JP2002053341A - 無機elディスプレイガラス基板 - Google Patents
無機elディスプレイガラス基板Info
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Abstract
成されても熱変形が起こらず、またソーダライムガラス
基板に比べて体積電気抵抗率が高く、軽量化、大型化が
可能な無機ELディスプレイガラス基板を提供すること
である。 【構成】 アルミノシリケート系ガラスであって、Ca
O、SrO、BaO、ZrO2の含有量が質量百分率
で、CaO 0〜13%、SrO 0〜13%、BaO
0〜13%、ZrO2 0〜10%、CaO+SrO
+BaO+ZrO20〜13%の範囲にあり、歪点が5
20℃以上であることを特徴とする。
Description
ルミネッセンス)ディスプレイガラス基板に関するもの
である。
示が鮮明であり、画像の微細化が容易であるため高品位
画像が実現でき、フルカラー化が可能であるなど、多く
の利点を有するため、今後表示装置として益々普及する
傾向にある。
すように、背面基板10上に金属電極11、第1の誘電
体層12、無機EL発光体層13、第2の誘電体層1
4、ITO電極15、RGBカラーフィルター16、前
面基板17が順番に積層された構造を有している。
レイは、金属電極11とITO電極15に電圧を印加し
て無機EL発光体層13を励起することにより光を発生
させ、これをRGBカラーフィルター16で色変換する
ようになっている。
プレイは、家庭用テレビ等に利用することが試みられて
おり、大型ディスプレイ用として、40〜60型程度の
大きさの基板が要求されている。また12型以下の小型
ディスプレイを作製する場合でも、1枚毎に背面基板を
作製するよりも、一旦大型基板を作製してから、それを
複数枚に分割切断する方が、遙かに生産効率が高いた
め、この点からも基板の大型化が望まれている。
において、背面基板に誘電体層や蛍光体層を形成するに
は、これらの材料をペースト法等で背面基板に塗布し、
乾燥した後、約800℃で焼成する方法が採られてい
る。そのため、背面基板としては、耐熱性の高いアルミ
ナ基板が主に使用されている。
ことは非常に困難であり、コストが極めて高くなるとい
う問題がある。しかもアルミナ基板は、密度が4g/c
m3程度と大きいため、無機ELディスプレイの軽量化
を図る際の大きな障害となっている。
板として用いることが検討されている。そこで、まず、
無機ELディスプレイの前面基板に使用されているソー
ダライムガラス基板を用いることが検討された。このガ
ラス基板は、安価であり、また、大板状に成形可能で、
密度も低いという特徴を有している。しかしながら、ソ
ーダライムガラス基板は耐熱性が低く、これを800℃
の高温で焼成すると、熱変形を起こすため、背面基板と
しては使用できない。
を下げるため、焼成温度の低温化が図られ、現在では6
50〜700℃程度の温度で均一な誘電体層や発光体層
を形成する技術が開発され、満足な色純度のディスプレ
イを作製できるようになってきているが、このような焼
成条件であっても、背面基板としてソーダライムガラス
基板を使用すると、やはり熱変形を起こす。
に用いようとすると、誘電体層と発光体層の焼成を65
0℃以下の温度、すなわちガラス基板が熱変形しない温
度で行う必要があるが、このような低温焼成では、均一
な誘電体層や発光体層が得られず、無機ELディスプレ
イの色純度が著しく悪くなり、使用に耐えなくなる。
の体積電気抵抗率(log ρ)が8.4Ω・cmと低
く、ガラス中のアルカリ成分の移動度が大きいため、こ
れを無機ELディスプレイの背面基板として用いると、
ガラス中のアルカリ成分が金属電極と反応し、電極材料
の電気抵抗を変化させるという問題もある。
ものであり、650〜700℃で焼成されても熱変形が
起こらず、またソーダライムガラス基板に比べて体積電
気抵抗率が高く、軽量化、大型化が可能で背面基板とし
て好適な無機ELディスプレイガラス基板を提供するこ
とである。
を達成すべく種々の実験を繰り返した結果、650〜7
00℃の焼成工程で熱変形を起こさないためには、ガラ
スの歪点が520℃以上以上であれば良いことを見いだ
し、本発明を提案するに至った。
ラス基板は、アルミノシリケート系ガラスであって、C
aO、SrO、BaO、ZrO2の含有量が質量百分率
で、CaO 0〜13%、SrO 0〜13%、BaO
0〜13%、ZrO2 0〜10%、CaO+SrO
+BaO+ZrO2 0〜13%の範囲にあり、歪点が
520℃以上であることを特徴とする。
基板は、30〜380℃の温度範囲における熱膨張係数
が50〜100×10-7/℃からなることを特徴とす
る。
歪点が520℃以上(好ましくは550℃以上、より好
ましくは570℃以上)であるため、背面基板として使
用し、650〜700℃で焼成されても熱変形を起こす
ことがない。しかも、アルミノシリケート系ガラスはソ
ーダライムガラスに比べて、体積電気抵抗率が高いた
め、無機ELディスプレイの電極材料の電気抵抗値が変
化し難い。
板は、ソーダライムガラス基板に比べて割れやすいとい
う欠点があるが、CaO、SrO、BaO、ZrO2が
ガラスの耐クラック性を悪化させる成分であることを見
いだし、これら成分の合量を13%以下に制限している
ため、本発明の無機ELディスプレイガラス基板は、耐
クラック性が高く、割れにくい。
数を、30〜380℃の温度範囲において50〜100
×10-7/℃(好ましくは、60〜90×10-7/℃)
とし、前面基板や誘電体層の熱膨張係数に近似させる
と、前面基板や誘電体材料との間で熱応力が発生するこ
ともないため、より好ましい。
形可能であるため、40〜60型の大型ディスプレイ基
板を安価に作製することができ、しかも一旦、大板ガラ
スを作製してから、それを複数枚に分割切断することに
よって、12型以下の小型ディスプレイ基板を安価に作
製することも可能である。
形法、すなわちフロート法、ロールアウト法、スロット
ダウンドロー法、オーバーフローダウンドロー法等によ
って作製することができ、これらの方法によって大型の
基板状に成形することが可能である。
の具体的組成は、SiO2 45〜85%、Al2O3
1〜20%、MgO 0〜15%、CaO 0〜13
%、SrO 0〜13%、BaO 0〜13%、Li2
O 0〜2%、Na2O 0〜10%、K2O 0〜20
%、ZrO2 0〜10%、CaO+SrO+BaO+
ZrO2 0〜13%である。
つの組成を有するものが好ましい。SiO2 45〜8
5%(好ましくは50〜70%)、Al2O3 1〜20
%(好ましくは1〜15%)、MgO 0〜15%(好
ましくは1〜7%)、CaO 0〜13%(好ましくは
1〜10%)、SrO 0〜13%(好ましくは0〜8
%)、BaO 0〜13%(好ましくは0〜8%)、L
i2O 0〜2%(好ましくは0〜1%)、Na2O 0
〜10%(好ましくは0〜6%)、K2O0〜20%
(好ましくは4〜15%)、ZrO2 0〜10%(好
ましくは0〜7%)、CaO+SrO+BaO+ZrO
2 7〜13%(好ましくは8〜12%)からなる組成
を有するもの。
しくは50〜70%)、Al2O31〜20%(好ましく
は1〜15%)、MgO 0〜15%(好ましくは1〜
7%)、CaO 0〜6%(好ましくは1〜5%)、S
rO 0〜13%(好ましくは0〜8%)、BaO 0
〜13%(好ましくは0〜8%)、Li2O 0〜2%
(好ましくは0〜1%)、Na2O 0〜10%(好ま
しくは0〜6%)、K2O 0〜20%(好ましくは4
〜15%)、ZrO2 0〜10%(好ましくは0〜7
%)、CaO+SrO+BaO+ZrO2 0〜13%
(好ましくは6〜12%)からなる組成を有するもの。
に限定した理由は、次の通りである。
ある。SiO2が45%より少ないと、ガラスの歪点が
低下し、熱変形が起こりやすくなる。一方、85%より
多いと、熱膨張係数が低くなりすぎるため好ましくな
い。
る。Al2O3が1%より少ないと、ガラスの歪点が低下
し、熱変形が起こりやすくなる。一方、Al2O3が20
%より多いと、ガラスの溶融性が低下するため好ましく
ない。
り、溶融性を向上させる成分である。MgOが15%よ
り多いと、失透しやすくなるため好ましくない。
抗率を向上させる成分である。CaOが13%より多い
と、ガラスが失透しやすくなるため好ましくない。
抗率を高める成分である。SrOが13%より多いと、
ガラスの密度が上昇して基板の重量が重くなりすぎるた
め好ましくない。
及び体積電気抵抗率を高める成分である。BaOが13
%より多いと、ガラスの密度が上昇して基板の重量が重
くなりすぎるため好ましくない。
たり、溶融性を高める成分である。Li2Oが2%より
多いと、ガラスの歪点が低下するため好ましくない。
張係数を制御したり、溶融性を高める成分である。Na
2Oが10%より多いと、ガラスの歪点が低下するため
好ましくない。
スの熱膨張係数を制御したり、溶融性を高める成分であ
る。K2Oが20%より多いと、ガラスの歪点が低下す
るため好ましくない。
含まれていると、焼成時にガラス中のアルカリイオンが
誘電体層等に拡散し、特性の劣化を招きやすいため、N
a2OとK2Oの合量を20%以下に抑えることが望まし
い。
ある。ZrO2が10%より多いと、ガラスの密度が高
くなり、基板の重量が大きくなるため好ましくない。
は、7〜13%以下に制限される。これら成分の合量が
13%より多いと、ガラスの耐クラック性が著しく低下
し、7%より少ないと、ガラスの歪点が低下するため好
ましくない。
うに限定した理由は、次の通りである。
ある。SiO2が45%より少ないと、ガラスの歪点が
低下し、熱変形が起こりやすくなる。一方、85%より
多いと、熱膨張係数が低くなりすぎるため好ましくな
い。
る。Al2O3が1%より少ないと、ガラスの歪点が低下
し、熱変形が起こりやすくなる。一方、Al2O3が20
%より多いと、ガラスの溶融性が低下するため好ましく
ない。
り、溶融性を向上させる成分である。MgOが15%よ
り多いと、失透しやすくなるため好ましくない。
抗率を向上させる成分である。CaOが6%より多い
と、耐クラック性が低下するため好ましくない。
抗率を高める成分である。SrOが13%より多いと、
ガラスの密度が上昇して基板の重量が重くなりすぎるた
め好ましくない。
及び体積電気抵抗率を高める成分である。BaOが13
%より多いと、ガラスの密度が上昇して基板の重量が重
くなりすぎるため好ましくない。
たり、溶融性を高める成分である。Li2Oが2%より
多いと、ガラスの歪点が低下するため好ましくない。
張係数を制御したり、溶融性を高める成分である。Na
2Oが10%より多いと、ガラスの歪点が低下するため
好ましくない。
スの熱膨張係数を制御したり、溶融性を高める成分であ
る。K2Oが20%より多いと、ガラスの歪点が低下す
るため好ましくない。
含まれていると、焼成時にガラス中のアルカリイオンが
誘電体層等に拡散し、特性の劣化を招きやすいため、N
a2OとK2Oの合量を20%以下に抑えることが望まし
い。
ある。ZrO2が10%より多いと、ガラスの密度が高
くなり、基板の重量が大きくなるため好ましくない。
は、上記したように13%以下に制限される。これら成
分の合量が13%より多いと、ガラスの耐クラック性が
著しく低下するため好ましくない。
も、以下の成分を添加してもよい。
めに、P2O5を10%まで、好ましくは、5%まで添加
してもよい。尚、P2O5が増加すると、ガラスの体積電
気抵抗率が低下する傾向にあるため、添加量を10%以
下に抑えることが望ましい。
紫外線によるガラスの着色を防止するために、TiO2
を5%まで、好ましくは、1%まで添加してもよい。
尚、TiO2が増加すると、ガラスの密度が高くなる傾
向にあるため、添加量を5%以下に抑えることが望まし
い。
O3を5%まで、好ましくは、2%まで添加してもよ
い。尚、B2O3が増加すると、ガラスの歪点が低下する
傾向にあるため、添加量を5%以下に抑えることが望ま
しい。
等の清澄剤を合量で1%まで、Fe2O3、CoO、Ni
O、Cr2O3、CeO2等の着色剤を各々1%まで含有
させることができる。ただし環境面を考えると、有害な
As2O3の添加は避けるべきである。
くなるほど、無機ELディスプレイの軽量化が図れるた
め好ましく、具体的には、密度を3.0g/cm3以下
(好ましくは、2.8g/cm3以下)にすることが望
ましい。
基板を実施例に基づいて詳細に説明する。
イガラス基板の実施例(試料No.1〜10)と比較例
(試料No.11、12)を示すものである。尚、比較
例であるNo.12の試料は、建築用窓板ガラスとして
市販されているソーダライムガラス基板である。
うにして作製した。
を調合し、白金ポットで1550℃で5時間溶融した
後、カーボン板上に流し出すことによってガラス基板を
作製した。
特性を評価し、その結果を表に示した。
o.1〜10の各試料は、歪点が533℃以上、体積電
気抵抗率が10.6以上、熱膨張係数が71〜85×1
0-7/℃であり、無機ELディスプレイの背面基板とし
て適したものであった。また、密度が2.55g/cm
-3以下であるため軽量化を図ることができる。しかも、
これらの各試料は、クラック抵抗が680mN以上と高
いため、製造工程で割れが発生しにくいと思われる。
料は、クラック抵抗が490mNと低いため、製造工程
で割れが発生しやすいと思われる。
め、これを無機ELディスプレイの背面基板として用
い、650〜700℃で焼成すると、熱変形が起こるも
のと思われる。また体積電気抵抗率も8.5と低いた
め、電極材料の電気抵抗値を変化させることが懸念され
る。
71に基づいて測定し、体積電気抵抗値は、ASTM
C657−78に基づいて150℃における値を測定し
た。
法(M.Wada et al.Proc., the
Xth ICG,vol.11,Ceram.So
c.,Japan,Kyoto,1974,p39)を
用いた。この方法は、ビッカース硬度計のステージに試
料ガラスを置き、試料ガラスの表面に菱形状のダイヤモ
ンド圧子を種々の荷重で15秒間押しつける。そして、
除荷後、15秒までに圧痕の四隅から発生するクラック
数をカウントし、最大発生しうるクラック数(4ケ)に
対する割合を求め、クラック数をカウントし、最大発生
しうるクラック数(4ケ)に対する割合を求め、クラッ
ク発生率とする。また、クラック発生率が50%になる
ときの荷重を「クラック抵抗」とする。クラック抵抗が
大きいということは、高い荷重でもクラックが発生しに
くい、つまり耐クラック性に優れているということにな
る。尚、クラック発生率の測定は、同一荷重で20回測
定し、その平均値を求めた。測定条件は、気温25℃、
湿度30%の条件で行った。
を用いて、30〜380℃における平均熱膨張係数を測
定した。密度は、周知のアルキメデス法によって測定し
た。
レイガラス基板は、歪点が520℃以上と高く、且つ、
体積電気抵抗率とクラック抵抗が高いため、無機ELデ
ィスプレイの背面基板として好適である。
基板は、低密度であるため軽量化を図ることができ、し
かも大型基板を安価に作製することが可能であるため、
40〜60型の大型の家庭用テレビ等の製造が可能とな
り、また小型ディスプレイに用いられる際には、生産性
の大幅な向上が図られる。
ス基板の熱膨張係数を、30〜380℃の温度範囲で5
0〜100×10-7/℃にすると、前面基板や誘電体材
料との間で熱応力が発生し難いという利点も得られる。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 アルミノシリケート系ガラスであって、
CaO、SrO、BaO、ZrO2の含有量が質量百分
率で、CaO 0〜13%、SrO 0〜13%、Ba
O 0〜13%、ZrO2 0〜10%、CaO+Sr
O+BaO+ZrO2 0〜13%の範囲にあり、歪点
が520℃以上であることを特徴とする無機ELディス
プレイガラス基板。 - 【請求項2】 CaO、SrO、BaO、ZrO2の含
有量が質量百分率で、CaO 0〜13%、SrO 0
〜13%、BaO 0〜13%、ZrO20〜10%、
CaO+SrO+BaO+ZrO2 7〜13%の範囲
にあることを特徴とする請求項1記載の無機ELディス
プレイガラス基板。 - 【請求項3】 CaO、SrO、BaO、ZrO2の含
有量が質量百分率で、CaO 0〜6%、SrO 0〜
13%、BaO 0〜13%、ZrO2 0〜10%、
CaO+SrO+BaO+ZrO2 0〜13%の範囲
にあることを特徴とする請求項1記載の無機ELディス
プレイガラス基板。 - 【請求項4】 30〜380℃の温度範囲における熱膨
張係数が50〜100×10-7/℃であることを特徴と
する請求項1〜3記載の無機ELディスプレイガラス基
板。
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