大面積缺損的個數。此評估為平面顯示器用構件在受到衝擊時之缺損不良產生的模擬試驗,以大面積缺損之個數在20個/cm2
以下為佳。
評估結果,將對於具有實施例1~17、及比較例1~7之構造的隔壁,進行隔壁缺損耐性評估的結果示於表2、表3、表4。表2~4中,第1層係指最上層,且隨著層的號碼越大,則順序表示下面的層。又,層號碼最大之層即最下層。
滿足本發明內容的實施例1~17的背面板,均係大面積缺損的個數在20個以下。相對於此,在隔壁之最上層含有彈性模數大於80GPa的玻璃為主成分的比較例1~7,則大面積缺損數多,於強度上極有問題。
Claims (11)
- 一種平面顯示器用構件,其係於玻璃基板上具有以低軟化點玻璃為主成分的隔壁的平面顯示器用構件,其特徵為該隔壁具有選自條狀、格子狀及蜂巢(waffle)狀之形狀,該隔壁至少由2層所構成,且為該隔壁之最上層的主成分的低軟化點玻璃的彈性模數為80GPa以下,而為該隔壁之最上層的主成分的低軟化點玻璃之組成中,SiO2 、B2 O3 、ZnO、Li2 O、Al2 O3 之合計量為90重量%以上。
- 如申請專利範圍第1項之平面顯示器用構件,其中該隔壁之最上層的空隙率為3%以下。
- 如申請專利範圍第1或2項之平面顯示器用構件,其中為該隔壁之最上層的主成分的低軟化點玻璃之組成與為該最上層以外之至少一層的主成分的低軟化點玻璃之組成相異。
- 如申請專利範圍第1或2項之平面顯示器用構件,其中為該隔壁之最上層的主成分的低軟化點玻璃之彈性模數係比該最上層以外之至少一層的主成分的低軟化點玻璃之彈性模數小。
- 如申請專利範圍第1或2項之平面顯示器用構件,其中該隔壁之最上層的厚度為3~40μm。
- 如申請專利範圍第1或2項之平面顯示器用構件,其中為該隔壁之最上層的主成分的低軟化點玻璃之組成,係具有SiO2 :10~35重量%、B2 O3 :35~55重量%、ZnO:5~20 重量%、Li2 O:3~10重量%、Al2 O3 :10~25重量%之組成。
- 如申請專利範圍第1或2項之平面顯示器用構件,其中為該隔壁之最上層的主成分的低軟化點玻璃之組成中,MgO、CaO、SrO、BaO之合計量為10重量%以下。
- 如申請專利範圍第1或2項之平面顯示器用構件,其中為該隔壁之最上層的主成分的低軟化點玻璃之組成中,SiO2 、B2 O3 、ZnO之合計量為60重量%以上。
- 一種平面顯示器用構件之隔壁最上層用糊,其係含有有機黏結劑成分、及無機成分的平面顯示器用構件之隔壁最上層用糊,其特徵為該無機成分中之主成分為彈性模數80GPa以下的低軟化點玻璃,該低軟化點玻璃之組成中,Al2 O3 之含有率為12~25重量%,且SiO2 、B2 O3 、ZnO、Li2 O、Al2 O3 之合計量為90重量%以上。
- 如申請專利範圍第9項之平面顯示器用構件之隔壁最上層用糊,其中該低軟化點玻璃係具有SiO2 :10~35重量%、B2 O3 :35~55重量%、ZnO:5~20重量%、Li2 O:3~10重量%之組成。
- 如申請專利範圍第9或10項之平面顯示器用構件之隔壁最上層用糊,其中作為該有機黏結劑成分,含有選自感光性單體、感光性寡聚物、感光性聚合物的感光性有機成分。
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