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

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JP2002053341A
JP2002053341A JP2000242061A JP2000242061A JP2002053341A JP 2002053341 A JP2002053341 A JP 2002053341A JP 2000242061 A JP2000242061 A JP 2000242061A JP 2000242061 A JP2000242061 A JP 2000242061A JP 2002053341 A JP2002053341 A JP 2002053341A
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inorganic
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sro
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Hiroki Yamazaki
博樹 山崎
Tomohiro Nagakane
知浩 永金
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 背面基板として用い、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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無機EL(エレクトロ
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。
【0002】
【従来の技術】無機ELディスプレイは、薄型軽量で表
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。
【0003】無機ELディスプレイは、例えば図1に示
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。
【0004】このような構造を有する無機ELディスプ
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。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、無機ELディス
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。
【0006】従来より無機ELディスプレイの製造工程
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。
【0007】ところがアルミナから大型基板を作製する
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
3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。
【0008】このような事情から、ガラス基板を背面基
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。
【0009】近年、無機ELディスプレイの生産コスト
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。
【0010】従ってソーダライムガラス基板を背面基板
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。
【0011】さらにソーダライムガラスは、150℃で
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。
【0012】本発明の目的は、上記事情に鑑みなされた
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。
【0013】
【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。
【0014】すなわち本発明の無機ELディスプレイガ
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。
【0015】また本発明の無機ELディスプレイガラス
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。
【0016】
【作用】本発明の無機ELディスプレイガラス基板は、
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。
【0017】また、一般にアルミノシリケートガラス基
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
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。
【0018】さらに本発明においては、基板の熱膨張係
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。
【0019】また、本発明のガラス基板は、大板状に成
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。
【0020】本発明のガラス基板は、周知の板ガラス成
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。
【0021】本発明の無機ELディスプレイガラス基板
の具体的組成は、SiO2 45〜85%、Al23
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。
【0022】上記の組成範囲の中でも、特に、以下の2
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%)、Al23 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
2O 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。
【0023】若しくは、SiO2 45〜85%(好ま
しくは50〜70%)、Al231〜20%(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。
【0024】尚、前者のガラスの組成範囲を上記のよう
に限定した理由は、次の通りである。
【0025】SiO2は、ガラスの歪点を高める成分で
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。
【0026】Al23もガラスの歪点を高める成分であ
る。Al23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、Al23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。
【0027】MgOは、ガラスの熱膨張係数を制御した
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。
【0028】CaOは、ガラスの溶融性及び体積電気抵
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。
【0029】SrOは、ガラスの溶融性及び体積電気抵
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。
【0030】BaOは、SrOと同様、ガラスの溶融性
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。
【0031】Li2Oは、ガラ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。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。
【0032】Na2Oは、Li2Oと同様、ガラスの熱膨
張係数を制御したり、溶融性を高める成分である。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。
【0033】K2Oも、Li2OやNa2Oと同様、ガラ
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。
【0034】但し、ガラス中に多量のNa2OとK2Oが
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
2OとK2Oの合量を20%以下に抑えることが望まし
い。
【0035】ZrO2は、ガラスの歪点を高める成分で
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。
【0036】CaO、SrO、BaO、ZrO2の合量
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。
【0037】また、後者のガラスの組成範囲を上記のよ
うに限定した理由は、次の通りである。
【0038】SiO2は、ガラスの歪点を高める成分で
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。
【0039】Al23もガラスの歪点を高める成分であ
る。Al23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、Al23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。
【0040】MgOは、ガラスの熱膨張係数を制御した
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。
【0041】CaOは、ガラスの溶融性及び体積電気抵
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。
【0042】SrOは、ガラスの溶融性及び体積電気抵
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。
【0043】BaOは、SrOと同様、ガラスの溶融性
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。
【0044】Li2Oは、ガラ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。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。
【0045】Na2Oは、Li2Oと同様、ガラスの熱膨
張係数を制御したり、溶融性を高める成分である。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。
【0046】K2Oも、Li2OやNa2Oと同様、ガラ
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。
【0047】但し、ガラス中に多量のNa2OとK2Oが
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
2OとK2Oの合量を20%以下に抑えることが望まし
い。
【0048】ZrO2は、ガラスの歪点を高める成分で
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。
【0049】CaO、SrO、BaO、ZrO2の合量
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。
【0050】尚、本発明においては、上記成分以外に
も、以下の成分を添加してもよい。
【0051】ガラス基板の耐クラック性を向上させるた
めに、P25を10%まで、好ましくは、5%まで添加
してもよい。尚、P25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。
【0052】ガラスの化学的耐久性を向上すると共に、
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。
【0053】ガラスの溶融性を向上させるために、B2
3を5%まで、好ましくは、2%まで添加してもよ
い。尚、B23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。
【0054】また、As23、Sb23、SO3、Cl
等の清澄剤を合量で1%まで、Fe23、CoO、Ni
O、Cr23、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
As23の添加は避けるべきである。
【0055】さらに本発明では、ガラス基板の密度が低
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。
【0056】
【実施例】以下、本発明の無機ELディスプレイガラス
基板を実施例に基づいて詳細に説明する。
【0057】表1、2は、本発明の無機ELディスプレ
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。
【0058】
【表1】
【0059】
【表2】
【0060】表中のNo.1〜11の各試料は、次のよ
うにして作製した。
【0061】表の各ガラス組成となるようにガラス原料
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。
【0062】こうして得られた各試料について、各種の
特性を評価し、その結果を表に示した。
【0063】表から明らかなように、実施例であるN
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
-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。
【0064】それに対し、比較例であるNo.11の試
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。
【0065】またNo.12の試料は、歪点が低いた
め、これを無機ELディスプレイの背面基板として用
い、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。
【0066】尚、表中の歪点は、ASTM C336−
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。
【0067】また耐クラック性は、和田らが提案した方
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。
【0068】さらに、熱膨張係数は、ディラトメーター
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。
【0069】
【発明の効果】以上のように本発明の無機ELディスプ
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。
【0070】また本発明の無機ELディスプレイガラス
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。
【0071】さらに本発明の無機ELディスプレイガラ
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】無機ELディスプレイの構造を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
10 背面基板 11 金属電極 12 第1の誘電体層 13 無機EL発光体層 14 第2の誘電体層 15 ITO電極 16 RGBカラーフィルター 17 前面基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G062 AA03 BB01 BB03 BB06 DA05 DA06 DA07 DB03 DB04 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EA02 EA03 EA10 EB01 EB02 EB03 EC01 EC02 EC03 EC04 ED01 ED02 ED03 ED04 EE01 EE02 EE03 EE04 EF01 EF02 EF03 EF04 EG01 EG02 EG03 EG04 FA01 FA10 FB01 FC01 FC02 FC03 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM25 NN29 NN31

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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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