JP2003514758A

JP2003514758A - ガラス基体の処理方法及びディスプレイスクリーン製造のためのガラス基体

Info

Publication number: JP2003514758A
Application number: JP2001539811A
Authority: JP
Inventors: デュイズィ，ジェラルディーヌ; ゴーム，オリビエール; ギ，ルネ
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2003-04-22
Also published as: ES2233483T3; CA2391934A1; FR2801302B1; DE60016461D1; KR20020059417A; KR100725136B1; CN1239425C; FR2801302A1; EP1246780A1; US6810688B1; EP1246780B1; DE60016461T2; CN1391538A; ATE283830T1; PT1246780E; WO2001038249A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、ひずみ点が５４０℃よりも高いガラス組成物からなるディスプレイスクリーンの製造を意図したガラス板を処理する方法に関する。この方法は、ガラス板の表面の少なくとも一部への少なくとも１つのイオン交換処理、及び予備収縮処理を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、ガラス基体の処理方法、特にディスプレイスクリーン製造のために
層又は他のコーティングでコーティングすることを意図したガラス板の処理方法
に関する。

【０００２】本発明に関係するディスプレイスクリーンは特に、全てのタイプのプラズマス
クリーン、ＦＥＤ（電界放射ディスプレイ）スクリーン、ＬＥＤ（発光ディスプ
レイ）スクリーン、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）スクリーン、より一般的には、
製造の間に熱処理を行わなければならないガラス基体を有する全てのディスプレ
イスクリーンである。

【０００３】本発明は、本質的に２つのガラス板を組み合わせているプラズマスクリーンの
製造に関して特に詳細に説明する。これらのガラス板の少なくとも１つには、１
又は複数の電極の列、誘電体材料の層、並びに例えば緑色、赤色及び青色に対応
する蛍光体からなる誘電体材料の層が堆積している。ガラス板を組み合わせる前
に、ガラス板にバリアー及びスペーサも提供する。これらは、複数のセルを作る
こと、及び２つのガラス板の間隔を開けて配置することを行う。

【０００４】これらの電極、層又はスペーサを製造する全ての操作は、熱処理を伴う。

【０００５】このタイプの基体に通常使用するガラス組成物は、シリカ−ソーダ−ライム（
ソーダ石灰シリカ）タイプのガラス組成物であり、これらをそのまま使用すると
、上述の熱処理工程の間に寸法の変化が起こる。これは、これらの組成物のひず
み点（ｓｔｒａｉｎｐｏｉｎｔ）を超える温度に達することによる。

【０００６】これらの寸法の変化は、他の用途では無視することができる。しかしながら上
述のディスプレイスクリーンの用途では、特にプラズマを作る個々のセルの形成
を可能にするために、かなりの位置精度が必要とされる。これは、これらのセル
の製造の精度、より特に上述の様々な層の堆積の精度が、スクリーンの操作品質
に直接に影響を与えることによる。電極の配列及び様々な堆積工程のでの精度を
改良して、スクリーンの解析度及び画像の質を改良することができる。

【０００７】従ってこれらのガラス板に関する第１の要求は、ディスプレイスクリーンの製
造の間にガラス板に行われる様々な熱処理の間の寸法安定性である。

【０００８】この寸法安定性を改良するための手段は既に提案されている。

【０００９】既に提案されている第１の手段は、ガラス板に「予備収縮」処理を行うことで
ある。そのような処理は、ガラス組成及びスクリーンの製造の間にガラス板に行
う熱処理に関して調節した熱サイクルで熱処理を行うことからなる。例えばその
ような処理は、シリカ−ソーダ−ライムタイプのガラス組成物からできたガラス
板に行い、その後でディスプレイスクリーンの製造に対応する熱処理を行う。

【００１０】既に提案されている他の手段は、ひずみ点の値が大きい特定の組成物でガラス
板を製造することからなる。そのようなガラス板への熱処理での寸法の変化は、
比較的一般的なシリカ−ソーダ−ライムタイプのガラス組成物での寸法の変化よ
りも小さい。

【００１１】最後の手段は、通常のシリカ−ソーダ−ライムタイプのガラス板をアルカリ浴
に浸漬して化学的に強化することからなる。これについては、ＰＣＴ国際公開Ｗ
Ｏ９９／１３４７１号及びＷＯ９９／１５４７２号公報で特に詳細に説明されて
いる。

【００１２】これらの文献に従って得られる比較的良好な寸法の安定性とは別に、この手段
では、ガラス板に対して行われる化学強化が、機械的強度を増加させる圧縮表面
応力を提供するので、ディスプレイスクリーンに関する第２の要求も満たす。こ
れは、そのようなガラス板には、ディスプレイスクリーン製造サイクルの完了ま
でに非常に多数の取り扱い操作を行うこと、特に多くの堆積工程を行わなければ
ならないことによる。更に、ディスプレイスクリーンの製造のためのプロセスで
の層の堆積と関連する熱処理の間に、ガラス板は応力を受ける。これらの熱的に
もたらされた応力は、製造の間の破損の危険性をもたらす。製造者が製造サイク
ルを加速させて、製造速度を増加させようとすると、これらの危険性はより大き
くなる。従って機械的性質の改良は、このガラス基体の破損の危険性をできるだ
け制限することを可能にする。更に、化学的強化によってもたらされる改良は、
様々な層の堆積のために行われる様々な熱処理の後でも、なくならないと考えら
れる。

【００１３】現在では、ディスプレイスクリーン製造のためのガラス基体に関する新しい要
求が存在する。これは、ディスプレイスクリーン産業において、スクリーン、す
なわち既に組み立てられたガラス板を提供すること、従って十分な機械的強度を
有する全ての熱処理が行われたものを提供することが望まれていることによる。
またそのようにして作られたスクリーンには、完成のために様々な取り扱い操作
を行わなければならず、従ってそれらの使用の間に、偶然に又は単にそれらの使
用による張力に耐えられるようにしなければならない。例えばＦＥＤタイプのス
クリーンは、ガラス表面にかかる大気圧によって作られる張力を受ける。他の例
はプラズマスクリーンに関し、ここでは特に、周縁部に対して過熱されるスクリ
ーンの中央部によって熱応力がもたらされる。

【００１４】従って本発明の発明者らは、一方で上述の第１の要求を満たし、すなわち層の
堆積に関する熱処理の間の満足な寸法安定性及びこれらの処理の前にもたらされ
る機械的強化性を提供し、且つ他方でガラス板の組み立ての後、従って全ての前
記熱処理の後の満足な機械的強度を有するガラス基体又はガラス板を製造するこ
とを意図していた。

【００１５】この目的は、ひずみ点（１０^14.6ポイズの粘度に対応する温度）が５４０℃超
のガラス組成物からなり、且つディスプレイスクリーンを作ることを意図したガ
ラス板を処理する本発明の方法によって達成された。この方法は、ガラス板の表
面の少なくとも一部での少なくとも１つのイオンの交換処理及び予備収縮処理を
含む。

【００１６】予備収縮処理は、膨張軟化点未満の温度で行う処理である。この処理を使用し
て構造を緩和させ、それによって続く熱サイクル、例えば様々な層の堆積操作に
対応する熱サイクルの間にこれが比較的安定であるようにする。

【００１７】従って有利には、この処理は１０¹²ポイズ超のガラス粘度で行う。

【００１８】好ましくは、ガラス板の抵抗率（２５０℃でのΩ・ｃｍで表す）は、ｌｏｇ₁₀ ρが７．５超である値である。そのような抵抗率は、ディスプレイスクリーンの
場合に特に有利である。これは、ディスプレイスクリーンの操作においては大き
な電圧を使用することによる。

【００１９】有利には、特に産業的な規模で生産することができる製品を得るためには、処
理プロセスは、フロートプロセスで得られるガラス板に使用できるように設計す
る。

【００２０】本発明を行う第１の方法では、予備収縮処理をイオン交換処理と組み合わせ、
従って同時に行って、予備収縮処理を行うようにイオン交換熱サイクルを調節す
る。

【００２１】本発明を行う第２の方法では、２つの連続した工程で処理を行う。ここで、第
１の処理は予備収縮工程からなり、第２の処理は、ガラス板の表面の少なくとも
一部でのイオン交換からなる。

【００２２】本発明の発明者は、ひずみ点が５４０℃超のガラスに行われる本発明の処理が
、一方で寸法安定性に関する制約を満たし、且つ他方でディスプレイスクリーン
製造のための層の堆積に対応する熱サイクルの後で残っている機械的強化を、ガ
ラス板に提供することを実際に示した。

【００２３】本発明で得られる結果は予想外であった。すなわち、高いひずみ点及び大きい
抵抗率を有するガラスでのイオン交換処理によって得られる強化が十分であり、
またディスプレイスクリーンの製造に対応する熱処理の後で維持されている（少
なくとも部分的に）ことは予想外であった。これは、これらの組み合わされた性
質（大きい抵抗率及び高いひずみ点）が、ガラス中のアルカリ金属濃度を制限す
ることを必要とし、ガラス中のイオンの交換には好ましくないことによる。

【００２４】本発明を行う好ましい方法では、予備収縮処理は、１〜２００時間の時間にわ
たって一定の温度を維持することからなる熱処理であり、有利には本発明を行う
特定の方法では、１〜２０時間にわたって４００〜６６０℃の温度を維持するこ
とからなる熱処理である。維持する温度には、少なくとも１時間、好ましくは少
なくとも２時間かけて達するようにし、その後で温度を少なくとも１時間、好ま
しくは少なくとも３時間かけて９０℃に低下させる。

【００２５】イオン交換処理は、第１の態様では、ガラス板の表面の少なくとも一部に、カ
リウム塩及び高融点化合物、例えばアルミナ又はシリカに基づく耐熱材料、又は
硫酸塩又は塩化物を含有するペーストを堆積させることによって行う。そのよう
なイオン交換強化プロセスは、特にフランス国特許出願公開第２，３５３，５０
１号明細書で説明されている。これは、ガラス板の強化する必要のある領域のみ
を強化することによって、比較的短時間で行うことができる。

【００２６】本発明の第２の態様では、ガラス板の少なくとも一部でのイオン交換を、少な
くとも１種のアルカリ金属塩を含有する浴で行う。

【００２７】好ましくは浴は、ガラス板の表面におけるナトリウム／カリウム交換を行う溶
融硝酸カリウム塩を保持する。

【００２８】また好ましくは、この化学強化又はイオン交換を、４００〜６６０℃、有利に
は４８０℃超の温度の浴で、１〜３６０時間、有利には２００時間未満にわたっ
て行う。有利には、浴の温度は、少なくとも１時間、好ましくは少なくとも２時
間かけて上昇させる。また有利には、浴の温度は、少なくとも１時間、好ましく
は少なくとも３時間かけて９０℃まで低下させる。

【００２９】また本発明は、ディスプレイスクリーンの製造で使用することを可能にする性
質のガラス基体又は板に関する。

【００３０】有利にはフロートプロセスを使用して得られるそのようなガラス基体は、本発
明では、５４０℃超のひずみ点を有するガラス組成物からなり、またディスプレ
イスクリーンを製造することを意図した層の堆積のための少なくとも１つの熱処
理の後で、６０ｐｐｍ未満の絶対収縮値及び１３０℃超の熱性能ＤＴを有する。

【００３１】有利には、ガラス組成物の膨張係数は６５×１０^-7Ｋ^-1超である。そのような
膨張係数の値は、スクリーンの製造で必要とされるシール操作のために特に好ま
しい。

【００３２】また有利には、ガラス組成物の抵抗率ρ（２５０℃でのΩ・ｃｍで表される）
は、ｌｏｇ₁₀ρが７．５超であるようなものである。そのような抵抗率の値は、
ディスプレイスクリーンで存在することがある高電圧のために比較的好ましい。

【００３３】収縮値は、百万分率（ｐｐｍ）で表され、ガラス基体の寸法安定性を示す量に
対応している。これは、熱処理の前後の試料を測定することによって、基体につ
いて測定された対応する初期長さと熱処理による寸法の変化の比を決定して、熱
処理の後で決定する。使用した熱処理は、５８０℃で２時間維持することに対応
しており、温度上昇は１０℃／分であり、温度降下は５℃／分である。そのよう
な処理は、ディスプレイスクリーンの製造においてガラス基体に行われる１又は
複数の熱処理を代表するものである。

【００３４】熱性能は、ディスプレイスクリーンのための標準的な形成処理を行ったガラス
基体での熱破損試験によって決定する。この試験は、８つの試料に行う。これら
の試料は、大きさが４１５×４１５ｍｍ²で厚さが２．８ｍｍのガラスプレート
である。この試験は、周縁部を低温に維持しながら、照射によってガラスプレー
トの中応部を過熱することからなる。これを行うために、基体の周縁部を、１２
．５ｍｍの幅でフレームの溝に固定し、このフレームに２０℃の水を循環させる
。基体の中央部を、４℃／分で抵抗加熱要素によって加熱する。破損時の中央部
と周縁部の温度を記録する。基体の熱性能ＤＴは、破損の瞬間の、中央部の温度
と周縁部の温度との差である。この熱性能及び上述の熱試験は、ディスプレイス
クリーンの用途を非常に良好に表すものである。そのようなスクリーンの製造者
は、生産性を改良することを望んでおり、これを行うために、特に生産速度を増
加させることを望んでいる。当然にこれは、比較的短い加熱及び冷却時間をもた
らし、上述の試験の熱衝撃と非常に類似した熱衝撃をガラス基体に与える。更に
、スクリーンのディスプレイ領域では、使用の間に、単に使用によって温度上昇
が起こり、フレームに収まっている基体の周縁部は、比較的低温に維持される。
従ってこの熱試験は、ディスプレイスクリーンの製造及び使用の両方の間にガラ
ス基体が受ける応力を表すものである。

【００３５】有利には、本発明の基体のガラス組成物は、下記の成分を含有する。ここでこ
れらの割合は重量によるものである。ＳｉＯ₂ ４０〜７５％Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜１２％Ｎａ₂Ｏ０〜９％Ｋ₂Ｏ３．５〜１０％ＭｇＯ０〜１０％ＣａＯ２〜１１％ＳｒＯ０〜１１％ＢａＯ０〜１７％ＺｒＯ₂ ２〜８％

【００３６】本発明の第１の好ましい態様では、基体のガラス組成物は、下記の成分を含有
する。ここでこれらの割合は重量によるものである。ＳｉＯ₂ ６０．１％Ａｌ₂Ｏ₃ ３．３％Ｎａ₂Ｏ３．７％Ｋ₂Ｏ８．５％ＭｇＯ１％ＣａＯ５．６％ＳｒＯ１０．３％ＺｒＯ₂ ６．９％

【００３７】本発明の他の好ましい多様では、基体のガラス組成物は、下記の成分を含有す
る。ここでこれらの割合は重量によるものである。ＳｉＯ₂ ６８．３％Ａｌ₂Ｏ₃ ０．７％Ｎａ₂Ｏ４．６％Ｋ₂Ｏ５．６％ＭｇＯ０．１％ＣａＯ９．７％ＳｒＯ６．５％ＺｒＯ₂ ４．１％

【００３８】本発明の更なる詳細及び有利な特性は、本発明によって作った基体と他の基体
とで行った比較測定の説明から以下で明らかになる。

【００３９】比較測定を行うために、本発明の発明者は初めに、基体を作るために２つのガ
ラス組成物を選択した。ここで第１の組成物（組成物Ｉ）は、本発明に従うもの
、すなわちひずみ点が大きいものであり、第２の組成物（組成物ＩＩ）は、シリ
カ−ソーダ−ライムタイプの標準ガラスに対応するものである。以下の表は、こ
れらの組成（重量分率）及びひずみ点の値の詳細を示している。組成物Ｉ組成物ＩＩＳｉＯ₂ ６０．１％７１％Ａｌ₂Ｏ₃ ３．３％０．６％Ｎａ₂Ｏ３．７％１３．６％Ｋ₂Ｏ８．５％０．３％ＭｇＯ１％４．１％ＣａＯ５．６％９．７％ＳｒＯ１０．３％０％ＺｒＯ₂ ６．９％０％ひずみ点６０２℃ ５０８℃

【００４０】比較試験は、ガラス組成物Ｉ及びＩＩからできた厚さ２．８ｍｍの基体での収
縮及び熱性能ＤＴを測定することからなる。これらには、予備収縮処理若しくは
化学強化処理、又は予備収縮処理と化学強化処理との組み合わせを、行い又は行
わなかった。全ての基体に対して、処理の前に等しい形成操作を行った。

【００４１】使用した予備収縮処理（以下ではＰＴとして示す）は、ガラス組成及び後に行
う熱処理に従って決定した。従って我々の試験では、予備収縮処理は、ディスプ
レイスクリーンの製造における工程を模擬した熱サイクルに対する「安定化」の
ために決定した。これについては以下に詳細を示す。

【００４２】組成物Ｉのために使用した予備収縮処理は、１時間かけて６３８℃に温度を上
昇させること、初めに５時間かけて５５２℃に温度降下させること、及び最終的
に３時間かけて室温に温度降下させることを含む熱処理であった。

【００４３】組成物ＩＩのために使用した予備収縮処理は、２時間にわたって５８０℃に温
度を維持することを含む熱処理であった。この予備収縮処理のために、１０℃／
分の速度で温度を上昇させ、基体のこの温度を、５℃／分の速度で９０℃に再び
下げた。

【００４４】化学強化（以下ではＣＴとして示す）は、１６時間にわたって４９０℃の温度
の硝酸カリウム浴において行った。

【００４５】これらの処理の一方又は両方を行ったガラス基体、又はこれらの処理のいずれ
も行わなかったガラス基体に、ディスプレイスクリーン製造における１又は複数
の工程を模擬した熱サイクルを行った。この理論サイクル（以下では製造サイク
ルとして言及する）は、５８０℃で２時間にわたって温度を維持することを含む
。ここで温度は、１０℃／分の速度で上昇させ、５℃／分の速度で再び下げた。

【００４６】収縮値（ｐｐｍで表す、誤差±３０ｐｐｍ）及び熱性能ＤＴ（℃で表す）に関
する様々な結果は、下記の表に示す。

【００４７】「未処理」という用語は、基体に予備収縮処理も、化学強化処理も行っていな
いことを意味している。

【００４８】

【表１】ＰＴ：予備収縮処理ＣＴ：化学強化

【００４９】収縮値は、「製造サイクル」の後で測定した。正の値は、基体が収縮したこと
を示し、負の値は基体が伸張したことを示している。

【００５０】示されていない熱性能値ＤＴは測定しなかった。これは、基体がその収縮値に
関して許容できなかったこと、基体が強化されなかったことによる。

【００５１】これらの結果は、製造サイクルの後で６０ｐｐｍ未満の満足な収縮値及び１３
０℃超の満足な熱性能ＤＴを有する唯一の基体は、ひずみ点が６０２℃の組成物
Ｉからつくって、予備収縮処理及びその後の化学強化処理を行った基体「Ｄ」で
ある。

【００５２】これらの結果、特に試験「Ｄ」と「Ｈ」との比較は、本発明で得られる寸法の
安定性が、特に、高いひずみ点を有するガラス組成物の使用に起因していること
を示している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H090 JB02 JC08 JD15 4G015 EA00 4G059 AA08 AB11 AC16 AC30 HB03 HB14 4G062 AA01 BB01 DA05 DA06 DA07 DB01 DB02 DB03 DB04 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EB01 EB02 EB03 EC03 ED01 ED02 ED03 EE03 EE04 EF01 EF02 EF03 EF04 EG01 EG02 EG03 EG04 FA01 FB01 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 MM27 NN29 NN33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ひずみ点が５４０℃よりも高いガラス組成物からなるディス
プレイスクリーンの製造を意図したガラス板を処理する方法であって、前記ガラ
ス板の表面の少なくとも一部への少なくとも１つのイオン交換処理、及び予備収
縮処理を含むことを特徴とする、ガラス板の処理方法。
【請求項２】前記予備収縮処理が、１０¹²ポイズ超のガラス粘度に対応す
る温度で行う熱処理であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記ガラス組成物の抵抗率ρの値が、ｌｏｇ₁₀ρが７．５超
になる値であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】前記イオン交換及び予備収縮処理を同時に行うことを特徴と
する、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】予備収縮からなる第１の工程、及び前記ガラス板の表面の少
なくとも一部でのイオンの交換からなる第２の工程を含むことを特徴とする、請
求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項６】前記予備収縮処理が、１〜２０時間にわたって４００〜６６
０℃の温度を維持することからなる熱処理であること、前記維持される温度に少
なくとも１時間かけて達するようにすること、及び少なくとも１時間かけて、前
記温度を９０℃まで低下させることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】カリウム塩及び高融点化合物を含有するペーストを、前記ガ
ラス板の表面の少なくとも一部に堆積させることによって、前記イオン交換を行
うことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】前記ガラス板の少なくとも一部でのイオン交換を、少なくと
も１種のアルカリ金属塩を保持する浴で行うことを特徴とする、請求項１〜６の
いずれかに記載の方法。
【請求項９】前記浴が溶融硝酸カリウム塩を保持していることを特徴とす
る、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】前記イオン交換を、４００〜６６０℃の温度で、１〜３６
０時間にわたって行うことを特徴とする、請求項８及び９のいずれかに記載の方
法。
【請求項１１】ディスプレイスクリーンの製造のための層を堆積させるこ
とを意図した少なくとも１つの熱処理の後で、基体の収縮値が６０ｐｐｍ未満で
あること、及び基体の熱性能ＤＴが１３０℃超であることを特徴とする、ひずみ
点が５４０℃よりも高いガラス組成物からなるガラス基体又は板。
【請求項１２】前記ガラス組成物の膨張係数が６５×１０⁷Ｋ^-1であるこ
とを特徴とする、請求項１１に記載の基体。
【請求項１３】前記ガラス組成物の抵抗率ρの値が、ｌｏｇ₁₀ρが７．５
超になる値であることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の基体。
【請求項１４】前記ガラス組成物が、下記の重量分率で下記の成分を含有
することを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれかに記載の基体：ＳｉＯ₂ ４０〜７５％Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜１２％Ｎａ₂Ｏ０〜９％Ｋ₂Ｏ３．５〜１０％ＭｇＯ０〜１０％ＣａＯ２〜１１％ＳｒＯ０〜１１％ＢａＯ０〜１７％ＺｒＯ₂ ２〜８％。
【請求項１５】前記ガラス組成物が、下記の重量分率で下記の成分を含有
することを特徴とする、請求項１４に記載の基体：ＳｉＯ₂ ６０．１％Ａｌ₂Ｏ₃ ３．３％Ｎａ₂Ｏ３．７％Ｋ₂Ｏ８．５％ＭｇＯ１％ＣａＯ５．６％ＳｒＯ１０．３％ＺｒＯ₂ ６．９％。
【請求項１６】前記ガラス組成物が、下記の重量分率で下記の成分を含有
することを特徴とする、請求項１４に記載の基体：ＳｉＯ₂ ６８．３％Ａｌ₂Ｏ₃ ０．７％Ｎａ₂Ｏ４．６％Ｋ₂Ｏ５．６％ＭｇＯ０．１％ＣａＯ９．７％ＳｒＯ６．５％ＺｒＯ₂ ４．１％。