(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板よりなり、電磁波遮蔽機能、近赤外線カット機能、反射防止機能のうち、一種以上の機能を有するディスプレイ用フィルター基板において、
板厚が１．８〜３．２ｍｍであり、該ガラス基板の表面圧縮応力の平均値が２０〜７０ＭＰａであり、
該ガラス基板の反り量が１．０％以下であり、
前記フィルター基板の周囲の一部又は全周に可視光線遮蔽用のマスキング層が形成されており、該マスキング層の可視光波長域での吸光度が３．０以上であり、
該マスキング層が顔料を含んだ低融点ガラスの焼付けにより形成されており、且つ該マスキング層の、フィルター基板外縁からの幅が５０ｍｍ以下であり、該マスキング層の厚さが３５μｍ以下であることを特徴とするディスプレイ用フィルター基板。
【請求項２】
請求項１において、前記ガラス基板の表面圧縮応力の平均値が４０〜６０ＭＰａであることを特徴とするディスプレイ用フィルター基板。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記表面圧縮応力は、ガラス基板を加熱後急冷することにより生じたものであることを特徴とするディスプレイ用フィルター基板。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記マスキング層で覆われた部分のガラス基板の表面圧縮応力が、マスキングされていない部分のガラス基板の表面圧縮応力の平均値の９２％以上であることを特徴とするディスプレイ用フィルター基板。
【請求項５】
ディスプレイ用フィルター基板を有するディスプレイ装置において、該ディスプレイ用フィルター基板が請求項１ないし４のいずれか１項のディスプレイ用フィルター基板であることを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスプレイの前面に配置されるフィルター用ガラス基板に係り、特にプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）用の前面フィルター用に好適なガラス基板に関する。また、本発明は、このディスプレイ用フィルター基板を用いたディスプレイ装置に関する。なお、本発明は、ＰＤＰに限らずフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）や陰極線管（ＣＲＴ）にも適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレイ装置では、電磁波遮蔽機能、近赤外線カット機能、反射防止機能（高透過率）のいずれか一種以上の機能を持つ前面フィルターが用いられている。これらの機能を充足させるための技術として、特開平１１−３０７９８７号公報は、電磁波遮蔽機能として基板の表面抵抗が３Ω以下、近赤外線カット機能として光波長８５０ｎｍでの透過率が２０％以下、反射防止機能（高透過率）として可視光波長領域での透過率が６０％以上である、前面フィルター基板を開示している。
【０００３】
前面フィルター基板は表示パネルの前面に配置されるために、一定以上の強度と軽量化とをあわせて要求される。強度とは外力に対する破壊強度のことであり、外力に対するパネルの保護、及び人体が接触した場合の安全の観点から要求される特性である。一般的に強度と軽量化は相反する特性であり、従来はディスプレイ用前面フィルター基板として、これらの相反する特性を両立させることは困難であった。
【０００４】
また、ディスプレイに表示された情報はフィルターを通して視認されるため、フィルターに光学的歪みをもたらす反りやうねりなどの変形はディスプレイの本来機能である表示品位の観点から、厳しく制限されなければならない。ところが、反りなどの変形を抑制することと、上述した強度及び軽量化の課題とは、これまた相反するものであった。すなわち、軽量化のために基板を薄くすれば、剛性が不足して変形しやすく、また強度を上げるための強化処理、特に加熱−冷却による強化方法では熱による変形が避け難く、基板の変形（反り）による表示品位の低下を引き起こしていた。以上のように、従来は一定の強度を保ち、表示品位を損なわない軽量なディスプレイ用前面フィルター基板を、工業的に安定して供給することができなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、一定の強度を保ち、表示品位に優れ（即ち、反り、歪みが小さい）、しかも軽量なディスプレイ用フィルター基板と、この基板を用いたディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１のディスプレイ用フィルター基板は、ガラス基板よりなり、電磁波遮蔽機能、近赤外線カット機能、反射防止機能のうち、一種以上の機能を有するディスプレイ用フィルター基板において、板厚が１．８〜３．２ｍｍであり、該ガラス基板の表面圧縮応力の平均値が２０〜７０ＭＰａであり、該ガラス基板の反り量が１．０％以下であり、前記フィルター基板の周囲の一部又は全周に可視光線遮蔽用のマスキング層が形成されており、該マスキング層の可視光波長域での吸光度が３．０以上であり、該マスキング層が顔料を含んだ低融点ガラスの焼付けにより形成されており、且つ該マスキング層の、フィルター基板外縁からの幅が５０ｍｍ以下であり、該マスキング層の厚さが３５μｍ以下であることを特徴とするものである。
【０００７】
かかるディスプレイ用フィルター基板は、比較的薄いガラス基板を用いているので、軽量である。また、ガラス基板に適度な表面圧縮応力を与えてあるので、破壊強度が高い。さらに、光学歪みをもたらす反り量が小さいので、表示品位に優れる。また、マスキング層を形成することにより、ディスプレイパネルの画面のうち、情報表示に必要のない周辺部を十分に遮光できるので、例えば、パネルの周辺部裏面側に配置された配線回路などを覆い隠し、ディスプレイパネルの美観を向上させることができる。
【０００８】
このマスキング層を顔料を含んだ低融点ガラスで形成し、マスキング層の、フィルター基板外縁からの幅を５０ｍｍ以下とし、該マスキング層の厚さを３５μｍ以下としたことにより、マスキング層の焼付け時に低融点ガラスがガラス基板に影響して反射映像が悪化することが防止される。マスキング層を低融点ガラスと顔料とを含むものとしたことから、マスキング剤の塗布工程とガラス基板の風冷強化工程とを連続して行うことができ、加工コストを低く抑えることができると共に、マスキング層とガラス基板を強固に固着させることができる。
このマスキング層の厚さが３５μｍ以下であることから、フィルムを基板に貼ってもマスキング層とガラス基板面との段差部分に気泡が生じない。
【０００９】
請求項２のディスプレイ用フィルター基板は、請求項１のディスプレイ用フィルター基板において、ガラス基板の表面圧縮応力の平均値が４０〜６０ＭＰａであることを特徴とするものである。かかるディスプレイ用フィルター基板にあっては、表面圧縮応力の下限値が高く、ガラス基板の強度が高い。また、表面圧縮応力の上限値を適度に低く抑えていることにより、応力を発生させるための加熱温度を低くすることができるので、加熱による変形を小さくでき、表示品位のよいディスプレイ用フィルター基板を得ることができる。
【００１０】
請求項３のディスプレイ用フィルター基板は、請求項１又は２のディスプレイ用フィルター基板において、表面圧縮応力は、ガラス基板を加熱後急冷する（以下、風冷強化という）ことにより生じたものであることを特徴とする。かかるディスプレイ用フィルター基板は、安価に得ることができる。
【００１３】
請求項４のディスプレイ用フィルター基板は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記マスキング層で覆われた部分のガラス基板の表面圧縮応力が、マスキングされていない部分のガラス基板の表面圧縮応力の平均値の９２％以上であることを特徴とするものである。かかるディスプレイ用フィルター基板にあっては、ガラス基板の周辺においても適正範囲の圧縮応力が保持されている。一般に、ガラス基板の周辺部には破壊の原因となるキズが多いが、この周辺部にも適正範囲の圧縮応力を与えることにより、ディスプレイ用フィルター基板の強度を高いものとすることができる。
【００１４】
本発明（請求項５）のディスプレイ装置は、ディスプレイ用フィルター基板を有するディスプレイ装置において、該ディスプレイ用フィルター基板が請求項１ないし４のいずれか１項のディスプレイ用フィルター基板であることを特徴とするものである。
【００１５】
このディスプレイ装置は、実用上十分な強度を保ち、表示品位を損なわず、かつ軽量なディスプレイ用フィルター基板を備えたディスプレイ装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のディスプレイ用フィルター基板のガラス基板の材質は、ソーダライムガラスが好適である。
【００１７】
このガラス基板は、板厚が１．８〜３．２ｍｍと比較的薄く、軽量である。板厚が１．８ｍｍよりも小さいと、強度が不足し、３．２ｍｍよりも大きいとガラス基板の重量が過度に大きくなる。
【００１８】
本発明では、ガラス基板の強度を高めるために、好ましくは風冷強化処理又は化学強化処理を施すことにより、ガラス基板の表面圧縮応力の平均値を２０〜７０ＭＰａとしている。この表面圧縮応力の平均値が２０ＭＰａよりも小さいと、ガラス基板の強度が不足する。表面圧縮応力は、強度の観点からはなるべく高いほうが良いのであるが、７０ＭＰａよりも高い応力を付与しようとすれば、風冷強化においても化学強化においても基板をより高温に加熱することになり、その結果、熱による変形、即ち反りやうねりが大きくなる。このため、本発明では、表面圧縮応力は２０〜７０ＭＰａとしている。
【００１９】
なお、この表面圧縮応力を４０〜６０ＭＰａとする場合、軽量で実用上の安全性を確保できる強度と、実用上許容できる表示品位を合わせ持つフィルター基板を工業的に安定して製造でき、好ましい。表面圧縮応力を与える手段としては、製造コストの点からは基板を加熱後急冷する風冷強化法が望ましく、表示品位を重視する場合には、ガラス基板を風冷強化よりも低温で処理する化学強化法が望ましい。
【００２０】
この応力を得るための風冷強化工程の加熱温度は、５２０〜５６０℃とりわけ５３０〜５５０℃が好ましい。急冷するときの風圧はおよそ１５〜３０ｋＰａとりわけ２０〜２５ｋＰａが好適である。
【００２１】
化学強化処理する場合、溶融塩の温度は４００〜４５０℃とりわけ４１０〜４３０℃が好ましい。溶融塩中への浸漬処理時間は２〜６時間とくに約４時間程度が好ましい。ソーダライムガラス中のナトリウムイオンと交換されるカリウムイオンの供給源としては硝酸カリウムの溶融塩が好適に用いられる。
【００２２】
上記の風冷強化処理又は化学強化処理によりガラス基板には反りやうねりが生じるが、本発明ではこの反り量を１．０％以下とすることによりガラス基板の反射映像の向上を図っている。
【００２３】
この反り量は、ＪＩＳ  Ｒ３２２２にしたがって、図１のようにガラス基板１を垂直に立てて置き、基準線２ａを設けて、反りの大きさＤを測定し，ガラス幅ＬによりＤを除した値の百分率（Ｄ／Ｌ×１００％）として定義される。この反り量は０．８％以下とくに０．６％以下であることが好ましい。
【００２４】
なお、反り量が１．０％以下であっても、うねり即ち局所的な歪みが大きいと反射映像が悪くなる。従って、本発明ではうねり量が１．０％以下とくに０．６％以下であることが好ましい。
【００２５】
このうねり量は、図１に示される通り、うねり（局所的な歪み）の幅（ピッチ）ｗとそのうねりの大きさｄとを測定し、ｄをｗで除した値ｄ／ｗの百分率（ｄ／ｗ×１００％）として定義される。
【００２６】
なお、一般にディスプレイ用フィルター基板の周縁部は、中央部に比べてガラス基板の破壊原因となるキズが多いが、この周縁部における表面圧縮応力がそれよりも中央側の部分の表面圧縮応力の平均値の８０％以上とすることにより、該周縁部の強度を十分に高いものとすることができる。
【００２７】
この周縁部には通常マスキング層が設けられ、ディスプレイ用フィルター基板の周縁部の裏側に配置された配線回路などを覆い隠す。
【００２８】
このマスキング層は、低融点ガラスと顔料とを含む調合物をガラス基板に塗布し、必要に応じ乾燥後、加熱してこの低融点ガラスと顔料との混合物をガラス基板に焼付けることにより形成することができる。
【００２９】
この低融点ガラスとしては、軟化点が５００℃以下のホウ珪酸鉛ガラス、珪酸鉛ガラス、または鉛（Ｐｂ）−珪素（Ｓｉ）−ホウ素（Ｂ）系、亜鉛（Ｚｎ）系、ビスマス（Ｂｉ）系の結晶化ガラスなどを用いることができる。ホウ珪酸鉛ガラスの組成は酸化鉛（ＰｂＯ）５０〜７０質量％、酸化珪素（ＳｉＯ2）３０〜４０質量％、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）とアルカリ又はアルカリ土類金属酸化物（ＲxＯy）との合計０〜２０質量％である。珪酸鉛ガラスの組成は酸化鉛（ＰｂＯ）５０〜７０質量％、酸化珪素（ＳｉＯ2）３０〜４０質量％、アルカリ又はアルカリ土類金属酸化物（ＲxＯy）０〜２０質量％である。顔料としては酸化銅（ＣｕＯ）、酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化マンガン（ＭｎＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、クロム酸鉛（ＰｂＣｒ2Ｏ4）、硫酸鉛（ＰｂＳＯ4）、モリブデン酸鉛（ＰｂＭｏＯ4）などから選ばれる１種または複数の材料を混合した無機質顔料が好適である。
【００３０】
塗布のためにこの混合物をペースト状とするための媒体（メジウム）としてはパインオイルなどの溶剤や、セルロース系、アクリル系、ロジン系、エステル系樹脂などを用いることができる。
【００３１】
マスキング層がこの低融点ガラスと顔料とを含むものである。マスキング層の最大幅が基板の外縁部から５０ｍｍ以下である。５０ｍｍを超えると、風冷強化処理時に基板外周部に熱による変形が発生しやすく、その結果表示品位が低下する。これは、加熱過程で、マスキング部のガラス温度が他の部分より高くなるので、急冷時により多くの変形が発生するためであると推察される。
【００３２】
顔料としては上記と同様の無機質顔料が好適である。塗布のためにこの混合物をペースト状にするための媒体としては、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルなどの溶剤を用いることができる。また硬化反応促進剤として変性脂肪族ポリアミン樹脂、Ｎ−ブタノールなどを混合してもよい。マスキング層は低融点ガラスによって形成され、マスキング層における顔料の配合量は、十分な遮蔽性能が得られるように選定される。具体的には、マスキング層の吸光度が３．０以上となるように選定される。なお、マスキング層の吸光度が３．０よりも小さいと、マスキング層の遮光性が不足する。この吸光度は４．０以上であることが特に好ましい。この吸光度は、透過率（Ｔ）の逆数（１／Ｔ）の常用対数である。
【００３３】
マスキング層の色調は、遮光性能の点から黒色が使いやすいが、ディスプレイ全体のデザイン上の観点から、赤系、青系、その他の混合色が任意に用いられる。
【００３４】
可視光線遮蔽用マスキング剤をフィルター基板に塗布する方法としては、種々の公知の方法を用いればよいが、特にスクリーン印刷法は大量、安価な生産方法として好適である。
【００３５】
このマスキング層の厚さは３５μｍ以下である。特に３０μｍ以下であることが好ましい。マスキング層の厚さが３５μｍよりも大きいと、マスキング層表面とガラス基板表面との境界部の段差が過大となり、ディスプレイ用フィルター基板の上に電磁波遮蔽用、近赤外線カット用又は反射防止用などのフィルムを張った場合にこの段差部分に気泡が残留し易くなる。
【００３６】
本発明のディスプレイ装置は、ディスプレイ用フィルター基板としてかかる本発明のディスプレイ用フィルター基板を用いたものである。このディスプレイ装置としては、プラズマディスプレイ装置、フィールドエミッションディスプレイ装置、陰極線管などが例示される。
【００３７】
【実施例】
＜実施例１，２，３，４＞
ガラス厚１．８ｍｍ（実施例１）、２．５ｍｍ（実施例２）、３．２ｍｍ（実施例３）、２．５ｍｍ（実施例４）の基板を１０００×６００ｍｍのサイズに切断面取りし、外周に幅３０ｍｍにわたってホウケイ酸鉛ガラス粉末５６質量％及び、酸化銅（ＣｕＯ）と酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）の複合酸化物よりなる黒色顔料２６質量％並びにパインオイルを主成分とする溶媒１８質量％からなるマスキング剤をステンレスワイヤ製の２００メッシュのスクリーンを用いて塗布した後、室温で乾燥した。加熱炉で搬送速度１４０ｍｍ／秒で搬送しながらそれぞれ５５５℃（実施例１）、５４５℃（実施例２）、５４０℃（実施例３）、５３０℃（実施例４）に加熱し、風圧２０ｋＰａで３秒間急冷した。
【００３８】
表面圧縮応力及び反りは、ＪＩＳ３２２２に基づいて測定した。ばらつきは、次式から算出した。
最大値−平均値＞平均値−最小値の場合；（最大値−平均値）／平均値
最大値−平均値＜平均値−最小値の場合；（平均値−最小値）／平均値
【００３９】
落球強度はＡＮＳＩ／ＵＬ１４１８に基づいて実施し、サンプルが破損した落球高さを記録した。反射映像は図２のように格子パターンをガラス基板に写してその歪みの程度から判定した。
【００４０】
即ち、図２（ａ）のような１５ｃｍピッチ、線太さ２ｃｍの碁盤目を持つパターンを使用し、図２（ｂ）の位置関係にてガラスに映ったパターンを写真撮影する。そして、限度写真と比較して供試体のグレードを判定する。撮影するに際して、同じ位置に１３５ｍｍ望遠レンズ付き３５ｍｍ判写真機を置いて撮影し、これを１１．３倍に引き伸ばした写真を用いる。引き伸ばした写真を標準サンプル（ガラス基板）を用いた場合の写真と対比し、反射映像が良い場合には○とし、悪い場合には×とした。
【００４１】
これらの結果を表１に示す。
【００４２】
＜比較例１，２＞
ガラス厚１．１ｍｍ（比較例１）、３．５ｍｍ（比較例２）の基板をそれぞれ５６３℃（比較例１）、５３５℃（比較例２）に加熱したこと以外は、実施例１〜４と全く同一の方法でマスキング剤塗布及び風冷処理を行った。
【００４３】
＜比較例３，４＞
ガラス厚２．５ｍｍの基板をそれぞれ５２０℃（比較例３）、５６０℃（比較例４）に加熱したこと以外は、実施例１〜４と全く同一の方法でマスキング剤塗布及び風冷処理を行った。
【００４４】
＜比較例５＞
ガラス厚２．５ｍｍの基板を搬送速度２８０ｍｍ／秒で搬送しながら５４５℃に加熱したこと以外は、実施例１〜４と全く同一の方法でマスキング剤塗布及び風冷処理を行った。
【００４５】
表面圧縮応力、反り、落球破壊高さ、反射映像、重量の測定の評価結果を表１に示す。表１の通り、実施例１〜４はいずれも落下破壊高さが高く、反射映像も良好であり、軽量である。
【００４６】
これに対し、比較例１では、ガラス厚みが１．１ｍｍと薄く、落球破壊高さが１００ｃｍで規格１３０ｃｍを満たさず、且つ、反りが大きくなり反射映像も悪化する。
【００４７】
比較例２では、ガラス厚みが３．５ｍｍと厚いため、強度、反り、反射映像は問題ないが、重量が５ｋｇ以上となる。
【００４８】
比較例３では、風冷強化処理時の加熱温度が５２０℃と低いために、表面圧縮応力が１５ＭＰａと低い。このため、ディスプレイ用フィルター基板の強度が不足する。
【００４９】
比較例４では、風冷強化処理時の加熱温度が５５０℃と高いために、逆に、表面圧縮応力が８０ＭＰａと高く、強度的には問題ないが、反射映像が悪い。
【００５０】
比較例５では、風冷強化処理時の加熱時間（炉内滞留時間）が短すぎるため、マスキング部の表面圧縮応力低下が透明部の７５％と低く、落球破壊高さ１２５ｃｍで規格を満たさない。
【００５１】
なお、上記実施例１〜４により得られたディスプレイ用フィルター基板のマスキング層の厚さをマイクロメータを用いて、マスキング剤を塗布した部分と塗布していない部分の厚み差から算出したところ、いずれも２５μｍであった。このディスプレイ用フィルター基板に樹脂フィルムを貼ったところ、マスキング層とガラス基板表面との段差面に気泡は全く生じなかった。
【００５２】
【表１】
0003726664.tif 000002
【００５３】
＜比較例６＞
スクリーンのメッシュを１５０メッシュとしたこと以外は実施例２と同様の方法でマスキング剤塗布及び風冷処理を行ってディスプレイ用フィルター基板を製造した。
【００５４】
このスクリーンは、目が粗いのでマスキング剤の塗布量が多くなり、その結果、マスキング層の厚さは４２μｍと大きくなった。このため、このディスプレイ用フィルター基板にフィルムを貼ったところ、マスキング層とガラス基板表面との段差部に気泡が生じた。
【００５５】
＜比較例７＞
スクリーンのメッシュを３２５メッシュとしたこと以外は実施例２と同様の方法でマスキング剤塗布、風冷処理を行ってディスプレイ用フィルター基板を製造した。
【００５６】
このスクリーンは目が細かいので、マスキング剤の塗布量が少なくなり、その結果、マスキング層の厚さは１３μｍと薄くなった。そして、この結果、マスキング層の可視光吸光度は２．５とかなり低い値となった。
【００５７】
＜比較例８＞
印刷幅を６０ｍｍとしたこと以外は実施例２と同様の方法でマスキング剤塗布及び風冷処理を行ってディスプレイ用フィルター基板を製造した。
【００５８】
このマスキング層は幅が５０ｍｍよりも大きく、広すぎる。この結果、低融点ガラスがガラス基板に影響し、反射映像の悪化が認められた。
【００５９】
上記実施例２及び比較例６〜８のディスプレイ用フィルター基板の特性測定結果を表２にまとめて示す。
【００６０】
表２の通り、実施例２はいずれも可視光吸光度が高く、マスキング効果が十分である。また、反射映像が良好であり、フィルムを貼った際の気泡発生もない。
【００６１】
これに対し、前述の通り、比較例６ではマスキング層が厚すぎるためにフィルムを貼ったときに気泡が発生し、比較例７ではマスキング層が薄すぎるためにマスキング効果が不十分であり、比較例８ではマスキング層の幅が大きすぎるために反射映像が悪い。
【００６２】
【表２】
0003726664.tif 000003
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、一定の強度を持ち、表示品位を低下させない軽量なディスプレイ用前面フィルターガラス基板と、このディスプレイ用フィルター基板を用いたディスプレイ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ガラス基板の反り及びうねりの測定方法の説明図である。
【図２】  反射映像の測定法の説明図である。
【符号の説明】
１  ガラス基板
２ａ，２ｂ  基準線
【図１】
0003726664.tif 000004
【図２】
0003726664.tif 000005