JP4120895B2 - ディスプレイパネルのためのガラス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ表示装置に必要な物理化学的特性を示すアルミノシリケートガラスパネルを備えたプラズマ表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネル表示装置への関心は急速に拡大している。これまで、商業活動はラップトップコンピューターに使用されるような小型の表示装置に集中しており、このような目的で、液晶表示（ＬＣＤ）素子は興味の中心である。
【０００３】
また、情報やエンターテイメントの応用に使用されるような大型の表示装置に注意が注がれつつある。ＬＣＤは、その構造において高い精度を要求しており、そのため大型スクリーン化は容易ではない。したがって、大型装置に関心が移るにしたがって別のタイプの表示装置が注目されるようになってきている。
【０００４】
このようなもののひとつに、プラズマ表示装置がある。その最も簡単な形として、プラズマ表示装置は、互いに対面して間隔をおいた位置関係を保つ二つの絶縁ガラス基板を含んでいる。一つの基板は、その表面上に形成される陽極電極を有し、もう一方は、その表面上に形成される陰極電極を有している。クロストークを防ぐために、バリヤーがそれぞれの基板の電極間に作られている。
【０００５】
その２枚の基板は、互いに対向した固定位置の関係に保たれる。それらの電極と基板は、電極部分がお互いに向き合い、画素に相当するように配列されている。ネオン、アルゴン、またはヘリウムのような希ガスが、電極の周りおよび電極間に密封される。１００Ｖまでの電圧が電極間に与えられると、ガスはグロー放電する。このことは、ネオングロー放電として良く知られた原理に基づいている。
【０００６】
この放電により生じた光が、ディスプレイを形成するのに用いられる。放電の作用で、電極には、主要な赤、緑および青色を発生する材料が含まれている。別の形では、蛍光体が電極上に被覆され、放電によって目的の色を発光するようになっている。
【０００７】
電極は、お互いに垂直なストリップ状に塗布されている。それらは印刷されてもよいし、あるいは写真平板過程により作られてもよい。一方、多数の点が印刷により、あるいはフィルムを用いて従来良く知られている写真平板技術によりそのフィルムを処理することにより形成される。
【０００８】
従来、発光表示装置に用いられる絶縁基板は、ソーダ石灰ガラスのシートであった。ソーダ石灰ガラスは、高い熱膨張率（ＣＴＥ）を与える理由から使われている。６０−９０×１０^−７／℃（０−３００℃）程度の高いＣＴＥが、表示装置において電極とバリヤーを作る際に使われるガラスフリットの膨張に合わせるために必要である。
【０００９】
例えば、電極とバリヤーはペーストとして用いられ、乾燥される。ペーストは金属粉末のような導電性成分、低融点のガラスフリットおよび溶媒やバインダ剤のような有機物を含む。乾燥されたペーストは、残留有機物を燃焼させるため、およびガラスフリットを軟かくして基板に付着させるために燃やされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ソーダ石灰ガラスは十分高いＣＴＥを示すが、それらはまた低い歪点と低い抵抗率を示す。その結果、ソーダ石灰基板は、熱処理中、収縮および／または歪みがおこる。熱処理過程は、電極の燃焼および／または基板の密封を含む。高いソーダ含量はまた表示電子体（例えば、電極）を分解するナトリウムイオンの泳動を引き起こす。
【００１１】
従って、６０−９０×１０^−７／℃程度のＣＴＥと６３０℃より高い歪点を示すガラス基板を提供することが望ましい。同時に、基板成分中のアルカリの使用を制限することが望ましい。というのは、これらのイオンはガラス歪点を低くするのと同様に、表示寿命を制約するからである。最も好ましくは、ガラスは浮動プロセスを用いて製造されることが望ましい。本発明は、これらの様々な条件を満足するガラスを提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のガラスは、限られたアルカリ金属イオン濃度を持つアルミノシリケートガラスであり、その組成は、酸化物基準の重量パーセントで計算して、４０−５７％ＳｉＯ_２、２．０−１２％Ａｌ_２Ｏ_３、１−１６％ＣａＯ、８−２１．５％ＳｒＯ、１４−３１％ＢａＯ、０−３％ＭｇＯおよび０−４％Ｂ_２Ｏ_３からなり、そのガラスは、粘度が２０ＭＰａ・ｓ（２００ポアズ）で１５００℃を超えない温度、さらに好ましくは１４５０℃を超えない温度を示し、ＣＴＥが６０−９０×１０^−７／℃であり、歪点が６３０℃以上であることを特徴とするものである。これらのガラスは、好ましくは全体のＲ_２Ｏ濃度（Ｒ＝Ｌｉ、ＮａまたはＫ）が約５重量％より低い濃度を含んでいる。
【００１３】
さらに本発明の表示パネルは、アルカリ金属イオンを含まないアルミノシリケートガラス基板を備えた表示パネルであり、酸化物基準の重量パーセントで計算して、４０−５７％ＳｉＯ_２、２．０−１１％Ａｌ_２Ｏ_３、１−１６％ＣａＯ，８−２１．５％ＳｒＯ、１４−３１．５％ＢａＯ、０−３％ＭｇＯおよび０−４％Ｂ_２Ｏ_３の組成から実質的になり、そのガラスは、粘度が２０ＭＰａ・ｓ（２００ポアズ）で１４５０℃を超えない温度を示し、ＣＴＥが６０−９０×１０^−７／℃であり、歪点が６３０℃以上であることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のガラスは、アルカリ金属イオンを含まないアルミノシリケートガラスであり、成分中のアルカリ金属イオン濃度の水準を低くすることにより、熱膨張率（ＣＴＥ）、歪点および重量損失などの適正なガラス特性を与えることができるようになる。さらにフロートガラス製造プロセスを使って作ることもでき、フラットパネル表示装置のための基板として有用である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるアルミノシリケートガラス表示パネルの実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明による一般的にデザインされたプラズマ表示パネル１０の基本構造の一実施の形態を示す斜視図である。図１に示されているパネル１０は、前面基板１１と背面基板１２からなる。陰極電極１３は前面基板１１の内側表面に形成され、陽極電極１４は、背面基板１２の内側表面に形成される。リブ１５は基板１１と１２の間に空間を与え、孤立したバリヤーとしても機能している。孤立したバリヤーは、同様に別の知られた形を取ってもよく、このような場合、基板１１と１２は、リブ１５よりもむしろ周囲の密閉しているストリップにより離れて置かれてもよい。
【００１６】
図２は、図１の要素部分の一部側断面図であり、表示パネル１０の中の要素すなわちセル２０を拡大した形で示している。基板１１と１２は、垂直に密閉されたパネルを作るために結合している。次に、空間の中間基板は減圧され、通常の方法で希ガスで満たされている。
【００１７】
本発明は、主に１１と１２のような絶縁基板の製造に適合する改良されたガラスに関するものである。特にそのガラスは、このような基板の様々な特性の必要条件を満たしている。つけ加えて、本発明の多くのガラスは、浮動（フロート）ガラス製造プロセスを使って作ることもできる。溶融過程に柔軟性を与えるため、特に浮動プロセスを経たガラスの製造を可能にするために、ガラスは溶融特性に関していくつかの特徴を持つことが望ましい。例えば、いくつかの浮動プロセスにおいて、融点（すなわち、粘度が約２０ＭＰａ・ｓ（２００ポアズ）である温度）が約１５００℃ より低いもしくはそれ以上、さらには、約１４５０℃より低いもしくはそれ以上であることが望ましい。さらに重要なことは、フロートガラス製造プロセスを経てそのガラスを製造するために、ガラスは、５０ＭＰａ・ｓ（５００ポアズ）より大きい、さらに好ましくは、１００ＭＰａ・ｓ（１０００ポアズ）より大きい、最も好ましくは、約２５０ＭＰａ・ｓ（２５００ポアズ）より大きい粘度を液相線温度で示すことが望ましい。
【００１８】
本発明は、主に１１と１２のような絶縁支持体の製造に適合する改良されたガラスに関するものである。特にそのガラスは、このような支持体の様々な特性の必要条件を満たしている。つけ加えて、本発明の多くのガラスは、浮動（フロート）ガラス製造プロセスを使って作ることもできる。溶融過程に柔軟性を与えるため、特に浮動プロセスを経たガラスの製造を可能にするために、ガラスは溶融特性に関していくつかの特徴を持つことが望ましい。例えば、いくつかの浮動プロセスにおいて、融点（すなわち、粘度が約２０ＭＰａ・ｓ（２００ポアズ）である温度）が約１５００℃ 以下、さらには、約１４５０℃以下であることが望ましい。さらに重要なことは、フロートガラス製造プロセスを経てそのガラスを製造するために、ガラスは、５０ＭＰａ・ｓ（５００ポアズ）より大きい、さらに好ましくは、１００ＭＰａ・ｓ（１０００ポアズ）より大きい、最も好ましくは、約２５０ＭＰａ・ｓ（２５００ポアズ）より大きい粘度を液相線温度で示すことが望ましい。
【００１９】
さらに本発明の中の一つの実施例においては、他と異なり、アルカリ金属酸化物は１．０重量パーセント以下の水準までおさえられている。このような低いアルカリ金属レベルを持つガラスは、特に直流（Ｄ／Ｃ）プラズマ表示パネル中の基板として有用である。しかし、アルカリ金属は、他の実施例、たとえば、交流により増幅されるプラズマ表示のためのガラスに利用することができる。一方、全体のアルカリ水準は約５重量パーセント以下であることが望ましい。
【００２０】
このような理由で、含まれるガラスの成分は、アルカリ土類金属酸化物ＢａＯ、ＳｒＯおよびＣａＯの本質的な量を使用している。ＢａＯはこれらのカチオンのなかで最も大きなカチオンであり、ＣＴＥの値を増加させるのに最も大きな効果があり、続いてＳｒＯ、ＣａＯおよびＭｇＯの順になる。ＭｇＯは３％までは許容されるが、ガラスの中で相分離を引き起こしたり、過度にＣＴＥを低くするので一般的に避けられる。そのため本発明のガラスは、すべて重量パーセントで、１４−３１．５％ＢａＯ、８−２１．５％ＳｒＯ、１−１６％ＣａＯおよび０−３％ＭｇＯを含む。好ましくはこれらのガラスにはまた、これらの成分（ＢａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯおよびＣａＯ）が、全体量にして約３３から５５重量パーセントの間、さらに好ましくは約３５から４７重量パーセントの間の量が含まれる。
【００２１】
ガラスの化学的耐久性は、５％塩酸溶液に９５℃で２０分間ガラスサンプルを浸している間に起こる重量損失として、ｍｇ／ｃｍ^２の単位で決定される。化学的耐久性は一般的に、ガラス形成剤に中間物を加えたもののガラス変性剤に対する比が増加するにつれて改善する。しかし、化学的耐久性と溶融性の間で妥協することがしばしば必要である。この目的のためのガラスは、上記記載のように５％塩酸溶液に浸した後、約５．０ｍｇ／ｃｍ^２より小さい重量損失、より好ましくは２．０ｍｇ／ｃｍ^２より小さい重量損失、最も好ましくは１．０ｍｇ／ｃｍ^２
より小さい重量損失を示す。重量パーセントで、下記の範囲以内の酸化物の成分を含むガラスは、一般的に５．０ｍｇ／ｃｍ^２より小さい重量損失を示すことを特徴とする。
【００２２】
ＳｉＯ_２ ４４−５７
Ａｌ_２Ｏ_３ ２−１２
ＣａＯ １−１５
ＳｒＯ ９−１９
ＢａＯ １６−２９
ＭｇＯ ０−３
Ｂ_２Ｏ_３ ０−１
本発明のガラスは、一次ガラス形成剤として、重量パーセントで４０−５７％のＳｉＯ_２を含む。ＳｉＯ_２濃度の増加は一般的に耐久性を改善するが、融点を上げる。本発明のガラスはまた２．０−１１％のＡｌ_２Ｏ_３からなる。Ａｌ_２Ｏ_３濃度が増加するにつれてガラスの耐久性は増加するが、ＣＴＥは減少し、融点は上がる。酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）は融点を下げるが、一般的に耐久性、歪点およびＣＴＥに対しては有害である。そのために、Ｂ_２Ｏ_３は４％に制限され、より好ましくは２％より少なく、最も好ましくは除かれる方がよい。
【００２３】
さらに上記実施の形態は、次に示す例により説明されるが、これらは実施例を意味し、特許請求の範囲には幾分制約されていない。表１は前述の典型的なガラスの成分、ガラスバッチから計算された酸化物の重量パーセントを示したものである。これらの実施例のガラスは、ガラスの成分が相対的に均一になるような温度および時間、例えば、約１４５０−１５５０℃の温度で、約６から１２時間、で１０００ｇバッチのそれぞれのガラス組成を溶かすことにより準備された。さらに表１は、それぞれのガラス組成に対する適切なガラス特性も示している。これらのガラス特性は、０−３００℃の温度範囲の線熱膨張率（ＣＴＥ×１０^−７／℃）、歪点（℃）、液相での粘度（Ｌｉｑ．Ｖｉｓｃ．ＭＰａ・ｓ／ポアズ）、２３００ＭＰａ・ｓの粘度での温度（℃、Ｖｉｓｃ．Ｔｅｍｐ．）、５％塩酸溶液に９５℃で２０分間浸した後の重量損失（ｍｇ／ｃｍ^２）を含む。
【００２４】
【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

例１７に示されるような成分と特性を持ったガラスは、現在では本発明の最も良い例と見なされ、現時点で、本発明の目的とする特性の最高の組合せを提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるプラズマ表示パネルの基本構造を示す斜視図
【図２】本発明のその実施の形態による図１の要素部分の一部側断面図
【符号の説明】
１０ 表示パネル
１１ 前面基板
１２ 背面基板
１３ 陽極電極
１４ 陰極電極
１５ リブ
１６ 空間中間基板
２０ 要素またはセル

Claims (13)

1. ０−３００℃の温度範囲での線熱膨張率（ＣＴＥ）が６０−９０×１０^−７／℃で、６３０℃以上の歪点を示すガラスであり、酸化物基準の重量パーセントで計算して、４０−５７％ＳｉＯ_２、２．０−１２％Ａｌ_２Ｏ_３、４．２６−１６％ＣａＯ、８−２１．５％ＳｒＯ、１４−３１．５％ＢａＯ、０−３％ＭｇＯおよび０−４％Ｂ_２Ｏ_３の組成を持つアルミノシリケートを有してなることを特徴とするガラス。
2. 前記ガラスが、酸化物基準の重量パーセントで計算して、４０−５７％ＳｉＯ_２、２．０−１２％Ａｌ_２Ｏ_３、４．２６−１６％ＣａＯ、８−２１．５％ＳｒＯ、１４−３１．５％ＢａＯ、０−３％ＭｇＯおよび０−４％Ｂ_２Ｏ_３の組成から実質的になることを特徴とする請求項１記載のガラス。
3. 前記ガラスが、酸化物基準の重量パーセントで計算して、４１−５２％ＳｉＯ_２、２−１２％Ａｌ_２Ｏ_３、４．２６−１６％ＣａＯ、８−１９％ＳｒＯ、１６−２９％ＢａＯ、０−３％ＭｇＯおよび０−４％Ｂ_２Ｏ_３の組成から実質的になることを特徴とする請求項２記載のガラス。
4. 前記ガラスが、５０ＭＰａ・ｓ（５００ポアズ）より大きい液相粘度および／または７９−８５×１０^−７／℃のＣＴＥ、および６４５℃以上の歪点を示し、浮動プロセスにより製造されることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のガラス。
5. 前記ガラスが、６５５℃以上の歪点を示すことを特徴とする請求項４記載のガラス。
6. 前記ガラスにおいて、Ｂ_２Ｏ_３濃度が１．５重量パーセントより少なく、かつアルカリ金属酸化物濃度が重量にして５％より少ないことをいることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のガラス。
7. 前記ガラスのＭｇＯ濃度が１．５重量パーセントより少ないことを特徴とする請求項６記載のガラス。
8. 請求項１から３いずれか１項記載のガラスを有してなる平らで透明な基板を備えたフラットパネル表示装置。
9. 前記ガラスが、１．０％より少ないアルカリ金属酸化物濃度を持つことを特徴とする請求項８記載のフラットパネル表示装置。
10. 前記ガラスにおいて、５％塩酸溶液に９５℃で２０分間浸した時の重量損失が５．０ｍｇ／ｃｍ^２より少ないことを特徴とする請求項８記載のフラットパネル表示装置。
11. 請求項１から３いずれか１項記載のガラスを有してなる平らで透明な基板を備えた直流増幅発光フラットパネル表示装置。
12. 前記ガラスが、１．０％より少ないアルカリ金属酸化物濃度を持つことを特徴とする請求項１１記載の直流増幅発光フラットパネル表示装置。
13. 前記ガラスにおいて、５％塩酸溶液に９５℃で２０分間浸した時の重量損失が５．０ｍｇ／ｃｍ^２より少ないことを特徴とする請求項１１記載の直流増幅発光フラットパネル表示装置。

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