JPH1129339A - フラットディスプレー機器用アルミノ珪酸塩ガラス - Google Patents
フラットディスプレー機器用アルミノ珪酸塩ガラスInfo
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- JPH1129339A JPH1129339A JP10140643A JP14064398A JPH1129339A JP H1129339 A JPH1129339 A JP H1129339A JP 10140643 A JP10140643 A JP 10140643A JP 14064398 A JP14064398 A JP 14064398A JP H1129339 A JPH1129339 A JP H1129339A
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Abstract
スプレーパネルのための、下地ガラスとしての使用に適
した高い遷移温度Tg、低い密度ρ及び良好な化学的耐
性を有する透明なソラリゼーション安定ガラスを見いだ
す。 【解決手段】以下の組成(酸化物に基づく重量%で)を
有するソラリゼーション安定アルミノ珪酸塩ガラスであ
る:SiO2を45〜68;Al2O3を5〜18;N
a2Oを0〜5;K2Oを9〜15、ここでNa2O+
K2O≧10;CaOを0〜10;SrOを0.5〜1
8;BaOを0〜10、ここでCaO+SrO+BaO
を8〜≦17;ZrO2を1〜6;TiO2を0.2〜
5。かかるガラスはディスプレー技術における、特にプ
ラズマディスプレーパネルのための下地ガラスとして特
に好適である。
Description
おいて用いるのに適したアルミノ珪酸塩ガラスに関す
る。
スプレー機器用下地ガラスとして、特にプラズマディス
プレーパネル(PDP)の生産用下地ガラスとして用い
られるべきガラスの要求条件は、就中、L.F.Web
erの”Color Plasma Dosplay
s”(1996 SID International
Symposium, Seminar Lectur
e Notes M−6,San Diego,US
A,1996)に記載されている。
発生器素子は多数の平坦化及び小型化蛍光管から成り、
前板、後板及び互いに直角なチャネル十字片が密閉空間
を形成し、該空間は低圧の希ガス(例えば500トール
のNe)で充填される。そこに200から300ボルト
の電圧をかけてグロー放電を発生し、紫外光を放出す
る。前板の内面を適当な蛍光物質(phosphor)
で被覆することにより、所望の色の光を発生することで
きる。三原色像点を組み合わせピクセル(画素)を形成
することにより、ブラウン管で動作する既知のテレビと
同様にカラーディスプレーを達成することができる。電
極リードを夫々前板の内側と後壁の内側に縦横に配置し
てグリッド様に配列すると、各ピクセルの番地指定が可
能になる。
ガラスと同様の要求条件が下地ガラスのも適用される。
材料が透明であることに加えて、その膨張挙動は通常の
蛍光材と調和しなければならない。従って、ガラスの熱
膨張α20/300は通常の窓ガラスの範囲に、即ち約
8.1〜9.0x10−6/Kである必要がある。
PDP用ガラスは大型ガラスシートの形で製造できなけ
ればならない。ガラスシート製造の通常で且つ好適な方
法はフロート法であり、これは溶融体を金属浴上にに注
ぎ、広いシートとして引き出し、ガラスの遷移温度Tg
程度に冷却する。金属浴の酸化を防止するため、工程は
還元性保護ガス雰囲気下で行われる。従ってこの処理方
法に対してガラスは、フロート処理の還元条件下で金属
形態になり、その結果ガラスを着色又は曇化してしまう
酸化鉛、酸化砒素又は酸化アンチモンを含んではならな
い。上述のようにガラスシートにされ得且つこのよいに
変色されないガラスをここでは、フロートユニット内で
浮遊可能(floatable)または処理可能と呼ぶ
ことにする。
2O3)はまた重要なガラス成分である。ほう酸アルカ
リ金属の形態金属溶融体から逃げてしまうことがあるか
らである。ここで現実の問題は蒸発ではなく、ほう酸ア
ルカリ金属が、自由にガラスシート上に凝縮し、それに
よってガラスに傷が付くことである。更なる重要なガラ
ス成分は、同様に溶融体から蒸発し、同様の望ましくな
い凝縮現象を示す酸化亜鉛(ZnO)である。従って、
ガラスの表面傷を回避するため、PDPガラスはB2O
3とZnOの何れを含まないことが望ましい。
であるので、ガラス部品は特に反復する加温と引き続く
室温への冷却後の厳密な寸法公差を必要とする。これ
は、ガラス部品は、たとえ遷移温度Tgを下回る温度で
処理しても、或程度の量は収縮し、特に大型ディスプレ
ーの場合に、これがパッケージの全体としての正確な幾
何学的位置合わせを損なうことになるからである。この
「圧縮」(compaction)と呼ばれるガラスの
特性はできるだけ小さくする必要がある。「圧縮」の正
確な測定は極めて困難なので、遷移温度Tgが高いガラ
スの方が好ましい。経験によれば、その方がTgが低い
ガラスより「圧縮」は少ないからである。
Tgの代わりに、或種の粘性を介して規定される低温度
領域の温度もプラズマディスプレーパネルの下地として
のガラスの適格性の基準として用いることができる。そ
の場合、粘性1014.7dPasに対する温度(DI
N52312第7部、ASTM598及びISO788
84−7による歪み点S.P.にほぼ対応)は610℃
を上回るべきで、粘性1013dPasに対する温度
(DIN52312第7部による焼き鈍し点A.P.に
ほぼ対応)は650℃を上回るべきである。
ー技術における前記の用途には重要でないが、選ばれる
生産方式に調和しなければならない。例えば、10
7.6dPasの粘性に対する温度(DIN52312
第6部による軟化点にほぼ対応)は820〜920℃で
あるべきであり、粘性104dPas(DIN5231
2第2部による加工点W.P.(working po
int)に対応)は1120〜1270℃であるべきで
ある。
下地ガラスの用途では過剰であるべきでない。過剰であ
ると画像再生ユニットが重過ぎてしまうからである。こ
れは、絵画のように壁に掛けて用いることができる大型
ディスプレーの場合、特に不都合である。斯くして、ガ
ラスの密度はできるだけ低く、少なくとも2,800g
/cm3を下回るものとすべきである。
するため、弾性率(E−指数)はできるだけ高く、少な
くとも70GPaを上回るべきである。
性に付いても云える。種々の浄化液を用いる種々の洗浄
操作が生産工程と一体化されることがあるからである。
材料欠損性が低ければ、より攻撃性の高い浄化液の使用
が可能になり、従って処理速度が速くなる。
べき程度まで保証されなかったことは、ガラスがVIS
及びUV領域(250〜800nm)で電磁放射の影響
に対して安定である、即ち照射後可視波長領域で透過の
低下を実質的に示さないことである。これは、画像の輝
度がディスプレーの耐用年数に亘って不変に保たれる唯
一の方法である。
数、特許文献に記載されている。しかしながら、これ等
のガラスは多数の不都合があり、また上記の高い要求条
件を満たすものではない。
はプラズマディスプレー用のアルカリ金属無含有ガラス
が記載されている。アルカリ金属は極めて高いイオン移
動度を有し、濃度勾配と電場下で移動することにより付
随する材料(蛍光体、ソルダーガラス)に貫入し、最悪
の場合にはこれ等を変化させることがあるので、アルカ
リ金属の存在は事実この観点から前記の用途には望まし
くはない。
膨張を達成するためには、大量のアルカリ土金属酸化物
BaO(25.5〜39重量%)及びSrO(10.5
〜21.5重量%)がガラスに含まれ、望ましくない程
度の重いガラス(ρ〓3.5g/cm3)になってしま
う。アルカリ金属イオンの拡散はその代わり、要すれ
ば、例えばガラスシートを二酸化シリコン又は二酸化チ
タンで被覆して拡散障壁を下地に与えることにより対抗
できる。これ等のコーティングは更に誘電体となって、
ガス放電中に流れる電流を有効に制限し、それにより誘
電破壊に対する保護を提供する利点がある。
は、EP0729922A1のアルカリ金属無含有ガラ
ス(BaOを14〜31.5%、SrOを8〜21.5
重量%含む)にも適用される。
び独国特許公開公報DE4303474A1には、ガラ
ス及び家庭用品生産用の鉛無含有又は鉛及びバリウム無
含有結晶ガラスが記載され、そこでは問題のガラスシス
テムはTiO2及び/又はZrO2及び/又はNb2O
5を含むアルカリライム珪酸塩ガラスから構成される。
これ等のガラスは低又は零含有率のAl2O3を有す
る。これ等のガラスの化学的耐性は上記のディスプレー
ガラスの高い要求条件を満足しない。
ィスプレーパネル用の低アルミ、アルカリ金属含有ガラ
スが記載されている。しかしながら、用いられる個々の
アルカリ金属酸化物の濃度の故に(Li2Oが0.3〜
2.5重量、Na2Oが7〜12重量%、K2Oが1.
5〜4.5重量%)、これ等のガラスは1014.7〜
1013dPasの粘性領域で望ましい高温を有しな
い。それ等のソラリゼーション安定性もおそらく不適切
である。
599754の何れも、TiO2を任意成分とするプラ
ズマディスプレーパネル用の下地ガラスとして使用が可
能なガラスを挙げている。US明細書によれば、TiO
2は化学的耐性を改良するのに用いることができる。こ
れ等の明細書は何れも、solarizationst
ability(ソラリゼーション安定性)の重要性に
触れず、この特性は記載されていない。しかしながら、
それは請求された全てのガラスに対して十分とはいえな
い。これ等の明細書におけるにおけるガラスは高含有量
のアルカリ土金属酸化物(ΣROを夫々、17〜25重
量%と17〜27重量%)を有し、必須成分としてCa
O(日本国明細書の場合には12重量%まで)を含む。
しかしながら、この成分は、特に比較的高含有量では、
ガラスの失透安定性(devitrification
stability)に関して有害な効果がある。
939Aも、プラズマディスプレーパネル用下地材とし
て使用できる高含有率アルカリ金属成分(ΣROは重量
で17〜27%)を記載している。これ等二つの明細書
におけるガラスは、CaO成分含有量の違い(0〜2.
9重量%と3〜12重量%)及びAl2O3成分含有量
の違い(2〜15重量%と0.5〜4.9重量%)で異
なる。
めて広い組成範囲をもつが、TiO2を含まないガラス
が記載されている。K2O成分を≦9重量%に抑え、1
01 4.7〜1013dPasの粘性範囲に対して望ま
しい高温、即ち高い熱膨張と良好な耐酸性と同時に望ま
しい高S.P.と高A.P.の達成を可能にしている。
ィスプレー技術における、特にプラズマディスプレーパ
ネルのための、下地ガラスとしての使用に適した高い遷
移温度Tg、低い密度ρ及び良好な化学的耐性を有する
透明なソラリゼーション安定ガラスを見いだすことにあ
る。かかるガラスは好ましくは、フロートユニットでシ
ート状にできるものであるべきである。
の目的は、前記請求項1に記載するガラスにより達成さ
れる。
68重量%で含有する。これより多い含有量では、少な
くとも8.1x10−6/Kの熱膨張α20/300は
得られず、加工点W.P.は極めて高い値を採用するこ
とになる。また、含有量が少なければ、化学的耐性、特
に耐酸性が悪くなる。SiO2の好ましい含有量は48
〜58重量%である。
の間にある。高含有量では、ここでもW.P.は大きく
増大し、α20/300の値は低すぎる。低Al2O3
含有量では、低温領域において所望の高い粘性値は達せ
られず、密度は不十分な程度まで低くなる。好ましいA
l2O3含有量は重量%で9と15の間である。
ラックスとして、このガラスは10〜20重量%のアル
カリ金属酸化物Na2O及びK2Oを、より正確には9
〜15重量%のK2Oと0〜5重量%のNa2Oを含有
する。LiO2及びCs2Oは除くことができるが、こ
れらは素材費が比較的高く、結晶化の安定に有害な作用
があるので除去が有利である。
ラスの低温領域及び低密度で所望の高粘性値の達成を容
易にするため存在する唯一のアルカリ金属酸化物であ
る。Na2O/K2O重量比は好ましくは0と0.4の
間にあるべきである。本発明の特に好ましい実施態様に
おいて、Na2Oの含有量は1〜4重量%、K2Oの含
有量は9.5〜14重量%、Na2OとK2Oの全含有
量は11〜16重量%である。特に好ましいNa2O/
K2O重量比は0.15と0.35の間にある。それは
アルカリ金属酸化物がK2Oのみ或いはNa2Oより含
有量がはるかに多いK2Oであると、望ましくない場合
にも耐火材料の大きな非溶解が生ずることがあるからで
ある。更に、カリウム高含有ガラスは弾性率がナトリウ
ム高含有ガラスより低い。
である。高膨張を維持しながら遷移温度と焼鈍温度を可
能な最高値に上げるため、CaO、SrO及びBaOの
全含有量は重量%で8と17の間にあるべきである。
互交換可能である。例えば、CaOとBaOは0〜10
重量%の量で含まれて良く、SrOはガラスの失透安定
性に関しCaOより有利で、BaOよりガラスの低密度
の利点があるので、0.5〜17重量%で含有されるガ
ラスの永久成分である。MgOは高々極微量で含まれる
か、全く含まれないようにすべきである。MgO含有ガ
ラスは、化学的耐性、失透安定性と焼鈍及び歪み点の何
れもが比較可能なCaO含有ガラスより低いからであ
る。更に、MgOはもう一度CaOと比較すると、熱膨
張をより低度に増大し、同一の効果、即ち高い熱膨張を
達成するのに約二倍の量のMgOが必要になって、これ
も不都合である。
スのCaO含有量は、SrO含有量が0.5〜14重量
%且つBaO含有量が0〜10重量%であれば、2〜1
0重量%であり、これ等三つのアルカリ土金属酸化物の
総含有量8〜17重量%であるべきである。
は、耐酸性が極めて高く、密度が低く、弾性率が高い
が、或種の状況では失透し易い。従って、本発明の他の
好ましい実施態様では、CaO含有量は0−<3%であ
り、SrO含有量が9.5〜17重量%且つBaO含有
量が0〜7.5重量%であれば、2〜3重量%であり、
これ等三つのアルカリ土金属酸化物の総含有量12〜1
7重量%であるべきである。
CaOは全く除去される。その場合、SrOの含有量は
9.5〜15重量%、BaOの含有量は0〜7.5重量
%とすべきである。SrOとBaOの総含有量は17重
量%より小さい。これ等の高SrO含有ガラスは失透に
対して極めて安定であり、更に密度が低く且つ耐酸性が
良好である。
含み、ZrO2は1〜6重量%の範囲の含有量で遷移温
度Tgを上昇し、アルカリ液耐性を改善する。しかしな
がら、含有量が多いと、加水分解抵抗が損なわれ、熱膨
張が過度に低くなってしまう。更に、ZrO2素材は溶
融性が悪く、ガラスに傷が生ずることがある。優先する
ZrO2含有量は2〜5重量%である。
2は特に加水分解抵抗を改善し、酸、アルカリ液及び緩
衝弗化水素酸溶液に対する抵抗も効果が積極的に改善さ
れる。他の網状構造形成成分(network for
mers)であるSiO2、Al2O3及びZrO2と
比較して、TiO2は熱膨張を高め、弾性率を上げ、加
工点(working point)を低くし、失透傾
向を低下する。しかしながら、特に重要なのはTiO2
がソラリゼーション安定性に抜本的な改善を生ずること
である。これにより、ディスプレー機器の下地ガラスと
して用いられるとき実質的に不変の画像輝度を保証する
ガラスが得られる。十分な作用を達成するため、TiO
2含有量は少なくとも0.2重量%であるべきである。
最大TiO2含有量に対する制限要因はTiO2の含有
量が高くなると起こる望ましくない褐色化で、これは着
色Ti/Fe複合体の形成により生ずる。この着色化
は、低鉄素材を用いること、また溶融工程で鉄汚染を回
避すること、例えばカレットクラッシャー内の粉砕後、
鉄を付加的に混入するカレット(ガラスくず)を再使用
しないことにより、抑制することができる。TiO2の
含有は5重量%まで可能であるが、価格を理由として大
量生産に対しては好ましくは3重量%までに制限され
る。特に優先されるのは0.5〜2重量%の範囲の含有
量である。
Ta2O5、Nb2O5及びY2O3から成る群から選
ばれた一つ又はそれ以上の成分が本発明のガラスに含ま
れても良い。これ等は各々5重量%まで含まれても良い
が、総量は5重量%を越えるべきではない。これ等の成
分は熱膨張の低下と結晶化安定性及び化学的耐性の改善
をし得る。しかしながら、素材が高価であることから、
その使用は通常回避される。上記の性状はより安価な成
分を用いても要求される高品質を達成できるからであ
る。
又はそれ以上の調整(精製、精錬)剤を通常の量でバッ
チに加えガラスを精製、精錬しても良い。
Sb2O3が回避されれば、ガラスは実際の溶融操作後
に、As2O3及びSb2O3以外に容易に還元される
成分、特にPbOを含まないので、フロートユニットで
シートにしても良い。
B2O3及びZnOを含まないガラスによっても達成さ
れる。
て、良好なガラス品質はアルカリ金属ハライド(好まし
くはNaCl又はKCl)を調整(精製、精錬)剤とし
て0.1〜2重量%の含有量で添加することにより得ら
れる。調整後のガラス内に残留する量は、これ等の調整
剤の作用様式により、ずっと少ない。
性を有する: −8.1〜9.0x10−6/Kの熱膨張α
20/300(通常の燐蛍光物質に合う) −650℃より大きい遷移温度(熱処理後の寸法安定性
の改善) −比較的低い密度(ρ<2,800g/cm3) −良好な失透安定性 −良好な化学的耐性,特に良好な耐酸性 −極めて良好なソラリゼーション安定性(solari
zation stability) 更に好ましい実施態様においては、フロートユニットで
シートにコンバートすることができる。
は斯くして、ディスプレー技術における、特にプラズマ
ディスプレーパネルの生産のための下地ガラスとしてに
使用に非常に好適である。その潜在的用途は当然この分
野に限定されるものではなく、その特定の特性故に、例
えば、ソーラーコレクタ用下地ガラスとしての使用に極
めて好適である。
加熱したプラチナるつぼに精製剤として0.3重量%の
NaCl又はKClを添加して製作した。溶融物はこの
温度で1.5時間をかけて精製され、次いで均質化のた
め30分撹拌された。温度は1580℃に上昇され、3
0分保持され、次いで1550℃に低下され、この温度
に30分保たれた。用いられた塩化物の中、約0.02
重量%はガラス内に残留し、これは以下の表には示され
ていない。
組成(表1)と特性(表2)を示す。例6はTiO2を
含まない比較例であり、特に本発明に必須な特性の一つ
であるソラリゼーション安定性に対するTiO2成分の
重要性を例示している。
される。厚さが1mmのガラス板を電力消費が400W
であるフィリップ社製モデルHOK−4UV水銀蒸気放
電灯を用い7cmの距離から15時間照射した。波長を
約350nmとする照射前後の透過性の差は極めて著し
い。350nmにおけるこの透過性降下がソラリゼーシ
ョンと呼ばれる。これはできるだけ低く、せいぜい5%
であるべきである。
る。全側面が研磨された70mmx50mmx2mmの
寸法のガラス板を特定の溶液により記述の温度で記述の
時間処理し、損失重量を測り、mg/cm2で表す。
るパラメタは、液相線温度LT、最大結晶成長速度V
max及びVmaxにおける温度、最大結晶成長Kgma
x の温度である。
as、107.6dPas、104dPas及び102
に対する温度は表中、夫々、L14.7、L13、L
7.6、L4及びL2と言及されている。
Claims (12)
- 【請求項1】次の組成(酸化物に基づき重量%で): SiO2 45 − 68 Al2O3 5< − 18 Na2O 0 − 5 K2O 9< − 15 ここで Na2O+K2O ≧10 CaO 0 − 10 SrO 0.5 − <17 BaO 0 − 10 ここで CaO+SrO+BaO 8 − <17 ZrO2 1 − 6 TiO2 0.2 − 5 有し且つ要すれば精製剤を通常の量含むことを特徴とす
るソラリゼーション安定(solarization
stable)アルミノ珪酸塩ガラス。 - 【請求項2】Na2O/K2O重量比が高々0.4であ
ることを特徴とする請求項1に記載のアルミノ珪酸塩ガ
ラス。 - 【請求項3】次の組成(酸化物に基づき重量%で): SiO2 45 − 68 Al2O3 5< − 18 Na2O 0 − 5 K2O 9< − 15 ここでNa2O+K2O ≧10 CaO 2 − 10 SrO 0.5 − 14 BaO 0 − 10 ここでCaO+SrO+BaO 8 − <17 ZrO2 1 − 6 TiO2 0.2 − 3 有し且つ要すれば精製剤を通常の量含むことを特徴とす
る請求項1又は2に記載のアルミノ珪酸塩ガラス。 - 【請求項4】次の組成: SiO2 45 − 68 Al2O3 5< − 18 Na2O 0 − 5 K2O 9< − 15 ここでNa2O+K2O ≧10 CaO 0 − <3 SrO 9.5 − <17 BaO 0 − <7.5 ここでCaO+SrO+BaO 12 − <17 ZrO2 1 − 6 TiO2 0.2 − 3 有し且つ要すれば精製剤を通常の量含むことを特徴とす
る請求項1又は2に記載のアルミノ珪酸塩ガラス。 - 【請求項5】次の組成: SiO2 48 − 58 Al2O3 9 − 15 Na2O 1 − 4 K2O 9.5 − 14 ここでNa2O+K2O 11 − 16 SrO 9.5 − 15 BaO 0 − <7.5 ここでSrO+BaO <17 ZrO2 2 − 5 TiO2 0.5 − 2 有し且つ要すれば精製剤を通常の量含むことを特徴とす
る請求項1、2及び4の中少なくとも一つに記載のアル
ミノ珪酸塩ガラス。 - 【請求項6】Na2O/K2O重量比が高々0.4であ
ることを特徴とする請求項1から5の中少なくとも一つ
に記載のアルミノ珪酸塩ガラス。 - 【請求項7】不可避の汚染は別として、PbO、As2
O3、Sb2O3、ZnO、MgO及びB2O3の何れ
をも含まない、フロートユニット内で処理可能な請求項
1から6の中少なくとも一つに記載のアルミノ珪酸塩ガ
ラス。 - 【請求項8】更にLa2O3、Ta2O5、Nb2O5
及びY2O3から成る群から選ばれた一つ又はそれ以上
の成分を全部で5重量%まで含む請求項1から7の中少
なくとも一つに記載のアルミノ珪酸塩ガラス。 - 【請求項9】650℃を上回るガラス遷移温度Tg,
2,800g/cm3より少ない密度ρ及び8.1〜
9.0x10−6/Kの熱膨張係数α20/300を有
する請求項1から8の中少なくとも一つに記載のアルミ
ノ珪酸塩ガラス。 - 【請求項10】ディスプレー技術において下地ガラスと
して用いる請求項1から9の中少なくとも一つに記載の
ソラリゼーション安定アルミノ珪酸塩ガラスの使用。 - 【請求項11】プラズマディスプレーの生産用下地ガラ
スとして用いる請求項1から9の中少なくとも一つに記
載のソラリゼーション安定アルミノ珪酸塩ガラスの使
用。 - 【請求項12】ソーラーコレクタ用下地ガラスとして用
いる請求項1から9の中少なくとも一つに記載のソラリ
ゼーション安定アルミノ珪酸塩ガラスの使用。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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