JP2008105893A - Glass composition and display panel using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】誘電率が低く、軟化点が低く、耐水性が高い、ディスプレイパネル用に適したガラス組成物を提供する。
【解決手段】少なくともB2O3と、R2O(RはLi、Na、Kの1種類以上)と、Ln2O3(Lnは希土類金属とAlより選ばれた一種類以上)を含み、B2O3の含有量が50重量%以上95重量%以下であり、Ln2O3の含有量が0.2重量%以上10重量%以下であり、実質的に鉛を含まない事を特徴とする、低軟化点ガラス組成物。
【選択図】図1Disclosed is a glass composition suitable for a display panel, having a low dielectric constant, a low softening point, and a high water resistance.
SOLUTION: At least B 2 O 3 , R 2 O (R is one or more of Li, Na and K) and Ln 2 O 3 (Ln is one or more selected from rare earth metals and Al) are included. The content of B 2 O 3 is 50 wt% or more and 95 wt% or less, the content of Ln 2 O 3 is 0.2 wt% or more and 10 wt% or less, and is substantially free of lead. A low softening point glass composition characterized by the above.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、電極の被覆等の用途に適したガラス組成物およびこれを用いたディスプレイパネル、特にプラズマディスプレイパネルに関する。 The present invention relates to a glass composition suitable for applications such as electrode coating, and a display panel using the same, particularly a plasma display panel.
プラズマディスプレイパネル(以下、PDPと略す)、フィールドエミッションディスプレイ、液晶表示装置、蛍光表示装置、セラミック積層デバイス、混成集積回路の如き表示装置や集積回路においては、その表面にAg、Cu等よりなる電極や配線を有する基板が用いられている。こうした電極や配線は、これを保護するために、絶縁性ガラス材料により被覆される場合がある。ここでは、代表的な表示装置であるPDPを例に挙げて以下に説明する。 In display devices and integrated circuits such as plasma display panels (hereinafter abbreviated as PDP), field emission displays, liquid crystal display devices, fluorescent display devices, ceramic laminated devices, and hybrid integrated circuits, electrodes made of Ag, Cu, etc. are provided on the surface thereof. And a substrate having wiring is used. In order to protect these electrodes and wirings, they may be covered with an insulating glass material. Here, a PDP which is a representative display device will be described as an example.
一般にPDPは、2枚の対向するガラス基板にそれぞれ規則的に配列した一対の電極を設け、その間にNe、Xe等の不活性ガスを主体とするガスを封入した構造になっており、電極間に電圧を印加し、電極周辺の微小なセル内で放電を発生させることにより、各セルを発光させて表示を行なっている。そしてこれらの電極は、誘電体層と呼ばれる絶縁性のガラス材料で被覆されて、保護されている。 Generally, a PDP has a structure in which a pair of electrodes regularly arranged on two opposing glass substrates are provided, and a gas mainly composed of an inert gas such as Ne or Xe is enclosed between the electrodes. A voltage is applied to the electrodes to generate a discharge in minute cells around the electrodes, thereby causing each cell to emit light and display. These electrodes are covered and protected with an insulating glass material called a dielectric layer.
例えば、AC型PDPの前面板となるガラス基板においては、透明電極が形成され、さらにその上に、より抵抗率が低いAg、Cu、Al等の金属電極が形成されている。この複合電極を覆って誘電体層が形成され、さらにその上に保護層(MgO層)が形成されている。 For example, a transparent electrode is formed on a glass substrate that serves as a front plate of an AC type PDP, and a metal electrode such as Ag, Cu, or Al having a lower resistivity is further formed thereon. A dielectric layer is formed to cover the composite electrode, and a protective layer (MgO layer) is further formed thereon.
電極を覆って形成される誘電体層には、通常、低軟化点のガラスが用いられる。誘電体層は、ガラス粉末を含むペーストを、スクリーン印刷法やダイコート法等で電極を覆うように塗布した後、焼成することにより形成されている。 For the dielectric layer formed so as to cover the electrodes, glass having a low softening point is usually used. The dielectric layer is formed by applying a paste containing glass powder so as to cover the electrodes by a screen printing method, a die coating method, or the like, and then baking the paste.
誘電体層を形成するガラス組成物に要求される特性としては、
(1)電極上に形成されるため、絶縁性であること。
Properties required for the glass composition forming the dielectric layer include:
(1) Since it is formed on the electrode, it is insulative.
(2)大面積のパネルでは、ガラス基板の反り、誘電体層の剥がれやクラックを防止するために、ガラス組成物の熱膨脹係数を、基板材料とあまり変わらない値(実際には、やや小さ目の値が望ましい)にしておくこと。 (2) In a large-area panel, in order to prevent warping of the glass substrate, peeling of the dielectric layer and cracking, the thermal expansion coefficient of the glass composition is a value that is not much different from that of the substrate material (in practice, a slightly smaller value). Value is desirable).
(3)前面板用であれば、蛍光体から発生した光を効率よく表示光として利用するために、可視光透過率が高い非晶質ガラスであること。 (3) If it is for front plates, it is an amorphous glass having a high visible light transmittance in order to efficiently use light generated from the phosphor as display light.
(4)基板ガラスの耐熱性に適合するように、軟化点が低いこと。
等が挙げられる。
(4) The softening point is low so as to match the heat resistance of the substrate glass.
Etc.
PDPに使用されるガラス基板としては、フロート法で作製され、一般に入手が容易な窓板ガラスであるソーダライムガラスや、PDP用に開発された高歪点ガラスがあり、これらは、通常、600℃までの耐熱性、75×10−7〜85×10−7/℃の熱膨脹係数を有する。 As a glass substrate used for PDP, there are soda lime glass which is a window glass which is produced by a float process and is generally easily available, and high strain point glass developed for PDP. Heat resistance up to 75 × 10 −7 to 85 × 10 −7 / ° C.
このため、前述した(2)については、熱膨脹係数が70×10−7〜80×10−7/℃程度が望ましい。また(4)については、ガラスペーストの焼成は、ガラス基板の歪点である600℃以下で行う必要があるので、600℃以下の温度で焼成しても充分軟化するように、軟化点が少なくとも595℃以下、より望ましくは590℃程度以下である必要がある。 For this reason, about (2) mentioned above, the thermal expansion coefficient is desirably about 70 × 10 −7 to 80 × 10 −7 / ° C. Regarding (4), since the baking of the glass paste needs to be performed at 600 ° C. or lower, which is the strain point of the glass substrate, the softening point is at least so that the glass paste is sufficiently softened even when baking at a temperature of 600 ° C. or lower. It needs to be 595 ° C. or lower, more desirably about 590 ° C. or lower.
また、ガラスの誘電体層を形成した後、封着工程等で500℃付近まで再加熱される場合があり、この際には、ガラス転移温度が低いと、ガラスの割れ等の欠陥生成につながる場合があり、ガラス転移温度は、誘電体層用としては465℃以上、より望ましくは475℃以上が良い。 In addition, after forming a dielectric layer of glass, it may be reheated to around 500 ° C. in a sealing process or the like. In this case, if the glass transition temperature is low, defects such as glass breakage are generated. In some cases, the glass transition temperature is 465 ° C. or higher, more preferably 475 ° C. or higher, for the dielectric layer.
以上のような要望を満足するガラス材料として、現在は、PbOを主原料とするPbO−SiO2系ガラスが主に使用されている。 At present, PbO—SiO 2 glass mainly composed of PbO is mainly used as a glass material that satisfies the above demands.
しかし、近年の環境問題への配慮から、Pbを含まない誘電体層用ガラス材料が求められている。また、ガラス材料の誘電率について、PDPの低消費電力化のために、低い方が良いが、PbO系ガラスは比誘電率が10以上と高く、現状より下げることが求められている。 However, in consideration of recent environmental problems, glass materials for dielectric layers that do not contain Pb have been demanded. In addition, the dielectric constant of the glass material is preferably low in order to reduce the power consumption of the PDP. However, PbO-based glass has a high relative dielectric constant of 10 or more, and is required to be lower than the current level.
Pbを含まないガラスとしては、ほう酸亜鉛を主成分とし、Pbの代わりにBiを含むことによって低軟化点とした、Bi2O3−B2O3−ZnO−SiO2系ガラス材料(例えば特許文献1)等が開発されているが、これらのBi系材料も、Pb系材料と同じく、比誘電率が9〜13程度と高いという問題点を有する。このため、より低誘電率の材料が求められている。 As a glass not containing Pb, a Bi 2 O 3 —B 2 O 3 —ZnO—SiO 2 glass material containing zinc borate as a main component and having a low softening point by containing Bi instead of Pb (for example, patents) Literature 1) and the like have been developed, but these Bi-based materials also have a problem that the relative dielectric constant is as high as about 9 to 13 like the Pb-based materials. For this reason, a material having a lower dielectric constant is demanded.
そこで、低誘電率と低軟化点を両立させるため、Pbの代わりにアルカリ金属を含むホウ酸系ガラスによって、比誘電率7前後を達成した材料も提案されている(例えば特許文献2〜4)が、比誘電率がさらに低い、6程度以下の材料は知られていなかった。
発明者の検討によると、アルカリホウ酸系ガラスにおいて、比誘電率を6程度以下とするためには、ホウ素をより多くする必要があるが、このようなホウ素の多いアルカリホウ酸塩ガラスは、耐水性が低いという問題点があった。 According to the inventor's study, in the alkali borate glass, in order to make the relative dielectric constant about 6 or less, it is necessary to increase the amount of boron. There was a problem that water resistance was low.
誘電体層の最終利用形態は、パネルの中に封じられた状態であり、周囲に水分は存在しないので、問題とはならないが、最終利用形態にいたる前の、ガラス粉末、あるいはそのペーストとして保存されている状態では、耐水性が低いと、大気中の水分と反応して、特性が劣化してしまい、保存性が悪いという問題点があった。また、ガラス基板上に電極を形成し、その上に誘電体層を形成した後、ガラス基板をダイアモンド砥石で切断する場合があり、この際、冷却水をかけながら切断を行うため、耐水性が低いと、膜厚変動や、絶縁不良となる場合があった。 The final use form of the dielectric layer is sealed in the panel, and there is no moisture in the surroundings, so this is not a problem, but it is stored as glass powder or its paste before reaching the final use form. In this state, if the water resistance is low, it reacts with moisture in the atmosphere, resulting in deterioration of characteristics and poor storage stability. In addition, after forming an electrode on a glass substrate and forming a dielectric layer thereon, the glass substrate may be cut with a diamond grindstone. If it is low, film thickness fluctuations and insulation defects may occur.
また、アルカリホウ酸塩系ガラスでホウ素を多くすると、軟化点が極めて低くなり、封着用ガラスとしても使用可能になるが、この際も耐水性が極端に低下してしまい、封着材としての役割を果さなくなってしまうという問題点があった。 In addition, when boron is increased in an alkali borate glass, the softening point becomes extremely low and it can be used as a sealing glass, but in this case, the water resistance is extremely lowered, and as a sealing material There was a problem of not playing the role.
すなわち、ホウ素を多く含むアルカリホウ酸系ガラスは耐水性が低く、実使用可能なガラスは得られていなかった。 That is, the alkali borate glass containing a large amount of boron has low water resistance, and no practically usable glass has been obtained.
本発明は、軟化点が低く、誘電率が低く、耐水性に優れ、優れた表示性能のディスプレイを作製することが可能なガラス組成物を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a glass composition having a low softening point, a low dielectric constant, excellent water resistance, and capable of producing a display with excellent display performance.
本発明は、少なくともB2O3と、R2O(RはLi、Na、Kの1種類以上)と、Ln2O3(Lnは希土類金属とAlより選ばれる一種類以上)を含み、B2O3の含有量が50重量%以上95重量%以下であり、Ln2O3の含有量が0.2重量%以上10重量%以下であり、実質的に鉛を含まない事を特徴とする、低軟化点ガラス組成物である。 The present invention includes at least B 2 O 3 , R 2 O (R is one or more of Li, Na and K), and Ln 2 O 3 (Ln is one or more selected from rare earth metals and Al), The content of B 2 O 3 is 50 wt% or more and 95 wt% or less, the content of Ln 2 O 3 is 0.2 wt% or more and 10 wt% or less, and is substantially free of lead. And a low softening point glass composition.
また、本発明は、本発明による上記ガラス組成物を用いたディスプレイパネルを提供する。本発明による第1のディスプレイパネルは、ガラス組成物を含む誘電体層によって電極が被覆されているディスプレイパネルであって、このガラス組成物が、本発明による上記ガラス組成物である。本発明による第2のディスプレイパネルは、ガラス基板と電極の間にガラス組成物を含む誘電体層があって、この誘電体層に含まれるガラス組成物が、本発明による上記ガラス組成物である。 The present invention also provides a display panel using the glass composition according to the present invention. The 1st display panel by this invention is a display panel by which the electrode is coat | covered with the dielectric material layer containing a glass composition, Comprising: This glass composition is the said glass composition by this invention. The second display panel according to the present invention has a dielectric layer containing a glass composition between a glass substrate and an electrode, and the glass composition contained in the dielectric layer is the glass composition according to the present invention. .
また本発明は、本発明のガラス組成物を用いたPDPを提供する。PDPの電極被覆用ガラス、または隔壁形成用ガラス、または封着用ガラスが、本発明による上記ガラス組成物である。 The present invention also provides a PDP using the glass composition of the present invention. PDP electrode coating glass, partition wall forming glass, or sealing glass is the glass composition according to the present invention.
本発明によれば、軟化点が低く、誘電率が低く、耐水性が高く、優れた表示性能のディスプレイを作製することが可能なガラス組成物を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a glass composition having a low softening point, a low dielectric constant, high water resistance, and capable of producing a display with excellent display performance.
(実施の形態1)
発明者等は、詳細な検討の結果、アルカリホウ酸系ガラスにおいて、誘電率や軟化点を低くするためにホウ素の含有率を高くした場合に生じるガラスの耐水性の低下を、希土類金属もしくはAlの酸化物を添加する事によって防止できる事を見出した。
(Embodiment 1)
As a result of detailed studies, the inventors have found that, in alkali borate glasses, the reduction in the water resistance of the glass that occurs when the boron content is increased in order to lower the dielectric constant and softening point, rare earth metals or Al It was found that this can be prevented by adding the oxide.
本発明のガラスの必須主成分は、アルカリ金属酸化物と酸化ホウ素であり、必須副成分が希土類金属もしくはAlの酸化物である。 The essential main components of the glass of the present invention are an alkali metal oxide and boron oxide, and the essential subcomponent is a rare earth metal or Al oxide.
希土類もしくはAlの酸化物Ln2O3の量を0.2重量%以上10重量%以下に限定する理由は、これ以下では添加効果が不明瞭になり、これ以上だと、添加による比誘電率の上昇、軟化点の上昇、熱膨張係数の低下が大きくなるためである。 The reason why the amount of the rare earth or Al oxide Ln 2 O 3 is limited to 0.2 wt% or more and 10 wt% or less is that the effect of addition becomes unclear below this, and if it exceeds this, the relative dielectric constant due to addition This is because the increase in the temperature, the increase in the softening point, and the decrease in the thermal expansion coefficient become large.
Lnとして、希土類金属もしくはAlのどれを選択するかについては、Pmを除くどの元素を用いても、ある程度の効果は得られた。しかし、耐水性向上の効果が最も大きいのはLaであり、Ndも比較的効果が大きかった。 As for Ln, whichever rare earth metal or Al is selected, a certain degree of effect can be obtained by using any element except Pm. However, La has the greatest effect of improving water resistance, and Nd has a relatively large effect.
Alは希土類金属と比較すると、耐水性向上の効果は低めであった。しかし誘電率を高くしたり、軟化点を高くしたり、熱膨張係数を大きくする効果も比較的弱く、少量添加では、軟化点はむしろ低下するといった特徴があった。 Al was less effective in improving water resistance than rare earth metals. However, the effects of increasing the dielectric constant, increasing the softening point, and increasing the thermal expansion coefficient are relatively weak, and the addition of a small amount has a characteristic that the softening point is rather lowered.
一方、Ceのように添加によりガラスを黄色系に着色したり、Erのように赤色系に着色するものは望ましくない場合があり、逆にNdのように、添加によりガラスを青色系に着色するものは望ましい場合がある。 On the other hand, there is a case where it is not desirable to color the glass yellow by addition, such as Ce, or red, such as Er, and conversely, the glass is colored blue by addition, such as Nd. Things may be desirable.
また工業的に利用する事を考えると安価なものが望ましく、この点ではAlが最も望ましいが、希土類の中ではLaが最も望ましく、Ce、Y、Nd、Gd、Smがこれにつぐ。以上の特性面、価格面を総合的に勘案して、単一成分として最も望ましいのはLaであり、次にNdが望ましく、Al、Y、Gdがこれに次、Ce、Smと続くが、精製前の未分離の、希土類金属酸化物の混合物でも良い。また、AlとLa、Nd等の希土類金属の併用は、比較的高価な希土類の使用量を減らしながら、耐水性向上の効果は確保出来、軟化点の上昇や熱膨張係数の低下、誘電率の増加も比較的抑えられるので、望ましい。 In view of industrial use, an inexpensive one is desirable. In this respect, Al is most desirable, but among rare earths, La is most desirable, and Ce, Y, Nd, Gd, and Sm follow this. Considering the above characteristic and price aspects comprehensively, La is the most desirable as a single component, Nd is desirable next, Al, Y, Gd is followed by Ce, Sm, An unseparated mixture of rare earth metal oxides before purification may be used. Moreover, the combined use of rare earth metals such as Al and La and Nd can secure the effect of improving water resistance while reducing the amount of relatively expensive rare earths used, increasing the softening point, decreasing the thermal expansion coefficient, and reducing the dielectric constant. This is desirable because the increase can be suppressed relatively.
なお、希土類金属は、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの17種類あるが、この内放射性同位体しか存在しないPmについては、実験が不可能であり、本発明の範囲外とする。 There are 17 types of rare earth metals, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. Experiments are not possible for Pm that is only present, and is outside the scope of the present invention.
B2O3量が50重量%以上95重量%以下が望ましいのは、これ以下だと、得られるガラスの誘電率や軟化点が余り低くならず、またガラスの耐水性がそれほど低下しないためにLnxOyを添加する必要性が低下し、これ以上だと、ガラスが不安定となりすぎて、LnxOyを添加しても耐水性が充分でなくなるためである。 The amount of B 2 O 3 is preferably 50% by weight or more and 95% by weight or less because if it is less than this, the dielectric constant and softening point of the obtained glass will not be so low, and the water resistance of the glass will not decrease so much. This is because the necessity of adding Ln x O y is reduced, and if it is more than this, the glass becomes too unstable, and even when Ln x O y is added, the water resistance becomes insufficient.
本発明のガラスは、上記のようにアルカリ金属酸化物と酸化硼素と希土類金属もしくはAlの酸化物より構成すれば、低誘電率、低軟化点で耐水性が高いガラスを得る事が可能であるが、実際に、PDP等のディスプレイの各種ガラスに用いる場合には、ガラス転移温度や軟化点、熱膨張係数等の特性を、それぞれの用途に対応させて最適化するために、これら以外の成分を含む事が望ましい。望ましい含まれうる成分としては、ZnO、アルカリ土類金属酸化物(MgO、CaO、SrO、BaO)、SiO2等が挙げられる。これらを含んだ望ましい組成範囲としては、
50重量%≦B2O3 ≦95重量%
3重量%≦R2O ≦25重量%(RはLi、Na、Kの1種類以上)
0.2重量%≦Ln2O3≦10重量%(Lnは希土類またはAlの1種類以上)
0重量%≦MO ≦50重量%
(MはMg、Ca、Sr、Ba、Znの1種類以上)
0重量%≦SiO2 ≦26重量%
であり、特に低誘電率のPDP誘電体層用としては、
60重量%<B2O3 ≦90重量%
5重量%≦R2O ≦20重量%(RはLi、Na、Kの1種類以上)
0.2重量%≦Ln2O3< 5重量%(Lnは希土類またはAlの1種類以上)
5重量%≦MO ≦25重量%
(MはMg、Ca、Sr、Ba、Znの1種類以上)
0重量%≦SiO2 ≦10重量
の範囲内が望ましい。
If the glass of the present invention is composed of an alkali metal oxide, boron oxide and rare earth metal or an oxide of Al as described above, it is possible to obtain a glass having a low dielectric constant, a low softening point and high water resistance. However, when it is actually used for various glasses of displays such as PDP, in order to optimize the characteristics such as glass transition temperature, softening point, thermal expansion coefficient, etc. according to each application, other components than these It is desirable to include. Desirable components that can be included include ZnO, alkaline earth metal oxides (MgO, CaO, SrO, BaO), SiO 2 and the like. As a desirable composition range including these,
50% by weight ≦ B 2 O 3 ≦ 95% by weight
3 wt% ≦ R 2 O ≦ 25 wt% (R is one or more of Li, Na, K)
0.2 wt% ≦ Ln 2 O 3 ≦ 10 wt% (Ln is one or more of rare earth or Al)
0 wt% ≤ MO ≤ 50 wt%
(M is one or more of Mg, Ca, Sr, Ba, Zn)
0% by weight ≦ SiO 2 ≦ 26% by weight
Especially for the low dielectric constant PDP dielectric layer,
60% by weight <B 2 O 3 ≦ 90% by weight
5 wt% ≦ R 2 O ≦ 20 wt% (R is one or more of Li, Na, K)
0.2 wt% ≦ Ln 2 O 3 <5 wt% (Ln is one or more of rare earth or Al)
5 wt% ≤ MO ≤ 25 wt%
(M is one or more of Mg, Ca, Sr, Ba, Zn)
A range of 0 wt% ≦ SiO 2 ≦ 10 wt is desirable.
上記組成範囲内での各成分の役割を述べると、B2O3は、前述したように本発明のガラスの必須主成分であり、ガラスの誘電率を下げ、ガラス転移温度と軟化点を下げ、軟化点とガラス転移温度の差を広げ、熱膨張係数を大きくし、耐水性等の化学的耐久性を下げる。 The role of each component within the above composition range is described. B 2 O 3 is an essential component of the glass of the present invention as described above, lowering the dielectric constant of the glass, lowering the glass transition temperature and softening point. Widens the difference between the softening point and the glass transition temperature, increases the coefficient of thermal expansion, and lowers the chemical durability such as water resistance.
R2Oは、前述したように本発明のガラスの必須主成分であり、ガラスを安定化させ、誘電率を上げ、軟化点とガラス転移温度を下げ、軟化点とガラス転移温度の差を狭め、熱膨張係数を大きくする。また特に、Ag電極の被覆材料として用いた場合に、R2Oが多いと、Agが一旦酸化され、ガラス中を拡散した後、還元されて黄色いコロイドとして析出する、いわゆる黄変を生じやすくなる。この黄変現象は、ディスプレイの表示性能を劣化させるので、誘電体層用としては、R2Oは、あまり多くない方が良いが、あまり少ないとガラスの熱膨張係数が小さくなりすぎる。Li、Na、Kを比較すると、Kは熱膨張係数を大きくしやすく、また黄変も比較的生じ難いので、この3種類の中では、K2Oが最も望ましい。 As described above, R 2 O is an essential component of the glass of the present invention, stabilizes the glass, increases the dielectric constant, decreases the softening point and the glass transition temperature, and narrows the difference between the softening point and the glass transition temperature. Increase the coefficient of thermal expansion. In particular, when used as a coating material for an Ag electrode, if there is a large amount of R 2 O, Ag is once oxidized, diffused in the glass, and then reduced and deposited as a yellow colloid, so-called yellowing is likely to occur. . Since this yellowing phenomenon deteriorates the display performance of the display, it is better that the amount of R 2 O is not so much for the dielectric layer, but if it is too little, the thermal expansion coefficient of the glass becomes too small. When Li, Na, and K are compared, K tends to increase the thermal expansion coefficient, and yellowing is relatively difficult to occur. Therefore, K 2 O is most preferable among these three types.
Ln2O3は、前述したように、本発明の必須副成分であり、発明を特徴付ける成分である。Ln2O3は、ガラスの耐水性を向上させるために用いるが、添加によって、誘電率を上げ、ガラス転移温度と軟化点を上げ、熱膨張係数を小さくする。 As described above, Ln 2 O 3 is an essential subcomponent of the present invention and a component that characterizes the present invention. Ln 2 O 3 is used to improve the water resistance of the glass, but when added, increases the dielectric constant, increases the glass transition temperature and softening point, and decreases the thermal expansion coefficient.
MOは、本発明のガラスの必須成分ではないが、ガラスの誘電率を上げ、ガラス転移温度と軟化点を高くし、ガラス転移温度と軟化点の差を小さくし、熱膨張係数を下げ、化学的安定性を高める効果がある。特に、PDPの誘電体層用としては、ある程度ガラス転移温度が高く、軟化点は低くする、すなわち両者の差を小さくする必要があるが、MOは比較的少量でもその効果が高いため、PDP誘電体層用としては必須成分と言っても良い。 Although MO is not an essential component of the glass of the present invention, it increases the dielectric constant of the glass, increases the glass transition temperature and the softening point, reduces the difference between the glass transition temperature and the softening point, decreases the thermal expansion coefficient, Has the effect of increasing the stability of the machine. In particular, for a PDP dielectric layer, the glass transition temperature is high to some extent and the softening point must be low, that is, the difference between the two needs to be small. It may be said that it is an essential component for the body layer.
しかし、添加量が多くなると、軟化点と誘電率が高くなりすぎ、熱膨張係数が小さくなりすぎる。 However, when the addition amount increases, the softening point and the dielectric constant become too high, and the thermal expansion coefficient becomes too small.
SiO2は本発明のガラスの必須成分ではないが、ガラスの安定性を高め、誘電率を下げ、ガラス転移温度と軟化点を高くし、軟化点とガラス転移温度の差を広げ、熱膨張係数を下げ、化学的耐久性を高くする効果がある。よって少量添加しても良いが、多く用いると、軟化点が高くなりすぎる。 Although SiO 2 is not an essential component of the glass of the present invention, it increases the stability of the glass, lowers the dielectric constant, increases the glass transition temperature and the softening point, widens the difference between the softening point and the glass transition temperature, and the thermal expansion coefficient. Is effective in increasing the chemical durability. Therefore, a small amount may be added, but if it is used in a large amount, the softening point becomes too high.
以上のように、各成分は、ガラスの安定性、誘電率、ガラス転移温度、軟化点、熱膨張係数、耐水性等への寄与がそれぞれ異なる。またガラスの用途によっても、必要とされる特性は異なる。PDPの場合でも、例えば誘電体層に必要とされる軟化点、ガラス転移温度、熱膨張係数等と、封着材に必要とされるそれは異なる(一般に、誘電体層の方が軟化点やガラス転移点は高く、熱膨張係数は小さい)ので、用途に合わせて、含有率を最適化して用いる事が望ましい。 As described above, each component has a different contribution to glass stability, dielectric constant, glass transition temperature, softening point, thermal expansion coefficient, water resistance, and the like. The required properties differ depending on the application of the glass. Even in the case of PDP, for example, the softening point, glass transition temperature, thermal expansion coefficient, etc. required for the dielectric layer are different from those required for the sealing material (generally, the dielectric layer has a softening point or glass Since the transition point is high and the thermal expansion coefficient is small), it is desirable to optimize the content according to the application.
本願はアルカリホウ酸塩系ガラスにおいて、特にB2O3含有量が多い場合に生じる耐水性の低下をLn2O3により解消するのが主眼であるので、上記以外の元素、例えばTi、Zr、Mn、Nb、Ta、Te、Bi、Sb、P、Ag、Cu等の酸化物を添加することも、目的とするガラス本来の特性が失われない限り、可能である。しかし、Mn、Bi等は、添加によりガラス自体が着色する事が知られており、添加量は少ない事が望ましい。望ましい含有量は5重量%以下、より望ましくは1重量%以下である。 Since the main purpose of the present application is to eliminate the decrease in water resistance caused by alkali borate glass, particularly when the content of B 2 O 3 is large, by using Ln 2 O 3 , elements other than the above, for example, Ti, Zr It is also possible to add oxides such as Mn, Nb, Ta, Te, Bi, Sb, P, Ag, and Cu as long as the original characteristics of the target glass are not lost. However, it is known that Mn, Bi, etc. are colored by addition of glass itself, and it is desirable that the addition amount be small. The desirable content is 5% by weight or less, more desirably 1% by weight or less.
本発明のガラス組成物は、鉛(Pb)を実質的に含まないことが好ましい。本明細書において、実質的に含まないとは、除去することが工業的に難しくかつ特性に影響を及ぼさないごく微量の当該成分を許容する趣旨であり、具体的には、含有率が1重量%以下、好ましくは0.1重量%以下、であることをいう。 It is preferable that the glass composition of the present invention does not substantially contain lead (Pb). In the present specification, “substantially free” means that it is industrially difficult to remove and allows a very small amount of the component that does not affect the properties. Specifically, the content is 1% by weight. % Or less, preferably 0.1% by weight or less.
なお、本明細書においては、酸化物ガラスの組成を、一般に行われるように、各成分元素の酸化物としての重量比で表している。ただし、こうした表記は、各陽イオンのガラス中における価数を限定しているわけではない。希土類金属酸化物に関しても、Ln2O3と表記しているが、希土類金属の価数を3価に限定している訳ではない。Ce、Pr、Tbの酸化物原料は、通常CeO2、Pr6O11、Tb4O7として市販されている事が多く、これらについては、Ln2O3に換算して、0.1重量%以上10重量%含まれれば良い。 In the present specification, the composition of the oxide glass is represented by the weight ratio of each component element as an oxide, as is generally done. However, this notation does not limit the valence of each cation in the glass. The rare earth metal oxide is also expressed as Ln 2 O 3 , but the valence of the rare earth metal is not limited to trivalent. Ce, Pr, and Tb oxide raw materials are usually commercially available as CeO 2 , Pr 6 O 11 , and Tb 4 O 7. These are 0.1 weight in terms of Ln 2 O 3. % To 10% by weight may be included.
次に、本発明のディスプレイパネルの具体例として、PDPについて説明する。図1は、本実施の形態にかかるPDPの主要構成を示す部分切り取り斜視図である。図2は、このPDPの断面図である。このPDPは、AC面放電型であって、誘電体層が上述したガラス組成物で形成されている以外は従来例にかかるPDPと同様の構成を有する。 Next, a PDP will be described as a specific example of the display panel of the present invention. FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing the main configuration of the PDP according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of this PDP. This PDP is an AC surface discharge type and has the same configuration as the PDP according to the conventional example except that the dielectric layer is formed of the glass composition described above.
このPDPは、前面板1と背面板8とが貼り合わせられて構成されている。前面板1は、前面ガラス基板2と、その内側面(放電空間14に臨む面)に形成された透明導電膜3およびバス電極4からなる表示電極5と、表示電極5を覆うように形成された誘電体層6と、誘電体層6上に形成された酸化マグネシウムからなる誘電体保護層7とを備えている。表示電極5は、ITOまたは酸化スズからなる透明導電膜3に、良好な導電性を確保するためAg等からなるバス電極4が積層されて形成されている。
This PDP is configured by bonding a
背面板8は、背面ガラス基板9と、その片面に形成したアドレス電極10と、アドレス電極10を覆うように形成された誘電体層11と、誘電体層11の上面に設けられた隔壁12と、隔壁12の間に形成された蛍光体層とを備えている。蛍光体層は、赤色蛍光体層13(R)、緑色蛍光体層13(G)および青色蛍光体層13(B)がこの順に配列するように配列するように形成される。
The back plate 8 includes a
誘電体層6および/または誘電体層11、好ましくは誘電体層6に、上述した本発明によるガラス組成物が使用される。また、隔壁12として、本発明のガラス組成物を用いても良い。誘電体層6は透明な事が必要であるが、誘電体層11と隔壁12は、透明である必要性がないので、本発明のガラスに、より低誘電率のSiO2などをフィラーとして分散含有させたものを用いても良い。さらに、ここでは図示しないが、ガラス基板と表示電極5の間、あるいはガラス基板とアドレス電極の間に、本発明のガラスを含む層を形成すると、基板ガラスの誘電率の影響を低減出来る。また、前面板と背面板を封着するためのガラス材料として、本発明のガラスを用いる事も出来る。以下では、例として誘電体層6に本発明のガラスを用いた場合について説明するが、誘電体層11、隔壁12、基板/電極間の誘電体層、あるいは封着層に、本発明のガラス組成物を用いた場合にも、本発明のガラス組成物の、低い誘電率、低い軟化点、高い耐水性、適度な熱膨張係数等により、PDPに良好に使用可能である。
For the
上記蛍光体層を構成する蛍光体としては、例えば、青色蛍光体としてBaMgAl10O17:Eu、緑色蛍光体としてZn2SiO4:Mn、赤色蛍光体としてY2O3:Euを用いることができる。 As the phosphor constituting the phosphor layer, for example, BaMgAl 10 O 17 : Eu is used as a blue phosphor, Zn 2 SiO 4 : Mn is used as a green phosphor, and Y 2 O 3 : Eu is used as a red phosphor. it can.
前面板1および背面板8は、表示電極5とアドレス電極10の各々の長手方向が互いに直交し、かつ互いに対向するように配置し、封着部材(図示せず)を用いて接合される。
The
放電空間14には、He、Xe、Ne等の希ガス成分からなる放電ガス(封入ガス)が66.5〜79.8kPa(500〜600Torr)程度の圧力で封入されている。 In the discharge space 14, a discharge gas (filled gas) made of a rare gas component such as He, Xe, or Ne is sealed at a pressure of about 66.5 to 79.8 kPa (500 to 600 Torr).
表示電極5とアドレス電極10は、それぞれ外部の駆動回路(図示せず)と接続され、駆動回路から印加される電圧によって放電空間14で放電が発生し、放電に伴って発生する短波長(波長147nm)の紫外線で蛍光体層13が励起されて可視光を発光する。
The
誘電体層6は、通常、ガラスの粉末に、印刷性を付与するためのバインダーや溶剤等を添加することによってガラスペーストとし、このガラスペーストを、ガラス基板上に形成された電極上に塗布、焼成することによって形成される。
The
ガラスペーストは、ガラスの粉末と、溶剤と、樹脂(バインダー)とを含むが、これら以外の成分、例えば、界面活性剤、現像促進剤、接着助剤、ハレーション防止剤、保存安定剤、消泡剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、染料等、種々の目的に応じた添加剤を含んでもよい。 The glass paste contains glass powder, a solvent, and a resin (binder), but other components such as a surfactant, a development accelerator, an adhesion assistant, an antihalation agent, a storage stabilizer, and an antifoaming agent. Additives according to various purposes such as an agent, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a pigment, and a dye may be included.
ガラスペーストに含まれる樹脂(バインダー)は、一般に用いられるものであれば、どんなものでもよく、例えば、コスト、安全性等の観点から、ニトロセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリエチレングリコール、カーボネート系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂等を用いればよい。 The resin (binder) contained in the glass paste is not particularly limited as long as it is generally used. For example, from the viewpoint of cost, safety, etc., cellulose derivatives such as nitrocellulose, methylcellulose, ethylcellulose, carboxymethylcellulose, polyvinyl Alcohol, polyvinyl butyral, polyethylene glycol, carbonate resin, urethane resin, acrylic resin, melamine resin, or the like may be used.
ガラスペースト中の溶剤も、一般に用いられるものであれば、どんなものでもよく、コスト、安全性等の観点、および、バインダー樹脂との相溶性の観点から、適当な有機溶媒を選択すればよく、これらの溶剤は、単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。具体的には、エチレングリコールモノアルキルエーテル類;エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;ジエチレングリコールジアルキルエーテル類;プロピレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールジアルキルエーテル類;プロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類;脂肪族カルボン酸のエステル類;ターピネオール、ベンジルアルコール等のアルコール類;等の有機溶剤を使用することができる。 The solvent in the glass paste is not particularly limited as long as it is generally used. From the viewpoint of cost, safety, etc., and from the viewpoint of compatibility with the binder resin, an appropriate organic solvent may be selected. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Specifically, ethylene glycol monoalkyl ethers; ethylene glycol monoalkyl ether acetates; diethylene glycol dialkyl ethers; propylene glycol monoalkyl ethers; propylene glycol dialkyl ethers; propylene glycol alkyl ether acetates; Organic solvents such as esters; alcohols such as terpineol and benzyl alcohol; and the like can be used.
ガラスペーストは、スクリーン法、バーコーター、ロールコーター、ダイコーター、ドクターブレード等によって塗布し、焼成する方法が代表的である。ただし、それに限定されることなく、例えば上記ガラス組成物を含むシートを貼り付けて焼成する方法でも形成できる。 Typically, the glass paste is applied by a screen method, a bar coater, a roll coater, a die coater, a doctor blade or the like, and baked. However, without being limited thereto, for example, it can be formed by a method of attaching and baking a sheet containing the glass composition.
誘電体層6の膜厚は、絶縁性と光透過性を両立させるために、10μm〜50μm程度とすることが好ましい。
The thickness of the
次に、上記のPDPの作製方法について、一例を挙げて説明する。まず、前面板を作製する。平坦な前面ガラス基板の一主面に、複数のライン状の透明電極を形成する。引き続き、透明電極上に銀ペーストを塗布した後、前面ガラス基板全体を加熱することによって、銀ペーストを焼成し、表示電極を形成する。 Next, a method for manufacturing the above PDP will be described with an example. First, a front plate is produced. A plurality of line-shaped transparent electrodes are formed on one main surface of the flat front glass substrate. Subsequently, after the silver paste is applied on the transparent electrode, the entire front glass substrate is heated, thereby baking the silver paste and forming the display electrode.
表示電極を覆うように、前面ガラス基板の上記主面に本発明のPDPにおける誘電体層用ガラスを含むガラスペーストをブレードコーター法によって塗布する。その後、前面ガラス基板全体を90℃で30分間保持してガラスペーストを乾燥させ、次いで、580℃前後の温度で10分間焼成を行う。 A glass paste containing the dielectric layer glass in the PDP of the present invention is applied to the main surface of the front glass substrate by a blade coater method so as to cover the display electrodes. Thereafter, the entire front glass substrate is held at 90 ° C. for 30 minutes to dry the glass paste, and then baked at a temperature of about 580 ° C. for 10 minutes.
誘電体層上に酸化マグネシウム(MgO)を電子ビーム蒸着法によって成膜し、焼成を行い、保護層を形成する。この時の焼成温度は500℃前後である。 Magnesium oxide (MgO) is deposited on the dielectric layer by an electron beam evaporation method and baked to form a protective layer. The firing temperature at this time is around 500 ° C.
次に背面板を作製する。平坦な背面ガラス基板の一主面に、銀ペーストをライン状に複数本塗布した後、背面ガラス基板全体を加熱して銀ペーストを焼成することによって、アドレス電極を形成する。 Next, a back plate is produced. After applying a plurality of silver pastes in a line on one main surface of a flat back glass substrate, the entire back glass substrate is heated and the silver paste is baked to form address electrodes.
隣り合うアドレス電極の間にガラスペーストを塗布し、背面ガラス基板全体を加熱してガラスペーストを焼成することによって、隔壁を形成する。 A partition wall is formed by applying a glass paste between adjacent address electrodes and firing the glass paste by heating the entire back glass substrate.
隣り合う隔壁同士の間に、R、G、B各色の蛍光体インクを塗布し、背面ガラス基板を約500℃に加熱して上記蛍光体インクを焼成することによって、蛍光体インク内の樹脂成分(バインダー)等を除去して蛍光体層を形成する。 By applying phosphor inks of R, G, and B colors between adjacent barrier ribs, and heating the back glass substrate to about 500 ° C. and baking the phosphor ink, a resin component in the phosphor ink (Binder) and the like are removed to form a phosphor layer.
こうして得た前面板と背面板とを封着ガラスを用いて貼り合わせる。この時の温度は500℃前後である。その後、封止された内部を高真空排気した後、希ガスを封入する。以上のようにしてPDPが得られる。 The front plate and the back plate thus obtained are bonded using a sealing glass. The temperature at this time is around 500 ° C. Thereafter, after the sealed interior is evacuated to high vacuum, a rare gas is sealed. A PDP is obtained as described above.
上述したPDPおよびその製造方法は一例であり、本発明はこれに限定されない。本発明を適用するPDPとしては、上記のような面放電型のものが代表的であるが、これに限定されるものではなく、対向放電型にも適用できる。また、AC型に限定されるものではなく、DC型のPDPであっても誘電体層を備えたものに対して適用することができる。 The above-mentioned PDP and its manufacturing method are examples, and the present invention is not limited to this. As the PDP to which the present invention is applied, the surface discharge type as described above is typical, but the present invention is not limited to this and can be applied to a counter discharge type. Further, the present invention is not limited to the AC type, and can be applied to a DC type PDP having a dielectric layer.
本発明のガラス組成物は、PDPに限定されず、樹脂と混合してペースト化し、塗布、焼成のプロセスを行う必要があるディスプレイパネルに、有効に使用されうる。 The glass composition of the present invention is not limited to PDP, but can be effectively used for a display panel that needs to be mixed with a resin to form a paste, and to perform a coating and baking process.
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例では、主にPDPの誘電体層用ガラスを中心とするが、本願発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In the following examples, PDP dielectric layer glass is mainly used, but the present invention is not limited to this.
(実施例1)
出発原料として、試薬特級以上の各種金属の酸化物または炭酸塩等を用いた。これらの原料を、各酸化物換算での重量比が、(表1)に示すようになるように秤量し、充分混合した後、白金坩堝に入れ、900〜1100℃の電気炉中で2時間溶融した。得られた融液を、真鍮板にてプレスすることにより急冷し、ガラスカレットを作製した。このガラスカレットを、平均粒径2〜3μm程度に粉砕し、リガク製TG8110型マクロ示差熱分析計を用いて、ガラス転移温度と、軟化点Tsを測定した。
(Example 1)
As starting materials, oxides or carbonates of various kinds of metals of reagent grade or better were used. These raw materials were weighed so that the weight ratio in terms of each oxide was as shown in (Table 1), mixed well, then placed in a platinum crucible and placed in an electric furnace at 900 to 1100 ° C. for 2 hours. Melted. The obtained melt was quenched by pressing it with a brass plate to produce a glass cullet. The glass cullet was pulverized to an average particle size of about 2 to 3 μm, and the glass transition temperature and the softening point Ts were measured using a TG8110 macro differential thermal analyzer manufactured by Rigaku.
次に、ガラスカレットを再溶融し、型中に流し込み、ガラス転移温度+40℃の温度にて30分間アニールしたのち徐冷して、ガラスブロックを作製した。このガラスブロックより、4mm×4mm×20mmのロッドを切断加工により作製し、リガク製TMA8310型熱機械分析計を用いて、30〜300℃の間の熱膨張係数αを測定した。また、ガラスブロックより20mm×20mm×厚さ約1mmの板を切断加工により作製し、両面を鏡面研磨した後、その表面に金電極を蒸着し、アジレント製インピーダンスアナライザ4294Aを用いて、周波数1kHzにて静電容量を測定し、試料の面積と厚さから比誘電率εを算出した。 Next, the glass cullet was remelted, poured into a mold, annealed at a temperature of glass transition temperature + 40 ° C. for 30 minutes, and then gradually cooled to prepare a glass block. From this glass block, a 4 mm × 4 mm × 20 mm rod was prepared by cutting, and a thermal expansion coefficient α between 30 ° C. and 300 ° C. was measured using a RGAKU TMA8310 type thermomechanical analyzer. In addition, a plate of 20 mm × 20 mm × thickness of about 1 mm was made from a glass block by cutting, and both surfaces were mirror-polished, and then a gold electrode was vapor-deposited on the surface. Using an impedance analyzer 4294A made by Agilent, the frequency was set to 1 kHz The capacitance was measured, and the relative dielectric constant ε was calculated from the area and thickness of the sample.
次にガラス組成による耐水性を評価するために、ガラスブロックより10×10×30mmのブロックを切り出し、軟化点より10℃低い温度で熱処理して透明なブロックとした後、サイズと重量を測定した。このブロックを80℃の熱水に24時間、浸漬放置した後、よく乾燥させて、再度重量を測定し、減少した重量とブロックの表面積より、溶解厚さを求め、これを24で除して、溶解速度s(μm/h)を求めた。
Next, in order to evaluate the water resistance due to the glass composition, a 10 × 10 × 30 mm block was cut out from the glass block, heat-treated at a
各評価の結果を(表1)に示す。なお、表において、軟化点Tsの単位は℃、熱膨張係数αの単位は×10−7/℃である。 The results of each evaluation are shown in (Table 1). In the table, the unit of the softening point Ts is ° C., and the unit of the thermal expansion coefficient α is × 10 −7 / ° C.
(表1)のNo.1〜9は、B2O3量を増加させながら、PDP用の誘電体層用に軟化点が590℃以下、熱膨張係数が70〜80×10−7/℃となるように、他の成分量を調整した試料である。No.10と11は、さらにB2O3量を増加させたもので、この組成域では、他の成分量を調整しても誘電体層用として適した特性は得にくいが、軟化点がより低くなると予想されるため、封着材料として用いる事を考えて作製したものである。ただし、No.11は、合成したガラスの吸湿性が高く、測定した特性値の信頼性が低かったため、ガラス特性は示していない。 No. of (Table 1). 1 to 9, while increasing the amount of B 2 O 3 , the softening point is 590 ° C. or less and the thermal expansion coefficient is 70 to 80 × 10 −7 / ° C. for the dielectric layer for PDP. It is a sample in which the component amount is adjusted. No. 10 and 11 are obtained by further increasing the amount of B 2 O 3. In this composition range, it is difficult to obtain characteristics suitable for the dielectric layer even if other component amounts are adjusted, but the softening point is lower. Since it is expected to be, it was produced considering the use as a sealing material. However, no. No. 11 does not show glass characteristics because the synthesized glass has high hygroscopicity and the reliability of the measured characteristic value is low.
これらの試料では、B2O3量の少ないNo.1、2で溶解速度の組成依存性は見られないが、B2O3量が50重量%で、比誘電率が6.3となるNo.3から溶解速度が増大し始め、60重量%を超えると溶解速度が急激に大きくなたっり、No.10、11では、80℃の熱水処理で元のブロック状の形状を留める事ができなくなり、溶解速度は測定不能となった。 In these samples, No. 2 with a small amount of B 2 O 3 was used. No composition dependency of the dissolution rate was observed in Nos. 1 and 2, but the amount of B 2 O 3 was 50% by weight and the relative dielectric constant was 6.3. The dissolution rate starts to increase from No. 3, and when it exceeds 60% by weight, the dissolution rate suddenly increases. In 10 and 11, the original block shape could not be retained by the hot water treatment at 80 ° C., and the dissolution rate could not be measured.
これらNo.1〜11に対して、La2O3を2重量%添加したものが、No.12〜22である。ただし、元のNo.1〜11の組成に対してLa2O3を単純に加えると、軟化点の上昇、熱膨張係数の低下、誘電率の増加が大きくなるため、これらの特性に対する寄与が、La2O3添加と比較的似た効果をもつCaOやZnOを中心に減量し、B2O3はあまり減らさず、軟化点や熱膨張係数、誘電率が、出来るだけ変化しないようにLa2O3を添加している。結果として、La2O3を含むNo.12〜21では、B2O3量が50〜60%を越えても高い耐水性を示し、低誘電率、あるいは低軟化点でも高耐水性であった。 These No. No. 1 to 11 with 2% by weight of La 2 O 3 added. 12-22. However, the original No. Simply adding La 2 O 3 with respect to the composition of 1 to 11, increase of softening point, a decrease in thermal expansion coefficient, an increase in the dielectric constant increases, contribution to these characteristics, La 2 O 3 added If was reduced mainly CaO and ZnO with a relatively similar effect, B 2 O 3 is not reduced too much, the softening point and thermal expansion coefficient, dielectric constant, the addition of La 2 O 3 so as not to only change possible ing. As a result, No. containing La 2 O 3 . Nos. 12 to 21 showed high water resistance even when the amount of B 2 O 3 exceeded 50 to 60%, and high water resistance even at a low dielectric constant or a low softening point.
しかしながら、もともと耐水性がそれほど低くない、B2O3量の比較的少ない組成域では、添加による耐水性の向上は明確ではなく、軟化点、誘電率がある程度上昇するデメリットがあった。従って、B2O3量が50重量%以上、さらには60重量%を越える、La2O3無添加時の耐水性の低下が明らかな組成域で用いる事が望ましい。また、B2O3量が90重量%を越える領域では、誘電体層用としての特性を保つことは困難になり、さらに95重量%を越えるNo.22では、La2O3を添加しても満足な耐水性は得られなくなった。よってB2O3量は95重量%以下が望ましく、さらに90重量%以下がより望ましい。 However, in the composition range where the water resistance is not so low and the amount of B 2 O 3 is relatively small, the improvement of the water resistance due to the addition is not clear, and there is a demerit that the softening point and the dielectric constant rise to some extent. Therefore, it is desirable to use in a composition range in which the amount of B 2 O 3 exceeds 50% by weight, further exceeds 60% by weight, and the water resistance when La 2 O 3 is not added is clearly reduced. Further, in the region where the amount of B 2 O 3 exceeds 90% by weight, it is difficult to maintain the characteristics for the dielectric layer. In No. 22, satisfactory water resistance could not be obtained even when La 2 O 3 was added. Therefore, the amount of B 2 O 3 is desirably 95% by weight or less, and more desirably 90% by weight or less.
次に、No.18とNo.23〜28は、B2O3量を70重量%で一定とし、La2O3量を0.1重量%から12重量%まで変化させたものである。これは、No.7の組成に対して、La2O3量を徐徐に増やした事になるが、この場合も、誘電体層用として適当な特性が余り変化しないように、CaOやZnOを中心に減量していき、La2O3を増量した。結果として、添加量0.1重量%では添加効果が顕著ではないが、0.2重量%以上で明らかな効果が認められた。しかし10重量%を越えたNo.12では、他の成分を調整しても、軟化点の上昇、熱膨張係数の低下が無視できなくなった。よって添加量は10重量%以下とする必要があった。 Next, no. 18 and No. In Nos. 23 to 28, the amount of B 2 O 3 was made constant at 70% by weight, and the amount of La 2 O 3 was changed from 0.1% by weight to 12% by weight. This is no. The amount of La 2 O 3 was gradually increased with respect to the composition of No. 7, but in this case as well, the amount was reduced mainly in CaO and ZnO so that appropriate characteristics for the dielectric layer would not change much. The amount of La 2 O 3 was increased. As a result, although the effect of addition was not significant at the addition amount of 0.1% by weight, an obvious effect was observed at 0.2% by weight or more. However, no. No. 12, even if other components were adjusted, an increase in softening point and a decrease in thermal expansion coefficient could not be ignored. Therefore, the addition amount must be 10% by weight or less.
発明者は、上記以外にも、種々の組成の組み合わせを検討した。またCaOの代わりにMgO、SrO、BaOを用いたり、K2Oの代わりにLi2OやNa2Oを用いた検討も行ったが、いずれの場合にも、B2O3量50〜95重量%のガラスにLn2O3を0.2〜10.0重量%を添加する事によって、低誘電率で、低軟化点で、耐水性に優れたガラスを得ることが可能であった。 The inventor examined combinations of various compositions other than the above. Moreover, although MgO, SrO, BaO was used instead of CaO, or Li 2 O or Na 2 O was used instead of K 2 O, the amount of B 2 O 3 was 50 to 95 in any case. by adding the Ln 2 O 3 0.2 to 10.0% by weight% by weight of the glass, a low dielectric constant, low softening point, it was possible to obtain excellent glass water resistance.
(実施例2)
実施例1と同様の方法で、B2O3:SiO2:ZnO:CaO:K2O:Ln2O3=70.0:1.5:15.5:1.5:9.5:2.0の重量比となるように、各種原料粉末を秤量した。ここでLnとして、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Alの各酸化物を用いた。この原料粉末より、実施例1と同様の方法でガラスを作製し、実施例1と同様の評価を行った。なお比較のため、Ln2O3を添加しなかった試料、およびCuO、TiO2、Ta2O5を2.0重量%添加した試料も作製し、評価した。結果を(表2)に示す。表において、ガラス転移温度Tg、軟化点Tsの単位は℃、熱膨張係数αの単位は×10−7/℃である。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, B 2 O 3 : SiO 2 : ZnO: CaO: K 2 O: Ln 2 O 3 = 70.0: 1.5: 15.5: 1.5: 9.5: Various raw material powders were weighed so as to have a weight ratio of 2.0. Here, oxides of Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and Al were used as Ln. From this raw material powder, glass was produced in the same manner as in Example 1 and evaluated in the same manner as in Example 1. For comparison, a sample to which Ln 2 O 3 was not added and a sample to which 2.0% by weight of CuO, TiO 2 , and Ta 2 O 5 were added were also prepared and evaluated. The results are shown in (Table 2). In the table, the unit of glass transition temperature Tg and softening point Ts is ° C., and the unit of thermal expansion coefficient α is × 10 −7 / ° C.
(表2)より明らかなように、La以外の希土類、あるいはAlを添加した場合でも、程度の差はあるが、無添加と比べれば、明らかに溶解速度が低下し、耐水性が向上した。それ以外のガラスの特性は、若干の差は認められたが、それほど大きなものではなかった。耐水性の最も高かったのはLaでNdがこれに次、Alは、無添加よりは明らかに耐水性が高かったが、希土類と比較すると、耐水性改善効果は低かった。これらに比較して、Cu、Ti、Taの添加は、ほとんど全く、耐水性を改善しなかった。 As is clear from (Table 2), even when rare earth other than La or Al is added, although there is a difference in degree, the dissolution rate is clearly reduced and water resistance is improved as compared with the case where no addition is made. The other characteristics of the glass were slightly different, but not so great. La had the highest water resistance, followed by Nd, followed by Al, which was clearly higher in water resistance than no addition, but the effect of improving water resistance was lower than that in rare earth. Compared to these, the addition of Cu, Ti, Ta almost did not improve the water resistance at all.
(実施例3)
実施例1と同様の方法で、B2O3:ZnO:CaO:K2O:La2O3:Al2O3=70.0:1.5:15.5:1.5:9.5:1.0:1.0の重量比となる用に各種原料粉末を混合して白金坩堝に入れ、電気炉中1100℃で2時間溶融した後、ツインローラー法によってガラスカレットを作製した。このガラスカレットを、乾式ボールミルによって粉砕して粉末を作製した。得られたガラス粉末の平均粒径は3μm程度であった。本ガラスの特性を実施例1と同様の方法で評価したところ、比誘電率は5.6、ガラス転移温度は482℃、軟化点は580℃、熱膨張係数は72×10−7/℃、溶解速度は1.4μm/hであった。
(Example 3)
In the same manner as in Example 1, B 2 O 3 : ZnO: CaO: K 2 O: La 2 O 3 : Al 2 O 3 = 70.0: 1.5: 15.5: 1.5: 9. Various raw material powders were mixed for a weight ratio of 5: 1.0: 1.0, put in a platinum crucible, melted at 1100 ° C. for 2 hours in an electric furnace, and then a glass cullet was produced by a twin roller method. The glass cullet was pulverized by a dry ball mill to produce a powder. The average particle size of the obtained glass powder was about 3 μm. When the characteristics of this glass were evaluated in the same manner as in Example 1, the relative dielectric constant was 5.6, the glass transition temperature was 482 ° C., the softening point was 580 ° C., the thermal expansion coefficient was 72 × 10 −7 / ° C., The dissolution rate was 1.4 μm / h.
この粉末に、バインダーとしてエチルセルロースを、溶剤としてα−テルピネオールを加え、3本ロールにて混合してガラスペーストとした。 To this powder, ethyl cellulose as a binder and α-terpineol as a solvent were added and mixed with three rolls to obtain a glass paste.
次に、厚さ約2.8mmの平坦なソーダライムガラスからなる前面ガラス基板の面上に、ITO(透明電極)の材料を所定のパターンで塗布し、乾燥した。次いで、銀粉末と有機ビヒクルとの混合物である銀ペーストをライン状に複数本塗布した後、上記前面ガラス基板を加熱することにより、上記銀ペーストを焼成して表示電極を形成した。 Next, an ITO (transparent electrode) material was applied in a predetermined pattern on the surface of a front glass substrate made of flat soda-lime glass having a thickness of about 2.8 mm and dried. Next, a plurality of silver pastes, which are a mixture of silver powder and an organic vehicle, were applied in a line shape, and then the front glass substrate was heated, whereby the silver paste was baked to form display electrodes.
表示電極を作製したフロントパネルに、上述したガラスペーストをブレードコーター法を用いて塗布した。その後、上記前面ガラス基板を90℃で30分間保持してガラスペーストを乾燥させ、590℃の温度で10分間焼成することによって、厚さ約35μmの誘電体層を形成した。 The glass paste mentioned above was apply | coated to the front panel which produced the display electrode using the blade coater method. Thereafter, the front glass substrate was held at 90 ° C. for 30 minutes, the glass paste was dried, and baked at a temperature of 590 ° C. for 10 minutes to form a dielectric layer having a thickness of about 35 μm.
上記誘電体層上に酸化マグネシウム(MgO)を電子ビーム蒸着法によって蒸着した後、500℃で焼成することによって保護層を形成した。 Magnesium oxide (MgO) was deposited on the dielectric layer by an electron beam deposition method, and then baked at 500 ° C. to form a protective layer.
一方、以下の方法で背面板を作製した。まず、ソーダライムガラスからなる背面ガラス基板上にスクリーン印刷によって銀を主体とするアドレス電極をストライプ状に形成し、引き続き、前面板と同様の方法で、厚さ約40μmの誘電体層を形成した。 On the other hand, a back plate was produced by the following method. First, address electrodes mainly composed of silver were formed in a stripe shape on a rear glass substrate made of soda lime glass by screen printing, and then a dielectric layer having a thickness of about 40 μm was formed in the same manner as the front plate. .
次に、誘電体層上に、隣り合うアドレス電極の間に、ガラスペーストを用いて隔壁を形成した。隔壁は、スクリーン印刷および焼成を繰り返すことによって形成した。 Next, partition walls were formed on the dielectric layer using glass paste between adjacent address electrodes. The partition was formed by repeating screen printing and baking.
引き続き、隔壁の壁面と隔壁間で露出している誘電体層の表面に、赤(R)、緑(G)、青(B)の蛍光体ペーストを塗布し、乾燥および焼成して蛍光体層を作製した。蛍光体としては、上述した材料を用いた。 Subsequently, the phosphor layer of red (R), green (G), and blue (B) is applied to the surface of the dielectric layer exposed between the wall surfaces of the barrier ribs and the barrier ribs, and then dried and fired to phosphor layer Was made. The materials described above were used as the phosphor.
作製した前面板、背面板をBi−Zn−B−Si−O系の封着ガラスを用いて500℃で貼り合わせた。そして、放電空間の内部を高真空(1×10−4Pa)程度に排気した後、所定の圧力となるようにNe−Xe系放電ガスを封入した。このようにして、PDPを作製した。 The produced front plate and back plate were bonded at 500 ° C. using a Bi—Zn—B—Si—O-based sealing glass. Then, after the inside of the discharge space was evacuated to a high vacuum (1 × 10 −4 Pa), Ne—Xe-based discharge gas was sealed so as to have a predetermined pressure. In this way, a PDP was produced.
作製したパネルは、特に誘電体層に着色、欠陥等を生じることもなく、問題なく動作することが確認できた。 It was confirmed that the produced panel operated without any problem without causing coloring or defects in the dielectric layer.
本発明は、電極用絶縁被覆ガラス、特にPDPの表示電極やアドレス電極を被覆するための誘電体層の形成に好適に適用できる。 The present invention can be suitably applied to the formation of a dielectric layer for covering insulating coating glass for electrodes, particularly display electrodes and address electrodes of PDPs.
1 前面板
2 前面ガラス基板
3 透明導電膜
4 バス電極
5 表示電極
6 誘電体層
7 誘電体保護層
8 背面板
9 背面ガラス基板
10 アドレス電極
11 誘電体層
12 隔壁
13 蛍光体層
14 放電空間
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