JP6264828B2 - 低膨張ガラス充填剤、その製造方法、およびそれを含むガラスフリット - Google Patents
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Description
本発明は、低膨張ガラス充填剤、その製造方法、およびそれを含むガラスフリットに関し、より詳細には、ガラスフリットの熱膨張係数を調節する低膨張ガラス充填剤、その製造方法、およびそれを含むガラスフリットに関する。
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ＩＣセラミックスパッケージ、水晶振動子、画像表示装置、太陽電池素子などの電気素子は、外部からの水分およびガスなどの影響を最少化することで電気素子の性能および寿命を向上させるために、気密密封されることが要請される。特に、ＯＬＥＤは、高速の応答速度を有しており、バックライトを必要としない自己発光の性質を有し、超薄型パネルの製作が可能で、低い電力消耗と広い視野角等の長所を有するため、次世代ディスプレイ技術として認識されている。しかし、このようなＯＬＥＤは、湿気と空気に敏感であるという短所を有しており、その解決のために、ＯＬＥＤデバイス保護のために上・下ガラス基板間をガラスフリットを使用して気密密封している。
一方、このような電気素子等を気密密封するためのシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）材料として使用されるガラスフリット（ｆｒｉｔ）は、ガラス自体の組成にＶ２Ｏ５またはＦｅ２Ｏ３を添加したフリット母ガラスを製造した後、これにセラミックフィラー（ｆｉｌｌｅｒ）等を混合することにより製造される。
このようなガラスフリットと関連して、日立粉末冶金社の韓国公開特許第１０‐２０１０‐００８４４７６号においては、ガラス組成物内にＶ２Ｏ５、ＭｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３等を入れ、溶解（ｍｅｌｔｉｎｇ）してガラス粉末を作製し、これに、低膨張セラミック充填剤を混合して製造した低融点ガラスフリットが開示されている。また、ヤマト電子社の韓国公開特許第１０‐２０１０‐００４９６５１号は、Ｖ２Ｏ５‐ＢａＯ‐ＺｎＯガラスに低膨張セラミック充填剤を混合して製造したガラスフリットが開示されている。
しかし、このようにガラス粉末に混合される低膨張セラミックスフィラーは、コーディエライト（Ｃｏｒｄｉｅｒｉｔｅ）、ユークリプタイト（Ｅｕｃｒｙｐｔｉｔｅ）、Ａｌ２Ｏ３、ＺＷＰ（Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ Ｔｕｎｇｓｔａｔｅ Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）等であって、不透明なホワイト（ｗｈｉｔｅ）色相を有するので、密封工程の際に加えられるレーザー（ｌａｓｅｒ）の一部を反射するという短所を有する。これにより、ガラスフリットが十分に加熱されず、接着力が低下するという問題が発生し、また、これを解決するためにレーザーの出力を高める場合、パネルに損傷を与えるという問題が発生する。
本発明は、上述したところのような従来技術の問題点を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は、気密密封時にレーザーの反射を最少化する低膨張ガラス充填剤、その製造方法、およびそれを含むガラスフリットを提供することである。
このために、本発明は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＣａＣＯ３から調製され、６３０〜９２０ｎｍの波長における透過率が８０％以上であることを特徴とする低膨張ガラス充填剤を提供する。
また、本発明は、ＳｉＯ２：４５〜６５重量部、Ａｌ２Ｏ３：１０〜２５重量部、Ｂ２Ｏ３：１０〜２０重量部、およびＣａＣＯ３：１０〜２０重量部をるつぼに装入する装入ステップ；るつぼに装入されたＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＣａＣＯ３を、１６００℃以上の温度に加熱して溶融させる溶融ステップ；ならびに、溶融した物質を冷却後に粉砕する粉砕ステップを含むことを特徴とする低膨張ガラス充填剤の製造方法を提供する。
また、本発明は、低融点ガラス粉末；ならびに、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＣａＣＯ３から調製され、６３０〜９２０ｎｍの波長における透過率が８０％以上である低膨張ガラス充填剤を含むことを特徴とするガラスフリットを提供する。
また、本発明は、ＳｉＯ２：４５〜６５重量部、Ａｌ２Ｏ３：１０〜２５重量部、Ｂ２Ｏ３：１０〜２０重量部、およびＣａＣＯ３：１０〜２０重量部をるつぼに装入する装入ステップ；るつぼに装入されたＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＣａＣＯ３を、１６００℃以上の温度に加熱して溶融させる溶融ステップ；ならびに、溶融した物質を冷却後に粉砕する粉砕ステップを含むことを特徴とする低膨張ガラス充填剤の製造方法を提供する。
また、本発明は、低融点ガラス粉末；ならびに、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＣａＣＯ３から調製され、６３０〜９２０ｎｍの波長における透過率が８０％以上である低膨張ガラス充填剤を含むことを特徴とするガラスフリットを提供する。
本発明によれば、低膨張ガラス充填剤が透明な色を有するので、レーザーを利用したガラスの気密密封（ｈｅｒｍｅｔｉｃ ｓｅａｌｉｎｇ）工程において、低膨張ガラス充填剤によるレーザーの反射を最少化することができ、レーザーのパワー（ｐｏｗｅｒ）損失を最少化することができる。
また、低いレーザーパワーでも気密密封を施すことができるので、高いレーザーパワーによるパネルの損傷を最少化することができる。
また、低いレーザーパワーでも気密密封を施すことができるので、高いレーザーパワーによるパネルの損傷を最少化することができる。
以下では、添付された図面を参照しつつ、本発明の実施例に係る低膨張ガラス充填剤、その製造方法、およびそれを含むガラスフリットについて詳細に説明する。
なお、本発明を説明するにあたり、関連した公知の技能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要に不明確にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
なお、本発明を説明するにあたり、関連した公知の技能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要に不明確にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
本発明の一実施例に係る低膨張ガラス充填剤（ｆｉｌｌｅｒ）は、ガラスフリットの母ガラスとして使用される低融点ガラスに混合されてガラスフリットの熱膨張係数を調節するための充填剤として、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＣａＣＯ３から調製され、６３０〜９２０ｎｍの波長における透過率が８０％以上であることを特徴とする。
低膨張ガラス充填剤がＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＣａＣＯ３を含んでなることにより、低膨張ガラス充填剤は、無色透明である得る。
ここで、本発明は、低膨張ガラス充填剤がＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＣａＣＯ３を含んでなり、６３０〜９２０ｎｍの波長において８０％以上の透過率を有するようにする。これにより、本発明の一実施例に係る低膨張ガラス充填剤を利用してガラスフリットを製造する場合、レーザーを利用したガラスの気密密封（ｈｅｒｍｅｔｉｃ ｓｅａｌｉｎｇ）工程において低膨張ガラス充填剤によるレーザーの反射を最少化して、レーザーパワー（ｐｏｗｅｒ）が損失することを抑制することができる。また、レーザーパワーの損失を抑制することにより、低いレーザーパワーにおいても気密密封を施すことができるので、気密密封工程中、高いレーザーパワーによってパネル等が損傷することを最少化することができる。なお、透過率は定法に従い分光光度計により測定することができる。
ここで、本発明は、低膨張ガラス充填剤がＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＣａＣＯ３を含んでなり、６３０〜９２０ｎｍの波長において８０％以上の透過率を有するようにする。これにより、本発明の一実施例に係る低膨張ガラス充填剤を利用してガラスフリットを製造する場合、レーザーを利用したガラスの気密密封（ｈｅｒｍｅｔｉｃ ｓｅａｌｉｎｇ）工程において低膨張ガラス充填剤によるレーザーの反射を最少化して、レーザーパワー（ｐｏｗｅｒ）が損失することを抑制することができる。また、レーザーパワーの損失を抑制することにより、低いレーザーパワーにおいても気密密封を施すことができるので、気密密封工程中、高いレーザーパワーによってパネル等が損傷することを最少化することができる。なお、透過率は定法に従い分光光度計により測定することができる。
本発明の一実施例に係る低膨張ガラス充填剤は、ＳｉＯ２：４５〜６５重量部、Ａｌ２Ｏ３：１０〜２５重量部、Ｂ２Ｏ３：１０〜２０重量部、およびＣａＣＯ３：１０〜２０重量部から調製されることが好ましい。
また、本発明の一実施例に係る低膨張ガラス充填剤は、４０＊１０−７／℃以下の熱膨張係数を有することが好ましい。該熱膨張係数は、例えば熱機械分析（ＴＭＡ）により測定することができる。
低膨張ガラス充填剤の低熱膨張係数は、低膨張ガラス充填剤が混合されるガラスフリットの熱膨張係数を下げ、これにより、ガラスの気密密封時、ガラスとガラスフリットの熱膨張係数の差によってガラスにクラック（ｃｒａｃｋ）が発生することを防止することができる。
表１は、本発明の一実施例に係る低膨張ガラス充填剤の組成成分比による熱膨張係数を示した表である。
表１に示されるように、本発明に係る低膨張ガラス充填剤は、４０＊１０−７／℃以下の熱膨張係数を有することが分かる。
図１は本発明の一実施例に係る低膨張ガラス充填剤の製造方法の概略的なフローチャートである。
図１を参照すると、本発明の一実施例に係る低膨張ガラス充填剤の製造方法は、装入ステップ（Ｓ１００）、溶融ステップ（Ｓ２００）、および冷却／粉砕ステップ（Ｓ３００）を含んでよい。
図１を参照すると、本発明の一実施例に係る低膨張ガラス充填剤の製造方法は、装入ステップ（Ｓ１００）、溶融ステップ（Ｓ２００）、および冷却／粉砕ステップ（Ｓ３００）を含んでよい。
低膨張ガラス充填剤を製造するために、まず、ＳｉＯ２：４５〜６５重量部、Ａｌ２Ｏ３：１０〜２５重量部、Ｂ２Ｏ３：１０〜２０重量部、およびＣａＣＯ３：１０〜２０重量部をるつぼに装入する（Ｓ１００）。ここで、るつぼは、白金るつぼであってよい。
次に、るつぼに装入されたＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＣａＣＯ３を、１６００℃以上の温度に加熱して溶融させる（Ｓ２００）。
溶融は、約２時間以内で行われてよい。
溶融は、約２時間以内で行われてよい。
また、溶融後、溶融されたＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＣａＣＯ３の混合物を、ディスクミル（ｄｉｓｋ ｍｉｌｌ）により分割する過程を経てよい。
最後に、溶融された材料を冷却後に粉砕することにより、低膨張ガラス充填剤を製造する（Ｓ３００）。
粉砕は、ボールミル（ｂａｌｌ ｍｉｌｌ）およびジェットミル（ｊｅｔ ｍｉｌｌ）のうち少なくとも一つの方法によって行われてよく、平均粒径（ｄ５０）が０．５〜２μｍ、最大粒径は６〜１０μｍとなるように粉砕することが好ましい。粒径は、例えばレーザ回折法により測定することができる。
粉砕は、ボールミル（ｂａｌｌ ｍｉｌｌ）およびジェットミル（ｊｅｔ ｍｉｌｌ）のうち少なくとも一つの方法によって行われてよく、平均粒径（ｄ５０）が０．５〜２μｍ、最大粒径は６〜１０μｍとなるように粉砕することが好ましい。粒径は、例えばレーザ回折法により測定することができる。
本発明の一実施例に係るガラスフリット（ｆｒｉｔ）は、低融点ガラス粉末；ならびに、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＣａＣＯ３から調製され、６３０〜９２０ｎｍの波長における透過率が８０％以上である低膨張ガラス充填剤を含んでなってよい。
このようなガラスフリットは、ガラスの気密密封、好ましくは、ＯＬＥＤディスプレイ装置の前面ガラスと背面ガラスの気密密封に使用されてよい。
低融点ガラス粉末は、ガラスフリットの母ガラスの軟化点が４００℃以下であることが好ましい。このような低融点ガラス粉末は、Ｖ２Ｏ５‐Ｐ２Ｏ５系、Ｖ２Ｏ５‐Ｐ２Ｏ５‐ＴｅＯ系、およびＶ２Ｏ５‐Ｐ２Ｏ５‐Ｂｉ２Ｏ３系からなる群より選択された一つ以上であってよい。
表２は、このような低融点ガラス粉末の組成による軟化点および熱膨張係数を示した表である。
表２に示されたところのように、低融点ガラスは、４００℃以下の軟化点を有することが分かる。
低膨張ガラス充填剤は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＣａＣＯ３から調製され、６３０〜９２０ｎｍの波長において８０％以上の透過率を有する。
好ましくは、低膨張ガラス充填剤は、ＳｉＯ２：４５〜６５重量部、Ａｌ２Ｏ３：１０〜２５重量部、Ｂ２Ｏ３：１０〜２０重量部、およびＣａＣＯ３：１０〜２０重量部から調製されることが好ましい。
好ましくは、低膨張ガラス充填剤は、ＳｉＯ２：４５〜６５重量部、Ａｌ２Ｏ３：１０〜２５重量部、Ｂ２Ｏ３：１０〜２０重量部、およびＣａＣＯ３：１０〜２０重量部から調製されることが好ましい。
本発明の一実施例に係るガラスフリットにおいて、低膨張ガラス充填剤は、１０〜４０重量％含まれることが好ましい。
低膨張ガラス充填剤が１０重量％未満であると、ガラスフリットの熱膨張係数を被接着物と合わせにくく、４０重量％を超過すると、被接着物との接着が難しくて気密密封が行われないためである。
また、本発明の一実施例に係るガラスフリットにおいて、低融点ガラス粉末および低膨張ガラス充填剤の平均粒径（ｄ５０）は０．５〜２μｍ、最大粒径は６〜１０μｍであることが好ましい。
このような本発明の一実施例に係るガラスフリットは、レーザーを利用したガラスの気密密封時にレーザーの反射を抑制することにより、従来のレーザーパワーよりも低いレーザーパワーで気密密封を行うことができ、また、これにより、高いレーザーパワーによりパネルが損傷することを最少化することができる。
一方、本発明の一実施例に係るガラスフリットは、ビヒクル（ｖｅｈｉｃｌｅ）をさらに含んでよい。
低融点ガラスと低膨張ガラス充填剤にビヒクルを混合すると、ガラスフリットは、ペースト（ｐａｓｔｅ）形態を有する。
低融点ガラスと低膨張ガラス充填剤にビヒクルを混合すると、ガラスフリットは、ペースト（ｐａｓｔｅ）形態を有する。
ビヒクルは、エチルセルロース（ｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）およびブチルカルビトールアセテート（ｂｕｔｙｌ ｃａｒｂｉｔｏｌ ａｃｅｔａｔｅ，ＢＣＡ）を含んでなってよく、１０％の濃度を有するビヒクルが、低融点ガラスおよび低膨張ガラス充填剤に混合されてよい。好ましくは、ビヒクルは、低融点ガラス粉末および低膨張ガラス充填剤の総重量に対して３５〜５０：６５〜５０の重量比で含まれる。
このようにビヒクルが混合されてペースト形態を有するガラスフリットは、スクリーン印刷等を通じてガラスに塗布された後、約４００℃における可塑性工程を経た後、レーザーによって加熱されてガラスを密封する。
表３は、本発明の一実施例に係るガラスフリットの組成による密封幅（ｓｅａｌ ｗｉｄｔｈ）および熱膨張係数を示した表である。
表３において、低融点ガラスＮｏ．および低膨張ガラス充填剤Ｎｏ．は、それぞれ表２における組成Ｎｏ．および表１における低膨張ガラス充填剤Ｎｏ．に対応する。
そして、得られた低膨張ガラス充填剤と低融点ガラスの混合物に、エチルセルロース（ｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）およびブチルカルビトールアセテート（ｂｕｔｙｌ ｃａｒｂｉｔｏｌ ａｃｅｔａｔｅ、ＢＣＡ）を含み、１０％の濃度を有するビヒクルを６５：３５の重量比で混合して、ペーストを調製した。
ガラス上に、各ペーストを５００μｍ幅で塗布した後、４００℃で可塑性した後、レーザーを照射して加熱することによりガラスフリットが接着された幅を測定した。
表３において、低融点ガラスＮｏ．および低膨張ガラス充填剤Ｎｏ．は、それぞれ表２における組成Ｎｏ．および表１における低膨張ガラス充填剤Ｎｏ．に対応する。
そして、得られた低膨張ガラス充填剤と低融点ガラスの混合物に、エチルセルロース（ｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）およびブチルカルビトールアセテート（ｂｕｔｙｌ ｃａｒｂｉｔｏｌ ａｃｅｔａｔｅ、ＢＣＡ）を含み、１０％の濃度を有するビヒクルを６５：３５の重量比で混合して、ペーストを調製した。
ガラス上に、各ペーストを５００μｍ幅で塗布した後、４００℃で可塑性した後、レーザーを照射して加熱することによりガラスフリットが接着された幅を測定した。
［表３］に示されたように、本発明のガラスフリットは、約１０Ｗの低いレーザーパワーによっても４００μｍ以上の高い密封幅を示すことが分かる。これは、図２に示された実施例１，３，４の密封幅の写真によっても分かる。また、低い熱膨張係数を有する低膨張ガラス充填剤を低融点ガラスに混合することにより、ガラスフリットの熱膨張係数が低下したことが分かる。
以上のように、本発明は限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、これらの記載から多様な修正および変形が可能である。
それゆえ、本発明の範囲は、説明された実施例に極限されて定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、特許請求の範囲と均等なものにより定められなければならない。
それゆえ、本発明の範囲は、説明された実施例に極限されて定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、特許請求の範囲と均等なものにより定められなければならない。
Claims (3)
- ＳｉＯ２：４５〜６５重量部、Ａｌ２Ｏ３：１０〜２５重量部、Ｂ２Ｏ３：１０〜２０重量部、およびＣａＣＯ３：１０〜２０重量部からなる原料をるつぼに装入する装入ステップ；
るつぼに装入されたＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３およびＣａＣＯ３を、１６００℃以上の温度に加熱して溶融させる溶融ステップ；
溶融された物質を冷却後に粉砕する粉砕ステップを含むことを特徴とする低膨張ガラス充填剤の製造方法。 - 前記粉砕ステップは、ボールミルおよびジェットミルのうち少なくとも一つの方法により行われることを特徴とする、請求項１記載の低膨張ガラス充填剤の製造方法。
- 前記粉砕ステップは、前記溶融し及び冷却された物質を平均粒径（ｄ５０）が０．５〜２μｍ、最大粒径は６〜１０μｍとなるように粉砕することを特徴とする、請求項１又は２に記載の低膨張ガラス充填剤の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2012-0117951 | 2012-10-23 | ||
| KR1020120117951A KR101408289B1 (ko) | 2012-10-23 | 2012-10-23 | 저팽창 글라스 충전제, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 글라스 프릿 |
Publications (2)
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