JP2005063835A - プラズマディスプレイパネル形成用ガラス組成物およびそれを用いたプラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】 ＰＤＰに用いられるガラス組成物において、ガラス焼成条件を満足しつつ、ＰＤＰ電気的特性に優れるＰＤＰ形成用ガラス組成物、およびそのガラス組成物を用いたＰＤＰを提供する。
【解決手段】 プラズマディスプレイパネルを構成する誘電体層、リブ、またはパネル封着用シール層を形成するためのガラス組成物であって、ガラスフリットと、ビヒクルと、フィラーとを含んでなり、前記ガラスフリットの酸化ホウ素の含有量を、８ｍｏｌ％以下とする。
【選択図】 なし

Description

本発明はプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰともいう）を構成する誘電体層、リブ、および、パネル封着用シール層を形成するためのガラス組成物、およびそのガラス組成物を用いたＰＤＰに関する。

ＰＤＰは、一般に、前面ガラス基板と背面ガラス基板とを対向させ封着し、その両基板の間にＮｅやＸｅ等の希ガスを封入した構造となっている。両基板の表面には電極が形成されこれら電極が誘電体層で覆われており、また、両基板の空間には隔壁（リブ）で区切られたガス放電セルが設けられている。隣り合う透明電極の間に交流電圧を印加すると、セル内にガス放電が生じプラズマが形成される。ここで生じた紫外線が蛍光体を励起して可視光を発光し前面板を通して表示発光を得る。

上記の両基板を封着するための封着剤、誘電体層、および隔壁を形成する材料としては、一般にガラス材料が使用される。このガラス材料はガラス基板の変形を抑制するため、６００℃以下で焼成できることが必要とされる。また、誘電体や隔壁を形成する材料は、ＰＤＰの消費電力を抑えるために誘電率を下げるような材料特性を有することが要求される。

これらの要求特性を実現するため、ガラス材料としては、酸鉛、酸化ホウ素、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化カルシウムからなる酸化鉛系ガラスや、酸化ビスマス、酸化ホウ素、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化カルシウムからなる酸化ビスマス系ガラスなど、比較的軟化温度の低い材料が用いられている。上記ガラス材料においては、軟化点調整や熱膨張係数調整のため、ならびに低誘電率化やガラス化領域を広げるため、その構成成分として酸化ホウ素が含まれている。

しかしながら、酸化ホウ素を含有するガラス材料を用いたＰＤＰにあっては、ＰＤＰの電気特性が安定しないといった問題があった。

発明の概要

本発明者らは、今般、ガラス中の酸化ホウ素含有量が高いと、ＰＤＰパネル製造工程における熱処理時にガラス中からホウ素単体もしくはホウ素化合物が拡散し、ＭｇＯ層の表面や蛍光体表面に付着もしくはパネル空間中に存在して、ＰＤＰの電気的特性に悪影響を与えることを見出すとともに、酸化ホウ素の組成量を所定の値にすることによりＰＤＰの電気特性が向上することを見出したものである。

従って、本発明は、ＰＤＰに用いられるガラス組成物において、ガラス焼成条件を満足しつつ、ＰＤＰ電気的特性に優れるＰＤＰ形成用ガラス組成物、およびそのガラス組成物を用いたＰＤＰを提供することを目的としている。

すなわち、本発明によるプラズマディスプレイパネル形成用ガラス組成物は、プラズマディスプレイパネルを構成する誘電体層、リブ、またはパネル封着用シール層を形成するためのガラス組成物であって、ガラスフリットと、ビヒクルと、フィラーとを含んでなり、前記ガラスフリットの酸化ホウ素の含有量が、８ｍｏｌ％以下である。

また、別の態様として、本発明によるプラズマディスプレイパネルは、誘電体層、リブ、およびパネル封着用シール層の少なくともいずれかが、上記のプラズマディスプレイパネル形成用ガラス組成物からなるプラズマディスプレイパネルであって、前記誘電体層、リブ、またはパネル封着用シール層の表面のホウ素存在量が、７ａｔｏｍｉｃ％以下である。

さらに、別の態様として、本発明によるプラズマディスプレイパネルの製造方法は、上記プラズマディスプレイパネル形成用ガラス組成物を用いたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、基板上に、プラズマディスプレイパネル形成用ガラス組成物からなる誘電体層およびリブを形成して、背面板を作製する工程、前記背面板を焼成する工程、焼成後、前記背面板を洗浄する工程、および、洗浄後に、さらに背面板を焼成する工程、
を含んでなるものである。

本発明によるガラス組成物を用いることにより、製造時のガラス焼成条件を満足しつつ、電気特性に優れるＰＤＰを得ることができる。

発明の具体的説明

以下、本発明によるＰＤＰ形成用ガラス組成物、そのガラス組成物を用いたＰＤＰ、およびそのＰＤＰの製造方法について詳細に説明する。

１．ＰＤＰ形成用ガラス組成物
本発明によるＰＤＰ形成用ガラス組成物は、ガラスフリットと、ビヒクルと、フィラーとを含んでなり、前記ガラスフリットの酸化ホウ素の含有量が８ｍｏｌ％以下である。ここで、本願明細書中の「酸化ホウ素の含有量」とは、ＰＤＰ形成用ガラス組成物中のガラスフリットの組成を、各酸化物のモル数の百分率で表した数値である。このような組成のガラス組成物を用いることにより、ＰＤＰのリブ等の表面のホウ素存在量を７ａｔｏｍｉｃ％以下とすることができ、放電特性に優れるＰＤＰを得ることができる。

該ガラス組成物中の酸化ホウ素の含有量は、好ましくは５ｍｏｌ％以下、さらに好ましくは３ｍｏｌ％以下、特に、０ｍｏｌ％であることが好ましい。

一般に、ＰＤＰ形成用ガラス組成物を用いて誘電体層やリブを形成する際は、該ガラス組成物中に含まれるガラスフリットは粉末化して用いられる。粉末化されたガラスフリットは、ペーストやグリーンシートなどの形態で使用することができる。例えば、ガラスペーストは、ガラス粉末、セラミック粉末、および有機ビークルなどを混練することで作製される。一方、グリーンシートは、ガラス粉末、セラミック粉末、および樹脂と混練され、該混練物をＰＥＴ等のフィルム上に塗布し乾燥させることによって作製される。

このペーストおよびグリーンシートをガラス基板の所定位置に塗布もしくは貼付して焼成することにより、誘電体層、リブ（隔壁）、または封着層を形成する。

一般的にＰＤＰにおいては、ガラス基板の変形を防止するために６００℃以下で焼成される。また、ガラス組成物は、ペーストおよびグリーンシート中の有機樹脂の分解が完了する約４００℃以下では軟化しないことが要求される。したがって、このガラスフリットのガラス転移点（Ｔｇ）は、当該ガラス組成物中に含まれるペーストとして用いる樹脂が、焼成により完全に消失する温度以上であることが望ましい。さらにガラスフリットの軟化点はガラス基板が変形する温度以下でなければならない。具体的には、Ｔｇが３５０〜５００℃、軟化点が、３５０〜６５０℃、好ましくは４００〜６００℃の間で適宜選択される。

上記のＰＤＰ形成用組成物を構成するガラスフリットは、その粒径がＤ５０値において０．５〜１０．０μmであることが好ましい。ガラスフリットの粒径が０．５μm未満であると、ガラスフリットの凝集により該ガラス組成物（ペースト）の分散性が低下する。一方、ガラスフリットの粒径が１０μmを超えるとリブ形成時の焼結性が悪化したり、リブに欠陥を生じたりする。

本発明においては、ガラスフリットは、酸化鉛、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化銅、酸化セリウム、酸化スズ、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、および酸化ストロンチウム等からなる群から選択されるアルカリ土類金属酸化物、またはこれらアルカリ土類金属酸化物の一種または二種以上の混合物を含んでなるものであることが好ましい。また、必要に応じて酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムなどのアルカリ金属酸化物を混合してもよい。

さらに、本発明によるガラス組成物においては、残留歪を極力小さくして、ガラス基板の反りや誘電体層ないしリブのクラックの発生を抑えるため、ガラスフリットの熱膨張係数（α）は、ガラス基板、下地層、誘電体層の熱膨張係数に近いことが好ましい。

このようなＰＤＰ形成用ガラス組成物は、上記ガラスフリット、フィラー、および所望により着色剤を混合した後、有機ビヒクルを加え三本ロール、ビーズミルなどにより混練、分散することによって得られる。該組成物は、上記ガラスフリットを４０〜９５重量％、また上記フィラーを１〜６０重量％の範囲で含有することが好ましい。

２．プラズマディスプレイパネル
以下、本発明によるガラス組成物を、リブ材料へ適用してＰＤＰを形成する場合を一例としてさらに説明するが、誘電体層またはパネル封着用シール層に適用できることは言うまでもない。

本発明によるプラズマディスプレイは、リブ表面のホウ素存在量が７ａｔｏｍｉｃ％以下、好ましくは、５ａｔｏｍｉｃ％以下、特に好ましくは、０ａｔｏｍｉｃ％である。ここで、本願明細書中の「ａｔｏｍｉｃ％」とは、ＰＤＰを構成する誘電体層、リブ、またはシール層の表面組成を、光電子分光分析装置にて測定し、酸素以外の全ての元素の原子数に対して百分率で表した値を意味するものである。このようにＰＤＰのリブ表面のホウ素存在量を７ａｔｏｍｉｃ％以下とすることにより、熱によるホウ素の拡散を有効に抑制できるため、ホウ素による蛍光体または保護膜（ＭｇＯ）の汚染を低減できる。

本発明らは、リブ中に含まれるホウ素が、ＰＤＰ製造工程の乾燥、焼成、洗浄、またはＰＤＰ放電時の熱エネルギーや放電エネルギーによって隔壁間のセル内に転移または拡散し、このホウ素の移転または拡散により、希ガス、蛍光体またはＭｇＯが汚染され、放電特性などのディスプレイ特性を低下させてしまうことを見出した。このようなホウ素の転移または拡散を抑制するためには、リブ表面のホウ素量を厳密に制御する必要がある。このホウ素量は、リブを形成するガラス組成物の酸化ホウ素の含有量を調整することにより制御できる。すなわち、上記の本発明によるガラス組成物を用いることにより、上記範囲のホウ素量を実現することができる。

なお、リブ表面のホウ素存在量を上記の範囲になるように厳密に制御するには、本発明による酸化ホウ素の含有量が制御されたガラス組成物を用いることの他、リブ形成後に、リブを乾燥や焼成等の熱処理、水ないし溶剤洗浄、アルカリ処理、酸処理、UV処理、オゾン処理、またはプラズマ処理などを行うことによっても、リブ表面のホウ素量を所定範囲に制御することができる。また、酸化ホウ素含有量が８ｍｏｌ％を超えるガラス組成物を用いてリブを形成した後、ホウ素含有量の少ないガラス組成物や、酸化ホウ素を含有しない無機材料等により、リブをオーバーコートしてもよい。

３．プラズマディスプレイパネルの製造方法
次に本発明のＰＤＰの製造方法について、ＡＣ型のＰＤＰを一例に図１を参照しながら説明する。

本発明によるＰＤＰの製造方法においては、基板上に、上記のプラズマディスプレイパネル形成用ガラス組成物からなる誘電体層およびリブを形成して、背面板を作製する工程、前記背面板を焼成する工程、焼成後、前記背面板を洗浄する工程、および、洗浄後に、さらに背面板を焼成する工程を含んでなるものである。このようにリブ等を焼成して一旦形成した後に、洗浄を行い、さらに焼成を行うことによって、焼成等で拡散した酸化ホウ素の付着量を低減することができる。

一般に、ＰＤＰは、図１に示されるように、ガラス板からなる前面板１と背面板２とが密封されたセルを構成するように一定間隔で固着されている。前面板１の背面側には、透明電極である維持電極４と金属電極であるバス電極５とから成る複合電極が互いに平行に形成され、これを覆うように誘電体６およびＭｇＯ層７が順次形成されている。背面板２の前面側には、複合電極と直交するとともにリブの間に位置するようにアドレス電極８がストライプ上に互いに平行に形成され、またアドレス電極８上のセル底面上に蛍光体層９が設けられている。また、図２にその断面図が示されるように、ガラス基板２にアドレス電極８を設け、さらに誘電体層６’を積層した後、リブ３、蛍光体層９を設けた構造としたものである。

本発明の製造方法においては、まず、ガラス基板２の上にアドレス電極８をパターン形成する。電極８の形成方法としては、（１）スパッタ法、真空蒸着法等の薄膜形成プロセスとフォトプロセスを組み合わせる方法、（２）スクリーン印刷によってパターンを形成する方法、および（３）スクリーン印刷やブレードコート、ダイコート、ロールコート等のコーティング法とフォトプロセスを組み合わせる方法が挙げられる。

フォトプロセスとしては、フォトレジストを塗布して乾燥させた後、露光および現像工程によりパターニングする方法、あるいは、ドライフィルムレジストを用いて同様にパターニングする方法などがある。

電極の膜厚は、例えば、電極材料としてＣｒを用いてスパッタ法により成膜を行った場合は、約０．５μm程度であり、成膜されたＣｒ薄膜をフォトレジストを用いてパターニングして電極が形成される。なお、電極材料およびパターニング方法は必ずしもこれらの方法に限定されるものではない。

上記いずれかの方法を使用して所定パターンのアドレス電極８を形成した後、リブ３を形成する。該リブの形成方法としては、上述のＰＤＰ形成用ガラス組成物を用いてスクリーン印刷により隔壁形状にパターン印刷する方法や、スクリーン印刷、ブレードコート、ダイコート等によりベタ膜を作製した後、ベタ膜上に耐サンブラ性を有するマスクをパターン上に形成し、サンドブラストにより隔壁形成材の不要部分を除去して所定のリブ形状にする方法が例示できる。リブ３の高さは５０〜２５０μm程度が好ましい。

具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明がこれら実施例に限定されるものではない。

１．ガラス組成物の調整
ＰＤＰ背面板のリブを形成するため、ガラスフリットを準備した。ガラスフリットは、ＰｂＯとＳｉＯ_２とＢ_２Ｏ_３とを主成分とし、表１に示す各Ｂ_２Ｏ_３含有量のものを用いた。

次に、上記のガラスフリットを用いて、下記成分を均一に混合した後、三本ロールミルにて混練することにより、ガラス組成物を調整した。
ガラスフリット ７０重量部
フィラー ３０重量部
アルミナ（Ｄ５０＝２．５μm） １５重量部
チタニア（Ｄ５０＝０．２μm） １５重量部
有機ビヒクル ２２重量部
エトセルＳＴＤ−１００ＦＰ ２重量部
ジエチレングリコールものブチルエーテルアセテート １０重量部
スクリーンオイル７５９ １０重量部

２．ＰＤＰの作製
ガラス基板（ＰＤ２００）上に、感光性Ａｇペーストをスクリーン印刷にて印刷し、８０℃にて乾燥した。次に、マスクを介して４００ｍＪ／ｃｍ^２で露光し、０．４％の炭酸ナトリウム水溶液にて現像後、５８０℃にて焼成し、電極を形成した。

基板に形成した電極上に、上記で得られたガラス組成物をスクリーン印刷にて塗布し、１２０℃にて乾燥後、５７０℃にて焼成を行い誘電体層を形成した。

次に、該誘電体上にガラス組成物を塗布し、１２０℃で乾燥を行った。ドライフィルムレジストをラミネートし、マスクを介して１５０ｍＪ／ｃｍ^２で露光し、０．２％炭酸ナトリウムにて現像してサンドブラスト用マスクを形成した。乾燥させた塗布面をサンドブラストした後、ドライフィルムレジストを１．５％ＮａＯＨ水溶液にて剥離し、５６０℃で焼成してリブを形成した。

このリブの間に、Ｒ、Ｇ、Ｂの蛍光体をスクリーン印刷にて充填し、１２０℃で乾燥後、４７０℃で焼成を行った。このようにして得られた背面板を前面板と張り合わすことによりＰＤＰ装置を作製した。

３．リブ表面のホウ素量測定
このようにして得られたＰＤＰ装置の前面板を背面板から剥離し、該背面板のリブ頂部表面のホウ素存在量を、ＸＰＳにて測定した。測定条件を以下に示す。
Ｘ線源：単色化ＡＬ-Ｋα線（１５kＶ、１０Ｗ）
Ｘ線ビーム径：５０μmφ
光電子検出角：４５°
得られた結果を表１に示す。

４．ホウ素拡散量の評価
上記で得られた背面板について水洗浄を行ったものと、水洗浄後、５５０℃で焼成したものを準備した。これら、洗浄などを行ったものと未洗浄の背面板とについて、該背面板のリブ上にシリコンウエハーを重ね、その上に１kgの重りを載せて４００℃、１０時間放置した。その後、シリコンウエハーを背面板から取り除き、該シリコンウエハーのリブと接していた側の表面に存在するホウ素量を、飛行時間型２次イオン質量分析装置を用いて測定した。

測定条件を以下に示す。
１次イオンビーム：Ｇａ（１５Ｋｖ）
１次イオンビーム径：２μm
真空度：６．７×１０^−８ Ｐａ以下
測定面積：２００μm×２００μm

上記の測定により、シリコンウエハー表面においてホウ素が検出されたものを×、ホウ素が検出されなかったものを○とした。

評価結果を表１に示す。

本実施例は、ＰＤＰを構成するリブについてのみ評価を行ったが、誘電体層やシール層についても同様な効果が得られることは言うまでもない。

本発明の一実施態様であるＡＣ型のプラズマディスプレイパネルの概略図である。 ＡＣ型プラズマディスプレイパネルの背面板の断面図である。

Claims (8)

1. プラズマディスプレイパネルを構成する誘電体層、リブ、またはパネル封着用シール層を形成するためのガラス組成物であって、ガラスフリットと、ビヒクルと、フィラーとを含んでなり、前記ガラスフリットの酸化ホウ素の含有量が、８ｍｏｌ％以下である、プラズマディスプレイパネル形成用ガラス組成物。
2. 前記酸化ホウ素の含有量が、０ｍｏｌ％である、請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル形成用ガラス組成物。
3. ＰｂＯが実質的に含まれていない、請求項１または２に記載のプラズマディスプレイパネル形成用組成物。
4. 軟化点が、３５０〜６５０℃である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマディスプレイパネル形成用ガラス組成物。
5. 耐熱顔料をさらに含んでなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマディスプレイパネル形成用ガラス組成物。
6. 誘電体層、リブ、およびパネル封着用シール層の少なくともいずれかが、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマディスプレイパネル形成用ガラス組成物からなるプラズマディスプレイパネルであって、前記誘電体層、リブ、またはパネル封着用シール層の表面のホウ素存在量が、７ａｔｏｍｉｃ％以下である、プラズマディスプレイパネル。
7. 前記ホウ素存在量が、０ａｔｏｍｉｃ％である、請求項６に記載のプラズマディスプレイパネル。
8. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマディスプレイパネル形成用ガラス組成物を用いたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
   基板上に、プラズマディスプレイパネル形成用ガラス組成物からなる誘電体層およびリブを形成して、背面板を作製する工程、
   前記背面板を焼成する工程、
   焼成後、前記背面板を洗浄する工程、および、
   洗浄後に、さらに背面板を焼成する工程、
   を含んでなる、プラズマディスプレイパネルの製造方法。

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