JP2003526187A - ガラススペーサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はガラスマトリックスが体積電子伝導率１０^−３〜１０^−５オーム^-１．ｃｍ^-１を有することを特徴とする２つの基板を間隔を離して保持するようにされたガラススペーサーに関する。本発明の態様によれば、ガラススペーサーは９０ＧＰａより大きい弾性率を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は２つの平らな基板を離して保持するためのガラススペーサー、そして
使用時にその「不可視性」（”invisibility”）、またはもっと正確にはその低
可視性、の耐久性を確実にするガラス組成物に関する。

【０００２】 本発明はそのような用途に限定されないが、電解放出スクリーンの製造におけ
る２つのガラスシートの間に間隔を保持するために、そしてしたがってガラスシ
ートの全表面にわたって通常数mm未満の限定された厚さを保持するために、使用
されるスペーサーに関してもっと詳しく説明される。

【０００３】 そのような形態はディスプレイスクリーンの製造のために、その方法が何であ
っても、広く求められている。これらはマイクロドットスクリーンもしくはプラ
ズマスクリーンのような上述の電解放出ディスプレイ（ＦＥＤ）スクリーンであ
りうる。そのような形態も真空グレージングユニットもしくはフラットランプを
製造するために求められうる。「フラットランプ」（”flat lamps”）は、これ
らのランプの方法が何であっても、その表面の少なくとも１部にわたって曲率を
有しうるランプを含むことを理解されるべきである。

【０００４】 これは、電界放出型のスクリーンにおいて、真空が創出される限定された空間
は２つのガラスシートの間で維持されなければならないからである。アノードを
構成する前面を形成するガラスシートに堆積されるのは発光エレメントである。
カソードを構成する裏面に置かれるのは電子放出エレメントであり、電子は発光
エレメントの方へ加速され、それらを励起させる。

【０００５】 ＷＯ−８１／０１９１０に記載されるように、この型のスクリーン、特に外側
ガラスシート、すなわち観察者にみられるガラスシート、は高い光学的透明性を
有さなければならないことが知られている。

【０００６】 ２つのガラスシートの間に間隔を保持するためのスペーサーは、したがって最
も少ない可視的可能性がなければならない。

【０００７】 １つの方法が、ガラス多面体(polyhedron)を製造するために、ＥＰ６２７３８
９によりすでに提案されており、そこでは有利にはその全側面に有利に研磨され
た多角形(polygonal)のプリフォームがまず延伸され、ついでいくつかのロッド
に切断され、そしてロッドは一緒に結合された後に、今度は所望の長さに切断さ
れ、次にこれらは端が研磨される。

【０００８】 この方法は、最小価格で非常に困難である寸法にガラススペーサーを製造しう
る限りにおいて有利であり、これらのガラス多面体のそれぞれは目的とする用途
により要求される寸法に正に等しい非常に小さい寸法を有する。

【０００９】 これはマイクロドットスクリーンのようなディスプレイスクリーンの場合には
、スペーサーは分離もしくは「ブラックマトリックス」（”black matrix”）ス
トリップ上に非常に正確に配置されなければならないためである。これらの分離
スリップ（separating strips）は、１方向、または２つの垂直方向に備えられ
、カラー画素を規定する。スペーサーはそれらが画素領域に侵入しないように配
置されなければならない。

【００１０】 このように分離ストリップ上に配置されたスペーサーは、外側ガラスシート、
すなわち特にディスプレイスクリーンの場合において、観察者に向かうガラスシ
ート、を通して可視的であってはならない。

【００１１】 しかし、ディスプレイスクリーンが使用されるとき、スペーサーの配置はスペ
ーサーまわりの明るい領域もしくは暗い領域の外観により可視的になることが明
らかである。もちろん、ディスプレイスクリーンの特定の場合に、この現象はイ
メージの品質を妨げ、したがって許容され得ない。スペーサーまわりで、明るく
なりおよび／または暗くなる現象はすでに知られ、説明されている。この現象は
実際に材料の２次的な放出係数のためにスペーサーの電荷注入により、この係数
は受領される１次電子の数に対し再放出される２次電子の数の比により定義され
る；１と異なる係数は局所的な帯電効果を生じ、電荷が＋であっても−であって
も、電子の経路の偏位により明るくなるか暗くなる効果をもたらす。

【００１２】 標準的組成を有するガラスから製造されるスペーサーはイオン伝導を示し、電
子電荷を除去させない。さらに、これらの組成は電場の影響下で、または温度に
より容易に移行する元素を含む。したがって、たとえば、熱サイクルのためにス
クリーンの製造の間、または存在する電場のためにその使用の間、ガラスマトリ
ックスからの構成元素の移行を示すことは可能である。しかし、これらの元素の
移行は、この型のスクリーンの場合に、たとえばマイクロドットの汚染を生じう
る。局所的な帯電効果と関連するこの難点を避けるためにすでに提案された１つ
の解決策は、電子伝導を得るためにスペーサー上に表面被覆を生成することにあ
る。この種の解決策は、非常に高価であるという難点を有する。それが生成され
た後にスペーサーが処理されるのを要求するからである。さらに、複雑な形状の
スペーサーの場合には、その層は特に厚さの点で均一に生成させるのが難しく、
電荷除去に不規則さをもたらす；さらにこれは破壊の危険を生じる。

【００１３】 本発明者は、たとえば２つの平らな基板を離して保持する機能を満たし、そし
て使用される製品の使用時にほとんど可視的でないスペーサーを、特に解決のコ
ストの点で難点なしに、製造することを課題とした。

【００１４】 この目的は２つの基板を間隔を離して保持するためのガラススペーサーであり
、そのガラスマトリックスは体積電子伝導を示す、本発明により達成される。ス
ペーサーの電子伝導性は電荷の除去を可能にするのに十分であり、走査型電子顕
微鏡を用いる実験により示されうる。この実験は、その詳細は後述されるが十分
な電子伝導性の場合に、イメージにわたって明るさの不均一性が生じないことを
示す。

【００１５】 好適には電子伝導性は５０℃で１０^−１３〜１０^−５ohm^−１・cm^−１、そし て好ましくは１０^−１２〜１０^−８ohm^−１・cm^−１である。

【００１６】 伝導性は、試料のいずれかの側に対向して置かれた２×３mm^２の寸法を有する
２つの白金電極の間に電圧を印加することにより厚さ１mmのガラス試料について
判定される；印加されるＤＣ電圧は−１００〜１００Ｖの間で変動し、電圧とと
もに電流の直線的な変動が観察される。さらに、測定は５０〜２５０℃に温度を
変動させて検出された。このように電子伝導性は種々の周波数および種々の温度
での測定により、または試料が１００ＶのＤＣ電圧および２００℃の温度に供さ
れるとき伝導性の変化を観察することにより、イオン伝導性から区別される。イ
オン的に伝導する試料の場合には、時間の関数として伝導性に急速な減少が観察
される。この伝導性の減少はイオンの移動性により、イオンはたとえば、Ｎａイ
オンについて電場で容易に移動する。対照的に、電子的に伝導性の試料の場合に
は、伝導性は時間が経っても非常に安定である。

【００１７】 本発明により形成されるスペーサーは、その表面にあらわれる電荷を除去する
のを可能にする。したがって、このようなスペーサーは、その電子伝導性が大量
に得られ、この性質を得るために層の堆積のような高価な連続処理を受けず、し
たがって、これまで知られているものよりももっと経済的に形成される。

【００１８】 さらにこれらのスペーサーは、ガラススペーサーが電解放出ディスプレイ（Ｆ
ＥＤ）スクリーンに属する２つのガラスシートを分離するために用いられるとき
、いわゆる「破壊」（”breakdown”）効果の危険が避けられるという非常に有
利な性質を有する。これはその破壊効果は電荷の集積から生じ、絶縁部の端末間
で生じるからである。しかし、本発明によるスペーサーは電荷の除去を可能にし
、このようにしてリーク電流を定着させ、破壊の危険を防止する。さらにスペー
サーのこの電子伝導はスペーサーが保管される間にスペーサー上の静電荷を避け
る利点を有する。本発明者は、従来法で形成されたもののようなスペーサーはそ
の保管時に静電気的に容易に帯電されやすく、たとえばスクリーン上にそれらを
置く連続的な操作を困難にすることを示した。本発明によるスペーサーはこの種
の難点を避けるのを可能にする。

【００１９】 しかし、エネルギー効率の理由から、スペーサーの電子伝導により失われる電
力は固定された値より小さくなければならない；これはたとえばマイクロドット
スクリーンについて１〜５０Ｗ／m^２である。

【００２０】 本発明によるスペーサーはいくつかの酸化状態において存在する遷移元素酸化
物を少なくとも１％含むガラスマトリックスから製造されるのが好適である。本
発明によるスペーサーのガラスマトリックスは次のモル比で下記の構成成分を含
むのが有利である。

【００２１】 ＳｉＯ_２ ２５〜７５％ Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜４０％ ＺｒＯ_２ ０〜１０％ Ｒ_２Ｏ ０〜１０％ Ｒ’Ｏ ０〜４０％ いくつかの酸化状 態で存在する遷移 元素酸化物 １〜３０％ ここでＲ＝Ｌｉ、ＮａもしくはＫ、そしてＲ’＝Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒもしくはＢ
ａである。

【００２２】 本発明によれば、「遷移元素」（”transition elements”）という表現は周
期律表の遷移元素を意味すると理解される。それらは、特にある希土類元素を含
み、いくつかの酸化状態で存在しうる。

【００２３】 ＳｉＯ_２はネットワーク形成酸化物である；その含量は融点を低下させ炉を構
成する耐火物の過度に急速な劣化を防止するために７３％未満であるのが有利で
ある。しかも、その含量は、形成されるスペーサーの機械的性質、特に弾性率に
優先を与えるのが望まれるとき、５５％より少ないのが好適である。２５％未満
では、ガラスの安定性は不十分であり、失透の危険が増加する。

【００２４】 Ａｌ_２Ｏ_３は安定する役割を有するガラスマトリックスを与え、失透の危険を
、特に低シリカ含量に対して制限するのを可能にする。５％を超えると、その酸
化物はスペーサーの機械的性質、特に弾性率、を向上するのに有利に寄与する。
その含量は３５％より少ないのが有利であり、高温でガラスマトリックスの粘度
が余り大きくないように２０％未満であるのが好ましい。

【００２５】 Ａｌ_２Ｏ_３のようにＺｒＯ_２は、ひずみ点温度が増加するのを可能にし、これ
はスクリーンのためのスペーサーがその製造時に加熱処理を受ける場合に、特に
重要である。しかし、Ａｌ_２Ｏ_３と異なり、この酸化物は高温でガラスマトリッ
クスの粘度を増加させない。その含量は溶融を簡易にし、失透の危険を制限する
ために１０％、好ましくは８％を超えない。

【００２６】 アルカリ金属酸化物に関して、これらは本質的にガラス製造条件のために、そ
してもっと好ましくは融点および高温粘度を認容しうる制限内に保持するために
、そして溶融時に組成の均一性を改良するためにガラスマトリックスに導入され
る。それらの含量は、有利には、１０％未満、そしてもっと好ましくは５％との
間で維持されるが、それは所望の電子伝導性を妨げうる移動性のためである。有
利には、酸化物Ｌｉ_２Ｏの存在は、機械的性質、特に弾性率が求められるときに
好適であり、任意には、酸化物Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏがマトリックスに完全に存
在しないことが可能である。しかし、経済的な制約が本質的であるとき、酸化物
Ｌｉ_２Ｏはマトリックスに存在しないことができるが、この酸化物は他の酸化物
より高いからである。１％より少ないアルカリ金属酸化物含量が、「アノード結
合」（”anodic bonding”）型の接着を得るために要求されるのが有利であり、
その接着は後述される。

【００２７】 アルカリ土類金属酸化物に関して、これらはアルカリ金属酸化物と同様の理由
で導入され、さらに失透の危険に関してガラスの安定性を改良し、ひずみ点温度
を増加させる。酸化物ＭｇＯおよびＣａＯは、高弾性率が求められるとき特に好
適である。ＳｒＯもしくはＢａＯのような重い酸化物は、アルカリ金属イオンの
移動性を制限するため、そしてその結果イオン伝導性を減少させるため、そして
アルカリ金属イオンによる、たとえばスクリーンの汚染の危険を防止するために
、好適である。

【００２８】 さらに、本発明は酸化物Ｂ_２Ｏ_３を供給し、十分な機械的性質、特に十分な弾
性率を保持するために１０％を超えない、そして有利には５％未満の含量で導入
するのを可能にする。Ｂ_２Ｏ_３は、ＳｉＯ_２に置換するとき、溶融時に組成の均
一性を特に改良し、そしてその組成の融点を減少するのを可能にする。

【００２９】 さらに、それは高温粘度が減少するのを可能にする。本発明のもう１つの変形
によれば、ガラスマトリックスはホウケイ酸塩型であり、Ｂ_２Ｏ_３含量は８％よ
り大きく、そして好ましくは１０％より大きい。

【００３０】 酸化物Ｐ_２Ｏ_５もスペーサーの機械的性質、特に弾性率を過度に劣化させるこ
となく高温粘度を特に低下させるために５％を超えない含量で使用されうる。

【００３１】 酸化物ＴｉＯ_２およびＺｎＯも特にガラス組成の溶融パラメータを調節する点
から、Ｂ_２Ｏ_３およびＰ_２Ｏ_５の場合に言及されるものに類似する理由によって
使用されうる。これらの存在は、機械的性質、そして特にもっと高い弾性率を改
良するのが望ましいとき、特に好適である。

【００３２】 遷移元素酸化物は次の元素から特に選ばれる遷移元素の酸化物である：Ｔｉ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｒｕ
、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ。これらの含量の合計は、５％より大きいのが有利である。
本発明は特にＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｔｍ、Ｙｂのような
希土類の酸化物の導入も提供され、それはいくつかの酸化状態で、存在し得る。

【００３３】 ガラスのレドックス、すなわち各カチオンの可能な酸化状態の相対的割合、溶
融雰囲気の比較的還元性の性質を調節することにより、溶融物の温度により、あ
るいは溶融物へコークス等、たとえばガスのような還元成分を挿入することによ
り調節される。このようにレドックスを調節することは電子伝導を調節すること
を可能にするので、エネルギー損失を制限するが電荷の除去を可能にする。さら
に、エネルギー効率を改良する目的で、本発明はコアにおけるスペーサーの電子
伝導を制限、もしくは消去するために準備し、表面で電子伝導を維持する。この
ような結果は次のように本発明により達成されうる：ガラスマトリックスは存在
するすべての遷移元素が最高の酸化状態であるように酸化雰囲気で溶融される。
したがって、スペーサーへの転換の間、さもないとスペーサーが得られたら、後
者の面は還元雰囲気でアニ−ルにより伝導される。還元雰囲気の種類およびアニ
−ルの温度および期間は電子伝導および電子移送が生じる表面厚さを調節するこ
とを可能にする。

【００３４】 本発明によれば、遷移元素の添加はもう１つの利点を有しうる。これは、これ
らの遷移元素が強い着色力を、たとえばＦｅおよびＣｒ元素の場合に有するとき
に、それらが堆積されている基板を通してみえるスペーサーの少なくとも断面に
関して黒色の外観を得ることが可能であるからである。この黒い外観はあるスク
リーンの場合に、スペーサーがブラックマトリックス、すなわち画素を規定し、
スペーサーが固定される領域に相当するブラックマトリックス、の構成要素とし
て考えられるのを許す。ここで中間の「結合」（”bonding”）材料なしに基板
に直接にスペーサーを固定することが可能である。

【００３５】 したがって、第１の選択はブラックマトリックスにスペーサーを挿入すること
であり、そこでは領域は、スペーサーよりもわずかに大きい寸法を有する刷り(i
mpression)を露光するためにたとえばフォトリソグラフィーにより予めへこまさ
れている。発明者が、分子結合はスペーサーの研磨端を基板の火炎研磨表面と基
板がさかさまであるときに、スペーサーがはずされない点に接触させて生じるこ
とを観察した限り、この操作はスペーサーが基板に取り付けられるのに十分であ
る。第２の選択は先のもので同時に実施され得、アノード結合により基材にスペ
ーサーを固定することを含み、すなわちアルカリ金属イオンがスペーサーのガラ
スマトリックスに存在する限り、２つの材料の間に化学結合を樹立するために与
えられた電場および与えられた温度を加える。

【００３６】 他の付加的な元素は１％未満の含量でガラスマトリックス中に存在しうる。そ
れらは、たとえば溶融および精製を促進するために導入され（Ａｓ、Ｓｂ、Ｆ、
Ｃｌ、ＳＯ_３ 等）、あるいはそれらは使用されるバッチ材料への不純物の、ま
たは耐火物の摩損に由来する不純物、の形態で導入される。

【００３７】 本発明により規定されるスペーサーは、１０^−５ＧΩ〜１０^７ＧΩ、好ましく
は１０^−５ＧΩ〜２００ＧΩ、もっと好ましくは０．１ＧΩ〜２００ＧΩ、さら
に好ましくは０．５ＧΩ〜２００ＧΩ、もっと好ましくは１ＧΩ〜１００ＧΩ、
そして有利には１０ＧΩ程度の、たとえば２つの黒いシート間の電流通過への抵
抗を有する。こうして、このようなスペーサーは電荷除去を可能にし、そして明
るいもしくは暗い領域の出現を妨げる。

【００３８】 本発明の有利な変形によれば、スペーサーを構成するガラスマトリックスは少
なくとも９０ＧＰａの弾性率を有する。このようなスペーサーの物理的性質はそ
れらに十分な機械的性質を与えるので、たとえばスクリーンもしくはフラットラ
ンプの製造のようなすでに上で述べた用途のために２つの平らな基板の間に使用
される。これは、特にＥＰ６２７３８９に記載される方法によりスペーサーが製
造されるとき、弾性率はスペーサーの性質であり、それらは、スクリーンを形成
し、たとえばその間で真空が創り出される、平らな基板により及ぼされる圧力を
受けるとき、スペーサーの機械的強度を決定することを発明者が示したためであ
る。ＵＳＰ５６７５２１２が示すように、これらの用途についてガラススペーサ
ーの強度を決定する主な要因はスペーサー表面の微細クラックの存在であると教
えるのがこれまでの通例であった。このように、特に、ＥＰ６２７３８９で説明
される方法により製造されたスペーサーの場合に、スペーサーの機械的性質は直
接にその弾性の不安定に、したがって弾性率に依存することを示した；それらは
この方法による製造後にスペーサーの特に著しい表面状態により、この現象を他
の解釈なしに、解釈する；すなわち、この方法により製造されたスペーサーは、
それらの用途に関連する応力を受けるとき、破砕を生じさせうる欠陥がない。

【００３９】 弾性率に関するこの特性は、後述するように、それは特に利点を有するのでガ
ラスマトリックスの電子伝導性に関連して表わされることが留意されるべきであ
る。しかし、弾性率に関するこの特性は、実際は電子伝導性と独立しており、こ
のようなスペーサーの用途に特に有利である。さらに、弾性率に関する特性は他
の用途、すなわちスペーサー以外のガラス製品の製造にとって有利であることも
留意される。

【００４０】 １４０ＧＰａまでありうる弾性率値は、希土類をガラスマトリックスに導入す
ることにより本発明により得られうる。好適には、希土類酸化物の含量合計は１
％より大きく、そして有利には２５％を超えない。希土類酸化物は好適には次か
ら選ばれる：Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３，Ｃｅ_２Ｏ_３，Ｐｒ_２Ｏ_３，Ｎｄ_２Ｏ_３，Ｓ
ｍ_２Ｏ_３，Ｅｕ_２Ｏ_３，Ｇｄ_２Ｏ_３，Ｔｂ_２Ｏ_３，Ｄｙ_２Ｏ_３，Ｈｏ_２Ｏ_３，Ｅ
ｒ_２Ｏ_３，Ｔｍ_２Ｏ_３，Ｙｂ_２Ｏ_３，Ｌｕ_２Ｏ_３。

【００４１】 本発明は、ガラスマトリックスへの窒素の導入を有利に付与する。この導入は
１４０ＧＰａより大きい、そして多分１８０ＧＰａまでの弾性率を本発明により
得ることを可能にする.窒素は中性もしくは還元雰囲気、たとえばアルゴン、窒
素、もしくは窒素と水素の混合物で、溶融を実行することにより溶融時に導入さ
れうる。ついで窒素はＳｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＢＮの形態でバッチ材料に導入され
る。窒素も黒い着色を有するスペーサーを得ることを可能にする利点を有する。

【００４２】 本発明によれば、弾性率を増大させることはこれらのスペーサーを含むスクリ
ーン、ランプもしくはグレージングユニットの製造において、弾性不安性による
破壊の危険なしに製造することをまず可能にする。破壊の危険のこの低減はＦＥ
Ｄスクリーンの場合に特に著しく、そこではスペーサーは薄いのが通常であり、
特に８０μm未満の厚さを有する。

【００４３】 さらに、弾性率が十分に高いとき、たとえば厚い基板、すなわち３mmより大き
い厚さを有するもの、または強化基板、特に化学処理により強化されたもの、の
場合には、機械的強度を確保するために単位面積当りに設けられたスペーサーの
数を減らすようにすることをそれは可能にする。単位面積あたりのスペーサー数
の低減は、それらの数は比較的少ないのでスペーサーの伝導性を増大しうること
を可能にし、各スペーサーの損失は個別に増大するが、全体的なエネルギー損失
は受容しうる値に維持される：電子伝導性の役割、すなわち電荷集積現象を回避
することはこのようにさらに改良される。

【００４４】 さらに、本発明者は弾性率が機械的強度の点で微小クラックの存在よりも重要
であることを示したが、スペーサーの形状も耐破砕性（crush resistance）に与
える影響を特に有することが知られている。意図される用途により、スペーサー
は２つの群に分けられうる。第１に、「ピラー」（”pillars”）といわれうる
スペーサーがある；それらはディスプレイスクリーンおよび真空グレージングユ
ニットおよびフラットランプの用いられることが多い。ついでもっと伸長してい
るので「リブ」（”ribs”）といわれうるスペーサーがある；それらはディスプ
レイクリーンに用いられることが多い。

【００４５】 スペーサーの第１の群、すなわちピラー型のものに関して、これらは本発明に
より、光プリズムの形状を有するのが有利であり、その断面は直交多角形であり
、好適にはその断面は十字形である。スペーサーは、このように規定されたその
マトリックスが希土類、鉄およびアルカリ土類金属のような元素を従来の組成に
比べて非標準的な割合で含み、高い密度、特に３より大きい密度、を有する。こ
のような密度はスペーサーを取り扱い、設置するのを容易にする利点を有する。
これは、傾向がスペーサーの小型化に向いており、その単位質量は０．２５mgよ
り小さくあり得、そして０．０９mgもの低質量であり得る、からである。この低
質量は多くの問題を引起す：第１に、スペーサーの製造時に、スペーサーは個別
に検査され、輸送のために用いられるマトリックス内に置かれなければならない
。これを行うために、把持部（gripper）を備えるロボットが用いられ、そして
スペーサーの高質量はそれらが供給されるのを容易にする。さらに、スクリーン
、フラットランプもしくは真空グレージングの製造者による配置時に、個別のハ
ンドリングは従来のように従事され得、そうでないと集合的配置ツールは従来の
段階とともに使用され、スペーサーが所定の刷りに運ばれるのを可能にする。重
力はこれらの配置段階の間に系統的に必要とされ、そして密度の増加はつねに好
ましい。製品の最終質量への影響は重要ではなく、スペーサーの密度は５００〜
１００００／m^２であるのが通常であるので、高々数ｇである。

【００４６】 スペーサーの高密度に関するこの特性は、電子伝導性および／またはガラスマ
トリックスの弾性率に関連して存在することが留意されるべきである。なぜなら
それは上述のように特にスペーサーについて有利であるからである。しかし、密
度に関するこの特性は、電子伝導性および／または弾性率とは無関係に、このよ
うなスペーサーの用途に特に有利である、さらに本発明はその密度を増加しうる
前述の酸化物の添加に限定されると理解されるべきではなく、むしろスペーサー
の密度を増加させるのに寄与しうるいかなる付加的な元素にも及ぶ。

【００４７】 本発明の有利な態様によれば、ガラスマトリックスは、ひずみ温度すなわちそ
の温度未満でガラスはもはや粘性挙動を示さない温度、に相当する温度、５３0
℃超、好ましくは５５０℃超を有する。このような値はマイクロドットスクリー
ンが製造時、とくに周辺の封止時にさらされる温度にスペーサーが適合すること
を可能にする。

【００４８】 さらに有利には本発明によるガラスマトリックスは２０〜３００℃で測定した
膨張係数が６０〜９５×１０^−７Ｋ^−１、好ましくは８０〜９５×１０^−７Ｋ^{− １} およびもっと好ましくは８５×１０^−７Ｋ^−１より大きい。このような膨張係
数は、たとえば基板もしくはこれらの基板上に堆積された層のようなスクリーン
の他の構成成分とスペーサーを適合させうる。このような膨張係数の値は、「リ
ブ」型のスペーサーの場合に特に有利である。ホウケイ酸塩型のガラスの場合に
、膨張係数は３０〜５０×１０^−７Ｋ^−１でありうる。

【００４９】 このような組成は特にＥＰ６２７３８９に記載された方法を用いて容易に溶融
され、スぺーサーに転換されうる。その文献は相似（homothetic）の比の範囲内
に得られるのが望ましいものとほとんど同一の形状を有する断面を持つガラスプ
リフォームもしくはロッドを延伸することを含むプロセスを記述する。このプリ
フォームは所望の断面に正確に機械加工されうる十分な大きさの寸法を有する。
加えて、このプリフォームは側面を最初に研磨されうる。この延伸段階はその軟
化温度に近い温度に昇温されたプリフォーム温度で行なわれ、そしてその実際の
延伸は1つ以上の段階で実施しうる。

【００５０】 プリフォームの延伸後に得られる延伸ロッドは、所望のスペーサーの断面に相
当する同一目的比内のプリフォームに類似した形状を有する断面を有する。しか
も、ロッドは側面を研磨された外観を有する。なぜならそれは高温を通過し、「
火炎研磨」（”fire polish”）を創出するからである。この現象は側面を研磨
されていないが、「精密に研削された」（”finely ground”）外観のようなも
う１つの外観を有するプリフォームの使用を可能にする。「火炎研磨」という用
語により、本発明は約６μm^２の走査面積についてＡＦＮ（原子間力顕微鏡）に
より測定された５Å未満の表面粗さ（rms値）をいう。好適には、この粗さは２
Åのオーダーである。上述のように、本発明者はこのようにして得られたスペー
サーの表面の「火炎研磨」は、その降伏強度（yield strength）により、そして
当事者が信じていた微小クラックの存在によってではなく、規定されるスペーサ
ーの機械的強度を生じることを示し得た。さらに、本発明は、この方法により得
られる粗さも電気的破壊の危険を減少させるのに寄与することも示した；これは
破壊開始が小さな曲率半径を有する粗さ（asperities）をもつ表面に味方される
からである。

【００５１】 ついでロッドは相互に平行であるように一緒に束にされる。好適には、これら
のロッドは円筒状、特にガラス円筒状に一緒に束ねられ、そしてワックスもしく
は接着剤にような結合剤を用いて一緒に結合される。

【００５２】 ついでロッド束はそれらが所望のスペーサーを形成するように、必要な長さに
切断される。

【００５３】 長さを得ると、スペーサーの束は研削され、ついで両端を研磨されうる。この
ように全面を研磨されたスペーサーを得ることも可能である。加えて、もし切断
作業が精密でないと、研磨作業時にスペーサーの長さを調整することができる。
スペーサーの機械的強度を低下させうるたとえばフレークのような欠陥のない鋭
い端はこのように得られる。さらにこの研磨は他の面に関して上述と同じ理由で
破壊の危険を低下させる利益を有する。さらに、これらの部分状態はスペーサー
と平らな基板上に堆積された層の間のもっと良好な接触をさせ、もっと良好な接
触を確保するために備える中間金属層の存在を避けうる。さらにこれらの表面状
態は、スペーサーと基板の間の直接的な接触により有利に分子結合させうる。

【００５４】 スペーサーは特に結合剤を溶融することにより、または化学溶解することによ
り互に分離される。

【００５５】 記載された方法は精密な寸法と比較的低コストでスペーサーを得ることを可能
にする。これはオペレーターにより実行される手動作業は非常に限定されるから
である。一方において、これは製造コスト低減させるが、他方において、手動で
ない方法で、寸法を生じさせる作業は精密で規則的である。

【００５６】 これらのスペーサーの１態様である変形によると、ロッドは所望の長さに切断
されるのではなく、一緒に結合されるスペーサーの「ストック」（”stock”）
を、そのまま構成する。この変形の第１の態様によれば、スペーサーは未切断ロ
ッドから形成されるリールもしくはロールの形状で販売されもしくは供給されう
る。

【００５７】 この変形の第２の態様によれば、ロッドはスペーサーを規定する横断切欠き（
transverse notches ）を有する。これらの切欠きは、たとえば延伸機構の下に
置かれたダイヤモンド型の好ましくは回転機械工具により、得られる。

【００５８】 有利にはこれらの切欠きはぎざぎざ（indentation）の形状を有する。それら
は多角形の最小幅の高さ３０％の深さを有しうる。この深さは高々２０μm、好
ましくは高さ１０μm程度でありうる。切欠きの幅は有利には２０μm未満である
。

【００５９】 この２番目の態様の変形は、スペーサーが全面にわたって、特に切断面を研磨
される必要のないスペーサーへの用途に特に有利である。

【００６０】 本発明によるスペーサーはさらに、押出し法もしくは引抜き法を用いて製造さ
れうる。第１の方法は押出し法を用いて延伸前に必要なプリフォームを製造する
こと、ならびに上述の方法を用いてプリフォームを延伸することにある。引抜き
は押出し機の出口で直接にプリフォームを延伸することである。これらの方法に
よれば、延伸後にスペーサーの面の十分な研磨外観を維持するが、プリフォーム
の表面を研磨するのは不要であるようにみえる。

【００６１】 さらに、これらの製造法を用いて得られるスペーサーは、たとえば多角形断面
の場合に、断面の頂点は延伸プロセスのために、丸くて、曲率半径２〜１０μm
、そして好ましくは５〜１０μmを有する。これらの丸い頂点は、特にある用途
について、たとえばスペーサーの置換の間のすべりの場合に、ガラスシートおよ
びおそらくは表面に堆積された層への損傷の危険を低減させることを可能にする
。

【００６２】 さらに、引抜き法は中間段階、および特にプリフォームの貯蔵、与えられた断
面についてのスペーサー連続製造を生じる押出し機の連続供給を省く。この引抜
き法の最終的な利益は、たとえば十字形断面において分岐の多面体性がもっと良
好に調節されるのを可能にすることである。

【００６３】 本発明の１態様の変形によれば、スペーサーは少なくとも部分的に光散乱する
のが有利である；散乱効果はスペーサーの表面を非光沢にすることにより得られ
るのが有利でありうる。

【００６４】 このような散乱特性は、たとえばフラットランプもしくは真空絶縁グレージン
グにおける使用の場合に有利である。ディスプレイスクリーンの場合に、この特
性はスペーサーを離れる寄生反射を防止し、それはその反射が画素により発生す
るカラー混合を生じることを可能にする。

【００６５】 非光沢外観はフッ化アンモニウムおよび塩酸の浴でエッチングすることにより
たとえば得られうる。その処理は製造工程の種々の段階で実施され得、非光沢に
するのが望まれる領域に依存する。それは延伸後にロッドについて実行されうる
ので研磨表面は維持される；それは、スペーサーが得られた後に、すべての表面
を非光沢にするために実行されうる；さらに、それは中間段階、すなわち長さに
スペーサーを切断後であるが、スペーサーはなお結合剤に埋められ、該スペーサ
ーの断面のみを非光沢とする。このように非光沢化された表面は、光補足効果を
創出する小さなピラミットであるかのように並置からなる精密なレリーフを有す
る。

【００６６】 本発明によりこのように記載されるスペーサーは、プラズマもしくはマイクロ
ドットスクリーンのようなディスプレイスクリーンを製造するのに、または真空
絶縁グレージングもしくはフラットランプを製造するのに用いるのに特に適する
。

【００６７】 さらにこれらのスペーサーを製造するために説明されたガラス組成は、いかな
る用途にも使用され得、そこではガラス製品により電荷を除去することが必要で
あり、および／または発明が説明するように弾性率が必要である。

【００６８】 本発明のさらなる詳細および有利な特徴は、本発明により製造される例の記載
から、ならびに図１および２の記載から明らかになるであろう。

【００６９】 図１は理解をもっと簡易にするために、尺度を形成するものではない。

【００７０】 図１は本発明によりスペーサーを製造するためのプラントの図を示す。

【００７１】 四角形の断面の本発明の場合におけるプリフォーム１は、その寸法は下の表１
に示され、支持体２に固着される。

【００７２】 支持体２自体は機械的システムに固着されている。この機械的システム２はた
とえばエンドレススクリューでありうるが、プリフォーム１にシャフト３に沿っ
て垂直下方運動を与え、プリフォームは高さ約７０mmの加熱環４を通過しうる。

【００７３】 図２に示されるこの加熱環は低圧抵抗加熱により加熱され、少し、卵形の形状
を有する。これは温度が８００℃で＋もしくは−０．１℃以内に調節されるよう
にプリフォームのまわりの良好な熱分布を可能にする。

【００７４】 加熱環４は断熱耐火物5により囲まれている。延伸装置６は加熱環の下に約５
００mmの距離で置かれ、ガラスロードもしくは繊維７を得るためにプリフォーム
１を延伸させる。

【００７５】 装置６は２つの駆動ベルト８、９からなり、その上に側部圧縮力１０，１１が
及ぼされる。これらの圧縮力１０、１１は延伸作業に味方し、たとえば圧力調節
できる小さな水圧シリンダーである手段（図示せず）により実施される。

【００７６】 延伸速度はローラー１２の回転速度に直接に関連し、各ローラーは２つの駆動
ベルト８，９を駆動する。

【００７７】 駆動ベルト８，９はたとえばシリコン材料からなり、それらをガラス上のすべ
りから防止し、したがって均一な延伸を得るのを可能にする。

【００７８】 延伸プロセスに依存して、実際に同一のプロフィル、すなわちプリフォーム１
とガラスロッド７の間で、２つの間の相似比で同一の断面プロフィルを維持する
のを可能にする。

【００７９】 本発明によるスペーサーは、このように、この製造プロセスにより製造されう
る。

【００８０】 種々のスペーサーがモル％で表わされた本発明およびその組成により製造され
、次に表に示される。

【００８１】 例１および２は比較例であり、本発明による組成物の利点をもっとよく理解さ
せるために示す。

【００８２】

【表１】

【００８３】 σはスペーサーの電気伝導性を示し、Ω^−１・ｃｍ^−１で示される；これはイ
オンおよび電子伝導性の合計である。

【００８４】 Ｅはヤング率の弾性率を示す。

【００８５】 Ｔstrainは１０^１４．５ポイズの粘度に相当するひずみ点温度である。

【００８６】 αは膨張係数である。

【００８７】 弾性率は本発明による組成から製造された１００×１０×４mm^３の寸法を有す
る試験片について４点曲げにより測定された。試験片が切断された棒は１０^１３ ポイズの粘度に相当する温度で１時間まずアニ−ルされ、ついで室温２℃／分で
もどされた。

【００８８】 電子的性質の電荷を除去する能力に関して種々のガラスの性質を比較するため
に、次の測定が実施された；この測定はこれらガラスで製造されたスペーサーの
電子伝導性を示す。それは特徴付けるように望まれるガラスから機械加工された
径１０mm、厚さ１mmのディスクを置くことにある。このディスクは研削された金
属試料支持体について走査型電子顕微鏡の分析チャンバーに挿入される。第１の
走査は高エネルギー（３１ＫｅＶ）の電子で３分間、高倍率（×２００００）で
実施される。ついで、このように衝撃を加えられた（bombarded）領域の低倍率
（×１０）および低エネルギー（１ＫｅＶ）での画像が生成される。もしガラス
が電荷を除去するのが困難であれば、衝撃を加えられた領域は電荷効果の明るい
外観特性を有する。もっとも重要な場合において、「鏡効果」（”mirror effec
t”）として電子顕微鏡使用者に知られる効果がなお観察される：画像を取る時
点で、入射電子は高エネルギー衝撃の間に注入される電子により静電場により反
射され、電子はガラスから除去され得ない。したがって、入射電子は試料を通ら
ないが、電子銃の画像を形成する。この観察は電子の性質を有する電荷を除去す
るのに非常な困難を有する試料の特性である。もしガラスが容易に電荷を除去す
ると、明るさの不均一性が画像に観察され得ない。

【００８９】 種々の試料について得られた結果は図２ａ，２ｂ，２ｃおよび２ｄに示され、
それぞれ例１，２，３および４について得られた結果を示す。

【００９０】 図２ａおよび２ｂは比較例に相当し、このような組成から得られるスペーサー
が不十分な電子伝導体であることを示し、その写真のそれぞれは明るさの効果を
示し、図２ｂは上述の「鏡効果」を示す。さらに図２ａは、比較的高いイオン伝
導性（３×１０^−１２Ω^−１・ｃｍ^−１）でさえ電荷除去を可能にするには不十
分であることを示す。不十分な電荷除去による明るさの不均一性は図２ａ’およ
び２ｂ’に示されるプロフィルにおけるピークにより明らかにされる。

【００９１】 対照的に、図２ｃおよび２ｄは、本発明による組成の典型であり、この組成か
ら得られたスペーサーは電子伝導を示す。図２ｃ’および２ｄ’に示される階調
（gray level）プロフィールにおけるピークのない連続したバックグラウンドを
明らかにする。

【００９２】 本発明によりこのように製造されるスペーサーは十分な電子伝導性を有し、製
造された製品、たとえばディスプレイの品質を損うスペーサーでの電荷集積を防
止する。さらに、本発明が提案するように、改良された機械的特性および特に改
良された弾性率の場合には、スペーサーの数を制限するのが可能であり、もっと
大きい電子伝導を有すスペーサー、したがってもっと良好な品質の製品、を有す
るのを可能にするが、認容しうるエネルギー損失は維持したままである。

【００９３】 例５に関して、これは上述の目的の用途のための十分な電子伝導性を所有する
ことなく高弾性率を得ることのできる組成に対応する。しかし、このような組成
は、このような電子伝導性を必要としないスペーサーの他の用途に有利でありう
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるスペーサーを製造するための装置の図。

【図２ａ】 走査型電子顕微鏡で得られた画像であり、比較試料の電子伝導性を示す。

【図２ａ’】 図２ａで示される画像から得られる諧調プロフィールである（図２ａのＡＡ’
線）。

【図２ｂ】 走査型電子顕微鏡で得られた画像であり、比較試料の電子伝導性を示す。

【図２ｂ’】 図２ｂで示される画像から得られる諧調プロフィールである（図２ｂのＢＢ’
線）。

【図２ｃ】 走査型電子顕微鏡で得られた画像であり、本発明試料の電子伝導性を示す。

【図２ｃ’】 図２ｃで示される画像から得られる諧調プロフィールである（図２ｃのＣＣ’
線）。

【図２ｄ】 走査型電子顕微鏡で得られた画像であり、本発明試料の電子伝導性を示す。

【図２ｄ’】 図２ｄで示される画像から得られる諧調プロフィールである（図２ｄのＤＤ’
線）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 61/30 Ｈ０１Ｊ 61/30 Ｔ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4G062 AA18 BB01 DA04 DA05 DA06 DA07 DB01 DB02 DB03 DB04 DB05 DC01 DC02 DC03 DD01 DD02 DD03 DE01 DE02 DE03 DF01 EA01 EA02 EA03 EA10 EB01 EB02 EB03 EC01 EC02 EC03 ED01 ED02 ED03 ED04 ED05 EE01 EE02 EE03 EE04 EE05 EF01 EF02 EF03 EF04 EF05 EG01 EG02 EG03 EG04 EG05 FA01 FA10 FB01 FB02 FB03 FB04 FC01 FC02 FC03 FD01 FE01 FF01 FF02 FF03 FF04 FG01 FG02 FG03 FG04 FH01 FH02 FH03 FH04 FJ01 FJ02 FJ03 FJ04 FK01 FK02 FK03 FK04 FL01 FL02 FL03 FL04 GA01 GA10 GB01 GB02 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH04 HH05 HH07 HH08 HH09 HH10 HH11 HH12 HH13 HH14 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ04 JJ05 JJ06 JJ07 JJ10 KK01 KK02 KK03 KK04 KK05 KK06 KK07 KK08 KK10 MM25 MM40 NN33 NN40 5C032 AA01 CC10 5C043 AA13 AA20 CC19 CD08 EB15 EC20

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラスマトリックスが体積電子伝導率１０^-３〜１０^-５ohm^{- １} ．ｃｍ^-１を有することを特徴とする２つの基板を間隔を離して保持するよう
   にされたガラススペーサー。
2. 【請求項２】 ガラスマトリックスがいくつかの酸化状態で存在する遷移元
   素酸化物を少なくとも１％含む請求項１記載のガラススペーサー。
3. 【請求項３】 ガラスマトリックスが次のモル比で下記の構成成分を含む請
   求項２記載のスペーサー。 ＳｉＯ_２ ２５〜７５％ Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜４０％ ＺｒＯ_２ ０〜１０％ Ｒ_２Ｏ ０〜１０％ Ｒ’Ｏ ０〜４０％ いくつかの酸化状 態で存在する遷移 元素酸化物 １〜３０％ ここでＲ＝Ｌｉ、ＮａもしくはＫ、そしてＲ’＝Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒもしくはＢａ
   である。
4. 【請求項４】 ガラスマトリックスが酸化物Ｌｉ_２Ｏを１％より多い含量で
   含む請求項１〜３のいずれかに記載のスペーサー。
5. 【請求項５】 ガラスマトリックス中に存在する遷移元素酸化物の合計が５
   ％より多い請求項２〜４のいずれかに記載のスペーサー。
6. 【請求項６】 少なくとも９０ＧＰａの弾性率を有する請求項１〜５のいず
   れかに記載のスペーサー。
7. 【請求項７】 ガラスマトリックスが１〜２５％のモル含量の希土類酸化物
   、および／または窒素を含む請求項６記載のスペーサー。
8. 【請求項８】 ３より大きい密度を有する請求項１〜７のいずれかに記載の
   スペーサー。
9. 【請求項９】 光プリズムの形態であり、その断面は直交多角形であり、そ
   してその断面は好適には十字形である請求項１〜８のいずれかに記載のスペーサ
   ー。
10. 【請求項１０】 電流の通過に対して１０^−５ＧΩ〜１０^７ＧΩ、好ましく
    は１０^−５〜２００ＧΩ、もっと好ましくは０．１ＧΩ〜２００ＧΩ、もっと好
    ましくは１ＧΩ〜１００ＧΩ、そしてもっと好ましくは１０ＧΩ程度、の電気抵
    抗を有する請求項１〜９のいずれかに記載のスペーサー。
11. 【請求項１１】 ５３０℃より高いひずみ点に相当する温度を有する請求項
    １〜１０のいずれかに記載のスペーサー。
12. 【請求項１２】 ２０〜３００℃で測定された熱膨張係数が６０〜９５×１
    ０^−７Ｋ^−１である請求項１〜１１のいずれかに記載のスペーサー。
13. 【請求項１３】 少なくとも部分的に散乱する請求項１〜１２のいずれかに
    記載のスペーサー。
14. 【請求項１４】 予め機械加工もしくは押出されたプリフォームを延伸する
    ことにより、または引抜きにより得られる請求項１〜１４のいずれかに記載のス
    ペーサー。
15. 【請求項１５】 多角形断面の頂点が、丸くなって曲率２〜１０μm、好ま
    しくは５〜１０μmの曲率半径を有する請求項１〜１４のいずれかに記載のスペ
    ーサー。
16. 【請求項１６】 プラズマスクリーンもしくはマイクロドットスクリーンの
    ようなディスプレイ型スクリーンの製造において、または真空グレージングユニ
    ットおよび／またはフラットランプの製造において、スペーサーを２つのガラス
    シートの間に保持するための請求項１〜１５のいずれかに記載のスペーサーの使
    用。