WO2006106781A1 - イットリウムを含むガラス組成物および電子線励起型ディスプレイ用ガラススペーサ - Google Patents

イットリウムを含むガラス組成物および電子線励起型ディスプレイ用ガラススペーサ Download PDF

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Hiroshi Kambayashi
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Nippon Sheet Glass Company, Limited
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Definitions

  • the present invention relates to a glass composition having a high elastic modulus and a low electrical conductivity, and also relates to a glass spacer for an electron beam excitation display which is a glass article containing the glass composition.
  • an electron beam excitation display having a structure in which a pair of substrates are arranged to face each other is being developed.
  • electron-beam-excited displays have features such as brighter images and wider viewing angles, and are expected to spread in the future.
  • a typical example of the electron beam excitation display is a field emission display (FED).
  • a pair of substrates (a front plate and a back plate) are sealed by a frame-shaped sealing member (support frame) disposed at the peripheral portion of the substrate, the front plate, a vacuum space formed by the rear plate and the support frame (typically, less than about 1. 33 X 10- 6 Pa) is maintained.
  • the support member is provided between the front plate and the back plate.
  • the size of the substrate has been increased in order to realize a larger image display area.
  • the above-mentioned deformation tends to occur as the substrate area increases, and thus the role of the glass spacer becomes more important. ing.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-43288 (Reference 1) essentially discloses in mol%, 20-70% SiO, 10-50% TiO + NbO + SnO + TaO + WO + CeO, 0-5
  • a glass composition having a specific resistance of 10 15 ⁇ ′cm or less is disclosed. Disclosed in Reference 1! In the glass composition that speaks, while reducing the content of alkali metal oxides, By containing a large amount of ions whose valence changes easily and reducing the specific resistance, charging and polarization can be suppressed by applying an electric field.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-71158 (reference 2) essentially discloses 30 to 80% SiO, 10 to 40% transition metal oxide, 10 to 50% RO (R is alkaline earth gold
  • a glass composition comprising 5% or less of R ′ 0 (R ′ is an alkali metal element)
  • the present invention provides a glass composition having high, elastic modulus and low electrical conductivity, and an electron beam excited display glass spacer having high V elastic modulus and low electrical conductivity. The purpose is to provide.
  • the glass composition of the present invention is essentially represented by mass%, SiO: 10 to 40%, RO: 0
  • R 2 3 2 2 2 3 or less
  • R, O 0.5% or less.
  • R is selected from Mg, Ca, Sr and Ba
  • R ′ is at least one element selected from Li, Na and K.
  • the glass spacer for an electron beam excitation display of the present invention includes the glass composition of the present invention described above.
  • the glass composition of the present invention has high, elastic modulus and low electrical conductivity.
  • the electrical conductivity in this specification includes both ionic conductivity and electronic conductivity.
  • the glass spacer for an electron beam excitation display of the present invention can exhibit a high elastic modulus and a low electrical conductivity when the composition of the glass is set within a predetermined range. For this reason, even when the cross-sectional area and Z or the number of units used are reduced as compared to the conventional case, the strength as a support member can be secured, and current leakage between adjacent pixels across the glass spacer is suppressed. Thus, an electron beam excitation display with a higher aperture ratio can be realized.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of an electron beam excitation display provided with an example of a glass spacer for electron beam excitation display according to the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of an electron beam excitation display provided with another example of the glass spacer for electron beam excitation display according to the present invention.
  • SiO is an essential component for forming a glass skeleton.
  • the glass composition of the present invention is an essential component for forming a glass skeleton.
  • the SiO content is set to 40% or less in order to suppress a decrease in formability due to an increase in melt viscosity.
  • the SiO content is less than 10%
  • the SiO content is preferably in the range of 10% to 38%.
  • a range of 15% to 35% is more preferable.
  • R is at least one element selected from Mg, Ca, Sr and Ba
  • RO is an optional component that has the effect of improving the durability of glass and adjusting the devitrification temperature and melt viscosity during glass formation. If the RO content exceeds 6%, the devitrification temperature rises and it becomes difficult to form a glass composition. Therefore, the RO content is set to a range of 0% to 6%. The RO content is preferably 3% or less.
  • La O and YO have an action of improving the elastic modulus of the obtained glass composition.
  • the dissociation energy per unit volume of Y 2 O is higher than that of La 2 O.
  • the content of Y 2 O, which is an essential component is 1% to
  • the range was 50%.
  • the content of Y 2 O is 3% or more because the elastic modulus can be further improved.
  • the elastic modulus of the obtained glass composition exceeds lOGPa, and in some cases it can be 115 GPa or more and 120 GPa or more.
  • the upper limit for the content of Y 2 O is 50%. Depending on the type and content of other ingredients other than Y 2 O
  • the upper limit of the content of Y 2 O is 40%.
  • the content of La O which is an optional component, ranges from 0% to 50%, and ranges from 10% to 45%.
  • a range of 10% to 35% is more preferred.
  • the total content of La O and Y 2 O is 60% to form a glass composition.
  • the lower limit is 10% in order to obtain a high elastic modulus.
  • the total value above is preferably in the range of 30% -55%.
  • Al O improves the durability of glass and reduces the devitrification temperature and melt viscosity during glass formation.
  • the O content is in the range of 0% to 30%.
  • Al O content ranges from 10% to 30%
  • the preferred range is 15% to 30%.
  • B 2 O is an optional component having an effect of assisting the meltability during glass production.
  • the glass composition of the present invention is in the range of 0% to 6%, preferably in the range of 0% to 3%.
  • ZnO and TiO improve the durability of the glass or dissolve it during the production of the glass.
  • each content which may be contained at 10% or less, is preferably 8% or less, more preferably 5% or less.
  • ZrO is an optional component having an action of improving the durability of glass.
  • the ZrO content is in the range of 0% to 10%.
  • ZrO content is 5%
  • Fe O can take multiple valences of divalent and trivalent in the glass composition.
  • the Fe 2 O content is set to 1% or less in order to realize low electrical conductivity.
  • the content of e 2 O is preferably 0.3% or less.
  • R, 0: R is at least one element selected from Li, Na and K forces
  • the glass composition of the present invention is a so-called alkali-free glass that does not substantially contain an alkali metal element (the content is 0.5% or less).
  • alkali-free glass By using alkali-free glass, the ionic conductivity of the glass composition can be reduced. That is, the electrical conductivity of the glass composition of the present invention is low, and one reason is that it contains substantially no alkali metal element. Further, due to the low ion conductivity, the electric field breakdown resistance can be improved when the glass composition of the present invention is used as a glass spacer for an electronic excitation type display.
  • the glass composition of the present invention includes, for example, Sb 2 O, As 2 O, SO, SnO, F derived from a fluorine compound as a glass fining agent for the purpose of defoaming during melting, Ma
  • various components such as transition metal compounds such as CoO and NiO for the purpose of coloring the glass and impurities derived from industrial glass raw materials may be contained in a range of less than 0.5% by mass.
  • the expression “essentially” in the glass composition of the present invention is intended to allow a trace component contained in a range of less than 0.5% by mass.
  • each component constituting the glass composition of the present invention is individually determined in consideration of only the characteristics of each component, and each component has a desired characteristic as a whole composition. As a result of adjusting the content rate, it is determined.
  • the elastic modulus of the glass composition of the present invention is usually at least lOOGPa in terms of Young's modulus, and by adjusting the composition, l lOGPa or more, or l lOGPa or more, 115 GPa or more, 120 GPa or more It can be set as the glass composition which has the Young's modulus of this.
  • the upper limit of the elastic modulus is not particularly limited, but the Young's modulus is about 130 GPa.
  • Electrical conductivity of the glass composition of the present invention is normally less than 1 X 10- 15 ( ⁇ - cm, by adjusting the composition, 5 X 10- 16 ( ⁇ - cm hereinafter to be
  • the electrical conductivity is a value measured by the method described in the examples, and is a value reflecting both the electronic conductivity and the ionic conductivity of the glass composition.
  • a glass spacer for an electron beam excitation display of the present invention contains the glass composition of the present invention described above.
  • the shape, size, etc. can be set arbitrarily as needed.
  • FIG. 1 shows an example of an electron beam excitation display provided with an example of the glass spacer of the present invention.
  • An electron beam excitation display 2 (display 2) shown in FIG. 1 is a field emission display (FED), and has a general structure as an FED.
  • FED field emission display
  • the display 2 includes a front plate 11 (anode substrate) on which an image forming member 14 including a phosphor and a transparent electrode such as ITO (Indium Tin Oxide) is disposed, and an electron-emitting device 16.
  • the front plate 11 and the back plate 12 are frame-like seals arranged at the periphery. Sealed by a member (support frame 13), the airtightness of the space formed between the front plate 11 and the back plate 12 is maintained.
  • the space is a vacuum state (typically, about 1.5 or less 33 X 10- 6 Pa) is held in, electrons emitted from the electron-emitting element 16 collides with the phosphor, an image is displayed.
  • a flat glass spacer 1 is disposed between the front plate 11 and the back plate 12, and the front plate 11 and the back plate 12 are prevented from being deformed while the front plate 11 and the back plate 12 are prevented from being deformed. It plays the role of maintaining a constant distance from.
  • the glass spacer 1 is usually a sealing member having a low melting point glass force, as long as it is fixed to at least one substrate selected from the front plate 11 and the back plate 12.
  • the thickness of the flat glass spacer 1 is conventionally in the range of about 0.03 mm to 0.3 mm, but the glass spacer 1 containing the glass composition of the present invention has an elastic modulus. High electrical conductivity is low, so the thickness can be reduced. Can be in the range of ⁇ 0.1mm.
  • the aspect ratio (height Z thickness) of the cross-sectional shape is conventionally in the range of about 4 to 50.
  • the glass spacer containing the glass composition of the present invention Since 1 has a high elastic modulus and low electrical conductivity, its thickness can be reduced and the aspect ratio can be in the range of about 10-100.
  • the “height” is the length in the direction perpendicular to the main surfaces of the front plate 11 and the back plate 12 in the glass spacer 1.
  • the length of the long side of the flat glass spacer 1 is usually set according to the size of the front plate 11 and the back plate 12 (that is, the size as the display 2) and its manufacturing method. It is in the range of about 30mm to 2000mm.
  • the height of the glass spacer 1 is usually in the range of about 0.7 mm to 5 mm, preferably lmn! ⁇ 3mm range.
  • a high calo-speed voltage force of about 5000V to 6000V is used.
  • the distance between the front plate 11 and the back plate 12 that reflects the height of the glass spacer 1 (more precisely, the phosphor arranged on the front plate 11 and the electron-emitting device arranged on the back plate 12 If the distance between the phosphor and the electron-emitting device 16 is less than 0.7 mm, it is difficult to ensure insulation between the phosphor and the electron-emitting device 16. the above When the distance exceeds 5 mm, the electron beam emitted from the electron-emitting device 16 spreads, and the pixels adjacent to the pixel to emit light may emit light, and a clear image may not be formed.
  • each member other than the glass spacer 1 the configuration of each member other than the glass spacer 1, the material used for each of the above-described components, and the like are the same as the configuration and material of each member generally used in the FED. If it is.
  • the front plate 11 and the back plate 12 may be made of, for example, soda lime glass, high strain point glass for a plasma display panel (PDP), aluminoporosilicate glass for a liquid crystal display (LCD), or the like.
  • PDP plasma display panel
  • LCD liquid crystal display
  • the coefficient of linear expansion of these glasses although different depending on the type of glass, usually, 35 X 10- 7 / ° C ⁇ 95 X 10- 7 / ° C in the range of about.
  • the back plate 12 in the display 2 shown in FIG. 1 has a plurality of element portions 15 arranged in a matrix and having a force such as Ni having a thickness of about lOOnm, and a back plate for supplying power to the element portion 15.
  • a plurality of force sword electrodes 24 having a force such as Ag having a thickness of about 2 m formed on 12 are arranged.
  • Each element portion 15 is formed with an electron emitting element 16.
  • the force sword electrode 24 has a stripe shape, and power is supplied to the electron-emitting device 16 through a pair of adjacent force sword electrodes 24.
  • the configuration of the electron-emitting device 16 is not particularly limited, and various electron-emitting devices such as a spindt type electron-emitting device can be used.
  • An anode electrode 18 is electrically connected to the image forming member 14 disposed on the front plate 11.
  • FIG. 2 shows an example of an electron beam excitation display provided with another example of the glass spacer 1 of the present invention.
  • the display 2 shown in FIG. 2 has the same configuration as the display 2 shown in FIG. 1, but the shape of the glass spacer 1 provided in the display 2 is substantially cylindrical. Since the glass spacer 1 of the present invention has a high elastic modulus and low electrical conductivity, the glass spacer 1 having a substantially columnar shape can be used as described above. The substantially cylindrical glass spacer 1 occupies a smaller area in the display 2 than the flat glass spacer 1 shown in FIG. For this reason, the aperture ratio of the display 2 can be further increased by using the substantially cylindrical glass spacer 1.
  • the aspect ratio (height Z The diameter) is, for example, in the range of 10 to: LOO.
  • the diameter of the substantially cylindrical glass spacer 1 is, for example, in the range of 0.01 mm to 0.1 mm.
  • the height of the substantially cylindrical glass spacer 1 may be the same as that of the flat glass spacer 1.
  • the shape of the glass spacer 1 of the present invention may be a polygonal column shape such as a triangular column shape and a quadrangular column shape in addition to the substantially columnar shape, but the strength of the glass spacer 1 and its cross-sectional area. In order to optimize the balance, it is preferable to have a substantially cylindrical shape as shown in Figure 2.
  • the display 2 shown in FIG. 1 and FIG. 2 is shown with the number of electron-emitting devices 16 included in the display 2 omitted, for example, in order to facilitate the explanation.
  • the number and position of the glass spacers are also schematically shown in Figs. 1 and 2.
  • the number and position of the glass spacer 1 of the present invention are not particularly limited, and may be set as appropriate according to, for example, the size of a pair of substrates.
  • the method for producing the glass spacer of the present invention is not particularly limited, and may be produced by a general method as a method for producing a glass spacer, for example, the method described in Document 2 described above.
  • glasses having the glass compositions shown in Samples 1 to 6 in Table 1 below were produced by melting experiments, and the electrical conductivity and elastic modulus of the obtained glass were angulated. And rate.
  • As the glass raw material each oxide shown as a composition in Table 1 was used.
  • the electrical conductivity was measured according to JIS C2141: 1992, and the Young's modulus was measured according to JIS R1602: 1995.
  • Table 1 shows the characteristics obtained in Samples 1 to 6.
  • Samples 1 to 3 and 5 to 6 above can achieve Young's modulus exceeding llOGPa, YO
  • a glass composition having a high elastic modulus and a low electrical conductivity can be provided.
  • the use of the glass composition of the present invention is not particularly limited, but by using a glass spacer for an electron beam excitation display containing the glass composition of the present invention, an electron beam excitation display with a higher aperture ratio can be realized. .

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Abstract

 高い弾性率および低い電気伝導性を有するガラス組成物を提供する。また、電子線励起型ディスプレイの開口率を増大させるために、高い弾性率および低い電気伝導性を有する電子線励起型ディスプレイ用ガラススペーサを提供する。質量%で示して、本質的に、SiO2:10~40%、RO:0~6%、La2O3:0~50%、Y2O3:1~50%、La2O3+Y2O3:10~60%、Al2O3:0~30%、B2O3:0~6%、ZnO:0~5%、TiO2:0~10%、ZrO2:0~10%、Fe2O3:1%以下、R’2O:0.5%以下からなるガラス組成物とする。ただし、Rは、Mg、Ca、SrおよびBaから選ばれる少なくとも1種の元素であり、R’は、Li、NaおよびKから選ばれる少なくとも1種の元素である。

Description

明 細 書
イットリウムを含むガラス組成物および電子線励起型ディスプレイ用ガラス スぺーサ 技術分野
[0001] 本発明は、弾性率が高ぐ電気伝導性が低いガラス組成物に関し、また、そのガラ ス組成物を含むガラス物品である電子線励起型ディスプレイ用ガラススぺーサに関 する。
背景技術
[0002] 従来のブラウン管に代わる画像表示デバイスとして、一対の基板が対向して配置さ れた構造を有する電子線励起型ディスプレイの開発が進められている。電子線励起 型ディスプレイは、液晶表示デバイスに比べて、画像が明るく視野角が広いなどの特 長を有しており、今後の普及が期待される。電子線励起型ディスプレイとしては、電 界放出型ディスプレイ (FED)が代表的である。
[0003] 電子線励起型ディスプレイでは、通常、基板の周縁部に配置された枠状の封着部 材 (支持枠)によって一対の基板 (前面板および背面板)が封着されることで、前面板 、背面板および支持枠により形成された空間の真空 (通常、約 1. 33 X 10— 6Pa以下) が保持される。また、外部環境と上記空間との間の気圧差による基板の変形を抑制し 、前面板と背面板との距離を一定に保持するために、前面板と背面板との間に、支 持部材としてガラススぺーサが配置される。近年、より大きな画像表示面積を実現す るために基板の大型化が進んでいるが、基板の面積が大きくなるに従い上記変形が 起きやすくなるため、ガラススぺーサの役割がますます重要になってきている。
[0004] 本発明の課題とは直接関係しないが、このようなガラススぺーサに用いるガラス組 成物として、特開 2004— 43288号公報(文献 1)には、モル%表示で本質的に、 20 〜70%の SiO、 10〜50%の TiO +Nb O +SnO +Ta O +WO +CeO、 0〜5
2 2 2 5 2 2 5 3 2
0%の MgO + CaO + SrO + BaO+ZnO、 0〜30%の B O +A1 Oからなり、 20°C
2 3 2 3
における比抵抗が 1015 Ω 'cm以下であるガラス組成物が開示されている。文献 1に 開示されて!ヽるガラス組成物では、アルカリ金属酸化物の含有率を減らしながらも、 価数が変わりやすいイオンを多く含有させて比抵抗を低減させることにより、電界印 加による帯電および分極の抑制が図られて 、る。
[0005] 同様に特開 2004— 71158号公報(文献 2)には、モル%表示で本質的に、 30〜8 0%の SiO、 10〜40%の遷移金属酸化物、 10〜50%の RO (Rはアルカリ土類金
2
属元素)、 5%以下の R' 0 (R'はアルカリ金属元素)からなるガラス組成物が開示さ
2
れている。文献 2に開示されているガラス組成物では、遷移金属酸化物の含有による 電子伝導性の賦与により、電界印加による帯電の抑制が図られて 、る。
発明の開示
[0006] 電子線励起型ディスプレイでは、より高精度、高精細の画像を実現するために、開 口率のさらなる向上が求められており、ガラススぺーサの断面積および zまたは使用 数の低減が望まれる。しかし、単に断面積および Zまたは使用数を低減するだけで は、支持部材としての強度を確保することができない。ガラススぺーサが支持部材と しての強度を確保するためには、弾性率がより高いガラス組成物が必要である。
[0007] また、ガラススぺーサの断面積を低減させた場合、ガラススぺーサの電気伝導性が 高くなるほど、ガラススぺーサを挟んで隣り合う画素間に電流のリークが発生しやすく なる。このため、より高い弾性率を有するとともに、電気伝導性がより低いガラス組成 物が必要である。
[0008] そこで、本発明は、高 、弾性率および低 、電気伝導性を有するガラス組成物と、高 Vヽ弾性率および低 ヽ電気伝導性を有する電子線励起型ディスプレイ用ガラススぺー サとを提供することを目的とする。
[0009] 本発明のガラス組成物は、質量%で示して、本質的に、 SiO: 10〜40%、 RO: 0
2
〜6%、 La O : 0〜50%、 Y O: 1〜50%、 La O +Y O: 10〜60%、 Al O : 0〜3
2 3 2 3 2 3 2 3 2 3
0%、 B O : 0〜6%、 ZnO : 0〜5%、 TiO : 0〜10%、 ZrO : 0〜10%、 Fe O: 1%
2 3 2 2 2 3 以下、 R, O : 0. 5%以下からなる。ただし、 Rは、 Mg、 Ca、 Srおよび Baから選ばれる
2
少なくとも 1種の元素であり、 R'は、 Li、 Naおよび Kから選ばれる少なくとも 1種の元 素である。
[0010] 本発明の電子線励起型ディスプレイ用ガラススぺーサ(以下、単に「ガラススぺーサ 」とも ヽぅ)は、上述した本発明のガラス組成物を含んで ヽる。 [0011] 本発明のガラス組成物は、高 、弾性率および低 、電気伝導性を有して 、る。本明 細書における電気伝導性には、イオン伝導性および電子伝導性の双方が含まれる。
[0012] 本発明の電子線励起型ディスプレイ用ガラススぺーサは、ガラスの組成が所定の範 囲に定められることにより、高い弾性率および低い電気伝導性を発現できる。このた め、その断面積および Zまたは使用数を従来よりも低減させた場合においても、支持 部材としての強度を確保できるとともに、ガラススぺーサを挟んで隣り合う画素間の電 流のリークを抑制でき、より開口率が高い電子線励起型ディスプレイを実現できる。 図面の簡単な説明
[0013] [図 1]図 1は、本発明の電子線励起型ディスプレイ用ガラススぺーサの一例を備える 電子線励起型ディスプレイの例を示す分解斜視図である。
[図 2]図 2は、本発明の電子線励起型ディスプレイ用ガラススぺーサの別の一例を備 える電子線励起型ディスプレイの例を示す分解斜視図である。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 本発明のガラス組成物について、組成の限定理由を説明する。以下の記述におい て、組成を示す%表示は、すべて質量%である。
[0015] (SiO )
2
SiOは、ガラス骨格を形成するための必須成分である。本発明のガラス組成物で
2
は、弾性率の向上を目的として La Oおよび Y Oが含有されるが、 La Oおよび Y O
2 3 2 3 2 3 2
3を所定の含有率で含む場合に、熔融粘度が高くなることによる成形性の低下を抑制 するために、 SiOの含有率は 40%以下とする。 SiOの含有率が 10%未満になると、
2 2
ガラス組成物を形成できなくなる。 SiOの含有率は、 10%〜38%の範囲が好ましく
2
、 15%〜35%の範囲がより好ましい。
[0016] (RO :Rは、 Mg、 Ca、 Srおよび Baから選ばれる少なくとも 1種の元素である)
ROは、ガラスの耐久性を向上させたり、ガラス形成時における失透温度および熔 融粘度を調整したりする作用を有する任意成分である。 ROの含有率が 6%を超える と、失透温度が上昇し、ガラス組成物の形成が困難となる。このため、 ROの含有率を 0%〜6%の範囲とする。 ROの含有率は、 3%以下が好ましい。
[0017] (La Oおよび Y O ) La Oおよび Y Oは、得られるガラス組成物の弾性率を向上させる作用を有する。
2 3 2 3
本発明のガラス組成物では、 Y Oの単位体積あたりの解離エネルギーが La Oに比
2 3 2 3 ベて大きいことに着目し、 Y oの含有率を規定することにより、より高い弾性率を有
2 3
するガラス糸且成物を実現した。
[0018] 具体的には、本発明のガラス組成物では、必須成分である Y Oの含有率を 1%〜
2 3
50%の範囲とした。 Y Oの含有率は、弾性率をより向上できることから、 3%以上が
2 3
好ましぐ 5%以上がより好ましい。 Y Oの含有率をさらに増加させて 10%以上ある
2 3
いは 20%以上とすれば、得られるガラス組成物の弾性率を l lOGPaを超え、場合に よっては、 115GPa以上、 120GPa以上とすることができる。
[0019] 一方、 Y Oの含有率が 50%を超えるとガラス組成物の形成が困難となる。このため
2 3
、 Y Oの含有率の上限を 50%とする。 Y O以外の他の成分の種類や含有率にもよ
2 3 2 3
る力 ガラス組成物の形成をより確実に行うためには、 Y Oの含有率の上限を 40%
2 3
とすることが好ましい。
[0020] 任意成分である La Oの含有率は、 0%〜50%の範囲であり、 10%〜45%の範囲
2 3
が好ましぐ 10 %〜 35 %の範囲がより好まし 、。
[0021] La Oの含有率と Y Oの含有率の合計値は、ガラス組成物を形成するために 60%
2 3 2 3
以下である必要があり、その下限値は、高い弾性率を得るために 10%である。上記 合計値は、 30%〜55%の範囲が好まし 、。
[0022] (Al O )
2 3
Al Oは、ガラスの耐久性を向上させ、ガラス形成時の失透温度および熔融粘度を
2 3
調整する作用を有する任意成分である。 Al Oの含有率が 30%を超えると、ガラスの
2 3
熔融粘度が高くなり、ガラス原料を均一に熔融させることが難しくなる。このため、 A1 2
Oの含有率を 0%〜30%の範囲とする。 Al Oの含有率は、 10%〜30%の範囲が
3 2 3
好ましぐ 15%〜30%の範囲がより好ましい。
[0023] (B O )
2 3
B Oは、ガラスの製造時における熔解性を助ける作用を有する任意成分である。
2 3
本発明のガラス組成物では、 0%〜6%の範囲とし、 0%〜3%の範囲が好ましい。
[0024] (ZnOおよび TiO ) ZnOおよび TiOは、ガラスの耐久性を向上させたり、ガラスの製造時における熔解
2
性を助けたりする作用を有する任意成分である。本発明のガラス組成物では、それぞ れ、 10%以下含まれていてもよぐそれぞれの含有率が 8%以下であることが好ましく 、 5%以下であることがより好ましい。
[0025] (ZrO )
2
ZrOは、ガラスの耐久性を向上させる作用を有する任意成分である。本発明のガラ
2
ス組成物では、 ZrOの含有率を、 0%〜10%の範囲とする。 ZrOの含有率は、 5%
2 2
以下が好ましい。
[0026] (Fe O )
2 3
Fe Oは、ガラス組成物中において、 2価および 3価の複数の価数を取ることができ
2 3
、得られるガラス組成物に電子伝導性を賦与する作用を有する。本発明のガラス組 成物では、低い電気伝導性を実現するために、 Fe Oの含有率を 1%以下とする。 F
2 3
e Oの含有率は、 0. 3%以下であることが好ましい。
2 3
[0027] (R, 0 :R,は、 Li、 Naおよび K力 選ばれる少なくとも 1種の元素である)
2
本発明のガラス組成物は、実質的にアルカリ金属元素を含有しない (含有率にして 0. 5%以下)、いわゆる無アルカリガラスである。無アルカリガラスとすることによって、 ガラス組成物のイオン伝導性を低減できる。即ち、本発明のガラス組成物の電気伝 導性が低 、一つの理由として、アルカリ金属元素を実質的に含有しな 、ことが挙げら れる。また、そのイオン伝導性の低さから、本発明のガラス組成物を電子励起型ディ スプレイ用ガラススぺーサとした場合に、耐電界破壊性能を向上できる。
[0028] 本発明のガラス組成物は、上記の成分以外に、例えば、熔解時の脱泡を目的とし たガラス清澄剤としての Sb O、 As O、 SO、 SnO、フッ素化合物起源の Fなど、ま
2 3 2 3 3 2
た、ガラスの着色を目的とした CoO、 NiOなどの遷移金属化合物、また、工業ガラス 原料起源の不純物、などの各種成分を、それぞれ 0. 5質量%未満の範囲で含んで いてもよい。本発明のガラス組成物における、「本質的に」という表記は、 0. 5質量% 未満の範囲で含まれる微量成分を許容する趣旨である。
[0029] 本発明のガラス組成物を構成する各成分の含有率は、各成分の特徴のみを考慮し て個別に決定されるとともに、組成物全体として所望の特徴を有するように各成分の 含有率を調整した結果、定められたものである。
[0030] 本発明のガラス組成物の弾性率は、通常、ヤング率にして lOOGPa以上であり、組 成を調整することによって、 l lOGPa以上、あるいは、 l lOGPaを超え、 115GPa以 上、 120GPa以上のヤング率を有するガラス組成物とすることができる。弾性率の上 限は、特に限定されないが、ヤング率にして、およそ 130GPa程度である。本発明の ガラス組成物を電子線励起型ディスプレイ用ガラススぺーサとして用いた場合、この ように高い弾性率を発現できるため、従来よりも断面積が低減された、および Zまた は、使用数を低減できるガラススぺーサとすることができる。
[0031] 本発明のガラス組成物の電気伝導率は、通常、 1 X 10— 15 ( Ω— cm 未満であり、 組成を調整することによって、 5 X 10— 16 ( Ω— cm 以下とすること力できる。なお、電 気伝導率は、実施例に記載の方法により測定される値であり、ガラス組成物の電子 伝導性およびイオン伝導性の双方を反映した値である。本発明のガラス組成物を電 子線励起型ディスプレイ用ガラススぺーサとして用いた場合、このように低い電気伝 導性を発現できるため、ガラススぺーサを挟んで隣り合った画素間の電流のリークを 抑制できる。
[0032] 本発明の電子線励起型ディスプレイ用ガラススぺーサについて、図面を参照しなが ら説明する。なお、以下の説明において、同一の部材に同一の符号を付して、重複 する説明を省略する場合がある。
[0033] 本発明の電子線励起型ディスプレイ用ガラススぺーサは、上述した本発明のガラス 組成物を含んでいる。その形状、サイズなどは、必要に応じて任意に設定すればよ い。
[0034] 図 1に、本発明のガラススぺーサの一例を備える電子線励起型ディスプレイの例を 示す。図 1に示す電子線励起型ディスプレイ 2 (ディスプレイ 2)は、電界放出型デイス プレイ (FED)であり、 FEDとして一般的な構造を有して 、る。
[0035] 具体的には、ディスプレイ 2は、蛍光体と ITO (Indium Tin Oxide)などの透明電極と を含む画像形成部材 14が配置された前面板 11 (アノード基板)、および、電子放出 素子 16を含む複数の素子部 15が配置された背面板 12 (力ソード基板)の一対の基 板を備えている。前面板 11と背面板 12とは、その周縁部に配置された枠状の封着 部材 (支持枠 13)によって封着され、前面板 11と背面板 12との間に形成された空間 の気密が保持されている。上記空間は、真空状態 (通常、約 1. 33 X 10— 6Pa以下)に 保持されており、電子放出素子 16から放出された電子が蛍光体に衝突して、画像が 表示される。
[0036] 前面板 11と背面板 12との間には、平板状のガラススぺーサ 1が配置されており、前 面板 11および背面板 12の変形を抑制するとともに、前面板 11と背面板 12との距離 を一定に保持する役割を担って 、る。
[0037] ガラススぺーサ 1は、前面板 11および背面板 12から選ばれる少なくとも 1つの基板 に固定されていればよぐ固定には、通常、低融点ガラス力もなる封着部材が用いら れる。
[0038] 平板状のガラススぺーサ 1の場合、その厚さは、従来、 0. 03mm〜0. 3mm程度の 範囲であるが、本発明のガラス組成物を含むガラススぺーサ 1は弾性率が高ぐ電気 伝導性が低いため、その厚さを低減でき、上記厚さを、 0. Olmn!〜 0. 1mm程度の 範囲にできる。
[0039] 平板状のガラススぺーサ 1の場合、その断面形状のアスペクト比(高さ Z厚さ)は、 従来、 4〜50程度の範囲である力 本発明のガラス組成物を含むガラススぺーサ 1は 、弾性率が高ぐ電気伝導性が低いため、その厚さを低減でき、上記アスペクト比を 1 0〜100程度の範囲にできる。なお、「高さ」とは、ガラススぺーサ 1における、前面板 11および背面板 12の主面に垂直な方向の長さである。
[0040] 平板状のガラススぺーサ 1の長辺の長さは、前面板 11および背面板 12のサイズ( 即ち、ディスプレイ 2としてのサイズ)やその製造方法に応じて設定すればよぐ通常、 30mm〜2000mm程度の範囲である。
[0041] ガラススぺーサ 1の高さは、通常、 0. 7mm〜5mm程度の範囲であり、好ましくは、 lmn!〜 3mmの範囲である。電子線励起型ディスプレイでは、蛍光体の利用効率を 高めるために、一般に、 5000V〜6000V程度の高いカロ速電圧力用いられる。ガラス スぺーサ 1の高さが反映される、前面板 11と背面板 12との距離 (正確には、前面板 1 1に配置される蛍光体と、背面板 12に配置される電子放出素子 16との距離)が 0. 7 mm未満の場合、蛍光体と電子放出素子 16との間の絶縁性の確保が難しい。上記 距離が 5mmを超える場合、電子放出素子 16から放出される電子線が広がることによ り、発光させる画素に隣接した画素までが発光し、明瞭な画像が形成されなくなること がある。
[0042] ディスプレイ 2にお 、て、ガラススぺーサ 1以外の各部材の構成、および、上記各部 材に用 ヽる材料などは、 FEDに一般的に用いられる各部材の構成および材料と同 様であればよい。
[0043] 前面板 11および背面板 12は、例えば、ソーダライムガラス、プラズマディスプレイパ ネル (PDP)用高歪点ガラス、液晶ディスプレイ (LCD)用アルミノポロシリケートガラス などからなればよい。なお、これらのガラスの線膨張係数は、ガラスの種類によって異 なるが、通常、 35 X 10— 7/°C〜95 X 10— 7/°C程度の範囲である。
[0044] また、図 1に示すディスプレイ 2における背面板 12には、マトリクス状に配列された、 厚さ lOOnm程度の Niなど力もなる複数の素子部 15と、素子部 15に給電すべく背面 板 12上に形成された、厚さ 2 m程度の Agなど力もなる複数の力ソード電極 24とが 配置されている。各素子部 15には、電子放出素子 16が形成されている。力ソード電 極 24はストライプ状であり、隣り合う一対の力ソード電極 24を介して、電子放出素子 1 6に給電が行われる。電子放出素子 16の構成は特に限定されず、スピント(spindt) 型の電子放出素子を始め、様々な電子放出素子を用いることができる。前面板 11に 配置された画像形成部材 14には、アノード電極 18が電気的に接続されている。
[0045] 図 2に、本発明のガラススぺーサ 1の別の一例を備える電子線励起型ディスプレイ の例を示す。
[0046] 図 2に示すディスプレイ 2は、図 1に示すディスプレイ 2と同様の構成を有しているが 、ディスプレイ 2が備えるガラススぺーサ 1の形状が略円柱状である。本発明のガラス スぺーサ 1は、弾性率が高ぐ電気伝導性が低いため、このように略円柱状のガラス スぺーサ 1とすることもできる。略円柱状のガラススぺーサ 1は、図 1に示す平板状の ガラススぺーサ 1に比べて、ディスプレイ 2における占有面積が小さい。このため、略 円柱状のガラススぺーサ 1を用いることにより、ディスプレイ 2の開口率をより増大でき る。
[0047] 略円柱状のガラススぺーサ 1の場合、その断面形状のアスペクト比(高さ Z断面直 径)は、例えば、 10〜: LOOの範囲である。
[0048] 略円柱状のガラススぺーサ 1の直径は、例えば、 0. 01mm〜0. 1mmの範囲であ る。
[0049] 略円柱状のガラススぺーサ 1の高さは、平板状のガラススぺーサ 1と同様であれば よい。
[0050] 本発明のガラススぺーサ 1の形状は、略円柱状以外にも、三角柱状および四角柱 状などの多角柱状であってもよいが、ガラススぺーサ 1の強度とその断面積とのバラ ンスを最適化するためには、図 2に示すように略円柱状であることが好ま U、。
[0051] 図 1および図 2に示すディスプレイ 2は、説明を分力りやすくするために、例えば、デ イスプレイ 2が備える電子放出素子 16の数などを大幅に省略して示している。ガラス スぺーサが配置される数や位置などについても同様に、図 1および図 2では、あくま でも模式的に示されている。実際のディスプレイ 2において、本発明のガラススぺー サ 1が配置される数や位置などは特に限定されず、例えば、一対の基板のサイズなど に応じて、適宜設定すればよい。
[0052] 本発明のガラススぺーサの製造方法は特に限定されず、ガラススぺーサの製造方 法として一般的な方法、例えば、上述した文献 2に記載の方法により製造すればよい 実施例
[0053] 以下、本発明のガラス組成物について、実施例を用いてより詳細に説明する。
[0054] 本発明のガラス組成物として、以下の表 1のサンプル 1〜6に示すガラス組成を有 するガラスを熔融実験により作製し、得られたガラスの電気伝導率と、弾性率としてャ ング率と、を評価した。なお、ガラス原料には、表 1に組成として示す各酸化物を用い た。また、電気伝導率の測定は、 JIS C2141: 1992に準拠して行い、ヤング率の測 定は、 JIS R1602 : 1995に準拠して行った。
[0055] サンプル 1〜6において得られた各特性を、表 1に示す。
[0056] [表 1] サンプル No. 1 2 3 4 5 6
Si02 33.1 22.9 16.6 15.0 18.0 35.0
MgO 1.8 ― ― ― ―
BaO 1.0 ― ― ― ―
La203 13.0 29.6 32.1 43.5 40.0 15.0 組成 Y203 23.0 20.5 22.2 3.0 10.0 36.0
(質釁¾ Al203 19.0 27.0 24.1 25.0 25.0 11.5
B203 2.0 ― ― 6.0 ― ―
ZnO 1.3 ― 一 ― ― ―
TiOz 2.0 ― 5.0 7.5 7.0 2.5
Zr02 3.8 ― ― ― ― ― 電気伝導率
(Q-'-cr1)
ヤング率
111 115 122 110 119 112 (GPa)
[0057] 表 1〖こ示すよう〖こ、サンプル 1〜6では、 lOOGPa以上のヤング率、および、 5X 10 6(Ω— cm 以下の電気伝導率を実現できた。特に、 Y Oの含有率が 10質量%以
2 3
上のサンプル 1〜3および 5〜6では、 llOGPaを超えるヤング率を実現でき、 YO
2 3 の含有率が 20質量%以上のサンプル 3では 120GPa以上のヤング率を実現できた 産業上の利用可能性 o
[0058] 本発明によれば、高 ヽ弾性率および低 ヽ電気伝導性を有するガラス組成物を提供 できる。本発明のガラス組成物の用途は特に限定されないが、本発明のガラス組成 物を含む電子線励起型ディスプレイ用ガラススぺーサとすることにより、より開口率が 高 、電子線励起型ディスプレイを実現できる。

Claims

請求の範囲
[1] 質量%で示して、本質的に、
SiO :10〜40%
2
RO:0〜6%
La O :0〜50%
2 3
YO :1〜50%
2 3
La Ο +ΥΟ: 10〜60%
2 3 2 3
AIO :0〜30%
2 3
Β Ο :0〜6%
2 3
ΖηΟ:0〜5%
ΤίΟ :0〜10%
2
ZrO :0〜10%
2
FeO :1%以下
2 3
R' Ο:0.5%以下
2
カゝらなるガラス組成物。
ただし、 Rは、 Mg、 Ca、 Srおよび Baから選ばれる少なくとも 1種の元素であり、 R' は、 Li、 Naおよび K力 選ばれる少なくとも 1種の元素である。
[2] Y Oの含有率が、 3重量%以上である請求項 1に記載のガラス組成物。
2 3
[3] Y Oの含有率が、 5質量%以上である請求項 1に記載のガラス組成物。
2 3
[4] Y Oの含有率が、 10質量%以上である請求項 1に記載のガラス組成物。
2 3
[5] Y Oの含有率が、 40重量%以下である請求項 1に記載のガラス組成物。
2 3
[6] ヤング率が、 lOOGPa以上である請求項 1に記載のガラス組成物。
[7] ヤング率が、 llOGPa以上である請求項 6に記載のガラス組成物。
[8] 電気伝導率が、 1 X 10— 15 ( Ω 1 · cm"1)未満である請求項 1に記載のガラス組成物。
[9] 電気伝導率が、 5 X 10—16( Ω— i'cm 以下である請求項 8に記載のガラス組成物。
[10] 請求項 1〜9の ヽずれかに記載のガラス組成物を含む電子線励起型ディスプレイ 用ガラススぺーサ。
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