CN1393102A - 显示器用过滤器基板及显示器装置 - Google Patents

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Abstract

提供具有一定的强度、显示品位不降低的轻量的显示器用前面过滤器玻璃基板和采用该显示器用过滤器基板的显示器装置。该基板由玻璃基板构成，具有遮蔽电磁波功能、切断近红外线功能、防止反射功能中的一种以上的功能的显示器用过滤器基板，板厚为1.8～3.2mm，该玻璃基板的表面压缩应力的平均值为20～70MPa，该玻璃基板的翘曲量为1.0％以下。表面压缩应力通过风冷强化或化学强化处理等赋予。该显示器用过滤器基板沿着显示器装置的显示面进行配置。

Description

显示器用过滤器基板及显示器装置
发明的技术领域
本发明涉及配置在显示器前面的过滤器用玻璃基板，特别是涉及适合于等离子显示器(PDP)用的前面过滤器用玻璃基板。本发明涉及采用该显示器用过滤器基板的显示器装置。本发明不局限于PDP，也可适用于场致发射显示器(FED)和阴极射线管(CRT)。
技术背景
在等离子显示装置上，使用具有遮蔽电磁波功能、切断近红外线功能、防止反射功能(高穿透率)中的任意一种以上功能的前面过滤器。就满足这些功能的技术而言，特开平11-307987号公报揭示了一种前面过滤器基板，该过滤器基板在遮蔽电磁波功能方面，基板的表面电阻为3Ω以下，在切断近红外线功能方面，光波长为850nm的情况下穿透率为20％以下，在防止反射功能(高穿透率)方面，可视光波长区域的穿透率为60％以上。
由于前面过滤器基板配置在显示板的前面，故既要求强度超过一定值、又要求重量轻。所谓强度，是在外力作用下的破坏强度，是从在外力作用下对板的保护、以及与人体接触情况下的安全的观点出发所要求的特性。一般，强度和轻量化是相反的特性，现在作为显示器用前面过滤器基板，难以使这些相反的特性并存。
另外，在显示器上所显示的信息通过过滤器可以看到，故从显示器的本来功能即显示品位的观点出发，必须严格限制过滤器上引起光学应变的翘曲和波纹等变形。但是，抑制翘曲等变形与上述的强度和轻量化的课题又是互为矛盾的。即，为了轻量化，若将基板设得薄些，则刚性不足而容易变形，另外，为了提高强度而进行强化处理，特别是用加热-冷却的强化方法，难以避免因热而引起的变形，引起因基板的变形(翘曲)而造成的显示品位的降低。
发明的公开
本发明的目的在于提供保持一定强度、显示品位良好(即翘曲、应变小)且重量轻的显示器用过滤器基板、和使用该基板的显示器装置。
本发明的显示器用过滤器基板是由玻璃基板构成，具有遮蔽电磁波功能、切断近红外线功能、防止反射功能中的一种以上功能的显示器用过滤器基板，其特征在于，板厚为1.8～3.2mm，该玻璃基板的表面压缩应力的平均值为20～70MPa，该玻璃基板的翘曲量为1.0％以下。由于这种显示器用过滤器基板采用比较薄的玻璃基板，故重量轻。另外，由于赋予玻璃基板适当的表面压缩应力，故破坏强度高。又由于引起光学应变的翘曲量小，故显示品位良好。
本发明的显示器装置包括：具有显示面的显示器装置主体和沿着该显示面配置的上述显示器用过滤器基板。
附图的简单说明
图1是玻璃基板的翘曲和波形的测定方法的说明图；
图2是反射图像的测定方法的说明图。
实施发明的优选形式
本发明的显示器用过滤器基板的玻璃基板材质以钠石灰玻璃为宜。
该玻璃基板的板厚为1.8～3.2mm，比较薄，重量较轻。若板厚小于1.8mm，则强度不足，若板厚大于3.2mm，则玻璃基板的重量过重。
为了提高玻璃基板的强度，最好通过进行风冷强化处理或化学强化处理，使玻璃基板的表面压缩应力的平均值为20～70MPa。若该表面压缩应力的平均值小于20MPa，则玻璃基板的强度不足。从强度的观点考虑，表面压缩应力尽量高些为好，但若赋予大于70MPa的应力，则不管是在风冷强化还是在化学强化时都将基板加热到较高温度，结果，因热引起的变形、即翘曲和波形增大。因此，本发明规定表面压缩应力为20～70MPa，最好为40～60MPa。具有20～70MPa、最好为40～60MPa表面压缩应力的显示器用过滤器基板重量轻、使用时的安全性极为良好，并且具有良好的显示品位。
赋予表面压缩应力的方法，从制造成本方面考虑，最好采用将基板加热后进行快冷的风冷强化法，在重视显示品位的情况下，最好采用在比风冷强化法低的温度下对玻璃基板进行处理的化学强化法。
为获得该应力，风冷强化工序的加热温度为520～560℃，尤其是为530～550℃比较理想。进行快冷时的风压约为15～30KPa，尤其为20～25KPa是合适的。
在进行化学强化处理的情况下，熔融盐的温度为400～450℃，尤其为410～430℃比较理想。浸渍在熔融盐中的处理时间为2～6小时，特别是约为4小时左右比较理想。作为与钠石灰玻璃中的钠离了进行交换的钾离子的供给源，采用硝酸钾的熔融盐是合适的。
通过进行上述风冷强化处理或化学强化处理，虽然玻璃基板产生翘曲或波纹，但本发明若使该翘曲量为1.0％以下，便可提高基板的反射图像的品位。
该翘曲量是这样进行定义的，即根据JIS R3222，如图1所示将玻璃基板1垂直地竖立放置，设基准线2a，测定翘曲的大小D，用玻璃宽度L除D的值的百分比(D/L×100％)进行定义。该翘曲量为0.8％以下、特别为0.6％以下比较理想。
本发明的显示器用过滤器基板的波纹量为1.0％以下，特别为0.6％以下比较理想。该波纹量这样进行定义，即如图1所示，测定波纹(局部的变形)的宽度(间距)w及该波纹的大小d，用w除d的值d/w的百分比(d/w×100％)进行定义。
另外，一般显示器用过滤器基板的周缘部与中央部相比，成为玻璃基板破坏原因的伤痕多，但通过使该周缘部的表面压缩应力为中央侧部分的表面压缩应力的平均值的80％以上，可以使该周缘部的强度足够高。
最好在该周缘部上设有遮蔽层，掩盖配置在显示器用过滤器基板的周缘部里侧的配线回路等。遮蔽层的厚度最好为35μm以下。
该遮蔽层可以通过例如将包括低熔点玻璃和颜料的混合物涂敷在玻璃基板上，根据需要干燥后进行加热，将该低熔点玻璃和颜料的混合物在玻璃基板上焙烘而形成。
关于该低熔点玻璃，可以采用软化点为500℃以下的硼硅酸铅玻璃、硅酸铅玻璃、或铅(Pb)-硅(Si)-硼(B)系、锌(Zn)系、铋(Bi)系的结晶化玻璃等。硼硅酸铅玻璃的组成为：氧化铅(PbO)50～70质量％，氧化硅(SiO2)30～40质量％，氧化硼(B2O3)和碱或碱土金属氧化物(RxOy)的合计量0～20质量％。硅酸铅玻璃的组成为：氧化铅(PbO)50～70质量％，氧化硅(SiO2)30～40质量％，碱或碱土金属氧化物(RxOy)0～20质量％。关于颜料，将从氧化铜(CuO)、氧化铬(Cr2O3)、氧化铁(Fe2O3)、氧化钴(CoO)、氧化锰(MnO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnO)、铬酸铅(PbCr2O4)、硫酸铅(PbSO4)、钼酸铅(PbMoO4)等中选择的1种或数种材料进行混合而成的无机质颜料是合适的。
为了涂敷，将该混合物制成糊剂状用的媒介物(medium)，可以采用松树油等溶剂和纤维素类、丙烯基类、松香类、酯类树脂等。
在遮蔽层是包括该低熔点玻璃和颜料的物质的情况下，最好遮蔽层的最大宽度为从基板的外缘部起50mm以下。如果超过50mm，则风冷强化处理时基板外周部容易因热而产生变形，结果，使显示品位降低。可以推测，这是由于在加热过程中遮蔽部的玻璃温度比其它部分高，故快冷时产生更大的变形的缘故。
遮蔽层也可以通过将包括热固化性合成树脂、颜料和(或)染料的混合物涂敷在玻璃基板上，根据需要干燥后进行加热，在玻璃基板上焙烘形成的。
热固化性树脂一般在150℃左右温度下固化，故可以向附加了表面压缩应力的基板上涂敷、固化，不容易因热而产生变形，不会损害玻璃基板的显示品位。
该热固化合成树脂可以采用环氧树脂、丙烯基硅酮树脂、醇酸树脂、聚酰胺树脂、氟化乙烯树脂等。
关于颜料，与上述同样的无机质颜料是合适的。关于染料，可以采用酞花青类、二噁嗪类、蒽醌类有机物等。为了涂敷，将该混合物制成糊状用的媒介物，可以采用二甘醇二乙醚乙酸盐、二醇丁基醚等溶剂。另外，关于固化反应促进剂，将改性脂肪族聚胺树脂、N-丁醇等进行混合即可。即使在遮蔽层采用低熔点玻璃和热固化合成树脂中的任一种来形成的情况下，只要选定遮蔽层的颜料和染料的配合量能获得充分的遮蔽性能即可。具体地说，可以选定成使遮蔽层的吸光度为3.0以上。若遮蔽层的吸光度小于3.0，则遮蔽层的遮光性不足。该吸光度为4.0以上是特别理想的。该吸光度是穿透率(T)的倒数(1/T)的常用对数。
遮蔽层的色调，从遮光性能这一点出发，容易使用黑色，但是从整个显示器设计上的观点来看，可以任意地使用红色系、兰色系、其它混合色。
将遮蔽可视光用遮蔽剂涂敷在过滤器基板上的方法，虽然可以采用各种周知的方法，但丝网印刷法作为大批量、廉价的生产方法是特别合适的。
该遮蔽层的厚度为35μm以下，特别是30μm以下较理想。若遮蔽层的厚度大于35μm，则遮蔽层表面与玻璃基板表面的交界部的台阶过大，在将遮蔽电磁波用、切断近红外线用或防止反射用等的薄膜铺在显示器用过滤器基板的上面时容易在该台阶部分上残留气泡。
本发明的显示器装置是采用本发明的显示器用过滤器基板作为显示器用过滤器基板。作为该显示器装置，例如是等离子显示器装置、场致发射显示器装置、阴极射线管等。
实施例1，2，3，4
将玻璃厚度为1.8mm(实施例1)、2.5mm(实施例2)、3.2mm(实施例3)、2.5mm(实施例4)的基板切断成1000×600mm大小，进行倒角，使用不锈钢丝制的200目的网板在外周上沿着宽30mm涂敷遮蔽剂，然后在室温下进行干燥，该遮蔽剂由以下成分构成：硼硅酸铅玻璃粉末56质量％；由氧化铜(CuO)和氧化铬(Cr2O3)的复合氧化物构成的黑色颜料26质量％；以松树油为主要成分的溶剂18质量％。在加热炉内边以140mm/秒的输送速度进行输送、边分别加热到555℃(实施例1)、545℃(实施例2)、540℃(实施例3)、530℃(实施例4)，以20KPa的风压快冷3秒钟。
表面压缩应力和翘曲根据JIS 3222进行测定。按如下方法计算出波动度。
在(最大值-平均值)大于(平均值-最小值)的情况下，按(最大值-平均值)/平均值计算出波动度。
在(最大值-平均值)小于(平均值-最小值)的情况下，按(平均值-最小值)/平均值计算出波动度。
根据ANSI/UL 1418进行落球强度试验，记录下样品破损的落球高度。如图2那样将格子图形描绘在玻璃基板上，根据其变形程度判定反射图像。
即，使用具有图2a那样的15cm间距、线粗2cm的棋盘格图形，按图2b的位置关系对映照在玻璃上的图形进行照像摄影。然后，与限度照像作比较，判定供试体的等级。摄影时，在同样的位置上放置带有135mm望远透镜的35mm判断照像机进行摄影。采用将它放大成11.3倍的照片。将放大的照片与采用标准样品(玻璃基板)时的照片作对比，反射图像为良好时用○表示，不好时用×表示。
这些结果示于表1。
比较例1，2
将玻璃厚度为1.1mm(比较例1)、3.5mm(比较例2)的基板分别加热到563℃(比较例1)、535℃(比较例2)，除此以外，用与实施例1～4完全相同的方法进行遮蔽剂涂敷和风冷处理。
比较例3、4
将玻璃厚度为2.5mm的基板分别加热到520℃(比较例3)、560℃(比较例4)，除此以外，用与实施例1～4完全相同的方法进行遮蔽剂涂敷和风冷处理。
比较例5
将玻璃厚度为2.5mm的基板边以280mm/秒的输送速度进行输送、边加热到545℃，除此以外，用与实施例1～4完全相同的方法进行遮蔽剂涂敷和风冷处理。
表面压缩应力、翘曲、落球破坏高度、反射图像、测定的重量的评价结果示于表1。如表1所示，实施例1～4的任一项落下破坏高度都高，反射图像也良好，重量轻。
而比较例1中，玻璃厚度较薄，为1.1mm，落球破坏高度为100cm，不能满足130cm的标准，并且翘曲大，反射图像也不好。
比较例2中，由于玻璃厚度较厚，为3.5mm，故强度、翘曲、反射图像没有问题，但重量为5kg以上。
比较例3中，由于风冷强化处理时的加热温度较低，为520℃，故表面压缩应力较低，为15MPa。因此，显示器用过滤器基板的强度不足。
比较例4中，风冷强化处理时的加热温度较高，为550℃，故相反，表面压缩应力较高，为80MPa，强度上没有问题，但反射图像不好。
比较例5中，风冷强化处理时的加热时间(炉内滞留时间)过短，故遮蔽部的表面压缩应力较低，为透明部的75％，落球破坏高度为125cm，不能满足标准的要求。
另外，用千分尺测定涂敷了遮蔽剂的部分和未涂敷遮蔽剂的部分的厚度，根据其厚度差计算出上述实施例1～4所得到的显示器用过滤器基板的遮蔽层厚度，都是25μm。将树脂薄膜贴在该显示器用过滤器基板上时，遮蔽层与玻璃基板表面的台阶面上完全不产生气泡。
                                                 表1
试验No.   玻璃厚度(mm)   加热温度(℃)   表面压缩应力(MPa) 遮蔽部和透明部的表面压缩应力的比率  翘曲   落球破坏高度(cm)   反射图像   重量(kg)
  实施例1   1.8   555     53     91％   0.5％   150   ○   2.7
  实施例2   2.5   545     55     92％   0.4％   200   ○   3.75
  实施例3   3.2   540     54     92％   0.2％   300   ○   4.8
  实施例4   2.5   530     25     93％   0.2％   150   ○   3.75
  比较例1   1.1   563     55     92％   1.5％   100   ×   1.65
  比较例2   3.5   535     53     93％   0.2％   375   ○   5.25
  比较例3   2.5   520     15     93％   0.4％   100   ○   3.75
  比较例4   2.5   560     80     93％   0.4％   250   ×   3.75
  比较例5   2.5   545     50     75％   0.4％   125   ○   3.75
实施例5
在实施例2中，使用以热固化合成树脂和颜料为主体的涂敷材料形成遮蔽层而取代低熔点玻璃。该涂敷材料为，热固化性树脂基材是在环氧树脂30质量％中混合溶剂二醇丁基醚4质量％构成的，颜料是铬酸铅22质量％、硫酸铅7质量％、钼酸铅2质量％的混合物，固化反应促进剂是改性脂肪族聚胺树脂22质量％和N-丁醇3质量％的混合物，调整粘度用的溶剂是配合二甘醇二乙醚乙酸盐10质量％的物质。
首先，将与实施例2所采用的同样的厚度为2.5mm的玻璃基板在加热炉中边以140mm/秒的运送速度运送、边加热到545℃，以20KPa的风压快冷3秒钟。然后，使用不锈钢丝制的200目的网板将上述涂敷材料在玻璃基板外周上进行宽30mm的丝网印刷，在150℃下干燥30分钟，便形成遮蔽层。
实施例6
除了将丝网印刷宽度设成60mm以外，采用与实施例5同样的方法进行遮蔽剂涂敷和风冷处理，制成显示器用过滤器基板。
实施例7
将基板浸渍在硝酸钾(KNO3)溶融盐中4小时进行化学强化处理，取代用加热炉对玻璃基板进行加热、再进行快冷的风冷强化处理，除此以外，用与实施例6同样的方法涂敷遮蔽剂，便制成显示器用过滤器基板。
比较例6
除了将网板的网目做成150目以外，采用与实施例2相同的方法进行遮蔽剂涂敷和风冷处理，便制成显示器用过滤器基板。
该网板的孔眼大，故遮蔽剂的涂敷量多，结果，遮蔽层的厚度较厚，为42μm。因此，将薄膜贴在该显示器用过滤器基板上时，在遮蔽层与玻璃基板表面之间的台阶部产生气泡。
比较例7
除了将网板的网目制成325目以外，采用与实施例2同样的方法涂敷遮蔽剂、进行风冷处理，制成显示器用过滤器基板。
该网板的孔眼较小，故遮蔽剂的涂敷量较少，其结果，遮蔽层的厚度较薄，为13μm。结果，遮蔽层的可视光吸光度相当低，为2.5。
比较例8
除了印刷宽度设为60mm以外，采用与实施例2同样的方法进行遮蔽剂涂敷和风冷处理，制成显示器用过滤器基板。
该遮蔽层的宽度大于50mm，过宽。结果，低熔点玻璃影响玻璃基板，使反射图像不良。
将上述实施例2、5～7及比较例6～8的显示器用过滤器基板的特性测定结果汇总并示于表2。
                                                             表2
试验No.    玻璃厚度(mm) 表面压缩应力赋予方法   表面压缩应力(MPa)   遮蔽剂种类    遮蔽层厚度(μm)    遮蔽层的可视光吸光度   遮蔽层涂敷宽度(μm)   反射图像 有无气泡发生 遮蔽效果
实施例2     2.5 风冷     55 低熔点玻璃+颜料     25    4.0     30     ○ 无 充分
实施例5     2.5 风冷     55 热固化性树脂+颜料     27    4.1     30     ○ 无 充分
实施例6     2.5 风冷     58 热固化性树脂+颜料     26    4.0     60     ○ 无 充分
实施例7     2.5 化学强化     53 热固化性树脂+颜料     28    4.0     60     ◎ 无 充分
比较例6     2.5 风冷     53 低熔点玻璃+颜料     42    5.1     30     ○ 有 充分
比较例7     2.5 风冷     56 低熔点玻璃+颜料     13    2.5     30     ○ 无 不充分
比较例8     2.5 风冷     54 低熔点玻璃+颜料     24    4.0     60     × 无 充分
如表2所示，实施例2、5～7的任意一例的可视光吸光度都高，遮蔽效果充分。并且，反射图像良好，贴上薄膜时也不产生气泡。
而如上所述，比较例6的遮蔽层过厚，故贴上薄膜时产生气泡，比较例7的遮蔽层过薄，故遮蔽效果不充分，比较例8的遮蔽层宽度过大，故反射图像不良。
实施例6、7中，虽然遮蔽层的宽度较宽，为60mm，但由于遮蔽层是采用热固化性合成树脂形成的，故反射图像良好。特别是实施例7，由于通过化学强化处理赋予表面压缩应力，故玻璃基板的翘曲和波纹较小，由此，使反射图像极为良好。
产业上利用的可能性
根据本发明，可以提供具有一定的强度、使显示品位不降低的轻量的显示器用前面过滤器玻璃基板及使用该显示器用过滤器基板的显示器装置。

Claims (11)

1.一种显示器用过滤器基板，该过滤器基板由玻璃基板构成，具有遮蔽电磁波功能、切断近红外线功能、防止反射功能中的一种以上的功能，其特征在于，板厚为1.8～3.2mm，该玻璃基板的表面压缩应力的平均值为20～70MPa，
该玻璃基板的翘曲量为1.0％以下。
2.根据权利要求1所述的显示器用过滤器基板，其特征在于，上述玻璃基板的表面压缩应力的平均值为40～60MPa。
3.根据权利要求1或2所述的显示器用过滤器基板，其特征在于，上述表面压缩应力是通过将玻璃基板加热后进行快冷而产生的。
4.根据权利要求1或2所述的显示器用过滤器基板，其特征在于，上述表面应力是通过将玻璃基板浸渍在熔融盐中，使上述玻璃基板中的钠离子与熔融盐中的钾离子产生离子交换反应而产生的。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的显示器用过滤器基板，其特征在于，在上述过滤器基板的周围的一部分或全周上形成遮蔽可视光线用的遮蔽层。
6.根据权利要求5所述的显示器用过滤器基板，其特征在于，该遮蔽层的厚度为35μm以下。
7.根据权利要求5或6所述的显示器用过滤器基板，其特征在于，上述遮蔽层是通过烘焙含有颜料的低熔点玻璃形成的，并且该遮蔽层的、从过滤器基板外缘起始的宽度为50mm以下。
8.根据权利要求5或6所述的显示器用过滤器基板，其特征在于，上述遮蔽层至少包括热固化性树脂和颜料或染料。
9.根据权利要求5～8中的任一项所述的显示器用过滤器基板，其特征在于，上述遮蔽层的在可视光波长区域的吸光度为3.0以上。
10.根据权利要求5～9中的任一项所述的显示器用过滤器基板，其特征在于，用上述遮蔽层覆盖的部分的玻璃基板的表面压缩应力为未被遮蔽的部分的玻璃基板的表面压缩应力平均值的80％以上。
11.一种显示器装置，具有显示器用过滤器基板，其特征在于，该显示器用过滤器基板是权利要求1～10中的任一项的显示器用过滤器基板。
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