CN1787039A - 平面型显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种平面型显示装置，该装置使用了适合于薄型化、轻量化的玻璃材料。在至少由两块玻璃基板、和在该玻璃基板之间形成的发光部构成的图像显示屏和使用了该显示屏的平面型显示装置中，其特征在于：该玻璃基板是以SiO2为主成分，含有1～20重量％的从La、Sc、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料。

Description

平面型显示装置
技术领域
本发明涉及使用了等离子体显示屏(PDP)的等离子体显示装置和场致发射显示装置等平面型显示装置。
背景技术
等离子体显示装置和场致发射显示装置等平面型显示装置，是使用了如图1所示那样的，由两块对置的玻璃基板、和在该玻璃基板之间形成的发光部构成的显示屏的图像显示装置。
在等离子体显示装置中，该显示屏具有的结构是，把两块配置有多条线状电极的玻璃基板配置成电极相对置，并且在两基板间填充气体，在前面板上形成产生等离子体放电的显示电极，在背面板上形成用于构成放电空间的隔壁，并在其内侧涂布有荧光体。Xe气密封在两块基板间，通过在显示电极间产生的等离子体放电而产生的紫外线激励荧光体，显示出RGB可见光。
在场致发射显示装置中，该显示屏具有的结构是，例如像在日本专利申请特开2001-101965号公报(专利文献1)中所公开的那样，使以矩阵状在绝缘性基板上配置冷阴极单元的电子发射元件而作成电子源的背面基板、与在透光性基板上设有通过来自电子源的电子碰撞而发光的荧光体的显示基板对置，并且把基板周边密闭，把内部作减压密封状态。此外，利用在显示区域内以支撑两基板的方式配置的、称为隔壁的构件(隔片)，把背面基板与前面基板的间隔保持为预定间隔。
在使用了这些显示屏的平面型显示装置中，例如等离子体显示装置，如图2所示，由屏、电源和各种电路、以及前面滤光器等构成。
以调整光学特性和进行强度上的保护为目的，在显示屏之前设置前面滤光器。与此不同，例如在特开2001-343898号公报(专利文献2)中公开了其结构为在显示屏的前面玻璃基板上直接形成透明导电膜和AR膜等而去掉了前面滤光器的等离子体显示装置。通过作成这样的结构可以谋求等离子体显示装置的薄型化和轻量化，但是，在使用现行的玻璃基板而去掉了前面滤光器时，未充分考虑到对于耐冲击等的强度。
<专利文献1>
日本专利申请特开2001-101965号公报
<专利文献2>
日本专利申请特开2001-344898号公报
考虑把平面型显示装置用作廉价的、能够简单地安装的壁挂式电视机。但是，当前市售的等离子体显示装置的32V型显示器部分(支架除外)的重量有24kg，为了将其设置在一般家庭的墙壁上，需要施工来增强墙壁等。因此，需要谋求平面型显示装置的进一步轻量化和薄型化。
对于平面型显示装置的显示用屏中使用的玻璃基板要求的高透光性、耐热性、化学稳定性、与其它构件的热膨胀系数匹配等，从这些需要的特性出发，不能使用化学强化玻璃和结晶化玻璃等那样的施行了强化处理的玻璃材料。因此，为了确保预定的强度就需要有预定的厚度，这成为与平面显示装置的薄板化、轻量化相反的问题。
例如在等离子体显示装置中，基板等中使用的玻璃材料的重量占全重量的1/3左右，为了谋求等离子体显示装置的轻量化，需要谋求玻璃基板等玻璃材料的薄型化、轻量化。
此外，在场致发射显示装置中，除了玻璃基板之外还需要隔片、用于密封周边部的框玻璃等，对于这些部件也需要一并轻量高强度化。
发明内容
因此，本发明的目的在于，通过研究玻璃材料，提供薄型化、轻量化的平面型显示装置。
用于解决上述课题的本发明的手段，是在两块基板间设有发光部的平面显示装置、或者是在两块基板间设有发光部的显示屏和在其表两侧设有滤光器的平面显示装置，其特征在于：在基板或滤光器的至少一个中使用了含有预定的稀土类元素的玻璃材料。
根据本发明，能够提供薄型、轻量且使用了高强度玻璃材料的平面型显示装置。
具体地说，本发明是一种平面型显示装置，至少由两块基板、和在该基板之间形成的发光部构成的图像显示屏和使用了该显示屏的平面型显示装置中，其特征在于：该基板中的至少一块基板是以SiO2为主成分，含有从La、Sc、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料；而且，是一种平面型显示装置，在至少由两块基板、和在该基板之间形成的发光部构成的图像显示屏和使用了该显示屏的平面型显示装置中，其特征在于：该基板中的至少一块基板以SiO2为主成分，是含有从La、Y、Gd、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料。
在上述平面型显示装置中，其特征在于：上述玻璃材料的组成按下面的氧化物换算(数量为重量％)，为SiO2：40～80、B2O3：020、Al2O3：0～25、R2O(R为碱金属)：5～20、R′O(R′为碱土类金属)：5～25、Ln2O3(Ln为从La、Sc、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少一种)：1～20；而且，在上述平面型显示装置中，其特征在于：上述玻璃材料的组成按下面的氧化物换算(数字为重量％)，为SiO2：50～70、Al2O3：5～25、R2O(R为碱金属)：7～20、Ln2O3(Ln为从La、Y、Gd、Yb、Lu中选出的至少一种)：1～10。
上述平面型显示装置，其特征在于：上述玻璃材料的密度为≤2.6g/cm3。
上述平面型显示装置，其特征在于：上述玻璃材料的转变点为≥450℃。
上述平面型显示装置，其特征在于：上述玻璃材料的转变点为≥600℃。
上述平面型显示装置，其特征在于：上述玻璃材料的热膨胀系数为70～90×10-7/℃。
上述平面型显示装置，其特征在于：上述玻璃材料的热膨胀系数是80～90×10-7/℃。
上述平面型显示装置，其特征在于：上述玻璃材料的杨氏模量为≥80GPa，杨氏模量除以密度所得的比杨氏模量为≥30GPa/(g/cm3)。
上述平面型显示装置，其特征在于：上述玻璃材料含有着色成分。
上述平面型显示装置，其特征在于：一块上述玻璃基板的厚度为≤2.5mm。
上述平面型显示装置，其特征在于：一块上述玻璃基板的厚度为≤2.0mm。
在上述图像显示屏和使用了该显示屏的平面型显示装置中，其特征在于：在该玻璃基板上，形成调整放电电极等的电特性的层和调整光学特征的层。
在上述图像显示屏和使用了该显示屏的平面型显示装置中，其特征在于：在该玻璃基板上形成在玻璃基板破坏了时防止玻璃飞溅的层。
在至少由两块基板、和在该基板之间形成的发光部构成的图像显示屏和使用了该显示屏的平面型显示装置中，其特征在于：在设置在该显示屏前面的前面滤色片中使用了上述任一项所述的玻璃材料。
在上述前面滤色片中，其特征在于：该玻璃材料是通过树脂等把多于等于两块玻璃材料层叠起来的层叠材料。
附图说明
图1为显示屏的剖面图。
图2为平面型显示装置的剖面图。
图3为平面型显示装置的剖面图。
图4为显示屏的剖面图。
具体实施方式
[实施例1]
图1示出显示屏的模式图，图2示出等离子体显示装置的模式图。等离子体显示装置由显示屏、电路、电源和设置在显示屏前面的前面滤光器构成。在本发明的等离子体显示装置中，与现有的玻璃基板(2.8mm厚)相比，可以对用于显示屏的前面板和背面板的玻璃基板的厚度进行薄板化，可以谋求平面型显示装置的薄型化和轻量化。
场致发射显示装置由相对配置的前面基板和背面基板、配置在这些基板间的隔片、和设置在基板周缘的框玻璃等构成。通过使用本发明的玻璃材料，可以与等离子体显示装置一样来谋求前面基板、背面基板的薄型化和轻量化。此外，隔片也依赖于电子源的设置间隔，但是，需要高度几mm、宽度几百μm左右的极薄、且宽高比大的形状。为了在压缩应力起作用的减压环境下长期稳定地使用这种形状的玻璃材料，必须提高玻璃材料本身的强度。这一点，如下面所示，与现有材料相比，具有高强度的本发明材料作为隔片材料是极其有效的。
而且，如图3所示，通过谋求玻璃基板的高强度化，在等离子体显示装置和场致发射显示装置的任一种装置中都还能够作成不需要前面滤光器的结构，能够进一步谋求平面型显示装置的薄型化、轻量化。即使在这样的去除了前面滤光器的结构的场合下，通过使用本发明的玻璃材料也能够在显示屏的前面板上形成当前在前面滤光器上形成的调整电特性的层和调整光学特性的层等。此外，还能够形成用来防备万一玻璃基板损坏了时防止损坏所引起的玻璃飞溅的层。还根据用途，即使在需要前面滤光器时，通过在前面滤光器中使用本发明的玻璃材料，由于前面滤光器能够薄型化，所以也能够谋求平面型显示装置的薄型化、轻量化。
作为薄板化的优点，除了上述那样的轻量化之外，还可以举出提高了平面型显示装置的显示性能。如图4所示，通过减薄玻璃材料的厚度能够减小从显示屏发光部发出的RGB发光的散布和RGB发光相互间重叠的区域，由此可以谋求平面型显示装置的高精细化。该RGB发光的宽度和重叠区域的减小量随玻璃材料的折射率和厚度等而变化，但是，在折射率相同时，通过把玻璃材料的厚度减小到一半，可以把宽度和重叠区域的大小减小到一半左右。
接着，说明本发明的玻璃材料。尺寸为1m见方的实际中的大型玻璃基板例如可利用浮选法来制作，但是，下面记述对于玻璃材料的各种特性进行评价的试制材料的制作方法。把秤量出确定了量的原料粉末放入白金制的坩埚中，混合后在电炉中在1600℃下熔化。在原料充分熔化后，把白金制的搅拌翼插入玻璃熔液中，搅拌约40分钟。之后，取出搅拌翼，在静置20分钟后使玻璃熔液流入加热到约400℃的石墨制的模具中，通过进行急冷而得到玻璃毛坯。之后，把毛坯再加热，直到各玻璃的玻璃转变温度附近，通过以1～2℃/分钟的冷却速度进行缓慢冷却来矫正变形。
在测定载荷500g、载荷施加时间15秒钟的条件下，在10个部位上测定显微维氏硬度(Hv)，取其平均值。再有，在施加载荷后经过20分钟后进行测定。试验片的形状为4mm×4mm×15mm。使用分光光度计，在可见光波长区域(380～770nm)内，根据对玻璃垂直入射的光在透射前后的强度比来测定透射比。试样的形状为15mm×25mm×1mm。
表1示出本发明中研究的玻璃材料的组成和显微维氏硬度(Hv)。
表1
No.     配合比例(重量比) Hv
SiO2 B2O3 Al2O3 Na2O Li2O K2O CaO MgO SrO ZrO2 BaO ZnO Yb2O3
1 62.0 9.0 10.5 6.7 3.8 2.0 - 6.0 - - - - 0.0 535
2 62.0 9.0 10.5 6.7 3.8 2.0 - 6.0 - - - - 0.5 540
3 62.0 9.0 10.5 6.7 3.8 2.0 - 6.0 - - - - 1.0 571
4 62.0 9.0 10.5 6.7 3.8 2.0 - 6.0 - - - - 3.1 583
5 62.0 9.0 10.5 6.7 3.8 2.0 - 6.0 - - - - 5.3 605
6 62.0 9.0 10.5 6.7 3.8 2.0 - 6.0 - - - - 12.0 628
7 62.0 9.0 10.5 6.7 3.8 2.0 - 6.0 - - - - 18.0 646
8 62.0 9.0 10.5 6.7 3.8 2.0 - 6.0 - - - - 25.0 666
9 62.0 9.0 10.5 6.7 3.8 2.0 - 6.0 - - - - 45.0 -
10 56.5 11.0 14.0 6.7 3.8 2.0 - 6.0 - - - - 0.0 553
11 71.0 4.0 6.5 6.7 3.8 2.0 - 6.0 - - - - 0.0 542
12 56.5 11.0 14.0 6.7 3.8 2.0 - 6.0 - - - - 5.3 572
13 71.0 4.0 6.5 6.7 3.8 2.0 - 6.0 - - - - 5.3 548
14 64.0 - 16.0 7.5 3.5 - 1.0 7.0 - 1.0 - - 0.0 593
15 64.0 - 16.0 7.5 3.5 - 1.0 7.0 - 1.0 - - 3.1 635
16 64.0 - 16.0 7.5 3.5 - 1.0 7.0 - 1.0 - - 5.3 655
17 64.0 - 16.0 7.5 3.5 - 1.0 7.0 - 1.0 - - 12.0 676
18 64.0 - 16.0 7.5 3.5 - 1.0 7.0 - 1.0 - - 25.0 697
19 72.5 - 1.5 14.0 - - 8.0 4.0 - - - - 0.0 491
20 72.5 - 1.5 14.0 - - 8.0 4.0 - - - - 3.1 536
21 72.5 - 1.5 14.0 - - 8.0 4.0 - - - - 5.3 559
22 72.5 - 1.5 14.0 - - 8.0 4.0 - - - - 12.0 577
23 72.5 - 1.5 14.0 - - 8.0 4.0 - - - - 18.0 588
24 72.5 - 1.5 14.0 - - 8.0 4.0 - - - - 25.0 594
25 60.0 - 7.0 4.0 - 6.0 4.5 2.0 7.0 2.5 7.0 - 0.0 577
26 60.0 - 7.0 4.0 - 6.0 4.5 2.0 7.0 2.5 7.0 - 3.1 601
27 60.0 - 7.0 4.0 - 6.0 4.5 2.0 7.0 2.5 7.0 - 5.3 623
28 60.0 - 7.0 4.0 - 6.0 4.5 2.0 7.0 2.5 7.0 - 12.0 644
29 60.0 - 7.0 4.0 - 6.0 4.5 2.0 7.0 2.5 7.0 - 18.0 668
30 60.0 - 7.0 4.0 - 6.0 4.5 2.0 7.0 2.5 7.0 - 25.0 689
31 63.0 - 3.0 2.0 - 10.0 3.5 6.5 11.0 - 1.0 - 0.0 556
32 63.0 - 3.0 2.0 - 10.0 3.5 6.5 11.0 - 1.0 - 3.1 583
33 63.0 - 3.0 2.0 - 10.0 3.5 6.5 1.0 - 1.0 - 5.3 602
34 53.0 - 3.0 2.0 - 10.0 3.5 6.5 1.0 - 1.0 - 12.0 633
35 63.0 - 3.0 2.0 - 10.0 3.5 6.5 1.0 - 1.0 - 18.0 648
36 63.0 - 3.0 2.0 - 10.0 3.5 6.5 1.0 - 1.0 - 25.0 665
37 65.0 - 6.0 4.0 9.0 1.0 - - - - - 2.0 0.0 556
38 65.0 - 6.0 4.0 9.0 1.0 - - - - - 2.0 3.1 595
39 65.0 - 16.0 4.0 9.0 1.0 - - - - - 2.0 5.3 618
40 65.0 - 6.0 4.0 9.0 1.0 - - - - - 2.0 12.0 633
41 65.0 - 16.0 4.0 9.0 1.0 - - - - - 2.0 18.0 648
42 65.0 - 6.0 4.0 9.0 1.0 - - - - - 2.0 25.0 665
No.1玻璃是以SiO2、Al2O3、B2O3为主成分的铝硼硅系玻璃。以该玻璃为基本组成，对该100重量份添加了稀土类氧化物。表1中，No.2～8是在No.1玻璃中，以重量比0.5～25添加了作为稀土类氧化物之一的氧化镱(Yb2O3)的玻璃。No.9是以重量比45含有氧化镱的玻璃，但是，在玻璃熔化时Yb2O3原料粉末残留在玻璃中，难以得到均匀的玻璃。No.10、11是对No.1玻璃100重量份改变SiO2、Al2O3、B2O3的添加量而制作的玻璃。No.12、13玻璃是在No.10、11玻璃中，以重量比5.3添加了Yb2O3的玻璃。
No.14是以SiO2、Al2O3为主成分的铝硅系玻璃。No.15～18是在No.14玻璃中，以重量比3.1～25添加了Yb2O3的玻璃。
No.20～24是在No.19玻璃中，No.26～30是在No.25玻璃中，No.32～36是在No.31玻璃中，No.38～42是在No.37玻璃中，以重量比3.1～25分别添加了Yb2O3的玻璃。
表2作为比较例示出通过碱置换进行了化学强化的玻璃的特性。
在此，No.43～48分别是对于No.1、14、19、25、31、37玻璃施行了化学强化处理的玻璃。
        表2
  No.   Hv
  43   572
  44   630
  45   530
  46   600
  47   580
  48   585
把加工成约1.0mm的平板的玻璃，在380℃的硝酸钙溶液中浸渍40分钟，进行了化学强化。化学强化层的厚度约为10μm。如表2所示，可以看出，与强化前的玻璃相比，通过强化Hv约提高4～8％。
以该化学强度玻璃的Hv的结果为基础，对表1所示玻璃的强度进行评价。在No.2～No.8玻璃中，在Yb2O3的添加量为重量比0.5的No.2中，与No.1玻璃相比显微维氏硬度提高了，但与No.43相比其提高量较小，达不到化学强化玻璃的硬度。在Yb2O3的添加量为重量比3.1的No.4中，可以看出超过了No.43化学强化玻璃的Hv。在进一步增加了Yb2O3添加量的No.5～8玻璃中，Hv进一步提高。如上所述，在添加了Yb2O3时，能够使Hv显著提高。在对于No.14、19，25、31、37玻璃施行了化学强化处理的No.44～48玻璃中，也得到了同样的结果。
此外，如No.10～13所示，当与改变其它可以认为是使机械强度提高的SiO2和Al2O3之类的成分时的Hv提高量进行比较时，添加了Yb2O3时是有效的。再有，在玻璃的基本组成不同的No.14～No.18玻璃和No.19～No.24玻璃中，通过添加Yb2O3机械特性也同样提高了。
接着，进行了No.1玻璃、No.4玻璃、和用于比较的No.43化学强化玻璃的三点抗弯强度试验。表3示出三点抗弯强度的平均值(σ/MPa)。
             表3
  No.   n   σ(MPa)
  1   20   331
  5   20   398
  43   20   388
使用玻璃厚度1.0mm、宽度4mm、长度40mm的试验片，进行了评价。下部跨度为30mm。试验片数(n)，各试样全是20片。施加的载荷为W时，三点抗弯强度σ(MPa)为：
σ＝(3lw/2at2)
在此，l：下部跨度，a：试验片的宽度，t：试验片的厚度。
No.1玻璃的平均三点抗弯强度为153MPa。No.5玻璃中，平均三点抗弯强度为232MPa，强度提高约50％，具有与化学强化玻璃同等的强度。
表4示出No.2～No.8玻璃的光透射率。如这里所示，哪一个都显示出≥80％的值。
         表4
  No.   透射率(％)
  2   92.4
  3   92.2
  4   92.0
  5   92.0
  6   90.8
  7   84.7
  8   80.5
接着，对No.1玻璃100重量份添加稀土类元素氧化物4重量份，作成了玻璃。表5示出所添加的稀土类元素的种类和所得到的玻璃的显微维氏硬度(Hv)、以及光透射率。
              表5
  No.   Ln   Hv   透射率(％)
  49   Y   558   92
  50   La   555   92
  51   Pr   591   78
  52   Nd   591   60
  53   Sm   593   81
  54   Eu   587   90
  55   Gd   583   92
  56   Dy   601   90
  57   Ho   590   68
  58   Er   590   70
  59   Tm   590   90
  60   Yb   590   92
  61   Lu   593   91
观察显微维氏硬度，则可见添加了哪一种稀土类元素时都提高了。特别是，添加了所谓重稀土类元素时，提高的程度大。这些硬度的值≥580，比化学强化玻璃的Hv大。在No.49、50、54、55、56、59、60、61玻璃中，透射率显示出≥90％的值。
特别希望，作为对图像进行显示的一侧的前面板和前面滤光器中使用的玻璃材料本身的光透射率高，根据这一点，显示出高透射率的No.42、43、47、48、49、52、53、54玻璃材料适用于前面板和前面滤光器。但是，例如在等离子体显示装置中，为了对显示图像进行色校正，在前面滤色片上形成MBP(多带通)滤色器，实际上通过经过该滤色器光透射率已降低了，因此，通过对滤色器的特性进行调整，即使是透射率不到90％的玻璃材料也能够使用。
此外，在PDP中，利用发光部产生紫外线来激励荧光体而进行RGB发光，但是，所产生的紫外线的一部分到达前面板，当前面板本身发光时，担心对显示图像的图像质量产生坏影响。可是，当紫外线(波长265nm)碰到表5的玻璃材料后，关于Y、La、Gd、Yb、Lu，未观察到紫外线引起的发光。因此，作为进行添加的稀土类元素的种类，Y、La、Gd、Yb、Lu是更加优选的。
如表1所示，稀土类氧化物的含量超过20重量％时，由于未熔化部和玻璃的不均匀化等使机械性降低，是不优选的。此外，不到1重量％时，机械强度提高的效果小。因此，稀土类氧化物的含量为1～20重量％，是优选的。但是，含量超过10重量％时，由于玻璃材料开始失去透明性，光透射率降低，所以1～10重量％是更加优选的。
接着，研究母玻璃的组成。SiO2的含量不到40重量％时，由于损害机械强度和化学稳定性，所以是不优选的。此外，SiO2的含量超过80重量％时，熔化性降低，脉筋大量产生。基于上述，SiO2的含量为40～80重量％是优选的，而且，50～70重量％是更加优选的。
在使母玻璃含有B2O3后，得到在流动性方面优异的玻璃。但是，其含量超过20重量％时，含有稀土类而产生的机械强度提高的效果减小了。因此，B2O3的含量≤20重量％是优选的。但是，在碱金属氧化物与B2O3混合存在时，由于在玻璃熔化中促进碱金属的蒸发，损坏熔化炉的炉壁材料等，成为成本上升的主要原因，所以优选地，特别是在大量生产阶段中不使碱金属氧化物与B2O3混合存在。
接着，研究碱金属氧化物。碱金属氧化物(Li2O、Na2O、K2O)含量的总计超过20重量％时，化学稳定性降低。但是，由于添加碱金属氧化物具有使玻璃材料的热膨胀系数增大的作用，所以优选地，碱金属氧化物含量的总量为5～20重量％，而且，更加优选地，为7～20重量％。在碱土类金属氧化物时，超过25重量％时，化学稳定性降低。但是，与碱金属氧化物一样，由于添加碱土类氧化物也具有使玻璃材料的热膨胀系数增大的作用，与碱金属氧化物相比不使玻璃材料的转变点降低，所以优选地，碱土类金属氧化物的含量为5～25重量％。
此外，从使玻璃低熔点化的意义上可以认为碱金属氧化物与碱土类金属氧化物具有同样的效果，但是，其总计量不到5重量％时，流动性变坏，波筋大量产生。此外，超过40重量％时，化学稳定性降低，由此可知，优选地，碱金属氧化物和碱土类金属氧化物含量的总计为≥5重量％、且不到40重量％。
Al2O3在使玻璃的机械强度和化学稳定性增加方面是有效的，≥5重量％时其效果是显著的。但是，含量超过25重量％时，玻璃的流动性降低，是不优选的。因此，Al2O3的含量≤25重量％是优选的，而且5～25重量％是更加优选的。
此外，除了上述氧化物以外，也可以添加ZnO、ZrO2等。
添加ZnO时，具有在促进玻璃熔化的同时提高玻璃耐久性的效果。特别是，当含有≥0.5重量％时其效果更加显著，是优选的。但是，超过10重量％时，玻璃的透明消失性增加，得不到均质性高的玻璃。
添加ZrO2时，具有提高玻璃耐久性的效果。特别是，含量在0.5～5重量％的范围内时其效果更加显著，是优选的。但是，含量超过5重量％时，在玻璃熔化变得困难的同时，玻璃的透明消失性增大。
此外，为了去除加工所产生的微损伤，优选地，使用氟酸、氟硝酸、氟硫酸、已缓冲处理的氟酸等对于本发明玻璃材料的外周端面和倒角面进行蚀刻处理。如果进行该处理，就可以谋求抗弯强度至少提高约30％。特别是，如果对于作为玻璃成分而含有稀土类氧化物的玻璃进行蚀刻，就可以得到非常高的强度。
通过添加稀土类元素，本发明的玻璃材料得到了足够的强度。因此，不需要现有的作为玻璃材料强化法的化学强化那样的表面强化处理。即，其特征在于，没有在玻璃表面上产生残余应力的压缩强化层。在表面上有无压缩强化层，可以通过例如从表面照射激光光线并使用棱镜对反射光进行分光的方法来测定。利用上述方法对本发明的玻璃材料进行测定时，确认了，在玻璃材料内部与表面上几乎没有残余应力差，即没有表面应力层。
本发明的玻璃的特征在于，在表面部不存在压缩强化层，玻璃内部的应力分布实质上是均匀的。其结果，即使其深度与化学强化玻璃的压缩强化层深度为程度相同的裂纹进入到本发明的玻璃表面，也不会像化学强化玻璃那样地全体粉碎。
此外，在化学强化玻璃中，由于在表面形成了压缩强化相、在内部形成了用于求得平衡的拉伸相，所以存在着为了具有预定的强度，根据该强度而限制厚度的问题。但是，与此不同，在本发明的玻璃材料中，由于不需要表面应力层，所以没有化学强化玻璃场合那样的厚度制约，能够制作更薄的玻璃。现有的玻璃基板为了确保机械强度，厚度需要2.8mm左右，但是，在本发明的玻璃中，由于不施行特别的强化处理就强化了玻璃材料，所以玻璃基板的厚度也可以比现有的材料减薄，可实现平面型显示装置的薄型、轻量化。
在本发明的显示屏和平面型显示装置中，由于能够减薄玻璃基板，所以由此能够减小玻璃材料的重量并且能够减小显示屏和平面型显示装置的重量，但是，另一方面，由于玻璃材料的密度增大时减小玻璃基板薄型化所产生的重量减少的效果，所以玻璃材料的密度≤2.8g/cm3是优选的，而且，≤2.6g/cm3是更加优选的。
本发明的玻璃材料的转变点≥450℃是优选的，而且，≥600℃是更加优选的。这是因为，在显示屏的制造过程中施行加热到接合工序和真空排气工序等的高温的热处理，当玻璃材料的转变点比在各显示屏的制造工序中实施或预想的热处理工序的最高温度低时，在玻璃基板中产生残余应力，导致显示屏不合格或损坏。
根据与密封玻璃材料等其它构件的热膨胀系数的关系，本发明的玻璃材料的热膨胀系数为70～90×10-7/℃是优选的，而且，为80～90×10-7/℃是更加优选的。这是因为，热膨胀系数比该值大或比该值小时，热膨胀系数差导致在接合部附近产生残余应力，造成屏不合格或损坏。
本发明的玻璃材料的杨氏模量、比杨氏模量(杨氏模量除以密度所得的值)分别为≥80GPa和≥30GPa/(g/cm3)，是优选的。这是因为，杨氏模量、比杨氏模量的值比该值小时玻璃基板的挠量比现行的材料大，伴随着操作性的降低导致在制造工序中的不合格和成品率的恶化。
与现有的玻璃基板材料相比，本发明中由于能够不增大玻璃材料的密度而把玻璃基板的厚度比现行的材料减薄，所以能够期待平面型显示装置的薄型、轻量化。而且，通过谋求平面型显示装置的轻量化，可以期待减轻装置搬运和设置的麻烦和成本。进而，能够把平面型显示装置直接设置在墙壁等上。
特别是，在现行的等离子体显示装置的场合，玻璃材料在显示器部的重量中所占的比例约为35％，但是，通过减薄玻璃基板，在减小该比例的同时能够降低装置的重量。
在减薄了玻璃基板的厚度时，在2.5mm时，能够使玻璃基板(两块)的重量降低现行基板的约21％和20％；2.0mm时，能够降低57％甚至更大幅度。因此，作为玻璃基板的厚度为≤2.5mm是优选的，而且，≤2.0mm是更加优选的。
本发明的玻璃材料在强化机构的关系方面，由于能够制作每一块玻璃的厚度较薄的玻璃，所以对于特别面向需要强度的用途，通过把多于等于两块的玻璃经过树脂进行层叠就能够进一步提高强度。通过把这样的层叠玻璃用于前面滤光器，能够进一步提高平面型显示装置的可靠性。但是，由于玻璃材料的总计重量与层叠块数成正比而增加，所以希望层叠玻璃材料的总计厚度为同等于或小于一块材料，以使重量不过重。
此外，在该层叠玻璃材料的场合，在玻璃层叠时，把金属、陶瓷、碳纤维、玻璃纤维等的细丝配置在树脂层内，可以进一步提高强度。
而且，作为在上述玻璃材料内配置细丝的方法，也可以把金属、陶瓷等的细丝配置在玻璃内部。此时，在玻璃原料在高温下处于熔化状态时，插入耐热性的金属、陶瓷等的细丝，通过进行冷却、固化，能够制成引入了细丝的玻璃板。通过把细丝配置在上述透明玻璃内，能够期待防止重物碰撞产生的玻璃碎片的落下、飞溅，特别适用于设置在室外的平面型显示装置。
本发明的玻璃材料通过含有各种元素而能够使玻璃材料着色。作为着色元素，是对可见光(380～780nm)的光进行吸收的成分，除了稀土类元素之外，还可以举出铁、钴、镍、铬、锰、钒、硒、铜、金、银等。通过根据用途适量添加这些元素对玻璃材料施行着色，可以谋求提高平面型显示装置的对比度。
接着，对实施例的No.1、4、5、7玻璃；与作为比较例No.37的化学强化玻璃的耐水性、耐热性、表面粗糙度进行了评价。所制作的玻璃试样为75mm×25mm×1.0mm。表6示出所得到的基板的耐水性、耐热性、表面粗糙度。
                      表6
  No   耐水性碱浓度(ppm)   耐热性   Ra(nm)
  1   5.0   ○   0.6
  4   2.O   ○   0.1
  5   2.0   ○   0.2
  7   2.0   ○   0.3
  43   11.0   △   0.9
关于耐水性，把基板在70℃的80ml纯水中浸渍20个小时，认真地检测溶出的全部碱、碱土类元素量，用ppm表示总溶出量。关于耐热性，在真空中，把基板加热到350℃，之后，对表面部进行二次离子质量分析。用△表示在表面层中观察得到碱离子的扩散，用○表示观察不到该扩散的情况。
如果观察耐水性，则与No.37化学强化玻璃相比，No.4、5、7的溶出碱量少，是良好的。在耐热性试验中也同样，在No.37化学强化玻璃基板上，在表面层检测出较多碱元素，可知，发生了离子的移动。如上所述，在化学强化了的玻璃基板中，容易发生碱元素的移动，是不稳定的，与此不同，在本发明的玻璃基板中，热的、化学的稳定性是良好的。
接着，如果观察表面粗糙度，则在No.4、5、7玻璃基板中，Ra＝0.1～0.3nm，得到良好的平滑性。此外，耐水性试验后的表面粗糙度Ra＝0.2～0.4nm，也显示出高的平滑性。另一方面，在No.37玻璃中，Ra＝0.9nm，在耐水试验后Ra＝1.5，成为较大的值。而且，与未添加稀土类氧化物的No.1玻璃相比，哪一种都得到了良好的结果。这样，与No.1、37等相比，本发明材料由于在化学稳定性方面优异，所以即使在玻璃材料之上形成了透明导电膜和反射防止膜等时，这些膜在时效稳定性方面也是优异的。此外，在No.10～36玻璃材料中也得到了同样的结果。
接着，以模拟玻璃基板的长期耐风化性为目的，进行了高温和耐湿试验。把实施例No.4玻璃材料和作为比较例No.37化学强化玻璃材料同样地放置在85℃、温度85％的环境下，观察了变化。在比较例的化学强化玻璃中，在试验开始后500个小时的瞬间观察到表面泛白，但是，实施例No.4玻璃材料中未特别观察到变化。
可以认为，表面泛白是由于玻璃内的碱元素靠周围的潮气等移动到玻璃表面并析出而产生的。在表面侧的玻璃基板材料上产生泛白时，造成所显示的图像劣化。可以认为，在化学强化玻璃中，由于玻璃内的碱元素容易移动到玻璃表面，所以容易产生这种泛白。另一方面，在本发明的玻璃中，由于玻璃内的碱元素难以移动到玻璃表面，所以难以产生这种泛白，可以期待耐风化性相应提高。
如图3所示，在去除了前面滤光器的结构的场合下，在显示屏的前面板上形成调整电特性的层和调整光学特性的层、以及用来防备万一玻璃基板损坏了时防止损坏所引起的玻璃飞溅的层等，但是，本发明的玻璃材料，由于如上所述碱成分难以向玻璃表面移动，在化学上是稳定的，所以即使在玻璃材料的表面上形成了这些层的场合下，也具有难以产生层的剥离和性能劣化等这样的优点。
当平面型显示装置被设置在室外时，由于长时间放置在室外，当然担心污垢附着于表面，结果使图像显示性能降低。通过在玻璃的表面形成光催化剂层，利用光能量使附着于玻璃表面上的污垢分解并与降水时的清洗效果相结合，表面的清洁变得容易维护，其结果能够抑制图像显示性能的降低。
此时，如果使用现有的化学强化玻璃，则由于来自玻璃内部的碱元素的移动，光催化剂层容易剥离。另一方面，本发明的玻璃中，玻璃内的碱元素难以移动到玻璃表面，如表6所记述的那样，与化学强化玻璃材料相比，能够使碱溶出量降低到1/5以下，因此，光催化剂层难以剥离，与化学强化玻璃相比，5倍以上的长时间的维护管理变得容易。

Claims (30)

1.一种平面型显示装置，至少具有两块基板、和设置在该基板之间的发光部，其特征在于：
该基板中的至少一块基板是以SiO2为主成分，含有1～20重量％的从La、Sc、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料。
2.一种平面型显示装置，至少具有两块基板、和在该基板之间形成的发光部，其特征在于：
该基板中的至少一块基板是以SiO2为主成分，含有1～10重量％的从La、Y、Gd、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料。
3.一种平面型显示装置，具有至少由两块基板和设置在该基板之间的发光部构成的图像显示屏、以及设置在该图像显示屏的显示面侧的滤光器，其特征在于：
上述滤光器是以SiO2为主成分，含有1～20重量％的从La、Sc、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料。
4.一种平面型显示装置，具有至少由两块基板和设置在该基板之间的发光部构成的图像显示屏、以及设置在该图像显示屏的显示面侧的滤光器，其特征在于：
上述滤光器是以SiO2为主成分，含有1～10重量％的从La、Y、Gd、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料。
5.根据权利要求3或4所述的平面型显示装置，其特征在于：
该前面滤光器是通过粘接层把多于等于两块的玻璃材料层叠起来得到的层叠材料。
6.一种平面型显示装置，由在内表面上具有电子源阵列的背面基板；以及在内表面上具有包含与上述电子源阵列对应的排列的荧光体图形和加速电极、且以其外表面作为显示面的前面基板构成，具有使上述背面基板与上述前面基板的各内表面相对置、使密封材料介于在两基板周缘上具有的密封部之间进行密封而形成的真空容器，其特征在于：
该基板中的至少一块基板是以SiO2为主成分，含有1～20重量％的从La、Sc、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料。
7.一种平面型显示装置，由在内表面具有电子源阵列的背面基板；以及在内表面具有包含与上述电子源阵列对应的排列的荧光体图形和加速电极、且以其外表面作为显示面的前面基板构成，具有使上述背面基板与上述前面基板的各内表面对置、使密封材料介于在两基板周缘上具有的密封部之间进行密封而形成的真空容器，其特征在于：
该基板中的至少一块基板是以SiO2为主成分，含有1～10重量％的从La、Sc、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料。
8.根据权利要求6或7所述的平面型显示装置，其特征在于：
上述背面基板是平坦的，在上述前面基板的周缘具有形成为一体的缘框，使密封材料介于该缘框的端面与上述背面基板之间进行密封。
9.根据权利要求6～8中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
在上述背面基板和上述前面基板的各周缘上该背面基板和前面基板具有分体的框玻璃，使密封材料介于上述背面基板与上述前面基板和上述框玻璃之间进行密封，
该框玻璃是以SiO2为主成分，含有1～20重量％的从La、Sc、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料。
10.根据权利要求6～8中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
在上述背面基板和上述前面基板的各周缘上该背面基板和前面基板具有分体的框玻璃，使密封材料介于上述背面基板与上述前面基板和上述框玻璃之间进行密封，
该框玻璃是以SiO2为主成分，含有1～10重量％的从La、Sc、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料。
11.根据权利要求6～10中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
在把上述背面基板与上述前面基板密封而形成的真空容器的内部，具有用于保持该背面基板与前面基板的间隙的隔片，使密封材料介于该隔片和上述背面基板和上述前面基板之间进行密封，
该隔片是以SiO2为主成分，含有1～20重量％的从La、Sc、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料。
12.根据权利要求6～10中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
在把上述背面基板与上述前面基板密封而形成的真空容器的内部具有用于保持该背面基板与前面基板的间隙的隔片，使密封材料介于该隔片和上述背面基板和上述前面基板之间进行密封，
该隔片是以SiO2为主成分，含有1～10重量％的从La、Sc、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料。
13.根据权利要求1～12中的任一项所述的具有真空容器、和设置在该真空容器的前面基板侧的滤光器的平面型显示装置，其特征在于：
该滤光器是以SiO2为主成分，含有1～20重量％的从La、Sc、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料。
14.根据权利要求1～12中的任一项所述的具有真空容器、和设置在该真空容器的前面基板侧的滤光器的平面型显示装置，其特征在于：
该滤光器是以SiO2为主成分，含有1～10重量的从La、Sc、Y、Ce、pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少一种的玻璃材料。
15.根据权利要求13或14所述的平面型显示装置，其特征在于：
该前面滤光器是通过粘接层把多于等于两块玻璃材料层叠起来得到的层叠材料。
16.根据权利要求1～15中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
上述玻璃材料的组成按氧化物换算，为SiO2：40～80重量％、B2O3：0～20重量％、Al2O3：0～25重量％、R2O(R为碱金属)：5～20重量％、R′O(R′为碱土类金属)：5～25重量％、Ln2O3(Ln为从La、Sc、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中选出的至少一种)：1～20重量％。
17.根据权利要求1～15中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
上述玻璃材料按氧化物换算，为SiO2：50～70重量％、Al2O3：5～25重量％、R2O(R为碱金属)：7～20重量％、Ln2O3(Ln为从La、Y、Gd、Yb、Lu中选出的至少一种)：1～10重量％。
18.根据权利要求1～17中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
该玻璃材料含有着色成分。
19.根据权利要求1～18中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
在上述基板上设有调整放电电极的电特性的层或调整光学特性的层中的任一者或者两者。
20.根据权利要求1～19中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
具有在该玻璃材料被破坏时减少玻璃材料的飞溅量的层。
21.根据权利要求1～20中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
上述玻璃材料的密度为≤2.6g/cm3。
22.根据权利要求1～21中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
上述玻璃材料的转变点为≥450℃。
23.根据权利要求1～21中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
上述玻璃材料的转变点为≥600℃。
24.根据权利要求1～23中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
上述玻璃材料的热膨胀系数为70～90×10-7/℃。
25.根据权利要求1～23中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
上述玻璃材料的热膨胀系数是80～90×10-7/℃。
26.根据权利要求1～25中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
该玻璃材料的杨氏模量为≥80GPa。
27.根据权利要求1～26中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
该玻璃材料的杨氏模量除以密度所得的比杨氏模量为≥30GPa/(g/cm3)。
28.根据权利要求1～27中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
一块上述玻璃基板的厚度为≤2.5mm。
29.根据权利要求1～27中的任一项所述的平面型显示装置，其特征在于：
一块上述玻璃基板的厚度为≤2.0mm。
30.一种图像显示屏，是至少由两块基板、和设置在该基板之间的发光部构成的平面型显示装置用图像显示屏，其特征在于：
用于根据权利要求1～19中的任一项所述的平面型显示装置中。
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