JP3906946B2 - Dielectric material for plasma display panel - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、プラズマディスプレーパネル用誘電体形成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ーパネルの前面ガラス板には、プラズマ放電用の電極が形成され、その上に放電維持のための誘電体層が形成される。誘電体層は高い耐電圧を有することが必要とされ、このために誘電体層には表面が平滑であること、膜厚が均一であること、泡が極めて少なく、また小さいこと等が求められている。
【0003】
従来、このような誘電体層は、鉛ガラス粉末を含むペーストをスクリーン印刷し、焼成することによって形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記した従来の材料では、印刷後にスクリーンメッシュの跡が残って平滑な表面が得難い、膜厚が安定しない、泡が多数残存する等の問題を有している。また誘電体層として十分な膜厚(約30〜40μm)を得るためには3〜5回程度印刷を繰り返さなければならず、印刷の度に行う乾燥工程での溶剤の揮発が作業環境の汚染を招き易い。
【0005】
本発明の目的は、作業性に優れ、作業環境の汚染を招き難く、しかも耐電圧の高い誘電体層を形成することが可能な誘電体形成材料を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成すべく、種々の実験を重ねた結果、ガラス粉末と熱可塑性樹脂と可塑剤を特定の範囲で混合してシート状に成形することにより、上記目的が達成できることを見いだし、本発明として提案するものである。
【0007】
即ち、本発明のプラズマディスプレーパネル用誘電体形成材料は、重量百分率で、ガラス粉末を60〜80%、セラミック粉末を0〜10%、熱可塑性樹脂を5〜30%、可塑剤を0.1〜10%含むガラスシートからなり、自己接着性を有することを特徴とする。
【0008】
以下、各構成成分について詳細に説明する。
【0009】
ガラス粉末は、高い耐電圧を有する誘電体層を形成するための基本材料であり、その混合割合は、60〜80重量%、好ましくは65〜77重量%である。ガラス粉末が60重量%より少なくなると樹脂や可塑剤が相対的に多くなるため、焼成時に発泡が生じ、高い耐電圧を有する誘電体層が得られなくなる。一方、80重量%より多くなると、樹脂や可塑剤が相対的に少なくなるため、ガラスシートとしての強度が弱くなり、作業性が悪くなる。ガラス粉末としては、重量百分率で、PbO 50〜75%(好ましくは55〜70%)、B23 2〜30%(好ましくは5〜25%)、SiO2 2〜35%(好ましくは3〜31%)、ZnO 0〜20%(好ましくは0〜10%)の組成を有するガラスや、重量百分率で、PbO 30〜55%(好ましくは40〜50%)、B23 10〜40%(好ましくは15〜35%)、SiO2 1〜15%(好ましくは2〜10%)、ZnO 0〜30%(好ましくは10〜30%)、BaO+CaO+Bi23 0〜30%(好ましくは3〜20%)の組成を有するガラスや、重量百分率で、ZnO 25〜45%(好ましくは30〜40%)、Bi23 15〜35%(好ましくは20〜30%)、B23 10〜30%(好ましくは17〜25%)、SiO2 0.5〜8%(好ましくは3〜7%)、CaO+SrO+BaO 8〜24%(好ましくは10〜20%)の組成を有するガラスが、500〜600℃の焼成で良好な流動性を示し、また絶縁特性に優れるとともに安定であるために好適である。
【0010】
セラミック粉末は、誘電体形成材料の流動性、焼結性或いは熱膨張係数を調整するために添加する成分であり、必要に応じて10重量%まで、好ましくは5重量%まで添加可能である。セラミック粉末としては、アルミナ粉末、ジルコニア粉末、シリカ粉末、ジルコン粉末等が使用可能であり、これらを単独或いは混合して使用する。しかしながらセラミック粉末が10重量%より多くなると焼結が不十分となり、高い耐電圧を有する誘電体層が得られなくなる。
【0011】
熱可塑性樹脂は、ガラスシートに必要な強度と柔軟性、及び自己接着性を付与するための材料であり、その混合割合は5〜30重量%、好ましくは10〜25重量%である。熱可塑性樹脂としては、ポリブチルメタアクリレート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリメチルメタアクリレート樹脂、ポリエチルメタアクリレート樹脂、エチルセルロース等が使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用する。熱可塑性樹脂が5重量%より少なくなると上記の効果が得られなくなり、30重量%より多くなるとシートの焼成時に発泡が生じ、高い耐電圧を有する誘電体層が得られなくなる。
【0012】
可塑剤は、ガラスシートに柔軟性を高めるとともに自己接着性を付与するために添加する成分であり、その混合割合は0.1〜10重量%、好ましくは0.1〜7重量%である。可塑剤としてはブチルベンジルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジカプリルフタレート、ジブチルフタレートが使用可能であり、これらを単独あるいは混合して使用する。しかしながら可塑剤が10重量%より多くなるとシートの強度が低下するとともに、表面がベタつき過ぎて作業性が低下する。
【0013】
また本発明の材料は、ガラスの軟化点より10℃高い温度で焼成したときに、形成されるガラス膜の表面粗さRaが0.2μm以下になることが好ましい。即ち、表面粗さRaが0.2μmより大きい場合は、高い耐電圧を有する誘電体層を形成することが難しくなるためである。
【0014】
次に、本発明の材料を作製する方法を説明する。
【0015】
まず、上記組成を有するように、ガラス粉末、熱可塑性樹脂及び可塑剤を混合する。また必要に応じてセラミック粉末を添加する。なおガラス粉末やセラミック粉末は、それぞれ最大粒径が5〜30μm及び0.1〜15μmのものを使用することが望ましい。次いでトルエン等の主溶媒や、イソプロピルアルコール等の補助溶剤を添加してスラリーとし、このスラリーをドクターブレード法によって、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のフィルム上にシート成形する。このとき乾燥後のシート厚が約50〜100μmとなるように成形することが好ましい。その後、乾燥させることによって溶媒や溶剤を除去し、ガラスシートの形態を有するプラズマディスプレーパネル用誘電体材料を得ることができる。
【0016】
次に本発明の材料の使用方法を説明する。
【0017】
まず、プラズマディスプレーパネルに用いられる前面ガラス板を用意する。前面ガラス板には、予め電極が形成されており、その上に本発明の材料を熱圧着によって接着する。熱圧着は、50〜200℃で1〜5kgf/cm2 の条件で行うことが好ましい。その後、500〜600℃で5〜15分間焼成することにより、誘電体層を形成することができる。
【0018】
【作用】
本発明のプラズマディスプレー用誘電体形成材料は、シート成形に使用されるスラリーが、スクリーン印刷で使用されるペーストに比べてかなり低粘度であるため、成形時における泡の巻き込みが少なく、表面が平滑で均一な膜厚を有するガラス膜を得ることができる。
【0019】
【実施例】
以下、本発明のプラズマディスプレーパネル用誘電体形成材料を実施例に基づいて詳細に説明する。
【0020】
表1は本実施例で使用するガラス粉末(試料A〜D)を示している。
【0021】
【表1】

Figure 0003906946
【0022】
各ガラス粉末は以下のようにして作製した。まず表に示す酸化物組成となるようにガラス原料を調合し、均一に混合した後、白金ルツボに入れ、1250℃で2時間溶融し、均一なガラスとした。これらをアルミナボールミルで粉砕し、目開き53μmの網フルイで分級した。このようにしてガラス粉末を得た。
【0023】
表2〜4は、本発明の実施例(試料No.1〜14)及び従来例(試料No.15)を示している。
【0024】
【表2】
Figure 0003906946
【0025】
【表3】
Figure 0003906946
【0026】
【表4】
Figure 0003906946
【0027】
No.1〜14の各試料は以下のようにして作製した。
【0028】
まず、上記ガラス粉末に対し、平均粒径1μm程度の各種セラミック粉末を、表に示す割合で混合した。さらに各種の熱可塑性樹脂及び可塑剤を表に示す割合で混合し、主溶媒としてトルエンを30重量%、補助溶剤としてイソプロピルアルコールを2重量%混合し、スラリーとした。次いでこのスラリーを、焼成後の膜厚が30μmとなるように、ドクターブレード法によってPETフィルム上にシート成形し、乾燥させることによってトルエンとイソプロピルアルコールを除去し、85μmの厚みを有するシート状の試料を得た。
【0029】
また従来例である試料No.15は、上記したガラス粉末Aとエチルセルロースと有機溶剤(ターピネオール)を重量%で70%、5%、25%の割合で混練してペースト状にしたものを使用した。
【0030】
こうして得られた各試料について、焼成後のガラス膜の平均膜厚、表面粗さ、膜厚のバラツキ、残存する泡の大きさについて評価した。また試料No.1〜14は、さらに自己接着性について評価した。結果を表に示す。
【0031】
表から明らかなように、従来例である試料No.15は、表面粗さRaが0.5μm、膜厚のバラツキが±10%であり、直径25μmの大きさの泡が残存していた。一方、実施例である試料No.1〜14は、表面粗さRaが0.15μm以下、膜厚のバラツキが±3%以下であり、残存する泡の直径は15μm以下であった。また何れも自己接着性を有していた。
【0032】
これらの事実から、本発明の材料は、従来例に比べて耐電圧の高い誘電体層を形成できることがわかる。
【0033】
なお表面粗さは、まずガラス板の表面に各試料(No.1〜14)を120℃、2.5kgf/cm2 の条件で熱圧着し、各ガラスの軟化点より10℃高い温度で10分間焼成してガラス膜を形成した後、触針式表面粗さ計を用いて測定した。膜厚のバラツキは、焼成後のガラス膜の膜厚をデジタルマイクロメーターにて9点測定し、目標膜厚(30μm)との膜厚差を評価した。残存する泡の直径は、顕微鏡観察により評価した。なお試料No.15は、焼成後の膜厚が30μmとなるように、スクリーン印刷法を用い、ガラス板上に印刷、乾燥を4回繰り返した後、上記と同様の条件で焼成したものについて評価した。
【0034】
また自己接着性については次のようにして評価した。まず各試料をアルミナ基板に指圧(約1kgf/cm2 )で貼り付けた後、試料を下にして室温で24時間放置した。次いで試料が落下しないか否かを目視で確認し、試料が落下しなかった場合は○、落下した場合は×として、表に示した。
【0035】
【発明の効果】
以上のように本発明のプラズマディスプレーパネル用誘電体形成材料は、スクリーン印刷法により塗布される従来の材料に比べて、焼成後のガラス膜の表面が平滑であり、均一な膜厚を有し、しかも残存する泡が少ないために、耐電圧の高い誘電体層を形成することができる。
【0036】
また本発明の材料は、熱圧着等によって基板上に貼り付けるだけでよく、従来の材料のように3〜5回程度印刷、乾燥を繰り返す必要がないため、作業性を著しく向上させることができる。しかも溶媒等を揮発させる乾燥工程はガラスシートの製造時に1回行うだけでよく、従来の材料に比べて作業環境の汚染を招き難い。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a dielectric forming material for a plasma display panel.
[0002]
[Prior art]
An electrode for plasma discharge is formed on the front glass plate of the plasma display panel, and a dielectric layer for maintaining discharge is formed thereon. The dielectric layer is required to have a high withstand voltage. For this reason, the dielectric layer is required to have a smooth surface, a uniform film thickness, extremely few bubbles, and a small size. ing.
[0003]
Conventionally, such a dielectric layer is formed by screen-printing and baking a paste containing lead glass powder.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional materials have problems such as a screen mesh mark remaining after printing, which makes it difficult to obtain a smooth surface, an unstable film thickness, and a large number of bubbles remaining. In addition, in order to obtain a sufficient film thickness (about 30 to 40 μm) as a dielectric layer, it is necessary to repeat printing about 3 to 5 times, and the volatilization of the solvent in the drying process every time the printing is performed contaminates the working environment. It is easy to invite.
[0005]
An object of the present invention is to provide a dielectric forming material that is excellent in workability, hardly causes contamination of the work environment, and can form a dielectric layer having a high withstand voltage.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of repeating various experiments to achieve the above object, the present inventors have achieved the above object by mixing glass powder, a thermoplastic resin, and a plasticizer within a specific range and forming into a sheet shape. The present invention has been found out and proposed as the present invention.
[0007]
That is, the dielectric material for plasma display panel of the present invention is 60% to 80% glass powder, 0 to 10% ceramic powder, 5 to 30% thermoplastic resin, and 0.1% plasticizer in weight percentage. Ri Do glass sheet containing 10%, and having a self-adhesive.
[0008]
Hereinafter, each component will be described in detail.
[0009]
Glass powder is a basic material for forming a dielectric layer having a high withstand voltage, and the mixing ratio thereof is 60 to 80% by weight, preferably 65 to 77% by weight. If the glass powder is less than 60% by weight, the resin and the plasticizer are relatively increased, so that foaming occurs during firing and a dielectric layer having a high withstand voltage cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 80% by weight, the resin and the plasticizer are relatively reduced, so that the strength as a glass sheet is weakened and workability is deteriorated. As a glass powder, PbO 50 to 75% (preferably 55 to 70%), B 2 O 3 2 to 30% (preferably 5 to 25%), SiO 2 2 to 35% (preferably 3%) by weight percentage. -31%), and glass having a composition of 0 to 20% ZnO (preferably 0-10%), by weight percent, PbO 30 to 55% (preferably 40~50%), B 2 O 3 10~40 % (preferably 15% to 35% is), SiO 2 1 to 15% (preferably 2 to 10%), 0 to 30% ZnO (preferably 10~30%), BaO + CaO + Bi 2 O 3 0~30% ( preferably Glass having a composition of 3 to 20%), and by weight percentage, ZnO 25 to 45% (preferably 30 to 40%), Bi 2 O 3 15 to 35% (preferably 20 to 30%), B 2 O 3 10% to 30% (preferably 17-2 %), SiO 2 0.5 to 8% (preferably 3 to 7%), glass having a composition of CaO + SrO + BaO 8~24% (preferably 10-20%) is, good flow at the firing of 500 to 600 ° C. It is suitable because of its stability and excellent insulation properties and stability.
[0010]
The ceramic powder is a component added to adjust the fluidity, sinterability, or thermal expansion coefficient of the dielectric forming material, and can be added up to 10% by weight, preferably up to 5% by weight as necessary. As the ceramic powder, alumina powder, zirconia powder, silica powder, zircon powder and the like can be used, and these are used alone or in combination. However, when the ceramic powder exceeds 10% by weight, sintering is insufficient, and a dielectric layer having a high withstand voltage cannot be obtained.
[0011]
The thermoplastic resin is a material for imparting necessary strength and flexibility and self-adhesiveness to the glass sheet, and the mixing ratio thereof is 5 to 30% by weight, preferably 10 to 25% by weight. As the thermoplastic resin, polybutyl methacrylate resin, polyvinyl butyral resin, polymethyl methacrylate resin, polyethyl methacrylate resin, ethyl cellulose and the like can be used, and these are used alone or in combination. When the thermoplastic resin is less than 5% by weight, the above effect cannot be obtained. When the thermoplastic resin is more than 30% by weight, foaming occurs when the sheet is fired, and a dielectric layer having a high withstand voltage cannot be obtained.
[0012]
A plasticizer is a component added in order to improve a softness | flexibility and to provide self-adhesiveness to a glass sheet, The mixing ratio is 0.1 to 10 weight%, Preferably it is 0.1 to 7 weight%. As the plasticizer, butyl benzyl phthalate, dioctyl phthalate, diisooctyl phthalate, dicapryl phthalate and dibutyl phthalate can be used, and these are used alone or in combination. However, when the amount of the plasticizer exceeds 10% by weight, the strength of the sheet is lowered, and the workability is lowered because the surface is too sticky.
[0013]
The material of the present invention preferably has a surface roughness Ra of 0.2 μm or less when formed at a temperature 10 ° C. higher than the softening point of the glass. That is, when the surface roughness Ra is larger than 0.2 μm, it is difficult to form a dielectric layer having a high withstand voltage.
[0014]
Next, a method for producing the material of the present invention will be described.
[0015]
First, glass powder, a thermoplastic resin, and a plasticizer are mixed so that it may have the said composition. If necessary, ceramic powder is added. In addition, it is desirable to use glass powder and ceramic powder having a maximum particle size of 5 to 30 μm and 0.1 to 15 μm, respectively. Next, a main solvent such as toluene and an auxiliary solvent such as isopropyl alcohol are added to form a slurry, and this slurry is formed into a sheet on a film such as polyethylene terephthalate (PET) by a doctor blade method. At this time, it is preferable to form the sheet after drying so as to have a thickness of about 50 to 100 μm. Thereafter, the solvent and the solvent are removed by drying to obtain a dielectric material for a plasma display panel having a glass sheet form.
[0016]
Next, a method for using the material of the present invention will be described.
[0017]
First, a front glass plate used for a plasma display panel is prepared. On the front glass plate, electrodes are formed in advance, and the material of the present invention is bonded thereon by thermocompression bonding. The thermocompression bonding is preferably performed at 50 to 200 ° C. under the condition of 1 to 5 kgf / cm 2 . Then, a dielectric material layer can be formed by baking for 5 to 15 minutes at 500-600 degreeC.
[0018]
[Action]
The dielectric forming material for plasma display of the present invention has a much lower viscosity than the paste used for screen printing, so that the slurry used for forming the sheet has less foam entrainment during molding and has a smooth surface. A glass film having a uniform film thickness can be obtained.
[0019]
【Example】
Hereinafter, the dielectric forming material for a plasma display panel of the present invention will be described in detail based on examples.
[0020]
Table 1 shows the glass powders (samples A to D) used in this example.
[0021]
[Table 1]
Figure 0003906946
[0022]
Each glass powder was produced as follows. First, glass raw materials were prepared so as to have the oxide composition shown in the table, mixed uniformly, put in a platinum crucible, and melted at 1250 ° C. for 2 hours to obtain a uniform glass. These were pulverized with an alumina ball mill and classified with a mesh sieve having an opening of 53 μm. In this way, glass powder was obtained.
[0023]
Tables 2 to 4 show examples (sample Nos. 1 to 14) and conventional examples (sample No. 15) of the present invention.
[0024]
[Table 2]
Figure 0003906946
[0025]
[Table 3]
Figure 0003906946
[0026]
[Table 4]
Figure 0003906946
[0027]
No. Each sample of 1-14 was produced as follows.
[0028]
First, various ceramic powders having an average particle diameter of about 1 μm were mixed with the glass powder at a ratio shown in the table. Furthermore, various thermoplastic resins and plasticizers were mixed in the proportions shown in the table, and 30 wt% toluene as a main solvent and 2 wt% isopropyl alcohol as an auxiliary solvent were mixed to form a slurry. Next, the slurry is formed into a sheet on a PET film by a doctor blade method so that the film thickness after firing is 30 μm, and dried to remove toluene and isopropyl alcohol, and a sheet-like sample having a thickness of 85 μm. Got.
[0029]
In addition, the conventional sample No. No. 15 was a paste prepared by kneading the glass powder A, ethyl cellulose, and organic solvent (terpineol) at a ratio of 70%, 5%, and 25% by weight.
[0030]
About each sample obtained in this way, the average film thickness of the glass film after baking, surface roughness, the dispersion | variation in a film thickness, and the magnitude | size of the foam | bubble which remained were evaluated. Sample No. 1 to 14 were further evaluated for self-adhesion. The results are shown in the table.
[0031]
As is apparent from the table, the conventional sample No. No. 15 had a surface roughness Ra of 0.5 μm, a variation in film thickness of ± 10%, and bubbles with a diameter of 25 μm remained. On the other hand, sample No. which is an example. In Nos. 1 to 14, the surface roughness Ra was 0.15 μm or less, the film thickness variation was ± 3% or less, and the diameter of the remaining bubbles was 15 μm or less. All had self-adhesive properties.
[0032]
From these facts, it can be seen that the material of the present invention can form a dielectric layer having a higher withstand voltage than the conventional example.
[0033]
The surface roughness was 10 at a temperature 10 ° C. higher than the softening point of each glass by first thermocompression bonding each sample (No. 1-14) to the surface of the glass plate at 120 ° C. and 2.5 kgf / cm 2. After calcination for 5 minutes to form a glass film, measurement was performed using a stylus type surface roughness meter. Regarding the variation in film thickness, the film thickness of the glass film after firing was measured at 9 points with a digital micrometer, and the film thickness difference from the target film thickness (30 μm) was evaluated. The diameter of the remaining foam was evaluated by microscopic observation. Sample No. No. 15 evaluated the thing which baked on the conditions similar to the above, after printing and drying on a glass plate 4 times using a screen printing method so that the film thickness after baking might be set to 30 micrometers.
[0034]
Self-adhesiveness was evaluated as follows. First, each sample was affixed to an alumina substrate with finger pressure (about 1 kgf / cm 2 ), and then the sample was left to stand at room temperature for 24 hours. Next, it was visually confirmed whether the sample did not fall, and when the sample did not fall, it was shown as ◯, and when it dropped, it was shown as a table.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, the dielectric material for plasma display panel of the present invention has a uniform surface thickness and a smooth surface of the glass film after firing as compared with the conventional material applied by the screen printing method. Moreover, since there are few remaining bubbles, a dielectric layer having a high withstand voltage can be formed.
[0036]
In addition, the material of the present invention only needs to be stuck on the substrate by thermocompression bonding or the like, and it is not necessary to repeat printing and drying about 3 to 5 times as in the case of conventional materials, so that workability can be remarkably improved. . Moreover, the drying process for volatilizing the solvent or the like need only be performed once during the production of the glass sheet, and it is less likely to cause contamination of the work environment than conventional materials.

Claims (5)

重量百分率でガラス粉末を60〜80%、セラミック粉末を0〜10%、熱可塑性樹脂を5〜30%、可塑剤を0.1〜10%含むガラスシートからなり、自己接着性を有することを特徴とするプラズマディスプレーパネル用誘電体形成材料。60-80% glass powder in weight percent, 0-10% ceramic powder, a thermoplastic resin 5-30%, Ri Do glass sheet containing a plasticizer 0.1% to 10%, have a self-adhesive A dielectric forming material for a plasma display panel. ガラス粉末が、重量百分率で、PbO 50〜75%、B23 2〜30%、SiO2 2〜35%、ZnO 0〜20%の組成を有することを特徴とする請求項1のプラズマディスプレーパネル用誘電体形成材料。Glass powder, in weight percent, PbO 50~75%, B 2 O 3 2~30%, SiO 2 2~35%, plasma display of claim 1, characterized in that it has a composition of 0 to 20% ZnO Dielectric forming material for panels. ガラス粉末が、重量百分率で、ZnO 25〜45%、Bi23 15〜35%、B23 10〜30%、SiO2 0.5〜8%、CaO+SrO+BaO 8〜24%の組成を有することを特徴とする請求項1のプラズマディスプレーパネル用誘電体形成材料。Glass powder, in weight percent, with ZnO 25~45%, Bi 2 O 3 15~35%, B 2 O 3 10~30%, SiO 2 0.5~8%, a CaO + SrO + BaO 8~24% of the composition The dielectric forming material for a plasma display panel according to claim 1. 可塑剤がブチルベンジルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジカプリルフタレートおよびジブチルフタレートからなる群より選ばれた1種または2種以上のフタル酸エステルであることを特徴とする請求項1に記載のプラズマディスプレーパネル用誘電体形成材料。  The plasticizer is one or more phthalic acid esters selected from the group consisting of butylbenzyl phthalate, dioctyl phthalate, diisooctyl phthalate, dicapryl phthalate, and dibutyl phthalate. Dielectric material for plasma display panels. シート厚が50〜100μmであることを特徴とする請求項1〜のプラズマディスプレーパネル用誘電体形成材料。Dielectric formation material for a plasma display panel according to claim 1-4, wherein the sheet thickness is 50 to 100 [mu] m.
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