JP2006312568A - 低融点ガラス組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 無鉛低融点ガラス組成物であって、その組成が重量%で、P2O5 5%以上〜20%未満、Al2O35〜15%、B2O3 15〜25%、SiO2 0〜10%、ZnO 10〜40%、MgO、CaO、SrO及びBaOからなる群から選ばれる少なくとも1種0〜40%、Li2O、Na2O及びK2Oからなる群から選ばれる少なくとも1種0〜5%、F2 0〜3%、La2O30〜5%及びV2O5 0〜5%であることを特徴とするP2O5-ZnO-B2O3系低融点ガラス組成物。
【選択図】なし
Description
(1)軟化温度が600℃以下であること、
(2)線熱膨張係数(ガラス単体)が75〜85×10-7/℃の範囲であること、
(3)鉛、ビスマス等の有害物質をガラス成分として含有しないこと、
(4)誘電率が10以下であること、
(5)耐電圧が1kV以上であること、
(6)耐水性、耐アルカリ性等の耐薬品性に優れること。
(7)焼成膜が緻密であること。
本発明ガラス組成物は上記特定の組成(重量%、以下単に「%」と表示する)を有することを特徴とする。本発明ガラス組成物における各成分は、次の通りである。
P2O5成分は、本発明ガラス組成物におけるガラスの骨格形成成分であり、得られるガラスの耐薬品性向上、熱特性制御のための必須成分である。このものは、5%以上、20%未満、好ましくは10-15%の範囲で配合される。含有量が20%以上の場合、得られるガラスを焼成後にガラスが着色する傾向がある。また、本発明ガラス組成物を用いて隔壁を形成させる場合、稀に得られる隔壁が焼成後に蛇行する場合がある。5%未満ではガラスが安定し難くなる。
Al2O3成分は、ガラスの分相を制御し、ガラスの軟化点、熱膨張係数を制御するための必須成分であり、5〜15%、好ましくは5〜10%の範囲内で配合される。またこれは耐薬品性を向上させる効果も奏し得る。これが5%未満では、耐水性、耐薬品性を低下させ、水中へのアルカリ成分の溶出を助長する不利がある。15%を越える配合では、ガラスの軟化点が600℃を超える不利がある。
B2O3成分はガラスの骨格形成成分であり、ガラスの安定化、線膨張係数の調整のために必須で、15〜25%、好ましくは20〜25%の範囲で配合される。15%未満ではガラスが安定し難く、線膨張係数も高くなってしまう。25%を超えるとガラスの軟化温度が高くなりすぎ、また得られるガラスの耐水性が低下する。
必須成分ではないが、10%までの範囲で配合することができ、この配合によってガラスの軟化点、線膨張係数を制御することができる。
ZnO成分も、P2O5及びB2O3成分と共にガラスの骨格形成成分である。該成分は、ガラスの安定化、線膨張係数の調整のために必須であり、10〜40%、好ましくは20〜30%の範囲で配合される。10%未満では線膨張係数が高くなりすぎ、40%を超えるとガラスが不安定になる。
これらのアルカリ土類金属酸化物は、ガラスを安定化させる効果がある。MgO、CaO、SrO及びBaOのうち少なくとも1種類、好ましくは2種以上を併用する。その配合量(2種以上を併用する場合はそれらの合計量とする。以下同じ)が40%まで、好ましくは20〜30%の範囲から選択することができる。この配合によってガラスの軟化点、線膨張係数を制御することができる。この成分の配合量が40%を超えると、ガラスの分相が起こりやすくなる、線膨張係数が高くなるなどの問題が生じる。
Li2O、Na2O及びK2O成分(アルカリ成分)は、ガラスの軟化点を低下させ、ガラスの分相を抑制する効果がある。これらは、1種単独で又は2種以上で、総量が5%までの範囲で配合することができる。5%を超えると、線膨張係数が高くなるだけでなく、ガラスの結晶性が増大する。また、水での粉砕中にアルカリ溶出が起こりやすくなる。
F2成分は、通常フッ化アルカリ化合物及びフッ化アルカリ土類化合物を原料として使用して本発明ガラス成分とされる。本明細書においては、便宜上、これら原料化合物をF2に換算してガラス中の含有量とする。該含有量は3%までとされ、この配合によって、ガラスの軟化点を下げ、耐水性を向上させる効果がある。あまりに多い配合では、ガラスの粘性が低くなり、失透現象を生じる不利がある。
La2O3成分は、任意成分であり、5%までの範囲で配合され、この配合によって、得られるガラスの融着温度、耐薬品性等の微調整を行い得る。
V2O5成分は、任意成分であり、5%までの範囲で配合され、この配合によって、得られるガラスの融着温度、耐薬品性等の微調整を行い得る。
本発明ガラス組成物には、必要に応じて、前述した各成分以外の適当な他のガラス成分を含有させることもできる。この他のガラス成分及びその配合量は、得られるガラスの特性に悪影響を及ぼさないもの及び範囲から適宜選択できる。該他のガラス成分の具体例としては、例えばCeO、MoO3、SnO、WO3、Bi2O3 、SnO2、ZrO2、TiO2等を例示できる。これらは1種単独で又は2種以上混合して用いることができる。その添加配合量は、合計で3%以下であることが望ましい。これらの配合は融着温度、耐薬品性の微調整に役立つ場合がある。
以下、本発明ガラス組成物を用いてPDPなどのFPDの背面板上のアドレス電極を被覆する方法及びこれに利用する誘電体層用ガラス組成物につき詳述し、次いで隔壁を形成する方法及びこれに利用する隔壁形成用ガラス組成物につき詳述する。
アドレス電極上への誘電体ガラス層の形成は、基本的には従来から知られている各種方法に従うことができる。
本発明ガラス組成物は、PDPなどのFPDの隔壁を形成させるための材料としても利用することができる。特に該ガラス組成物を構成するガラスは、鉛不含にもかかわらず、充分に良好な放電特性を有する緻密な隔壁を形成可能とする程度に軟化点が低く、しかも隔壁形成工程で用いられる各種薬品類にも充分に耐え得る優れた耐薬品性を有している。
従来のPDP背面基板の製造においては、上記アドレス電極上の誘電体層と隔壁とは、それぞれ別個に、ガラス材料(ペースト)塗布施工工程と焼成工程とを採用して形成されてきたが、本発明では、同一組成のガラス材料を用いるため、両者のメルト開始の温度、熱線膨張係数、昇温-粘度曲線を容易に同一又は近似するものに調整でき、従って、両者を同時に焼成しても、隔壁の一部欠損、反り返り、密着不良、蛇行等の不具合が発生するおそれはない利点がある。本発明では、特にこの同時焼成を可能としたことに基づいて、工程を簡略化でき、コストを大幅に削減でき、且つ製品の歩留まりを向上できる利点がある。
以下、本発明を更に詳しく説明するための実施例を挙げる。尚、例中の%はいずれも重量基準による。
リン酸亜鉛、メタリン酸アルミニウム、アルミナ、フッ化アルミニウム、硼酸、無水硼砂、含水硼砂、硅砂、亜鉛華、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、無水水酸化バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸リチウム、フッ化ナトリウム、炭酸カリウム、五酸化バナジウム、酸化ランタン及び三酸化モリブデンの各原料を、溶融後に表1に示す所定のガラス組成となる量で、それぞれ混合したバッチ原料混合物を調製し、1000〜1150℃で溶融した。取り出した溶融ガラスを水冷ロールに挟んで急冷し、フレーク状のガラスを得た。
実施例1〜5において、溶融後に得られるガラス組成が、下記表1に示されるように本発明範囲を外れるものとなるように、バッチ原料混合物を調製する以外は、同様にして、比較ガラス粉末を得た。
ガラス粉末試料を棒状に加工成形し、550℃にて焼成し、所定長さに切断した後、理学電気株式会社製熱機械分析装置TAS-100を用いて、50〜350℃の温度範囲で伸び率を測定算出した。
ガラス粉末試料を白金セル中に投入し、上記装置を用いた示差熱分析により、常温〜700℃の温度範囲で軟化点を求めた。
酸化膜を形成させたステンレススチール板上に、ガラス粉末試料の層を印刷、焼成して作成(30〜50μm)し、該層上に直径18mmの電極を銀ペーストにて作成し、1MHz時の誘電率を横河ヒューレットパッカード株式会社製4197Aインピーダンス/ゲインフェーズアナライザーを用いて測定、算出した。
Cr-Cu-Cr層を形成させたソーダライムガラス板上に焼成後の膜厚が20μmとなるようにガラス粉末試料のメルト層を形成させ、その上に銀電極層を形成させ、菊水電子工業株式会社製耐電圧試験機875A2を用いて、両電極間に電圧をかけリークする電圧を測定した。
隔壁形成法の内でサンドブラスト法及びフォトリソグラフィー法においては、その工程中、マスク樹脂、フィルム及びガラスペーストの現像、脱離にアルカリ水溶液が用いられるため、かかるアルカリ水溶液に対するガラスの耐性を以下の通り試験した。即ち、ガラス粉末試料を用いて、ソーダライムガラス上に約20μmのガラス層を印刷、焼成し、得られる焼成ガラスを10%炭酸ソーダ水溶液に、30℃、10分間浸漬し、焼成ガラス層表面の変化を肉眼で観察し、以下の基準により評価した。
2mm厚の高歪み点ガラス(線膨張係数84〜85×10-7)基板上に、ガラス粉末試料をペースト化し、印刷して、540〜560℃で焼成し、ガラス層-ガラス基板界面の状態を顕微鏡(倍率:50倍)にて観察し、以下の基準により評価した。
ガラス粉末試料を用いて、ソーダライムガラス上に約20μmのガラス層を印刷し、550℃で焼成し、得られる焼成ガラスの着色度合いを肉眼にて観察し、以下の基準により評価した。
実施例1、3及び5のそれぞれで調製した本発明P2O5-ZnO-B2O3系ガラス粉末のいずれかに表3に示す無機顔料又はこれと無機フィラーとを添加して、誘電体層用本発明ガラス組成物(ガラス混合粉末)を得た。
実施例1で調製した本発明ガラス粉末に無機顔料及び無機フィラーを本発明範囲を外れる量で混合して比較ガラス組成物粉末を調製した。
実施例1、3及び5のそれぞれで調製した本発明P2O5-ZnO-B2O3系ガラス粉末のいずれかに表4に示す無機顔料又はこれと無機フィラーとを添加して、隔壁形成用本発明ガラス組成物粉末を得た。
実施例1で調製した本発明ガラス粉末に無機顔料及び無機フィラーを本発明範囲を外れる量で混合して比較ガラス組成物粉末を調製した。
隔壁形成用ガラス組成物試料を用いて、ドクターブレード法にて200μm高さの隔壁層を設け、ドライフィルムによるマスキングをした上でサンドブラスト法による隔壁パターンを形成し、550〜560℃で焼成後、断面を走査型電子顕微鏡にて観察し、以下の通り評価した。
○:ガラス化しているがやや発泡又は空隙が認められる、
×:発泡又は空隙が顕著である。
先端をナイフ状にしたウレタンゴム(硬度:70)を敷設したクロスカット試験器を用いて、隔壁形成用ガラス組成物試料にてストライプ状に形成させた隔壁10本に対して垂直に、荷重500g下にナイフを走らせ、隔壁表面の損傷の程度を、強度の指標として、以下の基準により評価した。
○:1〜2本の隔壁のエッジ部分が欠ける、
×:隔壁全体に亘って損傷が認められる。
この例は、アドレス電極を設けた背面基板上に誘電体ガラス層と、パターン化した隔壁を形成し、乾燥後同時に焼成してPDPを始めとするFPDの背面基板を作製した例であり、以下の通り実施された。
(2):透明電極
(3):バス電極
(4):前面誘導体ガラス層
(5):保護層
(6):隔壁
(7):背面誘電体ガラス層
(8):アドレス電極
(9):蛍光体
(10):背面基板
Claims (6)
- 無鉛低融点ガラス組成物であって、その組成が重量%で、P2O5 5%以上〜20%未満、Al2O3 5〜15%、B2O3 15〜25%、SiO2 0〜10%、ZnO 10〜40%、MgO、CaO、SrO及びBaOからなる群から選ばれる少なくとも1種0〜40%、Li2O、Na2O及びK2Oからなる群から選ばれる少なくとも1種0〜5%、F2 0〜3%、La2O30〜5%及びV2O5 0〜5%であることを特徴とするP2O5-ZnO-B2O3系低融点ガラス組成物。
- ガラス組成物中のP2O5 /Al2O3重量比が4以下である請求項1に記載のガラス組成物。
- 請求項1又は2に記載のガラス組成物60〜100重量%と無機顔料及び/又は無機フィラー0〜40重量%とからなる、フラットパネルディスプレイの背面板上に設けられたアドレス電極を被覆するための、誘電体層用ガラス組成物。
- 請求項1又は2に記載のガラス組成物60〜100重量%と無機顔料及び/又は無機フィラー0〜40重量%とからなる、フラットパネルディスプレイの背面板上に設けられる隔壁を形成するための、隔壁用ガラス組成物。
- フラットパネルディスプレイの背面板を製造する方法であって、パターン化したアドレス電極を設けた背面基板上に、請求項3に記載の誘電体層用ガラス組成物を施工する工程と、請求項4に記載の隔壁用ガラス組成物を施工する工程とを含み、更に施工された両ガラス組成物を焼成する工程を含むことを特徴とするフラットパネルディスプレイの背面板の製造方法。
- 両ガラス組成物を焼成する工程が、同時に行われる請求項5に記載のフラットパネルディスプレイの背面板の製造方法。
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